JP7039829B2

JP7039829B2 - 絶縁診断用アンテナ

Info

Publication number: JP7039829B2
Application number: JP2016245399A
Authority: JP
Inventors: 直喜岡田; 秀人大木
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2036-12-19
Also published as: JP2018100844A

Description

本発明は、電気機器の絶縁診断を行う装置に使用されるアンテナに関するものである。

絶縁ガスを充填した密閉金属容器内に高圧導電体を絶縁物により支持したガス絶縁機器では、接触不良、金属異物混入等の不具合により、内部で部分放電が発生することがある。

このような部分放電に起因する絶縁破壊を防止するための絶縁診断装置の一種類として、部分放電発生時にガス絶縁機器内で発生する電磁波をアンテナで検出する絶縁診断装置が実用化されている。

特許文献１には、ガス絶縁開閉装置内で発生する部分放電を検出する絶縁診断装置用アンテナが開示されている。このアンテナは、図６に示すように、ガス絶縁開閉装置の容器の絶縁スペーサ１を挟む金属フランジ２に重なるように設置されるスロットアンテナ３であり、Ｉ字状のスロット４が開口されている。スロット４の長手方向中間部の両側に給電部５が設けられ、その給電部５が同軸ケーブルを介して診断装置に接続される。

そして、部分放電の発生にともなって容器内から絶縁スペーサ１を経て漏洩する電磁波をスロットアンテナ３で検出し、かつ金属フランジ２間に発生する電位差Ｖを検出するようにしている。

特許文献２には、アンテナ出力を、バンドパスフィルタを介して診断装置に入力することにより、アンテナ出力に含まれるノイズを除去して、部分放電による電磁波の検出精度を向上させるようにした絶縁診断装置が開示されている。

特開平１０－５１９１７号公報特開平１０－２８５７３１号公報

特許文献１に開示された絶縁診断装置用アンテナでは、電磁波を効率よく検出するために、スロットアンテナ３の長辺側の電極が金属フランジ２に重なるように設置する必要があるため、スロットアンテナ３が大型化する。

また、スロットアンテナ３の外形を大型化することにより、特に受信しようとする電磁波のＵＨＦ帯の受信領域において、アンテナの受信周波数特性が平坦ではなくなる。すなわち、スロットアンテナの開口部を拡大することにより、スロットアンテナ自身のインダクタンスが増大するため、図７に示すように、高周波領域（ＵＨＦ帯）の受信特性が悪化して、受信強度特性ｆｃの凹凸が大きくなる。従って、部分放電により発生するＵＨＦ帯の電磁波の周波数が、受信強度特性ｆｃの谷部分に重なると、部分放電を安定して検出することができないという問題点がある。

特許文献２に開示された絶縁診断装置では、アンテナで受信する周波数帯域のうち、不要なノイズであるＶＨＦ帯の受信信号をバンドパスフィルタで除去することにより、部分放電により発生するＵＨＦ帯の受信信号の検出精度を向上させることができる。

しかし、診断装置にバンドパスフィルタを備えたフィルタ装置を設置する必要があるので、診断装置が大型化するとともに、コストが上昇するという問題点がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は小型化を図りながら、部分放電による電磁波の検出精度を向上させ得る絶縁診断用アンテナを提供することにある。

