JPH10341520A - 部分放電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高電圧電気機器内部で発生した部分放電部よ
り発信されるマイクロ波を、高電圧電気機器を容器の絶
縁物部より漏洩させて、マイクロ波センサで検出して部
分放電を高感度で検出する。 【解決手段】 高電圧電気機器１を絶縁を保って収納す
る容器２、３における絶縁物４から漏洩する電磁波をマ
イクロ波用アンテナ８で受信するマイクロ波センサ７
と、マイクロ波用アンテナ８で受信した電磁波をマイク
ロ波領域の一定の帯域幅で信号処理する信号処理部９
と、処理信号の値より高電圧電気機器１からの部分放電
に起因する電磁波受信を判定し、高電圧電気機器１内部
の部分放電を検出する信号処理判定手段１１とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はガス絶縁開閉機器
等の高電圧電気機器内部の部分放電を、部分放電によっ
て発する電磁波を受信して検出する部分放電検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開平３ー１３９１１０号
公報に示された従来のガス絶縁開閉機器の部分放電検出
装置の構成図である。図において、２６はガス絶縁開閉
機器の一部である。このガス絶縁開閉機器２６を構成す
る容器２７ａ、２７ｂは、容器２７ａ、２７ｂ内に導体
２７ｃを支持する絶縁スペーサ２８を挟み、フランジ部
２７ｄ，２７ｅ部分で組立ボルトナット３１により連結
されている。尚、組立ボルトナット３１の各ナットとフ
ランジ部２７ｄ，２７ｅは絶縁ワッシャ３１ａ，３１ｂ
により絶縁されている。

【０００３】絶縁スペーサ２８の内部には、電界緩和用
電極兼アンテナ２９、電界緩和用電極兼アンテナ２９の
アンテナ面を導体２７ｃに対して平行に支持する接続ボ
ルト３０、接続ボルト３０を固定する埋金２８ａが埋設
されている。尚、容器２７ａ、２７ｂをフランジ部２７
ｄ，２７ｅで接続する組立ボルトナット３１のボルトは
埋金２８ａの開口部を貫通して電気的接触がなされてい
る。

【０００４】更に、組立ボルトナット３１は低周波成分
のノイズの侵入を阻止するためにローパスフィルタ３２
を通して接地されると共に、同軸ケーブル３３を介して
受信器３４が接続されている。受信器３４の出力側には
受信信号を処理する信号処理判定部３５が接続されてい
る。これら電界緩和用電極兼アンテナ２９、ローパスフ
ィルタ３２、受信器３４、信号処理判定部３５で部分放
電検出装置が構成される。

【０００５】次に従来の部分放電検出装置の動作につい
て説明する。ガス絶縁開閉機器２６の部分放電に起因し
て発した電磁波が、容器２７ａ，ｂ内部を伝搬されてく
ると絶縁スペーサ２８内の電界緩和用電極兼アンテナ２
９に受信される。受信電波は接続ボルト３０、埋金２８
ａ、組立ボルトナット３１、同軸ケーブル３３を経て受
信器３４に入力される。そして、受信信号は信号処理判
定部３５に送られ、信号レベル等から部分放電の発生が
検知判定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の部分放電検出装
置は以上のように絶縁スペーサ部分に電磁波シールドが
施されていないため、ガス絶縁開閉機器の外部で発生し
て容器２７を伝搬して来る進行性の高周波振動電位をも
検出してしまうことから部分放電の誤検出の可能性が高
く、また部分放電に起因する電磁波に混入する外部から
のノイズも低減できず高精度に部分放電検出を行えない
という問題点があった。

【０００７】また、電界緩和用電極兼アンテナ２９によ
る電磁波の受信は導体２７ｃと埋金２８ａ間の静電結合
に主として依存しているため、部分放電検出装置を設置
した箇所から隔たった高電圧電気機器で発生した部分放
電による電磁波が、絶縁ガス空間を進行して来ても受信
することが困難で高精度に部分放電検出を行えないとい
う問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、経済的で高感度に部分放電を検
出す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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る部
分放電検出装置は、高電圧電気機器を絶縁を保って収納
する容器における絶縁物から漏洩する電磁波を受信する
受信手段と、この受信手段で受信した電磁波をマイクロ
波領域の一定の帯域幅で信号処理する信号処理手段と、
処理信号の値より前記高電圧電気機器からの部分放電に
起因する電磁波受信を判定し、前記高電圧電気機器内部
の部分放電を検出する信号処理判定手段とを備えたもの
である。

