JPH11271382A - 導電装置の部分放電発生位置検出装置及び部分放電強度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 筒状体内に同軸に収容された導体を有する導
電装置において部分放電の径方向の位置を知ることがで
きる部分放電発生位置検出装置を得る。 【解決手段】 タンク１１内の部分放電によって発生す
る電磁波モードを検出し高速フーリエ変換装置２３にて
フーリェ変換を行い、周波数スペクトルを求める。割算
器２６によりタンク１１と内部高圧導体１２の寸法から
想定できるＴＥ１１モードの遮断周波数より小さい第一
の周波数成分の強度Ａ１とＴＥ１１モードの遮断周波数
以上の第二の周波数成分の強度Ａ２との比率Ｕ＝Ａ１／
Ａ２を求め、判定装置２７にてＵの時間変化の有無か
ら、放電が自由異物、固定異物何れによるものかを決定
する。固定異物による場合は、比率Ｕから部分放電のタ
ンク内の径方向の発生位置を求める。強度Ａ１はＴＥＭ
モードの強度であり、電磁波モード中のＴＥＭモードの
割合から、放電の径方向の位置を知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置
や電力ケーブル等の導電装置の部分放電発生位置検出装
置、特に筒状体の長さ方向と交差する方向の位置を的確
に知ることができる導電装置の部分放電発生位置検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の導電装置であるガス絶縁機器の部
分放電検出装置として、例えば特開平２−３１１７４号
公報に記載されたものがある。これは、部分放電の周波
数スペクトルの特性から異常を検出するもので、例えば
周波数スペクトルに現れる複数のスペクトル強度の山の
スペクトル幅を測定または比較して、コンタクトの接触
不良、電気フロート、スペーサのクラックとボイド、金
属線等の異常原因を診断しようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の部分放電検出装
置は上記の如きであったが、この方法では部分放電が径
方向のどのあたりの位置で発生しているのかを、的確に
知ることができなかった。異常の径方向の位置によって
は早急に点検を要するものもあり、しばらくは放置して
おいても有害ではないものもあることから、径方向の異
常位置の判定を的確に行える装置が望まれている。

【０００４】すなわち、例えばガス絶縁開閉装置（以下
ＧＩＳという）の筒状体であるタンク内への異物の混入
を考えた場合、同じ形状の異物でもタンク側にある場合
は起立→浮上→破壊という段階を踏むのに対し、内部高
圧導体側にある場合は直ちに破壊に結び付く可能性があ
る。よって、異物の径方向の位置を知ることは絶縁診断
上重要なことである。

【０００５】本発明の目的とするところは、上記のよう
な問題点を解決して、導電性材料で形成された筒状体と
この筒状体内に収容され筒状体の長さ方向に延伸された
導体とを有する導電装置における上記筒状体内で発生す
る部分放電が、筒状体の長さ方向と交差する方向のどの
位置で発生したか、すなわち筒状体が円筒状であればそ
の径方向のどの位置で発生したかを知ることができる導
電装置の部分放電発生位置検出装置を得ることにある。
さらに、部分放電の強度を知ることができる部分放電強
度検出装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導電装置の部分放電発生位置検出装置にお
いては、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内
に収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有す
る導電装置における筒状体内で発生する電磁波を検出す
る電磁波検出部を有し検出された電磁波の内の所定の電
磁波モードの強度に基づいて部分放電の筒状体の長さ方
向と交差する方向の発生位置を知る検知装置を設けた。

【０００７】筒状体内において放電が発生すると放電の
エネルギにより各種の電磁波モードが励起される。一般
に励起源の強度、すなわち放電の強度が同じであれば、
モード固有の電界強度分布において電界が高くなる場所
で励起するとそのモードが強く励起される。すなわち、
各モードの電磁波強度は放電源の位置に依存する。従っ
て、これら電磁波モードの強度から部分放電源の筒状体
の長さ方向と交差する方向の位置を知ることができる。

【０００８】そして、検知装置は、異なる電磁波モード
の強度の比に基づいて発生位置を知るものであることを
特徴とする。部分放電は、放電発生の都度、その強度は
変化するが、電磁波モード間の強度の比は変化しない。
そして、その比は放電源の径方向の位置に依存するの
で、モード間の強度の比から、部分放電の発生位置を的
確に知ることができる。

【０００９】さらに、検知装置は、ＴＥＭモードの強度
と、少なくともＴＥｍ１モード、但しｍは１以上の整
数、を含む電磁波モードの強度との比に基づいて発生位
置を知るものであることを特徴とする。ＴＥＭモードと
ＴＥｍ１モードは、個々のモードが径方向位置に対して
ほぼ１対１に対応する電界強度分布をもつ。特に、ＴＥ
Ｍモードは導体からの距離に反比例する電界分布を示す
ことから、ＴＥＭモードの強度とＴＥｍ１モードを含む
電磁波モードの強度との比から放電源の位置を知ること
ができる。なお、少なくともＴＥｍ１モードを含む電磁
波モードであれば、ＴＭモードやＴＥｍ２モード（ｍは
整数）などの電磁波モードが含まれていても、その割合
が小さいので、大きな影響は受けない。

【００１０】また、検知装置は、ＴＥ１１モードの遮断
周波数未満の所定の第一の周波数の強度をＴＥＭモード
の強度とし、ＴＥ１１波の遮断周波数以上の所定の第二
の周波数の強度との比に基づいて発生位置を知るもので
あることを特徴とする。ＴＥモードあるいはＴＭモード
はＴＥ１１波の遮断周波数未満には成分をもたないの
で、ＴＥ１１モードの遮断周波数未満の第一の周波数の
強さはＴＥＭモードの強さを示すものであり、ＴＥＭモ
ードの強さとＴＥ１１モードの遮断周波数以上の第二の
周波数の強さとの比を求めることにより、その放電がＴ
ＥＭモードをどの程度を含むのかがわかり、放電発生源
の位置がわかる。ＴＥモードやＴＭモードの分離が不要
であるので、測定が容易である。なお、少なくともＴＥ
ｍ１モードを含む電磁波モードであれば、ＴＭモードや
ＴＥｍ２モード（ｍは整数）などの電磁波モードが含ま
れていても、その割合が小さいので、大きな影響は受け
ない。

【００１１】そして、検知装置は、ＴＥ１１モードの遮
断周波数未満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値を
ＴＥＭモードの強度とし、ＴＥ１１波の遮断周波数以上
の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値との比に基づい
て放電の発生位置を知るものであることを特徴とする。
部分放電によるＧＩＳ中でのスペクトルは急峻で複数の
ピークが発生することが多い。従って、所定の第一の周
波数あるいは第二の周波数での強度ではなく、各所定範
囲の周波数帯域の強度の積分値を求めることにより検出
強度が大きくなる。従って、それぞれの周波数帯域にお
いて求めた積分値の比に基づけば、検出感度が良くな
る。

【００１２】さらに、検知装置は、ＴＥＭモードの強度
と、ＴＥｍ１モード、但しｍは１以上の整数、の強度と
の比に基づいて発生位置を知るものであることを特徴と
する。ＴＥＭモードの強度は筒状体の軸と交差する方向
の位置に依存してほぼ単調に増加する。また、ＴＥｍ１
モードの強度は、筒状体の軸と直交する方向の位置に依
存して中心導体に近いほど、ほぼ単調にＴＥＭモードよ
りも少ない割合で増加するか、ほぼ一定で変化しない
か、あるいは減少する。すなわち、筒状体の軸と直交す
る方向の位置と周波数スペクトル強度との関係が１対１
となる。従って、ＴＥＭモードとＴＥｍ１モードを用い
ることによって、径方向の位置をより正確に判定でき
る。特に、ＴＥＭモードとＴＥｍ１モードの境界となる
周波数は導電装置の構造から計算できることから、モー
ドを同定するための煩雑な実験的作業をすることなく、
容易に部分放電の発生位置を知ることができる。

【００１３】また、検知装置は、ＴＥｐ１モードの強度
と、ＴＥｑ１モードの強度との比、但しｐは２以下の整
数、ｑはｐより大きい整数、に基づいて発生位置を知る
ものであることを特徴とする。ＴＥｐ１モード、ただし
ｐは２以下の整数、はその強度が筒状体の軸と直交する
方向の位置に依存して中心導体に近くなるに従って、ほ
ぼ単調に増加するか、ほぼ一定で変化しない。一方、Ｔ
Ｅｑ１モードは、ｑをｐより大きく選択した場合は、中
心導体に近くなるに従ってＴＥｐ１モードよりもその強
度の増加の割合が小さい。故に、ＴＥｐ１モードの強度
とＴＥｑ１モードの強度の比はより強く筒状体の軸と交
差する方向の位置に依存する。従って、このようなモー
ド比を選択することによって、より正確な部分放電の発
生位置を知ることができる。

【００１４】そして、検知装置は、ＴＥ３１モードの遮
断周波数未満の所定の第一の周波数の強度と、ＴＥ３１
モードの遮断周波数以上の所定の第二の周波数の強度と
の比に基づいて発生位置を知るものであることを特徴と
する。ＴＥ３１の遮断周波数より低い周波数にはＴＥ
Ｍ、ＴＥ１１、ＴＥ２１の３種類のモードしか含まれな
い。これらのモードはタンクに近いほどその強度が小さ
いモードである。一方、ＴＥ３１モードの遮断周波数以
上の周波数では放電源の位置がタンクに近いほどその強
度が大きい。

【００１５】従って、両者の比をとった場合、その値は
部分放電の発生位置に極めて敏感となる。さらに、例え
ば特定のガス絶縁開閉装置の形状に対応する各モードの
周波数を知るには、あらかじめ模擬放電源などにより実
測する必要がある。これに対し、ガス絶縁開閉装置の形
状から理論的に導出可能なＴＥ３１モードの遮断周波数
を境界周波数とすることで、検知すべき周波数を実験的
に探索する必要がなくなるので、測定が容易である。

【００１６】さらに、検知装置は、ＴＥ３１波の遮断周
波数未満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値と、Ｔ
Ｅ３１波の遮断周波数以上の所定範囲の周波数帯域の強
度の積分値との比に基づいて発生位置を知るものである
ことを特徴とする。部分放電によるGIS中でのスペクト
ルは急峻で複数のピークが発生することが多い。従っ
て、所定の第一の周波数あるいは第二の周波数での強度
ではなく、各所定範囲の周波数帯域の強度の積分値を求
めることにより検出強度が大きくなる。従って、それぞ
れの周波数帯域において求めた積分値の比に基づけば、
検出感度を良くすることができる。

