WO2012137254A1

WO2012137254A1 - 部分放電センサー

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Publication number: WO2012137254A1
Application number: PCT/JP2011/002047
Authority: WO
Inventors: 深沢　徹; 宮下　裕章; 伊藤　隆史
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2012-10-11
Also published as: US20140002099A1; GB2503112B; US9329221B2; JPWO2012137254A1; JP5762527B2; GB201310539D0; HK1184543A1; GB2503112A; CN103250064B; GB2503112A9; CN103250064A

Abstract

　円板６および円柱７によりトップローディングモノポールアンテナを構成し、円板６と構造体１との距離を調整することによって、検知対象となる周波数帯域を設定することができ、径の小さい枝管５であっても設置可能な部分放電センサーが得られる。

Description

部分放電センサー

　この発明は、ＧＩＳ（Ｇａｓ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｓｗｉｔｃｈ：ガス絶縁開閉装置）等の高電力設備において、その装置内に発生する高周波を検知することで部分放電現象を検知する部分放電センサーに関する。

　従来の技術として、高圧電線を囲むように構成された円筒状の構造体に、すり鉢状の窪みを形成し、すり鉢状の窪みに、逆円錐形を成した部分放電センサーを設置したものがある（下記特許文献１）。

　一般的に、ＧＩＳ内の部分放電を検知するためには、部分放電時に発生する５００ＭＨｚ～１５００ＭＨｚに渡る高周波を広帯域に受信する必要がある。
　一方、逆円錐形のアンテナを平板状のグランド上に設置した場合に、広帯域特性を有するディスクコーンアンテナと同様な特性が得られる。

　従来の部分放電センサーでは、逆円錐形の部分放電センサーが設置される円筒状の構造体の箇所をすり鉢状に形成し、構造体の表面をグランド電位に設定することで、平板状のグランドに近付け、ディスクコーンアンテナと同様な広帯域特性を確保している。

特表２００１－５１６４４９号公報

　従来の部分放電センサーは以上のように構成されているので、部分放電センサーが設置されるすり鉢状の形成箇所を、大きく形成する必要がある。

　これは逆円錐形の部分放電センサーの直径は、検知対象の最低周波数の半波長程度必要であるため、５００ＭＨｚ～１５００ＭＨｚに対応した部分放電センサーを構成するためには、直径が２５０ｍｍ程度の逆円錐形を用いる必要があるからである。
　また、すり鉢状の形成箇所は、逆円錐形より大きくなくてはならず、少なくとも３００ｍｍ程度の開口を設ける必要がある。

　一方、ＧＩＳには様々な円筒状の枝管が構造体に予め設置されており、この枝管に部分放電センサーを設置することが可能であれば、既に設置されているＧＩＳに対して大きな工事を施すこと無く、部分放電センサーを追加することができる。

　しかしながら、円筒状の枝管は、細いもので内径が７０ｍｍ程度であるため、従来の部分放電センサーを設置することができない等の課題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、径の細い枝管に設置可能な部分放電センサーを得ることを目的とする。

　本発明に係る部分放電センサーは、枝管の内部に配置されると共に、一方の面が構造体の内面と概略同一面になるように配置された円板と、円板の他方の面に接続された円柱と、円柱を内挿する開口が中央に設けられると共に、枝管の他端を塞ぐように設けられ、構造体に枝管を通じて導通された蓋部材とを備えたものである。

　本発明によれば、円板および円柱により、トップローディングモノポールアンテナを構成する。よって、円筒状の構造体と円板との距離を調整することにより、枝管の内径を大きくすることなく、検知対象となる周波数帯域を設定することができ、径の小さい枝管であっても設置可能な部分放電センサーが得られる効果がある。

　また、トップローディングモノポールアンテナは、円柱の中心軸に対して軸対称な形状を有しているため、円板の一方の面における感度にアジマス方向の角度特性が無い。よって、円筒状の構造体内にて発生した高周波を全方向に渡り一定感度で受信できる効果がある。

　さらに、円筒状の枝管、円板に接続された円柱、および円柱を内挿し構造体に枝管を通じて導通された蓋部材により、同軸線路を構成する。よって、円板で受信された高周波を円柱を通じて高周波信号として外部に伝送する際に、枝管の外部から到来する高周波ノイズの混入を防ぐことができる効果がある。

