WO2006137471A1

WO2006137471A1 - コイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用する水漏れ検出装置

Info

Publication number: WO2006137471A1
Application number: PCT/JP2006/312478
Authority: WO
Inventors: Yoshiyuki Inoue; Hideyuki Shimada; Shinobu Sekito; Hiroshi Hasegawa; Hiroshi Kaneiwa; Shinji Uemoto; Junichi Hirai
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba; Toshiba Plant Systems & Services Corporation
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2006-12-28
Also published as: JP2007006608A; EP1898515A4; AU2006260145B2; US20100073012A1; JP4783069B2; AU2006260145A1; EP1898515A1; ZA200711161B

Abstract

　本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給している冷却水が前記絶縁層に漏水しているかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧または直流電圧を印加するとともに、前記絶縁層に表面電極装置を押し当て、この表面電極装置をインピーダンスを介して接地し、前記表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルに較べて高くなっているとき、前記導体から前記絶縁層に漏水があったと判定する。

Description

コイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用する水漏れ検出装置

技術分野

[0001] 本発明は、導体を直接、冷却水で冷却する高圧電気機器の絶縁コイルにおいて、コイル端部のクリップと銅素線間のろう付部分の劣化により冷却水が絶縁層内に漏水したことを検出するコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコイルの水漏れ検出装置に関する。

背景技術

[0002] 回転電極は、容量が大きくなると、固定子コイル（固定子卷線）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過ぎて設計することが難しくなつている。

[0003] このため、大容量回転電機では、固定子コイルを冷却水で直接、冷却するタイプのものが数多く実施されており、その構成として図 25に示すものがある。

[0004] 図 25に示された構成によれば、一般に、大容量回転電機は、円筒状に形成する固定子鉄子 1の内部側に数多くの溝を設け、各溝に下コイル 2bおよび上コイル 2aを一対の組とするコイル 2を揷通させて!/、る。

[0005] 下コイル 2bおよび上コイル 2aを一対の組とするコイル 2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 3a, 3bとし、導体 3a, 3bの断面外形を長方形に成形し、その外側に絶縁層 4a, 4bを被覆している。

[0006] また、上，下コイル 2a, 2bは、導体 3a, 3bの端部にクリップ 5a, 5bを溶接接続させ、各クリップ 5a, 5b間を導体で接続させ、冷却水給排絶縁管 7から供給される、例えば脱イオン水等の冷却水で、直接、導体 3a, 3bを冷却するようになっている。

[0007] ところで、長年の運転の結果、導体 3a, 3bとクリップ 5a, 5bとのろう付け部分に腐食による劣化が生じて微細な穴があき、冷却水が絶縁層 4a, 4bに漏水し、コイルに沿つて鉄心側に向力つて浸入し、惹いてはコイル 2 (2a, 2b)は絶縁破壊を起すことがある。

[0008] このようなコイル 2 (2a, 2b)の絶縁破壊に対し、導体 3a, 3bとクリップ 5a, 5bとの溶接部分は、絶縁層 4a, 4bで覆われていて直接目視確認ができないので、冷却水の絶縁層 4a, 4bへの漏水確認手段として、例えば、特開平 9 331656号公報および特開平 9— 51658号公報に見られるように、回転子の保持環に静電容量測定電極を有するアーム装置を装着し、アーム装置を駆動させて固定子コイルを移動させながら固定子コイルの絶縁層の静電容量を測定する診断装置や、あるいは例えば、特開平 10— 177053号公報に見られるように、コイルの絶縁層に電極を配置し、電極とコイル導体との間の絶縁層の静電容量または誘電率を測定するもの等数多くの発明が開示されている。

[0009] 上述の特許公報文献は、コイルの表面に電極を装着し、導体との間の静電容量等を測定し、静電容量が健全なコイルに較べて大きくなつてヽるとき冷却水の絶縁層への漏水があつたと認定して、る。

[0010] この場合、静電容量は、 LCRメータ等の測定装置を用いて測定している力その性能上、一般には 1kHz以上の周波数を用いて測定して、る。

[0011] しかし、冷却水が漏水したコイルの絶縁層は、低周波数ほど測定感度が高くなつている。

[0012] このため、従来力より低い周波数で測定できる手法を模索しているものの、未だ実現していない。

[0013] また、従来、電極面積が小さいと、測定精度が悪くなることが知られており、通常、 1 0cm²以上の電極が用いられて!/、る。

[0014] このため、大きな電極をコイルの表面に装着できない場合、測定精度が悪くなり、冷却水の絶縁層への漏水が正確に測定できない等の問題を抱えていた。

[0015] 発明の開示

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、 1kHz以下の低い周波数の交流電圧あるいは直流電圧を用いることができるようにするとともに、小さ!/、電極装置を用いて、高感度で冷却水の漏水が検出できるコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコイルの水漏れ検出装置を提供することを目的とする。 [0016] 本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 1に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加するとともに、前記絶縁層に表面電極装置を押し当て、この表面電極装置をインピーダンスを介して接地し、前記表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルに較べて高くなつているとき、前記導体のろう付け部から前記絶縁層に漏水があつたと判定する方法である。

