WO2003091743A1 - Procede et systeme de diagnostic de deterioration de bobine - Google Patents

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WO2003091743A1
WO2003091743A1 PCT/JP2003/001649 JP0301649W WO03091743A1 WO 2003091743 A1 WO2003091743 A1 WO 2003091743A1 JP 0301649 W JP0301649 W JP 0301649W WO 03091743 A1 WO03091743 A1 WO 03091743A1
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coil
potential
conductor
insulating layer
voltage
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PCT/JP2003/001649
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Inventor
Yoshiyuki Inoue
Hiroshi Hasegawa
Shinji Takahashi
Hiroaki Ogawa
Shinobu Sekito
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
Toshiba Plant Systems & Services Corporation
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    • G01R31/72—Testing of electric windings

Definitions

  • the present invention relates to a coil deterioration diagnosis method for diagnosing whether or not water leaks from a conductor to an insulating layer during a direct cooling operation of the conductor with water, thereby causing the coil to deteriorate.
  • a coil deterioration diagnostic device applied to the method
  • a large-capacity rotating electric machine has a number of grooves provided inside a stator core 1 formed in a cylindrical shape, and a lower coil 2b and an upper coil 2a pass through each groove as a pair. .
  • the upper and lower coils 2a, 2b are made of conductors 3a, 3b using hollow rectangular copper wire alone or a mixture of solid rectangular copper wire and hollow rectangular wire as strands.
  • the cross-sectional profile of this is shaped into a rectangle, and the outside is covered with insulating layers 4a and 4b.
  • the upper and lower coils 2a and 2b are connected by welding the clips 5a and 5b to the ends of the conductors 3a and 3b, and the first hollow connection conductor 6 is used to connect between the clips 5a and 5b.
  • the conductors 3a and 3b are connected and cooled directly with water supplied from the insulated connecting pipe 7 such as deionized water.
  • Both of these inventions make use of the phenomenon that the capacitance of the insulating layer increases due to the leakage of water, and the electrode is brought into contact with a coil outside the iron core, and the capacitance between the conductor and the electrode is measured. When the measured capacitance is extremely high, it is determined that water is leaking to the insulating layer.
  • a large-capacity rotating electrical machine has a coil insulation structure.
  • Insulating layers 9, 9a, 9b, 9c are provided with internal electrodes 8a, 8b, 8c to reduce the electric field on the coil surface.
  • the internal electrodes 8a, 8b, and 8c may be two to four layers, but the case of three layers will be described here as an example.
  • This coil insulation structure covers the outside of the conductor 3 of the coil 2 (2a, 2b), which is a pair of the upper coil 2a and the lower coil 2b, with insulating layers 9, 9a to 9c.
  • the three inner electrodes 8a to 8c are attached to the insulating layers 9, 9a to 9c, and the innermost electrode 8c of the outermost layer is attached to the outermost layer of the linear portion of the coil 2 (2a, 2b).
  • Low resistance layer
  • the capacitance of the insulating layers 9a to 9c is divided by the intermediate internal electrodes 8a and 8b to reduce the electric field on the outer surface of the insulating layer at the coil end.
  • a clip 5 (5a, 5b) provided with an outlet pipe 7 for directly cooling the conductor 3 (3a, 3b) with water is provided.
  • the technology of detecting water leakage to the insulating layers 9, 9a to 9c of the coil 2 (2, 2b) disclosed in the above-mentioned patent application is applied to the rotating electric machine having such a coil insulation structure. If so, there are some problems.
  • the region A is the first internal electrode space region
  • the region B is the second internal electrode space region
  • the area is referred to as a third internal electrode space area and the D area is referred to as an internal electrode non-existent area
  • the above-described leaked water detection technology can be applied only to the D area.
  • region D a thick ring is installed to suppress the electromagnetic vibration of coil 2 (2a, 2b), and this ring is tied with a glass string, so there is no room for mounting the measurement electrode.
  • this D region is a region where the sheath of the clip 5 around which the self-insulating tape is wound is overlapped with the insulating layer of the coil end portion, and the insulating thickness is not constant. Since it is inversely proportional, measurement cannot be performed unless the insulation thickness is constant.
  • the leaked water intrudes between the conductor 3 and the innermost inner electrode 8a, and rarely enters the upper part of the inner electrode 8a. For this reason, even if an electrode is attached to the surface of region A, an AC voltage is applied to conductor 3 (3a, 3b), and the capacitance of conductor 3 (3a, 3b) is measured, the measured value Is determined by the capacitance between the internal electrode 8a and the electrode on the coil surface, so there is almost no difference between a sound coil and a coil with leaked water. meaningless.
  • the above-described technology is applied to a rotating electric machine having a structure in which the internal electrodes 8a to 8b are inserted into the insulating layers 9, 9a to 9c. And new improvements were required.
  • the present invention has been made in response to such a demand, and in the case of a direct cooling operation using water for a conductor, water leaks from the conductor to the insulating layer, and the insulation deterioration of the coil generated due to the leakage is facilitated. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a coil deterioration diagnosis method and a coil deterioration diagnosis device which can detect a coil deterioration early, accurately and reliably. Disclosure of the invention
  • a method for diagnosing deterioration of a coil according to the present invention is to cover a conductor directly cooled by a medium with an insulating layer, and to form a coil with the conductor and an internal electrode inserted into the insulating layer. Applying an AC voltage to the conductor of the coil, measuring the potential of the internal electrode with a potential measurement probe facing the coil, and when the measured potential is higher than the potential of a healthy coil, It is determined that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and that the insulation is deteriorated.
  • the coil deterioration diagnosis method includes: A conductor is covered with an insulating layer, and a coil is formed by the conductor and an internal electrode inserted into the insulating layer. An AC voltage is applied to the conductor of the coil, and a surface to be inserted into the coil is formed. The potential of the surface electrode is measured by a potential measurement probe facing the pole, and when the measured potential is higher than the potential of a sound coil, it is determined that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and the insulation is deteriorated. It is characterized by doing.
  • a method of diagnosing coil deterioration includes the steps of: covering a conductor directly cooled by a medium with an insulating layer; and forming a coil with the conductor and an internal electrode inserted into the insulating layer.
  • An AC voltage is applied to the conductor of the coil, and the potential of the surface electrode inserted into the coil is measured by a high-input impedance electrometer, and the measured potential is compared with the potential of a healthy coil.
  • it is high it is determined that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and insulation is deteriorated.
  • the coil deterioration diagnosis method achieves the above object.
  • a conductor directly cooled by a medium is covered with an insulating layer, and a coil is composed of the conductor and an internal electrode inserted into the insulating layer.
  • An AC voltage is applied to the conductor of the coil.
  • the position of the internal electrode was confirmed by moving the potential measurement probe back and forth along the axial direction of the coil, and after confirming the position of the internal electrode, the potential of the internal electrode deposited on the insulation layer was measured and measured.
  • the potential is higher than the potential of a healthy coil, it is determined that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and insulation is deteriorated.
  • the method for diagnosing coil deterioration comprises the steps of: covering a conductor directly cooled by a medium with an insulating layer; and combining the conductor and an internal electrode adhered in the insulating layer.
  • a coil is configured, a voltage is applied to the conductor of the coil, and a potential measurement probe is moved forward and backward along the axial direction of the coil to confirm the position of the internal electrode.
  • the potential of the surface electrode attached to the coil is measured, and when the measured potential is higher than the potential of a sound coil, it is determined that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and the insulation is deteriorated.
  • the potential measured at one of the internal electrode and the surface electrode is determined by the magnitude of the potential and the phase with respect to the voltage applied to the conductor.
  • a deviation is found as compared with the phase, it is possible to determine that the medium leaks from the conductor to the insulating layer and the insulation is deteriorated.
  • the method for diagnosing deterioration of a coil comprises the steps of: covering a medium directly cooled by a medium with an insulating layer, and combining the conductor and an internal electrode adhered in the insulating layer.
  • a coil is formed, and a DC voltage or a square wave voltage is applied to the conductor of the coil, and when the measured potential of the internal electrode or the surface electrode is higher than that of a healthy coil, the medium is transferred from the conductor to the insulating layer. It is characterized by leakage and insulation deterioration.
  • the coil deterioration diagnosis method includes a step of covering a conductor directly cooled by a medium with an insulating layer, and including the conductor and an internal electrode inserted into the insulating layer. Configure a coil, and attach a surface electrode to this coil.
  • the method is characterized in that after the pole is once grounded, and then the ground is released, a step function DC voltage or a square wave voltage is applied to the conductor to measure the potential of the surface electrode.
  • the method for diagnosing deterioration of a coil comprises the steps of: covering a conductor directly cooled by a medium with an insulating layer; and combining the conductor and an internal electrode adhered in the insulating layer.
  • a coil is formed, and any one of an AC voltage, a step function DC voltage, and a square wave voltage is applied to the conductor of the coil, and the coil is connected to a surface electrode attached to the coil and has the same potential.
  • the potential of the maintained external electrode is measured, and when the measured potential is higher than the potential of a healthy coil, it is determined that the medium has leaked from the conductor to the insulating layer and insulation has been degraded.
  • a standard value of the ratio of the potentials of the different internal electrodes is obtained in advance, and is used after being converted to the potential of the internal electrode at the same position.
  • the coil deterioration diagnosis apparatus of the present invention by applying the above-described diagnosis method, provides a coil comprising a conductor directly cooled by a medium and an internal electrode inserted in an insulating layer covering the conductor, A power supply for applying a voltage to the conductor, a non-contact surface voltmeter for measuring the potential of the internal electrode via a potential measurement probe, and a voltage reading device for measuring a voltage applied to the conductor from the power supply. It is characterized by having.
  • the coil deterioration diagnosis apparatus of the present invention by adapting the above-described diagnosis method, comprises a coil comprising a conductor directly cooled by a medium and an internal electrode inserted into an insulating layer covering the conductor; A power supply for applying a voltage to the conductor, a surface electrode device mounted on the coil, a non-contact surface electrometer for measuring the potential of the surface electrode device via a potential measuring probe, and A voltage reading device for measuring a voltage applied to the conductor.
  • the surface electrode device can be configured by bonding an insulating plate to the surface electrode.
  • an insulating plate may be attached to the surface electrode, and the insulating plate may have a protrusion.
  • the surface electrode device may be configured such that an insulating plate is attached to the surface electrode and a handle is provided on the insulating plate.
  • the surface electrode device may be configured such that a flexible portion is interposed on the surface electrode and a holding plate is bonded thereto.
  • the board may be provided with a handle.
  • the surface electrode device can be provided with a handle on the surface electrode.
  • the potential measurement probe may include a probe support for maintaining a predetermined distance between the potential measurement window and the surface electrode.
  • the potential measurement probe is supported by a probe support extending from a holding plate that supports the surface electrode, and is connected to the surface electrode, and an external electrode provided on the probe support, and the external electrode A spacer for maintaining the potential measurement window at a predetermined distance may be provided.
  • the coil deterioration diagnosis apparatus includes: a coil including a conductor directly cooled by a medium and an internal electrode inserted into an insulating layer covering the conductor; and applying a voltage to the conductor of the coil.
  • a computer for recording and storing the measured potential is provided.
  • a coil deterioration diagnosis apparatus includes a coil comprising a conductor directly cooled by a medium and an internal electrode inserted into an insulating layer covering the conductor; a power supply for applying a voltage to the conductor of the coil; A surface electrode device mounted on the coil; a non-contact surface electrometer for measuring the potential of the surface electrode device via a potential measurement probe; and a voltage reading device for measuring a voltage applied from the power supply to the coil. And a combination for recording and storing the potential measured by the non-contact surface electrometer.
