(57)【要約】【課題】模擬インバータサージ電圧を印加した際に回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別することができる部分放電試験装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る部分放電試験装置は、サージ電源と、相間電圧計測部と、部分放電検出部と、波形調整部と、放電発生部位判別部とを備える。部分放電検出部は、模擬インバータサージ電圧の印加により回転電機内で発生する部分放電を検出し、前記部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する。波形調整部は、対鉄心間電圧が相間電圧よりも所定の時間だけ遅れてピークに到達するように、前記対鉄心間電圧の波形を変化させる。放電発生部位判別部は、電圧波形信号および放電検出信号に基づいて、前記相間電圧がピークに到達する相間電圧ピーク時刻よりも前記所定の時間後に前記部分放電が検出されるか否かを判定し、前記判定結果に基づいて、前記回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別する。【選択図】図１
2015206620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心と、各々が前記固定子鉄心に巻回され且つスター結線された複数相のコイルとを有する回転電機に対して部分放電試験を行う部分放電試験装置であって、
模擬インバータサージ電圧を出力する高電位側出力端子と、接地された低電位側出力端子とを有し、前記高電位側出力端子は前記複数相のコイルのうち所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され、前記低電位側出力端子は前記所定相のコイル以外のコイルの電圧印加端子に電気的に接続された、サージ電源と、
前記所定相のコイルの電圧印加端子と接地との間の電圧である相間電圧を測定し、前記相間電圧の波形を示す電圧波形信号を出力する相間電圧計測部と、
前記模擬インバータサージ電圧の印加により前記回転電機内で発生する部分放電を検出し、前記部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する部分放電検出部と、
前記所定相のコイルの電圧印加端子と前記固定子鉄心との間の電圧である対鉄心間電圧が前記相間電圧よりも所定の時間だけ遅れてピークに到達するように、前記対鉄心間電圧の波形を変化させる波形調整部と、
前記電圧波形信号および前記放電検出信号に基づいて、前記相間電圧がピークに到達する相間電圧ピーク時刻よりも前記所定の時間後に前記部分放電が検出されるか否かを判定し、前記判定結果に基づいて、前記回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別する放電発生部位判別部と、
を備えることを特徴とする部分放電試験装置。
【請求項２】
前記放電発生部位判別部は、前記相間電圧ピーク時刻よりも後に前記部分放電が検出された場合は、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別し、前記相間電圧ピーク時刻に前記部分放電が検出された場合は、コイル相間で部分放電が発生したと判別することを特徴とする請求項１に記載の部分放電試験装置。
【請求項３】
前記波形調整部は、一端が前記固定子鉄心に電気的に接続され、他端が接地されたインダクタを有し、前記インダクタのインダクタンス値は式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の部分放電試験装置。
【数１】
2015206620.tif 000013
ここで、Ｌ１：前記インダクタンス値、ｔｒ１：前記模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間、Ｃ１：前記所定相のコイルの端子側コイルと前記固定子鉄心との間の浮遊容量である。
【請求項４】
前記波形調整部は、一端が前記固定子鉄心に電気的に接続され、他端が接地された電力ケーブルを有し、前記電力ケーブルのインダクタンス値は式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の部分放電試験装置。
【数２】
2015206620.tif 000014
ここで、Ｌ２：前記インダクタンス値、ｔｒ１：前記模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間、Ｃ１：前記所定相のコイルの端子側コイルと前記固定子鉄心との間の浮遊容量である。
【請求項５】
固定子鉄心と、各々が前記固定子鉄心に巻回され且つスター結線された複数相のコイルとを有する回転電機に対して部分放電試験を行う部分放電試験装置であって、
模擬インバータサージ電圧を出力する高電位側出力端子と、接地された低電位側出力端子とを有し、前記高電位側出力端子は前記複数相のコイルのうち所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され、前記低電位側出力端子は前記所定相のコイル以外のコイルの電圧印加端子に電気的に接続された、サージ電源と、
前記所定相のコイルの電圧印加端子と接地との間の電圧である相間電圧を測定し、前記相間電圧の波形を示す電圧波形信号を出力する相間電圧計測部と、
前記模擬インバータサージ電圧の印加により前記回転電機内で発生する部分放電を検出し、前記部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する部分放電検出部と、
前記固定子鉄心および接地の間に設けられた波形調整部であって、前記所定相のコイルの電圧印加端子と前記固定子鉄心との間の電圧である対鉄心間電圧のピーク値が、前記固定子鉄心を接地する第１の状態、前記波形調整部を介して前記固定子鉄心を接地する第２の状態、および前記固定子鉄心を接地しない第３の状態の順に小さくなるように、前記第２の状態における前記対鉄心間電圧のピーク値を変化させる、波形調整部と、
前記電圧波形信号および前記放電検出信号に基づいて、前記第１〜第３の状態について前記部分放電が発生する模擬インバータサージ電圧の最小値である第１〜第３の放電開始電圧をそれぞれ取得し、前記第１〜第３の放電開始電圧の比較を行い、比較結果に基づいて、前記回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別する放電発生部位判別部と、
を備えることを特徴とする部分放電試験装置。
【請求項６】
前記波形調整部は、前記第２の状態において一端が前記固定子鉄心に電気的に接続され、他端が接地されたコンデンサを有し、
前記放電発生部位判別部は、
前記第１〜第３の放電開始電圧がほぼ等しい場合は、前記第１〜第３の状態のいずれの状態においてもコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
前記第２の放電開始電圧が前記第１の放電開始電圧よりも大きく、かつ前記第２の放電開始電圧と前記第３の放電開始電圧がほぼ等しい場合は、前記第１の状態ではコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、前記第２および第３の状態ではコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
前記第２の放電開始電圧が前記第１の放電開始電圧よりも大きく、かつ、前記第３の放電開始電圧が前記第２の放電開始電圧よりも大きく前記第２の放電開始電圧の（３／２）・ｈ倍（ｈは式（３）により与えられる。）よりも小さい場合は、前記第１および第２の状態ではコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、前記第３の状態ではコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
それ以外の場合は、前記第１〜第３の状態のいずれの状態においてもコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別することを特徴とする請求項５に記載の部分放電試験装置。
【数３】
2015206620.tif 000015
ここで、ＣＡ：前記コンデンサの静電容量、Ｃ１：前記所定相のコイルの端子側コイルと前記固定子鉄心との間の浮遊容量である。
【請求項７】
固定子鉄心と、各々が前記固定子鉄心に巻回され且つスター結線された複数相のコイルとを有する回転電機に対して部分放電試験を行う部分放電試験装置であって、
模擬インバータサージ電圧を出力する高電位側出力端子と、接地された低電位側出力端子とを有し、前記高電位側出力端子は前記複数相のコイルのうち所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され、前記低電位側出力端子は前記所定相のコイル以外のコイルの電圧印加端子に電気的に接続された、サージ電源と、
前記所定相のコイルの電圧印加端子と接地との間の電圧である相間電圧を測定し、前記相間電圧の波形を示す電圧波形信号を出力する相間電圧計測部と、
前記模擬インバータサージ電圧の印加により前記回転電機内で発生する部分放電を検出し、前記部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する部分放電検出部と、
