JPH0278976A - 電気機器の巻線の部分放電検出方法 - 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、例えば回転機の巻線に発生する部分放電を検
出するための電気機器の巻線の部分放電検出方法に関す
る。

（従来の技術） 例えば回転機の同定子巻線は、マイカテープが巻回され
た導体を固定子鉄心に収納した状態で、絶縁物たるエポ
キシ樹脂等を真空加圧含浸してから、加熱硬化すること
により完成される。ところで、回転機を含めた電気機器
では長時間の運転に伴う絶縁物の劣化によって部分放電
が発生するという事情がある。この部分放電を放置して
おくとエポキシ樹脂が徐、々に浸蝕されてついには絶縁
破壊にまで進展することがあり、このため、常時若しく
は定期的に固定子巻線に発生する部分放電の強度を測定
し、°その強度が許容範囲を上Ｕった場合は、固定子巻
線を修理し、または新品に交換する必要がある。

ここで、電気機器の巻線に発生する部分放電を検出する
方法としては、直接法と１８１接法とに大別することが
できる。直接法としては、実公昭５９−６１３７号公報
に示されるように、巻線の高圧側に結合ヨンデンサを介
してΔ−１定装置を接続し、巻線に流れる部分放電電流
を直接検出する方法、或いは特開昭５９−２３０４４９
号公報で示されるようにコロナシールド層に部分放電測
定用電極を形成し、これを介して巻線に発生する部分放
電を直接検出する方法がある。間接法としては特開昭５
７−１１２２３２号公報で示されるコロナ放電検出装置
がある。これは、静電シールド用の金属カバーにより包
囲されたループアンテナを測定対象となる例えばガス絶
縁開閉装置の近傍に設置し、ガス絶縁開閉装置から発生
するコロナ放電に伴う７ｕ磁波を検出しようとするもの
である。ここで、ループアンテナを金属カバーによって
遮蔽しているのは、ループアンテナを静電遮蔽すること
により電磁波の電界成分を排除して磁界成分のみを検出
するためであり、これにより電界成分が主となっている
外来ノイズを遮断して、外来ノイズによる影響を防１１
−シようとするものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで上述の直接法では、固定子巻線に部分放電をｉ
ｌｌ定するための結合コンデンサや測定用電極等の測定
用装置を装置する必要があり、その作業が非常に煩わし
いばかりか、測定用装置を電気機器に装置するときには
その電気機器の運転を停止しなければならないという欠
点がある。

また、ループアンテナを３１いる間接法にあっては、ル
ープアンテナの外形が小形になる程、電磁波の受信強度
が弱まるやで、実際には一辺が４０ａｍ程度の四角形状
若しくは直径が４０ｃｍ程度の円形状のものを用いてい
る。このため、測定対象に発生する部分放電に伴う電磁
波の磁界成分のみならず、測定対象の近傍に設置された
高圧機器からのノイズの影響を受けてしまう欠点があり
、これに対処するには複雑な演算回路を設けなければな
らない。

そこで、本発明の［ｌ的は、部分放電に伴って放出され
る電磁波の磁界成分のみを確実に検出でき、しかも容易
に＋１−１定が行うことができる電気機器の巻線の部分
放電検出方法を提０（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、鎖交した電磁波の磁界成分に対応した信号成
分が互いに逆相となる第１及び第２の電圧信号を夫々出
力する第１及び第２のループ回路を電気機器の接地線に
接近させた状態で、第１及び第２のループ回路から出力
される第１及び第２の７ヒ圧信号の差分電圧に基づいて
部分数７ｕに１′Ｐう電磁波の発生を検出するものであ
る。

（作用） 巻線に部分放電が発生すると、巻線を介して接地線から
部分放電に伴う電磁波が放出されて第１及び第２のルー
プ回路に鎖交する。すると、各ループ回路には電磁波の
磁界成分に対応した磁界、誘起電圧と電界成分に対応し
た電界誘起電圧とが夫々生じ、これらの合成電圧が第１
及び第２の電圧信号として各ループ回路から出力される
。このとき、第１及び第２の電圧信号において磁界誘起
電圧は互いに逆相となっているのに対して、電界誘起電
圧は同相となっている。従って、両型圧信号の差分電圧
を求めることにより、磁界成分による信号成分は一層強
められるのに対して、電磁波の電界成分に対応する信号
成分は相殺されて無効化されてしまう。この結果、差分
電圧の周波数分布をハ１定することにより、電界ノイズ
の影響を防止しながら巻線に発生した部分数７ｕを確実
に検出することができる。

（実施例） 以ド、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図において、１は検出本体で、これは前方部に位置
する検出プローブ２に鎖交する電磁波の強度を検出して
その強度に応じた第１及び第２の電圧信号を出力する。

