JPWO2016098644A1 - 電力機器の部分放電判定方法、部分放電判定装置、部分放電判定システム、および部分放電判定方法を含む電力機器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(雷インパルス耐電圧試験)
電力用の変電機器や配電機器などの電気機器に対して、製品出荷前に実施される絶縁試験の一つとして雷インパルス耐電圧試験が行われる。この試験は、電力用変圧器などの電気機器が通常運転中に、外部で生じた雷サージや開閉サージ等の異常電圧波形が荷電された場合であっても絶縁性能を保証するための試験である。具体的には、標準規格で定められた電圧波形を電気機器へ印加した場合であっても、絶縁破壊しないことを保証するための試験が行われる。但し、製品の絶縁信頼性を保証するため、印加電圧に対する絶縁破壊に至るまでの裕度を明確にしておくことが必要とされる。
次に、電力用変圧器をはじめとする電力機器のインパルス耐電圧試験に用いられるインパルス電圧発生装置の動作原理を説明する。まず、並列に接続した数個のコンデンサに所定の電圧を充電させた後、複数の球ギャップを同時に放電させることでコンデンサを模擬的に直列に接続する。これによって、インパルス電圧発生装置と検査対象機器を含む回路の回路定数で決まる波頭長、波尾長の波形を出力する。
本実施の形態では、インパルス耐電圧試験時における絶縁破壊に至るまでの指標として裕度を用いる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る部分放電の検査対象機器の例である電力用外鉄型変圧器50の構成を示す斜視図である。図1においては、各構成の一部をカットして示している。
本実施形態に係る電気機器の部分放電判定方法は、音響センサを用いてインパルス電圧時の部分放電を判定する際に、前述した電磁ノイズに部分放電信号が埋没することを回避するとともに、部分放電が確実に発生しない低電圧印加時に現れる機械的振動成分波形を利用して部分放電が発生し得る高電圧印加時の機械的振動成分を除去することによって、部分放電信号のみを抽出する。さらに、本実施形態に係る電気機器の部分放電判定方法は、予め取得しておいた音響センサによる部分放電信号と、部分放電の特徴量から、機器が絶縁破壊に至るまでの裕度を判定する。
図3は、実施の形態1に係わる部分放電判定装置の構成を表わす図である。
A2=A1×K ・・・(2)
波形記録装置10は、部分放電が発生しない低電圧印加時において、ローパスフィルタ13から出力される音響信号波形LWと、耐電圧試験の規格に準拠した高電圧印加時において、ローパスフィルタ13から出力される音響信号波形HWとを記録する。
(部分放電判定システム)
図5は、本発明の実施の形態1に係る部分放電判定システム40の構成を表わす図である。
図6は、本発明の実施の形態1に係る部分放電判定方法の手順を示すフローチャートである。また、図7および図8は、図6のフローチャートに従って取得できる波形例である。本実施形態に係る部分放電判定方法を順を追って以下に説明する。
電力機器のインパルス耐電圧試験において、インパルス電圧が印加される高電圧側コイル4を起点に進展を開始した放電が、接地コイル5すなわち接地部まで進展した場合に、高電圧側コイル4が橋絡(短絡)して機器の絶縁破壊(全路破壊)となる。実施の形態2では、インパルス耐電圧試験時において、放電が後どれだけ進展すれば接地コイル5に達する、すなわち絶縁破壊(全路破壊)に至るかを表わす指標である裕度を導入する。
以上のように、機器の絶縁破壊に至る裕度を判定する際には、実施の形態1で述べた部分放電信号の特徴量のうち、放電進展長を指標とする手法が、最も効果的である。
実施の形態3では、部分放電信号の特徴量と放電進展距離の相関を表わす指標として、音響センサで取得した部分放電信号の継続時間と放電進展長の相関を利用する。
本実施形態における部分放電判定方法を順を追って説明する。本実施形態においては、電力用外鉄型変圧器50のタンク3にN個の音響センサ(第1音響センサ〜第N音響センサ)を設置する。ただしNは4以上である。実施の形態1と対応または相当する部分は詳しい説明を省略する。
図13は、本発明の実施の形態4に係る部分放電判定方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る部分放電判定方法を順を追って以下に説明する。
ステップS202において、第i音響センサについて、図9のステップS101〜S113の処理が実行される。
本実施形態に係る電気機器の部分放電判定方法は、音響センサを用いてインパルス電圧時の部分放電を判定する際に、前述した電磁ノイズに部分放電信号が埋没することを回避するとともに、部分放電が確実に発生しない低電圧印加時に現れる機械的振動成分波形を利用して部分放電が発生し得る高電圧印加時の機械的振動成分を除去することによって、部分放電信号のみを抽出する。さらに、本実施形態に係る電気機器の部分放電判定方法は、予め取得しておいた音響センサによる部分放電信号の特徴量と、部分放電の特徴量から、機器が絶縁破壊に至るまでの裕度を判定する。
Claims (11)
- 音響センサを利用した部分放電判定方法であって、
インパルス電圧を検査対象機器に印加するステップと、
前記検査対象機器を収納する容器の壁面に設置した音響センサによって、前記インパルス電圧印加に伴う音響信号を取得するステップと、
前記音響センサで検出する音響信号に重畳する電磁ノイズをローパスフィルタを介して除去するステップと、
