JPH03128471A - 電気設備の絶縁劣化監視装置 - 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〕 本発明は電気備の絶縁劣化検知装置に係り、特に電力伝
送経路の絶縁不良線路または絶縁不良電気機器を特定す
る電気備の絶縁劣化監視装置に関する。

〔従来の技術〕

一般へ　電力ケーブルやこれに接続される電力機器には
種々の要因により局部的な絶縁不良が生じることがある
。

このような絶縁不良の原因としては機械的外力ニヨルモ
の、絶縁材の化学的変化によるもの、いわゆる水トリー
によるもの、電気トリーによるもの等があるが、　重大
事故の８割はこのような絶縁劣化に起因するものである
ため従来より種々の絶縁検査方法が提案されている。

ここで、水トリーとは絶縁劣化の一種で、電界中の水で
生成　劣化が木の枝のように広がる。また電気トリーも
絶縁劣化の一種で、ケーブル絶縁部の内服　あるいは、
半導体層と絶縁部との間の境界部分における部分的高電
界中で生じるもので、最初、部分的劣化が先の部分で生
じ、その後、劣化が木の枝のように広がる。

絶縁検査方法の一例として電力電送系を定期的に停電状
態にして行なうものがある。まず直流電圧を線路中に印
加して検査する方法では、第１として部分放電の測定、
第２として残留電圧・放電電流・残留電荷による誘電緩
和現象、第３として電位減衰・漏れ電流による絶縁性能
の測定等が挙げられる。

一方、交流電圧を線路中に印加して検査する方法では、
第１として部分放電の測定、第２として誘電正接による
誘電緩和現象の測定等が挙げられる。

またこれとは別に、電力ケーブルを活線状態で検査する
方法として、ポータプル型または固定型の測定装置を用
いて絶縁抵抗または直流分電流を測定する方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところカζ　前記した従来の検出方法のうち電力伝送系
を定期的に停電状態にして行なうものにあっては、各線
路を順次測定しなければならないため時間がかかり、ま
た、−回の停電によって測定できる箇所にも制限がある
。このため、絶縁状態が経時的に悪化した場合でもその
傾向を知ることができず予防措置を採ることができない
という問題がある。

一方、ポータプル測定器を用いて電力ケーブルの絶縁抵
抗を活線状態で検査する方法で＋４　　測定にあたって
系統の接地型計器用変圧器の中性点を直流的に大地から
絶縁する操作が必要であり、準備作業や測定に人手を要
するのは勿寵　特に安全性の確保が困難であるため測定
に熟練を要するという問題があり、またこの方法では絶
縁状態を常時監視することはできない。

また固定型測定装置を用いて電力ケーブルの直流分電流
を活線状態で検査する方法で１戴　測定にあたってケー
ブルのシールドのアース点を直流的に大地から絶縁する
操作が必要であり常時監視には適用できない。

これらの活線状態で検査する方法では絶縁劣化検知の対
象が高圧ケーブルに限ら瓢　また絶縁物中のボイド放電
などの局部的な欠陥検知はできない。

本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、電力機器や
電力ケーブルの絶縁状態を活線状態で常時監視すること
ができるようにした電気備の絶縁劣化監視装置を提供す
ることを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記技術的課題を解決するために一系統以上の
電力伝送経路を有する伝送系において、以下のような構
成とした すなわち、電力電送経路の絶縁状態が低下した際、その
部位に発生する部分放電に起因して発生する進行波を検
出する第１センサ（Ｓ）と、前記進行波の発生相を検出
すると同時に外来ノイズを検出する第２センサ（ＳＲ）
と、進行波の進行方向を判別するための基準信号を検出
する第３センサ（ＳＦあるいはＳＧ）と、前記第１セン
サ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）および第３センサ（ＳＦ
、　　ＳＧ）からの信号を処理する測定部（３）とを有
し、 前記測定部（３）唄　前記第１センサ（Ｓ）および第３
センサ（ＳＦ、　　ＳＧ）からの信号の位相比較を行な
うことによって電力ケーブル（Ｌ）あるいは電気機器の
絶縁劣化時に発生する進行波を検出して絶縁劣化の有無
を判定し　第２センサ（ＳＲ）からの信号に基づいてこ
れが外来ノイズであるか絶縁劣化であるかを検知すると
ともく　絶縁劣化である場合にはその劣化相を検出する
よう構成して電気備の絶縁劣化監視装置としたここで、
さらに具体的に１戴　前記電力ケーブル（Ｌ）の接続さ
れる母線の各相と大地間に各々コンデンサ（ＣＴあるい
はＣ）が設けられ、　前記第１センサ（Ｓ）は、　　電
力電送経路を構成する電力ケーブル（Ｌ）を検出対象と
し　前記第２センサ（ＳＲ）＋戯　前記各相のコンデン
サ（ＣＴ、Ｃ）と大地とを接続する各々の電線を検出対
象とし、前記第３センサ（ＳＦ、　　ＳＧ）ｉＬ　　前
記全てのコンデンサ（ＣＴ、Ｃ）と大地とを接続する電
線を検出対象とするのが好ましい。

