JPH03261313A

JPH03261313A - 部分放電検出器

Info

Publication number: JPH03261313A
Application number: JP2056402A
Authority: JP
Inventors: Shiro Maruyama; 志郎丸山; Katsumi Konishi; 小西　克巳; Takaaki Sakakibara; 榊原　高明; Isao Kamata; 功鎌田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-11-21
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JP2774649B2

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、ガス絶縁開閉装置内部に発生した部分放電を
検出するために用いられる部分放電検出器に関するもの
で、特に部分放電の検出に加えて主回路の充電状態をも
検出することのできる部分放電検出器に係るものである
。

（従来の技術）近年、用地の高騰や都市部における電力供給量の増大に
伴う変電設備の増強化の必要性から、絶縁性及び消弧性
に優れたＳＦ６ガスを用いて、断路器、遮断器等の変電
機器を密閉容器内に収納配置し、耐環境性とｋＶ−Ａ当
りの据え付は体積をコンパクト化した、いわゆるガス絶
縁開閉装置が普及し稼働している。

上記のようなガス絶縁開閉装置は、コンパクト化、接地
タンクの露出充電部の削除等の利点がある反面１、高性
能化に伴う保守診断の困難さ、保守修復作業時間の増大
等、容器内部に異常が生じた場合にその信頼性が著しく
低下するという欠点があった。

そこで、従来から、ガス絶縁開閉装置全体の信頼性の向
上を実現するために、装置の適切な設計・製作に努めて
いるが、電力供給能力の質の向上の一貫として、装置全
体の信頼度確認及び監視が必要となり、その有効な手段
が種々検討されてきた。

その様な手段の一つとして、ガス絶縁開閉装置内部に発
生する部分放電を検出するために用いられる部分放電検
出器がある。第５図に従来から用いられている部分放電
検出器の一例を示した。即ち、一般的な密閉型ガス開閉
器は、金属容器１内に収納され、この金属容器１は絶縁
スペーサ２によって電気的に分割されて、長手方向に連
結されている。また、前記金属容器１内には、図示しな
い送電線路に電気的に接続された高電圧充電部である中
心導体３が、前記絶縁スペーサ２によって支持されてい
る。なお、前記金属容器１は、接地線（図示せず）によ
って接地されている。また、前記絶縁スペーサ２には検
電用の電極４が設けられ、この電極４と金属容器１との
間には、浮遊容量Ｃ２が存在し、この浮遊容量Ｃ２はコ
ンデンサ５として示されている。そして、このコンデン
サ５０両端子には、信号引込み線６を介して部分放電検
出部７が接続されている。この部分放電検出部７は、特
定周波数の信号を取出すためフィルタ８に増幅回路９が
接続され、更に、ピークディテクタ及び積分回路１０が
接続されて構成されている。また、これらの機器には電
源１１が接続されている。

このように構成された従来の部分放電検出器は、以下に
述べるように作用する。即ち、中心導体３に高電圧が印
加されると、中心導体３と電極４の間に存在する浮遊容
量Ｃ１とコンデンサ５とが分圧器を構成し、コンデンサ
５の両端に分担電圧を発生する。そして、この分担電圧
には、開閉器内で部分放電パルス（コロナパルス）が発
生すると、その放電に起因する高周波成分（信号）が重
畳され、部分放電検出部７に入力される。この部分放電
検出部７において、フィルタ８によって部分放電パルス
に相当する特定周波数の信号が取出され、増幅回路９で
増幅された後、ピークディテクタ及び積分回路１０を介
して外部に出力される。そして、この出力信号により、
開閉器内部で部分放電が発生したことを検出することが
できる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したような従来の部分放電検出器に
おいては、以下に述べるような解決すべき課題があった
。

まず、従来の部分放電検出器は、予め定められたタイミ
ングで部分放電パルスに相当する特定周波数の信号を検
出した後、任意時間幅積分し出力しているため、部分放
電の発生位相については判別できない。しかし、主器側
の異常に起因して発生ずる部分放電パルスの発生形態は
、−例として第６図に示すように、それぞれの異常の種
類により主回路電圧波形（位相）と密接な関係があるの
に対して、部分放電測定時に障害となる外部ノイズは、
主回路電圧位相とは無関係にランダムに発生する場合が
多い。そのため、従来のように部分放電検出器から単に
特定周波数の信号を取り出しても、その中には外部ノイ
スも含まれている可能性があり、精度の高い部分放電検
出を行うことが難しい欠点があった。また、特定周波数
の信号の有無のみを主回路電圧位相と関係なく検出して
も、前記第６図に示すような位相と放電パルスとの関係
を伺い知ることはできないので、部分放電の発生原因を
推測することも不可能であった。

