(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ及び直列リアクトルを電力系統に接続してなるコンデンサ設備における前記コンデンサの絶縁劣化診断方法であって、前記コンデンサ設備の適宜の位置にセラミック圧電センサを取り付け、前記コンデンサ設備を前記電力系統へ投入後５０ｍｓｅｃ以降の前記セラミック圧電センサが検知する前記コンデンサの部分放電によるパルスが前記系統電圧の特定の位相で数個以上連続するとき前記コンデンサが劣化していると見なすことを特徴とするコンデンサ設備におけるコンデンサの絶縁劣化診断方法。
【請求項２】
セラミック圧電センサを複数のコンデンサを搭載する台に取り付けてなることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ設備におけるコンデンサの絶縁劣化診断方法。
【請求項３】
前記セラミック圧電センサをコンデンサ容器の外壁に取り付けてなることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ設備におけるコンデンサの絶縁劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力用コンデンサ設備におけるコンデンサの絶縁劣化診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は電力系統に接続されているコンデンサ設備の一つを概略に示すもので、この図４において、１は母線、２はコンデンサ、３は直列リアクトル、４は放電コイル、５は架台、６は絶縁脚、７は絶縁トランスであり、コンデンサ２、直列リアクトル３および放電コイル４は高電位部位の架台５に搭載され、放電コイル４の２次側コイルは低電部位（接地電位部位）に設置された絶縁トランス７の１次側コイルに接続され、絶縁トランス７の２次側コイルはリレー回路に接続されている。なお、ひとつの金属ベース台上に複数のコンデンサ、リアクトルおよび放電コイルを設置する場合も、それぞれ単独に設置する場合もある。
【０００３】
ところで、このような電力系統で運用されている経年コンデンサ設備においてはその絶縁劣化状況を診断し、設備の状態を適切に把握することにより、設備運用のための全体コストを低減することが望まれている。電力用コンデンサの絶縁劣化は、誘電体の劣化により部分放電開始電圧が低下して、投入時などの過電圧で発生した部分放電が継続することによって進行する。したがって、部分放電を直接的、または間接的に測定することによって劣化程度を診断することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
部分放電を測定する方法には、電気的に測定する方法と誘電体の変性物を測定する方法がある。しかし、前者の電気的に測定する方法では、電力系統の母線に測定器を直接接続する必要があるため、高圧あるいは特別高圧に対する絶縁が必要でそのために接続が大がかりとなり測定に多くの時間を要し、また、測定器のコストも高くなる欠点がある。一方、後者の誘電体の変性物を測定する方法は、部分放電によって電力用コンデンサの絶縁油が分解した水素、メタン、エチレンなどの油中溶存ガス濃度を測定する方法であるが、現地のコンデンサから採油した絶縁油を別の場所で濃度分析を行なう必要があるため、現地ですぐに分析結果を知ることができない即時性がないという欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、コンデンサ設備が設置されてある現地において、簡単かつ迅速にコンデンサの劣化程度を診断することができるコンデンサ設備におけるコンデンサの絶縁劣化診断方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、コンデンサ及び直列リアクトルを電力系統に接続してなるコンデンサ設備における前記コンデンサの絶縁劣化診断方法であって、前記コンデンサ設備の適宜の位置にセラミック圧電センサを取り付け、前記コンデンサ設備を前記電力系統へ投入後５０ｍｓｅｃ以降の前記セラミック圧電センサが検知する前記コンデンサの部分放電によるパルスが前記系統電圧の特定の位相で数個以上連続するとき前記コンデンサが劣化していると見なすことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る本発明は、前記セラミック圧電センサを複数のコンデンサを搭載する台に取り付けてなることを特徴とし、請求項３に係る本発明は、前記セラミック圧電センサをコンデンサ容器の外壁に取り付けてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、２０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの周波数の中で任意の共振周波数を持つセラミック圧電センサをコンデンサの部分放電によって発生する振動が伝達される適宜の位置、たとえばコンデンサを搭載する台（請求項２）またはコンデンサ容器の外壁（請求項３）に密着して取り付け、コンデンサの部分放電によって発生する振動をこのセラミック圧電センサにより検出するので、電力系統の母線に測定器を直接に接続する手間がなく、簡便に測定装置を取り付けることができ、かつ、現地で即刻にコンデンサの劣化を判定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は一実施の形態に係るコンデンサ設備におけるセラミック圧電センサの取り付け位置を示す図、図２はセラミック圧電センサの出力波形図、図３は他の実施の形態に係るコンデンサ設備におけるセラミック圧電センサの取り付け位置を示す図である。なお、コンデンサ設備は図４に示すコンデンサ設備と同様に直列リアクトルや放電コイルを備えるものである。
【００１０】