そして、前記第１センサ（Ｓ）としては、　環状コアに
検出巻線を巻回してなり、電力電送経路を構成する電力
ケーブル（Ｌ）を環状コアに貫通させてこの電力ケーブ
ル（Ｌ）をいわゆる一次巻線とすることができ、 第２センサ（ＳＲ）としても、環状コアに検出巻線を巻
回してなり、前記各相のコンデンサ（ＣＴ、Ｃ）と大地
とを接続する各々の電線を環状コアに貫通させてその各
々の電線をいわゆる一次巻線とすることができ、 前記第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）も、環状コアに検出巻線
を巻回してなり、前記全てのコンデンサ（ＣＴ、Ｃ）と
大地とを接続する電線を環状コアに貫通させてその電線
をいわゆる一次巻線とすることができる。

さらに、前記測定部（３）において、第２センサ（ＳＲ
）からの信号に基づいてこれが外来ノイズであると判断
した場合は、進行波に基づく絶縁劣化判定の処理を行わ
ないようにすることができ、あるｌ、％　１４　　絶縁
劣化判定をしたとしてもそれをキャンセルすることがで
きる。

また、第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）および第
３センサ（ＳＦ、ＳＧ）１４　　起磁力と磁束密度が略
比例関係を有する路線形のＢＨ特性であり、かつ低周波
域から高周波域まで透磁率が略一定である環状のコア（
Ｋ）に検出巻線を巻回してなることが好ましい。このコ
ア（Ｋ）は、アモルファス金属、とりわけ、コバルトを
主成分とするアモルファス金属で形成することが好まし
い。

もちろんこの例に限らず、高透磁率線形ヒステリシス特
性の珪素鋼板やパーマロイまたはフェライトなどを磁性
材として構成したコアが適用できる。

また、コア（Ｋ）は２分割されたカットコアを組合わせ
て環状に構成することもできる。このようにして作られ
た第１センサ（Ｓ）は活線状態のケーブルに取付けるこ
とができる。

また、前記第１センサ（Ｓ）に商用周波数の地絡電流を
検出する零相変流器の機能をもたせることができる。

そして、前記第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）、
及び第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）代　両端を短絡した第１
の巻線（Ｍ１）と第２の巻線（Ｍ２）とを巻回して構成
し　第２の巻線（Ｍ２）を検出巻線とすることができる
。

また、第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）及び第３
センサ（ＳＦ、　　ＳＧ）は第１の巻Ｒ（Ｍ１）を設け
すく　第２の巻線（Ｍ２）にインピーダンスＺを接続し
て検出巻線とすることもできる。

また、前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）ｌ戯　　誘電体セラ
ミックスで、例えば碍子状に成型でき、具体的には誘電
体セラミックスで構成したコンデンサ素子を複数個直列
に接続してエポキシ樹脂で碍子状に成型することができ
る。コンデンサ（ＣＴ。

Ｃ）を、碍子状に成型して、機械的ならびに電気的強度
を有するものとすれ：戴　母線や他の電線の支持碍子を
兼ねることができる。

また、前記コンデンサ（ＣＴ、　　Ｃ）は別の形態とし
て、プラスチックなどの絶縁筒の中に収納し高圧側接触
子を設け、アース側にアース線を設けて構成すれば活線
状態の母線に接続することができる。

そして、前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）の誘電体セラミッ
クスの組成を、Ｓ　ｒ　Ｔ　ｉ　Ｏ，、ＭｇＴｉＯ３、
またはＢａＴｉＯ３とすることができる。

〔作用〕

電力伝送経路に絶縁上の欠陥が生じると、その部位に部
分放電が発生する。

するとこの放電に起因して進行波が発生味　欠陥部分か
ら線路上の面方向に進行する。したがって、この進行波
の方向を検出することにより絶縁性能が低下した伝送経
路を特定することができる。

そして、前記進行波の方向を検出する方法として、共通
母線に設けた基準点における進行波の進行方向と、共通
母線より取り出した各電力伝送経路に於ける進行波の進
行方向との位相を比較すると欠陥のある系統や機器を特
定することも可能となる。

さらに、各相における電流特性が外来ノイズ（コモンモ
ードノイズ）による場合と絶縁劣化による場合とでは異
なることに着目することによって、絶縁劣化判定をより
確実に行なうことができる。