　さらに、枝管内に部分放電センサーを備える構成なので、既に枝管を備えた装置に対して大きな工事を施すこと無く、部分放電センサーを追加することができる効果がある。

　さらに、枝管に空きがない場合に、一本の枝管に対して従来からの機能に、本発明の部分放電センサーの機能を加え、一本の枝管を多機能にすることができる。この場合、部分放電センサーのためだけに新たな枝管を設ける必要が無くなることから、枝管に関して設計の自由度を高めることができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるＧＩＳに設けられた部分放電センサーの概略を示す断面図である。この発明の実施の形態１による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態１による部分放電センサーの詳細を示す上面図である。この発明の実施の形態１によるトップローディングモノポールアンテナの計算モデルを示す断面図である。計算モデルのシミュレーション結果を示す特性図である。この発明の実施の形態２による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態２による部分放電センサーの詳細を示す上面図である。インピーダンス特性Ｚａを示す特性図である。短絡板のインピーダンス特性Ｚｓを示す特性図である。インピーダンス特性Ｚｔを示す特性図である。短絡線のインピーダンス特性Ｚｓを示す特性図である。この発明の実施の形態３による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。枝管が長い場合に実施の形態１に示した発明をそのまま適用した場合の部分放電センサーの詳細を示す断面図である。枝管が長い場合に実施の形態３に示した発明を適用した場合の部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態４による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態５による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態６による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態７による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。この発明の実施の形態７による部分放電センサーの詳細を示す下面図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　この実施の形態１は、ＧＩＳの枝管内にトップローディングモノポールアンテナを設け、径の細い枝管であっても部分放電センサーを設置可能にしたものである。

　図１はこの発明の実施の形態１によるＧＩＳに設けられた部分放電センサーの概略を示す断面図、図２はその詳細を示す断面図、図３はその詳細を示す上面図である。
　図において、構造体１は、高圧電線２を囲むように円筒状の閉空間３が構成される。また、構造体１の表面は、グランド電位に設定され、閉空間３には、絶縁性ガスが充填される。

　開口４は、構造体１に形成された円状の穴である。
　枝管５は、円筒状に形成され、構造体１の開口４と内面同士が一致するように構造体１に一端が接続される。なお、開口４の直径と枝管５の内径とは同一である。

　円板６は、平板状に形成され、枝管５の内部の構造体１の開口４に配置される。また、円板６は、一方の面が構造体１の内面、すなわち、開口４と概略同一面になるように配置される。
　円柱７は、円板の他方の面に一端面が接続される。

　蓋部材８は、円柱７を内部に挿入する開口９が中央に設けられる。
　開口９は、直径が円柱７の直径よりも大きく形成された円状の穴である。
　また、蓋部材８は、開口９に円柱７を内挿することで、円柱７の他端面を外部空間に露出させる。さらに、蓋部材８は、一方の面が枝管５の他端を塞ぐように設けられ、構造体１に枝管５を通じて導通され、構造体１と同様にグランド電位に設定される。

　次に動作について説明する。
　図１に示したＧＩＳは、高圧電線２を遮断器によって開閉するものである。
　構造体１の閉空間３には、絶縁性ガスが充填されているが、高圧電線２に高電圧が掛っている場合、高圧電線２とグランド電位に設定された構造体１との間で部分放電が発生することがある。

　部分放電が発生した場合に、その部分放電に応じて高周波が発生する。
　部分放電センサーでは、円板６において高周波を受信し、円柱７を通じて外部に高周波信号として伝送する。外部では、測定器により高周波信号の受信に応じて構造体１内で部分放電が発生したことを検出する。

　ここで、図２および図３に示した部分放電センサーの詳細図を用いて、部分放電センサーの原理を更に詳しく説明する。

　図２および図３に示した円板６および円柱７から成る構成は、グランド電位に設定された蓋部材８上にトップローディングモノポールアンテナが形成されたものとなる。
　トップローディングモノポールは、開口９における円柱７と蓋部材８との間のインピーダンスが直列共振している場合に高い性能を有する。

　例えば、円板６の直径を小さくし、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離αが十分に大きい場合には、検知対象となる特定周波数における波長をλとすると、円板６の直径は概ねλ／２の大きさが必要となる。よって、特定周波数を１０００ＭＨｚとすると、１０００ＭＨｚで共振させるには、円板６の直径は１５０ｍｍの大きさが必要となる。

