(57)【要約】【課題】回転電機の固定子巻線で発生する部分放電を高周波ノイズの影響を受けることなく高精度で検知することができる回転電機の部分放電監視装置及び部分放電監視方法を提供する。【解決手段】回転電機１０のコイル２０に流入する空気のオゾン濃度を検知する第１オゾン検知部４１，４２と、コイルの周辺の空気又はコイルの周辺から流出する空気のオゾン濃度を検知する第２オゾン検知部４３，４４と、第１オゾン検知部で検知した第１オゾン濃度と第２オゾン検知部で検知した第２オゾン濃度とを比較して部分放電発生状況を監視する部分放電監視部５１と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のコイルに流入する空気のオゾン濃度を検知する第１オゾン検知部と、
前記コイルの周辺の空気又はコイルの周辺から流出する空気のオゾン濃度を検知する第２オゾン検知部と、
前記第１オゾン検知部で検知した第１オゾン濃度と前記第２オゾン検知部で検知した第２オゾン濃度との差値に基づいて部分放電発生状況を監視する部分放電監視部と、を備えた回転電機の部分放電監視装置。
【請求項２】
前記第１オゾン検知部及び前記第２オゾン検知部は、オゾン吸収材で構成されている請求項１に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項３】
前記第１オゾン検知部及び前記第２オゾン検知部は、オゾン検知管で構成されている請求項１に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項４】
前記第１オゾン検知部及び前記第２オゾン検知部は、回転電機のフレームを貫通して測定部位の空気を吸引するエアバルブと、該エアバルブの前記フレーム外側に連接されたエアーチューブと、エアーチューブから引き出された空気のオゾン濃度を測定する電子式オゾン濃度計とで構成されている請求項１に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項５】
前記部分放電監視部は、前記第１オゾン検知部及び前記第２オゾン検知部で検知したオゾン濃度の時間変化を監視し、前記第１オゾン濃度と前記第２オゾン濃度に基づくオゾン濃度上昇量の増加によって部分放電劣化の進展性を判定し、前記オゾン濃度上昇量の変化率から部分放電劣化の進展加速を判定する請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項６】
前記第２オゾン検知部をコイルの周囲に複数配置し、
前記部分放電監視部は、前記第１オゾン検知部及び複数の前記第２オゾン検知部で検知したオゾン濃度の時間変化と、前記複数の第２オゾン検知部で検知したオゾン濃度の大小とから部分放電劣化の進展状況を判定する請求項１から４の何れか一項に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項７】
前記部分放電監視部は、前記第２オゾン検知部で検知した第２オゾン濃度が許容上限値に達したときに回転電機の機器寿命に達した旨を報知する請求項１から６の何れか一項に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項８】
前記部分放電監視部は、前記第２オゾン検知部で検知した第２オゾン濃度の変化状況から前記許容上限値に達するまでの余寿命を推定する請求項７に記載の回転電機の部分放電監視装置。
【請求項９】
回転電機のコイルに流入する空気のオゾン濃度を第１オゾン濃度として検知するステップと、
前記コイルの周辺の空気又はコイルの周辺から流出する空気のオゾン濃度を第２オゾン濃度として検知するステップと、
前記第１オゾン濃度と前記第２オゾン濃度とに基づいてオゾン濃度上昇量を算出し、算出したオゾン濃度上昇量に基づいて部分放電発生状況を監視するステップと、
を備えた回転電機の部分放電監視方法。
【請求項１０】
前記第１オゾン濃度及び前記第２オゾン濃度は、それぞれオゾン吸収材で吸収したオゾンガスの濃度を測定することにより検知するようにした請求項９に記載の回転電機の部分放電監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の部分放電を監視する回転電機の部分放電監視装置及び部分放電監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧回転電機は、耐部分放電性を有するマイカ等の無機物を絶縁物に使用するために、稼働中の部分放電発生が許容されている機器である。しかし、運転年数経過により部分放電は、徐々に絶縁物を侵食していき、やがて機器故障（絶縁破壊）に至ることがある。そこで、稼働中の回転電機の部分放電発生レベルを検出し、故障前にメンテナンスや更新を促す部分放電監視技術が開発されてきた。
【０００３】
