JPH06500626A - 絶縁物の老化評価方法 - 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】 絶縁物の老化評価方法 本発明は中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交流電圧をか けて自動的に評価する方法に関し、機械か動作中であっても停止していても使用 することかできる。本発明はまた、機械が動作しているとき、中程度の電圧で動 作する回転機械の絶縁−アースの老化を交流電圧をかけて自動的に評価する装置 、および機械が停止しているとき、絶縁−アースの老化を評価する同様の装置に も関する。

古典的な仕方で、中程度の電圧て動作する回転機械は三つの主要な部材、すなわ ち一般にアースされている金属の外枠、電気接続で終っている導体の複数個の巻 線、およびｊＨ７１の２つの部材の間の絶縁を構成している絶縁材料から成って いる。自身がアースされている金属の外枠に結合されているそれらの絶縁物は本 願ては、アース絶縁体と称する。

機械を使用すると、アース絶縁体は、機械を使用不能にするアース体に穴が開く という形て現われることがあるその破壊まで漸進的に劣化する。

ところで、絶縁の寿命かその絶縁を含む機械の寿命に対して決定的であることか 示されている。

機械の絶縁−アースの老化の理由はただ一つの原因によるものではないことが直 ぐに認められている。

古典的に、比較的経験的な方法で、絶縁物の老化を評価するための最も古い技術 は、恰もそれがコンデンサとして振舞うかのように、実際、アース絶縁体を通っ て流れる電流の特性である線形的な基本正弦波成分を研究することから成ってい る。その時アース絶縁体の中に貯蔵されるエネルギは一方では容量の形で貯蔵さ れるが、絶縁は完全ではないので、抵抗の形でも貯蔵される。古典的に行なわれ る測定はパラメータｔａｎδを観察することから成っている。それは、正弦波の 交流電流の与えられた周波数における、容量の形で絶縁物の中に貯蔵されるエネ ルギの量に対する熱の形で絶縁物の中で失なわれるエネルギの量の比に対応する 無次元の量である。この測定はシエーリング・ブリッジを使って行なわれる。し かしながら１．二のパラメータは絶縁物のさし迫った老化の前に育意義な仕方で は変化しない性質のファクタに過ぎず、急激な劣化を見出すことを可能にしない 。したがって、絶縁の老化を予想し、信頼できる仕方で評価することを可能にし ない。

この問題で行なわれた研究が、ついで、絶縁の老化が一般に空胞と呼ばれる、絶 縁物の内部または表面に出現したガスの吸蔵関係していることを認めることを可 能にした。それらの空胞がパルス状の電流を発生させる放電の出現の中枢である ことが認められた。それらの電流のパルスはアース絶縁体の容量の殆んとａｌｌ ｒｒＩ的な僅がな低下に対応する。特許出願ＥＰＯ３８７９０はコイルの絶縁の 不十分な電気的振舞の検出方法を提案している。

記載された方法は測定ブリッジを活用しており、そこではアース絶縁体の容量お よび抵抗を測定するためにコイルと外枠が接続されている。シエーリング・ブリ ッジに対応するこのブリッジは、そのほかに、予め定められた高い周波数逆折性 を持った測定装置を備えている。それはコイルの絶縁の中の部分放電に起因する 電流パルスの尻尾を構成する成分の最大振幅を測定することを可能にする。この 出願の中で使用される方法は以前の技術の改良を構成するか、振幅か最大である 電流パルスしか考慮にいれることができない。この研究により、この種のパルス が存寄なだけでなく、したがってこの方法はアース絶縁体の老化の状態を完全に 評価する手段を提案しないことが分かった。

特許出願ＥＰＯ３８７９０に記載された方法がパルスを弁別することを可能にし ないことのほかに、それは停止している機械でしか使用できない。

本発明の目的は中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交流電 圧をかけて自動的に評価する方法を提供することである。

本発明はまた、停止しているかまたは動作している回転機械のアース絶縁体を交 流電圧を加えて評価するための方法を実施するために使用することができる装置 を提供することも目的とする。