図１において、１は母線、２はコンデンサ、８は架台（又は金属ベース台）、９は２０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの周波数の中で任意の共振周波数を持つセラミック圧電センサ、１０はアンプ、１１は光ケーブル又は同軸ケーブルなどからなる信号伝送ケーブル、１２はオシロスコープなどの測定器、１３は制御盤電圧端子（例えば図４に示す絶縁トランス７の２次側コイルに接続された端子）に接続する電線である。架台８には、複数、例えば６台のコンデンサが搭載されている。セラミック圧電センサ９は架台８の一箇所にグリスを塗布してマグネットなどによって密着させて取り付けている。
【００１１】
セラミック圧電センサ９の出力はアンプ１０で増幅し、信号伝送ケーブル１１により測定器１２に送られる。測定器１２はコンデンサ２に印加される電圧の信号が放電コイルを介して入力され、この電圧信号とセラミック圧電センサ９の出力とを同期して比較できる波形を表示または記録する。
【００１２】
コンデンサの劣化の測定において、コンデンサに定常電圧が印加されている状態で、コンデンサ設備の絶縁劣化が進展していない状態では部分放電が発生しないので、この状態で部分放電は検知されない。そこで、コンデンサ設備を電源系統から一度切り離して再投入する。このときコンデンサ設備にはコンデンサと直列リアクトル（図４符号３参照）が接続されているため、投入時点から数サイクル（５０ｍｓｅｃ）の定常電圧に到達するまでの間はコンデンサに定常電圧よりも高い過渡電圧が印加され、この高電圧によって部分放電が発生する。セラミック圧電センサ９はこの高電圧によって発生する部分放電による振動を検出するが、直列リアクトルなどが発生する振動ノイズも大きく部分放電による振動を識別することも困難である。
【００１３】
しかし、投入過渡時の高電圧によって発生した部分放電は、投入からほぼ１０ｓｅｃ（秒）間程度は持続する傾向にあり、この期間に継続する部分放電の数を検出することによりコンデンサ２の劣化の程度を知ることができる。すなわち、コンデンサ２の劣化程度に応じて部分放電の数が増加し、この数によりコンデンサ２の劣化の度合いを推定する。
【００１４】
図２は、経年コンデンサ設備について測定したときの一例のセラミック圧電センサ９の出力波形を示すもので、図２（ａ）および（ｃ）に示す中央部の幅の狭い波形Ｗ１は通常のベースノイズであり、このベースノイズから突出し、図２（ｂ）に示すコンデンサ２に印加している電圧波形のほぼピーク位置（系統電圧と同期した特定の位相）のパルス状の波形Ｗ２が部分放電によるものである。ただし、投入時点から５０ｍｓｅｃ期間内のパルス状の波形は、直列リアクトルなどが発生する振動ノイズも大きく部分放電による振動を識別することも困難である。図２（ｃ）に矢示で示すほぼ１０ｓｅｃ以降の定常電圧の印加状態では部分放電の発生は継続していない。
【００１５】
この例では特定の位相におけるパルス状の波形Ｗ２は２，３個程度であり、架台（又は金属ベース台）８に搭載されたすべてのコンデンサ２は劣化が小さいものであることが分かる。このパルス状の波形Ｗ２が数個以上連続的に発生している場合にコンデンサは劣化していると見なすことにより、コンデンサの劣化状態を適切に把握でき、故障や事故を未然に防止することができる。
【００１６】
なお、以上の説明は、一つの架台（又は金属ベース台）についてのものであるが、実際は複数のコンデンサを搭載する架台（又は金属ベース台）が複数あり、各架台（又は金属ベース台）にそれぞれセラミック圧電センサ９を取り付け、複数の入力チャンネルを有する測定器を用いて一度に各架台（又は金属ベース台）のコンデンサの劣化の測定を行なうようにしている。
【００１７】
また、図３に示すように、コンデンサの充電部から充分に離れたコンデンサケース（容器）の外壁に、セラミック圧電センサをグリスを塗布してマグネットなどによって密着させて取り付けることによりコンデンサ毎に劣化の測定を行なうことができる。図３において、図１に示す部分と対応する部分には同一の符号を付し、コンデンサの劣化の測定は上記図１に示すものと同様であるのでその説明は省略する。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば数多くの電力用のコンデンサが設置されている設備全体の絶縁劣化診断が、早く、安価に、多頻度に行なうことができるため、電力用コンデンサの状態を適切に把握でき、設備運用のための全体コストを低減することができる。また、複数のコンデンサを搭載する架台（又は金属ベース台）にセラミック圧電センサを取り付ける場合には、数少ないセラミック圧電センサによって、多くのコンデンサの絶縁劣化診断ができ、コンデンサ毎にセラミック圧電センサを取り付ける場合にはセラミック圧電センサの数は多くなるものの、コンデンサ毎の絶縁劣化診断を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るコンデンサ設備におけるセラミック圧電センサの取り付け位置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるセラミック圧電センサの出力波形図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るコンデンサ設備におけるセラミック圧電センサの取り付け位置を示す図である。
【図４】コンデンサ設備の一例の構成図である。
【符号の説明】
１    母線
２    コンデンサ
３    直列リアクトル
４    放電コイル
５    架台
６    絶縁脚
７    絶縁トランス
８    架台（又は金属ベース台）
９    セラミック圧電センサ
１０  アンプ
１１  信号伝送ケーブル
１２  測定器
１３  電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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