TWI765252B - 電氣機械之診斷方法及診斷裝置以及旋轉電機 - Google Patents

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TWI765252B TW109113423A TW109113423A TWI765252B TW I765252 B TWI765252 B TW I765252B TW 109113423 A TW109113423 A TW 109113423A TW 109113423 A TW109113423 A TW 109113423A TW I765252 B TWI765252 B TW I765252B
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Abstract

本發明提供一種可高精度地診斷電氣機械之絕緣狀態的電氣機械之診斷方法及診斷裝置、以及應用該等之旋轉電機。  於電氣機械動作中，時間性連續測量電氣機械之對地漏電流，基於包含對地漏電流大致固定時之測量值、及對地漏電流間歇地增大時之測量值的對地漏電流之測量值，判定電氣機械之絕緣劣化狀態。

Description

電氣機械之診斷方法及診斷裝置以及旋轉電機
本發明係關於一種診斷發電機或電動機等中之絕緣狀態之電氣機械之診斷裝置及診斷方法、以及應用有該等之旋轉電機。
如發電機或電動機之電氣機械之突發性的故障對使用者之系統整體帶來設想外之運轉停止，或者對社會生活帶來較大之影響。又，東日本大震災以後，電力供給之富餘較少，發電站中之發電機之突發性的故障對經濟上及社會上帶來較大之影響。
電氣機械之主要之故障原因係與軸承等相關之機械性原因、與絕緣性等相關之電氣性原因。藉由在構造上抑制該等原因之產生，或適當地維護電氣機械，可防止突發性的故障。
近年來，電氣機械可藉由材料或裝置構造中之技術性進步，而相對於如可靠性與生產性般具有取捨關係之要件平衡良好地設計。然而，由於有根據周圍環境或運轉條件而電氣機器產生故障之虞，故而除了可靠性設計以外，可高精度且簡易地診斷有無故障原因之診斷技術之重要性提高。
對此，已知有專利文獻1及專利文獻2中所記載之診斷技術。
於專利文獻1中所記載之診斷技術中，測量將反相器與負載機器(電動機等)連接之三相電纜中之零相電流，基於自所測量之零相電 流抽出之3次諧波成分及3n次諧波成分，運算各相中之絕緣電阻值。
於專利文獻2中所記載之診斷技術中，藉由分別安裝於三相馬達之至少兩相之引出線之電流感測器、與一起安裝於三相量之引出線之電流感測器，能夠檢測起因於複數個劣化因素之電流振幅。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-130440號公報
[專利文獻2]日本專利特開2015-215275號公報
於上述診斷技術中，以絕緣電阻值之增減或變化率作為指標來判定絕緣劣化，或者將與健全時所取得之資料之差異抽出來判定絕緣劣化，但關於異常之判斷基準或評價方法，未必充分考慮。因此，於上述診斷技術中，難以高精度地檢測電氣機械之絕緣狀態。
因此，本發明提供一種可高精度地診斷電氣機械之絕緣狀態之電氣機械之診斷方法及診斷裝置、以及應用有該等之旋轉電機。
為了解決上述問題，本發明之電氣機械之診斷方法係診斷電氣機械之絕緣狀態之方法，於電氣機械之動作中時間性連續測量電氣機械之對地漏電流，基於包含對地漏電流大致固定時之測量值、及對地漏電流間歇地增大時之測量值之對地漏電流之測量值，判定電氣機械之絕緣劣化狀態。
為了解決上述問題，本發明之電氣機械之診斷裝置係診斷 電氣機械之絕緣狀態者，且具備：電流感測器，其檢測於電氣機械之捲線中流通之電流；電流測量部，其基於電流感測器之信號測量電氣機械之對地漏電流；資料記錄部，其時間性連續記錄由電流測量部測量之對地漏電流之測量值；以及資料處理部，其基於包含記錄於資料記錄部之對地漏電流大致固定時之測量值、及對地漏電流間歇地增大時之測量值的對地漏電流之測量值，判定電氣機械之絕緣劣化狀態。