【００１７】また、電磁波検出部が、外部アンテナであ
ることを特徴とする。特定の電磁波モードの周波数を知
るには、放電源と電磁波検出部との角度を変化させてそ
の強度の周期性を調べる必要がある。この場合外部アン
テナを用いることにより角度依存性の測定が容易とな
る。

【００１８】そして、検知装置は、異なる電磁波モード
の強度の比が時間的に変化するとき筒状体内を動く自由
異物による放電であると判定する自由異物判定手段を有
するものであることを特徴とする。異なる電磁波モード
の強度の比が時間的に変化することは、筒状体内の放電
発生位置が筒状体の長さ方向と交差する方向に移動して
いることを意味する。すなわち、この放電は筒状体内を
筒状体の長さ方向と交差する方向に移動する自由異物に
よるものと判定できる。

【００１９】さらに、導電装置は、ガス絶縁開閉装置、
ガス絶縁母線又は電力ケーブルであることを特徴とす
る。これら導電装置は、内部放電によりＴＥＭ、ＴＥｍ
ｎモード（ｍ，ｎは整数）の電磁波を発生し、これらモ
ード間の強度の比から放電源の位置を知ることができ
る。

【００２０】また、この発明にかかる部分放電強検出装
置は、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に
収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する
導電装置における筒状体内で発生する電磁波の内のＴＥ
２１モードの強度を求めてこれを部分放電強度の指標と
する。ＴＥ２１モードは筒状体の長さ方向と交差する方
向の位置にほとんど依存しないので本モードを検出する
ことにより放電強度の正確な測定が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】ガス絶縁機器等の導電装置の内部
異常は、発生する部分放電の周波数スペクトルを検出す
ることで診断できる。相分離母線ＧＩＳは円筒同軸構造
をしているので、電磁波の伝搬に関して同軸導波管と見
なすことができる。同軸導波管内を伝搬する電磁波モー
ドには、ＴＥＭモード（ｔａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃ
ｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅ）、ＴＥｍｎモー
ド、ＴＭｍｎモードの基本的に３種類のモードが存在す
る。ここで、ＴＥｍｎモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｄｅ）の場合は、ｍおよびｎは１
以上の整数である。ＴＭｍｎモード（ｔrａｎｓｖｅｒ
ｓｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅ）の場合は、ｍは０以
上の整数、ｎは１以上の整数である。各電磁波モードは
それぞれのモードに固有の電磁界分布をもつ。

【００２２】図１〜図４は、各モードの電界分布の一例
を示す特性図である。図１はＴＥＭモードとＴＥｍ１モ
ードの特性を示し、図２はＴＭｍ１モードの径方向電界
成分の径方向分布を示す。図３は、ＴＥ１１モードとＴ
Ｍ０１モードの電界の径方向成分を示す特性図、図４
は、各モードの周波数分布図である。

【００２３】ＴＥＭモードは、良く知られているように
同軸中心からの距離に反比例する電界分布を示すことか
ら、図１のように、電界強度と径方向位置とは１対１に
対応する。放電発生源がタンク側にある場合、放電発生
源から放射された電磁波は、放電発生源が内部高圧導体
側にある場合に比べて内部高圧導体との結合が弱くな
る。ＴＥＭモードの電磁波が発生するためには導体が２
つ必要なことから、タンク側で放電した場合は内部高圧
導体側で放電した場合に比べて内部高圧導体との結合が
弱い分ＴＥＭモードの電磁波が発生しにくくなってい
る。

【００２４】一方、図２のように、ＴＭｍ１モードは中
心導体とタンク底面との間においてその強度が極小とな
る位置があり、電界強度と径方向位置は１対１に対応し
ない。また、図示はしていないが、ＴＥｍｎ、ＴＭｍｎ
モードの内ｎが２以上のモードについては、中心導体と
タンクとの間においてその強度が極小となる位置があ
り、電界強度と径方向の位置とは１対１に対応しない。

【００２５】ところで、部分放電源はＧＩＳのタンク内
のある位置に偶発的に存在し、例えば中心導体表面や、
タンク底面、スペーサ表面などが可能性としてある。そ
れらの放電源において放電が発生すると電磁波が励起さ
れる。前述したように、ＧＩＳのように同軸構造容器内
においては放電のエネルギにより各電磁波モードが励起
される。励起される電磁波モードそれぞれの強度は放電
の大きさや放電源の位置に依存する。

【００２６】一般に励起源の強度、すなわち放電の強度
が同じであれば、モード固有の電界強度分布において電
界が高くなる場所で励起するとそのモードが強く励起さ
れる。すなわち、図１および図２に示した各モードの電
界分布は各モードの電磁波強度の放電源位置依存性を示
している。従って、例えば、ＴＥ１１モードの場合はタ
ンク底面に放電源が存在する場合に比較して中心導体側
に存在する方が強く励起されることを示している。一
方、ＴＥ３１モードに関しては、タンク底面側に存在す
る方が強く励起されることを示している。

【００２７】従って、部分放電によって発生するＴＥ
Ｍ、ＴＥｍｎ、ＴＭｍｎモードの内、ＴＥＭモード、Ｔ
Ｅｍ１モードの強度を用いることによって放電源の径方
向の位置を知ることができる。なお、図２に示すように
ＴＭモードは電界分布が中心導体表面とタンク底面の間
で極小値をもち径方向の位置とモードの強度が１対１に
対応しない。また、図示していないが、ＴＥｍｎモード
の内、ｎが２以上のモードの場合にもＴＭモードと同様
にモードの強度と径方向の位置が必ずしも１対１に対応
しない場合がある。ゆえに、ＴＭモードを単独の指標と
して用いることは適当でない。但し、図３の特性図に示
すようにＴＥＭモードやＴＥ１１モードに比べてその値
は小さいので、ＴＥＭモードやＴＥ１１モード等に混在
していても、それほど影響を与えない。

【００２８】ところで、部分放電は放電の種類によっ
て、また印加電圧によって決まる放電源周辺の電界によ
って放電の大きさが異なる。即ち、特定の電磁波モード
の強度の違いだけでは、放電の大きさの違いを反映して
いるのか、あるいは、部分放電発生の径方向位置の違い
を反映しているのかを知ることができない。従って、あ
る特定のモードの強度だけでは、放電源の径方向の位置
を同定することは困難である。

【００２９】放電の大きさは発生の都度変化するが、何
らかの方法により放電の大きさの影響を除くことができ
れば、それは放電の大きさには依存せず、径方向だけに
依存することになり、特定の電磁波モードの強度の違い
は部分放電発生の径方向の位置の違いを反映することに
なるはずである。そうすれば、ＴＥＭモード、ＴＥｍ１
モードの内のいずれかの電磁波モードの強さを検出する
ことにより、放電源の径方向上の位置を知ることができ
る。この発明は、上記のような着想に基づいてなされた
もので、以下にいくつかの実施の形態について説明す
る。

【００３０】実施の形態１．以下、この発明の実施の一
形態を図５〜図１０について具体的に説明する。図５は
筒状体であるＧＩＳのタンク内部に混入した導電性異物
と部分放電の検知装置の構成を示す構成図、図６は検知
装置の動作を示すフローチャートである。図７は部分放
電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波
の周波数スペクトルを示すスペクトル図、図８は部分放
電がタンク側で発生した場合に発生する電磁波の周波数
スペクトルを示すスペクトル図、図９は検知装置の検知
結果を示す特性図、図１０は検知結果の時間変化を示す
特性図である。

【００３１】ところで、上記で述べたＴＥＭ、ＴＥ、Ｔ
Ｍの各モードの周波数域は、図４の周波数分布図に示す
ような関係にある。例えば、ＴＥ１１モードの電磁波は
ある所定の周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域には存在しな
い。すなわち各電磁波モードには遮断周波数ｆｃが存在
する。遮断周波数ｆｃとはある電磁波モードがその周波
数以上でしか存在しないという周波数である。

【００３２】この遮断周波数ｆｃは例えば、ＧＩＳのよ
うな同軸円筒構造の場合には理論的に計算できる。この
遮断周波数ｆｃは導波管として働くＧＩＳ１０の形状で
決るもので、内部高圧導体１２の外径をｘ、タンク１１
の内径をｙとすると、ＴＥｍ１モードの遮断周波数は、
近似的に次の（１）式 ｆｃ＝２ｃ・ｍ／π（ｘ＋ｙ） ここに、ｃ：光速 （１） で与えられる。例えば、内部高圧導体１２の外径ｘ＝１
３０ｍｍ、タンク１１の内径ｙ＝５５０ｍｍとすると、
ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１は約２８１Ｍ
Ｈｚとなる。ただし、厳密には電磁界の境界条件にもと
づいた数値解析により得ることができる。

【００３３】遮断周波数ｆｃから電磁波モードを特定す
ることができる場合がある。例えば、ＴＥ１１モードの
遮断周波数ｆｃＴＥ１１以下ではＴＥＭモードしか存在
できないので、ｆｃＴＥ１１以下のスペクトル強度はＴ
ＥＭモードのものであると判定できる。従って、遮断周
波数ｆｃＴＥ１１より小さい所定の周波数における成分
の強さを求めれば、それがＴＥＭモードの強さである。
そして、放電強度の影響を除くためにこのＴＥＭモード
の強度と、ＴＥＭモード以外のＴＥやＴＭモードの強度
との比を求めることにより正規化する。この正規化され
たＴＥＭモードの径方向電界成分の強度と放電発生の径
方向の位置ｄとは、１対１に対応するので、正規化され
たＴＥＭモードの強さから、その放電の径方向の発生位
置を知ることができる。

【００３４】図５において、導電装置としてのＧＩＳ１
０は次のように構成され、この発明の検知装置２０が設
けられている。円筒状のタンク１１の中心部に、断面が
中空円形の内部高圧導体１２がタンク１１と同軸になる
ようにして設けられている。内部高圧導体１２は、タン
ク１１の長さ方向に所定間隔をおいて設けられたコーン
状の絶縁スペーサ１３により支持固定されている。ま
た、タンク１１の内部、すなわち内部高圧導体１２の周
囲には、絶縁媒体である六弗化硫黄ガス（以下、ＳＦ６
ガスと表す）が充填されている。

