(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、
前記被測定物で部分放電が生じる電位の直流電圧を出力する直流電源と、
前記被測定物に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源と、
前記直流電源又は前記交流電源を前記被測定物に、電気的に接続又は非接続状態とするスイッチング動作を行うスイッチと、
前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記スイッチによって前記直流電源を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ前記直流電圧が印加されるように、電気的に接続することを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項２】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、
前記被測定物に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源と、
前記交流電源から出力される両極性の交流波形の交流電圧を、片極性の全波整流波形電圧に変換する全波整流手段と、
前記交流電圧又は前記全波整流波形電圧を、前記被測定物に印加又は非印加状態とする切り替え動作を行う切替スイッチと、
前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記切替スイッチによって前記全波整流波形電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにすることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項３】
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記切替スイッチによって前記全波整流波形電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする請求項２に記載の部分放電測定装置。
【請求項４】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、
交流電圧を０Ｖ電位に対して正負何れかの極側にシフトするオフセットを行った交流オフセット電圧を、前記被測定物へ出力する電源と、
前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記電源からの前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにすることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項５】
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記電源からの前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする請求項４に記載の部分放電測定装置。
【請求項６】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の直流電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じるように印加することを特徴とする部分放電測定方法。
【請求項７】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、この変換された全波整流波形電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じるように印加することを特徴とする部分放電測定方法。
【請求項８】
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、この変換された全波整流波形電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする請求項７に記載の部分放電測定方法。
【請求項９】
導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、
前記部分放電開始電圧の測定前に、交流電圧を０Ｖ電位に対して正負何れかの極側にシフトするオフセットを行った交流オフセット電圧を、前記被測定物に当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加することを特徴とする部分放電測定方法。
【請求項１０】
前記部分放電開始電圧の測定前に、前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする請求項９に記載の部分放電測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧機器における絶縁皮膜間の部分放電開始時の電圧を測定する部分放電測定装置及び部分放電測定方法に関し、特に絶縁皮膜の厚さを適正に推定可能とするために、同一被測定物（高電圧機器）に対する部分放電開始電圧の測定ばらつきを低減させる部分放電測定装置及び部分放電測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、絶縁体に高電圧が加わると、絶縁体内の空間（ボイド）や絶縁体同士が接する隙間の空間で、部分放電と呼ばれる微小な放電が発生することが知られている。ここで、交流電源の場合は、交流電圧の極性が反転する度に部分放電が発生し、これによって絶縁体を継続的に浸食し、やがては絶縁破壊に至る。この部分放電は、空間の距離と電界強度とがパッシェンの法則に従った一定条件を満たすと発生することが知られている。