本発明の目的は、特に、それらの機械のアース絶縁体の老化を長期に亘って評価 することを可能にする方法および装置を提供することである。実際、もし現状技 術による方法および装置が老化の評価のために一つの方法、すなわち一方ては交 流電流の正弦波成分、他方ではパルス状の成分を考慮にいれても、それらは交流 電流の非線形的な成分を決して考慮にいれない。

本出願人は正弦波電圧を受けるアース絶縁体を横切る電流がはっきり違った特性 の下記の複数の成分に分解されることを示した。

一周波数が印加される電圧の周波数である線形的な基本正弦波成分。

一絶縁物体の中の部分放電およびその絶縁の表面における放電に起因するパルス 状の成分。このパルス状の成分は絶縁の容量の殆んど瞬間的な僅かな低下に対応 し、放電を受ける絶縁物の表面伝導性の関数として価が変化するいろいろな周波 数成分を含む電流パルスから成っている。

一周波数成分が主として基本周波数とその第２高調波の間に分布している、交流 電流の非線形的な成分。非線形的なこの成分はイオンの移動による非直線的な伝 導現象に起因している。

中程度の電圧で動作する回転機械の絶縁−アースの老化を交流電圧をかけて自動 的に評価する方法は、−印加される電圧に対する絶縁を通って流れる電流の線形 的な基本正弦波成分の振幅および位相、一部分放電に起因する絶縁を通って流れ る電流のパルス状の成分の特徴的な振幅および周波数（ついでパルスの周波数成 分、その振幅、および印加される電圧の位相の関数としてそれらのパルスを弁別 する）、−絶縁を通って流れる電流の非線形的な成分の周波数および振幅を同時 に測定することから成る。

−変形によれば、中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交流 電圧をかけて自動的に評価する方法は機械が停止しているときに行なわれ、与え られた交流電圧をそのアース絶縁体に印加し、線形的な正弦波成分の位相、周波 数および振幅を知るように、補償電流発生器を使ってその絶縁を通って流れる電 流の直線的な正弦波成分をゼロにし、非線形的な成分の周波数、振幅および位相 を測定するように、有効周波数帯域の中の信号の高速フーリエ変換を実行する計 算機に結合されたアナログ−ディジタル変換器から成る測定チェーンを組み合わ せ、上記ディジタル測定チェーンによって得られる前に整形された、いろいろの 周波数の帯域通過フィルタのネットワークを使って各パルスの固有周波数と振幅 および各パルスについて印加された電圧の位相を測定し、ついてそれらの周波数 および印加された電圧の位相にしたがって、データ計算、取得および表示の情報 処理手段を使ってそれらのパルス弁別することから成る。

本発明の好ましいｌ変形によれば、中程度の電圧で動作する回転ａ械のアース絶 縁体の老化を交流電圧をかけて自動的に評価する方法は、機械が動作していると きに行なわれる。その好ましい方法は、残留する正弦波の線形的な成分の推移を 追跡し、有効な周波数帯域において信号の高速フーリエ変換を実現する計算機に 結合されたアナログ−ディジタル変換器から成る測定チェーンを使って非線形的 な成分の周波数、振幅および位相を測定し、ディジタル測定チェーンで得られる 前に整形された、いろいろの周波数の複数の帯域通過フィルタを使って位相の１ つで印加された電圧に対する各パルスの固有周波数、振幅および位相を測定し、 ついでそれらの周波数にしたがって、データ計算、取得および表示の情報処理手 段を使ってそれらのパルスを弁別することから成る。

機械が停止している場合には、段々増大する、印加される電圧について測定され た線形的な成分の振幅および位相の価から出発して、絶縁の容量と抵抗、および ｔａｎδを計算する。勿論、それらの価の知識はアース絶縁体の劣化の状態を知 るのに十分ではない。

