(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定装置であって、
前記電気機器の備える導体，および／または，前記電気機器に接続される外部の導体からなる電路導体のうち、前記部分放電により生じる部分放電電流が流れる電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記電路導体側アンテナとの直列回路を形成してなる電路導体側装置部を、電路導体において静電容量的に結合される２箇所以上の電路導体部にそれぞれ設け、
そのうちの１箇所に設けた第１の電路導体側装置部を模擬部分放電信号受信部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電を模擬した模擬部分放電信号を外部から受信させるとともに、
他の箇所に設けた第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電検出信号を外部に送信させることによって、
第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにした
ことを特徴とする部分放電測定装置。
【請求項２】
第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナに模擬部分放電信号としてパルス電流を供給する模擬信号発生部とを備え，接地側アンテナを介して模擬部分放電信号を送信する模擬部分放電信号発信部となる第１の接地側装置部を、接地側に設けるとともに、
第２の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナからの信号を増幅して表示する増幅表示部とを備え，接地側アンテナを介して部分放電検出信号を受信する部分放電受信部となる第２の接地側装置部を、接地側に設けることにより、
第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定装置。
【請求項３】
第１の電路導体側装置部と，第１の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、第２の電路導体側装置部と，第２の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成と同じ構成としておくことにより、
第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるとともに、
第１の接地側装置部における模擬信号発生部と第２の接地側装置部における増幅表示部とを相互に組み替えて，第１および第２の接地側装置部をそれぞれ部分放電受信部および模擬部分放電信号発信部とした状態で，第１の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにした
ことを特徴とする請求項２に記載の部分放電測定装置。
【請求項４】
前記電気機器が三相回路を備えたものであって、
電路導体側装置部と，接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、三相回路の各相に設ける
ことを特徴とする請求項３に記載の部分放電測定装置。
【請求項５】
前記電路導体側装置部が、前記電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、
該リング状コアに巻回される２次巻線と、コンデンサと、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記コンデンサと前記電路導体側アンテナとの直列共振回路を形成してなる
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載の部分放電測定装置。
【請求項６】
部分放電検出部となっている第２の電路導体側装置部から送信された部分放電検出信号を受信信号として受信する第２の接地側装置部の増幅表示部に、
該受信信号を入力させ，ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて該受信信号の周波数別のレベルを計測することができる周波数別レベル計測手段と、
第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う検出感度校正工程で、前記周波数別レベル計測手段の計測出力を入力させ、前記模擬部分放電信号が注入されているときの周波数別の信号レベル，および，模擬部分放電信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数を同調周波数として求めるとともに、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とした状態で実際の部分放電を測定する実部分放電測定工程で、前記同調周波数を測定周波数の指令値として前記周波数別レベル計測手段に与える信号処理手段とを設け、
前記周波数別レベル計測手段の測定周波数を前記同調周波数に設定した状態で実際の部分放電の測定を行うことができるようにした
ことを特徴とする請求項２に記載の部分放電測定装置。
【請求項７】
電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定装置における校正方法であって、
前記電気機器の備える導体，および／または，前記電気機器に接続される外部の導体からなる電路導体のうち、前記部分放電により生じる部分放電電流が流れる電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記電路導体側アンテナとの直列回路を形成してなる電路導体側装置部を、電路導体において静電容量的に結合される２箇所以上の電路導体部にそれぞれ設け、
そのうちの１箇所に設けた第１の電路導体側装置部を模擬部分放電信号受信部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電を模擬した模擬部分放電信号を外部から受信させるとともに、
他の箇所に設けた第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電検出信号を外部に送信させることによって、
第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う
ことを特徴とする部分放電測定装置の校正方法。
【請求項８】
第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナに模擬部分放電信号としてパルス電流を供給する模擬信号発生部とを備え，接地側アンテナを介して模擬部分放電信号を送信する模擬部分放電信号発信部となる第１の接地側装置部を、接地側に設けるとともに、
第２の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナからの信号を増幅して表示する増幅表示部とを備え，接地側アンテナを介して部分放電検出信号を受信する部分放電受信部となる第２の接地側装置部を、接地側に設け、
第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う
ことを特徴とする請求項７に記載の部分放電測定装置の校正方法。
【請求項９】
第１の電路導体側装置部と，第１の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、第２の電路導体側装置部と，第２の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成と同じ構成としておき、
第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うとともに、
第１の接地側装置部における模擬信号発生部と第２の接地側装置部における増幅表示部とを相互に組み替えて，第１および第２の接地側装置部をそれぞれ部分放電受信部および模擬部分放電信号発信部とした状態で，第１の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う
ことを特徴とする請求項８に記載の部分放電測定装置の校正方法。
【請求項１０】
前記電気機器が三相回路を備えたものであって、
電路導体側装置部と，接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、三相回路の各相に設け、
三相の内のいずれか一相の１組の構成に模擬信号発生部を接続してこの相の接地側装置部を模擬部分放電信号発生部とし、他の相の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う
ことを特徴とする請求項９に記載の部分放電測定装置の校正方法。
【請求項１１】
前記電路導体側装置部が、前記電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、コンデンサと、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記コンデンサと前記電路導体側アンテナとの直列共振回路を形成してなる
ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかの項に記載の部分放電測定装置の校正方法。
【請求項１２】
請求項２に記載の部分放電測定装置を用いて電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定方法であって、
部分放電検出部となっている第２の電路導体側装置部から送信された部分放電検出信号を受信信号として受信する第２の接地側装置部の増幅表示部に，ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて該受信信号の周波数別のレベルを計測することができる周波数別レベル計測手段を設けて，この周波数別レベル計測手段に該受信信号を入力させるとともに、
第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う検出感度校正工程において、前記模擬部分放電信号が注入されているときの周波数別の信号レベル，および，模擬部分放電信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数を同調周波数として求め、その後、
第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とした状態で実際の部分放電を測定する実部分放電測定工程において、前記周波数別レベル計測手段の測定周波数を前記同調周波数に設定して部分放電測定を行う
ことを特徴とする部分放電測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力機器における部分放電を測定する部分放電測定の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力機器における部分放電試験は、その機器の信頼性及び安全性を確保する上で重要であり、ＩＥＣ，ＪＩＳおよびＪＥＣなどの規格において部分放電測定法が規定されており、製造工場においてはそれらの試験方法に基づいて部分放電試験を実施し、部分放電がないことを確認して出荷している。
【０００３】
例えばモールド変圧器のような通電部がエポキシ樹脂などのモールド樹脂で絶縁されてなる電気機器は、その密閉性が優れているために、湿気や汚損に対して強いという特性を有するため、高電圧の電力機器に広く用いられているが、長時間稼働中に、樹脂部において熱的あるいは化学的作用によって材質の劣化が進行し、機械的には硬化し脆化が進み、また電気的には絶縁抵抗が低下する問題がある。このような要因により、長期間稼働中にモールド樹脂内に出荷時にはなかった樹脂自体のクラックや樹脂とコイルなどの金属部品との接着界面の剥離が発生し、それらが隙間となって部分放電の原因になる。一旦部分放電が発生すると隙間内のガスが放電反応によりラジカルに変化し化学的な樹脂の劣化が加速的に進行するので、早期に部分放電を検出して対策をとることが電力機器の信頼性および安全上極めて重要になる。
【０００４】
上記のような稼働中の部分放電測定は電力機器が設置されている現地で行うことになる。現地試験は工場試験と異なり、製品を分割できない、外部電源や周囲からの電磁気的なノイズなど各種ノイズのレベルが高い、作業空間が狭いなどの制約がある上に、電力機器の作動を止めず、短時間でしかも低コストで行うことが要求される。
【０００５】
部分放電測定に関しては、例えば非特許文献１に示されるように、種々の手法が提案され、実施されてきた。これらは電流、電界、磁界、電磁界、光、音、化学反応を利用した方法である。部分放電測定に関する規格では放電電荷量という電気量が基にされているため、光、音、化学反応を利用した方法では、電荷量との対応性を予め測定によって校正しておく必要があるが、部分放電の性状によっては必ずしも１対１に対応するわけではない。また、電界、磁界、電磁界を利用した方法においても、捉える周波数によっては電荷量との対応が必ずしも１対１になるわけではない。従って、電流を捉える方法が部分放電の定量的な測定法として優れていることになるが、実際にはノイズをもっとも受けやすい測定法でもある。また、非特許文献１においては、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）において、部分放電によって発生する超高周波（ＵＨＦ）電磁波をアンテナで捕捉する方法も記載されている。
【０００６】
［部分放電測定に関する従来技術］
電力機器のうち、モールド変圧器においても、上述のような据付現地での部分放電測定が要求される場合に対応するため、これまでに、例えば特許文献１〜８のような構成が提案されてきている。
【０００７】
