JPS6010184A - 電気機器における固体絶縁物の絶縁診断装置 - 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】 この発明は、運転中の諸種の電気機器における固体絶縁
物内の空孔（ボイド）等の欠陥部分で発生する部分放電
に基づく発生音波について統計的な処理を行って絶縁診
断する装置に関するものであり、タービン発電機、水車
発電機、高圧電動機の固定子巻線絶縁部、あるいは、ガ
スしゃ断機、乾式トランス、高圧モールドブッシング、
高圧ＣＶケーブル等、多（の高電圧機器における固体絶
縁物部の絶縁診断のために好適なものである。

従来、このような電気機器に使用される固体絶縁物の劣
化を診断するためには、その運転を停止して絶縁特性を
測定するやり方が採用されてきたが、このような検査を
することのできる機会を充分にとることは不可能であり
、例えば巻線の異常が急速に進行したような事態を迅速
に発見することはできず、そのために重大な事故の発生
に結びつく危険性があった。また、絶縁体の劣化を示す
ボイド等の形成を正確に推定するやり方としては、放電
電荷量とその発生びん度分布を用いたボイド分布推定法
が使用されているけれども、このやり方によると、極め
て複雑な演算解析を電算機で行う必要があった（　ｒＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓ、ＥＩ−９，１Ｉｆｘ’ｌ　（／タ７
ダ年）、第１Ｕ＋ページ参照〕。このように、従来は運
転中の電気機器の固体絶縁物に対する絶縁診断技術が確
立されておらず、その完成・確立が待望されていた。

この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、運転中の電気機器の固体絶縁物におけるボイド分布
を、ボイド放電によって発生される音波を検出し、これ
について所定の統計処理を行うことにより、容易にかつ
正確に推定することのできる絶縁診断装置を提供するこ
とを目的とするものである。

以下、添付図面に即して、この発明の実施例について説
明する。第１図は、この発明の実施例による絶縁診断装
置を概略的に表わすブロック図である。この第１図にお
いて、絶縁診断装置は音響受信素子３、この音響受信素
子３カ）らの信号を増巾する増巾器ヶ、増巾器グからσ
り信号を一定時間だけ計数するカウンタＳ、カウンタＳ
カ）らの計数値を受入れて所定の演算処理を行う演算処
理装置６、および、演算処理装置６からの演算結果を表
示する表示装置７から構成されている。このように構成
された絶縁診断装置は次のように操作される。対象とな
る電気機器の固体絶縁物ｌ内に存在するボイドλは運転
電圧下においてボイド放電を発生している。そして、そ
れからの発生音波２１は固体絶縁物ｌの表面に取付けら
れた音響受信素子３に達する。この信号は増巾器ダを経
由してカウンタＳによって一定時間だけ計数される。一
定時間だけ計数されたこの信号は演算処理装置乙に対し
てデータとして送られ、その後カウンタＳはクリアされ
て、音響受信素子３の側からの信号を再び一定時間だけ
計数するようにされる。演算処理装置６はカウンタＳか
らのデータを経時的に所定の時間だけ受入れたあとで統
計的な処理を施し、その結果は表示装置７に出力表示さ
れて、固体絶縁物の推定されたボイド分布の表示がなさ
れることとなる。

次いで、この発明におけるボイド分布推定のやり方につ
いて説明する。固体絶縁物ｌの中にボイドコが１個存在
するものとする。その中での単位時間当りの放電回数を
時系列で調べ、横軸を時間ｔに、縦軸を放電回数ｎとし
て棒グラフに表わすと、第２図に示されるような結果が
得られる。この時系列の中で任意の時間帯ｔ、〜ｔ、を
区切って放電回数の統計的性質を調べる。単位時間当り
の放電回数を確定することはできないけれども、ある時
間巾をとってみると、印加電圧、温度等の周囲条件が一
定しており、ボイドλ内での放電状態が安定しているも
のとすれば、その中での放電回数はほぼ一定になること
が予測される。このような場合、時間帯ｔ、〜ｔ２の間
の放電回数の同一な場合（または極めて近似している回
数）の累積ひん度分布をとってみると、この分布Ｐ（ｎ
−ｔ）は、で示されるようなボアノン分布になる事が予
測される。ここでｎはｔ、〜ｔ２なる時間帯における放
電回数ｎ１＋ｎ２・拳・九　の平均値である。実験値よ
り得た平均値ｎをもとに計算でめた値を第３図に示す。

この結果は、゛予測されたようにポアソン分布している
。

こ＼で、重要な特徴点として、１個のボイドからは必ず
１個のポアソン分布が生じるものであって、複数の分布
が生じることはないということである。したがって、複
数のボイドが含まれている材料にあるいは複数種の材料
の複合されたものでは、第参図に示されるようにボイド
の個数またはその種類に対応したポアソン分布かえられ
る。

上記したように、運転中の電気機器の固体絶縁物内のボ
イドにおける放電回数を音波信号によって検出し、その
累積ひん度分布をとることにより、ボイドの数（種類）
に応じた累積ひん度分布が直接的に得られる。

なお、こ＼で、第２図における測定時間帯であるｔ、〜
ｔ２として少なくとも１０秒ないし数分を選択すること
により、第３図に示されている累積ひん度分布から、ボ
イドの分布状態が直接的に得られるものである。

また、このやり方によるときは、対象となる電気機器が
運転中であって、ボイド内での放電が行われていること
を必要とするところから、いわゆる実時間での診断操作
が可能とされる。

