(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機のステータ部のスロットの巻線近傍に設けられたセンサを測定器に接続し、
上記回転機の定期点検時において、既知の電荷量を有するパルスを上記巻線に注入し、そのときの上記測定器の応答を検出信号として検出しておく一方、
上記回転機の運転中において、上記センサに接続された上記測定器にパルス発生器を接続し、該パルス発生器からの出力パルスに対する上記測定器の検出信号が上記定期点検時に測定された検出信号と同一になるように、上記パルス発生器の出力パルスを調整し、
上記回転機の運転中の部分放電測定時において、上記測定器で検出される検出信号と上記出力パルス調整後の検出信号とを対比し、その対比結果と上記既知の電荷量とを用いて放電電荷量を求める
ことを特徴とする回転機巻線の部分放電測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機巻線の部分放電測定方法において、
センサとして、巻線の温度監視用としてスロットに予め付設されている測温用サーチコイルを利用する
ことを特徴とする回転機巻線の部分放電測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水力発電所等に設置されている発電機、同期電動機、誘導電動機もしくは直流電動機等の各種の回転機における巻線の絶縁劣化状態を、部分放電法を用いて測定，評価する回転機巻線の部分放電測定方法に関し、特に、回転機の運転中に部分放電を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期電動機、誘導電動機や直流電動機等の各種回転機は回転子巻線及び固定子巻線を備えており、これらの巻線の絶縁状態は回転機の性能維持のための重要な要素である。
【０００３】
このため、例えば、水力発電所の水車発電機用として用いられる同期機の固定子巻線にあっても、各種の方法で絶縁状態の測定が行われている。この種の測定は、一般的に、発電機の運転を停止させたうえで、巻線の絶縁層の部分放電等を測定することにより行われている。従来、この固定子巻線の部分放電の測定は、その固定子巻線に対し電荷を直接注入する方法が採られることが多かった。具体的には、まず、発電機の運転を停止させ、次に巻線の口出し部の絶縁を剥ぎ取り、その剥ぎ取った巻線に対し電荷を直接注入することにより行われていた（直接注入法）。
【０００４】
また、上記の直接注入法の他に、発電機固定子のコイルを収容するスロット内部の温度測定用サーチコイルを用いた放電検出法も知られている。この方法は、スロット内に収容された巻線の過加熱を検知するためにスロット内の巻線間に配設されているサーチコイル型の温度センサが、たまたま巻線の部分放電を静電結合で検知し得る構成であることを利用して、部分放電を知見しようとするものである。
【０００５】
しかし、直接注入法を実施するためには発電機の運転を停止させなければならず、発電機の運転中に実施することは不可能であるという不都合がある。一方、上記の温度測定用サーチコイルを用いる方法は、運転中においても測定が可能ではあるものの、放電の電荷量が不明であるため、放電特性を定量的に評価できないという不都合がある。
【０００６】
そこで、運転中に放電特性を定量的に評価するために、特開平９−２２２４５６号公報には、予め固定子巻線の導体とサーチコイルとの間の静電容量Ｃを求めておき、既知のパルス電圧Ｖを注入することによって、校正電荷Ｑ＝Ｃ×Ｖを特定する電荷校正方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記電荷校正方法では、予め固定子巻線の導体とサーチコイルとの間の静電容量を求めておく必要があるが、当該静電容量の測定には多くの手間と時間がかかり、また、その測定を正確に行うことは困難であるのが実情である。
【０００８】
また、図８に示すように、第１スロット２０６に設けられた第１サーチコイル２０４にパルス発生器２０１を接続し、第２スロット２０７に設けられた第２サーチコイル２０５に測定器２０２を接続した場合、第１サーチコイル２０４からの配線２０８と第２サーチコイル２０５からの配線２０９とは、中継端子２０３において互いに隣接することとなる。一般に、サーチコイルの配線は高周波に対する絶縁性能が低いため、パルス発生器２０１から出力されるパルス信号と測定器２０２に入力される検出信号とは、中継端子２０３でカップリングすることが多かった。つまり、中継端子２０３内でいわゆる高周波結合Ａが生じやすかった。そのため、測定器２０２の測定の精度は不十分になりやすかった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、精度の高い電荷校正をより簡単な方法で実現し、回転機の運転中であっても定量的かつ正確に部分放電を測定することのできる部分放電測定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、回転機の運転中に行う放電測定の結果を、回転機を停止して実施する定期点検時の放電測定結果と対比することにより、巻線の導体とセンサとの間の静電容量を特定することなく、電荷校正を行うこととした。
【００１１】