【００１０】請求項２の発明に係る部分放電検出装置
は、容器の外部より内部の絶縁物に至る深さで開口部を
形成して絶縁物を露出させ、この露出させた絶縁物より
漏洩する電磁波を受信手段で受信するものである。

【００１１】請求項３の発明に係る部分放電検出装置
は、容器の所定の位置に開口部を形成すると共に、この
開口部を絶縁物で前記容器内の密閉状態を保つように蓋
し、この絶縁物より漏洩する電磁波を受信手段で受信す
るものである。

【００１２】請求項４の発明に係る部分放電検出装置
は、外部からの電磁波を遮断して絶縁物より受信手段の
受信面に漏洩電磁波を導くガイド部材を前記露出させた
絶縁物より受信手段にかけて形成したものである。

【００１３】請求項５の発明に係る部分放電検出装置に
おけるガイド部材は、受信手段を内包し、絶縁物の露出
部分に着脱自在に設けられる。

【００１４】請求項６の発明に係る部分放電検出装置に
おける信号処理手段は、処理信号を光信号に変換した後
に光ファイバーを通して光電気変換手段を備えた信号処
理判定手段に出力するものである。

【００１５】請求項７の発明に係る部分放電検出装置に
おける信号処理手段は、バンドパスフィルタを備え受信
電磁波中、１ＧＨｚ乃至１０ＧＨｚのマイクロ波領域の
一定の帯域幅の電磁波信号を処理するものである。

【００１６】

【発明の実施形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１は本実施の形態における部分放電検
出装置の構成図である。図において、１は本実施の形態
を適用するガス絶縁用開閉機器の一部である。このガス
絶縁開閉機器１を構成する容器２，３は、容器２，３内
に導体５を支持する絶縁スペーサ４をフランジ部２ａ，
３ａで挟み、フランジ部２ａ，３ａに図示しない組立ボ
ルトナットを通して連結されている。フランジ部２ａ，
３ａで挟まれた絶縁スペーサ４の外周面には外部からの
電磁波を遮断する電磁波遮蔽材で成るカバー１３が巻回
され、そのカバー１３の一部は切欠されて絶縁スペーサ
４が露出している。

【００１７】切欠部の周囲にはカバー１３と同様の電磁
波遮蔽材で構成された中空の筒形のガイド１２が立設さ
れ、ガス絶縁開閉機器１内部の部分放電に起因するマイ
クロ波を露出した絶縁スペーサ４から外部に導く。ガイ
ド１２の他方の開口部には受信手段としてのマイクロ波
用アンテナ８、マイクロ波用アンテナ８で受信されたマ
イクロ波を信号処理する信号処理手段としての信号処理
部９を収納したマイクロ波センサ７が設置されている。
信号処理部９には同軸ケーブル１０を介して信号処理判
定手段としての信号処理判定部１１が接続されている。
尚、信号処理部９はバンドパスフィルタ、増幅部、検波
部等より構成される。

【００１８】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。ガス絶縁開閉機器１の内部で部分放電が発生する
と、容器２及び３等の内部に部分放電による数十ＭＨｚ
乃至数十Ｇｈｚのマイクロ波による電磁波が伝搬され
る。この電磁波は容器２及び３のフランジ２ａと３ａで
挟まれた絶縁スペーサ４よりカバー１３の切欠部を通し
て漏洩する。

【００１９】漏洩した電磁波はガイド１２に導かれてマ
イクロ波センサ７のマイクロ波用アンテナ８で受信さ
れ、信号処理部９によって信号処理される。処理された
受信信号は同軸ケーブル１０を通って信号処理判定部１
１に送信され、信号レベル等から部分放電の有無あるい
は大きさ等が判定されて部分放電検出が行われる。

