(57)【要約】【課題】本発明の実施形態は、電気機器の絶縁体における部分放電の検出感度を向上させた、部分放電検出装置および部分放電検出方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の実施形態における部分放電検出装置は、通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出装置に関する。また、この部分放電検出装置は、前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、ノイズを検出する配線と、前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を算出する減算手段と、前記減算手段により算出された差分を示す信号を表示する表示手段と、を備える。【選択図】図１
2012220208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出装置において、
前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、
ノイズを検出する配線と、
前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を算出する減算手段と、
前記減算手段により算出された差分を示す信号を表示する表示手段と、
を備える部分放電検出装置。
【請求項２】
通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出装置において、
前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、
ノイズを検出する配線と、
前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を算出する減算手段と、
前記減算手段により算出された差分に基づいて、前記電気機器内部に部分放電が発生しているか否かを判断する判断手段と、
を備える部分放電検出装置。
【請求項３】
前記配線は、前記電極に絶縁板を介して設置された第２の電極に接続された請求項１または２に記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記配線は、前記絶縁体に設置され、表面電位を測定する第２の電極に接続された請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出方法において、
前記接地層に設置された電極により表面電位を検出する手順と、
配線によりノイズを検出する手順と、
前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を減算手段により算出する手順と、
前記減算手段により算出された差分を示す信号を表示手段により表示する手順と、
を備える部分放電検出方法。
【請求項６】
通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出方法において、
前記接地層に設置された電極により表面電位を検出する手順と、
配線によりノイズを検出する手順と、
前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を減算手段により算出する手順と、
前記減算手段により算出された差分に基づいて、前記電気機器内部に部分放電が発生しているか否かを判断する手順と、
を備える部分放電検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分放電検出装置および部分放電検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギア、遮断器、変圧器等の電気機器において、絶縁体の絶縁状態を監視する方法として、部分放電検出装置を用いて、部分放電の有無を検出する部分放電検出方法が知られている。
【０００３】
電気機器では絶縁体の絶縁性能が低下すると、絶縁体の一部で放電（部分放電）が発生する。部分放電が発生すると、電気機器の設置母線にパルス電流が発生するため、この設置母線に設置された変流器により検出されたパルス電流に基づいて、部分放電検出装置が部分放電の有無を検出している。
【０００４】
また、部分放電を検出する他の方法として、電気機器の表面に接地された導電層を設け、その導電層の表面電位を測定する方法も提案されている。部分放電が発生すると導電層の表面電位が変化するため、部分放電検出装置が表面電位の変化により部分放電の有無を検出している。
【０００５】
上述した変流器を用いた部分放電検出方法では、変流器により検出されるパルス電流は微弱である。そのため、外部環境から重畳されるノイズに埋もれ易く、パルス電流自体の検出が困難である。ここでのノイズは、他の電気機器からの電磁波等である。
【０００６】