【００３５】タンク１１内部の異常状態として、内部高
圧導体１２の表面に起立して固定された内部高圧導体固
定針１５、タンク１２の内壁面に起立して固定されたタ
ンク固定針１６、固定されていない自由異物１７、がそ
れぞれ放電発生源となる場合について考える。

【００３６】検知装置２０は、次のように構成されてい
る。電磁波検出器２１がタンク１１内に設置されてい
る。タンク１１内部において部分放電が発生すると電磁
波が発生する。この電磁波を電磁波検出器２１で検出
し、検出した信号を増幅器２２で増幅し、高速フーリエ
変換装置２３に取り込む。電磁波検出器２１は、タンク
１１の内面と面一に形成された平板状のアンテナであ
る。

【００３７】そして、高速フーリエ変換装置２３により
高速フーリエ変換を行い、周波数スペクトルを求める。
さらに、抽出器２５によりこの周波数スペクトルのう
ち、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の第
一の周波数ｆ１の成分の大きさＡ１（ｄＢＶ）と、ＴＥ
１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の第二の周波
数ｆ２の成分の大きさＡ２（ｄＢＶ）を取出す。

【００３８】割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を
求める。判定装置２７は、比率Ｕの大きさ及び時間変化
の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定
異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を図９
の曲線Ｄに基づいて算出する。表示装置２８は、判定装
置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｕの値を表示す
る。詳細は、後述する。なお、図５における高速フーリ
エ変換装置２３、抽出器２５、割算器２６がこの発明に
おける正規化手段である。

【００３９】第一、第二の周波数ｆ１，ｆ２は、このＴ
Ｅ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の周波数の
区域と、ｆｃＴＥ１１以上の区域からそれぞれ選ぶ。す
ると、第一の周波数ｆ１においてはＴＥＭモードの波だ
けしか含まない。前述のように、例えば内部高圧導体１
２の外径ｘ＝１３０ｍｍ、タンク１１の内径ｙ＝５５０
ｍｍとすると、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１
１は約２８１ＭＨｚになる。

【００４０】例えば、ｆ１＝８０ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨ
ｚに選ぶ。このように選ぶと、第一の周波数ｆ１の成分
と第二の周波数ｆ２の成分の各大きさの違いは、電磁波
中に含まれるＴＥＭ波とＴＥ波との違いを反映するもの
になる。そして、放電発生源が内部高圧導体１２側にあ
るか、タンク１１側にあるかで電磁波中に含まれるＴＥ
Ｍ波の割合が違ってくる。

【００４１】次に動作について、図６のフローチャート
を参照しながら説明する。タンク１１内に、放電発生源
としての上記の各種の異物である内部高圧導体固定針１
５、タンク固定針１６、自由異物１７のうちの一つを取
り付け、電圧を印加する。ステップＳ１１において、そ
の時の部分放電にともなって発生する電磁波を電磁波検
出器２１にて検出し、ステップＳ１２において電磁波検
出器２１からの信号を増幅器２２で増幅する。

【００４２】ステップＳ１３において、増幅した信号を
高速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フー
リエ変換を行い、周波数スペクトルを求める。放電発生
源が内部高圧導体固定針１５（図５参照）の場合の周波
数スペクトルを図７に、タンク固定針１６（図５参照）
の場合の周波数スペクトルを図８に示す。なお、図７、
図８において、横軸が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈ
ｚ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（ｄＢＶ）である。

【００４３】ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１
未満の成分に着目すると、放電発生源が内部高圧導体固
定針１５の場合である図７の方が、放電発生源がタンク
固定針１６の場合である図８よりもかなり大きくなって
いる。

【００４４】ステップＳ１４において、高速フーリエ変
換装置２３により求めた周波数スペクトルから、例えば
ｆ１＝８０ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大き
さＡ１，Ａ２を抽出器２５により抽出する。

【００４５】ステップＳ１５において、割算器２６によ
り、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。上述のように、第一
の周波数ｆ１はＴＥＭモードの波だけしか含まないの
で、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２は、電磁波中に含まれるＴＥＭ
波の割合を反映するものになる。なお、比率Ｕを求めて
第一の周波数ｆ１の成分Ａ１の値を第二の周波数ｆ２の
成分Ａ２により正規化するのは、放電源が同じ場所にあ
っても放電発生の都度Ａ１やＡ２の大きさは変化する
が、放電源が同じ場所にあれば放電電磁波中に含まれる
ＴＥＭ波の割合はほとんど変わらないので、正規化する
ことにより放電の大きさが変わることの影響をなくすこ
とができるためである。

【００４６】ステップＳ１６において、判定装置２７は
比率Ｕの時間変化の有無を判定する。時間変化があれ
ば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によ
るものであると判定し、ステップＳ１８において表示装
置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。自
由異物の場合は内部高圧導体１２とタンク１１との間を
行き来するので、すなわち径方向に移動していることに
なり、比率Ｕが時間的に増減する。この場合、それは自
由異物による部分放電により発生した電磁波の信号であ
ると言える。

【００４７】ステップＳ１６において比率Ｕが時間に対
して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放
電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異
物であると判定する。

【００４８】ステップＳ１６の判定において、放電発生
源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、図
１０の特性Ｅのように所定値Ｕ１、タンク１１近傍にあ
る場合は特性ＦのようにＵ１よりも小さい所定値Ｕ２を
示し、時間的に変化しない。また、自由異物であれば特
性Ｇのように時間的に所定値Ｕ１と所定値Ｕ２との間を
変化する。従って、固定異物か自由異物か判別すること
ができる。なお、図１０において、横軸は時間ｔ（ｍ
ｓ）、縦軸はＵの大きさである。

【００４９】ステップＳ２０において、部分放電の位置
を求める。比率Ｕは、放電発生源が内部高圧導体１２側
にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。
図９は、横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距
離ｄ、縦軸に比率Ｕの値をプロットした曲線Ｄを示すも
のである。

【００５０】この曲線Ｄは、ＧＩＳの寸法により予め想
定することができ、放電発生源が内部高圧導体１２の近
傍にあるとき比率Ｕ＝Ｕ１、タンク１１の近くの場合は
比率Ｕ＝Ｕ２である。比率Ｕの値が大きいほど部分放電
の位置が内部高圧導体１２に近いことが分る。すなわ
ち、放電発生源の径方向、すなわちタンク１１の長さ方
向と交差する方向の位置を知ることができる。

【００５１】従って、ステップＳ２０において、判定装
置２７は図９の曲線Ｄに相当するデータテーブルに基づ
いて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位置
を求める。例えばＵ＝Ｕ１の場合は、内部高圧導体１２
近傍で部分放電が発生していることが分る。

【００５２】ステップＳ２１において、表示装置２８に
「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステッ
プＳ２０において判定装置２７により求めた放電発生源
のタンク１１内における径方向の位置を例えば「内部高
圧導体側」と表示する。あわせて、データテーブルに基
づき図９の曲線Ｄを表示し、その上に比率Ｕ＝Ｕ１の値
を点Ｈとして表示する。さらに、比率Ｕの時間変化を図
１０の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様に時間軸を横軸にとって表
示する。

【００５３】表示装置２８により、図９に示すような予
め内部高圧導体１２から放電発生位置までの距離に対応
してＵ＝Ａ１／Ａ２をプロットした曲線Ｄ上に比率Ｕ＝
Ｕ１を点Ｈとして表示することにより、異物による部分
放電発生の位置を視覚的に捉えることができる。

【００５４】実施の形態２．図１１〜図１４は、この発
明の他の実施の形態を示すものであり、図１１は部分放
電が内部高圧導体側にて発生した場合に発生する電磁波
の周波数スペクトル、図１２は部分放電がタンク側に発
生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示す
スペクトル図である。図１３は６５０ＭＨｚでのスペク
トル強度のセンサと放電源の角度依存性、図１４は７８
５ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依
存性を示す特性図である。

【００５５】ところで、上述したように図５の実施の形
態においては、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１
１が２８１ＭＨｚであり、第一の周波数ｆ１を８０ＭＨ
ｚ、第二の周波数ｆ２を１ＧＨｚに選んだ。従って、第
一の周波数ｆ１における成分の強さはＴＥＭモードの電
磁波の強さであり、第二の周波数ｆ２における成分の強
さは図４のようにＴＥＭ、ＴＥ、ＴＭモードの電磁波が
混在したものの強さである可能性がある。

【００５６】図２あるいは図３に示したように、ＴＭモ
ードは電界分布が中心導体表面とタンク底面（内面）と
の間で極小値をもち、径方向の位置とモードの強度とが
１対１に対応しない。このため、上記ＴＭモードを含ま
ないモード、例えばＴＥｍ１モードだけの強さを用いた
方が、放電発生の径方向位置を一層感度良く特定でき
る。以下、具体的に説明する。

【００５７】検地装置２０は、図５に示したものと同様
のものを用いる。但し、この実施の形態においては、抽
出器２５が抽出する周波数成分が図５のものとは異な
る。すなわち、高速フーリエ変換装置２３により高速フ
ーリェ変換を行い、求められた周波数スペクトルから抽
出器２５により第１のモードであるＴＥ２１モードの成
分の大きさＡ１（ｄＢＶ）と、第二のモードであるＴＥ
３１モードの成分の大きさＡ２（ｄＢＶ）を取出す。Ｔ
Ｅ２１、ＴＥ３１モードの周波数の検出方法に関しては
後述する。

【００５８】割算器２６により、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を
求める。判定装置２７は、比率Ｕの大きさ及び時間変化
の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、固定
異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を図９
の曲線Ｄと同様の曲線に基づいて算出する。表示装置２
８は、判定装置２７の判定結果の文字情報及び比率Ｕの
値を表示する。

【００５９】ここで、本実施の形態を実現するために
は、検出するべきＴＥ２１モードとＴＥ３１モードの電
磁波がいかなる周波数において検出できるかをあらかじ
め知っておく必要がある。それぞれのモードの強度を示
す周波数は、次のようにして求めることができる。すな
わち、ＴＥｍｎモードの電磁波は理論的にタンク円周回
転方向にｓｉｎ（ｍθ）あるいはｃｏｓ（ｍθ）なる周
期性をもつことが知られている。ここで、θは放電源と
センサのタンク円周方向への回転角度である。すなわ
ち、センサをタンク円周方向に移動させると、その強度
はｓｉｎ（ｍθ）あるいはｃｏｓ（ｍθ）なる周期性を
もつ。

