(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のガスが封入された配電盤内の部分放電検出装置であって、
前記配電盤のタンク壁の内部と外部にまたがって設置された絶縁体で形成されたブッシングと、該ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、該複数の金属電極のいずれか１つの金属電極に接続された放電検出回路と、演算表示回路とを備え、前記金属電極が検出する部分放電に伴う信号が前記放電検出回路に入力され、該放電検出回路の出力信号が前記演算表示回路に入力され、表示されることを特徴とする配電盤内の部分放電検出装置。
【請求項２】
絶縁性のガスが封入された配電盤内の部分放電検出装置であって、
前記配電盤のタンク壁の内部と外部にまたがって、互いに離れた異なるタンク壁に設置された絶縁体で形成された複数のブッシングと、該ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、前記複数のブッシング毎の前記複数の金属電極のいずれか１つの同じ内のり寸法を有する金属電極にそれぞれ接続された放電検出回路と、該放電検出回路を互いに接続する回路上に設けられた１台の演算表示回路とを備え、前記金属電極の検出する部分放電に伴う信号が前記放電検出回路に入力され、該放電検出回路の出力信号が前記演算表示回路に入力され、表示されることを特徴とする配電盤内の部分放電検出装置。
【請求項３】
絶縁性のガスが封入された配電盤内の部分放電検出装置であって、
前記配電盤のタンク壁の内部と外部にまたがって、設置された絶縁体で形成された複数のブッシングと、該ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、前記複数のブッシング毎の前記複数の金属電極のいずれか１つの同じ内のり寸法を有する金属電極にそれぞれ接続された放電検出回路と、該放電検出回路を互いに接続する回路上に１台の演算表示回路とを備え、前記金属電極が検出する部分放電に伴う信号が、前記放電検出回路に入力され、該放電検出回路の出力信号が前記演算表示回路に入力され、表示されることを特徴とする配電盤内の部分放電検出装置。
【請求項４】
絶縁性のガスが封入された配電盤内の部分放電検出装置であって、
前記配電盤のタンク壁の内部と外部にまたがって、互いに離れた異なるタンク壁に設置された絶縁体で形成された複数のブッシングと、該ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、前記複数のブッシング毎の前記複数の金属電極のいずれか１つの異なる内のり寸法を有する金属電極にそれぞれ接続された放電検出回路と、該放電検出回路を互いに接続する回路上に１台の演算表示回路とを備え、前記金属電極の検出する部分放電に伴う信号が前記放電検出回路に入力され、該放電検出回路の出力信号が前記演算表示回路に入力され、表示されることを特徴とする配電盤内の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記放電検出回路には、前記複数のブッシングに備えている金属電極で捉えた信号によって生ずるの時間差を測定する機能が設けられていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の配電盤内の部分放電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配電盤内の絶縁異常に起因して発生する部分放電の電気信号を検出する部分放電検出装置に関するものであり、特に、絶縁性ガスを封入した電圧階級６．６ＫＶ〜７０ＫＶ級のキュービクル型配電盤に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の部分放電検出装置の１例として、電圧階級７０ＫＶ〜５００ＫＶ級のガス絶縁開閉器において、導体を支えるスペーサの中に埋め込まれている金属電極をアンテナにして部分放電信号を検出する方法が示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−２１０７０９号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記特許文献１に示されたようなアンテナを用いた部分放電検出装置にあっては以下のような問題がある。スペーサ径はタンク径に伴うため、タンク径と絶縁設計によってアンテナの寸法が決定され、部分放電による共振周波数の範囲が限定されてしまい、複雑な部分放電現象に基づく広範囲の共振周波数の検出が出来ない。また、運転中のＧＩＳのスペーサに不良が起こった場合や埋め込んだアンテナに不具合が起こった場合、スペーサを交換する必要があるが、スペーサはガス区分として２区画をつなぐ構成となっているため、交換作業時は２区画のタンクのガスを開放する必要があり、作業が煩雑になる。またタンク内にアンテナを設置した場合、タンクにセンサを収める部分を設置したり、検出信号の配線を通す部位を設置したりする必要があり、センサやセンサ以外の部品が新たに必要でありでコストが上昇するという問題点がある。
【０００５】
