JP3195862B2 - 部分放電検出装置 - Google Patents

部分放電検出装置

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誠二 若林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置内部
に発生した部分放電を検出するために用いられる部分放
電検出装置に係り、特に、外部ノイズの多い屋外変電所
に用いられる部分放電検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、用地の高騰や都市部における電力
供給量の増大に伴う変電設備の増強化の必要性から、絶
縁性および消弧性に優れたSF6 ガスを用いて、断路
器、遮断器等の変電機器を密閉容器内に収納配置し、耐
環境性とkV・A当りの据え付け体積をコンパクト化し
た、いわゆるガス絶縁開閉装置が普及し稼働している。
【0003】上記のようなガス絶縁開閉装置は、コンパ
クト化、接地タンクの露出充電部の削除等の利点がある
反面、高性能化に伴う保守診断の困難さ、保守修復作業
時間の増大等、容器内部に異常が生じた場合にその信頼
性が著しく低下するという欠点があった。
【0004】そのため、従来から、ガス絶縁開閉装置全
体の信頼性の向上を実現するために、装置の適切な設計
・製作に種々の努力がなされてきたが、さらに、電力供
給能力の質の向上の一貫として、装置全体の信頼度の確
認および監視が必要となり、その有効な手段について種
々の検討がなされている。
【0005】この様な手段の一つとして、ガス絶縁開閉
装置内部に発生する部分放電を検出するために用いられ
る部分放電検出装置がある。図5は、従来から用いられ
ている部分放電検出装置の一例を示したものである。即
ち、一般的な密閉型ガス開閉器は金属容器1内に収納さ
れ、この金属容器1は絶縁スペーサ2によって電気的に
分割されて、長手方向に連結されている。また、前記金
属容器1内には、図示しない送電線路に電気的に接続さ
れた高電圧充電部である中心導体3が配設され、前記絶
縁スペーサ2によって支持されている。
【0006】なお、前記金属容器1は、接地線(図示せ
ず)によって接地されている。また、前記絶縁スペーサ
2には検電用の電極4が設けられ、この電極4と金属容
器1との間には浮遊容量C2 が存在し、この浮遊容量C
2 はコンデンサ5として示されている。そして、このコ
ンデンサ5の両端子には、信号引込み線6a,6bを介
して部分放電検出装置7が接続されている。この部分放
電検出装置7は、特定周波数の信号を取出すためフィル
タ8に増幅回路9が接続され、さらに、ピークディテク
タおよび積分回路10が接続されて構成されている。ま
た、これらの機器には電源11が接続されている。
【0007】このように構成された従来の部分放電検出
装置は、以下に述べるように作用する。即ち、中心導体
3に高電圧が印加されると、中心導体3と電極4の間に
存在する浮遊容量C1 とコンデンサ5(浮遊容量C2 )
とが分圧器を構成し、コンデンサ5の両端に分担電圧を
発生する。そして、開閉器内で部分放電パルス(コロナ
パルス)が発生すると、この分担電圧にはその放電に起
因する高周波成分(信号)が重畳され、部分放電検出装
置7に入力される。この部分放電検出装置7において
は、フィルタ8によって部分放電パルスに相当する特定
周波数の信号が取出され、増幅回路9で増幅された後、
ピークディテクタおよび積分回路10を介して前記信号
が外部に出力される。そして、この出力信号により、開
閉器内部で部分放電が発生したことを検出することがで
きる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の部分放電検出装置には、以下のような問
題点があった。即ち、図6に示すような屋外変電所に配
設されるガス絶縁開閉装置においては、送電線81から
開閉装置内部に、放送波、通信波、気中コロナ等の種々
のノイズが侵入してくる。一方、他の部分は接地金属容
器によって内部が遮蔽されているため、他の部分からは
気中に存在するノイズが内部に侵入することはない。
【0009】したがって、送電線81から開閉装置内部
に侵入してくるノイズが、ガス絶縁開閉装置の所定の箇
所(図中、A〜E部)に配設される複数の部分放電検出
装置の測定結果に及ぼす影響を如何に除去するかが、精
度の高い部分放電検出装置を提供するに当たって非常に
重要な課題であった。
【0010】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解消するために提案されたもので、その目的は、気中
に存在するノイズの影響のない、検出精度の優れた部分
放電検出装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、絶縁ガスを封入した接地金属容器内に、高電圧充電