前記固定子鉄心、前記所定相のコイルの電圧印加端子および接地の間に設けられた波形調整部であって、前記所定相のコイルの電圧印加端子と前記固定子鉄心との間の電圧である対鉄心間電圧のピーク値が、前記固定子鉄心を接地する第１の状態、前記固定子鉄心を接地しない第２の状態、および前記波形調整部を介して前記固定子鉄心を前記所定相のコイルの電圧印加端子および接地に接続する第３の状態の順に小さくなるように、前記第３の状態における前記対鉄心間電圧のピーク値を変化させる、波形調整部と、
前記電圧波形信号および前記放電検出信号に基づいて、前記第１〜第３の状態について前記部分放電が発生する模擬インバータサージ電圧の最小値である第１〜第３の放電開始電圧をそれぞれ取得し、前記第１〜第３の放電開始電圧の比較を行い、比較結果に基づいて、前記回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別する放電発生部位判別部と、
を備えることを特徴とする部分放電試験装置。
【請求項８】
前記放電発生部位判別部は、
前記第１〜第３の放電開始電圧がほぼ等しい場合は、前記第１〜第３の状態のいずれの状態においてもコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
前記第２の放電開始電圧が前記第１の放電開始電圧よりも大きく、かつ前記第２の放電開始電圧と前記第３の放電開始電圧がほぼ等しい場合は、前記第１の状態ではコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、前記第２および第３の状態ではコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
前記第２の放電開始電圧が前記第１の放電開始電圧よりも大きく、かつ、前記第３の放電開始電圧が前記第２の放電開始電圧よりも大きく前記第２の放電開始電圧の４／３倍よりも小さい場合は、前記第１および第２の状態ではコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、前記第３の状態ではコイル相間で部分放電が発生したと判別し、
それ以外の場合は、前記第１〜第３の状態のいずれの状態においてもコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別することを特徴とする請求項７に記載の部分放電試験装置。
【請求項９】
前記波形調整部は、前記第３の状態において、一端が前記所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され且つ他端が前記固定子鉄心に電気的に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第１のコンデンサの他端に電気的に接続され、他端が接地された第２のコンデンサとを有し、
前記第１および第２のコンデンサの静電容量は式（４）を満たすことを特徴とする請求項７または８に記載の部分放電試験装置。
【数４】
2015206620.tif 000016
ここで、ＣＢ：前記第１のコンデンサの静電容量、ＣＣ：前記第２のコンデンサの静電容量、Ｃ１：前記所定相のコイルの端子側コイルと前記固定子鉄心との間の浮遊容量である。
【請求項１０】
前記波形調整部は、前記第３の状態において、一端が前記所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され且つ他端が前記固定子鉄心に電気的に接続された第１の抵抗と、一端が前記第１の抵抗の他端に電気的に接続され、他端が接地された第２の抵抗とを有し、
前記第１および第２の抵抗の抵抗値は式（５）を満たすことを特徴とする請求項８または９に記載の部分放電試験装置。
【数５】
2015206620.tif 000017
ここで、ＲＡ：前記第１の抵抗の抵抗値、ＲＢ：前記第２の抵抗の抵抗値、Ｃ１：前記所定相のコイルの端子側コイルと前記固定子鉄心との間の浮遊容量、ｔｒ１：前記模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間であることを特徴とする請求項７または８に記載の部分放電試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、部分放電試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、効率が良く制御が容易であることから、回転電機の電源としてインバータが多く使用されるようになっている。インバータで回転電機を駆動した場合、ドライブ素子のスイッチングに起因したインバータサージ電圧により、回転電機のコイルには、商用周波数での駆動に比べて瞬時的に高い電圧が加わる傾向がある。
【０００３】
インバータサージ電圧による瞬時的な高電圧が回転電機のコイルに印加されることにより、コイルの空隙部分などで部分放電が発生する。この部分放電がコイルに使用される絶縁材料を劣化させ、回転電機の故障に繋がる。
【０００４】
したがって、インバータサージ電圧が回転電機に印加された場合に部分放電が発生しないように、回転電機の開発、設計および製造のそれぞれの段階において、部分放電試験を実施する必要がある。この部分放電試験装置では、インバータサージ電圧を模擬した模擬インバータサージ電圧を出力するサージ電源をＵ相コイルの電圧印加端子に接続し、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの電圧印加端子を接地しておく。そして、模擬インバータサージ電圧を回転電機に印加し、部分放電を測定する。
【０００５】
しかしながら、回転電機のコイル相間に模擬インバータサージ電圧を印加した場合、相間電圧（Ｕ相コイルの電圧印加端子と接地との間の電圧）、および対鉄心間電圧（Ｕ相コイルの電圧印加端子と固定子鉄心との間の電圧）はいずれも同じタイミングでピーク値に到達する。このため、どちらの部位で発生しても、部分放電は同じタイミングで発生することになる。よって、部分放電の発生部位を判別することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、模擬インバータサージ電圧を印加した際に回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別することができる部分放電試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る部分放電試験装置は、固定子鉄心と、各々が前記固定子鉄心に巻回され且つスター結線された複数相のコイルとを有する回転電機に対して部分放電試験を行う部分放電試験装置であって、サージ電源と、相間電圧計測部と、部分放電検出部と、波形調整部と、放電発生部位判別部とを備える。サージ電源は、模擬インバータサージ電圧を出力する高電位側出力端子と、接地された低電位側出力端子とを有し、前記高電位側出力端子は前記複数相のコイルのうち所定相のコイルの電圧印加端子に電気的に接続され、前記低電位側出力端子は前記所定相のコイル以外のコイルの電圧印加端子に電気的に接続されている。相間電圧計測部は、前記所定相のコイルの電圧印加端子と接地との間の電圧である相間電圧を測定し、前記相間電圧の波形を示す電圧波形信号を出力する。部分放電検出部は、前記模擬インバータサージ電圧の印加により前記回転電機内で発生する部分放電を検出し、前記部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する。波形調整部は、前記所定相のコイルの電圧印加端子と前記固定子鉄心との間の電圧である対鉄心間電圧が前記相間電圧よりも所定の時間だけ遅れてピークに到達するように、前記対鉄心間電圧の波形を変化させる。放電発生部位判別部は、前記電圧波形信号および前記放電検出信号に基づいて、前記相間電圧がピークに到達する相間電圧ピーク時刻よりも前記所定の時間後に前記部分放電が検出されるか否かを判定し、前記判定結果に基づいて、前記回転電機内で発生した部分放電の発生部位を判別する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る部分放電試験装置１、および試験対象の回転電機５０の概略的な構成を示す図である。
【図２】回転電機５０における各相のコイルの詳細構成を示す図である。
【図３】部分放電試験装置１および回転電機５０の等価電気回路図である。
【図４】第１の実施形態における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図５】第１の比較例（固定子鉄心を接地した場合）における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図６】第２の比較例（固定子鉄心を接地しない場合）における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る部分放電試験装置１Ａ、および試験対象の回転電機５０の概略的な構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｂ、および試験対象の回転電機５０の概略的な構成を示す図である。
【図１０】第３の実施形態における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図１１】第３の実施形態において、状態１〜状態３について測定された放電開始電圧の関係を示す図である。