[0017] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 2に記載したように、表面電極装置の電位は、非接触表面電位計、交流電圧測定装置および電圧波形観測装置のうち、いずれかを用いて測定する方法である。

[0018] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 3に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加するとともに、前記絶縁層に表面電極装置を押し当て、この表面電極装置をインピーダンスを介して接地し、この表面電極装置の電位の波形と印加電圧の波形の位相差を測定し、測定した位相差が健全なコイルに較べて異なっているとき、前記導体のろう付け部力も前記絶縁層に漏水があつたと判定する方法である。

[0019] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 4に記載したように、表面電極装置と大地との間に挿入するインピーダンスは、電位測定系の入力インピーダンスを利用する方法である。

[0020] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 5に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に直流電圧を印加するとともに、前記絶縁層にインピーダンスを介して接地した表面電極装置を押し当て、この表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルに較べて高くなつて、るとき、前記導体から前記絶縁層に漏水があつたと判定する方法である。

[0021] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法は、上述の目的を達成するために、請求項 6に記載したように、印加する直流電圧は、階段状に印加する直流電圧であることを特徴とする方法である。

[0022] 本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 7に記載したように、請求項 7に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧、または階段状直流電圧、を印加する交流電源と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、前記表面電極装置の電位を電位測定プローブおよび電位計を介装させて測定する電圧測定装置とを備えたものである。

[0023] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 8に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加する交流電源、または階段状直流電圧電源、と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、前記表面電極装置の電位を測定する交流電圧測定装置および電圧波形観測測定装置のうち、 Vヽずれかを備えたものである。

[0024] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 9に記載したように、絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加する交流電源、または階段状直流電圧電源、と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、前記表面電極装置の電位を変翻を介装してコンピュータとを備えたものである。

[0025] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 10に記載したように、表面電極装置は、コイルの絶縁層に押し当てる、柔軟性材料で作製された電極板と、この電極板に押圧力を与える押し板と、前記電極板と前記押し板との間に前記電極板側力順に配置する絶縁層、接地電極およびタツシヨン層を介装させたものである。

[0026] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 11に記載したように、表面電極装置は、コイルの絶縁層に押し当てる、柔軟性材料で作製された電極板と、この電極板に押圧力を与える押し板と、前記電極板と前記押し板との間に前記押し板側から順に配置するクッション層、接地電極および絶縁層を介装させるとともに、前記押し板、前記クッション層、前記接地電極のそれぞれの中間位置を切り欠き、切り欠いた位置に装着したプローブを支持する支持具を備えたものである。

[0027] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 12に記載したように、押し板は把持部を備えたものである。

[0028] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 13に記載したように、表面電極装置は、接地電極に設けられ、ケーブルを収容するケーブル支持部を備えるとともに、前記接地電極カゝら順に絶縁層、背後電極板、柔軟性材料で作製された電極板を積層状に配置する構成にしたものである。

[0029] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 14に記載したように、表面電極装置は、接地電極に設けられ、ケーブルを収容するケーブル支持部を備えるとともに、前記接地電極カゝら順に絶縁層、背後電極板、クッション層、電極板を積層状に配置する一方、前記背後電極板と前記電極板とを電気的に接続させる構成にしたものである。

[0030] また、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置は、上述の目的を達成するために、請求項 15に記載したように、ケーブル支持部に収容されたケーブルは、心線を背後電極板に設けた引出し線に接続させる構成にしたものである。

[0031] 本発明に係るコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコイルの水漏れ検出装置は、コイルの導体を被覆する絶縁層に表面電極装置を当接させ、表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルの電位よりも統計的に大きいと認められたとき、コイルに水漏れがあつたと判定するので、小さい電極板で、し力も測定感度を高めることのできる低い周波数の下、精度の高い水漏れ検出を行うことがでさる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]本発明に係るコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコイルの水漏れ検出装置の第 1実施形態を示す模式図。圆 2]本発明に係るコイルの水漏れ検出方法を説明する際に用いる等価回路図。

[図 3]本発明に係るコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコイルの水漏れ検出装置の第 1実施形態におけるコイルに水漏れがあった場合とコイルに水漏れがなかった場合との比誘電率の変化を比較した比誘電率線図。

[図 4]上記の第 1実施形態におけるコイルの水漏れ変化に対する表面電極電位との変化を示す表面電極電位線図。

[図 5]上記の第 1実施形態におけるコイルに水漏れがな力つたとしたときを基準に、コィルに水漏れがあった場合にその基準に対してどの位になっているかを示す表面電極電位線図。

圆 6]上記の第 1実施形態における周波数を変化させたときの表面電極の電位を示す表面電極電位線図。

圆 7]上記の第 1実施形態における水漏れ検出装置の第 1変形例を示す模式図。圆 8]上記の第 1実施形態における水漏れ検出装置の第 2変形例を示す模式図。圆 9]本発明に係るコイルの水漏れ検出方法の第 2実施形態を説明する際に用いる表面電極電位線図。

圆 10]本発明の上記第 2実施形態で得た位相差を等価回路を用いて計算したときの線図。

圆 11]本発明の第 1実施形態における水漏れ検出装置の第 3変形例を示す模式図圆 12]本発明に係るコイルの水漏れ検出方法の第 3実施形態を説明する際に用いる電位線図。

