(57)【要約】スイッチギヤ本体（１）を被覆する絶縁樹脂（８）の表層を覆う導電層（１０）と、周囲が導電層（１０）に囲まれたセンサ用導体（１２）と、導電層（１０）とセンサ用導体（１２）との間に接続された導体パターン（１３）とを有し、導体パターン（１３）は、商用周波数では接地となり、高周波領域では高インピーダンスとなる部分放電検出センサ（１１）を用いて、スイッチギヤ本体（１）で発生する部分放電を検出する。
2016136053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチギヤ本体と、前記スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、前記スイッチギヤ本体または前記絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、
前記部分放電検出センサは、前記絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、前記導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなるスイッチギヤ。
【請求項２】
前記部分放電検出センサをあらかじめ前記絶縁体の表層に設けた請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
あらかじめ前記スイッチギヤ本体の前記導電層を切り欠いた箇所を設け、
部分放電検出時に、前記センサ用導体と、前記導体パターンとを前記導電層の切り欠いた箇所に取り付けて、前記部分放電検出センサを形成する請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記センサ用導体と前記導体パターンを覆い、前記導電層に接続された導体カバーを備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
前記高周波領域は、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項６】
前記高インピーダンスは、数１００Ω〜１ＭΩである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項７】
前記部分放電検出センサを前記スイッチギヤ本体の複数個所に設置し、前記各部分放電検出センサからの部分放電信号を信号処理装置で受信し、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項８】
スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、前記導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる部分放電検出センサを用い、
前記スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、前記部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、
複数の前記部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるスイッチギヤの部分放電検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統において使用されるスイッチギヤおよびスイッチギヤの部分放電検出方法関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギヤは高電圧下で使用するため、周囲と絶縁されている必要がある。絶縁ガスを使用せず、真空バルブをエポキシ樹脂等でモールドして、絶縁を確保した製品が出荷されている。しかし、真空容器の亀裂発生などで真空容器内の真空度が低下すると、接点を開極する際に絶縁破壊が生じて電流を遮断できず、最悪の場合機器が破損する。そこで、真空遮断器の真空度劣化や経年劣化を予知するため、部分放電を検知する手法が用いられている。【０００３】
真空遮断器をモールドして、その外周面を金属層で覆って接地させた構造で、金属層の切り欠きを設け、切り欠き部に凹部を形成し、アンテナを設置する構造が開示されている（例えば、特許文献１）。また、一端を検出素子で接地したカップリングコンデンサを用い、検出素子として、インダクタンスを用いた部分放電検出方法が開示されている（例えば、特許文献２）。また、部分放電センサとして、プラスチックシースの外周に導電性の電極を全周に設け、金属製のシールド容器に収容された電力ケーブル用の部分放電センサが開示されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１７５５２３号公報（第６頁および図１２）
【特許文献２】特開平０２−２９６１６１号公報（第２頁および図１）
【特許文献３】特開平０５−３１２８８８号公報（段落［００１８］、［００１９］および図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された発明では、接地電位層にノイズが重畳された場合、部分放電が発生したと誤検知する問題がある。また、特許文献２に開示された発明では、インダクタンスを設置する費用がかかり、カップリングコンデンサに高周波ノイズが重畳された場合は、ノイズがそのまま伝搬する問題がある。また、特許文献３開示発明では、導電性の外部被覆自体にノイズが重畳された場合は、誤検知する問題がある。【０００６】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、部分放電を誤検知することなく検出できるスイッチギヤおよびスイッチギヤの部分放電検出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】
【０００７】
