JPH0511863B2

JPH0511863B2 -

Info

Publication number: JPH0511863B2
Application number: JP61088136A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Hirokane; Kenji Kato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1993-02-16
Also published as: JPS62245976A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、電気機器の内部における部分放電
を検出する電気機器異常検出装置に関し、特に検
出感度が安定で異常発生箇所を限定できる電気機
器異常検出装置に関するものである。

［従来の技術］一般に、ガス絶縁された電気機器の内部で部分
放電が長時間にわたつて発生し続けると、絶縁ガ
ス及び固体絶縁物が劣化することによつて絶縁機
能が低下し、地絡又は短絡事故に進展して電気機
器の機能を失うことはよく知られている。

従つて、このような部分放電を早期に発見する
ことは、地絡又は短絡等の重大事故を未然に防ぐ
ために重要であり、従来から種々検討されてい
る。

第４図は例えば特開昭55−85261号公報に記載
された従来の電気機器異常検出装置の一部を示す
側面図、第５図は第４図の等価回路図である。図
において、１は円筒形状の接地金属容器であり、
複数個からなりそれぞれ連結されており、絶縁ガ
ス（図示せず）が充填されている。２は接地金属
容器１内に設けられた高電圧導体であり、各接地
金属容器１ａ〜１ｄの連結部に介在された固体絶
縁物（図示せず）を介して支持されている。

５は各接地金属容器１ａ〜１ｄ毎に設けられ、
それぞれを接地するための接地導体である。１１
ａ〜１１ｃは各接地金属容器１ａ〜１ｄの連結部
となる絶縁区分箇所であり、それぞれ数千pF以
上の容量値Ｃのコンデンサが形成されている。１
３ａ〜１３ｃは各接地導体５ａ〜５ｃが持つ接地
インダクタンスであり、それぞれ数μH以上のイ
ンダクタンス値La〜Lcを持つている。１４ａ〜
１４ｃは各接地導体５ａ〜５ｃが持つ接地抵抗で
あり、それぞれ抵抗値ｒを持つている。又、各接
地金属容器１ａ〜１ｄと高電圧導体２との間には
それぞれサージインピーダンスＺが存在してい
る。

１５は接地導体５を接地金属容器１に取り付け
る取付け部、１６は接地導体５を取付け部１５を
介して接地金属容器１に固定するための締め付け
金具、１７は接地導体５に対向して配置され、部
分放電を検出するための電磁プローブを構成する
バー状コア、１８はバー状コア１７に巻回された
巻線、１９は巻線１８に接続され電気信号を導く
同軸ケーブルである。

従来の電気機器異常検出装置は上記のように構
成されており、例えば１つの接地金属容器１ａと
高電圧導体２との間で部分放電が発生すると、放
電電流の一部は接地金属容器１ａから接地インダ
クタンス１３ａ及び接地抵抗１４ａを流れるの
で、接地インダクタンス１３ａ即ち接地導体５ａ
の近傍に配置された巻線１８には、電磁誘導によ
り部分放電電流に応じた電圧が誘起される。そし
て、同軸ケーブル１９に接続された計測器（図示
せず）によつて、部分放電を検出するようになつ
ている。

このとき、接地インダクタンス１３ａに流れた
電流は、他の接地金属容器１ｂ〜１ｄに接続され
た接地導体５ｂ，５ｃ及び図示しない５ｄの接地
インダクタンス１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄ又はそ
の他の外部回路を通つて高電圧導体２に帰還され
る。

又、接地金属容器１ａに流れた部分放電電流
は、接地金属容器１ａの両端の絶縁区分箇所１１
ａ及び１１ｃを充電するので、接地インダクタン
ス１３ａ〜１３ｃ及び図示しない１３ｄを通し、
第５図に示したループ電流i₁，i₂のように充放電
される。これらループ電流の周波数は、前述のよ
うに絶縁区分箇所１１の容量値Ｃが数千PF且つ
接地インダクタンス５の各インダクタンス値La
〜Ldが数μHなので、数MHz以下となる。

このように、部分放電による電流の周波数は数
MHz以下の成分が多いので、従来の電気機器異
常検出装置は、数MHz以下の周波数帯で同調さ
せて検出している。

又、上記のように、全ての接地金属容器１に接
続された接地導体５に電流が流れるので、例えば
接地金属容器１ａに発生した部分放電を、接地導
体５ｂに対向配置された巻線１８によつても検出
することができ、更に、接地導体５の両端の電位
差により部分放電を検出することも可能である。