具体的には、第１の発明は、回転機のステータ部のスロットの巻線近傍に設けられたセンサを測定器に接続し、上記回転機の定期点検時において、既知の電荷量を有するパルスを上記巻線に注入し、そのときの上記測定器の応答を検出信号として検出しておく一方、上記回転機の運転中において、上記センサに接続された上記測定器にパルス発生器を接続し、該パルス発生器からの出力パルスに対する上記測定器の検出信号が上記定期点検時に測定された検出信号と同一になるように、上記パルス発生器の出力パルスを調整し、上記回転機の運転中の部分放電測定時において、上記測定器で検出される検出信号と上記出力パルス調整後の検出信号とを対比し、その対比結果と上記既知の電荷量とを用いて放電電荷量を求めることとしたものである。
【００１２】
上記事項により、定期点検時においては、ステータ部のスロットの巻線に既知の電荷量を有するパルスが注入され、スロットの巻線近傍に設けられたセンサに接続された測定器によって注入されたパルスが上記巻線の絶縁部の部分放電として検出される。これにより、電荷量に対する測定器の応答特性が把握される。次に、回転機の運転中においては、パルス発生器の出力パルスを調整し、測定器の応答が定期点検時の応答と同一になるような状態を再現する。そして、上記回転機の運転中の部分放電測定時において、上記巻線の絶縁部の部分放電を上記測定器で検出し、上記応答を基準として、当該検出信号を電荷量に換算して評価する。従って、巻線の導体とセンサとの間の静電容量を特定することなく、検出信号を電荷量として測定することが可能となる。また、パルス発生器の導線と測定器の導線との間の高周波結合の問題も解消する。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、センサとして、巻線の温度監視用としてスロットに予め付設されている測温用サーチコイルを利用することとしたものである。
【００１４】
上記事項により、上記のセンサとして予めスロット内に付設されている測温用サーチコイルを用いるので、部分放電測定用としてセンサをスロット内に別個設ける必要がなく、既存設備を利用して簡易な準備で測定を行うことが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態に係る部分放電測定の対象となる発電機は、固定されたステータ部１と、このステータ部１の中心部に図１の紙面に直交する方向の軸の回りに回転するロータ部２とを備えており、上記ステータ部１には、等角度に多数個のスロット３,３,…が設けられている。なお、図示の便宜上、図１では１２個のスロット３,３,…のみを図示している。
【００１７】
図２に示すように、各スロット３には上巻線４aと下巻線４bとからなる巻線４が設けられており、これらの巻線４a,４bはマイカ等の絶縁体５により囲まれている。
【００１８】
各巻線４には、ガラステープやマイカテープを巻回した平角銅線が用いられる。なお、上記巻線４は上巻線４aと下巻線４bとに分かれた２層巻形態とされている。このような２層巻形態は、電機子巻線をスロット内へ収容する形態として広く用いられている。
【００１９】
特定のスロット３には、上巻線４aと下巻線４bとの間に、温度測定用の抵抗を有するサーチコイル６が配置されている。このサーチコイル６は、本来、巻線４の異常な温度上昇を監視するために設置されているものであるが、本実施形態では部分放電信号を検出するためのセンサとしても用いられる。
【００２０】
各サーチコイル６には、温度変化により抵抗値が変化する銅素子や白金素子を絶縁体で被覆した平板状のものを好適に用いることができる。その他、サーチコイル６として、熱電対式のものを用いることも可能である。
【００２１】
各サーチコイル６は、上述のように、上巻線４aと下巻線４bとの間に埋込的に配置されているため、各サーチコイル６は巻線４の素線自体の各絶縁層及び絶縁体５を隔てて充電部に接することとなる。従って、各サーチコイル６と巻線４との間において、静電結合が可能となる。
【００２２】
また、各サーチコイル６からは３本のリード線７が外部に引き出されている。なお、図２においては、リード線７を図示簡略化のために横方向に延出するように図示しているが、実際は紙面と垂直な方向に延出している。このリード線７の他端側は、通常は温度計測装置に接続されているのであるが、本実施形態では、任意のサーチコイル６のリード線７を部分放電信号検出用のリード線として用いる。
【００２３】
ステータ部１には、特定スロット３,３,…のサーチコイル６のリード線７が接続された中継端子２０が設けられている。
【００２４】
−定期点検−
発電機の運転を停止させた状態で行う定期点検について説明する。図３に示すように、まず、診断車３１の測定ケーブル３２を、固定子の引出口に接続する。また、測定器２５を中継端子２０を介して所定のスロット３のサーチコイル６に接続する。そして、診断車３１により既知の量の電荷を注入し、測定器２５における注入電荷の応答を測定する。その結果、例えば、「１００００ｐＣの電荷量に対する応答が−４２ｄＢ」等のように、電荷量と測定器２５の応答との関係が特定される。
【００２５】
このような測定を特定スロット毎に行い、予め定期点検時において、各スロット３の巻線４の絶縁部に関する注入電荷量と測定器２５の応答との関係を求めておく。