すなわち、第１図および第２図により作用の一例を説明
すると、まず、Ｐ点に絶縁劣化が生ずることにより発生
する進行波電流はすべての第１センサ（Ｓ）を通過する
。ここで第１共通母線（ＬＦ）に設けたコンデンサ（Ｃ
，ＣＴ）の近傍に設けた第３センサ（ＳＦ）を通る進行
波の方向を基準とし、各ケーブル（Ｌ）に設けたセンサ
（Ｓ）を通る進行波電流についてみると当該絶縁劣化が
生じたケーブル（Ｌ１）のセンサ（Ｓ１）だけが逆方向
の進行波を検出することとなる。

同様＆ミ　第２共通母線（ＬＧ）とアースＧＮＤとの間
に位置する第３センサ（ＳＧ）を通る進行波の方向を基
準とすれは　各ケーブル（Ｌ）に設けたセンサ（Ｓ）を
通る進行波電流についてみると当該絶縁劣化が生じたケ
ーブル（Ｌ１）のセンサ（Ｂ４）だけが逆方向進行波を
検出することとなる。

さらに−例として、第２図に示すようにコンデンサ（Ｃ
Ｔ）と大地とを接続する電線（ＬＦ（ＲｌＳ、Ｔ））を
一次巻線とした３個の第２センサＳＲを並列に配置して
、各電線を通過する電流の位相の比較を行なうことで一
定以上の信号がコモンモードノイズであるか絶縁劣化信
号であるかを容易に判別することが可能となり、かつ絶
縁劣化相の検出も容易となる。

したがってこれら第１．第２、第３センサで検出される
信号を測定部３で測定することにより確実な絶縁不良箇
所の検出が可能となる。

各センサの作用についてみると、第３図（Ａ）に示すよ
うく　各センサの環状コアＫに巻回された、被検出信号
線たるケーブル（Ｌ）には低周波電流と高周波電流とが
流れており、これによりコアＫに起磁力が発生している
。

第１の巻線（Ｍ　１　）と第２の巻線（Ｍ２）とはケー
ブルＬ（１次コイル）に対する２次コイルとして作用す
るため、この起磁力に応じ第１の巻線（Ｍ１）に起電力
が生じる。しか獣　その両端は短絡しているため、環状
コアに内の磁束変化を打ち消すような電流が流れる。こ
こで環状コア（Ｋ）が高透磁率であり、低周波域から高
周波域まで透磁率が略一定であって、残留磁気及び保磁
力がともに小さく、かつ、起磁力と磁束密度が略比例関
係を有する路線形のＢＨ特性を有しているものであれＩ
ｆｌ　　第１の巻線（Ｍ１）の誘導リアクタンスは低周
波に対しては小となり高周波に対しては大となる。

このため低周波成分は殆ど打ち消され第２の巻線（Ｍ２
）からは高周波成分が得られる。

尚、実際上、第３図（Ｂ）に示すように被検出ｍ　（Ｌ
）はコア（Ｋ）内に挿通するだけでよし〜また、別の構
成例として第３図（Ｃ）のように第２の巻線（Ｍ２）に
インピーダンス（Ｚ）を接続味　インピーダンス（Ｚ）
の周波数特性を適切に選定すれ番！、第１の巻線（Ｍ１
）を省略することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第１５図に基づいて説明
する。

図において、１は変電所、２は電気需要場所、３は測定
部　Ｓ　（Ｓｌ、　　Ｂ２．　　Ｂ３．Ｂ４．　　Ｂ５
゜Ｂ６．　　Ｓ２１．Ｓ２２．　　Ｓ２３．Ｓ３２，５
３３）は第１センサ、ＳＲは第２センサ、ＳＦ、ＳＧは
第３センサ、Ｍｌは第１の巻ｔＭ２は第２の巻＆にはコ
ア、Ｃ，ＣＴはコンデンサ、Ｐは絶縁劣化点、Ｌ　（Ｌ
ｌ、　　Ｌ２．　　Ｌ３．　　Ｌ４．　　Ｌ５゜Ｌ６．
　　Ｌ２１．　　Ｌ２２．　　Ｌ２３．Ｌ３２．　　Ｌ
３３）はケーブル、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３は変圧法　Ｍは電
動機、Ｂｌ、　　Ｂ２．　　Ｂ３．　　Ｂ４．　　Ｂ５
．　　Ｂ６．　　Ｂ７、Ｂ２１．Ｂ３１は遮断器である
。

第１２図において、２４０は入力回路、２４１ハトリガ
ーレベル設定装置、２４２はフィルタ回路、２４５はパ
ルス出力回艮　２４６はカウンタ回路、２４７は絶縁劣
化判定出力回路、２４８は時限整定回路である。

第１３図において、　１４０，１５０は入力回路、１４
１．１５１はトリガーレベル設定装置、　１４３，１５
３はフィルタ回路、　１４５，１５５はパルス出力回路
、　１４６，１５６はカウンタ回路、１４７．１５７は
絶縁劣化判定出力回路、１４８゜１５８は時限整定回路
である。