この発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、広範囲にわたる共振周波数を検出可能な自由度の高いアンテナの設計を可能とし、アンテナ特性の選択幅を広げ、Ｓ／Ｎ比の高い、かつ低コストの部分放電検出装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る配電盤内の部分放電検出装置は、タンク壁の内部と外部にまたがって設置された絶縁体で形成されたブッシングと、ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、複数の金属電極のいずれか１つの金属電極に接続された放電検出回路と、演算表示回路とを備え、金属電極が検出する部分放電に伴う信号が放電検出回路に入力され、放電検出回路の出力信号が演算表示回路に入力され、表示されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る配電盤内の部分放電検出装置は、配電盤のタンク壁の内部と外部にまたがって設置された絶縁体で形成されたブッシングと、ブッシングを貫通する中心導体の周辺に、接地であるタンクと絶縁され内のり寸法の異なる複数の金属電極が埋め込まれているとともに、複数の金属電極のいずれか１つの金属電極に接続された放電検出回路と、演算表示回路とを備え、金属電極が検出する部分放電に伴う信号が放電検出回路に入力され、この放電検出回路の出力信号が前記演算表示回路に入力され、表示されるので、配電盤内で発生する複雑な部分放電現象を検出するための、広範囲にわたる共振周波数を検出可能なアンテナの設計の自由度が可能となる。つまり、従来のように絶縁設計によって支配されることなく、自由にアンテナ寸法を選択できる。その結果、アンテナ特性の選択幅が広がりＳ／Ｎ比の高い、かつ低コストで、さらにタンク壁の内、外部にわたり設置されていることによるメンテナンス性が向上する等の優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１によるキュービクル型配電盤の概略構成と部分放電検出装置を示した図である。配電盤１００では接地電位であるタンク１の中に電流を流す高電圧導体３、電流を遮断するための遮断器６とその構成要素である真空バルブ７と操作ロッド８が配置されており、タンク１内に絶縁ガス２が封入されている。また複数のブッシング４がタンク１のタンク壁１ａ部分にまたがって半分は内部、半分は外部つまり大気雰囲気となるよう設置されている。ブッシング４は図２の断面見取り図に示すように固体絶縁物１０等によって成形されており、前記ブッシング４を貫通する中心導体５の周りに接地であるタンクと絶縁されたアンテナである例えばリング状の金属電極９が埋め込まれている。この金属電極９に信号線１１を繋ぎ放電検出回路１３へ信号を入れる。放電検出回路１３の出力信号は演算表示回路１４に信号線１１を介して繋いでいる。前述したようにブッシング４は固体絶縁物１０で構成されており、同軸の中心に通電するための中心導体５が埋め込まれている。金属電極９は固体絶縁物１０の中に埋め込まれており、このアンテナである金属電極９は部分放電に伴う電磁波信号を検出し、引き出し線１５でタンク１等の他の部分に電気的に接することなくブッシング４の外部にケーブル１１によって、放電検出回路１３に入力される。
【０００９】
すなわち、配電盤１００内で絶縁上の問題が生じた場合、例えば高電界部への金属異物の付着や、固体絶縁物の界面絶縁不良、真空バルブ７内の真空度劣化等が発生した場合、その部位で部分放電が発生し電磁波を放射する。電磁波は金属や絶縁体を伝搬していく。従って、電磁波はタンク１内部のタンク壁１ａである金属壁までのと、ブッシング４の絶縁物１０中を通ってタンク１外に伝搬していく。ブッシング４はタンク１と外部の部品である図示省略の電力ケーブルや架空線を繋ぐためにタンク壁１ａにタンク１の内、外部にまたがって取り付けられる。この実施の形態１ではブッシング４はタンク径に合わせる必要がなく、ブッシング４の絶縁設計による最小の大きさと、タンク１の大きさによる最大の大きさが制限されるが、大きさの設定はその間を自由に選択することができる。従ってその中に埋め込むアンテナとなるリング状の金属電極９の大きさも自由に選択ができ、アンテナ特性を要求仕様に近づける設計が可能となる。
【００１０】
配電盤内での部分放電現象が発生したとき、この放電を検出するアンテナの共振周波数は、共振周波数ｆ、電磁波伝搬速度ｖ、アンテナの長さＬを使ってｆ＝ｖ／Ｌとあらわされる。たとえば、ある電圧階級のＧＩＳのタンク径が約２５０ｍｍとする場合、従来のものでは、埋め込みアンテナの大きさは絶縁設計を考慮するとタンク径とほぼ同寸法になる。アンテナ長Ｌは円周分と考えると、２５０×πになる。上記式で計算すると共振周波数ｆは約２００ＭＨｚとなる。
このように従来のＧＩＳでは、絶縁設計を基にアンテナ径が決定されてしまう。従って共振周波数ｆは一義的に約２００ＭＨｚ程度に固定されてしまい、最近特に要求が高まってきている。高Ｓ／Ｎ比を備えた放電検出回路の実現は難しい。
【００１１】
一方、この実施の形態１のような同階級のキュービクル型配電盤１００において、ブッシング４が配置される部分にあたるタンク１の奥行き幅は約２０００ｍｍ前後になる。２重母線構造で３相配列させるとしたモデルで考えるとブッシング４の最大径はおよそ３３０ｍｍ、絶縁構造からみたブッシング４の最小径はおよそ１５０ｍｍ、それぞれの径で埋め込みリング状金属電極９であるアンテナを構成した場合の共振周波数はおよそ１５０ＭＨｚから４００ＭＨｚの間で選択が可能となる。放電信号とノイズの周波数特性は放電源、機器構成、設置場所によって変化するため、ノイズの少ない部分および放電信号の強い部分は一意的に決まらない。従って、アンテナ特性の選択幅が広い方がＳ／Ｎの高い金属電極９つまりアンテナを備えた部分放電検出装置を構成することが可能である。
【００１２】
