JPH0682513A

JPH0682513A - 電力機器の絶縁劣化診断方法

Info

Publication number: JPH0682513A
Application number: JP25344692A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Yoneyama; 司米山; Akira Matsumaru; 晃松丸; Naofumi Chiwata; 直文千綿; Kazuo Kotani; 一夫小谷; Kenichiro Soma; 謙一郎杣
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-22
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JP3177313B2

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁劣化の度合いがどの程度まで進行してい
るのかを診断する絶縁劣化診断手法において、その電磁
波の発生状態を評価する新規な手法を提供する。【構成】絶縁劣化が発生した際に部分放電が生じるこ
とを用い、部分放電に伴い放射される電磁波信号の発生
状態を評価し、電力機器の絶縁劣化状態を診断する方法
において、電磁波信号の評価方法として時間領域におけ
る状態（発生頻度、大きさ）と周波数領域における分布
（スペクトル分布）の両方を観察し、劣化診断を行うよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力設備において、
その絶縁劣化度合いがどの程度まで進行しているのか、
部分放電発生時に放射される電磁波を検出することによ
って、診断する絶縁劣化診断手法において、その電磁波
の発生状態を評価する新規な手法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力設備において、絶縁劣化が進行する
と、その絶縁劣化部位において部分放電が発生する。そ
こで、電力設備における絶縁劣化診断は、その部分放電
の発生状態を検出することにより行ってきた。電力設備
の中でも構造的に接地線電流が検出できないものおいて
は部分放電の電磁波を検出することにより間接的に捕ら
え、その電磁波の周波数分布を調べることにより、部分
放電発生状況を推定し、絶縁劣化状態を判定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】絶縁劣化による部分放
電発生状態から、絶縁劣化の状態を健全状態、絶縁
劣化初期状態、絶縁劣化中期状態、絶縁劣化末期状
態、絶縁破壊直前状態の５段階に区別して説明する。

【０００４】発明者らの研究の結果、次のような問題点
があることが明らかになった。従来の電磁波スペクトル
を解析する手法では、上記の劣化初期状態までは精度
良く判定することができるものの、劣化がさらに進行し
た上記の劣化中期以上の状態において、劣化の進行に
対して電磁波スペクトルの大きさやパターンに変化が少
なくなり、さらに絶縁劣化が進んだ状態になると、上記
の劣化初期状態での電磁波スペクトルのパターンに戻
り、さらに絶縁劣化が進んだ上記の絶縁破壊直前状態
ではその信号が測定周波数領域より下の周波数領域に移
行し、電磁波スペクトルでは検出されなくなることがあ
ることが判明した。

【０００５】一方、時間軸の波形観測においては、部分
放電発生時には必ず信号が観測されるが、現地において
診断する場合、現地のノイズが混入するため、上記の
絶縁劣化の初期状態においては部分放電による信号とノ
イズとを判別することができなくなることが判明した。

【０００６】従って、電磁波スペクトルによる絶縁劣化
の診断においては、の健全な状態との絶縁破壊が近
い状態、の劣化初期状態との劣化末期状態を区別す
ることが困難である。また、電磁波の時間軸波形の観測
においては、ノイズの影響によりの健全状態との劣
化初期状態とを判別することが困難であることも分かっ
た。

【０００７】上述したとおり、どちらの判定法を用いて
も健全状態を判定することができなかった。また、個別
の分析では、各劣化状態の判定は困難であることも分か
る。

【０００８】この発明は、このような従来技術の欠点を
解消し、健全状態を判定できるようにし、劣化末期状態
においても精度良く劣化状態を判定することができる新
規な絶縁劣化診断法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】電力設備において絶縁劣
化が進行すると、その絶縁劣化部位において部分放電が
発生する。そこで、電力設備における絶縁劣化診断はそ
の部分放電の発生状態を検出することにより行うことが
できると考えられる。しかし、電力設備のなかでも構造
的に接地線電流が検出できないものを対象とする場合
は、部分放電発生状態を直接検出できない。そのような
機器において、部分放電発生時に放射される電磁波を検
出することにより部分放電発生状態を間接的に捕らえ、
その電磁波を解析して部分放電発生状況を推定し、絶縁
劣化の状態を判定する方法を検討した。この発明は、こ
の電磁波検出による絶縁劣化診断技術における電磁波信
号の解析手法に関するものである。