為了解決上述問題，本發明之旋轉電機係具有與交流之相數相應之捲線者，且具備診斷旋轉電機之絕緣狀態之診斷裝置，診斷裝置具備：電流感測器，其檢測於電氣機械之捲線中流通之電流；電流測量部，其基於電流感測器之信號測量電氣機械之對地漏電流；資料記錄部，其時間性連續記錄由電流測量部測量之對地漏電流之測量值；以及資料處理部，其基於包含記錄於資料記錄部之對地漏電流大致固定時之測量值、及對地漏電流間歇地增大時之測量值的對地漏電流之測量值，判定電氣機械之絕緣劣化狀態。
根據本發明，可高精度且簡易地診斷電氣機械之絕緣狀態。
上述以外之問題、構成及效果藉由以下之實施形態之說明而明確。
1:三相交流發電機
2a:電流感測器
2a-1:電流感測器
2a-2:電流感測器
2b:電流感測器
2b-1:電流感測器
2b-2:電流感測器
2c:電流感測器
2c-1:電流感測器
2c-2:電流感測器
3:電纜
4:端子台
5a:電流感測器
5b:電流感測器
5c:電流感測器
8:測量系統
9:電力系統
10a:U相捲線
10b:V相捲線
10c:W相捲線
81:電流測量部
82:資料記錄部
82A:資料記錄部
83:資料處理部
83A:資料處理部
84:通信部
100:資料中心伺服器
200:通信網路
U:連接端子
X:連接端子
V:連接端子
Y:連接端子
W:連接端子
Z:連接端子
圖1係作為實施例1之電氣機械之故障診斷裝置之構成圖。
圖2係表示檢測三相交流發電機之輸出電流之電流感測器之一例的局 部電路圖。
圖3係表示檢測三相交流發電機之輸出電流之電流感測器之一例的局部電路圖。
圖4係表示於三相交流發電機之動作中測量之對地漏電流之時間性變化之一例的圖。
圖5係表示與旋轉電機之輸出相關之參數與對地漏電流之關係之一例的相關性圖。
圖6係表示與旋轉電機之輸出相關之參數與對地漏電流之關係之一例的相關性圖。
圖7係表示作為實施例5之電氣機械之故障診斷裝置之構成。
以下，利用下述實施例1~5，一面使用圖式一面對本發明之實施形態進行說明。於各圖中，參照編號相同者表示相同之構成要件或具備類似之功能之構成要件。
再者，於實施例1~5中，電氣機械為發電機，但該等之實施例可應用於亦包含電動機之旋轉電機。
[實施例1]
圖1係作為本發明之實施例1之電氣機械之故障診斷裝置之構成圖。
本實施例1中之電氣機械係連接於電力系統9之三相交流發電機1。如以下所說明，於本實施例1中，於三相交流發電機1之運轉中檢測漏電流，基於所檢測之漏電流，藉由測量系統8診斷三相交流發電機1之絕緣狀態。
作為診斷對象之三相交流發電機1為公知之構成，即，具備定子、經由規定尺寸之空隙而與定子對向之轉子、及收納定子及轉子之盒體。定子具有固定於盒體內之磁性體芯(未圖示)、捲繞於磁性體芯之三相捲線即圖1中之U相捲線10a、V相捲線10b及W相捲線10c、以及將磁性體芯與三相捲線之間電性絕緣之主絕緣層。
於三相捲線與盒體之間，存在以主絕緣層為介電體之靜電電容，若對三相捲線施加電壓，則經由該靜電電容流通漏電流。若由於主絕緣層之劣化等而三相捲線與盒體之間之絕緣狀態變化，則漏電流之大小變化。於本實施例1中，如下所述，藉由圖1所示之電流感測器2a、2b、2c而對各相檢測此種漏電流。
於三相交流發電機1安裝端子台4，該端子台4用於將為了對電力系統9供給三相交流發電機1所產生之電力而敷設之電纜3連接於三相交流發電機1。端子台4具備連接端子U、X、V、Y、W、Z。於連接端子U、X、V、Y、W、Z分別電性連接來自U相捲線10a之一端u、U相捲線10a之另一端x、V相捲線10b之一端v、V相捲線10b之另一端y、W相捲線10c之一端w、W相捲線10c之另一端z之各引出線。
於本實施例1中，U相捲線10a、V相捲線10b及W相捲線10c於端子台4中△結線。因此，於端子台4中，連接端子U、Z電性連接，連接端子V、X電性連接，連接端子W、Y電性連接。
自端子台4觀察將電流感測器2a、2b、2c設置於三相交流發電機1側。例如，電流感測器2a一起檢測於來自U相捲線10a之一端u之引出線中流通之電流、與於來自U相捲線10a之另一端x之引出線中流通之電流。由於在該等之引出線中流通之電流為往返電流，故而電流感測器2a 檢測該往返電流之差量，即U相中之漏電流。同樣地，電流感測器2b及2c分別檢測V相中之漏電流及W相中之漏電流。
