(57)【要約】【課題】  外部からの不特定なノイズを検出しても、ノイズの影響を受けずに金属タンク内の部分放電の発生を正確に診断できるガス絶縁装置の部分放電診断装置を得ることを目的とする。【解決手段】  ガス絶縁装置１０の金属タンク１１内の部分放電によって発生する機械振動１６と外部からのノイズを検出する第１の振動センサ２と、外部からのノイズを検出する第２の振動センサ３と、両センサの出力の差分に基づいて部分放電の発生を判定する判定部４と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスが封入され、高圧導電部を絶縁支持して収納する金属タンクの内部に発生する部分放電を検出するためのガス絶縁装置の部分放電診断装置において、
前記金属タンク内の部分放電によって発生する機械振動と外部からのノイズを検出する第１の振動センサと、
前記外部からのノイズを検出する第２の振動センサと、
前記第１の振動センサと前記第２の振動センサの出力の差分に基づいて部分放電の発生を判定する判定部と、
を備えたガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【請求項２】
第１の振動センサは前記金属タンクの外周面に設置されることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【請求項３】
第２の振動センサは前記金属タンクの設置架台に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【請求項４】
第２の振動センサは、第１の振動センサと防振材を介して対峙するように一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【請求項５】
判定部はハイパスフィルタを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【請求項６】
第１および第２の振動センサはアコースティックエミッションセンサであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガス絶縁装置の部分放電診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス絶縁装置の絶縁不良によって生ずる部分放電の発生を診断するガス絶縁装置の部分放電診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁装置は、電気絶縁性のガスが封入された金属タンクの中に高圧導電部を絶縁性部材で支持して収納したものであり、絶縁性部材の劣化や異物の混入等により絶縁不良が生じると高圧導電部と金属タンク間で部分放電が発生する。そのため、ガス絶縁装置の保守・点検には、この部分放電の発生を正確に診断することが必要である。
【０００３】
しかし、密閉された金属タンク内部で生ずる部分放電を直接測定することは困難であり、部分放電に伴って発生する電磁波や発生ガス成分等の間接現象によって部分放電の発生を診断する必要がある。そこで、振動センサを金属タンク壁面に貼り付けて、部分放電によって発生する金属タンクの機械振動を検出して部分放電の発生を診断する装置が提案されている。（例えば特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平４−３３１３８２号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような機械振動を検出して部分放電の発生を診断する装置では、振動センサが外部からのノイズも検出してしまう。このノイズが周波数域や発生源が特定できるようなものである場合には、信号成分の周波数帯域や周期といった信号特性等から、その信号成分が機械振動によるものかノイズによるものかを識別し、ノイズの影響を受けないようにすることが可能となる。しかし、携帯電話の通信信号や機器ノイズ等の不特定なノイズを検出した場合、その信号成分がノイズによるものか否かを識別してノイズ成分を除去することは困難で、ノイズの影響を受けて誤った診断をしてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、不特定なノイズを検出しても、ノイズの影響を受けずに正確に部分放電の発生を診断できるガス絶縁装置の部分放電診断装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかるガス絶縁装置の部分放電診断装置は、金属タンク内の部分放電によって発生する機械振動と外部からのノイズを検出する第１の振動センサと、外部からのノイズを検出する第２の振動センサと、両センサの出力の差分に基づいて部分放電の発生を判定する判定部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、部分放電によって発生する機械振動と外部からのノイズを検出する振動センサの出力と、外部からのノイズを検出する振動センサの出力とを差分してノイズ成分を除去するので、ノイズの影響を受けずに部分放電の発生を正確に診断することができるガス絶縁装置の部分放電診断装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１、２は本発明の実施の形態１によるガス絶縁装置の部分放電診断装置を示すもので、図１はガス絶縁装置の部分放電診断装置を示す構成図、図２は部分放電診断装置を示すブロック図である。図１において、部分放電診断装置１は第１の振動センサ２と第２の振動センサ３および両センサの出力を受ける判定部４から構成されている。そして、第１の振動センサ２はガス絶縁装置１０の金属タンク１１の外周面１１ａに機械振動を伝達しやすくするジェル（図示せず）を用いて貼付され、第２の振動センサ３は前記金属タンク１１を地面に固定する設置架台１２の表面に貼付される。なお、第１の振動センサ２と第２の振動センサ３は同じ仕様の振動センサであり、同じノイズを検出したときの出力が一致するように振動センサ２、３と判定部４をつなぐケーブルのスパン等を調整している。