  • Coil deterioration diagnosis method and diagnosis thereof having the features described above
  • the coil deterioration diagnosis device applied to the disconnection method measures the potential of the internal electrode covering the conductor from outside using a non-contact type electrometer or high input impedance electrometer, and from the conductor to the insulating layer based on the measured potential. Since the presence or absence of leaked water is determined and the deterioration of the insulation layer is diagnosed, the leakage of water to the insulation layer can be easily, quickly and reliably detected by new means.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 2 is an equivalent electric circuit diagram for calculating the potential of the internal electrode in the first embodiment of the coil deterioration diagnosis method and the coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing two embodiments of a coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a third embodiment of a coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 5 is an equivalent electric circuit diagram for calculating a potential of an internal electrode in the second and third embodiments of the coil deterioration diagnosis method and the coil deterioration diagnosis device applied to the diagnosis method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coil deterioration diagnosis method according to a fourth embodiment of the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 7 shows a change in the surface potential according to the position of the potential measured by the coil degradation diagnosis apparatus according to the present invention and the potential of a sound coil in the coil degradation diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 8 shows the applied voltage, the voltage of the sound coil, and the voltage of the coil in which the leaked water leaks to the insulation layer in the coil deterioration diagnosis method according to the present invention and the coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 3 is a diagram comparing the respective waveforms.
  • FIG. 9 shows the applied voltage when a step-like DC voltage is applied in the coil deterioration diagnosis method according to the present invention and the coil deterioration diagnosis apparatus applied to this diagnosis method.
  • FIG. 5 is a diagram comparing the time-dependent changes in the voltage of a sound coil and the voltage of a coil in which leaked water leaks to the insulating layer.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a coil deterioration diagnosis method according to a fifth embodiment of the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • FIG. 11 shows a method for diagnosing a coil deterioration in the coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the coil deterioration diagnosis apparatus (a coil in which leaked water leaks to the insulating layer).
  • FIG. 11 shows a method for diagnosing a coil deterioration in the coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the coil deterioration diagnosis apparatus (a coil in which leaked water leaks to the insulating layer).
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a first embodiment of a surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention
  • FIG. 12A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. FIG. 12 is a front view of the surface electrode device as viewed from the direction indicated by arrows ⁇ -XI IB in FIG. 12A
  • FIG. 13 is a schematic view showing a second embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a third embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention
  • FIG. 14A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. FIG. 14A is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrows XIVB-XIVB in FIG. 14A
  • FIG. 15 is a schematic view showing a surface electrode device applied to a coil deterioration diagnosis device according to the present invention, which is attached to a coil in a third embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis apparatus according to the present invention, wherein FIG. 16A is a side view of the surface electrode device, and FIG. FIG. 16B is a front view of the surface electrode device as viewed from the direction of arrow XVIB-XVIB in FIG. 16A.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention, wherein FIG. 17A is a side view of the surface electrode device, and FIG. FIG. 17B is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrow XVI IB-XVI IB in FIG. 17A.
  • FIG. 18 is a schematic view showing a surface electrode device applied to a coil deterioration diagnosis device according to the present invention, which is attached to a coil in a fourth embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing a sixth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention
  • FIG. 19A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. FIG. 19 is a front view of the surface electrode device as viewed from the direction of arrows XIXB-XIXB in FIG. 19A
  • FIG. 20 shows a surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 20A is a schematic view showing the seventh embodiment
  • FIG. 20A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 20B is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrows XXB-XXB in FIG. 20A. .
  • FIG. 21 is a schematic view showing an eighth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention, wherein FIG. 21A is a side view of the surface electrode device, and FIG. FIG. 21 is a front view of the surface electrode device as viewed in the direction of arrows XXIB-XXI B in FIG. 21A.
  • FIG. 22 is a schematic diagram showing a ninth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention, FIG. 22A is a side view of the surface electrode device, and FIG. FIG. 22 is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrow ⁇ ⁇ ⁇ -XXI IB in FIG. 22A.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing a first embodiment of a potential detection device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic diagram showing a second embodiment of the potential detection device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 24A is a plan view of the potential detection device
  • FIG. FIG. 24A is a cross-sectional view of the potential detection device taken along the line XXIVB-XXIVB of FIG. 24.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing a third embodiment of the potential detection device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • 25A is a side view of the potential detecting device
  • FIG. 25B is a front view of the potential detecting device as viewed in the direction of arrows XXVB-XXVB in FIG. 25A.
  • FIG. 26 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the potential detection device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic view showing a part of a stator coil of a conventional rotating electric machine.
  • FIG. 28 is a schematic diagram showing a part of an end portion of the stator coil shown in FIG. 27.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a coil deterioration diagnosis method and a coil deterioration diagnosis device applied to the diagnosis method according to the present invention.
  • the measurement position Is a cross-sectional position in the region A already shown in FIG. 28 as an example.
  • the coil deterioration diagnostic apparatus according to the present embodiment is, for example, a coil directly cooled with water.
  • An AC power supply 12 for applying an AC voltage to the power supply 11 and an electric potential measuring device 23 for measuring the potential of the coil 11 are provided.
  • the coil 11 is provided between the first insulating layer 14 and the second insulating layer 15 around which the conductor 13 located in the center is wound, and between the first insulating tank 14 and the second insulating layer 15. And a first internal electrode 16 to be inserted.
  • the cross section of the coil 11 corresponds to the region A already shown in FIG.
  • the potential measuring device 23 is connected to the potential measuring probe 18 provided with the potential measuring window 17 in the measuring portion via the input terminal 21 to the potential measuring probe 18.
  • the non-contact surface potentiometer 19 for measuring the potential of the coil 11 is connected to the non-contact surface potentiometer 19 via the output terminal 22, and the AC power supply 12 is applied to the coil 11 It is configured with a voltage reading device 20 such as an oscilloscope or an AC voltmeter for measuring an AC voltage.
  • a coil deterioration diagnosis method for detecting a potential based on water leaking from the conductor 13 to the first insulating layer 14 using the coil deterioration diagnosis apparatus having the above-described configuration includes a coil deterioration diagnosis method.
  • an AC voltage E is applied from the AC power supply 12 to the conductor 13 of the coil 11, and at this time, the potential of the first internal electrode 16 is measured via the potential measurement probe 18 by the non-contact surface electrometer 1. Measure at 9, and read the voltage with the voltage reading device 20. Note that the voltage reading device 20 may be omitted as long as the AC voltage can be measured by the non-contact surface electrometer 19 itself.
  • the capacitance between the conductor 13 and the innermost first internal electrode 16 is C a
  • the first internal electrode 16 and the second internal electrode 2 4 is C b
  • the capacitance between the second internal electrode 24 and the third internal electrode 25 is C c.
  • leaked water enters one of the conductors 13 to the first insulating layer 14, the second insulating layer 15, and the third insulating layer 26, and the relative dielectric constant of the water is extremely high, for example, 80.
  • the capacitance C a of the first internal electrode 16 increases, and the electric conductivity of water is higher than the electric conductivity of the second to third insulating layers 15, 26. It is generally well known that the dielectric loss increases significantly.
  • an equivalent resistance Ra is provided between the conductor 13 and the first internal electrode 16.
  • voltage E is divided by capacitances C a, C b and C c.
  • the potential Va of the first internal electrode 16 is represented by the following equation.
  • the potential Va of the first internal electrode 16 is calculated.
  • V a 72.0 V, which is 37% larger than the value in a healthy case.
  • Table 1 also summarizes the calculation results of the potential Vb of the second internal electrode 24. ⁇ table 1 ⁇
  • the frequency of the applied voltage must be a frequency that the non-contact surface electrometer 19 can sufficiently follow, and in the above-described example, the frequency of 50 Hz was used.
  • the frequency response of the non-contact surface electrometer 19 is lower, for example, lower than the commercial frequency such as 20 Hz, it is necessary to apply a voltage using an AC voltage generator.
  • the non-contact surface electrometer 19 can sufficiently follow the frequency of the applied voltage and measure accurately, it is preferable to use an oscilloscope as the voltage reader 20.
  • the AC power supply 12 does not necessarily have to be a sine wave, and the same effect can be obtained as long as the waveform is a positive and negative waveform such as a triangular wave and a square wave.
  • the present embodiment focuses on the fact that the relationship between the infiltration of leaked water into the insulating layer and the increase in the potential of the internal electrode is inseparably integrated, and the insulation is measured by measuring the potential of the internal electrode. Infiltration of leaked water into the layer can be detected earlier and more reliably, and insulation deterioration can be accurately determined.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of a coil deterioration diagnosis method according to the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method. Note that the measurement position is a cross-sectional position in the region A shown in FIG. 28 as in the first embodiment.
  • the same components as those used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the coil deterioration diagnosis apparatus has a surface electrode 27 attached to the outer surface of the second insulating layer 15.
  • the surface electrode 27 is formed, for example, by applying an adhesive to one surface of a 30 ⁇ 30 mm aluminum foil and affixing the outer surface of the second insulating layer 15. Note that other components are the same as the components used in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the coil deterioration diagnosis method for detecting the potential based on the water leaking to the first insulation layer 14 from the conductor 13 using the coil deterioration diagnosis apparatus having such a configuration is based on the second insulation layer 15. Bring the potential measurement window 17 of the potential measurement probe 18 close to the surface electrode 27 affixed to the outer surface, apply AC voltage E from the AC power supply 12 to the conductor 13 of the coil 11, and apply the AC voltage E to the surface electrode 27.
  • the voltage reading device 20 may be omitted as in the first embodiment.
  • the high input impedance is replaced by replacing the voltage measurement probe 18 and the non-contact surface voltmeter 19 used in the first embodiment.
  • An electrometer 28 may be used.
  • the equivalent circuit shown in FIG. 5 is the equivalent circuit of the first embodiment shown in FIG. 2, wherein the capacitance between the first internal electrode 16 and the surface electrode 27 is Ce, and the surface electrode The stray capacitance C f between 27 and surrounding coils is added.
  • the potential of the surface electrode 27 is a potential obtained by dividing the potential of the first internal electrode 16 and the potential of the surrounding object by the stray capacitance C f and the capacitance C e.
  • the capacitance C e is sufficiently larger than the stray capacitance C f
  • the potential of the surface electrode 27 is a difference of several percent or less from the potential of the first internal electrode 16. Therefore, the potential of the surface electrode 27 is sufficient even if it is regarded as the potential of the first internal electrode 16.
  • the present embodiment focuses on the fact that the potential of the front electrode 27 can be regarded as the potential of the first internal electrode 16, and measures the potential of the front electrode 27. Infiltration of leaked water into the insulation layer can be detected more quickly and more reliably, and insulation deterioration can be accurately determined.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a coil deterioration diagnosis method according to a fourth embodiment of the present invention and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method.
  • the outside of the conductor 13 of the coil 11 including the upper coil and the lower coil is covered with an insulating layer 29 and first to third insulating layers 14, 15 and 26, and the insulating layers 29 and 1 ⁇
  • First to third internal electrodes 16, 24, 25 are inserted into the third insulating layers 14, 15, 26, and the outermost third internal electrode 25 is connected to the straight portion of the coil 11.
  • the first to third internal electrodes 16, 24, and 25 can be viewed from the outside for a rotating electric machine with a coil insulation structure in which the electric field on the outer surface of the insulating layer at the coil end is suppressed.
  • the potential of the internal electrodes is measured, and the first to third insulating layers are separated from the conductor 13. Determines whether or not leaked water has entered 14, 15, 26 Is shall.
  • a clip 32 having an outlet pipe 31 for directly cooling the conductor 13 with water is provided.
  • the region A is the first internal electrode space region
  • the region B is the second internal electrode
  • the space region, the C region is referred to as a third internal electrode space region, and the D region is referred to as an internal electrode non-existent region.
  • an AC voltage from an AC power supply 12 is applied to the conductor 13, and the potential measurement probe 18 of the non-contact surface electrometer 19 is advanced and retracted along the surface of the coil end portion. Measure the potential at ⁇ D.
  • FIG. 7 shows that the potential measurement probe 18 of the non-contact surface electrometer 19 is moved back and forth along the surface of the coil end part, and the potential (shown by the broken line) of the coil with the leaked water in each of the areas A to D is measured.
  • FIG. 3 is a potential diagram comparing the potential of a coil (shown by a solid line). From FIG. 7, it was found that the potential changes relatively clearly stepwise as the potential measurement probe 18 advances and retreats to the regions A to D.