【００１０】この発明は、絶縁劣化が発生した際に部分
放電が生じることを用い、部分放電に伴い放射される電
磁波信号の発生状態を評価し、電力機器の絶縁劣化状態
を診断する方法において、電磁波信号の評価方法として
時間領域における状態（発生頻度、大きさ）と周波数領
域における分布（スペクトル分布）の両方を観察し、絶
縁劣化の状態を各段階ごとに区別できる絶縁劣化診断方
法である。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の電力機器の
絶縁劣化診断方法の実施例を説明する。図１は電磁波解
析手法のブロック図である。今、電力機器１において、
部分放電発生箇所７で部分放電が発生しているとする。
この近傍にアンテナ２を設置し、このアンテナ２によっ
て部分放電発生箇所７からの電磁波信号を受信し、この
信号を増幅器３により増幅した後、オシロスコープ４お
よびスペクトラムアナライザ５に入力して観察するので
ある。そして、これらの信号はコンピュータ６に取り込
まれ、その電磁波信号の波形パターンおよび周波数分布
を調べる様になっている。

【００１２】以下、部分放電の発生状態から、絶縁劣化
の状態を健全状態、絶縁劣化初期状態、絶縁劣化
中期状態、絶縁劣化末期状態、絶縁破壊直前状態の
５段階に区別して説明する。電磁波スペクトルの分布
は、絶縁劣化の進行に伴い広い周波数領域において観測
されるようになり、その強度も大きくなる傾向が得られ
ていた。しかし、詳細に検討を進めたところ、絶縁劣化
の中期状態の段階では明確に分かるが、それより絶縁
劣化が進行していくと絶縁劣化の進行に対して電磁波ス
ペクトルの大きさやパターンの変化が少なくなり、さら
に劣化が進行すると劣化初期状態の段階の電磁波スペ
クトルと同様のパターンに戻り、絶縁破壊の直前状態
ではその信号が検出されなくなることも起こることが判
明した。

【００１３】一方、時間軸の波形は、部分放電の発生状
態に対応して検出され、部分放電のパルスが大きくなれ
ばなるほど大きくなる。また、絶縁劣化が進行し部分放
電が連続して発生するようになると（印加電圧１周期中
に多くの放電が発生するようになると）、電磁波信号波
形も同様な形で検出されることが判明している。

【００１４】従って、部分放電の発生時には必ず信号が
観測されるが、現地において診断する場合には絶縁劣化
の初期状態において現地のノイズが混入し、部分放電
による信号と判別することができなくなることも判明し
た。以上のことから、電磁波スペクトルによる絶縁劣化
の診断においては、劣化中期の状態の診断は行うこと
ができるが、健全な状態と絶縁破壊が近い状態、劣
化初期の状態と劣化末期の状態とを区別することが
困難である。

【００１５】また、電磁波の時間軸波形の観測において
はノイズの影響により健全な状態と劣化初期状態を
判別することが困難であることが判明した。よって、こ
れらの解析を個々に行うと、どちらの手法でも健全な状
態を判定することができないことが明らかであり、さら
に、絶縁劣化状態も判定するには困難であることが分か
る。従って、次のように組み合わせると健全な状態を判
定することができ、さらに各絶縁劣化の判定を正確に行
うことができる。

【００１６】健全状態：スペクトルが観測されず（健
全または絶縁破壊直前）、時間軸波形も観測されない場
合（現地ノイズと判別できない場合）劣化初期状態：スペクトルは劣化初期（劣化末期）状
態で、時間軸波形は観測されない（ノイズと判別できな
い）状態劣化中期状態：スペクトルか時間軸波形が劣化中期状
態劣化末期状態：スペクトルが劣化末期（劣化初期）状
態で、時間軸波形は劣化末期状態絶縁破壊直前：スペクトルが観測されない（あるいは
劣化初期状態）で、時間軸波形は絶縁破壊直前

【００１７】従って、上記のように電磁波信号をスペク
トル分布と時間軸領域において観測し、これらを組み合
わせることによって、初めて健全状態の判定が行うこと
ができるとともに、絶縁劣化状態も正確に判定すること
ができるようになることが分かる。