【００２６】
−発電機の運転中の部分放電測定−
図４及び図５に示すように、発電機の運転中に行う部分放電測定では、中継端子２０を介して測定対象のスロット３のサーチコイル６を測定器２５に接続すると共に、中継端子２０を介してパルス発生器１１を測定器２５に接続する。なお、図示は省略するが、測定器２５は、商用周波数を除去するためのハイパスフィルタ等を含んだ検出回路と、検出回路の出力を表示する表示器とを備えている。
【００２７】
次に、測定器２５の応答が上記定期点検時の応答と同一になるように、パルス発生器１１の出力パルスを調整する。例えば、測定器２５の応答が既知の応答（例えば−４２ｄＢ）になるように、パルス発生器１１の出力パルスを調整する。そして、測定器２５の応答が既知の応答になった時点でパルス発生器１１の調整を終了し、この時に測定器２５で検出される応答を既知の電荷量（例えば、−４２ｄＢに相当する電荷量として、１００００ｐＣ）に相当するものとみなす。
【００２８】
そして、このようにして求めた校正電荷に基づいて、各スロット３の巻線４の部分放電を電荷量に換算して測定する。例えば、図６に示すように、所定シーケンスの試験電圧（例えば０〜４．８ｋＶ）を印加したときに測定器２５において−６０ｄＢの応答が得られたとする。このような場合には、上述したように−４２ｄＢに相当する電荷量が１００００ｐＣであることが特定されているため、−６０ｄＢという値が何ｐＣに相当するかは、容易に計算することができる。従って、部分放電量を電荷量で評価することが可能となる。
【００２９】
このように、本実施形態によれば、サーチコイル６と巻線４との間の静電結合などの評価及び測定を行うことなく、発電機の運転中に部分放電の電荷校正を行うことが可能となる。従って、発電機の運転中に、部分放電の測定を簡易かつ定量的に実行することができる。
【００３０】
つまり、発電機の運転中の測定時に定期試験と同一の電荷校正を行ったことになるので、定期試験時の校正結果をそのまま利用することができ、定期試験の測定結果を直接対比することにより、電荷校正を簡易かつ正確に行うことができる。
【００３１】
また、部分放電の測定時には、パルス発生器１１と測定器２５とを接続する回路構成を採用するため、中継端子２０における高周波結合の問題は生じることはない。
【００３２】
なお、参考までに、図７に示すように、定期点検時の測定器２５の応答結果をメモリ等の所定の記憶手段２８に記憶させておき、当該記憶手段２８の記憶データを適宜参照しながら測定器２５の応答に基づいて電荷校正を行うことも可能である。例えば、「１００００ｐＣの電荷を注入したときの測定器２５の応答が−４０ｄＢである」等の定期点検時の情報を、関数やテーブルとして記憶手段２８に記憶しておき、発電機の運転中の測定時に、パルス発生器１１を用いることなく、測定器２５の応答のみに基づいて、電荷校正を行うようにしてもよい。
【００３３】
このように記憶手段２８を用いることにより、パルス発生器１１を省略して電荷校正を行うことが可能となり、部分放電測定をより簡易に実行することが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明によれば、ステータ部のスロットの巻線近傍に設けられたセンサと巻線との間の静電結合などの評価及び測定を行うことなく、回転機の運転中に部分放電の電荷校正を行うことが可能となる。また、回転機の運転時に定期試験と同様の電荷校正を行ったことになるので、定期試験時の校正結果をそのまま利用することができ、電荷校正を簡易かつ正確に行うことができる。従って、回転機の運転中に、部分放電を簡易かつ定量的に測定することが可能となる。また、部分放電の測定時に、パルス発生器と測定器とを接続する回路構成を採用するため、高周波結合の問題を回避することができる。
【００３５】
第２の発明によれば、部分放電測定用のセンサを別個に設ける必要がなくなり、既存の設備をそのまま利用して簡易な準備で測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の適用対象となる発電機の概略断面図である。
【図２】  スロットの拡大図である。
【図３】  定期点検時の放電測定の機器配置図である。
【図４】  発電機の運転時における放電測定の機器配置図である。
【図５】  発電機の運転時における放電測定の回路構成図である。
【図６】  電荷校正例を示す図である。
【図７】  発電機の運転時における放電測定の他の回路構成図である。
【図８】  従来の放電測定の回路構成図である。
【符号の説明】
１    ステータ部
２    ロータ部
３    スロット
４    巻線
５    絶縁体
６    サーチコイル
７    リード線
１１  パルス発生器
２０  中継端子
２５  測定器
【図１】
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【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】
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【図８】
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