(57)【要約】【課題】  ＰＣＢ基板にガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知する部分放電信号検知パターンが成形されることで製作が容易で且つ広帯域特性を持つ部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置を提供する。【解決手段】  本発明による部分放電センサーは、ＰＣＢ基板と、上記ＰＣＢ基板に成形され上記ガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知する部分放電信号検知パターンと、上記部分放電信号検知パターンで検知された部分放電信号を受け、該部分放電信号を外部に引き出すコネクターに伝達する連結端子とを含み、部分放電センサーは、ガス絶縁機器の外箱内壁に取り付けられる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス絶縁機器内部の部分放電信号を測定するための部分放電センサーであって、
ＰＣＢ基板と、
前記ＰＣＢ基板に成形され前記ガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知する部分放電信号検知パターンと、
前記部分放電信号検知パターンで検知された部分放電信号を受け、該部分放電信号を外部に引き出すコネクターに伝達する連結端子とを含むことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項２】
前記部分放電センサーは、前記ＰＣＢ基板を固定可能な固定部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の部分放電センサー。
【請求項３】
前記ＰＣＢ基板のキャパシタンスは、１ないし１００ｐＦであることを特徴とする請求項１に記載の部分放電センサー。
【請求項４】
前記部分放電センサーの周波数帯域は、１０ＭＨｚないし１ＧＨｚであることを特徴とする請求項１に記載の部分放電センサー。
【請求項５】
前記ＰＣＢ基板は、板形状であることを特徴とする請求項１に記載の部分放電センサー。
【請求項６】
外箱と、前記外箱内に設けられる内部導体と、前記外箱と前記内部導体とを絶縁させる絶縁ガスとを含むガス絶縁機器内部の部分放電を検知する部分放電検知装置であって、
請求項１乃至５のいずれかに記載の部分放電センサーと、
前記部分放電センサーの前記連結端子に連結され前記部分放電センサーで検知された部分放電信号を受けて外部に引き出すコネクターとを含み、
前記部分放電センサーは、前記外箱内に設けられることを特徴とする部分放電検知装置。
【請求項７】
前記部分放電センサーは、前記外箱の内壁に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の部分放電検知装置。
【請求項８】
前記コネクターは、前記外箱の外壁に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の部分放電検知装置。
【請求項９】
前記コネクターと前記部分放電センサーは、前記外箱に通孔を形成し該通孔を介して連結することを特徴とする請求項７に記載の部分放電検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置に係り、より詳しくは、ガス絶縁機器の内部に設けられてガス絶縁機器内部で発生する部分放電信号を検知するための部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁送電線路、ガス絶縁開閉器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁バス、バスダクトなどのような電力機器は、接地がなされた構造の外箱内に絶縁ガスが充填され、外箱内に内部導体を固体絶縁物で絶縁支持してなるガス絶縁機器である。
【０００３】
上記ガス絶縁機器内部に存在する異物、または外箱の裏側面または内部導体にあるスクラッチ、突起などの内部欠陥、または組み立て不良などの原因によって上記ガス絶縁機器の内部に部分放電が起こることがある。
【０００４】
このような部分放電はガス絶縁機器の性能に大きく影響し、そのまま放置しておくと、大きな事故につながる恐れがある。そのため、部分放電を電磁波形態の信号として測定検知することで、部分放電を早期に発見し措置を取ることができるようにするための装置が必要である。
【０００５】
従来のガス絶縁機器内部の部分放電を検知するための装置及び方法の一つとして、ガス絶縁機器の外部に設けられる外付け型センサーを利用した部分放電検知装置及び方法が利用されている。
【０００６】
図１ａは、外付け型センサーをガス絶縁機器の外部に設けて部分放電を測定する装置及び方法の概念を示す平面図であり、図１ｂは、図１ａに示された装置の断面図である。
【０００７】
図１ａに示すように、外付け型センサー１１は、ガス絶縁機器１をなす外箱２０の外部に設けられる。本方法は、外箱内において内部導体を固定支持するスペーサ２１を介して伝達される部分放電信号を検知する方法である。図１ａ及び図１ｂを参照すれば、スペーサ２１の周りを遮蔽させる遮蔽用金属帯２２に金属板からなるセンサー箱１０が取り付けられ、その内部にセンサー１１が設けられる。突起４１のような内部欠陥によって発生する部分放電信号は、スペーサ２１をなしている誘電体を介してセンサーに伝達される。
