(57)【要約】【課題】固体絶縁機器から発生する部分放電を感度良く検出することのできる絶縁診断装置を提供することである。【解決手段】実施形態の絶縁診断装置では、外周に接地層が設けられた固体絶縁機器の部分放電を検出する絶縁診断装置において、前記接地層の表面に接触させた複数の検出電極が表面電位を検出する。差動部は前記検出電極と近接させるように配置され、前記検出電極から検出された表面電位の電位差を算出する。伝送部は前記差動部から出力される信号を伝送し、検出処理部が前記伝送部によって伝送された信号に基づいて部分放電を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に接地層が設けられた固体絶縁機器の部分放電を検出する絶縁診断装置において、
前記接地層の表面に接触し、表面電位を検出する複数の検出電極と、
前記検出電極と近接させるように配置され、前記検出電極から検出された表面電位の電位差を算出する差動部と、
前記差動部から出力される信号を伝送する伝送部と、
前記伝送部によって伝送された信号に基づいて部分放電を検知する検出処理部と
を有する絶縁診断装置。
【請求項２】
前記伝送部は、絶縁パイプに収納された同軸ケーブルである請求項１に記載の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記伝送部は、
前記差動部から出力される信号を光信号に変換する第１電気光変換部と、
一方の端部が前記第１電気光変換部に接続され、この第１電気光変換部からの信号を伝送する光ファイバと、
前記光ファイバのもう一方の端部と接続された第２電気光変換部と
を有する請求項１に記載の絶縁診断装置。
【請求項４】
前記伝送部は、
前記差動部から出力される信号を無線送信する送信機と、
前記送信機からの信号を受信する受信機と、
を有する請求項１に記載の絶縁診断装置。
【請求項５】
前記検出電極、前記差動部、前記伝送部を有する検出回路を複数有する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【請求項６】
少なくとも前記差動部が金属容器に収納される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体絶縁機器の絶縁状態の監視方法としては、接地母線に貫通形変流器を接続して部分放電によるパルス電流を測定するものが知られている。これは、固体絶縁機器内に収納された遮断器などが絶縁劣化すると、微弱な高周波のパルス電流が接地母線に流れるため、これを検出するものである。
【０００３】
また、表面に接地層が設けられた固体絶縁機器においては、その表面に検出電極を配置することによって、部分放電が検出されることが知られている。
【０００４】
しかし、接地母線に貫通形変流器を接続して測定するものでは、部分放電によるパルス電流は極めて微弱なため、外部環境から重畳されるノイズに埋もれ易く、検出が困難である。具体的には、遮断器などの主回路部に他の電気機器からの電磁波などのノイズが重畳し、これが接地母線にも流れ、部分放電の検出が困難となっている。このため、ノイズ除去回路などを設け、検出感度を向上させようとする対策も行われているが、部分放電の検出回路が複雑になってしまう。
【０００５】
また、接地層表面に検出電極を配置して測定するものでは、上述の貫通形変流器を用いた測定よりも高感度な検出が可能となるが、検出電極から検出器までの信号線に外部からの電磁波の影響を受けたり、絶縁物表面の接地層に重畳されたノイズの影響を受けたりすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、固体絶縁機器から発生する部分放電を感度良く検出することのできる絶縁診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の絶縁診断装置では、外周に接地層が設けられた固体絶縁機器の部分放電を検出する絶縁診断装置において、前記接地層の表面に接触させた複数の検出電極が表面電位を検出する。差動部は前記検出電極と近接させるように配置され、前記検出電極から検出された表面電位の電位差を算出する。伝送部は前記差動部から出力される信号を伝送し、検出処理部が前記伝送部によって伝送された信号に基づいて部分放電を検知する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【図２】２つの検出電極と差動部の配置の一例を示す（ａ）側面図、（ｂ）上面図。
【図３】第２の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【図４】第３の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【図５】第４の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【図６】第５の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【図７】一直線上に並べた３つの検出電極と差動部の配置の一例を示す（ａ）側面図、（ｂ）上面図。
【図８】三角形状に並べた３つの検出電極と差動部の配置の一例を示す（ａ）側面図、（ｂ）上面図。