圆 13]本発明の上記水漏れ検出方法の第 3実施形態によって得た測定結果を示す電位線図。

圆 14]本発明に係るコイルの水漏れ検出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。

[図 15]図 14の XV-XV方向力も切断した切断断面図。

圆 16]本発明に係るコイルの水漏れ検出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。 [図 17]図 16の XVII-XVII方向力も切断した切断断面図。

[図 18]本発明に係るコイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置の第 3実施形態を示す平面図。

[図 19]図 18の側面図。

[図 20]図 19の XX-XX方向力も切断した切断断面図。

[図 21]本発明に係るコイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置の第 4実施形態を示す縦断面図。

[図 22]本発明に係るコイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置の第 5実施形態を示す縦断面図。

[図 23]本発明に係るコイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置の第 6実施形態を示す平面図。

[図 24]図 23の側面図。

[図 25]従来の回転電機の固定子コイルの一部を示す概念図。

発明を実施するための最良の形態

[0033] 以下、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法およびこの検出方法に適用するコィルの水漏れ検出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。

[0034] なお、直接冷却水方式のコイルは、大容量タービン発電機の固定子コイルに用いられることが多いので、以後、例示として大容量タービン発電機の固定子コイルについて説明する。

[0035] 図 1は、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置の第 1実施形態を示す模式図である。

[0036] 本実施形態に係るコイルの水漏れ検出装置は、冷却水で直接冷却するコイル 10 に交流電圧を印加する交流電源 11と、コイル 10の電位を測定する電位測定装置 12 を備えている。

[0037] コイル 10は、中央部分に位置する導体 13を卷回する絶縁層 14で構成されている。

[0038] また、電位測定装置 12は、コイル 10の絶縁層 14に装着する表面電極装置 15と、この表面電極装置 15に対畤し、電位測定窓 16を備えた電位測定プローブ 17と、この電位測定プローブ 17に入力端子 18を介して接続し、コイル 10の電位を測定する非接触表面電位計 19と、この非接触表面電位計 19に出力端子 20を介して接続し、交流電源 11からコイル 10に印加する交流電圧を測定する、電圧測定装置 21と、表面電極装置 15を交流電源 11のアース側に接続させるインピーダンス 22とを備えている。

[0039] なお、本実施形態は、電位の測定に非接触表面電位計 19を用いた力この例に限らず、電圧波形観測測定装置 (オシロスコープ)を用いてもよい。この場合、電圧波形観測測定装置に適したプローブが選択される。

[0040] このような構成を備える電位測定装置 12において、導体 13から絶縁層 14への漏水に基づく電位を検出するコイルの水漏れ検出方法は、コイル 10の表面電極装置 1

5側に電位測定プローブ 17の電位測定窓 16を近接させて行われる。

[0041] まず、交流電源 11からコイル 10の導体 13に交流電圧 Eを印加し、このときの絶縁層 14の電位を電位測定プローブ 17を介して非接触表面電位計 19で計測するとともに、電圧測定装置 21で電圧を読み取る。

[0042] そして、健全なコイルの表面電極装置の電位に較べ、統計的に有意差を持って高

V、電位のコイルになって!/、れば、コイルから絶縁層に水漏れがあつたと判定される。

[0043] ここで、統計的に有意差を持って高いと判定されるコイルの導体から絶縁層への水漏れ検出方法を簡単に説明する。

[0044] 一般に、少なくとも 50%以上のコイルは、健全に維持されている。このため、健全なコイルの表面電位の平均値は、全測定データのメジアンを採用してもよいし、また、正規確率分布プロットの 50%に相当する値を採用してもよ!、。

[0045] また、データのばらつきを考慮して健全なコイルの分布力外れるかどうかを判定するには、健全なコイルの表面電位の平均値に標準偏差の n倍 (nは 3、あるいはデ一タの多、場合、 3より大き、値を用いてもょ、）以上のデータを健全なコイルではないと判定してもよい。

[0046] さらに、正規確率分布プロットを用いて健全なコイルの領域から明らかに外れるコィルを健全なコイルではな、と判定してもよ、。

[0047] なお、非接触表面電位計 19自身で交流電圧を測定することができるならば、直接非接触表面電位計 19で測定すればよい。また、交流電源 11の出力電圧が非常に安定している場合、印加電圧をコイル毎に毎回測定する必要がなぐ最初に一度測定しておればよい。

[0048] また、印加電圧波形は、正弦波に限らず、三角波、矩形波などの交流波形でも上述に示す測定手法を採れば、導体力絶縁層への水漏れの判定を行うことができる

[0049] 図 2は、本実施形態に係るコイルの水漏れ検出方法を説明する際に用いる等価回路図である。

[0050] この等価回路図は、絶縁層 14にコイル 10の冷却水が漏水し、導体 13側から浸入してくる場合を想定して、る。

[0051] 今、絶縁層 14のうち、冷却水が浸入した絶縁層を 14Wとし、まだ冷却水が浸入して

Vヽな、乾燥した絶縁層を 14dとする。

[0052] 図 2に示すように、交流電源 11、インピーダンス 22 (インピーダンス Zc)を接続し、表面電極装置 15の電位を計算するために、表面電極装置 15と導体 13との間の絶縁層 14を等価回路で表わす。