【０００８】
しかし、この種の外付け型センサー１１による部分放電検知装置は感度が劣り、特に外部ノイズに大きく影響されるという問題がある。
【０００９】
このような問題を解消するためにセンサーをガス絶縁機器内部に設ける方法が用いられている。このような方法には、主にＵＨＦ(ultra high frequency)センサーが使用されている。
【００１０】
図２は、従来のＵＨＦセンサーをガス絶縁機器の外箱内に設けて部分放電を測定する装置及び方法の概念を示す概念図である(例として、特許文献１参照）。
【００１１】
図２に示すように、ＵＨＦセンサー１０は、いわゆる監視窓と呼ばれる円板５０の裏側に設けられてガス絶縁機器１の内部で発生した部分放電信号を検知するのに利用される。一般に、この種の装置に使用されるＵＨＦセンサー１０は、円板５０に導体線を配線しエポキシなどを注いで形成される。このため、ＵＨＦセンサー１０は、多様な形態への製作が難しくて、センサーが検知する周波数特性が広帯域特性を持つように製作することが困難であるという問題がある。したがって、部分放電信号を検知するためのＵＨＦセンサー１０は、主に数ＧＨｚ帯の超高周波帯域を有するのが一般的である。
【００１２】
ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電信号のうち遠く離れたところから発生した部分放電信号は、低周波領域から超高周波領域の信号の全てを含む。しかし、超高周波領域（数ＧＨｚ帯）の信号の大きさは、発生当時には大きいが、伝達されながら急激に減衰するという特性を持ち、高周波及び低周波領域の信号は相対的に減衰が少ない。すなわち、ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電信号を効率よく検知するためには、広帯域特性を持つセンサーが利用される必要性がある。
【００１３】
しかしながら、ＵＨＦセンサーをガス絶縁機器の外箱内に設けて部分放電を測定する装置及び方法によれば、ガス絶縁機器の外部で発生するノイズの低減効果はあるが、上述したように、ＵＨＦセンサーは主に超高周波帯域を有するのが一般的である。したがって、遠く離れたところから発生した部分放電信号を検知するに際し、受信感度が劣る問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】韓国公開特許第 10-2008-0004375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＰＣＢ基板にガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知する部分放電信号検知パターンが成形されることで製作が容易で且つ広帯域特性を持つ部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、ガス絶縁機器の内部に固定し易く、外部のノイズに影響され難い部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明による部分放電センサーは、ＰＣＢ(printed circuit board)基板と、上記ＰＣＢ基板に成形され上記ガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知する部分放電信号検知パターンと、上記部分放電信号検知パターンで検知された部分放電信号を受け、該部分放電信号を外部に引き出すコネクターに伝達する連結端子とを含む。
【００１８】
また、上記部分放電センサーは、上記ＰＣＢ基板を固定可能な固定部をさらに含んでよい。
【００１９】
また、上記ＰＣＢ基板のキャパシタンスは、１ないし１００ｐＦであればよい。
【００２０】
また、上記部分放電センサーの周波数帯域は、１０ＭＨｚないし１ＧＨｚであればよい。
【００２１】
また、上記ＰＣＢ基板は、板形状であればよい。
【００２２】
本発明による部分放電検知装置は、外箱と、上記外箱内に設けられる内部導体と、上記外箱と上記内部導体とを絶縁させる絶縁ガスとを含むガス絶縁機器内部の部分放電を検知する部分放電検知装置であって、部分放電センサーと、上記部分放電センサーの上記連結端子に連結され上記部分放電センサーで検知された部分放電信号を受けて外部に引き出すコネクターとを含み、上記部分放電センサーは、上記外箱内に設けられる。
【００２３】
また、上記部分放電センサーは、上記外箱の内壁に取り付けられてよい。
【００２４】
また、上記コネクターは、上記外箱の外壁に取り付けられてよい。
【００２５】
また、上記コネクターと上記部分放電センサーは、上記外箱に通孔を形成して連結すればよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＰＣＢ基板の上に部分放電信号検知パターンを成形するため、広帯域の周波数特性を持つ部分放電センサーの製作が容易となる。このため、遠く離れたところから発生した部分放電信号も検知が可能であるという利点がある。
【００２７】
また、本発明による部分放電センサーはガス絶縁機器の内部に設けられるため、外部ノイズに影響されない部分放電検知装置を構成することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】外付け型センサーをガス絶縁機器の外部に設けて部分放電を測定する装置及び方法の概念を示す平面図である。
【図１ｂ】図１ａに示す装置の断面図である。
