JPS5967822A - 部分放電監視装置 - 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】 本発明は密閉された高電圧機器内部の部分放電監視装置
、とくに変圧器等の実運転中に機器内部で発生する部分
放電を機器外部の電気的、音響的ノイズと弁別して監視
する装置の改良に関する。

高電圧静止電器とくに油入変圧器やりアクドルなどにお
いては、実運転中に内部の局部的な絶縁異常により部分
放電が発生すると、これが発端となって絶縁破壊などの
重大事故に発展する可能性があるために、この局部的な
絶縁異常の発生を極く初期段階で確度よく検出すること
のできる予防保全装置の開発が望まれている。またこの
種の装置は一般に変電所や発電所の構内に変圧器等と近
接して屋外に設置されることが多く、このため機器に接
続されている高電圧送電線の気中コロナ放電や雷誘導電
圧あるいは遮断器等の開閉サージ等が電気的ノイズとし
て監視装置のパルス伝送回路に影響を及ぼしｆｃす、被
監視機器の容器に雨ｔｒｉｐ砂れきなどが自たることに
よって生ずる異物前により放電音検出素子に音響ノイズ
が検出されたりする。監視装置はこれらの電気的ノイズ
や音響ノイズがあっても誤動差しないことが望まれる。

か＼る装置としては例えば特開昭５５−１１７４２１号
公報が知られている。すなわち複数個の放電音検出素子
のそれぞれに対応して、電気的検出素子に放電パルスが
検出されたとき時間カウントを開始する時間カウンタが
設けられ、この時間カウンタは対応する放電音検出素子
に放電音が検出されたとき時間カラ／トラ停止するよう
に設定され、各放電音検出素子毎に各時間カウンタにょ
シカラントされた時間を読み取り、この時間がいずれも
予め定められた所定時間内にあるかどうかを判断し、多
数条件満足判断部で上記条件を満足する放電音検出数が
所定数に満たない場合はノイズと判定しその旨プリント
アウトされる。所定数を越えた場合は音同志時間差判別
部に導かれ相互に時間差が彦ければ電気的誘導ノイズと
判断されその旨プリントアウトされる。音同志時間差判
別部て時間差が確認されるとはじめて機器内部放電と判
定されて司令部を介して機器の停止信号が発令されると
ともに、演算部に送られて部分放電発生位置の計算が行
なわれる。

上記において予め定められた所定時間とは被監視機器の
大きさ、放電音検出素子の取付位置、絶縁媒体や鉄板等
の音の伝搬速度等によって定まる放電音の検出遅れ時間
の最大最小範囲であり、検出された音響出力の遅れ時間
が上記範囲から外れた場合は機器外部からの電気的、音
響的ノイズと判定されて機器内部の部分放電と識別され
る。

また監視装置の信号伝送回路に誘導する外部気中コロナ
や開閉サージ等は一般に時間遅れがないため音同志時間
差判別部で識別できる。しかし被測定機器に接続される
送電線などで外部気中放電が頻繁に発生しかつ雨、蔽、
砂れきなどが機器に頻繁に当たるような気象条件では、
電気パルスが検出されかつ上記所定時間内に時間差を有
する音響出力が検出されて、これら電気的、音響的ノイ
ズを機器内部放電と誤認する危険性が高い。

一方油入絶縁機器内部で部分放電が発生した場合放電音
検出素子に検出される超音波波形は一般１３１）。すな
わち機器内部の部分放電により電気パルスが検出されて
からｔ１時間遅れて振巾の小さな音波Ｗ１が検出され、
ついでｔ２時間遅れて振巾が大きく減変振動する音波Ｗ
２が音波Ｗ１と１対をなして検出される。

第２図は上記のようになる理由を図解したものである。

図において１は細大変圧器巻線、２は密閉容器、３は密
閉容器２の外壁のＡ点に取付けられた超音波マイクロフ
ォン等の放電音検出素子であシ、今春線１のＸ点で部分
放電が発生しＸ点を中心に放電音が放射されたと仮定す
る。この時放電音検出素子３にはＸ点から変圧器油中を
伝搬してＡ点で容器壁に入射する径路と、Ｘ点から最短
距離にあるＢ点で容器壁に入射して容器壁を伝わってＡ
点で検出される径路との２種類の伝搬径路を通って放電
音が検出されることが考えられる。

