JP5224825B2

JP5224825B2 - 絶縁監視装置

Info

Publication number: JP5224825B2
Application number: JP2008004157A
Authority: JP
Inventors: 純一佐藤; 哲塩入; 修阪口; 治多賀谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP2009168489A

Description

本発明は、スイッチギヤのような電気機器の絶縁状態を監視する絶縁監視装置に関する。

従来、スイッチギヤの絶縁状態の監視には、接地母線に貫通形変流器を接続して部分放電によるパルス電流を測定するものが知られている。これは、スイッチギヤ内に収納された遮断器などが絶縁劣化すると、微弱な高周波のパルス電流が接地母線に流れるので、これを検出するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、検出されたパルス電流の大きさや経時変化を、予め求めておいた基準特性と比較し、絶縁劣化の進行状態を把握しようとするものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−５３８６号公報（第３ページ、図１）特開２００５−３４５２１６号公報（第３〜４ページ、図１）

上記の従来の絶縁監視装置においては、次のような問題がある。部分放電によるパルス電流は極めて微弱のため、外部環境から重畳されるノイズに埋もれ易く、検出が困難である。例えば、接地母線に貫通形変流器を接続するものでは、遮断器などの主回路部に他の電気機器からの電磁波などのノイズが重畳し、これが接地母線にも流れ、部分放電の検出が困難となっている。このため、ノイズ除去回路などを設け、検出感度を向上させようとしているものの、部分放電の検出回路が複雑になり、容易に部分放電を検出することが困難であった。

また、絶縁劣化に伴って変化する経時変化と基準特性とを比較するものでは、ノイズの大きさがランダムであり、部分放電の経時変化を正確に求めることが困難であった。特に、発生した部分放電が一旦低下しその後増加するバスタブ曲線を伴う特性を持つものでは、低下した期間での検出が困難となり、部分放電の発生を見逃す可能性があった。このため、部分放電を感度よく検出できることが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、スイッチギヤから発生する部分放電を感度よく検出することのできる絶縁監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の絶縁監視装置は、主回路部材を絶縁材料でモールドし、その外周表面に接地層を設けた主回路機器を接続して構成されるスイッチギヤの絶縁監視装置であって、前記主回路機器は、上部接続導体、遮断部、断路部、可動側接続部、母線を有し、前記接地層を該主回路機器における上部接続導体、遮断部、断路部、可動側接続部、母線のそれぞれの間で絶縁帯により分離し、それぞれの接地層に金属板を巻き付けて接触させた検出用電極を設けて部分放電を検出することを特徴とする。

本発明によれば、絶縁層の外周表面に接地層が設けられた主回路機器の外周に部分放電を検出するための検出用電極を設けているので、絶縁監視のための部分放電を感度よく検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る絶縁監視装置を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る絶縁監視装置の取り付け状態を示す側面図である。

絶縁監視装置は、エポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた電気機器に用いられる。以下、固体絶縁スイッチギヤを例にとり説明する。

図１に示すように、箱体１内には、背面側にケーブルヘッド２が設けられ、貫通形変流器３を貫通した電力ケーブル４が接続されている。ケーブルヘッド２には、箱体１の中央部に配設された接離自在の一対の接点５を有する遮断用真空バルブ６を絶縁材料でモールドして絶縁層７を形成した遮断部８が、上部接続導体９を介して接続されている。上部接続導体９は、中心導体を絶縁材料でモールドしたものである。

箱体１の正面側には、接離自在の一対の接点１０を有する断路用真空バルブ１１を絶縁材料でモールドして絶縁層１２を形成した断路部１３が設けられている。遮断部８と断路部１３は並列配置され、下部接続導体１４を絶縁材料でモールドして絶縁層１５を形成した可動側接続部１６で接続されている。また、断路部１３には、隣接する盤との接続が行われる中心導体を絶縁材料でモールドした母線１７が接続されている。これら上部接続導体９、遮断部８、断路部１３、母線１７、可動側接続部１６は、図示しない可撓性絶縁物を介し、それぞれ界面接続部１８で接続されている。

可動側接続部１６は接地電位の架台１９に固定され、空洞部に設けられた絶縁操作ロッド２０を介して真空バルブ６、１１の可動側が操作機構２１に連結されている。架台１９は、箱体１などと同様に、スイッチギヤの接地部材となる。また、上部接続導体９、遮断部８、断路部１３、母線１７、可動側接続部１６の外周表面には、導電性塗料を塗布した接地層２２が設けられている。導電性塗料は、例えば銀塗料を用いると、ｍΩオーダ以下の抵抗値が得られる。

ここで、接地層２２が架台１９と接触する領域には、接地層２２を設けておらず、所定の幅を持った絶縁帯２３となっている。そして、接地層２２の外周、例えば上部接続導体９の外周には、銅板などの金属板を巻き付けて接地層２２と接触させた部分放電電流を検出するための周回状の検出用電極２４が設けられている。検出用電極２４は、同軸ケーブル２５で検出器２６に接続されている。検出器２６には、高周波の検出に適する高周波変流器やＣ−Ｒ分圧回路、および増幅器や周波数帯を特定するフィルターなどの回路を有する検出手段が用いられている。なお、正面側には、操作機構２１などを制御する制御部２７が設けられている。

