JPH06138168A - 電気設備の運転中における最大放電電荷量の測定装置 - Google Patents

電気設備の運転中における最大放電電荷量の測定装置

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JPH06138168A
JPH06138168A JP29056892A JP29056892A JPH06138168A JP H06138168 A JPH06138168 A JP H06138168A JP 29056892 A JP29056892 A JP 29056892A JP 29056892 A JP29056892 A JP 29056892A JP H06138168 A JPH06138168 A JP H06138168A
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circuit
signal
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JP29056892A
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Inventor
Akira Saigo
晃 斉郷
Akio Sera
昭雄 瀬良
Fukuzou Terunaga
福三 照永
Junji Suehiro
潤次 末広
Tomoaki Kageyama
知章 蔭山
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズ環境下に於いて、電気設備の絶縁劣化
に起因する部分放電の最大放電電荷量(Qmax)を運
転状態において自動的に測定ができるようにした電気設
備の運転中における最大放電電荷量の測定装置を提供す
る。 【構成】 電気設備に給電する電路にセンサSを設け、
該電路が接続される送電端の母線の各相と大地間に結合
コンデンサCを設け、該結合コンデンサCの大地側電線
に各相センサSPを設け、該結合コンデンサの各相の大
地側電線と大地を結ぶ電線に基準センサSBを設け、前
記各センサの信号をモニタ(M)に取り込み、モニタ
(M)では、電気設備の絶縁劣化に起因する部分放電を
センサSの信号とセンサSBの信号の位相比較で検知
し、各相センサSPの信号でコモンモードノイズを検知
し、前記各ノイズと電気設備の絶縁劣化による部分放電
の信号の弁別をおこない、電気設備の運転中における部
分放電の最大放電電荷量を運転状態において自動的に測
定できるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気設備の運転中におけ
る部分放電測定装置に係わり、特に、最大放電電荷量
(Qmax)を自動的に測定することにより、電気設備
の絶縁劣化の進行状態を常時検査できる形式の装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】電気機器およびケーブルの絶縁劣化状態
を検出する装置としては種々提案されているが、本出願
人は先に、電力伝送路のいずれの部分が絶縁劣化をひき
おこしているかを運転状態で検知する装置を提案した。
【0003】これは、電力伝送路の絶縁が低下したとき
に発生するコロナ放電や部分放電を利用し、これら放電
の方向を検知することによって、放電位置の特定ができ
るようにしたものであり、放電によって生ずる高周波ノ
イズは電力電送路に設けた複数のセンサによつて検出さ
れるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した装置
では、電気設備の絶縁劣化により発生する部分放電は検
知できるが、絶縁劣化の程度を判定する1つの指標であ
る、規定時間内に規定個数を超える部分放電電荷量と定
義される最大放電電荷量、いわゆるQmaxを自動的に
継続して測定することはできない。
【0005】すなわち、当該電気設備の絶縁劣化による
最大放電電荷量いわゆるQmaxを測定するには、前記
した装置では、測定信号のレベルの調整は測定者がその
都度おこなうことが必要であり、したがって、最大放電
電荷量いわゆるQmaxを自動的に継続して測定するこ
とはできないという問題である。
【0006】特に、電気設備の運転中における絶縁診断
では、部分放電の最大放電電荷量いわゆるQmaxが絶
縁劣化判定の指標となるので、絶縁劣化の初期からのQ
maxの時系列的な増加傾向を測定する必要があるが、
前記した従来の装置では人手により測定レベルの調整を
要するので、時系列的に連続した測定ができないという
問題がある。
