(57)【要約】  フランジ２ａ，２ｂの外部に配置された金属ケース７と、金属ケース７の内部に、フランジ２ａ，２ｂの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナ８とを備えるように構成したので、広帯域に渡って部分放電に起因する信号を高感度に受信する部分放電センサーを得ることができる。
2013124886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフランジが端部に形成された第１の導体管と、
第２のフランジが端部に形成された第２の導体管と、
上記第１および上記第２のフランジ間に挟まれ、上記第１および上記第２の導体管の内部に高圧電線を保持する絶縁スペーサと、
上記第１および上記第２のフランジ間を接続する複数の接続ボルトとを備えた高電力設備の内部で発生する部分放電を検出する部分放電センサーにおいて、
上記第１および上記第２のフランジの外部に配置され、該第１および該第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に上記絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、該第１および該第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、
上記金属ケースの内部に配置され、上記第１および上記第２のフランジの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナとを備えたことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項２】
ボウタイアンテナは、
金属ケースの一方の長手方向の辺に底辺が対向するように配置された第１の三角状導体と、
上記金属ケースの他方の長手方向の辺に底辺が対向するように配置された第２の三角状導体と、
上記第１の三角状導体の頂点に一端が接続され、上記金属ケースに設けられたコネクタの信号部に他端が接続された第１のストリップ線路と、
上記第２の三角状導体の頂点に一端が接続され、上記コネクタのグランド部に他端が接続された第２のストリップ線路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
【請求項３】
金属ケースの幅方向の長さを、第１および第２のフランジと絶縁スペーサの厚みを合わせた長さに一致させたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
【請求項４】
金属ケースの長手方向の長さを、第１および第２のフランジにおける接続ボルトの間隔に一致させたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
【請求項５】
ボウタイアンテナは、
第１の三角状導体の底辺の両端および第２の三角状導体の底辺の両端に、突起導体を設けたことを特徴とする請求項２記載の部分放電センサー。
【請求項６】
ボウタイアンテナは、
使用する周波数帯域内の周波数における１／４波長の電気長を有し、第１および第２の三角状導体を互いに接続する短絡線を備えたことを特徴とする請求項２記載の部分放電センサー。
【請求項７】
ボウタイアンテナは、
誘電体基板上に構成されたことを特徴とする請求項２記載の部分放電センサー。
【請求項８】
金属ケースの開口以外の絶縁スペーサの周囲を覆う帯状金属板を備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
【請求項９】
金属ケースを第１および第２のフランジの外部に帯状金属板により保持したことを特徴とする請求項８記載の部分放電センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＩＳ（Ｇａｓ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈ：ガス絶縁開閉装置）等の高電力設備において、装置内部で発生する部分放電現象を検出する部分放電センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２２は従来のＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示したものである。
図２３は従来の部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、導体管１０１ａは、端部にフランジ１０２ａが形成され、導体管１０１ｂは、端部にフランジ１０２ｂが形成される。
絶縁スペーサ１０３は、フランジ１０２ａ，１０２ｂ間に挟まれ、導体管１０１ａ，１０１ｂの内部に高圧電線１０４を保持する。
接続ボルト１０５は、フランジ１０２ａ，１０２ｂ間を接続する。
このように、高圧電線１０４は、導体管１０１により構成される円筒状の閉空間内に設置され、閉空間は絶縁性を高めるガスで充填される。【０００３】
部分放電センサー１０６は、フランジ１０２ａ，１０２ｂ間に挟まれた絶縁スペーサ１０３に設置され、部分放電センサー１０６により検出された信号を信号処理部１０７に伝達することで、ＧＩＳの内部で発生した部分放電を検出する。
部分放電センサー１０６は、導電性の筐体１０８に設けられたスロット１０９をスロットアンテナとして動作させる。
弾性部材１１０の誘電率を考慮したスロットアンテナの電気長を、使用する波長の半波長に合わせることで、感度の高いアンテナが構成できる（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の部分放電センサーは以上のように構成されているので、スロット１０９の単共振特性を利用しているため、共振周波数以外の周波数におけるアンテナの感度が低下する。