また、この種のガス絶縁開閉装置には、その点検時など
に主回路の充電状態を検出する必要があり、そのために
検電器が設けられていた。この検電器は、第５図に示す
接地金属容器１内に設けられた浮遊電極４に誘起される
電圧を測定し、主回路充電の有無を表示するものである
が、この様な検電器を部分放電検出器に加えてガス絶縁
開閉装置に設けることは、装置の複雑化を招き好ましい
ことではなかった。

本発明は上記の従来技術に鑑みてなされたもので、その
第１の目的は、外部ノイズに影響されることがなく精度
の高い部分放電パルスを検出することができ、しかも部
分放電発生の原因究明も可能な部分放電検出器を提供す
ることである。

また、本発明の第２の目的は、別途検電器を設けること
なく、主回路の充電状態をも検出することのできる部分
放電検出器を提供することである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の部分放電検出器は、絶縁スペーサ部或いは接地金属容器内に接地金属容器と
は絶縁された状態で設けられ、部分放電信号及び商用周
波信号の両信号を検出する浮遊電極と、この浮遊電極に接続され、前記部分放電信号及び商用周
波信号の両信号から部分放電信号を分離検出する部分放
電検出部と、この浮遊電極に接続され、前記部分放電信号及び商用周
波信号の両信号から前記商用周波信号を分離し、この商
用周波信号から主回路電圧位相信号を検出する主回路電
圧位相検出部と、前記部分放電検出部と主回路電圧位相
検出部からの部分放電信号と主回路電圧位相信号に基づ
いて、任意位相の部分放電を計測すると共に、前記主回
路電圧位相信号に基づいて主回路の充電状態を計測する
演算部とを備えていることを構成上の特徴とする。

（作用）上記のような構成を有する本発明によれば、同一の浮遊
電極から部分放電信号及び商用周波信号を検出し、前記
商用周波信号から作成した主回路電圧位相に対応した基
準パルスを基に任意位相の部分放電を計測することによ
り、外部ノイスと部分放電パルスとを区別することがで
きると共に、主回路電圧位相に対してどのようなパター
ンで部分放電が発生しているかを知ることができる。

また、本発明によれば、演算部において、主回路電圧位
相信号に基づいて主回路の充電状態を計測することが可
能となるので、別途検電器を設ける必要がなくなる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に従って具
体的に説明する。

■実施例の構成一般的な密閉型ガス開閉器は金属容器１内に収納され、
この金属容器１は絶縁スペーサ２によって電気的に分割
されて、長手方向に連結されている。また、前記金属容
器１内には、図示しない送電線路に電気的に接続された
高電圧充電部である中心導体３が、前記絶縁スペーサ２
によって支持されている。なお、前記金属容器１は、接
地線（図示せず）によって接地されている。また、前記
絶縁スペーサ２には部分放電検出用の浮遊電極４が設け
られ、この浮遊電極４と金属容器１との間には、浮遊容
量Ｃ２が存在し、この浮遊容量Ｃ２はコンデンサ５とし
て示されている。そして、このコンデンサ５の両端子に
は信号引込み線６を介して、検出部７ａか接続されてい
る。この検出部７ａは、部分放電検出部と主回路電圧位
相検出部より構成されており、信号は同一の浮遊電極４
より得られる構成となっている。

まず、部分放電検出部は、浮遊電極４て検出された信号
中から高周波信号成分を分離し後段の電子回路部へ送る
ための変成器１２と、この変成器１２に接続され、高周
波信号から部分放電パルスに相当する特定の周波数帯の
信号（部分放電パルスとノイズが含まれている可能性あ
り）を取出すためのバンドパスフィルタ１３を備えてい
る。このバンドパスフィルタ１３には、前記特定周波数
の信号を処理する増幅器１４及び検波回路１５と、この
特定周波数の信号を一定のパルス幅に変換する積分回路
またはピークホールド回路１６が接続されている。更に
、この積分回路またはピークホールド回路１６には、上
記のようにして得られた特定周波数のパルス信号を変調
するＶ／Ｆ変換回路１７、この変調された信号を光信号
に変換するＥ１０変換回路１８、この光信号を受信部７
ｂに伝送する光ファイバー１９が設けられている。