この部分放電監視技術には、回転電機を運転停止して測定する手法と運転中に測定する手法とがある。運転を停止して測定する手法は、外部電源を用いて静止中の回転電機に電圧を印加して出荷試験と同等の試験を行う。この手法は、設備を停止させるコストと絶縁試験を実施可能な外部電源車両を使用するコストが発生する。この方法に対して、低コストな手法として運転中に部分放電を測定する手法も開発されてきた（例えば、特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２では、運転中の回転電機に電磁波や高周波電流を検出するセンサを取り付けて部分放電を検出する。
【０００４】
特許文献１では、回転電機の部分放電を検出する部分放電検出用アンテナを備えた部分放電検出部によって検出された検出信号が入力される絶縁診断装置を備え、この絶縁診断装置は、入力された検出信号とデータベースに保有された部分放電強度と絶縁破壊値の相関関係とを比較することにより、回転電機の絶縁劣化を判定するようにしている。この特許文献１では、回転電機フレーム外部に部分放電による電磁波が漏れだすことはほとんどないため、部分放電検出用アンテナは事前に回転電機内部へ取り付ける必要がある。
【０００５】
特許文献２では、固定子巻線に誘導的に結合する検出コイルを設け、この検出コイルから固定子巻線を伝播する固定子巻線で発生した部分放電に基づく高周波電流に応じた検出パルスを発生させ、この検出パルスを回転電機の外側に設けた劣化判定回路に伝送して回転電機の異常の有無を判定するようにしている。この特許文献２でも、検出コイルは、事前に回転電機内部へ取り付ける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７９２４号公報
【特許文献２】特開平４−２９９０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された従来技術では、回転電機の固定子巻線で発生する部分放電に基づく高周波電流を検出コイルで検出したり、部分放電強度を部分放電検出用アンテナで直接検出したりしている。このため、高周波ノイズのない理想的な環境では部分放電を高精度で検出することが可能であるが、実環境では、回転電機の周囲に高周波のスイッチング等の高周波ノイズを発生する電源系統や周辺機器が配置されている場合が多く、高周波ノイズと部分放電による高周波信号との周波数帯が近く、両者の信号を弁別する技術が必要になる。フィルタ処理や信号処理といったノイズ除去手法は、部分放電信号まで減衰させてしまう可能性があり、業界標準となる手法は未だ確立されていない。
【０００８】
スイッチングノイズの影響を受けない手法として、非電気的な手法も検討されてきた。その手法とは、放電現象に伴う副次反応である光や分解生成物を検出する手法である。しかし、これらの手法では、回転電機内部を開放して目視可能な状態にして試験・評価する手法であり、運転中の回転電機の部分放電監視手法としては確立されていない。
回転電機以外の機器ではＳＦ６ガス等の絶縁ガスを用いた密閉型静止機器で、部分放電による分解ガス濃度を検知する手法が実用化されている。しかし、回転電機のような大気空気循環させる高電圧機器に対しては、分解ガスによる部分放電監視手法は実用化されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記特許文献１及び２に記載された従来技術の課題に着目してなされたものであり、回転電機の固定子巻線で発生する部分放電を高周波ノイズの影響を受けることなく高精度で検知することができる回転電機の部分放電監視装置及び部分放電監視方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る回転電機の部分放電監視装置の一態様は、回転電機のコイルに流入する空気のオゾン濃度を検知する第１オゾン検知部と、コイルの周辺の空気又はコイルの周辺から流出する空気のオゾン濃度を検知する第２オゾン検知部と、第１オゾン検知部で検知した第１オゾン濃度と第２オゾン検知部で検知した第２オゾン濃度とを比較して部分放電発生状況を監視する部分放電監視部と、を備えている。
【００１１】
また、本発明に係る回転電機の部分放電監視方法の一態様は、回転電機のコイルに流入する空気のオゾン濃度を第１オゾン濃度として検知するステップと、コイルの周辺の空気又はコイルの周辺から流出する空気のオゾン濃度を第２オゾン濃度として検知するステップと、第１オゾン濃度と第２オゾン濃度とに基づいてオゾン濃度上昇量を算出し、算出したオゾン濃度上昇量に基づいて部分放電発生状況を監視するステップと、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様によれば、コイルに流入する空気に含まれる部分放電によらないオゾン濃度と回転電機のコイルで発生する部分放電によって生成されるオゾン濃度とを検知することにより、高周波ノイズの影響を受けることなく、部分放電発生状況を正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る回転電機の部分放電監視装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】部分放電監視部で実行する部分放電監視処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】オゾン濃度と経過時間との関係を示す特性線図である。