  • the potentials of the first internal electrode 16 and the second internal electrode 24 are respectively in a region of 160 mm to 190 mm from the clip 32 and a distance of 210 mm to 24 mm from the clip 32. By reading the potential value in the 0 mm area, the presence or absence of leaked water can be determined in comparison with a healthy coil.
  • the potential measurement probe 18 is advanced and retracted along the outer surface of the insulating layer, and after confirming the positions of the first and second internal electrodes 16 and 24, each of the internal electrodes 16 and Since the potentials of areas A and B in 24 are measured and the presence or absence of leaked water is determined from the measurement results, the infiltration of leaked water into the insulating layer can be detected easily and quickly, and insulation deterioration can be reduced. Recognize early and take appropriate action thereafter.
  • the potential measurement probe 18 is moved back and forth along the outer surface of the insulating layer, and the positions of the first and second internal electrodes 16 and 24 are confirmed.
  • the potentials of the areas A and B are measured at the time of measurement, when measuring the potential, the surface electrode 27 is attached to the measurement position, and the potential of the surface electrode 27 is measured with the non-contact surface electrometer 19 and the high input impedance. It may be measured by any one of the one-dance electrometer 28.
  • the first internal electrode 16 and the second internal electrode 16 measured in the embodiment shown in FIG. 1 or the second embodiment shown in FIG.
  • the potential waveform of 24 may be observed, the phase difference of the potential waveform with respect to the applied voltage may be read, and the presence or absence of water leaking to the insulating layer may be determined from the phase difference.
  • the present embodiment skillfully utilizes the phenomenon that the phase is delayed as compared with the potential waveform of a sound coil when leakage water enters the insulating layer. As described above, according to the present embodiment, when the measured potential waveform has a phase lag compared to the potential waveform of a sound coil, it is determined that leaked water has entered the insulating layer. And recognize early and take appropriate action.
  • the DC voltage applied to the conductor 13 is set to a stepped or square waveform to determine the presence or absence of leaked water.
  • the present embodiment skillfully utilizes the phenomenon that when leaked water enters the insulating layer, the potential becomes higher than a healthy coil potential.
  • a DC voltage is applied to the conductor 13, and then the potential of the first inner electrode 16 is read.
  • the potential is higher than the potential of a sound coil, the leaked water enters the insulating layer. Therefore, it is possible to easily and quickly detect the infiltration of leaked water into the insulating layer, and to recognize insulation deterioration earlier and take appropriate measures thereafter.
  • the surface electrode 27 When detecting the infiltration of leaked water from the conductor 13 into the insulating layer, when the surface electrode 27 is attached to the outer surface of the insulating layer, the outer surface of the insulating layer is charged by friction, etc., and the applied voltage is 0. However, the first electrode 27 has a large potential, which may cause a measurement error. Therefore, before applying a voltage to the conductor 13, the surface electrode 27 is once grounded (earthed) and then opened, and then a voltage is applied to the conductor 13, and the potential of the first internal electrode 16 is changed. If the measured value is higher than the healthy coil potential, it may be determined that leaked water has entered the insulating layer. By doing so, it is possible to reduce the measurement error and determine whether or not leaked water has entered the insulating layer.
  • FIG. 10 shows a method of diagnosing coil deterioration according to the present invention and an application to the diagnosing method.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of a coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • the coil deterioration diagnosis apparatus has a structure in which a surface electrode 27 is attached to the second insulating layer 15 of the outer diameter side coil (lower coil) 33, and the inner side of the inner diameter side coil (upper coil) 34.
  • An external electrode 35 is provided, the surface electrode 27 and the external electrode 35 are connected by a connecting wire 36, the surface electrode 27 and the external electrode 35 are set to the same potential, and the leakage water leaks to the insulation layer.
  • the potential measurement probe 18 provided with the potential measurement window 17 is brought close to the external electrode 35, and the potential of the surface electrode 27, which has the same potential as the external electrode 35, is measured. It is designed to make it easy to measure potentials in areas where potentials cannot be measured directly.
  • the surface electrode 27 and the external electrode 35 have the same potential, so if both are integrated and replaced with the surface electrode 27, this embodiment will be described with reference to FIG. be able to.
  • the surface electrode 27 and the external electrode 35 are made of a conductive material such as a fiber-reinforced plastic (FRP) in which a metal, a conductive polymer material, or a conductive fiber is bonded with a resin. Anything can be used as long as it is a polygon, circle, ellipse, etc.
  • FRP fiber-reinforced plastic
  • Fig. 11 shows a coil deterioration diagnosis method for detecting the potential of the first internal electrode 16 based on water leaking from the conductor 13 to the first insulation layer 14 using the coil deterioration diagnosis device with such a configuration. Will be described.
  • the data obtained by measuring the potential of the first internal electrode 16 include the insulation thickness during coil manufacturing, the variation in the length of the first internal electrode 16, the installation condition of the surface electrode 27 and the external electrode 35, and the potential measurement. Includes variations in the positional relationship of the probe 18 with the electrode to be measured, and measurement errors of the measurer. In this embodiment, a statistical study To determine if the coil is healthy or has leaked water.
  • the potential distribution diagram in Fig. 11 shows the measurement results of the end portions on the turbine side and the collector side of the inner side coil (upper coil) 34. 84 points were plotted on normal probability paper. Things.
  • the average value and the standard deviation of the measured data are obtained, and the value obtained by adding the product of the standard deviation and a predetermined multiple A to the average value is set as a limit value. This is to judge that the leaked water has entered the insulating layer, deviating from the data distribution.
  • the average value of this data is 53.59 and the standard deviation is 5.32. As the multiple A, usually 2.5 or 3.0 times is often used.
  • the coil method for determining that leaked water has entered the insulating layer may differ from the actual number of coils.
  • the response differs depending on the situation, but if you consider it more conservative, you may use a lower limit. If the above-mentioned method is used, the deterioration of the coil can be easily diagnosed by measuring the potential of the internal electrodes for all the coils, but in reality, this may not be the case.
  • the end of the coil is always tied with a glass string, sandwiching a block of fiber reinforced plastic (FRP), or tightening the coil with bolts. It may not be possible to measure the internal electrodes 16 or 24 at the same position (already, area A or area B shown in Fig. 6). Therefore, the potential measurement of the first internal electrode 16 in the region A and the potential measurement of the second internal electrode 24 in the region B may be mixed.
  • FRP fiber reinforced plastic
  • the ratio of the potential of the first internal electrode 16 to the potential of the second internal electrode 24 is determined by the geometric shape of the internal electrode. Unaffected by seepage of leaked water into 4. In the case of the data shown in Table 1, the ratio between the potential of the first internal electrode 16 and the potential of the second internal electrode 24 is 2.2 times, along with the healthy coil and the coil that has leaked into the insulating layer. .
  • the potential ratio of both electrodes is determined in advance, and the data is converted into the potential of either the first internal electrode 16 or the second internal electrode 24.
  • FIG. 12A and FIG. 12B are schematic views showing a first embodiment of a surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 12A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 12B is a view of the surface electrode device viewed from the direction of arrow XI IB-XI IB in FIG. 12A. It is a front view.
  • the surface electrode device according to this embodiment is obtained by bonding an insulating plate 37 to a surface electrode 27 made of any one of a conductive plate, a film, and a foil.
  • the insulating plate 37 is attached to the surface electrode 27 to form the surface electrode device.
  • the present invention is not limited to this example.
  • any one of a conductive plate, a film, and a foil may be used.
  • the surface electrode 27 and the insulating plate 37 may be bonded in a sandwich shape. For example, as shown in FIG.
  • a surface electrode device in which the surface electrode 27 and the insulating plate 37 are arranged in this order on the side may be attached to the outer surface, or the insulating plate may be attached to the outer side as shown on the other side of the coil 11. 37, a surface electrode device arranged in the order of the surface electrode 27 may be attached.
  • FIG. 14A and FIG. 14B are schematic diagrams showing a third embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 14A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 14B is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrows XIVB-XIVB in FIG. 14A.
  • FIG. 14A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 14B is a front view of the surface electrode device viewed from the direction of arrows XIVB-XIVB in FIG. 14A.
  • the surface electrode device according to the present embodiment is obtained by bonding a surface electrode 27 to an insulating plate 37 having a plurality of protrusions 38.
  • the varnish 29 is applied to the surface of the coil 11. Even if there is unevenness due to the processing, the stability is ensured by the projections 38 provided on the insulating plate 37, so that the variation in the distance between the first internal electrode 16 and the surface electrode 27 is kept small. It is possible to reduce the potential measurement error.
  • FIGS. 16A and 16B are applied to the coil deterioration diagnosis apparatus according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a fourth embodiment of the surface electrode device. Note that in Fig. 16,
  • FIG. 6A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 16B is a front view of the surface electrode device as viewed from the direction of arrows XVIB-XVIB in FIG. 16A.
  • the surface electrode device is configured such that a surface electrode 27 made of a conductive material such as a conductive sponge, a conductive rubber or the like is replaced with a holding plate 40 made of a material having an excellent insulating or conductive property. It is what was pasted on.
  • a surface electrode device in which a holding plate 40 is adhered to a surface electrode 27 made of a conductive material is used.
  • a surface electrode device in which a holding plate 40 is adhered to a surface electrode 27 made of a conductive material is used.
  • the coil 11 follows the irregularities and uses the cushion of the surface electrode 27 made of a conductive material. Because the pressing force is applied from the holding plate 40 to maintain the adhesion, fluctuations in the distance between the first internal electrode 16 and the surface electrode 27 can be kept small, and potential measurement errors can be reduced. You can let In the present embodiment, a pressing plate 40 is bonded to a surface electrode 27 made of a conductive material to form a surface electrode device.
  • FIG. 19A and FIG. 19B are schematic diagrams showing a sixth embodiment of the surface electrode device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • FIG. 19A is a side view of the surface electrode device
  • FIG. 19B is a front view of the surface electrode device as viewed in the direction of arrows XIXB-XI XB in FIG. 19A.
  • the surface electrode 27 since the surface electrode 27 is provided with the handle 42, the surface electrode 27 is carried, and the pressing force of the surface electrode 27 to the measurement point of the coil 11 is maintained. Etc. to increase convenience.
  • the pattern 42 is provided on the surface electrode 27.
  • the present invention is not limited to this example.
  • the handle 42 shown in FIGS. 19A, 19B to 22A, and 22B has a mounting angle that can be freely adjusted in order to improve usability.
  • the insulating plate 37 and the holding plate 40 are used to hold the surface electrode 27, and Alternatively, it may have a plurality of holes. Further, if the surface electrode 27 itself is a hard material, the insulating plate 37 and the holding plate 40 may be simply frames.
  • FIG. 23 is a schematic diagram showing a first embodiment of a potential detection device applied to the coil deterioration diagnosis device according to the present invention.
  • a probe support 43 made of an insulating material is attached to the surface electrode 27, and the potential measurement window 17 of the potential measurement probe 18 is attached to the probe support 43.
  • a probe holder 44 made of an insulating material is attached to the opposite side of the potential measurement window 17 of the measurement probe 18.
  • the probe support 43 has a step portion 46, and the potential measurement probe 18 is supported by the step portion 46, and the gap between the potential measurement window 17 of the potential measurement probe 18 and the surface electrode 27 is fixed distance. Is maintained.
  • the potential measuring probe 18 is connected to a non-contact surface electrometer (not shown) via a probe lead wire 45 passing through a probe holder 44.
  • the probe holder 44 when measuring the potential, first, the probe holder 44 is held by hand, and the surface electrode 27 is moved along the surface of the coil (not shown). The potential is measured, the measurement location is confirmed from the potential change shown in Fig. 7, the surface electrode 27 is brought into contact with the measurement location, and the potential of the internal electrode of the coil is measured.
  • the probe support 43 for supporting the potential measurement probe 18 and the probe holder 44 are provided, and the operator is required to set up the mounting on the surface electrode 27. So that it can be done with one hand, The measurement setup work can be simplified.
  • the probe support 43 and the probe holder 44 are mounted at different positions on the electrometering probe 18.
  • the present invention is not limited to this example.