【図１２】第３の実施形態における部分放電発生部位の判別方法を示すフローチャートである。
【図１３】第４の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｃ、および試験対象の回転電機５０の概略的な構成を示す図である。
【図１４】第４の実施形態における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図１５】第４の実施形態において、状態１〜状態３について測定された放電開始電圧の関係を示す図である。
【図１６】第４の実施形態における部分放電発生部位の判別方法を示すフローチャートである。
【図１７】第５の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｄ、および試験対象の回転電機５０の概略的な構成を示す図である。
【図１８】第５の実施形態における各部の電圧波形および放電検出信号を示す図である。
【図１９】第５の実施形態において、状態１〜状態３について測定された放電開始電圧の関係を示す図である。
【図２０】第５の実施形態における部分放電発生部位の判別方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る部分放電試験装置について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る部分放電試験装置１について説明する。図１は、部分放電試験装置１および回転電機５０の概略的な構成を示している。
【００１２】
まず、部分放電試験の対象となる回転電機５０について説明する。
【００１３】
回転電機５０は、固定子鉄心５１と、各々が固定子鉄心５１に巻回され且つスター結線された複数相のコイル（固定子コイル）５２，５３，５４とを有する。コイル５２、コイル５３およびコイル５４は、それぞれＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルである。コイル５２、コイル５３およびコイル５４は、図１に示すように、中性点Ｎを介してＹ結線されている。なお、回転電機５０の相数は３つに限るものではない。
【００１４】
図２に示すように、コイル５２、コイル５３およびコイル５４の各々は、複数（図２では４つ）のコイルから構成されている。より詳しくは、Ｕ相のコイル５２は、電圧印加端子Ｕｐおよび中性点Ｎの間に直列接続されたコイルＵ１、コイルＵ２、コイルＵ３およびコイルＵ４により構成されている。Ｖ相のコイル５３は、電圧印加端子Ｖｐおよび中性点Ｎの間に直列接続されたコイルＶ１、コイルＶ２、コイルＶ３およびコイルＶ４により構成されている。Ｗ相のコイル５４は、電圧印加端子Ｗｐおよび中性点Ｎの間に直列接続されたコイルＷ１、コイルＷ２、コイルＷ３およびコイルＷ４により構成されている。
【００１５】
図３は、模擬インバータサージ電圧が流れる部分の、部分放電試験装置１および回転電機５０の等価電気回路を示している。固定子鉄心５１は、インダクタ５Ａを介して接地されている。図３に示すように、Ｕ相のコイル５２のコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３およびＵ４と、固定子鉄心５１との間には、それぞれ浮遊容量Ｃ１が存在する。Ｖ相のコイル５３およびＷ相のコイル５４についても同様である。
【００１６】
次に、第１の実施形態に係る部分放電試験装置１について詳しく説明する。
【００１７】
部分放電試験装置１は、図１に示すように、サージ電源２と、相間電圧計測部３と、部分放電検出部４と、波形調整部としてのインダクタ５Ａと、放電発生部位判別部６と、信号波形表示部７とを備えている。
【００１８】
サージ電源２は、模擬インバータサージ電圧を出力する高電位側出力端子２ａと、接地された低電位側出力端子２ｂとを有する。ここで、模擬インバータサージ電圧は、回転電機５０に３相交流電圧を供給するドライバ回路に含まれるスイッチ素子のスイッチングに起因したインバータサージを模擬した電圧である。ただし、模擬インバータサージ電圧は、回転電機５０への影響を考慮して単発のインパルス電圧である。具体的には、図４の相間電圧（印加電圧）に示すように、模擬インバータサージ電圧は、急峻にピーク値（波高値）まで上昇し、それ以後は緩やかに下降する。
【００１９】
使用者は、サージ電源２を操作することにより、模擬インバータサージ電圧のピーク値を設定することが可能である。あるいは、後述の放電発生部位判別部６がサージ電源２を制御して所定のピーク値の模擬インバータサージ電圧を出力させてもよい。
【００２０】
図１に示すように、サージ電源２の高電位側出力端子２ａは、Ｕ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐに電気的に接続されている。低電位側出力端子２ｂは、接地されるとともに、Ｖ相のコイル５３の電圧印加端子ＶｐおよびＷ相のコイル５４の電圧印加端子Ｗｐに電気的に接続されている。
【００２１】
相間電圧計測部３は、Ｕ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐと接地との間の電圧である相間電圧を測定し、相間電圧の波形を示す電圧波形信号を出力する。ここで、相間電圧とは、Ｕ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐと接地との間の電圧のことであり、印加電圧に等しい。
【００２２】
部分放電検出部４は、模擬インバータサージ電圧の印加により回転電機５０内で発生する部分放電を検出するとともに、部分放電の発生を示す放電検出信号を出力する。放電検出信号は、例えば、部分放電の発生頻度に基づく信号である。
【００２３】
この部分放電検出部４は、例えばＣＴ（Current Transformer）およびバンドパスフィルタを用いて構成され、高電位側出力端子２ａおよび電圧印加端子Ｕｐ間の高電位側接続線、あるいは、低電位側出力端子２ｂおよび電圧印加端子Ｖｐ，Ｗｐ間の低電位側接続線を流れる高周波電流を検出し、それに応じた部分放電信号を出力する。
【００２４】
波形調整部としてのインダクタ５Ａは、一端が固定子鉄心５１に電気的に接続され、他端が接地されている。このインダクタ５Ａは、図４を参照して後ほど詳しく説明するように、対鉄心間電圧が相間電圧よりも所定時間（後述の時間ｔａ）だけ遅れてピークに到達するように、対鉄心間電圧の波形を変化させる波形調整部として機能するものである。
【００２５】
ここで、対鉄心間電圧とは、Ｕ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐと固定子鉄心５１との間の電圧のことである。
【００２６】
放電発生部位判別部６は、電圧波形信号および放電検出信号に基づいて、相間電圧がピークに到達する時刻（以下、「相間電圧ピーク時刻」という。）よりも後に部分放電が検出されるか否かを判定する。そして、放電発生部位判別部６は、判定結果に基づいて、回転電機５０内で発生した部分放電の発生部位を判別する。
【００２７】
より詳しくは、放電発生部位判別部６は、相間電圧ピーク時刻よりも所定の時間（後述の時間ｔａ）後に部分放電が検出された場合は、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別する。ここで、「コイル−固定子鉄心間で部分放電が発生した」とは、コイル（例えばＵ相のコイル５２）と固定子鉄心５１との間で部分放電が発生したことをいい、「コイル相内で部分放電が発生した」とは、コイル（例えばＵ相のコイル５２）内の巻線間で部分放電が発生したことをいう。
【００２８】
一方、相間電圧ピーク時刻に部分放電が検出された場合は、放電発生部位判別部６は、コイル相間で部分放電が発生したと判別する。ここで、「コイル相間で部分放電が発生した」とは、各相のコイル間（例えばＵ相のコイル５２とＶ相のコイル５３との間）で部分放電が発生したことをいう。
【００２９】
信号波形表示部７は、放電検出信号および電圧波形信号を受信し、放電検出信号が示す部分放電の発生と、電圧波形信号が示す相間電圧の波形とを同じ時間軸上に表示する。信号波形表示部７は、例えば、デジタルオシロスコープである。
【００３０】
次に、図４を参照して、部分放電試験時の各部の電圧波形および放電検出信号について具体的に説明する。図４は、模擬インバータサージ電圧が印加された際の、各部の電圧波形および放電検出信号を示している。
【００３１】
図４に示すように、サージ電源２が回転電機５０に印加する模擬インバータサージ電圧（相間電圧）は、単極性であり、０Ｖからピーク値（電圧Ｅ）まで急峻に立ち上がる。この模擬インバータサージ電圧が、電圧印加端子Ｕｐと電圧印加端子Ｖｐ，Ｗｐとの間に印加される。また、模擬インバータサージ電圧は、直列接続された浮遊容量Ｃ１およびインダクタ５Ａにも印加される。このため、模擬インバータサージ電圧が印加される主たる部分は、Ｕ相のコイル５２と、Ｖ，Ｗ相のコイル５３，５４との間の誘導性負荷である。従って、Ｕ相のコイル５２と、Ｖ，Ｗ相のコイル５３，５４との間の電圧（即ち、相間電圧）は、図４に示すように、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。振動波形のパラメータは、回転電機５０のインピーダンス特性に依存する。振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｄ・Ｅ）は、模擬インバータサージ電圧のピークと反対の極性になるため、相間電圧のピーク−ピーク電圧（Ｖｐ−ｐ）は、（１+ｄ）・Ｅとなる。