【００６０】従って、ある特定の周波数成分の円周方向
依存性を測定しその強度の周期がπ/ｍであればその周
波数はＴＥｍｎモードと判断することができる。このよ
うにして、ある特定の周波数ピークがどの電磁波モード
であるかを知ることができる。従って、工場試験時、あ
るいは、ＧＩＳ設置場所において模擬放電源等によりセ
ンサと放電源の角度依存性を測定することにより、その
ＧＩＳにおける各モードの周波数を知ることができる。

【００６１】さて、具体的に電磁波モードと周波数との
関係の求め方について述べる。図１１は模擬放電源を中
心導体上に設置して測定した周波数スペクトル、図１２
はタンク底面側に設置して測定した周波数スペクトルで
ある。図中には理論的に計算した各モードＴＥ１１、Ｔ
Ｅ２１、ＴＥ３１、ＴＥ４１、ＴＥ１２、ＴＥ２２、Ｔ
Ｍ０１、ＴＭ１１、ＴＭ２１の遮断周波数も記入した。

【００６２】図１３と図１４は、図１２内に示した周波
数スペクトル上の周波数ｆ１と周波数ｆ２での強度に関
してセンサと放電源の角度位置を相対的に変化させたと
きの特性である。周波数ｆ１に関しては山が４個、周波
数ｆ２に関しては山が６個あることがわかる。従って、
先に述べたように、周波数ｆ１はＴＥ２１モード、周波
数ｆ２はＴＥ３１モードのスペクトルピークであること
がわかる。このようにして、スペクトルピーク強度の円
周位置依存性を測定することにより、各周波数ピークの
モードを知ることができる。

【００６３】以上のことから本実施の形態では、例えば
第一の周波数としてＴＥ２１モードであるｆ１＝６５０
ＭＨｚを選択し、第２の周波数としてＴＥ３１モードで
あるｆ２＝７８５ＭＨｚを選ぶ。これらの周波数を選ぶ
と、第一の周波数ｆ１の成分と第二の周波数ｆ２の成分
の大きさの違いは、電磁波中に含まれるＴＥ２１モード
とＴＥ３１モードとの違いになる。

【００６４】次に動作について、図６のフローチャート
を参照しながら説明する。タンク１１内に、放電発生源
としての上記の各種の異物である内部高圧導体固定針１
５、タンク固定針１６、自由異物１７のうちの一つを取
り付け、電圧を印加する。ステップＳ１１において、そ
の時の部分放電にともなって発生する電磁波を電磁波検
出器２１にて検出し、ステップＳ１２において電磁波検
出器２１からの信号を増幅器２２で増幅する。

【００６５】ステップＳ１３において、増幅した信号を
高速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フー
リェ変換を行い、周波数スペクトルを求める。放電発生
源が内部高圧導体固定針１５の場合の周波数スペクトル
が図１１、タンク固定針１６の場合の周波数スペクトル
が図１２である。なお、図１１、図１２において、横軸
が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈｚ）、縦軸が振幅Ａｍｐ
ｌｉ（ｄＢＶ）である。ＴＥ２１モードの成分、即ち周
波数ｆ１の強度に着目すると、放電発生源が内部高圧導
体固定針とタンク固定針１６の場合でほとんど変化しな
いが。ＴＥ３１モード、即ち周波数ｆ２での強度を見る
と、設置タンク固定針の方がその強度は大きい。

【００６６】ステップＳ１４において、高速フーリエ変
換装置２３により求めた周波数スペクトルから、ｆ１＝
６５０ＭＨｚ、ｆ２＝７８５ＭＨｚにおける成分の大き
さＡ１、Ａ２を抽出器２５により抽出する。

【００６７】ステップＳ１５において、割算器２６によ
り、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２を求める。上述のように、第一
の周波数ｆ１はＴＥ２１モードだけしか含まず、第二の
周波数ｆ２はＴＥ３１モードしか含まないように選んで
いるので、比率Ｕ＝Ａ１／Ａ２は、電磁波中に含まれる
ＴＥ２１波とＴＥ３１波の比になる。なお、第一の周波
数ｆ１の成分Ａ１の値を第二の周波数ｆ２の成分Ａ２に
より比率Ｕを求めるのは、放電発生の都度Ａ１やＡ２の
大きさが変化するが、比によって判定すればこの影響を
なくすことができるためである。

【００６８】ステップＳ１９において、判定装置２７は
比率Ｕの時間変化の有無を判定する。時間変化があれ
ば、ステップＳ２０において、この放電は自由異物によ
るものであると判定し、ステップＳ２１において表示装
置２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。自
由異物の場合は内部高圧導体１２とタンク１１との間を
行き来するので、すなわち径方向に移動していることに
なり、比率Ｕが時間的に増減する。この場合、それは自
由異物による部分放電により発生した電磁波のスペクト
ルであると言える。

【００６９】ステップＳ１９において比率Ｕが時間に対
して変化せず一定の場合は、ステップＳ２１において放
電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異
物であると判定する。

【００７０】ステップＳ１９の判定において、放電発生
源が固定異物で内部高圧導体１２近傍にある場合は、所
定値Ｕ３、タンク１１近傍にある場合は特性Ｆのように
Ｕ３よりも小さい所定値Ｕ４を示し、時間的に変化しな
い。また、自由異物であれば時間的に所定値Ｕ３と所定
値Ｕ４との間を変化する。従って、固定異物か自由異物
か判別することができる。

【００７１】ステップＳ２０において、部分放電の位置
を求める。比率Ｕは、放電発生源が内部高圧導体１２側
にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。
従って、予め図９の曲線Ｄと同様の横軸に放電発生源の
内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦軸に比率Ｕの値をプ
ロットした曲線を求めておく。

【００７２】この曲線は、ＧＩＳの寸法により予め決る
ものであり、放電発生源が内部高圧導体１２の近傍にあ
るとき比率Ｕ＝Ｕ３、タンク１１の近くの場合は比率Ｕ
＝Ｕ４である。比率Ｕの値が大きいほど部分放電の位置
が内部高圧導体１２に近いことが分る。すなわち、放電
発生源の径方向の位置を知ることができる。

【００７３】従って、ステップＳ２０において、判定装
置２７は比率Ｕと距離ｄとの関係を示すデータテーブル
に基づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向
の位置を求める。例えばＵ＝Ｕ３の場合は、内部高圧導
体１２の近傍において部分放電が発生していることが分
る。

【００７４】上記実施例では第１のモードとしてＴＥ２
１モード、第２のモードとしてＴＥ３１モードの強度比
Ｕ＝Ａ１（ＴＥ２１）／Ａ２（ＴＥ３１）を用いて放電
源の径方向位置を推定できるようにしたが、第１のモー
ドとしてＴＥＭモードを用いても強度比Ｕ＝Ａ１（ＴＥ
Ｍ）／Ａ２（ＴＥ２１）あるいはＵ＝Ａ１（ＴＥＭ）／
Ａ２（ＴＥ３１）にて推定するようにしても良い。

【００７５】第１のモードとしてＴＥＭモードを用いる
と次のような効果がある。ＴＥＭモードの最低遮断周波
数はＴＥ１１モードの遮断周波数であり、本周波数は前
述したように理論的に計算できる。ＴＥ１１モードの遮
断周波数以下の周波数ではＴＥＭモードしか存在しない
ので、ＴＥＭモードの周波数は実験的に円周位置依存性
を測定することなく特定できる。従って、ＴＥＭモード
を第１の検知周波数とすることにより、モード間の比を
求める手順が容易となる。

【００７６】実施の形態３．図１５は、さらにこの発明
の他の実施の形態を示す検知装置の構成図である。この
実施の形態では、検知装置２０ａは電磁波検出器２１ａ
以外は図５の検知装置２０と同様のものである。電磁波
検出器２１ａをスペーサ１３の外周部に設置しスペーサ
１３から漏れてくる電磁波を検出するようにした。

【００７７】このような電磁波検出器２１ａとしてはル
ープ型のアンテナを用いることができる。スペーサ１３
は誘電体であるので、タンク１１内部の部分放電によっ
て発生した電磁波はスペーサ部からタンク１１外部に漏
れてくる。スペーサ外部に設置した電磁波検出器２１ａ
をスペーサ外周にそって回転させることによって検出し
ている周波数とモードとの関係が明らかにできる。本構
成では電磁波検出器を円周方向に回転させることができ
るので、模擬放電等によって周波数と電磁波モードの関
係を知ることが容易となる。

【００７８】実施の形態４．ところで、部分放電により
発生する電磁波において、ＴＥ１１モードの遮断周波数
ｆｃＴＥ１１未満の区域においてはＴＥ波及びＴＭ波は
存在せずＴＥＭ波しか存在しない。しかし、ＴＥＭ波は
図４、図１１に示したようにＴＥ１１モードの遮断周波
数ｆｃＴＥ１１以上の区域においても存在し、ＴＥ波と
ＴＭ波とＴＥＭ波の三者が混在する。

【００７９】前述したように、周波数スペクトルにおい
て、ある特定の周波数ピークがどのモードであるかを判
定するには、模擬的な部分放電を発せさせ、スペクトル
強度のタンク円周位置依存性を測定しなければならな
い。実際の運転中のＧＩＳにおいては、このような模擬
的な部分放電を発生させることが困難な場合がある。こ
の場合、ある特定のモードである周波数ｆ２の選定が困
難となる。このような場合は、特定の周波数でのスペク
トル強度を選ぶのではなく、ある周波数帯でのスペクト
ル強度の積分値を選べばよい。具体的な区域としては、
ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の所定範
囲の区域における積分値Ｓ１、ＴＥ１１モードの遮断周
波数ｆｃＴＥ１１以上の所定範囲の区域における積分値
Ｓ２を求め、この両者の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求めれば
よい。

【００８０】図１６〜図１８は、上記比率Ｖに基づいて
判定するこの発明の他の実施の形態を示すもので、図１
６は検知装置の構成図である。図１７は検知装置の動作
を示すフローチャート、図１８は図１６の検知装置の検
知結果を示す特性図である。図１６において、検知装置
３０は、次のように構成されている。増幅器２２で電磁
波検出器２１の信号を増幅し、高速フーリエ変換装置２
３に供給するのは、図５の検知装置２０と同様である。

【００８１】積分装置３１は、高速フーリエ変換装置２
３により高速フーリエ変換を行って求めた周波数スペク
トルに基づき、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１
１未満の区域における所定範囲のスペクトル強度の積分
値Ｓ１、ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上
の区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ２
を求める。割算器２６は、積分値Ｓ１とＳ２の比率Ｖ＝
Ｓ１／Ｓ２を求める。