  • FIG. 24B the potential measurement probe 18 may be supported by using an L-shaped integrated probe support 47.
  • FIG. 25A and FIG. 25B are schematic views showing a third embodiment of the potential detecting device applied to the coil deterioration diagnosing device according to the present invention.
  • FIG. 25A is a side view of the potential detecting device
  • FIG. 25B is a front view of the potential detecting device viewed from the direction of arrows XXVB-XXVB in FIG. 25A. is there.
  • the potential detecting device is a probe support that extends from the holding plate 40 while bonding the surface electrode 27 made of a conductive material with the flexible portion 41 interposed on the holding plate 40. While the external electrode 35 and the potential measuring probe 18 are provided on 47, the surface electrode 27 and the external electrode 35 are connected with the connecting wire 36, and the external electrode 35 and the potential measuring probe 18a, potential measurement A spacer 48 is interposed between the window 17.
  • the potential measurement probe 18 is connected to a non-contact surface electrometer (not shown) via a probe lead wire 45.
  • the setup to the coil is performed.
  • the installation work can be simplified, and the work efficiency can be further improved.
  • installation and portability are effective when measuring the potential of a place where the coil cannot be directly approached.
  • the electrode portions that come into contact with the coil surface are not limited to those described here, but are shown in FIGS. 12, 13, 13, 14, and 16.
  • the electrode device shown in FIG. 17 can be used.
  • FIG. 26 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the potential detecting device applied to the coil deterioration diagnosing device according to the present invention.
  • the potential detecting device comprises a probe support 4 extending from a holding plate 40 bonded to a surface electrode 27 via a flexible portion 41. Attach probe lead wire 45, external electrode 35, potential measuring probe 18 to 7 and install surface electrode 27, external electrode 35, potential measuring probe 18 etc. in an integrated configuration.
  • the surface electrode 27 is brought into contact with the coil 11 in which the conductor 13 is covered with the first insulating layer 14, the second insulating layer 15, and the first internal electrode 16, and
  • the potential of the internal electrode 16 is measured by the potential measurement probe 18 and the measured potential is taken into the computer 50 via the non-contact surface electrometer 19 and the transmitter / receiver 49a, 49b, and the data is stored. It was made.
  • the present embodiment includes a voltage reading device 20 that reads the magnitude and waveform of the AC voltage E applied from the AC power supply 12 to the conductor 13.
  • the surface electrode 27, the external electrode 35, the potential measurement probe 18 and the like are mounted on the holding plate 40 and the probe support 47, and the installation and portability are easily integrated.
  • the computer 50 stores the potential measured by the potential measurement probe 18, it is possible to more appropriately take measures against subsequent coil deterioration based on the data.
  • the non-contact surface electrometer 19 and the computer 50 are connected using radio waves.
  • the connection may be performed using infrared rays, and signal connection may be performed directly. You may connect using a cable. Industrial applicability
  • a coil deterioration diagnosis method and a coil deterioration diagnosis apparatus applied to the diagnosis method according to the present invention measure the potential of an internal electrode covering a conductor from outside using a non-contact electrometer or a high input impedance electrometer.
  • the presence or absence of water leaking from the conductor to the insulating layer can be determined based on the measured potential, and the deterioration of the insulating layer can be diagnosed. It can be done easily, quickly and reliably, and the subsequent measures can be done precisely, so that its industrial applicability is great.

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Description

明 細 書 コイル劣化診断方法およびコイル劣化診断装置 技術分野
本発明は、 導体の水による直接冷却運転の際、 導体から絶縁層に水が漏出 し、 これに伴ってコイルに絶縁劣化が発生しているかの有無を診断するコィ ル劣化診断方法およびこの診断方法に適用するコイル劣化診断装置に関する
背景技術
回転電機は、 容量が大きくなると、 固定子コイル （固定子巻線） に流れる 電流が大きくなり、 これに伴って固定子コイルに発生するジュール損失によ り温度が高くなりすぎて大容量回転電機を設計することが難しくなつている このため、 最近の大容量回転電機では、 固定子コイルを水で直接冷却する タイプのものが数多く実施されており、 その構成として第 2 7図に示すもの がある。
一般に、 大容量回転電機は、 円筒状に形成する固定子鉄心 1の内部側に数 多くの溝を設け、 各溝に下コイル 2 bおよび上コイル 2 aを一対の組として 揷通させている。
上， 下コイル 2 a , 2 bは、 素線として中空平角銅線単独または中実平角 銅線に中空平角線を混ぜたものを用いて導体 3 a , 3 bとし、 導体 3 a , 3 bの断面外形を長方形に成形し、 その外側に絶縁層 4 a， 4 bを被覆してい る。
また、 上， 下コイル 2 a , 2 bは、 導体 3 a , 3 bの端部にクリップ 5 a , 5 bを溶接接続させ、 各クリップ 5 a , 5 b間を第 1中空接続導体 6で接 続させ、 絶縁接続管 7から供給される、 例えば脱イオン水等の水で、 直接導 体 3 a， 3 bを冷却するようになっている。 ところで、 長年の運転の結果、 導体 3 a, 3 bとクリ ップ 5 a， 5 bとの 溶接部分に腐食による劣化が生じて微細な穴があき、 水が絶縁層 4 a， 4 b に漏出し、 コイルは絶縁破壊を起すことがある。
このようなコイルの絶縁破壊に対し、 導体 3 a , 3 bとクリ ップ 5 a, 5 bとの溶接部分が絶縁層で覆われていて目視確認できないので、 水の絶縁層 への漏出確認手段として、 例えば、 特開平 9一 3 3 1 6 5 6号公報、 特開平 9 - 5 1 6 5 8号公報および特開平 1 0 - 1 7 7 0 5 3号公報が提案されて いる。
これらの発明は、 ともに、 水の漏出による絶縁層の静電容量が増加する現 象を利用するもので、 鉄心外のコイルに電極を当接させ、 導体と電極との静 電容量を計測し、 計測した静電容量が著しく高い値のとき、 水が絶縁層に漏 出していると判定するものである。
これらは、 絶縁層の静電容量を測定するだけであるから、 操作が簡易であ り、 水の絶縁層への漏出簡易測定手段として評価されている。
大容量の回転電機には、 コイルの絶縁構造として、 第 2 8図に示すように
、 絶縁層 9 , 9 a, 9 b， 9 cに内部電極 8 a, 8 b, 8 cを設け、 コイル 表面の電界を低減させたものが実施されている。
なお、 絶縁設計によっては、 内部電極 8 a， 8 b， 8 cを 2層〜 4層にす ることもあるが、 ここでは 3層の場合を例に採って説明する。
このコイル絶縁構造は、 上コイル 2 aと下コイル 2 bとを一対とするコィ ル 2 (2 a, 2 b) の導体 3の外側を絶縁層 9 , 9 a〜 9 cで覆うとともに
、 絶縁層 9 , 9 a〜 9 cに三つの内部電極 8 a ~ 8 cを揷着し、 最外層の内 部電極 8 cをコイル 2 (2 a, 2 b) の直線部分の最外層における低抵抗層
1 0に接続させ、 中間の内部電極 8 a， 8 bで絶縁層 9 a〜 9 cの静電容量 を容量分圧し、 コイルエンド部の絶縁層の外表面の電界を小さく抑えたもの である。 なお、 コイルエンド部の端部には、 導体 3 ( 3 a, 3 b) を水で直 接冷却する口出管 7を備えたクリ ップ 5 (5 a, 5 b) が設けられている。 このようなコイル絶縁構造の回転電機に、 上述公開特許公報に開示された コイル 2 ( 2 , 2 b) の絶縁層 9 , 9 a〜 9 cへの水漏出検出技術を適用す る場合、 幾つかの問題が出ている。
今、 説明の便宜上、 コイル 2 (2 a, 2 b) の絶縁層 9 , 9 a〜9 cのう ち、 A領域を第 1内部電極空間領域、 B領域を第 2内部電極空間領域、 C領 域を第 3内部電極空間領域、 D領域を内部電極不存在領域と呼称区分すると 、 上述の漏出水検出技術では、 計測領域が D領域だけにしか適用できない。 しかし、 D領域は、 コイル 2 (2 a, 2 b) の電磁振動を抑えるため太い リングが設置され、 このリングをガラス紐で縛り付けているので計測電極を 取り付ける余裕がない。
また、 この D領域は、 マイ力絶縁テープを巻回するクリップ 5の外装がコ ィルエンド部の絶縁層と重ね合わされる領域であり、 絶縁厚さが一定ではな レ 静電容量は絶縁厚さに反比例するので、 絶縁厚さが一定になっていない と、 計測ができない。
したがって、 上述の水漏出検出技術では、 実質的に静電容量を計測するこ とができない。
次に、 領域 Aの表面に電極を取り付け、 取り付けた電極と導体 3 (3 a, 3 b) との間の静電容量を測定することを検討してみる。
従来、 漏出水は、 導体 3と最内層の内部電極 8 aとの間に侵入し、 その内 部電極 8 aの上部に浸入することが少ない。 このため、 領域 Aの表面に電極 を取り付け、 導体 3 (3 a, 3 b) に交流電圧を印加し、 導体 3 (3 a, 3 b) の静電容量を測定しても、 その計測値の大部分は、 内部電極 8 aとコィ ル表面の電極間の静電容量で決まるので、 健全なコイルと漏出水のあるコィ ルとの差が殆どなく、 漏出水に基づく絶縁劣化の診断の意味がない。
また、 領域 Bまたは領域 Cの表面に電極を取り付け、 取り付けた電極と導 体 3 (3 a, 3 b) との間の静電容量を測定することを検討してみると、 こ の場合も、 上述と同様に、 内部電極 8 b， 8 cの外側に漏出水が浸入せず、 コイル表面に取り付けた電極と導体 3 ( 3 a, 3 b) との間の静電容量を計 測しても健全なコイルと漏出水のあるコイルとの間に差が出ない。
