(57)【要約】【課題】  続流遮断機能を有する避雷素子とギャップを直列に接続した避雷器において、正常品を使用不能とすることなく前記素子故障等の故障判定を正確に行うことが出来る避雷器の故障判定システムの提供。【解決手段】  試料避雷器の放電電流の検出データと当該検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データに含まれる第一波から最終波等までの振動量を比較する比較手段と、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、前記比較手段は、前記基準データの最後の停滞期を検出した場合に当該時間帯の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波を最終波と認める最終波特定手段を備える避雷器の故障判定システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に接続し試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する直流電圧発生装置と、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記直流電圧発生装置の印加電圧を引き下げる放電抑制手段と、
前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、
前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、
前記基準データ又は前記検出データの最後の停滞期を検出した場合に当該時間帯の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波を最終波と認める最終波特定手段を備えることを特徴とする避雷器の故障判定システム。
【請求項２】
直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に接続し試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する直流電圧発生装置と、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記直流電圧発生装置による前記直流電圧の印加を停止する放電抑制手段と、
前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、
前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、
前記基準データ又は前記検出データの最後の不感期を検出した場合に当該不感期の直前に存在する波を最終波と認める最終波特定手段を備えることを特徴とする避雷器の故障判定システム。
【請求項３】
前記直列ギャップが放電を開始する電圧が規定値以下の場合、
前記比較の結果前記検出データに含まれる第一波の振動量と前記基準データに含まれる第一波の振動量との間に許容値以上の差がある場合、
又は前記比較の結果前記検出データに含まれる第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量と前記基準データに含まれる第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量との間に許容値以上の差がある場合に、その試料避雷器を故障と判定する判定手段を備えることを特徴とする前記請求項1又は請求項２のいずれかに記載の避雷器の故障判定システム。
【請求項４】
直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加して行う避雷器の故障判定において、
コンピュータに、
前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、
前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への印加電圧を引き下げた場合において前記基準データ又は前記検出データの最後の停滞期を検出した場合に当該時間帯の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波を最終波と認める最終波特定手段を備える避雷器の故障判定システムとして機能させることを特徴とする避雷器の故障判定プログラム。
【請求項５】
前記コンピュータに、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への印加電圧を引き下げる放電抑制手段として機能させるプログラムを備える前記請求項４に記載の避雷器の故障判定プログラム。
【請求項６】
直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加して行う避雷器の故障判定において、
コンピュータに、
前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、