すなわち、特許文献１には、部分放電検出センサとして、タップ端子間を導電接続する接続導体を一次導体とする高周波変流器を設け、この高周波変流器の出力信号を増幅後、電気−光変換して光ファイバで接地電位側に信号伝達する構成の部分放電測定装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、高電位側における減衰器の減衰量の調整、および、増幅器などに給電するバッテリ電源の開閉器の開閉制御を、接地電位側より絶縁媒体を伝搬する信号を用いて遠隔操作する構成が開示されている。
【０００９】
特許文献３には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、タップ接続導体が貫通する貫通形変流器よりなる検出器と、増幅部を内部の入力側に収納した電気−光変換器との接続をコネクタによる嵌合方式とすることにより、高電位側のタップ端子に検出器をあらかじめ敷設しておくことができ、タップ端子間へのタップ接続導体の脱着作業が不要となるようにした構成が開示されている。
【００１０】
特許文献４には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、高電位側の部分放電センサにおける増幅器や電気−光変換器に給電するバッテリ電源を充電するための電力を、光または流体圧力などを介して供給し、バッテリ電源の充電のための停電作業をなくすようにした構成が開示されている。
【００１１】
特許文献５には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、検出感度の校正を現地で電源を遮断しないで行う方法が開示されている。
特許文献６には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、部分放電検出用の貫通形変流器の鉄心が商用周波数の電流で飽和しないようにするために、鉄心の周回形状に切れ目を加えるように形成された空隙を鉄心に設ける構成や、鉄心を巻回するフィルタ巻線を設けるとともに、このフィルタ巻線の両端に商用周波数帯域を通過させるローパスフィルタを介して商用周波数帯域の電流を流す負荷回路を接続した構成などが開示されている。
【００１２】
特許文献７には、特許文献１に開示されている部分放電測定装置の改良提案として、特定周波数範囲以外の高レベルのノイズ成分を除去するために、部分放電検出用の貫通形変流器の鉄心を巻回するフィルタ巻線を設けるとともに、このフィルタ巻線の両端に特定周波数範囲の信号成分を阻止するフィルタを介して負荷回路を接続した構成などが開示されている。
【００１３】
特許文献８には、スター結線されるとともに、その中性点との接続部位が最外周に位置した高圧巻線を備えた３相変圧器巻線の部分放電検出方法において、高圧巻線端部に発生している強い電界の影響を受けないようにするために、中性点近傍にループアンテナを近接させて、高圧巻線に生じた部分放電による高周波電磁波を捕捉するようにした構成、さらには、上記ループアンテナを２つのループ回路を備えたものとし、各ループ回路からの電磁波検出出力に対し差動回路により電界成分の相殺処理および磁界成分の倍増処理を行うようにした構成が開示されている。
【００１４】
また、上述のように、部分放電により流れる電流を捉える測定方式は、放電電荷量との対応性という点で部分放電の定量的な測定法として優れているが、ノイズを受けやすい方式でもある。このため、電流を捉える方式の部分放電測定装置においては、従来より、Ｓ／Ｎ比を向上させるために検出信号の周波数帯域を制限することが行われているが、この点に関して、特許文献９、１０では次のような方式が提案されている。
【００１５】
すなわち、特許文献９には、回転電機、変圧器、開閉装置等の高電圧機器の部分放電検出方法に関するものであって、部分放電により発生する高周波パルス電流の周波数成分は数１０ｋＨｚ〜数１００ＭＨｚと非常に広範囲に分布しているが、このような部分放電パルス電流を、高電圧機器の接地線を一次導体とする貫通形高周波変流器により検出するものにおいて、貫通形高周波変流器の検出出力を受けて測定を行う同調形部分放電測定器の
同調周波数を１．８ＭＨｚ〜３．８ＭＨｚの範囲、より好ましくは２．８〜３．１ＭＨｚの範囲で選択することにより、サイリスタ等の転流ノイズなどの外来ノイズに対するＳ／Ｎ比を高められるとともに、放送波や通信波ノイズの影響を排除できることが開示されている。
【００１６】
また、特許文献１０には、電気機器の部分放電測定方法および装置に関するものであって、部分放電電流は一般に低周波の成分から高周波の成分まであらゆる帯域の周波数成分を含んでおり、周波数成分が存在する高周波側の限界周波数は、部分放電の形態によって多少異なるものの数十ＭＨｚから数百ＭＨｚと非常に高いものとなっているが、このような部分放電電流を、変流器を用いた検出部により検出するものにおいて、検出部内の変流器の２次側にコンデンサを並列接続し、このコンデンサと前記変流器のインダクタンス分とで共振回路を形成して、部分放電電流に含まれる特定周波数成分を検出することにより、外来ノイズの影響を受けにくくすることが開示されている。
【００１７】
また、出願人は、特願２００６−２６３６６８号（先願）を出願し、この先願により、回転電機、変圧器、開閉装置等の高電圧機器の部分放電検出法に関するものであって、特
許文献１、２、３、４において部分放電の測定のために検出部を高圧電路側に取り付ける必要から、測定に際して電路の停電が必要となるという欠点を解消するため、高圧電路側に、部分放電電流を電圧に変換する変流器と、この変流器の２次巻線に直列に接続されるコンデンサと送信アンテナ（空芯コイル）とを設け、送信アンテナから放射される磁界を非接触で外部から検出する受信アンテナ（空芯コイル）と受信アンテナによる受信信号を増幅する増幅器とにより部分放電の測定を無停電で行うことができる装置を開示している。
【００１８】
［従来技術による部分放電測定装置の構成例］
上述の特許文献１〜７、および先願（特願２００６−２６３６６８号）に開示されている部分放電測定装置は、いずれも、配電用のモールド変圧器において、部分放電電流の電流通路であるタップ端子間を導電接続するタップ接続導体が貫通するように高周波変流器を設けて部分放電電流を検出する方式であって、部分放電により流れる電流を捉える測定方式であることから、部分放電の放電電荷量と測定信号との対応性の点で優れた方式となっている。
【００１９】
また、特許文献１〜７、および先願（特願２００６−２６３６６８号）に開示されているような電流を捉える方式の部分放電測定装置においては、従来より、特許文献９に開示されているような、数ＭＨｚという比較的低周波の周波数帯で同調検出する測定方式が広く用いられており、また、部分放電電流に含まれる特定周波数成分を検出するための構成の１つとして、特許文献１０に開示されているような、変流器の２次側に並列接続されたコンデンサと変流器のインダクタンス分とで共振回路を形成してなる検出部構成が用いられている。
【００２０】
（従来の部分放電測定装置の構成例）
次に、電流を捉える方式の部分放電測定装置に関する上記のような従来の技術を現地に据え付けられた変圧器に適用している従来の部分放電測定装置の構成例を次に示す。
【００２１】
図１５は、３相モールド変圧器の外観と外部との接続端子を示す正面図である。図１５において、３相モールド変圧器は、フレーム３、３ａに挟持された３脚の鉄心２の各主脚に、Δ結線された３相の高圧巻線１（１Ｕ，１Ｖ，１Ｗ）がそれぞれ巻回されてなる構成となっている。高圧巻線１は、巻線導体全体を絶縁性の高いエポキシ樹脂でモールドしたものであって、その外形は略円筒形状である。高圧巻線１の内径側に図示されない低圧巻線が配され、この低圧巻線も鉄心２の各主脚にそれぞれ巻回されている。
【００２２】
３相の高圧巻線１には、それぞれ高圧巻線端子４、４ａおよび電圧切替用タップ端子５、５ａが設けられており、タップ端子５、５ａ間はタップ接続導体７を介して接続され短絡されている。また、高圧巻線端子４、４ａは各相間で高圧相間リード９（９ＵＶ，９ＶＷ，９ＷＵ）を介して接続されている。そして、高圧相間リード９（９ＵＶ，９ＶＷ，９ＷＵ）は一括して樹脂モールドされ、絶縁性の樹脂ブロック構造の高圧相間リード接続部６とされている。また、電路接続端子となる各相の高圧巻線端子４（４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ）にはそれぞれ各相の高圧母線８（８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ）が接続されている。
【００２３】
図１６は、従来技術による部分放電測定装置の構成図であって、図１５に示される３相モールド変圧器を対象とした構成例を示すものである。また、図１７は、図１６の部分放電測定装置における部分放電検出部の詳細構成を示す構成図である。さらに、図１８は、図１６の部分放電測定装置と３相モールド変圧器の高圧巻線との接続を示す図である。
【００２４】
図１６に示される部分放電測定装置は、検出器１０および電気−光変換器２０からなる部分放電検出部２５と、光ケーブル（ファイバ）３０と、光−電気変換器４１，主増幅器４２および表示部４３からなる部分放電受信部４５とから構成されている。そして、光ケーブル３０は、モールド変圧器の高電位側に設置される上記部分放電検出部２５と接地電位側に設置される上記部分放電受信部４５とを電気絶縁的に切り離した状態で部分放電検出信号を伝送するものとなっている。
【００２５】
図１７に示されているように、部分放電検出部２５において、検出器１０は、タップ端子５、５ａ間の接続導体であるタップ接続導体７を周回するリング状コア１１、当該リング状コア１１にトロイダル状に巻かれた２次巻線１２、および２次巻線１２の両端に並列に接続されたコンデンサ１３から構成されており、リング状コア１１および２次巻線１２は、タップ接続導体７を一次導体とした貫通形変流器を形成している。
【００２６】
そして、検出器１０では、タップ接続導体７を流れる部分放電電流が上記の貫通形変流器により電圧に変換されるとともに、貫通形変流器の２次巻線１２に並列接続されたコンデンサ１３により特定の周波数に共振させることで周波数帯域が制限された検出信号が検出器１０から出力される。
【００２７】
そして、検出器１０から出力された検出信号が電気−光変換器２０の入力側に内蔵されている増幅部２１に入力され、増幅部２１から出力された電気信号が電気−光変換部２２で光信号に変換されて光ケーブル３０により伝送され、図１６の光−電気変換器４１により再変換された電気信号が主増幅器４２により、後段に接続される表示部４３に適合した仕様の電気信号になるように増幅され、得られた信号によりオシロスコープやメータなどの表示部４３での測定を行う。
【００２８】
部分放電の測定は、図１７の検出器１０および電気−光変換器２０と光ケーブル３０の一端を高電位側にあるタップ端子５、５ａに取り付け、タップ端子５、５ａ間のタップ接続導体７を流れる部分放電によるパルス電流を、測定者がいる接地電位側において捉えることで実施される。測定者は、オシロスコープやメータなどの表示部４３により、部分放電によるパルス電流を観測する。
【００２９】
図１８は、３相モールド変圧器の高圧側巻線の構成例、および、この高圧側巻線と図１６の部分放電測定装置との接続構成を示している。すなわち、図１８において、３相モールド変圧器における３相の高圧巻線１Ｕ、１Ｖ、１Ｗの高圧巻線端子４Ｕ，４ａＵ、４Ｖ，４ａＶ、４Ｗ，４ａＷが相間で高圧相間リード９ＵＶ、９ＶＷ、９ＷＵにより接続されるとともに、各相の高圧巻線１Ｕ、１Ｖ、１Ｗに電圧切替用タップ端子５Ｕ，５ａＵ、５Ｖ，５ａＶ、５Ｗ，５ａＷが設けられる構成が示されている。また、図１８では、３相モ
ールド変圧器の高圧巻線における部分放電が、各相の電圧切替用タップ端子５，５ａに設けられたタップ接続導体７を一次導体とした貫通形変流器の２次巻線１２により検出され、増幅部２１により増幅され、電気−光変換部２２で光信号に変換されて光ケーブル３０により伝送され、光−電気変換器４１により再変換された電気信号が、主増幅器４２により後段に接続される表示部４３に適合した仕様の電気信号になるように増幅され、得られた信号によりオシロスコープやメータなどの表示部４３で測定が行われることが示されている。
【００３０】
（先願による部分放電測定装置の構成）
先願（特願２００６−２６３６６８号）の部分放電測定装置は、図１９に示すように、検出器１１０および送信アンテナ１０１よりなる部分放電検出部１００と、送信アンテナ１０１と対向して空間距離を隔てて配設される受信アンテナ２０１、整合器２０２、伝送ケーブル２０３、前置増幅器２０４、主増幅器２０５、および表示部２０６よりなる部分放電受信部２００とから構成されている。図１９における部分放電検出部１００のより詳細な構成を図２０に示す。モールド変圧器におけるエポキシ樹脂でモールドされた高圧巻線１に電圧切替用タップ端子５、５ａが埋め込まれており、モールド変圧器の主電流が流れるタップ端子５、５ａ間にはタップ接続導体７が取り付けられている。タップ接続導体７を周回するリング状コア１１が設けられ、当該リング状コア１１に２次巻線１２がトロイダル状に巻回されていることにより、タップ接続導体７、リング状コア１１および２次巻線１２からなる貫通形変流器が形成されており、これにより、タップ接続導体７を流れる部分放電電流を検出することができる。２次巻線１２の両端には、コンデンサ１１３と、空芯コイルであって１巻以上の空芯ループアンテナからなる送信アンテナ１０１とが直列に接続されており、２次巻線１２とコンデンサ１１３と送信アンテナ１０１とからなる直列共振回路が形成されている。この直列共振回路では、上記貫通形変流器により検出された部分放電電流が励振源となって、主に２次巻線１２、送信アンテナ１０１の各インダクタンス、およびコンデンサ１１３のキャパシタンス（静電容量）に基づいて決まる共振周波数ｆ０でのＬＣ直列共振が起こり、強い磁界が送信アンテナ１０１から放射される。この共振周波数ｆ０は、上述のように、部分放電電流の積分値との相関を高いものとするため、数ＭＨｚの周波数帯から選定することが好ましく、より具体的には４００ｋＨｚから１０ＭＨｚの範囲内で選定することが好ましい。