部を絶縁スペーサで支持した状態で収納して成るガス絶
縁開閉装置の部分放電検出装置であって、接地金属容器
内に部分放電検出用の電極を設け、その電極に誘起する
高周波信号により検出を行う部分放電検出装置におい
て、気中ブッシング近傍に配設される前記部分放電検出
装置の検出周波数領域を、それ以外の箇所に配設される
部分放電検出装置の検出周波数領域より高い500MH
z以上の周波数領域に選定し、前記気中ブッシング近傍
以外の箇所に配設される部分放電検出装置の検出周波数
領域を100MHz以下の領域に選定するとともに、該
部分放電検出装置を、4m〜15mの間隔で配置したこ
と、を特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の部分放電検出装置は、気中ノイズが侵
入してくる気中ブッシング近傍に配設する部分放電検出
装置と、それ以外の箇所に配設する部分放電検出装置と
を別の構成とすることにより、それぞれその配設箇所に
おける部分放電の検出精度に優れ、また、気中ノイズの
影響を最低限に抑制することができる。
【0013】
【実施例】本発明者らは、上記の従来技術の問題点を解
決すべく、種々の測定データに基づいて鋭意検討を重ね
た結果、本発明に至ったものである。以下、本発明の実
施例を説明する前に、その技術的根拠について説明す
る。
【0014】図2は、図6に示したガス絶縁開閉装置内
部のA部およびB部におけるノイズの周波数分布の測定
結果を示したものである。なお、このような接地金属容
器内のノイズは、図5に示す絶縁スペーサの検出用電極
4に同軸ケーブルを接続し、スペクトルアナライザを用
いて測定したものである。また、図2において、横軸は
周波数を示し、縦軸は各周波数成分の大きさ(スペクト
ルの大きさ)をdB(デシベル)で示している。
【0015】両図を比較すると、気中ブッシング82の
近くであるA部では、ノイズが多く、600MHz以上
の高周波領域にまでノイズが存在しているが、B部にお
いては、ノイズは少なくなり、しかも200MHz以上
の周波数成分がほとんど存在しないことが分かる。
【0016】また、図3は、図6に示した変成器85に
おいてガス中で部分放電が発生した場合の信号を同様な
測定法により測定した結果を示したものである。なお、
測定はB,C,D,E部のそれぞれについて行った。ま
た、図の表示については図2と同様に、横軸が周波数、
縦軸がスペクトルの大きさをdBで示している。
【0017】図3の測定結果より明らかな様に、部分放
電の発生箇所の近く(B部、C部)では、信号は1GH
z程度まで存在しているが、発生源から遠ざかるにつれ
て(D部、E部)、高周波成分が著しく減衰することが
分かる。
【0018】これは、以下の理由によるものと考えられ
る。即ち、部分放電の発生箇所の近くでは、パルス幅が
1ns程度の部分放電パルスの波形は原形に近い形を保
持しているため、測定した信号の周波数スペクトルも1
GHz程度まで存在している。一方、部分放電パルスが
ガス絶縁開閉装置の内部を伝幡するにつれて、部分放電
パルスの波形は往復反射、分波現象などによって大きく
変歪するため、この測定結果のように高周波成分が大き
く減衰するものと考えられる。
【0019】次に、図4は、上記のような現地での測定
データおよび工場内にて実施した試験データに基づい
て、部分放電信号の各周波数領域での減衰状況を示した
ものである。即ち、600MHz以上の成分は、信号発
生点から4〜5m程度伝幡すると大幅に減衰してしまう
が、これに対して、60MHz程度の成分は、減衰量が
比較的少なく、開閉装置内を10m程伝幡しても半分程
度しか減衰しないことが分かった。
【0020】以上の試験結果より、以下のことが判明し
た。 (1) 気中ノイズで開閉装置内部に存在する成分のうち、
600MHz以上のものは 少ない。 (2) 部分放電パルス信号の周波数成分は1GHzの領域
にまで存在するが、600MHz以上の成分は信号発生
点から数m以内で減衰する。 (3) 60MHz程度の周波数成分は、比較的少ない減衰
量で開閉装置内を伝幡し、減衰距離は7〜15m程度に
なる。 (4) 100MHz以下の領域においても、気中ノイズの
少ない領域が存在する。
【0021】(実施例) 以下、本発明の一実施例を図を参照して具体的に説明す
る。
【0023】本実施例においては、図1に示した様に、
ガス絶縁開閉装置において複数回線存在する気中ブッシ
ング部の近傍には、検出周波数の高い部分放電検出装置
21aが配設され、それ以外の箇所は、比較的信号の減
衰の少ない、検出周波数の低い部分放電検出装置21b
が配設されている。そして、これらの部分放電検出装置
21a,21bによって検出された信号は受信器25に
入力され、現場に設置される監視盤22においてデータ
変換や換算等の前処理が施された後、制御室等に設置さ
れるデータ処理部23に伝達され、ここで異常判定やデ