【００２０】信号処理部９の受信感度は、マイクロ波セ
ンサ７のマイクロ波用アンテナ８の受信面を絶縁スペー
サ４の外周面とほぼ平行に配置することで最も高くな
る。絶縁スペーサ４の形状が円板状の場合は、外円周面
に対するアンテナ面の位置により感度が異なることもあ
る。この場合、最も受信感度の高い位置で電磁波受信を
行うのがよい。

【００２１】本実施の形態では、ガイド１２及びカバー
１３により、外部の電磁波がマイクロ波センサ７には入
らないようにして部分放電による電磁波の受信感度を高
感度にしている。しかし、受信感度を高感度にする必要
がない場合はガイド１２或いはカバー１３、または双方
を用いなくてもよい。

【００２２】上記の電磁波のうち、１ＧＨｚ乃至１０Ｇ
Ｈｚの周波数帯域のマイクロ波は外部より容器２、３内
部に入り難いため、容器内部の部分放電により発生した
電磁波による受信信号は外部ノイズの影響を受けにく
い。更に、マイクロ波センサ７はバンドパスフィルタを
有し、１ＧＨｚ乃至１０ＧＨｚの周波数帯域のマイクロ
波を受信、それ以外のノイズとなる周波数帯域の電磁波
を避けるようにしてＳ／Ｎ比を上げているため必要電磁
波の受信感度を極めて高くすることができる。

【００２３】以上のように本実施の形態はガス絶縁開閉
機器１の外部に露出した絶縁物の面より漏洩する電磁波
を受信して部分放電を検出するため、従来技術のように
アンテナを設けるため、特別の加工を絶縁スペーサの内
部に加える必要がない。従って、装置を経済的に構成で
きる。ガス絶縁開閉機器１の外部に露出する絶縁物とし
ては絶縁スペーサの他に接地開閉器の絶縁物、接地端子
部の絶縁物、電力ケーブルとの接続部、開閉機器用覗き
窓、他の機器との接続ブッシング等があり、これら絶縁
物に上記のような構成で部分放電検出装置を設けること
で同様な効果を奏することができる。

【００２４】本実施の形態を適用した高電圧電機機器と
してガス絶縁開閉機器１を事例として示したが、その他
にガス絶縁母線、変圧器、リアクトル、変成器、遮断
器、開閉器、避雷器、コンデンサ、発電機、電動機、高
電圧半導体変換機器、電力ケーブル、電力ケーブル接続
部等他の密閉容器に絶縁を保って収納された高電圧電気
機器にも同様に適用できる。また、部分放電検出装置は
検出対象機器に常時取り付けて連続監視もできるし、可
搬式にして必要時に取り付けて部分放電を監視すること
もできる。

【００２５】実施の形態２．この発明の別の実施の形態
を図について説明する。図２において、１４は絶縁材か
らなるスペーサの外周面に金属フランジ１５を巻回した
絶縁スペーサである。この絶縁スペーサ１４の金属フラ
ンジ１５の円周面には、ガイド１２を結合する部分に絶
縁材に至る深さの開口部１６を形成している。

【００２６】開口部１６の内周面にネジ溝が刻まれお
り、通常は金属ネジを通して閉口され、部分放電検出時
は金属ネジを外し、ガイド１２の開口部１２ａ先端の外
周面に刻んだネジ溝を開口部１６のネジ溝に合わせるこ
とで、ガイド１２を金属フランジ１５に螺合させる。

【００２７】ガイド１２の他方の開口部には、実施の形
態１と同様に同軸ケーブル１０で信号処理判定部１１を
接続したマイクロ波センサ７を結合している。

【００２８】次に本実施の形態の動作について説明す
る。金属フランジ１５の開口部１６は通常金属ネジが締
め込まれて閉口されており、部分放電を検出するために
ガイド１２を金属フランジ１５に螺合させる場合は、金
属ネジを外しガイド１２の開口部１２ａのネジ部を開口
部１６のネジ溝に合わせて螺合させる。