この発明に係るスイッチギヤは、スイッチギヤ本体と、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、スイッチギヤ本体または絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなるものである。【０００８】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる部分放電検出センサを用い、スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、複数の部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るスイッチギヤによれば、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなるものであるため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。【００１０】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなる部分放電検出センサを、スイッチギヤ本体の複数箇所に設置するため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができ、かつ部分放電発生位置を標定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１のスイッチギヤの構成を示す部分断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの構造図である。
【図３】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る導電パターンによるノイズ低減効果の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１のスイッチギヤの構成を示す部分断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図６】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図７】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図８】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図９】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１０】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１１】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１２】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１３】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１４】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１５】この発明の実施の形態１のスイッチギヤに係る部分放電検出センサの他の構造図である。
【図１６】この発明の実施の形態２のスイッチギヤに係る断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３のスイッチギヤに係る断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態４のスイッチギヤに係る断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態５のスイッチギヤの部分放電検出方法に係る装置の構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態５のスイッチギヤの部分放電検出方法に係る信号処理装置の回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
実施の形態１は、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁樹脂の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなる部分放電検出センサを用いてスイッチギヤ本体または絶縁体で発生する部分放電を検出するスイッチギヤに関するものである。
【００１３】
以下、本願発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの構造および動作について、スイッチギヤの部分断面図である図１および図４、部分放電検出センサの構造図である図２、導電パターンによるノイズ低減効果の説明図である図３、および部分放電検出センサの他の構造図である図５〜図１５に基づいて説明する。
【００１４】
まず、図１、図２に基づいて、本発明の実施の形態１のスイッチギヤ１００の構成を説明する。なお、図１はスイッチギヤ１００の構成と検出対象であるスイッチギヤ本体の断面を表している。
なお、本実施の形態１では、真空遮断器をスイッチギヤの例として説明する。
【００１５】
まず、スイッチギヤ１００の構成を図１に基づいて説明する。スイッチギヤ１００は、スイッチギヤ本体としての真空遮断器１と、部分放電検出センサ１１と、同軸ケーブル１７と、信号処理装置１８とを備える。
真空遮断器１は、真空バルブ２と、駆動装置７と、絶縁樹脂８と、導電層１０とを備える。
真空バルブ２は、内部に固定電極３と可動電極４とを備え、事故等の際にベローズ５を介して、駆動装置７により、可動電極４が開極し、事故電流を遮断する。事故電流遮断時に電極間で発生するアーク溶融物が、真空バルブ２の内部表面に付着することを防止するため、アークシールド６を備える。