前記図１では、ブッシング中の埋め込み金属電極９をタンク壁１ａの外側に設ける例であったが、タンク壁１ａの内側に金属電極９を位置するように配置すれば、タンク１外から電磁波ノイズを検出しにくく、Ｓ／Ｎ比が高くなるという長所を備える。このような構成を採用すれば、よりＳ／Ｎ比の高い高感度な部分放電検出装置が実現可能となる。なお、金属電極９の形状をリング状の場合を示したが、これに限らず楕円状や半円状、矩形状あるいは直線状であってもよい。
なお、図３に示すように、配電盤１００の上部および下部のタンク壁１ａにそれぞれブッシング４を設け、このブッシング４に埋め込まれたそれぞれの金属電極９に信号線１１を介してそれぞれの放電検出回路１３、１３ａに信号を出力するようにするとともに、前記放電検出回路１３、１３ａを接続する回路上に１台の演算表示回路を設けてると、盤内で発生する部分放電信号を前記いずれか、あるいは双方の金属電極が検出することができて、より高Ｓ／Ｎ比を備えた部分放電検出装置となる。
【００１３】
また、この実施の形態１による図１で示した配電盤１００は、図１の上部および下部にブッシング４を設置した、つまり配電盤１００を構成する異なるタンク壁１ａにブッシング４を設置した例を示したが、必ずしもこれに限らず、同一タンク壁に複数のブッシング４を設置してもよい。
【００１４】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。
前記実施の形態１のブッシング４には、貫通する中心導体５の周辺にリング状の金属電極９を１個設けた例を示したが、図４に示すように、例えば３個の直径の異なるリング状の金属電極９ａ、９ｂ、９ｃを設けたブッシング４ａとしてもよい。このような構成のブッシング４ａを採用すると、配電盤１００の内部構成機器の配置条件や、現地据付場所条件等によって、部分放電発生条件が異なった場合においても、標準化されたブッシング４ａの複数のアンテナである金属電極９ａ〜９ｃから最適なものを放電検出回路１３に接続するよう選択でき、高いＳ／Ｎ比で部分放電検出が行える。
なお、図４に示す複数の金属電極９ａ〜９ｃを埋め込んだブッシング４ａは、前記実施の形態１の図３に示すブッシング４に置き換えてもよい。この場合、前記放電検出回路１３は、前記金属電極９ａ〜９ｃのいずれか１つの同じ直径を有するものに接続されてもよく、あるいは互いに異なる直径の金属電極９ａ〜９ｃに接続されてもよい。なお、金属電極９を直径の異なるリング状の場合を示したが、楕円状や半円状、矩形状等の場合には、内のり寸法の異なるものであってもよい。
このようなアンテナ径選択の自由度が上がることにより、Ｓ／Ｎ比が向上した部分放電検出が行えるという効果がある。
【００１５】
実施の形態３．
実施の形態１で示した図１では、放電検出回路１３は１台の表示になっているが、センサを増やすことにより高精度な絶縁診断が可能となる。配電盤に取り付けるブッシングは１個の場合はほとんどなく、１相あたりに複数個ある場合がほとんどである。そこで、図５のようにアンテナである金属電極９に信号線１１ａをつなぎ、２つの信号をオシロスコープ２２に入れると、それぞれのアンテナ９で捉えた信号の時間差を取得できる。電磁波はガス中の場合光速と同じ速度で伝搬する。従って信号の時間差がわかれば、電磁波の伝達速度からそれぞれの放電源からアンテナ９までの相対距離が算出でき、部分放電源の位置標定ができる。またシステムとしてケーブル以降の装置はオシロスコープだけ適用できる装置ではなく、電子回路で構成し時間差を測定する機能を前記実施の形態１で示した放電検出回路１３に設けてもよい。以上のように新たなアンテナを用いることなく既存の部品で放電位置の標定が可能な部分放電検出装置が得られる。
【００１６】
実施の形態４．
この実施の形態４は、前記ブッシング４中に埋め込まれた金属電極９を配電盤１００の運転中電圧を検出する為のセンサを兼用させるものである。つまり図６に示すように、放電検出回路１３と金属電極９を接続する回路から分岐して、電圧検出器１６を接続する構成とする。このような構成を採用することで運転中電圧が検出可能となり、メンテナンスの為の情報が豊富となるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の実施の形態１〜４は、配電盤の部分放電検出装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１による部分放電検出装置を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるブッシングを示す断面投影図である。
【図３】この発明の実施の形態１による部分放電検出装置を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるブッシングを示す見取り図である。
【図５】この発明の実施の形態３による部分放電検出装置を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による部分放電検出装置を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  タンク、１ａ  タンク壁、４，４ａ  ブッシング、５  中心導体、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ  金属電極、１３  放電検出回路、１４  演算表示回路、
１６  電圧検出器、１００  配電盤。
【図１】
0004512042.tif 000002
【図２】
0004512042.tif 000003
【図３】
0004512042.tif 000004
【図４】
0004512042.tif 000005
【図５】
0004512042.tif 000006
【図６】
0004512042.tif 000007