JPH04213078A - 電気機器の部分放電検出装置 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器内部で発生す
る部分放電を光センサにより検出する電気機器の部分放
電検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、密閉タンク内に六沸化硫黄ガス
（ＳＦ６　）を充填して成る変圧器においては、巻線の
絶縁材料として放電に対しては信頼性の劣るポリエチレ
ンテレフタレートのような有機高分子材料を使用してい
る場合がある。このような場合、巻線に部分放電が発生
すると絶縁性能が低下する虞があるので、巻線に部分放
電が極力発生しないように、設計上十分に配慮がなされ
ている。

【０００３】しかしながら、上述のように部分放電の発
生を抑える設計にもかかわらず、長期間の運転によって
巻線に部分放電が発生することがある。このように部分
放電が発生するようになった場合は、巻線の絶縁性能の
低下に速やかに対処することにより、変圧器の絶縁破壊
を未然に防ぐことが必要とされる。そこで、従来より、
電気機器の巻線に発生する部分放電を検出する装置とし
て、部分放電に伴って発生する光を受光する光センサを
設け、その光センサの検出状態に基づいて部分放電を検
出する構成のものが供されている。つまり、光センサか
らの受光信号の信号レベルが所定レベルを上回ったとき
に部分放電が発生したと判断するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成の場合、光センサからの受光信号の信号レベルに
基づいて部分放電の発生を検出する構成であるので、光
センサの受光感度帯域が部分放電に伴って放射される光
の帯域と異なるときは、部分放電の発生にもかかわらず
光センサからの信号レベルが所定レベルに達しなくて部
分放電の検出を行えなくなる。このため、光センサとし
てその受光感度帯域を部分放電に伴う光の波長帯域と一
致したものを使用することが望ましいものの、部分放電
に伴う光の波長帯域は赤外線から紫外線までの広い帯域
にわたっているので、光センサとして汎用で安価な可視
光検出用の光センサを使用する場合は、部分放電に伴う
光を効率よく検出できない虞がある。また、部分放電に
伴う光の波長帯域が非可視光のみであった場合には、可
視光帯域を受光感度とする光センサでは非可視光をまっ
たく検出できなくて、部分放電の発生を確認できないと
いう問題がある。

【０００５】さらに、光センサの設置スペースが無いと
きは、部分放電による光を光ファイバを利用して光セン
サに与えるようにしているが、汎用の光ファイバでは紫
外線或は赤外線の光透過率が極端に低下するため、総体
的に検出感度が低下してしまうという問題がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、その目的は、部分放電に伴う光を可視光対応用の光学
装置で効率よく検出できてコストの低減を実現し得る電
気機器の部分放電検出装置を提供するにある。 ［発明の構成］

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、部分放電に伴
って放射された光を受光すると共に可視光帯域に受光感
度を有する光センサを設け、前記部分放電に伴って放射
された非可視光を可視光に変換して前記光センサに与え
る光変換手段を設け、前記光センサの受光状態に基づい
て部分放電の発生を検出する検出手段を設けたものであ
る。また、光変換手段からの光を導光手段により光セン
サに導くように構成してもよい。

【０００８】

【作用】部分放電に伴って発せられた光に非可視光が含
まれていたときは、非可視光は光変換手段により可視光
に変換されて光センサに与えられるので、可視光を受光
感度とする光センサは光変換手段からの可視光を効率よ
く受光することができる。従って、検出手段は、光セン
サの受光状態に基づいて部分放電の発生を検出する。

【０００９】また、光変換手段からの光を導光手段によ
り光センサに導くように構成した場合、汎用の導光手段
は可視光を減衰させることなく透過して光センサに与え
るので、導光手段として可視光対応用のものを用いるこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明をガス絶縁変圧器の部分放電を
検出する装置に適用した第１実施例を図１を参照して説
明する。

【００１１】装置全体の構成を示す図１において、電気
機器たる変圧器本体１は、鉄心２に高電圧が印加される
巻線３を巻装して成る。ここで、巻線３は例えばポリエ
チレンテレフタレートが被覆されて絶縁処理されている
。そして、変圧器本体１はアースされた金属製タンク４
内に収納されており、その収納状態でタンク４内には六
沸化硫黄ガス（ＳＦ６　）が充填されている。タンク４
には窓部５が形成されており、その窓部５に対応して光
変換手段６及びガラス窓７が設けられている。この光変
換手段６は、例えば蛍光塗料が含有された透明部材から
成り、その蛍光塗料に赤外線或は紫外線が照射されたと
きは可視光を放射するように形成されている。