上記課題を解決する絶縁診断用アンテナは、絶縁診断装置に用いられる絶縁診断用アンテナであって、絶縁スペーサを介して複数の金属管を接続して構成されたガス絶縁電気機器の容器の絶縁スペーサ部に取付けられ、前記容器内で発生する部分放電に伴って前記絶縁スペーサから漏洩する電磁波を、スロットアンテナで検出する絶縁診断用アンテナである。前記容器は、前記金属管の端部に前記絶縁スペーサを挟着するフランジを備えており、前記スロットアンテナのスロットをＨ型に形成するとともに、該Ｈ型のスロットを前記絶縁スペーサの円周上において前記絶縁スペーサの円周方向と直交する方向に配置し、前記Ｈ型のスロットの上部及び下部を前記フランジ上まで延設し、前記スロットをＨ型とする一対の対向する突出片の先端部近傍に給電部をそれぞれ設け、前記各給電部を前記絶縁診断用アンテナとは別部材である同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続するとともに、両給電部のうち一方の前記給電部には前記同軸ケーブルとの間に前記絶縁診断用アンテナが備えるコンデンサを介在し該コンデンサ及び前記同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続するとともに、前記両給電部のうち他方の前記給電部には前記同軸ケーブルとの間にコンデンサを介在することなく前記同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続して、前記コンデンサの容量と前記スロットアンテナ自体のインダクタンスとを組み合わせることで、ＵＨＦ帯の電磁波の受信強度特性を平坦化するとともに、前記コンデンサをＶＨＦ帯以下の電磁波を減衰させるハイパスフィルタとして構成した。

この構成により、スロットアンテナが小型化されるとともに、受信強度特性が平坦化される。

この構成により、スロットアンテナでフランジ間の電位差が測定可能となる。

この構成により、スロットアンテナの受信強度特性がＶＨＦ帯以下で減衰される。

本発明の絶縁診断用アンテナによれば、小型化を図りながら、部分放電による電磁波の検出精度を向上させることができる。

第一の実施形態のスロットアンテナを示す正面図である。第一の実施形態のスロットアンテナの受信特性図である。第二の実施形態のスロットアンテナを示す説明図である。第二の実施形態のスロットアンテナの受信特性図である。ガス絶縁開閉装置を示す概要図である。従来のスロットアンテナを示す正面図である。従来のスロットアンテナの受信特性図である。

（第一の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。

図６は、絶縁診断用アンテナが設置されるガス絶縁開閉装置の一例を示す。筒状の金属管にてなる容器１１内には絶縁ガスＧが充填されるとともに、母線１２が挿通されている。

容器１１は、所定間隔あるいは所定位置で絶縁スペーサ１３を介して接続される。絶縁スペーサ１３は、容器１１の接続端に形成されるフランジ１４間に挟着されて、容器１１の内外を密封するようになっている。

絶縁スペーサ１３の近傍には母線１２の部分放電を検出するためのスロットアンテナ１５が設置される。図１に示すように、スロットアンテナ１５は、Ｈ型に開口するスロット１６を中央部に備え、そのＨ型のスロット１６が容器１１の前記絶縁スペーサの円周上において前記絶縁スペーサの円周方向と直交する方向に配設されている。また、Ｈ型のスロット１６の上部及び下部が絶縁スペーサ１３の両側のフランジ１４上に達するように延設されている。

スロット１６は、スロット１６の長手方向両端部から突出して所定の間隙を隔てて対向する突出片１７によりＨ型に形成され、両突出片１７の先端部近傍にそれぞれ設けられる給電部１８が同軸ケーブルを介して絶縁診断装置に接続される。

給電部１８は、突出片１７の先端部近傍に給電線を半田付け可能とした穴を形成し、あるいは給電線をネジ止め可能とした穴を形成し、あるいは穴を設けることなく給電線を半田付けする構成とすることが可能である。

このように構成されたスロットアンテナ１５は、スロット１６をＨ型とするとともに、その長手方向両端部が絶縁スペーサ１３の両側のフランジ１４上まで延設されているので、図２に示すようにＵＨＦ帯で平坦となる受信強度特性ｆｃ１が得られる。

従って、図５に示すように母線１２と容器１１の間等で部分放電ａｒｃが発生したときに発生するＵＨＦ帯の電磁波を安定して検出可能となる。

また、給電部１８は各突出片１７の先端部近傍に設けられるので、両フランジ１４上に位置するスロットアンテナ１５の端部から延びる突出片１７間の電位差を検出可能となる。従って、診断装置で両フランジ１４間の電位差Ｖを検出可能となる。