真空バルブ２は、絶縁樹脂８で被覆されており、さらに絶縁樹脂８の外部表面は接地された導電層１０により覆われている。例えば、絶縁樹脂８の材料としてはガラスエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を使用する。導電層１０としては、カーボン、銀等が含まれる導電性塗料、または導電性の金属膜や箔等を使用する。
なお、本願発明の絶縁体は、絶縁樹脂８である。
【００１６】
次に、部分放電検出センサ１１の構造を図１および図２に基づいて説明する。
部分放電検出センサ１１は、導電層１０と、センサ用導体１２と、導体パターン１３とから構成される。
図２に示すように、形状が四角形であるセンサ用導体１２が導電層１０の一部を切り欠いて設けられている。センサ用導体１２は、周囲の導電層１０に対して、例えば、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波領域では、高インピーダンス（例えば、数１００Ω〜１ＭΩ）となる導体パターン１３を介して、導電層１０に接続される。
部分放電による放電信号は数１００ＭＨｚから数ＧＨｚの成分を持つが、例えば３００ＭＨｚの信号を取得したい場合は、波長λは１ｍであるため、センサ用導体１２の大きさはその１／４の２５ｃｍ角程度となる。また、３ＧＨｚの信号を取得したい場合は、波長が１０ｃｍとなるため、センサ用導体１２の大きさはその１／４の２．５ｃｍ角程度となる。
【００１７】
次に、導体パターン１３のノイズ低減効果を図３に基づいて説明する。
図３は高インピーダンスとなる導体パターン１３のノイズ低減効果の説明図である。図３（ａ）は、導電層１０に重畳されたノイズレベルを示す。図３（ｂ）は、センサ用導体１２に伝搬するノイズレベルを示す。
反射係数Γは、式（１）で表される。
Γ＝（Ｚａ−Ｚｃ）／（Ｚａ＋Ｚｃ）      （１）
ここで、Ｚａは導電層１０のインピーダンス、Ｚｃは導体パターン１３のインピーダンスである。
仮にノイズが伝搬する導電層１０のインピーダンスを５０Ωとし、高インピーダンス部である導体パターン１３のインピーダンスを３００Ωとする。この場合、反射係数Γは、は０．７１となり、ノイズの７０％が反射することになる。すなわち、図３（ａ）に示したノイズ電圧をＡとしたとき、図３（ｂ）に示したセンサ用導体１２に伝搬するノイズ電圧は０．３Ａとなる。
導体パターン１３のインピーダンスを１ＭΩまで上げれば、センサ用導体１２に伝搬するノイズ電圧はほぼ零となる。
【００１８】
なお、実施の形態１の真空遮断器１は、絶縁樹脂８の外部を導電層１０で覆われているため、この導電層１０を部分放電検出センサ１１の導電層１０として利用している。
【００１９】
次に、部分放電検出センサ１１で検出した部分放電検出信号の処理について説明する。
図１に示したように、センサ用導体１２は同軸ケーブル１７の中心線１７ａに接続し、導電層１０は同軸ケーブル１７の外部導体被膜層１７ｂと接続される。同軸ケーブル１７の中心線１７ａの他端は、信号処理装置１８に接続される。
一方、同軸ケーブル１７の外部導体被膜層１７ｂの他端は、信号処理装置１８に接続されない。これは、真空遮断器１は高電圧機器であるため、信号処理装置１８は接地する必要があるが、導電層１０と、信号処理装置１８を接続すると二重接地となり、大地に電流が流れる可能性があるからである。
ただし、図４に示すように信号処理装置１８内部に放電信号の周波数帯域用の絶縁トランス１９を設け、二重接地にならないようにする場合もある。
【００２０】
真空バルブ２内で真空度が低下した場合、または絶縁樹脂８で絶縁劣化が生じた場合、部分放電が発生し、電磁波が放射される。この時、部分放電による電磁波がセンサ用導体１２に伝搬する。センサ用導体１２で受信された部分放電による電磁波信号は、同軸ケーブル１７を介して、信号処理装置１８に入力される。信号処理装置１８の信号処理回路（図示なし）で、部分放電信号を処理し、部分放電が発生する時間間隔や放電強度等から絶縁劣化の可能性が高いと判断した場合は、警報を発するとともに結果データを表示する。
【００２１】
このように、絶縁樹脂８の表面の導電層１０に設置されるセンサ用導体１２は、高周波では高インピーダンスとなる導体パターン１３で接地されている。このため、導電層１０に高周波ノイズが重畳されても、導体パターン１３によって阻止されるので、センサ用導体１２にはノイズが伝搬しない。したがって、導電層１０に重畳された外来ノイズを絶縁樹脂８内部で部分放電発生と誤検知することを防ぐことができる。
【００２２】
実施の形態１の真空遮断器１は、絶縁樹脂８の外部が導電層１０で覆われており、この導電層１０を部分放電検出センサ１１の導電層１０として利用した。しかし、スイッチギヤの外部が導電層で覆われていない場合は、別途導電層で覆い、この導電層を利用して、実施の形態１で説明した部分放電検出センサ１１を形成することができる。
【００２３】
図２では、センサ用導体１２は四角形としたが、他の形状のセンサ用導体でも、同様の効果を得ることができる。すなわち、導電層１０に高周波ノイズが重畳されても、導体パターン１３によって阻止されるので、センサ用導体１２にはノイズが伝搬しないため、誤検知を防ぐことができる。
他の形状のセンサ用導体を用いた部分放電検出センサについて、図５〜図１５に基づいて説明する。
【００２４】
図５は、円形のセンサ用導体１２を示し、図６は、楕円のセンサ用導体１２を示しているが、他の三角形や多角形でも構わない。
【００２５】
図２では、センサ用導体１２に対して、比較的細い例えば約１ｍｍ幅の導体パターン１３を１本で接続した。この導体パターン１３を並列に複数本設けることができる。図７では、導体パターン１３を２本、図８では、導体パターン１３を３本、図９では、導体パターン１３を４本としているが、本数はそれ以上でも良い。