【００３２】
一方、対鉄心間電圧は、図４に示すように、電圧Ｅ付近まで立ち上がるが、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔａだけ遅れてピークに到達する。これは、固定子鉄心５１に接続されたインダクタ５Ａが立ち上がりの急峻な電流を妨げるため、コイル５２と固定子鉄心５１との間の電位差が生じにくくなったためである。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｇ）・Ｅとなる。
【００３３】
また、巻線間電圧（コイルＵ１の両端間の電圧）は、対鉄心間電圧に依存するため、図４に示すように、対鉄心間電圧と同様に、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔａだけ遅れてピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｋ+ｖ）・Ｅとなる。
【００３４】
図４に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形における逆極性のピーク部分Ｃで部分放電が検出される。コイル相間で発生した部分放電は、立ち上がりのピーク部分Ｂ１で部分放電信号が検出される。これに対して、コイル−固定子鉄心間で発生した部分放電、およびコイル相内で発生した部分放電は、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔａだけ遅れたピーク部分Ｂ２で検出される。
【００３５】
このように、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔａ後に部分放電が検出されるか否かを判定することにより、部分放電の発生部位を判別することができる。即ち、前述のように、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔａ後に部分放電が検出された場合は、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別し、相間電圧ピーク時刻に部分放電が検出された場合は、コイル相間で部分放電が発生したと判別する。
【００３６】
次に、時間ｔａについて説明する。上記のように部分放電の発生部位を判別可能なのは、ｔａ＞０の場合である。対鉄心間電圧の波形でみられる細かな振動波形は、主にＵ相のコイル５２のコイルＵ１と固定子鉄心５１との間の浮遊容量Ｃ１、およびインダクタ５Ａの直列共振によるものである。このため、対鉄心間電圧は、浮遊容量Ｃ１とインダクタ５Ａの直列共振周波数の半周期でピーク値に到達すると見積もられる。よって、時間ｔａは式（１）で与えられる。
【数１】
2015206620.tif 000003
ここで、Ｌ１：インダクタ５Ａのインダクタンス値、ｔｒ１：模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間、Ｃ１：Ｕ相のコイル５２の端子側コイルと固定子鉄心５１との間の浮遊容量である。
【００３７】
なお、端子側コイルとは、コイル５２を構成するコイルＵ１〜Ｕ４のうち最も電圧印加端子Ｕｐに近いコイルＵ１のことをいう。
【００３８】
式（１）と条件ｔａ＞０から、インダクタ５Ａのインダクタンス値は式（２）を満たす。
【数２】
2015206620.tif 000004
立ち上がり時間ｔｒ１が０．２μｓ、浮遊容量Ｃ１が０．６ｎＦである場合、例えばインダクタンス値Ｌ１を６０μＨとすれば、式（２）を満たしｔａ＞０となるため、上記のようにして部分放電の発生部位を判別することができる。
【００３９】
上記のように、第１の実施形態によれば、相間電圧ピーク時刻よりも所定の時間経過後に部分放電が検出されるか否かを判定することにより、部分放電の発生部位を判別することができる。
【００４０】
ここで、第１の実施形態に対する２つの比較例（第１の比較例および第２の比較例）について説明する。
【００４１】
＜第１の比較例＞
第１の実施形態では固定子鉄心５１はインダクタ５Ａを介して接地されていたが、第１の比較例では、固定子鉄心５１はそのまま接地される。図５は、第１の比較例における各部の電圧波形および放電検出信号を示している。
【００４２】
図５に示すように、相間電圧は、第１の実施形態と同様に、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。一方、対鉄心間電圧は、図５に示すように、固定子鉄心５１が接地されているため、相間電圧と同じ波形となり、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧も相間電圧のピーク−ピーク電圧と同じである。
【００４３】
また、巻線間電圧も、図５に示すように、Ｕ相のコイル５２と固定子鉄心５１との間の電圧に依存するため、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｋ+ｖ）・Ｅとなる。
【００４４】
図５に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形の逆極性のピーク部分Ｃにおいて、部分放電が検出される。
【００４５】
第１の比較例のように固定子鉄心５１を接地した場合、相間電圧、対鉄心間電圧および巻線間電圧のいずれも、同じタイミングでピーク値に到達するため、放電検出信号に基づいて部分放電の発生部位を判別することは困難である。
【００４６】
＜第２の比較例＞
第１の実施形態では固定子鉄心５１はインダクタ５Ａを介して接地されていたが、第２の比較例では、固定子鉄心５１は接地されない。図６は、第２の比較例における各部の電圧波形および放電検出信号を示している。
【００４７】
なお、本明細書において「固定子鉄心５１は接地されない」もしくは「固定子鉄心５１を接地しない」などという場合、固定子鉄心５１は接地に対して電気的に絶縁された状態にあることを意味する。
【００４８】
図６に示すように、相間電圧は、第１の実施形態および第１の比較例と同様に、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。ただし、固定子鉄心５１を接地していないため、振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｆ・Ｅ）は、模擬インバータサージ電圧のピークと反対の極性になり、相間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅとなる。
【００４９】
一方、対鉄心間電圧は、図６に示すように、固定子鉄心５１が接地されておらず前述の浮遊容量Ｃ１が存在するため、相間電圧を２／３倍した波形となる。このため、対鉄心間電圧は、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・２Ｅ／３となる。
【００５０】
また、巻線間電圧は、図６に示すように、Ｕ相のコイル５２と固定子鉄心５１との間の電圧に依存するため、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｍ+ｗ）・Ｅとなる。
【００５１】
図６に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形の逆極性のピーク部分Ｃにおいて、部分放電が検出される。
【００５２】
第２の比較例のように固定子鉄心５１を接地しない場合、相間電圧、対鉄心間電圧および巻線間電圧のいずれも、同じタイミングでピーク値に到達するため、放電検出信号に基づいて部分放電の発生部位を判別することは困難である。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る部分放電試験装置１Ａについて説明する。図７は、部分放電試験装置１Ａおよび回転電機５０の概略的な構成を示している。
【００５４】
部分放電試験装置１Ａは、図７に示すように、サージ電源２と、相間電圧計測部３と、部分放電検出部４と、波形調整部としての電力ケーブル５Ｂと、放電発生部位判別部６と、信号波形表示部７とを備えている。
【００５５】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５６】
電力ケーブル５Ｂは、一端が固定子鉄心５１に電気的に接続され、他端が接地されている。この電力ケーブル５Ｂとして、例えば、キャブタイヤケーブル（例えば、導体５．５ｍｍ＾２、３心、ケーブル長１０ｍ）の１相を使用することが可能である。
【００５７】
次に、図８を参照して、部分放電試験時の各部の電圧波形および放電検出信号について具体的に説明する。図８は、模擬インバータサージ電圧が印加された際の、各部の電圧波形および放電検出信号を示している。
【００５８】
図８に示すように、相間電圧は、第１の実施形態と同様に、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｄ・Ｅ）は、模擬インバータサージ電圧のピークと反対の極性になるため、相間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｄ）・Ｅとなる。
【００５９】