ところで、ボイド中での放電が安定に行われているとき
は上記（１）式が成立し、このような場合には、ある時
間帯における計測操作をすることにより再現性の良好な
ポアソン分布が得られるものであるけれども、放電状態
が不安定になって（１）式が成立しなくなったときには
、放電回数の累積ひん度分布はボアノン分布から外れる
こととなる。すなわち、累積ひん度分布がポアソン分布
をなしているときは、次式 ％式％（２１ が成立し、この両辺の比をとればｌになる。こ−に、石
は時間帯ｔ、〜ｔ、におゆる放電回数の平均値であり、
ｎは個々の単位時間当りの計算値である。すなわち、（
１１式が成立するときには、（２）式よりその平均の比
率はｌに近い値をとり、その値がｌより太き（ずれると
きには累積ひん度分布はもはやボアノン分布ではな（な
り、ボイド内での放電状態が不安定になっていることを
示している。

したがって、対象とされる電気機器の運転中にその固体
絶縁物の劣化の進行の度合を調べることは、先ずボイド
内の放電回数の累積ひん度をめ、次にその分布を構成し
ている数値群を【２）式で調べ、その比がｌからどのよ
うにずれてい（かをみることによってなされる。

こ−で、この発明の絶縁診断装置を構成する各種要素に
ついて説明する。

音響受信素子３としては、例えば、ＰＺＴやＬｉＮｂ０
．　等のような圧電素子や圧電効果を有する高分子セン
サー等が用いられる。この音響受信素子を１個の機器に
複数個使用することにより検出感度は向上し一層の診断
効果が得られることは明らかである。また、この音響受
信素子を高いストレスが印加される固体絶縁物の近傍に
配設することにより絶縁診断効果が更に高められること
も明らかである。

増巾器ダとしては、受信信号のφ北向上のための適数段
の増巾装置および所定のフィルタが含まれる。

カウンタＳには、演算処理装置６からの指令信号により
カウント操作開始時間が設定され、所定の測定時間後に
演算処理装置乙に対してデータを転送する電子回路が含
まれている。

演算処理装置乙には、自動または手動によって設定され
た定数を用いて放電回数に基づくデータ？処理し、適当
な表示装置７に出力表示させるための手段が含まれてい
る。

以上に説明されたように、この発明によれば、対象とさ
れる電気機器の固体絶縁物の表面に取付けた音響受信素
子からのボイド内の放電に基づく音波信号を増巾器を介
してカウンタで一定時間だけ計数することを経時的にく
り返し、それから得られたデータについて所定の統計的
な処理をすることにより、当該固体絶縁物の絶縁劣化状
態を電気機器の運転中に検出表示することができるため
に、絶縁劣化の早期発見および事故発生の予防が確実に
なされ、電気機器に対する信頼性が大巾に向上する等の
効果が奏せられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は時
間経過につれて変化する単位時間当りの放電回数を表わ
すグラフ図、第３図は時間帯ｔ１〜ｔ２　における単位
時間当りの放電回数の累積ひん度分布を表わすグラフ図
、第１Ｉ図は複合材料で構成された固体絶縁物の、時間
帯ｔ、〜ｔ２における単位時間当りの放電回数の累積ひ
ん度分布を表わすグラフ図である。 ｌ・・固体絶縁物、コー・ボイド、３・・音響受信素子
、ダ・・増巾器、Ｓ・・カウンタ、６・・演算処理装置
、７・・表示装置、コト・発生音波。 代理人　大　岩　増　雄 光２図 ↑ 時　間　を 范３図 単位時間当りの放電回数ｎ 手続補正書（自発） 昭和タフ年３　月２７日 １、事件の表示　特願昭！ｒｔ−／／９４コデ号絶縁診
断装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 （Ｅｎつ２／１１ ６、補正の内容 （１）　現特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）　明細書第６ペフジ第１１の「構成されている。 」の記載の後に「なお、音響受信素子３は単独で或は増
巾器ダと一緒になって後述する発生音波を受信するため
の手段となり、またカウンタＳ１演算処理装置６および
表示装置７は統計的な処理手段を形成する。」を挿入す
る。 （３）　明細書第６ペフジ第１１行の「材料に」の記載
を「材料」と補正する。 ２、特許請求の範囲 （１）　運転中の電気機器に取付けられて、前記電気機
器における固体絶縁物の絶縁劣化を診断するための絶縁
診断装置であって、前記固体絶縁物内の欠陥部分からの
部分放電に基づく発生音波を受信するための手段と、前
記発生音波に基づくデータを受入れて所定の統計的な処
理をするための手段とを備えた、電気機器における固体
絶縁物の絶縁診断装置。 （２）統計的な処理手段は、演算処理装置と、この演算
処理装置からの指令信号にしたがって、一定の時間帯に
おいて受信される放電回数を計数することを経時的に繰
返して実行するカウンタとを含む特許請求の範囲第１項
記載の絶縁診断装置。 （３）統計的な処理手段は、カウンタから得られるデー
タについて、一定の時間帯における単位時間当りの放電
回数の累積ひん変分布を表示する表示装置を含む特許請
求の範囲第１項または第一項記載の絶縁診断装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）運転中の電気機器に取付ゆられて、前記電気機器
   における固体絶縁物の絶縁劣化を診断するための絶縁診
   断装置であって、前記固体絶縁物内の欠陥部分からの部
   分放電に基づく発生音波を受信するための手段と、前記
   発生音波に基づくデータを受入れて所定の統計的な処理
   をするための手段とを備えた、電気機器における固体絶
   縁物の絶縁診断装置。 （２）統計的な処理手段は、演算処理手段と、この演算
   処理手段からの指令信号にしたがって、一定の時間帯に
   おいて受信される放電回数を計数することを経時的に繰
   返して実行する計数手段とを含む特許請求の範囲第１項
   記載の絶縁診断装置。 （３）　統計的な処理手段は、計数手段から得られるデ
   ータについて、一定の時間帯における単位時間当りの放
   電回数の累積ひん変分布を表示する手段を含む特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の絶縁診断装置。