前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への前記直流電圧の印加を停止した場合において前記基準データ又は前記検出データの最後の不感期を検出した場合に当該不感期の直前に存在する波を最終波と認める最終波特定手段を備える避雷器の故障判定システムとして機能させることを特徴とする避雷器の故障判定プログラム。
【請求項７】
前記コンピュータに、
前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への前記直流電圧の印加を停止する放電抑制手段として機能させるプログラムを備える前記請求項６に記載の避雷器の故障判定プログラム。
【請求項８】
前記コンピュータに、
前記直列ギャップが放電を開始する電圧が規定値以下の場合、
前記比較の結果前記検出データに含まれる第一波の振動量と前記基準データに含まれる第一波の振動量との間に許容値以上の差がある場合、
又は前記比較の結果前記検出データに含まれる第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量と前記基準データに含まれる第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量との間に許容値以上の差がある場合に、その試料避雷器を故障と判定する判定手段として機能させるプログラムを備えることを特徴とする前記請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の避雷器の故障判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電設備に用いられる避雷器（接地があるもの、ないものの双方を含む）、特に、内部に続流遮断機能を有する避雷素子（酸化亜鉛素子等）とギャップを直列に接続した避雷器（以下、直列ギャップを具備する避雷器と記す）における点検・保守に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列ギャップを具備する避雷器の故障態様には、直列ギャップと避雷素子の両方が故障する場合（両故障）、直列ギャップのみが故障する場合（ギャップ故障）、及び避雷素子のみが故障する場合（素子故障）の三態様がある。
故障した避雷器は、導入当初の性能を有していないため、電力設備に対する信頼度の低下を招く。従って、配電設備に用いられる避雷器にあっては、故障態様に応じて実効性のある故障判定方法の確立が要請されている。
【０００３】
直列ギャップを具備する避雷器の故障を判定する方法には、絶縁抵抗測定、放電開始電圧測定、インパルス電圧印加時の端子間電圧測定、及び漏れ電流測定（例えば下記特許文献１参照）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５９９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
絶縁抵抗測定及び放電開始電圧測定による故障判定は、前記両故障又はギャップ故障の場合における絶縁抵抗及び放電開始電圧の低下に基づいて可能となる。従って、前記素子故障の場合には、直列ギャップの良好な絶縁性能により、絶縁抵抗及び放電開始電圧の低下が生じないため、絶縁抵抗測定及び放電開始電圧測定による故障判定はできないという問題がある。
【０００６】
インパルス電圧印加時の端子間電圧測定による故障判定は、前記素子故障の場合でも故障判定が可能であるが、一般的に装置が大型であるために、現場作業への適用が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献１に開示された避雷器において避雷素子の状態を判定するには、避雷素子の端子間に電源装置を設置するため、避雷器の解体が必要である。
従って、仮に判定の結果が正常品であったとしてもその避雷器を再度使用する事はできず、事実上は避雷器の交換作業となる。この様な作業を全ての避雷器に実施していたのでは、多大な費用と労力を要し保守・メンテナンスの実用性が問題となる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、続流遮断機能を有する避雷素子とギャップを直列に接続した避雷器において、正常品を使用不能とすることなく前記素子故障等の故障判定を正確に行うことが出来る避雷器の故障判定システム及び故障判定プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために為された本発明による避雷器の故障判定システムの構成は、直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に接続し試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する直流電圧発生装置と、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記直流電圧発生装置の印加電圧を引き下げる放電抑制手段と、前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、前記基準データ又は前記検出データの最後の停滞期を検出した場合に当該停滞期の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波（山又は谷）を最終波と認める最終波特定手