ータ表示出力等が行われるように構成されている。
【0024】なお、前記部分放電検出装置21a,21
bの具体的な構成は以下の通りである。すなわち、図6
中、気中ブッシング近傍のA部に設置する部分放電検出
装置21aにおいては、従来の部分放電検出装置に用い
られていたフィルタの代わりにバンドパスフィルタを用
い、その検出周波数領域をノイズの少ない500MHz
以上、より好ましくは600MHz以上の高周波領域に
選定する。一方、図6中、気中ブッシングから離れたB
部から主母線89までの箇所(B部〜E部)に設置する
部分放電検出装置21bにおいては、バンドパスフィル
タの検出周波数を、信号の減衰の少ない100MHz以
下の領域で、かつ、気中ノイズの少ない領域に選定す
る。また、バンドパスフィルタに接続される増幅回路を
広帯域とする。さらに、前記検出周波数領域の低い部分
放電検出装置を、気中ブッシングから離れた位置に、4
m〜15mの間隔で配置する。
【0025】この様な構成を有する本実施例の部分放電
検出装置は、以下に述べる様に作用する。即ち、気中ブ
ッシング近傍に設置する部分放電検出装置の検出周波数
領域を、500MHz以上、より好ましくは600MH
z以上の高周波領域に選定することにより、部分放電信
号が減衰しない範囲において、気中ノイズの影響を受け
ない精度の高い部分放電検出を行うことができる。一
方、気中ブッシングから離れた箇所に設置する部分放電
検出装置の検出周波数領域を、100MHz以下の領域
に選定することにより、同様に部分放電信号が減衰せ
ず、また、気中ノイズの影響を受けない精度の高い部分
放電検出を行うことができる。
【0026】この様に、本実施例の部分放電検出装置に
よれば、気中ノイズの影響を受けない、より高精度、高
感度の部分放電検出装置を構成することができ、屋外に
設置されたガス絶縁開閉装置の内部部分放電監視をより
精度良く、かつ、低廉に行うことができる。また、部分
放電検出装置の精度を大幅に向上させることができるの
で、ガス絶縁開閉装置に設置する部分放電検出装置の個
数を削減することができる。
【0027】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明の部分放電検出
装置によれば、気中ブッシング近傍に配設される部分放
電検出装置の検出周波数領域を、それ以外の箇所に配設
される部分放電検出装置の検出周波数領域より高い周波
数領域に選定することにより、気中に存在するノイズの
影響のない、検出精度の優れた部分放電検出装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の部分放電検出装置を用いた部分放電検
出システムの一例を示す図
【図2】ガス絶縁開閉装置内部における気中ノイズの周
波数分布を示した図
【図3】ガス絶縁開閉装置内部に部分放電が発生した場
合の出力信号の周波数分布を示した図
【図4】部分放電信号の各周波数領域での減衰状況を示
した図
【図5】従来の部分放電検出装置の一例を示す構成図
【図6】一般的なガス絶縁開閉装置の構成及び部分放電
検出装置の配設箇所を示す側面図
【符号の説明】 1…金属容器 2…絶縁スペーサ 3…中心導体 4…検電用電極 5…コンデンサ 6…信号引込み線 7…部分放電検出装置 8…フィルタ 9…増幅回路 10…ピークディテクタおよび積分回路 21a…検出周波数領域の高い部分放電検出装置 21b…検出周波数領域の低い部分放電検出装置 22…監視盤 23…親側データ処理部 25…受信器 26…データ処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−279877(JP,A) 特開 平4−70573(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁ガスを封入した接地金属容器内に、
    高電圧充電部を絶縁スペーサで支持した状態で収納して
    成るガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置であって、接
    地金属容器内に部分放電検出用の電極を設け、その電極
    に誘起する高周波信号により検出を行う部分放電検出装
    置において、 気中ブッシング近傍に配設される前記部分放電検出装置
    の検出周波数領域を、それ以外の箇所に配設される部分
    放電検出装置の検出周波数領域より高い500MHz以
    上の周波数領域に選定し、 前記気中ブッシング近傍以外の箇所に配設される部分放
    電検出装置の検出周波数領域を100MHz以下の領域
    に選定するとともに、該部分放電検出装置を、4m〜1
    5mの間隔で配置したこと、 を特徴とする部分放電検出装置。
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