まず、本出願人哄　電力伝送経路中において絶縁不良が
発生した際には、当該部分に部分放電が発生し　これら
放電に伴って伝送経路中に進行波が発生することを確認
した 以下、この進行波を基に電力伝送経路中の絶縁不良部分
を検出する装置につき説明する。

第１図において、交流電源Ａはまず変電所１に電力を供
給し　この変電所１では送電線に変圧器ＴＩと遮断器Ｂ
ｌを介して第１共通母線ＬＦとし、この第１共通母線Ｌ
ＦはコンデンサＣを介して接地（ＧＮＤ）されている。

コンデンサＣと接地部との間の線路にはこれを取り囲む
ように環状の第３センサＳＦが装着されており、この第
３センサＳＦからの出力信号が共通母線に設けた基準点
における信号となる。

前記第１共通母線ＬＦには各々遮断器Ｂ２．　　遮断器
Ｂ３．　　遮断器Ｂ４．　　遮断器Ｂ２１を介して送電
用のケーブルＬＬ、　　ケーブルＬ２．　　ケーブルＬ
３、ケーブルＬ２１．　　Ｌ２２．Ｌ２３が接続されて
おり、これらケーブルには環状の第１センサＳ１、　　
Ｓ２．　　Ｓ３．　　Ｓ２１．　　Ｓ２２．　　Ｓ２３
がケーブルを取り囲むように装着されている。

そして前記ケーブルＬ１は電気需要場所２まで延長され
ている。

前記第１センサＳｌ、　　Ｓ２．Ｓ３の出力信号と第３
センサＳＦの出力信号は絶縁劣化状態の測定部３に入力
される。

電気需要場所２ではケーブルＬ１に第１センサＳ４が装
着されており、遮断器ＢＳを介して第２共通母線ＬＧに
接続されている。

前記第２共通母線ＬＧはコンデンサＣを介して接地（Ｇ
ＮＤ）されている。このコンデンサＣと接地部との間の
線路にはこれを取り囲むように環状の第３センサＳＧが
装着されており、この第３センサＳＧからの出力信号が
第２共通母線ＬＧの基準点における信号となる。

前記第２共通母線ＬＧには遮断器Ｂ６．　　遮断器Ｂ７
を介して送電用のケーブルＬ４．　　ケーブルＬ５が接
続されており、これらケーブルには環状の第１センサＳ
５．Ｓ６がこれらケーブルを取り囲むように各々装着さ
れている。

そして前記ケーブルＬ４は電動機Ｍに接続さ瓢ケーブル
Ｌ５は変圧器Ｔ２に接続されている。

前記第１センサＳ４．Ｓ５．Ｓ６の出力信号と第３セン
サＳＧの出力信号は需要場所２に設置した絶縁状態の測
定部３に入力される。

故障点Ｐからの部分放電に起因する進行波電流代　変電
所ｌでは第１センサＳｌ、　　第３センサＳＦ、測定部
３の構成で検知さ瓢　また、電気需要場所２では第１セ
ンサＳ４．　　第３センサＳ　Ｇ、　　測定部３の構成
で検知される。

したがって、第１図の故障点Ｐからの部分放電に起因す
る進行波電流を検出することにより、ケーブルＬｌに故
障点Ｐが存在することを知ることができる。

また、故障点Ｐが需用場所２に設置した電動機Ｍにある
場合は第１センサ（Ｓ５）と第３センサ（ＳＧ）、測定
部３の構成で検出される。

同様に故障点Ｐが変圧器Ｔ２にある場合は第１センサＳ
６と第３センサＳ　Ｇ、　　測定部３の構成で検知され
る。

故へ　ケーブルに限らず電気機器の絶縁劣化も検知する
ことができる。

次へ　第１センサＳの動作原理　及び回路の動作原理を
説明する 前記第１センサＳは第５図に示すように低周波から高周
波まで透磁率が略一定であって、第４図に示すように残
留磁気及び保磁力が共に小さく、かつＢ−Ｈ特性が線形
となるようなコバルト系アモルファス金属で形成したコ
アＫにコイルを巻回して構成したものである。そしてこ
のコイルは第３図に示すようにコアＫに短絡して巻回さ
れた第１の巻線Ｍｌと、両端が開放された第２の巻線Ｍ
２とからなっている。コアには幅ＩＣ）１．、、　　内
径１５０＝、、、高さ５漏、に成形してあり、前記第１
の巻線Ｍ１の巻回数は３回、第２の巻線Ｍ２の巻回数は
１０回である。

このような構成とすることにより、電源の周波数とその
高調波である低周波電流と前記した部分放電に伴う進行
波電流とを弁別することができるようになっている。

第１センサＳのコアＫにコバルト系アモルファス合金を
使用して製作した前記構成例の第１センサＳは、２．５
アンペアの商用周波電流でもコアには磁気飽和を起こさ
ない。