一般に、ＧＩＳの部分放電からは、５００〜１５００ＭＨｚ帯の広帯域に渡る信号が発生するため、ある特定の周波数のみに感度を有する単共振タイプのスロットアンテナでは、部分放電の信号を高感度に受信することができない。
部分放電の信号を高感度に受信するためには、５００〜１５００ＭＨｚの広帯域に渡り高い感度を有する広帯域アンテナが求められる課題があった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、広帯域に渡る部分放電の信号を高感度に受信する部分放電センサーを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る部分放電センサーは、第１および第２のフランジの外部に配置され、第１および第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、第１および第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、金属ケースの内部に配置され、第１および第２のフランジの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナとを備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、高電力設備の内部で部分放電が発生した場合、金属ケースにより覆われた絶縁スペーサを疑似的なスロット開口として、ボウタイアンテナにより、部分放電に起因する信号を検出する。
ボウタイアンテナは、原理的には最低周波数より上の周波数において、無限の広帯域に渡って高感度に受信することができる。
また、第１および第２のフランジとボウタイアンテナとの間、金属ケースとボウタイアンテナとの間、および第１および第２のフランジと金属ケースとの間に浮遊容量が発生し、これらの浮遊容量により最低周波数を低下させる。
したがって、広帯域に渡って部分放電に起因する信号を高感度に受信する部分放電センサーを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１によるＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【図３】導体管の概略を示す構成図である。
【図４】ＧＩＳの内部に部分放電が発生した場合を示す断面図である。
【図５】絶縁スペーサに設けられる疑似的なスロット開口を示す模式図である。
【図６】フランジとボウタイアンテナとの重なり部分を示す模式図である。
【図７】フランジとボウタイアンテナとの間の浮遊容量を示す模式図である。
【図８】フランジとボウタイアンテナとの間の距離を３２ｍｍにした場合のアンテナ特性を示す特性図である。
【図９】フランジとボウタイアンテナとの間の距離を２０ｍｍにした場合のアンテナ特性を示す特性図である。
【図１０】フランジとボウタイアンテナとの間の距離を８ｍｍにした場合のアンテナ特性を示す特性図である。
【図１１】金属ケースとボウタイアンテナとの間の浮遊容量を示す模式図である。
【図１２】フランジと金属ケースとの間の浮遊容量を示す模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【図１５】ボウタイアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１６】ショートスタブのインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１７】ボウタイアンテナとショートスタブを合わせたインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態４による部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態５によるＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示す斜視図である。
【図２０】この発明の実施の形態５による部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【図２１】ＧＩＳの外部から内部にノイズが進入した場合を示す斜視図である。
【図２２】従来のＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示す斜視図である。
【図２３】従来の部分放電センサーの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示したものである。
図２はこの発明の実施の形態１による部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、導体管１ａは、端部にフランジ２ａが形成され、導体管１ｂは、端部にフランジ２ｂが形成される。
絶縁スペーサ３は、フランジ２ａ，２ｂ間に挟まれ、導体管１ａ，１ｂの内部に高圧電線４を保持する。
接続ボルト５は、フランジ２ａ，２ｂ間を接続する。
【００１１】
図３は導体管の概略構成を示したものである。
図３に示すように、導体管１ａ，１ｂにより構成される円筒状の閉空間内に高圧電線４が設置され、閉空間は絶縁性を高めるガスで充填される。
導体管１ａ，１ｂは、区分的に分割され、各区分の両端にはフランジ２ａ，２ｂが設けられる。
【００１２】
図１において、部分放電センサー６は、絶縁スペーサ３を挟んだフランジ２ａ，２ｂの外部に配置される。
図２において、金属ケース７は、概ね直方体の形状を有し、一面が開口され、他の五面は密閉される。
金属ケース７の開口された一面は、金属ケース７の長手方向がフランジ２ａ，２ｂの周方向に対して揃うように、且つフランジ２ａ，２ｂの曲率に沿って密着されるように、曲面状に構成される。
