JPH02297077A - 電気機器の異常検出装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、巻線で発生した部分放電を検出する電気機器
の異常検出装置に関する。

（従来の技術） 例えば六弗化硫黄ガス（ＳＦ６）が充填された変圧器に
おいては、巻線の絶縁材料としてポリエチレンテレフタ
レートのような有機高分子材料を使用している場合があ
る。このような有機高分子材料により絶縁処理された巻
線の場合、巻線に部分放電が発生して絶縁性能が低下す
る虞があるので、巻線に部分放電が極力発生しないよう
に設計上の配慮がなされている。

しかしながら、長期間の運転によって巻線に部分放電が
発生することがあり、このような場合は、速やかに対処
することが望ましい。そこで、巻線に発生する部分放電
を検出するための装置として、特開昭５７−８．０５７
２号公報で示されるように、部分放電に伴う電流パルス
と部分放電音との両信号から部分放電を検出したり、或
は特開昭５７−１１２２３２号公報で示されるようにコ
ロナ放電に伴って放出される電磁波をループアンテナで
検出することにより、コロナ放電を検出しようとする装
置がある。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の各種検出装置の場合、検出装置からの
検出信号が微弱で、しかもノイズレベルが高いため、検
出信号を増幅させる増幅回路を設けたり、或は検出信号
に含まれるノイズを分離する回路を設けなければならず
、全体構成が複雑化してしまうという欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、ノイズの影響を受けることなく巻線に発生した部分放
電を確実に検出することができる電気機器の異常検出装
置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、巻線に近接して鎖交する電磁波の磁界成分に
応じた第１及び第２の電圧信号を夫々出力する第１及び
第２の磁気センサを設けると共に、これら磁気センサか
ら第１及び第２のリード線を導出し、これら第１及び第
２のリード線を通じて与えられる電圧信号を差動検出す
る放電検出回路を備え、前記第１及び第２の電圧信号が
互いに逆相となるように前記第１及び第２の磁気センサ
を接続すると共に、前記第１及び第２のリード線に鎖交
する電磁波の電界成分に応じてこれらに発生する第１及
び第２の電界対応電圧信号が互いに同相となるように上
記各リード線を位置決めしたものである。

（作用） 電気機器の巻線に部分放電が発生すると、この巻線から
部分放電に伴う電磁波が放出されて第１及び第２の磁気
センサに鎖交する。すると、第１及び第２の磁気センサ
には鎖交する電磁波の磁界成分に対応した第１及び第２
の電圧信号が夫々発生してリード線を通じて放電検出回
路に出力される。このとき、第１及び第２の電圧信号の
位相は互いに逆相となっているから、放電検出回路によ
って各電圧信号が差動検出されるときに、各電圧信号は
増幅されることになる。

さて、第１及び第２のリード線にノイズ電磁波が鎖交す
ると、リード線にはノイズ電磁波に対応した第１及び第
２の電界対応電圧信号が発生して放電検出回路に与えら
れる。このとき、第１及び第２の電界対応電圧信号の位
相は同相となっているから、放電検出回路によってそれ
らの電界対応電圧信号が差動検出されたときに、各電界
対応電圧信号は打消しあって無効化される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

全体構成を示す第１図において、１は変圧器本体で、こ
れは、例えばポリエチレンテレフタレートにより絶縁処
理された巻線２を鉄心３に巻回して成り、六弗化硫黄ガ
ス（ＳＦ、）が充填されたタンク４内に収納されている
。尚、タンク４は電磁波に対して遮蔽特性を有するシー
ルド部材から成る。巻線２の近傍には磁気センサヘッド
５が設けてあり、この磁気センサヘッド５は、棒状の磁
性コア６に導線をコイル状に巻回することにより形成さ
れた第１の磁気センサ７及び第２の磁気センサ８を備え
てい・る。この場合、各磁気センサ７゜８コイル状部分
は、その巻回方向が逆方向で汀っその巻回数が同数であ
ると共に直列接続されている。そして、各磁気センサ７
．８のコイル状部分の共通接続点は基準ライン（ＯＶラ
イン）９を介してタンク４外部に導出され、また、各磁
気センサ７．８のコイル状部分の端部は第１．第２のリ
ード線１０．１１を介してタンク４外部に導出されてい
る。これにより第１．第２の磁気センサ７８は、磁性コ
ア６に鎖交する磁界の変化に応じて第１．第２の電圧信
号Ｖｌ、Ｖ２を出力するようになっている。基準ライン
９及び第１．第２のリード線１０．１１は差動検出を行
なう放電検出回路１２に接続されており、この放電検出
回路１２は第１．第２のリード線１０．１１から与えら
れる第１．第２．の電圧信号Ｖｌ、Ｖ２の差分電圧とな
る電圧信号Ｖ３を検出して出力する。放電検出回路１２
の出力側には増幅回路１３が接続されており、ここで放
電検出回路１２からの電圧信号Ｖ３を増幅してスペクト
ラムアナライザ１４に出力する。スペクトラムアナライ
ザ１４は、増幅回路１３からの電圧信号Ｖ３の周波数分
布を測定してその分布特性を表示する。

次に上記構成の作用について説明する。

変圧器本体１の運転中に巻線２に部分放電が発生すると
、巻線２から主にＩＭＨｚから１００ＭＨｚまでの範囲
を主とする電磁波が放出される。

巻線２から放出された電磁波は磁気センサヘッド５に達
してこれに鎖交する。磁気センサヘッド５の磁性コア６
には電磁波の磁界成分が集中するから、第１．第２の磁
気センサ７．８からは磁性コア６に集中した磁界成分の
強度変化に応じた第１゜第２の電圧信号ＶＬ、Ｖ２が基
準ライン９間で発生して放電検出回路１２に与えられる
。このとき、各磁気センサ７．８のコイル状部分は互い
に逆方向に同数回だけ巻回されているから、これらの磁
気センサ７．８に発生する第１．第２の電圧信号Ｖｌ、
Ｖ２は基準ライン９に対して逆相となっていると共にそ
の信号レベルは同一となっている。従って、放電検出回
路１２が各電圧信号Ｖｌ、Ｖ２の電圧差を求めるときに
、その差分電圧は各磁界対応電圧ｖｌ、ｖ２の絶対値の
２倍に増幅される。