【００３１】
また、上記のリング状コア１１、２次巻線１２およびコンデンサ１１３は、例えば一括して樹脂モールドされた絶縁性の樹脂ブロック構造とすることなどによりタップ接続導体７と一体に設けられた検出器１１０を構成しており、検出器１１０および送信アンテナ１０１からなる部分放電検出部１００は、タップ端子５、５ａにボルト等にて接続され、かつ固定される。
【００３２】
なお、リング状コア１１にはフェライトなどの軟磁性特性の優れた材料、すなわちＢ−Ｈ特性の線形性が良く、抵抗率が高い材料を用いるとよい。また、コンデンサ１１３にはマイカコンデンサなどを用いると、非常に高いＱ値を得ることができる。
【００３３】
図１９に示すように部分放電受信部２００は、送信アンテナ１０１から放射される磁界が鎖交するように配置した空芯コイルであって１巻以上の空芯ループアンテナからなる受信アンテナ２０１、受信アンテナ２０１のインピーダンスと伝送ケーブル２０３のインピーダンスとを整合する整合器２０２、伝送ケーブル２０３、所定の周波数に制限して増幅を行う前置増幅器２０４、後段に接続される表示部２０６での表示に適した波形とレベルに増幅する主増幅器２０５およびオシロスコープなどの表示部２０６からなる。
【００３４】
受信アンテナ２０１の感度は、コイルの巻数が大きいほど増大し、また、コイルを形成する導線間のキャパシタンスが大きいほど減少する。そして、コイルの巻数が大きすぎる
と、コイルを形成する導線間のキャパシタンスも大きくなる。このため、受信アンテナ２０１の感度を高くするために、コイルとしての最適な巻数を選定する必要がある。
【００３５】
また、受信アンテナ２０１のコイルの大きさは、送信アンテナ１０１の作る磁界の分布に応じて、送信アンテナ１０１と受信アンテナ２０１との間の距離によって決まる最適値がある。
【００３６】
また、整合器２０２は、受信アンテナ２０１と伝送ケーブル２０３とのインピーダンスを整合するための回路であり、数ＭＨｚ程度までの周波数では通常トランス型のものが用いられる。尚、伝送ケーブル２０３としては通常同軸ケーブルが用いられる。
【００３７】
また、前置増幅器２０４は、部分放電検出部１００における共振周波数ｆ０と同じ周波数に対して所定の帯域幅を持って同調した増幅を行う。前置増幅器２０４の回路には、パッシブなバンドパスフィルタを備えた増幅回路が用いられる。バンドパスフィルタの帯域幅が狭い程、Ｑ値が高くなり、感度およびＳ／Ｎ比は向上し、また、バンドパスフィルタの帯域幅が広いほど、元の部分放電電流のパルス的な状態が良好に保存される。このため、バンドパスフィルタの帯域幅を選定する際には、上記２つの点を考慮する必要があるが、帯域幅を１０ｋＨｚから５００ｋＨｚの範囲内で選定することにより、充分な感度およびＳ／Ｎ比が得られるとともに、元の部分放電電流のパルス的な状態が充分に保存された状態で部分放電測定を行うことができる。
【００３８】
また、主増幅器２０５においては、例えば前置増幅器２０４からの振動減衰波となっている入力信号を検波することで単極性のパルス形状の信号として出力することにより、後段に接続されるオシロスコープなどの表示部２０６における部分放電電流の観測が容易となる。
【特許文献１】特開平３−２１６５６４号公報
【特許文献２】特開平４−２５９８６４号公報
【特許文献３】特開平５−３２２９６３号公報
【特許文献４】特開平７−１７４８１１号公報
【特許文献５】特開平９−１１９９５９号公報
【特許文献６】特開平９−８０１１２号公報
【特許文献７】特開平９−１５２９３号公報
【特許文献８】特開平３−３７５８０号公報
【特許文献９】特開平２−８５７７１号公報
【特許文献１０】特開平７−１２８８１号公報
【非特許文献１】電気学会編「電気設備の診断技術  改訂版」２００３．１０．１７発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
［停電作業に関する問題］
上述の図１６により説明した従来の部分放電測定装置では、測定対象のモールド変圧器に接続されている電路を一旦停電させ、検出器１０、電気−光変換器２０、光ケーブル３０の一端を当該変圧器のタップ端子５、５ａに接続した後、当該変圧器を再び充電し、光ケーブル３０の他端、光−電気変換器４１、主増幅器４２を介して表示部４３により部分放電の測定を行った後、当該変圧器に接続されている電路を再度停電させ、検出器１０、電気−光変換器２０、光ケーブル３０の一端を取り外し、再度、当該変圧器を充電するという作業が必要になる。すなわち、この場合、運用に供されている当該変圧器の部分放電測定を行うにあたり、２回の停電作業が伴うことになる。また、検出器１０、電気−光変換器２０、光ケーブル３０の一端を当該変圧器のタップ端子５、５ａに接続したり、取り
外したりする作業は、充電時においては高電位となるタップ端子５、５ａに接触する作業のため、充分に感電防止対策を施した作業が必要である。
【００４０】
このように、図１６により説明した従来の部分放電測定装置では、現地に据え付けられて運用が開始されているモールド変圧器の部分放電測定を実施するためには、２回の停電作業が必要となるが、この点に関して、部分放電測定における作業性などの向上を図った改良提案が上述の特許文献３および特許文献４に開示されている。
【００４１】
すなわち、特許文献３に記載の構成では、タップ接続導体が貫通する貫通形変流器よりなる検出器と、増幅部を内部の入力側に収納した電気−光変換器との接続をコネクタによる嵌合方式とすることにより、高電位側のタップ端子に検出器を予め敷設しておくことができ、これによりタップ端子間へのタップ接続導体の脱着作業が不要となり、部分放電測定に必要な準備作業の時間を低減することができる。また、特許文献３に記載の構成によって部分放電測定を実施する場合、特許文献３には記載されていないが、測定対象のモールド変圧器を稼動状態のままとしておいて、把持機構を設けた絶縁棒などを用いて、電気−光変換器を高電位に充電されている検出器にコネクタ接続して部分放電の測定を行い、測定後、上記絶縁棒を用いて、電気−光変換器を検出器から取り外す、という実施方法が考えられ、このような実施方法によれば、部分放電測定を停電作業なしで行うことができる。
【００４２】
また、特許文献４に記載の構成では、部分放電センサとして、増幅器、電気−光変換器およびバッテリ電源を、タップ接続導体が貫通する貫通形交流器よりなる検出器に増幅器を接続した状態で予め高電位側のタップ端子側に敷設しておき、高電位側に例えば光伝送などの絶縁媒体を介した伝送手段によりバッテリ電源を充電するための電力を供給することにより、増幅器および電気−光変換器に給電するバッテリ電源への充電を停電作業なしで行うことができる。
【００４３】
なお、特許文献４に記載の構成は、検出器と増幅器との接続をコネクタによる嵌合方式として自在に脱着できるようにした構成ではないので、部分放電測定を行う場合には、タップ端子間へのタップ接続導体の脱着作業が必要となっているが、このような特許文献４に記載の構成における検出器と増幅器との接続構造として上記特許文献３に記載のコネクタによる嵌合方式を適用すれば、高電位側のタップ端子に検出器をあらかじめ敷設しておくことができ、タップ端子間へのタップ接続導体の脱着作業が不要となり、部分放電測定に必要な準備作業の時間を低減することができるとともに、さらには、絶縁棒などを用いて増幅器などの検出器への接続および検出器からの取り外しを行うようにすれば、部分放電測定を停電作業なしで行うこともできるようになると考えられる。
【００４４】
このように、上記の特許文献３および特許文献４に開示されている構成を用いれば、部分放電測定やバッテリ電源への充電を停電作業なしで行うことが可能になると考えられるが、実用的には、下記のような問題がある。
【００４５】
まず、特許文献３に記載の構成では、モールド変圧器を稼動状態のままとしておいて絶縁棒などにより電気−光変換器を高電位に充電されている検出器にコネクタ接続する場合、接地電位側にあった電気−光変換器が突然高電位側に印加されるため、嵌合のコネクタ部分でスパーク放電が生じ、それにより、電気−光変換器の内部の入力側に収納されている増幅部に組み込まれている電子回路が破損する可能性がある。
【００４６】
また、特許文献４に記載の構成では、高電位側と接地電位側との間で絶縁された状態でバッテリ電源を充電するための電力を供給する方式であり、ことに光に変換して電力を供給する構成の場合には、例えば数１００ｍＷ程度の電力に相当するエネルギーを光伝送す
ることが可能な光デバイスが必要となり、光デバイスのコストが高くなる問題があり、また、流体圧力などを用いて高電位側で発電する構成の場合には、高電位側での発電機構が複雑となるため、コストが高くなるとともに部分放電測定装置としての信頼性が低いものとなる。
【００４７】
［検出感度に関する問題］
次に、特許文献８で開示されている部分放電測定装置は、上述のように、変圧器の高圧巻線に生じた部分放電による高周波電磁波を近接させたループアンテナにより捕捉する構成であることから、部分放電測定装置の構成として、高電位側と接地電位側との間をケーブル接続する構成ではないため、上述の図１６により説明した従来の部分放電測定装置におけるような、部分放電の測定のために停電作業が必要になるという問題はない。
【００４８】
また、この特許文献８で開示されている部分放電測定装置は、上述のように、中性点近傍にループアンテナを近接させる構成や、差動回路により電界成分を相殺処理する構成により、部分放電による高周波電磁波をループアンテナで捕捉する際に、巻線端部に発生している強い電界の影響を受けないようにすることが図られており、特に差動回路の構成は、周囲のノイズにおける電界成分の影響を低減することにも寄与すると考えられる。
【００４９】
しかしながら、特許文献８で開示されている部分放電測定装置は、高圧巻線に部分放電が発生したときに流れる電流が巻線導体に伝搬して巻線導体から放出された高周波電磁波をそのままループアンテナで捕捉する構成であるため、捕捉される電磁波の強度は微弱であり、ループアンテナからの電磁波検出出力も小さいことから、上記のような差動回路による信号処理を行うとしても、周囲のノイズのレベルが高い場合、ノイズの影響に耐えて充分に高い検出感度で部分放電測定を行うことは困難である。
【００５０】
［検出感度校正に関する問題］
次に、先願（特願２００６−２６３６６８号）で開示されている部分放電測定装置は、特許文献８で示される非接触な検出手段をもちつつ、特許文献８では被測定機器の構造により放射されているため微弱な信号であった部分放電信号を、特許文献１における部分放電の高周波成分を選択的に取り出すことのできる変流器を用いて局所的に集中させ、それを送信アンテナを介して放射させることにより検出感度を向上させることが出来るという利点を有している。この方法により、電気機器の高電位側に設置される検出部と接地電位側に置かれる受信部との間の電気的絶縁を確保し、しかも信号伝送には光ファイバ（光ケーブル）以外の手段を用い、低コストで信頼性が高く、高い検出感度を有し、高電位側に常設する検出部においては駆動電源を必要とせず、かつ、測定に際して高圧電路の停電が必要とならない部分放電測定装置を提供できる。
【００５１】
しかしながら、先願（特願２００６−２６３６６８号）で開示されているような、高電位側に検出部を設けるとともに接地電位側に受信部を設ける構成の部分放電測定装置において検出感度の校正を実施する場合、高圧電路を停電させることなく、高圧側にある検出部に校正のための校正パルス信号（模擬部分放電信号）を導入するためには、接地電位側から校正パルス信号を注入し、この校正パルス信号を高圧側にある検出部まで伝送路を通じて伝搬させる必要がある。また、伝送路の高圧電路側においてはパッシブな信号変換のみが可能であるため、例えば校正パルス信号を接地電位側から高圧側に光で伝送する方式を適用しようとしても、検出部が部分放電を電気的に検出する構成である場合、パッシブな信号変換では校正パルス信号を光信号から電気的信号に変換することができないことにより、検出感度の校正を行うことは不可能である。
【００５２】
電気的な校正パルス信号を接地側から注入する方法として、電力ケーブルの部分放電測定器などでしばしば行われている静電容量的な結合を介した注入方法がある。これはケーブルのシールド外皮上の絶縁層に取り付けた箔状の電極を部分放電の検出端とする場合に用いられる方法で、シールド外皮に対して静電結合を持つように構成した箔状の注入端を
ケーブルのシールド外皮上の絶縁層に取り付けて校正パルス信号を注入する方法である。このような静電容量的な結合を介した注入方法の場合、校正パルス信号の伝搬における物理的現象はパルス電界となる。これは部分放電の検出を電界によって行うことに対応する形態であるため、注入端から検出端までの校正パルス信号の伝搬性が良く、安定した校正が行える。
【００５３】
図２１は、部分放電測定装置における校正パルス信号を接地側から主回路導体側に静電容量的な結合を介して注入させる方式の一例を模式的に説明する図であって、その校正回路を原理的に示す図である。図２１（ａ）に示す校正回路において、接地側では、校正パルス電界を与えるための校正パルス電界送信用電極ＥＤ１がパルス電源に接続されている。主回路導体側では、校正パルス電界を受け取るための校正パルス電界受信用電極ＥＤ２が設けられ、接地側の校正パルス電界送信用電極ＥＤ１との間に静電容量Ｃｃが形成されている。また、測定部に接続された部分放電検出用電極ＥＤ３が設けられ、主回路導体との間に静電容量Ｃｄが形成されている。そして、静電容量Ｃｃを介して主回路導体側に流れる校正パルス電流は、主回路導体の検出部を通過するインピーダンスＺｅと主回路導体の検出部以外を通過するインピーダンスＺｆとに分流する。
【００５４】
このような図２１（ａ）の校正回路の等価回路は図２１（ｂ）のようになる。図２１（ｂ）において、測定部側の測定インピーダンスＺ０はほぼ一定と見做されるとともに、主回路導体におけるインピーダンスＺｅ、Ｚｆの並列合成インピーダンス（Ｚｅ//Ｚｆ）＝（Ｚｅ×Ｚｆ）／（Ｚｅ＋Ｚｆ）は静電容量Ｃｃ，ＣｄのインピーダンスＺ（Ｃｃ），Ｚ（Ｃｄ）に比べて十分に小さいとした場合、部分放電検出用電極ＥＤ３での検出電圧Ｖｄは近似的に下記（１）式で表される。