一方、対鉄心間電圧は、図８に示すように、電圧Ｅ付近まで立ち上がるが、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔｂだけ遅れてピークに到達する。これは、固定子鉄心５１に接続された電力ケーブル５Ｂのインダクタンス成分が立ち上がりの急峻な電流を妨げるため、コイル５２と固定子鉄心５１との間の電位差が生じにくくなったためである。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｇ）・Ｅとなる。
【００６０】
また、巻線間電圧は、対鉄心間電圧に依存するため、図８に示すように、対鉄心間電圧と同様に、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔｂだけ遅れてピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｋ+ｖ）・Ｅとなる。
【００６１】
図８に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形における逆極性のピーク部分Ｃで部分放電が検出される。コイル相間で発生した部分放電は、立ち上がりのピーク部分Ｂ１で部分放電信号が検出される。これに対して、コイル−固定子鉄心間で発生した部分放電、およびコイル相内で発生した部分放電は、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔｂだけ遅れたピーク部分Ｂ２で検出される。
【００６２】
このように、相間電圧ピーク時刻よりも時間ｔｂ後に部分放電が検出されるか否かを判定することにより、部分放電の発生部位を判別することができる。判別方法の詳細は、第１の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００６３】
なお、第１の実施形態と同様の理由により、時間ｔｂは式（３）で与えられる。
【数３】
2015206620.tif 000005
ここで、Ｌ２：電力ケーブル５Ｂのインダクタンス値、ｔｒ１：模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間、Ｃ１：Ｕ相のコイル５２の端子側コイルと固定子鉄心５１との間の浮遊容量である。
【００６４】
式（３）と条件ｔｂ＞０から、電力ケーブル５Ｂのインダクタンス値は式（４）を満たす。
【数４】
2015206620.tif 000006
立ち上がり時間ｔｒ１が０．２μｓ、浮遊容量Ｃ１が０．６ｎＦである場合、例えばインダクタンス値Ｌ２が３０μＨの電力ケーブル５Ｂを用いれば、式（４）を満たしｔｂ＞０となるため、部分放電の発生部位を判別することができる。
【００６５】
上記のように、第２の実施形態によれば、相間電圧ピーク時刻よりも所定の時間経過後に部分放電が検出されるか否かを判定することにより、部分放電の発生部位を判別することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｂについて説明する。図９は、部分放電試験装置１Ｂおよび回転電機５０の概略的な構成を示している。
【００６７】
部分放電試験装置１Ｂは、図９に示すように、サージ電源２と、相間電圧計測部３と、部分放電検出部４と、信号波形表示部７と、波形調整部としてのコンデンサ８と、スイッチ１０Ａと、放電発生部位判別部１２とを備えている。
【００６８】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６９】
コンデンサ８は、一端がスイッチ１０Ａの接点ｑに接続され、他端が接地されている。
【００７０】
スイッチ１０Ａは、３つの接点ｐ，ｑ，ｒを有し、このスイッチ１０Ａにより固定子鉄心５１の接続状態が切り替えられる。
【００７１】
より詳しくは、スイッチ１０Ａの可動切片が端子ｒに接続した場合、固定子鉄心５１は接地された状態（状態１）となる。可動切片が端子ｑに接続した場合、固定子鉄心５１はコンデンサ８を介して接地された状態（状態２）となる。可動切片が端子ｐに接続した場合、固定子鉄心５１は接地されない状態（状態３）となる。
【００７２】
放電発生部位判別部１２は、相間電圧計測部３から電圧波形信号を受信し、部分放電検出部４から放電検出信号を受信する。そして、放電発生部位判別部１２は、電圧波形信号（模擬インバータサージ電圧のピーク値）および放電検出信号（部分放電の発生有無）に基づいて、状態１、状態２および状態３における放電開始電圧Ｖａ，ＶｓおよびＶｂをそれぞれ取得する。ここで、放電開始電圧とは、部分放電が発生する模擬インバータサージ電圧の最小値である。
【００７３】
放電発生部位判別部１２は、放電開始電圧Ｖａ，ＶｓおよびＶｂの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機内５０で発生した部分放電の発生部位を判別する。詳細な判別手順は、後ほど図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００７４】
なお、放電発生部位判別部１２が、放電検出信号に基づいて、サージ電源２から出力される模擬インバータサージ電圧を制御することにより、各状態における放電開始電圧を取得するようにしてもよい。
【００７５】
次に、図１０を参照して、部分放電試験時の各部の電圧波形および放電検出信号について具体的に説明する。図１０は、模擬インバータサージ電圧が印加された際の、状態２における各部の電圧波形および放電検出信号を示している。なお、状態１および状態３については、第１の比較例および第２の比較例でそれぞれ説明したので、ここでは詳しい説明は行わない。
【００７６】
相間電圧は、図１０に示すように、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｆ・Ｅ）は、模擬インバータサージ電圧のピークと反対の極性になるため、相間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅとなる。
【００７７】
一方、対鉄心間電圧は、図１０に示すように、相間電圧のｈ倍の波形となる。ここで、２／３＜ｈ＜１である。即ち、コンデンサ８を介して固定子鉄心５１を接地した状態２における対鉄心間電圧は、固定子鉄心５１を接地しない状態３における対鉄心間電圧よりも大きく、固定子鉄心５１を接地した状態１における対鉄心間電圧よりも小さい。これは、固定子鉄心５１が浮遊容量Ｃ１およびコンデンサ８を介して接地されているため、相間電圧が急峻に立ち上がる際に電流が流れ易くなったためである。
【００７８】
このように対鉄心間電圧は、相間電圧のｈ倍の波形となるため、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、ｈ・（１+ｆ）・Ｅとなる。
【００７９】
また、巻線間電圧は、対鉄心間電圧に依存するため、図１０に示すように、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｎ+ｗ）・Ｅとなる。
【００８０】
図１０に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形の逆極性のピーク部分Ｃにおいて、部分放電が検出される。立ち上がり部分の拡大波形から分かるように、相間電圧、対鉄心間電圧および巻線間電圧のいずれも、同じタイミングでピーク値に到達するため、状態２のみでは、部分放電の発生部位を判別できない。
【００８１】
そこで、第３の実施形態では、状態１〜状態３における対鉄心間電圧のピーク値が相異なることを利用して部分放電の発生部位の判別を行う。
【００８２】
図１１は、放電発生部位が互いに異なる状態における、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂの関係を示している。
【００８３】
図１１（ａ）は、状態１〜３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧がほぼ全てコイル相間に印加されるため、図１１（ａ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂがほぼ等しくなる
図１１（ｂ）は、状態１〜３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧に対する対鉄心間電圧は各状態で異なるため、各状態におけるピーク−ピーク電圧の比に基づいて放電開始電圧は変化し、図１１（ｂ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂが比例関係になる。
【００８４】
図１１（ｃ）は、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。図１１（ｄ）は、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。
【００８５】
上記のように、各状態の放電開始電圧がほぼ等しいか、あるいは比例関係にあるか等について調べることで、各状態における部分放電の発生部位を判別することができる。
【００８６】
第３の実施形態のコンデンサ８は、固定子鉄心５１および接地の間に設けられた波形調整部として機能する。この波形調整部は、模擬インバータサージ電圧を印加したときの対鉄心間電圧のピーク値が状態１、状態２および状態３の順に小さくなるように、状態２における対鉄心間電圧のピーク値を変化させるものである。
【００８７】
次に、図１２のフローチャートを参照して、第３の実施形態による部分放電の発生部位の判別手順について説明する。
【００８８】
