JPH02128173A - 部分放電測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば電カケープルや巻線を有する電気機器
等の、分布定数系とみなされる供試体の部分放電を測定
する部分放電測定方法及びその装置に関するものである
。

［従来の技術〕 部分放電ぶり定力法には、広帯域、中帯域、狭帯域の使
用する増幅帯域の相違による３つの方式があり、このう
ち広帯域を使用するものは広帯域法、中帯域を使用する
ものは低周波法、及び狭帯域を使用するものは同調法と
呼ばれている。

これらの各方式とも部分放電によって生ずるパルスが供
試体中を進行波となって伝播しない供試体、所謂集中定
数系の供試体に対しては特性上の差は増幅度による差が
顕著となる程度であるが、進行波が伝播する所謂分布定
数系の供試体に対してはそれぞれ異なった応答をする。

例えば、広帯域法は放電パルス波形を忠実に増幅して観
測しようとする目的で帯域幅を広くしているので、高い
周波数成分が減衰し易く、第１図の特性で示すように放
電発生位置が遠いはど減衰が大ぎくなり、放電パルスを
忠実に増幅できなくなるという問題点かある。また、低
周波法は放電発生位置による応答の変化か最も小ざく、
つまり積分効果を使用しているわけであるが、広帯域法
と共に雑音の影響を受は易い欠点がある。この低周波法
は第１図に示すように応答特性は優れているが、増輻帯
域輻−（はサイリスタ等のパルス性の雑音の周波数成分
に近いため、その影響を特に受は易いのである。また、
同調法は容易に増幅度を得ると共に雑音の影響を受は難
くするため、放電パルスを増幅する回路に共振回路を付
加し、供試体の放電によるパルスを前記共振回路により
生成される共振周波数に同調させて狭量域増輻している
わけであるが、第１図に示すように放電の発生位置によ
る応答が振動的に変化する欠点がある。

従−〕で、広帯域法や同調法は放電発生位置により得ら
れる応答が異なるので、供試体の放電電荷量を正確に測
定することか極めて困難となる。

かかる事情に鑑み、本出願人は前記同調法に改良を加え
、雑音の影響を受は難いと共に放電発生位置にざはと影
響されずに供試体の放電量を測定できる部分放電測定方
法を提案している（特開昭６０−１８１６６６号公報）
。同調法において、一つの共振周波数のみで放電パルス
の増幅を行うと、放電発生点から同調増幅器への放電パ
ルスの到達時間により、同調増幅器の共振周波数の波形
と放電パルスとの干渉状態に差異が生じ、応答特性に極
大点及び極小点が発生する。そこで上記方法では、固有
の異なる共振周波数を有する複数の同調増幅器を放電パ
ルスを検出する結合コンデンサに接続し、前記複数の同
調増幅器の共振周波数は夫々の共振周波数が有する応答
特性の極小点を互に打ち消し合うよう設定しておき、す
なわちある共振周波数での応答特性の極小点が別の共振
周波数の極大点となる如く各同調増幅器の共振周波数を
選定し、放電発生位置による応答特性のバラツキを押え
るようにしたものである。

第３図は上記部分放電測定方法の具体的手段を示すブロ
ック図であり、例えばケーブル等の供試体Ｃａにブロッ
キングインピーダンスｚｂを介して交流Ｈｖを印加し、
供試体Ｃａに部分放電を発生させるようになっている。

そして供試体Ｃａには放電パルスを検出する゛結合コン
デンサＣｋが接続され、その出力は同軸ケーブルからな
るリード線１及び干渉防止インピーダンス２１．２２を
介し同調増幅器３１．３２へ入力される。ここで例えば
同調増幅器３１の共振周波数を２００ｋＨｚ。

同調増幅器３２の共振周波数を４００　ｋＨｚとしてお
けば、供試体Ｃａの放電発生位置に伴う応答特性は第４
図に示すように各共振周波数の極大点と極小点が対照的
に現れ、両者を雑音を混入させずに理想的に整合きせた
とすると図中二点鎖線で示す特性が理論的には得られる
。実際は合成回路４０にて、例えば放電発生位置によっ
て応答特性が良好な方の同調増幅器出力を選択するか、
若しくは再同調増幅器出力の平均値を求める等、出力１
８号を加工し、その結果を指示計５０で表示させるよう
にしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記の方法では、固有の共振周波数を有する同
調増幅器を複数用意する必要があり、回路構成が複雑に
なってしまうという問題がある。

上記の例では同調増幅器を２個使用する場合について説
明したが、供試体の放電発生位置による応答特性のバラ
ツキを極力少なくするには、より多くの共振周波数で放
電パルスを増幅することが望ましく、この場合３数の同
調増幅器が必要となり、装置が甚ｔこしく高価なものと
なる。

また、同調増幅器を複数並列に接続して用いると同調増
幅器間の干渉が問題となり、検出すべき信号に悪影響を
及ぼす場合がある。第３図に示す従来法では干渉防止イ
ンピーダンス２１．２２を同調増幅器３１．３２にそれ
ぞれ接続しているが、かかる手段を講じても同調増幅器
３１．３２間の干渉を完全に防止するのは不可能であっ
た。