【００５５】
Ｖｄ∝Ｖ×（Ｚｅ//Ｚｆ）／Ｚ（Ｃｃ）  ・・・（１）
ここで、静電容量Ｃｃ，Ｃｄのいずれも、電極の形状と取り付ける位置とによる構造のみにより決定される。
【００５６】
このため、電極が一度取り付けられれば、上記（１）式においてＺ（Ｃｃ）は一定であり、パルス電源からの校正パルス信号により安定した校正を行うことが出来る。
一方、先願（特願２００６−２６３６６８号）で開示されている、１対の送信アンテナ，受信アンテナを対向させ、部分放電検出信号を磁界の結合により伝送する部分放電測定装置において、送信側のアンテナの励磁は被測定機器の主回路（電路導体）を通じて流れる部分放電電流により生じる。このため、校正パルス信号として、上記の静電結合によって生じる電界により回路上に現れる電位差を用いる場合には、電位差から電流へと転換する必要があり、主回路の場合、この電位差から電流への転換は主回路の持つインピーダンスによるため、転換の効率は主回路の個別の構造に依存する。
【００５７】
図２１の校正回路において、静電容量Ｃｃを介して主回路（電路導体）側に流れる校正パルス電流は、主回路の検出部を通過するインピーダンスＺｅと主回路の検出部以外を通過するインピーダンスＺｆとに分流するので、主回路側に流れる校正パルス電流の全電流Ｉに対して、検出部を通過する電流Ｉｅの比は下記（２）式で示される。
【００５８】
Ｉｅ／Ｉ＝Ｚｆ／（Ｚｅ＋Ｚｆ）  ・・・（２）
従って、検出部を通過する校正パルス電流Ｉｅは検出部以外を通過する部分の影響を強く受けることになる。
【００５９】
なお、主回路の並列合成インピーダンス（Ｚｅ//Ｚｆ）に対して測定部側の測定インピーダンスＺ０が十分に大きい場合、全電流Ｉは校正パルス電界送信用電極ＥＤ１に与える電圧Ｖに対して下記（３）式の関係にある。
【００６０】
Ｉ＝Ｖ／（Ｚ（Ｃｃ）＋（Ｚｅ//Ｚｆ））  ・・・（３）
次に、特許文献５には、高圧電路の停電を伴うことなく校正パルス信号の注入を行う方法であって、校正パルス信号として部分放電電流を模擬する模擬パルス電流を専用の高周波変流器，または電路に敷設されている計器用変流器の２次巻線に注入し、接地側の電位にある２次巻線から変流器の磁気結合を介して１次側の高圧電路に模擬パルス電流を誘導させるという校正方法が開示されている。先願（特願２００６−２６３６６８号）による部分放電測定装置における検出感度の校正方法に、上記の特許文献５による校正方法の構成を適用しようとした場合、下記の２つの問題がある。
【００６１】
（イ）第１の問題点：
第１の問題点は、校正パルス信号注入用の変流器と部分放電を測定すべき被測定機器との間の電気的な伝搬性が低いことにある。変流器を介して注入された模擬パルス電流は主回路上の電流として伝搬するが、主回路（高圧電路）の全体にわたって分流するため、校正の必要な機器に分流される成分比が小さくなり、且つその成分比は主回路（高圧電路）に付設されている他の機器の当該電流に対するインピーダンスによって変化する。そして、検出部が設けられている主回路部（電路導体部）に流れる電流とそれ以外の部分に流れる電流との関係は、上記（２）式に示される関係を持つため、主回路に接続される被測定機器以外の条件に大きく影響される。この問題点を解決して、校正パルス信号としての模擬パルス電流を、検出部が設けられている主回路部（電路導体部）に安定的、かつ、独占的に流すことが重要である。
【００６２】
（ロ）第２の問題点：
第２の問題点は、校正パルス信号注入用の変流器に関する問題である。
（ａ）まず、校正パルス信号注入用の変流器として、電路に敷設されている計器用変流器を用いる場合には、計器用変流器の磁気回路における周波数特性が、校正パルス信号、すなわち部分放電電流を模擬する模擬パルス電流の周波数帯域に比べて格段に低いため、十分なＳ／Ｎ比でもって模擬パルス電流を注入することができないことが問題点となる。
【００６３】
すなわち、部分放電電流の波形は、立ち上がり時間が約１０ｎｓ程度であるとともに立ち下がり時間が約１００ｎｓ程度であるため、部分放電電流の周波数スペクトルは、直流から数ＭＨｚにかけて（１／ｆ）ｎに比例して減少するものとなっている。ここで、ｎの値は１〜２である。これに対して、計器用変流器は電路の主回路周波数である５０乃至６０Ｈｚに対応して製作されていることから、計器用変流器における１次電流と２次電流とのエネルギーの媒体である磁界を形成するための磁性体は数ｋＨｚまでの磁界においては有効な磁束をもたらすが、それ以上の周波数の磁界では、透磁率が低下する、渦電流が大きくなる、などの理由により有効な磁束をもたらさなくなる。このため、計器用変流器の磁気回路における周波数特性は、上記のような高速な立ち上がり特性の部分放電電流を模擬する模擬パルス電流の周波数帯域に比べて格段に低く、たとえ模擬パルス電流をある程度注入することができるとしても、そのＳ／Ｎ比は不十分なものとなる。
【００６４】
（ｂ）一方、校正パルス信号注入用の変流器として、専用の高周波変流器を用いる場合には、高周波に対応した磁気回路に特有な低飽和磁束の問題があり、主回路に流れる主回路周波数の電流が大きい場合に磁気飽和により模擬パルス電流を注入することができなくなり、この磁気飽和を避けるためには体格の大きな高周波変流器が必要となることが問題点となる。
【００６５】
すなわち、計器用変流器を用いる場合における磁気回路の周波数特性が模擬パルス電流の周波数帯域に比べて格段に低いことによる上記（ａ）項の問題点は、高周波においても
１次電流と２次電流とを媒介できる磁性材料、および構造を選定すれば解決できるが、そのためには専用の高周波変流器が必要になる。高周波の磁束を通過させることができる高周波変流器の磁性コアとしてはフェライトなどが知られているが、飽和磁束密度が低いことにより、低周波においては磁気飽和が生じやすいため、主回路に流れる主回路周波数（例えは５０乃至６０Ｈｚ）の電流が大きい場合には、磁気飽和により模擬パルス電流を注入することができなくなる。そして、主回路の電流が大きい場合でも磁気飽和を避けて模擬パルス電流の注入を可能とするためには、コア断面積を大きくすることが考えられるが、この場合、高周波変流器の体格が大きくなり、製作コストが高くなるとともに、機器設置スペース上の問題にもなる。
【００６６】
［本発明の目的］
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電路導体側の検出部で駆動電源が不要であって、低コストで信頼性が高く、かつ、測定に際して電路導体の停電を伴うことなく、高い検出感度での部分放電測定が可能であるとともに、校正に際しても電路導体の停電を伴うことなく、検出感度の校正を定量的に確実に行うことができる部分放電測定装置、部分放電測定装置の校正方法および部分放電測定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】
【００６７】
本発明によれば、電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定装置を、前記電気機器の備える導体，および／または，前記電気機器に接続される外部の導体からなる電路導体のうち、前記部分放電により生じる部分放電電流が流れる電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記電路導体側アンテナとの直列回路を形成してなる電路導体側装置部を、電路導体において静電容量的に結合される２箇所以上の電路導体部にそれぞれ設け、そのうちの１箇所に設けた第１の電路導体側装置部を模擬部分放電信号受信部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電を模擬した模擬部分放電信号を外部から受信させるとともに、他の箇所に設けた第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とし，電路導体側アンテナを介して部分放電検出信号を外部に送信させることによって、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにした構成とする（請求項１の発明）。
【００６８】
上記請求項１の発明によれば、部分放電検出部となる第２の電路導体側装置部では、リング状コアと２次巻線とが、電路導体部を流れる部分放電電流を検出する貫通形変流器として機能し、この貫通形変流器により検出された部分放電電流によって空芯コイルからなる電路導体側アンテナが励振されるので、部分放電検出部から電路導体側アンテナを介して外部に部分放電検出信号としての磁界を放射することができる。
【００６９】
また、請求項１の発明によれば、部分放電を測定するべき主回路電位にある電路導体を備えた被測定機器に対して、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナを介して外部から模擬部分放電信号を校正信号注入側の電路導体部に注入することにより、電路導体において校正信号注入側の電路導体部と静電容量的に結合されている被校正側の電路導体部まで模擬部分放電信号を伝搬させ、被校正側の電路導体部に設けられた第２の電路導体側装置部から電路導体側アンテナを介して模擬部分放電信号に対応した部分放電検出信号を外部に送信させて、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができ、これにより、被測定機器の電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定装置の検出感度の校正を行うことが可能となる。
【００７０】
また、請求項１の発明によれば、電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとから構成される電路導体側装置部は、双方向性を有していることから、模擬部分放電信号受信部として用いる場合、および、部分放電検出部として用いる場合のいずれでも、同じ構成で共用することができるので、主回路電位の電路導体部に設けられた電路導体側装置部の構成を変更する作業が必要なく、これにより、被測定機器の電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定装置の検出感度の校正を行うことが可能となる。
【００７１】
また、請求項１の発明によれば、電路導体側装置部は、磁性体よりなるリング状コア、該リング状コアに巻回される２次巻線、および空芯コイルからなるアンテナという受動回路部品のみで構成されており、増幅器や電気−光変換器を備える構成ではないことから、駆動電源を必要としないので、電路導体側への電源供給を行う必要がない。更に、これら受動回路部品の構成材料は劣化しにくいため、電路導体側装置部を電路導体側に常時接続しておいても機器の信頼性を低下させることはない。
【００７２】
また、請求項１の発明によれば、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体装置部では、外部からの模擬部分放電信号を受信した電路導体側アンテナに生じる誘起電圧によって、貫通形変流器を介して校正信号注入側の電路導体部に模擬部分放電信号としての電流が誘起される。そして、第１の電路導体側装置部が設けられる校正信号注入側の電路導体部と、部分放電検出部となる第２の電路導体側装置部が設けられる被校正側の電路導体部とが静電容量的に結合されていることにより、校正信号注入側の電路導体部に誘起された高速な立ち上がり特性を有する模擬部分放電信号の電流は、十分に低いインピーダンスを介して被校正側の電路導体部に流れ込む。これにより、被校正側の電路導体部に模擬部分放電信号を効率よく伝送することができるので、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体装置部の電路導体側アンテナに外部から模擬部分放電信号を供給する信号発信源の低電力化が可能になる。また、被校正側の電路導体部に集中して模擬部分放電信号を注入することが可能であるから、測定される部分放電の大きさに対する校正を精度よく実施することができる。
【００７３】
次に、請求項１に記載の部分放電測定装置において、第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナに模擬部分放電信号としてパルス電流を供給する模擬信号発生部とを備え，接地側アンテナを介して模擬部分放電信号を送信する模擬部分放電信号発信部となる第１の接地側装置部を、接地側に設けるとともに、第２の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナからの信号を増幅して表示する増幅表示部とを備え，接地側アンテナを介して部分放電検出信号を受信する部分放電受信部となる第２の接地側装置部を、接地側に設けることにより、第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにすることが好ましい（請求項２の発明）。
【００７４】
上記請求項２の発明によれば、接地側に設けられた模擬部分放電信号発信部である第１の接地側装置部における模擬信号発生部から供給される模擬部分放電信号としてのパルス電流を受けた接地側アンテナが模擬部分放電信号としての磁界を放射し、第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナに誘起電圧を生じ、この誘起電圧によって貫通形変流器のリング状コアを貫通している校正信号注入側の電路導体部に電流が誘起される。校正信号注入側の電路導体部に誘起された高速な立ち上がり特性を有するパルス電流は、電路導体において校正信号注入側の電路導体部と静電容量的に結合されている被校正側の電路導体部に、主として静電容量による十分に低いインピーダンスを介して流れ込み、被校正側の電路導体部に設けられた第２の電路導体側装置部が部分放電検出部として上記パルス電流を検出する。第２の電路導体側装置部では、上述のように、リング状コアと２次巻線とが、被校正側の電路導体部を流れる部分放電電流を検出する貫通形変流器として機能し、この貫通形変流器により検出された部分放電電流によって電路導体側アンテナが励振され、第２の電路導体側装置部から電路導体側アンテナを介して外部に部分放電検出信号としての磁界が放射される。そして、第２の接地側装置部は部分放電受信部として部分放電検出信号である上記磁界を受けて、接地側アンテナに電圧が誘起され、この誘起された部分放電受信信号としての電圧を増幅表示部で増幅し表示する。
