(57)【要約】【課題】部分放電測定装置をコンパクト化し、ノイズの影響を低減することも容易にできるようにする。【解決手段】部分放電測定装置において、１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下の最高電圧を印加し得る電源回路と供試体との間に設けられるブロッキングコイル１２５と、供試体と上記測定器との間に設けられる結合コンデンサ１２６とは、絶縁性材料から成る共通の絶縁フレーム３１０に取り付けられ、上記絶縁フレーム３１０は、導電性材料から成る筐体１２０内に配置されている。【選択図】図４
2015169474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体に測定用交流電圧を印加する電源回路と、
上記測定用交流電圧を印加した状態で供試体に発生する部分放電を測定する測定器と、
上記電源回路と供試体との間に設けられるブロッキングコイルと、
上記供試体と上記測定器との間に設けられる結合コンデンサと、
を備えた部分放電測定装置であって、
上記電源回路は、供試体に１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下の最高電圧を印加し得るように構成されるとともに、
上記ブロッキングコイル、および結合コンデンサは、絶縁性材料から成る共通の絶縁フレームに取り付けられ、
上記絶縁フレームは、導電性材料から成る筐体内に配置されていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項２】
請求項１の部分放電測定装置であって、
上記絶縁フレームは、
直立して設けられる１対の柱部材と、
上記１対の柱部材の頂部付近を互いに連結する水平方向の第１の連結部材と、
上記第１の連結部材よりも下方で上記１対の柱部材を互いに連結する水平方向の第２の連結部材と、
を有し、
上記結合コンデンサは、一方の柱部材における他方の柱部材に面する内面側に、上記第２の連結部材よりも下方に位置するように取り付けられ、
上記ブロッキングコイルは、上記第１の連結部材と第２の連結部材との間に取り付けられていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項３】
請求項２の部分放電測定装置であって、
上記結合コンデンサの一方の端子は、上記柱部材を貫通して、他方の柱部材に面しない外面側で、上記ブロッキングコイル、および供試体に接続されるように構成されていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうち何れか１項の部分放電測定装置であって、
上記ブロッキングコイルは、１つまたは２つ以上の部分コイルが直列に接続されて構成されていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち何れか１項の部分放電測定装置であって、
上記筐体内に、さらに、
上記電源回路を構成するトランスと、
上記測定器に入力される信号を増幅するプリアンプと、
が配置されていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうち何れか１項の部分放電測定装置であって、
上記筐体内に、さらに、
部分放電測定装置を校正する校正部が配置されていることを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち何れか１項の部分放電測定装置であって、
上記筐体は、開閉可能な扉を有し、供試体が設置されるシールドボックスであることを特徴とする部分放電測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁体に高電圧を印加した際に発生する部分放電を測定する部分放電測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器、電子部品や、電力ケーブルなどの絶縁体中のボイドや傷、電界の異常集中部などの欠陥で発生した微弱な放電である部分放電は、その絶縁体の劣化を早め、絶縁破壊を引き起こす要因となる。そこで、これらの電気機器等の製造不良や故障を防止するために部分放電測定装置が用いられている。特に近年は、高圧機器に限らず、例えば、低圧モータなどの低圧製品の検査や、太陽電池の背面に設けられるバックシートの絶縁性能試験などにおいても、部分放電測定の重要性が高くなっている。
【０００３】
この種の部分放電測定装置は、例えば、高圧の測定用交流電圧を出力するトランス、試験電源からの雑音の抑制および供試体からの部分放電パルスの流出を阻止するブロッキングコイル、並びに供試体に部分放電が発生する場合に生じる微小な電圧変化を信号増幅回路に伝達する結合コンデンサ等を備えて構成されている（例えば、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２０１３−１４２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
部分放電測定装置は、印加し得る電圧が１０ｋＶ以上などになると、耐圧や絶縁性を高めるために、例えば結合コンデンサとして絶縁油入のものが用いられるなど、構成部品が大型化し、これらの構成部品として床置きのものが用いられたりしている。このため、部分放電測定装置全体をコンパクトに構成することが困難であるとともに、検出信号に重畳されるノイズを低減するためには、例えば床に鉄板を敷いたり部屋全体をシールドしたりする必要があり、システム全体が大がかりになるという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンパクトで、ノイズの影響を低減することも容易にできる部分放電測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、