このように、 既に提案されている上述の技術では、 絶縁層 9， 9 a〜9 c に内部電極 8 a〜 8 bを挿入する構造の回転電機に、 そのまま適用すること ができず、 新たなる改善が求められていた。
本発明は、 このような要望に応えてなされたもので、 導体の水による直接 冷却運転の際、 導体から絶縁層に水が漏出し、 これに伴って発生するコイル の絶縁劣化を、 操作容易にして早期に、 かつ正確にして確実に検出できるコ ィル劣化診断方法およびコイル劣化診断装置を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成するために、 媒体 で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内に挿着す る内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧を印加す るとともに、 前記コイルに臨む電位測定プローブで前記内部電極の電位を計 測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べて高いとき、 前記導体から 前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定することを特徴とする また、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成するために 、 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内に 挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧を 印加するとともに、 前記コイルに挿着する表面電極に臨む電位測定プローブ で前記表面電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べ て高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると 判定することを特徴とする。
また、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成するために 、 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内に 挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧を 印加するとともに、 前記コイルに挿着する表面電極の電位を高入力インピー ダンス電位計で計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べて高いと き、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定する ことを特徴とする。
さらにまた、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成する ために、 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁 層内に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流 電圧を印加するとともに、 このコイルの軸方向に沿って電位測定プローブを 進退させて前記内部電極の位置を確認し、 内部電極の位置を確認後、 前記絶 縁層に揷着する前記内部電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイル の電位に較べて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣 化していると判定することを特徴とする。
さらにまた、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成する ために、 媒体で直接冷却する導体を絶緣層で被覆し、 前記導体及びこの絶緣 層内に揷着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に電圧 を印加するとともに、 このコイルの軸方向に沿って電位測定プローブを進退 させて前記内部電極の位置を確認し、 内部電極の位置を確認後、 前記コイル に装着する表面電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に 較べて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化してい ると判定することを特徴とする。
上記のようなコイル劣化診断方法における好適な実施例では、 内部電極お よび表面電極のうち、 いずれか一方で計測した電位は、 その大きさと、 導体 に印加した電圧に対する位相とが健全なコィルの位相に較べて偏差が出たと き、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定する ことができる。
さらにまた、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成する ために、 媒体で直接冷却する媒体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁 層内に揷着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に直流 電圧または方形波電圧を印加し、 計測した内部電極または表面電極の電位が 健全なコイルの電位に較べて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏 出し、 絶縁劣化していると判定することを特徴とする。
さらにまた、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成する ために、 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁 層内に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルに装着する表面電 極を一旦接地し、 次いで接地を解除した後、 前記導体に階段関数状直流電圧 、 または方形波電圧を印加し、 前記表面電極の電位を計測することを特徴と する。
コイル劣化診断方法。
さらにまた、 本発明に係るコイル劣化診断方法は、 上述の目的を達成する ために、 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁 層内に揷着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流 電圧、 階段関数状直流電圧および方形波電圧のうち、 いずれか一方を印加す るとともに、 前記コイルに装着する表面電極に接続され、 かつ同じ電位に維 持される外部電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較 ベて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化している と判定することを特徴とする。
このようなコイル劣化診断方法における好適な実施例では、 計測した電位 は、 統計的な処理により求められた限界値を超えたとき、 導体から絶縁層に 媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定することができる。 また、 計測した 電位は、 内部電極の位置毎に異なるとき、 異なる内部電極の電位の比の標準 値を予め求めておき、 同じ位置の内部電極の電位に換算して用いる。
一方、 本発明のコイル劣化診断装置は、 上記診断方法を適応する事により 、 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内部電 極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前記内 部電極の電位を電位測定プローブを介して計測する非接触表面電位計と、 前 記電源から前記導体に印加する電圧を計測する電圧読取り装置とを備えたこ とを特徴とする。
また、 本発明のコイル劣化診断装置は、 上記診断方法を適応する事により 、 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内部電 極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前記コ ィルに装着した表面電極装置と、 この表面電極装置の電位を電位測定プロ一 ブを介して計測する非接触表面電位計と、 前記電源から前記導体に印加する 電圧を計測する電圧読取り装置とを備えたことを特徴とする。 この診断装置においては、 表面電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合せ て構成することができる。 表面電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合わせ るとともに、 前記絶縁板に突起を備えるようすることもできる。 また、 表面 電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合わせるとともに、 前記絶縁板に柄を 備えてもよい。
さらにまた、 表面電極装置は、 表面電極に柔軟部を介装させて押え板を貼 り合せてもよく、 表面電極に柔軟部を介装させて押え板を貼り合わせるとと もに、 前記押え板に柄を備えるようにしても良い。 表面電極装置は、 表面電 極に柄を備えさせる事も出来る。
電位測定プローブは、 その電位測定窓と表面電極との間を予め定められた 距離に維持させるプローブ支えを備えてもよい。 また、 電位測定プローブは 、 表面電極を支持する押え板から延びるプローブ支持具で支持されるととも に、 前記表面電極に接続させ、 かつプローブ支持具に設けた外部電極と、 こ の外部電極と電位測定窓とを予め定められた距離に維持させるスぺーザとを 備えさせてもよい。
さらにまた、 本発明にコイル劣化診断装置は、 ゥ媒体で直接冷却する導体 とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内部電極とからなるコイルと、 こ のコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前記内部電極の電位を電位測定プ ローブを介して計測する非接触表面電位計と、 前記電源から前記コィルに印 加する電圧を計測する電圧読取り装置と、 前記非接触表面電位計で計測した 電位を記録、 保存するコンピュータとを備えたことを特徴とする。
さらにまた、 本発明にコイル劣化診断装置は、 媒体で直接冷却する導体と この導体を被覆する絶縁層内に挿着する内部電極とからなるコイルと、 この コイルの導体に電圧を印加する電源と、 前記コイルに装着した表面電極装置 と、 この表面電極装置の電位を電位測定プローブを介して計測する非接触表 面電位計と、 前記電源から前記コイルに印加する電圧を計測する電圧読取り 装置と、 前記非接触表面電位計で計測した電位を記録、 保存するコンビユー 夕とを備えたことを特徴とする。
上述した特徴を有する、 本発明による、 コイル劣化診断方法およびその診 断方法に適用するコイル劣化診断装置は、 導体を被覆する内部電極の電位を 非接触式電位計または高入力インピーダンス電位計を用いて外部から計測し 、 計測した電位に基づいて導体から絶縁層への漏出水の有無を判定し、 絶縁 層の劣化診断を行うにしたので、 絶縁層への漏出水の検出を従来にない新た な手段により容易に、 迅速にして確実に行うことができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 1実施形態を示す模式図。
第 2図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 1実施形態における内部電極の電位を計算するた めの等価電気回路図。
第 3図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の 2実施形態を示す模式図。
第 4図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 3実施形態を示す模式図。
第 5図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 2実施形態および第 3実施形態における内部電極 の電位を計算するための等価電気回路図。
第 6図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 4実施形態を示す模式図。
第 7図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコィル劣化診断装置における計測された電位と、 健全なコイルの電位とを 対比させた表面電位の位置による変化を示す図。
第 8図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置における印加電圧、 健全なコイルの電圧、 漏出水が絶 縁層に漏出しているコイルの電圧のそれぞれの波形を対比させた線図。
第 9図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置における階段状の直流電圧を印加した場合の印加電圧 、 健全なコイルの電圧、 漏出水が絶縁層に漏出しているコイルの電圧のそれ ぞれの時間変化を対比させた線図。
第 1 0図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用 するコイル劣化診断装匱の第 5実施形態を示す模式図。
第 1 1図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用 するコイル劣化診断装置における健全なコイルと劣化コイル （漏出水が絶縁 層に漏出しているコイル） とを判別するための電位確率分布図。
第 1 2図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 1実施形態を示す模式図で、 第 1 2 A図は表面電極装置の側面図、 第 1 2 B図は第 1 2 A図の Χ ΠΒ- X I IB矢視方向から凫た表面電極装置の正面図。 第 1 3図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 2実施形態を示す模式図。
第 1 4図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 3実施形態を示す模式図で、 第 1 4 A図は表面電極装置の側面図、 第 1 4 B図は第 1 4 A図の XIVB-X IVB矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 1 5図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 3実施形態におけるコイルへの取付けを示す模式図。
第 1 6図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 4実施形態を示す模式図で、 第 1 6 A図は表面電極装置の側面図、 第 1 6 B図は第 1 6 A図の XVIB- XVIB矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 1 7図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 5実施形態を示す模式図で、 第 1 7 A図は表面電極装置の側面図、 第 1 7 B図は第 1 7 A図の XVI I B-XVI I B矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 1 8図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 4実施形態におけるコイルへの取付けを示す模式図。
