(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材が充填され、電磁波を遮へいする金属材料にて形成され、開口部を備えたタンク
と、
前記タンクに格納された巻線と、
電磁波を透過する絶縁材料にて形成され、前記開口部を塞ぐ絶縁板と、
前記絶縁板を覆い、電磁波を遮へいする金属材料にて形成された口出し部と、
前記口出し部および前記絶縁板により形成される口出し部空間に設置され、電磁波を遮
へいする金属材料にて方体形状に形成されるとともに、一面にセンサ孔が設けられ、前記
センサ孔が設けられた一面と対向する面に開口部を有するセンサ箱と、
前記センサ孔から前記センサ箱内に挿入され、受信した電磁波に基づいてセンサ信号を
出力するセンサと、
を備える静止誘導電器。
【請求項２】
前記センサから出力されたセンサ信号に基づいて前記巻線の部分放電の有無を判断する
測定手段、
を備える請求項１記載の静止誘導電器。
【請求項３】
前記センサから出力されたセンサ信号を表示する表示手段、
を備える請求項１記載の静止誘導電器。
【請求項４】
絶縁材が充填され、電磁波を遮へいする金属材料にて形成され、開口部を備えたタンク
と、
前記タンクに格納された巻線と、
電磁波を透過する絶縁材料にて形成され、前記開口部を塞ぐ絶縁板と、
前記絶縁板を覆い、電磁波を遮へいする金属材料にて形成された口出し部と、
を備える静止誘導電器の部分放電測定方法において、
電磁波を遮へいする金属材料にて方体形状に形成されるとともに、一面にセンサ孔が設
けられ、前記センサ孔が設けられた一面と対向する面に開口部を有するセンサ箱を、前記
口出し部および前記絶縁板により形成される口出し部空間に設置する行程と、
受信した電磁波に基づいてセンサ信号を出力するセンサを、前記センサ孔から前記セン
サ箱内に挿入する行程と、
前記巻線に電圧を印加する行程と、
前記センサから出力されたセンサ信号に基づいて部分放電の有無を判断する行程と、
を備える部分放電測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は静止誘導電器、および部分放電測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器、リアクトル等の静止誘導電器（以下、機器とする）は、巻線等の高電圧導体を内蔵しており、この高電圧導体は絶縁体によって外部と絶縁されている。機器内部の高電圧導体と絶縁体との間に絶縁不良が発生している場合、この絶縁不良部で部分放電が発生する場合がある。内部放電を放置すると絶縁不良部が進展し、重大な絶縁破壊を引き起こし、機器が破損する恐れがある。
【０００３】
機器の絶縁不良部にて部分放電が発生しているか否かを検出する方法として、部分放電測定方法が挙げられる。この部分放電測定方法は、機器の試験端子に検出インピーダンスを設置しておき、機器内部の高電圧導体に高電圧を印加した際に検出インピーダンスに流れる電流パルスを測定器により検出する方法である。また、機器の接地線に検出用ＣＴを設置しておき、機器内部の高電圧導体に高電圧を印加した際に検出用ＣＴに流れる電流パルスを測定器により検出する方法も考えられている。
【０００４】
この部分放電測定方法に用いる測定器は、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの周波数帯域が用いられる。しかし、同周波数帯では周辺に設置されている電力機器を操作する際に発生する電流パルス等の外来ノイズ信号も検出するため、測定した信号が機器内部での部分放電であるか否かの判断が難しいという課題があった。
【０００５】
この課題を解決する方法として、ＵＨＦ法が提案されている。このＵＨＦ法は、部分放電が発生する際に放出されるＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３０００ＭＨｚ）の電磁波をＵＨＦセンサにより検出する方法である。
【０００６】
このＵＨＦ法を用いた場合でも、ＵＨＦ帯の周波数は携帯電話等に用いられているため、外来ノイズ信号と重複し、ＳＮ比が悪化する。そのため、感度良く部分放電を判定するためには、機器タンク内部のように電磁波が遮へいされた場所にＵＨＦセンサを挿入する必要がある。