【０００３】
このため、機器内で放電の発生が許されない様な高電圧機器の製造に当っては、放電発生条件を満たさない様に、印加電圧と絶縁体の厚さ及び誘電率等を決定して設計が行われている。例えば、車両搭載のハイブリッドモータは高電圧で作動させているので、部分放電を起こさないようにすることが設計基準において重要となっている。
【０００４】
また、設計又は製造の段階で、絶縁体の厚さがどの程度あるのかを判断する必要があり、一般的に非破壊検査である部分放電測定が行われている。これは、部分放電が発生し始める時の印加電圧である部分放電開始電圧が、膜厚によって変わることを利用するものである。この部分放電測定は、例えばハイブリッドモータ完成後の検査時に、モータコイルの絶縁皮膜の潰れやひび等を調べるために行う。
【０００５】
しかし、部分放電開始電圧は、測定条件によって大きくばらつきが発生する。図１は、高電圧機器等の同一被測定物に、横軸にＩＶ０〜ＩＶ６で示す電圧「Ｖ」を繰り返し時間間隔を置いて印加し、この時の縦軸にＥＤ１〜ＥＤ１０００で示す放電量「ｐＣ」を測定した例を示す。この例において、符号Ｊ１〜Ｊ５等の立ち上がり線で示すように放電量が急激に立上る際の印加電圧が部分放電開始電圧となる。但し、低電圧域の値は、測定時のノイズ成分である。図１における部分放電開始電圧は、測定毎に変動することがわかる。
【０００６】
ここで、部分放電開始電圧がばらつく理由を、図２を参照して説明する。図２は巻回されたコイルの絶縁皮膜Ｉ１，Ｉ２同士が当接している状態の断面図である。図２（ａ）に示すように、各コイル間に高電圧が印加されることにより、空間に高電圧が加わった際、絶縁体空間部において、絶縁皮膜表面の残留電荷（丸中に＋，−で示す）や矢印Ｙ１で示す宇宙線による空間気体の電離によって発生する初期電子（丸中に−で示す）が高電界によって加速される。
【０００７】
この加速された初期電子が気体分子と衝突することで図２（ｂ）に矢印Ｙ２で示すように電離が開始され、これが継続的に発生することで図２（ｃ）に矢印Ｙ３で示すように経路破壊（部分放電）が形成される。このため、絶縁皮膜表面の残留電荷の有無によって初期電荷の有無が変わり、この変化に応じて部分放電開始電圧がばらつく。また絶縁皮膜表面に残留電荷があった場合でも、その電荷量に応じて絶縁体空間部の電位差が変化するため、同様にばらつきを発生させてしまう。この部分放電開始電圧のばらつきは、例えば図１では部分放電開始電圧Ｊ１〜Ｊ５が、およそ印加電圧ＩＶ３〜ＩＶ５の広い電圧幅にばらついた状態となる。
【０００８】
これに対して、部分放電測定前に一定量の放電をさせ、絶縁皮膜表面の電荷量をコントロールし、部分放電開始電圧の測定ばらつきを低減する手法が特許文献１にて提案されている。これは、測定前に予め定められた量のプレ放電を行うことで、絶縁皮膜表面の残留電荷をコントロールし、部分放電開始電圧を少ないばらつきで測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記の特許文献１の手法では、同一被測定物でも測定条件や被測定物の種類によっては、部分放電が、ある印加電圧を境に急激に発生し、目標の放電量を超え、絶縁皮膜表面の電荷量にばらつきが生じる場合がある。また、目的の放電量にするためには継続的に部分放電を発生させる必要があり、このためプレ放電時間が測定毎に変わるため積算放電量がばらつく。言い換えれば、プレ放電の時間が異なるので、その分、絶縁皮膜表面の電荷量の積算値がばらつく。このように絶縁皮膜表面の電荷量がばらつくので、絶縁皮膜間の電位差が異なってしまい、これによって部分放電開始電圧値が異なってしまう。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも大きくなるといった問題が生じる。
【００１１】
このように部分放電開始電圧の測定値がばらつく場合、例えばハイブリッドモータのコイルの絶縁皮膜を適正設計値よりも厚くしておかなければ、その測定ばらつきを吸収することができない。絶縁皮膜を厚くした場合、コスト高の要因となる。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、同一被測定物に対する部分放電開始電圧の測定値のばらつきを低減することができる部分放電測定装置及び部分放電測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、前記被測定物で部分放電が生じる電位の直流電圧を出力する直流電源と、前記被測定物に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源と、前記直流電源又は前記交流電源を前記被測定物に、電気的に接続又は非接続状態とするスイッチング動作を行うスイッチと、前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記スイッチによって前記直流電源を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ前記直流電圧が印加されるように、電気的に接続することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、部分放電測定装置によって、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、直流電源からの直流電圧によって被測定物に１回のみ部分放電を発生させるプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、その電荷発生量の増大は抑制される。