JPH0442633B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、変圧器、リアクトル、密閉開閉装置
等の静止電器の部分放電検出装置、ことにインパ
ルス電圧試験時あるいは運転中に静止電器に侵入
するサージ電圧に付随して発生するインパルスコ
ロナの検出装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

静止電器、ことに油入電器においては、交流電
圧による絶縁破壊に先立つて部分放電を生ずる現
象が知られており、部分放電を測定または監視す
ることにより機器の絶縁破壊を予知できるため
に、種々の部分放電検出装置がすでに知られてい
る。一方静止電器に雷インパルス電圧や開閉イン
パルス電圧等の過渡的異常電圧を印加した場合に
も部分放電（インパルスコロナとよび交流部分放
電と区別する）が発生することが知られている。
インパルスコロナの検出方法としては、基本的に
は、(イ)電流パルス検出法、(ロ)見かけ電荷法、(ハ)残
留電荷法等が知られている（電気学会雑誌第85巻
第919号695〜704頁）。上記測定方法は、いずれも
インパルス電圧が印加される巻線等の低圧端子と
大地間、あるいは電圧が印加されない巻線等と大
地間に測定用コンデンサまたは抵抗器を接続し、
その端子電圧を測定するものである。したがつて
検出用インピーダンスには被試験電器の静電容量
を介して流れる急しゆんかつ大電流の充電々流と
インパルスコロナによる小さなパルス電流とが重
畳して流れており、充電々流によりインパルスコ
ロナの検出が制約されるとともに、検出装置が電
器の充電部に直結されているために被試験電器が
絶縁破壊した場合には危険性がともなうなどの欠
点がある。また、交流部分放電試験時には、変圧
器内部で発生する部分放電に付随する超音波等の
音響波をマイクロフオンを使用して受音し、この
受音信号を適当な可聴周波帯の信号に変換し、こ
れをレシーバー等で試験員が聞く方式の音響的検
出方法、あるいは電気的パルスに対する受音信号
の検出遅れ時間から部分放電発生位置を標定する
方法が知られている。ところがインパルス電圧試
験の場合、前述のようにインパルスコロナによる
パルス電流の検出が困難であるとともに、インパ
ルス電圧発生器が発する強烈な放電音の影響でマ
イクロフオンの受音信号を聞き分けることが困難
なために、音響的な検出方法を有効に活用できな
いという問題点がある。

