JPS60203866A - 部分放電位相特性による電気機器のボイド欠陥診断方法 - 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】 本発明は電気機器におけるボイド欠陥の種類、その発生
箇所などを課電状態のま＼診断しつるパターン認識手法
を用いた非破壊診断方法に関するものである。

電力系統において安定な送電を確保するためには、系統
に接続された各種機器例えはトランス、ケーブル、回転
機などの絶縁状態を、実使用状態即ち活線の状態におい
て非破壊的に診断できるようにすることが理想である。

またこれに加えてボイド欠陥が絶縁物の剥離ボイドか、
或いはクラックによるものであるかなど、ボイド欠陥の
種類とその発生箇所例えばボイドの欠陥が、トランス内
のリード線部、巻線と外箱間に発生したかなどを確実に
与えて、修理などにおいて迅速適切な対策をとりうるよ
うにすることが理想である。そこで従来から種々の研究
がなされ、例えば絶縁の劣化についてはボイド欠陥にも
とづく部分放電パルスの最大レベル、即ち見掛の最大放
電電荷の絶縁劣化の推移に伴う変化から判定する方法、
損失角による方法などが提案されている。しかし現在ま
でのところボイド欠陥の種類とその発生箇所の検出につ
いては、これを満足させるような方法は見出されていな
い。

本発明は上記の要望に応えうる診断装置の提供を目的と
してなされたもので、次に図面を用いてその詳細を説明
する。

本発明は次の研究結果にもとづいてなされたものである
。即ちボイド欠陥にもとづく部分放電パルスを検出し、
その印加電圧の適宜サイクル区間において発生した正極
性および負極性部分放電パルスのレベル力・らめた見掛
けの放電電荷ｑと、その印加電圧に対する発生位相角の
分布、即ち部分放電位相特性であるφ−ｑ分布を、各種
のボイド欠陥を設けた機器についてめたところ、その分
布パターンが例えば第１図のように、ボイド欠陥の種類
とその発生箇所によって異なることを発見した。なお第
１図（ＬＬ）はモールドトランスにおける剥離ボイドが
コイルと絶縁体間において発生した場合、第１図（ｂ）
は剥離ボイドが鉄心と絶縁体間において発生した場合、
また第１図（Ｃ）はクラックボイドの場合である。

そこで予め各種のボイド欠陥およびその発生箇所を変え
て、例えば被診断機器と同一絶縁階級、同一電圧階級の
機器により、診断用の基準φ−ｑ分布パターンを作製し
ておき、この既知のパターンと被診断機器からめられた
φ−ｑ分布パターンとを比較して、被診断機器のφ−ｑ
分布パターンと類似した診断用の基準φ−ｑ分布パター
ンを選別することにより、ボイド欠陥の種類やその発生
箇所など機器の絶縁状態を非破壊的に知りうろことを着
想したものである。

第２図は本発明の一実施装置例ブロック系統図であって
、図において（１）は被診断機器、（２）はその接地線
、（６）は電流検出器、（４Ｈ５）は極性弁別器で、部
分放電パルスを正極性と負極性パルスとに分離する。（
６）（７）はパルスのｒルと発生位相角の検出器で、部
分放電パルスのレベル即ち見掛けの放電電荷ｑと、交流
印加電圧に対する発生位相角を正極性および負極性パル
スについて検出する。（８Ｈ９）はφ−ｑ分布パターン
検出器であって、これらの回路は次のように動作する。

即ち印加電圧■。の１サイクル毎の位相角（６６０°）
を、Ｎ箇の位相角区間（ウィンドウ）ｉ−１・・・Ｎに
区分してＬサイクル測定し、各サイクルのウィンドウに
生じた部分放電パルス、例えば第６図（ｃＬｌ（ｂ）（
Ｃ）（ｄ）に示すように第１サイクルにおいてはｑ、。