次に第２図は３相交流を伝送する線路に実施した例を示
し、これにより絶縁状態が劣化した線路を特定すること
を説明する。

ここで進行波の進行速度Ｖは、 Ｖ＝　［（透磁率Ｘ誘電率）”２］−首となる。

ここで、ポリエチレンケーブルの絶縁体内から部分放電
が発生している場合は進行波の伝送経路はケーブルの導
体とケーブルのシールドとなり、ポリエチレン絶縁体の
誘電率は空気の約４倍であるため伝送経路での伝搬速度
は光速の約１／２となるため、■は１５０ｍ／μｓ程度
となる。また、機器から部分放電が発生している場合（
戴　進行波の伝送経路はケーブルの導体と大地となるの
で、この場合の伝搬速度は光速に近くなる。

このように進行波はコアを高速で通過するので鋭いパル
ス起磁力が生ずる。センサのコアＫには、電源の周波数
とその高調波である低周波電流の零相電ｍｉ　Ｅと前記
した部分放電に伴う進行波電流ｉｐによる起磁力が発生
するが、　第１の巻線Ｍｌの誘導リアクタンスは低周波
に対しては小となり、パルスに対しては大となる。した
がって低周波電流ｉＥの起磁力による磁束変化は略完全
に打ち消すことができるが、　進行波電流ｉｐの通過に
よるパルス電流の起磁力による磁束変化は打ち消されな
いで残る。

このため、第２の巻線Ｍ２の両端子から進行波電流の通
過に伴う信号のみを得ることができる。

この場合の電圧検出信号は第１センサＳの短絡巻線Ｍ１
の効果により例えば第７図、第８図、第９図のような交
番減衰振動の形で得られる。

第７図はケーブルの絶縁体に発生した部分放電に起因す
る進行波電流を第１センサＳによって検出した例を示狐
　この場合は高調波を含まない。

第８図は電動機の巻線の絶縁体から発生した部分放電に
起因する進行波電流をケーブルに設けた第１センサＳで
検出した例を示し　この場合は検出波形の波頭部分に大
きな高調波を含んでいる。

前記したように機器から部分放電が発生している場合１
戴　進行波の伝搬経路はケーブルの導体と大地となるの
で、サージインピーダンスが大であり、また、進行波の
伝搬速度も犬となり、このため波頭部分に高調波を含む
ことが多い。

故Ｅ、　　第１センサＳによる検出波形を観測すること
により、劣化部分がケーブルであるか、また哄　電動機
などの電気機器であるかを推定することができる。

また、第２図の母線ＬＦに設置したコンデンサＣＴの各
相に挿入した劣化相判定用第２センサＳＲにより進行波
電流がどの相を通るかを判別して劣化部の判別信号を得
ることができる。さらに、コンデンサＣＴの共通線に入
れた第３センサＳＦはどの相が劣化しても、或瓜　系統
内のどの部分が劣化しても進行波電流が同一方向に通過
するので、これにより進行波の方向の基準となる信号を
得ることができる。

実系統に於いて４戯　第２図に示すように高周波のコモ
ンモードノイズ電流ｉｎが第１センサＳおよび各相に設
けた第２センサＳＲを通じて流れることがあるハ　この
場合鷹　コモンモードノイズ電流ｉｎは母線の各相に設
けた各相の第２センサＳＲをともに位相が同一で通過す
るのに対して、系統の絶縁状態の劣化による部分放電に
起因する進行波電流ｉｐは各相の第２センサＳＲを異な
る位相で通過することで区別する。したがって、ノイズ
電流ｉｎの影響を防ぐことができる。

第２図に示す回路において、ケーブルの絶縁体の劣化に
伴う部分放電に起因する進行波の検出を行った実験結果
について第６図とともに説明する。

グラフ中、　Ｊはケーブルに設けた第１センサＳの信号
特性線　Ｑは母線に設けた第３センサ（ＳＦ。

ＳＧ）の信号特性線である。ケーブルに欠陥があると進
行波が第１図Ｐ点のように両方向に進行するが、第１セ
ンサＳと第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）とは各々進行波電流
が逆方向に通過するため、ＪとＱとは位相が略逆となる
。これにより進行波の存在、すなわち、ケーブルに欠陥
があることが明かとなる。

次に、第２図の絶縁状態の測定部３の動作について説明
する。第１センサＳ、各相の第２センサＳＲ１第３セン
サＳＦの各検出コイルからの信号は絶縁状態の測定部３
に入力される。

測定部３で代　第１センサＳ１　　第３センサＳＦの検
出信号が入力回路４０に入力さ肱　トリガーレベル設定
器４１による設定値を超える信号がバンドパスフィルタ
回路４２．４３を通じて検出すべく周波数帯域のみが位
相比較回路４４に与えられる。