【００７５】
請求項２の発明では、上記のようにして、模擬部分放電信号発信部である第１の接地側装置部の接地側アンテナから第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナに向けて模擬部分放電信号を磁界として伝送することにより、被測定機器の電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定装置の検出感度の校正を行うことができる。
【００７６】
また、請求項２の発明では、請求項１の発明と同様にして、被校正側の電路導体部に模擬部分放電信号を効率よく伝送することができるので、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体装置部の電路導体側アンテナに接地側から模擬部分放電信号を供給する模擬部分放電信号発信部における模擬信号発生部の低電力化が可能になる。また、被校正側の電路導体部に集中して模擬部分放電信号を注入することが可能であるから、測定される部分放電の大きさに対する校正を精度よく実施することができる。
【００７７】
また、請求項２に記載の部分放電測定装置において、第１の電路導体側装置部と，第１の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、第２の電路導体側装置部と，第２の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成と同じ構成としておくことにより、第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるとともに、第１の接地側装置部における模擬信号発生部と第２の接地側装置部における増幅表示部とを相互に組み替えて，第１および第２の接地側装置部をそれぞれ部分放電受信部および模擬部分放電信号発信部とした状態で，第１の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができるようにするとよい（請求項３の発明）。
【００７８】
上記請求項３の発明によれば、被測定機器の電路導体の複数箇所にそれぞれ設けられた複数の電路導体側装置部に対応して設けられる接地側装置部同士で模擬信号発生部と増幅表示部とを相互に組み替えるだけで、複数の電路導体側装置部（部分放電検出部）の検出感度を校正することができるので、校正作業の効率がより向上する。
【００７９】
また、請求項３に記載の部分放電測定装置において、前記電気機器が三相回路を備えたものである場合には、電路導体側装置部と，接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、三相回路の各相に設けるようにするとよい（請求項４の発明）。
【００８０】
上記請求項４の発明によれば、三相回路を備えた電気機器では各相の電路導体が構造的，電気的に隣接する関係にあり、模擬部分放電信号の高速な立ち上がり特性に対応する高周波領域における各相の電路導体同士間の静電容量的結合が大きいことから、模擬部分放電信号の注入される相の電路導体部から校正対象である他相の電路導体部までのインピーダンスが前記電気機器の外部の電路導体部までのインピーダンスに比べて低いため、３相回路の１相に注入された模擬部分放電信号はパルス電流として他相の電路導体部を上記のインピーダンスの比率の逆数に相当する大きな比率で流れることになり、これにより、検出感度の校正において被測定機器である前記電気機器以外の機器、装置からの影響を小さくすることができる。
【００８１】
上記請求項１ないし４のいずれかの項に記載の部分放電測定装置において、前記電路導体側装置部が、前記電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コ
アに巻回される２次巻線と、コンデンサと、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記コンデンサと前記電路導体側アンテナとの直列共振回路を形成してなるようにするとよい（請求項５の発明）。
【００８２】
上記請求項５の発明によれば、部分放電検出部となる電路導体側装置部では、リング状コアと２次巻線とが、電路導体部を流れる部分放電電流を検出する貫通形変流器として機能し、この貫通形変流器により検出された部分放電電流によって、２次巻線とコンデンサと空芯コイルからなる電路導体側アンテナとの直列共振回路が励振されるので、部分放電検出部から電路導体側アンテナを介して外部に部分放電検出信号としての強力な磁界を放射することができる。これにより、部分放電検出部となる電路導体側装置部の電路導体側アンテナと，部分放電検出信号を受信する外部の受信手段との間の空間距離を、電気的絶縁を確保するのに充分な距離とすることができるとともに、周囲のノイズの影響に耐えて，より高い検出感度での部分放電測定を行うことができるようになる。
【００８３】
また、請求項５の発明によれば、模擬部分放電信号受信部となる電路導体装置部では、外部からの模擬部分放電信号を受信した電路導体側アンテナに生じる誘起電圧によって、電路導体側アンテナとコンデンサと貫通形変流器の２次巻線とからなる直列共振回路が励振されるので、貫通形変流器を介して校正信号注入側の電路導体部に模擬部分放電信号として大きな電流が誘起される。これにより、模擬部分放電信号受信部となる電路導体装置部の電路導体側アンテナに外部から模擬部分放電信号を供給する信号発信源をより低電力化することが可能になる。
【００８４】
また、上記請求項２に記載の部分放電測定装置において、部分放電検出部となっている第２の電路導体側装置部から送信された部分放電検出信号を受信信号として受信する第２の接地側装置部の増幅表示部に、該受信信号を入力させ，ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて該受信信号の周波数別のレベルを計測することができる周波数別レベル計測手段と、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う検出感度校正工程で、前記周波数別レベル計測手段の計測出力を入力させ、前記模擬部分放電信号が注入されているときの周波数別の信号レベル，および，模擬部分放電信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数を同調周波数として求めるとともに、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とした状態で実際の部分放電を測定する実部分放電測定工程で、前記同調周波数を測定周波数の指令値として前記周波数別レベル計測手段に与える信号処理手段とを設け、前記周波数別レベル計測手段の測定周波数を前記同調周波数に設定した状態で実際の部分放電の測定を行うことができるようにするとよい（請求項６）。
【００８５】
上記請求項６の発明によれば、部分放電を測定すべき電気機器における例えば巻線導体や接続導体などの電路導体のインダクタンスによる共振周波数に同調して部分放電測定を行なうことができ、高感度でＳ／Ｎ比の高い部分放電測定を行うことができるようになる。
【００８６】
次に、本発明によれば、電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定装置における校正方法を、前記電気機器の備える導体，および／または，前記電気機器に接続される外部の導体からなる電路導体のうち、前記部分放電により生じる部分放電電流が流れる電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記電路導体側アンテナとの直列回路を形成してなる電路導体側装置部を、電路導体において静電容量的に結合される２箇所以上の電路導体部にそれぞれ設け、そのうちの１箇所に設けた第１の電路導体側装置部を模擬部分放電信号受信部とし，第１の電路導体側装置部の電
路導体側アンテナを介して外部から部分放電を模擬した模擬部分放電信号を受信させるとともに、他の箇所に設けた第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とし，第２の電路導体側装置部の電路導体側アンテナを介して部分放電検出信号を外部に送信させることによって、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う構成とする（請求項７の発明）。
【００８７】
上記請求項７の発明によれば、上記請求項１の発明と同様に、部分放電を測定するべき主回路電位にある電路導体を備えた被測定機器に対して、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナを介して外部から模擬部分放電信号を校正信号注入側の電路導体部に注入することにより、電路導体において校正信号注入側の電路導体部と静電容量的に結合されている被校正側の電路導体部まで模擬部分放電信号を伝搬させ、被校正側の電路導体部に設けられた第２の電路導体側装置部から電路導体側アンテナを介して模擬部分放電信号に対応した部分放電検出信号を外部に送信させて、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うことができ、これにより、被測定機器の電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定装置の検出感度の校正を行うことが可能となる。
【００８８】
また、請求項７の発明によれば、上記請求項１の発明と同様にして、被校正側の電路導体部に模擬部分放電信号を効率よく伝送することができるので、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体装置部の電路導体側アンテナに外部から模擬部分放電信号を供給する信号発信源の低電力化が可能になるとともに、被校正側の電路導体部に集中して模擬部分放電信号を注入することが可能であるから、測定される部分放電の大きさに対する校正を精度よく実施することができる。
【００８９】
また、請求項７に記載の部分放電測定装置の校正方法において、第１の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナに模擬部分放電信号としてパルス電流を供給する模擬信号発生部とを備え，接地側アンテナを介して模擬部分放電信号を送信する模擬部分放電信号発信部となる第１の接地側装置部を、接地側に設けるとともに、第２の電路導体側装置部の電路導体側アンテナと対向して空間距離を隔てて配設される空芯コイルからなる接地側アンテナと，この接地側アンテナからの信号を増幅して表示する増幅表示部とを備え，接地側アンテナを介して部分放電検出信号を受信する部分放電受信部となる第２の接地側装置部を、接地側に設け、第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うようにすることが好ましい（請求項８の発明）。
【００９０】
上記請求項８の発明によれば、上記請求項２の発明と同様に、模擬部分放電信号発信部である第１の接地側装置部の接地側アンテナから第１の電路導体側装置の電路導体側アンテナに向けて模擬部分放電信号を磁界として伝送することにより、被測定機器の電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定装置の検出感度の校正を行うことができる。更に、被校正側の電路導体部に模擬部分放電信号を効率よく伝送することができるので、模擬部分放電信号受信部となる第１の電路導体装置部の電路導体側アンテナに接地側から模擬部分放電信号を供給する模擬部分放電信号発信部における模擬信号発生部の低電力化が可能になる。また、被校正側の電路導体部に集中して模擬部分放電信号を注入することが可能であるから、測定される部分放電の大きさに対する校正を精度よく実施することができる。
【００９１】
また、請求項８に記載の部分放電測定装置の校正方法において、第１の電路導体側装置部と，第１の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、第２の電路導体側装置部と，第２の接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成と同じ構成として
おき、第１および第２の接地側装置部をそれぞれ模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部とした状態で，第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うとともに、第１の接地側装置部における模擬信号発生部と第２の接地側装置部における増幅表示部とを相互に組み替えて，第１および第２の接地側装置部をそれぞれ部分放電受信部および模擬部分放電信号発信部とした状態で，第１の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うようにするとよい（請求項９の発明）。
【００９２】
上記請求項９の発明によれば、上記請求項３の発明と同様に、被測定機器の電路導体の複数箇所にそれぞれ設けられた複数の電路導体側装置部に対応して設けられる接地側装置部同士で模擬信号発生部と増幅表示部とを相互に組み替えるだけで、複数の電路導体側装置部（部分放電検出部）の検出感度を校正することができるので、校正作業の効率がより向上する。