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために為された本発明による避雷器の故障判定システムの他の構成は、直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に接続し試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する直流電圧発生装置と、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記直流電圧発生装置による前記直流電圧の印加を停止する放電抑制手段と、前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、前記基準データ又は前記検出データの最後の不感期を検出した場合に当該不感期の直前に存在する波を最終波と認める最終波特定手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
尚、ここで、前記停滞期とは、放電電流の第一波と同極性であり且つ不感レベルの閾値を超えるデータが規定時間以上連続する時間帯を指し、前記不感レベルの閾値とは、小ノイズのレベルを超え故障判定に有効なデータとして検出し評価するに足る値と無効なデータとして取り扱うべき値（不感レベル）とを区別する境界として予め定めた値であり、前記不感期とは、前記閾値に満たないデータ（放電電流）が規定時間以上継続する時間帯を指す。
【００１２】
前記直列ギャップが放電を開始する電圧が規定値以下の場合、又は前記比較の結果前記検出データに含まれる第一波の振動量若しくは第二波から最終波まで又は第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量と前記基準データに含まれる第一波の振動量若しくは第二波から最終波まで又は第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備える構成を採ることもできる。
【００１３】
上記課題を解決するために為された本発明による避雷器の故障判定プログラムの構成は、直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加して行う避雷器の故障判定において、コンピュータに、前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への印加電圧を引き下げた場合において前記基準データ又は前記検出データの最後の停滞期を検出した場合に当該停滞期の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波を最終波と認める最終波特定手段を備える避雷器の故障判定システムとして機能させることを特徴とする。
【００１４】
前記コンピュータに、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への印加電圧を引き下げる放電抑制手段として機能させるプログラムを備える避雷器の故障判定プログラムとして構成してもよい。
【００１５】
上記課題を解決するために為された本発明による避雷器の故障判定プログラムの他の構成は、直列ギャップを具備する試料避雷器の両端に試料避雷器の直列ギャップが放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加して行う避雷器の故障判定において、コンピュータに、前記直列ギャップの放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の試料避雷器の放電電流を検出しその検出データを保持する電流測定器と、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較手段と、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段を備え、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への前記直流電圧の印加を停止した場合において前記基準データ又は前記検出データの最後の不感期を検出した場合に当該不感期の直前に存在する波を最終波と認める最終波特定手段を備える避雷器の故障判定システムとして機能させることを特徴とする。
【００１６】
前記コンピュータに、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への前記直流電圧の印加を停止する放電抑制手段として機能させるプログラムを備える避雷器の故障判定プログラムとして構成してもよい。
【００１７】
前記コンピュータに、前記直列ギャップが放電を開始する電圧が規定値以下の場合、又は前記比較の結果前記検出データに含まれる第一波から最終波まで若しくは第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量と前記基準データに含まれる第一波から最終波まで若しくは第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段として機能させるプログラムを備える避雷器の故障判定プログラムとして構成してもよい。
