JP2932724B2

JP2932724B2 - 絶縁劣化診断方法

Info

Publication number: JP2932724B2
Application number: JP3037732A
Authority: JP
Inventors: 直文千綿; 謙一郎杣; 一夫小谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1999-08-09
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JPH04256876A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば多回路開閉器
のごとき高圧電力用機器の絶縁劣化度合いがどの程度ま
で進行しているかを、非破壊的にかつ精度良い確率をも
って判定することのできる新規な絶縁劣化判定方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】開閉器や、変圧器などの高圧電力用機器
に絶縁劣化が生ずると、その劣化部分にコロナ放電が生
ずる。従来このコロナ放電を測定するには、動作状態に
ある高圧電力用機器を一旦停止させ、高圧電力用機器の
筐体を絶縁した後に診断のため高電圧を印加し、絶縁劣
化部分より発生するコロナ放電を接地電極を利用して検
出し、それを電気信号として測定部に出力させて検出す
るのが普通であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方法による
と、高圧電力用機器の動作を一旦停止させねばならず、
そのための停電が問題となるし、停電をさせないように
するにはバイパス用の機器が必要となる。また、高圧電
力用機器の動作を停止した後に筐体を絶縁し、診断用に
高電圧を印加するには高電圧用の電源が必要である上、
種々の面倒な作業が付随し、作業性を悪くするという不
都合もある。

【０００４】この他、コロナ放電による超音波を検出す
るスーパーフォン方式等があるが、遮音状態になると検
出ができなくなる問題がある。

【０００５】この発明の目的は、上述した従来技術の問
題点を解消し、高圧電力用機器を運転状態のままでコロ
ナ放電を信頼性高く測定し、その結果より精度の良い絶
縁状態の診断ができる新規な絶縁劣化診断方法を提供し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、コロナ発生
箇所が絶縁層で覆われている高圧電力用機器において、
絶縁層外側に電極を設置し、コロナ放電発生部と電極を
容量結合させることにより、運転状態にある高圧電力用
機器のコロナ放電を、上記電極の電位変化として検出
し、その検出された信号を１００ｋＨｚから１ＧＨｚの
範囲において周波数解析を行い、検出信号の大きさ，極
性，出現の頻度により高圧電力用機器の絶縁状態を調べ
るようにしたことを特徴とする絶縁劣化診断方法であ
る。

【０００７】

【作用】この発明は、高圧電力用機器が絶縁材料で覆わ
れていることを用いて、その外側に電極を設置し、高圧
電力用機器運転中にコロナ放電発生により引き起こされ
る設置した電極の電位変動（以下、電圧パルス信号と呼
ぶ）を測定することにより、コロナ放電の発生状態を推
定し、精度の良い絶縁診断を行えるようにしたものであ
る。

【０００８】

【実施例】部分放電による電圧パルス信号の測定方法の
模式図を図１に示し、先ず、この方法の原理について説
明する。ここでは、例として高圧の電極１ａが絶縁材料
からなる機器絶縁部２ａにより一様に全面が覆われてい
る高圧電力用機器を考える。この高圧電力用機器表面
に、図１に示すような測定用電極４ａを設置する。図に
示した測定用電極４ａは、安全性を確保するため、絶縁
材料の測定電極絶縁部５ａで被覆されている。そして、
この電極４ａより高周波においてもインピーダンスの低
い接続線６を用いて測定・分析器７と接続し、また、測
定・分析器７よりアースへも高周波においてインピーダ
ンスの低い接続線８を用いて接続する。

【０００９】以上のような構成をとると、回路構成は図
２に示すように表わされる。高圧電力用機器のアースＥ
側のインピーダンスに対して測定・分析器７側のアース
のインピーダンスが非常に小さい場合、図２におけるコ
ロナ放電発生部３ｂにおいてコロナ放電が発生すると、
その放電によって発生する電荷は高圧電力用機器のアー
スＥ側と測定・分析器７の両方向に流れることが考えら
れるが、電荷は高圧電力用機器側アースＥへ流れないた
め測定用電極４ｂの電位が変化する。その電位の変化を
測定・分析器７により測定するのがこの発明の絶縁劣化
診断方法に適用される部分放電検出法である。