【図９】第６の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００１２】
固体絶縁機器１は、高圧導体２、絶縁層３、接地層４を有する。
【００１３】
固体絶縁機器１は、主回路部材である高圧導体２を絶縁層３でモールドし、絶縁層３の外周表面に接地層４が設けられる。高圧導体２は、銅やアルミニウムなどの金属部材から構成される。絶縁層３はエポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコンゴムなどで形成され、接地層４はカーボン塗料や銀塗料といった導電性塗料を塗布することで形成される。
【００１４】
一方、絶縁診断装置５は、第１検出電極６、第２検出電極７、差動部８、増幅部９、伝送部１０、検出処理部１１を有する構成であり、伝送部１０は、絶縁パイプ１２、同軸ケーブル１３を有する。
【００１５】
第１検出電極６及び第２検出電極７は、接地層４の表面に接触させ電位を検出し、差動部８は、検出された表面電位の電位差を算出する。増幅部９は、差動部８からの信号を増幅し、伝送部１０は、増幅された信号を伝送する。そして検出処理部１１は、
部分放電の有無を検知する。この第１の実施形態の絶縁診断装置では伝送部１０として、絶縁パイプ１２に収納された同軸ケーブル１３を用いる。
【００１６】
ここで、固体絶縁機器１の絶縁層３で部分放電が発生した場合、この部分放電による電流が接地層４に流れる。この電流が接地層４のインピーダンスにより、接地層４に高周波で微弱な電位上昇を発生させる。この電位上昇を検知することで部分放電の検出が可能となる。
【００１７】
具体的には、接地層４の表面に第１検出電極６と第２検出電極７を接触させ、それぞれの位置における表面電位を検出する。第１検出電極６と第２検出電極７によって検出された電位は差動部８にそれぞれ入力され、互いの電位差が算出される。第１検出電極６から出力された信号に含まれているノイズと第２検出電極７から出力された信号に含まれているノイズはほぼ等しいと推定されるため、差動部８で互いの信号の差分を取ることで、ノイズが相殺され、感度良く部分放電による信号を検出することができる。
【００１８】
差動部８から出力された信号は増幅部９で増幅された後、絶縁パイプ１２内に収納された同軸ケーブル１３で検出処理部１１へ伝送される。そして、伝送された信号に基づいて検出処理部１１で部分放電の有無が検知される。
【００１９】
ところで、検出電極６，７と差動部８、差動部８と増幅部９はそれぞれ配線で接続されるが、検出電極６と差動部８との配線路、検出電極７と差動部８との配線路、検出電極６と検出電極７とを接地層４を介して結ぶ線路の３つでいわゆるループ回路が形成される。
【００２０】
外部からの電磁波によるノイズが侵入しないようにするためには、前記のループ回路の面積を小さくすること、すなわち前記３つの線路を短くすることが効果的である。
【００２１】
しかし、検出電極６，７間は検出精度の関係から予め決められた距離が必要であるため、第１検出電極６及び第２検出電極７と差動部８とを接続する配線の長さを変更した方が設計の自由度は高い。そこで、検出電極６，７と差動部８とを接続する配線を最短となるように配置する（以下、このことを「近接させるように配置する」という）。
【００２２】
例えば図２（ａ）（ｂ）に示すように、基板１４の下側に検出電極６，７を配置し、上側に差動部８を配置する場合では、検出電極６，７を結ぶ線上で、かつ第１検出電極６からの距離と第２検出電極７からの距離が等しい位置に差動部８を配置し、基板１４を貫通するように配線１５を接続することで配線１５が最短となる。なお、図２（ａ）（ｂ）に示した配置は配線１５を最短にするための一例であり、この配置に限定されるものではない。
【００２３】
このように配置することによって、接地層４、検出電極６，７、差動部８、配線１５で形成されるループ回路の面積が小さくなるため、このループ回路に侵入する電磁波によるノイズを低減することができる。
【００２４】
また、差動部８と増幅部９間の配線についても短くすることで電磁波によるノイズを低減することができる。
【００２５】
このように、検出電極６，７と差動部８間の配線及び、差動部８と増幅部９間の配線を短くすることによって、検出電極６，７から増幅部９までは固体絶縁機器１に近接することになる。
【００２６】
一方、離れた場所で診断する場合には、増幅部９と検出処理部１１間の距離が長くなってしまい、通常の被覆電線では、この増幅部９と検出処理部１１間で電磁波の影響を受けやすくなってしまう。
【００２７】
そこで、増幅部９と検出処理部１１とを絶縁パイプ１２内に収納された同軸ケーブル１３で繋ぐことにより、電磁波による影響を大きく低減することができ、固体絶縁機器１から離れた場所からでも容易に部分放電の検出が可能となる。
【００２８】
また、検出電極６，７を接触させる場所を変えて測定することで、部分放電の発生箇所を特定することができる。
【００２９】
具体的には、検出電極６，７の電位差が大きい場合には放電箇所が検出電極６，７から近く、電位差が小さい場合には放電箇所が検出電極６，７から遠いということがわかる。また、検出電極６，７の電位の大小により、どちらの検出電極側に放電箇所があるのかがわかる。