　これに対して、円板６の直径を大きくし、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離αが小さい場合には、円板６と構造体１との間に浮遊容量が発生する。
　その結果、円板６の先端に容量が装荷された共振器として動作するため、円板６の直径はλ／２より小さい大きさで共振する。

　原理的には、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離αを小さくし、浮遊容量を大きくすることで、円板６の直径を極めて小さくすることができる。
　逆説的に言えば、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離αを小さくするほど、共振周波数を低くすることができ、よって、開口４の直径、すなわち、枝管５の内径や円板６の直径を大きくすることなく、検知対象となる周波数帯域あるいは特定周波数を低く設定することができる。

　図４はトップローディングモノポールアンテナの計算モデルを示す断面図、図５はそのシミュレーション結果を示す特性図である。
　図４および図５では、開口４の直径および枝管５の内径を７０ｍｍ、蓋部材８の一方の面から構造体１の内面までの長さを３０ｍｍとした場合に、円板６の直径を５０ｍｍにすれば、検知対象となる特定周波数を１０００ＭＨｚとしたときに、直列共振が得られる旨を示している。

　したがって、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離を調整することによって、検知対象となる特定周波数を１０００ＭＨｚとした場合でも、円板６の直径を例えば５０ｍｍに設定することができ、内径が７０ｍｍのような径の細い枝管５であっても、枝管５内に部分放電センサーとしてのトップローディングモノポールアンテナを設置することができる。

　なお、ＧＩＳに設置される部分放電センサーは、検知対象となる周波数帯域として、５００ＭＨｚ～１５００ＭＨｚの周波数帯域が要求される。
　図４に示した構成では、検知対象となる特定周波数をその所望の周波数帯域の中間の１０００ＭＨｚにしたので、所望の周波数帯域に渡り平均的に感度の高い部分放電センサーを構築することができる。

　以上のように、この実施の形態１によれば、円板６および円柱７によりトップローディングモノポールアンテナを構成した。
　よって、円板６の外周面と開口４を形成する構造体１の内面との距離を調整することにより、枝管５の内径を大きくすることなく、検知対象となる周波数帯域を設定することができ、径の小さい枝管５であっても設置可能な部分放電センサーが得られる。
　なお、この場合、枝管５はＧＩＳ等において従来から設置されているものであるから、部分放電センサーを設置するためにだけに、新たな設置箇所を設ける必要が無く、部分放電センサーの設置を容易に行うことができる。

　また、この実施の形態１によれば、トップローディングモノポールアンテナは、円柱７の中心軸に対して軸対称な形状を有しているため、円板６の一方の面における感度にアジマス方向の角度特性が無い。
　よって、円筒状の構造体１内にて発生した高周波を全方向に渡り一定感度で受信することができる。

　さらに、この実施の形態１によれば、円筒状の枝管５、円板６に接続された円柱７、および円柱７を開口９に内挿し構造体１に枝管５を通じて導通された蓋部材８により、同軸線路を構成する。
　よって、円板６で受信された高周波を円柱７を通じて高周波信号として外部に伝送する際に、枝管５の外部から到来する高周波ノイズの混入を防ぐことができる。

　さらに、上記のとおり、枝管５はＧＩＳ等において従来から設置されているものである。その用途として、
・ＧＩＳの内部で湿気があると絶縁性能が劣化するので、乾燥剤を入れておくスペースを確保する。
・構造体１の内部のメンテナンス用の穴を確保する。
・のぞき窓を設け、内部を監視する。
・構造体１の内部で放電が生じた際に、圧力でＧＩＳ本体が破損するのを防ぐために、ある圧力以上が掛ると破れるように設計された破裂板を設置する。
等がある。
　この実施の形態１によれば、部分放電センサーを枝管５に備えた構成なので、一本の枝管５に対して従来からの機能に、この実施の形態１の部分放電センサーの機能を加え、一本の枝管５を多機能にすることができる。
　この場合、部分放電センサーのためだけに新たな枝管５を設ける必要が無くなることから、枝管５に関して設計の自由度を高めることができる。

