JPH04256876A - 絶縁劣化診断方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば多回路開閉器
のごとき高圧電力用機器の絶縁劣化度合いがどの程度ま
で進行しているかを、非破壊的にかつ精度良い確率をも
って判定することのできる新規な絶縁劣化判定方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】開閉器や、変圧器などの高圧電力用機器
に絶縁劣化が生ずると、その劣化部分にコロナ放電が生
ずる。従来このコロナ放電を測定するには、従来は動作
状態にある高圧電力用機器を一旦停止させ、高圧電力用
機器の筐体を絶縁した後に診断のため高電圧を印加し、
絶縁劣化部分より発生するコロナ放電を接地電極を利用
して検出し、それを電気信号として測定部に出力させて
検出するのが普通であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によると
、高圧電力用機器の動作を一旦停止させねばならず、そ
のための停電が問題となるし、停電をさせないようにす
るにはバイパス用の機器が必要となる。また、高圧電力
用機器の動作を停止した後に筐体を絶縁し、診断用に高
電圧を印加するには高電圧用の電源が必要である上、種
々の面倒な作業が付随し、作業性を悪くするという不都
合もある。

【０００４】この他、コロナ放電による超音波を検出す
るスーパーフォン方式等があるが、遮音状態になると検
出ができなくなる問題がある。

【０００５】この発明の目的は、上述した従来技術の問
題点を解消し、高圧電力用機器を運転状態のままでコロ
ナ放電を信頼性高く測定し、その結果より精度の良い絶
縁状態の診断ができる新規な絶縁劣化診断方法を提供し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、コロナ発生
箇所が絶縁層で覆われている高圧電力用機器において、
絶縁層外側に電極を設置し、コロナ放電発生部と電極を
容量結合させることにより、運転状態にある高圧電力用
機器のコロナ放電を、上記電極の電位変化として検出し
、その検出された信号を分析することにより高圧電力用
機器の絶縁状態を調べる絶縁劣化診断方法である。

【０００７】また、この発明は、上記信号分析方法とし
て、信号の大きさ，極性，出現の頻度により高圧電力用
機器の絶縁状態を調べる絶縁劣化診断方法である。

【０００８】さらに、この発明は、上記信号分析方法と
して、信号を１００ｋＨｚから１ＧＨｚの範囲において
周波数解析を行うことにより高圧電力用機器の絶縁状態
を調べる絶縁劣化診断方法である。

【０００９】

【作用】この発明は、高圧電力用機器が絶縁材料で覆わ
れていることを用いて、その外側に電極を設置し、高圧
電力用機器運転中にコロナ放電発生により引き起こされ
る設置した電極の電位変動（以下、電圧パルス信号と呼
ぶ）を測定することにより、コロナ放電の発生状態を推
定し、精度の良い絶縁診断を行えるようにしたものであ
る。

【００１０】

【実施例】部分放電による電圧パルス信号の測定方法の
模式図を図１に示し、先ず、この方法の原理について説
明する。ここでは、例として高圧の電極１ａが絶縁材料
からなる機器絶縁部２ａにより一様に全面が覆われてい
る高圧電力用機器を考える。この高圧電力用機器表面に
、図１に示すような測定用電極４ａを設置する。図に示
した測定用電極４ａは、安全性を確保するため、絶縁材
料の測定電極絶縁部５ａで被覆されている。そして、こ
の電極４ａより高周波においてもインピーダンスの低い
接続線６を用いて測定・分析器７と接続し、また、測定
・分析器よりアースへも高周波においてインピーダンス
の低い接続線８を用いて接続する。

【００１１】以上のような構成をとると、回路構成は図
２に示すように表わされる。高圧電力用機器のアースＥ
側のインピーダンスに対して測定装置７側のアースのイ
ンピーダンスが非常に小さい場合、図２におけるコロナ
放電発生部３ｂにおいてコロナ放電が発生すると、その
放電によって発生する電荷は高圧電力用機器のアースＥ
側と測定装置の両方向に流れることが考えられるが、電
荷は高圧電力用機器側アースＥへ流れないため測定用電
極４ｂの電位が変化する。その電位の変化を測定装置７
により測定するのがこの発明の絶縁劣化診断方法に適用
される部分放電検出法である。

