JPS6291868A - 電気機器の絶縁劣化診断法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばゴム・プラスチック絶縁剤カケープル
等の電気機器の絶縁劣化の状態を診断する方法に関する
ものである。

［従来技術並びに発明が解決しようとする問題点］ゴム
・プラスチック絶縁剤カケープル等の絶縁劣化の状態を
知る手段としては、当該ケーブルの絶縁部分に流れる電
流を測定し、その内容を解析することで知る方法がある
が、ここで絶縁劣化の一つである吸湿に起因する劣化に
ついては、交流充電電流中に流れる微少の直流分や低周
波分が上記劣化に関連した信号であることが確認され、
この知見をもとに新たな絶縁劣化診断の手法が開発され
ている。

然るに、前記手法の実施に当っては、供試物の低圧側と
大地間に測定器を設置する必要があり、更に供試物のア
ースを全て取り外すと同時に供試物の低圧側と大地間を
適切な絶縁状態とすることが必要であるが、現場に布設
された電気機器の場合、必ずしもこれらの要件が満され
るとは限らず、むしろ満されることはまれであり、この
ため、供試物の低圧側を接地したままで前記直流分等を
測定できるようにと、供試物の高電圧電源と大地間で測
定する方法が考えられている。然るに、この場合、商用
回路（供試物の高電圧電源側回路）の一部を変更しなけ
ればならないこと、誤信号等を発し、商用回路そのもの
に障害を与える恐れがあること等から、上記電源とは別
に測定用高圧電源を設置し、これを供試物に接続すると
共に上記測定用高圧電源と大地間に測定器を設置して前
記直流分等を検出する方法が考えられる。然るに、この
場合、供試物の静電容量の大きさに合わせて電源を選ぶ
必要があり、このため静電容量の大きな供試物に対して
は大容量の電源を準備せねばならず、装置の大型化、高
価格が余儀なくされるばかりか、試験時の危険性が増大
する等の欠点がある。

このため、これら手段は現状では実用線路には殆ど適用
されておらず、供試物の低圧側が大地に対して完全に絶
縁できる場合にのみ、この供試物の低圧側と大地間に測
定器を設置して、この測定器により直流分等を検出して
いる。

このように、従来のこの種方法はいずれも原理的には良
好な方法であることが分っているにも係わらず、いずれ
も汎用性に欠いているため、実用化されるに至っていな
い。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、汎
用性のある電気機器の絶縁劣化診断法を提供することに
あり、その要旨は、電気機器の絶縁部分の静電容量との
間で商用周波数で共振状態となることができる可変リア
クトル、励磁用トランス、直流分等測定器を当該電気機
器の高圧側に直列に接続して、電気機器の絶縁部分に流
れる電流のうちから直流分等を検出することにある。

［作　用］ 直流分等測定による絶縁劣化診断の原理は、供試物が電
カケープルであるような場合には、第１図のような電源
トランス１．高圧リード用ケーブル２．供試物３．大地
４からなる閉ループにおける交流充ｆｆｌ電流中の微少
直流分笠を検出することにある。ここでは、三相中の一
相のみを示し、トランス１の中性点が直接あるいは任意
のインピーダンスを介して接地されている状態に相当す
る。

トランス１の中性点が非接地の場合には、閉ループが形
成されないので、そのような場合には、トランス１と並
列に大地電圧検出用の変成Ｚ（ＧＰＴ）５が設置され、
さらにその中性点が接地されることで、当該ＧＰＴ５と
供試物３の間で閉ループが形成される。従って、供試物
３の外部遮蔽層と大地４闇、即ち図中Ａ点にローパスフ
ィルターを含む直流分等測定器を挿入すれば目的は達せ
られる。しかし、供試物３が電カケープルであって、そ
の外部遮蔽層が全体に亙って接地状態にある場合、或は
当初は外部遮蔽層が防食層で対地絶縁されていても、防
食層の損傷、老化等により対地絶縁が不良となっている
ような場合には、前記Ａ点で直流分等を検出することは
現実には難しい。