【００２９】ガス絶縁開閉機器１の内部で部分放電が発
生すると、容器２及び３等の内部に部分放電により数十
ＭＨｚ乃至数十Ｇｈｚのマイクロ波からなる電磁波が発
生する。この電磁波は実施の形態１と異なり、絶縁スペ
ーサ１４の位置では金属フランジ１５で電磁シルードさ
れて容器２，３の外部に漏洩しない。しかし、金属フラ
ンジ１５のマイクロ波センサ７取り付け部分には絶縁ス
ペーサ１４に至る深さの開口部１６が設けられているた
めに、開口部１６に電磁波遮蔽材よりなるガイド１２を
介してマイクロ波センサ７を配置すると、実施の形態１
と同様に絶縁スペーサ１４の絶縁物より開口部１６に漏
洩した電磁波はガイド１２を通してマイクロ波センサ７
に導かれ、マイクロ波アンテナ８で受信される。

【００３０】図２では電磁波を外部に漏洩させる絶縁物
として導体５の絶縁スペーサ１４が事例として示されて
いるが、高電圧電気機器を収容する密閉容器中におい
て、高電圧電気機器と密閉容器との間の絶縁を保つ機能
を有する絶縁物であれば、本実施の形態を適用すること
ができる。

【００３１】本実施の形態では導体を支持する絶縁スペ
ーサより漏洩してくる電磁波を絶縁スペーサを通して受
信する方法について説明したが、高電圧電気機器を収容
する金属容器の内面に絶縁物が被着されている場合で
も、本実施の形態のように金属容器の外部より絶縁物に
至る深さの開口部を形成した後に、この開口部の内周面
にネジ溝を刻み、通常は開口部に金属ネジを嵌め込んで
金属蓋をし、部分放電検出時にはガイド１２の開口部の
ネジ部をネジ溝に差し込みマイクロ波センサ７を螺合
し、絶縁物より漏洩してくる電磁波を、絶縁物より直接
受信してもよい。

【００３２】実施の形態３．上記実施の形態１，２は導
体５を支持する絶縁スペーサ４，１４より漏れてくる電
磁波を受信して部分放電を検出したが、絶縁スペーサ
４，１４を挟む容器２，３のフランジ２ａ，３ａがマイ
クロ波センサ７を取り付けるの適した位置に存在しない
場合もある。そこで本実施の形態は図３に示すように例
えば容器２において、マイクロ波センサ７を取り付ける
の適した位置に開口部１７を形成し、この開口部１７の
周囲にフランジ１７ａを形成した筒体１７ｂを固着す
る。

【００３３】フランジ１７ａ上にはフランジ１７ａの径
より若干径が小さく外周面にネジ溝を刻んだ円形の絶縁
板１８を被着して開口部１７に蓋をし、容器２中の絶縁
ガスの密封を保っている。一方、本実施の形態における
マイクロ波センサ７は外部よりのノイズ侵入を防止する
ため筒状の金属製箱２０に収納されて電磁波シールドさ
れている。尚、金属製箱２０の開口部端部には絶縁板１
８と同じ肉厚で、且つ内周面に絶縁板１８のネジ溝と同
様のネジ溝を刻んだ金属性のフランジ２０ａを設ける。
金属製箱２０の底部には同軸ケーブル１０を外部に引き
出す電線管２１が形成されている。

【００３４】次に本実施の形態の動作について説明す
る。容器２の開口部１７は絶縁板１８により蓋をされて
いるため、容器２中の絶縁ガスの密封性が保たれてい
る。部分放電を検出するために、マイクロ波センサ７を
容器２に結合する場合は金属製箱２０に形成された金属
性のフランジ２０ａのネジ溝を絶縁板１８のネジ溝に合
わせ、フランジ２０ａが容器側開口部１７の周囲に形成
した筒体１７ｂのフランジ１７ａに接触するまで螺合す
る。この結果、金属製箱２０はフランジ１９を介して容
器２と螺合され、マイクロ波センサ７を外部からの電磁
波より遮蔽する電磁波シールドとなる。