【００２６】
細い導体パターン１３を長く形成できない場合は、比較的太い導体パターン１３を複数の屈曲部を有する形状に屈曲させることで、太いパターンでもインダクタンス成分を高くすることができる。また、複数の屈曲部を有する形状の導体パターン１３を並列に複数本設けることができる。
図１０では、複数の屈曲部を有する形状の導体パターン１３を１本、図１１では、複数の屈曲部を有する形状の導体パターン１３を２本、図１２では、複数の屈曲部を有する形状の導体パターン１３を３本と、図１３では、複数の屈曲部を有する形状の導体パターン１３を４本としているが、本数はそれ以上でも良い。
【００２７】
導体パターン１３を１本で構成した場合、切れてセンサ用導体１２が浮遊電位をもつ可能性ある。しかし、図７〜図９、図１１〜図１３のように導体パターン１３の本数を増やすことで、より安全性を向上させることができる。
【００２８】
細い導体パターンを直線状に長く伸ばすと部分放電検出センサ全体が大きくなるが、センサ用導体１２の周囲を回転させるように導体パターン１３を形成することで、部分放電検出センサ全体を小型にできる。
図１４は、導体パターン１３をセンサ用導体１２の周囲を回転させるように形成した例である。
【００２９】
センサ用導体１２をスパイラル形状とすることで、センサ用導体１２がループアンテナとして機能するため、より感度が良い部分放電検出センサとなる。
図１５は、センサ用導体１２をスパイラル形状とした例である。なお、センサ用導体１２をスパイラル形状とした場合は、センサ用導体１２と導体パターン１３の境界が明確でなくなる。図１５では、導電層１０と接続するＬ部を導体パターン１３としている。
【００３０】
実施の形態１では、真空遮断器をスイッチギヤの例として説明したが、例えば、電力用ケーブルや変圧器に対して、部分放電検出センサ１１を適用してスイッチギヤを構成することもできる。
本実施の形態１の部分放電検出センサ１１を電力用ケーブルに適用する場合について、説明する。
電力ケーブルは、中心導体を絶縁物で覆う構造のものや、その絶縁物を更に外側金属層で覆う構造のものがある。絶縁物で覆った電力ケーブルの場合、部分放電検出センサ１１を例えば１０ｍおきにケーブルの外部絶縁部に設置する構成とすることができる。
また、中心導体の絶縁物を更に外側金属層で覆う構造の電力ケーブルの場合は、外側金属層を加工してセンサ用導体１２と導体パターン１３を設けることで、部分放電検出センサ１１を形成したものを例えば１０ｍおきに設ける構成とすることができる。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態１のスイッチギヤは、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁樹脂の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなる部分放電検出センサを用いてスイッチギヤ本体または絶縁体で発生する部分放電を検出するものである。したがって、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態２のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサを必要時に取り付ける構造としたものである。
【００３３】
以下、実施の形態２のスイッチギヤについて、スイッチギヤの部分断面図である図１６に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１６において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１のスイッチギヤ１００と区別するために、実施の形態２では、例えば、スイッチギヤ２００、部分放電検出センサ２１としている。
【００３４】
まず、図１６に基づいて、本発明の実施の形態２のスイッチギヤ２００の構成を説明する。なお、本実施の形態２でも、真空遮断器１をスイッチギヤの例として説明する。
スイッチギヤ２００は、真空遮断器１と、部分放電検出センサ２１と、信号処理装置１８とを備える。
真空遮断器１と信号処理装置１８は、実施の形態１と同様であるため、部分放電検出センサ２１の構造について、以下に説明する。
【００３５】
部分放電検出センサ２１は、あらかじめスイッチギヤ２００の導電層１０を切り欠いた箇所を設け、部分放電検出時に、センサ用導体１２と、導体パターン１３とを導電層の切り欠いた箇所に取り付けて、部分放電検出センサを形成するものである。
すなわち、あらかじめ絶縁樹脂８の表層上に導電層１０が無い箇所を設けて、センサ用導体１２と導体パターン１３を表面に備え、同軸ケーブル１７と一体化した部分放電検出センサ２１を後から絶縁樹脂８上に取り付ける構造としたものである。
取り付けの際には、導体パターン１３は絶縁樹脂８の表層の導電層１０と接続される。部分放電検出センサ２１は同軸ケーブル１７と一体化され絶縁樹脂等でモールドされている。
【００３６】
この実施の形態２の部分放電検出センサ２１の構造とすることで、実施の形態１で説明した図１、図２、図４〜図１５に示した部分放電検出センサを、あらかじめ絶縁樹脂８上に設ける必要がないため、部分放電検出センサの製作および設置が簡単になる。
また、実施の形態１の図３で説明した導体パターン１３のノイズ低減効果と同様のノイズ低減効果が得られる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態２のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサを必要時に取り付ける構造としたものである。したがって、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。さらに、部分放電検出センサの製作および設置が簡単になる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態３のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサに導電カバーを取り付けた構造としたものである。