つまり、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、前記被測定物に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源と、前記交流電源から出力される両極性の交流波形の交流電圧を、片極性の全波整流波形電圧に変換する全波整流手段と、前記交流電圧又は前記全波整流波形電圧を、前記被測定物に印加又は非印加状態とする切り替え動作を行う切替スイッチと、前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記切替スイッチによって前記全波整流波形電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにすることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、部分放電測定装置によって、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、交流電源からの交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、これを被測定物に１回のみ部分放電を発生させるように印加するプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記切替スイッチによって前記全波整流波形電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、全波整流波形電圧の印加により被測定物で部分放電が生じ、これにより電荷が被測定物の絶縁体表面に残留する。この残留によって、絶縁体間の空間電圧の絶対値は変わらないが、縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、このため、部分放電が前回に比較して低い放電量で生じながら数回で生じなくなる。この場合の絶縁体表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定装置において、交流電圧を０Ｖ電位に対して正負何れかの極側にシフトするオフセットを行った交流オフセット電圧を、前記被測定物へ出力する電源と、前記被測定物で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める検出演算手段とを備え、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記電源からの前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにすることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、部分放電測定装置によって、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、電源からの交流オフセット電圧を、被測定物に１回のみ部分放電を発生させるように印加するプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物での部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記電源からの前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、交流オフセット電圧の印加により被測定物で部分放電が生じ、これにより被測定物の絶縁体表面に残留した電荷によって、絶縁体間の空間電圧の絶対値は変わらないが、縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、このため、部分放電が前回に比較して低い放電量で生じながら数回で生じなくなる。この場合の絶縁体表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の直流電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じるように印加することを特徴とする。
【００２４】
この方法によれば、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、被測定物に１回のみ部分放電が発生するように直流電圧を印加するようにした。これによって、被測定物に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。この電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となり、このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、この変換された全波整流波形電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が１回のみ生じるように印加することを特徴とする。
【００２６】
この方法によれば、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、被測定物に１回のみ部分放電が発生するように片極性の全波整流波形電圧を印加するようにした。これによって、被測定物に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。この電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となり、このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記被測定物で部分放電が生じる電位の交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、この変換された全波整流波形電圧を前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする。
【００２８】