そして、放電検出回路１２によって増幅された電圧信号
は、さらに増幅回路１３によって増幅されてからスペク
トラムアナライザ１４に与えられる。

この結果、スペクトラムアナライザ１４によってＩＭＨ
ｚから１００ＭＨｚまでの範囲の周波数帯域の信号レベ
ルが強く示されるから、このことを確認することにより
、巻線２に部分放電が発生したことを認識することがで
きる。

さて、タンク４がある場合、外部からの電磁波の通過が
極力阻止されるが、モールド変圧器のようにタンクがな
い場合やタンク４があってもタンク４内に強力なノイズ
電磁波が侵入したときは、そのノイズ電磁波が第１．第
２のリード線１０゜１１に鎖交する。すると、各リード
線１．０．１１にノイズ電磁波の電界成分の強度に応じ
た第１゜第２の電界対応電圧信号Ｖ　ｎＬ、　　Ｖ　ｎ
２が発生する。

しかしながら、それら電界対応電圧信号Ｖｎｌ、　Ｖｎ
２の位相は基準ライン９に対して同相となっているから
、放電検出回路１２において各電界対応電圧信号Ｖ　ｎ
ｌ、　Ｖ　ｎ２の差分電圧が求められるときに相殺され
て無効化されてしまう。従って、第１゜第２のリード線
１０，１．１にノイズ電磁波が鎖交した場合であっても
、それらのノイズの影響を受けることなく、部分放電の
検出を行なうことができる。

ここで、発明者は、巻線２に約１００ｐｃの部分放電を
人為的に発生させ、そのときに巻線２から放出される電
磁波の周波数分布をスペクトラムアナライザ１４によっ
て測定した。その測定結果を第２図に示した。また、第
３図にコイル状部分を１個で構成した磁気センサ、つま
り差動検出を行なう構成を採用していない磁気センサで
検出した測定結果の一例を示した。

第２図から分かるように周波数帯域が１００ＭＨｚまで
の領域において、部分放電に対応した周波数成分とノイ
ズ成分を明瞭に区別することができる。これに対し、第
３図から分かるように差動検出構成を採用していない磁
気センサでは、ノイズ電磁波による影響を強く受けてノ
イズ成分が高くなり、部分放電に対応した周波数成分と
区別し難くなることから耐ノイズ特性が低いことが分か
る。つまり、差動検出を採用することによって、耐ノイ
ズ特性の大幅な向上を図ることができるのである。

要するに、上記構成のものによれば、部分放電に伴って
放出される電磁波の磁界成分のみを磁気センサヘッド５
により検出するようにしたので、磁気センサヘッド５か
らの電圧信号の周波数分布を測定することにより、部分
放電に伴って放出された電磁波を確実に検出することが
できる。

また、磁気センサヘッド５は電界キャンセル形となって
いることから、外来ノイズが磁気センサヘッド５に印加
されてしまうことを回避することができる。さらに、磁
気センサヘッド５は巻線２の近傍に配置されているから
、部分放電に伴って放射される電磁波を変圧器外部に設
置する比較的大形のループアンテナを用いて検出する従
来例と比べて、磁気センサ、ヘッド５の小形化を図りな
がら、部分放電に伴う電磁波をノイズの影響を受けるこ
となく確実に検出することができる。

尚、上記実施例では、ガス絶縁変圧器の巻線に発生する
部分放電の検出に適用したが、これに代えて、油入変圧
器さらに回転機或いはりアクドルやモールド変圧器等の
他の電気機器の巻線に発生する部分放電の検出に適用す
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上の記述から明らかなように、本発明の電気機器の異
常検出装置によれば、第１及び第２の磁気センサによっ
て部分放電に伴う電磁波の磁界成分のみを検出すること
ができるので、ノイズの影言を受けることなく巻線に発
生した部分放電を確実に検出することができるという実
用上優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は全体の
構成図、第２図は磁気センサヘッドの１１ＦＩ定結果の
一例を示す周波数特性図、第３図は他の構成の磁気セン
サヘッドによるＡ−１定結果の一例を示す第２図相当図
である。 図中、１は変圧器本体、２は巻線、５は磁気センサヘッ
ド、７は第１の磁気センサ、８は第２の磁気センサ、１
０は第１のリード線、１１は第２のリード線、１２は放
電検出回路、１３は増幅器、１４はスペクトラムアナラ
イザである。 出願人　　株式会社　　東　　芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気機器の巻線に近接して位置され鎖交する電磁波
   の磁界成分に応じた第１及び第２の電圧信号を夫々出力
   する第１及び第２の磁気センサと、これら各磁気センサ
   から導出された第１及び第２のリード線と、これら第１
   及び第２のリード線を通じて与えられる電圧信号を差動
   検出する放電検出回路とを備え、前記第１及び第２の電
   圧信号が互いに逆相となるように前記第１及び第２の磁
   気センサを接続すると共に、前記第１及び第２のリード
   線に鎖交する電磁波の電界成分に応じてこれらに発生す
   る第１及び第２の電界対応電圧信号が互いに同相となる
   ように上記各リード線を位置決めしたことを特徴とする
   電気機器の異常検出装置。