JPH068843B2 - 電気機器の部分放電検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電気機器内で生じた部分放電を検出する部分
放電検出方法に関するものである。

［従来の技術］ ガス絶縁開閉装置、変圧器、ガス絶縁母線等の電力機器
においては、機器内で発生する部分放電を検出すること
により機器の異常を知ることが行われている。

電気機器内で生じる部分放電を検出する方法としては、
電気機器のケースに取付けた超音波センサにより部分放
電音を検出する方法や、部分放電により生じる電磁波を
検出する方法が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の方法で部分放電を検出する場合、部分放電により
生じた信号とノイズとを区別して検出することが必要で
ある。そのため、電気機器で部分放電が発生したときに
生じる超音波を検出して部分放電検出信号を得るととも
に、部分放電が生じたときに電気機器の金属ケースから
接地線を通して流れる放電電流を検出して放電電流検出
信号を得、該放電電流検出信号が発生したときにのみ部
分放電検出信号を取込む方法が採用されている。

しかし部分放電により生じる超音波は微弱であるため、
機器の振動音等のノイズが多い場合には上記の方法によ
っても部分放電の検出信号と外部ノイズとを明確に区別
することが困難なことがあり、検出精度を高くすること
が困難であった。

また部分放電により生じる電磁波を検出する方法では、
機器の振動音や周囲環境から生じる騒音の影響は避ける
ことができるが、この場合は外来電波が検出の妨げにな
ることがある。すなわち部分放電により生じる電磁波は
極めて微弱であるため、テレビ、ラジオ、無線通信等に
用いられている人為的な電波が外来電波として検出回路
に進入すると、外来電波と部分放電による電磁波とを区
別して受信することができず、部分放電の検出に失敗す
ることになる。

外来電波の影響を少なくするため、検出周波数帯域を制
限することが行われているが、検出周波数帯域を制限す
る場合、制限する帯域を適当に設定しないと好結果を得
ることができない。従来は電気機器が設置されている場
所において測定や実験を繰り返し行うことにより検出周
波数帯域を決定していたため、その決定に多大の労力と
時間とを必要とした。また、放送や業務用無線に割り当
てられている周波数帯域では、外来電波の状況が時々刻
々変化するため、実験を繰り返し行って検出周波数帯域
を決定した場合でも、実際に検出を行ってみると時間帯
によって外来電波が多く検出される場合があり、検出周
波数帯域を変更することを余儀無くされることがあっ
た。

なお特開昭６１−１００６７０号公報に見られるよう
に、部分放電により生じる電磁波を検出する場合に、他
の電力機器から生じる電磁波の影響を軽減するために、
検出周波数帯域を複数の帯域に分割して、他の電力機器
から生じる電磁波の影響を受けない任意の帯域を選択し
て検出することが提案されている。しかしながら、他の
電力機器から生じる電磁波の周波数帯域と人為的な外来
電波の周波数帯域とは必ずしも一致しないため、この方
法によって外来電波の影響をなくすことができるとは限
らない。

また特開昭５４−６６４８０号公報に見られるように、
部分放電を検出するアンテナの他に外来電波を検出する
他のアンテナを設けて、部分放電を検出するアンテナの
出力と他のアンテナの検出出力とを比較することによ
り、外来電波を消去する方法が提案されているが、２つ
のアンテナを全く同一の条件の場所に設置することが困
難であるため、この方法のみで外来電波の影響を消去す
ることは困難な場合がある。

更に、電気機器の部分放電により生じる電磁波を検出し
て絶縁耐力試験を行う場合に、電気機器及び検出装置
を、電波に対してシールドが施された建屋内に配置する
ことが行われているが、このような方法は電気機器の製
造工場においてのみ実施可能であり、電気機器を現地に
据付ける際及び電気機器の運転中には到底採用すること
ができない。

本発明の目的は、外来電波に対してシールドが施された
建屋等を用いることなく、外来電波の影響を極力少なく
して、部分放電による電磁波を確実に検出し得るように
した電気機器の部分放電検出方法を提案することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、電気機器内で発生した部分放電により生じる
電磁波を検出することにより該部分放電を検出する部分
放電検出方法において、テレビ、ラジオ、無線通信等に
用いられている人為的な外来電波の影響を受けることな
く部分放電の検出を行い得るようにしたものである。

そのため、本発明においては、適宜の手段により部分放
電により生じた電磁波を捕えて、この電磁波をテレビジ
ョン放送用電波を受信し得る受信装置に入力し、該受信
装置によってテレビジョン放送用電波の空きチャンネル
を受信することにより前記電磁波を検出するようにし
た。

［作用］ 周知のようにテレビジョン放送に用いられる周波数帯は
９０ＭＨｚないし７７０ＭＨｚであり、この周波数帯が
１ないし６２のチャンネルに分けられている。そして、
各地域においてこれらのチャンネルの全てが使用される
わけではなく、相当数のチャンネルが空きチャンネルと
なっている。空きチャンネルの周波数帯を他の通信に使
用することは許されないため、該空きチャンネルには人
為的に発生させられた強力な電波が存在せず、空電等の
不可避的な電波が存在するのみである。従ってテレビジ
ョン放送用電波の空きチャンネルは、部分放電により生
じる電磁波を検出する場合に最もノイズが少ない周波数
帯であるといえる。