第 1 9図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 6実施形態を示す模式図で、 第 1 9 A図は表面電極装置の側面図、 第 1 9 B図は第 1 9 A図の X IXB-XIXB矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 2 0図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 7実施形態を示す模式図で、 第 2 0 A図は表面電極装置の側面図、 第 2 0 B図は第 2 0 A図の XXB-XXB矢視方向から見た表面電極装置の正面図。
第 2 1図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 8実施形態を示す模式図で、 第 2 1 A図は表面電極装置の側面図、 第 2 1 B図は第 2 1 A図の XXIB-XXI B矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 2 2図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する表面電極装置の 第 9実施形態を示す模式図で、 第 2 2 A図は表面電極装置の側面図、 第 2 2 B図は第 2 2 A図の ΠΙ Ι Β- XXI IB矢視方向から見た表面電極装置の正面図。 第 2 3図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 1実施形態を示す模式図。
第 2 4図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 2実施形態を示す模式図で、 第 2 4 A図は電位検出装置の平面図、 第 2 4 B図は第 2 4 A図の XXIVB-XXIVB矢視方向から切断した電位検出装置の断面図 第 2 5図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 3実施形態を示す模式図で、 第 2 5 A図は電位検出装置の側面図、 第 2 5 B図は第 2 5 A図の XXVB-XXVB矢視方向から見た電位検出装置の正面図。 第 2 6図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 4実施形態を示す模式図。
第 2 7図は、 従来の回転電機の固定子コイルの一部を示す模式図。
第 2 8図は、 第 2 7図で示した固定子コイルのエンド部の一部を示す模式 図。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用するコ ィル劣化診断装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明 する。
第 1図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 1実施形態を示す模式図である。 なお、 計測位置 は、 例示として、 既に第 2 8図で示した領域 Aにおける横断面位置である。 本実施形態に係るコイル劣化診断装置は、 例えば水で直接冷却するコイル
1 1に交流電圧を印加する交流電源 1 2と、 コイル 1 1の電位を測定する電 位測定装置 2 3とを備えている。
コイル 1 1は、 中央部分に位置する導体 1 3を巻回する第 1絶縁層 1 4お よび第 2絶縁層 1 5と、 第 1絶縁槽 1 4と第 2絶縁層 1 5との間に挿着する 第 1内部電極 1 6とで構成されている。 このコイル 1 1の横断面部分は、 既 に第 2 8図で示した頜域 Aに相当している。
一方、 電位測定装置 2 3は、 測定部分に電位測定窓 1 7を設けた電位測定 プローブ 1 8と、 この電位測定プローブ 1 8に入力端子 2 1を介して接続し
、 コイル 1 1の電位を計測する非接触表面電位計 1 9と、 この非接触表面電 位計 1 9に出力端子 2 2を介して接続し、 交流電源 1 2からコイル 1 1に印 加する交流電圧を計測する、 例えば、 オシロスコープあるいは交流電圧計等 の電圧読取り装置 2 0とで構成している。
このような構成を備えるコイル劣化診断装置を用いて導体 1 3から第 1絶 縁層 1 4への漏出水に基づく電位を検出するコイル劣化診断方法は、 コイル
1 1の一側面に電位測定プローブ 1 8の電位測定駆動窓 1 7を近接して行わ れる。
まず、 交流電源 1 2からコイル 1 1の導体 1 3に交流電圧 Eを印加し、 こ のとき、 第 1内部電極 1 6の電位を電位測定プローブ 1 8を介して非接触表 面電位計 1 9で計測するとともに、 電圧読取り装置 2 0で電圧を読み取る。 なお、 交流電圧を非接触表面電位計 1 9自身で計測できれば電圧読取り装置 2 0を省略してもよい。
次に、 このときの第 1内部電極 1 6の電位を、 第 2図に示す等価回路を用 いて計算する。
今、 第 2図に示す等価回路において、 導体 1 3と最内部に位置する第 1内 部電極 1 6との間の静電容量を C a、 第 1内部電極 1 6と第 2内部電極 2 4 との間の静電容量を C b、 第 2内部電極 2 4と第 3内部電極 2 5との間の静 電容量を C cとする。 また、 導体 1 3から第 1絶縁層 1 4、 第 2絶縁層 1 5および第 3絶縁層 2 6のうち、 いずれかに漏出水が浸入し、 水の比誘電率が、 例えば 8 0と非常 に大きくなつていると、 第 1内部電極 1 6の静電容量 C aが増加し、 さらに 、 水の電気伝導度が第 2〜第 3絶縁層 1 5, 2 6の電気伝導度よりも高いと 誘電損失が大幅に増加することが一般によく知られている。 この誘電損失を 模擬するために導体 1 3と第 1内部電極 1 6との間には、 等価抵抗 R aが設 けられる。 尤も、 漏出水の浸入がなければ、 電圧 Eが静電容量 C a， C b , C cで分圧される。
第 1内部電極 1 6の電位 V aは、 次式で表される。
【数 1】
― l/Cb+1/Cc―
Va =
l/Ca+1/Cb+l/Cc ここで、 導体 1 3と第 1内部電極 1 6との間の静電容量 C a、 第 1内部電 極 1 6と第 2内部電極 24との間の静電容量 C b、 第 2内部電極 24と第 3 内部電極 2 5との間の静電容量 C cのそれぞれは、 測定値として C a = 1 5 O 0 p F、 C b = 2 500 p F、 C c = 30 00 p Fとして与えられた。 今、 印加電圧 E = 1 00 r m sで、 5 0 H zの交流の場合、 V a= 5 2. 4 Vになる。
次に、 漏出水が第 1絶縁層 1 4に浸入し、 静電容量 C aが 2倍の 3 0 0 0 P Fに増加し、 また誘電損失が増加し、 誘電正接が 0. 5に増加した場合 （ 健全な場合、 一般には 0. 0 1程度以下） 、 第 1内部電極 1 6の電位 V aを 計算する。
計算式は複雑であるため省略し、 ここでは結果だけを述べると、 V a = 7 2. 0 Vになり、 健全な場合の値に較べて 3 7 %大きくなつている。
また、 第 2内部電極 24の電位 V bも計算した結果をまとめて表 1に示す 【表 1】
Figure imgf000015_0001
表 1から、 第 2内部電極 2 4の電位も絶縁層への漏出水の浸入により電位 が約 3 7 %増加していた。
したがって、 絶縁層への漏出水の浸入は、 内部電極の電位増加と不離一体 の関係になっていることがわかった。
なお、 印加電圧の周波数は、 非接触表面電位計 1 9が充分に追従できる周 波数でなければならず、 上述の例では周波数 5 0 H zを用いた。
しかし、 非接触表面電位計 1 9の周波数応答がより低い場合、 例えば 2 0 H zのように商用周波数より低いとき、 交流電圧発生器を用いて電圧を印加 することが必要である。
また、 非接触表面電位計 1 9が充分に印加電圧の周波数に追従し、 正確に 計測できているかの判断には、 電圧読取り装置 2 0としてオシロスコープを 用いることが好ましい。
なお、 本実施形態では、 交流電源 1 2が必ずしも正弦波である必要がなく 、 三角波、 方形波等の正負に繰り返し変化する波形であれば、 同様の効果を 奏する。
このように、 本実施形態は、 絶縁層への漏出水の浸入と内部電極の電位増 加との関係が不離一体になつていることに着目し、 内部電極の電位を計測す ることにより絶縁層への漏出水の浸入をより早く、 確実に検出することがで き、 絶縁劣化を正確に判定することができる。
第 3図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 2実施形態を示す模式図である。 なお、 計測位置 は、 第 1実施形態と同様に、 第 2 8図で示した領域 Aにおける横断面位置で ある。 なお、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
本実施形態に係るコイル劣化診断装置は、 第 2絶縁層 1 5の外表面に表面 電極 2 7を装着したものである。
表面電極 2 7は、 例えば、 3 0 X 3 0 m mのアルミニウム箔の片面に粘着 剤を塗布し、 第 2絶縁層 1 5の外表面に貼付されている。 なお、 他の構成部 分は、 第 1実施形態に用いた構成部分と同一なので、 その説明を省略する。 このような構成を備えるコイル劣化診断装置を用いて導体 1 3力ゝら第 1絶 縁層 1 4への漏出水に基づく電位を検出するコイル劣化診断方法は、 第 2絶 縁層 1 5の外表面に貼付した表面電極 2 7に電位測定プローブ 1 8の電位測 定窓 1 7を近接させ、 交流電源 1 2からコイル 1 1の導体 1 3に交流電圧 E を印加し、 表面電極 2 7の電位を電位測定プローブ 1 8を介して非接触表面 電位計 1 9で計測するとともに、 電圧読取り装置 2 0で電圧を読み取る。 なお、 交流電圧を非接触表面電位計 1 9自身で計測できれば、 第 1実施形 態と同様に、 電圧読取り装置 2 0を省略してもよい。 また、 表面電極 2 7の 電位を計測する場合、 例えば、 第 4図に示すように、 第 1実施形態で用いた 電圧測定プローブ 1 8および非接触表面電位計 1 9を置き換えて高入力イン ピーダンス電位計 2 8を用いてもよい。
次に、 表面電極 2 7の電位を、 第 5図に示す等価回路を用いて計算する。 第 5図に示す等価回路は、 第 2図に示した第 1実施形態の等価回路のうち 、 第 1内部電極 1 6と表面電極 2 7との間の静電容量を C eと、 表面電極 2 7と周囲のコイル等との間の漂遊静電容量 C f とを追加したものである。 表面電極 2 7の電位は、 第 1内部電極 1 6の電位と周囲の物体の電位を漂 遊静電容量 C f と静電容量 C eとで分圧した電位となる。 ここで静電容量 C eは、 漂遊静電容量 C f よりも充分に大きく、 表面電極 2 7の電位は、 第 1 内部電極 1 6の電位と数％以下の差である。 このため、 表面電極 2 7の電位 は、 第 1内部電極 1 6の電位とみなしても充分である。
このように、 本実施形態は、 表面電極 2 7の電位が第 1内部電極 1 6の電 位としてみなせることに注目し、 表面電極 2 7の電位を計測することにより 絶縁層への漏出水の浸入をより早く、 確実に検出することができ、 絶縁劣化 を正確に判定することができる。
第 6図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用す るコイル劣化診断装置の第 4実施形態を示す模式図である。
なお、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
上コイルおよび下コイルを含めたコイル 1 1の導体 1 3の外側を絶縁層 2 9および第 1〜第 3絶縁層 1 4 , 1 5， 2 6で覆うとともに、 絶縁層 2 9お よび第 1〜第 3絶縁層 1 4 , 1 5， 2 6に第 1〜第 3内部電極 1 6， 2 4 , 2 5を挿着し、 最外層の第 3内部電極 2 5をコイル 1 1の直線部分の最外層 における低抵抗層 3 0に接続させ、 中間の第 1〜第 2内部電極 1 6 , 2 4で 第 1〜第 3絶縁層 1 4， 1 5 , 2 6の静電容量を容量分圧し、 コイルエンド 部の絶縁層の外表面の電界を小さく抑えたコイル絶縁構造の回転電機に対し 、 第 1〜第 3内部電極 1 6， 2 4， 2 5の位置を外部からみることができな いので、 本実施形態では、 第 1〜第 3内部電極 1 6， 2 4 , 2 5の位置の確 認後、 内部電極の電位を計測し、 導体 1 3から第 1〜第 3絶縁層 1 4 , 1 5 ， 2 6への漏出水の浸入の有無を判定するものである。 なお、 コイルエンド 部の端部には、 導体 1 3を水で直接冷却する口出管 3 1を備えたクリップ 3 2が設けられている。 また、 説明の便宜上、 コイル 1 1の絶縁層 2 9および 第 1〜第 3絶縁層 1 4， 1 5， 2 6のうち、 A領域を第 1内部電極空間領域 、 B領域を第 2内部電極空間領域、 C領域を第 3内部電極空間領域、 D領域 を内部電極不存在領域と呼称区分する。
本実施形態は、 まず、 導体 1 3に交流電源 1 2からの交流電圧を印加し、 非接触表面電位計 1 9の電位測定プローブ 1 8をコイルエンド部表面に沿つ て進退させ、 領域 A〜Dにおける電位を計測する。
第 7図は、 非接触表面電位計 1 9の電位測定プローブ 1 8をコイルェンド 部表面に沿って進退させ、 各頜域 A〜Dにおける漏出水のあるコイルの電位 (破線で示す） と健全なコイルの電位 （実線で示す） とを対比させた電位線 図である。 第 7図から、 電位測定プローブ 1 8が領域 A〜Dに進退するに連れて電位 が比較的明瞭に段階的に変化することがわかった。 また、 第 1内部電極 1 6 および第 2内部電極 2 4の電位は、 それぞれクリップ 3 2から距離 1 6 0 m m ~ 1 9 0 m mの領域、 およびクリップ 3 2から距離 2 1 0 m m〜 2 4 0 m m領域での電位値を読み取れば、 健全なコイルとの対比で漏出水の有無を判 断することができる。
このように、 本実施形態は、 電位測定プローブ 1 8を絶縁層の外表面に沿 つて進退させ、 第 1〜第 2内部電極 1 6 , 2 4の位置を確認後、 各内部電極 1 6 , 2 4における領域 A， Bの電位を計測し、 計測結果から漏出水の有無 を判定するので、 絶縁層への漏出水の浸入を簡易に、 かつより早く検出する ことができ、 絶縁劣化をより早く認識して、 その後の適切な処置を採ること ができる。
なお、 本実施形態では、 電位測定プローブ 1 8を絶縁層の外表面に沿って 進退させ、 第 1〜第 2内部電極 1 6， 2 4の位置を確認後、 各内部電極 1 6 , 2 4における領域 A， Bの電位を計測しているが、 電位計測の際、 計測位 置に表面電極 2 7を貼付し、 表面電極 2 7の電位を非接触表面電位計 1 9お よび高入カインピ一ダンス電位計 2 8のうち、 いずれかで計測してもよい。 また、 導体 1 3から絶縁層への漏出水の浸入検出にあたり、 第 1図で示し た実施形態または第 3図で示した第 2実施形態で計測した第 1内部電極 1 6 および第 2内部電極 2 4の電位波形を観測し、 印加電圧に対する電位波形の 位相差を読み取り、 この位相差から絶縁層への漏出水の有無を判定してもよ い。
