(57)【要約】【課題】シーリングを通じて侵入する高周波電磁波ノイズを抑制し、被検体の内部の微弱な部分放電信号を高感度に検出すること。【解決手段】気体または液体を通過させるための通過穴２２を構成するために、複数の金属配管部材１８（＃１），（＃２）を、シーリング２０を介して、通過穴方向に接続してなる配管部１６と、配管部１６の非被検体側終端部に設けられ、被検体１２における絶縁異常の存在に応じて発生する部分放電１４に付随して発生し、通過穴２２内の気体または液体を伝搬して到来する電磁波２４を検出する電磁波検出部３８とを備え、シーリング２０の、通過穴２２に面する部位の表面２９（＃３）に、導電性物質を配することにより、複数の金属配管部材１８（＃１），（＃２）を導通させる。【選択図】図１
2016116332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に取り付けられ、前記被検体において発生した部分放電を検出する装置であって、
気体または液体を通過させるための通過穴を構成するために、複数の金属配管部材を、シーリングを介して、通過穴方向に接続してなる配管部と、
前記配管部の非被検体側終端部に設けられ、前記被検体における絶縁異常の存在に応じて発生する部分放電に付随して発生し、前記通過穴内の気体または液体を伝搬して到来する電磁波を検出する電磁波検出部と
を備え、
前記シーリングの、前記通過穴に面する部位の表面に、導電性物質を配することにより、前記複数の金属配管部材を導通させるようにした、部分放電検出装置。
【請求項２】
塗膜状塗料または箔状フィルムを用いることによって、前記導電性物質を配するようにした、請求項１に記載の部分放電検出装置。
【請求項３】
前記シーリングの、前記通過穴に面する部位の表面に加えて、前記複数の金属配管部材に面する部位の表面にも、前記導電性物質を配するようにし、
前記複数の金属配管部材に面する部位の、前記通過穴の中心から外側に向かう方向に沿った長さを、前記シーリングの肉厚以下とした、請求項１または２に記載の部分放電検出装置。
【請求項４】
前記導電性物質として、銀、銅、およびアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む高導電性物質を用いる、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の部分放電検出装置。
【請求項５】
前記シーリングの材質として、半導電性物質を用いる、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の部分放電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＳＦ６ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や変圧器などの絶縁異常を早期に発見するための部分放電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部分放電（PD: Partial Discharge）検出技術はＳＦ６ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や変圧器などの絶縁異常を早期に発見するための有力な手法である。
【０００３】
変圧器内部の絶縁異常には水分混入や油浸紙の空隙（ボイド）などがあり、これらが高電圧電界下に晒されると部分放電が発生し、最終的には地絡事故に至ると考えられる。
【０００４】
これを防ぐために工場内試験或いは現地変電所で耐電圧および部分放電試験を行うことで、これら絶縁異常を迅速に検知し製品の品質保証を遂行することが必要である。
【０００５】
部分放電検出に関する規格化に関してはCIGRE D1.37（IEC60270やUHF法を用いた部分放電検出の基本側面／実用面のためのガイドライン）やCIGRE SC.B3 WG.24（GIS状態監視に対する部分放電診断の有用性）が立ち上がっている。これは、従来手法IEC60270よりも検出周波数帯域の高いUHF法を適用すれば現地変電所で運転中の機器でも停止することなく絶縁診断が可能になることから、学術的側面だけではなく実運用面においても部分放電診断のメリットが伺える。
【０００６】
一方、変圧器に関する部分放電診断の具体的な規格はないが、学会などの学術分野においては変圧器の絶縁診断やモニタリングに関する発表論文が非常に多い。特に、部分放電検出センサを変圧器タンク壁面のどの場所に置くか、或いはセンサの信号検出原理を電磁波にするか超音波にするかなどの実運用面を考慮した議論した報告が多数なされている。