しかし、機器タンク内部には絶縁油、絶縁ガス等が充填されており、ＵＨＦセンサを内部に挿入することが困難であり、挿入した場合にも水分や異物が混入するため、絶縁性能の低下を引き起こすという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−６４５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、静止誘導電器内部にセンサを挿入することなく、電磁波を検出できる静止誘導電器および部分放電測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の静止誘導電器は、絶縁材が充填され、電磁波を遮へいする金属材料にて形成され、開口部を備えたタンクと、前記タンクに格納された巻線と、電磁波を透過する絶縁材料にて形成され、前記開口部を塞ぐ絶縁板と、前記絶縁板を覆い、電磁波を遮へいする金属材料にて形成された口出し部と、前記口出し部および前記絶縁板により形成される口出し部空間に設置され、電磁波を遮へいする金属材料にて方体形状に形成されるとともに、一面にセンサ孔が設けられ、前記センサ孔が設けられた一面と対向する面に開口部を有するセンサ箱と、前記センサ孔から前記センサ箱内に挿入され、受信した電磁波に基づいてセンサ信号を出力するセンサと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における静止誘導電器の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における静止誘導電器の口出し部の構成を示す図。
【図３】第１の実施形態における静止誘導電器の口出し部の閉止蓋６１を取り外した場合の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態における静止誘導電器の部分放電測定方法を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態における静止誘導電器の口出し部の構成を示す図。
【図６】第３の実施形態における静止誘導電器の口出し部の構成を示す図。
【図７】第３の実施形態における静止誘導電器のセンサの構成を示す図。
【図８】第４の実施形態における静止誘導電器の口出し部の構成を示す図。
【図９】第４の実施形態における静止誘導電器の部分放電測定方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態における静止誘導電器および部分放電測定方法について図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の静止誘導電器の構成について図１を用いて説明する。図１は、測定器を接続した静止誘導電器の構成を示している。
【００１４】
静止誘導電器１は、タンク２、巻線３、取り出し線４、ＣＴ５、口出し部６、電線管７を備えており、口出し部６には、ケーブル８を介して測定器９が接続されている。
【００１５】
タンク２は、電磁波を遮へいする金属材料にて形成されており、巻線３が格納されている。また、タンク２にはブッシング２１が形成されており、このブッシング２１の端部には他の電力機器と接続する接続線が設けられている。さらに、このタンク２には、絶縁油または絶縁ガスなどの絶縁材が充填されている。
【００１６】
巻線３は、銅線および絶縁材料にて形成されており、銅線から取り出し線４が取り出されている。
【００１７】
取り出し線４は、巻線３を形成する銅線と同様の材料であり、ブッシング２１の端部に接続している。
【００１８】
ＣＴ５は、変流器であり、取り出し線４に流れる電流を所定のＣＴ比にて検出している。
【００１９】
口出し部６は、電磁波を遮へいする金属材料にて形成されており、ＣＴ５と接続する電線をタンク２の外部に取り出す。以下、口出し部６内の空間を口出し部空間と呼ぶ。
【００２０】
電線管７は、電磁波を遮へいする金属材料にて形成されており、口出し部６により取り出されたＣＴ５と接続する電線を保護する金属管である。そのため、この電線管７内部にはＣＴ５と接続する電線が格納されている。このＣＴ５により検出された電流値は監視・制御に用いる。
【００２１】
ケーブル８は、口出し部６内部に格納された図示しないセンサと接続している。また、ケーブル８のセンサとの対向端は測定器９に接続されている。
【００２２】
測定器９は、センサからのセンサ信号を、ケーブル８を介して受信している。
【００２３】
次に、本実施形態の口出し部６の構成について図２乃至図３を用いて説明する。図２は、口出し部６の断面図を示している。
【００２４】
口出し部６は、絶縁材１１が充填されたタンク２の外部に設置され、閉止蓋６１、ベーク板６２、および端子６３を備えている。
【００２５】
閉止蓋６１は、電磁波を遮へいする金属材料にて形成されており、タンク２外部からの口出し部６内部への電磁波の侵入を防いでいる。また、閉止蓋６１にはセンサ孔６１１が設けられており、センサ１０をこのセンサ孔６１１から挿入できる。センサ孔６１１から挿入されたセンサ１０は口出し部６内部の口出し部空間に設置されている。
【００２６】
ベーク板６２は、電磁波が透過する絶縁材料にて形成されており、タンク２に設けられた開口部を塞ぐことで、タンク２に充填された絶縁材１１が口出し部６に流れ込むことを防止している。また、ベーク板６２には端子６３が設置されており、端子６３のタンク２側はＣＴ５と電線を介して接続している。
【００２７】
図３は、口出し部６の閉止蓋６１を取り外した際の構造を示している。
【００２８】