【図２】従来のＵＨＦセンサーをガス絶縁機器の外箱内に設けて部分放電を測定する装置及び方法の概念を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態による部分放電センサー１００の概略的な斜視図である。
【図４ａ】本実施形態による部分放電センサー１００と従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示すグラフである。
【図４ｂ】本実施形態による部分放電センサー１００と従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示すグラフである。
【図５ａ】本実施形態による部分放電センサー１００と従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示すグラフである。
【図５ｂ】本実施形態による部分放電センサー１００と従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による部分放電検知装置２１０が設けられたガス絶縁機器４００の概略的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について添付した図面を参照して説明する。なお、該実施形態は本発明を説明するための一つの実施形態に過ぎず、かかる実施形態によって本発明の技術的思想とその核心構成及び作用が制限されるものではない。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態による部分放電センサー１００の概略的な斜視図である。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態による部分放電センサー１００は、板形状のＰＣＢ基板１１０に部分放電信号を検知するための部分放電信号検知パターン１２０が成形されてなる。
【００３２】
ＰＣＢ(printed circuit board)基板１１０が板形状に形成されることで、部分放電センサー１００の全体高さが低くなる。後で詳述するが、部分放電センサー１００の高さが低くなると、ガス絶縁機器の外箱内壁に直接取り付けてもガス絶縁機器の絶縁特性に問題を起こすことがないようになる。
【００３３】
ＰＣＢ基板１１０の絶縁特性によるキャパシタンス容量は、ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電信号をカップリングする役割を果たす。ガス絶縁機器の内部で発生した部分放電信号は、低周波領域から超高周波領域の信号の全てを含むため、ＰＣＢ基板１１０のキャパシタンス容量が１ないし１００ｐＦの範囲にあるとき、部分放電センサー１００が優れた感度を示す。
【００３４】
ＰＣＢ基板１１０には回路特性を示すパターンの形成が容易である。このため、ＵＨＦセンサーに比べて、部分放電有無を検知する部分放電信号検知パターン１２０の形成が極めて容易であり、それだけ多様な形態のパターンを形成することができる。部分放電信号検知パターン１２０は、コイル形状だけでなく、円形、スパイラル形状、多角形形状などの様々な形態で実現することが可能であり、各形態ごとにセンサーの感度特性が異なる。
【００３５】
したがって、本実施形態による部分放電センサー１００は、ＰＣＢ基板１１０に部分放電信号検知パターン１２０が成形されてなる。このため、広帯域としての製作が難しいＵＨＦセンサーとは異なり、周波数帯域が数ＭＨｚないし数ＧＨｚに至る広帯域特性を持つ部分放電センサー１００を容易に製作することができる。ガス絶縁機器の内部の部分放電信号の周波数特性上、部分放電センサー１００は、１０ＭＨｚないし１ＧＨｚの範囲の周波数特性を持つことが好ましい。
【００３６】
図４ａ乃至図５ｂは、本実施形態による部分放電センサー１００と従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示すグラフである。
【００３７】
図４ａ乃至図５ｂにおいて、図４ａ及び図５ａのグラフは、本実施形態による部分放電センサー１００を利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示す。一方で、 図４ｂ及び図５ｂのグラフは、従来のＵＨＦセンサーを利用してガス絶縁機器内部の部分放電信号を検知した結果を示す。このとき、ＵＨＦセンサーは、ガス絶縁機器の外箱内部に設けられる。
【００３８】
図４ａ及び図４ｂは、時間領域において時間帯別に検知される部分放電信号を示すグラフである。図４ａのグラフ 及び 図４ｂのグラフの中央部に点線にて示したように、本実施形態による部分放電センサー１００が、ＵＨＦセンサーに比べて２倍ないし３倍の大きな信号を検知することが分かる。また、 図４ａのグラフでは、 図４ｂのグラフでは検知されなかった部分放電信号が検知されたことが分かる。すなわち、本実施形態による部分放電センサー１００では、従来のＵＨＦセンサーに比べて高感度の検知が可能である。
【００３９】
図５ａ及び図５ｂは、周波数領域での検知された部分放電信号を示したグラフである。本実施形態による部分放電センサー１００は、従来のＵＨＦセンサーに比べて容易に広帯域周波数応答特性を持つように製作することができる。このため、 図５ａ及び図５ｂに示すように、広帯域にかけて部分放電信号を検知することができる。すなわち、本実施形態による部分放電センサー１００は、従来のＵＨＦセンサーに比べて超高周波領域の応答特性だけでなく高周波領域の応答特性が良いため、遠く離れたところから発生した部分放電信号も検知が可能である。