前記振動量による判定については、前記比較の結果前記検出データに含まれる第一波の振動量又は第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量と前記基準データに含まれる第一波の振動量又は第二波から最終波まで若しくは第二波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定手段として機能させるプログラムを備える避雷器の故障判定プログラムとして構成してもよい。
【００１８】
前記検出データの波数が前記基準データの波数よりも少ない場合に備えた前記最終波形特定手段及び比較手段の例として、前記避雷器の故障判定システムに、前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への印加電圧を引き下げた場合において前記検出データの最後の停滞期を検出した場合に当該停滞期の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波を最終波と認める最終波特定手段、又は前記直列ギャップの放電開始を受けて前記試料避雷器の両端への前記直流電圧の印加を停止した場合において前記検出データの最後の不感期を検出した場合に当該不感期の直前に存在する波を最終波と認める最終波特定手段を備え、前記最終波を当該検出データの指定波として前記基準データ及び検出データの第一波から指定波までの振動量を比較する比較手段を備える構成とすることもでき、また、コンピュータに、前記最終波特定手段及び比較手段として機能させる故障判定プログラムを構成することもできる。
【００１９】
尚、ここで、振動とは、試料避雷器の放電電流の連続した波を指し、第一波とは、直流電圧印加後最初に前記不感レベルの閾値を超えた点と当該閾値を超えてから最先のゼロクロス点間に生じる山又は谷を指し、第二波以降とは、前記第一波の終点から、放電が終了し前記停滞期又は前記不感期といった振動終了期に至るまでに存在する隣接ゼロクロス点間に生じた山又は谷を指す。
振動量とは、時間軸と山又は谷とで挟まれた領域の面積（絶対値）、若しくは波の高さ（絶対値）、即ち、電荷若しくは波高値を指す。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による避雷器の故障判定システム及びプログラムによれば、従来の方法では不十分であった直列ギャップを具備する避雷器の故障判定を非破壊で行うことができ、電力設備に用いられる直列ギャップを具備する避雷器の保守・メンテナンスの技術向上及び効率化が図られる。
【００２１】
特に、直流電圧印加時の直列ギャップを具備する試料避雷器の減衰振動様相を示す放電電流波形の電荷又は波高値の比較で避雷器の故障を判定する手法を採ることにより、直列ギャップが放電を開始するに足る直流電圧を印加するための直流電圧発生装置が小型で済むため、大掛かりな装置が不要であり、試料避雷器への接続を現地において行うことが可能となる。
【００２２】
また、事前に同じ条件下で正常品の放電電流を基準データとして取得しておき、測定した試料避雷器の放電電流の検出データと比較して故障判定を行う手法を採ることによって、当該試料避雷器についての特性を適宜監視することができ、前記素子故障等に至っている避雷器を早期に発見することができる。
【００２３】
一方、この様な手法を採る場合には、減衰振動波形の継続範囲や判定に有効な情報の範囲を正確に検出することが重要となり、これが正確に把握できなければ、減衰振動波形以外の不要な電荷（図６の「波形と認識しない部分」）や故障によって生じる異常な波形が加わって判定を誤る原因となり本願発明の目的を達成することはできない。
【００２４】
そこで、前記比較手段及び判定手段の処理において、前記最終波特定手段、又はコンピュータに前記最終波特定手段として機能させるプログラムを備えることによって、減衰振動波形の継続範囲や判定に有効な情報の範囲を正確に検出することができ、上記避雷器の故障判定により安定した正確さを与えることができる。
その結果、各避雷器において所望の品質を特性上においても確実に維持することができるので、電力設備の信頼度維持が図られ、電力設備に用いられる直列ギャップを具備する避雷器の保守・メンテナンスの技術向上及び効率化を図ることができる。
【００２５】
また、放電電流の第一波と第二波以降の形状が異なることに着目し、第一波の振動量と第二波以降の振動量に分けて、許容値以上の差がある場合にその試料避雷器を故障と判定する判定ステップ（手段）を採用することによって、比較的単純な比較手法でありながらも、従来に増して正確な判定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による避雷器の故障判定システムにおける一連の故障判定処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２】本発明による避雷器の故障判定方法の故障判定処理における第一の判定の形態及び第二の判定の形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明による避雷器の故障判定方法の故障判定処理における第三の判定の形態を説明するフローチャートである。
【図４】本発明による避雷器の故障判定システムの一例を示す構成図である。