上記のように構成された絶縁診断用アンテナでは、次に示す効果を得ることができる。
（１）Ｈ型のスロット１６により、ＵＨＦ帯の電磁波の受信強度特性ｆｃ１を平坦化することができる。従って、部分放電にともなって発生するＵＨＦ帯の電磁波を安定して検出することができる。
（２）スロットアンテナ１５を小型化することができる。
（３）絶縁スペーサ１３を挟むフランジ１４間の電位差Ｖを検出することができる。

（第二の実施形態）

図３は、絶縁診断用アンテナの第二の実施形態を示す。この実施形態は、第一の実施形態と同様なスロットアンテナ１５にコンデンサ１９を備えたものである。

詳述すると、スロットアンテナ１５の一方の給電部１８はコンデンサ１９及び同軸ケーブル２０を介して絶縁診断装置に接続され、他方の給電部１８は同軸ケーブル２０を介して絶縁診断装置に接続されている。

このような構成により、コンデンサ１９はスロットアンテナ１５自体のインダクタンスと組み合わせることでスロットアンテナ１５の給電部１８から出力される受信信号に対しハイパスフィルタとして作用する。コンデンサ１９の容量を０．５ｐＦ～数ｐＦに設定すると、図４に示すように、受信強度特性ｆｃ２はスロットアンテナ１５の受信信号のうちＶＨＦ帯の受信強度が減衰する。因みに、コンデンサ１９を接続しない場合には、図２に示すように、ＶＨＦ帯が減衰せず、受信強度に凹凸が発生している。従って、不要な受信信号を受信する可能性がある。

上記のように構成された絶縁診断用アンテナでは、次に示す効果を得ることができる。
（１）Ｈ型のスロット１６を備えたスロットアンテナとコンデンサ１９の作用により、ＵＨＦ帯の電磁波の受信強度を平坦化することができるとともに、ＶＨＦ帯の受信強度を減衰させることができる。従って、部分放電にともなって発生するＵＨＦ帯の電磁波を第一の実施形態よりさらに安定して検出することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・Ｈ型のスロットを備えたスロットアンテナ以外のアンテナに対し、第二の実施形態に示すようなコンデンサを接続してもよい。専用のフィルタ装置を備えることなく、ＶＨＦ帯の受信信号を減衰させることができるので、絶縁診断装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

１１…容器、１３…絶縁スペーサ、１４…フランジ、１５…スロットアンテナ、１６…スロット、１８…給電部、１９…コンデンサ。

Claims

絶縁診断装置に用いられる絶縁診断用アンテナであって、絶縁スペーサを介して複数の金属管を接続して構成されたガス絶縁電気機器の容器の絶縁スペーサ部に取付けられ、前記容器内で発生する部分放電に伴って前記絶縁スペーサから漏洩する電磁波を、スロットアンテナで検出する絶縁診断用アンテナにおいて、
前記容器は、前記金属管の端部に前記絶縁スペーサを挟着するフランジを備えており、
前記スロットアンテナのスロットをＨ型に形成するとともに、該Ｈ型のスロットを前記絶縁スペーサの円周上において前記絶縁スペーサの円周方向と直交する方向に配置し、
前記Ｈ型のスロットの上部及び下部を前記フランジ上まで延設し、
前記スロットをＨ型とする一対の対向する突出片の先端部近傍に給電部をそれぞれ設け、前記各給電部を前記絶縁診断用アンテナとは別部材である同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続するとともに、両給電部のうち一方の前記給電部には前記同軸ケーブルとの間に前記絶縁診断用アンテナが備えるコンデンサを介在し該コンデンサ及び前記同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続するとともに、前記両給電部のうち他方の前記給電部には前記同軸ケーブルとの間にコンデンサを介在することなく前記同軸ケーブルを介して前記絶縁診断装置に接続して、前記コンデンサの容量と前記スロットアンテナ自体のインダクタンスとを組み合わせることで、ＵＨＦ帯の電磁波の受信強度特性を平坦化するとともに、前記コンデンサをＶＨＦ帯以下の電磁波を減衰させるハイパスフィルタとして構成したことを特徴とする絶縁診断用アンテナ。