まず、固定子鉄心５１を接地した状態１において部分放電開始電圧Ｖａを測定する（ステップＳ１）。次に、波形調整部（コンデンサ８）を介して固定子鉄心５１を接地した状態２において部分放電開始電圧Ｖｓを測定する（ステップＳ２）。次に、固定子鉄心５１を接地しない状態３において部分放電開始電圧Ｖｂを測定する（ステップＳ３）。
【００８９】
次に、部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂがほぼ等しいか否かを判定する（ステップＳ４）。部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂがほぼ等しい場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、状態１，２，３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生したと判別し（ステップＳ５）、そうでない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、ステップＳ６に進む。
【００９０】
ステップＳ６では、放電開始電圧Ｖｓが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ放電開始電圧Ｖｓと放電開始電圧Ｖｂがほぼ等しいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ７）。一方、そうでない場合（Ｓ６：Ｎｏ）、ステップＳ８に進む。
【００９１】
ステップＳ８では、放電開始電圧Ｖｓが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ、放電開始電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖｓよりも大きく放電開始電圧Ｖｓの（３／２）・ｈ・Ｖｓよりも小さいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ９）。そうでない場合（Ｓ８：Ｎｏ）、状態１，２，３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ８の判定で用いた値ｈは、後述の式（５）で与えられる。
【００９２】
上記のように、第３の実施形態によれば、状態１，２，３における放電開始電圧Ｖａ，Ｖｓ，Ｖｂの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機５０内で発生した部分放電の発生部位を判別することができる。
【００９３】
なお、図１０を参照して、対鉄心間電圧が相間電圧のｈ倍になることを説明したが、この値ｈは、所定の範囲内で、コンデンサ８の静電容量により制御することが可能である。
【００９４】
状態３において、固定子鉄心５１と接地の間の静電容量が２Ｃ１となる。これに対して状態２では、固定子鉄心５１と接地の間の静電容量は２Ｃ１＋ＣＡ（ＣＡ：コンデンサ８の静電容量）となる。よって、対鉄心間電圧が相間電圧のｈ倍とすると、ｈは式（５）で表すことができる。
【数５】
2015206620.tif 000007
式（５）から、コンデンサ８の静電容量ＣＡは式（６）で与えられる。
【数６】
2015206620.tif 000008
ここで、ＣＡ：コンデンサ８の静電容量、Ｃ１：Ｕ相のコイル５２の端子側コイルと固定子鉄心５１との間の浮遊容量である。
【００９５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｃについて説明する。図１３は、部分放電試験装置１Ｃおよび回転電機５０の概略的な構成を示している。
【００９６】
部分放電試験装置１Ｃは、図１３に示すように、サージ電源２と、相間電圧計測部３と、部分放電検出部４と、信号波形表示部７と、波形調整部としてのコンデンサ８Ａおよび８Ｂと、スイッチ１０Ａおよび１０Ｂと、放電発生部位判別部１３とを備えている。
【００９７】
以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９８】
図１３に示すように、コンデンサ８Ａとコンデンサ８Ｂは直列接続されている。コンデンサ８Ａはスイッチ１０Ｂを介して電圧印加端子Ｕｐに電気的に接続可能であり、コンデンサ８Ｂは接地されている。また、コンデンサ８Ａとコンデンサ８Ｂの接続点は、スイッチ１０Ａの接点ｑに電気的に接続されている。
【００９９】
スイッチ１０Ａおよび１０Ｂにより、固定子鉄心５１の接続状態が切り替えられる。
【０１００】
より詳しくは、スイッチ１０Ａの可動切片が端子ｒに接続し且つスイッチ１０Ｂがオフの場合、固定子鉄心５１は接地された状態（状態１）となる。スイッチ１０Ａの可動切片が端子ｐに接続し且つスイッチ１０Ｂがオフの場合、固定子鉄心５１は接地されない状態（状態２）となる。スイッチ１０Ａの可動切片が端子ｑに接続し且つスイッチ１０Ｂがオンの場合、固定子鉄心５１はコンデンサ８Ａを介して電圧印加端子Ｕｐに接続され、かつ、コンデンサ８Ｂを介して接地された状態（状態３）となる。即ち、状態３において、固定子鉄心５１は波形調整部を介して、電圧印加端子Ｕｐおよび接地に接続されている。
【０１０１】
状態３において、コンデンサ８Ａは、一端がＵ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐに電気的に接続され且つ他端が固定子鉄心５１に電気的に接続されており、コンデンサ８Ｂは、一端がコンデンサ８Ａの他端に電気的に接続され、他端が接地されている。
【０１０２】
放電発生部位判別部１３は、相間電圧計測部３から電圧波形信号を受信し、部分放電検出部４から放電検出信号を受信する。そして、放電発生部位判別部１３は、電圧波形信号（模擬インバータサージ電圧のピーク値）および放電検出信号（部分放電の発生有無）に基づいて、状態１、状態２および状態３における放電開始電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶｔをそれぞれ取得する。
【０１０３】
放電発生部位判別部１３は、放電開始電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶｔの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機内５０で発生した部分放電の発生部位を判別する。詳細な判別手順は、後ほど図１６のフローチャートを参照して説明する。
【０１０４】
次に、図１４を参照して、部分放電試験時の各部の電圧波形および放電検出信号について具体的に説明する。図１４は、模擬インバータサージ電圧が印加された際の、状態３における各部の電圧波形および放電検出信号を示している。なお、状態１および状態２については、第１の比較例および第２の比較例でそれぞれ説明したので、ここでは詳しい説明は行わない。
【０１０５】
相間電圧は、図１４に示すように、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｆ・Ｅ）は、模擬インバータサージ電圧のピークと反対の極性になるため、相間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅとなる。
【０１０６】
一方、対鉄心間電圧は、図１４に示すように、相間電圧の１／２倍の波形となる。即ち、状態３における対鉄心間電圧は、固定子鉄心５１を接地しない状態２における対鉄心間電圧よりも小さい。対鉄心間電圧は、相間電圧の１／２倍の波形となるため、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅ／２となる。
【０１０７】
また、巻線間電圧は、対鉄心間電圧に依存するため、図１４に示すように、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｏ+ｐ）・Ｅとなる。
【０１０８】
図１４に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形の逆極性のピーク部分Ｃにおいて、部分放電が検出される。立ち上がり部分の拡大波形から分かるように、相間電圧、対鉄心間電圧および巻線間電圧のいずれも、同じタイミングでピーク値に到達するため、状態３のみでは、部分放電の発生部位を判別できない。
【０１０９】
そこで、第４の実施形態では、第３の実施形態と同様、状態１〜状態３における対鉄心間電圧のピーク値が相異なることを利用して部分放電の発生部位の判別を行う。
【０１１０】
図１５は、放電発生部位が互いに異なる状態における、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔの関係を示している。
【０１１１】
図１５（ａ）は、状態１〜３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧がほぼ全てコイル相間に印加されるため、図１５（ａ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔがほぼ等しくなる
図１５（ｂ）は、状態１〜３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧に対する対鉄心間電圧は各状態で異なるため、各状態におけるピーク−ピーク電圧の比に基づいて放電開始電圧は変化し、図１５（ｂ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔが比例関係になる。