一方、このことに鑑み、Ｂ点或は０点で検出することも
考えられるが、この場合には商用の電源回路の回路変更
を伴うため危険が増す。また、ＧＰＴ５の中性点と大地
４間のＤ点で検出することも考えられるが、ＧＰＴ５は
系統制御用の重要な素子となっており、その回路変更を
行うと誤信号により系統制御に重大な障害を与える危険
がある。

また、電源トランス１の中性点接地、ＧＰＴ５設置の場
合には、両者に並列に直流分等が流れるので両者で測定
するか、或はｉ方の接地を外すかの手段を講する必要が
あり、このため検出の簡便さが失なわれるばかりか、前
述の危険増加にもつながる。

このような諸点から、従来、商用の電源側で直流分等を
検出することは、実用上難しいとされていた。

この問題を解決するためには、測定用トランスを用いれ
ば良いが、これには充電容Ｒ分のトランス容置を要し、
実際にはこのようなものを現場へ運搬することは困難で
あるばかりか、大きい電源を必要とするため限定された
箇所にしか適用できない。

従って、直流分等検出によるこの種絶縁劣化診断手法を
広く活用できるようにするためには、電源装置部分の開
発を含めた新たな手法の開発が必要であった。

本発明は、電源として新たに直列共振型高電圧電源を用
いることにより、前述の要望に答えるものである。

本発明によれば、次のような新たな利点が生じる。

（１）即ち、通常の一次、二次の巻線を用いたトランス
の場合、−次側の電圧はそのまま二次側に変換される（
変換倍数は周波数によって多少異なる。

）ため、単に商用周波数の電圧のみでなく、低周波から
高周波まであらゆる電圧が二次側に発生する。

今回の発明の目的のように設置現場で高電圧を得ようと
、その電力源を求める場合、一般の配電線を利用するこ
とになるが、最近では配電線の負荷が複雑な制御運転を
されているため、例えばサイリスタ使用による電圧制御
等、配電系統には低周波から高周波に至る電圧変化を生
じている。

従って、これを用いていわゆる高電圧トランスを運転す
ると高電圧側に低周波から高周波の電圧が発生し、供試
物の絶縁部分や直流分の測定回路にもこれに相当する低
周波分を含んだ電流が流れるため、測定結果に未知の誤
差を含むことになり、適切な劣化診断ができなくなる。

このため、本発明では、第２図に示す如く供試物３の高
電圧側に可変リアクトル７を介して励磁用トランス８を
直列接続すると共に、該励磁用トランス８の低圧側と大
地４間にローパスフィルターを介して測定器６を設置す
ることで回路を構成している。こうすれば、電力源から
の擾乱電圧のうち、共振条件から外れる周波数分につい
てはインピーダンスしては小さくなり、従って直流分や
低周波分を測定する回路の受ける誤差は小さくなる。

（２）供試物の絶縁部分が極端に劣化しており、診断時
の電圧で絶縁破壊を引き起こした場合、これまでの回路
では大電流が流入し、絶縁破壊点での集中的なエネルギ
ー発生のため発火等を生じ、他の機器に被害を及ぼす危
険があるのに対し、直列共振回路を用いると、絶縁破壊
と同時に供試物３のキャパシタンスＣは短絡され、自動
的に回路はりアクトルアによるωＬという高インピーダ
ンスとなり、また電流の源となる電圧は励磁用トランス
８の低い出力電圧（一般に供試物に加わっていた電圧の
１７１０〜１１５０）となるので、破壊点に生じるエネ
ルギーは極めて小さくなり発火等の危険はなくなる。

上述の（１）及び（２）の各点は、過密化され事故によ
る停電の許されない最近の電力ｍ設の正確な絶縁診断を
実施する上で極めてｍ要な要素である。

次に、これら装置を用いて絶縁診断を実施するとき、通
常は供試物を商用電圧系統から完全に切り離すことにな
るが、多数の作業を伴うことを理由に、万一、この切り
離しをせずに診断を行なおうとすると、供試物には商用
系統の高電圧と測定系統からの電圧が重畳印加され、位
相タイミングによっては過大の電圧となり、供試物の絶
縁部分あるいは直流分等の測定回路を損傷することにな
る。診断行為により供試物に損傷を与えることは最も避
けるべきことであり、これを防止するためには、供試物
に何等他の電圧が加わっていないことを予め確認ツる必
要があり、また他の電圧が加わっている場合には、測定
系統からの電圧発生を行なわないこと及び測定回路の保
護を行なうこと等の対策が必要となる。