かかる理由から、変圧器のインパルス試験時に
部分放電が発生したか否かを測定することの必要
性が叫ばれているにもかかわらず、実用的な方法
が確立されていないのが実情である。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、
静止電器のインパルス電圧試験において静止電器
内部で発生するインパルスコロナを、安全にかつ
ノイズに影響されることなく検出できるととも
に、インパルスコロナ発生位置の標定が可能な静
止電器のインパルスコロナ検出装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明によれば、上述の目的は、静止電器に印
加あるいは侵入するインパルス電圧を検出するア
ンテナ等の電圧検出器を静止電器の充電部から十
分な絶縁距離を隔てて配置するとともに、音響的
検出器を静止電器の外周部に音波の伝搬を損わな
い絶縁物を介して取付けることにより試験時の危
険性を排除し、電圧検出器に電圧が検出されたと
きワンシヨツトのパルスを発生する第１のパルス
発生器と、音響的検出器に超音波パルスが検出さ
れときワンシヨツトのパルスを発生する第２のパ
ルス発生器と、第１のパルス発生器の出力パルス
により所定の直流電圧を発生し第２のパルス発生
器の出力パルスによりその出力を停止する電圧発
生部と、この直流電圧の持続時間をこれに比例し
た電圧信号に変換する積分回路等の時間−電圧変
換器と、この変換器の出力電圧のピーク値を保持
するピーク値保持回路とからなる時間−電圧変換
部により電圧信号に対する音信号の検出時間差に
比例した電圧に置きかえた時間差信号に変換し、
音響的検出器に放電音が検出されたとき開状態と
なるゲート回路と時間差信号の電圧値が所定のし
きい値を超えたとき表示器に時間差信号を出力す
る比較器とからなる判定部により、放電音信号が
電圧信号に対して所定の検出遅れ時間をもつて検
出されたときにのみ静止電器内部でインパルスコ
ロナが発生したものと判定して、表示器に放電点
から音響的検出器取付け位置までの距離を表示す
るよう構成することにより達成された。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図は本発明のインパルスコロナ検出装置の
ブロツク図である。図において、１は油入変圧器
等の供試静止電器、２は供試電器１に雷インパル
ス電圧、開閉インパルス電圧等のインパルス電圧
を印加するためのインパルス電圧発生器（場合に
よつては送電線に接続された電力系統）。３は供
試電器１の高電圧充電部１ａに対して十分な絶縁
距離を隔てて配されたアンテナ等の電圧検出器、
４は供試電器１の外周面に取付けられた超音波マ
イクロフオン等の音響的検出器で、供試電器にイ
ンパルス電圧が印加され供試電器内部でインパル
スコロナが発生したときこれに付随して放出され
る超音波パルスを検知して電気信号に変換された
超音波パルスを出力する。音響的検出器４と供試
電器の外壁との間には超音波の減衰が少ない絶縁
物４ａが介装され、供試電器が万一絶縁破壊した
場合でも電気的衝撃がインパルスコロナ検出装置
に加わらないよう構成され、アンテナ３を用いて
印加電圧を検出するよう構成したこととあわせて
測定時の危険性の排除と装置の保護がなされてい
る。参照符号５から１７は検出装置の信号処理回
路で、電圧発生部５、時間−電圧変換部８、判定
部１１および表示部１４に大別される。電圧発生
部５は、アンテナ３が印加電圧を受信したときワ
ンシヨツトのパルスを発生する第１のパルス発生
器６ａと、音響的検出器４が超音波パルスを検出
して第１のパルス発生器６ａの出力パルスより
Ts時間遅れて超音波信号を出力したときワンシ
ヨツトのパルスを発生する第２のパルス発生器６
ｂと、第１のパルス発生器の出力パルスによつて
トリガーされて所定の大きさの直流電圧を発生し
第２のパルス発生器の出力パルスにより直流電圧
の発生を停止する直流電圧発生器７とで構成さ
れ、供試電器１に電圧が印加された時点からの超
音波パルスの検出遅れ時間に相当するパルス幅を
有する矩形波パルスを時間−電圧変換部８に出力
する。時間−電圧変換部は、直流電圧発生器７の
出力矩形波パルスを積分する積分回路９と、積分
回路９の出力電圧のピーク値を保持するピーク値
保持回路１０とで構成され、前記矩形波パルスの
パルス幅に相当する時間がこれに比例した電圧値
に変換され、電圧値に変換された検出遅れ時間信
号（以下時間差信号とよぶ）が判定部１１に出力
される。判定部１１は、音響的検出器４に超音波
パルスが検出されたとき、第２のパルス発生器６
ｂの出力パルスによつて開状態となるゲート回路
１２と、あらかじめ設定されたしきい値を有する
比較回路１３とで構成され、音響的検出器４に超
音波パルスが検出されてゲート回路１２が開き、
かつ超音波パルスの検出遅れ時間が所定の時間範
囲にあると判断されたとき（時間−電圧変換部８
の出力時間差信号のピーク値が比較回路１３のし
きい値を超えるか否かにより判定）、供試電器内
部にインパルスコロナが発生したものと判定して
ピーク値保持回路１０の出力時間差信号を表示部
１４に出力する。表示部１４は増幅器１５と例え
ば直流電圧計１６とで構成されている。直流電圧
計１６の目盛りは積分回路９や直流増幅器１５等
の回路定数できまる定数と超音波パルスの変圧器
内部伝播速度等から、あらかじめその指示値が超
音波パルス検出部から放電点までの距離になるよ
うに校正された目盛をつけたものが使用される。
また、部分放電がない場合は、超音波パルスが検
出されずしたがつてゲート回路１２がoff状態の
ままであり、表示器１６には表示されない。リセ
ツト回路１７は計測が終了した時点で総ての回路
を初期状態に復帰させて計測待ちの状態にするた
めのものである。