【０００７】
このような背景のもと、変圧器を対象とした部分放電診断の出願特許に関しては、以下に示すような実運用に即した特許文献が見られる。一般に、変圧器の注油口には、ドレンバルブが設けられる。このドレンバルブに部分放電検出センサを装着することにより、高周波の電磁波信号が検出される。特許文献１には、この種の技術が開示されており、油入り変圧器のドレンバルブに部分放電検出センサを挿入する配置方法が開示されている。また、特許文献２には、ガス絶縁変圧器を対象として、フランジに部分放電検出センサを取り付ける技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ ２００２０１８９６３ Ａ１ 号公報
【特許文献２】ＫＲ ２００８００６７４８４ Ａ 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、ドレンバルブには、絶縁油を外部に漏らさないために、ゴム状のシーリングが取り付けられる。このゴム状のシーリングは、高周波電磁波に対する遮蔽効果がないので、変圧器の外部から、シーリングを介して、ドレンバルブ内に高周波電磁波ノイズが侵入してしまう。これは、部分放電検出センサがドレンバルブに配置された場合、部分放電検出センサの検出信号のＳ／Ｎを低下させる要因となる。
【００１０】
また、部分放電検出センサは、ドレンバルブに配置された場合、変圧器タンク壁面から比較的離れた場所に位置することになる。さらには、ドレンバルブの断面積は、一般に、変圧器タンクの断面積に対してかなり小さい。これらは、部分放電によって生じた高周波の電磁波信号を、部分放電検出センサへ到達させにくくするので、部分放電検出センサの検出感度を低下させる要因となる。
【００１１】
これらのことが相俟って、部分放電検出センサがドレンバルブに配置された場合、部分放電検出センサは、変圧器のような被検体内部で生じた部分放電によって生じた高周波の電磁波信号を高感度で検出することが困難となる。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、部分放電検出センサがドレンバルブに配置された場合であっても、被検体の外部からシーリングを通じて侵入する高周波電磁波ノイズを抑制し、被検体の内部の微弱な部分放電信号を高感度に検出することが可能な部分放電検出装置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】
【００１３】
実施形態の部分放電検出装置は、被検体に取り付けられ、被検体において発生した部分放電を検出する装置であって、気体または液体を通過させるための通過穴を構成するために、複数の金属配管部材を、シーリングを介して、通過穴方向に接続してなる配管部と、配管部の非被検体側終端部に設けられ、被検体における絶縁異常の存在に応じて発生する部分放電に付随して発生し、通過穴内の気体または液体を伝搬して到来する電磁波を検出する電磁波検出部とを備えている。そして、シーリングの通過穴周辺部位に、導電性物質を配することにより、複数の金属配管部材を導通させるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の部分放電検出装置の構成例を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の部分放電検出装置に適用されるシーリングの構成例を示す断面図および平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の各実施形態の部分放電検出装置を、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態の部分放電検出装置の構成例を示す断面図である。
【００１６】
図２（ａ）は、第１の実施形態の部分放電検出装置に適用されるシーリングの構成例を示す断面図である。
【００１７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に対応するシーリングの構成例を示す平面図である。
【００１８】