【００３９】
以下、実施の形態３のスイッチギヤについて、スイッチギヤの部分断面図である図１７に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１７において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１のスイッチギヤ１００と区別するために、実施の形態３では、例えば、スイッチギヤ３００、部分放電検出センサ３１としている。
【００４０】
まず、図１７に基づいて、本発明の実施の形態３のスイッチギヤ３００の構成を説明する。なお、本実施の形態３でも、真空遮断器をスイッチギヤの例として説明する。
スイッチギヤ３００は、真空遮断器１と、部分放電検出センサ３１と、信号処理装置１８とを備える。
真空遮断器１と信号処理装置１８は、実施の形態１と同様であるため、部分放電検出センサ３１の構造について説明する。
【００４１】
部分放電検出センサ３１は、導電層１０と、センサ用導体１２と、導体パターン１３と、同軸ケーブル１７とからなり、同軸ケーブル１７と一体化した構造としている。
導体カバー１４は導電層１０と接続され、センサ用導体１２、導体パターン１３の全体を覆うように設置される。
導体カバー１４は金属板で構成してもよく、導電性の樹脂シートでしてもよい。
【００４２】
この実施の形態３の部分放電検出センサ３１の構造とすることで、実施の形態１で説明した図１、図２、図４〜図１５に示した部分放電検出センサに対して、外部から直接、放射によりセンサ用導体１２にノイズが伝搬して来る場合でも、導体カバー１４によりシールドされるので、外来ノイズによる誤検知を減らすことができる。
また、実施の形態１の図３で説明した導体パターン１３のノイズ低減効果と同様のノイズ低減効果が得られる。
【００４３】
なお、部分放電検出センサ３１は、同軸ケーブル１７と一体化した構造としたが、一体化せず、図１の部分放電検出センサ１１に単に導体カバー１４を追加する構造としても、同様に外来ノイズによる誤検知を減らすことができる。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態３のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサに導電カバーを取り付けた構造としたものである。したがって、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。さらに、外来ノイズによる誤検知を減らすことができる。
【００４５】
実施の形態４．
実施の形態４のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサを必要時に取り付ける構造とし、さらに導体カバーを取り付けた構造としたものである。
【００４６】
以下、実施の形態４のスイッチギヤについて、スイッチギヤの部分断面図である図１８に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図１８において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
なお、実施の形態１のスイッチギヤ１００と区別するために、実施の形態４では、例えば、スイッチギヤ４００、部分放電検出センサ４１としている。
【００４７】
まず、図１８に基づいて、本発明の実施の形態４のスイッチギヤ４００の構成を説明する。なお、本実施の形態４でも、真空遮断器１をスイッチギヤの例として説明する。
スイッチギヤ４００は、真空遮断器１と、部分放電検出センサ４１と、信号処理装置１８とを備える。
真空遮断器１と信号処理装置１８は、実施の形態１と同様であるため、部分放電検出センサ４１の構造について説明する。
【００４８】
部分放電検出センサ４１は、センサ用導体１２と、導体パターン１３と、導体カバー１４と、同軸ケーブル１７とからなり、同軸ケーブル１７と一体化した構造としている。なお、部分放電検出センサ４１の導電層は、真空遮断器１の絶縁樹脂８上の導電層１０を利用する。
【００４９】
あらかじめ、真空遮断器１の絶縁樹脂８の表層上に導電層１０が無い箇所を設けて、センサ用導体１２と導体パターン１３を表面に備え、同軸ケーブル１７と一体化した部分放電検出センサ２１を後から絶縁樹脂８上に取り付ける。
取り付けの際には、導体パターン１３と導体カバー１４は絶縁樹脂８の表層の導電層１０と接続される。
【００５０】
部分放電検出センサ４１を真空遮断器１の絶縁樹脂８の表層上に取り付けた際、導体カバー１４は、導電層１０と接続され、センサ用導体１２、導体パターン１３の全体を覆うような構造となっている。
導体カバー１４は金属板で構成してもよく、導電性の樹脂シートでしてもよい。
【００５１】
この実施の形態４の部分放電検出センサ４１の構造とすることで、部分放電検出センサをあらかじめ絶縁樹脂８上に設ける必要がないため、部分放電検出センサの製作および設置が簡単になる。さらに、部分放電検出センサに対して、外部から直接、放射によりセンサ用導体１２にノイズが伝搬して来る場合でも、導体カバー１４によりシールドされるので、外来ノイズによる誤検知を減らすことができる。
また、実施の形態１の図３で説明した導体パターン１３のノイズ低減効果と同様のノイズ低減効果が得られる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態４のスイッチギヤは、実施の形態１の部分放電検出センサを必要時に取り付ける構造とし、さらに導体カバーを取り付けた構造としたものである。したがって、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。さらに、部分放電検出センサの製作および設置が簡単になり、外来ノイズによる誤検知を減らすことができる。