予め取得しておいた、部分放電が発生しない低電圧の前記インパルス電圧印加時に前記音響信号に現れる前記検査対象機器の機械的振動成分に基づいて、高電圧の前記インパルス電圧印加時の音響信号から前記機械的振動成分を除去するステップと、
前記機械的振動成分が除去された前記高電圧の前記インパルス電圧印加時の音響信号に基づいて、前記検査対象機器における部分放電の発生の有無を判定するステップと、
前記部分放電が発生している場合に、予め取得しておいた部分放電信号の特徴量に基づいて、前記検査対象機器が絶縁破壊に至るまでの裕度を判定するステップとを含む、電力機器の部分放電判定方法。 - 前記機械的振動成分を除去するステップは、
前記低電圧の前記インパルス電圧印加時の前記音響信号に現れる前記検査対象機器の機械的振動成分に、前記高電圧の前記インパルス電圧の波高値を前記低電圧の前記インパルス電圧の波高値で除算して得られる値の二乗を掛け合わせることによって、前記高電圧の前記インパルス電圧印加時の前記音響信号に含まれる前記検査対象機器の機械的振動成分を算出するステップと、
前記高電圧の前記インパルス電圧印加時の前記音響信号から前記算出した機械的振動成分を除去するステップとを含む、請求項1記載の部分放電判定方法。 - 前記インパルス電圧の印加開始時刻を取得するステップをさらに含み、
前記部分放電の発生の有無を判定するステップは、
前記検査対象機器の高電圧充電部と前記音響センサの設置位置の間の最短距離を前記検査対象機器内の音響信号伝播速度で除算した第1の時間を算出するステップと、
前記検査対象機器の高電圧充電部と前記音響センサの設置位置間の最長距離を前記検査対象機器内の音響信号伝播速度で除算した第2の時間を算出するステップと、
前記インパルス電圧の印加開始時刻を基準として、前記第1の時間と前記第2の時間の間に前記音響信号成分が現れる場合には、部分放電が発生していると判定し、前記インパルス電圧の印加開始時刻を基準として、前記第1の時間と前記第2の時間の間に前記音響信号成分が現れない場合には、部分放電が発生していないと判定するステップとを含む、請求項1または2記載の部分放電判定方法。 - 前記絶縁破壊に至るまでの裕度を判定するステップは、
前記部分放電信号の特徴量と放電進展長との相関値を用いるステップを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の部分放電判定方法。 - 前記絶縁破壊に至るまでの裕度を判定するステップは、
前記音響センサで検出した部分放電信号の到達第一波の振幅と放電進展長との相関値を用いるステップを含む、請求項4に記載の部分放電判定方法。 - 前記放電進展長を推定するステップは、
前記部分放電信号の特徴量と放電進展長との相関値として、前記音響センサで検出した部分放電信号の継続時間と放電進展長との相関値を用いるステップを含む、請求項4に記載の部分放電判定方法。 - 4つ以上の音響センサを用いて検出した部分放電信号の到達時間差に基づいて、部分放電発生箇所を標定するステップと、
前記標定された部分放電発生箇所から前記音響センサまでの距離に基づいて、前記部分放電信号の波高値の減衰量を補正するステップとをさらに備えた、請求項1〜6のいずれか1項に記載の部分放電判定方法。 - 検査対象機器を収納する容器の壁面に設置した音響センサによって取得された前記インパルス電圧印加に伴う音響信号を受けて、前記音響信号に重畳する電磁ノイズを除去するローパスフィルタと、
予め取得しておいた、部分放電が発生しない低電圧の前記インパルス電圧印加時に前記音響信号に現れる前記検査対象機器の機械的振動成分に基づいて、高電圧の前記インパルス電圧印加時の音響信号から前記機械的振動成分を除去する機械的振動除去部と、
前記機械的振動成分が除去された前記高電圧印加時の音響信号に基づいて、前記検査対象機器における部分放電の発生の有無を判定する部分放電判定部と、
前記部分放電が発生している場合に、予め取得しておいた部分放電信号の特徴量に基づいて、前記検査対象機器が絶縁破壊に至るまでの裕度を判定する裕度判定部とを備えた、電力機器の部分放電判定装置。 - インパルス電圧を検査対象機器に印加するインパルス電圧発生装置と、
検査対象機器を収納する容器の壁面に設置した音響センサと、
前記音響センサによって取得された前記インパルス電圧印加に伴う音響信号を受けて、前記音響信号に重畳する電磁ノイズを除去するローパスフィルタと、
予め取得しておいた、部分放電が発生しない低電圧の前記インパルス電圧印加時に前記音響信号に現れる前記検査対象機器の機械的振動成分に基づいて、高電圧の前記インパルス電圧印加時の音響信号から前記機械的振動成分を除去する機械的振動除去部と、
前記機械的振動成分が除去された前記高電圧印加時の音響信号に基づいて、前記検査対象機器における部分放電の発生の有無を判定する部分放電判定部と、
前記部分放電が発生している場合に、予め取得しておいた部分放電信号の特徴量に基づいて、前記検査対象機器が絶縁破壊に至るまでの裕度を判定する裕度判定部とを備えた、電力機器の部分放電判定システム。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の部分放電判定方法を含む、電力機器の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項の部分放電判定方法、請求項8の部分放電判定装置、または請求項9の部分放電判定システムによって判定された電力機器。
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