【0007】本発明は前記事項に鑑みなされたもので、
電気設備の運転中における絶縁診断の指標となる部分放
電の最大放電電荷量いわゆるQmaxを人手を介さない
で自動的に継続して測定ができるようにした電気設備の
運転中における最大放電電荷量の測定装置を提供するこ
とを技術的課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、以下のような構成を備える。 (イ) 電気設備に給電する電路にセンサSを設け、
(ロ) 該電路が接続される送電端の母線の各相と大地
間に結合コンデンサCを設けるとともに、(ハ) 該結
合コンデンサCの大地側電線に各相センサSPを設け、
(ニ) 該結合コンデンサCの各相の大地側電線を一括
して大地に接続する接地電線を設けるとともに、(ホ)
該接地電線に基準センサSBを設け、(ヘ) 前記セン
サSと基準センサSBの位相比較で電気設備の絶縁劣化
に起因する部分放電を検知する位相比較手段を設け、
(ト) 各相センサSPの各相信号を比較してコモンモ
ードノイズを検知するコモンモード検知手段を設け、
(チ) 前記センサSの信号のレベルを測定するレベル
測定手段を設け、(リ) 該レベル測定手段で測定した
電気設備の絶縁劣化に起因する部分放電のレベルと、予
め定めたしきい値とを比較し、一定時間内にしきい値を
越える部分放電電荷量が一定個数以上あるとき、これを
最大放電電荷量として出力する最大放電電荷量出力手段
を備えたことを特徴とする電気設備の運転中における最
大放電電荷量の測定装置。
【0009】そして、電気設備の絶縁劣化に起因する部
分放電をセンサSと基準センサSBの位相比較で検知
し、各相センサSPでコモンモードノイズを検知し、コ
モンモードノイズと絶縁劣化に起因する部分放電による
信号を弁別することにより、電気設備の運転中における
部分放電を検知する構成とした。また、本装置の各手段
は前記センサSの信号レベルを自動的に測定するモニタ
Mとして構成できる。そして該モニタMにより電気設備
の絶縁劣化に起因する部分放電の最大放電電荷量いわゆ
るQmaxを自動的に測定および表示することができる
ように構成する。
【0010】また、絶縁劣化に起因する部分放電の最大
放電電荷量いわゆるQmaxを自動的に測定表示するモ
ニタMは例えば以下のような構成とした。即ち、このモ
ニタMは、前記各相センサSPに接続するコモンモード
検知手段としてのノイズ検出回路11、前記センサSお
よび基準センサSBに接続される位相比較手段としての
位相比較回路12、位相比較回路の出力をパルス化する
レベル測定手段としてのパルス化出力回路13を備え、
また、前記パルス化出力回路の出力を計数する計数回路
15、前記計数回路の出力に接続される最大電荷量測測
定手段としての電荷量測定部16、前記電荷量測定部1
6の出力に接続される表示部17、前記電荷量測定部の
出力により前記センサSの信号のしきい値を制御する自
動しきい値設定器18を備えている。
【0011】そして、前記モニタMの前記電荷量測定部
16は例えば次のように構成した。即ち、この電荷量測
定部16は、前記計数回路にデータバスで接続されるマ
イクロプロセッサー(CPU)161、前記マイクロプ
ロセッサー(CPU)にデータバスで接続されるメモリ
162、また、前記メモリ162と前記マイクロプロセ
ッサ(CPU)161を結ぶデータバスには入出力制御
器(I/O)163、およびデジタルアナログ変換器
(D/A)164および表示部17が接続されている。
【0012】そして、前記デジタルアナログ変換器(D
/A)164の出力により前記センサSの信号のしきい
値を設定する自動しきい値設定器18により一連の閉ル
ープ制御回路、すなわち、18→12→13→15→1
6→18の閉ループ制御回路を構成して、部分放電電荷
量を測定するとともに、前記表示部17により、電気設
備の絶縁劣化に起因する部分放電の最大放電電荷量いわ
ゆるQmaxを測定および表示ができるようにした。す
なわち、自動しきい値設定器18の設定値を電荷測定部
16により変更することにより最大放電電荷量いわゆる
Qmaxの自動測定ができるように構成した。
【0013】そして、前記各センサのコアを線形ヒステ
リシス特性として、部分放電電荷量とセンサの検知出力
が比例するようにした。
【0014】たとえば、前記各センサのコアをコバルト
系アモルファス合金で線形ヒステリシス特性とすること
により、センサを高感度に製作できるようにした。
【0015】また、前記センサSのコアを空心とするこ
とにより、センサを各相に個別に挿入する場合でも、電
気設備の負荷電流で磁気飽和を起こさないようにした。
