JPH0238867A - 絶縁性能測定装置 - 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、変圧器や回転電機の固定子コイル等の絶縁性
能測定装置に関する。

〔従来の技術〕

近年の高電圧回転機は、単機大容量化、高電圧化が図ら
れ、大形化している。このため、据付は現場での絶縁診
断の試験設備も大形化せざるを得ない。

更に、絶縁が劣化した度合いの判定は、数種類の絶縁性
能試験を実施して総合的に行う。この総合的な試験のた
めに、試験用変圧器、標準コンデンサ、測定装置、電圧
調整器等の多くの試験設備を必要となり、総重量が約３
００　ｋｇにも達する。

前記各種の試験設備の中で、試験用変圧器の重量の占め
る割合が高く、測定機器の小形、軽量化のためには、こ
の変圧器の小形・軽量化が必要である。

このような状況のもとで、変圧器容量が周波数に比例す
ることを考慮し、超低周波（０，１Ｈｚ）を電源として
用いて、変圧器容量を小形化し、総試験設備の小形、軽
量化が実現されている。

尚、この種の装置として関連するものには、「超低周波
電圧における部分放電特性」　（昭和６２年電気学会全
国大会、　４３３９．４０６頁）がある。

〔発明が解決しようとするａｌＩＯ 現在高電圧固定子コイルの絶縁診断に必要な絶縁性能試
験２例えば、誘電圧接（ｔａｎδ）、交流電流２部分放
電試験等は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用周波電源を使
用している。絶縁の劣化状況を判断する手法としては、
測定データの絶対値を基準値と比較させ、且つ過去の測
定データと比較する。この比較結果を経時的にとらえ、
絶縁の劣化進行状況を観察する。かかる試験では、過去
測定データとの測定条件の統一が必要であり、従って、
電源の周波数も商用周波電源に合わせることが望ましい
。

商用周波電源を用いて測定した測定値と、先の従来例で
の０．１Ｈｚを用いて測定した測定値とを比較する場合
、傾向としては似るものの、絶対値としては、全く同等
であるとは言えず、更に過去に商用周波で測定された測
定値と、Ｏ、ｌ　Ｈｚのもとての測定値との比較もでき
ない、また、従来から商用周波用として用いてきた基準
値を、０．ＩＨｚ用の基準値として採用できず、Ｏ，ｌ
Ｈｚ用の独自の基準値を作成しなければならない。

本発明の目的は、試験電源となる商用周波電圧を簡単な
構成によって自在に発生可能とした絶縁性能測定装置を
提供することにある。

Ｃａ１題を解決するための手段〕 本発明は、商用周波高電圧を間欠的に発生する高圧電圧
発生器を設けた。この高電圧発生器は、その最大振幅Ｖ
　ｗａｘ　、間欠波の電圧発生区間で間欠波の電圧停止
区間τ２、間欠交流電圧全発生時間で３を、測定条件に
応じて種々変更可能にできる。

〔作用〕

本発明によれば、高電圧発生器が商用周波の高電圧を間
欠的に発生させることができる。これにより、連続的に
無駄な商用周波の高電圧を印加させる必要がなくなり、
また過去の商用周波の測定値とも整合でき、比較対象に
することができる。

更に本発明によれば、間欠商用周波の高電圧のパラメー
タ　（ｖｔｈ、　　で！、τ２．τ３）を種々任意に変
更でき、測定条件に合致した高電圧を簡単に得ることが
できる。

〔実施例〕

第１図は間欠高圧発生部の実施例図を示す。間欠高圧発
生部は、基準電圧発生１８１，２．スイッチング回路３
，４．　ＩＩ流回路５，６，７．差分器ＬＡ、ＩＢ、変
圧器８１変圧器８次 基準電圧発生器１は、直流出力電圧Ｖｄを発生する。基
準電圧発生器２は，基準間欠交流電圧Ｖａを発生する．
ＶｄとＶａとは種々の値が存在し、どれにするかは試験
モードで定まる。ＶｄとＶａとをいかなる値にするかは
試験回路７Ｂが決定し、発生器１，２を制御して選択す
る．この発生波形を第２図（イ）、（口）に示す。

間欠交流電圧Ｖａは、パラメータ即ち振幅Ｖｖａａス。

電圧発生区間τ１，電圧電圧区間τ２、間欠交流電圧全
発生時間τ３とが可変であり、周波数は商用周波数（５
０Ｈｚ，又は６０Ｈｚ）であって固定である。

この間欠交流電圧Ｖａの具体例を第２図（口）に示す。

第２図（口）で、電圧発生区間τノは２サイクル分の波
形であり，３サイクル以上の例もある。

電圧停止区間で２は、数ＬＯ＋１ｓｅｃ〜数ｓｅｃの中
で種々選択する。間欠交流電圧全発生時間で３とは，電
圧発生区間で１と電圧停止区間で２とを含めた区間を云
う。第２図（口）では、τ１ーτ２ー町の区間をもって
τ３を形成させたが、τ１ーτ２ーτ１ーτ２ーτ，の
如き３波以上の場合もありうる。尚、第１回ので言と第
２回ので畜とを同じにしたが５異なる場合もありうる。