【図４】寿命判定及び余寿命推定の説明に供する特性線図である。
【図５】回転電機の異なる部位のオゾン濃度と経過時間との関係を示す特性線図である。
【図６】本発明に係る回転電機の部分放電監視装置の第２の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る回転電機の部分放電監視装置の第３の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１５】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
まず、本発明の一の態様を表す回転電機の部分放電監視装置の第１の実施形態について図１を伴って説明する。
【００１６】
まず、本発明を適用し得る回転電機について説明する。回転電機１０は、全閉形の回転電機本体１１と、この回転電機本体１１の外周側を覆う外側フレーム３１とで構成されている。
回転電機本体１１は、密封フレーム１２の両端に形成された端板部１２ａ及び１２ｂに軸受１３ａ及び１３ｂを介して回転自在に支持された回転軸１４と、この回転軸１４に固定された回転子鉄心１５と、この回転子鉄心１５に所定のギャップを介して対向し、密封フレーム１２の内周面に固定された固定子鉄心１６とで構成されている。
【００１７】
回転軸１４には、軸受１３ａから突出する端部に循環ファン１７が固定され、軸受１３ｂから突出する端部にカップリング１８が固定されている。
固定子鉄心１６には、絶縁物１９で絶縁された固定子コイル２０が巻回されている。
固定子コイル２０には、端子ボックス２１を通じて三相ケーブル２２から給電される。
外側フレーム３１には、循環ファン１７と対向する位置に吸気口３２が形成されているとともに、軸受１３ｂの上方側端部に排気口３３が形成され、吸気口３２と排気口３３との間における固定子鉄心１６の外周側に固定子鉄心１６に接する冷却体３４が配置されている。このため、回転電機１０を回転駆動したときに、循環ファン１７が回転し、この循環ファン１７によって吸気口３２から外気を吸気し、冷却体３４を冷却した後に排気口３３から排気される。
【００１８】
そして、本実施形態では、外側フレーム３１の内側における底部側に吸気口３２から吸引される空気に触れるように第１オゾン検知部４１を着脱可能に配置し、冷却体３４の内周面側にも第１オゾン検知部４２を配置する。これら第１オゾン検知部４１及び４２で、回転電機本体１１の固定子コイル２０を通過する前のオゾンガス濃度を検知する。
一方、回転電機本体１１のフレーム１２の内部には、固定子鉄心１６から軸方向に突出する固定子コイル２０の突出端の近くの底部側に第２オゾン検知部４３及び４４を着脱可能に配置する。これら第２オゾン検知部４３及び４４では、固定子コイル２０の周辺のオゾンガス濃度を検知する。
【００１９】
ここで、第１オゾン検知部４１及び４２と第２オゾン検知部４３及び４４のそれぞれは、オゾンガスを吸収する材料であるゼオライトやシリカゲル等のオゾン吸収材を用いることができる。
また、本実施形態では、第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４のオゾン吸収量を測定して部分放電を監視する部分放電監視部５１が設けられている。この部分放電監視部５１は、第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４で検知したオゾン濃度を測定して部分放電を監視する。
【００２０】
部分放電監視部５１は、第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４のオゾン濃度を測定するオゾン濃度測定部５２と、このオゾン濃度測定部５２で測定したオゾン濃度に基づいて部分放電劣化を監視する放電劣化監視部５３とで構成されている。
オゾン濃度測定部５２は、回転電機１０の所定周期の定期点検時に外部に取り出して回収し、回収した第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４を構成するオゾン吸収材を、窒素ガスで脱気して蓄積したオゾン濃度を測定し、測定結果を放電劣化監視部５３に出力する。
【００２１】
放電劣化監視部５３は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成され、各オゾン検知部４１〜４４で検知したオゾン濃度に基づいて部分放電の進展性、進展加速性、寿命、余寿命の各判断を行う。
具体的には、放電劣化監視部５３では、図２に示す放電劣化監視処理を実行する。この放電劣化監視処理は、先ず、ステップＳ１で、オゾン測定装置で測定した第１オゾン検知部４１及び４２で検知した第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１及びＯＶ１２を読み込むとともに、第２オゾン検知部４３及び４４で検知した第２オゾン濃度測定値ＯＶ２１及びＯＶ２２を読み込んでからステップＳ２に移行する。
【００２２】
