(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準コンデンサに直列に接続され、変成器コアに巻数を可変して巻回された１次巻線、前記ｌ次巻線と差動結線され、前記変成器コアを貫通する２次巻線としての供試高電圧ケーブル、および電流解析装置に接続され、前記変成器コアに巻回された３次巻線によって構成された電流変成器と、
前記電流変成器に絶縁診断用の高電圧を印加する電源を備え、
前記１次巻線の巻数、電流および位相を調節することによって前記ｌ次巻線と前記２次巻線の充電電流および損失電流の基本波成分を平衡させ、それによって前記３次巻線の基本波電流成分を打ち消して前記２次巻線に流れる高調波不平衡成分を前記３次巻線によって検出し、前記３次巻線によって検出した前記高調波不平衡成分を前記電流解析装置に供給して前記２次巻線としての前記供試高電圧ケーブルの絶縁診断を行うように構成されたことを特徴とする絶縁診断ブリッジ回路。
【請求項２】
前記１次巻線は、直列に接続された直列可変抵抗を低圧側に有することを特徴とする請求項１記載の絶縁診断ブリッジ回路。
【請求項３】
前記ｌ次巻線は、並列に接続された並列可変抵抗を有することを特徴とする請求項１記載の絶縁診断ブリッジ回路。
【請求項４】
前記並列可変抵抗は、高調波成分を阻止するダイオード逆並列回路を接続されていることを特徴とする請求項１記載の絶縁診断ブリッジ回路。
【請求項５】
前記２次巻線としての前記供試高電圧ケーブルは、高圧側端子を前記電源の高圧側端子に接続され、外部遮蔽層を前記変成器コアを貫通する接地線に接続されていることを特徴とする請求項１記載の絶縁診断ブリッジ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電所の電機機器、送電線線路の高電圧機器等の絶縁診断、特に、高電圧誘電体、絶縁体等の誘電特性、絶縁劣化度合い等の診断を行える絶縁診断ブリッジ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器の測定回路として、抵抗とコンデンサの直列回路と並列回路を対辺にもつシエーリングブリッジ回路は、漂遊するインダクタンス、容量が少ないので、各種電気機器の測定回路に応用されている。
【０００３】
例えば、高電圧機器等の測定分野では、シエーリングブリッジ回路を利用した直流電流検出装置が特開平９−１１３５４３号公報に記載されており、特開平９−１５２９３号公報にはシエーリングブリッジ回路を利用した電気機器の部分放電の測定装置が記載されている。また、特公平７−１１９７８２号公報には、コバルト系アモルファスコアを用いたトランスをシエーリングブリッジ回路に利用した絶縁劣化検出装置が記載されている。
【０００４】
一方、発電所の電機機器、あるいは送電線線路の現地に据え付けてある高電圧機器、例えば、発電機、トランス、高電圧位相調整用コンデンサー、ケーブル線路等の電気機器の対地巻線絶縁部分の測定において、外部静電遮蔽層が接地構造の絶縁体部分の絶縁性能を測定する場合には、線路の主結線を外して、専用の絶縁測定回路を構成してから所定の測定が行われている。この場合、通常は、逆シエーリングブリッジ回路により測定が行われてきていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の逆シエーリングブリッジ回路を用いる測定方法によると、専用の絶縁測定回路を構成するには、線路の主結線を外す必要があり、測定準備に長時間を要するとともに、測定器本体に高電圧が加わるために、測定時の安全性に問題があった。
さらに、逆シエーリングブリッジ回路のバランス操作により、不平衡成分として検出される高調波成分の解析に基づいて供試誘電体の絶縁診断を行なう場合、課電圧源に高調波が含まれていると、検出信号にも高調波の影響が現われて精度の高い測定を行なうことが困難であるという問題が残されていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、測定器本体に高電圧を課電しないで、安全な状態の下で供試誘電体から生じる異常信号を検出することができ、しかも、課電圧源に含まれる高調波の影響を受けないで、供試誘電体の絶縁特性を測定して診断が行える絶縁診断ブリッジ回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、標準コンデンサに直列に接続され、変成器コアに巻数を可変して巻回された１次巻線、前記ｌ次巻線と差動結線され、前記変成器コアを貫通する２次巻線としての供試高電圧ケーブル、および電流解析装置に接続され、前記変成器コアに巻回された３次巻線によって構成された電流変成器と、前記電流変成器に絶縁診断用の高電圧を印加する電源を備え、前記１次巻線の巻数、電流および位相を調節することによって前記ｌ次巻線と前記２次巻線の充電電流および損失電流の基本波成分を平衡させ、それによって前記３次巻線の基本波電流成分を打ち消して前記２次巻線に流れる高調波不平衡成分を前記３次巻線によって検出し、前記３次巻線によって検出した前記高調波不平衡成分を前記電流解析装置に供給して前記２次巻線としての前記供試高電圧ケーブルの絶縁診断を行うように構成されたことを特徴とする絶縁診断ブリッジ回路を提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、前記１次巻線は、直列に接続された直列可変抵抗を低圧側に有することを特徴とし、前記ｌ次巻線は、並列に接続された並列可変抵抗を有することを特徴とし、前記並列可変抵抗は、高調波成分を阻止するダイオード逆並列回路を接続されていることを特徴とし、前記２次巻線としての前記供試高電圧ケーブルは、高圧側端子を前記電源の高圧側端子に接続され、外部遮蔽層を前記変成器コアを貫通する接地線に接続されていることを特徴とする絶縁診断ブリッジ回路を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態による絶縁診断ブリッジ回路を示し、１次巻線に直列に接続された直列可変抵抗を低圧側に有している。