最大振幅Ｖ　ｗａｘは、＠２図（口）では、１つの値と
したが、各被電にｖｓａｘが変化する例もある。

例えば、時間の経過と共にＶＩＩｌａｘを上昇させる例
。

下降させる例等がある。

直流電圧Ｖｄは．Ｖｄ＝Ｖ，に設定するのが望ましい。

これによって、出力電圧Ｖ　ｏｕｔが正負に振幅がきち
んと配分されてなる高電圧交流波形となるためである。

差分器ＬＡ，ＬＢはそれぞれスイッチング回路３、４，
＠流回路６，７の出力の安定化をはかるためであり、整
流器５７分圧器９からの帰還量を差分入力せしめている
。

スイッチング回路３．４は、パルス幅変調によって制御
を受ける。そのために、差分器ＩＡ、ＩＢを介した基準
電圧Ｖｄ、Ｖａを、パルス幅変調指令信号に変換ＣＩ、
Ｃｚシ、このパルス幅変！５１指令信号ＣＩ　、Ｃ２に
よって、スイッチング回路３，４はパルス幅制御を受け
、Ｖｄ、Ｖａ相当の高電圧を発生する。

トランス８は、これを昇圧する。昇圧出力をＶｄ、、　
Ｖａ、とする６整流回′Ｎ１５はスイッチング回路３の
出力をＷ流して差分のための直流帰還量を作る。

整流回路６，７は余波整流回路である。整流回路６，７
の動作を第３図に示す整流回路７は、倍電圧１１流回路
であり、第３図に示す如く正側で交番する高電圧波形Ｖ
ａ、を出力する。整流回路６も倍電圧整流回路であり、
高電圧Ｖ　ａ　、の中心振幅ＥをＶｄ、として出力する
。

整流回路６と７との出力側は、Ｖ　ｏ　Ｌｌ　ｔ　＝　
（Ｖ　ａ　ｔ−Ｖｄｔ）の如く結線されており、この結
果、出力Ｖｏｕｔは、第３図に示す如く、正負に同一波
形となる高電圧となる。

この出力Ｖｏｕｔは、基準電圧発生器２の基準電圧Ｖａ
に対応する高電圧となる。

本実施例で１間欠商用高電圧を発生させることとした理
由は以下の通りである。

■　間欠とは、所定の時間をおいて繰返し商用高圧電圧
を対象コイルに印加するための休止期間である。連続商
用高電圧を印加する試験方法もあるが、不連続に商用高
電圧を印加する例が多い。

従来、不連続な試験では、毎回手動で高圧印加−測定と
いうやり方をとっていたが１本実施例では、間欠自動印
加により、試験の自動化が達成できるようにした。

■　商用周波数であるため、０．１Ｈｚの印加の如き特
殊な試験方法をとる必要がなくなる。従来からの商用周
波のもとでの各種の試験値、基準値とも、全く問題なく
比較可能になる。

■　間欠高電圧のτ１．τ２．τ３．　Ｖｔａａｘを外
部の指示によって種々変更させることが可能になる。

◇　間欠高電圧を試験対象コイルに印加させても該コイ
ルでの加熱は間欠である故に、熱上昇がなく性能の正確
な測定が可能であり、小形軽量化をはかれる。

第４図は本発明のマイコン使用の測定装置の実施例図を
示す１間欠電圧発生器１０は第１図に示す回路構成から
成る。計測部１１は、制御回路１２．試験（測定）回路
１３．マイコン１４より成る。試験回路１３は、試験モ
ードの指定、この指定によって定まる間欠波基準信号選
択のための選択信号Ｃを発生する。即ち、前記各パラメ
ータを測定モードに従って決定する。間欠高圧発生部１
０は選択した間欠波基準信号Ｖｄ、Ｖａをもとに、この
間欠基準信号対応波形の商用高圧電圧Ｖ　ｏｕｔを発生
する。

試験回路１３は、制御回路１２に高電圧Ｖｏｕｔを取込
ませ、試験対象コイル１５へ印加させる。

更に試験回路１３は、この高圧印加による応答信号（電
流や電圧）を取込み、ＡＤ変換し、基準値や実績値と比
較し、性能判断処理を行う。

この試験回路１３の各種動作はマイコン１４が指令する
。

更に、ＣＲＴ１６．プリンタ１７．フロッピーディスク
１８をマイコン１４は管理し、その処理経過や結果の表
示、印字、格納を行う。

尚、間欠波基準信号の発生機構は、試験回路１３内に設
けておいてもよい。

次に実際の測定例を説明する。

〔測定例（１）・・・誘電正接ｔａｎδの場合〕コイル
は、絶縁物が被覆されており、高電圧部とアースポテン
シャルを遮蔽している重要な部分である。従ってこの絶
縁層の非破壊試験を一定期間毎に実施し、絶縁性能を監
視する必要がある。