【0016】
【作用】電気設備である例えば電動機の巻線に絶縁上の
欠陥が生ずると、その部位に部分放電が発生する。絶縁
劣化による部分放電信号のように立ち上がりの早いパル
ス性の信号に対しては磁気センサの2次側のインダクタ
ンス及びそれにつながるキャパシタンス等で決まる回路
の時定数を持つ減衰波形になる。この信号は他のノイズ
の存在により信号の検出そのものが困難である。
【0017】本発明では、電気設備の絶縁低下の検知に
ついては以下のようにした。すなわち、電気設備の絶縁
に欠陥が生ずると、その部位に部分放電が発生する。す
るとこの放電に起因して線路と大地間の分布定数回路に
進行波が発生し、欠陥部分から線路上の両方向に進行す
る。したがって、この進行波の方向を検知することによ
り絶縁性能が低下した電気設備を特定することができ
る。また、進行波電流の強度と電気設備の絶縁劣化部よ
り発生している部分放電の電荷量は比例関係にあるの
で、進行波電流の強度を検知して、一定時間内に一定レ
ベルを超える部分放電電荷量が一定個数以上あると定義
される最大放電電荷量いわゆるQmaxの値と、その増
加傾向を管理することにより電気設備の絶縁劣化の進展
に伴う地絡事故や短絡事故を未然に防止することができ
る。
【0018】そして、前記進行波の方向を検出する方法
として、電気設備の電路に設けられたセンサSの信号の
極性と、該電路の送電端の母線の各相と大地間に設けら
れた結合コンデンサCの大地側の電線を一括して大地に
接続する電線を一次巻線として設けられた基準センサS
Bの信号の極性を比較することによりおこなうことがで
きる。すなわち、前記両信号の極性は、当該電気設備の
絶縁劣化の場合は互いに逆極性となり、また、他の機器
からの劣化信号の場合は互いに同極性となる。
【0019】また、絶縁劣化に起因する信号であるか、
または、コモンモードノイズに起因する信号であるかの
判別は、前記結合コンデンサCの大地側に設けられた各
相センサSPの全ての相の信号の極性とレベルを比較す
ることによりおこなうことができる。すなわち、コモン
モードに起因する信号の場合は、全ての各相センサSP
の信号の大きさが等しく、且つ、信号の極性が等しいこ
とにより判別することができる。それに対して、絶縁劣
化に起因する場合は、絶縁劣化に起因して進行波の発生
している相の相センサSPの信号が他相の相センサSP
の信号に対してレベルが大であり、かつ、極性が逆であ
る。
【0020】また、電気設備の運転中における絶縁劣化
に伴う部分放電の最大放電電荷量いわゆるQmaxを自
動的に測定するモニタ(M)は、例えば、次のように構
成すればよい。すなわち、前記各センサS、SP、SB
からの信号をモニタ(M)に取り込む。モニタ(M)で
は、先ずコモンモードノイズの判定として、各相センサ
SPの各信号のレベルと極性が比較される。同時に部分
放電検知のため、センサSの信号と基準センサSBの信
号の極性と強度が比較される。このとき、センサSとセ
ンサSBの信号の極性が逆であり、かつ、予め定めた設
定値を超える信号であり、かつ、前記コモンモードノイ
ズでない場合は、電気設備の絶縁劣化による部分放電信
号であると判定される。ここで前記部分放電信号である
と判定された信号をマイクロプロセッサ(CPU)を有
する電荷測定部に取り込み、該信号の単位時間内の発生
頻度、該信号の強度を測定することにより、一定時間内
に一定レベルを超える部分放電電荷量が一定個数以上あ
ると定義される最大放電電荷量いわゆるQmaxの値と
して表示部17に表示することによりおこなうことがで
きる。また、前記マイクロプロセッサ(CPU)を有す
る測定部からの信号により前記自動しきい値設定器を帰
還制御することによって、前記最大放電電荷量いわゆる
Qmaxの時系列的な値を前記表示部に自動的に測定お
よび表示することができる。
【0021】つぎに、前記モニタMの構成要素である前
記自動しきい値設定器18をデジタル制御方式のポテン
ショメータとすれば、前記測定部16に内蔵されている
前記マイクロプロセッサ161とデータバスにより直結
できるので、前記デジタルアナログ変換器164が不用
となる。
【0022】つぎに、前記各センサのコアを線形BHカ
ーブを有する磁性体で構成すれば、電気設備の絶縁劣化
による部分放電に起因する進行波電流の大きさとセンサ
の出力電圧が比例するので、検知したセンサの出力電圧
から部分放電電荷量を知ることができる。
【0023】なお、前記各センサのコアを線形BHカー
ブを有し透磁率の大きなコバルト系アモルファス合金で
構成すれば、進行波電流の検知感度が大となるので、電