従って本発明は上記問題点に鑑み、同調法を採用する部
分放電測定方法において、同調増幅器を複数用いること
なく放電発生位置による応答特性のバラツキを解消し得
る部分放電測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、供試体に試験電圧を印加して部分放電
を発生きせ、前記供試体に接続した結合コンデンサによ
り前記放電によるパルスを検出し、該パルスを共振周波
数で同調させて増幅し放電電荷を測定して供試体の部分
放電を求めるに際し、共振周波数を掃引し、各共振周波
数で得た測定値を合成して供試体の部分放電を求めるこ
とを特徴とする部分放電トリ定方法、及び、 供試体に生じた部分放電により生起された放電パルスを
検出する結合コンデンサと、検出きれた放電パルスを共
振周波数に同調させて増幅する増幅器と、該増幅器に前
記共振周波数を掃引させつつ入力させる掃引信号発生器
と、掃引した共振周波教書々で増幅された複数の増幅器
出力を合成する合成回路とを具備することを特徴とする
部分放電測定装置にある。

［作用］ 本発明においては、従来のように固有の共振周波数を有
する同調増幅器を複数用いる代りに、−個の増幅器に共
振周波数を所定帯域幅内において掃引しつつ与える掃引
信号発生器を使用することを特徴とする。すなわち、−
個の増幅器に共振周波数を変化させつつ入力ざせ、各共
振周波数に放電パルスを同調させて増幅することにより
、前記従来例（同調増幅器並列型）と同様の出力を得る
ものである。

かかる方法及び装置によれば、増幅器は一個で足りるの
で回路構成が簡素となり、また干渉の問題は完全に解消
でとる。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明にかかる部分放電と１１定方法を示すブ
ロック図である。図において、分布定数系とみなされる
供試体例えば供試ケーブルＣａには、ブロッキングイン
ピーダンスｚｂを介して試験電圧例えば交流Ｈｖが印加
され、供試ケーブルＣａに生起せしめることが可能なよ
うになっている。

また供試ケーブルＣａには、部分放電による放電パルス
を検出するための結合コンデンサＣｋが接続されており
、この結合コンデンサＣｋには同軸ケーブル等からなる
リード線１を介して増幅器３が接続されている。

増幅器３には掃引信号発生器６が接続されており、掃引
信号発生器６は増幅′ａ３に共振周波数を所定帯域にお
いて掃引させつつ入力させる。掃引イε号発生器６は例
えばコンデンサ容量を可変し得るＬＣ共振回路等からな
り、同調方式で信号を増幅する増幅器３に、放電パルス
に同調させるための共振周波数を与える。増幅器３は掃
引される共振周波数、すなわち異なる共振周波数で前記
結合コンデンサＣｋで検出された放電パルスをそれぞれ
同調ざせ、各共振周波数で放電パルスを増幅する。そし
て増幅器３の出力は合成画′＆！ｆ！Ｉ４に接続され、
合成回路４の出力は指示計５に接続されている。なお、
合成回路４における４３号の合成手段については後述す
る。

次いで、第２図に示した本発明の装置の動作を説明する
。供試ケーブルＣａにブロッキングインピーダンスｚｂ
を介して交流Ｈｖを加え、その印加電圧を上昇させてい
くと、供試ケーブルＣａの絶縁体のボイドの形状及び大
きざで定まる放電電圧Ｕに達した時、ボイドに放電が生
起する。ここで印加電圧が高い程放電パルスの発生数は
増加するが、前記放電電圧Ｕは一定であるので放電電荷
は一定値である。従ってこの放電電荷を検知することに
より、先ず供試ケーブルＣａに部分放電が生起したこと
が判明し、放電電荷の値を検知することによりボイドの
状態を知見することができる。

そして、供試ケーブルＣａに並列接続された例えば２０
００ｐＦ程度の容量の結合コンデンサＣｋにより、高電
圧が印加されている回路から微弱な放電パルス電圧、す
なわｆ５放電電荷に比例した電圧が検出される。

結合コンデンサＣｋにて検出きれた放電パルスは、リー
ド線１を介して増幅器３に入力きれる。

放電パルスは同調法で増幅されるが、これは増幅器３に
接続されている掃引信号発生器６から入力される共振周
波数に放電パルスを同調させて行われる。掃引信号発生
器６は共振周波数を掃引させつつ、すなわち所定帯域幅
内において連続的に変化きせつつ増幅器３に入力ざせ、
増幅器３は異なる共振周波数各々で放電パルスを同調さ
せて増幅し、その出力信号は合成回路４へ入力される。

かかる増幅方式は所謂ヘテロダイン方式により容易に実
現し得る。

掃引信号発生器６が発する共振周波数の範囲、つまり共
振周波数の掃引範囲は、ある周波数をｆと定めるとぎ、
少なくともｆ／２〜ｆ１若しくは１〜２１以上とし、好
ましくはｆ／２〜２ｆとすれば良い。

共振周波数の掃引範囲を上記の通り定めるのは次に述べ
る理由による。前述した通り、同調法においては応答が
振動的になるが、この振動の周期は増幅器３において、
共振周波数と放電パルスとを同調させたととの同調周波
数に依存している。