絶縁特性をみる最適測定例の一つに、誘電圧接ｔａｎδ
の測定がある。第５図（イ）、（ロ）にこの様子を示す
、第５図（イ）で、ある正弦波電圧Ｖを絶縁物に印加さ
せた場合、多少の損失により全電流■は、充電電流Ｉｃ
より遅れる。この時の誘電損角δのｔａｎδ電圧特性を
調べて、絶縁層内の、ボイドの状態など絶縁の性状を知
ることができる。

第６図（イ）には誘電損失の電圧特性の例を示した。

そこで５誘電損失の正接ｔａｎδを測定したい。

ｔａｎδの測定は、−船釣にシエーリングブリッジを使
用するが、本実施例では、ブリッジの平衡をとるのに時
間を要するため採用しない。代りに。

第５図（イ）の如く全電流Ｉと印加電圧Ｖどの位相差（
９０°−δ）を検出し、次いでｔａｎδを計算する方法
を採用した。この位相差（９００−δ）の検出及びｔａ
ｎδの計算は、試験回路７Ｂが行う。

第６図は、ｔａｎδの電圧特性の測定手法の説明図であ
り、第６図（イ）、（ロ）に示す如く電圧の間欠サイク
ル毎に電圧値■（正確にはＶｍａｘ）を変え、　ｔａｎ
δの推移を知ることとした例である。各間欠波の生起時
間では、第６図（ロ）に示す如く２波を生起させた例で
ある。

〔測定例（２〕・・・交流電流試験法〕第７図は交流電
流試験法の説明図である。この試験法は、絶縁物に交流
電圧を印加したときに流れる充電１！流と電圧との関係
から、＃＠縁の性状を調べるものである。この試験法に
よれば、絶縁の劣化が進んだ状態、即ち絶縁層内に多量
のボイドが形成された状態では、第７図（イ）に示す急
増点ａが低電圧域で現われる。この現われ方をもって。

絶縁の劣化程度を判断する。

かかる交流電流試験法も、ｔａｎδと同様に、電圧の間
欠サイクル毎に電圧値Ｖｍａｘを変化させ、各電圧毎に
交流電流を測定する。

〔測定例（３）〕 以上の２つの実施例は、　Ｖｍａｘを変化させる例であ
ったが、Ｖｍａｘを固定させる測定例もありうる。

次に、対象コイルと間欠電圧印加との関係に゛ついて述
べる６ 変圧器は、大きい熱容量を持ち、温度の上昇。

下降には相当の時間遅れがある。ある熱的平衡状態から
発生損失が急に変化した楊合の温度上昇の時間的変化は
、次式で表わされる。

θ＝（θ。−〇；）（１−ｅ”）＋θ１・・・・・・（
１）ここに、θ、は最初の温度上昇分、θ１は最終の温
度上昇分、ｔは経過時間、Ｔ・・時定数である。

般に、Ｔは２〜５時間である。従って、間欠で且つ短時
間（τ３の値であり、数分程度）に試験を終了する本実
施例の試験装置では、はとんど変圧器の温度上昇はない
６従って、５０％小型軽量化をはかることができた。

また１間欠的に発生する電圧は、商用周波であるため、
過去に商用周波で測定し蓄積してきたデータと測定条件
を同一にすることができ、過去からの経時的変化の比較
が可能で、固定子コイルや変圧器コイルの絶縁の劣化状
況を把握することができる。尚、商用周波以外、例えば
その高調波成分を発生させて試験を行うこともできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、商用周波の間欠高電圧を自在に発生で
き、この間欠高電圧を対象コイルに印加して短時間の測
定が可能となり、且つ精度の向とした結果を得ることが
できるようになった。更に。

過去のデータとの間での比較もできるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高電圧発生器の実施例図、第２図（イ
）、（ロ）は基準電圧発生器１，２の発生波形図、第３
図は本発明の高電圧発生器の出力波形例図、第４図は本
発明の測定装置の実施例図５第５図（イ）、（ロ）は誘
電正接の測定の説明図、第６図は（イ）、（ロ）は誘電
正接の測定法の説明図、第７図（イ）、（ロ）は交流電
流法の測定説明図である。 １．２・・・基＋１！電圧発生器、３．４・・・スイッ
チング回路、６，７・・整流回路。 代理人弁理士　　秋　　本　　正　　実ヒーーーπ−−
− 察 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定対象コイルに高圧電圧を印加する高圧電圧発生
   部と、該コイルからの応答信号を検出しコイルの絶縁性
   能を測定する手段とより成ると共に、上記高圧電圧発生
   部は、間欠商用周波の高圧電圧を発生する発生器とする
   絶縁性能測定装置。 ２、上記高圧電圧発生部は、間欠商用周波の高圧電圧の
   最大値Ｖｍａｘ、間欠波の電圧発生区間τ＿１、間欠波
   の電圧停止区間τ＿２、間欠交流電圧全発生時間τ＿３
   が可変とする請求項１記載の絶縁性能測定装置。 ３、測定対象コイルは回転機の固定子コイルとする請求
   項１又は２記載の絶縁性能測定装置。