気設備の絶縁劣化を軽微な段階から検知できる。
【0024】また、ケーブルセンサSを電路の各相に挿
入する場合は、センサのコアを空心として例えばロゴウ
スキー型として構成すれば、電気設備の電路の負荷電流
によるコアの磁気飽和を防止できるので、この場合でも
電気設備の絶縁劣化に起因する部分放電を検知すること
ができる。なお、この場合は、センサに増幅器を接続
し、そのゲインを数百倍程度とすればよい。
【0025】
【実施例】本発明の実施例を図1ないし図2に基づいて
説明する。 〈実施例1〉図1は、電気設備が高圧電動機の場合の適
用を示す。3相の高圧母線(R),(S),(T)に遮
断器1が接続され、該遮断器1の2次側にケーブル2が
接続され、該ケーブル2を電路として電動機3が接続さ
れている。そして、センサSが前記ケーブル2を取り囲
むように設置されている。また、結合コンデンサCが前
記遮断器1の2次側の母線の各相と大地間に設置されて
いる。そして、各相の前記結合コンデンサCの大地側と
大地を結ぶ電線のそれぞれに各相センサSPが設置され
ている。そして、前記各相の結合コンデンサCの大地側
電線を一括して大地に結ぶ電線に基準センサSBが設け
られている。
【0026】そして、モニタMが設けられ、モニタMに
はセンサS,各相センサSP,基準センサSBの各々の
信号が取り込まれている。
【0027】ここで、モニタ(M)の動作を説明する。
自動しきい値設定回路18を通じて位相比較回路12に
取り込まれたセンサSの信号と基準センサSBの信号の
両信号の位相が逆極性、すなわち、絶縁状態を検査され
る電気設備である電動機1側からの信号であり、且つ、
絶縁劣化に起因する部分放電の周波数帯域である場合
は、前記位相比較回路12のセンサSの信号をパルス化
出力回路13に送る。パルス化出力回路13は、後に説
明する出力ロック回路14の信号によって出力が抑制さ
れていない場合には、位相比較回路12から送られたセ
ンサSの信号のレベルに応じた波高値を持つパルスを計
数回路15に送る。計数回路15は、予め設定された時
間内に予め設定された数を超えるパルス数に達した場合
に出力を電荷量測定部16のマイクロプロセッサ161
に送る。そして、メモリ162の前回測定値と大小比較
を行いその結果を表示部17に表示する。
【0028】一方、各相センサSPの信号は、ノイズ検
出回路11に取り込まれ、全ての相の信号の極性とレベ
ルが比較される。すなわち、各相センサSPの極性が全
て同一であり、信号のレベルも等しい場合はコモンモー
ドノイズと判定する。ノイズ検出回路11にてコモンモ
ードノイズと判定した場合には、出力ロック回路14を
駆動して前記パルス化出力回路13が出力を出さないよ
うに制御する。
【0029】つぎに、モニタMにより、電気設備である
電動機の最大放電電荷量いわゆるQmaxが時系列的に
自動測定されることを説明する。前記電荷量測定部16
に取り込まれたセンサSの信号は、マイクロプロセッサ
161を通じてデータバスによりメモリ162の前回測
定値と比較される。また、メモリ161に格納されてい
るプログラムにより、規定時間内に前回測定値を超える
信号が規定個数に達した場合には、その信号レベル値を
データバスを通じて表示部17に表示するとともに、デ
ジタルアナログ変換器164を通じて自動しきい値設定
器18の入力信号であるセンサSからの信号のしきい値
が上方に設定変更される。また、規定時間内に前回測定
値を超える信号が規定個数に達ない場合には、デジタル
アナログ変換器164を通じて自動しきい値設定器18
の入力信号であるセンサSからの信号のしきい値が下方
に設定変更される。このように、マイクロプロセツサ1
61→メモリ162→デシタルアナログ変換器164→
自動しきい値設定器18→位相比較回路12→計数回路
→マイクロプロセツサ161の閉ループ回路の動作によ
り、最大放電電荷量いわゆるQmaxが測定され、測定
値を表示部17に表示する。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズ環境下の電気設
備の運転中において、電気設備の絶縁劣化に起因する部
分放電の最大放電電荷量いわゆるQmaxを時系列的に
自動測定できるので、適切な処置を実施することにより
事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる実施例を示す回路図
【符号の説明】