ｉ　ｌ　ｑｊ５．＋　ｌ　９４０．ｊ　ｌ第２サイクル
においてはｑ、。２１　ｑ５７．２１　ｑ４５．＋　＋
また第３サイク″においてはｑ６．３・ｑ１３３・ｑ１
５．５１　ｑ３５．５・ｑ４６６・９ル、１ オＮサイクルにおいてはｑ３ｎ、ｑ、。ｆｉ　ｌ　Ｑ１
５．Ｈｌ　ｑ４０ｎ１八 ｑ４４ｎ＋（なお足手の最初の数字はウィンドウ番号、
次の足手はサイクル番号）を同一ウィントウ毎に集計し
て、部分放電パルス発生頻度の印加電圧位相角特性即ち
φ−ｎのサイクル平均分布をめたのち、これを部分放電
パルスのレベルからオ・３図（ｅ）のような見掛けの放
電電荷ｑと印加電圧に対する発生位相角φの分布φ−ｑ
のサイクル平均分布に変換する。即ち一般的にはφ−ｑ
サイクル平均分布はＬサイクルの測定に対して、測定開
始後を番目（ｔ−１・・・Ｌ）の印加電圧サイクルのｔ
番目（ｉ＝１・・・Ｎ）のウィンドウに、大きさｑｉｅ
Ｏ部分放電パルスが発生したとき によって、第４図（α）に示す実測例（剥離ボイドの場
合）のような平均φ−ｑ分布パターンを正、負パルスに
ついてめる。（なお（１）式において部分放電パルスが
発生しなかったウィンドウではｑ、。

−〇として演算する。Ｘｌ０ＸＩりは診断用の基準φ−
ｑ分布パターン（サイクル平均）の記憶装置を示し、こ
＼には各種のボイド欠陥と各種の発生す 箇所もたせて測定された正極性および負極性に対Δ する診断用基準φ−ｑ分布パターンが記憶される。

（１２）（１３）は比較器即ち類似パターン検出器を示
し、上記記憶装置（１ｏ）（ｉｉ）から読出された診断
用基準サイクル平均φ−ｑ分布パターンと、被診断機器
から得られたサイクル平均φ−ｑ分布パターンを比較し
、被診断機器から得られた分布パターンに最も類似した
診断用の分布パターンを選出するものであって、例えば
その比較方法として次の方法が採用される。

今交流印加電圧■。によρて測定された被診断機器のφ
−ｑ−４分布バフを／（φ、　Ｖ、）としく放電々荷は
印加電圧■。に比例する）、予め測定しであるＭ種類の
診断用基準φ−ｑ分布パターンの一つをｇｉＣφ＋　Ｖ
ａ）　に＼で１＝１−・・Ｎ）とする。またφ−ｑ分布
パターンを比較するため、印加電圧■。を部分放電の消
滅電圧により除いて規格化しく以下これを規格化電圧η
と呼ぶ）、その比が同一の場合の分布パターン同志を順
次比較スル。即ち！（φ、　ｖ（Ｌ）とｇｉ（φ、ｖＬ
：Ｌ）を、上記規格化電圧ηに対する分布であるｆ（φ
、η）およびｇｚ（φ、η）とし、測定されたηに対し
て・・・・・・・・・（２） を演算する。そして正極性および負極性の分布パターン
に対して、Ｄ、の値を最も小さくする分布！（φ、η）
とｇｉ（φ４η）の近似値を考え、このむ（φ、η〕を
生じさせたボイド欠陥と被診断機器のボイド欠陥とが同
等であると診断する。

（１すは表示装置例えはプリンタやブラウン管表示装置
であって、診断結果を例えば記号によって表示する。従
って本発明によればボイド欠陥がどのような種類のもの
か、その発生箇所が何処にあるかなどを常に監視できる
。

以上本発明を一実施例について説明したが、前記（１１
式によって説明したサイクル平均φ−ｑ分布の代りに、
ウィンド毎のパルス発生数ｎｉ　を用めで次の（６）式
により与えられる、パルス平均φ−ｑ分布を用いること
もできる。