【００９３】
また、請求項９に記載の部分放電測定装置の校正方法において、前記電気機器が三相回路を備えたものであって、電路導体側装置部と，接地側装置部の接地側アンテナとからなる１組の構成を、三相回路の各相に設け、三相の内のいずれか一相の１組の構成に模擬信号発生部を接続してこの相の接地側装置部を模擬部分放電信号発生部とし、他の相の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行うようにするとよい（請求項１０の発明）。
【００９４】
上記請求項１０の発明によれば、上記請求項４の発明と同様に、三相回路を備えた電気機器では各相の電路導体が構造的，電気的に隣接する関係にあり、模擬部分放電信号の高速な立ち上がり特性に対応する高周波領域における各相の電路導体同士間の静電容量的結合が大きいことから、模擬部分放電信号の注入される相の電路導体部から校正対象である他相の電路導体部までのインピーダンスが前記電気機器の外部の電路導体部までのインピーダンスに比べて低いため、３相回路の１相に注入された模擬部分放電信号はパルス電流として他相の電路導体部を上記のインピーダンスの比率の逆数に相当する大きな比率で流れることになり、これにより、検出感度の校正において被測定機器である前記電気機器以外の機器、装置からの影響を小さくすることができる。
【００９５】
また、請求項７ないし１０のいずれかの項に記載の部分放電測定装置の校正方法において、前記電路導体側装置部が、前記電路導体部を周回する磁性体よりなるリング状コアと、該リング状コアに巻回される２次巻線と、コンデンサと、空芯コイルからなる電路導体側アンテナとを備え、前記２次巻線と前記コンデンサと前記電路導体側アンテナとの直列共振回路を形成してなるようにするとよい（請求項１１の発明）。
【００９６】
上記請求項１１の発明によれば、上記請求項５の発明と同様に、部分放電検出部となる電路導体側装置部では、リング状コアと２次巻線とが、電路導体部を流れる部分放電電流を検出する貫通形変流器として機能し、この貫通形変流器により検出された部分放電電流によって、２次巻線とコンデンサと空芯コイルからなる電路導体側アンテナとの直列共振回路が励振されるので、部分放電検出部から電路導体側アンテナを介して外部に部分放電検出信号としての強力な磁界を放射することができる。
【００９７】
また、請求項１１の発明によれば、上記請求項５の発明と同様に、模擬部分放電信号受信部となる電路導体装置部では、外部からの模擬部分放電信号を受信した電路導体側アンテナに生じる誘起電圧によって、電路導体側アンテナとコンデンサと貫通形変流器の２次巻線とからなる直列共振回路が励振されるので、貫通形変流器を介して校正信号注入側の電路導体部に模擬部分放電信号として大きな電流が誘起される。これにより、模擬部分放電信号受信部となる電路導体装置部の電路導体側アンテナに外部から模擬部分放電信号を供給する信号発信源をより低電力化することが可能になる。
【００９８】
また、請求項２に記載の部分放電測定装置を用いて電気機器の内部で発生する部分放電を測定する部分放電測定方法を、部分放電検出部となっている第２の電路導体側装置部から送信された部分放電検出信号を受信信号として受信する第２の接地側装置部の増幅表示部に，ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて該受信信号の周波数別のレベルを計測することができる周波数別レベル計測手段を設けて，この周波数別レベル計測手段に該受信信号を入力させるとともに、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部としたときの検出感度の校正を行う検出感度校正工程において、前記模擬部分放電信号が注入されているときの周波数別の信号レベル，および，模擬部分放電信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数を同調周波数として求め、その後、第２の電路導体側装置部を部分放電検出部とした状態で実際の部分放電を測定する実部分放電測定工程において、前記周波数別レベル計測手段の測定周波数を前記同調周波数に設定して部分放電測定を行う構成とする（請求項１２の発明）。
【００９９】
上記請求項１２の発明によれば、上記請求項６の発明と同様に、部分放電を測定すべき電気機器における例えば巻線導体や接続導体などの電路導体のインダクタンスによる共振周波数に同調して部分放電測定を行なうことができ、高感度でＳ／Ｎ比の高い部分放電測定を行うことができるようになる。
【発明の効果】
【０１００】
本発明によれば、電路導体の停電を伴うことなく、部分放電測定を高い検出感度で行うことができるとともに検出感度の校正を定量的に確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
従来と同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する説明は省略する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【０１０２】
［第１の実施形態］
本実施形態においては、特に、前記先願（特願２００６−２６３６６８号）に記載されている検出信号を磁界として伝送する方式の部分放電測定装置における部分放電検出部を、電力用の３相機器のそれぞれの相に各１式組設けることとする。各相のうちの１相に設けた部分放電検出部を模擬部分放電信号である校正パルス信号の注入に用い、他の相に設けた部分放電検出部で検出することにより、検出相に設けた装置の検出感度の校正を行う。被測定機器である３相変圧器などの３相機器においては各相の主回路（電路導体）は構造的、電気的に隣接する関係にあり、校正パルス信号の注入される主回路部分（例えばＵ相の電路導体部）から見て、校正対象の検出部の主回路部分（例えばＶ相の電路導体部）までのインピーダンスは、被測定機器の外部の主回路部分（電路導体部）までのインピーダンスに比べ低いのが通常である。これにより、３相機器の１相（例えばＵ相）に注入された校正パルス信号はパルス電流として他相（例えばＶ相）にある検出部の主回路部分（電路導体部）を上記のインピーダンスの比率の逆数に相当する大きな比率で流れるため、検出感度の校正において被測定機器以外の機器，装置からの影響を小さく出来る。
【０１０３】
図１は、本発明の第１の実施形態の構成例を示す図であり、本発明を３相変圧器に適用した場合の全体構成の一例を示すものである。また、図２は、本発明の第１の実施形態による部分放電測定装置における校正パルス信号注入系を形成する部分放電検出部および模擬部分放電信号発信部を示す図である。
【０１０４】
本実施形態では、部分放電測定の対象となる電力用の３相変圧器など３相機器の各相の
うち、校正パルス信号の注入に用いる相（例えばＵ相）においては、図１９に示した先願（特願２００６−２６３６６８号）の部分放電測定装置における、受信アンテナ２０１、整合器２０２、伝送ケーブル２０３、前置増幅器２０４、主増幅器２０５および表示部２０６からなる部分放電受信部２００を、図２に示すように、パルス電源３０５、直列コンデンサ３０４、伝送ケーブル３０３、整合器３０２および送信アンテナ３０１からなる模擬部分放電信号発信部３００に置き換える。一方、校正パルス信号の注入に用いる相以外の相（例えばＶ相、Ｗ相）においては、図１９に示した部分放電受信部２００をそのまま設けておく。
【０１０５】
図１には、被測定機器である３相モールド変圧器における変圧器本体部の構成として図１５のＡ−Ａ断面が示されているとともに、各相の高圧巻線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗにそれぞれ電路導体側装置部として部分放電検出部１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗが設けられ、かつ、Ｕ相の部分放電検出部１００Ｕに対応する接地側装置部として模擬部分放電信号発信部３００が設けられ、Ｖ，Ｗ相の部分放電検出部１００Ｖ，１００Ｗに対応する接地側装置部としてそれぞれ部分放電受信部２００ａ，２００ｂが設けられる構成が示されている。ここで、図１は、部分放電測定装置の校正作業工程のうち、Ｕ相側からの校正信号注入によりＶ，Ｗ相側の検出感度校正を行う工程での装置構成を示すものであり、模擬部分放電信号発信部３００および部分放電受信部２００が設けられる相は、後述のように、校正作業工程の進行に応じて切り換えられる。
【０１０６】
なお、図１において、高圧巻線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの内径側に配設される低圧巻線および鉄心の主脚の図示は省略している。また、各相における対向するアンテナ間（Ｕ相のアンテナ１０１Ｕ，３０１間、Ｖ相のアンテナ１０１Ｖ，２０１間、Ｗ相のアンテナ１０１Ｗ，２０１間）に描かれている矢印は、校正パルス信号の磁界として伝送方向を示している。
【０１０７】
（校正パルス信号注入系の構成および動作）
図２に示される、模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）および部分放電検出部１００（電路導体側装置部）からなる校正パルス信号注入系において、パルス電源３０５は、校正パルス信号として、測定すべき部分放電と同等の立ち上がり特性を持つ矩形波の電圧信号を出力することができる電源であり、気体中や固体中の欠陥、固体の沿面から生じる部分放電は立ち上がり時間が数ナノ秒から数１０ナノ秒であるため、これに準じた立ち上がり特性のものである。直列コンデンサ３０４は、校正パルス信号の信号形態として、パルス電源３０５からの電圧信号を電荷信号へと変換するものである。部分放電の大きさの評価は電荷量によって行われるので、その物理量へと対応させるために、上記の直列コンデンサ３０４がパルス電源３０５の出力側に挿入され、これにより、電荷信号、すなわち、パルス電源３０５の出力電圧（Ｅｃ）と直列コンデンサ３０４のキャパシタンス（Ｃｂ）とで決まる電荷量（Ｑａ＝Ｃｂ＊Ｅｃ）を有するパルス電流が直列コンデンサ３０４から出力される。このように、パルス電源３０５および直列コンデンサ３０４により、送信アンテナ３０１側に校正パルス信号としてパルス電流を供給する模擬信号発生部が構成されている。なお、パルス電源３０５から出力する電圧信号の波形は、上述の矩形波以外の波形であってもよく、例えば、短時間で立ち上がった後、立ち上がりよりは緩やかに減衰してベースラインに復帰する波形であってもよい。
【０１０８】
次に、直列コンデンサ３０４からの校正パルス信号（電荷信号）はパルス電流となって伝送ケーブル３０３を伝搬して整合器３０２に入る。整合器３０２は、伝送ケーブル３０３と後続の送信アンテナ３０１とのインピーダンスを整合させ、送信アンテナ３０１からの放射効率を向上させるために設けられるものである。電荷信号（パルス電流）として送信アンテナ３０１に伝達された校正パルス信号は、送信アンテナ３０１から磁界として放射され、対向して設けられた部分放電検出部１００（電路導体側装置部）のアンテナ１０
１で受信され、コンデンサおよび変流器からなる検出器１１０を介して主回路部分（電路導体部）へと伝達される。なお、校正パルス信号注入系における部分放電検出部１００（電路導体側装置部）は、上述のように、接地側から送信されてくる模擬部分放電信号を受信する模擬部分放電信号受信部として機能する。
【０１０９】
（校正信号注入側の相と被校正側の相との間での機器の互換性および校正作業手順）
（イ）模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）におけるパルス電源３０５、直列コンデンサ３０４以外の構成要素は、図１９に示す部分放電受信部２００（接地側装置部）における構成要素と全く同じものが使用できる。すなわち、伝送ケーブル３０３、整合器３０２、送信アンテナ３０１は全て双方向性の作用を有するため、それぞれ、図１９における伝送ケーブル２０３、整合器２０２、受信アンテナ２０１と同じ構成のものを使用することができる。
【０１１０】
また、対向している部分放電検出部１００（電路導体側装置部）のアンテナ１０１も同様に双方向性を有しており、さらに、タップ接続導体７，リング状コア１１および２次巻線１２からなる貫通形変流器と、コンデンサ１１３とから構成される検出器１１０（図２０参照）も同様に双方向性を有している。これにより、主回路部分（電路導体部）にあるアンテナ１０１および検出器１１０からなる部分放電検出部１００（電路導体側装置部）は、模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）から送信されてくる校正パルス信号（模擬部分放電信号）の受信および主回路部分（電路導体部）への注入に用いる場合でも、実際の部分放電の検出および検出信号の部分放電受信部２００（接地側装置部）への送信に用いる場合でも、共用することが出来、そのままで相互に機能を交換できるため、校正パルス信号（模擬部分放電信号）による校正時に高圧に充電された主回路部分（電路導体部）に触れる必要は全く無い。
【０１１１】
従って、図１において、例えば、Ｕ相に対応する部分放電検出部１００Ｕ（電路導体側装置部）と模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）の送信アンテナ３０１とからなる１組の機器構成と、Ｖ相に対応する部分放電検出部１００Ｖ（電路導体側装置部）と部分放電受信部２００ａ（接地側装置部）の受信アンテナ２０１とからなる１組の機器構成とにおいて、Ｕ相側の１組の機器構成とＶ相側の１組の機器構成とを同じにすることができる。
【０１１２】
（ロ）また、Ｕ相に対応する模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）において、送信アンテナ３０１と、送信アンテナ３０１以外（整合器３０２以降）の部分（模擬信号発生部）とに区分することができるとともに、Ｖ相に対応する部分放電受信部２００ａ（接地側装置部）において、受信アンテナ２０１と、受信アンテナ２０１以外（整合器２０２以降）の部分（増幅表示部）とに区分することができるようにしておく。