【００３０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図３を用いて説明する。なお、図１に示した第１の実施形態の絶縁診断装置の各部と同一部分は同一符号で示す。図３は第２の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００３１】
この第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は図３に示すように、伝送部１６として光ファイバ１７及び電気光変換部１８，１９を用いることにある。
【００３２】
具体的には、増幅部９から出力された信号は第１電気光変換部１８で光信号に変換され、光ファイバ１７によって伝送される。そして、第２電気光変換部１９を介して検出処理部１１で部分放電が検知される。
【００３３】
なお、検出電極６，７と差動部８、差動部８と増幅部９、増幅部９と第１電気光変換部１８はそれぞれ配線で接続され、検出電極６，７と差動部８は近接させるように配置する。
【００３４】
このように、光ファイバ１７を用いて伝送することで同軸ケーブル１３を用いた場合よりも、さらに電磁波の影響を低減することができ、耐ノイズ性に優れた高感度な部分放電検出が可能となる。
【００３５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図４を用いて説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態における絶縁診断装置の各部と同一部分は同一符号で示す。図４は第３の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００３６】
この第３の実施形態が、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる点は図４に示すように、伝送部２０として送信機２１及び受信機２２を用いることにある。
【００３７】
具体的には、増幅部９から出力された信号を送信機２１によって無線送信し、受信機２２によって受信する。そして、受信機２２からの信号に基づいて検出処理部１１が部分放電を検知する。
【００３８】
なお、検出電極６，７と差動部８、差動部８と増幅部９、増幅部９と送信機２１はそれぞれ配線で接続され、検出電極６，７と差動部８は近接させるように配置する。
【００３９】
部分放電の周波数帯域は数百ｋＨｚ〜数百ＭＨｚであるため、この領域を避けるような周波数帯の無線を用いることで、電磁波による影響を低減することができる。例えば、無線ＬＡＮなどで使用される周波数帯域である２．４ＧＨｚ帯などが挙げられる。
【００４０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について、図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第３の実施形態における絶縁診断装置の各部と同一部分は同一符号で示す。図５は第４の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００４１】
図５に示すように、この第４の実施形態では第２の実施形態の絶縁診断装置において、差動部８、増幅部９、第１電気光変換部１８を金属容器２３に収納している。このように構成することで電磁波によるノイズの影響を低減することができ、高感度な部分放電検出が可能となる。
【００４２】
また、図５は、第２の実施形態の絶縁診断装置に適用した場合であるが、第１の実施形態及び第３の実施形態の絶縁診断装置にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。具体的に、第１の実施形態や第３の実施形態の絶縁診断装置に適用する場合には、差動部８及び増幅部９を金属容器２３に収納することになる。
【００４３】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第４の実施形態における絶縁診断装置の各部と同一部分は同一符号で示す。図６は第５の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００４４】
第１の実施形態乃至第４の実施形態では、２つの検出電極６，７を設けているが、この第５の実施形態では、３つ以上の検出電極を設ける。図６では、第１検出電極６、第２検出電極７に加えて、第３検出電極２４を設け、検出電極を３つにした場合の例を示している。
【００４５】
接地層４の表面に第１検出電極６、第２検出電極７、第３検出電極２４を接触させ、表面電位を検出する。そして、検出電極６，７，２４によって検出された電位は差動部８にそれぞれ入力される。差動部８では、第１検出電極６と第２検出電極７との電位差、第１検出電極６と第３検出電極２４との電位差、第２検出電極７と第３検出電極２４との電位差が算出される。出力された信号は増幅部９で増幅された後、絶縁パイプ１２内に収納された同軸ケーブル１３で伝送される。そして、伝送された信号に基づいて検出処理部１１で部分放電が検知される。このように、検出電極を３つ以上設ける場合は、選択された２つの検出電極の組み合せによって電位差が算出される。
【００４６】