【００８２】判定装置２７は、比率Ｖの大きさ及び時間
変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、
固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を
算出する。図１８に比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２をプロットした
ものを示す。横軸は、図９と同様、放電発生源の内部高
圧導体１２からの距離であり、放電異物が内部高圧導体
１２近辺にあるときは所定の値Ｖ１を、タンク１１近傍
にあるときは、所定の値Ｖ１より小さい別の所定の値Ｖ
２になる。このように、図１８において比率Ｖの値を曲
線Ｊ上にプロットすることによっても放電発生源の径方
向の位置を知ることができる。

【００８３】表示装置２８は、判定装置２７の判定結果
の文字情報及び比率Ｖの値を表示する。なお、図１６に
おける高速フーリエ変換装置２３、積分器３１、割算器
２６がこの発明における正規化手段である。

【００８４】次に動作を図１７のフローチャートによっ
て説明する。ステップＳ３４において、高速フーリエ変
換装置２３により求めた周波数スペクトルから、ＴＥ１
１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１を例えば上述のｆｃ
ＴＥ１１＝２８１ＭＨｚとし、ｆ＝０〜２８０ＭＨｚま
での範囲におけるスペクトル強度の積分値Ｓ１、及びｆ
＝２８１〜１２００ＭＨｚまでの範囲におけるスペクト
ル強度の積分値Ｓ２を積分器３１により求める。

【００８５】ステップＳ３５において、割算器２６によ
り、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。上述のように、得ら
れた周波数スペクトルはｆｃＴＥ１１未満の区域におい
てはＴＥＭモードだけしか含まず、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２
は、電磁波中に含まれるＴＥＭ波の割合を反映するもの
になる。比率Ｖを求めて積分値Ｓ１を積分値Ｓ２により
正規化するのは、放電発生の都度Ｓ１やＳ２の大きさが
変化するので、この影響を正規化することによりなくす
ためである。

【００８６】ステップＳ１６において判定装置２７は、
比率Ｖの時間変化の有無を判定する。時間変化があれ
ば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によ
るものであるとして、ステップＳ１８において表示装置
２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。

【００８７】ステップＳ１６において比率Ｖが時間に対
して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放
電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異
物であるとする。放電発生源が固定異物で内部高圧導体
１２近傍にある場合は、図１８の曲線Ｊにおける所定値
Ｖ１、タンク１１近傍にある場合は上記Ｖ１よりも小さ
い所定値Ｖ２を示し、時間的に変化しない。

【００８８】ステップＳ３６において、部分放電の位置
を求める。比率Ｖは、放電発生源が内部高圧導体１２側
にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。
図１８は、横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの
距離ｄ、縦軸に比率Ｖの値をプロットした曲線Ｊを示す
ものである。この曲線Ｊは、上述の図９の曲線Ｄと同様
にＧＩＳの寸法により予め想定することができ、放電発
生源が内部高圧導体１２近傍にあるとき比率Ｖ＝Ｖ１、
タンク１１の近くにある場合は比率Ｖ＝Ｖ２である。

【００８９】従って、ステップＳ３６において、判定装
置２７は図１８の曲線Ｊに相当するデータテーブルに基
づいて、放電発生源のタンク１１内における径方向の位
置を求める。例えばＶ＝Ｖ２の場合は、図１８において
曲線Ｊ上のＫ点であり、タンク１１側で部分放電が発生
していることが分る。

【００９０】ステップＳ２１において、表示装置２８に
「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステッ
プＳ２１において判定装置２７により求めた放電発生源
のタンク１１内における径方向の位置を例えば「タンク
側」と表示する。あわせて、データテーブルに基づき図
１８の曲線Ｊを表示し、その上に比率Ｖ＝Ｖ２の値を点
Ｋとして表示する。さらに、比率Ｖの時間変化を図１０
の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様にして表示する。

【００９１】なお、上記実施の形態では、ＴＥ１１モー
ドの遮断周波数ｆｃＴＥ１１未満の区域のスペクトル強
度の積分値Ｓ１とＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ
１１以上の区域のスペクトル強度の積分値Ｓ２という２
つの積分値の違いを用いた。しかし、この２つ以外に全
周波数域に亘るスペクトル強度の積分値ＳＴを用いても
よい。

【００９２】つまり３つの積分値Ｓ１，Ｓ２，ＳＴのう
ち任意の２つを選んで、すなわちＶ＝Ｓ１／Ｓ２の代り
に、Ｗ＝Ｓ１／ＳＴあるいはＸ＝Ｓ２／ＳＴを求めて、
予め求めておいた図１８の曲線Ｊと同様のデータターブ
ルに基づいて放電発生源の径方向の位置を同定できる。
また、この比率Ｗや比率Ｘの時間変化を追うことによっ
て放電発生源が固定異物なのか自由異物なのかを知るこ
とができる。

【００９３】実施の形態５．また、実際にＧＩＳが稼働
している場所においては、センサ位置は固定の場合が多
い。また、試験的に部分放電源をＧＩＳ内部に設置し
て、図１３、１４のようなセンサと放電源の角度依存性
を測定することも、困難である。従って、特定の周波数
ピークがどのモードであるかを実験的に知るのは困難な
場合がある。

【００９４】このような場合は、特定のモードに対応す
る周波数のスペクトル強度を選ぶのではなく、ＧＩＳの
構造から計算したＴＥ３１モードの遮断周波数を境界と
して、それ以上とそれ以下の周波数スペクトル強度の積
分値を選んでも良い。具体的な区域としては、ＴＥ３１
モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１未満の所定範囲の区域
における積分値Ｓ１、ＴＥ３１モードのｆｃＴＥ３１よ
り大きい所定範囲の区域における積分値Ｓ２を求め、こ
の両者の比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求めればよい。

【００９５】検知装置は、図１６の検知装置３０と同様
のものであるが、その動作が若干異なる。積分装置３１
は、高速フーリエ変換装置２３により高速フーリェ変換
を行って求めた周波数スペクトルに基づき、ＴＥ３１モ
ードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１以下の区域における所定
範囲のスペクトル強度の積分値Ｓ１、ｆｃＴＥ３１より
大きい区域における所定範囲のスペクトル強度の積分値
Ｓ２を求める。割算器２６は、積分値Ｓ１とＳ２の比率
Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。

【００９６】判定装置２７は、比率Ｖの大きさ及び時間
変化の有無に基づき、固定異物か自由異物かを判定し、
固定異物の場合はタンク１１内における径方向の位置を
算出する。図７と同様に、比率Ｖの値を曲線Ｊ上にプロ
ットすることによっても放電発生源の径方向の位置を知
ることができる。表示装置２８は、判定装置２７の判定
結果の文字情報及び比率Ｖの値を表示する。

【００９７】次に動作は図１７のフローチャートと同様
であるので、これによって説明する。ステップＳ３５に
おいて、高速フーリエ変換装置２３により求めた周波数
スペクトルから、ｆ＝０〜７３０ＭＨｚまでの範囲にお
けるスペクトル強度の積分値Ｓ１、及びｆ＝７３０〜１
２００ＭＨｚまでの範囲におけるスペクトル強度の積分
値Ｓ２を積分器３１により求める。７３０ＭＨｚはＴＥ
３１モードの遮断周波数である。

【００９８】ステップＳ３５において、割算器２６によ
り、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２を求める。上述のように、得ら
れた周波数スペクトルは７３０ＭＨｚ以下の区域におい
てはＴＥＭモード、ＴＥ１１、ＴＥ２１だけしか含まな
い。これらのモードはすべて放電源が中心導体に近いほ
どその強度が大きくなるモードである。一方、７３０Ｍ
Ｈｚ以上の周波数成分は中心導体に近いほどその強度が
弱くなる。従って、比率Ｖ＝Ｓ１／Ｓ２は、その大きさ
が放電源の径方向の位置と１対１に対応する。積分値Ｓ
１と積分値Ｓ２の比率Ｖを求めて径方向位置の判断基準
とするのは、放電発生の都度Ｓ１とＳ２の大きさが比例
関係を保ちつつ変化するので、この影響をなくすためで
ある。

【００９９】ステップＳ１６において判定装置２７は、
比率Ｖの時間変化の有無を判定する。時間変化があれ
ば、ステップＳ１７において、この放電は自由異物によ
るものであるとして、ステップＳ１８において表示装置
２８に「部分放電発生、自由異物」の表示をする。

【０１００】ステップＳ１６において比率Ｖが時間に対
して変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放
電発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異
物であるとする。放電発生源が固定異物で内部高圧導体
１２近傍にある場合は、所定値Ｖ３、タンク１１近傍に
ある場合は上記Ｖ３よりも小さい所定値Ｖ４を示し、時
間的に変化しない。

【０１０１】ステップＳ３６において、部分放電の位置
を求める。比率Ｖは、放電発生源が内部高圧導体１２側
にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。
横軸に放電発生源の内部高圧導体１２からの距離ｄ、縦
軸に比率Ｖの値をプロットした曲線は、上述の図１７の
曲線Ｊと同様にＧＩＳの寸法により予め決るものであ
り、放電発生源が内部高圧導体１２の近傍にあるとき比
率Ｖ＝Ｖ３、タンク１１の近くの場合は比率Ｖ＝Ｖ４で
ある。従って、ステップＳ３６において、判定装置２７
は比率Ｕと距離ｄのデータテーブルに基づいて、放電発
生源のタンク１１内における径方向の位置を求める。

【０１０２】ステップＳ２１において、表示装置２８に
「部分放電発生、固定異物」と表示するとともにステッ
プＳ３６において判定装置２７により求めた放電発生源
のタンク１１内における径方向の位置を例えば「タンク
表面上」と表示する。あわせて、データテーブルに基づ
き図１７の曲線Ｊと同様の曲線を表示し、その上に比率
Ｖの値を点として表示する。さらに、比率Ｖの時間変化
を図１０の特性Ｅ、Ｆ、Ｇと同様にして表示する。

【０１０３】実施の形態６．図１９〜図２４は、さらに
この発明の他の実施の形態を示すもので、図１９は検知
装置の構成図、図２０は検知装置の動作を示すフローチ
ャートである。図２１、図２２は内部高圧導体側におい
て部分放電が発生したときに発生する電磁波のそれぞれ
低い方の帯域フィルタ、高い方の帯域フィルタを通過し
た波形である。図２３、図２４はタンク側において部分
放電が発生したときに発生する電磁波のそれぞれ低い方
の帯域フィルタ、高い方の帯域フィルタを通過した波形
である。