【図５】本発明による避雷器の故障判定システムの一例を示すブロック図及び等価回路図である。
【図６】本発明による避雷器の故障判定システムにおける波形開始判定処理及び最終波特定処理を説明する放電電流波形の例を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明による避雷器の故障判定システムで比較される正常品と故障品の放電電流波形を比較するタイミングチャートの例である。
【図８】本発明による避雷器の故障判定システムの実績の一部を示す表である。
【図９】本発明による避雷器の故障判定システムが用いられた避雷器（正常品）の放電電流波形の共振補助手段別の減衰振動特性の例を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明による直列ギャップを具備する避雷器の故障判定システム及び故障判定プログラムの実施の形態を図面に基づき説明する。
図４は、直列ギャップを具備する避雷器の一例を示す概略図、及び故障判定システムの構成図である。
前記試料避雷器１は、避雷素子２と直列ギャップ３とが直列に接続された避雷器である。
【００２８】
本発明は、避雷器固有の時間−放電電流特性を利用することにより、前記素子故障を含む避雷器の故障判定を可能とするものである。
前記避雷器固有の時間−放電電流特性とは、具体的には、前記直列ギャップ３が放電する電圧を印加した際の瞬時電圧に伴う放電電流の過渡現象であって、印加時間が制限された直流パルス電圧を印加した場合や、印加後も継続して印加され続ける所謂直流電圧を印加した場合の過渡現象を含む。
【００２９】
＜原理＞
一般的に、この様な避雷器には、固有の抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、又はキャパシタンスＣの各成分が含まれている。直流電圧（パルス状のものを含む）を印加すると、当該インダクタンスＬとキャパシタンスＣに基づく周波数f１の共振（下記数１参照）が生じているものと考えられ、上記避雷器固有の放電電流特性について、試料避雷器１と正常な避雷器とを比較する方法においては、この共振が、故障判定に有利な固有の振幅や周期等の減衰振動特性をもたらし正確な故障判定に寄与しているものと考えられるに至っている。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
今日供給されている種々の避雷器には、故障判定に十分な固有の振幅や減衰振動特性が得られる固有のインダクタンスＬやキャパシタンスＣを持つ避雷器も存在するが、なかには固有のインダクタンスＬやキャパシタンスＣが小さい避雷器も少なからず存在し、共振が抑えられることによって故障判定に有利な固有の振幅や減衰振動特性が得られず、正確な故障判定ができない場合もある。
【００３２】
この様に、固有のインダクタンスＬやキャパシタンスＣが小さい試料避雷器１については、試料避雷器１の一方の端子に、共振補助手段４としてインダクタを直列に接続することによって試料避雷器１と共振補助手段４からなる直列回路を形成し、当該直列回路の両端に直流電圧発生装置５を接続する（図５参照）。
【００３３】
次に、当該直流電圧発生装置５で直列ギャップ３が放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する印加ステップを経て、前記試料避雷器１又は上記の如く共振補助手段４を直列に挿入した直列回路に直流電圧を印加することによって、前記試料避雷器１が持つ固有のインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣによる前記周波数f1の共振、又は当該共振補助手段４のインダクタンスＬｏと試料避雷器１が持つ固有のインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣが相俟った故障判定に有利な周波数f2の共振（下記数２参照）を誘発させる。
【００３４】
【数２】
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【００３５】
一方、避雷器が故障すると、内部の避雷素子２の抵抗ＲやキャパシタンスＣの値が変化し、放電電流の振幅、振動数、又は振動周期が変化する（前記数１及び数２参照）。
この様な事象を検出し評価することによって故障判定が可能となる。
【００３６】
＜避雷器の故障判定方法＞
上記理論に基づく避雷器の故障判定方法は、前記試料避雷器１の両端に接続し当該試料避雷器１の直列ギャップ３が放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する放電ステップと、前記直列ギャップ３の放電開始を受けて前記直流電圧発生装置５の印加電圧を、前記直列ギャップ３が放電を停止する電圧以下に引き下げ、又は前記直流電圧の印加を停止する放電抑制ステップと、前記直列ギャップ３の放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の前記試料避雷器１の放電電流を検出しその検出データを保持する測定ステップと、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の基準データを保持し当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する比較ステップと、前記比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器１を故障と判定する判定ステップを経る。