イオン伝導現象を表わす非線形的な成分のスペクトルの中に含まれている情報お よび特に周波数成分の測定はアース絶縁体およびしたがって機械の残存寿命の予 想に本質的である。絶縁を形成する複合材料のいろいろの層の間の界面によって 限られるイオン伝導現象を表わす非線形的な成分は、電場かそれらの界面におけ る絶縁の不可逆的な劣化を開始する点で強化されていることを明らかにし、した かって老化の非常に良い指標であることができる。

パルス状の成分に関しては、各パルスは、印加された電圧に対する位相、その振 幅およびその固有周波数の３つの特徴的な価の関数として計数化される。

位相は放電の瞬間に印加された電圧に目印しをつけることを可能にする。それは またそれらの種類（伸開線上の表面放電、絶縁の中に含まれる空胞内の放電、・ ・・・）の関数としてパルスを弁別することを可能にする。

振幅は放電の見掛けの電荷に対応する。それは部分放電の古典的測定の中に主と して保持されているパラメータである。したがって、それは、そのままのような ものとして考慮されたり、またはエネルギで表わされることができる。

使用される情報処理の取得および計算手段から出発して得られることができ、位 相および振幅の関数として放電の数を表わすグラフは直ちに行なわれた測定の利 用し得る像を与える。

パルスの固有周波数を考慮にいれることは長さがより大きい放電から短い寿命の 放電を区別することを可能にする。パルスの長さは放電が発生する空胞の壁の伝 導度に依存する。壁が劣化していると、その時にはパルスの長さは伝導度ととも に増大する。したがって、固有周波数の測定は空胞の壁の劣化状態を知り、劣化 生成物の濃測定と結合されなければならない。

本発明はまた、以上記載された方法を実施するための、機械が停止しているとき にも使用されることができる、中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体 を交流電圧をかけて自動的に評価する装置にも関する。さらに、本発明は機械か 動作しているときに使用されることかできる類似の装置にも関する。

停止中に中程度の電圧で動作する回転機械の絶縁−アースを交流電圧をかけて自 動的に評価する装置は、−デカップリング・インダクタンスＬと部分放電のない 容量Ｃを通して、３個の巻線を持った差動変流器に結合された、振幅制御された 中程度の交流電源、−差動変流器に結合されたアース絶縁体を通って流れる電流 の線形的な基本正弦波成分を正確に補償する胴細された電流源、 −その補償電流を決定することを可能にする基本周波数に同調させられた狭い帯 域のフィルタ、パルス状電流の測定のための増幅器を存する低域通過フィルタ、 および一方では差動変流器に、他方では部分放電の測定および弁別手段に結合さ れた有効周波数帯域において、信号の高速フーリエ変換を実現する計算器に結合 されたアナログ−ディジタル変換器を含む測定チェーンに接続された複数個のフ ィルタから成るフィルタ・ネットワーク（上記測定チェーンは測定の計算、取得 および表示の情報処理手段によって１１１１御される）を含んでいる。

動作中に中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体を交流電圧をかけて自 動的に評価する類似の装置は一一方では交流電流源、他方では４個の巻線を持っ た差動変流器に接続された３個のデカップリング・インダクタンスしおよび部分 放電のない３個の容量Ｃ１−パルス状でない電流測定のための増幅器を有する低 域通過フィルタと、パルス弁別のための複数個の帯域通過フィルタから成るフィ ルタ・ネットワーク（このフィルタ・ネットワークは一方では差動変流器に、他 方ではアナログ−ディジタル変換器を含む測定チェーンおよび部分放電の測定お よび弁別手段に結合された在勤周波数帯域において、信号の高速フーリエ変換を 実現する計算機に結合されており、上記測定チェーンは測定の計算、取得および 表示の情報処理手段によって１ｌｉ１１御される）を含んでいる。

本発明およびそれが持っている沢山の利点は図面を使って一層容易に理解される だろう。図面中、第１図は停止中、中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶 縁体の老化を交流電圧をかけて自動的に評価する装置の機能図、第２図は動作中 中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体を交流電圧をかけて自動的に評 価する装置の機能図を表わす。