すなわち、第１の実施形態の部分放電検出装置１０は、ＳＦ６ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や変圧器などの被検体１２に取り付けられ、被検体１２において発生した部分放電を検出する装置である。この部分放電検出装置１０は、配管部１６と、電磁波検出部１７とから構成される。
【００１９】
配管部１６は、複数の金属配管部材１８（＃１），（＃２）を、シーリング２０を介して連結接続することによって、図中上下方向（通過穴方向）に伸びる通過穴２２を形成する。通過穴２２は、絶縁油のような液体或いはＳＦ６ガスのような気体を通過させるための穴である。
【００２０】
シーリング２０は、通常、ゴム状の絶縁物で構成する。シーリング２０は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、円盤形状をしており、中空部２６の半径は、通過穴２２の半径と同一となっている。したがって、金属配管部材１８（＃１）のボルト穴２７（＃１）と、シーリング２０のボルト穴２８と、金属配管部材１８（＃２）のボルト穴２７（＃２）とにボルト３０が挿通され、ナット３２（＃１），（＃２）によって金属配管部材１８（＃１），１８（＃２）の間にシーリング２０が締結された場合、通過穴２２の内面側に凹凸が存在しないようになっている。
【００２１】
さらに、図２（ｂ）に示すように、シーリング２０の、通過穴２２、すなわち中空部２６に面する部位の表面２９（＃３）に加えて、複数の金属配管部材１８（＃１），（＃２）に面する部位の表面２９（＃１），（＃２）にも、導電性物質を配している。導電性物質の配し方としては、例えば、塗膜状塗料を塗布したり、箔状フィルムを添付したり、金属を蒸着させる等によって実施して良い。何れの場合であれ、導電性物質が配された後は、その表面が滑らかになるように加工する。
【００２２】
これによって、複数の金属配管部材１８（＃１），１８（＃２）は、面接触により導通するようになる。導電性物質の材料としては、導通効果を高めるために、例えば、銀、銅、アルミニウムのように、できるだけ導電率の高い材質を用いることが好適である。
【００２３】
次に、金属配管部材１８（＃１），（＃２）に面する部位の表面２９（＃１），（＃２）の範囲について説明する。すなわち、図２に示すように、金属配管部材１８（＃１），（＃２）に面する部位の表面２９（＃１），（＃２）の、通過穴２２の中心から外側に向かう方向に沿った長さｔ１を、シーリング２０の肉厚ｔ以下とする（ｔ１≦ｔ）。ｔ１≦ｔとする根拠は、ボルト３０と金属配管部材１８の接触断面積と同等の断面積を確保すれば、電磁波２４がボルト３０へ流れ込むことを阻止することができるからである。
【００２４】
なお、図１では、２つの金属配管部材１８（＃１），（＃２）しか示していないが、２つに限定されるものではなく、３つ以上である場合もありうる。また、これに応じて、シーリング２０の個数も変動する。例えば、３つの金属配管部材１８を用いて配管部１６を構成する場合、２つのシーリング２０が必要となることが理解されよう。
【００２５】
電磁波検出部１７は、図１中最下部側である、配管部１６の非被検体側終端部に設けられ、電磁波検出用電極３８と、閉塞部材４０とを備えてなる。閉塞部材４０は、図１に示すように断面が凹形状をしており、例えばボルト３４およびナット３６（＃１），（＃２）によって金属配管部材１８（＃２）に固定されることによって、通過穴２２を閉塞する。また、凹形状の底部に、電磁波検出用電極３８が配置されるようになっている。
【００２６】
次に、以上のように構成した本実施形態の部分放電検出装置の作用について説明する。
【００２７】
本実施形態の部分放電検出装置１０は、被検体１２が変圧器であればドレンバルブ周辺に、またガス絶縁開閉装置であればガス配管周辺に設定して用いることが好適である。
【００２８】
以下では、被検体１２として、変圧器を用いた場合を例に説明する。
【００２９】
すなわち、変圧器１２の内部において、水分混入や油浸紙の空隙（ボイド）などの絶縁異常が存在すると、その箇所から部分放電１４が発生し、付随して高周波の電磁波２４が発生する。この電磁波２４は、通過穴２２内の気体または液体を伝搬して、配管部１６の非被検体側、すなわち、終端部側に到来する。この電磁波２４が、電磁波検出用電極３８によって電磁波信号として検出されることによって、被検体１２の内部で発生した絶縁異常が早期に把握される。
【００３０】