供試体に測定用交流電圧を印加する電源回路と、
上記測定用交流電圧を印加した状態で供試体に発生する部分放電を測定する測定器と、
上記電源回路と供試体との間に設けられるブロッキングコイルと、
上記供試体と上記測定器との間に設けられる結合コンデンサと、
を備えた部分放電測定装置であって、
上記電源回路は、供試体に１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下の最高電圧を印加し得るように構成されるとともに、
上記ブロッキングコイル、および結合コンデンサは、絶縁性材料から成る共通の絶縁フレームに取り付けられ、
上記絶縁フレームは、導電性材料から成る筐体内に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、例えば結合コンデンサとして乾式のものを用い、ブロッキングコイルと結合コンデンサとを不用意な放電を回避しつつコンパクトに一体化することができる。そこで、これらを筐体内に配置することができ、小型化を容易に図り得るとともに、ノイズの影響を低減して高精度な測定を容易に行うことができ、さらに、安全性を高めることも容易にできる。
【０００９】
第２の発明は、
第１の発明の部分放電測定装置であって、
上記絶縁フレームは、
直立して設けられる１対の柱部材と、
上記１対の柱部材の頂部付近を互いに連結する水平方向の第１の連結部材と、
上記第１の連結部材よりも下方で上記１対の柱部材を互いに連結する水平方向の第２の連結部材と、
を有し、
上記結合コンデンサは、一方の柱部材における他方の柱部材に面する内面側に、上記第２の連結部材よりも下方に位置するように取り付けられ、
上記ブロッキングコイルは、上記第１の連結部材と第２の連結部材との間に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、一層、コンパクト化、および不用意な放電の防止を図ることが容易にできる。
【００１１】
第３の発明は、
第２の発明の部分放電測定装置であって、
上記結合コンデンサの一方の端子は、上記柱部材を貫通して、他方の柱部材に面しない外面側で、上記ブロッキングコイル、および供試体に接続されるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、やはり、不用意な放電が生じにくいようにすることが容易にできる。
【００１３】
第４の発明は、
第１の発明から第３の発明のうち何れか１つの部分放電測定装置であって、
上記ブロッキングコイルは、１つまたは２つ以上の部分コイルが直列に接続されて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、ブロッキングコイルの小型軽量化を図ることが容易にできる。
【００１５】
第５の発明は、
第１の発明から第４の発明のうち何れか１つの部分放電測定装置であって、
上記筐体内に、さらに、
上記電源回路を構成するトランスと、
上記測定器に入力される信号を増幅するプリアンプと、
が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、各構成要素間の配線を容易にできるとともに、さらにノイズの影響を低減することも容易にできる。
【００１７】
第６の発明は、
第１の発明から第５の発明のうち何れか１つの部分放電測定装置であって、
上記筐体内に、さらに、
部分放電測定装置を校正する校正部が配置されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、部分放電測定装置の校正を容易にすることができる。
【００１９】
第７の発明は、
第１の発明から第６の発明のうち何れか１つの部分放電測定装置であって、
上記筐体は、開閉可能な扉を有し、供試体が設置されるシールドボックスであることを特徴とする。
【００２０】
これにより、ブロッキングコイルや結合コンデンサと供試体との配線を容易にできるとともに、やはりノイズの影響を低減することも容易にできる。また、校正部も配置される場合には、その校正部の検査等のための脱着、交換なども容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、コンパクトで、ノイズの影響を低減することも容易にできる部分放電測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態の部分放電測定装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】実施形態の部分放電測定装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態の部分放電測定装置の高圧発生器１２１のレイアウト図である。
【図４】実施形態の部分放電測定装置の信号検出ユニット１２４の実装構造を示す側面図である。
【図５】実施形態の部分放電測定装置の信号検出ユニット１２４の実装構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