また、表面電位を用いた部分放電検出方法でも、変流器を用いた方法と同様に表面電位の変化がノイズに埋もれ易いという課題がある。
【０００７】
この課題を解決するために、部分放電検出装置にノイズ除去回路などを設け、検出感度を向上させる方法が提案されているが、この方法では部分放電の検出回路が複雑になり、容易に部分放電を検出することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１６８４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、電気機器の絶縁体における部分放電の検出感度を向上させた、部分放電検出装置および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】
【００１０】
本発明の実施形態における部分放電検出装置は、通電時に電圧が印加される導体と、前記導体を覆う絶縁体と、前記絶縁体の表面に設けられた接地層とを備える電気機器の部分放電を検出する部分放電検出装置に関する。また、この部分放電検出装置は、前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、ノイズを検出する配線と、前記電極により検出された表面電位と、前記配線により検出されたノイズとの差分を算出する減算手段と、前記減算手段により算出された差分を示す信号を表示する表示手段と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の部分放電検出装置の構成を示す図。
【図２】第２の実施形態の部分放電検出装置の構成を示す図。
【図３】第３の実施形態の部分放電検出装置の構成を示す図。
【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部分放電検出装置および部分放電検出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）
（構成）
第１の実施形態の部分放電検出装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、部分放電検出装置を接続した固体絶縁機器の構成を示す断面図である。
【００１４】
固体絶縁機器１は、導体２、絶縁体３、および接地層４を備える。また、部分放電検出装置９は、電極５、配線６ａ，６ｂ、アンプ７、およびオシロスコープ８を備える。
【００１５】
導体２は、固体絶縁機器１の通電時には高電圧が印加されており、絶縁体３により外部と絶縁されている。ここでの絶縁体３は、エポキシ樹脂等の固体によって形成されている。
【００１６】
接地層４は、絶縁体３の表面に設置されており、例えば導電性塗料である。
【００１７】
また、接地層４には電極５が接続しており、電極５は配線６ａを介して部分放電検出装置９のアンプ７に接続している。この電極５は、接地層４の表面電位Vallを測定しており、測定した表面電位Vallを、配線６ａを介してアンプ７に出力している。しかし、この表面電位Vallには、外部環境からのノイズVn1がのっているため、表面電位Vallは（１）式にて表される。ここで、Vfは、ノイズVn1がのっていない表面電位を表す理想表面電位を示している。
【００１８】
Vall=Vf+Vn1      ・・・（１）式
また、部分放電検出装置９のアンプ７には配線６ｂが接続している。この配線６ｂは配線６ａと略同一の長さであり、いずれにも接続されていない。配線６ｂはいずれにも接続されていないため、ノイズVn2が配線６ｂからアンプ７に出力されている。
【００１９】
アンプ７は、配線６ａおよび配線６ｂから夫々入力された、表面電位VallとノイズVn2との差分に所定の増幅率Ｋを乗算して増幅表面電位KVfをオシロスコープ８に出力する。ここでのKVfは（２）式にて算出する。ここでは、ノイズVn1とノイズVn2は略同一の値であるため、Vn1-Vn2は約零値であり、Vall-Vnはノイズが除去された理想表面電位Vfを示している。
【００２０】
KVf=K(Vall-Vn)=K(Vf+Vn1-Vn2)      ・・・（２）式
オシロスコープ８は、入力された増幅表面電位KVfを表示する。
【００２１】
そして、利用者は、オシロスコープ８に表示された増幅表面電位KVfに基づいて、絶縁体３に部分放電が発生しているか否かを判断する。
【００２２】
（作用）
次に、本実施形態の部分放電検出方法について説明する。本実施形態の部分放電検出装置を用いた部分放電検出方法は以下の手順を備える。
【００２３】
・電極５が接地層４の表面電位Vallを測定する。
【００２４】
・配線６ｂにより検出されるノイズVn2を測定する。
【００２５】
・アンプ７が表面電位VallとノイズVn2とに基づいた増幅表面電位KVfをオシロスコープ８に出力する。
【００２６】
・オシロスコープ８が入力された増幅表面電位KVfを表示する。
【００２７】