[0053] また、絶縁層 14のうち、吸湿層は、誘電損失が大きいので、キャパシタンス Cwと抵抗 Rwの並列回路素とし、乾燥した絶縁層は誘電損失が小さいので、キャパシタンス

Cdだけで近似した。

[0054] なお、実際には、このように吸湿層と乾燥層が明確に 2分される訳ではなぐ徐々に変化し、混合する領域があるが、図 2は、説明を簡単にするため第 1近似として示している。この図 2でも、充分にその挙動を説明することができる。

[0055] 交流電源 11からの印加電圧として、周波数 f、電圧 Eの正弦波交流を用いる場合、回路計算により表面電極装置 15の電位 Vcは次式で与えられる。

[0056] [数 1]

1 + j oCwRw i oCd ここで、絶縁層 14の等価回路定数を算定するのに必要な絶縁層 14の誘電特性の一例を図 3に示す。

[0057] この図 3から、水が絶縁層 14に浸入すると、比誘電率 ε、誘電正接 tan δが大きく増加し、しかも周波数が低いほど、その増加の度合が大きくなることがわ力つた。つまり、低周波数で測定するほど、吸湿の測定感度が高くなると推定される。

[0058] 図 3に示した比誘電率特性を、冷却水浸入（吸湿）の絶縁層と健全な絶縁層の特性とし、図 2で示した等価回路図と式（1)とを用いて計算した表面電極装置 15の電位を図 4に示す。

[0059] 図 4は、絶縁厚さ 5mm、表面電極装置の面積 0. 0004m²,印加電圧の周波数 50 Hzとし、表面電極装置の接地インピーダンスとして 500pFのキャパシタンス、 10Μ Ω の抵抗、 500pFと 10Μ Ωとを並列にする並列インピーダンスの 3つの場合を計算によって求めたものである。

[0060] 図 4において、横軸は吸湿絶縁層の厚さ、縦軸は表面電極装置の電位 Z印加電圧をそれぞれ表わしたものである。

[0061] 図 4から、接地インピーダンスとしてキャパシタンスでも抵抗でも、またこれらの並列接続でも吸湿絶縁層の厚さとともに表面電極装置の電位は増加し、水漏れの検出に適用できることがわかった。

[0062] 図 4は、水漏れのない健全なコイルを基準とし、吸湿絶縁層厚さの変化に対する表面電極装置の電位の変化を示したものである。この図 4のうち、縦軸に示す表面電極電位を健全なコイルを基準値にしたときの表面電極装置の電位値に置き換えると、図 5に示す特性線図になる。すなわち、この図 5は、コイルの導体カゝら絶縁層に冷却水が漏出していない場合を基準とし、絶縁層に冷却水が漏出した場合、その値が漏出していない場合に較べてどの程度になっているか、具体的には、漏水がない場合を 1とし、漏水があった場合、その値 1に対し、どの程度電位が変化したかを知る、いわば理解を容易にするためのものであり、図 4の特性線図と実質的に同一である。また、図 5では、接地インピーダンスの種類を変えても、図 4に示した特性線図と同様に高感度で測定できることがわ力つた。

[0063] また、 500pFと 10M Ωとの並列インピーダンスの場合で、印加電圧の周波数を 50 Hz、 lkHz、 10kHzと変化させた場合の健全なコイルの表面電極装置 15の電位を基準にしたとき、水漏れ時の表面電極装置 15の電位がどのように変化するかを示す表面電極装置 15の電位線図を図 6に示す。

[0064] 図 6から、低周波数で測定するほど、吸湿絶縁層と健全な絶縁層の特性変化が大きぐ感度が高くなることがわ力つた。

[0065] 他方、表面電極装置 15の電位測定方法として、図 1では非接触表面電位計 19を用いて測定したが、入力インピーダンスが高ぐ変動しない電圧測定器であれば、各種の電圧測定器を用いてもょ、。

[0066] 例えば、図 7に示すように、入力インピーダンスが 1Μ Ω以上の場合、交流電圧測定装置 23a, 23bを用いてもよい。これら交流電圧測定装置 23a, 23bは、デジタル式あるいはデジタルマルチ式の電圧形である。

[0067] この他に、電圧波形観測測定装置 (オシロスコープ)を用いて電圧波形を表示し、電圧を測定してもよい。この方式では、非接触表面電位計 19ほど入力インピーダンスが高くできないが、図 5に示したように、各種の入力インピーダンスに対しても同様な感度で測定することができ、しかも測定システムを安く構築できる利点がある。

[0068] なお、インピーダンス 22は、表面電極装置 15に直接接続してもよいし、あるいは交流電圧測定装置 23a, 23bの入力端子側に接続してもよ!/、。

[0069] また、図 8に示すように、表面電極装置 15の電位を、電圧測定用の AZD変換器 2

5aを介してコンピュータ 25で電圧波形または電圧値を読み取ってもよ、。このような手法を用いても、高感度で測定することができ、さらに測定値をデータとしてコンビュータ 25にその場で入力でき、データ処理が素早くできる点で有効である。