一般に音の伝搬速度は油中で約１５００ｍ毎秒、鋼板中
で約５０００ｍ毎秒であり、音の伝搬径路の材質により
到達時間が異なる。前記Ｗ２＝Ｘ−”Ａ径路を直達前、
Ｗｌ＝Ｘ−＋Ｂ−）Ａ径路を容器伝搬音と呼ぶこととす
る、この場合直達前の伝搬距離に比べ容器伝搬音の伝搬
距離の方が長いが、伝搬径路の材質の影響で伝搬時間は
直達前はｔ２時間。

容器伝搬音はｔ１時間となシ、容器伝搬音の遅れ時間の
方が一般に短かくなる。ただし放電音検出素子が第２図
Ｂ点に置かれていたとすれば直達前のみが検出されるこ
とになる。また直達前と容器伝搬音の振巾の差は容器伝
搬中の音響エネルギーの損失が大きいことで説明できる
。このように機器内部の部分放電音を容器壁に取付けた
放電音検出素子で検出する場合には容器伝搬音と直達前
との１対の音波として検出される場合が多いのに対し、
容器に物が当たった場合の検出波形は容器伝搬音のみ検
出されるので、この波形の差から内部部分放電音と音響
ノイズとを弁別することができる。前記公知例の場合に
は上述の音響波形の特徴を考慮しておらず、電気パルス
に対する音波の遅れ時間のみに着目しているため、例え
ば容器伝搬音の遅れ時間で判定を下すよう装置が設定さ
れる可能性があり、この場合は部分放電発生位置の標定
か不可能となり、実際に部分放電が発生しているにかか
わらずこれをノイズと判定するような誤認をおかすおそ
れもある。

本発明は前述の従来技術の欠点を除去して、雨。

妓、砂れきなどが容器に尚たって生ずる音響ノイズと内
部放電音との区別がよシ精度よくできる部分放電監視装
置を提供することを目的とする。

本発明によれば上記目的はつぎのように構成することに
より達成された。複数個の放電音検出素子のそれぞれに
対応してパルス発生回路を設け、電気パルス検出と同時
に上記パルス発生回路が所定時間待期状態になるととも
に、このｆうｉ定時間内に各放電音検出素子からパルス
発生回路に伝送された直達音、容器伝搬音がそれぞれ所
定のしきい値を超えた時点ごとにそれぞれ所定のパルス
幅を有する第１および第２のパルス信号を発するように
するとともに、このパルス発生回路ごとに前記第１およ
び第２のパルスの卵重なシ時間の存在を検出して出力信
号を発する複数個のパルス照合回路と、このパルス照合
回路からの出力信号が所定個以上のパルス照合回路から
あるとき部分放電が発生したものと判定する。

以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第３図は本発明の実施例を示すブロック図で油入電器に
おける例である。図において５は例えば油入変圧器、６
は接地された密閉容器であり、変圧器の高圧巻線は接地
線７により接地されている。

８は接地線７に一端が接続されて接地線に磁気的に結合
した電気パルス検出素子であシ、変圧器５の内部で部分
放電が発生すると同時に電気パルス検出素子８に電気パ
ルスが現われる。この電気パルスはケーブル８ａを介し
て部分放電検出器９に入力され、ここで増巾整形されて
ケーブル９ａを介してパルス制御回路１０に伝送される
。パルス制御回路１０は電気パルスを受けると直ちにパ
ルス発生回路４１，４２．４３を一定時間ｔｍａｘだけ
待機状態とする制御パルスをケーブルエＯａに出力する
とともに、上記ｔｍａｘ時間中に重ねて電気パルスが検
出された場合は重ねて制御パルスを発生しない禁止回路
と、前記ｔｍａｘ時間後にリセット信号を発するリセッ
ト信号発生回路とを備える。２１，２２．２３は変圧器
密閉容器６の外壁の互いに異なる位置に取付けられた放
電音検出素子であり、放電音をこれに対応した電気的出
方に変換してそれぞれケーブル２１ａ、２２ａ＋２３ａ
を介して増巾回路３１．３２．３３に伝送する〇増巾回
路は上記放電音検出素子の出方をパルス発生回路で処理
するに必要な所定の大きさに増１ゴしケーブル３１　ａ
　＋　３２　ａ　ｔ　３３　ａを介してそれぞれのパル
ス発生回路に伝送する。こ＼でパルス発生回路の待機時
間ｔｍａｘは変圧器密閉容器６の寸法や放電音検出素子
２１，２２．２３の取付位置と変圧器内および容器壁の
放電音伝搬速度を考慮して決められる最大伝搬時間であ
り、ｔｍａｘを越える遅れ時間を持った音響出力は音響
ノイズと判断されてパルス発生回路が動作しないことに
よって監視対象から除外される。

