(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有無を検出可能な、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、前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、前記接地層に設置され、表面電位を検出する基準電極と、前記基準電極により検出された表面電位と、前記電極により検出された表面電位とを減算し、表面電位差を算出する減算手段と、前記減算手段により算出された前記表面電位差に基づいて、前記電気機器内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。【選択図】図１
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【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、
前記接地層に設置され、表面電位を検出する基準電極と、
前記基準電極により検出された表面電位と、前記電極により検出された表面電位とを減算し、表面電位差を算出する減算手段と、
前記減算手段により算出された前記表面電位差に基づいて、前記電気機器内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２】
前記減算手段により算出された前記表面電位差の振幅値を算出する振幅値算出手段と、を備え、
前記判断手段は、前記振幅値算出手段により算出された振幅値に基づいて、前記電気機器内に部分放電が発生しているか否かを判断する
請求項１に記載の部分放電検出装置。
【請求項３】
前記電極を複数備え、
前記判断手段は、前記振幅値算出手段により算出された振幅値のうち、最も大きい値を検出した電極を部分放電箇所に最も近い電極と特定する
請求項２に記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記減算手段により算出された前記表面電位差のパルス幅を算出するパルス幅算出手段と、を備え、
前記判断手段は、前記パルス幅算出手段により算出されたパルス幅に基づいて、前記電気機器内に部分放電が発生しているか否かを判断する
請求項１に記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記電極を複数備え、
前記判断手段は、前記パルス幅値算出手段により算出されたパルス幅のうち、最も小さい値を検出した電極を部分放電箇所に最も近い電極と特定する
請求項４に記載の部分放電検出装置。
【請求項６】
前記減算手段により算出された前記表面電位差の振幅値を算出する振幅値算出手段と、
前記減算手段により算出された前記表面電位差のパルス幅を算出するパルス幅算出手段と、
前記電極を複数備え、
前記判断手段は、前記振幅値算出手段により算出された振幅値のうち、最も大きい値を検出した電極と、前記パルス幅値算出手段により算出されたパルス幅のうち、最も小さい値を検出した電極とが一致した場合に、当該電極が部分放電箇所に最も近い電極と特定する
請求項１に記載の部分放電検出装置。
【請求項７】
前記判断手段により特定された電極を示す情報を表示する表示手段と、
を備える請求項３又は５に記載の部分放電検出装置。
【請求項８】
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、
前記接地層に設置され基準電極により表面電位を検出する手順と、
前記基準電極により検出された表面電位と、前記電極により検出された表面電位とを減算し、表面電位差を算出する手順と、
前記減算手段により算出された前記表面電位差に基づいて、前記電気機器内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。
【０００８】
さらに、上述した部分放電検出方法では、単数の電極により検出される表面電位に基づいて部分放電を検出しているため、部分放電の位置を特定することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
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を精度よく検出可能な、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】
【００１１】
本発明の実施形態は、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。
【００１２】
また、前記接地層に設置され、表面電位を検出する電極と、前記接地層に設置され、表面電位を検出する基準電極と、前記基準電極により検出された表面電位と、前記電極により検出された表面電位とを減算し、表面電位差を算出する減算手段と、前記減算手段により算出された前記表面電位差に基づいて、前記電気機器内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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の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。
【図２】実施形態の部分放電検出装置の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（構成）
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、接地層４には電極５−１〜５−６が設置されており、これらの電極５−１〜５−６は、配線６−１〜６−６を介して部分放電判断装置７に接続されている。この電極５−１〜５−６は、接地層４の表面電位Ｖ１〜Ｖ６を測定しており、測定した表面電位Ｖ１〜Ｖ６を、配線６−１〜６−６を介して部分放電判断装置７に出力している。
【００２０】
次に、部分放電判断装置７の構成について図２を用いて説明する。図２は、部分放電検出装置の機能ブロック図を示す。
【００２１】
部分放電判断装置７は、減算部７０１、振幅値算出部７０２、パルス幅算出部７０３、判断部７０４、および表示部７０５を備える。
【００２２】