　なお、上記実施の形態１によれば、蓋部材８に形成された開口９に、単に円柱７を内挿する構成について示したが、後述する実施の形態５のように、円柱７と蓋部材８の開口９との隙間に、樹脂部材を充填するように構成しても良い。
　この場合、円板６および円柱７を蓋部材８により保持することができる。
　また、構造体１内に充填された絶縁ガスが外部に漏れだすのを防ぐことができる。
　さらに、材料が誘電体であることから、同軸線路としての機能を維持することができる。

実施の形態２．
　この実施の形態２は、円柱７と蓋部材８とをショートスタブで接続することで、感度を高めると共に、円板６に高電圧が発生するのを防ぐものである。

　図６はこの発明の実施の形態２による部分放電センサーの詳細を示す断面図、図７はその上面図である。
　図において、ショートスタブ（短絡板）１０は、検知対象となる周波数帯域に含まれる特定周波数の１／４波長の電気長を有し、一端が円柱７の蓋部材８の付近に接続され、他端が蓋部材８に接続される。
　その他の構成については、図１と同様である。

　次に動作について説明する。
　図６および図７に示した構成では、グランド電位に設定された蓋部材８上に、円板６および円柱７によるトップローディングモノポールアンテナが形成される。
　このトップローディングモノポールアンテナは、周囲に枝管５が近接して配置されており、かつ小形化されていることから、共振周波数において通常のモノポールアンテナの抵抗値である３５Ωより低い抵抗を有する。

　トップローディングモノポールアンテナのインピーダンス特性をＺａとし、これをスミスチャート上に示したものを図８に示す。
　図８において、ｆＬは検知対象となる周波数帯域の下限を示しており、ｆＨは上限を示している。

　蓋部材８に対して円柱７側から見たショートスタブ１０のインピーダンス特性をＺｓとし、これを図９に示す。
　図９において、中心周波数ではほぼ無限大のインピーダンスを有しており、中心周波数より低い周波数では誘導性、高い周波数では容量性を示している。

　図６に示した構成では、ショートスタブ１０をトップローディングモノポールアンテナの給電点付近、すなわち、蓋部材８の付近で接続しているため、蓋部材８の付近における円柱７と蓋部材８との間のインピーダンスをＺｔとすると、Ｚｔは下記式（１）に示すような、ＺａとＺｓとの並列合成となる。

　Ｚｔ＝Ｚａ＊Ｚｓ／（Ｚａ＋Ｚｓ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

　並列合成したインピーダンス特性Ｚｔを図１０に示す。
　図１０において、ＺａとＺｓのリアクタンス成分が互いに打ち消す傾向にあるため、Ｚｔのインピーダンス軌跡はＺａに比べて中央に近付く。

　よって、検知対象となる周波数帯域内の平均的な反射特性がＺａに比べて改善されるため、インピーダンスの不整合損が低減され、実施の形態１に比べて検知対象となる周波数帯域に渡り平均的に感度の高い部分放電センサーが構築できる。

　一方、高圧電線２と円板６との間には浮遊容量が生じており、円板６が構造体１や蓋部材８に対して絶縁されていると、円板６には高電圧が誘起される。
　円板６に誘起された高電圧は、部分放電センサーの測定器等に悪影響を与える可能性がある。

　これを防ぐためには、高圧電線２に用いられる低周波において、円板６と蓋部材８とを導通すれば良い。高圧電線２に用いられる低周波は、通常５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであるため、ショートスタブ１０を設けることで、円板６と蓋部材８とは低周波においてほぼ短絡される。そのため、円板６に高電圧が発生することを防ぐことが可能であり、部分放電センサーの測定器への悪影響を防ぐことが可能となる。

　したがって、ショートスタブ１０により、部分放電センサーの感度を高める効果と、高電圧の発生を抑圧する効果の２つの効果を同時に得ることが可能となる。

　以上のように、この実施の形態２によれば、検知対象となる周波数帯域内における特定周波数の１／４波長の電気長を有し、円柱７の蓋部材８の付近と蓋部材８とを接続するショートスタブ１０を備えたものである。
　よって、円柱７と蓋部材８との間のインピーダンスを、特定周波数において無限大に近付け、高圧電線２に使用される低周波において短絡に近付けることができる。
　その結果、特定周波数において円柱７と蓋部材８との間のインピーダンスを無限大に近付けることによって、トップローディングモノポールアンテナのインピーダンス特性とショートスタブ１０のリアクタンス成分が互いに打ち消し、検知対象となる周波数帯域における反射特性が改善され、インピーダンスの不整合損が低減され、感度の高い部分放電センサーが得られる。
　また、高圧電線２に使用される低周波において円柱７と蓋部材８との間のインピーダンスを短絡に近付けることによって、円板６に高電圧が発生するのを防ぐことができ、測定器への悪影響を防ぐことができる。