この方法によれば、全波整流波形電圧の印加により被測定物で部分放電が生じ、これにより電荷が被測定物の絶縁体表面に残留するが、この残留電荷によって縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、部分放電の放電量が徐々に減少して数回で生じなくなる。この場合の残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留するので、その状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【００２９】
請求項９に記載の発明は、導体が絶縁体で被覆された被測定物に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する部分放電測定方法において、前記部分放電開始電圧の測定前に、交流電圧を０Ｖ電位に対して正負何れかの極側にシフトするオフセットを行った交流オフセット電圧を、前記被測定物に当該被測定物で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加することを特徴とする。
【００３０】
この方法によれば、被測定物の部分放電開始電圧の測定前に、交流オフセット電圧を、被測定物に１回のみ部分放電を発生させるように印加するようにした。これによって、被測定物に部分放電が１回だけ生じるので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。この電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となり、このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、前記部分放電開始電圧の測定前に、前記交流オフセット電圧が前記被測定物に、当該被測定物で部分放電が発生し、その後に該部分放電の発生が無くなる時点まで印加されるようにすることを特徴とする。
【００３２】
この方法によれば、交流オフセット電圧の印加により被測定物で部分放電が生じ、これにより電荷が被測定物の絶縁体表面に残留するが、この残留電荷によって縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、部分放電の放電量が徐々に減少して数回で生じなくなる。この場合の残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留するので、その状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の被測定物における部分放電時の放電量と印加電圧との関係図である。
【図２】被測定物における部分放電の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の部分放電測定装置により被測定物にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施形態の被測定物における部分放電時の放電量と印加電圧との関係図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】全波整流の説明図である。
【図８】第２実施形態の部分放電測定装置において全波整流波形電圧で被測定物に部分放電が生じる際の説明図である。
【図９】交流電圧で被測定物に部分放電が生じる際の説明図である。
【図１０】第２実施形態の部分放電測定装置により被測定物にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態の部分放電測定装置における交流オフセット電圧生成の説明図である。
【図１３】第３実施形態の部分放電測定装置により被測定物にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００３５】
（第１実施形態）
図３は、本発明の第１実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。図３において、１は部分放電測定装置、２は導体が絶縁体（又は絶縁皮膜）で被覆された被測定物である。部分放電測定装置１は、交流電源３と、インピーダンス部４と、コンデンサ５と、放電電流検出演算部６と、直流電源７と、第１スイッチ８と、第２スイッチ９とを備えて構成されている。
【００３６】
交流電源３及び直流電源７は、インピーダンス部４を介して被測定物２の一端とアースとの間に並列に接続されており、各電源３，７とアースとの間には第１スイッチ８及び第２スイッチ９が接続されている。被測定物２の他端はアースに接続されている。また、インピーダンス部４及び被測定物２の接続間と、被測定物２及びアースの接続間とには、インピーダンス部４側に配置されたコンデンサ５と放電電流検出部６が直列に接続されている。
【００３７】
但し、被測定物２が例えばハイブリッドモータのモータコイルであれば、被測定物２において電圧が印加される両端は、図２（ａ）に示したように、巻回されたコイルの両端となり、このコイルの絶縁皮膜Ｉ１，Ｉ２同士は当接した状態となっている。
【００３８】
インピーダンス部４は、被測定物２の放電時の放電電流を遮断する。コンデンサ５は、被測定物２を放電電流検出演算部６に結合するものであり、高周波数の放電電流を放電電流検出演算部６へ出力する。第１スイッチ８は、直流電源７を被測定物２に接続／非接続状態とするオン／オフスイッチ、第２スイッチ９は、交流電源３を被測定物２に接続／非接続状態とするオン／オフスイッチである。その接続の際、各電源３，７と被測定物２との間にはインピーダンス部４が介在するが、インピーダンス部４はリアクタンスが小さいので、各電源３，７の何れかの電圧はそのまま被測定物２に印加されるようになっている。放電電流検出演算部６は、被測定物２の放電時の放電電流を検出し、この検出された放電電流に応じた放電量並びに放電開始電圧を求める。
【００３９】