【０１０４】この実施の形態は、図５や図１６に示した
実施の形態のように周波数スペクトルを求めなくとも放
電発生源の径方向の位置、及び放電発生源が固定異物な
のか自由異物なのかを判断することができるものであ
る。

【０１０５】図１９において、検知装置４０は、次のよ
うに構成されている。低い方の帯域フィルタ４１は、増
幅器２２で増幅された電磁波検出器２１の信号のうち、
ＴＥ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１、例えば上述
のｆｃＴＥ１１＝２８１ＭＨｚ未満の区域における所定
の周波数帯域、例えば１５０〜２５０ＭＨｚの信号を通
過させる。低い方の帯域フィルタ４１を通過した信号は
整流器４２に整流され、ピークホールド回路４３にてそ
の最大値Ｂ１が記憶される。

【０１０６】高い方の帯域フィルタ４４は、増幅器２２
で増幅された電磁波検出器２１の信号のうち、ＴＥ１１
モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の区域における所
定の周波数帯域、例えば９００〜１０００ＭＨｚの信号
を通過させる。高い方の帯域フィルタ４４を通過した信
号は整流器４５にて整流され、ピークホールド回路４６
にてその最大値Ｂ２が記憶される。

【０１０７】割算器２６は、各最大値Ｂ１，Ｂ２の比率
Ｙ＝Ｂ１／Ｂ２を求める。判定装置２７は、比率Ｙの大
きさ及び時間変化の有無に基づき、固定異物か自由異物
かを判定し、固定異物の場合はタンク１１内における径
方向の位置を算出する。表示装置２８は、判定装置２７
の判定結果の文字情報及び比率Ｙの値を表示する。な
お、図１９における帯域フィルタ４１，４４、整流回路
４２，４５、ピークホールド回路４３，４６、割算器２
６がこの発明における正規化手段である。

【０１０８】次に動作を図２０のフローチャートによっ
て説明する。ステップＳ１１において、電磁波検出器２
１により検出し、ステップＳ１２において増幅する。ス
テップＳ５３において、低い方の帯域フィルタ４１、高
い方の帯域フィルタ４４でそれぞれの周波数帯域の信号
を通過させ、整流する。ステップＳ５４において、ピー
クホールド回路４３，４６に低い方の帯域及び高い方の
帯域フィルタ４１，４４を通過した信号を入力し、各最
大値Ｂ１，Ｂ２を記憶する。

【０１０９】ステップＳ５５において、割算器２６によ
りＹ＝Ｂ１／Ｂ２を求める。ステップＳ１６において、
判定装置２７は比率Ｙの時間変化の有無を判定する。時
間変化があれば、ステップＳ１７において、この放電は
自由異物によるものであると判定し、ステップＳ１８に
おいて表示装置２８に「部分放電発生、自由異物」の表
示をする。ステップＳ１６において比率Ｙが時間に対し
て変化せず一定の場合は、ステップＳ１９において放電
発生源は径方向には移動していない、すなわち固定異物
であると判定する。

【０１１０】ステップＳ５６において、部分放電の位置
を求める。比率Ｙは、放電発生源が内部高圧導体１２側
にあるかタンク１１側にあるかでその大きさが異なる。
図６や図１７のステップＳ２０，Ｓ３６と同様にして、
比率Ｙの値と内部高圧導体からの距離に関するデータテ
ーブルに基づき、放電発生源のタンク１１内における径
方向の位置を求める。このデータテーブルも同様にＧＩ
Ｓの寸法により予め想定することができ、放電発生源が
内部高圧導体１２の近くにあるときＹの値は大きく、タ
ンク１１の近くにある場合はＹの値は小さい。

【０１１１】放電発生源が内部高圧導体１２近傍にある
場合、１５０〜２５０ＭＨｚの低い方の帯域フィルタ４
１を通過した波形は図２１のようになり、９００〜１０
００ＭＨｚの高い方の帯域フィルタ４４を通過した波形
は図２２のようになる。このとき、ピークホールド回路
４３で検出される最大値Ｂ１は図２１より約６／１００
０Ｖ、ピークホールド回路４６で検出される最大値Ｂ２
は図２３より７／１０００Ｖであり、これよりＹ＝６／
７＝０．８６となる。なお、図２１、図２２において、
横軸が時間ｔ（ｓ）、縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（Ｖ）であ
る。

【０１１２】また、放電発生源がタンク１１近傍にある
場合、低い方の帯域フィルタ４１を通過した波形は図２
３のようになり、高い方の帯域フィルタ４４を通過した
波形は図２４のようになる。このとき、ピークホールド
回路４３で検出される最大値Ｂ１は図２３より約０．６
２／１０００Ｖ、ピークホールド回路４６で検出される
最大値Ｂ２は図２４より４／１０００Ｖであり、これよ
りＹ＝０．６２／４＝０．１６となる。なお、図２３、
図２４において、横軸が時間ｔ（ｓ）、縦軸が振幅Ａｍ
ｐｌｉ（Ｖ）である。このように、放電発生源の位置に
より比率Ｙの値が大きく変化するので、発生位置を容易
に求めることができる。

【０１１３】そして、ステップＳ２１において、表示装
置２８に「部分放電発生、固定異物」と表示するととも
にステップＳ５６において判定装置２７により求めた放
電発生源のタンク１１内における径方向の位置を例えば
「タンク側」と表示する。あわせて、データテーブルに
基づき図９の曲線Ｄと同様の曲線を表示し、その上に比
率Ｙの値を点として表示する。さらに、比率Ｙの時間変
化を図１０の特性Ｅ，Ｆ，Ｇと同様に表示する。

【０１１４】また、図１９における帯域フィルタ４１，
４２の通過周波数を他の周波数帯に選んでも、例えば次
のように選んでも、同様の結果が得られ、放電発生の位
置、自由異物によるものか固定異物によるものかを知る
ことができる。低い方の帯域フィルタ４１の通過帯域
を、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１、例えば
上述のｆｃＴＥ３１＝７３０ＭＨｚ未満の区域における
所定の周波数帯域、例えば２００〜３００ＭＨｚの信号
を通過させるように選定する。高い方の帯域フィルタ４
４は、ＴＥ３１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ３１（７３
０ＭＨｚ）以上の区域における所定の周波数帯域、例え
ば９００〜１０００ＭＨｚの信号を通過させるように選
ぶ。

【０１１５】実施の形態７．図２５、図２６は、さらに
この発明の他の実施の形態を示すもので、図２５は検知
装置の構成図、図２６は内部高圧導体からの距離と二つ
の検出器出力の比との関係を示す特性図である。この実
施の形態も、周波数スペクトルを求めなくとも放電発生
源の径方向の位置、及び放電発生源が固定異物なのか自
由異物なのかを判断することができるものである。

【０１１６】検知装置５０は次のように構成されてい
る。図２５において、二つの電磁波検出器５１，５５を
準備し、一方の電磁波検出器５１にてＴＥＭ波を検出
し、もう一方の電磁波検出器５５にてＴＥ波を検出す
る。このとき、二つの電磁波検出器５１，５５から同じ
タイミングで信号を取り出せるように調整しておく。そ
して、上記電磁波検出器５１，５５により検出された信
号を増幅器５２，５６にて増幅する。ピークホールド回
路５４，５８によりＴＥＭ，ＴＥ各モードの電磁波の最
大値Ｃ１，Ｃ２を記憶する。

【０１１７】割算器２６により最大値Ｃ１，Ｃ２の比率
Ｚ＝Ｃ１／Ｃ２を求める。なお、図２５における整流回
路５３，５７、ピークホールド回路５４，５８、割算器
２６がこの発明における正規化手段である。

【０１１８】この２つの電磁波検出器５１，５５の最大
値の比率Ｚ＝Ｃ１／Ｃ２から電磁波に含まれているＴＥ
Ｍモードの電磁波の割合がわかる。図２６に２つの電磁
波検出器５１，５５からの出力の比率Ｚをプロットした
曲線Ｍを示す。図９の曲線Ｄと同様の傾向を有する。こ
のときの横軸ｄは図９と同様、放電発生源の高圧導体１
２からの距離である。図２６から放電発生源の径方向の
位置を知ることができる。また、この時間変化を追うこ
とによって放電発生源が固定異物なのか自由異物なのか
を知ることができる。

【０１１９】実施の形態８．図５の実施の形態では、タ
ンク１１内部の異常状態として、内部高圧導体１２の表
面に起立して固定された内部高圧導体固定針１５、タン
ク１２の内壁面に起立して固定されたタンク固定針１
６、固定されていない自由異物１７、がそれぞれ放電発
生源となる場合について述べたが、異常状態はこれに限
られるものではなく、この発明は他の場合についても適
用できる。

【０１２０】図２７〜図２９は、さらにこの発明の他の
実施の形態を示すものであり、図２７はＧＩＳのタンク
内部に混入し、絶縁スペーサの表面に付着した導電性異
物と部分放電の検知装置の構成を示す構成図、図２８は
部分放電が絶縁スペーサ上でかつ内部高圧導体側にて発
生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示す
スペクトル図、図２９は部分放電が絶縁スペーサ上でか
つタンク側にて発生した場合に発生する電磁波の周波数
スペクトルを示すスペクトル図である。

【０１２１】図２７において、タンク１１内部の異常状
態として、絶縁スペーサ１３の表面の内部高圧導体１２
近傍に固定された導電性異物であるスペーサ沿面針１
８、絶縁スペーサ１３の表面のタンク１１近傍に固定さ
れた導電性異物であるスペーサ沿面針１９の２ケースに
ついて考える。その他の構成については、図５に示した
ものと同様のものである。

【０１２２】内部の部分放電により発生した電磁波を検
出し増幅して高速フーリエ変換装置２３により高速フー
リエ変換を行って、周波数スペクトルを求める。この周
波数スペクトルは、絶縁スペーサ１３の内部高圧導体１
２近傍に固定されたスペーサ沿面針１８による部分放電
の場合は図２８に、絶縁スペーサ１３のタンク１１近傍
に固定されたスペーサ沿面針１９による部分放電の場合
は図２９に示すようなものになる。なお、図２８、図２
９において、横軸が周波数ｆｒｅｑｕｎｃｙ（Ｈｚ）、
縦軸が振幅Ａｍｐｌｉ（ｄＢＶ）である。