３は検出本体１と接続された差動回路で、これは検出本
体２から与えられる第１及び第２の電圧信号の差分を検
出してその差分電圧を出力する。４は差動回路３と接続
された増幅回路で、これは差動回路３から与えられる差
分電圧を増幅して出力する。５はスペクトラムアナライ
ザで、これは増幅回路４から与えられる差分電圧の周波
数分ユ布を測定するものである。

さて、検出プローブ２は両面プリント配線基板に導電パ
ターンを形成することにより構成されており、これにつ
いて第１図を参照して説明する。

即ち、検出プローブ２は例えば厚さ１　＋ｕの両面プリ
ント配線基板を主体とするもので、その配線基板の表面
にはこれを直線的に溝断する一対の導電パターン６ａ、
７ａが形成されていると共に、裏面には各導電パターン
６ａ、７ａと対向する導電パターン６ｂ、７ｂが形成さ
れている。また、配線基板にはスルーホール６ｃ、７ｃ
が形成されており、これらの各スルーホール６ｃ、７ｃ
によって導電パターン６ａ、６ｂ及び７ａ、７ｂが夫々
接続されている。この場合、以上の導電パターン６ａ、
６ｂ及びスルーホール６Ｃによって第１のループ回路６
が形成され、導電パターン７ａ、７ｂ及びスルーホール
７Ｃによって第２のループ回路７が形成されている。そ
して、各導電パターン６ａ、７ａの各一端には抵抗８，
９を介して第１及びｍ２の出力ライン１０．１１が夫々
接続されており、その各出力ライン１０．１１が整合回
路１２を介して前記差動回路３と接続されている。

また、導電パターン６ｂ、７ｂの共通接続点には基準ラ
イン１３が接続されており、その基準ライン１３が整合
回路１２と接続されている。

さて、１４は回転機で、これのフレームは図示しない固
定子巻線を絶縁支持してあり、そのフレームに接地線１
５が接続されている。ここでその接地線１５は、人体に
対する感電防止の他、電性系統の異常電圧或いは過電圧
等の異常事態に対する抑制、さらには異常事態による回
転機１５の損傷防止等の口約で設けられている。

次に上記構成の作用について説明する。

検出本体１を接地ｆｉｌ１５に近接状態で位置させる。

この状態で回転機１４内の巻線内部で部分放電が発生ず
ると、このときの放電電流がＸ！、ｖＡ導体から静電結
合しているフレームに伝搬し、さらに接地線１５を介し
て大地に放電される。このとき、接地線１５を通過する
放電電流によって接地線１５から電磁波が放出され、そ
の電磁波が検出プローブ２に到達してこれに鎖交する。

ここで、ｔＢｌ。

第２のループ回路６．７を形成する導電パターン６ｂ、
７ｂの共通接続点は基準電位にあるから、これらのルー
プ回路６．７に電磁波が鎖交すると、各ループ回路６，
７に接続された各出力ライン１０．１１には電磁波に伴
う誘導電圧が発生する。

この誘導電圧は各ループ回路６．７に印加される静電誘
導及び電磁誘導によって牢じるもので、静電誘導は電磁
波の電界成分によって発生され、電磁誘導は電磁波の磁
界成分によって発生される。

しかして、上記のように各ループ回路６．７を接続した
状態では、出力ライン１０．１１には静電誘導によって
略同−レベルで同相（同一極性）な電圧ｖＯが発生する
と八に、電磁誘導によって略同−レベルで逆相（逆極性
）、な電圧Ｖ　ｂが発生する。この結果、各ループ回路
６，７に接続された各出力ライン１０．１１には、電磁
波の電界成分及び磁界成分に対応した信号成分Ｖｅ及び
Ｖ　ｂが発生すると共に、これらの信号成分によって形
成された第１及び第２の電圧ｆ：１号ｖ１及びｖ２が整
合回路１２を介して差動回路３に出力される。そして、
基″準回路３において第１及び第２の電圧信号ｖ１及び
ｖ２の差分電圧が求められる。このとき、上述したよう
に第１及び第２の電圧信号ｖ１及びｖ２において電磁波
の電界成分による信号成分Ｖ　Ｏは同一レベルで同相で
あるから、差動回路３において相殺されて無効化されて
しまう。これに対して、電磁波の磁界成分による信号成
分Ｖ　１１は同一レベルで逆相であるから、差動回路３
においてｍＪＡされて倍増される。即ち、差動回路３に
よって各電圧信号Ｖｔ及びｖ２に含まれる電磁波の電界
成分に対応した信号成分が除去されると共。

に、磁界成分に対応した信号成分は倍増されるのである
。続いて差動回路３からの差分電圧は増幅回路４で増幅
されてからスペクトラムアナライザ５に与えられる。従
って、スペクトラムアナライザ５によって差分電圧の周
波数分布を解析することにより、部分放電に伴って放出
された電磁波に対応するｆＺ２成分が差分電圧に含まれ
るか否かを判断し、以て回転機１４の巻線に部分放電が
発生したか否かを判断することができる。