位相比較回路４４ではケーブルの第１センサＳからの信
号と共通母線の第３センサＳＦからの信号の位相が比較
さ瓢　第１センサＳが設けられているケーブルから進行
波ｉｐが伝搬している位相関係の場合はパルス化出力回
路４５に信号が入力される。

一方、各相の第２センサＳＲからの検出信号は入力回路
５ｏに入力さ瓢　トリガーレベル設定器５１による設定
値を超える信号がコモンモードノイズ検出回路５２に入
力さ瓢　コモンモードノイズ検出回路５２では各相の第
２センサＳＲからの信号の大きさ及び位相を検出し、コ
モンモードノイズ電流ｉｎによる信号の場合は出力ロッ
ク回路５７を通じて前記のパルス化出力回路４５の出力
を出さない。従って−進行波に基づく絶縁劣化判定は行
われない。

また、コモンモードノイズ検出回路５２で部分放電によ
る絶縁劣化の信号と判定した場合（戴　絶縁劣化相検出
回路５３で各相の第２センサＳＲからの信号レベル値に
より絶縁劣化相が検出される。

パルス化出力回路４５の出力は計数回路４６に人力され
る。

計数回路４６は時限整定回路４８の繰り返し整定時間内
に設定値を超える計数値を得た場合、絶縁劣化判定出力
回路４７に信号を与え、絶縁劣化判定出力回路４７で判
定結果を表示及び外部に出力する。

一方、パルス化出力回路４５の出力と絶縁劣化相検出回
路５３の出力はＡＮＤゲート５４に入力さＬＡＮＤゲー
ト５４の出力が計数回路５５に入力される。

時限整定回路４８の繰り返し設定時間内において、計数
回路５５の計数値が設定値を超える場合は計数回路５５
より絶縁劣化相判定出力回路５６に信号を与え、絶縁劣
化相判定出力回路５６で判定結果を表示及び外部に出力
する。

したがって、測定部３の動作により絶縁状態が劣化した
電力伝送系統と劣化している相を確定することができる
。

次に、第９図の実際の測定波形の例につき説明する。部
分放電に伴うパルスはそのまま観測することも可能であ
る力（、極めて短時間に発生するものであるため、その
捕捉が困難である場合がある。

そこでパルス検出回路中に共振回路を介挿することによ
りパルスの捕捉を容易ならしめることができる。第９図
はこのような回路を用いた場合の波形を示り、、　　Ｊ
ｌは部分放電に伴うパルスであり、その後このパルスは
共振回路を励起して特定周波数の減衰波形Ｊ２を呈する
。

なお、コアにの寸法形状および材質は前記した実施例に
限定されることはなく、検出条件に応じて適宜変更でき
るのは勿論である。

次に本発明に使用するコンデンサＣＴの製作例を第１０
図及び第１１図に示す。第１Ｏ図のコンデンサは静電容
量が５００　ｐ　Ｆ、　　第１１図のコンデンサは静電
容量が１．０００ｐＦである。第１１図は母線の支持碍
子を兼用できるよう製作されており取付スペースが節約
できる。いずれも誘電体セラミックスで構成したコンデ
ンサ素子Ｆｄを複数個直列に接続してエポキシ樹脂でフ
リンジ（Ｆｄ）を有する碍子状に成型しｔも 本発明に使用するコンデンサＣＴは本来の目的のための
進行波の高い通過性能および高い部分放電開始電圧のほ
かに実系統に恒久的に設備されるので、高い耐電圧特性
、高い電気絶縁性能　長寿命などの電気的および機械的
な高信頼性が要求される。

種々試作し確認の結果、コンデンサ素子としては誘電体
セラミックスがよく、中でも誘電体セラミックスの組成
が５ｒＴｉ○、またはＭｇＴｉ○、またはＢ　ａ　Ｔ　
ｉ　Ｏｚ　であるものが進行波通過性能および高い耐電
圧特性の面から適することが判明した従って、本発明で
はこれら誘電体セラミックスを用いるのが好ましい。

また、コンデンサ素子を複数個直列に接続してエポキシ
樹脂で碍子状に成型したもの力＆　加速劣化試験の結果
、高い部分放電開始電圧、高い耐電圧の持続性、高い電
気絶縁性能の持続性の面から適することが判明した　従
って、本発明ではこのようなコンデンサ素子を複数個直
列に接続してエポキシ樹脂で碍子状に成型したものを用
いるのが好ましい。

次に、第１２図〜第１５図により、本発明の別の応用実
施例を示す。

第１２図は系統にノイズがないときの絶縁劣化監視装置
の適用例を示狐　この場合は共通母線にコンデンサを設
置する必要がないので簡潔で安価な構成とすることがで
きる。

第１３図は系統の絶縁劣化常時監視のほが、系統に地絡
が発生したことを検出する適用例を示し、従来の零相変
流器を第１センサＳが代替しており、これにより零相変
流器および地絡継電器を設備する必要がなく、設備費が
安価となり、また設置スペースが節約できる。