このための基本的な回路が第３図である。

ここでは、可変リアクトル７、励磁用トランス８、ロー
パスフィルター６と並列に、供試物３の高電圧側と大地
４間に静電容置型分圧器９を設け、更に励磁用トランス
８．ローパスフィルター６を短絡するスイッチ１０を設
け、そして、その出力電圧を基づいてリレーを介してス
イッチ１０を操作する回路を付加し、供試物３に他の電
圧１１が加わっているか否かによってスイッチ１０を閑
。

間する機構としである。

また、本発明を実施するとき、過密な各種機器配置の中
を通して、供試物３まで高電圧を導く必要がある。この
とき、高電圧発生装置部から供試物３までの問は、Ａ電
圧絶縁されたリード用ケーブル２を使用することになる
。この場合、高電圧発生装置の可変リアクトルを予め、
このリード用ケーブルや分圧器９等の静電容量との間で
共振条件を満たすように調整しておくことにより、以下
の利点が生じる。

即ち、万一、供試物３に他の電圧が加わっていたとき、
高圧リード用ケーブル２を供試物３の端子に接触させた
ならば、その瞬間に他の電圧側から測定系統側へ突入電
流が流れ、他の電圧側に擾乱を与えたり、測定系統に異
常電圧が進入して、そこに用いられている装置を損傷す
る危険がある。

しかし、予めリード用ケーブル２を含めて測定系統を商
用周波に対し共振するようリアクトル７が調整されてい
れば、他の電圧側からみたインピーダンスはり、Ｃの並
列共成状態となるため非常に高いインピーダンス（理論
上は無限大）となり、この状態でリード用ケーブル２を
接続しても、突入電流は掻くわずかで済み、他の電圧側
への擾乱や装置の損傷を生ずることが防止できる。

なお、リード用ケーブルの外部遮蔽回路の接地、供試物
の接地及び測定系統の各種装置の接地は、夫々単独でも
共通接続でも良い。また、共通接続ｖ＆１点又は２点で
接地しても測定上の問題はない。

但し、リード用ケーブルや測定系統の各種装置自体が劣
化し、当該劣化箇所にて直流分等を発生ずる場合には、
その電流分等を予めチェックするか、その直流分が測定
系統に流入しない結線をとる必要があることは言うまで
もない。

また、絶縁劣化診断の方法として、商用周波交ｌｉ！圧
による充Ｎ′ｒｉ流分に含まれる直流分あるいは低周波
分を検出する方法と共に、交流電圧に微少直流電圧を重
畳印加することにより、直流分或は低周波部を増加させ
て、これを検出する方法もあるが、この場合には、微少
直流電圧を重畳する回路を測定系統の低圧側、即ち、直
流分等を測定する回路の一部に付加する必要がある。

［実施例］ 以下、第４図を参照しながら本発明の一実施例を供試物
が電カケープルである場合を例にとって説明する。

まず、本発明の測定系統１２を供試物３の近傍に設置す
る。可変リアク］・ルアは、予め高圧リード用ケーブル
２や静電容母型分圧器９等のキャパシタンス分との間で
商用周波数に於いて共振状態となるよう調整して置く。

このとき、スイッチ１０を閉の状態にして置く。

高圧リード用ケーブル２を供試物３に接続する。

このとき、万一スイッチ１４が閏となっていて供試物３
に電圧が加わっていたとしても、その電圧側から見た測
定系統１２はほぼ無限大とみなせるインピーダンスとな
っているので、突入電流は殆ど流れない。また、分圧器
９はその電圧を検知し、スイッチ１０を閉とするので励
磁用トランス８や直流分、低周波分の測定器６は、全く
障害を受けない。供試物３に電圧が加わっていなければ
、スイッチ１０を開どする。そこで励磁用トランス８を
電圧調整器１３を介して配電用電力源（図示しない。）
に接続する。その後、可変リアクトル７及び電圧調整器
１３を調整して、新たな共振状態にした後、供試物３に
所定の高電圧を印加する。