パルス発生回路例えば４１は１対のコンパレータおよび
矩形波パルス発生回路よりなり、１対のコンパレータは
第１図に示した放電音検出波形の容器伝搬音Ｗ１および
直達音Ｗ２の振巾Ｖｌ、Ｖ２に対応しパルス増幅器の増
巾率を考慮して定められたしきい値にそれぞれ設定され
、上記２段階のしきい値をそれぞれ超える音響入力があ
った時矩形波パルス発生回路にそれぞれ信号を伝送する
。

矩形波パルス発生回路は電気パルスによる制御信号に基
づいて回路が待機状態にある時間ｔｍａｘ内に前記コン
パレータから１対の信号が入力されると、これに基づい
て第１および第２の矩形波パルスを発生し、ケーブル４
１ａ、４１ｂを介してパルス照合回路５１に前記第１お
よび第２の矩形波パルスを伝送する。こ＼で上記第１の
矩形波パルスの時間幅ｔｐ１は容器伝搬音と直達前との
伝搬時間の差の最大値（通常０．０５ｍ５〜１ｒｎｓ程
度）を超える所定時間に設定されるか、あるいは容器伝
搬音の検出と同時に立上シ前記ｔｍａｘで立下がるよう
設定される。ま几前記第２の矩形波パルスはその立下り
時刻が前記第１の矩形波パルスの立下シ時刻と等しく、
直達前の検出と同時に立上るよう設定される。したがっ
て第１図のような内部部分放電が検出された場合、電気
パルスが検出されてからｔ１時間遅れて容器伝搬音ｗ１
に対応すが発生するが、第２の矩形波パルスの時間幅は
第１の矩形波パルスの時間幅ｔｐｌに比べて（１２−口
９時間短くなる。

このように複数個のパルス発生器４１〜４３についてそ
れぞれ上述のようにして発生した第１および第２の矩形
波パルスは、それぞれパルス照合回路５１，５２．５３
に伝送され、上記第１および第２の矩形波パルスの時間
幅に非重なり部分があるかどうか照合される。すなわち
パルス照合回路５１〜５３はそれぞれ排他論理回路とモ
ノステープルマルチ回路とで構成され、前記第１および
第２の矩形波パルスのパルス幅に伝搬時間の差に起因す
る非重なり時間がある場合には排他論理回路によシ卵重
な９時間に対応する時間幅の矩形波パルスが出力され、
モノステーブルマルチ回路で前記非重な少時間とは無関
係な時間幅ｔｐ２なる矩形波パルスが発生し、ケーブル
５１ａ、５２ａ。

５３ａを介して判定回路６０に入力される。判定回路６
０は前記照合回路５１〜５３の出力信号がすべて入力さ
れる１個のＡＮＤ回路と、このＡＮＤ回路の出力パルス
の時間幅に関係なくＡＮＤ回路の出力が出た時点から所
定時間ｔｐａの聞出力信号を出すモノステーブルマルチ
回路とから構成され、照合回路５１〜５３がいずれも第
１および第２の矩形波パルスを検出し、かつ非重なり時
間がある時に内部放電と判定して時間幅ｔｐ２の出力信
号を出した時に限９時間幅ｔｐ３の出力信号を発生し、
ケーブル６０ａを介して出力回路７０に信号を伝送する
。７１は上記出力回路の出力端子であって、この出力信
号によって前記変圧器５等の運転を停止したシ、その他
各種警報装置や記録装置が接続されるようになっている
。

なお上述の説明では判定回路６０はパルス照合回路５１
〜５３の出力がいずれも第１および第２の矩形波パルス
よりなシ、かつ第１および第２の矩形波パルスに非重な
少時間がある場合にのみこれを機器の内部放電と判定し
て出力回路７ｏに出力信号を伝送するよう構成する例を
のべたが、機器の内部放電発生位置と放電音検出素子の
取付位置とが特定の条件を満たす場合には容器伝搬音が
検出されない場合も想定されるので、判定回路６゜を多
数決回路とモノステープルマルチ回路とで構成し、所定
数以上のパルス照合回路の出力が第１および第２の矩形
波パルスよりなり、かつ非重な９時間を有する場合、こ
れを機器内部の部分放電と判定するよう構成してもよい
。