なお第４図（ｂ）は剥離ボイド発生時の実測例である。

また第２図に示した実施例において説明した診断用基準
平均φ−ｑ分布パターンと被測定機器により得られた平
均φ−ｑ分布パターンとの比較器即ち類似パターン検出
装置（１２）（１３）によるパターン認識では回路が複
雑となり、印加電圧の各サイクル毎に対応して高速処理
を行わなければならない。これを防ぐためには例えば第
５図に示すように、演算器（８Ｈ９Ｊによって演算され
た平均φ−ｑ分布出力の歪度Ｓの分布の演算器（１５）
（ｔのを設け、また診断用基準パターン（１０Ｘ１１）
の記憶装置には診断用基準平均φ−ｑ分布を歪度Ｓの分
布パターンによって記憶させて、パターン検出装置（１
２）（１５）により類似パターンを検出すればよい。こ
の場合パターン検出装置（１２）（１３）における検出
は前記（３）式の代りに にもとづいて行われる。なおこＸでＳ（η）は被測定機
器における歪度Ｓの規格化電圧ηに対する依存性、Ｓ、
（η）は予め測定された既知ボイド欠陥によるＭ種類の
φ−ｑ分布のうちの一つの分布の歪度Ｓ、の規格化電圧
ηに対する依存性である。

また類似パターン検出の別な方法として第６図のように
、平均φ−ｑ分布の演算器（８）（９１の出力から、φ
−ｑ分布の歪度Ｓ、尖度Ｋ、をめる演算器（１７Ｘ１８
）を設けて、Ｓ（η）の分布の尖度にのη依存性の傾向
例えばａＳ／ａη〉０．または二〇またはく０によって
類似パターンを検出したり、φ−ｑ分布から見掛けの最
大放電々荷ｑＩ］１ｃＬｘの規格化電圧ηに対する依存
性の傾向例えばｄｑｒｎｃＬｘ／ｄη〉０．または＝０
．またはくｏを使用して、診断することもできるなどの
各種の変形が可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明においては印加
電圧の複数サイクルにおける平均φ−ｑ分布をめ、これ
を迅速に処理して数サイクル毎に診断結果を得ることが
できるので、本発明による診断装置を設置することによ
り、常に機器を監視してボイド欠陥の種類と発生箇所の
診断と劣化の予知診断を迅速かつ確実に行うことができ
る。

従って従来の劣化の有無のみを知るものに比べて、絶縁
性能の評価の精度を飛躍的に向上させることができる。

また更に本発明は絶縁劣化の予知に当つても、従来の部
分数にパルスのレベルから最大放電々荷をめ、その量か
ら判定するもののように、部分放電パルスの絶対値によ
るものではなく、印加電圧に対する部分放電パルスの発
生頻度ｎおよびその発生位相部φ−ｎ分布から放電々荷
ｑの印加電圧に対する発生位相の分布即φ−ｑ分布をめ
、そのパターンと既知パターンとの比較により診断する
ものであるので、精度を向上できるすぐれた利点が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイド欠陥の種類などによってφ−ｑ分布パタ
ーンが変る例を示す波形図、第２図は本発明の一実施装
置例を示すブロック系統図、第６図はφ−ｑ分布の演算
過程を示す波形図、第４図（α）（ｂ）はφ−ｑ分布の
実測側図、第５図および第６図は本発明の他の実施装置
例を示すブロック系統図である。 （１）・・・被測定機器、　（２）・・・その接地線、
　（５）電流検出器、　（４）（５）・・・極性弁別器
、　（６）（７）・・・φ−ｎ分布分布−ターン検出器
（８）ｔ９）・・・φ−ｑパターン分布検出器、　（１
ｏ）（１１）・・・診断用基準φ−ｑ分布パター特許出
願人　財団法人　電力中央研究所代理人弁理士大塚　学 外１名 第１図 第１図 躬２旧 躬３図 第４図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気機器から検出された部分放電パルスの正極性および
   負極性パルスについて、印加電圧に対する部分放電位相
   特性（サイクル平均φ−ｑ分布またはパルス平均φ−ｑ
   分布）をめ、この部分放電位相特性がボイド欠陥の種類
   、その発生箇所に対応して変ることを利用して、予めボ
   イド欠陥の種類、発生箇所、劣化の程度を変えてめた診
   断用基準部分放電位相特性との類似度を検出することに
   より、電気機器のボイド欠陥の種類、その発生箇所など
   を診断することを特徴とする部分放電位相特性による電
   気機器のボイド欠陥診断方法。