藉由此種電流感測器2a、2b、2c，可根據於U相捲線10a、V相捲線10b及W相捲線10c中流通之電流，僅檢測各相之漏電流。藉此，漏電流之檢測精度提高。
再者，作為電流感測器2a、2b、2c，應用CT(Current Transformer，電流互感器)等。
此處，於本實施例1中，與公知之發電機同樣地，由於盒體接地，故而各相之漏電流向大地流出。因此，以下，將此種漏電流稱為「對地漏電流」(於其他實施例中亦相同)。
其次，對本實施例1中之絕緣狀態之診斷方法進行說明。
圖1所示之測量系統8具備：電流測量部81，其根據電流感測器2a、2b、2c之輸出信號測量各相之對地漏電流；資料記錄部82，其將由電流測量部81測量之對地漏電流之資料時間順序地記錄並儲存；以及資料處理部83，其基於儲存於資料記錄部82之對地漏電流等資料，診斷三相交流發電機1之絕緣狀態。再者，電流測量部81根據電流感測器之輸出信號，製成適合於資料處理部83或資料記錄部82之動作之資料形式之對地漏電流資料。
又，資料記錄部82時間順序地記錄與三相交流發電機1之輸出相關之參數P(例如，三相交流發電機1之輸出電流之檢測值)。本實施例1中之測量系統8之資料處理部83基於儲存於資料記錄部82中之對地漏電流及參數P，診斷三相交流發電機1之絕緣狀態。
作為電流測量部81及資料記錄部82，可應用兼具該等之功 能之帶硬碟之筆記型個人電腦(亦可兼作資料處理部83)、資料記錄器、能夠記錄資料之示波器等。
作為資料處理部83，可應用各種電腦等。再者，亦可將電流測量部81、資料記錄部82及資料處理部83中僅電流測量部81與資料記錄部82設置於三相交流發電機1之附近，於儲存對地漏電流之資料之後，連接資料處理部83並診斷絕緣狀態。於該情形時，較佳為將USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)示波器等容易攜帶之測量裝置用作電流測量部81及資料記錄部82。
於本實施例1中，測量系統8(圖1)具備電流測量部81、資料記錄部82、及資料處理部83，該等既可為不同個體(例如，資料記錄器與個人電腦)，亦可為一體(例如，帶大容量硬碟之個人電腦)。於電流測量部81與資料記錄部82為一體且資料處理部83與該等為不同個體之情形時，亦可將構成電流測量部81及資料記錄部82之測量裝置(例如，資料記錄器)與三相交流發電機1相鄰地設置，於儲存規定期間資料之後，將測量裝置連接於構成資料處理部83之電腦等並診斷絕緣狀態。
再者，測量系統8既可基於儲存規定期間之資料判定絕緣狀態，亦可儲存對地漏電流資料，並且一面逐次取得對地漏電流資料一面判定絕緣狀態。於該情形時，資料處理部83亦可自電流測量部81不經由資料記錄部82取得對地漏電流資料。
又，亦可將資料處理部83之診斷結果記錄於資料記錄部82。
本實施例1之診斷裝置既可於診斷時安裝於診斷對象之發電機，亦可常設。於在診斷時安裝之情形時，較佳為，電流感測器為能夠 容易裝卸之夾鉗式CT等，但亦可僅常設電流感測器。
圖2係表示將記錄於資料記錄部82之與三相交流發電機1之輸出相關之參數P(圖1)設為三相交流發電機1之輸出電流之情形時的檢測三相交流發電機1之輸出電流之電流感測器之一例的局部電路圖。再者，本圖表示圖1中之端子台4之附近。
於本例中，於用以將端子台4連接於電力系統9之3相量之電纜3中連接於連接端子U及Z之電纜3、連接於連接端子V及X之電纜3、以及連接於連接端子W及Y之電纜3，分別設置電流感測器5a、電流感測器5b及電流感測器5c。因此，自端子台4觀察，電流感測器5a~5c設置於電力系統9側。電流感測器5a、電流感測器5b及電流感測器5c分別檢測三相交流發電機1之輸出電流中U相輸出電流iU、V相輸出電流iV及W相輸出電流iW。
再者，於本例中，基於電流感測器5a~5c之輸出信號，電流測量部81測量三相交流發電機1之輸出電流。