　なお、上記実施の形態２では、ショートスタブ１０で接続する構成について示したが、ショートスタブ１０の代わりに、短絡線で接続する構成であっても良い。
　すなわち、検知対象となる周波数帯域内における特定周波数の１／４波長の電気長を有し、円柱７の蓋部材８の付近と蓋部材８とを接続する短絡線を備える。

　図９では蓋部材８に対して円柱７側から見たショートスタブ１０のインピーダンス特性Ｚｓを示したが、図１１に蓋部材８に対して円柱７側から見た短絡線のインピーダンス特性Ｚｓを示す。

　図９と図１１とを比較すると分かるとおり、ショートスタブ１０、すなわち、短絡板と短絡線とでは、インピーダンス特性が変わる。
　相対的に、短絡線では、検知対象となる周波数帯域の下限ｆＬと上限ｆＨとが近付く傾向にあり、短絡板では遠ざかる傾向にある。

　インピーダンス特性Ｚｓの下限ｆＬおよび上限ｆＨの最適な位置は、実際に構成されるトップローディングモノポールのインピーダンス特性Ｚａ（図８）によって異なるため、インピーダンス特性Ｚｓを調整する必要が生じる。
　その一つとして、短絡板と短絡線とを使い分けることによって、所望のインピーダンス特性Ｚｓが得られ、反射特性を有効に改善することができる。

実施の形態３．
　この実施の形態３は、蓋部材８にリング状の突起部材を設けることで、枝管５が長い場合でもトップローディングモノポールアンテナを設置可能にするものである。

　図１２はこの発明の実施の形態３による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。
　図において、突起部材１１は、枝管５の内部であって、蓋部材８の一方の面にリング状に形成される。
　このリング状の突起部材１１の高さβは、蓋部材８の一方の面から構造体１の内面より所定の長さγを差し引いた上端面までであり、また、リング状の突起部材１１の内径は、蓋部材８の開口９と同径であり、開口９がその上端面まで延在して形成され、さらに、リング状の突起部材１１の外径は、枝管５の内部に収まり、すなわち、枝管５の内径よりも小さく形成され、枝管５の内面とリング状の突起部材１１の外面とが対向するように配置される。

　なお、ショートスタブ１０は、一端が円柱７の側面に接続され、他端が突起部材１１の上端付近に接続されたものであるが、円柱７の側面は、構造体１の内面より所定の長さγだけ隔てた位置、すなわち、円板６の一方の面より所定の長さγだけ隔てた位置の付近で接続される。
　その他の構成については、図６と同様である。

　次に動作について説明する。
　図１３は枝管５の長さが長い場合に、上記実施の形態１に示した発明をそのまま適用した図である。
　図１３において、構造体１に設けられる開口４の直径が、検知対象となる周波数帯域の下限周波数の半波長程度より小さい場合には、枝管５の内部はカットオフ導波管として動作するため、閉空間３にて生じた高周波は枝管５内では急激に減衰する。
　そのため、枝管５の長さが長い場合であっても、上記実施の形態１および上記実施の形態２と同様に、円板６の一方の面を構造体１の内面まで極力近接させて配置する必要がある。

　また、部分放電センサーとして動作する部分は、グランド電位に設定された蓋部材８上に形成される円板６および円柱７によるトップローディングモノポールアンテナであり、この部分の長さには部分放電センサーの感度を高めるための最適な長さが存在する。

　上記図４では、開口４の直径および枝管５の内径を７０ｍｍ、蓋部材８の一方の面から構造体１の内面までの長さを３０ｍｍ、円板６の直径を５０ｍｍとした場合に、検知対象となる特定周波数を１０００ＭＨｚとしたときに、部分放電センサーの感度を高めることができる旨を説明した。