このステップＳ２では、第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１及びＯＶ１２の平均値ＭＯＶを算出し、次いでステップＳ３に移行して、算出した平均値ＭＯＶを第２オゾン検知部４３及び４４のオゾン濃度測定値ＯＶ２１及びＯＶ２２から個別に減算してオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１(n)（＝ＯＶ２１−ＭＯＶ）及びＵＯＶ２２(n)（＝ＯＶ２２−ＭＯＶ）を算出してからステップＳ４に移行する。
【００２３】
このステップＳ４では、下記（１）式及び（２）式に基づいて算出したオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１(n)及びＵＯＶ２２(n)から前回算出したオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１(n-1)及びＵＯＶ２２(n-1)を減算してオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１及びΔＵＯＶ２２を算出してからステップＳ５に移行する。
ΔＵＯＶ２１＝ＵＯＶ２１(n)−ＵＯＶ２１(n-1)      ・・・（１）
ΔＵＯＶ２２＝ＵＯＶ２２(n)−ＵＯＶ２２(n-1)      ・・・（２）
【００２４】
このステップＳ５では、算出したオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１に基づいて回転電機本体１１の前部側（軸受１３ａ側）の部分放電の進展性を判定する。この部分放電の進展性の判定は、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展閾値ＡＤｓ以上であるか否かによって判定し、ΔＵＯＶ２１≧ＡＤｓであるときには、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が進展しているものと判断し、ステップＳ６に移行して、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が進展している状況にある旨を表示部５４に表示してからステップＳ７に移行する。
【００２５】
このステップＳ７では、回転電機本体１１の前部側における部分放電劣化の進展加速性を判定する。この進展加速性の判定は、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展閾値ＡＤｓより大きな値の進展加速閾値ＡＤＡｓ以上であるか否かを判定し、ΔＵＯＶ２１≧ＡＤＡｓであるときに、回転電機本体１１の前部側の部分放電劣化が急速に進展したものと判断してステップＳ８に移行して、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が急速に進展している状況にある旨を表示部５４に表示してからステップＳ９に移行する。
【００２６】
また、ステップＳ５の判定結果がΔＵＯＶ２１＜ＡＤｓであるとき及びステップＳ７の判定結果がΔＵＯＶ２１＜ＡＤＡｓであるときには直接ステップＳ９に移行する。
ステップＳ９では、算出したオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２２に基づいて回転電機本体１１の後部側（軸受１３ｂ側）の部分放電の進展性を判定する。この部分放電の進展性の判定は、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２２が進展閾値ＡＤｓ以上であるか否かによって判定し、ΔＵＯＶ２２≧ＡＤｓであるときには、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が進展しているものと判断し、ステップＳ１０に移行して、回転電機本体１１の後部側で部分放電劣化が進展している状況にある旨を表示部５４に表示してからステップＳ１１に移行する。
【００２７】
このステップＳ１１では、回転電機本体１１の後部側における部分放電劣化の進展加速性を判定する。この進展加速性の判定は、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２２が進展閾値ＡＤｓより大きな値の進展加速閾値ＡＤＡｓ以上であるか否かを判定し、ΔＵＯＶ２２≧ＡＤＡｓであるときに、回転電機本体１１の後部側の部分放電劣化が急速に進展したものと判断してステップＳ１２に移行して、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が急速に進展している状況にある旨を表示部５４に表示してからステップＳ１３に移行する。
【００２８】