圖3係表示將記錄於資料記錄部82之與三相交流發電機1之輸出相關之參數P(圖1)設為三相交流發電機1之輸出電流之情形時的檢測三相交流發電機1之輸出電流之電流感測器之一例的局部電路圖。再者，本圖表示圖1中之端子台4之附近。
於本例中，針對來自各相之捲線之每條引出線設置電流感測器，檢測於各引出線中流通之電流。即，如圖3所示，於來自U相捲線10a之一端u、U相捲線10a之另一端x、V相捲線10b之一端v、V相捲線10b之另一端y、W相捲線10c之一端w、W相捲線10c之另一端z之引出線中流通之各電流iu、ix、iv、iy、iw及iz分別藉由電流感測器2a-1、2a-2、2b-1、 2b-2、2c-1、2c-2檢測。
於本例中，電流測量部81藉由運算於來自各相之捲線之兩端之2條引出線中流通的電流之差量測量對地漏電流。即，電流測量部81分別藉由電流感測器2a-1、2a-2之電流檢測值iu、ix之差量、電流感測器2b-1、2b-2之電流檢測值iv、iy之差量、及電流感測器2c-1、2c-2之電流檢測值iw、iz之差量測量U相、V相及W相中之對地漏電流。
電流測量部81基於電流感測器2a-1、2c-2之電流檢測值iu、iz測量三相交流發電機1之U相輸出電流。又，電流測量部81基於電流感測器2a-2、2b-1之電流檢測值ix，iv測量三相交流發電機1之V相輸出電流，基於電流感測器2b-2、2c-1之電流檢測值iy、iw測量三相交流發電機1之W相輸出電流。
於本例中，由引出線與端子台4之連接端子U、X、V、Y、W、Z之連接狀態或引出線之敷設狀態所致之電流感測器之安裝部位之制約變小。
以下，對本實施例1中之電氣機械之絕緣劣化之判定方法進行說明。
圖4係表示三相交流發電機之動作中測量出之對地漏電流之時間性變化之一例的圖。
如圖4所示，對地漏電流間歇地增大。根據本發明者之研究，於旋轉電機之動作自低輸出區域過渡至高輸出區域而輸出增大時，對地漏電流急遽增大。根據本發明者之研究，其將影響高輸出區域中施加至絕緣層之機械力(振動或電磁加振動)變大。
此處，如圖4所示，將低輸出區域中之變動相對較少之對 地漏電流之值，即無實質變動時之對地漏電流之振幅稱為「基準值」，將來自基準值之增加量稱為「變動幅度」。
根據本發明者之研究，於絕緣劣化進展之旋轉電機中，觀察到對地漏電流之變動幅度較初始狀態大之傾向。根據本發明者之研究，其原因在於，絕緣劣化越進展，則施加至絕緣層之機械力對於對地漏電流之影響越大。
因此，藉由於三相交流發電機之初始狀態及經年狀態下測量對地漏電流之變動幅度，可定量地判定絕緣劣化之程度。
因此，於本實施例1中，資料記錄部82(圖1)時間性連續記錄由電流測量部81(圖1)測量之對地漏電流之測量值。然後，資料處理部83(圖1)基於資料記錄部82所記錄之測量值，即如圖4所示，包含對地漏電流大致固定時之測量值(基準值)、及對地漏電流間歇地增大時之測量值之對地漏電流的測量值，判定三相交流發電機1之絕緣劣化狀態。
於本實施例1中，資料處理部83根據對地漏電流之測量值，算出上述變動幅度，並與預先測量且設定於測量系統8之初始狀態下之變動幅度進行比較，基於比較結果判定三相交流發電機1之絕緣劣化狀態(絕緣劣化之進展程度等)。又，資料處理部83判定已算出之變動幅度是否超過容許值，若超過容許值，則可判定為三相交流發電機1之絕緣狀態異常。再者，變動幅度之容許值係預先設定於測量系統8中，或者根據初始狀態下之變動幅度與規定之容許增加比率而由資料處理部83算出。
再者，資料處理部83亦可於記錄於資料記錄部82之對地漏電流之測量值中、記錄於資料記錄部82之參數P(圖1：例如，輸出電流)的值為預先設定之值以上，且表示高輸出動作之情形時，算出對應之、即在 與參數P相同時間點記錄之對地漏電流之測量值之變動幅度，且基於算出之變動幅度而判定三相交流發電機1之絕緣狀態。藉此，可確實地判定三相交流發電機1之絕緣狀態。