【０１１３】
そして、図１のように、Ｕ相側およびＶ相側の接地側装置部を、それぞれ模擬部分放電信号発信部３００および部分放電受信部２００ａとした状態で、Ｖ相側の部分放電検出部１００Ｖ（電路導体側装置部）の検出感度の校正を行った後、Ｕ相側の模擬部分放電発信部３００（接地側装置部）における送信アンテナ３０１以外の部分（模擬信号発生部）と、Ｖ相側の部分放電受信部２００ａ（接地側装置部）における受信アンテナ２０１以外の部分（増幅表示部）とを相互に組み替えることにより、Ｕ相側およびＶ相側の接地側装置部を、それぞれ部分放電受信部２００ａおよび模擬部分放電信号発信部３００とした状態で、Ｕ相側の部分放電検出部１００Ｕ（電路導体側装置部）の検出感度の校正を行なうことができる。
【０１１４】
なお、上記の説明では、接地側装置部、すなわち、模擬部分放電信号発信部および部分放電受信部におけるそれぞれの機器構成の区分の方式として、アンテナとアンテナ以外の
部分とに区分する構成としたが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、アンテナおよび整合器からなるアンテナ側部分とそれ以降の反アンテナ側部分とに区分する構成、あるいは、アンテナ、整合器および伝送ケーブルからなるアンテナ側部分とそれ以降の反アンテナ側部分とに区分する構成を適用し、Ｕ相側の模擬部分放電発信部３００における反アンテナ側部分（模擬信号発生部）と、Ｖ相側の部分放電受信部２００ａにおける反アンテナ側部分（増幅表示部）とを相互に組み替えるようにしてもよい。
【０１１５】
ここで、接地側装置部における機器構成を区分する箇所には、例えばコネクタ接続構造など、脱着作業が容易であるとともに接続の信頼性が高い構成を適用することが好ましい。この点に関し、図１では、Ｕ相側の模擬部分放電発信部３００における伝送ケーブル３０３・直列コンデンサ３０４間、および、Ｖ相側の部分放電受信部２００ａにおける伝送ケーブル２０３・前置増幅器２０４間を、それぞれコネクタ接続部３１１および２１１で接続する構成を例示している。
【０１１６】
また、Ｕ相側とＶ相側との間で接地側装置部における反アンテナ側部分の機器を相互に組み換える上述の方式は、Ｕ相側とＷ相側との間においても同様である。
（ハ）また、上述のＵ相側とＶ相側との相互組み換えの場合に、Ｕ相側の送信アンテナ３０１を含む模擬部分放電発信部３００（接地側装置部）全体と、Ｖ相側の受信アンテナ２０１を含む部分放電受信部２００ａ（接地側装置部）全体とを相互に組み替える構成としてもよい。
【０１１７】
（ニ）そして、図１のように、３相とも部分放電検出部１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗを設けるとともに、１相（図１ではＵ相）に模擬部分放電信号発信部３００を設け、さらに他の２相（図１ではＶ，Ｗ相）にそれぞれ部分放電受信部２００ａ，２００ｂを設ける構成における校正作業手順は、例えば次のようなものとすることができる。
【０１１８】
（ａ）図１の装置構成において、Ｕ相側からの校正信号注入によりＶ，Ｗ相側の検出感度校正を行う。
（ｂ）Ｕ相に設けられている模擬部分放電信号発信部３００とＶ相に設けられている部分放電受信部２００ａとを相互に組み替え、Ｖ相側からの校正信号注入によりＵ相側の検出感度校正を行う。
【０１１９】
（ホ）また、図１では、３相とも部分放電検出部１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗを設けるとともに、１相（図１ではＵ相）に模擬部分放電信号発信部３００を設け、さらに他の２相（図１ではＶ，Ｗ相）にそれぞれ部分放電受信部２００ａ，２００ｂを設ける構成を示したが、部分放電受信部２００は１相（図１ではＶ相あるいはＷ相のいずれか１方）にのみ設ける構成としてもよい。後者の構成における校正作業手順は、例えば次のようなものとすることができる。
【０１２０】
（ａ）図１でＶ相にのみ部分放電受信部２００が設けられた装置構成において、Ｕ相側からの校正信号注入によりＶ相側の検出感度校正を行う。
（ｂ）Ｖ相に設けられていた部分放電受信部２００をＷ相に移設し、Ｕ相側からの校正信号注入によりＷ相側の検出感度校正を行う。
【０１２１】
（ｃ）Ｕ相に設けられている模擬部分放電信号発信部３００とＷ相に設けられている部分放電受信部２００とを相互に組み替え、Ｗ相側からの校正信号注入によりＵ相側の検出感度校正を行う。
【０１２２】
（部分放電測定装置におけるアンテナ対の構成例）
図３は、本発明の第１の実施形態による部分放電測定装置におけるアンテナ対、すなわ
ち、部分放電検出部（電路導体側装置部）および部分放電受信部（接地側装置部）の各アンテナの構成例を示す図であって、図３（ａ）は、部分放電検出部および部分放電受信部の各アンテナ同士を対向させた状態を示す側面図であり、図３（ｂ）は、部分放電受信部のアンテナの構成を示す正面図である。
【０１２３】
高圧電路側（電路導体側）に設置された部分放電検出部１００のアンテナ１０１は絶縁材１３１で被覆されており、絶縁材１３１の中心には凹部１３２が設けられている。接地側に設置された部分放電受信部２００のアンテナ２０１も絶縁材２３１で被覆されており、絶縁材２３１の中心には凸部２３２が設けられている。また、アンテナ２０１には長尺の絶縁材料よりなる絶縁ハンドル２３３が取付けられている。
【０１２４】
部分放電測定を行うために部分放電受信部２００のアンテナ２０１を部分放電検出部１００のアンテナ１０１に近接させる際、アンテナ２０１は、絶縁ハンドル２３３を介して操作員の手で支持され、目視での作業により、アンテナ１０１側の絶縁材１３１の凹部１３２にアンテナ２０１側の絶縁材２３１の凸部２３２が対応するようにして、アンテナ１０１側に近接される。このときに、高圧電路と接地との間の絶縁は、アンテナ１０１側の絶縁材１３１とアンテナ２０１側の絶縁材２３１とが直列になって構成されることにより、十分な絶縁性を有することができる。
【０１２５】
なお、図２で説明した模擬部分放電信号発信部（接地側装置部）３００のアンテナ３０１も、図３における部分放電受信部（接地側装置部）２００のアンテナ２０１と同様な構成、すなわち、図示しない絶縁材で被覆され、絶縁材の中心に凸部が設けられ、長尺の絶縁材料よりなる図示されない絶縁ハンドルが取付けられた構成とすることができる。そして、校正パルス信号を注入するために模擬部分放電信号発信部３００のアンテナ３０１を部分放電検出部１００のアンテナ１０１に近接させる作業も、図３で説明した、部分放電受信部２００のアンテナ２０１を部分放電検出部１００のアンテナ１０１に近接させる作業と同様にして行うことができる。
【０１２６】
（被測定機器における校正パルス信号の伝達経路）
図４は、３相変圧器における校正パルス信号（模擬部分放電信号）の伝達経路となる電気回路を示す図であって、本発明を３相の電気機器、特に変圧器に適用した時の校正パルス信号（模擬部分放電信号）の注入と、それにより校正される部分放電検出部との関係を示している。
【０１２７】
同様の回路は従来の部分放電測定装置を説明する図１８に示したが、図４は、３相回路であることを強調するとともに校正信号の注入部を加えたものである。この図４では高圧３相回路において頻繁に用いられるΔ結線で結線された３相変圧器の回路を示している。図４では、３相変圧器の主回路巻線である高圧巻線１Ｕ，１Ｖ，１ＷがΔ結線され、それぞれの高圧巻線の電圧切替用タップ端子（５Ｕ，５ａＵ、５Ｖ，５ａＶ、５Ｗ，５ａＷ）に部分放電検出部１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗが設けられている。なお、図１８では高圧巻線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの高圧巻線端子（４、４ａ）同士を相間で接続する高圧相間リード９（９ＵＶ，９ＶＷ，９ＷＵ）を図示していたが、図４では、高圧相間リード９の図示は省略している。
【０１２８】
模擬部分放電信号である校正パルス信号を、部分放電検出部１００Ｕを通して注入し、部分放電検出部１００Ｗを校正するには、図１に示しているように、部分放電検出部１００Ｕ（電路導体側装置部）のアンテナ１０１に対向するように、上述の模擬部分放電信号発信部３００（接地側装置部）の送信アンテナ３０１を配置する。
【０１２９】
部分放電検出部１００Ｕを通して注入された校正パルス信号（パルス電流）は、高速な
立ち上がり特性の信号であるため、変圧器の巻線導体のインダクタンスを通過するよりは巻線導体間のキャパシタンスを通して伝搬しやすい。校正パルス信号を注入する部分放電検出部１００Ｕから校正すべき部分放電検出部１００Ｗまでのキャパシタンスを介した伝達経路には、２つの経路が有り、第１の経路は図４のＣ１ＵとＣ２Ｗの直列回路であり、第２の経路はＣ２Ｕ、Ｃ１Ｖ、Ｃ２Ｖ、Ｃ１Ｗの直列回路である。
【０１３０】
図５は、３相変圧器における校正パルス信号（模擬部分放電信号）の送信端から受信端までの信号伝搬における等価的な電気回路を示す図であって、送信端の部分放電検出部１００Ｕから受信端の部分放電検出部１００Ｗにいたる信号伝搬経路における上記の各キャパシタンスからなる回路を示す。部分放電検出部１００Ｕにパルス電流として注入された校正パルス信号は前記の伝達経路を介してそのまま部分放電検出部１００Ｗのタップ端子５Ｗ，５ａＷを通過する電流になっている。Ｖ相用の検出端子である部分放電検出部１００Ｖのタップ端子５Ｖ，５ａＶは上記のＣ１Ｖ、Ｃ２Ｖの間にあり、これも部分放電検出部１００Ｕから注入された校正パルス信号（パルス電流）がそのまま通過する経路にあるため、部分放電検出部１００Ｕからの校正パルス信号の注入により部分放電検出部１００Ｗ，１００Ｖを共に校正することができる。
【０１３１】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態の構成例を示す図であり、本発明を３相変圧器に適用した場合の全体構成の一例を示すものである。また、図７は、図６の構成例における部分放電測定系を形成する部分放電検出部および部分放電受信部を示す図である。さらに、図８は、図７における部分放電検出部の構成を示す図である。
【０１３２】
本実施形態による部分放電測定装置は、図１〜２に示した第１の実施形態による部分放電測定装置とは、次の点で異なっており、それ以外の点では同様である。
（イ）部分放電検出部（電路導体側装置部）の構成：
図８に示しているように、第２の実施形態による部分放電検出部１００Ａは、部分放電電流が流れる電路導体部であるタップ接続導体７を周回する磁性体よりなるリング状コア１１と、該リング状コアに巻回される２次巻線１２と、空芯コイルであって１巻き以上の空芯ループアンテナからなるアンテナ１０１とを備えているが、第１の実施形態による部分放電検出部１００（図２０）におけるようなコンデンサ１１３は備えていない。そして、部分放電検出部１００Ａにおける２次巻線１２およびアンテナ１０１だけからなる閉回路では、２次巻線１２とアンテナ１０１とが直列回路を形成しているが、第１の実施形態による部分放電検出部１００（図２０）におけるような２次巻線１２とコンデンサ１１３とアンテナ１０１との直列共振回路は形成されていない。
【０１３３】
（ロ）部分放電受信部の構成：
図７に示しているように、第２の実施形態による部分放電受信部２００Ａは、部分放電検出部１００の送信アンテナ１０１から放射される磁界が鎖交するように配置した空芯コイルであって１巻以上の空芯ループアンテナからなる受信アンテナ２０１、受信アンテナ２０１のインピーダンスと伝送ケーブル２０３のインピーダンスとを整合する整合器２０２、伝送ケーブル２０３、受信信号を所定のレベルまで増幅する広帯域形の増幅器２２１、および、ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて受信信号の周波数別のレベルを計測することができる周波数別レベル計測器２２２からなる構成であり、周波数別レベル計測器２２２を備えている点で、第１の実施形態による部分放電受信部２００（図１９）とは異なっている。
【０１３４】
なお、本実施形態における模擬部分放電信号発信部３００の構成は、第１の実施形態と同じである。
また、図６は、上述の図１と同様に、部分放電測定装置の校正作業工程のうち、Ｕ相側からの校正信号注入によりＶ，Ｗ相側の検出感度校正を行う工程での装置構成を示すもの
であり、模擬部分放電信号発信部３００および部分放電受信部２００Ａが設けられる相は、校正作業工程の進行に応じて切り換えられる。
【０１３５】
そして、本実施形態による部分放電測定装置は、後述のように、検出感度校正工程において求められたＳ／Ｎ比の高い周波数を周波数別レベル計測器２２２の測定周波数とすることにより、高感度でＳ／Ｎ比の高い部分放電測定を行うことができる。
【０１３６】
（校正パルス信号の伝達特性の測定例）
図９は、本発明の第２の実施形態による部分放電測定装置における校正パルス信号の伝達特性を測定する方法を示すものであって、実験的に校正パルス信号を注入する１組のアンテナ１０１ａ，３０１と端子部（検出器）１１０Ａａ（図９右側）、それにキャパシタンスＣｓを介して接続された被校正側の端子部（検出器）１１０Ａｂと１組のアンテナ１０１ｂ，２０１（図９左側）からなる実験回路を模式的に示す図である。被測定機器の主回路部分（電路導体部）に注入された校正パルス信号（パルス電流）は、高速の立ち上がり特性の信号であるため、その伝達特性を決定するのは、校正パルス信号を注入する端子部である校正端から被校正側の端子部である測定端までのキャパシタンスＣＳであり、図８の実験回路では、これをパラメータにしている。
【０１３７】