このような構成の部分放電測定装置１によって被測定物２にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
まず、ステップＳ１において、プレ放電の印加電圧及び印加時間を設定する。印加電圧は、被測定物２において必ず部分放電が生じる電圧値の１．５〜２倍程度の高電圧とする。つまり、直流電源７から出力される直流電圧がその設定高電圧とされる。また、印加時間は、その直流高電圧を被測定物２に印加した際に必ず部分放電が１回だけ生じる時間とする。この時間が短すぎると部分放電が生じない。
【００４１】
次に、ステップＳ２において、第１スイッチ８のみをＯＮ（オン）とする。これによってステップＳ３において、直流電源７から被測定物２へ直流高電圧が印加される。ステップＳ４において、その直流高電圧の印加時間が上記ステップＳ１で設定されたプレ印加時間に達すると、このプレ印加時間以前の何れかにおいて被測定物２において部分放電が生じる。この部分放電によって、例えば図２（ａ）に示したように絶縁皮膜Ｉ１，Ｉ２の表面に少量の電荷（丸中に＋，−で示す）が残留する。
【００４２】
つまり、被測定物２に直流高電圧を印加すると、電圧が上昇する期間に被測定物２の絶縁体空間部の電圧が上昇し、部分放電が発生する。この発生した部分放電の電流は高周波数なのでコンデンサ５を介して放電電流検出演算部６で検出される。
【００４３】
また、その発生した部分放電は被測定物２の絶縁皮膜表面に残留するため空間の電位差が低下し、このため、それ以上継続して放電が発生しなくなる。従って、直流高電圧の印加によって被測定物２に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、その電荷発生量の増大は抑制される。つまり、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない所定量の電荷が残留する。この残留電荷量は、後述の部分放電開始電圧の測定前に行う、本プレ放電において略一定となる。
【００４４】
更に、ステップＳ４において、被測定物２への直流高電圧の印加時間が、上記ステップＳ１で設定されたプレ印加時間を超えたと判断されると、ステップＳ５において、第１スイッチ８がＯＦＦ（オフ）とされ、直流高電圧の印加が停止される。つまり、ステップＳ２〜Ｓ５の動作によって、被測定物２への直流高電圧の印加がパルス状に行われる。
【００４５】
その後、ステップＳ６において、第２スイッチ９のみがＯＮとされ、これによって交流電源３からの交流電圧が被測定物２に印加され、ステップＳ７において、部分放電開始電圧が測定される。この測定は、交流電源３から交流電圧を徐々に上げて被測定物２に印加し、この印加で最初に部分放電が生じた際の電圧を、放電電流検出演算部６で求めて行う。この測定される部分放電開始電圧は、例えば図５に符号Ｊ１１〜Ｊ１３等の立ち上がり線で示すように放電量「ｐＣ」が急激に立上る際の印加電圧「Ｖ」が部分放電開始電圧となる。この測定時の部分放電開始電圧Ｊ１１〜Ｊ１３のばらつきは、図１に示した従来例の部分放電開始電圧Ｊ１〜Ｊ５が、およそ印加電圧ＩＶ３〜ＩＶ５の広い電圧幅にばらついた状態であったのに対して、図５のようにおよそ印加電圧ＩＶ２とＩＶ３との略中間位置からＩＶ３前後までの狭い電圧幅となっている。
【００４６】
このように第１実施形態の部分放電測定装置１は、導体が絶縁体で被覆された被測定物２に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定するものであり、本実施形態の特徴は、被測定物２で部分放電が生じる電位の直流電圧を出力する直流電源７と、被測定物２に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源３と、直流電源７又は交流電源３を被測定物２に、電気的に接続又は非接続状態とするスイッチング動作を行うスイッチ８，９と、被測定物２で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める放電電流検出演算部６とを備えた。そして、部分放電開始電圧の測定前にスイッチ８によって、直流電源７を被測定物２に、当該被測定物２で部分放電が１回のみ生じる時間だけ直流電圧が印加されるように、電気的に接続を行うようにした。
【００４７】
この構成によれば、部分放電測定装置１によって、被測定物２の部分放電開始電圧の測定前に、直流電源７からの直流電圧によって被測定物２に１回のみ部分放電を発生させるプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物２に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、その電荷発生量の増大は抑制される。つまり、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。言い換えれば、測定される部分放電開始電圧値のばらつきを低減させることが出来る。
【００４８】
このように部分放電開始電圧の測定値のばらつきが小さくなるので、例えば被測定物２がハイブリッドモータのコイルである場合、そのコイルの絶縁皮膜を適正設計値とするか又は適正設計値に近づけることができ、従来のように絶縁皮膜を厚くしておかなくてもよいので、その分、コスト低減を図ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。図６に示す部分放電測定装置１−１は、交流電源３と、全波整流回路１０と、第１切替スイッチ１１と、第２切替スイッチ１２と、インピーダンス部４と、コンデンサ５と、放電電流検出演算部６とを備えて構成されている。
【００５０】
全波整流回路１０は、カソード端同士を接続した２つのダイオードＤ１，Ｄ２と、アノード端同士を接続した２つのダイオードＤ３，Ｄ４とが、一方の端子がアース接地された交流電源３のアース側端子及び電源側端子の間に、並列に接続されて構成されている。