第１４図は携帯型に構成したものを示す。

第１センサＳは分割型コアで製作さへ　電力ケーブルＬ
に着脱自在となっている。

また、電力ケーブル（Ｌ）の接続される母線の各相に、
着脱自在に接続される端子３１２を有する３本の電線３
１１が設けられ、　この各電線３１１にフユーズＦとコ
ンデンサＣＴとがそれぞれ接続されている。そして、各
コンデンサＣＴをプラスチック製の絶縁筒３１０の中に
収納し　フユーズ（Ｆ）を介して端子３１２で高圧母線
に接続する。

コンデンサＣＴのアース側ｔＪＩ！３１１はハンディケ
ース３００に収納された第２センサＳＲを経て第３セン
サＳＦをとおり、接地ＧＮＤに接続される。

筐体としてのハンディケース３００には測定部３が収納
されており、第１センサＳ、第２センサＳＲ，第３セン
サＳＦの出力信号を取り込んでいる。

このように携帯型に構成すれば活線状態で本発明の電気
備の絶縁劣化監視装置を取付け、また、取外しができる
ので同装置の取付けまたは取外しに停電を要しない。

次に第１５図へ　コンデンサ（ＣＴ）として単心ケーブ
ルやトリプレックスケーブルの心線とシールド間の静電
容量を利用した場合を示す。

この場合はセラミックス製コンデンサを母線に設けなく
てもよいので高電圧回路、特に１０ＫＶ以上の電力伝送
系に適する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電気機器及びケーブルなどの電気備の
絶縁状態を常時活線状態で監視することができる。