第１図によれば、端子２を備えた試験される機械ｌは停止している。この機械ｌ は理解を容易にするために図式的に表わされた、本発明による装置に接続されて いる。

この装置は振幅制置された中程度の電圧の交流ｔｊｌｌｆ、デカップリング・イ ンダクタンスＬ４、部分放電のない容量Ｃ５，３個の巻線を持った差動変流器６ 、絶縁を通って流れる電流の線形的な基本正弦波成分を補償する制御された電流 源７、補償電流を決定することを可能にする基本周波数（５０ヘルツ）に同調さ せられた狭帯域フィルタ８、非線形的な成分測定のための増幅器を備えた低域通 過フィルタ９、パルス弁別のための複数個の帯域通過フィルタのネットワークｌ Ｏ１有効周波数、すなわち中程度の電圧源の周波数の０乃至１０倍の周波数の帯 域において信号の高速フーリエ変換を実現する計算機に結合されたアナログ−デ ィジタル変換器から成る測定チェーン１１、部放電の測定および弁別手段１３、 およびこの例においてはマイクロプロセッサで構成される測定の取得、計算およ び表示の情報処理手段１４で構成されている。

その装置は停止中の機械１の接続点に連結されている。

差動変流器６はフィルタ８，９，１０、電流発生器７によって補償される交流電 源３、および端子２に接続されている。測定チェーン１１は測定の取得、計算お よび表示手段１４およびフィルタ・ネットワーク８，９．１０に直接接続されて いる。

第２図は、３個のデカップリング・インダクタンスＬ２０、部分放電のない３個 の容量Ｃ２１，４個の巻線を持った差動変流器２２、非線形的な成分を測定する ための増幅器を備えた低域通過フィルタ２３、パルス弁別のための複数個の帯域 通過フィルタ２４、印加された電圧の測定プローブ２９、有効周波数（商用電力 網の周波数の０乃至１０倍）帯域において信号の高速フーリエ変換を実現する計 算機２６と結合されたアナログ−ディジタル変換器から成る測定チェーン２５、 部分放電の測定および弁別手段２７、およびこの例の場合においてはマイクロプ ロセッサで構成される測定の取得、計算および表示の情報処理手段２８て構成さ れる、動作中の機械ｌのアース絶縁体の老化の評価装置を表わす。

その装置は機械ｌの端子２および動作中の機械ｌに電力を供給する交流電源に接 続される。差動変流器２２は３個のインダクタンス２０および３個の容量２１を 通してその電源に接続され、その上端子２およびフィルタ・ネットワーク２３． ２４と接続される。そのフィルタ・ネットワークは測定チェーン２５に接続され 、後者自体は測定の取得、計算および表示の情報処理手段２８に直接接続される 。

Ｆｉｇ、１ 国ａ履審纏牛 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　アウグ、ロベルト フランス国エフ　−　９１４００　オルセイ。