[0070] このように、本実施形態は、コイル 10の導体 13から絶縁層 14に冷却水が漏出しているかの有無を表面電極装置 15の電位の変化力検出するとき、測定感度を高めることのできる低、周波数を用い、また単純な電位測定のため測定誤差も小さ、ので、高感度の下、冷却水の漏出を精度高く検出することができる。

[0071] 図 9は、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法の第 2実施形態を説明する際に用

Vヽる表面電極電位線図である。

[0072] 本実施形態は、コイル 10の導体 13から絶縁層 14への漏水の有無を検出する際、印加電圧の位相に較べて表面電極装置 15の電位の位相が絶縁層 14の吸湿により遅れることに着目してなされたものである。

[0073] 例えば、振幅 100V、 50Hzの正弦波交流をコイル 10の導体 13に印加し、検出インピーダンスを 750pFを用いた場合、一点鎖線で示す健全なコイルの表面電極装置 1 5の電位と実線で示す絶縁層 14に水漏れがあつたときの表面電極装置 15の電位との間には、位相差 φが出ている。

[0074] この位相差 φは、オシロスコープに印加電圧と表面電極装置 15の電位の両方を表示させゼロ電圧レベルの時間差力も容易に求めることができる。

[0075] 位相差 φを、等価回路を用いて計算した一例を図 10に示す。図 10には、 50Hz、 lkHz、 10kHzの印加電圧の場合を示している力この 3つの周波数の中では 1kHz が最も感度が良、ことがわかる。

[0076] 位相差 φが表われると、コイルには水漏れがあると判定される。

[0077] なお、位相差 φの測定には、位相差計を用いてもよいが、図 1、図 7および図 8に示す回路を用いて図 9に示す位相差を求める力、あるいは図 8に示すコンピュータ 25でデータ処理をする場合、コンピュータ 25で自動的に計算することもできる。後者の方が電圧と位相差の両方を測定できる利点がある。また、位相差は、角度 (度あるいはラジアン）として求めてもよいが、時間差をそのままデータとして用いてもよい。

[0078] このように、本実施形態は、絶縁層に漏水があると、印加電圧と表面電極装置の電位との間に位相差が表われることに着目し、印加電圧と表面電極装置の電位とのそれぞれの波形に基づく位相を測定するので、絶縁層の漏水の有無をより簡易に、より正確に検出することができる。

[0079] なお、本実施形態は、検出インピーダンスとして抵抗、コンデンサ、あるいは両方の組合せを用いている力測定装置自身、プローブ、表面電極装置等は、大地に対してインピーダンスを持つので、

、ずれかの測定系を入力インピーダンスそのもの、あるいは入力インピーダンスの一部として積極的に利用してもよい。

[0080] 例えば、図 11に示すように、導体 13と絶縁層 14を備えるコイル 10に装着する表面電極装置 15は、電位を同軸ケーブル 24、分圧比（10 : 1)の電圧波形観測用プロ一ブ 17aを介して電圧波形観測測定装置 (オシロスコープ） 19aに表示される。

[0081] また、交流電源 11からコイル 10に与えられる印加電圧も電圧波形観測測定装置 1 9aに表示される。

[0082] この場合、同軸ケーブル 24は、長さ 5mの 3D2V (特性インピーダンス 50 Ωの同軸ケーブル）を用いれば、心線とシールドとの間には、静電容量として 500pFのコンデンサ 25が挿入される。

[0083] また、電圧波形観測用プローブ 17aの入力インピーダンスとして抵抗 10M Ωと静電容量 9pFが大地との間に挿入されることになり、合計して表面電極装置 15と大地との間には、等価的に抵抗 10Μ Ωと静電容量 509pFが検出インピーダンスとして並列に挿人されること〖こなる。

[0084] したがって、この場合には特別な検出インピーダンスを取り付ける必要がなぐ表面電極装置 15が簡単に構成できる。勿論、図 1、図 7、図 8および図 11と同様にインピ一ダンス 22またはコンデンサ 25を設けてもよい。

[0085] 図 12は、本発明に係るコイルの水漏れ検出方法の第 3実施形態を説明する際に用いる電位線図である。

[0086] 本実施形態は、コイル 10の導体 13から絶縁層 14への漏水の有無を検出する際、印加電圧として階段状に印加する直流電圧を用いたものである。

[0087] この漏水の有無を検出する際に用いられる測定回路は、例えば、図 1、図 7、図 8および図 11に示された、ずれかの回路も使用することができる力直流電圧を用いることを生かすので、測定系の入力インピーダンスが高い方が望ましい。高入力インピーダンスを考えると、図 1に示した非接触表面電位計 19を使用するのが好ましい。

[0088] 検出インピーダンスとして 500pFのキャパシタを用いる場合、図 12に示すように、絶縁層が吸湿しているとき、表面電極装置 15の電位は初期力も健全なコイルに較べて高ぐし力も時間とともに、上昇して飽和する。電圧を印加後、予め定められた時間後、あるいは飽和した時点の表面電極装置 15の電位を読み取る。読み取った電位が健全なコイルに較べ統計的に優位な高、値の場合、絶縁層 14に水漏れがあったと判定される。