（部分放電測定装置１００の外観構成）
本実施形態の部分放電測定装置１００は、図１に示すように、部分放電測定器ラック１１０の上に、供試体を収容するシールドボックス２１０、およびディスプレイ１５２が設けられて構成されている。部分放電測定器ラック１１０には、商用電源の供給を受ける受電盤１１１、供試体に印加する電圧を発生する高圧発生器１２１、各部の接続配線を中継する中継ボックス１３１、供試体に発生する部分放電を測定する部分放電測定器１４１、上記部分放電測定器１４１の背面側に配置され、各部の動作制御や測定結果のデータ処理等を行うコンピュータ１５１、およびコンピュータ１５１を操作するためのマウスやキーボードなどの入力装置１５３が納められている。また、シールドボックス２１０には、装置の動作状態を表示するシグナルタワー２２１、異常事態の報知などをする赤色回転灯２２２、および非常停止スイッチ２２３が取り付けられている。
【００２５】
（部分放電測定装置１００の回路構成）
部分放電測定装置１００は、図２に示すような回路構成を有している。
【００２６】
受電盤１１１は、商用電源が供給され、ＵＰＳ１１２（無停電電源装置）、および測定器用絶縁変圧器１１３を介して、装置の各部に電源電圧を供給するようになっている。また、受電盤１１１には、さらに操作電源１１４が設けられ、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）によって０〜１００Ｖの電圧を発生し、中継ボックス１３１を介して高圧発生器１２１に供給するようになっている。
【００２７】
高圧発生器１２１は、例えば図３に示すように筐体１２０内に配置された試験電源用絶縁変圧器１２２、試験用変圧器１２３、信号検出ユニット１２４、プリアンプ１２７、およびパルス校正部１２８を備えている。試験電源用絶縁変圧器１２２は、１：１の変圧比で回路の絶縁を図るものである。試験用変圧器１２３は、操作電源１１４から出力される電圧を昇圧して、例えば最高で１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下で、１００ｍＡ以下、好ましくは１０ｍＡ以下の電流を流し得る測定用交流電圧を発生するものである。信号検出ユニット１２４は、プリアンプ１２７を介して、供試体からの部分放電パルスの流出を阻止するブロッキングコイル１２５と、供試体５１０に部分放電が発生する場合に生じる微小な電圧変化を部分放電測定器１４１に伝達する乾式の結合コンデンサ１２６とを備えている。この信号検出ユニット１２４の具体的な実装構造については後述する。パルス校正部１２８は、部分放電測定装置１００を校正するために、既知の電圧の校正用パルスを発生するものである。
【００２８】
中継ボックス１３１は、各部の配線を端子台や、リレー、フォトカプラなどを介して接続するようになっている。
【００２９】
部分放電測定器１４１は、試験電源用絶縁変圧器１２２から試験用変圧器１２３に供給される電圧を検出するとともに、上記プリアンプ１２７から入力される信号に基づいて部分放電の発生を検出するようになっている。具体的には、例えば部分放電開始時や終了時に供試体５１０に印加される電圧や、放電電荷などが検出される。
【００３０】
コンピュータ１５１は、操作電源１１４が出力する電圧を制御するとともに、部分放電測定器１４１で検出された信号をアナログ／ディジタル変換してデータ処理を行い、測定結果をディスプレイ１５２（図１）に表示したりプリンタ１５４（図２）で印刷したりするようになっている。また、シグナルタワー２２１や赤色回転灯２２２を点灯させたり、非常停止スイッチ２２３の操作を受け付けて装置を非常停止させたりするようになっている。
【００３１】
（信号検出ユニット１２４の実装構造）
信号検出ユニット１２４は、例えば図４、図５に示すように、導電性材料から成る高圧発生器１２１の筐体１２０内に配置された絶縁フレーム３１０に、ブロッキングコイル１２５、および結合コンデンサ１２６が取り付けられて構成されている。上記絶縁フレーム３１０は、立設される１対の柱部材３１１・３１２と、これらを連結する第１および第２の連結部材３１３・３１４とが、アクリルねじ３１５等により連結されて構成されている。上記柱部材３１１・３１２および第１および第２の連結部材３１３・３１４は、例えば、ティコナ社のＣｅｌｃｏｎ（登録商標）やＨｏｓｔａｆｏｒｍ（登録商標）、デュポン社のデルリン（登録商標）（ホモポリマー）、ポリプラスチックス社のジュラコン（登録商標）（コポリマー）、旭化成のテナック（登録商標）（ホモポリマー、コポリマーおよびブロックコポリマー）、三菱ガス化学のユピタ−ル（登録商標）（コポリマー）等のポリアセタールなどの絶縁性材料から成っている。また、上記絶縁フレーム３１０は、例えば、図４における横方向×高さ方向×奥行き方向の寸法が１００×１００×５０ｍｍに設定されている。
【００３２】
ブロッキングコイル１２５は、より詳しくは、例えば、第１および第２の連結部材３１３・３１４の間に取り付けられた２つの部分コイル１２５ａ・１２５ｂが直列に接続されて構成されている。また、結合コンデンサ１２６は、柱部材３１１の内面側における、筐体１２０の底板、およびブロッキングコイル１２５との間に例えば２０〜３０ｍｍ以上など所定の間隔を空けて取り付けられている。
【００３３】
ブロッキングコイル１２５の一方の端子は、試験用変圧器１２３の出力に接続されている。ブロッキングコイル１２５のもう一方の端子は、金属ねじ３１６を用いて、結合コンデンサ１２６の高圧側の端子および供試体５１０に接続される配線ケーブル３１７に接続されている。結合コンデンサ１２６の低圧側の端子は、プリアンプ１２７を介して、または直接、部分放電測定器１４１に接続されている。