従って本発明のように、テレビジョン放送用電波の空き
チャンネルを利用して、部分放電により生じた電磁波の
周波数成分の内、該空きチャンネルの周波数帯域内に入
る成分を検出するようにすると、外来電波の影響を最小
にして、部分放電による電磁波を確実に検出することが
できる。

テレビジョン放送用電波の空きチャンネル以外の周波数
帯域で部分放電による電磁波を確実に検出しようとする
と、時々刻々変化する放送用電波や業務用無線電波等の
人為的に発生させられる電磁波の影響を取り除くための
対策を講じる必要があるが、空きチャンネルを利用すれ
ば、人為的に発生させられる電磁波に対する対策を特に
講じることなく、Ｓ／Ｎ比を高くして部分放電による電
磁波を確実に検出することができる。

またテレビジョン放送用電波の周波数帯域は、電気機器
の部分放電により生じる電磁波の周波数帯域を十分カバ
ーしているため、受信帯域を空きチャンネルの周波数帯
域に限定しても支障なく部分放電による電磁波を検出す
ることができる。

なお複数の空きチャンネルがある場合、電磁波に多く含
まれている周波数成分に合致する周波数帯の空きチャン
ネルを選択するのは当然である。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図及び第２図は本発明の方法を実施する装置の構成
を示したもので、第２図において１は管状の金属容器２
ａ，２ｂ，…内に導体３を収納して構成したガス絶縁母
線であり、導体３は容器２ａ，２ｂ，…相互間には設け
られた絶縁スペーサ４により支持されている。ここで導
体３と容器２ａ，２ｂ，…との間に５０Ｈｚまたは６０
Ｈｚの交流電圧が印加されるものとする。容器２ａ，２
ｂ，…は接地線５により接地され、導体３と 例えば容器２ａとの間に部分放電（コロナ放電）６が発
生した場合には、接地線５を通して部分放電電流が流れ
る。また部分放電が発生したときには、導体３及び接地
線５がアンテナとなって電磁波７が放射される。

本発明においては、この電磁波を検出することにより部
分放電が発生したことを検出するが、この電磁波の検出
は容器２ａ内に配置したアンテナ１０、または接地線５
に結合させた誘導コイル１１により行うことができる。
またアンテナ１０は絶縁スペーサ４のフランジ部に設け
た孔の中に挿入したり、該絶縁スペーサの成形時に内部
に埋設したりすることもできる。

上記のように部分放電により生じた電磁波を検出する手
段は種々考えられるが、以下の説明では、容器２ａ内に
配置されたアンテナ１０によりこの電磁波を検出するも
のとする。

第１図において、１２は入力信号を選択増幅する高周波
増幅回路で、本実施例では、この増幅回路１２がテレビ
ジョン放送用電波の受信装置１３を構成している。アン
テナ１０により捕えられた電磁波は高周波増幅回路１２
に入力され、該高周波増幅回路は検出を行う地域で使用
されていない、テレビジョン放送用電波の空きチャンネ
ルの周波数帯を選択して増幅を行う。空きチャンネルが
複数ある場合には、部分放電により発生する電磁波の周
波数成分を帯域内にできるだけ多く含むチャンネルを選
択する。この増幅回路１２の出力は判定回路１４に入力
され、該判定回路により、部分放電の有無の判定が行わ
れる。

判定回路１４は所定のスレショールドレベル以上の電磁
波が検出されたときに部分放電が発生したと判定する回
路で、この回路は例えば、増幅回路１２の出力を整流す
る整流回路１４ａと、整流回路１４ａの出力電圧Ｖｄを
スレショールドレベルを与える基準電圧Ｖｒと比較する
比較回路１４ｂとにより構成することができ、この場合
には、増幅回路１２の出力が所定のスレショールドレベ
ル以上あって整流回路１４ａの出力が基準電圧Ｖｒ以上
になったときに比較回路１４ｂが部分放電が発生したこ
とを示す検出信号を出力する。

前述のように、テレビジョン放送用電波の空きチャンネ
ルには人為的に発生させられた強力な電波が存在せず、
部分放電により生じる電磁波を検出する場合に最もノイ
ズが少ない周波数帯であるので、上記のようにテレビジ
ョン放送用電波の空きチャンネルを利用して、部分放電
により生じた電磁波の周波数成分の内、該空きチャンネ
ルの周波数帯域内に入る成分を検出するようにすると、
外来電波の影響を最小にして、部分放電による電磁波を
確実に検出することができる。

上記の例では、高周波増幅回路１２のみにより受信装置
１３が構成されているが、高周波増幅回路１２の出力を
中間周波数に変換して中間周波増幅を行った後に判定回
路に入力するようにしてもよい。

