JPS6112451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高電圧機器内部部分放電監視装置に関
し、特に実運転中の変圧器、密閉型開閉装置等の
高電圧機器の内部で発生する部分放電を監視する
のに適した高電圧機器内部部分放電監視装置に関
する。

変圧器や密閉型開閉装置（ミニクラツド装置）
等の高電圧機器は、実系統運転中機器内部におい
て部分放電が発生するとこれが発端となつて絶縁
破壊事故を招く可能性がある。一度このような事
故が起こると電力系統の動揺や停止など極めて重
同な影響を及ぼす結果となる。このため実系統運
転中の高電圧機器においては、内部部分放電を検
出して、機器の絶縁破壊事故を未然に防止するよ
うにしている。

実運転中の高電圧機器において、内部に発生し
た部分放電を検出する従来技術として電気的方法
と音響的方法との２通がある。

変圧器を例にとつて説明すれば、電気的方法に
おいては、変圧器内部に部分放電が発生した際に
電気回路に発生する電流パルスを、ブツシングの
PDタツプに接続した検出インピーダンスや中性
点と接地点間に接続した検出インピーダンスによ
り検出する。しかしながら、実運転中の変圧器に
接続されている電力用送電線の気中部分放電や該
送電線が拾う誘導雑音（以下これらを気中部分放
電等という）が部分放電検出回路に侵入したとき
機器内部部分放電として検出されるおそれがあ
る。

他方、音響的方法は機器のタンク壁にマイクロ
ホンを取付け、このマイクロホンにより機器内部
に発生した部分放電音を検出するもので、この方
法によれば、送電線の気中部分放電等の影響が殆
んどなく、前述した電気的方法よりも現地試験に
適している。しかしながら、雨音や異物がタンク
壁に当つた音や動物がタンク壁上を動く音（以下
これらを雨音等という）により、誤動作する欠点
がある。

また、部分放電の発生による電流パルスを検出
し、それにより同期式オシロスコープをトリガー
して、遅れて入る部分放電音によるマイクロホン
出力信号を監視する方法もあるが、この方法はオ
シロスコープに現われる電流パルス信号及びマイ
クロホン信号を監視する熟練した作業員を必要と
し、またこれらの信号が部分放電の消滅に伴ない
直ちに消えるので、実運転中の機器に常時設置し
ても十分な信頼性を期待できない。また作業員に
よる昼夜連続監視は実際上不可能である。

通常、音響的方法では機器の部分放電音を超音
波トランスデユーサで電気信号に変換し、それを
マイクロホン内蔵の増幅器で増幅して、その出力
電気信号が高周波同軸ケーブルで監視室まで伝送
される。電気的方法でも同様に高周波同軸ケーブ
ルで伝送される。

高周波同軸ケーブル（以下単にケーブルとい
う）は電磁遮蔽が施こされ、ノイズの誘導を抑え
るようにできている。しかし、高電圧大電力を扱
う変電所や発電所では、開閉サージ、雷サージあ
るいは短絡大電流（以下これらを開閉サージ等と
いう）といつた大きな起誘導源となる要因が多く
あり、このため信号伝送ケーブルの途中でノイズ
の誘導を受ける。そのため機器の部分放電による
信号が存在しないのにも拘らず、機器の部分放電
が検出されたと誤判断してしまうことが度々あ
る。また無人監視装置を開発するにはこのノイズ
の侵入のための誤判断を防ぐ工夫が要求される。

本発明は、上述の問題を解決し、送電線の気中
部分放電等、雨音等に影響されず、また開閉サー
ジ等によつて信号伝送回路に誘導されるノイズの
ための誤判断を防止した、信頼性の高い高電圧機
器内部放電監視装置を提供することを目的とす
る。

即ち、本発明による部分放電監視装置は、機器
内で部分放電が発生した際に音響的検出器で検出
された部分放電音がその発生位置から音響的検出
器の取付け位置までの伝搬時間だけ遅れること、
及び開閉サージ等の際信号伝送回路に誘導される
ノイズには時間遅れがないことに基づき、機器内
部の部分放電であるが、ノイズであるかを判別す
るようにしたものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき
説明する。第１図において、１は例えば変圧器、
密閉型開閉装置（ミニクラツド装置）等の高電圧
機器で、この高電圧機器１の高圧ブツシング２は
送電線５に接続されている。高電圧機器１内で部
分放電が発生すると高圧ブツシング２に電気的パ
ルスが現われ、高圧ブツシング２のPDタツプ３
に接続された検出インピーダンス（図示しない）
により検出され、ケーブル４ｂを介して、波形成
形及び増幅の機能を有するコロナ検出器４ａに導
かれ、さらにケーブル４ｃを介して時間カウント
制御部１０に導かれる。ケーブル４ｂ及び４ｃと
しては、ノイズの誘導をできるだけ避けるため高
周波同軸ケーブルが用いられる。コロナ検出器４
ａとしては市販のものを用いることができる。