【０１１２】
図１５（ｃ）は、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。図１５（ｄ）は、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。
【０１１３】
上記のように、各状態の放電開始電圧がほぼ等しいか、あるいは比例関係にあるか等について調べることで、各状態における部分放電の発生部位を判別することができる。
【０１１４】
第４の実施形態のコンデンサ８Ａ，８Ｂは、固定子鉄心５１、Ｕ相のコイル５２および接地の間に設けられた波形調整部として機能する。この波形調整部は、模擬インバータサージ電圧を印加したときの対鉄心間電圧のピーク値が状態１、状態２および状態３の順に小さくなるように、状態３における対鉄心間電圧のピーク値を変化させるものである。
【０１１５】
次に、図１６のフローチャートを参照して、第４の実施形態による部分放電の発生部位の判別手順について説明する。
【０１１６】
まず、固定子鉄心５１を接地した状態１において部分放電開始電圧Ｖａを測定する（ステップＳ２１）。次に、固定子鉄心５１を接地しない状態２において部分放電開始電圧Ｖｂを測定する（ステップＳ２２）。次に、波形調整部（コンデンサ８Ａ，８Ｂ）を介して固定子鉄心５１を電圧印加端子Ｕｐおよび接地に接続した状態３において部分放電開始電圧Ｖｔを測定する（ステップＳ２３）。
【０１１７】
次に、部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔがほぼ等しいか否かを判定する（ステップＳ２４）。部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔがほぼ等しい場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、状態１，２，３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生したと判別し（ステップＳ２５）、そうでない場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２６に進む。
【０１１８】
ステップＳ２６では、放電開始電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ放電開始電圧Ｖｂと放電開始電圧Ｖｔがほぼ等しいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ２７）。一方、そうでない場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、ステップＳ２８に進む。
【０１１９】
ステップＳ２８では、放電開始電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ、放電開始電圧Ｖｔが放電開始電圧Ｖｂよりも大きく放電開始電圧Ｖｂの（４／３）・Ｖｂよりも小さいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ２９）。一方そうでない場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、状態１，２，３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ３０）。
【０１２０】
上記のように、第４の実施形態によれば、状態１，２，３における放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機５０内で発生した部分放電の発生部位を判別することができる。
【０１２１】
なお、図１４を参照して、対鉄心間電圧が相間電圧の１／２倍になることを説明したが、対鉄心間電圧と相間電圧の比は、この値に限るものではなく、以下のように、コンデンサ８Ａ，８Ｂの静電容量により制御することが可能である。
【０１２２】
状態２において、固定子鉄心５１と接地の間の静電容量が２Ｃ１となる。これに対して、状態３において、電圧印加端子Ｕｐと固定子鉄心５１との間の静電容量がＣ１＋ＣＢとなり、固定子鉄心５１と接地との間の静電容量が２Ｃ１＋ＣＣとなる。よって、対鉄心間電圧が相間電圧のｈ倍とすると、ｈは式（７）で表すことができる。
【数７】
2015206620.tif 000009
【０１２３】
式（７）から、コンデンサ８Ａの静電容量とコンデンサ８Ｂの静電容量は式（８）を満たす。
【数８】
2015206620.tif 000010
ここで、ＣＢ：コンデンサ８Ａの静電容量、ＣＣ：コンデンサ８Ｂの静電容量、Ｃ１：Ｕ相のコイル５２の端子側コイルと固定子鉄心５１との間の浮遊容量である。
【０１２４】
式（７）から理解されるように、コンデンサ８Ａ，８Ｂの静電容量ＣＢ，ＣＣを適当な値に設定することにより、状態３における対鉄心間電圧のピーク値を状態２におけるピーク値（電圧２Ｅ／３）よりも小さくすることができる。このため、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔ間の差を大きくすることができる。よって、第４の実施形態によれば、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔの比較を容易にすることができる。
【０１２５】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る部分放電試験装置１Ｄについて説明する。図１７は、部分放電試験装置１Ｄおよび回転電機５０の概略的な構成を示している。
【０１２６】
部分放電試験装置１Ｄは、図１７に示すように、サージ電源２と、相間電圧計測部３と、部分放電検出部４と、信号波形表示部７と、波形調整部としての抵抗９Ａおよび９Ｂと、スイッチ１０Ａおよび１０Ｂと、放電発生部位判別部１３とを備えている。
【０１２７】
第５の実施形態は、第４の実施形態のコンデンサ８Ａ，８Ｂを抵抗９Ａ，９Ｂで置き換えたものに相当する。即ち、第５の実施形態では、抵抗９Ａ，９Ｂが波形調整部を構成する。以下、第４の実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１２８】
図１７に示すように、抵抗９Ａと抵抗９Ｂは直列接続されている。抵抗９Ａはスイッチ１０Ｂを介して電圧印加端子Ｕｐに電気的に接続可能であり、抵抗９Ｂは接地されている。また、抵抗９Ａと抵抗９Ｂの接続点は、スイッチ１０Ａの接点ｑに電気的に接続されている。
【０１２９】
第４の実施形態と同様にして、スイッチ１０Ａおよび１０Ｂにより固定子鉄心５１の接続状態（状態１〜３）が切り替えられる。状態３は、スイッチ１０Ａの可動切片が端子ｑに接続し且つスイッチ１０Ｂがオンの状態である。状態３においては、固定子鉄心５１は抵抗９Ａを介して電圧印加端子Ｕｐに接続され、かつ、抵抗９Ｂを介して接地されている。即ち、状態３において、固定子鉄心５１は波形調整部を介して、電圧印加端子Ｕｐおよび接地に接続されている。
【０１３０】
状態３において、抵抗９Ａは、一端がＵ相のコイル５２の電圧印加端子Ｕｐに電気的に接続され且つ他端が固定子鉄心５１に電気的に接続されており、抵抗９Ｂは、一端が抵抗９Ａの他端に電気的に接続され、他端が接地されている。
【０１３１】
放電発生部位判別部１３は、第４の実施形態と同様に、相間電圧計測部３から電圧波形信号を受信し、部分放電検出部４から放電検出信号を受信する。そして、放電発生部位判別部１３は、電圧波形信号（模擬インバータサージ電圧のピーク値）および放電検出信号（部分放電の発生有無）に基づいて、状態１、状態２および状態３における放電開始電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶｕをそれぞれ取得する。
【０１３２】
放電発生部位判別部１３は、放電開始電圧Ｖａ，ＶｂおよびＶｕの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機内５０で発生した部分放電の発生部位を判別する。詳細な判別手順は、後ほど図２０のフローチャートを参照して説明する。
【０１３３】
次に、図１８を参照して、部分放電試験時の各部の電圧波形および放電検出信号について具体的に説明する。図１８は、模擬インバータサージ電圧が印加された際の、状態３における各部の電圧波形および放電検出信号を示している。なお、状態１および状態２については、第１の比較例および第２の比較例でそれぞれ説明したので、ここでは詳しい説明は行わない。
【０１３４】
相間電圧は、図１８に示すように、電圧Ｅまで急峻に立ち上がった後、減衰振動する。振動波形のピーク部分Ａにおける電圧（−ｆ・Ｅ）は、相間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅとなる。一方、対鉄心間電圧は、相間電圧の１／２倍の波形となる。対鉄心間電圧のピーク−ピーク電圧は、（１+ｆ）・Ｅ／２となる。
【０１３５】
また、巻線間電圧は、対鉄心間電圧に依存するため、図１８に示すように、相間電圧と同じタイミングでピークに到達する。巻線間電圧のピーク−ピーク電圧は、（ｑ+ｒ）・Ｅとなる。
【０１３６】
図１８に示すように、部分放電検出部４により、相間電圧の立ち上がりのピーク部分Ｂ、および減衰振動波形の逆極性のピーク部分Ｃにおいて、部分放電が検出される。立ち上がり部分の拡大波形から分かるように、相間電圧、対鉄心間電圧および巻線間電圧のいずれも、同じタイミングでピーク値に到達するため、状態３のみでは、部分放電の発生部位を判別できない。