根據本實施例1，如上所述，於三相交流發電機動作中，時間性連續測量對地漏電流，基於包含對地漏電流大致固定時之測量值(基準值)、及對地漏電流間歇地增大時之測量值的對地漏電流之測量值，判定三相交流發電機之絕緣劣化狀態，故而可高精度且簡易地診斷三相交流發電機之絕緣狀態。又，基於三相交流發電機之輸出增大時之對地漏電流之測量值的變動幅度，即自基準值增加之量，診斷三相交流發電機之絕緣狀態，故而可確實地判定三相交流發電機之絕緣劣化狀態。
再者，本實施例1之絕緣狀態之診斷方法不限於應用於三相交流發電機，可應用於三相交流電動機等旋轉電機(下述各實施例亦相同)。
[實施例2]
其次，使用圖5對作為本發明之實施例2之電氣機械之故障診斷裝置進行說明。
本實施例2之裝置構成與實施例1(圖1)相同。又，本實施例2中之電流測量部81及資料記錄部82之動作亦與實施例1相同。
以下，對與實施例1不同之方面、主要為絕緣劣化之判定方法進行說明。
圖5係表示與旋轉電機之輸出相關之參數與對地漏電流之關係之一例的相關性圖。再者，本相關性圖為本發明者之一研究結果。此 處，與旋轉電機之輸出相關之參數為負載電流、輸出電流、發電量、風速(風力發電機之情形)等。
於圖5中，縱軸表示對地漏電流，橫軸表示與輸出相關之參數。其中，圖5中與旋轉電機之輸出相關之參數及對地漏電流的值係將旋轉電機之動作中之對地漏電流及與輸出相關之參數的各測量值每隔相對較短之每個規定時間寬度(於圖5之情形時為1分鐘)進行平均所得之平均值。
如圖5所示，於與輸出相關之參數之規定範圍中，對地漏電流與與輸出相關之參數成比例，一次函數地變化。此處，參數之規定範圍與實施例1中上述之遍及低輸出區域至高輸出區域之動作區域對應(下述實施例3亦相同)。表示與輸出相關之參數與對地漏電流之相互關係之直線之傾斜於如經年狀態般具有絕緣劣化的旋轉電機中，大於如初始狀態般無絕緣劣化之旋轉電機。因此，圖5中之對地漏電流之最大值與最小值之差量，即對地漏電流之變動幅度於具有絕緣劣化之旋轉電機中，大於無絕緣劣化之旋轉電機。
如此，可根據旋轉電機之動作中之對地漏電流及與輸出相關之參數的測量值，取得對地漏電流及與輸出相關之參數之相互關係，基於已取得之相互關係定量地判定旋轉電機之絕緣劣化狀態。
因此，於本實施例2中，測量系統8(圖1)所具備之資料處理部83根據記錄於資料記錄部82之參數P(例如，輸出電流)及對地漏電流之測量值，求出如上所述之相互關係。
於測量系統8中，預先設定三相交流發電機1之初始狀態中之對地漏電流及與輸出相關之參數的相互關係，資料處理部83將初始狀態 中之相互關係與經年狀態中之相互關係進行比較，基於表示相互關係之直線之傾斜或變動幅度，判定絕緣劣化狀態。又，亦可於測量系統8中預先設定容許之直線之傾斜或變動幅度之閾值，於所求出之相互關係中之直線之傾斜或變動幅度超過閾值之情形時，判定為絕緣狀態異常。
根據本實施例2，與實施例1相同地，可高精度且簡易地診斷三相交流發電機之絕緣狀態，並且可確實地判定三相交流發電機之絕緣劣化狀態。
[實施例3]
其次，使用圖6對作為本發明之實施例3之電氣機械之故障診斷裝置進行說明。
本實施例3之裝置構成與實施例1(圖1)相同。又，本實施例3中之電流測量部81及資料記錄部82之動作亦與實施例1相同。
以下，對與實施例1不同之方面，主要為絕緣劣化之判定方法進行說明。
圖6係表示與旋轉電機之輸出相關之參數與對地漏電流之關係之一例的相關性圖。再者，本相關性圖為本發明者之一研究結果。此處，與旋轉電機之輸出相關之參數係負載電流、輸出電流、發電量、風速(於風力發電機之情形時)等。
於圖6中，縱軸表示對地漏電流，橫軸表示與輸出相關之參數。其中，圖6中與旋轉電機之輸出相關之參數及對地漏電流的值係將旋轉電機之動作中之對地漏電流及與輸出相關之參數的各測量值每隔較圖5之例長之規定時間寬度(於圖6之情形時為10分鐘)進行平均所得之平均 值。
如圖6所示，於與輸出相關之參數之規定範圍中，對地漏電流於輸出相對較小之區域中，與與輸出相關之參數成比例，一次函數地變化。表示與輸出相關之參數與對地漏電流之相互關係之直線的傾斜平緩，對地漏電流大致為固定值。
又，如圖6所示，於與輸出相關之參數之規定範圍中，對地漏電流於輸出相對較大之區域中，與輸出相關之參數成比例，一次函數地變化。表示參與輸出之參數與對地漏電流之相互關係之直線的傾斜大於低輸出區域，且對地漏電流大幅度地變化。