金属ケース７の長手方向の長さは、フランジ２ａ，２ｂにおける接続ボルト５の間隔と概略同じ寸法を有する。
金属ケース７の幅方向の長さは、フランジ２ａ，２ｂと絶縁スペーサ３の厚みを合わせた長さと概略同じ寸法を有する。
【００１３】
ボウタイアンテナ８は、金属ケース７の長手方向の中央付近に、長手方向と直交する方向の偏波に対応するように、且つ開口面に近接して設置される。
ボウタイアンテナ８は、二つの三角状導体９ａ，９ｂの頂点が互いに向かい合うように配置される。また、向かい合った頂点に対する各底辺は、金属ケース７の内壁に対向配置され、且つ内壁に対して波長に比べて十分に近接される。
三角状導体９ａの頂点には、ストリップ線路１０ａの一端が一体成型され、ストリップ線路１０ａの他端には、金属ケース７に設けられたコネクタ１１の信号部１１ａが接続される。
三角状導体９ｂの頂点には、ストリップ線路１０ｂの一端が一体成型され、ストリップ線路１０ｂの他端には、金属ケース７に接続されたコネクタ１１のグランド部１１ｂが接続される。
信号線となるストリップ線路１０ａおよびグランド線となるストリップ線路１０ｂは、それぞれ金属ケース７の長手方向に沿って配置される。
【００１４】
次に動作について説明する。
図４はＧＩＳの内部に部分放電が発生した場合を示したものである。
高圧電線４の点Ｘにおいて、部分放電が発生すると、導体管１ｂの内部に破線で示すような５００〜１５００ＭＨｚの電磁波が発生する。
電磁波の一部は、絶縁スペーサ３に入射して、フランジ２ａ，２ｂに挟まれた部分から外部に放出される。
部分放電センサー６は、絶縁スペーサ３を挟んだフランジ２ａ，２ｂの外部に配置されているので、絶縁スペーサ３を通過した電磁波の信号をボウタイアンテナ８により検出し、検出された信号を信号処理部（図示せず）に伝達することで、ＧＩＳの内部で発生した部分放電を検知する。
【００１５】
図５は部分放電センサー６からフランジ２ａ，２ｂ側を見た模式図である。
典型的なＧＩＳにおいて、絶縁スペーサ３の厚さは４０ｍｍ程度、接続ボルト５の間隔は１８０ｍｍ程度である。その結果、ＧＩＳの内部と外部は、擬似的に４０×１８０ｍｍのスロット開口１２により接続されていると見なされる。
スロット開口１２には、幅方向に電界が生じ、接続ボルト５の影響により長手方向に対する中央部で最大となるような分布を生じる。この様子を図５の矢印で示す。矢印の長さは電界強度を表し、矢印の方向は電界の方向を表す。
【００１６】
図６はフランジ２ａ，２ｂ部分にボウタイアンテナ８を設置した模式図である。
ボウタイアンテナ８のストリップ線路１０ａ，１０ｂ側は、模式的に負荷抵抗１３で表記した。
ボウタイアンテナ８の長さＬｂは、フランジ２ａ，２ｂの厚みと絶縁スペーサ３の厚みを加えた寸法が最大値となる。
典型的なＧＩＳにおいて、フランジ２ａ，２ｂの各厚みは２５ｍｍ程度であるため、長さＬｂの最大値は９０ｍｍ程度となる。長さＬｂを最大値寸法より大きくすると、ボウタイアンテナ８がフランジ２ａ，２ｂの外部にはみ出すことになり、ＧＩＳの外部からのノイズを受信しやすくなるという不具合が生じる。
ボウタイアンテナは、一般的に広帯域特性を有しており、最低周波数ｆＬより上の周波数において、原理的には無限の帯域を有する。最低周波数ｆＬは概ね、長さＬｂを１／４波長とする周波数により決定される。つまり、ｆＬ＝Ｃ／（Ｌｂ×４）［Ｈｚ］で表される。Ｃは光速である。Ｌｂ＝９０ｍｍの場合は、ｆＬ＝８００ＭＨｚとなる。
一方、部分放電を高感度で検知するためには、５００〜１５００ＭＨｚの帯域が必要であるため、ボウタイアンテナの最低周波数ｆＬを５００ＭＨｚ以下まで低下させる必要がある。
【００１７】
図６に示した構成では、ボウタイアンテナ８は、フランジ２ａ，２ｂに対して重なり部分１４を有しており、図７に示すように、重なり部分１４によりフランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との間には浮遊容量１５が生じる。
重なり部分１４の面積が大きいほど、且つフランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との距離が小さいほど、この浮遊容量１５は大きくなる。アンテナ特性として、Ｇ−ＴＥＭセル内におけるアンテナ実効高を指標とする。
一方、ボウタイアンテナの最低周波数ｆＬは、浮遊容量に反比例して低下するため、浮遊容量の増加は最低周波数ｆＬを低下させる効果がある。ボウタイアンテナ８の長さＬｂをフランジ２ａ，２ｂからはみ出さない範囲で最大限確保することにより、浮遊容量を最大にすることが可能となり、最低周波数ｆＬを低下させ、低い周波数から高い感度を有するアンテナを構成可能である。
【００１８】
図８から図１０に、フランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との距離ｄを変化させた場合の、アンテナ特性を示す。長さＬｂはフランジ２ａ，２ｂからはみ出さない程度に最大限確保している。
図８から図１０より、距離ｄが２０ｍｍより小さくなった場合に、低域側の周波数である５００ＭＨｚ帯近辺に図内の矢印で示した共振特性が顕著に表れ、アンテナ実効高が大幅に向上することが確認できる。ｄ＝２０ｍｍは５００ＭＨｚ帯における１／３０波長に相当する。
これにより、距離ｄを１／３０波長程度以下の距離にすることが好ましいことが確認できる。
なお、Ｇ−ＴＥＭセル内におけるアンテナ実効高の評価については、次の文献等に記載されており、この評価指標はＧＩＳ用の部分放電センサーの指標として代表的なものである。
“M.D.Judd," A Pulsed GTEM System for UHF Sensor Calibration," IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.47, no.4, Aug. 1998.”