時間カウント制御部１０においては、入力信号
は波形成形され、カウント開始トリガーパルスと
して連絡線１１ａ〜１１ｄにより時間カウンタ６
ｃ〜９ｃに導かれる。機器１内の部分放電の発生
と時間カウンタ６ｃ〜９ｃによるカウント開始と
の間には通常マイクロ秒オーダーの遅れがあるの
みで、実際上両者は略同時とみなしてもよい。

一方、高電圧機器１内で部分放電が発生した際
に生じる放電音は、油等の伝搬媒体を伝搬してタ
ンク壁に達し、タンク壁に適宜間隔をおつて取付
けられた複数個の音響的検出器例えば超音波マイ
クロホン６ａ〜９ａにより検出され、各々高周波
同軸ケーブル６ｂ〜９ｂを介して時間カウンタ６
ｃ〜９ｃに導かれる。これらの時間カウンタ６ｃ
〜９ｃは前述のように時間カウンタ制御部１０か
らのカウント開始トリガーパルスによりカウント
を開始しているが、マイクロホン６ｂ〜９ｂから
供給されるパルスの到着によりカウントを停止す
る。カウントを停止した時点における時間カウン
タ６ｃ〜９ｃの指示t₁〜t₄は部分放電発生からマ
イクロホン６ｂ〜９ｂまでの超音波の伝搬時間に
相当する。

高電圧機器１内で部分放電が発生した場合の超
音波の伝搬時間は、伝搬媒体中の超音波の伝搬速
度、高電圧機器１の大きさ、高電圧機器１の内部
構成物と最も近い所にあるマイクロホンまでの距
離等によつて定まる一定の範囲内にあり、例えば
高電圧機器１が油入電力用変圧器である場合、機
器の大きさにもよるが、通常それぞれ50μsec〜
10msec程度である。

時間カウンタ６ｃ〜９ｃから出力される、伝搬
時間t₁〜t₄を示す信号はルート１２ｂ〜１５ｂを
経由して各々時間遅れ判断部１２ａ〜１５ａに導
かれる。時間遅れ判断部１２ａ〜１５ａでは、伝
搬媒体中の伝搬速度、高電圧機器１の大きさ、高
電圧機器１の内部構成物と最も近い所にあるマイ
クロホンまでの距離等を考慮して設定された最小
伝搬時間ｔ_nio及び最大伝搬時間ｔ_naxの範囲内
に、各伝搬時間が入るかどうかを判断する。

第２図は典型的な正常信号の例であり、カウン
ト開始トリガーパルス（以下C.S.P.と略称する）
が出てから、それぞれ時間t₁〜t₄遅れてマイクロ
ホン出力MC１〜MC４が出力され、t₁〜t₄はいず
れもｔ_nio〜ｔ_naxの範囲に入つている。

信号伝送回路や各部装置にノイズによる誘導が
生ずると、第３図に示したようにC.S.P.とMC１
〜MC４とが略同時に入力される。即ち、C.S.P.
に対するMC１〜MC４の時間遅れt₁〜t₄は略零で
あり、ｔ_nio以下である。一方、第４図に示した
ように、ｔ_naxよりもはるかに遅れてMC１〜MC
４にノイズが入る場合もある。

各時間遅れ判断部１２ａ〜１５ａにおいてｔ_ni
ｏ＜ｔ_i＜ｔ_naxが満足されていないと判断されたと
きは、その判断を示す信号が論理ルート１２ｄ〜
１５ｄに現われるが、この信号は本実施例では無
視される。

各伝搬時間ｔ_i（ｉは１〜４）がｔ_nio＜ｔ_i＜ｔ
_naxを満足すれば、そのことを示す信号が論理ル
ート１２ｃ〜１５ｃを介して多数条件満足判断部
１６ａに導かれる。多数条件満足判断部１６ａで
は、ｔ_nio＜ｔ_i′ｔ_naxが満足されていることを示
す信号（論理ルート１２ｃ〜１５ｃを経由して供
給される）の数が一定の値ｎ以上であるかどうか
が判断される。このような多数条件満足判断部１
６ａが必要なのは、内部部分放電であつても全マ
イクロホンが放電音を拾うとは限らず、マイクロ
ホンの取付位置が部分放電発生点から離れていた
りする場合、放電音を拾わないことはあり得るか
らである。「ｎ」の値は、経験則に基づいて、ま
た監視の目的に応じて、妥当なものに定められ
る。