一方、主回路電圧位相検出部は、部分放電検出部と同様
に、浮遊電極４で検出された信号中から高周波信号成分
を分離し後段の電子回路部へ送るための変成器１２と、
この変成器１２に接続されて高周波信号から商用周波の
みを取出すバンドパスフィルタ２０を備えている。この
バンドパスフィルタ２０には、増幅器２１、商用周波の
特定の位相をパルスとして検出するコンパレータ２２、
及びその検出パルスを整形するパルス整形回路２３が接
続されている。更に、このパルス整形回路２３には、前
記部分放電検出部と同様に、パルス整形回路２３で得ら
れた電圧位相パルス信号を変調するＶ／Ｆ変換回路１７
、この変調された信号を光信号に変換するＥ１０変換回
路１８、この光信号を受信部７ｂに伝送する光ファイバ
ー１９が設けられている。

なお、図中、３１は供給された電源を任意の電圧に変換
するコンバータである。

受信部７ｂには、検出部７ａの部分放電検出部から送ら
れた特定周波数の信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ部２
４及びＦ／Ｖ変換回路２５が設けられ、これらの回路は
増幅器２６を介して積分回路２７、Ａ／Ｄ変換部２８、
及び演算装置２９に接続されている。また、受信部７ｂ
には、主回路電圧位相検出部からの電圧位相パルス信号
を電気信号に変換するためＯ／Ｅ部２４及びＦ／Ｖ変換
回路２５が設けられ、これらの回路が増幅器２６及び波
形整形回路３０を介して演算器２９に接続されている。

この演算器２９は、前記部分放電検出部と主回路電圧位
相検出部からの部分放電信号と主回路電圧位相信号に基
づいて、任意位相の部分放電を計測すると共に、前記主
回路電圧位相信号に基づいて主回路の充電状態を計測す
るもので、その計測結果を部分放電電荷量出力３２及び
主回路充電状態出力３３として、表示装置などに出力す
る。

■実施例の作用（部分放電の検出）このような構成を有する本実施例の部分放電検出器は、
以下のように作用する。

ガス絶縁開閉装置の機器内部において部分放電が発生す
ると、第２図に示すように商用周波には、あらゆる周波
数成分を含む高周波信号が重畳され、これが検出部７ａ
に入力される。この信号は、検出部７ａ内に設けられて
いるバンドパスフィルタ１３・２０にて部分放電パルス
を含む特定周波数の信号と商用周波とに分離される。こ
のうち、部分放電パルスとそのノイズを含む可能性のあ
る特定周波数の信号は、リアルタイムで計測され、増幅
器１４及び検波回路１５で増幅・検波された後、積分回
路またはピークホールド回路１６にて位相分解計測可能
な時間幅、例えば１サイクルの１０分から１００分の１
以下でピークホールドされ、その後、Ｖ／Ｆ変換回路１
７で変調された後、Ｅ１０変換回路１８にて光信号とし
て出力され、光ファイバー１９を通して受信部７ｂに送
られる。

一方、バンドパスフィルタ２０で検出された商用周波は
、増幅器２１にて増幅された後、コンパレータ２２であ
る特定の位相、例えばゼロクロス点の位相が電圧位相パ
ルスとして検出され、この電圧位相パルスがパルス整形
回路２３にて波形整形される。その後、この電圧位相パ
ルスは、Ｖ／Ｆ変換回路１７で変調された後、Ｅ１０変
換回路１８にて光信号として出力され、光ファイバー１
９を通して受信部７ｂに送られる。このように光伝送さ
れた部分放電パルスを含む特定周波数のパルスと電圧位
相パルスとは、それぞれ受信部７ｂにおいて、Ｏ／Ｅ部
２４、Ｆ／Ｖ変換回路２５、増幅器２６により、伝送時
の光信号から演算器２９により処理可能な電気信号に逆
変換される。

上記のようにして得られた両パルス信号から、演算器２
９により部分放電を検出するには、第３図のようにする
。まず、部分放電パルスを含む特定周波数のパルスは、
受信部７ｂの積分回路２７において、第３図Ｐ３で示す
ような矩形波パルスに整形される。一方、波形整形回路
３０より出力された電圧位相パルス（第３図ではゼロク
ロス点で電圧位相パルスＰ１が一定時間ｔ１出力される
）を基に、演算器２９から計測タイミングパルスＰ２が
出力される。この計測タイミングパルスＰ２は、演算器
２９によって計測開始時間ｔ１及び計測時間幅ｔ２が制
御されており、前記第６図の部分放電パルスの発生パタ
ーンから見て、主回路電圧の位相のうち最も部分放電パ
ルスが発生する可能性のある範囲に出力される。そして
、Ａ／Ｄ変換部２８では、この計測タイミングパルスＰ
２が出力されている間だけ、部分放電パルスを含む特定
周波数のパルス信号がディジタル値に変換され、このＡ
／Ｄ変換部２８からの出力の有無によって、その位相部
分に特定周波数のパルス信号が存在するか否か、言い換
えれば部分放電が発生したか否かが判定される。