於輸出相對較大之區域中，表示與輸出相關之參數與對地漏電流之相互關係之直線的傾斜於如經年狀態般具有絕緣劣化之旋轉電機中，大於如初始狀態般無絕緣劣化之旋轉電機。因此，圖6中之對地漏電流之最大值與最小值(=低輸出區域中之固定值)之差量，即對地漏電流之變動幅度於具有絕緣劣化之旋轉電機中，大於無絕緣劣化之旋轉電機。
與圖5之例相同地，可根據旋轉電機之動作中之對地漏電流及與輸出相關之參數的測量值，取得對地漏電流及與輸出相關之參數之相互關係，基於已取得之相互關係定量地判定旋轉電機之絕緣劣化狀態。
因此，於本實施例3中，測量系統8(圖1)所具備之資料處理部83根據記錄於資料記錄部82之參數P(例如，輸出電流)及對地漏電流之測量值，求出如上所述之相互關係。
與實施例2相同地，資料處理部83將初始狀態中之相互關係與經年狀態中之相互關係進行比較，基於表示相互關係之直線之傾斜或變動幅度，判定絕緣劣化狀態。又，與實施例2相同地，資料處理部83亦 可於所求出之相互關係中之直線之傾斜或變動幅度超過閾值之情形時，判定為絕緣狀態異常。
根據本實施例3，與實施例1、2相同地，可高精度且簡易地診斷三相交流發電機之絕緣狀態，並且可確實地判定三相交流發電機之絕緣劣化狀態。
[實施例4]
其次，使用圖4~6對作為本發明之實施例4之電氣機械之故障診斷裝置進行說明。
本實施例4之裝置構成與實施例1(圖1)相同。又，本實施例4中之電流測量部81及資料記錄部82之動作亦與實施例1相同。
以下，對與實施例1~3不同之方面，主要為絕緣劣化之判定方法進行說明。
於本實施例4中，資料處理部83(圖1)基於如圖4所示之對地漏電流之基準值、或者如圖5及圖6所示之與輸出相關之參數之規定範圍中之對地漏電流的最小值，定量地評價三相交流發電機之絕緣劣化之程度。
此處，根據本發明者之研究，對地漏電流之基準值及最小值與旋轉電機之靜電電容存在相關性。再者，旋轉電機之靜電電容以將磁性體芯與捲線之間電性絕緣之絕緣層作為介電體，存在於捲線與盒體之間。
根據本發明者之研究，若於絕緣層中熱劣化或空隙產生等進展，則靜電電容小於初始狀態，並且對地漏電流之基準值及最小值小於 初始狀態。又，若絕緣層產生吸濕劣化等，則靜電電容大於初始狀態，並且對地漏電流之基準值及最小值大於初始狀態。
因此，藉由於旋轉電機之動作中測量對地漏電流，檢測對地漏電流之基準值或最低值，與預先檢測出之初始狀態中之對地漏電流之基準值或最小值進行比較，可定量地判定絕緣劣化之程度。又，亦可對容許之對地漏電流之基準值或最低值預先設定上限值及下限值，若超過上限值或低於下限值，則判定為絕緣狀態異常。
因此，於本實施例4中，測量系統8(圖1)所具備資料處理部83根據記錄於資料記錄部82之參數P(例如，輸出電流)及對地漏電流之測量值，抽出如上所述之對地漏電流之基準值(圖4)，或者抽出如上所述之相互關係(圖5、6)中之對地漏電流之最小值。資料處理部83將已抽出之基準值或最小值與預先於測量系統中設定之初始值(三相交流發電機之初始狀態中之基準值或最小值)進行比較，基於比較結果定量地評價三相交流發電機之絕緣劣化之程度。又，資料處理部83若超過預先設定於測量系統8之容許之基準值或最小值之閾值或低於該閾值，則判定為絕緣狀態異常。
再者，於圖6所示之相互關係中，亦可相對於與輸出相關之參數，將對地漏電流平緩地變化之區域中之對地漏電流之大致固定值設為最小值。
根據本實施例4，可高精度且簡易地診斷三相交流發電機之絕緣狀態，並且可確實地判定三相交流發電機之絕緣劣化狀態。
[實施例5]
其次，使用圖7對作為本發明之實施例5之電氣機械之故障診斷裝置進行說明。再者，於本實施例5中，應用上述實施例1~4之任一者中之絕緣狀態評價方法。
圖7係表示作為本發明之實施例5之電氣機械之故障診斷裝置的構成。以下，主要關於裝置構成，對與實施例1不同之方面進行說明。
如圖7所示，本實施例5中之測量系統8除了電流測量部81、資料記錄部82及資料處理部83以外，進而具備將測量資料向外部傳送之通信部84。