例えば、６００ｍの長ざの供試ケーブルＣａにおいて共
振周波数を４００ｋｌｌｚとすると、振動の周期しは２
．５μｓとなり、放電パルスが２　、５　／　２＝１．
２５μｓ遅れてくると、共振周波数の波形と放電パルス
との位相に１８００のズレが生じ、１８号は互に打ち消
し合って応答が小さくなり、ざらに放電パルスが２．５
μｓ遅れてくると、共振周波数の波形と放電パルスの位
相か一致し、信号は互に加え合わされて応答が大きくな
る。その結果、例えば伝播速度ｖｈ・１８０ｍ／μＳ程
度のケーブルでは、Ｌ＝ｖ・ｔ／２＝１８０・１．２５
／２＝１１３により、１１３ｍごとに極大点と極小点を
生ずることになる。この特性は第４図の一点鎖線に示し
た通りであり、ここで共振周波数を２００　ｋＨｚにす
ると、同様にして点線で示すように１１３・２＝２２６
ｍことに極小点ど極大点を生ずることになる。ここで２
つの特性を理想的に整合させると、両者の応答特性の極
小点は互に打／３消きれ、二点鎖線で示すような比較的
振動の少ない応答特性が得られるからで、従って掃引信
号発生器６が発する共振周波数の範囲は、基準とする共
振周波数ｆを２００ｋｌ（ｚとｔ　ル？ニー　１００　
ｋｌｌｚ〜２００ｋＨｚ（ｆ　／　２〜ｆ　）、若しく
は２００ｋｌ＋ｚ　〜４００ｋＨｚ（ｆ〜２ｆ）以上と
する必要がある。

掃引イε号発生器６による共振周波数の掃引方法につい
ては特に限定は無いが、より振動の少ない応答特性を得
るには掃引周波数間隔を狭くし、より多くの共振周波数
で放電パルスを同調ざせ、増幅器３にてそれぞれ増幅す
れば良い。なお、供試体に長時間試験電圧を印加し続け
ると、ボイドの形状が変化し放電の状態か変化する場合
かあるため、共振周波数の掃引時間は短かい方が好まし
く、数秒以下であることか望ましい。また、共振周波数
の掃引をプログラム化し、コンビュークコントロールに
より共振周波数を変化させる手段を取っても良い。

合成回路４における増幅器３の出力の合成方法は種々考
えられるが、例えば掃引した共振周波数でそれぞれ増輻
した放電パルス信号の中で最大出力のもの、すなわち最
も良好な応答特性を示す共振周波数で増幅きれた信号を
選択して出力ざせ、その結果を指示計５で表示させるよ
うにすれば、供試ケーブルＣａの途中の如何なる位置で
生じた部分放電に対しても異常に小ざな応答を無くする
ことができる。このように複数の共振周波数で増幅され
た多数の信号の中から最大の応答を求める回路としては
、合成回路４の中に論理和回路を用いることにより可能
である。また、上記のように最大の応答を抽出させる以
外に、論理積回路を用いることも考えられ、この場合は
各共振周波数で得られた出力信号の平均値を指示させる
ことができる。更には論理回路の組合せによって、第４
図二点鎖線に示す値により近い応答を得ることもできる
。

［効果コ 以上説明した通り本発明の部分放電測定方法及び装置に
よれば、放電パルスを増輻するための増幅器が一個で足
りるため、装置の回路構成が簡素にすることができ、製
作が容易でかつ安価な装置が提供できる。また、増幅器
を一個しか使用していないので、従来のように増幅器間
の干渉の問題を考慮する必要が全く無く、雑音に左右き
れない正確なｆｉｌｌ定を行い易い。ざらに装置を自動
化させることも容易である等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来一般的に行われて来た放電４１１定方法ご
との感度特性図、第２図は本発明の一実施例を表す回路
構成を示すブロック図、第３図は従来の方法を示すブロ
ック図、第４図は部分放電測定における応答特性を示す
特性図である。 ３・・・増幅器、４・・・合成回路、５・・・指示計、
６・・・掃引信号発生器、Ｃａ−・供試ケーブル、Ｃｋ
・・結合コンデンサ、Ｈｖ・・交流、Ｚｂ・・・プロラ
ギングインピーダンス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）供試体に試験電圧を印加して部分放電を発生ざせ
   、前記供試体に接続した結合コンデンサにより前記放電
   によるパルスを検出し、該パルスを共振周波数で同調さ
   せて増幅し放電電荷を測定して供試体の部分放電を求め
   るに際し、共振周波数を掃引し、各共振周波数で得た測
   定値を合成して供試体の部分放電を求めることを特徴と
   する部分放電測定方法。
2. （２）供試体に生じた部分放電により生起された放電パ
   ルスを検出する結合コンデンサと、検出された放電パル
   スを共振周波数に同調させて増幅する増幅器と、該増幅
   器に前記共振周波数を掃引させつつ入力させる掃引信号
   発生器と、掃引した共振周波数各々で増幅された複数の
   増幅器出力を合成する合成回路とを具備することを特徴
   とする部分放電測定装置。