　図１３に示した枝管５は、図４に示した枝管５に対して長さが長く、蓋部材８の一方の面から構造体１の内面までの長さが１００ｍｍなので、部分放電センサーの感度が低下する。

　図１２に示した構成は、このように枝管５の長さが長い場合に対応したものであり、蓋部材８の一方の面にリング状に形成された突起部材１１を設けることで、グランド電位に設定された突起部材１１上に形成される円板６および円柱７によるトップローディングモノポールアンテナの長さを最適な長さに調整することが可能となる。

　図１４は蓋部材８の一方の面から構造体１の内面までの長さが１００ｍｍの構成に対して、図４と同様に、上端面から構造体１の内面までの長さを３０ｍｍになるような高さを有する突起部材１１を設けたものである。
　このように構成することで、検知対象となる特定周波数を１０００ＭＨｚとしたときに、部分放電センサーの感度を高めることができる。

　なお、ショートスタブ１０は、上記実施の形態２と同様に、円柱７と突起部材１１との間のインピーダンスを、特定周波数において無限大に近付け、また、高圧電線２に使用される低周波において短絡に近付けることで、上記実施の形態２と同様な効果が得られる。

　以上のように、この実施の形態３によれば、枝管５の内部に設けられ、蓋部材８の一方の面から構造体１の内面より所定の長さを差し引いた上端面まで形成されると共に、蓋部材８の開口９と同径の開口がその上端面まで延在して形成されたリング状の突起部材１１を備えた。
　よって、枝管５の長さが長い場合でも、最適な感度が得られる。

　なお、上記実施の形態３によれば、円柱７および突起部材１１を有する蓋部材８により、同軸線路を構成する。
　よって、上記実施の形態１および上記実施の形態２に示した円柱７および蓋部材８により構成される同軸線路よりも線路長さが長くなる。
　したがって、円柱７および突起部材１１を有する蓋部材８により構成される同軸線路を、外部の測定器の入力インピーダンス（通常は５０Ω）の特性インピーダンスになるように設計することにより、この長くなった線路長がトップローディングモノポールの特性に影響を与えないようにすることができる。

実施の形態４．
　この実施の形態４は、突起部材１１の上端付近と、対向する枝管５の内面とをばね部材で接続することで、部分放電センサーの感度劣化を防ぐものである。

　図１５はこの発明の実施の形態４による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。
　図において、ばね部材（短絡部材）１２は、突起部材１１の上端付近と、対向する枝管５の内面とを接続する。
　その他の構成については、図１２と同様である。

　次に動作について説明する。
　上記実施の形態３で説明した構成では、突起部材１１の高さがλ（１／４＋ｎ／２）、（但し、ｎは０以上の整数）になる特定周波数の近傍において、部分放電センサーの大幅な感度低下が生じる。その理由を以下に示す。

　上記特定周波数において、突起部材１１の上端と蓋部材８との間のインピーダンスは並列共振状態となり、理論的には無限大になる。その結果、突起部材１１の上端と構造体１との間の電流が遮断されるため、部分放電センサーの大幅な感度低下が生じる。

　これを防ぐために、ばね部材１２により、突起部材１１の上端付近と、対向する枝管５の内面とを接続する。その結果、上記特定周波数において、並列共振が生じること無く、突起部材１１の上端と構造体１との間で電流が流れ、部分放電センサーの大幅な感度低下を防ぐことができる。

　以上のように、この実施の形態４によれば、突起部材１１の上端付近と、対向する枝管５の内面とを接続するばね部材１２を備えたので、受信される周波数が突起部材１１の高さに関係する特定周波数であっても、部分放電センサーの大幅な感度低下を防ぐことができる。

　なお、上記実施の形態４によれば、ばね部材１２を備えたが、導通可能な部材であればどのような構成であっても良い。

実施の形態５．
　この実施の形態５は、円柱７と蓋部材８の開口９との隙間に樹脂部材を充填することで、円板６および円柱７の保持、および絶縁ガスの漏洩を防ぐものである。

　図１６はこの発明の実施の形態５による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。
　図において、樹脂部材（誘電体部材）１３は、エポキシ樹脂等の材料からなり、蓋部材８および突起部１１の開口９の内部に挿入される円柱７と開口９との隙間に充填される。
　なお、円柱７において、開口９の内部に挿入される部分には、その他の部分より直径が細く形成された径細部７ａが設けられる。
　その他の構成については、図１５と同様である。