また、ステップＳ９の判定結果がΔＵＯＶ２２＜ＡＤｓであるとき及びステップＳ１１の判定結果がΔＵＯＶ２２＜ＡＤＡｓであるときには直接ステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、回転電機本体１１が機器寿命に達したか否かを判定する。この寿命判定は、オゾン濃度上昇量ＯＵＶ２１及びＯＵＶ２２の何れかがオゾン上限濃度（寿命値）ＯＶｌｉｍに達したか否かを判定し、ＯＵＶ２１≧ＯＵＶｌｉｍ又はＯＵＶ２２≧ＯＵＶｌｉｍであるときに、回転電機本体１１が機器寿命に達したものと判断して、ステップＳ１４に移行し、機器寿命に達した旨を表示部５４に表示してから部分放電監視処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ１３の判定結果が、ＯＵＶ２１＜ＯＵＶｌｉｍ又はＯＵＶ２２＜ＯＵＶｌｉｍであるときにステップＳ１５に移行して、オゾン濃度上昇変化量ΔＯＵＶ２１及びΔＯＵＶ２２の何れか大きい方のオゾン濃度上昇量の変化に基づいて余寿命年数を算出する。この余寿命年数は、今回までのオゾン上昇量の履歴情報から時間変化近似曲線を作成し、作成した時間変換近似曲線と前述したオゾン上限濃度ＯＶｌｉｍとの交点までの使用可能年数を余寿命年数として算出し、次いでステップＳ１６に移行して、算出した余寿命年数の内最小又は最小に近い余寿命年数を表示部５４に表示してから部分放電監視処理を終了する。
【００３０】
次に、第１の実施形態の動作を説明する。
前述した構成を有する高圧回転電機で許容される部分放電電荷量は、使用される絶縁材料や絶縁構造により各社で基準が異なる。標準的な基準としては、正常レベルは３，０００ｐＣ以下、要監視レベルは、３，０００〜３，００００ｐＣ、危険レベルは、３，００００ｐＣ以上と定義されている。大気中で部分放電が発生すると、外部電界により加速された電子が酸素分子Ｏ２と衝突し、２つの酸素原子Ｏに解離させる。この酸素原子Ｏと酸素分子Ｏ２とが結合して、オゾンＯ３が生成される。このような関係から、部分放電電荷量とオゾン生成量には強い相関性が期待できる。
【００３１】
自然に発生するオゾン濃度としては文献「東京環境データ２００１東京の環境２００３」によると屋外環境の平均濃度で２７ｐｐｄになる。作業環境としてのオゾン濃度は、国内での一般環境基準で６０ｐｐｄ以下と定められているが、日時や測定環境によって大きく変動する。
部分放電発生によるオゾン濃度としては、「平成２６年電気学会全国大会、論文Ｎｏ．６＿２６２、タイトル「空気中での部分放電によるオゾン濃度の測定」（以下、文献２と称す）で針・平板電極系の部分放電によるオゾン発生濃度が報告されている。０．１２５ｍ３の空間で部分放電電荷量２，０００ｐＣを安定して発生させると、オゾン濃度は最大値で２５ｐｐｄ、安定値で１７ｐｐｄとなっている。部分放電を停止させると、オゾン濃度は約１０分経過で半減し、約３０分経過で外部環境とおなじ６ｐｐｄにまで低下する、部分放電監視の検出下限を３，０００ｐＣとした場合には、部分放電によるオゾンガス濃度は自然発生のオゾンガス濃度と判別困難なレベルである。
【００３２】
このため、第１の実施形態では、第１オゾン検知部４１，４２で、回転電機本体１１の固定子コイル２０を通過する前のオゾンガスを吸収し、第２オゾン検知部４３，４４で固定子コイル２０の周辺のオゾンガスを吸収する。このとき、第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４を底部側に配置することにより、空気より重いオゾンガスを確実に吸収することができる。
【００３３】
これら第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４を、回転電機１０の所定周期の定期点検時に外部に取り出して回収し、回収した第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４を構成するオゾン吸収材を、オゾン濃度測定部５２にセットして、窒素ガスで脱気することにより、蓄積したオゾン濃度の測定値である第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１，ＯＶ１２及び第２オゾン濃度測定値ＯＶ２１，ＯＶ２２を求める。
【００３４】
今、所定周期の定期点検毎に測定した第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１及びＯＶ１２の平均値ＭＯＶと第２オゾン濃度測定値ＯＶ２１とが、例えば１年毎の定期点検で、図３に示すように、変化するものとする。
この場合、時点ｔ１〜ｔ３では、放電劣化監視部５３で算出される第２オゾン濃度測定値ＯＶ２１から平均値ＭＯＶを減算したオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１(n)の変化が殆どなく、図２の放電劣化監視処理で、ステップＳ４からステップＳ５、ステップＳ９、ステップＳ１３をへてステップＳ１５に移行し、図４に示すように、時間変化近似曲線Ｌ１を算出するが、この場合には時間変化近似曲線Ｌ１が時間軸と略平行となることから余寿命年数を算出することができず、予想される余寿命年数を表示部５４に表示する。
【００３５】
その後、時点ｔ４で、オゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１が増加し、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展閾値ＡＤｓ以上となると、回転電機本体１１の前部側で部分放電劣化が進展している旨が表示部５４に表示される（ステップＳ６）。このときのオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展加速閾値ＡＤＡｓ未満であるので、進展加速状況ではないと判断される。
