JP5543877B2

JP5543877B2 - 部分放電判別方法及び部分放電測定器

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Publication number: JP5543877B2
Application number: JP2010184441A
Authority: JP
Inventors: 陽介山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: JP2012042357A

Description

本発明の実施形態は、部分放電判別方法及び部分放電測定器に関する。

変圧器、リアクトル等の電力機器は高電圧導体を内蔵しており、この高電圧導体は絶縁体によって外部と絶縁されている。電力機器内部の高電圧導体と絶縁体との絶縁構成に、不良が発生している場合、この絶縁不良部で部分放電（以下、内部放電）が発生する場合がある。内部放電を放置すると絶縁不良部が進展し、重大な絶縁破壊を引き起こし、機器が破損する恐れがある。

絶縁不良部にて内部放電が発生しているか否かを検出する試験として、機器内部の巻線にその絶縁階級に応じた高電圧を印加し、機器と接続された部分放電測定器を用いて内部放電に起因する電気パルスを検出する部分放電試験がある。

部分放電試験時、例えば試験巻線の気中ブッシング近傍の高電界下にある、配管、足場等の外部構造物が十分に接地されておらず、浮遊静電容量を有している場合や、突起物を有しており電界が均一でない場合に、この外部構造物に対して部分放電（以下、外部放電）が発生する。

コンデンサ型気中ブッシングの試験端子に設置した検出インピーダンスに部分放電測定器を接続し、部分放電試験を行う場合、前述のように外部構造物に対して外部放電が発生すると、外部放電による電気パルスがコンデンサ型気中ブッシング試験端子の接地側から部分放電測定器に侵入することで、電気パルスが検出される。

特開２０１０−８３０９号公報

前述したように、部分放電試験時に部分放電測定器によって電気パルスが検出された場合、この電気パルスが内部放電に起因するものか外部放電に起因するものかを判別することが難しいという課題があった。

本発明の実施形態は、部分放電試験時に電力機器の内部において、内部放電が発生したか否かを判断することを可能とする、部分放電判別方法及び部分放電測定器を提供することを目的とする。

本発明の実施形態における部分放電判別方法は、部分放電試験電源により電力機器に電圧を印加するステップと、前記電力機器の試験端子に接続する検出インピーダンスに設置された部分放電測定器により電流値を検出するステップと、前記電力機器に隣接した外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより電流値を検出するステップと、前記部分放電測定器により検出された電流値と前記ＣＴにより検出された電流値とを比較し、前記部分放電測定器に電気パルスが検出され、前記ＣＴに電気パルスが検出されない場合、内部放電が発生したと判断するステップとを備えることを特徴とする。

本発明の実施形態における部分放電測定器は、前記検出インピーダンスを流れる電流値と、前記電力機器の外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより検出された電流値とから、前記検出インピーダンスに電気パルスが流れ、前記ＣＴでは電気パルスが検出されないと判断した場合に、警報出力手段に警報を表示させる警報通知を出力する判断手段を備えることを特徴とする部分放電測定器。

第１の実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の構成を示す図。第１の実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図。第２の実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図。第３の実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図。第４の実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図。

本発明の実施形態における外部放電判別方法について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の外部放電判別方法について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の構成を示す図である。

電力機器２４は巻線９と、巻線９を覆うタンク１３と、巻線９と接続する導体１２と、導体１２を覆い、タンク１３と接続するコンデンサ型気中ブッシング１と、コンデンサ型気中ブッシング１と接続するブッシングシールド１１と、コンデンサ型気中ブッシング１に設置された試験端子２と、タンク１３に接続する外部構造物５と、外部構造物５を覆うシールド６とから構成される。ここで、巻線９の一端及びタンク１３は夫々、接地されている。

また、接地された部分放電試験電源１４をブッシングシールド１１に接続し、検出インピーダンス３及び部分放電測定器４を試験端子２に接続し、高周波ＣＴ７を電界緩和用のシールド６の接地線に接続する。

