JPH03170878A - 部分放電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば油入変圧器のような容器内にその本
体を収容した電気機器の内部で発生する部分放電による
パルス電流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〕 第５図は、油入変圧器内に発生する部分放電を検出し、
更にその発生個所の標定をも行う従来の部分放電検出装
置を示すブロック図である．図において、（１）は油入
変圧器の課電部である巻線（自）、鉄心（３）等からな
る本体を絶縁油（４）とともに内部に収容した容器とし
てのタンクで、大地がら絶縁゛されている．（５ｌはタ
ンク（１）の上部に設けられた高圧ブッシング、（６）
はタンク（１）を一点接地するためのタンク接地線であ
る．（７１は巻ｍ（２）等で発生した部分放電に伴って
発生するパルス電流をタンク接地線（６）より検出する
電気パルス検出器、（８）は電気パルス検出器（７）に
より検出されたパルス電流の波高値より部分放電の大き
さを測定する放電レベル測定器、（９ａ）〜（９ｃ）は
、部分放電に伴って発生する超音波パルスを検出する音
響パルス検出器で、それぞれタンク（１）の互いに異な
る位置に取り付けられている．　ｆｌｏ＋はパルス電流
検出時がら音響信号検出時までの遅れ時間を測定する遅
延時間測定器、（１１）は遅延時間測定器ＱＯＩにより
測定された音響信号遅延時間を用いて部分放電発生位置
を演算する演算装置、（１２）は放電レベル測定器（８
）により測定された放電の大きさ及び演算装置＜１１）
の演算結果を用いて、油入変圧器の異常を判断し、警報
や演算結果を出力する出力部である．なお、図中の装置
構成要素間を結ぶ実線は信号の経路を示し、矢印はその
信号の流れを示す．第６図は、第５図に示した従来の部
分放電検出装置の動作を説明するための波形図である． 次に第５図に示した従来の部分放電検出装置の動作を第
６図を参照しながら説明する．タンク（１）内の巻線（
２）等で部分放電が発生した場合、部分放電に伴って微
少パルス電流と超音波パルスとが発生する．先ず、微少
パルス電流は、巻線（２）からタンク（１）及びタンク
接地線（６）を通って大地へ流出する．このタンク接地
線（６）を流れるパルス電流を電気パルス検出器（７）
で検出しく第６図（Ａ））、更に波形整形して同図（Ｂ
）に示すごとく電気パルス信号に変換する．この電気パ
ルス信号の波高値が予め設定されている基準レベルを超
えた場合、遅延時間測定器α０）へ音響信号遅延時間測
定開始指令を出力するとともに、電気パルス信号を放電
レベル測定器（ａに入力し、その波高値を測定すること
により部分放電の大きさに換算して出力部（１２）へ出
力する．　一方、部分放電時に発生した超音波パルスは
、タンク（１）内の絶縁油（４）を媒体としてタンク壁
まで伝播し、タンク（１）の互いに異なる位置に取付け
られた複数個の音響パルス検出器（９ａ）〜（９Ｃ〉に
よってそれぞれ部分放電発生時から異なる遅れ時間を経
て検出される．音響パルス検出５（９ａ）〜（９ｃ）で
は、検出された信号から油入変圧器の定常的な励磁振動
等の低周波或分，タンク（１］に雨，砂れき等が当った
ために生じる音響ノイズ等が除去され、第６図（Ｃ）（
Ｅ）（Ｇ）のように放電音のみが抽出される．抽出され
た音響信号は、予め設定されている基準レベルと比較さ
れ、基準レベルを超過した場合は、第６図（Ｄ　）（Ｆ
　）（Ｈ　）のような電気パルス信号を出力する．遅延
時間測定器００）は、電気パルス検出器（７）からの音
響信号遅延時間測定開始指令により内部カウンタ回路を
起動し、音響パルス検出器（９ａ）〜（９Ｃ）からそれ
ぞれ出力される電気パルス信号にまりカウンタ回路を停
止する．これらのカウント値を音響信号遅延時間（ｔａ
）　（ｔｂ）（ｔｃ）に換算し演算装置（１ｌ）へ出力
する．演算装置（１１）は、これら音響信号遅延時間（
ｔａ）　（ｔｂ）　（ｔｃ）からタンク（１）内部で部
分放電が発生したか否かを判定し、内部で発生したと判
定した場合は以下で示す条件式■の連立方程式から発生
位置を求め、出力部（１２）へその結果を出力する。そ
して、出力部（ｌ２）は、放電レベル測定器矧から入力
された部分放電の大きさ、発生頻度等から油入変圧器の
異常を判定し警報信号を出力するとともに、判定結果及
び演算装？Ｉ！（１１）の演算結果を表示あるいはプリ
ント出力する． ここで（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）は部分放電発生位置の座標
点、（Ｘａ，Ｙａ．Ｚａ），　（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）．
