JP6043131B2

JP6043131B2 - 部分放電検出装置

Info

Publication number: JP6043131B2
Application number: JP2012198998A
Authority: JP
Inventors: 木村　達也; 達也木村; 佐藤　純一; 純一佐藤; 治多賀谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP2014052361A

Description

本発明の実施形態は、モールド電気機器の絶縁劣化を監視する部分放電検出装置に関する。

従来、スイッチギヤに用いられる真空バルブ、主回路導体などの電気部材をエポキシ樹脂でモールドしたモールド電気機器においては、絶縁劣化を監視するため、部分放電検出装置が用いられている。検出方法としては、部分放電に伴って接地に流れるパルス電流を検出する方法が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、接地に流れるパルス電流では、遮断器や母線など当該電源系全体での部分放電を検出することができるものの、発生個所を特定することが困難であった。このため、部分放電の発生個所を特定できる検出装置が望まれていた。これにより、保守点検作業などが容易となり、信頼性を向上させることができる。

特開２００９−１６８４８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、電気部材を絶縁材料でモールドし、絶縁体の外周に接地層を設けたモールド電気機器の部分放電発生個所を短時間で特定することが可能な部分放電検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の部分放電検出装置は、モールド電気機器の接地層に移動自在に接触させる第１の検出電極と、前記第１の検出電極と所定の間隔を保って前記接地層に移動自在に接触させる第２の検出電極と、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間の電位差から商用周波数電圧を抽出する商用周波数抽出回路と、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間の電位差から部分放電パルス電圧を抽出する部分放電抽出回路と、前記商用周波数電圧と前記部分放電パルス電圧との極性を比較する極性判定回路とを備えたことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る部分放電検出装置の回路構成を示す図。本発明の実施例１に係る部分放電検出を説明する図。本発明の実施例１に係る部分放電パルスの極性を説明する図。本発明の実施例２に係る部分放電検出装置の検出電極の構成を示す図。

本発明による実施形態は、電源電圧と部分放電によって発生するパルス電圧との極性を比較し、部分放電発生個所を特定するものである。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に係る部分放電検出装置を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る部分放電検出装置の回路構成を示す図、図２は、本発明の実施例１に係る部分放電検出を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る部分放電パルスの極性を説明する図である。なお、モールド電気機器をスイッチギヤに用いられる絶縁母線を用いて説明する。

図１に示すように、絶縁母線は、主回路導体１と、その周りにエポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層２と、絶縁層２の外周に例えばカーボン塗料を塗布して形成した接地層３とで構成されている。接地層３は、カーボン混合量を調整し、数１００Ω・ｃｍの抵抗値を有する。

部分放電検出装置は、接地層３に接触させる第１の検出電極１０と、第１の検出電極１０と所定の間隔を保って接地層３に接触させる第２の検出電極１１と、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１間で検出した商用周波数信号が入力される商用周波数抽出回路１２と、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１間で検出した部分放電信号が入力される部分放電抽出回路１３と、商用周波数抽出回路１２と部分放電抽出回路１３で処理した信号が入力される極性判定回路１４とで構成されている。検出電極１０、１１は、移動自在であり、粘着テープで貼り付けたり、図示しないバンドで圧接したりして接触させるものである。

商用周波数抽出回路１２には、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１の電圧差を出力する加算器１２ａ、周波数１ｋＨｚ以上をカットしノイズを低減するローパスフィルタ１２ｂ、信号の大きさを適切に選択する増幅器１２ｃが設けられている。部分放電抽出回路１３には、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１の電圧差を出力する加算器１３ａ、通過帯域１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚのバンドパスフィルタ１３ｂ、信号の大きさを適切に選択する増幅器１３ｃが設けられている。

次に、部分放電が発生した場合を図２、図３を参照して説明する。

図２に示すように、主回路導体１の図示左側を電源側とし、接地層３の図示右側を接地側とし、絶縁層２のＡ点で部分放電が発生したとすると、部分放電パルス電流ｉ１−１、ｉ１−２は接地層３に向かって流れる。近傍の接地層３では、部分放電パルス電流ｉ１−１は電源側に向かい、ｉ１−２は接地点に向かって流れる。ｉ１−１は最終的に接地点に流れる。電源電圧に対応する充電電流の商用周波数電流ｉ２は、電源側から接地点に向かって流れる。