ここで、出願人は、従来のアンテナ法及び上記実施例の
検出性能を測定した。即ち、アンテナを回転機１４の巻
線から１　ｍ離して配置した状態で、アンテナからの出
力信号の周波数分布をスペクトラムアナライザ５によっ
てａＩ１１定し、このときの１分間のピークホールドモ
ードにおける周波数分布を第３図に示した。この場合、
巻線に部分放電が発生していない状態で測定を行なった
。この実験結果から高レベルのノイズが１ｌｌｌｌ定周
波数全域にわたって発生しており、外来ノイズの影響を
受けていることが判明した。次に、検出本体１を回転機
１４の接地線１５から１ｃＩ１１離した近接状態で、出
力信号の周波数分布をスペクトラムアナライザ５によっ
て測定し、このときのピークホールドモードを第４図に
示した。この場合、回転機１４の巻線に部分放電が発生
していない状態で７１１１１定を行なった。この実験結
果から測定周波数全域で低レベルのノイズが発生してい
るものの、アンテナ法による場合に比べてノイズによる
影響が少ないことが分る。次に、回転機１４に部分放電
が発生した状態においてａ１１定し、このときのピーク
ホールドモールドにおける周波数分Ｏｉを第５図に示し
た。

この実験結果から−４０〜−７０（ｉ）の高レベルのノ
イズが１０ＭＨｚ以下の周波数帯域に現れており、この
ことから接地線１５からＩＯＭＨ２以下の周波数帯域の
電磁波が強く放射されていることが分った。つまり、口
軽ａｔ！１４に部分放電が発生すると、部分放電に伴′
）電流が巻線導体を介して接地１；ｔ１５に伝搬し、こ
れに伴って接地線１５から電磁波が放出されるのである
。

要するに、上記構成のものによれば、第１．第２のルー
プ回路６．７の接続関係を工夫することにより、電磁波
の電界成分に対応した信号の無効化を図ると共に、磁界
成分に対応したｆＪ号の強度を増大させたから、電界が
主となっている外来ノイズの影響を極力防１１−するこ
とができる。また、接地線１５に検出本体１を近接させ
た状態で測定を行えるから、検出本体１の小形化を図る
ことができる。従って、ループアンテナのように比較的
大形のために検出対象に十分に接近させることができな
い従来のものに比べて、外来ノイズによる影響を防＋ｈ
　Ｌながら部分放電に１′Ｉ！う電磁波の放出を確実に
検出することができる。さらに従来の直接法のように＠
線にコンデンサや電極等を装管する必要がないため、１
ｌＰ１定のために回転機１４の運転を停止する必要もな
い。

尚、上記実施例では、回転機１４の接地ＵＡ１５からの
電磁波を測定する場合を示したが、これに代えて、例え
ば変圧器の接地線からの７（ｉ磁波を８−１定すること
により変圧器の巻線に発生する部分放電を検出するよう
にし°てもよい。

［発明の効果］ 本発明は以上の記述から明らかなように、鎖交した電磁
波の磁界成分に対応した信号成分が互いに逆相となる第
１及び第２の電圧信号を夫々出力する第１及び第２のル
ープ回路を電気機器の接地線に接近させた状態で、前記
第１及び第２のループ回路から出力される第１及び第２
の電圧信号の差分電圧に基づいて部分放電に伴う電磁波
の発生を検出するようにしたから、部分放電に伴って放
出される？１ｉｌｉ！１波の磁界成分のみを確実に検出
でき、しかも容易に測定を行うことができるという実用
上澄れた効果を奏する。

【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図は要部の
構成図、第２図は全体の構成図、第３図は無放電状態で
のアンテナ法による周波数分布を示した図、第４図は舞
放電状！での周波数分布を示した図、第５図は放電状態
での周波数分布を示した図である。 図中、２は検出プローブ、３は差動回路、６は第１のル
ープ回路、７は第２のループ回路、１４は回転機（電気
機器）、１５は接地線である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 第１図 １７１Ｌ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気機器の巻線に発生する部分放電に伴ってこの電
   気機器の接地線から放出される電磁波の磁界成分の強度
   を検出する方法であって、鎖交した電磁波の磁界成分に
   対応した信号が互いに逆相となる第１及び第２の電圧信
   号を夫々出力する第１及び第２のループ回路を前記電気
   機器の接地線に接近させた状態で、前記第１及び第２の
   ループ回路から出力される第１及び第２の電圧信号の差
   分電圧に基づいて部分放電に伴う電磁波の発生を検出す
   ることを特徴とする電気機器の巻線の部分放電検出方法
   。