與三相交流發電機1之輸出相關之參數P之測量資料、及電流測量部81所輸出之對地漏電流之測量資料，藉由通信部84經由通信網路200被傳送至位於與三相交流發電機1之設置場所地理上隔開之場所之資料中心伺服器100。再者，通信網路200可為無線及有線之任一者。
資料中心伺服器100具備資料記錄部82A。將自發電機側之測量系統8接收到之各測量資料記錄並儲存於資料記錄部82A。藉此，可記錄並儲存在三相交流發電機1之運轉狀態下測量之龐大之量之測量資料。再者，資料中心伺服器100接收自包含未圖示之其他發電機之複數個發電機側傳送之測量資料並記錄於資料記錄部82A。
通信部84可將各測量資料逐次向資料中心伺服器100傳送，亦可將於發電機側之資料記錄部82中經儲存規定期間之測量資料定期地(例如，以與資料儲存期間相同之時間間隔)向資料中心伺服器100傳送。
再者，亦可將資料處理部83之絕緣狀態之診斷結果藉由通 信部84傳送至資料中心伺服器100。
又，於發電機側之資料處理部83逐次執行絕緣狀態之診斷，且判定為絕緣狀態異常之情形時，通信部84亦可經由通信網路200，對資料中心伺服器100發送警報。於該情形時，於資料處理部83判定絕緣狀態為異常之時間點，通信部84亦可將儲存於資料記錄部82之測量資料向資料中心伺服器100傳送，用於詳細分析絕緣狀態。
於本實施例5中，資料中心伺服器100所具備之資料記錄部82A為主要資料記錄部，發電機側之測量系統8所具備之資料記錄部82為資料之備份用。再者，藉由適當設定備份之資料量或備份期間，可降低發電機側之測量系統8所具備之資料記錄部82之資料記錄容量。於該情形時，資料記錄部82之資料記錄容量小於來自資料記錄部82A中之測量系統8之測量資料的資料記錄容量。再者，於發電機側中，亦可不設置資料記錄部82。
再者，位於與三相交流發電機1之設置場所地理上隔開之場所之資料處理部83A經由通信網路200取得儲存於資料記錄部82A之測量資料，基於已取得之測量資料，診斷三相交流發電機1之絕緣狀態。
資料處理部83A亦可為資料中心伺服器100所具備。於該情形時，資料處理部83A不經由通信網路200而自資料記錄部82A取得測量資料。又，發電機側之測量系統8所具備之資料處理部83亦可經由通信網路200取得儲存於資料記錄部82A之測量資料，基於已取得之測量資料，診斷三相交流發電機1之絕緣狀態。
如此，根據本實施例5，因測量系統8具備將測量資料向通信網路送出之通信部84，而可於資料中心伺服器100所具有之大容量之資 料記錄部82A記錄測量資料。因此，可儲存龐大之量之測量資料，用於絕緣狀態之診斷或詳細分析。
再者，本發明並非限定於上述實施例，包含各種變化例。例如，上述實施例係為了容易理解地說明本發明而詳細地說明者，未必限定於具備所說明之所有構成。又，對於各實施例之構成之一部分，可進行其他構成之追加、刪除、置換。
例如，上述絕緣狀態之診斷方法並不限定於應用於發電機，可應用於包含電動機之各種旋轉電機。進而，上述絕緣狀態之診斷方法亦可應用於具備三相之電樞捲線之線性同步馬達或線性感應馬達。再者，於電動機之情形時，亦可代替電力系統9，應用各種交流電源裝置。又，於電動機之情形時，作為與輸出相關之參數P，例如，使用負載電流。
又，電氣機械之交流相數並不限定為3相，亦可為複數相。
又，絕緣狀態之診斷對象亦可設為額定電壓700V以下之旋轉電機。於該情形時，由於不易產生局部放電劣化，故而可精度良好地診斷熱劣化或吸濕劣化等絕緣劣化。
又，用於診斷之靜電電容之初始值亦可使用自既有之定子捲線圖式等取得之設計資訊來算出。

Claims (13)

  1. 一種電氣機械之診斷方法，其係診斷電氣機械之絕緣狀態者，其特徵在於：於上述電氣機械動作中，時間性連續測量上述電氣機械之對地漏電流，基於包含上述對地漏電流大致固定時之測量值、及上述對地漏電流間歇地增大時之測量值的上述對地漏電流之測量值，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態；且基於上述對地漏電流大致固定之情形時之測量值，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  2. 如請求項1之電氣機械之診斷方法，其中上述對地漏電流間歇地增大時之測量值為上述電氣機械之輸出增大時之測量值。