　以上のように、この実施の形態５によれば、蓋部材８および突起部１１の開口９の内部に挿入される円柱７と開口９との隙間に樹脂部材１３を充填したので、円板６および円柱７からなるトップローディングモノポールアンテナを蓋部材８および突起部１１により物理的に保持することができる。

　また、この実施の形態５によれば、円柱７と開口９との隙間を樹脂部材１３により塞ぐことができ、構造体１内に充填された絶縁ガスが外部に漏れだすのを防ぐことができる。

　さらに、この実施の形態５によれば、エポキシ樹脂の樹脂部材１３は、比誘電率が４程度と高い値を有する。
　その結果、円柱７と、樹脂部材１３と、蓋部材８および突起部１１とにより構成される同軸線路の特性インピーダンスは、高周波で一般的に用いられる５０Ωより低くなる。
　これを防ぐため、円柱７において、開口９の内部に挿入され、樹脂部材１３が充填される部分に径細部７ａを設ける。径細部７ａを設けたことにより、径細部７ａを設けない場合に比べてインピーダンスが高くなるので、樹脂部材１３で充填したことによる特性インピーダンスの低下を相殺させ、同軸線路の特性インピーダンスを所望の値（５０Ω）に維持することができる。

実施の形態６．
　この実施の形態６は、円柱７に同軸線路を接続し、その接続箇所をシールドカバーにより覆うことで、外部からのノイズの影響を防ぐものである。

　図１７はこの発明の実施の形態６による部分放電センサーの詳細を示す断面図である。
　図において、円柱７には、樹脂部材１３から突出するように形成された突出部７ｂが設けられる。
　同軸線路１４は、内導体がその突出部７ｂに接続されると共に、外導体が開口９の付近において蓋部材８の他方の面に接続される。
　また、シールドカバー（ノイズ遮蔽部材）１５は、蓋部材８の他方の面に接続され、同軸線路１４の内導体および外導体の接続箇所を覆うように設置される。
　その他の構成については、図１６と同様である。

　次に動作について説明する。
　図１７において、部分放電センサーにより受信された高周波信号は、同軸線路１４を通じて測定器まで伝送される。
　同軸線路１４と円柱７の突出部７ｂとの接続部では外部からのノイズを受信しやすい。
　これを防ぐため、グランド電位のシールドカバー１５で覆う。その結果、外部のノイズの影響を受けることなく、部分放電センサーにて受信した高周波信号を測定器まで伝送することができる。

　以上のように、この実施の形態６によれば、内導体が突出部７ｂに接続されると共に、外導体が開口９の付近において蓋部材８の他方の面に接続された同軸線路１４と、蓋部材８の他方の面に接続され、同軸線路１４の内導体および外導体の接続箇所を覆うように設置されたシールドカバー１５とを備えた。
　よって、同軸線路１４の接続箇所が外部からのノイズの影響を受けることなく、検知した高周波信号を同軸線路１４を通じて測定器まで伝送することができる。

実施の形態７．
　この実施の形態７は、円柱７にストリップ線路を接続し、その接続箇所をシールドカバーにより覆うことで、外部からのノイズの影響を防ぐものである。

　図１８はこの発明の実施の形態７による部分放電センサーの詳細を示す断面図、図１９はその下面図である。
　図において、同軸線路１４の代わりに設けられたストリップ線路１６は、誘電体基板１７を蓋部材８の他方の面に密着して配置し、その蓋部材８を地導体とすると共に、誘電体基板１７上に形成されたストリップ導体１８を円柱７の突出部７ｂに接続される。
　また、シールドカバー（ノイズ遮蔽部材）１５は、蓋部材８の他方の面に接続され、ストリップ導体１６の接続箇所を覆うように設置される。
　その他の構成については、図１７と同様である。

　次に動作について説明する。
　図１８および図１９において、部分放電センサーにより受信された高周波信号は、ストリップ線路１６を通じて測定器まで伝送される。
　ストリップ線路１６のストリップ導体１８と円柱７の突出部７ｂとの接続部では外部からのノイズを受信しやすい。
　これを防ぐため、グランド電位のシールドカバー１５で覆う。その結果、外部のノイズの影響を受けることなく、部分放電センサーにて受信した高周波信号を測定器まで伝送することができる。