第３図は本発明の方法を実施する装置の他の構成例を示
したもので、この実施例においては高周波増幅回路１２
の出力が局部発振器１５の出力とともに混合回路１６に
入力され、混合回路１６の出力がＡＭ検波回路１７に入
力されている。ＡＭ検波回路１７の出力はフィルタ回路
１８に入力され、該フィルタ回路の出力が判定回路１４
に入力されている。この例では、高周波増幅回路１２
と、発振器１５と、混合回路１６と、ＡＭ検波回路１７
と、フィルタ回路１８とにより受信装置１３が構成され
ている。

第３図の装置による場合には、高周波増幅回路１２によ
り空きチャンネルの周波数帯を選択受信して増幅した
後、該増幅回路１２の出力を発振器１５の出力とともに
混合回路１６に入力して中間周波信号Ｖｍに変換し、該
中間周波信号ＶｍをＡＭ検波して、低周波信号（音声周
波数信号）Ｖａを得る。部分放電による電磁波をこのよ
うに受信して検波した場合、得られる低周波信号には、
電気機器に印加されている交流電圧の周波数の２倍の周
波数の信号が多く含まれていることが明らかになってい
る。そこで本実施例では、ＡＭ検波回路１７から得られ
る低周波信号Ｖａをフィルタ回路１８に通して、該フィ
ルタ回路により交流電圧の周波数の２倍（電力機器の場
合には１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ）の信号を部分放電
検出信号Ｖｆとして取出す。部分放電が発生している場
合、フィルタ回路１８の出力側に所定のレベル以上の部
分放電検出信号Ｖｆが得られる。この検出信号Ｖｆを判
定回路１４に入力して所定のスレショールドレベルと比
較し、該検出信号がスレショールドレベル以上あるとき
に電気機器内で部分放電が発生したと判定する。

第４図は本発明の方法を実施する装置の更に他の構成例
を示したもので、この例では、判定回路１４の入力側に
ゲート回路１９が設けられ、第３図の例と同様に構成さ
れた受信装置１３のフィルタ回路１７の出力がこのゲー
ト回路１９を通して判定回路１４に入力されている。ま
たこの例では電気機器に部分放電が生じたときに容器２
ａの接地線を通して流れる放電電流を検出する電流検出
器（例えば変流器）２０が設けられ、この電流検出器２
０の出力は増幅器２１により増幅された後整流回路２２
に入力されている。整流回路２２の出力はゲート回路１
９にトリガ信号Ｖｔとして与えられ、部分放電電流が検
出されている状態で部分放電検出信号Ｖｆが得られた場
合にのみゲート回路１９を通して部分放電検出信号Ｖｆ
が判定回路１４に入力されるようになっている。

第４図の装置による場合には、部分放電電流が検出され
た状態でフィルタ回路１８から部分放電検出信号Ｖｆが
得られたときにのみゲート回路１９を通して判定回路１
４に信号が与えられるため、検出精度を一層向上させる
ことができる。

本発明の方法を実施するに当り、テレビジョン放送受信
用のチューナを受信装置として利用し、その出力から部
分放電の有無を判定するようにすることができるのはも
ちろんである。

上記の説明では、電気機器としてガス絶縁母線を例にと
ったが、変圧器、ガス絶縁開閉装置等の他の電気機器に
対しても本発明の方法を適用することができるのはもち
ろんである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、人為的に発生させた電
波が存在しないテレビジョン放送用電波の空きチャンネ
ルを利用して、部分放電により生じる電磁波を検出する
ようにしたので、時々刻々変化する放送用電波や業務用
無線電波等の人為的に発生させられる電波の影響を取り
除くための対策を講じることなく、また外来電波に対し
てシールドが施された建屋等を用いることなく、外来電
波の影響を最小にして、部分放電による電磁波を確実に
検出することができる利点がある。

更に、テレビジョン放送用の電波を受信する受信装置は
一般的なもので、安価に構成できる上に、十分にゲイン
が高いものを得ることができるため、本発明によれば、
低コストでしかも高感度で部分放電の検出を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は電気機器の一例を電磁波検出手段と共
に示した構成図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の
方法を実施する装置の他の構成例を示したブロック図で
ある。 １…ガス絶縁母線（電気機器）、２ａ，２ｂ…金属容
器、３…導体、４…絶縁スペーサ、６…部分放電、７…
電磁波、１０…アンテナ（電磁波検出手段）、１１…誘
導コイル（電磁波検出手段）、１２…高周波増幅回路、
１３…受信装置、１４…判定回路、１５…発振器、１６
…混合回路、１７…ＡＭ検波回路、１８…フィルタ回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 義記 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−149062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−100670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−66480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−46431（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−40384（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気機器内で発生した部分放電により生じ
   る電磁波を検出することにより該部分放電を検出する部
   分放電検出方法において、 前記電磁波を捕えてテレビジョン放送用電波を受信し得
   る受信装置に入力し、 前記受信装置によってテレビジョン放送用電波の空きチ
   ャンネルを受信することにより前記電磁波を検出するこ
   とを特徴とする電気機器の部分放電検出方法。