  3. 如請求項1之電氣機械之診斷方法，其中基於上述對地漏電流間歇地增大時之測量值自上述對地漏電流大致固定之情形時之測量值的變動幅度，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  4. 如請求項1之電氣機械之診斷方法，其中基於上述對地漏電流之測量值及與上述電氣機械之輸出相關之參數之相關性，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  5. 如請求項4之電氣機械之診斷方法，其中基於上述相關性中之上述對地漏電流之最大值與最小值之差量而判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  6. 如請求項4之電氣機械之診斷方法，其中基於表示上述相關性之直線之傾斜而判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  7. 如請求項4之電氣機械之診斷方法，其中基於上述相關性中之上述對地漏電流之最小值而判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  8. 如請求項4之電氣機械之診斷方法，其中基於上述相關性中上述對地漏電流相對於上述參數大致固定之區域中之上述對地漏電流之值而判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  9. 一種電氣機械之診斷裝置，其係診斷電氣機械之絕緣狀態者，其特徵在於具備：電流感測器，其檢測於上述電氣機械之捲線中流通之電流；電流測量部，其基於上述電流感測器之信號測量上述電氣機械之對地漏電流；資料記錄部，其時間性連續記錄由上述電流測量部測量之上述對地 漏電流之測量值；以及資料處理部，其基於包含記錄於上述資料記錄部之上述對地漏電流大致固定時之測量值、及上述對地漏電流間歇地增大時之測量值的上述對地漏電流之測量值，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態；且上述資料處理部基於上述對地漏電流大致固定之情形時之測量值，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  10. 如請求項9之電氣機械之診斷裝置，其中上述資料處理部基於上述對地漏電流間歇地增大時之測量值自上述對地漏電流大致固定之情形時之測量值的變動幅度，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  11. 如請求項9之電氣機械之診斷裝置，其中上述資料記錄部記錄與上述電氣機械之輸出相關之參數，上述資料處理部基於上述對地漏電流之測量值與上述參數之相關性，判定上述電氣機械之絕緣劣化狀態。
  12. 如請求項9之電氣機械之診斷裝置，其具備：將由上述電流測量部測量之上述對地漏電流之資料送出至通信網路之通信部；且上述資料記錄部經由上述通信網路，記錄自上述通信部發送之上述對地漏電流之資料。
  13. 一種旋轉電機，其係具有與交流之相數相應之捲線者，其特徵在於：具備診斷上述旋轉電機之絕緣狀態之診斷裝置，上述診斷裝置具備：電流感測器，其檢測於上述旋轉電機之捲線中流通之電流；電流測量部，其基於上述電流感測器之信號測量上述旋轉電機之對地漏電流；資料記錄部，其時間性連續記錄由上述電流測量部測量之上述對地漏電流之測量值；以及資料處理部，其基於包含記錄於上述資料記錄部之上述對地漏電流大致固定時之測量值、及上述對地漏電流間歇地增大時之測量值的上述對地漏電流之測量值，判定上述旋轉電機之絕緣劣化狀態；且上述資料處理部基於上述對地漏電流大致固定之情形時之測量值，判定上述旋轉電機之絕緣劣化狀態。
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