S, ・・・・・・・・・・センサ SP ・・・・・・・・・・各相センサ SB ・・・・・・・・・・基準センサ C ・・・・・・・・・・結合コンデンサ R,S,T ・・・・・・・・母線 M ・・・・・・・・・・モニタ 1 ・・・・・・・・・・遮断器 2 ・・・・・・・・・・ケーブル 3 ・・・・・・・・・・電動機 11 ・・・・・・・・・・ノイズ検出回路 12 ・・・・・・・・・・位相比較回路 13 ・・・・・・・・・・パルス化出力回路 14 ・・・・・・・・・・出力ロック回路 15 ・・・・・・・・・・計数回路 16 ・・・・・・・・・・電荷量測定部 17 ・・・・・・・・・・表示部 18 ・・・・・・・・・・自動しきい値設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末広 潤次 山口県玖珂郡和木町和木六丁目1番2号三 井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 蔭山 知章 山口県玖珂郡和木町和木六丁目1番2号三 井石化エンジニアリング株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ) 電気設備に給電する電路にセンサ
    Sを設け、(ロ) 該電路が接続される送電端の母線の
    各相と大地間に結合コンデンサCを設けるとともに、
    (ハ) 該結合コンデンサCの大地側電線に各相センサ
    SPを設け、(ニ) 該結合コンデンサCの各相の大地
    側電線を一括して大地に接続する接地電線を設けるとと
    もに、(ホ) 該接地電線に基準センサSBを設け、
    (ヘ) 前記センサSと基準センサSBの位相比較で電
    気設備の絶縁劣化に起因する部分放電を検知する位相比
    較手段を設け、(ト) 各相センサSPの各相信号を比
    較してコモンモードノイズを検知するコモンモード検知
    手段を設け、(チ) 前記センサSの信号のレベルを測
    定するレベル測定手段を設け、(リ) 該レベル測定手
    段で測定した電気設備の絶縁劣化に起因する部分放電の
    レベルと、予め定めたしきい値とを比較し、一定時間内
    にしきい値を越える部分放電電荷量が一定個数以上ある
    とき、これを最大放電電荷量として出力する最大放電電
    荷量出力手段を備えたことを特徴とする電気設備の運転
    中における最大放電電荷量の測定装置。
  2. 【請求項2】 前記各センサS,SP,SB,からの信
    号を受けるモニタMを有し、このモニタMは、前記各相
    センサSPからの信号を受けるコモンモード検知手段と
    してのノイズ検出回路11、前記センサSと前記基準セ
    ンサSBの信号を受ける前記位相比較手段としての位相
    比較回路12、前記位相比較回路12の出力をパルス化
    するレベル測定手段としてのパルス化出力回路13、前
    記パルス化出力回路13の出力を計数する計数回路1
    5、前記計数回路15の出力により最大放電電荷量を測
    定する最大電荷量測定手段としての電荷量測定部16、
    前記電荷量測定部16の出力を表示する表示部17、前
    記ノイズ検出回路11の信号により前記パルス化出力回
    路13の出力を抑制する出力ロック回路14を備え、ノ
    イズ弁別をおこなうとともに、前記電荷測定部16の出
    力信号に応じてセンサSの信号と比較すべきしきい値を
    可変設定する自動しきい値設定器18、を有し、電気設
    備の絶縁劣化に起因する部分放電の最大放電電荷量を測
    定および表示することを特徴とする請求項1に記載の電
    気設備の運転中における最大放電電荷量の測定装置。
  3. 【請求項3】 前記自動しきい値設定器18をデジタル
    制御方式のポテンショメーターとしたことを特徴とする
    請求項2に記載の電気設備の運転中における最大放電電
    荷量の測定装置。
  4. 【請求項4】 前記各センサのコアを線形ヒステリシス
    特性としたことを特徴とする請求項1、2、および3い
    ずれかに記載の電気設備の運転中における最大放電電荷
    量の測定装置。
  5. 【請求項5】 前記各センサのコアをコバルト系アモル
    ファス合金としたことを特徴とする請求項4記載の電気
    設備の運転中における最大放電電荷量の測定装置。
  6. 【請求項6】 前記センサSのコアまたは前記センサS
    のコアおよび前記基準センサSBのコアおよび前記各相
    センサSPのコアを空心としたことを特徴とする請求項
    4記載の電気設備の運転中における最大放電電荷量の測
    定装置。
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