【０１２３】そこで、図２８において、ＴＥ１１モード
の遮断周波数ｆｃＴＥ１１（この実施の形態の場合、２
８１ＭＨｚ）未満の周波数であるｆ１＝８０ＭＨｚ、Ｔ
Ｅ１１モードの遮断周波数ｆｃＴＥ１１以上の周波数で
あるｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大きさＡ１，Ａ２を
求め、Ｕ＝Ａ１／Ａ２を計算する。

【０１２４】また、図２９においても同様にｆ１＝８０
ＭＨｚ、ｆ２＝１ＧＨｚにおける成分の大きさＡ１，Ａ
２を求め、Ｕ＝Ａ１／Ａ２を計算する。絶縁スペーサ１
３の表面に付着した導電性異物による部分放電の場合に
ついても、成分Ａ２で正規化されたＡ１の値は、図５に
示した異常の場合と同じ傾向を示し、その大きさから絶
縁スペーサ１３の径方向のどの位置で部分放電が発生し
たのかを知ることができる。

【０１２５】このように、絶縁スペーサ１３の表面にお
ける放電の場合においても、正規化された比率Ｕは、図
５における内部高圧導体１２やタンク１１における部分
放電の場合とほぼ同じ傾向を示す。すなわち、放電発生
源が内部高圧導体１２側にあればＵの値は大きくなり、
逆にタンク１１側にあればＵの値は小さくなる。このこ
とからＵの値から放電発生の径方向の位置を求めること
ができる。

【０１２６】上記実施の形態では、絶縁スペーサ１３の
表面において部分放電が発生した場合について説明した
が、例えば絶縁スペーサ１３の内部にボイドがあって部
分放電が発生する場合について全く同様にその位置を検
出できる。また、図１５、図１６、図１９や図２５に示
した検知装置２０ａ，３０，４０，５０によっても絶縁
スペーサ１３の表面における放電や内部放電等を検出で
きる。

【０１２７】実施の形態９．この発明の他の実施の形態
である部分放電強度検出装置の構成を図３０に示す。こ
の実施の形態では、図１１〜図１４の実施の形態２で述
べたのと同様な方法にてＴＥ２１モードに対応する周波
数をあらかじめ決定しておき、ＴＥ２１モードの周波数
でのスペクトル強度を部分放電強度の指標として用い
る。

【０１２８】図１に示したように、ＴＥ２１モードの強
度は径方向位置にはほとんど依存しない。従って、ＴＥ
２１モードを放電の大きさの指標とすることにより径方
向位置の影響が除かれ、放電の大きさの指標として正確
な判断ができる。

【０１２９】次に強度検知装置である検知装置６０の動
作について説明する。部分放電にともなって発生する電
磁波を電磁波検出器２１にて検出し、電磁波検出器２１
からの信号を増幅器２２で増幅する。増幅した信号を高
速フーリエ変換装置２３に取り込み、波形を高速フーリ
ェ変換を行う。実施の形態２で述べたように、ＴＥ２１
モードに相当する周波数として６５０ＭＨｚを選んでい
るので、抽出器２５にて、本周波数でのスペクトル強度
を求める。

【０１３０】最後に表示装置２８に６５０ＭＨｚでの強
度の経時変化等を表示する。本実施例では径方向依存性
をもたないＴＥ２１モードの電磁波を放電強度の指標と
でき、放電源の径方向位置に無関係に放電の大きさを判
断できる。なお、ＴＥモードの周波数として６５０ＭＨ
ｚでなく、他のＴＥ２１モードの周波数を選んでもよ
い。

【０１３１】なお、図５、図１５、図１６、図１９、図
２５、図２７、図３０等に示した原理を実現するにはア
ナログやデジタル演算増巾器等を用いたデイスクリート
回路でもよいし、マイクロプロセッサやデジタルシグナ
ルプロッセサによるデジタル制御でソフトウエア処理に
より実現することもできる。

【０１３２】以上の各実施の形態においては、タンク１
１と同軸に１本の内部高圧導体１２が配設された相分離
型のものを示したが、三相一括形母線であっても同様の
効果を奏する。また、導電装置がＧＩＳ以外の、導電性
の筒状体とこの筒状体内に収容された導電体を有する他
の導電装置、例えばガス絶縁母線や電力ケーブル等であ
ってもよい。以上のようにして、部分放電が発生した場
合に導電装置の径方向の位置検出ができるので内部異常
に対して、絶縁破壊事故の未然防止や的確な対応ができ
る。

【０１３３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、次のような効果を奏する。すなわち、本発明
の導電装置の部分放電発生位置検出装置においては、導
電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に収容され
筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する導電装置
における筒状体内で発生する電磁波を検出する電磁波検
出部を有し検出された電磁波の内の所定の電磁波モード
の強度に基づいて部分放電の筒状体の長さ方向と交差す
る方向の発生位置を知る検知装置を設けたので、筒状体
内において放電が発生すると放電のエネルギにより各種
の電磁波モードが励起されるが、一般に励起源の強度、
すなわち放電の強度が同じであれば、モード固有の電界
強度分布において電界が高くなる場所で励起するとその
モードが強く励起されることとなり、各モードの電界分
布は放電源の位置に依存する。従って、これら電磁波モ
ードの強度から部分放電源の筒状体の長さ方向と交差す
る方向の位置を知ることができ、それに応じて適切な対
応を行うことができる。

【０１３４】そして、検知装置は、異なる電磁波モード
の強度の比に基づいて発生位置を知るものであることを
特徴とするので、部分放電は、放電発生の都度、その強
度は変化するが、電磁波モード間の強度の比は変化せ
ず、放電源の径方向の位置に依存するので、モード間の
強度の比から、部分放電の発生位置を的確に知ることが
でき、それに応じて適切な対応を行うことができる。

【０１３５】さらに、検知装置は、ＴＥＭモードの強度
と、少なくともＴＥｍ１モード、但しｍは１以上の整
数、を含む電磁波モードの強度との比に基づいて発生位
置を知るものであることを特徴とするが、ＴＥＭモード
とＴＥｍ１モードは、個々のモードが径方向位置に対し
てほぼ１対１に対応する電界強度分布をもち、ＴＥＭモ
ードは導体からの距離に反比例する電界分布を示すこと
から、ＴＥＭモードの強度とＴＥｍ１モードを含む電磁
波モードの強度との比から放電源の位置を知ることがで
き、特にＴＥＭモードとＴＥｍ１モードの境界となる周
波数は導電装置の構造から計算できることから、煩雑な
実験的作業をすることなく、容易に部分放電の発生位置
を知ることができる位置検出装置を得ることができる。

【０１３６】また、検知装置は、ＴＥ１１モードの遮断
周波数未満の所定の第一の周波数の強度をＴＥＭモード
の強度とし、ＴＥ１１波の遮断周波数以上の所定の第二
の周波数の強度との比に基づいて発生位置を知るもので
あることを特徴とするが、ＴＥモードあるいはＴＭモー
ドはＴＥ１１波の遮断周波数未満には成分をもたないの
で、ＴＥ１１モードの遮断周波数未満の第一の周波数の
強さはＴＥＭモードの強さを示すものであり、ＴＥＭモ
ードの強さとＴＥ１１モードの遮断周波数以上の第二の
周波数の強さとの比を求めることにより、その放電がＴ
ＥＭモードをどの程度を含むのかがわかり、放電発生源
の位置がわかる。ＴＥモードやＴＭモードの分離が不要
であるので、測定が容易である。

【０１３７】そして、検知装置は、ＴＥ１１モードの遮
断周波数未満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値を
ＴＥＭモードの強度とし、ＴＥ１１波の遮断周波数以上
の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値との比に基づい
て放電の発生位置を知るものであることを特徴とする。
従って、所定の第一の周波数あるいは第二の周波数での
強度を用いる場合に比較して、積分することにより検出
強度が大きくなるのでより高感度に放電の発生位置を知
ることができる。

【０１３８】さらに、検知装置は、ＴＥＭモードの強度
と、ＴＥｍ１モード、但しｍは１以上の整数、の強度と
の比に基づいて発生位置を知るものであることを特徴と
するので、ＴＥＭモードの強度は筒状体の軸と直交する
方向の位置に依存してほぼ単調に増加する。また、ＴＥ
ｍ１モードの強度は、筒状体の軸と直交する方向の位置
に依存してほぼ単調にＴＥＭモードよりも少ない割合で
増加するか、ほぼ一定で変化しないか、あるいは減少す
る。すなわち、筒状体の軸と直交する方向の位置と周波
数スペクトル強度との関係が１対１となる。従って、Ｔ
ＥＭモードとＴＥｍ１モードを用いることによって、部
分放電の発生位置をより正確に判定できる。特にＴＥＭ
モードとＴＥｍ１モードの境界となる周波数は導電装置
の構造から計算できることから、煩雑な実験的作業をす
ることなく、容易に部分放電の発生位置を知ることがで
きる位置検出装置を得ることができる。

【０１３９】また、検知装置は、ＴＥｐ１モードの強度
と、ＴＥｑ１モードの強度との比、但しｐは２以下の整
数、ｑはｐより大きい整数、に基づいて発生位置を知る
ものであることを特徴とする。ＴＥｐ１モード、ただし
ｐは２以下の整数、はその強度が筒状体の軸と直交する
方向の位置に依存して中心導体に近くなるに従って、ほ
ぼ単調に増加するか、ほぼ一定で変化しない。一方、Ｔ
Ｅｑ１モードは、ｑをｐより大きく選択した場合は、中
心導体に近くなるに従ってＴＥｐ１モードよりもその強
度の増加の割合が小さい。従って、ＴＥｐ１モードの強
度とＴＥｑ１モードの強度の比はより強く筒状体の軸と
交差する方向の位置に依存する。従って、このようなモ
ード比を選択することによって、より正確な部分放電の
発生位置を知ることができる。

【０１４０】そして、検知装置は、ＴＥ３１モードの遮
断周波数未満の所定の第一の周波数の強度と、ＴＥ３１
モードの遮断周波数以上の所定の第二の周波数の強度と
の比に基づいて発生位置を知るものであることを特徴と
するので、ＴＥ３１の遮断周波数より低い周波数にはＴ
ＥＭ、ＴＥ１１、ＴＥ２１の３種類のモードしか含まれ
ない。これらのモードはタンクに近いほどその強度が小
さいモードである。一方、ＴＥ３１モードの遮断周波数
以上の周波数では放電源の位置がタンクに近いほどその
強度が大きい。従って、両者の比をとった場合、その値
は部分放電の発生位置に極めて敏感となる。さらに、例
えば特定のガス絶縁開閉装置の形状に対応する各モード
の周波数を知るには、あらかじめ模擬放電源などにより
実測する必要がある。これに対し、ガス絶縁開閉装置の
形状から理論的に導出可能なＴＥ３１モードの遮断周波
数を境界周波数とすることで、検知すべき周波数を実験
的に探索する必要がなくなるので、測定が容易である。