すなわち、 導体 1 3に、 例えば 1 0 0 V r m s の交流電圧を印加した場合 、 健全なコイルの内部電極の電位波形は、 第 8図の破線で示すように、 細線 破線の印加電圧と同相の正弦波曲線を描くのに対し、 絶縁層に漏出水が浸入 しているときのコイルの内部電極の電位波形は、 実線で示す正弦波曲線を描 くものの、 位相が遅れていることがわかった。
本実施形態は、 絶縁層に漏出水が浸入していると、 健全なコイルの電位波 形に較べて位相が遅れる現象を巧みに利用したものである。 このように、 本実施形態は、 計測した電位波形が健全なコイルの電位波形 に較べて位相遅れがあつたとき、 絶縁層に漏出水が浸入したと判定するので 、 漏出水の有無を容易に、 かつ早期に認識してその後の適切な処置を採るこ とができる。
また、 導体 1 3から絶縁層への漏出水の浸入検出にあたり、 第 9図に示す ように、 導体 1 3に印加する直流電圧を階段状または方形状の波形にして漏 出水の有無を判定してもよい。 例えば、 導体 1 3に、 階段状の波形にして直 流電圧 1 0 0 Vを印加する場合、 健全なコイルでは、 第 1内部電極 1 6の電 位が破線で示すように、 約 5 2 Vになり、 その後、 一定値を維持するのに対 し、 水漏れのあるコイルでは、 実線で示すように、 電圧印加直後、 瞬時に、 約 7 2 Vに上昇し、 その後、 時間とともに若干上昇することが実験で認めら れた。
本実施形態は、 絶縁層に漏出水が浸入していると、 健全なコイルの電位に 較べて高くなる現象を巧みに利用したものである。
このように、 本実施形態は、 導体 1 3に直流電圧を印加し、 その後、 第 1 内部電極 1 6の電位を読み取り、 健全なコイルの電位よりも高いとき、 漏出 水が絶縁層に浸入していると判定するので、 絶縁層への漏出水の浸入を簡易 に、 かつより早く検出することができ、 絶縁劣化をより早く認識してその後 の適切な処置を採ることができる。
なお、 導体 1 3から絶縁層への漏出水の浸入検出にあたり、 絶縁層の外表 面に表面電極 2 7を貼付する際、 絶縁層の外表面が摩擦等により帯電し、 印 加電圧 0のときでも第 1電極 2 7が大きな電位を持ち、 計測誤差の要因にな ることがある。 このため、 導体 1 3に電圧を印加する前に、 表面電極 2 7を 一旦接地 （アース） した後、 開放し、 次に導体 1 3に電圧を印加し、 第 1内 部電極 1 6の電位を読み取り、 計測値が健全なコイルの電位に較べて大きい 場合、 漏出水が絶縁層に浸入していると判定してもよい。 このようにすれば 、 計測誤差を少なくして、 漏出水の絶縁層への浸入有無を判定することがで さる。
第 1 0図は、 本発明に係るコイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用 するコイル劣化診断装置の第 5実施形態を示す模式図である。
なお、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
本実施形態に係るコイル劣化診断装置は、 外径側コイル （下コイル） 3 3 の第 2絶縁層 1 5に表面電極 2 7を貼付し、 内径側コイル （上コイル） 3 4 の内径側に外部電極 3 5を設け、 表面電極 2 7と外部電極 3 5とを接続線 3 6で接続させ、 表面電極 2 7と外部電極 3 5とを同電位にさせ、 漏出水の絶 縁層への浸入の有無を検出する際、 電位測定窓 1 7を備えた電位測定プロ一 ブ 1 8を外部電極 3 5に近接させて外部電極 3 5と同電位になっている表面 電極 2 7の電位を計測し、 電位の計測が直接できない部分でも容易に電位計 測ができるようにしたものである。 電気回路的には、 表面電極 2 7と外部電 極 3 5とが同電位であるから、 両者を一体にして改めてこれを表面電極 2 7 に置き換えれば、 本実施形態を第 5図で説明することができる。
なお、 この場合、 外部電極 3 5の電気を計測する際、 計測誤差を少なくす るために、 表面電極 2 7、 外部電極 3 5および接続線 3 6と周囲のコイル等 との間の静電容量を充分に小さくし、 つまり、 第 5図の C f を C eに較べて 充分に小さくし、 かつ絶縁抵抗を充分に高くするよう維持することが必要で ある。
ここまでに述べてきた実施形態において、 表面電極 2 7および外部電極 3 5は、 金属、 導電性高分子材、 導電性繊維等を樹脂で接着した繊維強化ブラ スチック （F R P ) 等の導電性であれば何でも利用でき、 その形状として多 角形、 円、 長円等が使用される。
このような構成を備えるコイル劣化診断装置を用いて導体 1 3から第 1絶 縁層 1 4への漏出水に基づく第 1内部電極 1 6の電位を検出するコイル劣化 診断方法を第 1 1図を引用して説明する。
第 1内部電極 1 6の電位を計測したデータには、 コイル製造上の絶縁厚さ 、 第 1内部電極 1 6の長さのばらつき、 表面電極 2 7、 外部電極 3 5の設置 状態、 電位測定プローブ 1 8の被測定電極との位置関係等のばらつき、 計測 者の計測誤差が含まれている。 本実施形態では、 計測デ一夕に統計的な検討 を加えて健全なコイルか漏出水の浸入があるコイルかを判断する。
第 1 1図の電位分布線図は、 内径側コイル （上コイル） 3 4のうち、 4 2 本のタービン側およびコレクタ側のェンド部の測定結果、 8 4点を正規確率 紙にプロッ トしたものである。
確率としては、 平均ランク法を用い、 1 Z ( 8 4 + 1 ) = 1. 2 %〜 8 4 / ( 8 4 + 1 ) = 9 8. 8 %でプロッ トした。 9 4 %以上の確率の 5点が健 全なコイルと考えられるデータ点の回帰直線から大きく外れている。
確率的に考えれば、 その回帰直線と最大確率 9 8. 8 %を示す破線との交 点を限界値とし、 これより大きいデータを健全なコイルの分布から外れてい ると考えるのが妥当である。 この例では 4点が外れ、 この 4点が漏出水浸入 の絶縁層と判定する。
また、 別のコイル劣化診断方法として、 上述のコイル劣化診断方法よりも 簡易化されたものがある。
このコイル劣化診断方法は、 計測データの平均値と標準偏差を求め、 平均 値に標準偏差と予め定められた倍数 Aの積を加えた値を限界値とし、 これを 超えるデータが健全なコイルのデータ分布から外れ、 漏出水が絶縁層に浸入 したと判定するものである。
例えば、 第 1 1図に示したデータを用いて、 今少し詳しく説明する。
このデータの平均値は、 5 3. 5 9であり、 標準偏差は、 5. 3 2である 。 また、 倍数 Aは、 通常 2. 5倍または 3. 0倍がよく用いられる。
倍数 2. 5倍の場合、 限界値は、 5 3. 5 9 + 2. 5 X 5. 3 2 = 6 6. 8 9
倍数 3. 0倍の場合、 限界値は、 5 3. 5 9 + 3. 0 X 5. 3 2 = 6 9. 5 5
どちらの倍数を採用しても、 このデ一夕では、 3点が外れ、 この 3点が漏 出水の浸入の絶縁層と判定する。
なお、 統計処理方法によっては、 漏出水が絶縁層に浸入したと判定するコ ィル方法が実際のコイル本数と異なる場合がある。 状況により対応が異なる が、 より安全側に考えれば、 より低限界値を採用すればよい。 上述の手法を用いれば、 全てのコイルに対し、 内部電極の電位を計測する ことによりコイルの劣化診断を容易に行うことができるようになっているが 、 現実、 そうでない場合がある。
例えば、 電磁力によるコイルの振動を抑制するために、 コイルのエンド部 は、 ガラス紐を縛り付けたり、 繊維強化プラスチック （F R P ) のブロック を挟んだり、 あるいはボルトでコイルを締め付けているため、 いつもコイル の同じ位置 （既に、 第 6図で示した領域 Aあるいは領域 B ) で内部電極 1 6 または 2 4の計測ができない場合がある。 このため、 領域 Aでの第 1内部電 極 1 6の電位計測と領域 Bでの第 2内部電極 2 4の電位計測とが混在するこ とがある。
このような場合、 既に表 1で示したように、 第 1内部電極 1 6と第 2内部 電極 2 4との電位の比は、 内部電極の幾何学的形状で決まるので、 第 1絶縁 層 1 4への漏出水の浸入に影響を受けない。 表 1に示したデータの場合、 健 全なコイルと漏出水の絶縁層への浸入したコイルとともに、 第 1内部電極 1 6と第 2内部電極 2 4の電位の比が 2 . 2倍である。
したがって、 両電極の電位を計測できるコイルを用い、 両電極の電位の比 を予め求めておき、 第 1内部電極 1 6か第 2内部電極 2 4かどちらか一方の 電極の電位に換算したデータを用いれば、 上述の問題を解決することができ 、 漏出水の絶縁層への浸入の有無を検出することができる。
第 1 2 A図， 第 1 2 B図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する 表面電極装置の第 1実施形態を示す模式図である。 なお、 第 1 2図中、 第 1 2 A図は表面電極装置の側面図であり、 第 1 2 B図は第 1 2 A図の XI IB-XI I B 矢視方向から見た表面電極装置の正面図である。
本実施形態に係る表面電極装置は、 導電性の板、 フィルムおよび箔のうち 、 いずれかでできた表面電極 2 7に絶縁板 3 7を貼り合せたものである。 このように、 本実施形態は、 表面電極 2 7に絶緣板 3 7を貼り合せて表面 電極装置としているが、 この例に限らず、 例えば、 導電性の板、 フィルムお よび箔のうち、 いずれかでできた表面電極 2 7と絶縁板 3 7をサンドィツチ 状に貼り合せてもよく、 また、 例えば、 第 1 3図に示すように、 導体 1 3を 第 1絶縁層 1 4と第 2絶縁層 1 5とで被覆し、 第 1絶縁層 1 4と第 2絶縁層 1 5との間に第 1内部電極 1 6を揷着したコイル 1 1の一側面に、 その外側 に向って表面電極 2 7、 絶縁板 3 7の順に配置した表面電極装置を貼付して もよく、 あるいはコイル 1 1の他側面に示すように、 その外側に向って絶縁 板 3 7、 表面電極 2 7の順に配置した表面電極装置を貼付してもよい。 この ように、 貼付の順序を逆にしても測定できる理由は、 非接触表面電位測定器 を用い、 交流、 ステップ状の直流、 あるいは方形波形の電圧を印加し、 その 変化分を計測するので、 絶縁物の帯電現象の影響を除去できるためである。 また、 表面電極装置とコイル表面との間に 1 m m程度以下のギヤップがぁ つても、 ギャップ長さの変動が少なければ、 電位の計測精度に影響を与えな い。
第 1 4 A図， 第 1 4 B図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する 表面電極装置の第 3実施形態を示す模式図である。 なお、 第 1 4図中、 第 1 4 A図は表面電極装置の側面図であり、 第 1 4 B図は第 1 4 A図の XIVB- X IVB 矢視方向から見た表面電極装置の正面図である。
本実施形態に係る表面電極装置は、 複数の突起 3 8を持つ絶縁板 3 7に表 面電極 2 7を貼り合せたものである。
一般に、 コイルエンド部の表面は、 曲面であったり、 凹凸があったりする ため、 電位計測に誤差が出る。
本実施形態では、 この点を考慮したもので、 表面電極 2 7を、 例えば、 第 1 5図に示すように、 コイル 1 1の表面に貼付したとき、 コイル 1 1の表面 にワニス 2 9の処理による凹凸があっても、 絶縁板 3 7に設けた突起 3 8に より安定性を確保させているので、 第 1内部電極 1 6と表面電極 2 7 との間 の距離の変動を小さく抑えることができ、 電位の計測誤差を少なくさせるこ とができる。
したがって、 本実施形態によれば、 第 1内部電極 1 6と表面電極 2 7 との 間の距離の変動を小さくさせるので、 計測誤差の少ない電位の計測を行うこ とができる。
第 1 6 A図、 第 1 6 B図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する 表面電極装置の第 4実施形態を示す模式図である。 なお、 第 1 6図中、 第 1
6 A図は表面電極装置の側面図であり、 第 1 6 B図は第 1 6 A図の XVIB- XVIB 矢視方向から見た表面電極装置の正面図である。
本実施形態に係る表面電極装置は、 導電性スポンジ、 導電性ゴム等の導電 性材料で製作された表面電極 2 7を、 絶縁性または導電性に優れた材料で製 作された押え板 4 0に貼り合せたものである。
本実施形態は、 導電性材料で製作された表面電極 2 7に押え板 4 0を貼り 合せた表面電極装置にし、 この表面電極装置を、 例えば、 第 1 8図に示すよ うに、 コイル 1 1の表面に貼付したとき、 コイル 1 1の表面にワニス 2 9の 処理による凹凸があっても、 その凹凸に追従させ、 かつ導電性材料で製作さ れた表面電極 2 7のクッションを利用して押え板 4 0から押圧力を与えて密 着性を維持させているので、 第 1内部電極 1 6と表面電極 2 7との距離の変 動を小さく抑えることができ、 電位の計測誤差を少なくさせることができる 。 なお、 本実施形態は、 導電性材料で製作された表面電極 2 7に押え板 4 0 を貼り合せて表面電極装置にしているが、 この例に限らず、 例えば、 第 1 7 A図， 第 1 7 B図に示すように、 導電性材料で製作された表面電極 2 7と押 え板 4 0との間にクッション作用の優れた柔軟部 4 1を介装させてもよい。 第 1 9 A図， 第 1 9 B図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する 表面電極装置の第 6実施形態を示す模式図である。 なお、 第 1 9 A図は表面 電極装置の側面図であり、 第 1 9 B図は第 1 9 A図の XIXB- XI XB矢視方向から 見た表面電極装置の正面図である。
本実施形態に係る表面電極装置は、 表面電極 2 7に柄 4 2を設けているの で、 表面電極 2 7の持運び、 コイル 1 1の計測箇所への表面電極 2 7の押圧 力の維持等の利便性を増す。
なお、 本実施形態は、 表面電極 2 7に柄 4 2を設けたが、 この例に限らず 、 例えば第 2 O A図， 第 2 0 B図に示す表面電極 2 7に貼り合せた絶縁板 3
7、 第 2 1 A図， 第 2 1 B図に示す導電性材料で製作された表面電極 2 7に 貼り合せた押え板 4 0、 第 2 2 A図， 第 2 2 B図に示す導電性材料で製作さ れた表面電極 2 7に柔軟部 4 1を介装させた押え板 4 0のそれぞれに柄 4 2 を設けてもよい。
また、 第 1 9 A図， 第 1 9 B図〜第 2 2 A図， 第 2 2 B図に示す柄 4 2は 、 使い勝手をよくするため、 取付角度を自在に調整できるようにしている。 また、 第 1 2図〜第 1 7図および第 2 0図〜第 2 2図において、 絶緣板 3 7および押え板 4 0は、 表面電極 2 7を保持するために用いるものであり、 1個または複数個の孔をあけたものであってもよい。 さらに、 表面電極 2 7 自身が固い材質であれば、 絶縁板 3 7および押え板 4 0は、 単に枠だけでも よい。
第 2 3図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 1実施形態を示す模式図である。
なお、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