【００５３】
実施の形態５．
実施の形態５のスイッチギヤの部分放電検出方法は、実施の形態１の部分放電検出センサをスイッチギヤ本体の複数箇所に設置して、部分放電位置を標定するものである。
【００５４】
以下、実施の形態５のスイッチギヤの部分放電検出方法について、この方法を適用するスイッチギヤの構成図である図１９、および信号処理装置の回路ブロック図である図２０に基づいて説明する。図１９において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００５５】
図１９において、スイッチギヤ５００は、スイッチギヤ本体５０１と、部分放電検出センサ１１と、信号処理装置５１８からなる。スイッチギヤ本体５０１は、３台の真空バルブ２と３台の駆動装置７から構成されている。
真空バルブ２は目的により、接地用、断路用、遮断用に分けられ、図１９の左側上部の駆動装置７ａは接地用真空バルブ２ａと接続され、左側下部の駆動装置７ｂは遮断用真空バルブ２ｂと接続されている。左側下部の遮断用真空バルブ２ｂからは、絶縁モールドされた通電用導体により、図１９の右側下部の駆動装置７ｃにより駆動される断路用真空バルブ２ｃと接続される。これは一例であり、回路条件によっては断路と遮断を一つの真空バルブで実施する場合もある。その場合は右側下部の真空バルブは電力系統との断路用もしくは接地用となる。
また、真空バルブ２と記載したが、接地用、断路用であれば、大気圧もしくは大気圧以上のガスが充填された断路器でも構わない。遮断用であれば、真空バルブ２ではなくＳＦ６ガスが充填されたガス遮断器でも構わない。
【００５６】
図１９では、部分放電検出センサ１１ａを、左側接地用真空バルブ２ａと遮断用真空バルブ２ｂの中間部の表層に設置している。部分放電検出センサ１１ｂを、遮断用真空バルブ２ｂと断路用真空バルブ２ｃとを接続する通電用導体部の表層に設置している。また、部分放電検出センサ１１ｃを、右側断路用真空バルブ２ｃの上部の表層に設置している。
各部分放電検出センサ１１ａ〜１１ｃの検出信号は、信号処理装置５１８に入力されている。
【００５７】
スイッチギヤ本体５０１内部で部分放電が発生した場合、部分放電による電磁波は各部分放電検出センサ１１のセンサ用導体１２に伝搬する。部分放電位置から近い部分放電検出センサ１１のセンサ用導体１２で受信する信号強度が高くなり、部分放電位置から離れるに従い、信号強度は低くなる。また、部分放電位置から近いほど、部分放電検出センサ１１のセンサ用導体１２に到達する時間は早くなり、離れるほど遅くなる。
部分放電検出センサ１１を、一箇所のみに設けた場合は、スイッチギヤ本体５０１のどの位置で部分放電が発生したのか標定できない。しかし、部分放電検出センサ１１を複数箇所に設置することで、どの位置で部分放電が発生しているかを標定することができる。
【００５８】
次に部分放電が発生している位置を標定する処理を、図２０の信号処理装置５１８の回路ブロック図で説明する。信号処理装置５１８は、分波回路５２１、検波回路５２２、演算回路５２３、および表示回路５２４を備える。
複数の部分放電検出センサ１１ａ〜１１ｃのセンサ用導体１２が受信した信号は、分波回路５２１により、特定周波数帯域の信号のみを取り出す。次に検波回路５２２によって信号強度を算出し、演算回路５２３で信号の強度比較を行ことで、どの位置で部分放電が発生しているかを標定することができる。
また各部分放電検出センサ１１ａ〜１１ｃが受信した信号のセンサへの到達時間差を演算回路５２３で算出することで、どの位置で部分放電が発生しているかを標定することができる。そして、演算回路５２３で標定された部分放電の発生位置は表示回路５２４により表示される。
さらに、信号の強度比較と到達時間差算出の両方を行うことで、部分放電位置特定の精度を上げることができる。
したがって、部分放電が発生した場合、部分放電位置を特定するために調査する時間を短縮することができる。
【００５９】
次に、スイッチギヤの部分放電検出方法の各工程について説明する。
第１の工程は、部分放電検出センサ１１ａ〜１１ｃをスイッチギヤ本体５０１の表層の複数箇所に設置する。
【００６０】
第２の工程は、複数の部分放電検出センサ１１ａ〜１１ｃからの部分放電信号を信号処理装置５１８で受信する。
【００６１】
第３の工程は、信号処理装置５１８において、各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する。
【００６２】
以上説明したように、実施の形態５のスイッチギヤの部分放電検出方法は、実施の形態１の部分放電検出センサを複数箇所に設置して、部分放電位置を標定するものである。したがって、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。さらに部分放電発生位置を標定することができる。
【００６３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
この発明は、部分放電を誤検知することなく検出できるスイッチギヤおよびスイッチギヤの部分放電検出方法に関するものであり、電力機器の部分放電の検出装置、検出方法にも広く適用できる。
【図１】
2016136053.tif 000003
【図２】
2016136053.tif 000004
【図３】
2016136053.tif 000005
【図４】
2016136053.tif 000006
【図５】
2016136053.tif 000007
【図６】
2016136053.tif 000008
【図７】
2016136053.tif 000009
【図８】
2016136053.tif 000010
【図９】
