JPH0337580A - 三相変圧器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） 本発明はスター結線されると共にその中性点か最外周に
位置した高圧巻線を備えた三相変圧器における巻線の部
分放電検出方法に関する。

（従来の技術） 例えばモールド変圧器は、鉄心に巻装した在線を例えば
エポキシ樹脂のような絶縁物によりモールドして構成さ
れている。ところで、この種の変圧器は、長時間の運転
中に絶縁物の劣化により巻線に部分放電が発生すること
がある。この部分放電の発生を放置しておくと、モール
ド樹脂等の絶縁物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る。このため、常時若しくは
定期的にモールド変圧器の巻線に発生する部分放電を検
出し、その検出強度が基準以上となった場合はモールド
変圧器を修理し、または新品に交換する必要がある。

さて、巻線に発生した部分放電を検出する装置としては
、部分放電に伴って発生した電流、音。

光等を検出する装置が供されており、その−例として特
開昭５７−１１２２３２号公報に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３１１］定対象となる
例えばガス絶縁開閉装置の近傍に設置し、そのガス絶縁
開閉装置から発生するコロナ放電（部分放電）に伴う電
磁波を検出しようとするものである。即ち、ガス絶縁開
閉装置にコロナ放電か発生すると、ループアンテナには
コロナ放電に伴う電磁波が鎖交するから、その鎖交磁界
の強度若しくは周波数をａ＋す定することによりコロナ
放電を検出することができる。従って、斯様な構成のル
ープアンテナを用いて、変圧器の巻線に発生した部分放
電を検出することが考えられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のループアンテナを用いた部分放電
検出方法では、ループアンテナと巻線との間の検出距離
を大きく設定した場合、ループアンテナに鎖交する巻線
からの電磁波強度が小さくなってその検出が困難となる
。そこで、検出距離を小さく設定することにより検出感
度の向上を図ることが劣えられる。ところが、低圧巻線
の外周に高圧巻線か位置した変圧器では、高圧巻線に強
い電界を生じているから、その電界中に部分放電に伴う
電磁波が埋没している場合は、Ｓ／Ｎ比が低下して部分
放電に伴う電磁波の検出が困難となってしまう。しかも
、高圧巻線は高電圧の印加によりアース電位に対して高
電位となっているから、その巻線とアース電位に略等し
い部位を有するループアンテナとの間で放電か発生して
、Ｓ／Ｎ比がさらに悪化するという問題を生じる。

本発明は」二記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、巻線に発生した部分放電をノイズの影響を受けるこ
となく確実に検出することかできる＝相変圧器巻線の部
分放電検出方法を提供するにある。

［発明の構成コ スター結線されると共にその中性点との接続部位が最外
周に位置した高圧巻線を備えた三相変圧器において、前
記高圧巻線における中性点側となる外周端部位置から高
圧側となる外周端部位置へ所定距離偏位した部位より放
射される電磁波に基づいて巻線に生じた部分放電を検出
するものである。

（作用） 巻線に部分放電が発生すると、高圧巻線から電磁波が放
出される。また、高圧巻線には高電圧が印加されている
から、高圧巻線の表面には電界が生じている。このとき
、高圧巻線の端部（エツジ部）には電界集中を生じてい
るから、部分放電に伴って巻線の端部から放射された電
磁波はその電界中に埋没してしまう。また、高圧巻線の
最外周において中性点との接続部位との反対側となる外
周端部はアース電位に対して高電位となっているから、
そのような部位にアース電位と略等しい部位を有する測
定装置を近付けた場合、巻線と測定装置との間で放電か
発生して検出が不能となる。

しかしながら、測定装置を高圧巻線において中性点側と
なる外周端部位置から高圧側となる外周端部位置へ所定
距離偏位した部位に近付けて測定を行なったときは、巻
線端部に発生してる電界集中の影響を受けることはない
。また、高圧巻線における中性点は略アース電位に等し
いことから、その中性点と接続された高圧巻線端部の対
地電位は低く、これにより巻線及びアース電位に略等し
い部位を有する測定装置間で放電が発生してしまうこと
はない。従って、高圧巻線に発生する部分放電を確実に
検出することができる。