【００４０】
また、図３を参照すれば、本実施形態による部分放電センサー１００は、部分放電信号検知パターン１２０で検知された部分放電信号を外部に引き出すコネクターに連結できる連結端子１３０を含む。上記コネクターについては後で詳述する。また、ガス絶縁機器への取り付けを容易にする固定部１４０を含む。図３に示すように、固定部１４０は通孔からなり、センサー１００を取り付けしたい位置にボルトなどを挿通して固定すればよい。しかし、これに限定されるものではなく、固定部１４０が接着力を持ち、センサーを取り付けしたい位置に接着することで固定してもよい。すなわち、ガス絶縁機器にセンサー１００を容易に取り付けできるものであれば、如何なる形態でも採択可能である。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態による部分放電検知装置２１０が設けられたガス絶縁機器４００の概略的な部分断面図である。図６に示すように、部分放電検知装置２１０は、部分放電センサー１００とコネクター２００を含む。
【００４２】
部分放電検知装置２１０に利用される部分放電センサー１００については前述したため、その構成についての詳しい説明は省略する。本実施形態によれば、部分放電センサー１００は、ガス絶縁機器４００を構成する外箱３１０の内側に設けられる。部分放電センサー１００が外箱３１０の内側に設けられることで、外部ノイズが部分放電センサー１００に及ぼす影響が最小化される。
【００４３】
部分放電センサー１００は、図２に示すように、外箱３１０に別途の通孔を形成して外箱３１０の内側に設けることもできる。すなわち、従来のように監視窓を設けて部分放電センサー１００を設けることもできる。また、外箱３１０と内部導体３３０との間の空間、すなわち、絶縁ガス３２０が充填されている空間に別途の構造物を設置して設けることもできる。
【００４４】
しかし、部分放電センサー１００は、その高さが小さいため、従来のように別途の監視窓を設けずに、すなわち、外箱３１０の内側壁に直接取り付けて設けてもガス絶縁機器４００の絶縁特性を損なうことなどない。また、別途の構造物を利用して部分放電センサー１００を外箱３１０の内側に設ける場合、部分放電検知装置の構造が複雑になり、ガス絶縁機器４００の絶縁特性を損なう恐れがある。このため、図６に示すように、本実施形態では、部分放電センサー１００が外箱３１０の内側壁に直接取り付けられて設けられる。このとき、部分放電センサー１００に固定部１４０（図３参照）が形成されている場合、部分放電センサー１００は、固定部１４０を利用して外箱３１０の内側壁に取り付けられる。
【００４５】
このように、部分放電センサー１００が外箱３１０の内側壁に直接取り付けられて設けられると、部分放電センサーを設けるための通孔が形成された外箱を別途に製作しなくて済む。このため、外箱の製作にかかるコストが節減されるという効果があり、ガス絶縁機器４００に部分放電検知装置２１０を簡易に設けることができるという利点がある。
【００４６】
本実施形態による部分放電検知装置２１０は、部分放電センサー１００で検知された部分放電信号を外部に引き出すためのコネクター２００を含む。図６に示すように、コネクター２００は、外箱３１０の外側壁に固定され、小さい通孔２０１が形成されその通孔を介して部分放電検知装置２１０の連結端子１３０（図３参照）に直接連結される。コネクター２００が連結端子１３０に連結された後は、通孔２０１の隙間は絶縁ガス３２０の気密保持のためシールされる。本実施形態によれば、外箱３１０の外側壁に簡易に通孔２０１を形成し、該通孔２１０を介してコネクター２００が部分放電センサー１００に連結される。したがって、部分放電検知装置２１０を容易に設置することができる。コネクター２００が外箱３１０の外部に設けられるため、コネクター２００によるガス絶縁機器４００内部の絶縁特性への影響が全くない。
【００４７】
また、コネクター２００は、外箱３１０に形成された通孔から連結端子１３０によって直接連結されるため、センサー１００で検知された部分放電信号を外部に引き出すために外箱３１０の内部に別途の装置を設置しなくて済み、この結果、部分放電検知装置２１０の構造が簡単になるという利点があり、またガス絶縁機器４００の絶縁特性に悪影響を及ぼすことがない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、製作が容易で且つ広帯域特性を持つ部分放電センサー及びこれを利用した部分放電検知装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  部分放電センサー
１１０  ＰＣＢ基板
１２０  部分放電信号検知パターン
１３０  連結端子
１４０  固定部
【図１ａ】
2010181395.tif 000003
【図１ｂ】
2010181395.tif 000004
【図２】
2010181395.tif 000005
【図３】
2010181395.tif 000006
【図４ａ】
2010181395.tif 000007
【図４ｂ】
2010181395.tif 000008
【図５ａ】
2010181395.tif 000009
【図５ｂ】
2010181395.tif 000010
【図６】
2010181395.tif 000011