【００３６】
この時点ｔ４では、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展閾値ＡＤｓ以上となるので、図４に示すように、時間変化近似曲線Ｌ１の傾きが大きくなり、この時間変化近似曲線Ｌ１とオゾン濃度上限濃度ＵＯＶｌｉｍとの交点Ｐが生じることになり、時点ｔ４から交点Ｐまでの年数を余寿命年数Ｘとして算出し（ステップＳ１５）、算出した余寿命年数Ｘを表示部５４に表示する（ステップＳ１６）。
【００３７】
その後、時点ｔ５〜ｔ９ではオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展閾値ＡＤｓ以上となるが進展加速閾値ＡＤＡｓ未満となっており、表示部５４には部分放電劣化が進展している状況である旨が表示される。
また、余寿命年数としては、時点ｔ５以降でオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が時点ｔ４でのオゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１より小さくなることにより、余寿命年数Ｘが長く算出されることになるが、過去の履歴から一番少ない余寿命年数Ｘｍｉｎ又は誤差を考慮して二番目又は三番目に少ない余寿命年数を余寿命年数Ｘとして表示部５４に表示する。
【００３８】
その後、時点ｔ１０で劣化がより進展して、オゾン濃度上昇変化量ΔＵＯＶ２１が進展加速閾値ＡＤＡｓ以上となると、部分放電劣化が進展を加速させる状態であると判断し（ステップＳ７）、回転電機本体１１の部分放電劣化が進展加速状態となった旨を表示部５４に表示する（ステップＳ８）。
このときのオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１が、図４に示すように、オゾン濃度上限値ＯＶｌｉｍを超えると、機器寿命に達したものと判断し（ステップＳ１３）、回転電機本体１１が機器寿命に達した旨を表示部５４に表示して回転電機本体１１の新しい回転電機本体に更新することを促す（ステップＳ１４）。
【００３９】
また、第１の実施形態では、回転電機本体１１の前部側及び後部側のオゾン濃度をオゾン濃度測定値ＯＶ２１及びＯＶ２２として測定しているので、測定結果の一例を図５に示す。この図５の測定結果から、時点ｔ１では例えば回転電機本体１１の後部側のオゾン濃度測定値ＯＶ２２が前部側のオゾン濃度測定値ＯＶ２１より大きな値となっていることから、回転電機本体１１の後部側での部分放電劣化が顕著であることを把握することができる。その後、時点ｔ４〜ｔ９では、時点ｔ１と同様に回転電機本体１１の後部側での部分放電劣化が顕著であることを把握することができ、部分放電劣化の進展度は回転電機本体１１の前部及び後部で略同じであると判断することができる。
【００４０】
しかしながら、時点ｔ１０では、回転電機本体１１の前部側のオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１が後部側のオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２２より大きくなり、回転電機本体１１の前部側の部分放電劣化が顕著になり、進展度も回転電機本体１１の前部側か顕著なったことを把握することができる。
このように、上記第１の実施形態によると、回転電機本体１１の内部のオゾン濃度を検知することにより、部分放電劣化を監視するので、周囲の高周波ノイズの影響を受けることなく部分放電劣化を正確に監視することができる。
【００４１】
しかも、第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４としてオゾン吸収材を適用し、このオゾン吸収材を定期点検毎に回収して、吸収したオゾン濃度を測定するので、部分放電により生成されたオゾン濃度を正確に測定することができる。
さらに、オゾン吸収材は、電気回路や精密構造を必要としないので、振動による故障するおそれがなく、長期の使用に十分耐えることができる。そのうえ、オゾン吸収材によって回転電機本体１１内のオゾンガスを吸収するので、回転電機本体１１内のオゾン濃度を低減させて、オゾンガスによる絶縁物やシールゴム材の劣化を抑制することができる効果がある。
【００４２】
そして、部分放電監視部５１で、定期点検毎の第１オゾン検知部４１，４２で検知した第１オゾン濃度の平均値と第２オゾン検知部４３，４４で検知した第２オゾン濃度とからオゾン濃度上昇量を算出することができ、このオゾン濃度上昇量が設定値以上となると部分放電劣化が生じ始めていると判定することができる。
その後、オゾン濃度上昇量が前回値に対して増加すると部分放電劣化が進展している劣化進展過程にあるものと判断することができ、前回のオゾン濃度上昇量に比較してオゾン濃度上昇量の増加量が大きくなったときに部分放電劣化の進展が加速状態にあると判断することができる。