なお、検出電極６，７，２４と差動部８、差動部８と増幅部９はそれぞれ配線で接続され、検出電極６，７，２４と差動部８は近接させるように配置する。
【００４７】
例えば図７（ａ）（ｂ）に示すように、基板１４の下側に検出電極６，７，２４を等間隔で一直線上に配置し、上側に差動部８を配置する場合では、中央の第３検出電極２４の真上に差動部８を配置し、基板１４を貫通するように配線１５を繋ぐことで配線１５が最短となる。
【００４８】
また、検出電極を複数配置する場合では、一直線上に限られず、多角形を形成するように配置することも可能である。図８（ａ）（ｂ）に示すように、検出電極６，７，２４が三角形を形成するように配置した場合では、三角形の重心の真上に差動部８を配置し、基板１４を貫通するように配線１５を繋ぐことで配線１５が最短となる。
【００４９】
なお、図７及び図８に示した配置は配線１５を最短にするための一例であり、これらの配置に限定されるものではない。
【００５０】
部分放電箇所から近い検出電極間で得られる電位差ほど、その値は大きくなるため、検出電極の数を２つにした場合よりも部分放電箇所の特定が容易であり、複数の部分放電が同時に発生している場合でも位置が特定しやすくなる。
【００５１】
例えば、図６に示す配置において、第１検出電極６の電位＞第３検出電極２４の電位＞第２検出電極７の電位である場合には、部分放電箇所は第１検出電極６の側にあると推定できる。また、第１検出電極６の電位＝第３検出電極２４の電位＞第２検出電極７の電位である場合には、部分放電箇所は第１検出電極６と第３検出電極２４の近傍にあると推定できる。これらの推定に関しては、予め実験等によりデータを求めておき、検出処理部１１にデータベースとして格納しておくことが望ましい。
【００５２】
図６は、第１の実施形態の絶縁診断装置に適用した場合を示しているが、第２の実施形態乃至第４の実施形態にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態乃至第５の実施形態における絶縁診断装置の各部と同一部分は同一符号で示す。図９は第６の実施形態の絶縁診断装置の構成図及びこれを適用した固体絶縁機器の模式図である。
【００５４】
この第６の実施形態では、第１検出電極６、第２検出電極７、差動部８、増幅部９、伝送部１０，１６，２０で構成される部分（以下、検出回路と呼ぶ）を複数設け、１つの検出処理部１１で部分放電を検知する構成である。
【００５５】
このような構成にすることによって、検出回路が１つの場合よりも部分放電箇所の特定が容易であり、第５の実施形態と同様に複数の部分放電が同時に発生している場合でも位置が特定しやすくなる。
【００５６】
図９では、第１の実施形態の絶縁診断装置に適用した場合を示しているが、第２の実施形態乃至第４の実施形態にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、第４の実施形態の絶縁診断装置に適用する場合には、上述したものに加えて金属容器２３も検出回路に含まれる。
【００５８】
また、第５の実施形態の絶縁診断装置と第６の実施形態の絶縁診断装置は組み合せることが可能であり、第６の実施形態の絶縁診断装置において、１つの検出回路に３つ以上の検出電極を設けてもよい。
【００５９】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電磁波によるノイズの影響を低減し、固体絶縁機器から発生する部分放電を感度良く検出することのできる絶縁診断装置を提供することができる。
【００６０】
上記の実施形態においては、差動部８、増幅部９、第１電気光変換部１８を別々の回路で構成し、それらを結ぶ構成としているが、前記の各部を一つの回路（モジュール）として構成しても良い。
【００６１】
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。これらの実施形態は、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、変更を行うことができる。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同様に、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】
【００６２】
１…固体絶縁機器
２…高圧導体
３…絶縁層
４…接地層
５…絶縁診断装置
６…第１検出電極
７…第２検出電極
８…差動部
９…増幅部
１０，１６，２０…伝送部
１１…検出処理部
１２…絶縁パイプ
１３…同軸ケーブル
１４…基板
１５…配線
１７…光ファイバ
１８…第１電気光変換部
１９…第２電気光変換部
２１…送信機
２２…受信機
２３…金属容器
２４…第３検出電極 
【図１】
2013113691.tif 000003
【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】
2013113691.tif 000009
【図８】
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【図９】
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