[0089] なお、直流の場合、帯電による影響を避けるため、電圧の印加前に表面電極装置

15をー且、短時間設置するのがよい。

[0090] また、測定系の入力インピーダンスが充分に高、値でな!、場合、測定される表面電極装置 15の電位は、時間とともに飽和することなぐ図 13に示すように、時間とともに減衰する。

[0091] しかし、 1台の発電機コイルについて同一測定系で測定し、予め定められた時間 t 後の表面電位（図中の〇印）を測定すれば、健全なコイルと水漏れのあったコイルを判別する場合、入力インピーダンスが無限大に近い場合と同様に可能である。

[0092] このように、本実施形態は、コイル導体から絶縁層に漏水があるかの有無を検出する際、直流電圧を用いて測定するので、検出精度の測定感度を高くすることができ、さらに直流電圧を用いることにより電源を小形、軽量ィ匕することができる。

[0093] 図 14は、本発明に係るコイルの水漏れ検出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。

[0094] コイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置 15は、電極板 15aに装着する同軸ケーブル 24と、把持部 26とを備えている。

[0095] また、この表面電極装置 15は、図 15に示すように、電極板 15aに、例えばポリエステルフィルムで作製する絶縁層 27を貼り合せるとともに、その全面あるいは一部に接地電極 28を貼り合せて構成されて、る。

[0096] また、表面電極装置 15は、接地電極 28にクッション層 29を介装させて押し板 30を備え、この押し板 30に把持部 26を備えている。

[0097] クッション層 29を介装させて押し板 30を備えたのは、緩やかな曲面や凹凸のあるコィル 10の表面に容易に電極板 15aを密着させるためである。

[0098] また、押し板 30に把持部 26を備えたのは、狭いコイル間の隙間から電極板 15aをコイルに密着させて取り付ける際の作業性を容易にするためである。

[0099] そして、同軸ケーブル 24は、心線を電極板 15aに接続させるシールドを接地電極 2

8に接続させる。さら〖こ、接地電極 28と電極板 15aとの間の静電容量は、図 1、図 7および図 8示したインピーダンス 22として利用される。

[0100] 電極板 15aおよび接地電極 28は、柔ら力べ変形し易い材料が適するので、スズ箔、銅箔等の金属箔、導電性プラスチック、導電性ゴムのフィルム、導電性材料を塗布あるいは蒸着したプラスチックフィルム等のうち、いずれかが選択される。

[0101] また、絶縁層 14は、ポリエステルやポリイミド、ゴム等の各種プラスチックフィルムのうち、いずれかが選択される。

[0102] 図 14および図 15に示した例では、電極板 15aの表面積の方が接地電極 28のそれよりも大きくなつている力同じにしてもよぐ接地電極 28の表面積を大きくしてもよい

[0103] また、絶縁層 27の表面積は、電極板 15aの表面積、接地電極 28の表面積のうち、小さい方の表面積よりも大きくすることが必要とされる。

[0104] ここで、接地電極 28の表面積は、検出インピーダンスによって決まる。絶縁層 27の厚さを t、接地電極 28の表面積を Aとすると、電極板 15aの接地電極 28との間の静電容量 Ccは次式で求められる。

[0105] [数 2]

Cc = ε r X ε X (A/t) …… (2)

o

ここに、 ε rは絶縁層 27の比誘電率、 ε は真空の誘電率である。

0

[0106] 例えば、絶縁層 27の厚さ t= 25 μ mのポリエステルフィルムを用いると、比誘電率は ε r= 3. 2、接地電極 28の表面積を A= 0. 02m X O. 02 = 0. 0004m²とすると、静電容量は Cc =453pFになる。

[0107] このとき、インピーダンス 22は静電容量 Cc =453pFのキャパシタとなる。この値は、実際に適用可能な値である。

[0108] このように、本実施形態は、コイル 10の表面に装着する表面電極装置 15内に接地電極 28を設け、この接地電極 28によってインピーダンスをその内部内に確保させるとともに、周辺からの外乱、例えば、把持部 26や押し板 30等の電位変動に基づく外乱等力シールドするので、電位の測定誤差を少なくさせて絶縁層への漏水の有無をより正確に測定することができる。

[0109] 図 16は、本発明に係るコイルの水漏れ検出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である。

[0110] コイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置 15は、押し板 30に把持部 26を備えるとともに、プローブ 31を押し板 30に支持させる支持具 32を備えている。

[0111] また、この表面電極装置 15は、図 17に示すように、電極板 15aの一側面に絶縁層

27を貼り合せ、その上に支持する支持具 32を介してプローブ 31を取り付けるとともに、絶縁層 27上でプローブ 31を除いた部分に接地電極 28を貼り合せている。

[0112] また、表面電極装置 15は、プローブおよび支持具 32を除いた部分にクッション層 2 9を貼り合せた、クッション層 29の上に押し板 30を貼り合せ、この押し板 30に把持部 26を設けている。

[0113] このように、本実施形態は、電極板 15aに絶縁層 27を設けるとともに、クッション層 2 9、接地電極 28のそれぞれの中間位置を切り欠き、切り欠いた位置に装着したプローブ 31を支持固定する支持具 32を備え、測定時、周辺の外乱に基づく測定値の変動を支持具 32の拘束力で拘束すると同時に、クッション層 29のクッション力を利用して押し板 30で電極板 15aのコイル（図示せず)への密着性をより一層高めたので、電位測定の際、より一層の精度向上に寄与することができる。