【００１２】ここで、高圧電力用機器のアースＥ側のイ
ンピーダンスに対して、測定装置７側よりアース８に落
ちるインピーダンスが本当に小さくなるかどうかが問題
となる。しかし、コロナ放電による電荷発生の立ち上が
りは極めて速く、極めて高い高周波成分を持ち、さらに
、高圧電力用機器のアースは、商用周波においては低い
インピーダンスを持っているが、高周波領域においては
、高いインピーダンスしか持たないのが普通である。 よって、コロナ放電に関しては、高圧電力用機器のアー
スＥ側のインピーダンスに対して、測定装置７側よりア
ース８に落ちるインピーダンスは小さくなり、電圧信号
パルスは測定することが可能となる。従って、コロナ放
電を検出することが可能となる。

【００１３】以下、この発明について、高圧電力用機器
として気中多回路開閉器に適用した場合の実施例を説明
する。

【００１４】運転中の気中多回路開閉器筐体内に水分が
入り込み、さらにエポキシ電極内部にまで侵入すると、
長期間の課電により電極内部から微小なコロナ放電が開
始する。時間の経過と共にこのコロナ放電はグロー放電
、シンチレーション、さらにトラッキングへと発展し、
最終的にエポキシ電極部の絶縁破壊にまで至ってしまう
。このようにコロナ放電発生より絶縁破壊に至るまでの
過程でコロナ放電が常に発生し、そのため、前述の電極
４ｂより電圧パルス信号が常に観測され、さらに、この
信号は各過程においてそれぞれ特徴あるものであること
が本件出願の発明者らの研究結果から分かった。

【００１５】とくに、スペクトラムアナライザを使用し
、電圧パルス信号の周波数解析を行った結果、劣化が開
始した直後の微小コロナ放電が発する場合の電圧パルス
の周波数成分は、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚと比較的高周波
側に偏っているのに対し、グロー放電、シンチレーショ
ン、トラッキングへと劣化が進行するに伴い、周波数成
分は高周波側より低周波へ広がっていくことが分かった
。この高周波側電圧パルスの測定例を図３および図４に
示す。即ち、図３は劣化が比較的に進んだ状態の場合で
あり、図４は劣化がまだ進んでいない状態の場合のもの
である。そして、例えばトラッキングが開始する状態で
は電圧パルスの周波数帯域は１００ＫＨｚ〜数ＧＨｚと
なり、１００ＫＨｚにまで周波数成分が広がることが明
白となったのである。

【００１６】一方、電圧パルス信号の大きさや出現の頻
度に関しては、以上のような絶縁状態の劣化に伴い電圧
パルス信号は大きくなり、そして出現頻度も増加するこ
とが判明した。

【００１７】表１は、運転中の多回路開閉器について、
可動電極エポキシ絶縁材料表面に７０×１８０ｍｍの大
きさの金属電極を取り付け、電圧パルスを測定・分析し
た後、当該開閉器を現地より撤去し、従来の部分放電検
出装置を用いて部分放電電荷の測定とエポキシ電極の表
面の詳細について調査した結果を示したものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から明らかなように、多回路開閉器か
ら電磁波が検出されたエポキシ電極部からは部分放電パ
ルス信号が発生し、エポキシ電極の表面には放電痕が形
成される。この場合、劣化度合いの小さい微小なコロナ
放電痕しかない試料２（Ｎｏ．２）においては、電圧パ
ルス信号の周波数成分に関して、高周波帯域に止まって
いる。しかし、コロナ放電痕のやや大きく認められる試
料５（Ｎｏ．５）においては、周波数帯域の下限は３０
ＭＨｚと低くなる。さらに、トラッキングにまで進行し
ている試料８（Ｎｏ．８）においては、周波数帯域の下
限は１００ＫＨｚにまで低くなり、かつ広い範囲にわた
っている。

