JP2654792B2 - 部分放電検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力ケーブルや発電機コイル等の三相電力
供試体の部分放電を検出する部分放電検出装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 部分放電測定は高電圧絶縁の試験法として最も広く行
われている測定の１つであり、近年のコンピュータ計測
技術の普及に伴い、単なる部分放電パルスの検出のみな
らず、多様なデータ処理技術によって種々の重要なデー
タ解析が行われるようになってきている。しかしなが
ら、部分放電測定においては高電圧の印加中に数mV程度
の微弱なパルス電圧を供試体から検出・測定するため、
各種の雑音の影響を受け易く、小さな部分放電の測定が
困難となる。従って、十分な測定感度及び精度を得るた
めには雑音の除去技術が必要となる。

雑音は計測器自体による内部雑音と外部の環境要因に
より侵入して来る外来雑音とに大別されるが、内部雑音
については測定器の熱雑音やコロナ雑音が主なものであ
り、これを避けることは極めて困難である。一方、外来
雑音は次式に示すように雑音源と侵入経路があって初め
て現われるものであり、その対策としては右辺の双方或
いは一方を零にすればよいことになる。

外来雑音＝侵入経路×雑音源 しかしながら、実際には工場などでは他の設備からの
雑音発生は避けることができないと考えるのが妥当で、
結局は侵入経路を遮断することにより外来雑音を除去す
ることになる。そこで、測定回路中にラインフィルタや
ブロッキングコイル等を設けたり、１点接地を施すこと
により侵入経路を遮断しているが、実際上は更に複雑な
侵入経路を有する雑音も存在しており、完全な外来雑音
の除去は困難である。

従って、測定器によって内部雑音も併せた全雑音と真
の部分放電パルスの弁別を行わなければならないが、従
来から知られている測定器及び測定方法では適格な弁別
を容易に行うことができないという欠点がある。つま
り、結果的には種々の雑音除去対策を施したにも拘ら
ず、雑音が大きく測定が行えなかったり、或いは測定結
果が極めて精度の低いものになる。

例えば、電力ケーブルの部分放電を測定する方法とし
ては、電力ケーブルへの送電を停止して行う方法と、送
電している活線状態で行う方法がある。このうち、電力
ケーブルへの送電を停止して部分放電を測定する方法で
は、電力ケーブルを電源から切り離し、新たに試験用直
流電源と測定器を接続することによって行っている。従
って、部分放電の測定をする度に電力ケーブルへの送電
を停止して、電力ケーブルを電源から切り離さなければ
ならず、測定作業に長時間かつ多数の要員が必要になる
ばかりでなく、供給先への送電を停止することにより二
次的な影響が生ずるという問題点がある。更に、部分放
電の測定を直流電圧を印加することによって行っている
ため、電力ケーブルへの送電時の交流電圧との相関関係
を把握しなければならないという欠点もある。

第４図は部分放電の測定を電力ケーブルの活線状態で
行う方法を実施するための従来装置の構成図であり、３
本の三相電力ケーブルCa、Cb、Ccの導体は、それぞれト
ランスTa、Tb、Tcの二次コイルを介して中性点Ｎで接地
し、トランスTa、Tb、Tcの一次コイルはそれぞれ一端を
接地し、他端を50Hz又は60Hzの三相供給電源１を接続す
る。また、３本の電力ケーブルCa、Cb、Ccの遮蔽層はそ
れぞれ接地線Ｇを介して接地し、接地線Ｇを巻回するよ
うに検知コイル２を配置し、この検知コイル２の出力は
部分放電測定器３に接続する。

このように構成された装置において、三相供給電源１
からの三相交流電圧により３本の電力ケーブルCa、Cb、
Ccの何れかでボイドにより部分放電が発生すると、パル
ス電流が部分放電の起きた電力ケーブルCa、Cb、Ccの遮
蔽層、接地線Ｇを介して接地点に流れる。接地線Ｇに流
れるパルス電流の電磁誘導により検知コイル２に誘導電
圧が発生し、部分放電測定器３により誘導電圧、即ちパ
ルス電圧が測定する。そして、単位時間当りの放電パル
ス数や放電電荷量を検出することにより、電力ケーブル
Ca、Cb、Ccの絶縁劣化の程度を計測することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このような装置に外部からパルス性雑音が加
わると、電力ケーブルCa、Cb、Ccと接地線Ｇにパルス電
流が流れ、電力ケーブルCa、Cb、Ccの遮蔽層と接地線Ｇ
に生じたパルス電流は一体となって接地線Ｇに流れ、電
磁誘導によって検知コイル２にパルス電圧を発生する。
部分放電測定器３でこの外部からのパルス性雑音によっ
て生ずるパルス電圧と、本来の部分放電によって生ずる
パルス電圧とを区別することが困難であるため、部分放
電の正確な測定を行うことは非常に難しい。