[0114] 図 18〜図 20は、本発明に係るコイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極の第 3実施形態を示す模式図である。

[0115] なお、図 18〜図 20中、図 18は表面電極装置の平面図であり、図 19は表面電極装置の側面図であり、図 20は図 19の C— C矢視方向力も切断した切断断面図である。

[0116] コイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置 15は、底部側力も頂部側に向つて順に、ゴム材に、例えばカーボン、金属の粉末、短繊維のうち、いずれかを選択した導電性粒子を充填した柔軟性の電極板 15a、背後電極板 15b、絶縁層 27、接地電極 28を配置、接着して層状に積み重ねるとともに、接地電極 28に接続され、同軸ケーブル 24を支持固定する筒状のケーブル支持部 33を備えている。

[0117] また、この表面電極装置 15は、図 20に示すように、ケーブル支持部 33に支持された同軸ケーブル 24の心線 34に一端を接続させ、他端を絶縁層 27を挿通して背後電極板 15bに接続する引出し線 35を備えている。

[0118] また、表面電極装置 15は、同軸ケーブル 24の一端をケーブル支持部 33を介して接地電極 28に接続するか、あるいは、直接、接地電極 28に接続し、シールドを行うとともに、同軸ケーブル 24の他端を交流電圧測定装置（図示せず）に接続し、電極板 1 5aおよび背後電極板 15bの電位を測定して、る。

[0119] ここで、背後電極板 15bは、引出し線 35を取り付けるため、例えば銅板、ステンレス板等が適している。また、ケーブル支持部 33は、同軸ケーブル 24をシールドさせるために金属製の導電材料の方が好適である。

[0120] 上述の構成を採ると、電極板 15aおよび背後電極板 15bと接地電極 28との間の静電容量、同軸ケーブル 24の心線 34とケーブル支持部 33との間の静電容量、交流電圧測定装置（図示せず)の入力インピーダンス等が表面電極装置 15と大地との間の実質的なインピーダンスとなり、等価回路を用いて計算する場合に、このインピーダンスを使用することができる。

[0121] このように、本実施形態は、背後電極板 15bに引出し線 35を設け、この引出し線 35 に同軸ケーブル 24の心線 34を接続させる際、同軸ケーブル 24を支持固定するケーブル支持部 33内に行い、周辺からの外乱、例えば、隣接コイルを操作する場合、あるいは表面電極装置自身を操作する場合の測定者等からの誘導を完全にシールドできる構成にしたので、電位測定の際、より一層の精度向上に寄与することができる

[0122] なお、本実施形態は、背後電極板 15bに設けた引出し線 35に同軸ケーブル 24の心線 34を接続させる際、ケーブル支持部 33内で行ったが、この例に限らず、例えば、図 21に示すように、引出し線 35と同軸ケーブル 24の心線 34との接続をケーブル支持部 33内で行うとともに、電極板 15aと背後電極板 15bとの間にクッション層 29を介装させ、電極板 15aと背後電極板 15bとを接続線 36で接続させてもよい。

[0123] 図 22は、本発明に係るコイルの水漏れ検出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ある。

[0124] コイルの水漏れ検出装置に適用する表面電極装置 15は、底部側力も頂部側に向つて順に、柔軟な材質で作製された電極板 15a、背後電極板 15b、絶縁層 27、ステンレス鋼で作成された接地電極 28を配置、接着して層状に積み重ねるとともに、接地電極 28に接続され、電位測定窓 16を備えた電位測定プローブ 17を収容する電位測定プローブ支持部 37で構成される。

[0125] この電位測定プローブ支持部 37は、絶縁性のガラスエポキシ積層板で作製され、筒状になっている。

[0126] なお、検出インピーダンスとして背後電極板 15bと設置電極 28との間の静電容量のほ力に、他に並列の別のインピーダンスを追加する場合、そのインピーダンス素子を接続し、電極板 15aの電位を非接触表面電位計（図示せず)で測定される。

[0127] このように、本実施形態は、電位測定プローブ 17を収容する電位測定プローブ支持部 37を設置電極 28に設け、この電位測定プローブ支持部 37で周辺力ゝらの外乱をシールドする構成にしたので、電位測定の際、より一層の精度向上に寄与することができる。

[0128] ところで、図 14および図 22に示した把持部 26、同軸ケーブル 24と電極板 15aおよび接地電極 28との取付位置は、図示の位置に限らず、 90° に変更した位置にずらして取り付ける力、ある、は取付角度を可変にできるようにしてもょ、。

[0129] 例えば、図 20に示した同軸ケーブル 24の取付位置を角度 90° に変更してみると、同軸ケーブル 24の取付位置は、図 23および図 24に示すようになる。