減算部７０１は、電極５−１〜５−６から配線６−１〜６−６を介して入力された表面電位Ｖ１〜Ｖ６のうち、いずれか１つの配線から入力された表面電位を基準電位とする。さらに、基準電位以外の表面電位と基準電位とを減算し、表面電位差分を算出し、振幅値算出部７０２およびパルス幅算出部７０３に出力する。したがって、例えば基準電位を配線６−６から入力された表面電位Ｖ６とすると、Ｖ１−Ｖ６、Ｖ２−Ｖ６、Ｖ３−Ｖ６、Ｖ４−Ｖ６、およびＶ５−Ｖ６を、夫々表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａとして算出し、振幅値算出部７０２およびパルス幅算出部７０３に出力する。以降、基準電位を表面電位Ｖ６として説明する。
【００２３】
ここで判断部７０１により算出される表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａについて説明する。表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａは、アナログ信号かディジタル信号かは問わないが波形データである。そのうち、部分放電箇所と近い電極から入力される表面電位と基準電位との差分により算出される表面電位差分ほど、振幅値が大きく、パルス幅が小さくなる。
【００２４】
振幅値算出部７０２は、入力された表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａの振幅値Ｗ１〜Ｗ５を算出し、算出した振幅値Ｗ１〜Ｗ５を判断部７０４に出力する。この振幅値Ｗ１〜Ｗ５は、波形データを示す表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａの最大値である。ここで、例えば振幅値Ｗ１は、電極５−１により検出された表面電位Ｖ１に起因する値となる。
【００２５】
パルス幅算出部７０３は、入力された表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａのパルス幅Ｐ１〜Ｐ５を算出し、算出したパルス幅Ｐ１〜Ｐ５を判断部７０４に出力する。このパルス幅Ｐ１〜Ｐ５は、波形データを示す表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａのパルス幅であるが、半幅値等も含まれる。ここで、例えばパルス幅Ｐ１は、電極５−１により検出された表面電位Ｖ１に起因する値となる。
【００２６】
判断部７０４は、入力された振幅値Ｗ１〜Ｗ５のうち最も振幅値の大きい値を入力した電極を特定し、また、パルス幅Ｐ１〜Ｐ５のうち最もパルス幅の小さい値を入力した電極を特定する。さらに、判断部７０４は、振幅値に基づいて特定された電極と、パルス幅に基づいて特定された電極とが一致した場合に、特定された電極が部分放電箇所に最も近いと判断する。
【００２７】
表示部７０５は、判断部７０４により、部分放電箇所に最も近い電極を示す情報を表示する。
【００２８】
（作用）
次に、部分放電検出装置の動作について説明する。ここでは、基準電位を電極５−６により検出される表面電位Ｖ６とし、部分放電箇所に最も近い電極を電極５−１としている。
【００２９】
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。
【００３０】
・電極５−１〜５−６により表面電位Ｖ１〜Ｖ６を各々検出する。
【００３１】
・減算部７０１が、基準電位以外の表面電位Ｖ１〜Ｖ５と基準電位Ｖ６とを減算し、表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａを算出する。
【００３２】
・振幅値算出部７０２が、表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａの夫々の振幅値Ｗ１〜Ｗ５を算出する。
【００３３】
・パルス幅算出部７０３が、表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａの夫々のパルス幅Ｐ１〜Ｐ５を算出する。
【００３４】
・判断部７０４が、振幅値Ｗ１〜Ｗ５のうち最も大きい振幅値Ｗ１を入力した電極５−１を特定し、パルス幅Ｐ１〜Ｐ５のうち最も小さいパルス幅Ｐ１を入力した電極５−１を特定し、最も振幅値が大きい電極と最もパルス幅が小さい電極とが一致し、部分放電箇所に最も近い電極５−１を特定する。
【００３５】
・表示部７０５が、判断部７０４により特定された電極を示す情報を表示する。
【００３６】
（効果）
本実施形態によれば、接地層４に複数の電極５−１〜５−６を複数設け、この電極５−１〜５−６により検出された表面電位Ｖ１〜Ｖ６に基づいて、部分放電の有無に加え、部分放電箇所に最も近い電極を特定することが可能となる。さらに、表面電位Ｖ１〜Ｖ６から基準電位Ｖ６との差分である表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａに基づいて部分放電を検出しているため、電極５−１〜５−６および配線６−１〜６−６に重畳するノイズをキャンセルすることが可能である。
【００３７】
また、特定した電極を表示部７０５に表示することによって、利用者は表示された電極の周辺に部分放電が発生していると判断することが容易となる。
【００３８】
なお、本実施形態の各部は主にソフトウェアにより実現されるが、減算部７０１をアナログ回路としてアンプを用いても良い。このアンプにより算出された表面電位差分Ｖ１ａ〜Ｖ５ａの波形をオシロスコープに表示することもできる。利用者は、これらの波形の振幅値、パルス幅等を確認することによって、部分放電箇所に最も近い電極を特定することが可能である。
【００３９】
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を精度よく検出可能な、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。
【００４０】
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】
【００４１】
１…部分放電検出装置
２…導体
３…絶縁体
４…接地層
５−１〜５−６…電極
６−１〜６−６…配線
７…部分放電判断装置
７０１…減算部
７０２…振幅値算出部
７０３…パルス幅算出部
７０４…判断部
７０５…表示部
【図１】
2012220209.tif 000003
【図２】
2012220209.tif 000004