【００１２】そして、光変換手段６及びガラス窓７を介
してタンク４内部を臨むように光センサ８が配設されて
いる。この光センサ８は可視光帯域に受光感度を有する
汎用のもので、可視光を受光したときはその受光レベル
に応じた検出信号を出力する。検出手段９は光センサ８
と接続されており、これは、光センサ８からの受光信号
の信号レベルが所定レベルを上回ると、部分放電が発生
したと判断して例えば図示しない表示灯を点灯して部分
放電の発生を報知するようになっている。次に上記構成
の作用について説明する。

【００１３】例えば変圧器本体１の巻線３の絶縁性能が
経年劣化すると、巻線３に部分放電が発生するようにな
る。このような部分放電が発生すると、部分放電に伴っ
て光が放射される。この場合、放射される光の波長帯域
は、波長の長い赤外線，可視光線及び波長の短い紫外線
の広範囲にわたっている。そして、部分放電に伴って放
射された光のうち光変換手段６に到達した可視光はその
まま通過するので、光センサ８は可視光を受光する。こ
のとき、光センサ８の受光感度帯域は可視光帯域である
ので、光センサ８の受光信号の信号レベルは上昇する。 従って、検出手段９は、光センサ８からの信号レベルが
所定レベルを上回ったところで、図示しない表示灯を点
灯して部分放電の発生を外部に報知する。

【００１４】また、巻線３に発生した部分放電に伴う光
が赤外線或は紫外線等の非可視光のみであった場合には
、巻線３から発せられた非可視光が光変換手段６に到達
したところで、光変換手段６は非可視光を可視光に変換
する。これにより、光変換手段６からは可視光が発せら
れるので、光センサ８は光変換手段６から発せられた可
視光を受光する。従って、光センサ８からの検出信号の
信号レベルが上昇するので、上述した場合と同様に検出
手段９の表示灯が点灯し、以て部分放電の発生を確認す
ることができる。

【００１５】要するに、上記実施例のものによれば、部
分放電に伴って発生する光に赤外線或は紫外線などの非
可視光が含まれていた場合であっても、その非可視光を
光変換手段６により可視光に変換して光センサ８に与え
るように構成したので、部分放電に伴って放射された光
を光センサで直接受光する従来例と違って、可視光対応
用の光センサ８を用いながら、部分放電に伴う光を効率
よく検出することができる。この場合、部分放電に伴う
光が赤外線或は紫外線のみであった場合にも、光変換手
段６により非可視光は可視光に変換されて光センサ８に
与えられるので、光センサ８の検出状態に基づいて部分
放電の発生を確実に検出することができる。

【００１６】また、上記実施例の場合、ガラス窓７の内
側（変圧器本体１側）に光変換手段６を設けるようにし
たので、ガラス窓７の材質として可視光のみに対して透
過率が高い汎用のものを利用できる。つまり、ガラス窓
７の外側（光センサ８側）に光変換手段６を設けた場合
には、ガラス窓７の材質として非可視光も透過する特殊
なものを採用しなければならず、このような場合には、
ガラス窓７のコストひいては全体のコストが高騰してし
まう。

【００１７】尚、上記第１実施例では、１つの光センサ
８により巻線３に発生した部分放電を検出するようにし
たが、これに代えて、変圧器本体１の周囲に複数の光セ
ンサ８を配置し、それらの光センサ８からの検出信号の
信号レベルを測定することにより、巻線３における部分
放電の発生部位を検出するようにしてもよい。図２及び
図３は本発明の第２実施例を示しており、第１実施例と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異な
る部分について説明する。

【００１８】タンク４内には集光装置１０が複数箇所設
置されており、その設置場所としては、設計上、巻線３
の電位が最も高くなる位置（例えば巻線３の端部等）に
設定されている。この集光装置１０は、図３に示すよう
に、筒状の本体ケース１１の先端部に蛍光物質が含有さ
れた透明材から成る光変換手段１２が固着されていると
共に、その内側に集光レンズ１３が固着されている。こ
の光変換手段１２に含まれる蛍光物質としては、第１実
施例と同様に、可視光以外の波長帯域である紫外線或は
赤外線を可視光に変換する機能を有したものである。そ
して、本体ケース１１の基端部において、集光レンズ１
３の集光位置には導光手段たる光ファイバ１４の先端部
が固定されている。