（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。

第１図において、三相用鉄心１の脚には低圧巻線２が巻
装され、その外周に絶縁体３を介して高圧巻線４が配置
されている。この高圧巻線４は、第１の円筒コイル５．
第２の円筒コイル６、第３の円筒コイル７及び第４の円
筒コイル８を同心状に配置すると共に、第２図に示すよ
うに各円筒コイル５乃至８を直列接続することにより多
重円筒巻線を構成している。この低圧巻線２及び高圧巻
線４は三相のうちのＵ相を構成し、第１の円筒コイル５
の一端に端子Ｕｌが設けられ、第４の円筒コイル８の一
端に端子Ｕ２が設けられている。そして、最外周に位置
された第４の円筒コイル８の途中部に複数のタップ９が
電気的に接続配置されており、そのタップ９に対する接
続位置に応じて高圧巻線４に印加される電圧を調整する
ことができる。尚、上記低圧巻線２及び高圧巻線４はエ
ポキシ樹ｊ偕によりモールド銭形され、三相用鉄心１の
脚に設けられた上クランプ１０及び下クランプ１１によ
り固定されている。

そして、三相用鉄心１の他の脚には上記低圧巻線２及び
高圧巻線４と同一構成のＶ相、Ｗ相の低圧巻線（図示せ
ず）及び高圧巻線１．２．１３（第３図参照）か設けら
れている。ここで、各高圧巻線４．：１．２．１３はス
ター結線されており、Ｕ相の高圧巻線４にあっては端子
Ｕ２が中性点ｎとの接続部位となり、同様にＶ相、Ｗ相
の高圧巻線１２．１３では各端子Ｖ２．Ｗ２が中性点ｎ
との接続部位となっている。

さて、上記構成の三相変圧器は、各高圧巻線４゜１２．
１３の各端子Ｕ、、Ｖ、、Ｗ、に例えば６゜６　Ｋ　Ｖ
の三相を印加することにより、所要電圧の三相に降圧し
て各低圧巻線から出力することかできる。

しかして、変圧器の長時間の運転により変圧器の絶縁性
能が低下すると、特に各高圧巻線４，１２．１３に高圧
が印加されている関係から、これら各高圧巻線４，１２
．１３に部分放電が発生する場合がある。この部分放電
の発生を放置しておくと、ついには絶縁破壊を生じて変
圧器の使用が不能に陥ってしまうから、巻線に発生する
部分放電を早期に確実に発見して対処する必要がある。

その装置として後述する電磁波を受信する検出装置１４
を用いる。つまり、高圧巻線４，１２．　　↑３に部分
放電力（発生すると、その放電に伴って電磁波が出力さ
れるから、その電磁波を検出装置１４により検出し、以
て部分放電の発生を検出しようとするものである。

ここで、例えばＵ相の高圧巻線４に電圧が印加された状
態では、第４図に示すように第１乃至第４の円筒コイル
５乃至８の表面に電界が生じており、その方向及び大き
さは図示矢印に示すように表現することができる。尚、
第４図では、各円筒コイル５乃至８の端部に生じる電界
を示し、他の部位に生じている電界は省略した。この図
から分かるように各円筒コイル５乃至８の端部（図示下
側面）に生じている電界の大きさは他の部位に生じてい
る電界に比べてその強度が大きい。これは、各円筒コイ
ル５乃至８端部の角部に電界集中を生じているからで、
このため、部分放電に伴って各円筒コイル５乃至８の端
部から放出された電磁波はその端部に生じている電界中
に埋没してしまう。

従って、検出装置１４を第４の円筒コイル８の端部に接
近させた場合、巻線から放出された電磁波がその電界中
に埋没して、検出装置１４による電磁波の検出を確実に
行なえない虞がある。

また、第４の円筒コイル８の図示下端部にあっでは、ア
ース電位に略等しい中性点ｎに対する電位は６６００／
ＪＴ・１／４＃９５０Ｖである。

ここで、検出装置１４は電界ノイ、ズの影響を防止する
ためにアース電位でシールドされているのが一般的であ
るから、第４の円筒コイル８の図示下端部で検出装置１
４により部分放電を検出しようとした場合、第４の円筒
コイル８とアース電位に略等しい部位を有する検出装置
１４との間で放電が発生して、巻線に発生する部分放電
を検出することが困難となる。