【０００９】
ガス絶縁装置１０は、ＳＦ6等の絶縁ガスが封入され、接地された略円筒形の金属タンク１１と、図１の右側の断面部分で示すように前記金属タンク１１内で絶縁材１３によって前記金属タンク１１から絶縁支持される高圧導電部１４を有している。そして、前記金属タンク１１とボルト締結または溶接により接続された設置架台１２により地面に固定されている。
【００１０】
第１の振動センサ２と第２の振動センサ３は、図２に示すように、判定部４の入力端子４ａと４ｂに接続されている。判定部４は差分回路５と判定回路６を有し、前記入力端子４ａ、４ｂはそれぞれ差分回路５の入力端子５ａ、５ｂに接続されている。差分回路５は入力端子５ａから入ってきた第１のセンサ２のセンサ出力と入力端子５ｂから入ってきた第２のセンサ３のセンサ出力を差分し、その差分出力を出力端子５ｃから出力する。出力端子５ｃは判定回路６の入力端子６ａに接続され、判定回路６は入力端子６ａから入ってきた差分出力が基準値より高いか否かを判定し、差分出力が基準値より高い場合には部分放電の発生を知らせる信号を出力端子６ｂから出力する。出力端子６ｂは判定部４の出力端子４ｃに接続され、この端子に接続された図示しない警報装置や記録計等に信号を出力する。
【００１１】
次に動作について説明する。
ガス絶縁装置１０内で絶縁不良が生じると、高電圧部である高圧導電部１４と接地電位にある金属タンク１１間で部分放電が発生する。部分放電が発生すると、金属タンク１１はその放電エネルギーによって衝撃を受け、機械振動が生じる。生じた機械振動は金属タンク１１のタンク壁１１ｂを伝播する。タンク外周面１１ａには第１の振動センサ２が貼付されているので、第１の振動センサ２は金属タンク１１内の機械振動を検出して電気信号に変換し、判定部４の入力端子４ａに出力する。このとき、外部にノイズが存在する場合、そのノイズも検出するので、第１の振動センサ２から入力端子４ａに出力されるセンサ出力２２には図３に示すように機械振動による振動成分２２Ｖと外部からのノイズによるノイズ成分２２Ｎの両方が含まれる。
【００１２】
一方、部分放電による機械振動は、周波数が数ｋＨｚ以上で機械振動としては周波数が高く強度も微小であり、溶接部分やボルト締結による接合部分では減衰が大きく、接合部分を越えると振動センサで検出できないレベルにまで低下する。したがって、金属タンク１１と接合された設置架台１２では、部分振動による機械振動は検出できないレベルまで低下しており、設置架台１２に設置された第２の振動センサ３が部分振動による機械振動を検出することはない。しかし、第１の振動センサ２と同じ絶縁装置１０内に設置されているので、第１の振動センサが検出したノイズと同じノイズを検出する。そのため、第２の振動センサ３からは、図３に示すように、第１の振動センサ２のセンサ出力に含まれるノイズ成分２２Ｎと同じパターンのノイズ成分２３Ｎを有するセンサ出力２３が入力端子４ｂに出力される。
【００１３】
入力端子４ａ、４ｂに出力されたセンサ出力２２、２３はそのまま入力端子５ａ、５ｂに伝達され、差分回路５内で差分処理される。このとき、第１の振動センサ２から出力されるセンサ出力２２のノイズ成分２２Ｎと、第２の振動センサ３から出力されるセンサ出力２３のノイズ成分２３Ｎは、上述したように同じノイズに起因するものなので、波形が等しくしかも同期したものとなる。そのためノイズ成分２２Ｎ、２３Ｎは差分処理によってキャンセルされ、図３に示すように第１の振動センサ２が検出した部分放電による振動成分２５Ｖが残り、ノイズによるノイズ成分２２Ｎ、２３Ｎが消えた差分出力２５が出力端子５ｃから出力される。判定回路６では、図４に示すように入力端子６ａから受けた差分出力２５の出力が基準値ｅ26より高くなった時点ｔｓで部分放電が発生したと判定し、部分放電が発生したことを示す部分放電発生信号２６ｓを出力端子６ｂから出力する。判定回路６からの出力２６は判定部４の出力端子４ｃを経由して図示しない警報装置や記録計に出力され、部分放電発生信号２６ｓによって部分放電の発生を知らせるとともに、発生頻度を記録して、ガス絶縁装置１０の絶縁不良の進み具合を判断するデータとして利用することができる。
【００１４】
上記のように、第１の振動センサ２を部分放電によって生ずる機械振動が伝わる金属タンク１１の外周面１１ａに設置し、第２の振動センサ３を機械振動が伝わらない設置架台１２に設置して、第１の振動センサ２は部分放電によって発生する機械振動と外部からのノイズを、第２の振動センサ３は外部からのノイズを検出するようにしたので、それぞれの出力を差分して機械振動を検出することにより、定常的なノイズは勿論のこと、周波数帯域や信号周期等の信号特性が不特定なノイズを受けても、ノイズの影響を受けずに正確に部分放電の発生の診断ができるようになる。とくに第２の振動センサを第１の振動センサと同じ金属タンクの設置架台に設置したので、第２の振動センサは第１の振動センサが検出したノイズと同じノイズを同期して同じ波形で検出するので、差分処理により確実にノイズ成分を除去することができる。
【００１５】
なお、金属タンク１１の端板（図示せず）や点検口フランジ（図示せず）、ガス絶縁装置１０の操作箱（図示せず）も、設置架台１２と同様に金属タンク１１の外周面１１ａを形成するタンク壁１１ｂと溶接又はボルト締結等の接続部分を介して接続されたものである。そのため、第２の振動センサ３を第１の振動センサ２が設置された金属タンクの端板や点検口フランジ、または操作箱に設置した場合にも、第２の振動センサ３は部分放電による機械振動を検出せず、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
また、上記実施の形態では、判定回路６の出力２６を外部に出力するように構成したが、差分回路５の差分出力２５を直接外部に出力できるように構成することも可能である。