【００１０】ここで、高圧電力用機器のアースＥ側のイ
ンピーダンスに対して、測定・分析器７側よりアース８
に落ちるインピーダンスが本当に小さくなるかどうかが
問題となる。しかし、コロナ放電による電荷発生の立ち
上がりは極めて速く、極めて高い高周波成分を持ち、さ
らに、高圧電力用機器のアースは、商用周波においては
低いインピーダンスを持っているが、高周波領域におい
ては、高いインピーダンスしか持たないのが普通であ
る。よって、コロナ放電に関しては、高圧電力用機器の
アースＥ側のインピーダンスに対して、測定・分析器７
側よりアース８に落ちるインピーダンスは小さくなり、
電圧信号パルスは測定することが可能となる。従って、
コロナ放電を検出することが可能となる。

【００１１】以下、この発明について、高圧電力用機器
として気中多回路開閉器に適用した場合の実施例を説明
する。

【００１２】運転中の気中多回路開閉器筐体内に水分が
入り込み、さらにエポキシ電極内部にまで侵入すると、
長期間の課電により電極内部から微小なコロナ放電が開
始する。時間の経過と共にこのコロナ放電はグロー放
電、シンチレーション、さらにトラッキングへと発展
し、最終的にエポキシ電極部の絶縁破壊にまで至ってし
まう。このようにコロナ放電発生より絶縁破壊に至るま
での過程でコロナ放電が常に発生し、そのため、前述の
電極４ｂより電圧パルス信号が常に観測され、さらに、
この信号は各過程においてそれぞれ特徴あるものである
ことが本件出願の発明者らの研究結果から分かった。

【００１３】とくに、スペクトラムアナライザを使用
し、電圧パルス信号の周波数解析を行った結果、劣化が
開始した直後の微小コロナ放電が発する場合の電圧パル
スの周波数成分は、数＋ＭＨｚ〜数ＧＨｚと比較的高周
波側に偏っているのに対し、グロー放電、シンチレーシ
ョン、トラッキングへと劣化が進行するに伴い、周波数
成分は高周波側より低周波へ広がっていくことが分かっ
た。この高周波側電圧パルスの測定例を図３および図４
に示す。即ち、図３は劣化が比較的に進んだ状態の場合
であり、図４は劣化がまだ進んでいない状態の場合のも
のである。そして、例えばトラッキングが開始する状態
では電圧パルスの周波数帯域は１００ＫＨｚ〜数ＧＨｚ
となり、１００ＫＨｚにまで周波数成分が広がることが
明白となったのである。

【００１４】一方、電圧パルス信号の大きさや出現の頻
度に関しては、以上のような絶縁状態の劣化に伴い電圧
パルス信号は大きくなり、そして出現頻度も増加するこ
とが判明した。

【００１５】表１は、運転中の多回路開閉器について、
可動電極エポキシ絶縁材料表面に７０×１８０ｍｍの大
きさの金属電極を取り付け、電圧パルスを測定・分析し
た後、当該開閉器を現地より撤去し、従来の部分放電検
出装置を用いて部分放電電荷の測定とエポキシ電極の表
面の詳細について調査した結果を示したものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１から明らかなように、多回路開閉器か
ら電磁波が検出されたエポキシ電極部からは部分放電パ
ルス信号が発生し、エポキシ電極の表面には放電痕が形
成される。この場合、劣化度合いの小さい微小なコロナ
放電痕しかない試料２（Ｎｏ．２）においては、電圧パ
ルス信号の周波数成分に関して、高周波帯域に止まって
いる。しかし、コロナ放電痕のやや大きく認められる試
料５（Ｎｏ．５）においては、周波数帯域の下限は３０
ＭＨｚと低くなる。さらに、トラッキングにまで進行し
ている試料８（Ｎｏ．８）においては、周波数帯域の下
限は１００ＫＨｚにまで低くなり、かつ広い範囲にわた
っている。