2016136053.tif 000011
【図１０】
2016136053.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2016136053.tif 000014
【図１３】
2016136053.tif 000015
【図１４】
2016136053.tif 000016
【図１５】
2016136053.tif 000017
【図１６】
2016136053.tif 000018
【図１７】
2016136053.tif 000019
【図１８】
2016136053.tif 000020
【図１９】
2016136053.tif 000021
【図２０】
2016136053.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月28日(2016.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチギヤ本体と、前記スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、前記スイッチギヤ本体または前記絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、
前記部分放電検出センサは、前記絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、前記導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、
前記センサ用導体が前記絶縁体の表層に設けられたスイッチギヤ。
【請求項２】
前記スイッチギヤ本体の前記導電層に切り欠いた箇所が設けられており、
部分放電検出時に、前記センサ用導体と、前記導体パターンとが前記導電層の切り欠いた箇所に設けられて、前記部分放電検出センサが構成されている請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
前記センサ用導体と前記導体パターンを覆い、前記導電層に接続された導体カバーを備えた請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記高周波領域は、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
前記高インピーダンスは、数１００Ω〜１ＭΩである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項６】
前記部分放電検出センサが前記スイッチギヤ本体の複数個所に設置されており、前記各部分放電検出センサからの部分放電信号を信号処理装置で受信し、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項７】
スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、前記導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、前記センサ用導体が前記絶縁体の表層に設けられた部分放電検出センサを用い、
前記スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、前記部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、
複数の前記部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるスイッチギヤの部分放電検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るスイッチギヤは、スイッチギヤ本体と、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、スイッチギヤ本体または絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、センサ用導体が絶縁体の表層に設けられたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、センサ用導体が絶縁体の表層に設けられた部分放電検出センサを用い、スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、複数の部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係るスイッチギヤによれば、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなり、
センサ用導体が絶縁体の表層に設けられたものであるため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなり、センサ用導体が絶縁体の表層に設けられた部分放電検出センサを、スイッチギヤ本体の複数箇所に設置するため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができ、かつ部分放電発生位置を標定することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月11日(2016.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチギヤ本体と、前記スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、前記スイッチギヤ本体または前記絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、