【００４３】
また、オゾン濃度上昇量が予め設定したオゾン濃度上限値に達したか否かを判断することにより、回転電機本体が寿命に到達して使用不可状態となったか否かを判断することができる。
さらに、オゾン濃度上昇量の時間変化近似曲線（劣化予測曲線）Ｌ１を作成し、この時間変化近似曲線（劣化予測曲線）Ｌ１とオゾン濃度上限値ＯＶｌｉｍとの交点から余寿命年数Ｘを推定することができる。
【００４４】
なお、上記第１の実施形態では、部分放電監視部５１で、オゾン濃度に基づいて固定子コイル２０の部分放電劣化を監視する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、部分放電監視部５１で、前述したオゾン濃度上昇量ＵＶＯ２１及びＵＶＯ２２から部分放電電荷量を推定するようにしてもよい。
すなわち、部分放電電荷量の推定は、各種部分放電モードにおける放電電荷量と部分放電を含む密閉空間のオゾン濃度上昇量の相関データを取得し、オゾン濃度上昇度から部分放電電荷量を算出する。
【００４５】
前述した文献２の実験結果では、空間体積０．１２５ｍ３で部分放電電荷量２，０００ｐＣが安定して発生すると、平均オゾン濃度が１１ｐｐｄ上昇している。部分放電電荷量とオゾン生成量が比例関係にあると仮定して、部分放電電荷量∝オゾン生成量＝（オゾン濃度変化）／（空間体積）と考える。
この実験結果からは、
部分放電電荷量〔ｐＣ〕＝０．０４４×オゾン濃度上昇量〔ｐｐｄ〕÷体積〔ｍ３〕
という関係式が得られる。
【００４６】
この関係式を用いて、回転電機１０の内部体積〔ｍ３〕記とオゾン濃度上昇量〔ｐｐｄ〕を求めることで、部分放電電荷量を推定することができる。このような実験データを高圧回転電機において取得することで、回転電機内部のオゾン濃度上昇量ＵＯＶ２１及びＵＯＶ２２を測定して部分放電電荷量を監視することができる。
また、上記第１の実施形態では、回転電機本体１１が全閉構造を有する場合について説明したが、回転電機本体１１が開放形である場合には、回転電機本体１１の内部空気が排出口から排出されるので、この排出口に第２オゾン検知部を配置して、回転電機本体１１内のオゾン濃度を測定すればよい。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について図６を伴って説明する。
この第２の実施形態では、回転電機１０の内部にオゾン検知部を常設することなく、オゾン検知を行うようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図６に示すように、第１の実施形態における第１オゾン検知部４１，４２及び第２オゾン検知部４３，４４が省略されている。これらに代えてオゾン濃度測定時に、外側フレーム３１の吸気口３２の外側及び排気口３３の外側にそれぞれ電気的にオゾン濃度を測定可能な第１オゾン検知部となるオゾン検知管６１及び６２を配置する。同様に、回転電機本体１１の内部と外部とを連通する端子ボックス２１及びドレン口２３にそれぞれ第２オゾン検知部となるオゾン検知管６１及び６２と同様のオゾン検知管６３及び６４を配置する。
【００４８】
オゾン検知管６１〜６４は、直径６ｍｍ程度のガラス状チューブで構成され、ガラス状チューブ内にオゾンに反応して変色する薬剤が封入されている。このガラス状チューブを吸引用シリンダの先端に取り付けて、周辺空気を一定量吸い込んでオゾン濃度を測定する。オゾン濃度値は変色した部分の目盛りを読み取ることにより、オゾン濃度を即座に測定できる。
【００４９】
なお、オゾン検知管６１〜６４としては、測定部位の挿入口に挿入可能な大きさのセンササイズを有し、流速に影響されることなくオゾン濃度を測定可能で、且つ低濃度測定が可能なことが必要であり、さらに測定開始時に即座にオゾン濃度の測定可能な構成を有するものが好ましい。
そして、オゾン検知管６１及び６２で測定されるオゾン濃度測定値ＯＶ１１及びＯＶ１２と、オゾン検知管６３及び６４で測定されるオゾン濃度測定値ＯＶ２１及びＯＶ２２を第１の実施形態で前述した放電劣化監視部５３に設けられたオゾン濃度入力部５５から入力する。
【００５０】
この第２実施形態では、回転電機の部分放電を監視する一定周期毎に、オゾン検知管６１〜６４をそれぞれ回転電機本体１１の外側フレーム３１の吸気口３２及び排気口３３に配置することにより、オゾン検知管６１及び６２で回転電機１０に流入される空気のオゾン濃度を測定し、オゾン検知管６３及び６４で回転電機本体１１の内部のオゾン濃度を測定する。
【００５１】
各オゾン検知管６１、６２、６３及び６４で測定された第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１、ＯＶ１２、ＯＶ２１及びＯＶ２２を放電劣化監視部５３に入力することにより、前述した第１の実施形態と同様に、部分放電劣化を高周波ノイズの影響を受けることなく監視することができる。
この第２の実施形態では、回転電機本体１１内にオゾン検知部を常時配置する必要がなく、部分放電劣化監視時に、所定部位にオゾン検知管６１〜６４を配置してオゾン濃度を測定するだけでよいので、測定の手間を前述した第１の実施形態に比較して軽減することができる。