これにより、上部接続導体９、遮断部８、断路部１３、母線１７、可動側接続部１６などの主回路機器に設けられた接地層２２は、検出用電極２４を介して検出器２６により接地されることになる。このため、主回路機器の対地静電容量が数１００ｐＦとなり、絶縁層７、１２、１５内で発生する部分放電によるパルス電流を感度よく検出することができる。即ち、真空バルブ６、１１のような主回路部材と検出用電極２４間で確実に所定の大きさの静電容量が形成され、部分放電を感度よく検出することができる。

そして、絶縁帯２３を設けているため、接地層２２から架台１９を介して固体絶縁スイッチギヤ本体の接地となる接地極に到るインピーダンスよりも、接地層２２から検出用電極２４、検出器２６を介して接地極に到る方のインピーダンスが小さく、部分放電による電流の減衰が抑制され、検出器２６で部分放電の検出感度が向上する。なお、検出器２６を低抵抗とし、検出用電極２４から接地極までのインピーダンスを低減すれば、絶縁帯２３を省くことができる。

更には、主回路部材が絶縁層７、１２、１５で覆われ、この外周表面に接地層２２を設けているので、主回路部材が接地層２２でシールドされていることになり、主回路部材への外部ノイズの結合が抑制される。一般的な変電所での外部ノイズは放電電荷量が数１０００ｐＣとされているが、接地層２２を介して検出するものでは検出感度を１〜３桁向上させることができる。このため、絶縁劣化に寄与する程度の放電電荷量を検出することが可能となる。また、絶縁劣化に伴って変化する部分放電の経時変化を求められるので、絶縁破壊を予測することも可能となる。

なお、母線１７とケーブルヘッド２の接地層２２には、隣接盤や電力ケーブル４などの接地層を介して流れる電流を遮断するため、図示しない絶縁帯が設けられている。このため、接地層２２は箱体１内で独立したものとなり、隣接盤などからのノイズの侵入を受け難いものになる。

上記実施例１の絶縁監視装置によれば、真空バルブ６、１１などの主回路部材を絶縁材料でモールドし、絶縁層７、１２、１５の外周に接地層２２を設け、この接地層２２に検出用電極２４を接触させて部分放電を検出しているので、主回路部材から検出器２６までのインピーダンスが小さく、外部ノイズの影響を受け難く、部分放電を感度よく検出することができる。

上記実施例１では、接地層２２と架台１９との間に絶縁帯２３を設けて説明したが、接地層２２を例えばカーボン塗料のような銀塗料よりも抵抗の高いものにすると、絶縁帯２３を設けていなくても、接地層２２から架台１９を介して接地極に到るインピーダンスよりも、接地層２２から検出用電極２４を介して接地極に到るインピーダンスの方が小さくなり、部分放電の検出感度を向上させることができる。このような抵抗を有する接地層を低抵抗の接地層と定義する。

また、検出用電極２４を上部接続導体９の外周に設けて説明したが、遮断部８や断路部１３など他の主回路機器にも設けることができる。この場合、遮断部８と断路部１３に検出用電極２４を設けると、真空バルブ６、１１の真空不良を検出することができる。

次に、本発明の実施例２に係る絶縁監視装置を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る絶縁監視装置の取り付け状態を示す側面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、それぞれの主回路機器に部分放電を検出する検出器を設けたことである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、上部接続導体９、遮断部８、断路部１３、可動側接続部１６、母線１７の主回路機器には、それぞれ検出用電極２４を設け、同軸ケーブル２５で検出器２６へ接続している。また、それぞれの主回路機器間には、所定の幅を有する絶縁帯２３が設けられている。

これにより、絶縁劣化が起きた主回路機器において、当該検出器２６で部分放電が最も大きく検出される。また、当該検出器２６に流れるパルス電流の方向と、これと異なる検出器２６に流れるパルス電流の方向とが逆方向となるので、部分放電が発生した主回路機器を特定することができる。更には、絶縁劣化が進行すると、パルス電流は数次曲線で示されるように、時間経過に伴って加速度的に増加し、絶縁破壊に到る。このため、増加する程度、例えば時間経過に比例する単調的な増加から数次曲線的な増加を検出することにより、絶縁破壊を未然に防ぐことができる。

上記実施例２の絶縁監視装置によれば、実施例１による効果のほかに、絶縁劣化が進行した主回路機器を特定することができる。

本発明の実施例１に係る絶縁監視装置の取り付け状態を示す側面図。本発明の実施例２に係る絶縁監視装置の取り付け状態を示す側面図。

符号の説明

１箱体
２ケーブルヘッド
３貫通形変流器
４電力ケーブル
５、１０接点
６、１１真空バルブ
７、１２、１５絶縁層
８遮断部
９上部接続導体
１３断路部
１４下部接続導体
１６可動側接続部
１７母線
１８界面接続部
１９架台
２０絶縁操作ロッド
２１操作機構
２２接地層
２３絶縁帯
２４検出用電極
２５同軸ケーブル
２６検出器
２７制御部

Claims

主回路部材を絶縁材料でモールドし、その外周表面に接地層を設けた主回路機器を接続して構成されるスイッチギヤの絶縁監視装置であって、
前記主回路機器は、上部接続導体、遮断部、断路部、可動側接続部、母線を有し、
前記接地層を該主回路機器における上部接続導体、遮断部、断路部、可動側接続部、母線のそれぞれの間で絶縁帯により分離し、
それぞれの接地層に金属板を巻き付けて接触させた検出用電極を設けて部分放電を検出することを特徴とする絶縁監視装置。