一般に、インパルス電圧試験において被試験物
内部で放電が発生した場合、電圧印加と同時にイ
ンパルスコロナが発生するのでなく、いわゆる放
電遅れ時間と称される時間遅れて放電するが、こ
の遅れ時間は油入絶縁機器では５〜30μs程度の時
間範囲のものが圧倒的に多い。また部分放電が発
生した場合の超音波パルスの検出遅れ時間は、部
分放電の発生位置と音響的検出器の取りつけ位
置、および該変圧器の大きさ等にもよるが通常の
電力用変圧器で100μs〜5000μsの範囲内である
（この内最大遅れ時間は変圧器タンクの大きさで
決定されている）。それゆえインパルス電圧試験
時において部分放電が発生した場合、超音波パル
スの部分放電発生時よりの検出遅れ時間は、イン
パルス電圧印加よりの検出遅れ時間と見なしても
大きな誤差とはなりえない。したがつて、上述の
構成において直流電圧発生器７での出力パルス幅
は、超音波パルスの放電点から検出点までの伝播
時間にほぼ一致しているとはいえ、このパルス幅
に対応した上記パルス幅−電圧変換器の出力時間
差信号は超音波パルスの伝播時間、すなわち放電
点から検出点までの距離に対応した値として計測
されることになる。したがつて、この距離が変圧
器内部にあるか否かを判定することで変圧器内部
で部分放電が有つたか否かが即座に判定でき、ま
た適当な出力表示器（たとえば、あらかじめ構成
された距離目盛を持つ電圧計）で距離を表示する
ようにしておけば、放電点の位置標定が簡単にで
きる。

第２図は前述の実施例における各部の出力電圧
波形を示すタイムチヤートで、各波形に付した番
号は第１図のブロツク図の各部に用いた参照符号
をそのまま用いてある。図において、１ａは供試
電器１に印加された雷インパルス電圧波形（１×
40μs）、３はアンテナの出力電圧波形、４は音響
的検出器の出力超音波波形、６ａは第１のパルス
発生器の出力パルス波形、６ｂは第２のパルス発
生器の出力波形、７は直流電圧発生器の出力矩形
波パルス波形でそのパルス幅はワンシヨツトのパ
ルス６ａと６ｂとの時間差すなわち超音波パルス
の検出遅れ時間Tsに対応している。９は時間−
電圧変換部８の積分回路による積分波形、１０は
ピーク値保持回路の出力電圧で検出遅れ時間Ts
に比例した電圧値Vp（時間差信号）が保持され
る。１２はゲート回路の出力波形で、第２のパル
ス発生器の出力パルス６ｂが検出された時点で開
となり、電圧Vpなる時間差信号が出力される。
１３は比較器の出力電圧波形で、あらかじめ設定
されたしきい値Vcをゲート回路１２を通過した
電圧Vpが超えたとき、電圧Vpなる時間差信号が
表示部１４に出力され、供試器内部の放電点から
音響的検出器までの距離が直流電圧計１６に表示
される。

第３図は前述の実施例においてインパルスコロ
ナが発生しない場合のタイムチヤートで各波形に
付した番号は第２図の実施例の説明と同様であ
る。図において、音響的検出器４に超音波パルス
が検出されないため、第１のパルス発生器の出力
パルス６ａにより直流電圧発生器の出力電圧７が
持続して発生し、積分回路の出力電圧９およびピ
ーク値保持回路の出力電圧１０（時間差信号）は
飽和値Vmaxに向かつて増加する。しかしこの電
圧はゲート回路１２によつて阻止され、ゲート回
路および比較回路の出力波形１２，１３は零の状
態が維持される。