このような電流の流れによって生じる電位差は、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１間で検出することができる。部分放電発生のＡ点よりも検出電極１０、１１が電源側の（ａ）に位置すると、図３（ａ）に示すように、商用周波数電圧ｖに対し、部分放電パルス電圧ｐが逆極性となる。また、検出電極１０、１１が接地側の（ｂ）に位置すると、図３（ｂ）に示すように、商用周波数電圧ｖに対し、部分放電パルス電圧ｐが同極性となる。これら極性の比較は、極性判定回路１４で処理され、部分放電の発生方向表示、発生有無の表示、外部への通信をする。

これにより、検出電極１０、１１を移動させ、複数個所での部分放電の発生方向の検出によって、部分放電発生個所を短時間で特定することができる。また、部分放電発生点に近づくほど、部分放電パルス電圧ｐが大きくなるので、発生個所の特定を容易とする。更に、検出電極１０、１１、各回路１２、１３、１４を複数セットで用いれば、より短時間で発生個所を特定することができる。

なお、接地層３は、接地に流れる各種電流の通電機能、静電シールド機能などの接地機能を有するものとする。一般的には、数１０〜数１００Ω・ｃｍ、膜厚数１００μｍあればよい。ここでは、このような接地層３を、モールド電気機器での接地機能を有し、検出電極１０、１１で電位差を検出することのできる所定の抵抗値を備えた接地層と定義する。

上記実施例１の部分放電検出装置によれば、モールド電気機器の接地層３に第１の検出電極１０と第２の検出電極１１を移動自在に接触させ、この検出電極１０、１１間で検出される電源電圧と部分放電パルス電圧の極性から部分放電の発生方向を判定しているので、部分放電発生個所を短時間で特定することができる。

上記実施例１では、モールド電気機器を絶縁母線を用いて説明したが、スイッチギヤに用いられる真空バルブをモールドした遮断部、変成器をモールドしたＶＴなどにも用いることができる。

次に、本発明の実施例２に係る部分放電検出装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る部分放電検出装置の検出電極の構成を示す図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、検出電極を一体構造としたことである。図４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４に示すように、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１を絶縁ケース１５にそれぞれ固定し、リード線１６、１７を接続して電圧検出を行うようにしている。なお、絶縁層２の絶縁厚さｔよりも、第１の検出電極１０と第２の検出電極１１間距離ｗを狭くすると、部分放電発生個所を細かく特定することができる。

上記実施例２の部分放電検出装置によれば、実施例１による効果のほかに、検出電極１０、１１が固定されているので、検出される電位差が安定し、測定精度を向上させることができる。

以上述べたような実施形態によれば、電源電圧と部分放電パルスの極性を検出することにより、部分放電発生個所が電源側か負荷側かを判定することができ、発生個所を短時間で特定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。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ともに、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主回路導体
２絶縁層
３接地層
１０第１の検出電極
１１第２の検出電極
１２商用周波数抽出回路
１２ａ、１３ａ加算器
１２ｂ、１３ｂフィルタ
１２ｃ、１３ｃ増幅器
１３部分放電抽出回路
１４極性判定回路
１５絶縁ケース
１６、１７リード線

Claims

モールド電気機器の接地層に移動自在に接触させる第１の検出電極と、
前記第１の検出電極と所定の間隔を保って前記接地層に移動自在に接触させる第２の検出電極と、
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間の電位差から商用周波数電圧を抽出する商用周波数抽出回路と、
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間の電位差から部分放電パルス電圧を抽出する部分放電抽出回路と、
前記商用周波数電圧と前記部分放電パルス電圧との極性を比較する極性判定回路と、
を備えたことを特徴とする部分放電検出装置。
前記接地層は、モールド電気機器での接地機能を有し所定の抵抗値を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の部分放電検出装置。
前記商用周波数電圧と前記部分放電パルス電圧とが同極性であれば、部分放電発生個所が前記第１の検出電極、前記第２の検出電極よりも電源側と判定し、
前記商用周波数電圧と前記部分放電パルス電圧とが逆極性であれば、部分放電発生個所が前記第１の検出電極、前記第２の検出電極よりも接地側と判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部分放電検出装置。
前記極性判定回路に部分放電の発生有無、および部分放電の発生方向を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極を複数セットで用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とを一体構造とし、前記モールド電気機器の絶縁厚さよりも前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間の距離を狭くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。