【００１９】
図１１は図６のボウタイアンテナ８に金属ケース７を装着した模式図である。
ボウタイアンテナ８の底辺と金属ケース７との間隔は、ボウタイアンテナ８の最低周波数ｆＬ＝８００ＭＨｚの波長に比べて十分に小さい。一例では１０ｍｍ程度の間隔を有している。
このため、ボウタイアンテナ８と金属ケース７との間に浮遊容量１６が生じる。
【００２０】
一方、図１２に示すように、金属ケース７とフランジ２ａ，２ｂは密着しているため、金属ケース７とフランジ２ａ，２ｂの間にも浮遊容量１７が生じる。
これらの浮遊容量１６，１７は、ボウタイアンテナ８とフランジ２ａ，２ｂの間の浮遊容量１５を増加させる方向に寄与するため、ボウタイアンテナの最低周波数ｆＬをより低下させることが可能となる。
【００２１】
ボウタイアンテナ８の最低周波数ｆＬを最大限低下させるためには、長さＬｂをフランジ２ａ，２ｂからはみ出さない範囲で最大に確保する必要があるため、金属ケース７の幅は、フランジ２ａ，２ｂの各厚みに絶縁スペーサ３の厚みを加えた長さにするのが最適である。
金属ケース７の幅を、フランジ２ａ，２ｂからはみ出す範囲まで広げた場合、フランジ２ａ，２ｂと金属ケース７との間隙が大きくなり、ＧＩＳの外部から金属ケース７の内部へのノイズ伝搬量が増加するため、部分放電の検知感度は低下する。
【００２２】
一方、図５に示したように、スロット開口１２における電界は、長手方向全体に渡り分布しているため、金属ケース７において、フランジ２ａ，２ｂの外周方向に沿った長手方向の長さは、接続ボルト５の間隔に応じたスロット開口１２を覆う程度まで広げることで受信感度を高めることが可能である。
【００２３】
金属ケース７の開口面と反対側の金属面には、ボウタイアンテナ８上の電流と逆方向の映像電流が誘起されるため、その金属面とボウタイアンテナ８の間には所定の間隔が必要である。一例では最低周波数ｆＬにおける１／１０波長以上あれば十分な性能が得られることが確認できている。
一方、上限周波数においては、１／２波長以下の長さとすべきである。
その理由は、金属面で反射された電波が開口面側に逆相で合成され、開口面側の感度低下の要因となるためである。
最低周波数ｆＬである５００ＭＨｚにおける１／１０波長は、６０ｍｍ程度であり、上限周波数である１５００ＭＨｚにおける１／２波長は、１００ｍｍである。
開口面の反対側の金属とボウタイアンテナ８の間隔を、６０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下とすることで、５００〜１５００ＭＨｚに渡り高い感度を有することが可能である。
【００２４】
以上により、この実施の形態１によれば、ＧＩＳの内部で部分放電が発生した場合、金属ケース７により覆われた絶縁スペーサ３を疑似的なスロット開口１２として、ボウタイアンテナ８により、部分放電に起因する信号を検出する。
ボウタイアンテナ８は、原理的には最低周波数ｆＬより上の周波数において、無限の広帯域に渡って高感度に受信することができる。
また、フランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との間、金属ケース７とボウタイアンテナ８との間、およびフランジ２ａ，２ｂと金属ケース７との間に浮遊容量１５〜１７が発生し、これらの浮遊容量１５〜１７により最低周波数ｆＬを低下させる。
したがって、広帯域に渡って部分放電に起因する信号を高感度に受信する部分放電センサーを得ることができる。
【００２５】
また、金属ケース７の幅方向の長さを、フランジ２ａ，２ｂと絶縁スペーサ３の厚みを合わせた長さに一致させたので、ＧＩＳの外部からのノイズによる部分放電の検知感度の低下を防ぐと共に、フランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との間の浮遊容量１５を最大限増加させ、最低周波数を低下させることができる。
【００２６】
さらに、金属ケース７の長手方向の長さを、フランジ２ａ，２ｂにおける接続ボルト５の間隔に一致させたので、接続ボルト５付近では、その接続ボルト５の影響により部分放電に起因する電界が小さくなるが、金属ケース７の長手方向の長さを接続ボルトの間隔（スロット開口）に一致させたことにより、部分放電に起因する電界密度を高め、受信感度を高めることができる。
【００２７】
さらに、金属ケース７は、開口面以外の面が金属により遮蔽されているので、ＧＩＳの外部からボウタイアンテナ８へ到来する不要ノイズを遮蔽することができ、その結果、ＧＩＳ内部の部分放電を高感度に検知することができる。
【００２８】
実施の形態２．
図１３はこの発明の実施の形態２による部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、突起導体１８ａ，１８ｂは、三角状導体９ａの底辺の両端に、金属ケース７の長手方向に沿うように設けられる。