【００２０】この結果より明らかなように、検出される
電圧パルス信号の周波数成分分布を調べることにより、
エポキシ電極部の絶縁劣化の度合いを高い精度をもって
適格に把握することが可能なことが分かる。

【００２１】また、電圧パルス信号の大きさは、エポキ
シの外観が劣化するにつれて増大する傾向を持ち、電圧
パルス信号の出現頻度は増加する傾向にある。このこと
により、電圧信号の大きさ、出現頻度もエポキシ電極の
劣化度合いと良い相関関係を持っていることがわかる。 よって、これらの量をオシロスコープ（シンクロスコー
プ）、パルスカウンター等を用い、印加する電圧の位相
情報とともに測定することによってもエポキシ電極部の
劣化度合いを高い精度で把握することが可能となる。な
お、出願頻度に関しては、印加電圧１サイクルにおける
パルス出願頻度を用いている。

【００２２】また、ＦＦＴを用い、例えば印加電圧１サ
イクル中に発生した信号に対して、ＦＦＴをかけること
により、劣化する過程における各周波数成分の強度を予
め調べておくことで、実際に診断対象を測定した結果を
照らし合わせ、劣化の状態を推定することもできる。

【００２３】従って、この発明の絶縁劣化診断方法を用
いて電圧パルスを測定することにより、絶縁劣化して部
分放電が発生している高圧電力用機器の劣化度を非破壊
的に、かつ運転中に停電なしに判定することが可能とな
る。よって、通常のメンテナンス作業の一つとしてこの
測定を加え、絶縁劣化の程度を常時監視することにより
、絶縁破壊によってもたらされる停電といった重大事故
への発展を未然に防止することが可能となる。

【００２４】なお、以上は具体例として多回路開閉器を
例示して説明したが、この発明の有する技術思想はそれ
以外の電力機器に対してもそのまま適用できることはい
うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の絶縁劣
化診断方法によれば、高圧電力用機器内において発生す
るコロナ放電により生じる設置した電極の電圧変化を検
出するのみでどの程度まで劣化が進行しているかという
その劣化の進行程度を精度良く診断判定することを可能
にするものであり、メンテナンスの一様態としてこの発
明を適用することにより、絶縁破壊による停電という重
大事故を未然に防止することを可能とするものであって
、その実用上価値は極めて高いものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】コロナ放電発生による電圧パルス信号の測定方
法の模式図である。

【図２】コロナ放電発生による電圧パルス信号の測定方
法の原理図である。

【図３】劣化が比較的進んだ場合の高周波側電圧パルス
の測定例を示すグラフである。

【図４】劣化がまだ進んでいない場合の高周波側電圧パ
ルスの測定例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ　　高圧電極 ２ａ，２ｂ　　機器絶縁部 ３ａ，３ｂ　　コロナ発生部 ４ａ，４ｂ　　測定電極 ５ａ，５ｂ　　測定電極絶縁部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コロナ発生箇所が絶縁層で覆われてい
   る高圧電力用機器において、絶縁層外側に電極を設置し
   、コロナ放電発生部と電極を容量結合させることにより
   、運転状態にある高圧電力用機器のコロナ放電を、上記
   電極の電位変化として検出し、その検出された信号を分
   析することにより高圧電力用機器の絶縁状態を調べるよ
   うにしたことを特徴とする絶縁劣化診断方法。
2. 【請求項２】　　上記信号分析方法として、信号の大き
   さ，極性，出現の頻度により高圧電力用機器の絶縁状態
   を調べることを特徴とする「請求項１」記載の絶縁劣化
   診断方法。
3. 【請求項３】　　上記信号分析方法として、信号を１０
   ０ｋＨｚから１ＧＨｚの範囲において周波数解析を行う
   ことにより高圧電力用機器の絶縁状態を調べることを特
   徴とする「請求項１」記載の絶縁劣化診断方法。