［発明の目的］ 本発明の目的は、電力ケーブルなどの三相電力供試体
への送電を行いながら、部分放電を高精度に検知するこ
とが可能な部分放電検出装置を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、三相電
力供試体の各相に接続され発生する放電パルスを検知す
る３つの放電パルス検知手段と、前記三相電力供試体に
印加される三相交流電圧の各相の電圧瞬時値の大きさの
組合わせが異なる複数の位相角においてゲートパルス信
号を出力するゲートパルス信号発生手段と、前記各相放
電パルス検知手段の出力を前記ゲートパルス信号に同期
して判別し、前記３つの放電パルス検知手段の全てから
出力パルスがある場合に雑音と判断し、前記放電パルス
検出手段の１つ又は２つから出力パルスがある場合に部
分放電と判断する判別手段とを備えたことを特徴とする
部分放電検出装置である。

［発明の原理］ 三相電力ケーブルを例にした測定を考えると、各電力
ケーブルCa、Cb、Ccには第１図に示すような相互に120
度ずつずれた三相交流電圧が印加されている。部分放電
パルスは主に交流電圧の部分放電開始電圧付近では、振
幅のピーク付近つまり印加電圧の瞬時値が大きい位相角
のところで発生し、印加電圧の瞬時値が零付近の位相角
のところでは発生しないことが知られている。従って、
三相交流電圧の位相が相互にずれている各電力ケーブル
Ca、Cb、Ccでは、基準位相角Ｒに対する部分放電特性が
各ケーブル毎に異なることになる。一方、測定時に問題
となる雑音は、印加電圧の瞬時値とは無関係に各電力ケ
ーブルCa、Cb、Ccに対して等しく侵入すると考えられ
る。従って、このような部分放電パルスと雑音との特性
の差異によって、雑音を弁別除去することが可能にな
る。

例えば、基準位相角Ｒが矢印のように30度、90度、
150度、…の時には、各相の電圧の瞬時値は常に±1.0、 …の割合の組合わせになるので、部分放電パルスは瞬時
値が±1.0の相のみに発生する可能性が高い。また、基
準位相角Ｒが矢印のように60度、120度、180度、…の
時には、各相の電圧の瞬時値は常に±0.86、０、 …の組合わせになるので、部分放電パルスは瞬時値が±
0.86及び の２相に発生する可能性が大きい。

従って、このような矢印及びで示した基準位相角
Ｒの値をとるところで各相の部分放電の測定を行うと、
１相又は２相から部分放電パルスが検出されることはあ
っても、３相同時に部分放電パルスが検出される確率は
極めて少ない。一方、雑音は３相に等しく侵入するの
で、３相同時に放電パルスが検出された場合には、これ
らのパルスは雑音として弁別することができる。

勿論、部分放電測定を行う基準位相角Ｒの組合わせは
この他にも幾通りか考えられるので、、の位相角に
限定されるものではない。例えば、矢印又はを15度
遅らせた場合と進ませた場合には、各相の電圧の瞬時値
は±0.97、 の組合わせであり、これらも各サイクル中に規則正しく
生ずる。従って、１サイクル中に少なくとも３つの基準
位相角Ｒを設定すれば、各相ごとに少なくとも１回は高
い電圧瞬時値が得られる。

［発明の実施例］ 本発明を第２図、第３図に図示の実施例に基づいて詳
細に説明する。

第２図に示す実施例は上述の測定原理を実施するよう
に構成されており、電力ケーブルCaには結合コンデンサ
Ckaを介して遮蔽層が設置された測定リード端子laが接
続されている。この測定リード端子laにはパルストラン
スPTaを介して増幅度を可変とした増幅回路10a、２値化
回路11aが順次に接続され、２値化回路11aの出力は第１
判別回路12、第２判別回路13にそれぞれ接続されてい
る。また、測定リード端子laには降圧器14a、移相回路1
5a、ゲート信号発生回路16aが順次に接続され、ゲート
信号発生回路16aの出力はゲート17を介して第１判別回
路12及び図示しないモニタのモニタ端子18sに接続され
ている。第１判別回路12の出力は第２判別回路13に接続
され、第２判別回路13の出力は計数回路19及びモニタ端
子18aに接続されている。

電力ケーブルCb、Ccについても、電力ケーブルCaと同
様な回路構成とされ、ゲート17、第１判別回路12、第２
判別回路13は共通に用いられている。

電力ケーブルCaからは結合コンデンサCkaとリード線l
a及びパルストランスPTaを介して、印加交流電圧に従っ
た放電による微弱なパルス成分のみが取り出され、増幅
回路10aによって増幅され、２値化回路11aによって一定
の大きさのパルス信号に変換される。一方、電力ケーブ
ルCaに印加されている交流電圧は結合コンデンサCkaに
充電電流を流し、これを降圧器14aによって検出して所
定電圧に降圧され、移相回路15aでパルス成分の処理系
との時間差が補正された後に、ゲート信号発生回路16a
に入力される。ゲート信号発生回路16aは印加交流電圧
の位相角Ｒが所定値に達すると、その都度ゲートパルス
信号を出力するようになっており、実施例では前述した
ように、第１図に示した矢印及びに当る30度おきの
基準位相角Ｒの値の時に、ゲートパルス信号が出力され
る。なお、これらの動作については電力ケーブルCb、Cc
についても同様である。