【０１３７】
そこで、第５の実施形態では、第３および第４の実施形態と同様、状態１〜状態３における対鉄心間電圧のピーク値が相異なることを利用して部分放電の発生部位の判別を行う。
【０１３８】
図１９は、放電発生部位が互いに異なる状態における、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕの関係を示している。
【０１３９】
図１９（ａ）は、状態１〜３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧がほぼ全てコイル相間に印加されるため、図１９（ａ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕがほぼ等しくなる
図１９（ｂ）は、状態１〜３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生した場合を示している。この場合、模擬インバータサージ電圧に対する対鉄心間電圧は各状態で異なるため、各状態におけるピーク−ピーク電圧の比に基づいて放電開始電圧は変化し、図１９（ｂ）に示すように放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕが比例関係になる。
【０１４０】
図１９（ｃ）は、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。図１９（ｄ）は、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生した場合を示している。
【０１４１】
上記のように、各状態の放電開始電圧がほぼ等しいか、あるいは比例関係にあるか等について調べることで、各状態における部分放電の発生部位を判別することができる。
【０１４２】
抵抗９Ａ，９Ｂは、固定子鉄心５１、Ｕ相のコイル５２および接地の間に設けられた波形調整部として機能する。この波形調整部は、模擬インバータサージ電圧を印加したときの対鉄心間電圧のピーク値が状態１、状態２および状態３の順に小さくなるように、状態３における対鉄心間電圧のピーク値を変化させるものである。
【０１４３】
次に、図２０のフローチャートを参照して、第５の実施形態による部分放電の発生部位の判別手順について説明する。
【０１４４】
まず、固定子鉄心５１を接地した状態１において部分放電開始電圧Ｖａを測定する（ステップＳ３１）。次に、固定子鉄心５１を接地しない状態２において部分放電開始電圧Ｖｂを測定する（ステップＳ３２）。次に、波形調整部（抵抗９Ａ，９Ｂ）を介して固定子鉄心５１を電圧印加端子Ｕｐおよび接地に接続した状態３において部分放電開始電圧Ｖｕを測定する（ステップＳ３３）。
【０１４５】
次に、部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕがほぼ等しいか否かを判定する（ステップＳ３４）。部分放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｔがほぼ等しい場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、状態１，２，３のいずれも、コイル相間で部分放電が発生したと判別し（ステップＳ３５）、そうでない場合（Ｓ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３６に進む。
【０１４６】
ステップＳ３６では、放電開始電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ放電開始電圧Ｖｂと放電開始電圧Ｖｕがほぼ等しいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、状態１においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態２および状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ３７）。一方、そうでない場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、ステップＳ３８に進む。
【０１４７】
ステップＳ３８では、放電開始電圧Ｖｂが放電開始電圧Ｖａよりも大きく、かつ、放電開始電圧Ｖｕが放電開始電圧Ｖｂよりも大きく放電開始電圧Ｖｂの（４／３）・Ｖｂよりも小さいか否かを判定する。そうである場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、状態１および状態２においてコイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生し、状態３においてコイル相間で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ３９）。一方そうでない場合（Ｓ３８：Ｎｏ）、状態１，２，３のいずれも、コイル−固定子鉄心間またはコイル相内で部分放電が発生したと判別する（ステップＳ４０）。
【０１４８】
上記のように、第５の実施形態によれば、状態１，２，３における放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕの比較を行い、その比較結果に基づいて、回転電機５０内で発生した部分放電の発生部位を判別することができる。
【０１４９】
なお、図１８を参照して、対鉄心間電圧が相間電圧の１／２倍になることを説明したが、対鉄心間電圧と相間電圧の比は、この値に限るものではなく、以下のように、抵抗９Ａ，９Ｂ抵抗値により制御することが可能である。
【０１５０】
対鉄心間電圧が相間電圧のｈ倍とすると、ｈは式（９）で表すことができる。
【数９】
2015206620.tif 000011
ここで、ｔｒ１：模擬インバータサージ電圧の立ち上がり時間、ＲＡ：抵抗９Ａの抵抗値、ＲＢ：抵抗９Ｂの抵抗値、Ｃ１：Ｕ相のコイル５２の端子側コイルと固定子鉄心５１との間の浮遊容量である。
【０１５１】
ここで、抵抗値ＲＡ，ＲＢが浮遊容量Ｃ１のインピーダンスよりも十分に低い場合は、浮遊容量の影響を無視でき、式（１０）が成り立つ。
【数１０】
2015206620.tif 000012
式（１０）から理解されるように、抵抗９Ａ，９Ｂの抵抗値を適当な値に設定することにより、状態３における対鉄心間電圧のピーク値を状態２におけるピーク値（電圧２Ｅ／３）よりも小さくすることができる。このため、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕ間の差を大きくすることができる。よって、第５の実施形態によれば、放電開始電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｕの比較を容易にすることができる。
【０１５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１５３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  部分放電試験装置
２  サージ電源
２ａ  高電位側出力端子
２ｂ  低電位側出力端子
３  相間電圧計測部
４  部分放電検出部
５Ａ  インダクタ
５Ｂ  電力ケーブル
６  放電発生部位判別部
７  信号波形表示部
８，８Ａ，８Ｂ  コンデンサ
９Ａ，９Ｂ  抵抗
１０Ａ，１０Ｂ  スイッチ
１２，１３  放電発生部位判別部
５０  回転電機
５１  固定子鉄心
５２，５３，５４  コイル
Ａ，Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ ピーク部分
Ｃ１  浮遊容量
Ｎ  中性点
ｐ、ｑ、ｒ  接点
Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ  電圧印加端子
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４  コイル
【図１】
2015206620.tif 000018
【図２】
2015206620.tif 000019
【図３】
2015206620.tif 000020
【図４】
2015206620.tif 000021
【図５】
2015206620.tif 000022
【図６】
2015206620.tif 000023
【図７】
2015206620.tif 000024
【図８】
2015206620.tif 000025
【図９】
2015206620.tif 000026
【図１０】
2015206620.tif 000027
【図１１】
2015206620.tif 000028
【図１２】
2015206620.tif 000029
【図１３】
2015206620.tif 000030
【図１４】
2015206620.tif 000031
【図１５】
2015206620.tif 000032
【図１６】
2015206620.tif 000033
【図１７】
2015206620.tif 000034
【図１８】
2015206620.tif 000035
【図１９】
2015206620.tif 000036
【図２０】
2015206620.tif 000037