本実施形態に係る電位検出装置は、 表面電極 2 7に絶縁材料で製作したプ ローブ支え 4 3を取り付け、 このプローブ支え 4 3に電位測定プローブ 1 8 の電位測定窓 1 7を装着し、 電子測定プローブ 1 8の電位測定窓 1 7の反対 側に絶縁材料で製作したプローブ保持具 4 4を装着したものである。
プローブ支え 4 3は、 段部 4 6を備え、 この段部 4 6で電位測定プローブ 1 8を支持させ、 電位測定プローブ 1 8の電位測定窓 1 7と表面電極 2 7と の隙間を一定距離で維持させている。
また、 電位測定プローブ 1 8は、 プローブ保持具 4 4を通るプローブ用リ ード線 4 5を介して非接触表面電位計 （図示せず） に接続している。
このような構成を備える電位検出装置において、 電位を計測するにあたり 、 まず、 プローブ保持具 4 4を手で持ち、 コイル （図示せず） の表面に沿つ て表面電極 2 7を移動させながら表面電位を計測し、 第 7図で示した電位の 変化状況から計測箇所を確認し、 その計測箇所に表面電極 2 7を当接し、 コ ィルの内部電極の電位を計測する。
このように、 本実施形態は、 コイルの内部電極の電位計測にあたり、 電位 測定プローブ 1 8を支持するプローブ支え 4 3、 プローブ保持具 4 4を備え 、 表面電極 2 7への取付け段取りを操作員の片手で行えるようにしたので、 計測段取り作業の簡素化を図ることができる。
なお、 本実施形態は、 プローブ支え 4 3とプローブ保持具 4 4とを電位計 測プローブ 1 8の別々の位置に装着しているが、 この例に限らず、 例えば第 2 4 A図， 第 2 4 B図に示すように、 形状を L字状一体のプローブ支持具 4 7を用いて電位測定プローブ 1 8を支持させてもよい。
第 2 5 A図， 第 2 5 B図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する 電位検出装置の第 3実施形態を示す模式図である。 なお、 第 2 5図中、 第 2 5 A図は電位検出装置の側面図、 第 2 5 B図は第 2 5 A図の XXVB- XXVB矢視方 向から見た電位検出装置の正面図である。
また、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
本実施形態に係る電位検出装置は、 押え板 4 0に柔軟部 4 1を介装させて 導電性材料で製作された表面電極 2 7を貼り合せるとともに、 押え板 4 0か ら延びるプローブ支持具 4 7に外部電極 3 5および電位測定プローブ 1 8を 設ける一方、 表面電極 2 7と外部電極 3 5とを接続線 3 6で接続させ、 外部 電極 3 5と電位測定プローブ 1 8 a、 電位測定窓 1 7 との間にスぺーサ 4 8 を介装させたものである。 なお、 電位測定プローブ 1 8は、 プローブ用リー ド線 4 5を介して非接触表面電位計 （図示せず） に接続している。
このように、 本実施形態は、 押え板 4 0およびプローブ支持具 4 7に表面 電極 2 7、 外部電極 3 5、 電位測定プローブ 1 8等を装着して一体構成にし たので、 コイルへの段取り、 据付作業を簡易化させてその作業効率をより一 層向上させることができる。 特に、 コイルが直接接近できない箇所の電位を 計測する場合、 据付、 可搬が効果的である。
なお、 第 2 3図〜第 2 5図において、 コイル表面に当接する電極部分に、 ここに述べたものに限らず、 第 1 2図、 第 1 3図、 第 1 4図、 第 1 6図、 第 1 7図に示した電極装置を用いることができる。
第 2 6図は、 本発明に係るコイル劣化診断装置に適用する電位検出装置の 第 4実施形態を示す模式図である。
なお、 第 1実施形態で用いられた構成部分と同一構成部分には同一符号を 付している。
本実施形態に係る電位検出装置は、 第 2 5図で示した実施形態と同様に、 表面電極 2 7に柔軟部 4 1を介して貼り合せた押え板 4 0から延びるプロ一 ブ支持具 4 7に、 プローブ用リード線 4 5、 外部電極 3 5、 電位測定プロ一 ブ 1 8を装着して表面電極 2 7、 外部電極 3 5、 電位測定プローブ 1 8等を 一体構成にして据え付け、 可搬を容易にするとともに、 導体 1 3を第 1絶縁 層 1 4、 第 2絶縁層 1 5、 第 1内部電極 1 6で被覆したコイル 1 1に表面電 極 2 7を当接させ、 第 1内部電極 1 6の電位を電位測定プローブ 1 8で計測 し、 計測した電位を非接触表面電位計 1 9、 送受信子 4 9 a， 4 9 bを介し てコンピュータ 5 0に取り込み、 そのデータを記憶させたものである。
なお、 本実施形態は、 交流電源 1 2から導体 1 3に印加する交流電圧 Eの 大きさおよび波形を読み取る電圧読取り装置 2 0を備えている。
このように、 本実施形態は、 押え板 4 0およびプローブ支持具 4 7に表面 電極 2 7、 外部電極 3 5、 電位測定プローブ 1 8等を装着し、 一体構成にし て据付、 可搬を容易にするとともに、 電位測定プローブ 1 8で計測した電位 をコンピュータ 5 0を記憶させるので、 データに基づくその後のコイル劣化 対策をより的確に行うことができる。 なお、 本実施形態は、 非接触表面電位 計 1 9とコンピュータ 5 0とを電波を用いて接続したが、 この例に限らず、 例えば、 赤外線を用いて接続してもよく、 直接、 信号接続ケーブルを用いて 接続してもよい。 産業上の利用可能性
本発明による、 コイル劣化診断方法およびその診断方法に適用するコイル 劣化診断装置は、 導体を被覆する内部電極の電位を非接触式電位計または高 入力インピーダンス電位計を用いて外部から計測し、 計測した電位に基づい て導体から絶縁層への漏出水の有無を判定し、 絶縁層の劣化診断を行うのこ とができるので、 絶縁層への漏出水の検出を従来にない新たな手段により容 易に、 迅速にして確実に行うことができ、 その後の措置を的確に行うことが できるので、 従って、 産業上の利用性は大なるものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧 を印加するとともに、 前記コイルに臨む電位測定プローブで前記内部電極の 電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べて高いとき、 前記 導体から前記絶緣層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定することを特 徴とするコイル劣化診断方法。
2 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧 を印加するとともに、 前記コイルに挿着する表面電極に臨む電位測定プロ一 ブで前記表面電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較 ベて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化している と判定することを特徴とするコイル劣化診断方法。
3 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧 を印加するとともに、 前記コイルに揷着する表面電極の電位を高入カインピ 一ダンス電位計で計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べて高い とき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定す ることを特徴とするコイル劣化診断方法。
4 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧 を印加するとともに、 このコイルの軸方向に沿って電位測定プローブを進退 させて前記内部電極の位置を確認し、 内部電極の位置を確認後、 前記絶縁層 に挿着する前記内部電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電 位に較べて高いとき、 前記導体から前記絶緣層に媒体が漏出し、 絶縁劣化し ていると判定することを特徴とするコイル劣化診断方法。
5 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に電圧を印 加するとともに、 このコイルの軸方向に沿って電位測定プロ一ブを進退させ て前記内部電極の位置を確認し、 内部電極の位置を確認後、 前記コイルに装 着する表面電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べ て高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると 判定することを特徴とするコイル劣化診断方法。
6 . 内部電極および表面電極のうち、 いずれか一方で計測した電位は、 その 大きさと、 導体に印加した電圧に対する位相とが健全なコイルの位相に較べ て偏差が出たとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化して いると判定することを特徴とする請求の範囲 1 〜 5記載のコイル劣化診断方 法。
7 . 媒体で直接冷却する媒体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶縁層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に直流電圧 または方形波電圧を印加し、 計測した内部電極または表面電極の電位が健全 なコイルの電位に較べて高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し 、 絶縁劣化していると判定することを特徴とするコイル劣化診断方法。
8 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶緣層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルに装着する表面電極を 一旦接地し、 次いで接地を解除した後、 前記導体に階段関数状直流電圧、 ま たは方形波電圧を印加し、 前記表面電極の電位を計測することを特徴とする コイル劣化診断方法。
9 . 媒体で直接冷却する導体を絶縁層で被覆し、 前記導体及びこの絶緣層内 に挿着する内部電極とでコイルを構成し、 このコイルの前記導体に交流電圧 、 階段関数状直流電圧および方形波電圧のうち、 いずれか一方を印加すると ともに、 前記コイルに装着する表面電極に接続され、 かつ同じ電位に維持さ れる外部電極の電位を計測し、 計測した電位が健全なコイルの電位に較べて 高いとき、 前記導体から前記絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判 定することを特徴とするコイル劣化診断方法。
1 0 . 計測した電位は、 統計的な処理により求められた限界値を超えたとき 、 導体から絶縁層に媒体が漏出し、 絶縁劣化していると判定することを特徴 とする請求の範囲 1〜 9記載のコイル劣化診断方法。
1 1 . 計測した電位は、 内部電極の位置毎に異なるとき、 異なる内部電極の 電位の比の標準値を予め求めておき、 同じ位置の内部電極の電位に換算して 用いることを特徴とする請求の範囲 1〜 9記載のコイル劣化診断方法。
1 2 . 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内 部電極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前 記内部電極の電位を電位測定プローブを介して計測する非接触表面電位計と 、 前記電源から前記導体に印加する電圧を計測する電圧読取り装置とを備え たことを特徴とするコイル劣化診断装置。
1 3 . 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に揷着する内 部電極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前 記コイルに装着した表面電極装置と、 この表面電極装置の電位を電位測定プ ローブを介して計測する非接触表面電位計と、 前記電源から前記導体に印加 する電圧を計測する電圧読取り装置とを備えたことを特徴とするコイル劣化 診断装置。
1 4 . 表面電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合せて構成することを特徴 とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断装置。
1 5 . 表面電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合わせるとともに、 前記絶 縁板に突起を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断 装置。
1 6 . 表面電極装置は、 表面電極に絶縁板を貼り合わせるとともに、 前記絶 縁板に柄を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断装 置。
1 7 . 表面電極装置は、 表面電極に柔軟部を介装させて押え板を貼り合せた ことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断装置。
1 8 . 表面電極装置は、 表面電極に柔軟部を介装させて押え板を貼り合わせ るとともに、 前記押え板に柄を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載 のコイル劣化診断装置。
1 9 . 表面電極装置は、 表面電極に柄を備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断装置。
2 0 . 電位測定プローブは、 その電位測定窓と表面電極との間を予め定めら れた距離に維持させるプローブ支えを備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコイル劣化診断装置。
2 1 . 電位測定プローブは、 表面電極を支持する押え板から延びるプローブ 支持具で支持されるとともに、 前記表面電極に接続させ、 かつプローブ支持 具に設けた外部電極と、 この外部電極と電位測定窓とを予め定められた距離 に維持させるスぺ一サとを備えたことを特徴とする請求の範囲 1 3記載のコ ィル劣化診断装置。
2 2 . 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内 部電極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前 記内部電極の電位を電位測定プローブを介して計測する非接触表面電位計と 、 前記電源から前記コイルに印加する電圧を計測する電圧読取り装置と、 前 記非接触表面電位計で計測した電位を記録、 保存するコンピュータとを備え たことを特徴とするコイル劣化診断装置。
2 3 . 媒体で直接冷却する導体とこの導体を被覆する絶縁層内に挿着する内 部電極とからなるコイルと、 このコイルの導体に電圧を印加する電源と、 前 記コイルに装着した表面電極装置と、 この表面電極装置の電位を電位測定プ ローブを介して計測する非接触表面電位計と、 前記電源から前記コイルに印 加する電圧を計測する電圧読取り装置と、 前記非接触表面電位計で計測した 電位を記録、 保存するコンピュータとを備えたことを特徴とするコイル劣化 診断装置。
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