そして、前記比較ステップにおいては、規定要件を充足する波を最終波と認める最終波特定ステップを経る。
【００３７】
＜避雷器の故障判定システム＞
上記避雷器の故障判定方法を実施するために用いる避雷器の故障判定システムは、直流電圧発生装置５と、放電抑制手段と、電流測定器６と、比較手段と、判定手段を備える。
前記直流電圧発生装置５は、前記直列ギャップ３を具備する試料避雷器１の両端に接続し当該試料避雷器１の直列ギャップ３が放電を開始する電圧以上の直流電圧を印加する能力を備え、前記放電抑制手段を内蔵したものである。
【００３８】
当該例では、前記直列ギャップ３を具備する試料避雷器１に直列に接続したインダクタンス（共振補助手段４）を介して前記直流電圧発生装置５を接続するが、前記直列ギャップ３が放電を開始すると、当該試料避雷器１の内部に前記直列ギャップ３と直列に接続した続流遮断機能を有する前記避雷素子２を含む回路に大電流が流れることとなる。そこで、当該回路を大電流から保護すべく、前記放電抑制手段は、前記直列ギャップ３の放電開始を受けて前記直流電圧発生装置５の印加電圧を前記直列ギャップ３が放電を停止する電圧以下に引き下げ、又は当該直流電圧発生装置５による直流電圧の印加を停止する。
【００３９】
前記電流測定器６、前記比較手段、及び前記判定手段は、コンピュータに避雷器の故障判定プログラム（以下、故障判定プログラムと記す。）をインストールすることによって、機能可能となり、当該故障判定プログラムは、電流測定モジュール、比較モジュール、及び判定モジュールを具備する。
【００４０】
＜電流測定器＞
前記電流測定器６は、前記直列ギャップ３の放電開始から放電収束に至るに足る規定時間の前記試料避雷器１の放電電流を検出しその検出データを記録手段に保持する。ここでは、前記直流電圧発生装置（例えば、出力電力：30Ｗ,最大電圧：30ｋＶ,最大電流：1ｍＡ）５の出力回路に流れる電流を検出する電流センサー（例えば、出力：0.1Ｖ/Ａ，最大電流：400Ａ）と、当該電流センサーで検出した放電電流を縦軸とし時間を横軸として表示するオシロスコープ（例えば、周波数帯域：200ＭＨｚ，最高サンプルレート：2ＧＳ/ｓ）と、当該オシロスコープに表示された波形映像のデータを取り込む前記電流測定モジュールをインストールしたパソコン（計算機７）とで構成される。
【００４１】
前記電流測定モジュールにより機能する前記電流測定器６は、図１に示す様に、前記放電ステップを開始し、前記放電抑制ステップを行った後、規定時間に亘って前記検出データの採取及び当該検出データの保持を行う前記測定ステップ（データサンプリング処理）を行う。
前記データサンプリング処理を行う規定時間としては、前記直流ギャップ３に直流放電電流が流通を開始した時に始まって当該直流放電電流の振動が減衰した末に前記振動終了期を一回検出できるに十分な時間を設定する。
前記データサンプリング処理で用いるサンプルレートは、故障判定を行う前記試料避雷器１の減衰振動特性で得られるであろう各波が継続すると推定される時間に各波の継続時間や振動量や極性を知るに足るものである必要がある。
尚、原則として、前記基準データの規定時間やサンプルレートについても同条件を採用する（前記サンプルレートにあっては、同条件より精度が高められたものであっても良い場合がある）。
【００４２】
＜比較手段＞
当該例における前記比較手段は、前記比較モジュールがインストールされたコンピュータで構成され、前記検出データを取得した時と同じ条件で検出した正常な避雷器の放電電流の前記基準データを保持し、当該基準データに表れる前記振動終了期の直前までの波数に応じて、当該基準データ及び前記検出データに含まれる第一波から最終波まで又は第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの振動量を比較する。
その際、前記比較手段は、保持した前記検出データのゼロ補正処理と、当該ゼロ補正処理後の検出データを評価する検出データ評価処理を行う（比較ステップ）。
前記検出データ評価処理は、当該検出データとして保持する直流放電電流の瞬時値と極性の評価を経て行われる。
当該例における前記検出データ評価処理では、波形開始判定処理、前記最終波特定処理、及び波形比較処理を行う。
【００４３】
前記ゼロ補正処理は、前記比較手段で行われる処理の基準となるレベル（０Ａと看做すレベル）を、前記直流電圧発生装置５を接続し放電ステップを開始する前に検出したデータのレベル等に設定する処理である。
【００４４】
前記波形開始判定処理は、前記データサンプリング処理で得たデータから前記検出データ評価処理の起点を検出する処理であって、前記放電ステップ開始後、例えば、前記測定ステップにおいて得られた検出データが規定個数（前記サンプルレートに応じて個々の波の存在及び極性の変化を確認できるに足る個数）連続して同極性である場合に限り、前記不感レベルの閾値を超える放電電流を最初に検出した時点を第一波の発生時と判定する。
【００４５】
前記最終波特定処理は、前記最終波特定手段によって行われ、規定要件を充足する波を最終波と認める。