部分放電測定器４は、検出インピーダンス３に通電される電荷量を測定し、高周波ＣＴ７はシールド６の接地線に通電される電流値を測定している。

次に、本実施形態の外部放電判別方法の作用について図２を用いて説明する。図２は、図１の本実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図である。

電力機器２４は、内部回路１７と外部回路１０とに分けられ、内部回路１７は、Ｌｔ１７−１、静電容量１７−２、１７−３とみなすことができ、外部回路１０は、静電容量１０−１、１０−２とみなすことができる。また、外部放電が発生した場合の電気パルスの伝播経路を外部伝播経路１５、内部放電が発生した場合の電気パルスの伝播経路を内部伝播経路１６としている。また、外部構造物５を覆うシールド６への外部放電時の静電容量を浮遊静電容量８としている。

以下、本実施形態の部分放電判別方法を適応した電力機器構成において外部放電２７が発生した場合と内部放電２６が発生した場合について説明する。

（外部放電２７が発生した場合）
外部構造物５を覆うシールド６に対して外部放電が発生した場合、電気パルスは外部伝播経路１５に沿って伝播される。このとき、高周波ＣＴ７及び部分放電測定器４において電気パルスが検出される。また、高周波ＣＴ７で検出される電気パルスと部分放電測定器４により検出される電気パルスとは、同期された異極性の電気パルスである。

（内部放電２６が発生した場合）
静電容量１７−３に内部放電が発生した場合、電気パルスは内部伝播経路１６に沿って
伝播される。このとき、部分放電測定器４により電気パルスが検出され、高周波ＣＴ７に
より電気パルスは検出されない。ここで、高周波ＣＴ７により電気パルスが検出されない
のは、浮遊静電容量８はコンデンサ型気中ブッシング１の静電容量１７−２、１７−３に
比べ、極めて小さいためである。

次に、本実施形態の外部放電判別方法について説明する。

電力機器に対し、部分放電試験電源により高電圧を印加する。

次に、コンデンサ型気中ブッシング１の試験端子２に接続した部分放電測定器４で検出される電気パルスと、シールド６の接地線に設置された高周波ＣＴ７で検出される電気パルスを監視する。

次に、部分放電測定器４と高周波ＣＴ７とにより検出された電気パルスが、同時刻に検出され、極性が異なると判断された場合、その電気パルスが外部放電に起因するものであると判断する。部分放電測定器４で電気パルスが検出された場合、その電気パルスが内部放電に起因するものであると判断する。

本実施形態によれば、外部構造物５を覆うシールド６の接地線に高周波ＣＴ７を設置し、部分放電が発生した際、この高周波ＣＴ７と、コンデンサ型気中ブッシング１の試験端子２に設置された部分放電測定器４とにより検出される電気パルスを比較することにより、部分放電が外部放電及び内部放電のいずれに起因するかを判断することが可能である。

なお、部分放電測定器４が図示しない判断部と警報出力部とを備え、部分放電測定器４により電気パルスが検出され、高周波ＣＴ７により電気パルスが検出されていないと判断部が判断し、この判断部が警報出力部に内部放電が発生している旨の警報通知を出力することで、作業員は内部放電が発生したことを容易に認識することが可能となる。

ここでの警報出力部はモニタ等として、部分放電測定器４の外部に設けられても良い。つまり、部分放電測定器４は、作業員が使用するモニタと接続され、判断部はそのモニタである警報出力部に警報通知を出力する。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における外部放電判別法について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図である。第１の実施形態の図２と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態が第１の実施形態の図２と異なる点は、パルスカウンタ１８、１９、減算器２０を追加している点である。

パルスカウンタ１８は、部分放電測定器４が電気パルスを検出した回数をカウントし、パルスカウンタ１９は、高周波ＣＴ７が電気パルスを検出した回数をカウントする。夫々のパルスカウンタ１８、１９が電気パルスを検出した回数をカウントする方法は、部分放電測定器４、高周波ＣＴ７が検出した電流パルスの波高値が、事前に設定された値を超えたことを１カウントとしている。