[0130] この場合、同軸ケーブル 24は、ケーブル支持部を用いず、単に接地電極 28の柄の部分に接着させる力、粘着テープで止めるかして、る。

[0131] このような構成にすれば、厚さの薄い表面電極装置になり、コイルの狭い隙間の位置でも電極板 15aを装着して電位を精度高く測定することができる。

[0132] また、各実施形態における電極板 15a、背後電極板 15bは、例えば、四辺形にした力これに限らず、円形、楕円形、多角形等いずれの形状でもよい。さらにまた、表面電極装置を交流電圧測定装置に接続する導線に同軸ケーブルを用いることで説明してきたが、低周波領域で電位測定を行うことを考慮すると、同軸ケーブルでなくても良、がシールドを備えた電線が好ま、。

Claims

請求の範囲

[1] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を表面電極装置を用いて検出するコイルの水漏れ検出方法にぉ、て、前記導体に交流電圧を印加するとともに、前記絶縁層に表面電極装置を押し当て、この表面電極装置をインピーダンスを介して接地して表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルに較べて高くなつて、るとき、前記導体から前記絶縁層に漏水があつたと判定することを特徴とするコイルの水漏れ検出方法。

[2] 表面電極装置の電位は、非接触表面電位計、交流電圧測定装置および電圧波形観測測定装置のうち、いずれかを用いて測定することを特徴とする請求項 1記載のコィルの水漏れ検出方法。

[3] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を表面電極装置を用いて検出するコイルの水漏れ検出方法にぉ、て、前記導体に交流電圧を印加するとともに、前記絶縁層に表面電極装置を押し当て、この表面電極装置をインピーダンスを介して接地して表面電極装置の電位の波形と印加電圧の波形の位相差を測定し、測定した位相差が健全なコイルに較べて異なっているとき、前記導体力も前記絶縁層に漏水があつたと判定することを特徴とするコィルの水漏れ検出方法。

[4] 表面電極装置と大地との間に挿入するインピーダンスは、電位測定系の入力インピ一ダンスを利用することを特徴とする請求項 1または請求項 3記載のコイルの水漏れ検出方法。

[5] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を表面電極装置を用いて検出するコイルの水漏れ検出方法にぉ、て、前記導体に直流電圧を印加するとともに、前記絶縁層にインピーダンスを介して接地した表面電極装置を押し当て、この表面電極装置の電位を測定し、測定した電位が健全なコイルに較べて高くなつて、るとき、前記導体から前記絶縁層に漏水があつたと判定することを特徴とするコイルの水漏れ検出方法。

[6] 印加する直流電圧は、階段状に印加する直流電圧であることを特徴とする請求項 5 記載のコイルの水漏れ検出方法。

[7] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加する交流電源、または階段状直流電圧を印加する直流電圧電源、と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、表面電極装置の電位を電位測定プローブおよび電位計を介装させて測定する電圧測定装置とを備えたことを特徴とするコイルの水漏れ検出装置。

[8] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧を印加する交流電源、または階段状直流電圧電源、と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、前記表面電極装置の電位を測定する交流電圧測定装置および電圧波形観測測定装置のうち、 Vヽずれかを備えたことを特徴とするコイルの水漏れ検出装置。

[9] 絶縁層で被覆したコイルの導体に供給して、る冷却水が前記絶縁層に漏水して、るかの有無を検出する際、前記導体に交流電圧、または階段状直流電圧、を印加する交流電源と、前記絶縁層に当接する表面電極装置と、この表面電極装置と大地との間に介装するインピーダンスと、前記表面電極装置の電位を変換器を介装してコンピュータとを備えたことを特徴とするコイルの水漏れ検出装置。

[10] 表面電極装置は、コイルの絶縁層に押し当てる、柔軟性材料で作製された電極板と、この電極板に押圧力を与える押し板と、前記電極板と前記押し板との間に前記電極板側から順に配置する絶縁層、接地電極およびクッション層を介装させたことを特徴とする請求項 7な、し 9の、ずれかに記載の水漏れ検出装置。

[11] 表面電極装置は、コイルの絶縁層に押し当てる、柔軟性材料で作製された電極板と、この電極板に押圧力を与える押し板と、前記電極板と前記押し板との間に前記押し板側から順に配置するクッション層、接地電極および絶縁層を介装させるとともに、前記押し板、前記クッション層、前記接地電極のそれぞれの中間位置を切り欠き、切り欠いた位置に装着したプローブを支持する支持具を備えたことを特徴とする請求項 7 な、し 9の、ずれかに記載の水漏れ検出装置。

[12] 押し板は把持部を備えたことを特徴とする請求項 10または 11記載の水漏れ検出装置。

[13] 表面電極装置は、接地電極に設けられ、ケーブルを収容するケーブル支持部を備えるとともに、前記接地電極から順に絶縁層、背後電極板、柔軟性材料で作製された電極板を積層状に配置する構成にしたことを特徴とする請求項 7な、し 9の、ずれかに記載の水漏れ検出装置。

[14] 表面電極装置は、接地電極に設けられ、ケーブルを収容するケーブル支持部を備えるとともに、前記接地電極カゝら順に絶縁層、背後電極板、クッション層、電極板を積層状に配置する一方、前記背後電極板と前記電極板とを電気的に接続させる構成にしたことを特徴とする請求項 7ないし 9のいずれかに記載の水漏れ検出装置。

[15] ケーブル支持部に収容されたケーブルは、心線を背後電極板に設けた引出し線に接続させる構成にしたことを特徴とする請求項 13または 14記載の水漏れ検出装置。