閉止蓋６１は、口出し部６から取り外し可能であり、センサ１０は、閉止蓋６１に設けられたセンサ孔６１１から挿入されており、閉止板６１を口出し部６に取り付けた際は、口出し部６内部に格納される。
【００２９】
次に、本実施形態の静止誘導電器の部分放電測定方法について図４を用いて説明する。図４は、部分放電測定方法を示すフローチャートである。本実施形態の静止誘導電器の部分放電測定方法は下記の行程を備える。
【００３０】
・閉止蓋６１のセンサ孔６１１からセンサ１０を挿入する行程（Ｓ１）。
【００３１】
・巻線３に高電圧を印加する行程（Ｓ２）。
【００３２】
・測定器９により巻線３に部分放電が発生しているか否かを判断する行程（Ｓ３）。
【００３３】
ここで、巻線３に部分放電が発生している場合は、その部分放電部から電磁波が発生する。その電磁波は、タンク２内部を反射し、ベーク板６２を透過してセンサ１０に接触する。センサ１０は、接触した電磁波により生じたセンサ信号を、ケーブル８を介して測定器９に出力する。センサ信号を受信した測定器９は、ＵＨＦ帯の電磁波の強度が事前に設定された閾値より大きいか否かを判断した結果、大きいと判断した場合には部分放電が発生していると判断する。
【００３４】
巻線３に部分放電が発生していない場合は、測定器９は電磁波の強度が事前に設定された閾値より大きいか否かを判断した結果、大きくない（即ち小さい）と判断した場合には部分放電が発生していないと判断する。
【００３５】
上述した本実施形態の静止誘導電器によれば、センサ１０をタンク２内部に設置するのではなく、口出し部６内部に設置するため、タンク２内部に充填された絶縁材に水分や異物が混入することがない。
【００３６】
また、端子６３はＣＴ５と接続線を介して接続しているため、電圧が印加されている。そのため、端子６３とタンク２、および端子６３と口出し部６は、絶縁材料により形成されたベーク板６２により隔離されている。したがって、ベーク板６２が電磁波を遮へいする金属材料により形成されていることはないため、口出し部６を備える静止誘導電器であれば、本実施形態の部分放電測定方法を適応可能である。
【００３７】
なお、本実施形態では測定器９が任意のＵＨＦ帯の周波数を持つ電磁波の強度が事前に設定された閾値より大きい場合に部分放電が発生していると判断しているが、測定器９は、受信したセンサ信号に基づいた電磁波の波形または、周波数および強度を、オシロスコープ等の表示手段により表示することによって、利用者が部分放電が発生しているか否かを判断しても良い。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態の静止誘導電器の構成について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の閉止蓋６１を取り外した口出し部６、および電線管７の構成を示す図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、閉止蓋６１ではなく、電線管７にセンサ孔６１１を備え、そのセンサ孔６１１からセンサ１０をベーク板６２付近まで挿入している点である。
【００３９】
センサ孔６１１は、電線管７１の設置時または操作時の作業性向上のために設けられており、作業時以外は図示しない電線管閉止蓋にて閉止されている。
【００４０】
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、口出し部６にセンサ孔を設ける必要がないため、部分放電検出方法における工数削減を実現可能である。
【００４１】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態の静止誘導電器の構成について図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施形態の口出し部６の構成を示す断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、センサ１０をセンサ箱１２に格納した点である。
【００４２】
このセンサ箱１２は、電磁波を遮へいする金属材料にて方体形状に形成されている。
【００４３】
次に、センサ１０を挿入したセンサ箱１２の拡大図を図７に示す。
【００４４】
センサ箱１２は、センサ孔１２１、センサ箱開口部１２２を備えている。
【００４５】
センサ孔１２１は、センサ箱１２の一面に設けられており、センサ１０を挿入可能な大きさである。
【００４６】
センサ箱開口部１２２は、方体形状に形成されたセンサ箱１２のうち、センサ孔１２１が設けられた一面と対向する面が取り除かれて形成した開口部を示している。
【００４７】
上述した構成を備えることで、巻線３に部分放電が発生した際に電磁波が発生すると、電磁波はセンサ箱１２内にて電磁界共振を起こす。そのため、センサ１０により検出される電磁波は、（１）式にて表される共振周波数ｆｒを持つ。
【数１】
0005739675.tif 000002