アブニュー　デ　ブリユニ、９

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．中程度の電圧で動作する回転機械の絶縁−アースの老化を交流電圧をかけて 自動的に評価する方法であって、 −印加される電圧に対する絶縁を通って流れる電流の直線的な基本正弦波成分の 振幅および位相、−部分放電に起因する絶縁を通って流れる電流のパルス状の成 分の特徴的な周波数および振幅（ついでパルスの周波数成分の関数としてそれら のパルスを弁別する）、および −絶縁を通って流れる電流の非直線的な成分の周波数および振幅 を同時に測定することを特徴とする方法。
2. ２．請求項１記載の中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交 流電圧をかけて自動的に評価する方法であって、その機械が停止しているときに 行なわれることを特徴とする方法。
3. ３．請求項２記載の中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交 流電圧をかけて自動的に評価する方法であって、 −与えられた交流電圧をそのアース絶縁体に印加し、−その正弦波成分の位相、 周波数および振幅を知るように、補償電流発生器を使ってその絶縁を通って流れ る電流の線形的な正弦波成分をゼロにし、−非線形的な成分の周波数、振幅およ び位相を測定するように、有効周波数帯域の中の信号の高速フーリエ変換を実行 する計算機に結合されたアナログーディジタル変換器から成る測定チェーンを組 み合わせ、上記ディジタル測定チェーンによって得られる前に整形された、いろ いろの周波数の帯域通過フィルタのネットワークを使って各パルスの固有周波数 と振幅および各パルスについて印加された電圧の位相を測定し、ついでそれらの 周波数、それらの振幅および印加された電圧の位相にしたがって、データ計算、 取得および表示の情報処理手段を使ってそれらのパルスを弁別する ことから成ることを特徴とする方法。
4. ４．請求項１記載の中程度の電圧で動作する回転機械のアース絶縁体の老化を交 流電圧をかけて自動的に評価する方法において、その機械が動作しているときに 行なわれることを特徴とする方法。
5. ５．請求項４記載のアース絶縁体の老化を交流電圧をかけて自動的に評価する方 法において、残留する正弦波の線形的な成分の推移を追跡し、有効な周波数帯域 において信号の迅速フーリエ変換を実現する計算機に結合されたアナログーディ ジタル変換器を含む測定チェーンを使って非線形的な成分の周波数、振幅および 位相を測定し、ディジタル測定チェーンで得られる前に整形された、いろいろの 周波数の複数の帯域通過フィルタを使って位相の１つで印加された電圧に対する 各パルスの固有周波数、振幅および位相を測定し、ついでそれらの周波数にした がって、データ計算、取得および表示の情報処理手段を使ってそれらのパルスを 弁別することから成ることを特徴とする方法。
6. ６．請求項１から第３項までに記載の方法を実施するための中程度の電圧で動作 する回転機械（１）のアース絶縁体を交流電圧をかけて自動的に評価する装置に おいて、 −デカップリング・インダクタンスＬ（４）と部分放電のない容量Ｃ（５）を通 して、３個の巻線を持った差動変流器（６）に結合された、振幅制御された中程 度の電圧の交流電源（３）、 −その変流器（６）に結合されたアース絶縁体を通って流れる電流の線形的な基 本正弦波成分を補償する制御された電流源（７）、 −その補償電流を決定すことを可能にする基本周波数に同調させられた狭い帯域 のフィルタ（８）、パルス状でない電流の測定のための増幅器を有する低域通過 フィルタ（９）、（そのフィルタ・ネットワークは一方では差動変流器（６）に 、他方では部分放電の測定および弁別手段（１３）に結合された有効周波数帯域 において、信号の迅速フーリエ変換を実現する計算機（１２）に結合されたアナ ログーディジタル変換器を含む測定チェーン（１１）に接続されており、上記測 定チェーンは測定の計算、取得および表示の情報処理手段（１４）によって制御 される） を含むことを特徴とする装置。
7. ７．請求項１、第４項および第５項のいずれか１つに記載の方法を実施するため の中程度の電圧で動作する回転機械（１）のアース絶縁体（２）を交流電圧をか けて自動的に評価する装置において、 −一方では交流電圧源、他方では４個の巻線、印加された電圧の測定プローブ（ ２９）を持った差動変流器（２２）に接続された３個のデカップリング・インダ クタンスＬ（２０）および部分放電のない３個の容量Ｃ（２１）、 −パルス伏でない電流測定のための増幅器を有する低域通過フィルタ（２３）と 、パルス弁別のための複数個の帯域通過フィルタ（２４）から成るフィルタ・ネ ットワーク（このフィルタ・ネットワークは一方では差動変流器（２２）に接続 され、部分放電の測定および別弁手段（２７）に結合された周波数帯域において 、信号の高速フーリエ変換を実現する計算機（２６）に結合されたアナログーデ ィジタルであり、上記測定チェーンは測定の計算、取得および表示の情報処理手 段（２８）によって制御される） を含むことを特徴とする装置。