［発明が解決しようとする問題点］従来の電気機器異常検出装置は以上のように、
電気機器毎にそれぞれ異なる接地導体５と巻線１
８との電磁誘導により部分放電を検出しているの
で、電気機器毎あるいは接地金属容器１毎に最適
周波数や放電電流の分流比が変わり、検出感度が
悪くなるという問題点があつた。

又、検出周波数帯が数MHz以下であり且つル
ープ電流i₁，i₂のループ領域が大きいため、送電
線等の気中導体から発生するコロナノイズをひろ
い易く、Ｓ／Ｎ比が悪いという問題点があり、更
に、隣接する接地金属容器１の接地導体５におい
て、巻線１８による電磁誘導信号がほとんど同じ
ように検出されるので、部分放電の発生している
箇所を容易に限定できないという問題点があつ
た。

この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、20MHz以上の広範囲の部分
放電を検出可能にすると共に、電気機器の構成の
違いによつて検出感度が変わることなく、又、気
中導体からひろうコロナノイズを低減させ且つ異
常発生箇所を限定できる電気機器異常検出装置を
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る電気機器異常検出装置は、各絶
縁区分箇所をはさんで隣接する接地金属容器間に
それぞれ設けられ、部分放電により発生する電圧
を検出するためのキヤパシタンス及びキヤパシタ
ンスに接続されたリアクトル並びにリアクトルの
両端間に接続された計測器を含む検出装置と、各
検出装置から得られる検出信号のタイミングに基
づいて部分放電の発生した箇所を限定するための
位置限定装置とを備え、検出装置を絶縁区分箇所
に対して接地導体よりも近接した位置に設けると
共に、キヤパシタンス及びリアクトルで構成され
る直列共振回路の周波数を20MHz以上に設定し
たものである。

［作用］この発明においては、部分報電によつて各検出
装置内のリアクトルの両端に発生する電圧を測定
器が検出し、それぞれタイミングの異なる検出信
号として位置限定装置に出力し、位置限定装置が
検出信号のタイミング即ち時間差により異常発生
箇所を限定する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図はこの発明の実施例を示す等価回路
図、第２図は第１図の一部を示す側断面部、第３
図は第２図の等価回路図であり、１ａ〜１ｄ，
２，５ａ〜５ｃ，１１ａ〜１１ｃ，１３ａ〜１３
ｃ及び１４ａ〜１４ｃは前述の従来装置と同様の
ものである。

３は各接地金属容器１ａ〜１ｄの連結部即ち絶
縁区分箇所１１ａ〜１１ｃを絶縁すると共に接地
金属容器１内で高電圧導体２を支持する固体絶縁
物、４は接地金属容器１内に充填された絶縁ガス
である。

６ａ及び６ｂは接地金属容器１の絶縁区分箇所
１１をはさんで両側に接着された一対の誘電体、
７ａ及び７ｂは誘電体６ａ，６ｂにそれぞれ接着
された電極であり、それぞれ接地金属容器１に接
触された一対の静電プローブ１２ａ，１２ｂを構
成している。これら静電プローブ１２ａ及び１２
ｂのキヤパシタンスCpは、絶縁区分箇所１１の
キヤパシタンスＣの値と比較して十分小さく設定
されている。又、一般に、接地金属容器１の外周
は塗装されているが、接地金属容器１を静電プロ
ーブの一方の電極としたときの塗装膜によるキヤ
パシタンスに比べ、誘電体６ａ及び６ｂによるキ
ヤパシタンスCpが十分小さいので、塗装膜の影
響がなく、これを取り除く必要はない。

８は一対の電極７ａ，７ｂ間に接続されたリア
クトルであり、インダクタンス値Lmを持つてい
る。９は電極７ａ，７ｂ及びリアクトル８を電気
シールドするためのシールド膜、１０はリアクト
ル８の両端子電圧ｖを測定する高インピーダンス
入力の計測器である。これら誘電体６ａ及び６
ｂ、リアクトル８及び計測器１０は、全ての絶縁
区分箇所１１に設けられており、それぞれ各絶縁
区分箇所１１ａ〜１１ｃの両端間の異常を検出す
る検出装置２０ａ〜２０ｃを構成している。

各検出装置２０ａ〜２０ｃは、図示したよう
に、各絶縁区分箇所１１ａ〜１１ｃに対して接地
導体５ａ〜５ｃよりも内側即ち近接した位置に設
けられている。

２１は各検出装置２０ａ〜２０ｃから得られる
出力信号のタイミングに基づいて部分放電の箇所
を限定する位置限定装置である。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動
作について説明する。