　以上のように、この実施の形態７によれば、誘電体基板１７を蓋部材８の他方の面に密着して配置し、蓋部材８を地導体とすると共に、誘電体基板１７上に形成されたストリップ導体１８を円柱７の突出部７ｂに接続されたストリップ線路１６と、蓋部材８の他方の面に接続され、ストリップ導体１６の接続箇所を覆うように設置されたシールドカバー１５とを備えた。
　よって、ストリップ線路１６のストリップ導体１８の接続箇所が外部からのノイズの影響を受けることなく、検知した高周波信号を同軸線路１４を通じて測定器まで伝送することができる。

　なお、上記実施の形態７によれば、ストリップ線路１６のみで測定器まで伝送する構成について示したが、ストリップ線路１６の途中から同軸線路に接続して測定器まで伝送するようにしても良い。

　さらに、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意な構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意な構成要素の省略が可能である。

　以上のように、本発明に係る部分放電センサーは、枝管の内部に配置されると共に、一方の面が構造体の内面と概略同一面になるように配置された円板と、円板の他方の面に接続された円柱と、円柱を内挿する開口が中央に設けられると共に、枝管の他端を塞ぐように設けられ、構造体に枝管を通じて導通された蓋部材とを備えるように構成したので、ＧＩＳ等の高電力設備に用いるのに適している。

　１　構造体、２　高圧電線、３　閉空間、４，９　開口、５　枝管、６　円板、７　円柱、７ａ　径細部、７ｂ　突出部、８　蓋部材、１０　ショートスタブ、１１　突起部材、１２　ばね部材、１３　樹脂部材、１４　同軸線路、１５　シールドカバー、１６　ストリップ線路、１７　誘電体基板、１８　ストリップ導体。

Claims

　高圧電線を囲むように構成され、表面がグランド電位に設定された円筒状の構造体と、
　上記構造体に一端が接続された円筒状の枝管と、
　上記枝管の内部に配置されると共に、一方の面が上記構造体の内面と概略同一面になるように配置された円板と、
　上記円板の他方の面に接続された円柱と、
　上記円柱を内挿する開口が中央に設けられると共に、一方の面が上記枝管の他端を塞ぐように設けられ、上記構造体に上記枝管を通じて導通された蓋部材とを備えた部分放電センサー。
　検知対象となる周波数帯域に含まれる特定周波数の１／４波長の電気長を有し、上記円柱の上記蓋部材の付近と該蓋部材とを接続する短絡板を備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
　検知対象となる周波数帯域に含まれる特定周波数の１／４波長の電気長を有し、上記円柱の上記蓋部材の付近と該蓋部材とを接続する短絡線を備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
　上記蓋部材は、
　上記枝管の内部に設けられ、当該蓋部材の一方の面から上記構造体の内面より所定の長さを差し引いた上端面まで形成されると共に、当該蓋部材の開口と同径の開口が該上端面まで延在して形成されたリング状の突起部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
　上記突起部材の上端付近と上記枝管の内面とを接続する短絡部材を備えたことを特徴とする請求項４記載の部分放電センサー。
　上記円柱と上記蓋部材の開口との隙間に充填された誘電体部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
　上記円柱は、
　上記誘電体部材により充填された部分の径を、上記誘電体部材により充填されていない部分の径よりも小さくしたことを特徴とする請求項６記載の部分放電センサー。
　内導体が上記蓋部材の開口を通過した上記円柱に接続されると共に、外導体が上記蓋部材の他方の面に接続された同軸線路と、
　上記蓋部材の他方の面と同電位に設定され、上記同軸線路の内導体および外導体の接続箇所を覆うノイズ遮蔽部材とを備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
　誘電体基板を上記蓋部材の他方の面に密着して配置し、該蓋部材を地導体とすると共に、該誘電体基板上に形成されたストリップ導体を上記蓋部材の開口を通過した上記円柱に接続したストリップ線路と、
　上記蓋部材の他方の面と同電位に設定され、上記ストリップ導体の接続箇所を覆うノイズ遮蔽部材とを備えたことを特徴とする請求項６記載の部分放電センサー。