【００１９】各集光装置１０と接続された光ファイバ１
４は、タンク４に取着されたフランジ部１５から導出さ
れて検出手段を成す検出装置１６に接続されている。こ
の検出装置１６は、光ファイバ１４から出力される光信
号の信号レベルを示す受光信号及びその受光信号に対応
した光ファイバ１４を特定するための識別信号を生成し
て信号ケーブル１７を通じて検出手段を成す解析装置１
８に出力する。この解析装置１８は、検出装置１６から
の受光信号及び光ファイバ識別信号に基づいて所定の表
示灯を点灯することにより、何れの集光装置１０が部分
放電による光を受光したかを報知する。

【００２０】さて、変圧器巻線３或はその近傍に部分放
電が発生すると、その部分放電に伴って光が放出されて
集光装置１０に到達する。ここで、部分放電に伴って発
せられる光には、紫外線から赤外線までの広範囲の波長
成分の光が含まれているので、集光装置１０に到達した
光のうち、約３００ｎｍから約７００ｎｍまでの可視光
は光変換手段１２をそのまま通過する。これに対して、
約３００ｎｍ以下の紫外線或は約７００ｎｍ以上の赤外
線等の非可視光は光変換手段１２により可視光に変換さ
れてしまうので、集光装置１０に入光した全ての波長帯
域の光が可視光に変換された状態で集光レンズ１３によ
り集光されて光ファイバ１４に入光する。これにより、
検出装置１６は、光ファイバ１４を通じて可視光を受光
して、その受光信号レベルを示す受光信号及び光を受光
した集光装置１０を特定するための識別信号を生成して
解析装置１８に出力する。この結果、解析装置１８の表
示灯には部分放電の発生箇所が表示されるので、その表
示灯を確認することにより、部分放電の発生箇所を判断
することができる。

【００２１】上記第２実施例によれば、部分放電に伴う
光を集光装置１０の光変換手段１２により可視光に変換
するようにしたので、非可視光に対して光透過性の劣る
汎用の光ファイバ１４を使用した場合であっても、光フ
ァイバ１４により可視光を効率よく伝送でき、以て部分
放電を確実に検出することができる。また、部分放電に
伴う光が紫外線或は赤外線の非可視光であっても、部分
放電の発生を確実に検出することができる。従って、光
ファイバとして紫外線或は赤外線に対して透過性に優れ
たものを採用した場合に比べて、全体のコストの低減化
を図ることができる。

【００２２】また、解析装置１８により巻線３に発生し
た部分放電の発生位置を判断することができるので、巻
線３の絶縁性能の低下位置を判断して、それに素早く対
処することができる。この場合、部分放電の発生箇所を
判断するようになっているので、例えばニューラルネッ
トワークを用いて、部分放電発生時の最適な対処策を判
断する判断機能を備えたコンピュータと組合わせること
により、部分放電に対して自動的に対処するように構成
してもよい。

【００２３】また、光変換手段１２を集光装置１０の先
端部に設ける構成に代えて、集光レンズ１３の表面に蛍
光物質をコーティングするようにしてもよい。さらに、
集光装置１１内に位置する光ファイバ１４の受光面に蛍
光物質を塗布するようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電気機器の部分放電検出装置によれば、部分放電に伴
って放出される非可視光を光変換手段により可視光に変
換すると共に、その変換された可視光を直接若しくは導
光手段により間接的に可視光検出用の光センサに与える
ようにしたので、部分放電に伴う光を可視光対応用の光
学装置で効率よく検出できてコストの低減を実現し得る
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の概略構成図

【
図２】本発明の第２実施例を示す全体の概略構成図

【図
３】集光装置の断面図

【符号の説明】

１は変圧器本体（電気機器）、６は光変換手段、８は光
センサ、９は検出手段、１０は集光装置、１２は光変換
手段、１４は光ファイバ（導光手段）、１６は検出装置
（検出手段）、１８は解析装置（検出手段）である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気機器内部で発生する部分放電を検
   出するものであって、前記部分放電に伴って放射される
   光を受光するように設けられ可視光帯域に受光感度を有
   する光センサと、前記部分放電に伴って放射された非可
   視光を可視光に変換して前記光センサに与える光変換手
   段と、前記光センサの受光状態に基づいて部分放電の発
   生を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする電気
   機器の部分放電検出装置。
2. 【請求項２】　　光変換手段からの光を光センサに導く
   導光手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気
   機器の部分放電検出装置。