部分放電が接地金属容器１内で発生すると、急
峻な立ち上がりを持つパルス電圧ｅが、第３図に
示すように高電圧導体２上を進行波として伝搬す
る。いま、接地金属容器１ａ側から接地金属容器
１ｂ側にパルス電圧ｅが進行したとすると、各接
地金属容器１ａ，１ｂの絶縁区分箇所１１ａで構
成されるコンデンサは、 τ＝2ZC 但し、Ｚ：各接地金属容器１ａ〜１ｄ及び高電圧導体
２間のサージインピーダンスＣ：各絶縁区分箇所１１ａ〜１１ｃのキヤパシ
タンスで表わされる時定数τによつて充電される。

こうして充電された電荷は、接地金属容器１
ａ，１ｂとこれらに接続された接地導体５ａ，５
ｂのインダクタンス１３ａ，１３ｂ及び接地抵抗
１４ａ，１４ｂを介して放電される。この放電に
より、接地金属容器１の外部における電気現象が
得られ、部分放電が発生したことを知ることがで
きる。

一方、絶縁区分箇所１１ａに充電された電荷
は、静電プローブ１２ａ，１２ｂとリアクトル８
を介した循環電流としても放電する。この循環電
流の周波数は、静電プローブ１２及びリアクト
ル８による直列共振周波数として、＝１／2π・（Lm・Cp／２）^0．5 … 但し、 Lm：リアクトル８のインダクタンス Cp：静電プローブ１２のキヤパシタンスで表
わされる。

前述のように、各検出装置２０ａ〜２０ｃ内の
静電プローブ６ａ，６ｂのキヤパシタンスCp及
びリアクトル８のインダクタンスLmによる共振
インピーダンスは、各電気機器の構成で決定する
接地導体５のインダクタンス１３の値La〜Lc及
び接地抵抗１４の抵抗値ｒなどのインピーダンス
と比較して十分小さいので、リアクトル８を流れ
る循環電流は電気機器の構成にかかわらず一定で
ある。

従つて、この循環電流によつてリアクトル８の
両端間に発生する電圧ｖを、測定器１０で検出す
ることにより、電気機器の構成によらず一定の検
出感度が得られる。

このとき、検出装置２０ａ〜２０ｃは、接地導
体５ａ〜５ｃより絶縁区分箇所１１ａ〜１１ｃに
近接しているので、絶縁区分箇所１１ａ〜１１ｃ
に発生するパルス電圧を検出する感度の低下が抑
制される。一般に、検出感度は、電圧検出点が電
圧発生箇所に近接しているほど高く、検出点間距
離が被測定電圧信号の波長の1/4以内ならば感度
低下が無視できることは良く知られている。

又、接地導体５ａ〜５ｃ等の分流回路が検出点
に近接していると検出感度が低下することも良く
知られているが、第２図のように、検出装置の計
測器１０が接地導体５ａ及び５ｂよりも絶縁区分
箇所１１ａに近接しているので、検出感度の低下
は問題にならない程度である。

又、式で得られる各検出装置２０ａ〜２０ｃ
内の共振周波数は、20MHz以上に設定されて
おり、20MHz以下のノイズはひろうことがなく、
Ｓ／Ｎ比が向上する。又、高電圧導体２が空気中
に露出した部分から発生するコロナノイズは、
20MHz以下で非常に小さいレベルであるから無
視できる。

更に、部分放電により伝搬するパルス電圧ｅが
各検出装置２０ａ〜２０ｃに検出信号を発生させ
るまでの時間差を位置限定装置２１で測定するこ
とにより、部分放電の発生箇所を限定することが
できる。

尚、上記実施例では接地金属容器１に静電プロ
ーブ１２の電極の一方の機能を兼ねさせたが、接
地金属容器１に接地導体５とは別に導体を取付る
端子を設ければ、静電プローブ１２を構成するコ
ンデンサはどのような形状でも支障がない。