各相の２値化回路11a、11b、11cで得られたパルス出
力Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ第１判別回路12及び第２判別
回路13に並列に入力され、ゲート信号発生回路16a、16
b、16cの出力はゲート17を介して第１判別回路12に入力
される。なお、ゲート17は各ゲート信号発生回路16a、1
6b、16cの出力ゲートを選択してゲートパルス信号S1を
第１判別回路12に送っているが、三相交流では各相に印
加されている交流電圧は一定の関係を有しているので、
１相のみからゲートパルス信号を発生するようにしてお
いても動作に支障はない。従って、必ずしもゲート信号
発生回路16は各相毎に設けなくてもよく、この場合には
ゲート17も設置する必要はない。

第１判別回路12は部分放電パルスと雑音との弁別を行
う論理回路であり、各相からの出力パルスＡ、Ｂ、Ｃと
ゲートパルス信号S1に基づいて出力パルスＡ、Ｂ、Ｃの
判別を行い、出力パルスＡ、Ｂ、Ｃが部分放電によるも
のであればハイレベルＨのパルス信号S2を、出力パルス
Ａ、Ｂ、Ｃが雑音によるものであればローレベルＬのパ
ルス信号S2を第２判別回路13に出力する。

雑音との弁別方法は先の［発明の原理］において述べ
た通りであり、実施例では第１図で示したように基準位
相角Ｒが矢印及びの時にゲートパルス信号S1がハイ
レベルＨとなるように設定してある。従って、前述のよ
うにゲートパルス信号S1がハイレベルＨのとき、１相又
は２相の出力パルスＡ、Ｂ、ＣがハイレベルＨであれば
それを部分放電パルスと判断し、３相同時に出力パルス
Ａ、Ｂ、ＣがハイレベルＨであればそれを雑音と判断す
るように論理回路を構成すればよく、その動作の真理値
表を第１表に示す。

なお、この第１判別回路12を構成する論理回路の動作
は、ゲートパルス信号S1を発生させる基準位相角Ｒの値
をどのように選択するかにより変わるものであり、第１
表に示したような真理値表に限定されるものではない。

一方、第２判別回路13は第３図の論理回路で示すよう
に、３個のアンド回路13a、13b、13cと１個のオア回路1
3dにより構成され、第１判別回路12からの判別信号S2が
ハイレベルＨであれば放電パルスが生じているので、ど
の相の出力パルスがハイレベルＨであるかによって放電
が生じた相が判別でき、放電パルスとして計数回路19の
値に１を加算するようになっている。また、第１判別回
路12において放電パルスと判別されても、この場合の基
準位相角Ｒにおける電圧の瞬時値が低い相においてハイ
レベルの出力パルスが得られていれば、この出力パルス
は放電パルスである可能性は低いと判断することもでき
る。

このようにして、部分放電パルスと雑音とを相当な確
率で弁別することができ、計数回路19には精度の良い部
分放電パルス数が表示される。また、各相のパルス出力
Ａ、Ｂ、Ｃ及びゲートパルス信号S1をディスプレイ等で
モニタすれば、各電力ケーブルCa、Cb、Cc毎の部分放電
の状況や位相角との関係を知ることができるので、実際
の測定に際して有用である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る部分放電検出装置
は、三相電力供試体に三相交流電圧を印加した活線状況
下で、交流電圧の位相角と部分放電パルスとの特性を利
用して、放電パルスと雑音とを的確に分離できるので、
高精度な部分放電の検出を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は三相交流印加電圧の波形のグラフ図、第２
図、第３図は本発明に係る部分放電検出装置の実施例を
示し、第２図はブロック回路構成図、第３図は第２判別
回路の構成図であり、第４図は従来例の構成図である。 符号10は増幅回路、11は２値化回路、12は第１判別回
路、13は第２判別回路、14は降圧器、15は移相回路、16
はゲート信号発生回路、17はゲート、19は計数回路であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三相電力供試体の各相に接続され発生する
   放電パルスを検知する３つの放電パルス検知手段と、前
   記三相電力供試体に印加される三相交流電圧の各相の電
   圧瞬時値の大きさの組合わせが異なる複数の位相角にお
   いてゲートパルス信号を出力するゲートパルス信号発生
   手段と、前記各相放電パルス検知手段の出力を前記ゲー
   トパルス信号に同期して判別し、前記３つの放電パルス
   検知手段の全てから出力パルスがある場合に雑音と判断
   し、前記放電パルス検知手段の１つ又は２つから出力パ
   ルスがある場合に部分放電と判断する判別手段とを備え
   たことを特徴とする部分放電検出装置。