即ち、検出部７ａのバンドパスフィルタ１３により分離
された特定周波数の信号には、部分放電の測定にあたっ
て障害となるノイズが含まれており、これをピークホー
ルド回路１６などで一定のパルス信号に変換しても、含
まれたノイズは除去されない。しかし、上記のようにし
て、計測タイミングパルスＰ２の出力の間だけ特定周波
数のパルス信号をＡ／Ｄ変換部することは、主回路電圧
位相の最も部分放電パルスの発生し易い箇所、即ちノイ
ズとは考え難い位相部分に特定周波数のパルスが存在す
ることを示すことになる。その結果、この特定周波数の
パルスを部分放電パルスと判断できる蓋然性が極めて高
くなり、単に部分放電パルスに相当する特定周波数のパ
ルスの有無だけで部分放電の判定を行っていた従来の部
分放電検出器に比べて、部分放電の検出精度が格段に向
上する。

また、部分放電パルスの主回路電圧位相に対する発生パ
ターンは、第６図のような特徴を有しているので、計測
開始時間ｔ１及び計測時間幅ｔ２を適宜変更することに
より、計測タイミングパルスＰ２を特定のパターンの予
想される部分放電発生範囲に出力させ、その部分の前記
特定周波数のパルスの有無を検出すれば、どのようなパ
ターンで部分放電パルスが生じているかを判定すること
ができ、部分放電発生の原因も判定することができる。

そして、上記のようにして演算器２９における部分放電
の判定結果は、部分放電電荷量出力３２として外部の表
示装置や監視装置、或いは部分放電の検出結果に対応し
た種々の処理を行う上位計算機に出力される。

■実施例の作用（主回路の充電状態の判定）一方、主回
路電圧位相検出部で検出され、演算器２９に入力された
主回路電圧位相パルス信号は、演算器２９において、例
えば、第３図の主回路充電状態出力を示すグラフに示す
ように、主回路電圧位相パルス信号の有無をパルスカウ
ント回路の出力Ｐ４として検出するなどの手段で、一定
時間信号の有無が監視される。そして、この演算部２９
によって判定された主回路電圧位相パルス信号の有無が
、主回路充電状態出力３３として、部分放電検出器外部
の表示装置や監視装置に出力される。

■実施例の効果以上説明したように本実施例においては、絶縁スペーサ
部に埋め込まれた同一の浮遊電極から部分放電信号を含
む特定周波数の信号と商用周波信号との両信号を検出し
、前記商用周波信号から作成した主回路電圧位相に対応
した基準パルスを基に、任意位相の部分放電を計測する
ことにより、部分放電の位相解析が可能となり、高精度
で更に信頼性の高い部分放電検出器が提供できる。

また、本実施例では、極めてパルス幅の短い部分放電パ
ルスを、ピークホールド回路または積分回路によって処
理して光伝送用のパルス信号を得るように構成したので
、デジタル信号に近い形で受信器側に光伝送することが
可能となり、光ケーブル長による減衰や光コネクタ部に
よる減衰量の変動等による影響を除去することができ、
信頼性の高い部分放電検出器を提供することができる。

また、主回路電圧信号を元に主回路の充電の有無を容易
に判定でき、その結果を外部の表示装置などに出力でき
るので、従来別構成であった検電器の機能をも果すこと
が可能となり、ガス絶縁開閉装置の構成の簡素化に繋が
る。

更に、本実施例では、商用周波と部分放電信号を同一電
極から検出しているため、検出部の機器への取付は等が
容易な利点もある。

（他の実施例）本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、次
のような他の実施例も包含する。

■第４図に示す実施例は、第１図の実施例の様に光フア
イバーケーブルを使用してガス絶縁開閉装置側とセンタ
ー側とを接続する代わりに、可搬式計算機内に前記演算
部２９及び必要な電子回路を収納し、更にその可搬式計
算機に表示装置３４やプリンタ３５を付設したり、上位
計算機等へのデータ出力用のリレー３６を設けたもので
ある。第４図の実施例では、この様な可搬式計算機を使
用することにより、オフラインでの部分放電の検出及び
主回路充電状態の検出が可能となる。