・利用者がオシロスコープ８に表示された増幅表面電位KVfに基づいて部分放電が発生していると判断する。
【００２８】
（効果）
本実施形態によれば、電極５により配線６ａを介して入力される表面電位Vallと、配線６ｂを介して入力されるノイズVn2に基づいて増幅表面電位KVfを算出し、この増幅表面電位KVfに基づいて部分放電が発生しているか否かを判断する。ここでは、表面電位VallにのるノイズVn1と、ノイズVn2とは略同一の値であるため、この増幅表面電位KVfをからは、ノイズVn1分をキャンセルした値となっている。そのため、配線６ａ、６ｂにのるノイズをキャンセルすることが可能であり、高感度に部分放電の有無を検出することが可能である。
【００２９】
なお、本実施形態ではアンプ７がオシロスコープ８に増幅表面電位KVfを出力していたが、増幅表面電位KVfをソフトウェアにより構成された判断部に出力しても良い。この判断部は、入力された増幅表面電位KVfの振幅値、パルス幅、等に基づいて部分放電の有無を検出する。さらに、判断結果を、表示部に表示したり、ネットワークを介して遠隔装置に送信したりすることにより、利用者は部分放電の有無を認識することが容易になる。
【００３０】
このとき、アナログ信号である増幅表面電位KVfをディジタル化するアナログ−ディジタル変換装置を備え、ディジタル化された増幅表面電位KVfに基づいて、判断部が部分放電の有無を検出しても良い。
【００３１】
（第２の実施形態）
（構成）
第２の実施形態の部分放電検出装置について図５を参照して説明する。図５は、部分放電検出装置９を接続した固体絶縁機器の構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３２】
本実施形態の構成が、第１の実施形態の構成と異なる点は、電極５ａが絶縁板１１を介して電極５に併設しており、配線６ｂが電極５ａに接続している点である。
【００３３】
電極５ａは、電極５と同様の形状、同様の材料にて形成されており、絶縁板１１を介して併設することによって、電極５と電極５ａとは電気的に絶縁されている。すなわち、部分放電が発生しても、電極５ａの電位は変化しないが、電極５の電位は変化する。
【００３４】
（作用）
本実施形態の部分放電検出方法については、図２に示す第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。
【００３５】
（効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、配線６ｂに電極５ａを接続することによって、電極５から配線６ａを介して減算部７に出力される表面電位Vallに含まれるノイズVn1と、電極５ａから配線６ｂを介して減算部７に出力されるノイズVn2とがより近い値となる。
【００３６】
つまり、電極５と配線６ａに起因するノイズVn1と、電極５ａと配線６ｂに起因するノイズVn2とが、測定される条件が同じであるため、各々の電極５、５ａにのるノイズVn1、Vn2も同様の値となる。そのため、電極５、５ａにのるノイズをキャンセルすることが可能であり、高感度に部分放電の有無を判断することが可能となる。
【００３７】
（第３の実施形態）
（構成）
第３の実施形態の部分放電検出装置について図６を参照して説明する。図６は、部分放電検出装置９を接続した固体絶縁機器の構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３８】
本実施形態の構成が、第１の実施形態の構成と異なる点は、新たに電極５ｂ、配線６ｃ、６ｄ、およびアンプ７ａ、７ｂを備える点である。
【００３９】
電極５ｂは、電極５と同様の形状、同様の材料にて形成されており、接地層４に接続されている。また、電極５ｂは配線６ａを介して部分放電検出装置９のアンプ７ａに接続している。この電極５は、接地層４の表面電位Vall2を測定しており、測定した表面電位Vall2を、配線６ｃを介してアンプ７ａに出力している。しかし、この表面電位Vall2には、外部環境からのノイズVn3がのっているため、表面電位Vall2は（３）式にて表される。ここで、Vf2は、ノイズVn3がのっていない表面電位を表す理想表面電位を示している。
【００４０】
Vall2=Vf2+Vn3      ・・・（３）式
また、部分放電検出装置９のアンプ７ａには配線６ｄが接続している。この配線６ｄは配線６ｃと略同一の長さであり、いずれにも接続されていない。配線６ｄはいずれにも接続されていないため、ノイズVn4が配線６ｄからアンプ７ａに出力されている。
【００４１】
アンプ７ａは、配線６ｃおよび配線６ｄから夫々入力された、表面電位Vall2とノイズVn4との差分に所定の増幅率Ｋを乗算して増幅表面電位KVf2をオシロスコープ８に出力する。ここでの（４）式にて算出する。ここでは、ノイズVn3とノイズVn4は略同一の値であるため、Vn3-Vn4は約零値であり、Vall2-Vn4はノイズが除去された理想表面電位Vf2を示している。