又、絶縁区分箇所１１に短絡バー（図示せず）
が設けられている場合は、この短絡バーの持つイ
ンダクタンスにリアクトル８の機能を持たせ、絶
縁区分箇所１１持つキヤパシタンスに静電プロー
ブ１２の機能を持たすこともできる。即ち、第２
図を参照し、接地金属容器１ａ及び１ｂを短絡す
る短絡バーを設けた状態を想定すれば、短絡バー
がリアクトル８として機能し、短絡バーの両端間
に介在された絶縁区分箇所１１ａが１個のキヤパ
シタンスとして機能し、これらが部分放電を検出
するための共振回路を構成することが分かる。こ
の場合、短絡バーの両端間に計測器１０を接続す
るのみで検出装置２０が構成でき、絶縁区分箇所
１１のキヤパシタンスと短絡バーのインダクタン
スとの直列共振周波数で、短絡バーの両端間の電
圧降下から検出信号が得られることになる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、各絶縁区分箇
所をはさんで隣接する接地金属容器間にそれぞれ
設けられ、部分放電により発生する電圧を検出す
るためのキヤパシタンス及びキヤパシタンスに接
続されたリアクトル並びにリアクトルの両端間に
接続された計測器を含む検出装置と、各検出装置
から得られる検出信号のタイミングに基づいて部
分放電の発生した箇所を限定するための位置限定
装置とを備え、検出装置を絶縁区分箇所に対して
接地導体よりも近接した位置に設けると共に、キ
ヤパシタンス及びリアクトルで構成される直列共
振回路の周波数を20MHz以上に設定し、部分放
電によつて発生する電圧をそれぞれタイミングの
異なる検出信号として位置限定装置に出力し、こ
れら検出信号の時間差により異常発生箇所を限定
するように構成したので、電気機器の違いによら
ず検出感度が一定で、Ｓ／Ｎ比が良く且つ異常発
生箇所を限定できる電気機器異常発生装置が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す等価回路
図、第２図は第１図の一部を示す側断面図、第３
図は第２図の等価回路図、第４図は従来の電気機
器異常検出装置の一部を示す側面図、第５図は第
４図の等価回路図である。１，１ａ〜１ｄ……接地金属容器、２……高電
圧導体、３……固体絶縁物、５，５ａ〜５ｃ……
接地導体、６ａ，６ｂ……誘電体、７ａ，７ｂ…
…電極、８……リアクトル、１０……計測器、１
１ａ〜１１ｃ……絶縁区分箇所、１２ａ，１２ｂ
……静電プローブ（キヤパシタンス）、１３ａ〜
１３ｃ……接地インダクタンス、２０ａ〜２０ｃ
……検出装置、２１……位置限定装置。尚、図
中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の絶縁区分箇所を介して接続された複数
の接地金属容器と、これら接地金属容器のそれぞ
れに設けられた接地導体と、前記接地金属容器内
に設けられた高電圧導体とからなる電気機器の部
分放電を検出する電気機器異常検出装置におい
て、前記各絶縁区分箇所をはさんで隣接する前記接
地金属容器間にそれぞれ設けられ、前記部分放電
により発生する電圧を検出するためのキヤパシタ
ンス及びこのキヤパシタンスに接続されたリアク
トル並びにこのリアクトルの両端間に接続された
計測器を含む検出装置と、前記各検出装置から得られる検出信号のタイミ
ングに基づいて前記部分放電の発生した箇所を限
定するための位置限定装置とを備え、前記検出装置は、前記絶縁区分箇所に対して前
記接地導体よりも近接した位置に設けられ、前記キヤパシタンス及び前記リアクトルで構成
される直列共振回路の周波数は、20MHz以上に
設定されたことを特徴とする電気機器異常検出装
置。２複数の絶縁区分箇所を介して接続された複数
の接地金属容器と、これら接地金属容器のそれぞ
れに設けられた接地導体と、前記接地金属容器内
に設けられた高電圧導体とからなる電気機器の部
分放電を検出する電気機器異常検出装置におい
て、前記各絶縁区分箇所をはさんで隣接する前記接
地金属容器間を短絡する短絡バーと、前記短絡バーの両端間に接続された計測器を含
む検出装置と、前記各検出装置から得られる検出信号のタイミ
ングに基づいて前記部分放電の発生した箇所を限
定するための位置限定装置とを備え、前記各絶縁区分箇所は、前記部分放電により発
生する電圧を検出するためのキヤパシタンスとし
て機能し、前記各短絡バーは、前記キヤパシタンスに接続
されたリアクトルとして機能し、前記絶縁区分箇所及び前記短絡バーで構成され
る共振回路の周波数は、20MHz以上に設定され
たことを特徴とすることを特徴とする電気機器異
常検出装置。３キヤパシタンスは、リアクトルの両端と各接
地金属容器との間にそれぞれ設けられたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気機器異
常検出装置。４各接地金属容器の外周部に導体接続用の端子
を設け、この端子に取付けられたコンデンサをキ
ヤパシタンスとしたことを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の電気機器異常検出装置。５キヤパシタンスは、各接地金属容器の外周部
に接着された一対の誘電体と、これら誘電体のそ
れぞれに接着された電極とからなることを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の電気機器異常検
出装置。６キヤパシタンスの容量値は、絶縁区分箇所の
容量値より十分に小さいことを特徴とする特許請
求の範囲第３項乃至第５項のいずれかに記載の電
気機器異常検出装置。