■第１図の実施例において、Ｅ１０変換器１８として光
周波数が異なるものを用い、その合光波合成器を用いて
双方の光信号を合成し、その合成した信号を同一の光フ
ァイバーで受信器側に伝送し、受信器側ではＯ／Ｅ変換
器２４の前に光波分波器を設け、それぞれの信号を分離
処理することもできる。このような構成により、単一光
ケーブルで部分放電信号と主回路電圧位相信号を伝送す
ることができる。

■第１図の実施例では、主回路電圧の位相パルスを検出
部で検出したが、商用周波電圧信号をそのままＶ／Ｆ及
びＥ１０変換し、受信器側にて位相信号を生成すること
もできる。

■浮遊電極４としては、第１図のように絶縁スペーサ２
内に埋設したちの以外に、特公昭５２−４５０１４号公
報に記載のように、浮遊電極を金属容器１と中心導体３
との間に絶縁して装着したものを使用することもできる
。また、絶縁スペーサ２の表面に浮遊電極を張り付ける
ように設けることもできる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、絶縁スペーサ部或いは接
地金属容器内に絶縁状態で配設された同一の浮遊電極か
ら、部分放電信号及び商用周波信号を検出し、商用周波
信号から作成した主回路電圧位相に対応した基準パルス
を基に任意位相の部分放電を計測すると共に、主回路の
充電状態の検出も行うので、検出精度が高く部分放電発
生原因の究明も可能であり、しかも多機能を有する信頼
性の高い部分放電検出器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の部分放電検出器の一実施例を示す回路
図、第２図は本発明における検出部の入力及び出力波形
を示すグラフ、第３図は主回路電圧位相と各検出パルス
の関係を示すグラフ、第４図は本発明の他の実施例を示
す回路図、第５図は従来の部分放電検出器の一例を表す
回路図、第６図は部分放電発生原因と部分放電パルスの
発生パターンを示すグラフである。１・・・金属容器、２・・・絶縁スペーサ、３・・・中
心導体、４・・・浮遊電極、５・・・コンデンサ、６・
・・信号弓込み線、７・・・部分放電検出器、７ａ・・
・検出部、７ｂ・・・受信部、８・・・フィルタ、９・
・・増幅回路、１０・・・ピークディテクタ及び積分回
路、１１・・・電源。１２・・・変成器、１３・・・バンドパスフィルタ、１
４・・・増幅器、１５・・・検波回路、１６・・・積分
回路またはピークホールド回路、１７・・・Ｖ／Ｆ変換
回路、１８・・・Ｅ１０変換回路、１９・・・光ファイ
バー　２０・・・バンドパスフィルタ、２１・・・増幅
器、２２・・コンパレータ、２３・・・パルス整形回路
、２４・・・０／Ｅ変換回路、２５・・・Ｆ／Ｖ変換回
路、２６・・・増幅器、２７・・・積分回路、２８・・
・Ａ／Ｄ変換部、２９・・・演算器、３０・・・波形整
形回路、３１・・・コンバータ、３２・・・部分放電電
荷量出力、３３・・・主回路充電状態出力、３４・・・
表示装置、３５・・・プリンタ、３６・・・出力リレー竿３図１第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁ガスを封入した接地金属容器内に、高電圧充
電部を絶縁スペーサで支持した状態で収納して成るガス
絶縁開閉装置の部分放電検出器において、絶縁スペーサ部或いは接地金属容器内に接地金属容器と
は絶縁された状態で、設けられ、部分放電信号及び商用
周波信号の両信号を検出する浮遊電極と、この浮遊電極に接続され、前記部分放電信号及び商用周
波信号の両信号から部分放電信号を分離検出する部分放
電検出部と、この浮遊電極に接続され、前記部分放電信号及び商用周
波信号の両信号から前記商用周波信号を分離し、この商
用周波信号から主回路電圧位相信号を検出する主回路電
圧位相検出部と、前記部分放電検出部と主回路電圧位相検出部からの部分
放電信号と主回路電圧位相信号に基づいて、任意位相の
部分放電を計測すると共に、前記主回路電圧位相信号に
基づいて主回路の充電状態を計測する演算部とを備えて
いることを特徴とする部分放電検出器。