この状態でローパスフィルターを含む直流成分或は低周
被部測定器６により信号電流を検出し、その特性によっ
て供試物３の絶縁劣化状況を診断する。

データ採取後、配電系電力源への接続を断ち、リード用
ケーブル２と供試物３との接続を断つ。

なお、このとき手動或は自動によりリード用クープル２
や分圧器９等の静電容量との間で共振状態となるようリ
アクトル７を設定して置けば、次回の測定が便利且つ安
全となる。

［発明の効果］ 最近の社会情勢から、電力機器の信頼性向上が強く望ま
れ、また、電力機器故障による火災等の波及事故の防止
も厳重に実施することが要語されている。

このためには、電力用高電圧機器の絶縁体の健全性を保
つ工夫と共に、万一これが劣化した場合には逸速くこれ
を検知し、改修等の対策を施さねばならない。

しかし、対象となる機器類は膨大な数１であり、簡便且
つより確かな診断方法の開発が待たれていた。絶縁物の
経年劣化とくに相対的に頻瓜の多い吸湿劣化を検出する
のに、直流分或は低周波分を検知することが極めて有効
なことが見出され一部実用化されているが各種の電力機
器、とくに接地状態の異なる機器用として汎用の診断方
法が切望されていた。本発明は、電気機器の絶縁部分の
静電容ｌとの間で商用周波数で共振状態となることがで
きる可変リアクトル、励磁用トランス、直流分測定器を
当該電気機器の高圧側に直列に接続して電気ｉ器に流れ
る電流のうちから直流分等を検出するようにすることで
、前述の従来技術の欠点を解消して、汎用性のある電気
機器の絶縁劣化診断法を提供するものである。

このように、本発明は前記の切望に応えるもので、今後
の電力供給のより一癌の安定化を図る上で寄与するとこ
ろは多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気機器の絶縁劣化診断法の説明図、第
２図及び第３図はそれぞれ本発明の電気ｔｌｉ器の絶縁
劣化診断法の原理説明図、第４図は本発明の電気機器の
絶縁劣化診断法の一実施例説明図である。 １・・・電源トランス。 ２・・・リード用ケーブル。 ３・・・供試物（電カケープル）。 ４・・・大　　　　地。 ５・・・電圧変成器。 ６・・・直流分測定器。 ７・・・可変リアクトル。 ８・・・励磁用トランス。 ９・・・静電容聞型分圧鼎。 １０　・・・ス　　イ　　ッ　　チ。 １１・・・他　の　電　源。 １２・・・測定系統。 １３・・・電圧調整器。 １４　・・・ス　　イ　　ッ　　チ。 代理人　弁理士　佐　藤　不二雄 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁劣化の診断をしようとする電気機器の低圧側
   を接地し、更に高圧側にリード用ケーブル及び可変リア
   クトルを介して励磁用トランスを直列接続すると共に、
   該励磁用トランスの低圧側と大地間にローパスフィルタ
   ーを挿入して、当該ローパスフィルターを介して前記電
   気機器の絶縁部分に流れる電流のうちから直流分等を検
   出し、その内容を見ることにより行うことを特徴とする
   電気機器の絶縁劣化診断法。
2. （２）可変リアクトル、励磁用トランス、ローパスフィ
   ルターと並列に電気機器の高圧側と大地間に電圧測定装
   置を設け、更に励磁用トランス、ローパスフィルターを
   短絡するスイッチを設けて、これら励磁用トランス、ロ
   ーパスフィルターを適宜短絡、解放するようにした特許
   請求の範囲第１項記載の電気機器の絶縁劣化診断法。
3. （３）電気機器と可変リアクトル間にリード用ケーブル
   を接続するに先立つて、可変リアクトルのリアクタンス
   とリード用ケーブルのキャパシタンスが電気機器を運転
   する商用周波数に対して共振状態となるよう可変リアク
   トルを調整する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   電気機器の絶縁劣化診断法。