そこで、検出装置１４を第４の円筒コイル８の図示上端
部から図示下方に例えば２　ｃｍ〜５　ｃｍの所定距離
偏位させた位置で検出する。このとき、検出装置１４の
検出位置は第４の円筒コイル８の図示上端部に生じてい
る強い電界中にさらされないから、その第４の円筒コイ
ル８から放射される電磁波を電界の影響を受けることな
く検出することができる。さらに、第４の円筒コイル８
の図示上端部は、アース電位と略等しい中性点ｎとの接
続部位であるから、その電位はアース電位に略等しく、
以て第４の円筒コイル８と検出装置１４との間で放電が
発生することもないから、確実に部分放電に伴う電磁波
を検出することができる。

ここで、第５図に検出装置１４の検出距離と部分放電に
伴って高圧巻線４から放出された電磁波を検出可能とな
る最低放電電荷量との関係を示した。この第５図から分
るように、検出装置１４の検出距離が大きくなる程、最
低検出放電電荷量が増大するから、検出船離を例えば１
０ｃｍ以内に設置０ 定する方が好ましいが、上記したように過度に接近させ
た場合、高圧巻線４から生じている電昇の影響を受けて
しまうので、両者の兼合いでその検出距離を設定するの
が望ましい。

次に検出装置１４について説明する。第６図に示すよう
に検出装置コ４の先端には検出ヘット１５か設けられて
いる。この検出へッド］−５ハ、厚さが例えば１　ｍｍ
の両面プリント配線基板を主体として形成されている。

また、検出ヘッド１５の先端部には第７図に示すように
第１のループ回路１６及び第２のループ回路１７が夫々
形成されており、以下これら各ループ回路１６１７につ
いて説明する。

即ち、検出ヘッド１５の先端部には、これの表面を横断
する一対の導電パターン１６ａ　　１７ａが形成されて
いると共に、その裏面には導電パターン１６ａ、１７ａ
とそれぞれ対向する導電パターン１６ｂ、１７ｂか接続
状態で形成されている。

また、検出ヘッド１．５の先端部にはこれを貫通するス
ルーホール１６ｃ、１７ｃが形成されており、１ これらにより導７Ｂパターン１６ａ、］、６ｂ及び１７
ａ、１７ｂか夫々接続されている。以上の導電パターン
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、］、７ｂ及びスルーホール１
６ｃ、１７ｃによって検出ヘッド１５の先端部を囲むル
ープが形成されている。この場合、導電パターン１６ａ
、１６ｂ及びスルーホル１６ｃから昂１のループ回＋Ｊ
＆１６か形成され、導電パターン１７ａ、１７ｂ及びス
ルーホール１７ｃから第２のループ回路１７が形成され
ている。

そして、各導電パターン１．６ａ、１７ａの互いに隣接
する一端に、第１．第２の出力ライン１８゜１９か夫々
接続されていると共に、その出力ライン１８，１．９か
第８図に示すように整合回路２１を介して検出装置１４
の外部に導出されている。

また、導電パターン１６ｂ、１７ｂの共通接続点には基
準ライン２０か接続されている。尚、第８図に示す１８
ａ、１９ａは出力ライン１．８，１．９に夫々接続され
た出力用抵抗である。

第６図において、２２は差動回路で、これの−対の入力
端子には検出装置１４の出力ライン１８゜　２ ］９及び址準ライン２０か接続されており、それらライ
ン１８．１９間の電圧信号の差分を検出してそれを出力
する。２３は増幅回路で、これは差動回路２２から与え
られる差分電圧を増幅してそれを出力する。そして、２
４はスペクトラムアナライザで、これは増幅回路２３か
ら出力された差分電圧の周波数分布を測定するものであ
る。