また、突起導体１８ｃ，１８ｄは、三角状導体９ｂの底辺の両端に、金属ケース７の長手方向に沿うように設けられる。
その他の構成については、図２と同様であるので重複する説明を省略する。
【００２９】
次に動作について説明する。
図１３に示したように、三角状導体９ａの底辺の両端に突起導体１８ａ，１８ｂを、三角状導体９ｂの底辺の両端に突起導体１８ｃ，１８ｄを設けると、図６に示した重なり部分１４の面積を増加させ、フランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との間の浮遊容量１５を増加させることができる。同様に、金属ケース７とボウタイアンテナ８との間の浮遊容量１６も増加させることができる。
その結果、ボウタイアンテナ８の最低周波数ｆＬを、実施の形態１よりも容易に低下させることができる。
【００３０】
以上により、この実施の形態２によれば、フランジ２ａ，２ｂとボウタイアンテナ８との間、および金属ケース７とボウタイアンテナ８との間の浮遊容量を増加させ、更に広帯域に渡って高感度に受信する部分放電センサーを得ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３による部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、ショートスタブ（短絡線）１９は、使用する周波数帯域内の中心周波数における１／４波長の電気長を有し、三角状導体板９ａ，９ｂの頂点部を互いに接続するように、三角状導体板９ａ，９ｂに一体成型される。
その他の構成については、図１３と同様であるので重複する説明を省略する。
【００３２】
次に動作について説明する。
図１４において、ボウタイアンテナ８から見たショートスタブ１９のインピーダンスは、中心周波数において理想的には無限大のインピーダンスを有している。中心周波数より低い周波数では誘導性、高い周波数では容量性に見える。
【００３３】
ボウタイアンテナ８は、最低周波数ｆＬ近傍の周波数において、直列共振特性を示す。さらに、浮遊容量による効果で、共振時の抵抗は通常のダイポールの値である７０Ωより大幅に低い抵抗を有する。
ボウタイアンテナ８のインピーダンス特性をＺａとし、これをスミスチャート上に示したものを図１５に示す。図中において、Ｌは使用する周波数帯域の下限を示しており、Ｈは上限を示している。
【００３４】
ボウタイアンテナ８から見たショートスタブ１９のインピーダンスをＺｓとし、これをスミスチャート上に示したものを図１６に示す。帯域内の中心周波数においてほぼ無限大のインピーダンスを有しており、中心周波数より低い周波数では誘導性、高い周波数では容量性を示す。
【００３５】
ボウタイアンテナ８とショートスタブ１９とを合わせたインピーダンスをＺｔとすると、Ｚｔは、Ｚｔ＝Ｚａ×Ｚｓ／（Ｚａ＋Ｚｓ）で表わされる、ＺａとＺｓの並列合成となる。
インピーダンスＺｔをスミスチャート上に示したものを図１７に示す。
インピーダンスＺａとインピーダンスＺｓのリアクタンス成分が打ち消す傾向にあるため、Ｚｔのインピーダンス軌跡はＺａに比べて中央に近づく。
このように、使用する周波数帯域内の平均的な反射特性がＺａに比べて改善されるため、インピーダンスの不整合損が低減され、使用する周波数帯域に渡り平均的に感度の高い部分放電センサーが構築できる。
【００３６】
一方、高圧電線４とボウタイアンテナ８との間には、図５に示したスロット開口１２を介して浮遊容量が生じており、高圧電線４を伝送する商用周波数帯においてボウタイアンテナ８に高電圧が誘起される。
ボウタイアンテナ８に誘起された高電圧は、部分放電センサー６の信号処理部等に悪影響を与える可能性がある。
【００３７】
これを防ぐためには、高圧電線４に用いられる商用低周波において、ボウタイアンテナ８を構成する二つの三角状導体９ａ，９ｂを導通すれば良い。
高圧電線４に用いられる低周波は、通常５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであるため、ショートスタブ１９を設けることで、ボウタイアンテナ８の二つの三角状導体９ａ，９ｂは、低周波においてほぼ短絡される。
そのため、ボウタイアンテナ８に高電圧が発生することを防ぎ、部分放電センサー６の信号処理部への悪影響を防ぐことができる。
【００３８】
すなわち、ショートスタブ１９により、部分放電センサー１９の感度を高める効果と、高電圧の発生を抑圧する２つの効果を同時に得ることができる。
ここでは、ショートスタブ１９の電気長を中心周波数のλ／４としたが、下限から上限の周波数範囲のλ／４とすれば、概ね同様な効果が得られる。
【００３９】
以上により、この実施の形態３によれば、使用する周波数帯域内の中心周波数における１／４波長の電気長を有し、三角状導体９ａ，９ｂの頂点部を互いに接続するショートスタブ１９を設けたので、使用する周波数帯域内の平均的な反射特性が改善され、インピーダンスの不整合損が低減され、感度の高い部分放電センサー６を得ることができる。