【００３４】
（部分放電測定装置１００の動作）
上記のように構成された部分放電測定装置１００では、例えば次のようにして部分放電の測定が行われる。
【００３５】
試験用変圧器１２３から、電圧が最高で１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下程度まで徐々に上昇する測定用交流電圧が出力されて供試体５１０に印加される。このとき、結合コンデンサ１２６を介して検出される放電電荷が部分放電測定器１４１で測定され、コンピュータ１５１によって部分放電の開始電圧、消滅電圧、および最大放電電荷の判定等が行われる。また、供試体５１０に印加される測定用交流電圧は、所定の上限に達すると、次に徐々に低下するとともに、上記と同様の放電電荷の測定が行われる。
【００３６】
上記のように最高で１０ｋＶ以上１１ｋＶ以下の測定用交流電圧を供試体５１０に印加する場合、すなわち測定用交流電圧を高々１１ｋＶに止め、流し得る電流を１００ｍＡ以下、好ましくは１０ｍＡ以下に制限する場合、本願発明者らの試行によれば、従来の部分放電測定装置で用いられているような絶縁油入の結合コンデンサではなく、乾式の結合コンデンサ１２６を用いることが可能となった。そこで、上記のような結合コンデンサ１２６とブロッキングコイル１２５とを共通の絶縁フレーム３１０に取り付けることにより、不用意な放電を回避しつつコンパクトに一体化することができる。特に、結合コンデンサ１２６を１対の柱部材３１１・３１２の内面側に設け、結合コンデンサ１２６、およびブロッキングコイル１２５と筐体１２０との間に放電を生じにくい間隔を空け、また、ブロッキングコイル１２５と結合コンデンサ１２６との間に第２の連結部材３１４が介在するように配置し、さらに、柱部材３１１を貫通して、結合コンデンサ１２６の一方の端子を外面側に延設されるようにすることなどにより、一層、コンパクト、かつ、異常な放電が生じにくいようにすることができる。また、このようにコンパクトな信号検出ユニット１２４を構成することにより、導電性の筐体１２０内に配置することが容易にでき、したがって、ノイズの影響を大幅に低減することが容易にできるとともに、感電等に対する安全性を高めることなども容易にできる。
【００３７】
ここで、上記のようにノイズの影響が低減される場合には、より微弱な電圧変化をプリアンプ１２７により増幅して検出することが容易にできる。
【００３８】
（その他の事項）
なお、上記の例では、信号検出ユニット１２４を高圧発生器１２１の中に配置する例を示したが、例えば供試体５１０が収容されるシールドボックス２１０内に配置するなどしてもよい。この場合には、信号検出ユニット１２４と供試体５１０とを例えば裸線で接続するなど、容易に接続することができるとともに、ノイズの影響を一層低減することも容易にできる。また、その場合には、試験電源用絶縁変圧器１２２、試験用変圧器１２３、信号検出ユニット１２４、プリアンプ１２７、およびパルス校正部１２８のうちの１つ以上もシールドボックス２１０内に設けるようにしてもよい。特に、パルス校正部１２８をシールドボックス２１０内に設ける場合には、これを検査のために脱着、交換する作業が容易になる。
【００３９】
また、部分放電測定装置の回路構成自体は、上記に限らず、種々の回路を適用することができ、例えば、試験電源用絶縁変圧器１２２、および／または試験用変圧器１２３の入出力側に、ＬＣフィルタ、ノイズ除去コンデンサ、および／またはブロッキングコイルなどが接続されるようにして、ノイズ等が測定精度に及ぼす影響をより小さく抑え得るようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００      部分放電測定装置
１１０      部分放電測定器ラック
１１１      受電盤
１１２      ＵＰＳ
１１３      測定器用絶縁変圧器
１１４      操作電源
１２０      筐体
１２１      高圧発生器
１２２      試験電源用絶縁変圧器
１２３      試験用変圧器
１２４      信号検出ユニット
１２５      ブロッキングコイル
１２５ａ・１２５ｂ      部分コイル
１２６      結合コンデンサ
１２７      プリアンプ
１２８      パルス校正部
１３１      中継ボックス
１４１      部分放電測定器
１５１      コンピュータ
１５２      ディスプレイ
１５３      入力装置
１５４      プリンタ
２１０      シールドボックス
２２１      シグナルタワー
２２２      赤色回転灯
２２３      非常停止スイッチ
３１０      絶縁フレーム
３１１      柱部材
３１２      柱部材
３１３      第１の連結部材
３１４      第２の連結部材
３１５      アクリルねじ
３１６      金属ねじ
３１７      配線ケーブル
５１０      供試体
【図１】
2015169474.tif 000003
【図２】
2015169474.tif 000004
【図３】
2015169474.tif 000005
【図４】
2015169474.tif 000006
【図５】
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