仮に、シーリング２０の中空部２６に面する部位の表面２９（＃３）に導電性物質がない場合、変圧器１２の外部からシーリング２０を通して侵入する高周波電磁波ノイズＮが重畳されることになり、その結果、電磁波検出用電極３８の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）は大幅に低下する。また、電磁波検出用電極３８が変圧器１２のタンク（図示せず）壁面から奥まって配置されており、かつ注油口（図示せず）の断面積が小さい場合、電磁波検出用電極３８の感度は非常に低くなり、かつシーリング２０から侵入する高周波電磁波ノイズＮの影響も無視できなくなる。特にこの高周波電磁波ノイズＮに関しては、シーリング２０の中空部２６とボルト３０との構造配置によっては、特定の周波数のみ強められるアンテナ効果が発生し、このアンテナ効果を加味した高周波電磁波ノイズＮの除去対策は労多く功少なしである。したがって、このままでは電磁波検出用電極３８のＳ／Ｎ比は低く、満足な絶縁診断ができないことが懸念される。
【００３１】
そこで、本実施形態では、通過穴２２、すなわちシーリング２０の中空部２６に面する部位の表面２９（＃３）に、導電性物質を配することにより、高周波電磁波ノイズＮを遮蔽する。
【００３２】
また、シーリング２０の中空部２６に面する部位の表面２９（＃３）のみならず、複数の金属配管部材１８（＃１），１８（＃２）に面する部位の表面２９（＃１），（＃２）にも、導電性物質を配すれば、さらに好ましい。表面２９（＃１），（＃２）に配された導電性物質によって、被検体１２の内部を伝搬する高周波の電磁波２４をも遮蔽できるからである。
【００３３】
一般に、高周波の電磁波２４は、エネルギーとしては小さいものの、高周波であることに起因した表皮効果による導電性物質の減衰の影響を受けやすく、表皮効果により金属内部の数１０μｍしか移動しない。したがって、本実施形態では、銀、銅、アルミニウムなどの高導電性材料を導電性物質として配したり、導電性物質の厚みを少なくとも数１００μｍとすることによって、微弱な高周波の電磁波２４の信号を減衰させることなく伝搬させている。
【００３４】
上述したように、本実施形態の部分放電検出装置によれば、上記のような作用により、被検体１２の外部からシーリング２０を通して侵入する高周波電磁波ノイズＮを抑制し、被検体１２の内部の微弱な部分放電信号を高感度に検出することが可能となる。
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例である。したがって、以下では、第１の実施形態と異なる点のみを説明する。
【００３５】
すなわち、第２の実施形態の部分放電検出装置は、シーリング２０の材質として、線形或いは非線形の半導電物質を使用する。このような半導電物質としては、導電性充填剤が配合されたゴムが挙げられる。ゴム原料としては、例えば、合成ゴム、シリコン、天然ゴムなどが挙げられ、これら各種ゴム原料に配合する導電性充填剤として、カーボンブラック、金属粉末（銀、金、グラファイト、導電性亜鉛華）などが考えられる。
【００３６】
なお、シーリング２０の中空部２６の内表面付近のみ導電性が高くなるように導電率を傾斜させた非線形半導線物質などを使用しても良い。
【００３７】
第２の実施形態の部分放電検出装置によれば、第１の実施形態の部分放電検出装置に加えて、さらに以下のような効果を奏することができる。
【００３８】
すなわち、第２の実施形態の部分放電検出装置によれば、シーリング２０の材質を半導電性物質にすることで、完全な金属とはいかないまでも、被検体１２の外部から侵入する高周波電磁波ノイズＮをかなり抑制することができるようになる。特に、導電性充填剤が銀の場合、導電率が最大で１×１０７（Ｓ／ｍ）になることもあり得る。この場合、完全な金属にかなり近い遮蔽性能を得ることができる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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ものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  部分放電検出装置、１２  被検体（変圧器）、１４  部分放電、１６  配管部、１７  電磁波検出部、１８  金属配管部材、２０  シーリング、２２  通過穴、２４  電磁波、２６  中空部、２７，２８  ボルト穴、２９  表面、３０，３４  ボルト、３２，３６  ナット、３８  電磁波検出用電極
【図１】
2016116332.tif 000003
【図２】
2016116332.tif 000004