多数条件満足判断部１６で多数条件が満足され
ていることが確認されると、論理ルート１６ｂで
示したように音同士時間差判別部１７ａに導かれ
る。多数条件が満足されていないときは、ノイズ
と判断されその旨プリントアウトされる（18）。
判別部１７ａでは、t₁〜t₄相互間に所定値以上の
時間差があるかどうかを判断し、もし時間差があ
れば、機器の内部部分放電による信号であるとす
る判断を行なう。このような判断が必要な理由を
第５図を参照して説明する。即ち、多重雷サージ
や断路器開閉サージによる誘導では、サージが数
msecおきに繰返して入る可能性が高い。例え
ば、第５図にC.S.P.として示すような誘導信号が
生じたものとする。まず、比較的小さなサージに
よりC.S.P.が出力される。この時は、サージが小
さいのでマイクロホンはノイズの影響を受けな
い。次にｔ_e時間後に大きなサージが入り、マイ
クロホンの系統もノイズを拾つたものとすればこ
の時点で時間カウンタのカウントが終り、t₁〜t₄
はいずれもｔ_eとなる。そして、図示のようにｔ_n
ｉｏ＜ｔ_e＜ｔ_naxであれば時間遅れ判断部１２ａ〜
１５ａ及び多数条件満足判断部１６ａでは、この
サージは、ノイズとしてはみなされず、仮に音同
士時間差判別部１７ａがないとすれば、内部部分
放電と判断されてしまう。このような誤判断の実
際例は、発明者らが行なつたフイールドテストに
よれば、かなり多い。音同士時間差判別部１７ａ
は、上記のように、t₁〜t₄相互間に時間差がなけ
ればノイズとみなすことにより、上記の誤判断を
回避するためのものである。音同士時間差判別部
１７ａでノイズと判断されたときは、その旨プリ
ントアウトされる（18）。

音同士時間差判別部１７ａの出力は、論理ルー
ト１７ｂを経て指令部１９に供給される。指令部
１９は、音同士時間差判別部１７ａからの出力に
より内部部分放電であることが確認されると、警
報又は高電圧機器１を切離すためのしや断器トリ
ツプ指令を発生する。

一方、時間カウンタ６ｃ〜９ｃの出力信号t₁〜
t₄は情報ルート２０を経て、演算部２１に導かれ
る。この演算部２１でt₁〜t₄の各々に伝搬媒体
（例えば油）の中における音速を掛けて伝搬距離
（部分放電発生点から各マイクロホンの取付け位
置までの距離）を求め、これらの伝搬距離に基づ
き３次元の計算を行なつて部分放電の発生点を求
める。尚、このような計算により部分放電が高電
圧機器１の内部に発生したことが確認されたとき
にも、警報を発生させたり、しや断器のトリツプ
信号を発生させたりすることもできる。

演算部２１に入力される情報や計算結果は、プ
リンター２２により打出させることもできる。ま
たこれらの情報や計算結果（部分放電発生位置
等）から部分放電が重大な内部事故に発展する可
能性があると判断される場合には緊急指令部２３
で警報を発生させたり、しや断器のトリツプ信号
を発生させたりすることもできる。

時間カウンタ制御部１０は、カウント開始トリ
ガーパルスからｔ_nax経過した後に、リセツト指
令を発生する。このリセツト指令はルート１１ｅ
〜１１ｈを経て時間カウンタ６ｃ〜９ｃに供給さ
れ、時間カウンタ６ｃ〜９ｃは、このリセツト指
令を受けるまでカウントしていた場合には、リセ
ツト指令により直ちにカウントを停止し、カウン
トを零にして待機する。このようにリセツト指令
を供給するようにしたのは、カウント開始後マイ
クロホン６ａ〜９ａからの信号が来ない場合にカ
ウントが無期限に継続されるのを防ぐためであ
る。

第１図の鎖線１００で囲んだ部分の機能はマイ
クロコンピユータやミニコンピユータを用いると
実際的である。

上記より明らかなように、本発明の内部部分放
電監視装置によれば、送電線の気中部分放電等
や、雨音等による外部ノイズ及び多重雷サージや
断路器サージといつたあらゆるノイズに対して、
誤動作することなく、高電圧機器内部部分放電の
発生を無人で監視することができるので、実系統
運転中の高電圧機器の常時監視装置として好適で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の高電圧機器内部部分
放電監視装置のブロツク線図、第２図乃至第５図
はコロナパルス及びノイズパルスを示す波形図で
ある。 １……高電圧機器、２……高圧ブツシング、４
ａ……コロナ検出器、６ａ〜９ａ……超音波マイ
クロホン、６ｃ〜９ｃ……時間カウンタ、１０…
…時間カウント制御部、１２ａ〜１５ａ……時間
遅れ判断部、１６ａ……多数条件満足判別部、１
７ａ……音同士時間差判別部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高電圧機器のブツシング、中性点接地線等に
   現われる電気的パルスを電気的に検出する電気的
   検出器と、前記高電圧機器のタンク壁の異なる位
   置に取付けられて部分放電音を音響的に検出する
   複数の音響的検出器と、前記音響的検出器の各々
   に対応して設けられ、前記電気的検出器により電
   気的パルスが検出されたときに時間カウントを開
   始し、対応する音響的検出器により部分放電音が
   検出されたときにそれぞれ時間カウントを停止す
   る時間カウンタと、前記時間カウンタによりカウ
   ントされた時間がすべて予め定められた範囲内に
   入り、かつこれらの時間同士に所定値以上の差が
   あるときに、高電圧機器内部に部分放電音が発生
   したものと判定する判定部とを備えた高電圧機器
   内部部分放電監視装置。