また、外来ノイズに影響されることなく絶縁劣化を確実
に検出することができ、かつその位置を特定することが
容易となる。

このため、絶縁不良を軽微な段階で検出することができ
、絶縁不良による事故を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１３図は本発明の実施例を示し、第１図
は第１の実施例のブロックは　第２図はそのセンサ部分
と測定部分を組合せた回路は　第３図（Ａ）〜（Ｃ）は
センサの正面は　第４図はセンサのＢＨ特性入　第５図
はその周波数特性図、第６図は進行波の検出結果を示す
グラフ云　第７図はケーブルにおける劣化の場合の進行
波の検出結果を示すグラフは　第８図は電動機における
劣化の場合の進行波の検出結果を示すグラフは　第９図
は測定結果のグラフは　第１０図（ａ）〜（Ｃ）及び第
１１図（ａ）〜（Ｃ）はコンデンサの平面図、正面は　
底面は　第１２図は第２実施例を示したセンサ部と測定
部の組合せ回路は　第１３図は、第３実施例を示したセ
ンサ部と測定部の組合せ回路図である。第１４図は、本
発明の装置を携帯型に構成した例を示す回路は　第１５
図は活線を構成する心線とシールド間をコンデンサとし
て利用した例を示した回路図である。 ■・・・変電所、２・・・電気需要場所、３・・・測定
部５（Ｓｌ、　　Ｂ２．　　Ｂ３．　　Ｂ４．Ｂ５．　
　Ｂ６．Ｓ２１゜Ｓ　２２．　　Ｓ　２３．　　Ｓ　３
２．　　Ｓ　３３　）・・・第１センサ、ＳＲ・・第２
センサ、　ＳＦ、ＳＧ・・第３センサ、Ｍｌ・・・第１
の巻４％、Ｍ２・・・第２の巻線、Ｋ・・・コア、Ｃ，
ＣＴ・・・コンデンサ、Ｐ・・・絶縁劣化点、Ｌ（Ｌｌ
、　　Ｌ２．　　Ｌ３．　　Ｌ４．　　Ｌ５．　　Ｌ６
．　　Ｌ２１．　　Ｌ２２、　　Ｌ２３．　Ｌ３２．　
　Ｌ３３．　　ＬＦ）・・・ケーブル、ＴＩ、Ｔ２．Ｔ
３・・・変圧法　Ｍ・・・電動機、Ｂ２ Ｂ３．Ｂ４ Ｂ３１・・・遮断＠λ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電力電送経路の絶縁状態が低下した際、その部位
   に発生する部分放電に起因して発生する進行波を検出す
   る第１センサ（Ｓ）と、 前記進行波の発生相を検出すると同時に外来ノイズを検
   出する第２センサ（ＳＲ）と、 進行波の進行方向を判別するための基準信号を検出する
   第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）と、 前記第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）および第３
   センサ（ＳＦ、ＳＧ）からの信号を処理する測定部（３
   ）とを有し、 前記測定部（３）は、前記第１センサ（Ｓ）および第３
   センサ（ＳＦ、ＳＧ）からの信号の位相比較を行なうこ
   とによって電力ケーブル（Ｌ）あるいは電気機器の絶縁
   劣化時に発生する進行波を検出して絶縁劣化の有無を判
   定し、第２センサ（ＳＲ）からの信号に基づいてこれが
   外来ノイズであるか絶縁劣化であるかを検知するととも
   に、絶縁劣化である場合にはその劣化相を検出すること
   を特徴とする電気設備の絶縁劣化監視装置。 （２）前記電力ケーブル（Ｌ）の接続される母線の各相
   と大地間に各々コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）が設けられ、 前記第１センサ（Ｓ）は、電力電送経路を構成する電力
   ケーブル（Ｌ）を検出対象とし、第２センサ（ＳＲ）は
   、前記各相のコンデンサ（ＣＴ、Ｃ）と大地とを接続す
   る各々の電線を検出対象とし、 前記第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）は、前記全てのコンデン
   サ（ＣＴ、Ｃ）と大地とを接続する電線を検出対象とし
   ていることを特徴とする請求項１記載の電気設備の絶縁
   劣化監視装置。 （３）前記第１センサ（Ｓ）、前記第２センサ（ＳＲ）
   、前記第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）は、それぞれ、環状コ
   アに検出巻線を巻回してなり、しかも、そのそれぞれが
   その検出対象を環状コアに貫通させて、一次巻線として
   いることを特徴とする請求項１または２記載の電気設備
   の絶縁劣化監視装置。 （４）前記測定部（３）は、第２センサ（ＳＲ）からの
   信号に基づいてこれが外来ノイズであると判断した場合
   は、進行波に基づく絶縁劣化判定の処理を行わないこと
   を特徴とする請求項１または２記載の電気設備の絶縁劣
   化監視装置。 （５）前記第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）およ
   び第３センサ（ＳＦ、ＳＧ）を構成する環状コアは、起
   磁力と磁束密度が略比例関係を有する路線形のＢＨ特性
   であり、かつ低周波域から高周波域まで透磁率が略一定
   である請求項３記載の電気設備の絶縁劣化監視装置。 （６）前記第１センサ（Ｓ）に商用周波数の地絡電流を
   検出する零相変流器の機能をもたせたことを特徴とする
   請求項１または２記載の電気設備の絶縁劣化監視装置。 （７）前記コア（Ｋ）は、アモルファス金属で形成する
   ことを特徴とする請求項５に記載の電気設備の絶縁劣化
   監視装置。 （８）前記アモルファス金属は、コバルトを主成分とす
   るアモルファス金属であることを特徴とする請求項７記
   載の電気設備の絶縁劣化監視装置。 （９）前記第１センサ（Ｓ）、第２センサ（ＳＲ）、第
   ３センサ（ＳＦ、ＳＧ）は、第１の巻線（Ｍ１）と第２
   の巻線（Ｍ２）とを巻回してなり、第１の巻線（Ｍ１）
   は両端を短絡してあり、第２の巻線（Ｍ２）を検出巻線
   としたことを特徴とする請求項３に記載の電気設備の絶
   縁劣化監視装置。 （１０）前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）は、誘電体セラミ
   ックスを用いて形成されていることを特徴とする請求項
   ２記載の電気設備の絶縁劣化監視装置。 （１１）前記誘電体セラミックスの組成が、ＳｒＴｉＯ
   ＿２またはＭｇＴｉＯ＿３またはＢａＴｉＯ＿３である
   ことを特徴とする請求項１０記載の電気設備の絶縁劣化
   監視装置。（１２）前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）が碍子
   状に成型され機械的ならびに電気的強度を有し、前記母
   線（あるいは電線）の支持碍子を兼ねた構造であること
   を特徴とする請求項１０記載の電気設備にの絶縁劣化監
   視装置。 （１３）前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）は、誘電体セラミ
   ックスで構成したコンデンサ素子を複数個直列に接続し
   てエポキシ樹脂で碍子状に成型したことを特徴とする請
   求項１２記載の電気設備の絶縁劣化監視装置。 （１４）前記コンデンサ（ＣＴ、Ｃ）として、母線を構
   成する心線と、この心線を覆うシールドとの間の静電容
   量を利用した請求項２記載の電気設備の絶縁劣化監視装
   置。 （１５）前記第１のセンサの環状コアが、分割して検出
   対象の電力ケーブル（Ｌ）に着脱自在で、また、前記電
   力ケーブル（Ｌ）の接続される母線の各相に着脱自在に
   接続される端子を有する電線が設けられ、各電線に前記
   コンデンサが設けられるとともに各コンデンサの接地側
   電線に前記第２センサ（ＳＲ）と前記第３センサ（ＳＦ
   、ＳＧ）が設けられ、第２センサ（ＳＲ）と第３センサ
   （ＳＦ）と、測定部（３）とを筐体（３００）組み込ん
   で、携帯用とした請求項２記載の電気備の絶縁劣化監視
   装置。