　（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は音響パルス検出器（９ａ〉〜
（９Ｃ）のタンク［１１ヘの取付け位置を示す座標点、
（ｔａ），　（ｔｂ），　（ｔｃ）は、遅延時間測定器
（ＩＯ）により測定されたそれぞれの音響信号遅延時間
を示し、■は、音響信号の絶縁媒体中における伝播速度
を示す． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の部分放電検出装置は以上のように構成されている
ので、部分放電によるパルス電流を検出するためタンク
（１）従って油入変圧器の全体を大地から絶縁する必要
があり、変圧器の据付機構が複雑でその工事も煩雑にな
るとともに、タンク（１］を直接大地に設置した既設品
には適用できないという問題点があった， もっとも、高圧ブッシング（５ｌにいわゆるコンデンサ
形ブッシングを採用し、その静電容量を利用して部分放
電を検出する方式が知られている。しかし、この種ブッ
シングは大容量、高電圧の機器にのみ使用されており、
その検出装置も含めて一般に価格が高く、比較的簡便安
価に部分放電を検出するという点で適当ではなかった．
勿論、これらコンデンサ形ブッシングが装備されていな
い機器ではこの検出は不可能であった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、取付けが簡便が、既設品にも容易に取付ける
ことができる部分放電検出装置を得ることを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る部分放電検出装置は、電気機器本体の課
電部を容器外へ引出す端子に接続されたシールド付ケー
ブルを利用し、このケーブルのシールドから大地に流れ
るパルス電流を検出するパルス電流検出素子と、このパ
ルス電流検出素子の出力から上記シールド付ケーブル中
を伝播して侵入する低周波ノイズを除去するハイバスフ
ィルターとを備えたものである． 〔作　用〕 容器内の部分放電により発生するパルス電流は、その一
部は容器から大地へ流出するが、その大部分は上記シー
ルド付ケーブルのシールドを介して流出し、上記パルス
電流検出素子により検出される．ケーブルから侵入する
低周波ノイズはハイバスフィルターにより除去され、部
分放電に基づくパルス電流の出力が得られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する．第ｌ
図において、第５図と同一または相当部分は同一符号で
示しその説明は省略する．同図において、高圧ブッシン
グ（５１の一端は高圧巻線（２ａ）に接続され他端は送
電線（２０）に接続されている。

＜２１＞はタンク（１）の側部に設けられた低圧ブッシ
ングで、その一端が低圧巻線（２ｂ）に接続され、かつ
他端がシールド付電力ケーブル（２２）に接続されてい
る．そして、このシールド付電力ケーブル（２２）のシ
ールドはシールド接地線（２３）により大地に接続され
ている．（７）はシールド接地線（２３）を経て大地へ
流出するパルス電流を検出し、放電レベル測定器（８）
へ電気パルス信号を出力し遅延時間測定器叫へ音響信号
遅延時間測定開始指令を出力する電気パルス検出器で、
高周波ＣＴ等のパルス電流検出素子（７ａ〉、ハイバス
フィルター（７ｂ〉及び波形整形回路（７ｃ）から構或
されている． 部分放電により発生するパルス電流と超音波バルスとか
ら当該部分放電の発生とその発生個所とを検出するとい
う全体の構成及びその作用は従来と同様であるので説明
を省略し、以下、上記パルス電流を求めるための構成及
びその作用について詳細に説明する． 先ず、巻線（２）の等価回路からこのパルス電流の挙動
を説明する．第２図は油入変圧器の高圧巻線（２ａ）を
分布定数回路で表現した等価回路を示し、図において、
Ｔｌ，Ｔ２は巻線両端の端子、Ｌは直列自己インダクタ
ンス、Ｃｓはコイル間静電容量、Ｃｇはコイル対地間静
電容量である．そして、巻線の内部で部分放電が発生す
ると、これによるパルス電流のうち、以下の■式で示す
臨界周波数ωＣより低い低周波成分は、１ 巻線の直列自己インダクタンスＬを伝播し、端子Ｔｌ，
Ｔ２から送電線（２０）や大地に流出する。

これに対し、臨界周波数ωＣよつ高い高周波の領域では
、直列自己インダクタンスＬのインピーダンスが大きく
なり、事実上、第３図に示すようなコイル間静電容量Ｃ
ｓとコイル対地間静電容量Ｃｇとからなる等価回路で表
現されることになる。

従って、パルス電流の高周波或分は、第３図に示す回路
で流れるとともに、静電容量を介して他の巻線へも移行
する， 第４図は、静電容量を集中定数である等価静電容量で表