前記部分放電検出センサは、前記絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、前記導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、
前記導電層、前記センサ用導体、および前記導体パターンが同一表面上に形成され、前記絶縁体の表層に設けられたスイッチギヤ。
【請求項２】
前記スイッチギヤ本体の前記導電層に切り欠いた箇所が設けられており、
部分放電検出時に、前記センサ用導体と、前記導体パターンとが前記導電層の切り欠いた箇所に設けられて、前記部分放電検出センサが構成されている請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
前記センサ用導体と前記導体パターンを覆い、前記導電層に接続された導体カバーを備えた請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記高周波領域は、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
前記高インピーダンスは、数１００Ω〜１ＭΩである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項６】
前記部分放電検出センサが前記スイッチギヤ本体の複数個所に設置されており、前記各部分放電検出センサからの部分放電信号を信号処理装置で受信し、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項７】
スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が前記導電層に囲まれたセンサ用導体と、前記導電層と前記センサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、前記導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、前記導電層、前記センサ用導体、および前記導体パターンが同一表面上に形成され、前記絶縁体の表層に設けられた前記部分放電検出センサを用い、
前記スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、前記部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、
複数の前記部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、
前記各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるスイッチギヤの部分放電検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るスイッチギヤは、スイッチギヤ本体と、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体と、スイッチギヤ本体または絶縁体で発生する部分放電を検出する部分放電検出センサとを有するスイッチギヤにおいて、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有し、導体パターンは、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、導電層、センサ用導体、および導体パターンが同一表面上に形成され、絶縁体の表層に設けられたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、スイッチギヤ本体を被覆する絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体との間に接続された導体パターンとを有する部分放電検出センサであって、導体パターンは商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなり、導電層、センサ用導体、および導体パターンが同一表面上に形成され、絶縁体の表層に設けられた部分放電検出センサを用い、スイッチギヤ本体の絶縁体の表層に、部分放電検出センサを複数箇所に設置する工程と、複数の部分放電検出センサからの部分放電信号を受信する工程と、各部分放電信号の振幅と時間差のそれぞれ、または両方を用いて、部分放電発生位置を標定する工程からなるものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明に係るスイッチギヤによれば、部分放電検出センサは、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し、商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなり、導電層、センサ用導体、および導体パターンが同一表面上に形成され、絶縁体の表層に設けられたものであるため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係るスイッチギヤの部分放電検出方法は、絶縁体の表層を覆う導電層と、周囲が導電層に囲まれたセンサ用導体と、導電層とセンサ用導体とを接続し商用周波数では接地、高周波領域では高インピーダンスとなる導体パターンとからなり、導電層、センサ用導体、および導体パターンが同一表面上に形成され、絶縁体の表層に設けられた部分放電検出センサを、スイッチギヤ本体の複数箇所に設置するため、外部導電層にノイズが重畳されても、高周波的に高インピーダンスとなる導体パターンにより、阻止されてセンサ用導体には伝搬しないので、ノイズによる誤検知を無くすことができ、かつ部分放電発生位置を標定することができる。
【国際調査報告】
2016136053.tif 000023
2016136053.tif 000024
2016136053.tif 000025
2016136053.tif 000026