【００４８】
ここで、ｃ０は光速、εｒはセンサ箱１２内の媒質の比誘電率、ｍ、ｎ、ｐはＴＥ、ＴＭ波のモード次数、Ｗ、Ｈ、Ｄは夫々センサ箱１２の幅、高さ、奥行を示す。
【００４９】
しかし、本実施形態でのセンサ箱１２は、センサ箱開口部１２２備えているため、センサ箱１２の幅Ｗは無限大に近似できるため、本実施形態のセンサ１０により検出される電磁波の共振周波数ｆｒ１は（２）式により計算される。この共振周波数ｆｒ１はＵＨＦ帯に含まれる。
【数２】
0005739675.tif 000003
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、センサ１２により共振周波数ｆｒ１を測定でき、この共振周波数ｆｒ１を測定可能な測定器９およびセンサ１２を選択することができる。
【００５１】
また、共振周波数ｆｒ１はセンサ箱１２の寸法によって決定され、静止誘導電器１、タンク２、および口出し部６の形状には寄与しないため、他の静止誘導電器の部分放電測定を行う際にも同じ共振周波数ｆｒ１の電磁波が発生する。そのため、他の静止誘導電器の部分放電測定にも、同じ測定器９およびセンサ１２にて部分放電の有無を判断することが可能となる。
【００５２】
（第４の実施形態）
次に第４の実施形態の静止誘導電器の構成について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の口出し部６の構成を示す断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、センサ１０に代えて、空き端子６４をケーブル８に接続している点である。
【００５３】
空き端子８は、金属材料にて形成されており、端子６３と同様にベーク板６２に設置されている。この空き端子８の閉止蓋６１側はケーブル８を介して測定器９と接続しており、絶縁材１１側には接続されていない。
【００５４】
次に、本実施形態の静止誘導電器の部分放電測定方法について図９を用いて説明する。図９は、部分放電測定方法を示すフローチャートである。本実施形態の部分放電測定方法は下記のステップを備える。
【００５５】
・センサ孔６１１からケーブル８を挿入し、端子６４に接続する行程（Ｓ１）。
【００５６】
・巻線３に高電圧を印加する行程（Ｓ２）。
【００５７】
・測定器９により巻線３に部分放電が発生しているか否かを判断する行程（Ｓ３）。
【００５８】
ここで、巻線３に部分放電が発生している場合は、その部分放電部から電磁波が発生する。その電磁波は、タンク２内部を反射し、ベーク板６２を透過してセンサ１０に接触する。センサ１０は、接触した電磁波により生じたセンサ信号を、ケーブル８を介して測定器９に出力する。センサ信号を受信した測定器９は、任意の周波数を持つ電磁波の強度が事前に設定された閾値より大きいか否かを判断した結果、大きいと判断した場合には部分放電が発生していると判断する。
【００５９】
巻線３に部分放電が発生していない場合は、測定器９は任意の周波数を持つ電磁波の強度が事前に設定された閾値より大きいか否かを判断した結果、大きくない（即ち、小さい）と判断した場合には部分放電が発生していないと判断する。
【００６０】
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、静止誘導電器１が口出し部６に空き端子６４を備えている場合は、センサ１０を用いずに部分放電測定を行うことができる。
【００６１】
本発明に係る実施形態によれば、静止誘導電器内部にセンサを挿入することなく、電磁波を検出できる静止誘導電器および部分放電測定方法を提供することが可能となる。
【００６２】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことが出来る。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共に、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。
【符号の説明】
【００６３】
１…静止誘導電器
２…タンク
３…巻線
４…取り出し線
５…ＣＴ
６…口出し部
７…電線管
８…ケーブル
９…測定器
１０…センサ
１１…絶縁材
１２…センサ箱
２１…ブッシング
６１…閉止蓋
６２…ベーク板
６３…端子
６４…空き端子
１２１…センサ孔
１２２…センサ箱開口部
６１１…センサ孔
【図１】
0005739675.tif 000004
【図２】
0005739675.tif 000005
【図３】
0005739675.tif 000006
【図４】
0005739675.tif 000007
【図５】
0005739675.tif 000008
【図６】
0005739675.tif 000009
【図７】
0005739675.tif 000010
【図８】
0005739675.tif 000011
【図９】
0005739675.tif 000012