この絶縁診断ブリッジ回路は、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）と直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の間の直列回路Ｃに接続され、変成器コア６に巻数を可変して巻回された１次巻線７、ｌ次巻線７と差動結線され、変成器コア６を貫通させた外部遮蔽層１１を有する２次巻線としての供試高電圧誘電体１０ａ、および電流解析装置１５に接続され、変成器コア６に巻回された３次巻線１４によって構成された電流変成器５と、電流変成器５に絶縁診断用の高電圧を印加する電源１を備えている。
【００１０】
図１の絶縁診断ブリッジ回路において、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）の高電圧側回路Ａは、高電圧試験電源１に接続して高電圧が印加され、直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の低圧側回路Ｂは、高電圧試験電源１の低圧側に接続されている。外部遮蔽層１１を有する供試高電圧誘電体１０ａは、高電圧試験電源１の高電圧側回路Ａに接続しているとともに、可変１次巻線７と差動結線され、電流変成器５の変成器コア６に貫通させて、２次巻線（１０ａ）を形成している。
供試高電圧誘電体１０ａの外部遮蔽層１１は、遮蔽層接地線１２により遮蔽接地部１３に接地され、高電圧試験電源１の低圧側に接続されている。また、３次巻線１４の出力回路Ｆには、電流解析装置１５が接続されている。
【００１１】
図１の絶縁診断ブリッジ回路によると、高電圧試験電源１の高電圧を印加したときに、１次巻線７の巻数、電流および位相を調節することにより、差動結線した貫通型電流変成器回路により形成されたブリッジ回路Ｅによって、ｌ次巻線７と２次巻線（１０ａ）の充電電流および損失電流の基本波成分を平衡させ、それによって３次巻線１４の基本波電流成分を打ち消して２次巻線（１０ａ）に流れる高調波不平衡電流成分を、３次巻線１４によって検出し、３次巻線１４によって検出した高調波不平衡電流成分を、３次巻線１４の出力回路Ｆに接続した電流解析装置１５に供給して、２次巻線（１０ａ）としての供試高電圧誘電体１０ａの誘電特性、絶縁診断を行なうことが可能となる。
【００１２】
図１の実施の形態では、特に、高電圧試験電源１の高電圧側回路Ａから、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）と供試高電圧誘電体１０ａに、高電圧を加えたときに、可変１次巻線７の巻回数（Ｎ）と、直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）を調節して、ｌ次巻線７と２次巻線（１０ａ）の充電電流成分、損失電流の基本波成分を相殺して、不平衡な高調波成分の検出を容易にしている。
高電圧を加えたときに、可変１次巻線７の巻回数（Ｎ）と、直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）を調節すると、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）を流れる電流と、供試高電圧誘電体１０ａを流れる電流を、差動式電流変成器で基本波成分が打ち消し合うように調整することができるから、アンバランスな高調波成分電流を基準電位にある３次巻線１４に接続した電流解析装置１５により検出し、その不平衡成分電流を解析することによって、供試高電圧誘電体１０ａの誘電特性、絶縁診断が実現されるものである。
【００１３】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の他の実施の形態による絶縁診断ブリッジ回路を示し、１次巻線に並列に接続された並列可変抵抗を有している。
この絶縁診断ブリッジ回路は、耐電圧例えば１００ｋＶの高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）と、直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の間に直列に接続され、変成器コア６に巻回され、巻回数切り替えスイッチ９により巻線回数が自在に調整できる巻回数切替式１次巻線８を有し、電流変成器５の１次巻線８を構成している。
巻回数切替式１次巻線８には、１次巻線８に並列する並列可変抵抗４（Ｒ３ｂ）が接続され、高調波成分を阻止する逆並列回路Ｄを形成している。
電流変成器５は、さらに、１次巻線８と差動結線され、変成器コア６を貫通する２次巻線としての供試高電圧ケーブル１０ｂと、電流解析装置１５に接続され、変成器コア６に巻回された３次巻線１４を有している。また、電流変成器５に絶縁診断用の高電圧を印加する電源１を備えている。
【００１４】
図２の絶縁診断ブリッジ回路において、電流変成器５の変成器コア６は、２分割方式の変成器コアが用いられる。