【００３５】次に、ガス絶縁開閉機器１の内部で部分放
電が発生すると、容器２及び３等の内部に部分放電によ
る数十ＭＨｚ乃至数十Ｇｈｚのマイクロ波の電磁波が発
生する。この電磁波は実施の形態１，２と異なり、容器
２に設けた開口部１７に被着した絶縁板１８よりマイク
ロ波センサ７に漏れてくる。この時、絶縁板１８には金
属製箱２０がフランジ１９を介して螺合されているた
め、絶縁板１８より漏れてくる電磁波は金属製箱２０に
導かれ収納したマイクロ波センサ７のマイクロ波アンテ
ナ８で受信されることで部分放電が検出される。

【００３６】図３において、容器２の内部の絶縁媒体
は、ガス、絶縁油、混合ガス、固体等どのような媒体で
もよい。また、絶縁板１８の材質は電磁波を通す材料で
あれば有機絶縁物でも無機絶縁物でも適用できる。

【００３７】実施の形態４．上記実施の形態１〜３は信
号処理部９によって処理された信号を電気信号により同
軸ケーブルを通して信号処理判定部２５に送信したが、
信号処理判定部２５が遠距離に設置されている場合は送
信信号にノイズが乗り易い。

【００３８】従って、本実施の形態は信号処理部９より
信号処理判定部２５への信号を光信号に変換して送信す
ることでノイズの影響を低減する。図４は本実施の形態
における部分放電検出装置２２の構成図である。尚、図
中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図に
おいて、２３は信号処理部９より出力された信号を光信
号に変換する電気光信号変換装置、２４は光信号を信号
処理判定部２５ａに送信する光ケーブルである。

【００３９】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。ガス絶縁開閉機器１の内部で部分放電が発生する
と、容器２及び３等の内部に部分放電による数十ＭＨｚ
乃至数十Ｇｈｚのマイクロ波の電磁波が生じる。この電
磁波は絶縁スペーサ４をはさむ容器２及び３のフランジ
２ａと２ｂの間より外部に漏洩する。

【００４０】漏洩した電磁波はガイド１２に導かれて、
マイクロ波センサ７のアンテナ８で受信され信号処理部
９によって信号処理された後に、電気光信号変換装置２
３で光信号に変換される。この光信号は光ケーブル２４
を通って信号処理判定部２５ａに送信され、図示しない
光電気信号変換装置で電気信号に変換された後に電気信
号のレベルにより部分放電の有無あるいは大きさ等が判
定され、部分放電検出が行われる。本実施の形態によれ
ば、光ファイバ及び光信号処理装置等を使用しているた
め、処理信号を外部ノイズの影響を受けずに高速に遠距
離伝送が可能となる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、高電圧電気機
器を絶縁を保って収納する容器における絶縁物から漏洩
する電磁波を受信する受信手段と、この受信手段で受信
した電磁波をマイクロ波領域の一定の帯域幅で信号処理
する信号処理手段と、処理信号の値より前記高電圧電気
機器からの部分放電に起因する電磁波受信を判定し、前
記高電圧電気機器内部の部分放電を検出する信号処理判
定手段とを備えたので、安価でしかも外部からのノイズ
成分の影響を排除して高感度に高電圧電気機器の部分放
電を検出できるという効果がある。

【００４２】請求項２の発明によれば、容器の外部より
内部の絶縁物に至る深さで開口部を形成して絶縁物を露
出させ、この露出させた絶縁物より漏洩する電磁波を受
信手段で受信することで、部分放電の検出に最も適した
箇所で部分放電を検出できるという効果がある。

【００４３】請求項３の発明によれば、容器の所定の位
置に開口部を形成すると共に、この開口部を絶縁物で前
記容器内の密閉状態を保つように蓋し、この絶縁物より
漏洩する電磁波を受信手段で受信することで、容器内の
密閉状態を保ちながら部分放電の検出に最も適した箇所
で部分放電を検出できるという効果がある。

【００４４】請求項４の発明によれば、外部からの電磁
波を遮断して絶縁物より受信手段の受信面に漏洩電磁波
を導くガイド部材を前記露出させた絶縁物より受信手段
にかけて形成したので、ノイズの影響を排除して高品質
に部分放電を検出できるという効果がある。