【００１７】
実施の形態２．
図５、６は、実施の形態２におけるガス絶縁装置の部分放電診断装置を示すもので、図５はセンサを示す図、図６はガス絶縁装置の部分放電診断装置を示す構成図である。図５において、第２の振動センサ３は、第１の振動センサ２と、それぞれの設置面３ａと２ａが外側を向いて対峙するように防振材７を介して一体化されている。そして、図６に示すように第１の振動センサ２の設置面２ａを金属タンク１１の外周面１１ａにジェルを用いて貼りつけることでセンサの設置は完了する。これにより、第１の振動センサ２は金属タンク１１内の機械振動１６を検出することが可能となるとともに外部からのノイズも検出する。一方、第２の振動センサ３には防振材７によって金属タンク１１内の機械振動が伝わらないが、外部からのノイズは検出する。
【００１８】
本実施の形態２では、第１の振動センサ２と第２の振動センサ３が防振材７を介して一体化されているので、金属タンク１１の外周面１１ａの一箇所に一体化したセンサを貼り付けるだけで、実施の形態１と同様にガス絶縁装置１０の部分放電を診断することができる。とくに、第１の振動センサ２と第２の振動センサ３は、防振材７で隔てられただけで近接しているので、外部からのノイズを検出した際の信号強度の一致性や同期性が高く、差分処理によりノイズ成分を効果的に除去して部分放電の発生を診断することができる。
【００１９】
また、本実施の形態では、同じ仕様のセンサをそれぞれの設置面が外側を向いて対峙するように一体化したので、金属タンクの外周面に貼り付けられた側にあるセンサが第１の振動センサ、他方が第２の振動センサとして機能する。つまり、センサを金属タンクの外周面に取り付ける際に、センサの裏表を確認する必要が無く、どちらの面を取り付けても上記実施の形態と同様に、部分放電の発生を正確に診断することが可能となる。
【００２０】
実施の形態３．
図７は実施の形態３における部分放電診断装置のブロック図である。図において、判定部４には、入力端子４ａ、４ｂと差分回路５の入力端子５ａ、５ｂ間に１００ｋＨｚ以下の信号をカットするハイパスフィルタ８ａ、８ｂが設けられている。
【００２１】
本実施の形態３では、第１の振動センサ２の出力２２と第２の振動センサ３の出力２３をハイパスフィルタを通してから差分処理を行なうようにしたので、差分回路５に出力されるセンサの出力から、実施の形態１における図３に示すような低周波のノイズ成分２２Ｌ、２３Ｌが除去される。これら低周波のノイズ成分２２Ｌ、２３Ｌは同期性がなく、差分処理だけで除去することは困難であった。このため、ハイパスフィルタ８ａ、８ｂを用いない場合、部分放電の発生を判定する基準値ｅ26は低周波のノイズ成分２５Ｌよりも高めに設定する必要があり、部分放電による振動成分が微弱な場合、部分放電の発生を診断することが困難であった。しかし、本実施の形態では非同期性の低周波のノイズ成分２２Ｌ、２３Ｌがハイパスフィルタ８ａ、８ｂにより除去されるので、差分回路５から出力される信号３５は図８に示すように低周波のノイズ成分が除去されたものとなる。したがって、部分放電の発生を判定するための基準値ｅ36を実施の形態１の基準値ｅ26よりも低く設定することができ、差分処理だけでは検出できなかった微弱な振動成分３５Ｖでもノイズと区別して高感度に検出でき、部分放電の発生を診断できることができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態３ではハイパスフィルタ８ａ、８ｂを振動センサ２、３と差分回路５の間に設け、センサの出力２２、２３毎に低周波のノイズ成分を除去したが、差分回路５と判定回路６の間に設けて差分出力２５から低周波のノイズ成分を除去する構成も可能である。
【００２３】
また、上記実施の形態１または２において、１００ｋＨｚ以上の高周波成分のみを検出するアコースティックエミッションセンサを第１および第２の振動センサ２、３として用いれば、同期性のない低周波のノイズ成分がセンサ出力に含まれることがない。この場合、判定部にハイパスフィルタを設けなくとも、上記実施の形態３と同様に微弱な振動成分も高感度で検出し、部分放電の発生を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１におけるガス絶縁装置の部分放電診断装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における部分放電診断装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における各部の出力状態を示す波形図である。
【図４】この発明の実施の形態１における各部の出力状態を示す波形図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるセンサを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるガス絶縁装置の部分放電診断装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３における部分放電診断装置を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３における各部の出力状態を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  部分放電診断装置、  ２  第１の振動センサ、  ３  第２の振動センサ、
４  判定部、  ７  防振材、  ８ａ、８ｂ  ハイパスフィルタ、
１０  ガス絶縁装置、  １１  金属タンク、  １２  設置架台、  １４  高圧導電部、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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