２次巻線としての供試高電圧ケーブル１０ｂとしては、例えば、外部遮蔽層１１を有する６６ｋＶクラス供試高電圧ケーブル１０ｂを、変成器コア６に貫通するように配置して、供試高電圧ケーブル１０ｂを高電圧課電源１の高電圧側回路Ａに接続するとともに、供試高電圧ケーブル１０ｂの外部遮蔽層１１は、遮蔽層接地線１２を介して遮蔽接地部１３により低圧側回路Ｂに接続して、供試高電圧ケーブル１０ｂの貫通による変成器コア貫通型の、１回巻きの２次巻線（１０ｂ）の回路を形成している。
なお、２分割方式の変成器コア６は、貫通する供試高電圧ケーブル１０ｂに外部遮蔽層１１を有し、外部遮蔽層１１が接地されている場合、外部遮蔽層１１を流れる電流と接地線電流による磁束が打ち消し合う方向に２分割方式の変成器コア６の方向を合わせて配置する。
また、電流変成器５の変成器コア６には、複数回巻きの３次巻線１４が設けられ、変成器コア貫通型２次巻線回路を差動結線とする３次巻線１４の回路を形成している。３次巻線１４の出力は、３次巻線１４に接続されている電流解析装置１５に入力する。
【００１５】
図２の絶縁診断ブリッジ回路において、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）の高電圧側回路Ａは、高電圧試験電源１に接続して高電圧が印加され、１次巻線８と並列可変抵抗４（Ｒ３ｂ）の並列回路Ｄに接続されている直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の低圧側回路Ｂは、高電圧試験電源１の低圧側に接続することにより、回路を形成するが、２次巻線としての供試高電圧ケーブル１０ｂの外部遮蔽層１１は、遮蔽層接地線１２と遮蔽接地部１３により高電圧試験電源１の低圧側回路Ｂに接地されているので、供試高電圧ケーブル１０ｂに対する２次巻線の回路を形成するための特別な結線作業は必要としない。
【００１６】
図２の実施の形態によると、例えば、高電圧試験電源１から５０Ｈｚの対地電圧３８ｋＶの高電圧を加えると、電流解析装置１５により電流を検出することができる。
すなわち、高電圧を、高電圧標準コンデンサ２（Ｃｓ）および供試高電圧ケーブル１０ｂに加えるときは、可変１次巻線８の巻回数切り替えスイッチ９による巻回数（Ｎ）と並列可変抵抗４（Ｒ３ｂ）の調節、および直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の調節を行ない、１次巻線８の巻数、電流および位相を調整することによってｌ次巻線８と２次巻線（１０ｂ）の充電電流および損失電流の基本波成分を平衡させると、不平衡な高調波成分の検出が容易にできるようになる。
充電電流および損失成分電流のバランスの調整も、可変１次巻線８の巻回数切り替えスイッチ９による等価的な巻回数（Ｎ）の変化と並列可変抵抗４のいずれか一方の調節、またはそれら双方の調整、並びに直列可変抵抗３（Ｒ３ａ）の調整により行なうことができる。
バランス調整後に、不平衡な高調波成分を検出し、その解析により供試高電圧ケーブルの誘電特性、絶縁診断を行なうと、信号の検出は確実になり、測定器に高電圧が加わらないから測定作業も安全に行なうことができる。
【００１７】
本発明の実施の形態の絶縁診断ブリッジ回路によると、１次巻線と２次巻線側の時定数が同じであるため、正弦波、非正弦波、ともに充電電流成分にはバランスするので、課電圧源には、正弦波、非正弦波を共に用いることが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の絶縁診断ブリッジ回路によると、標準コンデンサと可変抵抗の間に直列に接続された電流変成器の可変１次巻線と、電流変成器に貫通させた外部遮蔽層を有する供試高電圧誘電体により形成された２次巻線と、電流変成器に設けた３次巻線を備えているから、測定器本体に高電圧を課電しないで、２次巻線としての供試高電圧誘電体に流れる高調波不平衡電流成分を、３次巻線の出力回路に接続した電流解析装置により検出することが可能となり、課電圧源に含まれる高調波の影響を受けないで、診断作業が接地電位側での安全な状態の下で検出信号を測定し、解析することができるという効果がある。
さらに、本発明の絶縁診断ブリッジ回路によると、電流変成器は、可変１次巻線、２次巻線、および３次巻線を有するから、可変１次巻線と直列可変抵抗、または可変１次巻線と並列可変抵抗および直列可変抵抗によるブリッジバランスの操作が簡便に行えるという利点があり、しかも、逆シエーリングブリッジ法での測定は不要になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による絶縁診断ブリッジ回路を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施の形態による絶縁診断ブリッジ回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１  高電圧試験電源
Ａ  高電圧側回路
Ｂ  低圧側回路
Ｃ  直列回路
Ｄ  並列回路
Ｅ  ブリッジ回路
Ｆ  出力回路Ｆ
２  標準コンデンサ（Ｃｓ）
３  直列可変抵抗（Ｒ３ａ）
４  並列可変抵抗（Ｒ３ｂ）
５  電流変成器
６  変成器コア
７  可変１次巻線
８  巻回数切替式１次巻線
９  巻回数切替スイッチ
１０ａ  供試高電圧誘電体（２次巻線）
１０ｂ  供試高電圧ケーブル（２次巻線）
１１  外部遮蔽層
１２  遮蔽層接地線
１３  遮蔽接地部
１４  ３次巻線
１５  電流解析装置
【図１】
0004089129.tif 000002
【図２】
0004089129.tif 000003