減算器２０は、パルスカウンタ１８、１９の夫々によってカウントされたカウント値の減算を行う。

次に、本実施形態の外部放電判別方法について説明する。

次に、コンデンサ型気中ブッシング１の試験端子２に接続した部分放電測定器４が検出する電気パルスの回数をパルスカウンタ１８がカウントする。

また、シールド６の接地線に設置された高周波ＣＴ７により検出される電気パルスの回数をパルスカウンタ１９がカウントする。

次に、パルスカウンタ１８、１９の夫々によりカウントされたカウント値を減算器２０が減算する。

次に、減算器２０によって減算された減算値が０でない場合、内部放電が発生していると判断し、減算値が０である場合は、内部放電が発生していないと判断する。

本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、部分放電測定器４及び高周波ＣＴ７の夫々により検出される電気パルスの回数をパルスカウンタ１８、１９によりカウントし、両者のカウント値を減算器２０により減算することで、内部放電が発生しているか否かを判断することができる。つまり、減算器２０によって減算された減算値が０でない場合は、内部放電が発生していると判断でき、減算値が０である場合は、内部放電が発生していないと判断することが可能である。

なお、本実施形態のパルスカウンタ１８、１９が電気パルスを検出した回数をカウントする方法を、部分放電測定器４、高周波ＣＴ７が検出した電気パルスの波高値が、事前に設定された値を超えたことを1カウントとしているが、電気パルスの検出回数をカウントできる方法であれば問題なく、その方法は利用者が任意に設定可能である。

また、部分放電測定器４が図示しない判断部と警報出力部とを備え、減算部２０により減算された減算値が、０でないと判断部が判断し、この判断部が警報出力部に内部放電が発生している旨の警報通知を出力することで、作業員は内部放電が発生したことを容易に認識することが可能となる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における外部放電判別方法について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の外部放電判別方法を適応した電力機器と周辺機器の等価回路を示した図である。第１の実施形態の図２と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、部分放電測定器４の検出インピーダンス３に高周波ＣＴ７により検出した電気パルスを入力する回路を備える点である。つまり、高周波ＣＴ７の２次出力側と検出インピーダンス３とを接続点A、A´で接続し、高周波ＣＴ７からの電気パルスを外部伝播経路２１にて伝播させている。

上述した構成において、内部放電が発生した場合、第１の実施形態と同様に、内部伝播経路１６により電気パルスが伝播され、部分放電測定器４にて電気パルスが検出される。

外部放電が発生した場合、電気パルスは外部伝播経路１５にて伝播されると共に、高周波ＣＴ７にて検出された電気パルスも外部伝播経路２１にて伝播される。外部伝播経路１５による伝播される電気パルスと外部伝播経路２１により伝播される電気パルスとは、検出インピーダンス３では電流の向きが逆であり、同期されているため、打ち消される。

すなわち、検出インピーダンス３に設置された部分放電測定器４により検出される電気パルスの波高値は、内部放電時に検出される電気パルスより小さくなる。

次に、本実施形態の部分放電判別方法について説明する。

コンデンサ型気中ブッシング１の試験端子に接続した部分放電測定器４で検出された電気パルスの波高値を監視する。

次に、電気パルスの波高値が、事前に設定された内部放電値以上であった場合は、内部放電が発生していると判断し、事前に設定された外部放電値以上であった場合は、外部放電が発生していると判断する。

ここで、内部放電値は、内部放電時に部分放電測定器４にて検出される電気パルスの大きさより小さく、外部放電時に部分放電測定器４にて検出される電気パルスの大きさより大きい値である。外部放電値は、外部放電時に部分放電測定器４にて検出される電気パルスの大きさより小さく、０以上の値である。

本実施形態によれば、部分放電測定器４の検出インピーダンス３に高周波ＣＴ７により検出した電気パルスを入力する回路を備えることにより、外部放電が発生した場合に部分放電測定器４により検出される電気パルスの波高値が、内部放電が発生した場合より小さくなる。そのため、電気パルスの大きさを監視することにより、内部放電及び外部放電の何れが発生しているかを判断することが出来る。