【００１８】この結果より明らかなように、検出される
電圧パルス信号の周波数成分分布を調べることにより、
エポキシ電極部の絶縁劣化の度合いを高い精度をもって
適格に把握することが可能なことが分かる。

【００１９】また、電圧パルス信号の大きさは、エポキ
シの外観が劣化するにつれて増大する傾向を持ち、電圧
パルス信号の出現頻度は増加する傾向にある。このこと
により、電圧信号の大きさ、出現頻度もエポキシ電極の
劣化度合いと良い相関関係を持っていることがわかる。
よって、これらの量をオシロスコープ（シンクロスコー
プ）、パルスカウンター等を用い、印加する電圧の位相
情報とともに測定することによってもエボキシ電極部の
劣化度合いを高い精度で把握することが可能となる。な
お、出現頻度に関しては、印加電圧１サイクルにおける
パルス出現頻度を用いている。

【００２０】また、ＦＦＴを用い、例えば印加電圧１サ
イクル中に発生した信号に対して、ＦＦＴをかけること
により、劣化する過程における各周波数成分の強度を予
め調べておくことで、実際に診断対象を測定した結果を
照らし合わせ、劣化の状態を推定することもできる。

【００２１】従って、この発明の絶縁劣化診断方法を用
いて電圧パルスを測定することにより、絶縁劣化して部
分放電が発生している高圧電力用機器の劣化度を非破壊
的に、かつ運転中に停電なしに判定することが可能とな
る。よって、通常のメンテナンス作業の一つとしてこの
測定を加え、絶縁劣化の程度を常時監視することによ
り、絶縁破壊によってもたらされる停電といった重大事
故への発展を未然に防止することが可能となる。

【００２２】なお、以上は具体例として多回路開閉器を
例示して説明したが、この発明の有する技術思想はそれ
以外の電力機器に対してもそのまま適用できることはい
うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の絶縁劣
化診断方法によれば、高圧電力用機器内において発生す
るコロナ放電により生じる設置した電極の電圧変化を検
出するのみでどの程度まで劣化が進行しているかという
その劣化の進行程度を精度良く診断判定することを可能
にするものであり、メンテナンスの一様態としてこの発
明を適用することにより、絶縁破壊による停電という重
大事故を未然に防止することを可能とするものであっ
て、その実用上価値は極めて高いものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】コロナ放電発生による電圧パルス信号の測定方
法の模式図である。

【図２】コロナ放電発生による電圧パルス信号の測定方
法の原理図である。

【図３】劣化が比較的進んだ場合の高周波側電圧パルス
の測定例を示すグラフである。

【図４】劣化がまだ進んでいない場合の高周波側電圧パ
ルスの測定例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ高圧電極２ａ，２ｂ機器絶縁部３ａ，３ｂコロナ発生部４ａ，４ｂ測定電極５ａ，５ｂ測定電極絶縁部６，８接続線７測定・分析器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−154171（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−85966（ＪＰ，Ａ) 特開平２−161369（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コロナ発生箇所が絶縁層で覆われている高
圧電力用機器において、絶縁層外側に電極を設置し、コ
ロナ放電発生部と電極を容量結合させることにより、運
転状態にある高圧電力用機器のコロナ放電を、上記電極
の電位変化として検出し、その検出された信号を１００
ｋＨｚから１ＧＨｚの範囲において周波数解析を行い、
絶縁劣化の進行に伴って検出信号の周波数成分が高周波
側より低周波側へ広がって行くこと、そして、検出信号
の大きさ、出現の頻度が増すこと、を見ることにより高
圧電力用機器の絶縁状態を調べるようにしたことを特徴
とする絶縁劣化診断方法。