【００５１】
第１切替スイッチ１１は、切替接続部１１ａをＨ端子又はＬ端子に切り替えて接続できるようになっており、全波整流回路１０とインピーダンス部４との間に介在されている。この第１切替スイッチ１１のＨ端子が、交流電源３の電源側端子に接続され、Ｌ端子が各ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード接続部分に接続され、切替接続部１１ａがインピーダンス部４に接続されている。
【００５２】
第２切替スイッチ１２は、切替接続部１２ａをＨ端子又はＬ端子に切り替えて接続できるようになっており、全波整流回路１０と被測定物２との間に介在されている。この第２切替スイッチ１２のＬ端子が、全波整流回路１０のアース接続側に接続され、Ｈ端子が各ダイオードＤ３，Ｄ４のアノード接続部分に接続され、切替接続部１２ａが被測定物２の両端の内、インピーダンス部４への接続端と反対側の端部に接続されている。
【００５３】
つまり、被測定物２は、一端がインピーダンス部４に、他端が切替接続部１２ａに接続されている。また、インピーダンス部４及び被測定物２の接続間と、被測定物２及び切替接続部１２ａの接続間には、インピーダンス部４側に配置されたコンデンサ５と放電電流検出部６が直列に接続されている。
【００５４】
全波整流回路１０は、交流電源３から出力される図７（ａ）に示すような両極性の交流波形Ｗ１を、図７（ｂ）に示すような片極性（例えば正極性）の全波整流波形Ｗ２に変換するものである。
【００５５】
第１及び第２切替スイッチ１１，１２は、交流電源３からの交流波形Ｗ１が、全波整流回路１０で片極性の全波整流波形Ｗ２に変換されて、被測定物２へ印加されるようにスイッチング切替を行うものである。第１切替スイッチ１１の切替接続部１１ａをＨ端子側へ切り替え、第２切替スイッチ１２の切替接続部１２ａをＬ端子側へ切り替えることで、交流電源３からの交流波形Ｗ１がそのままの状態でインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加される。
【００５６】
一方、第１切替スイッチ１１の切替接続部１１ａをＬ端子側へ切り替え、第２切替スイッチ１２の切替接続部１２ａをＨ端子側へ切り替えることで、交流電源３からの交流波形Ｗ１が全波整流回路１０で全波整流波形Ｗ２に変換されてインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加される。この印加される全波整流波形Ｗ２の電圧レベルＶｐを適切に設定することで、前述した直流電源７からの直流電圧を印加したと同様に、被測定物２において継続性の無いパルス状の部分放電を発生させることが出来る。
【００５７】
このパルス状の部分放電の発生について図８を参照して更に説明する。図８（ａ）は被測定物２における印加電圧等の各種電圧の様子を示す様態図である。２ａは被測定物２の導体、２ｂは導体を被覆する絶縁体（絶縁皮膜）であり、導体２ａ間に印加電圧Ｖが印加されると、絶縁皮膜２ｂに電圧Ｖｉ１とＶｉ２とが加わり、その絶縁皮膜２ｂ間の空間に電圧Ｖｇが加わる。この状態において絶縁皮膜２ｂ間に部分放電１６が発生する。
【００５８】
ここで、印加電圧Ｖとして図８（ｂ）に示す全波整流波形Ｗ２が印加されたとする。この場合、絶縁皮膜２ｂに電圧Ｖｉ１とＶｉ２とが加わり、図８（ｃ）に矢印Ｙ１１で示すように、各絶縁皮膜２ｂ間の空間（絶縁体空間）に電圧（空間電圧）Ｖｇの印加が開始され、この印加開始から空間電圧Ｖｇが上昇し始め、印加電圧ＶがピークＶｐとなって空間電圧Ｖｇが矢印Ｙ１２で示すように一定電圧を超えると、絶縁体空間部分で部分放電１６が発生する。
【００５９】
この部分放電１６により電荷が絶縁皮膜２ｂの表面に残留することで絶縁体空間の０Ｖ電位が、図９（ｃ）に示すように正極側上方にオフセットされる。この際、空間電圧Ｖｇの絶対値は上昇しない。このため、部分放電は矢印Ｙ１３で示すように前回に比較して低い放電量で生じるが、その後は生じなくなる。つまり、部分放電の発生は続かない。この場合の絶縁皮膜２ｂ表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。
【００６０】
これに対して、図９（ａ）に示すような両極性の交流波形Ｗ１の電圧Ｖが、図９（ｂ）に矢印Ｙ２１で示すように印加された場合、矢印Ｙ２２で示すように一度部分放電１６が発生すると、絶縁皮膜２ｂの残留電荷によって電極反転時の電圧が印加電圧レベルＶｐよりも上昇する。このため、矢印Ｙ２３で示すように再度放電が発生し、これを矢印Ｙ２４、Ｙ２５で示すように繰り返すため、継続的に部分放電１６が発生してしまう。このため、プレ放電においては、被測定物２への交流波形Ｗ１の電圧印加は不適切である。
【００６１】
このような構成の部分放電測定装置１−１によって被測定物２にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１１において、プレ放電の印加電圧及び印加時間を設定する。印加電圧は、交流電源３からの交流波形Ｗ１の電圧ＶのレベルＶｐを被測定物２において必ず部分放電が生じるレベルとする。印加時間は、その交流波形Ｗ１の電圧Ｖを被測定物２に印加した際に必ず部分放電が１回だけ生じる時間とする。この時間が短すぎると部分放電が生じない。
【００６３】
次に、ステップＳ１２において、第１切替スイッチ１１の切替接続部１１ａをＬ端子側、第２切替スイッチ１２の切替接続部１２ａをＨ端子側へ切り替える。これによってステップＳ１３において、交流電源３からの交流波形Ｗ１が全波整流回路１０で全波整流波形Ｗ２に変換されてインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加される。
【００６４】