なお、高周波ＣＴ７の１次入力側と２次出力側のＣＴ比を１：１とすることによって、外部伝播経路１５及び外部伝播経路２１により伝播される電気パルスは打ち消され、外部放電時に部分放電測定器４にて検出される電気パルスの波高値は０となり、より外部放電と内部放電とを判別し易くなる。

また、外部放電時に部分放電測定器４にて検出される電気パルスの波高値を任意に変更可能とするため、高周波ＣＴ７にＣＴ比を変更できるＣＴ比変更部を設け、電気パルスの波高値を設定することにより、精度良く外部放電と内部放電とを判別することが可能である。

また、部分放電測定器４が図示しない判断部と警報出力部とを備え、部分放電測定器４により検出された電気パルスの波高値が、上述した内部放電値を超えたことを判断部が判断し、この判断部が警報出力部に内部放電が発生している旨の警報通知を出力することで、作業員は内部放電が発生したことを容易に認識することが可能となる。

ここで、警報出力部は部分放電測定器４の外部に設けられても良い。つまり、部分放電測定器４は、作業員が使用するモニタ等と接続され、判断部はそのモニタである警報出力部に警報通知を出力する。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態における外部放電判別方法について図５を用いて説明する。本実施形態は、第３の実施形態の外部放電判別方法を実施する以前に、高周波ＣＴ７のＣＴ比を補正している。図５は、ＣＴ比補正時の電力機器と周辺機器の等価回路を示した図である。

本実施形態が第１の実施形態の図２と異なる点は、高周波ＣＴ７の２次出力側にパルス発生器２２を接続し、さらに高周波ＣＴ７に電圧計２８を設置し、検出インピーダンス３に電圧計２９を設置している点である。また、高周波ＣＴ７は、ＣＴ比を変更するＣＴ比変更手段２５を備えている。

パルス発生器２２は、高周波ＣＴ７に電圧パルスを印加し、電圧計２８は、このとき印加された電圧パルスによって流れる電気パルスを検出する。ＣＴ比変更手段２５は、高周波ＣＴ７の１次入力側と２次出力側とのＣＴ比を変更する。

次に、本実施形態の外部放電判別方法について説明する。

パルス発生器２２により、高周波ＣＴ７に電圧パルスを印加する。

次に、パルス発生器２２により印加された電圧パルスによって生じた電気パルスを電圧計２８及び電圧計２９にて検出する。

次に、ＣＴ比変更手段２５を用いて、高周波ＣＴ７の１次入力側と２次出力側とのＣＴ比を、電圧計２８にて検出された電気パルスの波高値と、電圧計２９にて検出された電気パルスの波高値との比とする。

以降、第３の実施形態と同様の動作を行うため、説明は省略する。

本実施形態によれば、高周波ＣＴ７にパルス発生器２２から電圧パルスを印加し、電流計２８及び電圧計２９により検出された電気パルスの波高値に基づいて、高周波ＣＴ７のＣＴ比を決定し、そのＣＴ比を用いて第３の実施形態と同一の動作を行うことで、外部放電が発生した場合に部分放電測定器４により測定される電気パルスは０となる。そのため、内部放電が発生した場合のみ部分放電測定器４には電気パルスが検出されるため、容易に内部放電が発生したことを判別することが可能となる。

なお、本実施形態では、電圧計２８、２９を用いたが、電圧計に代えて、電流値を測定する電流計等の電気量測定器を用いても良い。この場合も同様に、ＣＴ比変更手段２５を用いて、高周波ＣＴ７の１次入力側と２次出力側とのＣＴ比を、両者の電流計にて検出された電気パルスの波高値とする。

本発明に係る実施形態によれば、部分放電試験時に電力機器の内部において、内部放電が発生したか否かを判断することが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…コンデンサ型気中ブッシング
２…試験端子
３…検出インピーダンス
４…部分放電測定器
５…外部構造物
６…シールド
７、２３…高周波ＣＴ
８…浮遊静電容量
９…巻線
１０…外部回路
１１…ブッシングシールド
１２…導体
１３…タンク
１４…部分放電試験電源
１５、２１…外部伝播経路
１６…内部伝播経路
１７…内部回路
１８、１９…パルスカウンタ
２０…減算器
２２…パルス発生器
２４…電力機器
２５…ＣＴ比変更部
２６…内部放電
２７…外部放電
２８、２９…電流計