【００４２】
KVf=K(Vall2-Vn4)=K(Vf2+Vn3-Vn4)      ・・・（４）式
アンプ７ｂは、アンプ７により算出されて入力された増幅表面電位KVfと、アンプ７ａにより算出されて入力された増幅表面電位KVf2との差分を算出する。ここで算出される差分は、増幅表面電位差KVf-KVf2を示している。増幅表面電位差KVf-KVf2は、部分放電が発生している場所（以下、放電場所）と電極５、５ｂとの距離に起因する。例えば、放電場所と電極５との距離が、放電場所と電極５ｂとの距離より短い場合は、増幅表面電位KVfが増幅表面電位KVf2より大きくなる。
【００４３】
オシロスコープ８は、アンプ７ｂから入力された増幅表面電位差KVf-KVf2を表示する。
【００４４】
そして、利用者は、オシロスコープ８に表示された増幅表面電位KVfに基づいて、絶縁体３に部分放電が発生しているか否かを判断する。ここで、部分放電が発生している場合は、増幅表面電位差KVf-KVf2は零値ではないため、利用者は、オシロスコープ８に表示される増幅表面電位差KVf-KVf2が零値ではなく、絶縁体３に部分放電が発生していると判断する。
【００４５】
また、増幅表面電位差KVf-KVf2が正値を持つ場合は、部分放電箇所が電極５に近いと判断し、負値を持つ場合は、部分放電箇所が電極５ｂに近いと判断する。
【００４６】
（作用）
次に、本実施形態の部分放電検出方法について説明する。本実施形態の部分放電検出装置を用いた部分放電検出方法は以下の手順を備える。
【００４７】
・電極５が接地層４の表面電位Vallを測定する。
【００４８】
・配線６ｂにより検出されるノイズVn2を測定する。
【００４９】
・電極５ｂが接地層４の表面電位Vall2を測定する。
【００５０】
・配線６ｄにより検出されるノイズVn4を測定する。
【００５１】
・アンプ７が表面電位VallとノイズVn2とに基づいて増幅表面電位KVfをアンプ７ｂに出力する。
【００５２】
・アンプ７ａが表面電位Vall2とノイズVn4とに基づいて増幅表面電位KVf2をアンプ７ｂに出力する。
【００５３】
・アンプ７ｂが増幅表面電位KVfと増幅表面電位KVf2との差分をオシロスコープ８に出力する。
【００５４】
・オシロスコープ８が入力された増幅表面電位差KVf-KVf2を表示する。
【００５５】
・利用者がオシロスコープ８に表示された増幅表面電位差KVf-KVf2に基づいて部分放電が発生していると判断する。
【００５６】
（効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、部分放電箇所と電極５との距離および部分放電箇所と電極５ｂとの距離に起因する増幅表面電位差KVf-KVf2に基づいて部分放電箇所が何れの電極に近いかを判断することが可能である。
【００５７】
なお、本実施形態では、アンプ７ｂを備え、アンプ７およびアンプ７ａから入力される増幅表面電位KVf、KVf2の差分を示す増幅表面電位差KVf-KVf2を算出していた。しかし、アンプ７ｂを備えず、アンプ７およびアンプ７ａにより算出される増幅表面電位KVf、KVf2をオシロスコープ８に入力しても良い。
【００５８】
このとき、利用者はオシロスコープ８に表示される増幅表面電位KVf、KVf2の振幅値、パルス幅、等に基づいて、部分放電の有無を判断することが可能であり、かつ部分放電箇所が何れの電極に近いかを判断することも可能である。
【００５９】
また、本実施形態ではアンプ７ｂがオシロスコープ８に増幅表面電位差KVf-KVf2を出力していたが、増幅表面電位差KVf-KVf2をソフトウェアにより構成された判断部に出力しても良い。この判断部は、入力された増幅表面電位差KVf-KVf2の振幅値、パルス幅、等に基づいて部分放電の有無を検出する。さらに、判断結果を、表示部に表示したり、ネットワークを介して遠隔装置に送信したりすることにより、利用者は部分放電の有無を認識することが容易になる。
【００６０】
このとき、アナログ信号である増幅表面電位KVfをディジタル化するアナログ−ディジタル変換装置を備え、ディジタル化された増幅表面電位KVfに基づいて、判断部が部分放電の有無を検出しても良い。
【００６１】
本発明に係る実施形態によれば、電気機器の絶縁体における部分放電の検出感度を向上させた、部分放電検出装置および部分放電検出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…固体絶縁機器
２…導体
３…絶縁体
４…接地層
５、５ａ…電極
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…配線
７、７ａ…減算部
８…判断部
９…部分放電検出装置
１０…増幅部
１１…絶縁板
【図１】
2012220208.tif 000003
【図２】
2012220208.tif 000004
【図３】
2012220208.tif 000005