また、高圧電線４との関係で商用周波数帯においてボウタイアンテナ８に高電圧が誘起されるが、ボウタイアンテナ８の三角状導体９ａ，９ｂは低周波においてほぼ短絡される。そのため、ボウタイアンテナ８に誘起された高電圧による部分放電センサー６の信号処理部等への悪影響を防止することができる。
【００４０】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４による部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、誘電体基板２０は、その表面および裏面に、ボウタイアンテナ８の各部材およびショートスタブ１９を配置する。
その他の構成については、図１４と同様であるので重複する説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
図１８において、ボウタイアンテナ８の信号線を構成する、三角状導体９ａ、ストリップ線路１０ａおよび突起導体１８ａ，１８ｂと、ショートスタブ１９の三角状導体９ａに接続される側を、誘電体基板２０の表面に配置する。
また、ボウタイアンテナ８のグランド線を構成する、三角状導体９ｂ、ストリップ線路１０ｂおよび突起導体１８ｃ，１８ｄと、ショートスタブ１９の三角状導体９ｂに接続される側を、誘電体基板２０の裏面に配置する。
よって、各部材は、平面状に構成されるので、誘電体基板２０上にエッチング加工等で容易に製作することができる。
また、部分放電センサー６の機械的強度が向上する。
さらに、部分放電センサー６の組み立て、およびストリップ線路１０ａ，１０ｂとコネクタ１１の信号部１１ａ、グランド部１１ｂとの接続を容易にすることができる。
【００４２】
以上により、この実施の形態４によれば、ボウタイアンテナ８の各部材およびショートスタブ１９を誘電体基板２０上に配置したので、ボウタイアンテナ８の各部材は、平面状に構成されているため、誘電体基板１０上にエッチング加工等で容易に構成することができる。
【００４３】
実施の形態５．
図１９はこの発明の実施の形態５によるＧＩＳに部分放電センサーが設置された状態を示したものである。
図２０はこの発明の実施の形態５による部分放電センサーの構成を示したものである。
図において、帯状金属板２１は、金属ケース７の開口以外の絶縁スペーサ３の周囲を覆うと共に、金属ケース７をフランジ２ａ，２ｂの外部に保持されるように、金属ケース７の幅方向の両辺に設けられた接続部２２ａ，２２ｂに接続される。
その他の構成については、図１８と同様であるので重複する説明を省略する。
【００４４】
次に動作について説明する。
図２１は帯状金属板２１により絶縁スペーサ３の周囲を覆っていない場合に、ＧＩＳの外部から内部にノイズが進入した場合を示したものである。
図５に示したスロット開口１２は、フランジ２ａ，２ｂの外周に渡り、部分放電センサー６が配置されていない所にも存在する。
図２１に示すように、この部分に外部ノイズ２３が到達すると、スロット開口１２を介してＧＩＳの内部に進入する。ＧＩＳ内部は金属構造物が多数存在するため、内部で外部ノイズ２３は乱反射し、部分放電センサー６に到達する。
その結果、ＧＩＳ内部にて生じた部分放電からの信号がＧＩＳ外部にて生じた外部ノイズ２３に埋没し、部分放電を検知できないという課題が生じる。
【００４５】
これを防ぐためには、部分放電センサー６が配置されていない部分のスロット開口１２を金属にて遮蔽することが効果的である。
図２０に示した部分放電センサー６の帯状金属板２１は、一端が金属ケース７に設けられた接続部２２ａに既に接続されている。
この部分放電センサー６をフランジ２ａ，２ｂの外部に設置する場合は、図１９に示すように、部分放電センサー６を所望のスロット開口１２に位置決めする。
次に、帯状金属板２１により絶縁スペーサ３の周囲を覆うと共に、位置決めされた位置に部分放電センサー６が保持されるように、帯状金属板２１の他端を金属ケース７に設けられた接続部２２ｂに接続する。
【００４６】
以上により、この実施の形態５によれば、金属ケース７の開口以外の絶縁スペーサ３の周囲を覆うと共に、部分放電センサー６をフランジ２ａ，２ｂの外部に保持されるように、金属ケース７に設けられた接続部２２ａ，２２ｂに接続される帯状金属板２１を設けたので、ＧＩＳの外部ノイズ２３が絶縁スペーサ３の内部に伝搬し、ボウタイアンテナ８で受信されることはなく、ボウタイアンテナ８により広帯域化した場合であっても、部分放電に起因する信号を高感度に受信することができる。
また、部分放電センサー６を帯状金属板２１により容易に保持することができる。