しかるに、前述の実施例のように検出装置１４を第４の
円筒コイル８の外郭表面から１０ｃｍ以内に位置させる
。この状態で、高圧巻線４に部分放電が発生すると、そ
のときに流れる電流が巻線導体に伝播し、巻線導体から
電磁波が放出されてその一部が検出ヘッド１５に到達す
る。この場合、第１．第２のループ回路１６．１７を形
成する導電パターン１６ｂ、１７ｂの共通接続点は基準
電位（同電位）であるから、第１．第２のループ回路１
．６．１７に電磁波が到達すると、第８図に示すように
各ループ回路１．６．１７及びライン１８゜１．９．２
０には電磁波の電界による静電誘導によって同一レヘル
て同相な電圧ＶＣか発生する。ま３ た、第１．第２のループ回路１６．１７には電磁波の磁
界による電磁誘導によって電流が流れるから、抵抗１８
ａ、１９ａには同一レベルで逆極性な電圧Ｖｈ（＝Ｖｈ
）が発生する。この結果、第１、第２のループ回路１６
．１７の各出力ライン１８．１．９には、電磁波の電界
成分及び磁界成分に対応した（ハ号成分Ｖｅ及びｖｈが
発生すると共に、これらの信号成分による第１及び第２
の電圧信号Ｖｌ及びＶｌが整合回路２］を介して出力さ
れる。要するに、検出装置１４から出力される沁１及び
第２の電圧信号Ｖｌ及びＶｌは、部分放電の発生に伴っ
た電磁波の磁界成分及び電界成分に対応した信号成分Ｖ
ｅ及びｖｈから形成されていると共に、電磁波の電界成
分に対応した信号成分Ｖｅは同相−Ｃ且つ磁界成分に対
応し７た信号成分ｖｈは逆相となっているのである。そ
して、検出装置１４からの第１及び第２の電圧信号Ｖｌ
及びＶｌは差動回路２２に出力され、この差動回路２２
において各電圧信号Ｖｌ及びＶｌの差分電圧即ち各電圧
信号Ｖｌ及び■２の差引き電圧が求められ４ る。このとき、上述したように第１及び第２の電圧信号
Ｖｌ及びＶ２において電磁波の電界成分に対応した信号
成分Ｖｅは同相で且つその電圧レベルは等しいから、結
局、それらの信号成分Ｖ　ｈは差動回路２２において相
殺されて無効化されてしまう。これに対して、第１及び
第２の電圧信号Ｖｌ及びＶ２において電磁波の磁界成分
に対応した信号Ｖ　ｈは逆相で且つその電圧レベルは等
しいから、それらの信号成分Ｖ　ｈは差動回路２２にお
いて重畳されて倍土曽されるのである。即ち、差動回路
２２において、第１及び第２の電圧信号Ｖｌ及びＶ２の
差分電圧が検出されるときに、電磁波の電界成分に対応
した信号成分Ｖｅが除去されると共に、磁界成分に対応
した信号成分ｖｈの電圧レベルが倍増されるのである。

そして、差動回路２２から出力された差分電圧は、増幅
回路２３で増幅されてからスペクトラムアナライザ２４
に出力される。従って、スペクトラムアナライザ２４に
おいて、増幅回路２３からの出力信号の周波数成分に部
分放電の発生に伴って放出された電磁波に５ 対応する信号（−４０〜−７０ｄＢ）が含まれているか
否かを角ｌｌ析することにより、高圧巻線４に発生した
部分放電を確実に検出することができる。

［発明の効果コ における中性点側となる外周端部位置から高圧側となる
外周端部位置へ所定距離偏位した部位より放射される電
磁波に基づいて巻線に生じた部分放電を検出するように
したので、巻線に発生した部分放電をノイスの影響を受
けることなく確実に検出することができるという優れた
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しており、第１図は要部の
縦断面図、第２図は１相分の高圧巻線の模式図、第３図
は高圧巻線の接続図、第４図は高圧巻線に生した電界を
示す要部の拡大縦断面図、第５図は検出距離と最低検出
放電電荷量との関係を示す特性図、第６図は検出装置を
用いた検出回路の一例を示すブロック図、第７図は検出
ヘッド］　６ の斜視図、第８図は検出装置の回路図である。 図中、１は三相用鉄心、２は低圧巻線、４は高圧巻線、
５乃至８は円筒コイル、１２，１．３は高圧巻線、１４
は検出装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、スター結線されると共にその中性点との接続部位が
   最外周に位置した高圧巻線を備えた三相変圧器において
   、前記高圧巻線における中性点側となる外周端部位置か
   ら高圧側となる外周端部位置へ所定距離偏位した部位よ
   り放射される電磁波に基づいて巻線に生じた部分放電を
   検出することを特徴とする三相変圧器巻線の部分放電検
   出方法。