ステップＳ１４において、その直流高電圧の印加時間が上記ステップＳ１１で設定されたプレ印加時間に達すると、このプレ印加時間以前の何れかにおいて被測定物２において部分放電が生じる。そして、被測定物２への全波整流波形Ｗ２の電圧Ｖの印加時間が、上記ステップＳ１１で設定されたプレ印加時間を超えたと判断されると、ステップＳ１５において、交流電源３の電圧印加が停止される。
【００６５】
このようにプレ印加時間を決めることによって、被測定物２に部分放電が１回だけ生じるようにしてある。このように部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。この残留電荷量は、後述の部分放電開始電圧の測定前に行う、本プレ放電において略一定となる。
【００６６】
但し、このステップＳ１４〜Ｓ１５では、被測定物２に部分放電が１回だけ生じるように、交流電源３の電圧印加を停止していたが、前述したように部分放電が複数回発生して自然に放電しなくなる時点で交流電源３を停止するようにしても良い。この部分放電によって、上述したように絶縁皮膜２ｂの表面に電荷が残留する。この残留電荷により、絶縁皮膜２ｂ間の空間電圧Ｖｇの絶対値は上昇しないが、絶縁皮膜２ｂ間の空間の０Ｖ電位が正極側上方にオフセットするので、部分放電の発生は続かない。
【００６７】
これら何れのプレ印加時間設定の場合も、絶縁体表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留することになる。
【００６８】
その後、ステップＳ１６において、第１切替スイッチ１１の切替接続部１１ａをＨ端子側、第２切替スイッチ１２の切替接続部１２ａをＬ端子側へ切り替えることで、交流電源３からの交流波形Ｗ１がそのままの状態でインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加され、ステップＳ１７において、部分放電開始電圧が測定される。
【００６９】
このように第２実施形態の部分放電測定装置１−１は、導体が絶縁体で被覆された被測定物２に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する。本実施形態の特徴は、被測定物２に部分放電を発生させるための交流電圧を出力する交流電源３と、交流電源３から出力される両極性の交流波形の交流電圧を、片極性の全波整流波形電圧に変換する全波整流回路１０と、交流電圧又は全波整流波形電圧を、被測定物２に印加又は非印加状態とする切り替え動作を行う切替スイッチ１１，１２と、被測定物２で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める放電電流検出演算部６とを備え、部分放電開始電圧の測定前に、切替スイッチ１１，１２によって全波整流波形電圧が被測定物２に、当該被測定物２で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにした。
【００７０】
この構成によって、部分放電測定装置によって、被測定物２の部分放電開始電圧の測定前に、交流電源３からの交流電圧を片極性の全波整流波形電圧に変換し、これを被測定物２に１回のみ部分放電を発生させるように印加するプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物２に部分放電が１回だけ生じ、その絶縁皮膜表面には必ず電荷が発生するが、部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００７１】
また、部分放電開始電圧の測定前に、切替スイッチ１１，１２によって全波整流波形電圧が被測定物２に、当該被測定物２で部分放電が発生し、その後その発生が無くなる時点まで印加されるようにしても良い。
【００７２】
この場合、被測定物２での部分放電による絶縁体表面の残留電荷によって、絶縁体間の空間電圧の絶対値は変わらないが、縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、このため、部分放電が前回に比較して低い放電量で生じながら数回で生じなくなる。この場合の絶縁体表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【００７３】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る部分放電測定装置の構成を示すブロック図である。図１１に示す部分放電測定装置１−２は、交流電源３及び直流電源７が直列接続された構成を含む電源１８と、インピーダンス部４と、コンデンサ５と、放電電流検出演算部６とを備えて構成されている。
【００７４】
電源１８は、交流電源３の交流電圧のみを出力するか、又は、交流電源３の交流電圧を直流電源７の直流電圧でオフセットし、このオフセットされた交流オフセット電圧を出力する。この交流オフセット電圧について図１２を参照して説明する。図１２（ａ）に示すように、交流電圧３の交流電圧Ｖは、０Ｖ電位を中央に上下に同レベルＶｐだけ波形Ｗ１が突き出た正弦波となっている。その０Ｖ電位を、直流電源７の直流電圧によって図１２（ｂ）に矢印Ｙ３０で示すように、負極側へ所定レベルずらすオフセットを行い、これによって正極側の電圧レベルがＶｐよりも大きいＶｐ１となった交流オフセット電圧Ｖ１を生成する。
【００７５】
なお、交流オフセット電圧Ｖ１は、オフセットによって０Ｖ電位が正負何れかの極側にずれたアンバランスな交流電圧となっていれば良い。破線Ｌ０で示すように、正弦波Ｗ１の最下端位置に０Ｖ電位があってもよく、この逆に最上端位置に０Ｖ電位があってもよい。
【００７６】