前記最終波特定処理における前記規定要件とは、前記基準データ又は前記検出データの最後尾から見て前記振動終了期の直前に存在することを前提とし、具体的には、前記直列ギャップ３の放電開始を受けて前記試料避雷器１の両端への印加電圧を引き下げた場合には、前記基準データ又は検出データの最後尾から評価を開始して最初に検出した停滞期（図６参照）の直前に存在し且つ前記第一波と逆極性の波であることを要し、前記直列ギャップ３の放電開始を受けて前記試料避雷器１の両端への前記直流電圧の印加を停止した場合には、前記基準データ又は検出データの最後尾から評価を開始して最初に検出した不感期の直前に存在する波であることを要するというものである。
例えば、図６（Ａ）については第十波、図６（Ｂ）については第六波が最終波となる。
【００４６】
この様に、最終波特定手段によって導かれた波を最終波として認めることによって、一回の前記放電ステップ及び前記放電抑制ステップによって得られた前記基準データや前記検出データにおける減衰振動波形を構成する波（以下、対象波と記す。）の数（以下、対象波数と記す。）を前記波形比較処理の前に知ることができる。
【００４７】
前記波形比較処理は、前記試料避雷器１の機種別に故障判定基準を定める設定ステップと、前記検出データが示す振動量と設定された前記故障判定基準で決まる前記基準データとの差（以下判定値と記す）を導く演算ステップとからなる。
前記故障判定基準は、避雷器の機種毎の故障判定要件、比較基準たる前記基準データ、前記許容値、故障判定の際に比較対象とする波（有効波）の数等を含む。
【００４８】
前記設定ステップは、各機種（メーカー、形式）固有の減衰振動特性や故障態様に応じて、前記基準データ及び前記検出データに含まれる対象波の全てを比較する場合と、前記基準データ及び前記検出データに含まれる対象波の第一波から当該最終波以前に生じた指定波までのみの振動量を比較する場合を選択的に設定する際の目安として前記対象波数を用い、放電開始から幾つ目の波までを前記有効波として比較すべきかを決定する。
【００４９】
例えば、前記最終波特定処理において、前記基準データ及び前記検出データの最終波を検出し、前記基準データに含まれる前記対象波の全てを比較基準とする場合には、前記波形比較処理では、前記基準データの第一波から対象波数分の波と、前記検出データの第一波から前記対象波数分の波を比較する。
【００５０】
仮に、前記検出データの前記対象波数が、前記基準データの前記対象波数よりも多い場合には、当該検出データにおける前記基準データの対象波数を超える波については比較の対象とはせず、逆に、前記検出データの前記対象波数が、前記基準データの前記対象波数よりも少ない場合には、当該検出データに含まれる前記最終波特定手段によって導かれた当該検出データの最終波以降については振動量‘０’の波と看做して、前記基準データの最終波までの波形比較処理を行ったものとする。
この例では、前記基準データの対象波数が、前記検出データに含まれる波のうちで故障判定に採用される有効波数となるが、各機種固有の減衰振動特性や故障態様に応じて、対象波数の第一波から当該最終波以前に生じた指定波までの波数を前記有効波数としても良いことは言うまでもない。
【００５１】
前記判定手段は、前記判定モジュールがインストールされたコンピュータで構成され、前記波形比較処理で設定された前記許容値と前記演算ステップで導いた前記判定値とに基づき避雷器の故障判定を行う。即ち、前記比較手段による比較の結果、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との間に許容値以上の差がある場合にその試料避雷器１を故障と判定し、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との差が許容値を下回る場合は、その試料避雷器１を正常と判定する故障判定処理を行う（判定ステップ）。
【実施例】
【００５２】
以下、前記判定処理の実施例を示す。
尚、下記実施例においては、前記基準データとして、同じ製品の正常品の平均値を採用し、前記基準データが示す振動量に対する、前記検出データが示す振動量と前記基準データが示す振動量との差の比率を、前記許容値として規定する。
【００５３】
＜単一ステップによる判定＞
本発明による避雷器の故障判定方法の第一の判定の形態は、前記試料避雷器１における第一波以降（図６（Ａ）の場合は第一波から第十波，図６（Ｂ）の場合は第一波から第六波）の個々の波の振幅の積分値（絶対値）の総和又は波高値が、に対して許容値を超える場合に故障と判定する一方、故障と判断されなかったものを正常品と判定する（図２（Ａ）参照）。
【００５４】
＜二つのステップによる判定＞
本発明による避雷器の故障判定方法の第二の判定の形態は、前記試料避雷器１における第一波の振幅の積分値又は波高値に、同じ製品の正常品の平均値に対して許容値（比率等：例えば±２０％の範囲）を超える乖離が生じている場合に故障と判定する第一のステップと、故障と判定されなかった場合には、更に、第二波以降（図６（Ａ）の場合は第二波から第十波，図６（Ｂ）の場合は第二波から第六波）の個々の波の振幅の積分値の総和又は波高値に、同じ製品の正常品の平均値に対して許容値（例えば±２０％の範囲）を超える乖離が生じている場合に故障と判定する第二のステップを備え、これら二つのステップを経て故障と判断されなかったものを正常品と判定する一方、故障と判断されなかったものを正常品と判定する（図２（Ｂ）参照）。