また制御回路１０が電気パルスの検出と同時に発生する
時間幅ｔ　ｍ　ａ　ｘの制御パルスによりパルス発生回
路４１〜４３を待機状態とし、放電音検出素子２１〜２
３の検出音が上記ｔｍａｘ時間を越える遅れをもって検
出された場合は音響ノイズと判定し、パルス発生回路が
動作しないことによシこれを監視対象から除外するよう
構成した例について説明したが、この判定をパルス照合
回路または判定回路で行なうよう構成することも可能で
ある。

第４図は本発明の実施例におけるタイムチャートで、機
器の内部放電が検出された場合の例である。図において
９ａは部分放電検出器９の電気パルス検出波形、３１　
ａ　＋　３２　ａ　＋　３３　ａは増幅回路３１〜３３
の放電音出力波形で電気パルス９ａが検出されてからそ
れぞれｔａｌ、　ｔｂｌ、　ｔｅ１時間遅れて検出され
る容器伝搬音と、ｔａ２．　ｔｂ２．ｔｃ２時間遅れて
検出される直達前とからなる超音波音であυ、最大伝搬
遅れ時間ｔｍａｘに対して例えばｔｍａｘ＞ｔ　ａ　２
＞ｔ　ａ　１　なる内部放電の条件を満たしている。４
１ａ〜４３ｂはパルス発生回路４１〜４３の出力パルス
のタイムチャートであり、４１ａｓ４２ａ、４３ａは、
放電音３１ａ〜３３ａの容器電搬音に対応して発生した
第１の矩形波パルス、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは直達前
に対応して発生した第２の矩形波パルスである。５１ａ
〜５３ａはパルス照合回路の出力パルスで例えば第１の
矩形波パルス４１ａと第２の矩形波パルス４１ｂの非重
な９時間（ｔａ２−ｔａｌ）を検出して所定のパルス幅
ｔｐ２なる矩形波パルス５１ａｉ出力したものである。

パルス６０は判定回路６０のＡＮＤ回路の出力波形で、
そのパルス幅は前記矩形波パルス５１ａ〜５３ａの重な
９時間に和尚する、したがってパルス５１ａ〜５３ａの
パルス幅は互いの重なり時間が無くならないだけの時間
幅を想定して決められる。６０ａは判定回路６０の出力
パルス波形である。

以上機器の内部放電が検出された場合、本発明の実施例
における監視装置の動作およびそのタイムチャートにつ
いて説明したが、検出された音が密閉容器６に雨ｔｉｔ
砂れき等が肖った時生ずる音響ノイズであった場合には
、これらの音響ノイズは容器の壁を伝わって放電音検出
素子に到達するため、容器伝搬音が単独で検出されるこ
とになる。第５図はこのような音響ノイズに対するタイ
ムチャートであシ、音響ノイズがパルス発生回路の２段
階のしきい値を超える大きな音として検出された場合の
例である。今９ａなる電気的ノイズが検出され、これか
らｔｌｌ、ｔｌ２．ｔ１３時間遅れて音響ノイズ３１ａ
、３２ａ、３３ａが検出されたとする。パルスの振幅が
２段階のしきい値を超えているので、各パルス発生回路
には４１ａ。

４１ｂで示すように遅れ時間ｔｌｌ、パルス幅ｔｐｌな
る第１および第２の矩形波パルスが同時に発生する。こ
れらの矩形波パルスはパルス照合回路テ卵重なり時間を
照合されるが、第１および第２の矩形波パルスの遅れ時
間が共にｔｌと等しいために非重なり時間が存在せず、
したがってパルス照合回路で音響ノイズと判定され、監
視対象から除外される。

つぎに音響ノイズが前記２段階のしきい値のうち低い方
のしきい値を超え高い方のしきい値以下の範囲のレベル
であった場合、パルス発生回路からは１個の矩形波パル
スが出力されるが、この時排他論理回路では非重な少時
間がおるように誤まった判定をすることになる。この点
に関しては第３図の実施例の説明では述べなかったが、
パルス照合回路に１対の放電音が入力された時にのみ出
力回路を導通状態にするスイッチング回路が付加されて
おシ、前記誤まった判定のないよう構成される。また放
電音検出素子とその信号電送回路に前述の電気的ノイズ
が入った場合にはパルス発生回路に現われるノイズに時
間差がないためにパルス照合回路でノイズと判定される
。