【０１４１】さらに、検知装置は、ＴＥ３１波の遮断周
波数未満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値と、Ｔ
Ｅ３１波の遮断周波数以上の所定範囲の周波数帯域の強
度の積分値との比に基づいて発生位置を知るものである
ことを特徴とする。従って、所定の第一の周波数あるい
は第二の周波数での強度を用いる場合に比較して、積分
することにより検出強度が大きくなるのでより高感度に
放電の発生位置を知ることができる。

【０１４２】また、電磁波検出部が、外部アンテナであ
ることを特徴とするので、特定の電磁波モードの周波数
を知るには、放電源と電磁波検出部との角度を変化させ
てその強度の周期性を調べる必要がある。この場合外部
アンテナを用いることにより角度依存性の測定が容易と
なる。

【０１４３】そして、検知装置は、異なる電磁波モード
の強度の比が時間的に変化するとき筒状体内を動く自由
異物による放電であると判定する自由異物判定手段を有
するものであることを特徴とするので、異なる電磁波モ
ードの強度の比が時間的に変化することは、筒状体内の
放電発生位置が筒状体の長さ方向と交差する方向に移動
していることを意味する。すなわち、この放電は筒状体
内を筒状体の長さ方向と交差する方向に移動する自由異
物によるものと判定できる。

【０１４４】さらに、導電装置は、ガス絶縁開閉装置、
ガス絶縁母線又は電力ケーブルであることを特徴とする
が、これら導電装置は、内部放電によりＴＥＭ、ＴＥｍ
ｎモード（ｍ，ｎは整数）の電磁波を発生し、これらモ
ード間の強度の比から放電源の位置を知ることができ、
それに応じて部分放電に対して適切な対応を行うことが
できる。

【０１４５】また、この発明にかかる部分放電強検出装
置は、導電性材料で形成された筒状体とこの筒状体内に
収容され筒状体の長さ方向に延伸された導体とを有する
導電装置における筒状体内で発生する電磁波の内のＴＥ
２１モードの強度を求めてこれを部分放電強度の指標と
するものであるので、ＴＥ２１モードは筒状体の長さ方
向と交差する方向の位置にほとんど依存しないので本モ
ードを検出することにより放電強度の正確な測定が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＴＥＭおよびＴＥｍ１モードの径方向電界分
布を示す特性図である。

【図２】 ＴＭｍ１モードの径方向電界分布を示す特性
図である。

【図３】 ＴＥ１１モードとＴＭ０１モードの電界の径
方向成分を示す特性図である。

【図４】 各モードの周波数分布図である。

【図５】 この発明の実施の一形態を示すもので、ＧＩ
Ｓのタンク内部に混入した導電性異物と部分放電の検知
装置の構成を示す構成図である。

【図６】 図５の検知装置の動作を示すフローチャート
である。

【図７】 図５において部分放電が内部高圧導体側にて
発生した場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示
すスペクトル図である。

【図８】 図５において部分放電がタンク側に発生した
場合に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペク
トル図である。

【図９】 図５の検知装置の検知結果を示す特性図であ
る。

【図１０】 図５の検知装置の検知結果の時間変化を示
す特性図である。

【図１１】 この発明の実施の形態２を示すもので、図
５において部分放電が内部高圧導体側にて発生した場合
に発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル
図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２を示すもので、図
５において部分放電がタンク側に発生した場合に発生す
る電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図であ
る。

【図１３】 図１２に示した周波数スペクトルの６５０
ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存
性を示す特性図である。

【図１４】 図１２に示した周波数スペクトルの７８５
ＭＨｚでのスペクトル強度のセンサと放電源の角度依存
性を示す特性図である。

【図１５】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す
もので、外部アンテナを用いる場合の部分放電検出装置
の構成図である。

【図１６】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す
検知装置の構成図である。

【図１７】 図１６の検知装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１８】 図１６の検知装置の検知結果を示す特性図
である。

【図１９】 さらにこの発明の他の実施の形態を示す検
知装置の構成図である。

【図２０】 図１９の検知装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図２１】 図１９の検知装置において、内部高圧導体
側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の
低い方の帯域フィルタを通過した波形である。

【図２２】 図１９の検知装置において、内部高圧導体
側において部分放電が発生したときに発生する電磁波の
高い方の帯域フィルタを通過した波形である。

【図２３】 図１９の検知装置において、タンク側にお
いて部分放電が発生したときに発生する電磁波の低い方
の帯域フィルタを通過した波形である。

【図２４】 図１９の検知装置において、タンク側にお
いて部分放電が発生したときに発生する電磁波の高い方
の帯域フィルタを通過した波形である。

【図２５】 さらにこの発明の他の実施の形態を示す検
知装置の構成図である。

【図２６】 図２５における検知装置における内部高圧
導体からの距離と二つの検出器出力の比との関係を示す
特性図である。

【図２７】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す
もので、ＧＩＳのタンク内部に混入し、絶縁スペーサの
表面に付着した導電性異物と部分放電の検知装置の構成
を示す構成図である。

【図２８】 図２７の検知装置において、部分放電が絶
縁スペーサ上でかつ内部高圧導体側にて発生した場合に
発生する電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図
である。

【図２９】 図２７の検知装置において、部分放電が絶
縁スペーサ上でかつタンク側に発生した場合に発生する
電磁波の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。

【図３０】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す
もので、ＴＥ２１モードを放電強度の指標とする部分放
電強度検出装置の構成図である。

【符号の説明】

１１ タンク、１２ 内部高圧導体、２０，２０ａ，３
０，４０，５０，６０ 検知装置、２１，２１ａ 電磁
波検出器、２３ 高速フーリエ変換装置、２５ 抽出
器、２６ 割算器、２７ 判定装置、３１ 積分器、４
１，４４ 帯域フィルタ、４２，４５ 整流回路、４
３，４６ ピークホールド回路、５１，５５ 電磁波検
出器、５３，５７ 整流回路、５４，５８ ピークホー
ルド回路。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性材料で形成された筒状体とこの筒
   状体内に収容され上記筒状体の長さ方向に延伸された導
   体とを有する導電装置における上記筒状体内で発生する
   電磁波を検出する電磁波検出部を有し検出された電磁波
   の内の所定の電磁波モードの強度に基づいて上記部分放
   電の上記筒状体の長さ方向と交差する方向の発生位置を
   知る検知装置を備えた導電装置の部分放電発生位置検出
   装置。
2. 【請求項２】 検知装置は、異なる電磁波モードの強度
   の比に基づいて発生位置を知るものであることを特徴と
   する請求項１に記載の導電装置の部分放電発生位置検出
   装置。
3. 【請求項３】 検知装置は、ＴＥＭモードの強度と、少
   なくともＴＥｍ１モード、但しｍは１以上の整数、を含
   む電磁波モードの強度との比に基づいて発生位置を知る
   ものであることを特徴とする請求項２に記載の導電装置
   の部分放電発生位置検出装置。
4. 【請求項４】 検知装置は、ＴＥ１１モードの遮断周波
   数未満の所定の第一の周波数の強度をＴＥＭモードの強
   度とし、上記ＴＥ１１波の遮断周波数以上の所定の第二
   の周波数の強度との比に基づいて発生位置を知るもので
   あることを特徴とする請求項３に記載の導電装置の部分
   放電発生位置検出装置。
5. 【請求項５】 検知装置は、ＴＥ１１モードの遮断周波
   数未満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値をＴＥＭ
   モードの強度とし、上記ＴＥ１１波の遮断周波数以上の
   所定範囲の周波数帯域の強度の積分値との比に基づいて
   発生位置を知るものであることを特徴とする請求項３に
   記載の導電装置の部分放電発生位置検出装置。
6. 【請求項６】 検知装置は、ＴＥＭモードの強度と、Ｔ
   Ｅｍ１モード、但しｍは１以上の整数、の強度との比に
   基づいて発生位置を知るものであることを特徴とする請
   求項２に記載の導電装置の部分放電発生位置検出装置。
7. 【請求項７】 検知装置は、ＴＥｐ１モードの強度と、
   ＴＥｑ１モードの強度との比、但しｐは２以下の整数、
   ｑはｐより大きい整数、に基づいて発生位置を知るもの
   であることを特徴とする請求項２に記載の導電装置の部
   分放電発生位置検出装置。
8. 【請求項８】 検知装置は、ＴＥ３１モードの遮断周波
   数未満の所定の第一の周波数の強度と、ＴＥ３１モード
   の遮断周波数以上の所定の第二の周波数の強度との比に
   基づいて発生位置を知るものであることを特徴とする請
   求項３に記載の導電装置の部分放電発生位置検出装置。
9. 【請求項９】 検知装置は、ＴＥ３１波の遮断周波数未
   満の所定範囲の周波数帯域の強度の積分値と、上記ＴＥ
   ３１波の遮断周波数以上の所定範囲の周波数帯域の強度
   の積分値との比に基づいて発生位置を知るものであるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の導電装置の部分放電発
   生位置検出装置。
10. 【請求項１０】 電磁波検出部が、外部アンテナである
    ことを特徴とする請求項３ないし請求項９のいずれか１
    項に記載の部分放電位置検出装置。
11. 【請求項１１】 検知装置は、異なる電磁波モードの強
    度の比が時間的に変化するとき筒状体内を動く自由異物
    による放電であると判定する自由異物判定手段を有する
    ものであることを特徴とする請求項２に記載の導電装置
    の部分放電発生位置検出装置。
12. 【請求項１２】 導電装置は、ガス絶縁開閉装置、ガス
    絶縁母線又は電力ケーブルであることを特徴とする請求
    項２に記載の導電装置の部分放電発生位置検出装置。
13. 【請求項１３】 導電性材料で形成された筒状体とこの
    筒状体内に収容され上記筒状体の長さ方向に延伸された
    導体とを有する導電装置における上記筒状体内で発生す
    る電磁波の内のＴＥ２１モードの強度を求めてこれを部
    分放電強度の指標とする部分放電強度検出装置。