またピーク値保持回路の出力電圧が、供試電器
のタンクの大きさで決まる最大遅れ時間に対応す
る電圧値を超えたときリセツト回路１７が動作す
るよう構成しておけば、たとえば供試電器のイン
パルス電圧試験においてインパルス発生器の放電
音を音響的検出器が検出した場合に、この放電音
が空中を伝播して音響的検出器に検出される以前
にリセツト回路１７が動作していることにより検
出装置の動作を防止できる。また上述のように構
成することにより運転中の静止電器に侵入するサ
ージ電圧に付随して発生するインパルスコロナを
自動監視する場合にも繰り返し放電の検出が容易
になる利点が得られる。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、電圧検出用の検出イン
ピーダンスを供試電器に接続することなく印加電
圧をアンテナで検出しかつ音響的検出器を供試電
器と絶縁するよう構成したことにより、供試電器
が絶縁破壊した場合にも測定の安全性と装置の保
護とを確保できた。またインパルスコロナに付随
して発生する超音波パルスを検出するよう構成し
たことにより、供試電器に流れる充電電流の影響
が排除され、したがつて大きなパルス状の充電電
流に重畳した小さなコロナパルスを分離測定する
ための高度な測定技術を必要とせずにインパルス
コロナを検出できる静止電器のインパルスコロナ
検出装置を提供できた。さらに超音波パルスの検
出遅れ時間を電圧信号に変換し、この電圧信号を
放電点から検出器までの距離に換算して表示する
よう構成したことにより、供試電器内部のインパ
ルスコロナ発生位置を容易に標定する機能を備え
たインパルスコロナ検出装置を提供でき、静止電
器の絶縁の弱点の把握やその改善に重要な情報を
提供することに貢献できる。

なお本発明の装置は複数個の音響的検出器を用
いるよう構成することにより、放電の位置標定装
置として利用できるばかりでなく、印加電圧を検
出する代りに市販の部分放電測定器を用いて部分
放電パルスを検出するよう構成すれば、交流電圧
試験における部分放電の測定にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すインパルスコロ
ナ検出装置のブロツク図、第２図は第１図の実施
例における各部の波形を示すタイムチヤート、第
３図はインパルスコロナが発生しない場合のタイ
ムチヤートである。 図において、１…供試変圧器、２…インパルス
発生器、３…電圧検出器（アンテナ）、４…音響
的検出器、４ａ…絶縁物、５…電圧発生部、６
ａ，６ｂ…パルス発生器、７…直流電圧発生器、
８…時間−電圧変換部、９…積分回路、１０…ピ
ーク値保持回路、１１…判断部、１２…ゲート回
路、１３…比較回路、１４…表示部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静止電器にインパルス電圧が侵入または印加
   されたとき該インパルス電圧に付随して静止電器
   内部で発生するインパルスコロナを検出する装置
   であつて、前記静止電器の外部充電部に対して充
   分な絶縁距離を保つように配され前記インパルス
   電圧を検出する電圧検出器と、前記静止電器の外
   周部に絶縁物を介して取り付けられた音響的検出
   器と、前記電圧検出器にインパルス電圧が受信さ
   れたときワンシヨツトのパルス信号を発生する第
   １のパルス発生器と、音響的検出器に超音波パル
   スが検出されたときワンシヨツトのパルス信号を
   発生する第２のパルス発生器と、第１のパルス発
   生器の出力パルスにより所定レベルの直流電圧を
   発生し第２のパルス発生器の出力パルスによりそ
   の出力を停止する電圧発生器とからなる電圧発生
   部と、この電圧発生部の直流電圧発生時間を電圧
   値に変換するとともに電圧のピーク値を保持する
   時間−電圧変換部と、前記音響的検出部に超音波
   パルスが検出されかつ時間−電圧変換器部の出力
   電圧が所定のしきい値を超えたとき前記静止電器
   でインパルスコロナが発生したと判断して時間−
   電圧変換部の出力電圧を表示器に出力する判断部
   とを備えたことを特徴とする静止電器のインパル
   スコロナ検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   時間−電圧変換器が、電圧発生部の出力直流電圧
   を入力とする積分回路と、積分回路の出力電圧の
   ピーク値を保持するピーク値保持回路とからなる
   ことを特徴とする静止電器のインパルスコロナ検
   出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   判断部が、第２のパルスパルス発生器の出力パル
   ス信号により時間−電圧変換部の出力電圧を通過
   させるゲート回路と、このゲート回路を通過した
   前記出力電圧が所定のしきい値を超えたときにの
   み前記出力電圧を表示器に出力する比較回路とか
   らなることを特徴とする静止電器のインパルスコ
   ロナ検出装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   表示器の表示板が、静止電器のインパルスコロナ
   発生位置と音響的検出器取り付け位置との間の距
   離を表示するよう形成されたことを特徴とする静
   止電器の検出装置。