【００４７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明に係る部分放電センサーは、フランジの外部に配置され、フランジの周方向に長手方向を有すると共に絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、フランジ側の一面が開口された金属ケースと、金属ケースの内部に配置され、フランジの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナとを備えるように構成したので、ＧＩＳ等の高電力設備に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，１ｂ  導体管、２ａ，２ｂ  フランジ、３  絶縁スペーサ、４  高圧電線、５  接続ボルト、６  部分放電センサー、７  金属ケース、８  ボウタイアンテナ、９ａ，９ｂ  三角状導体、１０ａ，１０ｂ  ストリップ線路、１１  コネクタ、１１ａ  信号部、１１ｂ  グランド部、１２  スロット開口、１３  抵抗、１４  重なり部分、１５〜１７  浮遊容量、１８ａ〜１８ｄ  突起導体、１９  ショートスタブ（短絡線）、２０  誘電体基板、２１  帯状金属板、２２ａ，２２ｂ  接続部、２３  外部ノイズ。
【図１】
2013124886.tif 000003
【図２】
2013124886.tif 000004
【図３】
2013124886.tif 000005
【図４】
2013124886.tif 000006
【図５】
2013124886.tif 000007
【図６】
2013124886.tif 000008
【図７】
2013124886.tif 000009
【図８】
2013124886.tif 000010
【図９】
2013124886.tif 000011
【図１０】
2013124886.tif 000012
【図１１】
2013124886.tif 000013
【図１２】
2013124886.tif 000014
【図１３】
2013124886.tif 000015
【図１４】
2013124886.tif 000016
【図１５】
2013124886.tif 000017
【図１６】
2013124886.tif 000018
【図１７】
2013124886.tif 000019
【図１８】
2013124886.tif 000020
【図１９】
2013124886.tif 000021
【図２０】
2013124886.tif 000022
【図２１】
2013124886.tif 000023
【図２２】
2013124886.tif 000024
【図２３】
2013124886.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月15日(2014.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る部分放電センサーは、第１および第２のフランジの外部に配置され、第１および第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、第１および第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、金属ケースの内部に配置され、第１および第２のフランジの周方向と直交する方向に配置され、第１および第２のフランジに対して重なり部分を有するボウタイアンテナとを備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフランジが端部に形成された第１の導体管と、
第２のフランジが端部に形成された第２の導体管と、
上記第１および上記第２のフランジ間に挟まれ、上記第１および上記第２の導体管の内部に高圧電線を保持する絶縁スペーサと、
上記第１および上記第２のフランジ間を接続する複数の接続ボルトと
を備えた高電力設備の内部で発生する部分放電を検出する部分放電センサーにおいて、
上記第１および上記第２のフランジの外部に配置され、該第１および該第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に上記絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、該第１および該第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、
上記金属ケースの内部に配置され、上記第１および上記第２のフランジの周方向と直交する方向に配置され、上記第１および上記第２のフランジに対して重なり部分を有するボウタイアンテナと
を備えたことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項２】
上記ボウタイアンテナは、
上記金属ケースの一方の長手方向の辺に底辺が対向するように配置された第１の三角状導体と、
上記金属ケースの他方の長手方向の辺に底辺が対向するように配置された第２の三角状導体と、