Claims

部分放電試験電源により電力機器に電圧を印加するステップと、
前記電力機器の試験端子に接続する検出インピーダンスに設置された部分放電測定器により、前記検出インピーダンスの電荷量を測定するステップと、
前記電力機器に隣接した外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより電気量を測定するステップと、
前記部分放電測定器により測定された電荷量と前記ＣＴにより測定された電気量とを比較し、前記部分放電測定器により電気パルスが検出され、前記ＣＴにより前記電気パルスと略同時刻に電気パルスが検出されない場合、前記電力機器内に内部放電が発生したと判断するステップとを備える
ことを特徴とする部分放電判別方法。
部分放電試験電源により電力機器に電圧を印加するステップと、
前記電力機器の試験端子に接続する検出インピーダンスに設置された部分放電測定器により検出された電気パルス数をカウントするステップと、
前記電力機器に隣接した外部構造を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより検出された電気パルス数をカウントするステップと、
前記部分放電測定器により検出された電気パルス数と、前記ＣＴにより検出された電気パルス数とを比較し、前記部分放電測定器により検出された電気パルス数と前記ＣＴにより検出された電気パルス数とが異なる場合は、内部放電が発生したと判断するステップとを備える
ことを特徴とする部分放電判別方法。
部分放電試験電源により電力機器に電圧を印加するステップと、
前記電力機器の試験端子と、前記電力機器の外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴの２次出力側とに接続された検出インピーダンスに設置された部分放電測定器により、前記検出インピーダンスの電荷量を測定するステップと、
前記部分放電測定器により電気パルスが検出され、事前に設定された内部放電値以上の大きさである場合、内部放電が発生したと判断するステップとを備える
ことを特徴とする部分放電判別方法。
前記ＣＴに接続されたパルス発生器により電力機器に電圧パルスを印加するステップと、
前記ＣＴに接続された第１の電気量測定手段により電気量を測定するステップと、
前記検出インピーダンスに接続された第２の電気量測定手段により電気量を測定するステップと、
前記第１の電気量測定手段により検出された電気パルスの波高値と、前記第２の電気量測定手段により検出された電気パルスの波高値との比を、前記ＣＴの１次入力側と２次出力側とのＣＴ比とするステップを備える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分放電判別方法。
電力機器の試験端子に接続された検出インピーダンスに設置された部分放電測定器において、
前記検出インピーダンスの電荷量と、前記電力機器の外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより検出された電流値とに基づいて、前記検出インピーダンスにより電気パルスが検出され、前記ＣＴにより電気パルスが検出されないと判断した場合に、警報出力手段に警報を表示させる警報通知を出力する判断手段を備える
ことを特徴とする部分放電測定器。
電力機器の試験端子に接続された検出インピーダンスに設置された部分放電測定器において、
前記検出インピーダンスを流れる電気パルス数をカウントする第１のパルスカウンタと、
前記電力機器の外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴにより検出された電気パルス数をカウントする第２のパルスカウンタと、
前記第１のパルスカウンタによりカウントされた電気パルス数と前記第２のパルスカウンタによりカウントされた電気パルス数とを減算する減算器と、
前記減算器によって減算された値が０であるか否かを判断し、０でないと判断した場合、警報出力手段に警報を表示させる警報通知を出力する判断手段とを備える
ことを特徴とする部分放電測定器。
電力機器の試験端子と、前記電力機器の外部構造物を覆うシールドの接地線に設置されたＣＴの２次出力側とに接続された検出インピーダンスに設置された部分放電測定器において、
前記検出インピーダンスに事前に設定された内部放電値以上の電気パルスが流れたと判断した場合に、警報出力手段に警報を表示させる警報通知を出力する判断手段とを備える
ことを特徴とする部分放電測定器。