【００１８】次に、配電用気中多回路開閉器へこの絶縁
劣化診断方法を実施した場合の具体例を説明する。配電
用気中多回路開閉器における絶縁劣化現象の進行に伴う
部分放電発生状態の変化は、現在までに図２に示すよう
になることが見出だされている。即ち、健全状態にお
いては部分放電が発生しないので図２（Ａ）のような印
加電圧の電磁波信号が得られる。また、絶縁劣化初期の
段階においては図２（Ｂ）に示すように非常に小さな
部分放電が印加電圧１周期中に１回発生するくらいであ
るが、絶縁劣化が進行し絶縁劣化中期の状態では、図
２（Ｃ）に示すように放電回数が増加したスペクトルが
得られる。さらに絶縁劣化が進行し絶縁劣化末期状態
では、図２（Ｄ）に示すように部分放電が連続して検出
されるようになり、絶縁破壊直前の状態ではその強度
は大きくなり、図２（Ｅ）に示すグロー放電状態とな
り、ついにはトラッキング・絶縁破壊に至るというもの
である。

【００１９】次に、電磁波スペクトルの分布の慨略図を
図３に示す。図３（Ａ）〜（Ｅ）は図２（Ａ）〜（Ｅ）
と同時点、つまり絶縁劣化状態が同じ場合となってい
る。この結果から分かるように絶縁劣化初期の状態と
絶縁劣化末期の状態の電磁波パターンは極めて良く似
ている。また、絶縁破壊が近い状態の場合には電磁波
スペクトルが検出されない（つまり健全状態と同じ）
ことも分かる。

【００２０】電磁波の時間軸波形の慨略図を図４に示
す。図４（Ａ）〜（Ｅ）は図２（Ａ）〜（Ｅ）と同時
点、つまり絶縁劣化状態が同じ場合となっている。この
結果から分かるように、観測される電磁波信号の状態の
変化は部分放電発生状態の変化と類似している。しかし
ながら、この図４（Ｂ）の状態の信号は極めて小さく、
またそのパルスの数も少ないため、診断を行う現地（歩
道上）において混入するノイズ信号との判別ができな
い。つまり健全状態と区別ができない。

【００２１】以上のことから、配電用気中多回路開閉器
の電極部において発生する部分放電により生じる電磁波
について前述のスペクトル分布と時間軸波形を組み合わ
せた絶縁劣化判定方法を用いることにより、健全状態お
よび各絶縁劣化状態を精度良く判定することができるこ
とは明らかである。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の電力機
器の絶縁劣化診断方法を定期点検などに用いることによ
って、絶縁劣化の健全状態を明確に判断することがで
き、また各絶縁劣化の状態においても精度良く判定する
ことができるため、絶縁破壊によって生じる停電という
重大事故を未然に防止することが可能となり、その実用
上の価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の絶縁劣化診断方法における電磁波信
号の観測方法のブロック図、

【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、配電用気中多回路開閉器に
おいて部分放電信号を測定した例を示し、（Ａ）は健全
状態、（Ｂ）は劣化初期状態、（Ｃ）は劣化中期状態、
（Ｄ）は劣化末期状態、（Ｅ）は絶縁破壊直前状態の電
磁波信号を示すグラフ、

【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は、配電用気中多回路開閉器に
おいて電磁波スペクトルを測定した例を示し、（Ａ）は
健全状態、（Ｂ）は劣化初期状態、（Ｃ）は劣化中期状
態、（Ｄ）は劣化末期状態、（Ｅ）は絶縁破壊直前状態
を示すグラフ、

【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、配電用気中多回路開閉器に
おいて時間軸波形を測定した例を示し、（Ａ）は健全状
態、（Ｂ）は劣化初期状態、（Ｃ）は劣化中期状態、
（Ｄ）は劣化末期状態、（Ｅ）は絶縁破壊直前状態を示
すグラフである。

【符号の説明】

１電力機器２アンテナ３増幅器４オシロスコープ５スペクトルアナライザ６コンピュータ７部分放電発生箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千綿直文茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立電線株式会社パワーシステム研究所内」 (72)発明者小谷一夫茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立電線株式会社パワーシステム研究所内」 (72)発明者杣謙一郎茨城県日立市日高町５丁目１番１号「日立電線株式会社パワーシステム研究所内」

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁劣化が発生した際に部分放電が生じ
ることを用い、部分放電に伴い放射される電磁波信号の
発生状態を評価し、電力機器の絶縁劣化状態を診断する
方法において、電磁波信号の評価方法として時間領域に
おける状態（発生頻度、大きさ）と周波数領域における
分布（スペクトル分布）の両方を観察し、劣化診断を行
うようにしたことを特徴とする電力機器の絶縁劣化診断
方法。