【００４５】請求項５の発明によれば、ガイド部材が受
信手段を内包し、絶縁物の露出部分に着脱自在に設ける
ことで、装置の可搬性を実現できるという効果がある。

【００４６】請求項６の発明によれば、信号処理手段
は、処理信号を光信号に変換した後に光ファイバーを通
して光電気変換手段を備えた信号処理判定手段に出力す
ることで、処理信号を高速に、しかもノイズの影響を排
除して遠距離伝送ができるという効果がある。

【００４７】請求項７の発明によれば、信号処理手段
は、バンドパスフィルタを備え受信電磁波中、１ＧＨｚ
乃至１０ＧＨｚのマイクロ波領域の一定の帯域幅の電磁
波信号を処理することで、部分放電を高感度でしかも経
済的に検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施の形態による部分放電検出
装置を取り付けたガス絶縁開閉機器の断面図である。

【図２】 この発明の別の実施の形態による部分放電検
出装置を取り付けたガス絶縁開閉機器の断面図である。

【図３】 この発明の別の実施の形態による部分放電検
出装置を取り付けたガス絶縁開閉機器の断面図である。

【図４】 この発明の別の実施の形態による部分放電検
出装置を取り付けたガス絶縁開閉機器の断面図である。

【図５】 従来の実施の形態による部分放電検出装置を
取り付けたガス絶縁開閉機器の断面図である。

【符号の説明】

１ ガス絶縁開閉機器、２，３ 容器、２ａ，３ａ フ
ランジ、４ 絶縁スペーサ、５ 導体、６，２２ 部分
放電検出装置、７ マイクロ波センサ、８ アンテナ、
９ 信号処理部、１０ 同軸ケーブル、１１ 信号処理
判定部、１２ガイド、１３ カバー、１４ 絶縁スペー
サ、１５ 金属部、１６，１７ 開口部、１８ 絶縁
板、１９ 取付板（フランジ）、２０ 金属箱、２３
電気光信号変換装置、２４ 光ファイバ、２５，２５ａ
信号処理判定部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧電気機器を絶縁を保って収納する
   容器における絶縁物から漏洩する電磁波を受信する受信
   手段と、この受信手段で受信した電磁波をマイクロ波領
   域の一定の帯域幅で信号処理する信号処理手段と、処理
   信号の値より前記高電圧電気機器からの部分放電に起因
   する電磁波受信を判定し、前記高電圧電気機器内部の部
   分放電を検出する信号処理判定手段とを備えたことを特
   徴とする部分放電検出装置。
2. 【請求項２】 容器の外部より内部の絶縁物に至る深さ
   で開口部を形成して絶縁物を露出させ、この露出させた
   絶縁物より漏洩する電磁波を受信手段で受信することを
   特徴とする請求項１に記載の部分放電検出装置。
3. 【請求項３】 容器の所定の位置に開口部を形成すると
   共に、この開口部を絶縁物で前記容器内の密閉状態を保
   つように蓋し、この絶縁物より漏洩する電磁波を受信手
   段で受信することを特徴とする請求項１に記載の部分放
   電検出装置。
4. 【請求項４】 外部からの電磁波を遮断して絶縁物より
   受信手段の受信面に漏洩電磁波を導くガイド部材を、前
   記露出させた絶縁物より受信手段にかけて形成したこと
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部分
   放電検出装置。
5. 【請求項５】 ガイド部材は受信手段を内包し、絶縁物
   の露出部分に着脱自在に設けることを特徴とする請求項
   ４に記載の部分放電検出装置。
6. 【請求項６】 信号処理手段は処理信号を光信号に変換
   した後に光ファイバーを通して光電気変換手段を備えた
   信号処理判定手段に出力することを特徴とする請求項１
   ないし５のいずれかに記載の部分放電検出装置。
7. 【請求項７】 信号処理手段は、バンドパスフィルタを
   備え受信電磁波中、１ＧＨｚ乃至１０ＧＨｚのマイクロ
   波領域の一定の帯域幅の電磁波信号を処理することを特
   徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の部分放電
   検出装置。