上述のように本発明によれば被監視電気機器内部で生じ
た部分放電を前記電気機器の密閉容器の互いに異なる位
置に取付けられた複数個の放電音検出素子で検出する場
合、振巾ならびに伝搬時間が異なる容器伝搬音および直
達前からなる１対の検出波形が得られることが多いこと
に着目し、前前記放電音検出素子毎に２個のしきい値を
越えた時点でそれぞれ所足のパルス幅の第１および第２
の矩形波パルスを発するパルス発生回路を設け、上記第
１および第２の矩形波パルスに非重なり時間が存在する
ことを検出して出力信号を発する複数個のパルス照合回
路と、このパルス照合回路からの出力信号が所定個以上
のパルス照合回路からあったとき被監視機器内部で部分
放電が発生したものと判定する判定回路を備え、上記監
視動作が電気パルスが検出されてから所定時間ｔｍａｘ
を単位として電気パルスが検出される度に繰返し動作す
るような制御パルスを発生する制御回路を備えるよう構
成したことにより、被監視機器内部の部分放電の音響的
検出波形を他の電気的、音響的ノイズに対して特定し弁
別する精度が高まった、その結果送電線の気中放電ノイ
ズ、雷放電ノイズ。

開閉ノイズ、蔽や砂塵等の飛来による異物音等各種ノイ
ズレベルの高い発電所や変電所において、上記外来ノイ
ズによシ誤動作することなく電気機器の内部放電を精度
よく検出できる部分放電監視装置を提供できた。また本
発明の装置は外来ノイズに影響されやすい特殊な回路や
マイクロコンピュータ、ミニコンピユータなどを用いず
、比較的簡単な回路を用いて構成したため誘導雷サージ
や開閉ザージ等の異常電圧に対しても誤動作や故障が少
なく、長期信頼性が優れ、かつ安価に製作できるという
利点がある。

本発明は前述の実施例で説明した細大変圧器ばかりでな
く、油入シアクトル、油大計器用変成器。

ガス絶縁密閉開閉装置、ガス絶縁管路気中ケーブルなど
高電圧静止電気機器の部分放電監視装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の内部放電音検出波形の模試図、第２図は
密閉電器内部の放電音伝搬径路図、第３図は本発明の実
施例を示すブロック図、第４図は本発明実施例における
各部パルスのタイムチャート、第５図は本発明の実施例
におけるノイズに対する各部パルスのタイムチャートで
ある。 図において １・・・変圧器巻線、２，６・・・密閉容器、７・・・
接地線、８・・・電気パルス検出素子、９・・・部分放
電検出器、１０・・・制御回路、３．２１．２２．２３
・・・放電音検出素子、３１，３２．３３　　・増巾回
路、４１．４２．４３・・・パルス発生回路、５１，５
２゜５３・・・パルス照合回路、６０・判定回路、７０
・・・出力回路、７１・・・出力端子。 ヤ１　闇 ！ 一′Ｐ２　閃 ｆ−３図 才乙図 才５（２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電気機器内に生じた部分放電に伴って該電気機器の
   外部端子に現われる電気パルスを検出する電気パルス検
   出素子と、前記電気機器を収納する容器壁の互いに異な
   る位置に取り伺けられて部分放電に伴って生じる音響パ
   ルスを検出する複数個の放電音検出素子と、前記電気ノ
   くルス検出素子に電気パルスが検出されたとき制御パル
   スを発生する制御回路と、前記放電音検出素子にそれぞ
   れ対応して設けられ前記制御パルスを受けて所定時間待
   機状態に入るとともに前記放電音検出素子から放電音信
   号を受けこの信号が互いに異なる２個のしきい値を越え
   た時点ごとにそれぞれ所定のパルス幅を有する第１およ
   び第２のパルスを発する複数個のパルス発生回路と、こ
   のパルス発生回路ごとに前記第１および第２のパルスの
   卵重なり時間が存在することを検出して出力信号を発す
   る複数個のパルス照合回路と、このパルス照合回路から
   の出力信号が所定個以上のパルス照合回路からあるとき
   部分放電が発生したものと判定する判定回路と、前記判
   定回路の出力信号により前記電気機器の運転の制御等を
   行なう出力回路を備えたことを特徴とする部分放電監視
   装置。