このような交流オフセット電圧Ｖ１を被測定物２に印加した場合、第２実施形態で説明したと同様に、被測定物２の絶縁体空間部分で部分放電１６が発生し、この部分放電１６により、空間電圧Ｖｇの絶対値は変わらないが、電荷が絶縁皮膜２ｂの表面に残留することで絶縁体空間の０Ｖ電位が、正極側上方にオフセットされる。このため、部分放電が前回に比較して低い放電量で生じ、その後の部分放電においても後で発生するほどに放電量が低くなり、複数回の発生で部分放電が生じなくなる。この場合の絶縁体表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。
【００７７】
このような構成の部分放電測定装置１−２によって被測定物２にプレ放電を行わせた後に部分放電開始電圧を測定する際の動作を、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
まず、ステップＳ２１において、プレ放電の印加電圧及び印加時間を設定する。印加電圧は、電源１８からの交流オフセット電圧Ｖ１のレベルＶｐ１を被測定物２において必ず部分放電が生じるレベルとする。印加時間は、その交流オフセット電圧Ｖ１を被測定物２に印加した際に必ず部分放電が１回だけ生じる時間とする。
【００７９】
次に、ステップＳ２２において、電源１８からの交流オフセット電圧Ｖ１がインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加される。
【００８０】
ステップＳ２３において、その直流高電圧の印加時間が上記ステップＳ２１で設定されたプレ印加時間に達すると、このプレ印加時間以前の何れかにおいて被測定物２において部分放電が生じる。そして、被測定物２への交流オフセット電圧Ｖ１の印加時間が、上記ステップＳ２１で設定されたプレ印加時間を超えたと判断されると、ステップＳ２５において、電源１８が停止される。
【００８１】
このようにプレ印加時間を決めることによって、被測定物２に部分放電が１回だけ生じるようにしてある。このように部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。この残留電荷量は、後述の部分放電開始電圧の測定前に行う、本プレ放電において略一定となる。
【００８２】
但し、このステップＳ２３〜Ｓ２４では、被測定物２に部分放電が１回だけ生じるように、交流電源３の電圧印加を停止していたが、前述したように部分放電が複数回発生して自然に放電しなくなる時点で電源１８を停止するようにしても良い。この部分放電によって、上述したように絶縁皮膜表面に電荷が残留する。この残留電荷により、絶縁皮膜間の空間電圧の絶対値は上昇しないが、絶縁皮膜間の空間の０Ｖ電位が正極側上方にオフセットするので、部分放電の発生は続かない。
【００８３】
これら何れのプレ印加時間設定の場合も、絶縁体表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留することになる。
【００８４】
その後、ステップＳ２５において、電源１８からの交流電圧Ｖがそのままの状態でインピーダンス部４を介して被測定物２へ印加され、ステップＳ２６において、部分放電開始電圧が測定される。
【００８５】
このように第３実施形態の部分放電測定装置１−３は、導体が絶縁体で被覆された被測定物２に、所定レベルの電圧を印加して部分放電を発生させ、この際の部分放電開始電圧を測定する。本実施形態の特徴は、交流電圧を０Ｖ電位に対して正負何れかの極側にシフトするオフセットを行った交流オフセット電圧Ｖ１を、被測定物２へ出力する電源１８と、被測定物２で部分放電が生じた際の電流を検出して放電量及び部分放電開始電圧値を求める放電電流検出演算部６とを備え、部分放電開始電圧の測定前に、電源１８からの交流オフセット電圧Ｖ１が被測定物２に、当該被測定物２で部分放電が１回のみ生じる時間だけ印加されるようにした。
【００８６】
この構成によって、部分放電測定装置によって、被測定物２の部分放電開始電圧の測定前に、電源１８からの交流オフセット電圧Ｖ１を、被測定物２に１回のみ部分放電を発生させるように印加するプレ放電を行う。このプレ放電では、被測定物２での部分放電が１回だけなので、絶縁皮膜表面には、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、絶縁体空間部の電位差は略一定なので部分放電開始電圧値も略一定となる。このため、測定される部分放電開始電圧値のばらつきも小さくなる。
【００８７】
また、部分放電開始電圧の測定前に、電源１８からの交流オフセット電圧Ｖ１が被測定物２に、当該被測定物２で部分放電が発生し、その後その発生が無くなる時点まで印加されるようにしてもよい。
【００８８】
この場合、交流オフセット電圧Ｖ１の印加により被測定物２で部分放電が生じ、これにより被測定物２の絶縁体表面に残留した電荷によって、絶縁体間の空間電圧の絶対値は変わらないが、縁体空間の０Ｖ電位がオフセットされ、このため、部分放電が前回に比較して低い放電量で生じながら数回で生じなくなる。この場合の絶縁体表面への残留電荷は、絶縁体空間部の電位差が大きく変化することのない一定量の電荷が残留する。従って、その電荷が残留した状態で部分放電開始電圧を測定すれば、測定値のばらつきが小さくなる。
【符号の説明】
【００８９】
１，１−１，１−２  部分放電測定装置
２  被測定物
２ａ  導体
２ｂ  絶縁体（絶縁皮膜）
３  交流電源
４  インピーダンス部
５  コンデンサ
６  放電電流検出演算部
７  直流電源
８  第１スイッチ
９  第２スイッチ
１０  全波整流回路
Ｄ１〜Ｄ４  ダイオード
１１  第１切替スイッチ
１２  第２切替スイッチ
１８  電源
【図１】
0005444185.tif 000002
【図２】
0005444185.tif 000003
【図３】
0005444185.tif 000004
【図４】
0005444185.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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