【００５５】
尚、図７（Ｂ）は、第一のステップで判定可能な例であり、図７（Ｃ）は、第二のステップで判定可能な放電電流の例であり、図７（Ａ）は、第一のステップ及び第二のステップのいずれのステップでも判定可能な放電電流の例である。
【００５６】
＜直列ギャップ故障判定機能の付与＞
本発明による避雷器の故障判定方法の第三の判定の形態は、更に直列ギャップ３の故障判定を行う機能を付与すべく、前記第二の判定の形態の前段に、直流放電開始電圧の評価を行うものである。即ち、試料避雷器１の直列ギャップ３が放電を開始する電圧が規定値（例えば２０ｋＶ）以下の場合に、その試料避雷器１を故障と判定するステップを置くものである。即ち、当該ステップで正常品と判断された試料避雷器１についてのみ、続けて前記第二の判定の形態を施す（図３参照）。
【００５７】
上記手法を採用したことにより、直列ギャップ３の故障を発見する機能が加わり、試料避雷器１の故障をより精度よく判定することができる。
尚、前記第二の判定の形態に替えて、前記第一の判定の形態の前段に、直流放電開始電圧の評価を行っても良い。
【００５８】
＜共振補助手段の選定＞
直列ギャップ３を具備する避雷器の故障判定に適した直列放電電流波形を得るには共振補助手段４を適切に選定することが望ましい。
以下にその選定過程の一例を示す。
ここで、選定する共振補助手段の候補として、
サンプル１：インダクタンス＝5μＨ、
サンプル２：インダクタンス＝15μＨ、
サンプル３：インダクタンス＝25μＨ、
からなる三つのインダクタを共振補助手段４として前記直列回路へ個別に挿入し、20kV以上の直流電圧を印加した場合について直流放電電流を測定した（図９参照）。
その結果、前記サンプル１は、共振時間が短く、前記サンプル３は、振幅が小さいので故障判定が困難である。よって、このなかでは前記サンプル２が共振補助手段４として望ましいと言える。
【００５９】
固有のインダクタンスやキャパシタンスが小さい前記避雷素子２を具備する避雷器（直列ギャップを具備する避雷器）を前記試料避雷器１とした場合であっても、当該避雷器に対して前記共振補助手段４を直列に挿入することによって、故障判定を可能とする放電電流（波形）を検出することができると言える。
【００６０】
＜故障判定＞
サンプル２を共振補助手段４として採用し、事前に商用周波大電流を注入して内部の避雷素子２を故障させた配電設備に用いられる試料避雷器１の３８個について故障判定を行った。
例えば、図７（Ａ）では、前記避雷素子２の抵抗ＲとキャパシタンスＣが低下したことによって、振幅の低下、振動数の減少、及び振動周期の減少がみられる。
【００６１】
測定された正常品と故障品の放電電流波形を比較すると、一般的に、正常品では五回程度の顕著な振動が見られるが、故障品では全ての振幅が低下し、振動数も三回程度に減少する傾向が見られる。第一波と第二波以降を分離観察すれば、少なくとも、第一波で過渡現象における放電規模が評価でき、第二波以降で減衰振動特性を簡略に評価できる。
【００６２】
＜判定精度＞
前記試料避雷器１の３８個について、電荷比較及び波高値比較（共振補助手段あり）による故障判定方法と、従来から採用されている、第一の方法:直流放電開始電圧測定と第二の方法:絶縁抵抗測定からなる２通りの方法とで判定精度を比較した（図８参照）。これらの結果、本発明による故障方法では、故障した試料避雷器１の検出率が電荷比較で８９．５％、波高値比較で６３．２％であった。一方、第一の方法では、３９．５％、第二の方法では、５．３％であった。
【００６３】
以上の如く、第一の方法又は第二の方法では不十分であった直列ギャップ３を具備する避雷器の故障判定が、避雷器を解体することなく実施可能となる他、インダクタンスＬやキャパシタンスＣが小さい避雷器に対しても、精度よく故障判定ができ、故障している避雷器を精度よく発見することにより、故障避雷器が原因となる停電を未然に防止できるという実用効果が検証できた。
【００６４】
また、装置にあっても、図４に記載の通り簡易な装置であることから持ち運びに不便となるほどの大型になることはなく、現地において避雷器を取り外さずに故障判定できる。尚、比較は、上記数値で比較する手法の他、タイミングチャートのパターン等のいずれで比較しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１  試料避雷器，２  避雷素子，３  直列ギャップ，
４  共振補助手段，５  直流電圧発生装置，６  電流測定器，７  計算機，
【図１】
2015082484.tif 000005
【図２】
2015082484.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015082484.tif 000009
【図６】
2015082484.tif 000010
【図７】
2015082484.tif 000011
【図８】
2015082484.tif 000012
【図９】
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