上記第１の三角状導体の頂点に一端が接続され、上記金属ケースに設けられたコネクタの信号部に他端が接続された第１のストリップ線路と、
上記第２の三角状導体の頂点に一端が接続され、上記コネクタのグランド部に他端が接続された第２のストリップ線路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の部分放電センサー。
【請求項３】
第１のフランジが端部に形成された第１の導体管と、
第２のフランジが端部に形成された第２の導体管と、
上記第１および上記第２のフランジ間に挟まれ、上記第１および上記第２の導体管の内部に高圧電線を保持する絶縁スペーサと、
上記第１および上記第２のフランジ間を接続する複数の接続ボルトと
を備えた高電力設備の内部で発生する部分放電を検出する部分放電センサーにおいて、
上記第１および上記第２のフランジの外部に配置され、該第１および該第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に上記絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、該第１および該第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、
上記金属ケースの内部に配置され、上記第１および上記第２のフランジの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナと
を備え、
上記金属ケースの幅方向の長さを、上記第１および上記第２のフランジと上記絶縁スペーサの厚みを合わせた長さに一致させたことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項４】
第１のフランジが端部に形成された第１の導体管と、
第２のフランジが端部に形成された第２の導体管と、
上記第１および上記第２のフランジ間に挟まれ、上記第１および上記第２の導体管の内部に高圧電線を保持する絶縁スペーサと、
上記第１および上記第２のフランジ間を接続する複数の接続ボルトとを備えた高電力設備の内部で発生する部分放電を検出する部分放電センサーにおいて、
上記第１および上記第２のフランジの外部に配置され、該第１および該第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に上記絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、該第１および該第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、
上記金属ケースの内部に配置され、上記第１および上記第２のフランジの周方向と直交する方向に配置されたボウタイアンテナと
を備え、
上記金属ケースの長手方向の長さを、上記第１および上記第２のフランジにおける上記接続ボルトの間隔に一致させたことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項５】
上記ボウタイアンテナは、
上記第１の三角状導体の底辺の両端および上記第２の三角状導体の底辺の両端に、突起導体を設けたことを特徴とする請求項２記載の部分放電センサー。
【請求項６】
上記ボウタイアンテナは、
使用する周波数帯域内の周波数における１／４波長の電気長を有し、
上記第１および上記第２の三角状導体を互いに接続する短絡線を備えたことを特徴とする請求項２記載の部分放電センサー。
【請求項７】
第１のフランジが端部に形成された第１の導体管と、
第２のフランジが端部に形成された第２の導体管と、
上記第１および上記第２のフランジ間に挟まれ、上記第１および上記第２の導体管の内部に高圧電線を保持する絶縁スペーサと、
上記第１および上記第２のフランジ間を接続する複数の接続ボルトとを備えた高電力設備の内部で発生する部分放電を検出する部分放電センサーにおいて、
上記第１および上記第２のフランジの外部に配置され、該第１および該第２のフランジの周方向に長手方向を有すると共に上記絶縁スペーサの厚み方向に幅方向を有し、該第１および該第２のフランジ側の一面が開口された金属ケースと、
上記金属ケースの内部に配置され、上記第１および上記第２のフランジの周方向と直交する方向に配置され誘電体基板上に構成されたボウタイアンテナと
を備えたことを特徴とする部分放電センサー。
【請求項８】
上記金属ケースの開口以外の上記絶縁スペーサの周囲を覆う帯状金属板を備えたことを特徴とする請求項１、３、４、７のいずれか１項に記載の部分放電センサー。
【請求項９】
上記金属ケースを上記第１および上記第２のフランジの外部に帯状金属板により保持したことを特徴とする請求項８記載の部分放電センサー。
【国際調査報告】
2013124886.tif 000026
2013124886.tif 000027
2013124886.tif 000028
2013124886.tif 000029