【００５２】
なお、上記第２の実施形態では、回転電機本体１１内のオゾン濃度を検知するオゾン検知管６３及び６４の挿入口として既存の端子ボックス２１やドレン口２３を使用する場合について説明したが、オゾン測定用の専用の測定口を設けるようにしてもよい。
また、上記第２の実施形態では、回転電機本体１１が全閉構造を有する場合について説明したが、回転電機本体１１が開放形である場合には、回転電機本体１１の内部空気が排出口から排出されるので、この排出口に第２オゾン検知部としてのオゾン検知管を配置して、回転電機本体１１内のオゾン濃度を測定すればよい。
【００５３】
次に、本発明の第３の実施形態を図７について説明する。
この第３の実施形態では、回転電機本体１１の内外のオゾン濃度を常時電気的に測定するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態では、図７に示すように、回転電機１０の外側フレーム３１の循環ファン１７の外周に対向する底部及び冷却体３４及び排気口３３間に貫通孔７１及び７２を形成し、これら貫通孔７１及び７２内に第１オゾン検知部８１及び８２を配置する。同様に、回転電機本体１１の固定子鉄心１６の前後端部から突出する固定子コイル２０の周辺位置に貫通孔７３及び７４を形成し、これら貫通孔７３及び７４内に第２オゾン検知部８３及び８４が配置されている。
【００５４】
各オゾン検知部８１〜８４のそれぞれは、貫通孔７１〜７４内に挿入されるオゾン測定用バルブ８５と、このオゾン測定用バルブ８５の回転電機１０の外側に一端が取り付けられたエアーチューブ８６と、このエアーチューブ８６の他端に取り付けられた電子式オゾン濃度計８７とで構成されている。各オゾン検知部８１〜８４では、オゾン濃度の測定時にオゾン測定用バルブ８５から一定量のオゾンを含む空気をエアーチューブ８６内に引き込み、引き込んだ空気のオゾン濃度を電子式オゾン濃度計８７で測定する。電子式オゾン濃度計８７は、測定したオゾン濃度をデジタル値で放電劣化監視部５３に直接入力する。
【００５５】
この第２の実施形態によると、部分放電劣化の測定時にオゾン測定用バルブ８５から一定量の空気を吸い込んでエアーチューブ８６を介して電子式オゾン濃度計８７に送ることにより、電子式オゾン濃度計８７でオゾン濃度を測定し、第１オゾン濃度測定値ＯＶ１１，ＯＶ１２及び第２オゾン濃度測定値ＯＶ２１，ＯＶ２２を直接放電劣化監視部５３に入力する。
【００５６】
したがって、放電劣化監視部５３で、図２に示す放電劣化監視処理を実行することにより、第１の実施形態と同様にオゾン測定値による部分放電劣化を監視することができる。
この第３の実施形態では、オゾン検知部８１〜８４を回転電機１０に常設しているとともに、電子式オゾン濃度計８７を有するので、オゾン濃度測定値を直接放電劣化監視部５３に入力することができ、部分放電劣化の監視を自動的に行うことができる。このため、部分放電劣化の監視を一定周期で行ったり、所望の時期に行ったりすることができ、部分放電劣化の監視の自由度を向上させることができる。また、回転電機１０の部分放電劣化の監視を遠隔地で行うこともでき、放電劣化監視部５３に、複数の回転電機に設けたオゾン検知部を切換可能に接続することにより、一台の放電劣化監視部５３で、複数の回転電機の部分放電劣化を遠隔監視することができる。
【００５７】
なお、第３の実施形態でも、回転電機本体１１が開放形である場合には、オゾン検知部を回転電機本体１１の内部空気の排出経路に配置すればよい。
また、上記第１〜第３の実施形態では、回転電機本体１１が全閉形である場合について説明したが、全閉形でも内部空気を循環させる循環経路を有する場合には、この循環経路にもオゾン検知部を設けることが好ましい。
【００５８】
さらに、上記第１〜第３の実施形態では、第１オゾン検知部を２個所に設けて平均値を算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１オゾン検知部は外側フレームの吸気口３２又は排気口３３の近傍に１個所設けるようにしてもよい。また、第１オゾン検知部を複数設ける場合に、平均値ではなく最大のオゾン濃度測定値を採用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…回転電機、１１…回転電機本体、１４…回転軸、１５…回転子鉄心、１６…固定子鉄心、１７…循環ファン、１９…絶縁物、２０…固定子コイル、３１…外側フレーム、３２…吸気口、３３…排気口、３４…冷却体、４１，４２…第１オゾン検知部、４３，４４…第２オゾン検知部、５１…部分放電監視部、５２…オゾン濃度測定部、５３…放電劣化監視部、６１〜６４…オゾン検知管、８１，８２…第１オゾン検知部、８３，８４…第２オゾン検知部、８５…オゾン測定用バルブ、８６…エアーチューブ、８７…電子式オゾン濃度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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