現して示した油入変圧器の巻線（２）の等価回路図で、
勿論、パルス電流の高周波或分に対応するものである．
なお、■式で示される臨界周波数ωＣは一般の油入変圧
器の場合、２００ＫＨｚ程度の値となる．図において、
Ｈは高圧巻線（２ａ）、Ｌは低圧巻線（２ｂ）、ＣＨＫ
は高圧ブッシング（５１に接続される送電線（２０）と
大地との間の等価静電容量、ＣＨｇは高圧巻線（２ａ）
とタンク（１）及び鉄心（３）との間の等価静電容量、
ＣＨＬは高圧巻線（２ａ）と低圧巻線（２ｂ）との間の
等価静電容量、ＣＬｇは低圧巻線（２ｂ）とタンク（１
）及び鉄心Ｇ）との間の等価静電容量、ＣＬＫは低圧プ
ッシング（２１）に接続されたシールド付電力ケーブル
（２２）と大地との間の等価静電容量である． ここで、シールド付電力ケーブル（２２冫の等価静電容
量ＣＬＫは非常に大きい値を有しているので一般に以下
の■式の関係が成立する． ＣＬＫ＞ＣＨｇ，ＣＬｇ＞ＣＨＫ　　・・・・・・・・
・　■この結果、部分放電によるパルス電流の高周波戒
分の大部分はシールド付電力ゲーブル（２２）のシール
ドから大地へ流出することになる．従って、これをパル
ス電流検出素子｛７ａ）で検出するとともに上記各静電
容量等に基づく検出感度の補正を行うことにより、正確
なパルス電流が得られる訳である． 但し、この場合、シールド付電力ケーブル（２２）には
インバータ等の電力半導体素子を内蔵した機器が負荷と
して接続される場合が多く、これらの半導体素子のスイ
ッチング動作に起因する数ＫＨｚのいわゆる低周波ノイ
ズがこのシールド付電力ケーブル（２２）を伝播し、パ
ルス電流検出素子（７ａ）に侵入して検出誤差発生の要
因となる。ハイパスフィルター（７ｂ）は例えば２００
ＫＨｚ程度以下の低周波成分をカットしてこれら低周波
ノイズを除去するもので、このハイバスフィルター（７
ｂ）を介することにより、部分放電に基づくパルス電流
の高精度な検出が可能となる。

シールド付電力ケーブル（２２〉を油入変圧器の端子に
接続することは比較的簡単に行えることであり、更に、
タンク（１）を大地から絶縁する必要もなく、またコン
デンサ形ブッシングを使用する必要もないので、この発
明に係る部分放電検出装置は、特に部分放電の検出を考
慮していない既設品にも容易に適用することができ、装
置も簡便でその取付け作業も簡便である． なお、上記実施例ではハイパスフィルター（７ｂ〉をパ
ルス電流検出素子（７ａ）の後段に設けたが、前段に配
置する形式のものでもよく、要はパルス電流検出素子（
７ａ）の出力｛こ含まれ得る低周波ノイズを除去するも
のであればよい． また、シールド付電力ケーブル（２２）は低圧ブッシン
グ〈２ｌ〉に限らず高圧ブッシング（５１や他の巻線か
らの引出し端子に接続したものを利用し、そのケーブル
のシールドから大地へ流出する電流を検出するようにし
てもよい． 更に、この発明は油天変圧器に限らずその他各種の変圧
器やりアクトル等の電気機器に広く適用することができ
同等の効果を奏する． 〔発明の効果〕 以上のように、この発明では、端子に接続されたシール
ド付ケーブルを利用し、所定のパルス電流検出素子とハ
イパスフィルターとを備えたので、検出装置の取付けが
容易でかつ精度の高い部分放電の検出が可能となる．ま
た、この検出を考慮していない既設品にも簡便に取付け
ることができ部分放電の検出が可能となる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による部分放電検出装置を
示すブロック図、第２図ないし第４図は部分放電により
発生するパルス電流の挙動を説明するための変圧器の等
価回路図、第５図は従来の部分放電検出装置を示すブロ
ック図、第６図は部分放電検出装置の動作を説明するた
めの波形図である． 図において、（１）は容器としてのタンク、（２）は電
気機器本体の課電部としての巻線、（７ａ）はパルス電
流検出素子、（７ｂ）はハイバスフィルター、（２Ｉ）
は引出し端子としての低圧ブッシング、〈２２）はシー
ルド付ケーブルとしてのシールド付電力ケーブルである
． なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本体を容器内に収容した電気機器の上記容器内で発生し
   た部分放電によるパルス電流を上記容器外で検出するも
   のにおいて、 上記本体の課電部を上記容器外へ引出す端子に接続され
   たシールド付ケーブルのシールドから大地に流れるパル
   ス電流を検出するパルス電流検出素子と、このパルス電
   流検出素子の出力から上記シールド付ケーブル中を伝播
   して侵入する低周波ノイズを除去するハイパスフィルタ
   ーとを備えたことを特徴とする部分放電検出装置。