図９の実験回路で用いた各アンテナのうち、アンテナ３０１，２０１は、いずれも直径９５ｍｍの１１．５回巻ループアンテナ（Φ９５／１１．５Ｔ）とするとともに、アンテナ１０１ａは直径９５ｍｍの５回巻ループアンテナ（Φ９５／５Ｔ）とし、さらに、アンテナ１０１ｂは直径１００ｍｍの５回巻ループアンテナ（Φ１００／５Ｔ）とした。そして、校正端側のアンテナ対１０１ａ，３０１と測定端側のアンテナ対１０１ｂ，２０１との各中心軸同士間の距離は４００ｍｍとし、両アンテナ対の間には、アルミニウム板を、その両面がそれぞれの側のアンテナ対と対向するようにして配設した。
【０１３８】
図９におけるアンテナ３０１に直列コンデンサ３０４を介してパルス電源３０５を接続した装置部分は、本実施形態における模擬部分放電信号発信部３００（図６）に相当するものであるが、図６における整合器３０２は設けていない。また、図９におけるアンテナ２０１を備えた装置部分は、本実施形態における部分放電受信部２００Ａ（図６あるいは図７）に相当するものであるが、図６あるいは図７における整合器２０２は設けておらず、また、増幅器２２１として、高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンスであるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）プローブを用い、このＦＥＴプローブの出力信号を、後述するように、オシロスコープ，スペクトラムアナライザなどの表示部に入力して、校正パルス信号に対応する検出信号の受信波形や受信信号スペクトルを測定するようにしている。
【０１３９】
また、図９における、アンテナ１０１ａに端子部（検出器）１１０Ａａを接続した装置部分、および、アンテナ１０１ｂに端子部（検出器）１１０Ａｂを接続した装置部分は、それぞれ、本実施形態における校正端側（校正信号注入側）および測定端側（被校正側）の部分放電検出部１００Ａに相当するものであり、リング状コア１１および２次巻線１２を備えた貫通形変流器と、アンテナ１０１ａあるいは１０１ｂとを、コンデンサ１１３を介装しないで直接接続した構成としている。
【０１４０】
図１０は、図９の実験回路における校正パルス信号に対応する検出信号の受信波形の測定例を示す図であって、校正パルス信号として５００ｐＣの電荷を校正端側から注入したときの測定端側における部分放電受信部の受信アンテナ２０１の端子電圧波形を示す。
【０１４１】
図１１は、図９の実験回路による校正パルス信号に対応する検出信号の受信信号スペクトルの測定例を示す図であって、受信アンテナ２０１の端子電圧をスペクトラムアナライ
ザで周波数別に見たときの端子電圧の大きさと、電圧波形をデジタル変換しＦＦＴ（高速フーリエ変換）して周波数成分を求めた結果を対応させて示したものである。図１１における上図（受信信号のスペクトラムアナライザによるスペクトル）と下図（受信信号波形のＦＦＴによるスペクトル）とは、元来同じ信号を、測定方法を変えて測定したものであるから、類似の結果となっている。
【０１４２】
（最適な同調周波数を得る方法）
スペクトラムアナライザで周波数別に測定信号の大きさを見ると（図１１の上図）、１０ＭＨｚ以下では前記の校正端から測定端までのキャパシタンスＣｓが大きいほど信号レベルが高いという特性が見られる。一方、１０ＭＨｚ以上の周波数ではキャパシタンスＣｓに対して極大値が存在する。この特性は、キャパシタンスＣｓと並存している配線のインダクタンスによる共振が原因で生じている。実際の部分放電の測定においても部分放電を測定すべき電気機器の主回路部分（電路導体）である巻線導体や接続導体などのインダクタンスによる共振周波数が存在するため、この共振周波数に同調して検出すれば部分放電の測定感度の向上をもたらすことが出来る。その際、選定する同調周波数は信号レベルだけではなく校正パルス信号の無いときのバックグラウンドレベルとの大きさの比を考慮することでＳ／Ｎ比の優れた測定を行うことが出来る。
【０１４３】
上記の同調周波数の決定は、次のように行う。部分放電測定装置の検出感度校正工程において、校正パルス信号を１相（例えはＵ相）の部分放電検出部を通して注入し、他相（例えばＶ相あるいはＷ相）の部分放電検出部からの検出出力信号を受信し、受信信号を例えばスペクトラムアナライザのような、ある帯域をもって測定周波数を可変できる測定器に入力する。校正パルス信号が注入されているときの周波数別の信号レベル、および、校正パルス信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く、かつ、信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数を求める。この周波数が最適な同調周波数となる。
【０１４４】
すなわち、例えば図１１の測定例では、上図と下図に共通した周波数として、8.2MHz, 11.9MHz, 16.9MHz, 19.2MHz, の４つのピーク周波数が得られるが、これらの周波数においては、Ｓ／Ｎ比が高いので、これに同調した測定を行うことで、バックグラウンドノイズに対する部分放電信号の感度が高い結果が得られる、ということである。このように、本発明では、校正パルス信号に対応する検出信号における周波数別の信号レベル、および、バックグラウンドレベルから、最適な同調周波数を定量的に得られる。なお、図１１のスペクトルに現われる各ピークは、４つのアンテナ、２対のアンテナ間結合、高圧電路の電気回路という７個の要素から発生する共振点と考えられる。
【０１４５】
また、本実施形態では、部分放電検出部１００Ａ（図８）の貫通形変流器における２次巻線側の回路が２次巻線１２およびアンテナ１０１だけからなる閉回路であって、第１の実施形態の部分放電検出部１００（図２０）におけるような２次巻線１２とコンデンサ１１３とアンテナ１０１との直列共振回路ではないため、校正パルス信号を注入したときの測定信号のスペクトルとして、上述の図１１のように、被測定機器の主回路部分（電路導体）のインダクタンスなどによる共振周波数に対応するピークを有するスペクトルが得られる。
【０１４６】
（最適な同調周波数による部分放電測定）
検出感度校正工程において、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数（以下「高信号レベル・高Ｓ／Ｎ周波数」という）が１つだけ得られる場合には、その周波数を最適な同調周波数とするとともに、上述の図１１のように高信号レベル・高Ｓ／Ｎ周波数（ピーク周波数）が複数得られる場合には、例えば、信号レベルの方を優先して信号レベルが最大である周波数を選択し
たり、Ｓ／Ｎ比の方を優先してＳ／Ｎ比が最大である周波数を選択したりすることなどにより、１つの最適な同調周波数を求める。そして、このようにして求めた１つの最適な同調周波数を部分放電受信部２００Ａにおける周波数別レベル計測器２２２の測定周波数とした状態で、実部分放電測定工程における実際の部分放電の測定を行うようにすることにより、高感度でＳ／Ｎ比の高い部分放電測定が可能となる。
【０１４７】
ここで、周波数別レベル計測器２２２としては、例えば上記のスペクトラムアナライザを用いることができるが、スペクトラムアナライザに限定されるものではなく、ある帯域幅をもって測定周波数を変化させて受信信号の周波数別のレベルを計測することができる構成であればよい。なお、周波数別レベル計測器２２２の測定周波数を１つの最適な同調周波数とした状態で行う測定操作は、周波数別レベル計測器２２２が例えばスペクトラムアナライザである場合には、ヘテロダインの周波数を固定して観測する操作となる。
【０１４８】
また、本実施形態においては、図１２に示すように、周波数別レベル計測器２２２の後段に信号処理器２２３を設けた構成としてもよい。図１２は、本発明の第２の実施形態の異なる構成例における部分放電測定系を形成する部分放電検出部および部分放電受信部を示す図である。図１２における部分放電受信部２００Ｂは、図７における部分放電受信部２００Ａに対して、周波数別レベル計測器２２２の後段に信号処理器２２３を付加した構成となっている。検出感度校正工程において、信号処理器２２３は、周波数別レベル計測器２２２の計測出力を入力させて、校正パルス信号が注入されているときの周波数別の信号レベル，および，校正パルス信号が注入されていないときの周波数別のバックグラウンドレベルをそれぞれ読み取り、信号レベルが高く，かつ，信号レベルとバックグラウンドレベルとの大きさの比であるＳ／Ｎ比の高い周波数（高信号レベル・高Ｓ／Ｎ周波数）を求め、高信号レベル・高Ｓ／Ｎ周波数が複数得られた場合には、信号レベルの方を優先して信号レベルが最大である周波数を選択したり、Ｓ／Ｎ比の方を優先してＳ／Ｎ比が最大である周波数を選択したりすることなどにより、１つの最適な同調周波数を求める。そして、実部分放電測定工程において、信号処理器２２３は、上記の１つの最適な同調周波数を測定周波数の指令値として周波数別レベル計測器２２２に与える。これにより、実部分放電測定工程では、周波数別レベル計測器２２２の測定周波数を１つの最適な同調周波数に設定した状態で高感度でＳＮ比の高い部分放電測定を行うことができる。
【０１４９】
なお、本実施形態において、図１２の構成例のような信号処理器２２３は必ずしも必要でなく、検出感度校正工程において、操作員が、周波数別レベル計測器２２２により得られた高信号レベル・高Ｓ／Ｎ周波数に基づいて１つの最適な同調周波数を求めるとともに、実部分放電測定工程において、操作員が、手動操作でもって周波数別レベル計測器２２２の測定周波数を上記同調周波数に設定した上で、周波数別レベル計測器２２２による測定操作を行うようにすれば、最適な同調周波数での部分放電測定を行うことができる。
【０１５０】
（ＦＥＴプローブの有効性）
また、図９に示すように、測定端側の受信アンテナ２０１を備えた部分放電受信部においては、増幅器２２１として、上記のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）プローブのような高入力インピーダンスで低出力インピーダンスのアンプを用いることも有効である。これにより、上記のように被測定機器の主回路部分（電路導体）のインダクタンスなどにより測定に用いる同調周波数が変化する場合における、整合器によるインピーダンス整合ができないという欠点を補うことができる。ＦＥＴの入力端は通常、抵抗分１０ＭΩ以上、静電容量分１０ｐＦ以下の入力インピーダンスを持つため、その入力インピーダンスがループアンテナのインピーダンスに比べて十分高く、ループアンテナの誘導起電力を減ずることがなく、また、入力インピーダンスにおける静電容量分による不要な共振周波数を、測定に影響しない周波数レベルまで十分高めることができる。特に、スペクトラムアナライザのような高周波に対応する測定器を信号の観測手段とする場合においては、測定器自体
の入力端における反射の影響を避けるため、測定器の入力インピーダンスが５０Ω程度の低インピーダンスとなっているので、上記のＦＥＴプローブを用いてインピーダンス変換を行うことは非常に有効な手段である。
【０１５１】
［第３の実施形態］
部分放電測定の対象である３相変圧器などの電気機器の通常運転時には、主回路（電路導体）に５０ないし６０Ｈｚの商用周波電流が流れる。このため、タップ接続導体などの電路導体部に設けられる部分放電検出部の貫通形変流器として高周波変流器を用いている場合には、高周波に対応した磁気回路に特有な低飽和磁束の問題があることから、商用周波電流が大きいときには、貫通形変流器におけるリング状コアが磁気飽和状態になり、貫通形変流器を部分放電電流検出用の変流器として動作させようとしても検出感度が低下するとともに、貫通側変流器を校正パルス信号注入用の変流器として動作させようとしても校正パルス信号を注入することができなくなる。
【０１５２】
貫通形変流器における上記のような磁気飽和を避けるためには、例えば図２０に示される部分放電検出部１００の構成において、リング状コア１１の断面積を、商用周波電流によって磁気飽和しないような大きな断面積値とすればよいが、貫通形変流器自体の体格が大きくなり、製作コストが高くなるとともに、検出器１１０、すなわちタップ端子５，５ａ付近の高電位部分が大きくなり、部分放電測定装置の全体構成が大形化して機器設置スペース上の問題にもなる。このため、リング状コア１１が小型であっても商用周波電流によって磁気飽和しないようにするための対策が必要となる。
【０１５３】
この点に関して、商用周波電流が部分放電による高周波電流とは周波数が３桁以上離れていることに着目して、リング状コアに２次巻線と同様にトロイダル状に巻回した補償巻線を設け、この補償巻線に商用周波成分を打ち消す方向に電流が流れるようにすることにより、リング状コア内の商用周波成分の磁束をキャンセルしてリング状コアが磁気飽和状態になるのを防止することができるので、３相変圧器など被測定対象の電気機器が通電状態であって主回路（電路導体）に大きな商用周波電流が流れている場合でも、貫通形変流器によって部分放電電流の検出および校正パルス信号の注入を行なうことが可能となる。
【０１５４】
上記のような補償巻線を用いた磁気飽和防止対策の具体的な構成の一例として、リング状コアを巻回するフィルタ巻線を設け、このフィルタ巻線の両端に商用周波数帯域を通過させるローパスフィルタの入力端を接続し、このローパスフィルタの出力端に商用周波数帯域の電流を流す負荷回路を接続した構成とすれば、商用周波成分がローパスフィルタを介して負荷回路に流れるので、フィルタ巻線にはリング状コア内の磁束を打ち消す方向に商用周波成分の電流が流れ、これにより、タップ接続導体などの電路導体部に商用周波数の大電流が流れても、リング状コア内の磁束は打ち消され、リング状コアが磁気飽和しなくなる。
【０１５５】
図１３は、上記のようなフィルタ巻線を設ける構成を適用してなる、本発明の第３の実施形態による部分放電測定装置における部分放電検出部の説明図であり、図１３（ａ）は上記部分放電検出部の構成図である。第３の実施形態による部分放電測定装置は、図１〜２に示した第１の実施形態による部分放電測定装置に対して、部分放電検出部においてフィルタ巻線１２１、ローパスフィルタ１２２および負荷回路１２３を設けた点が異なっており、その他の構成は同様である。検出器１１０Ｂのリング状コア１１には２次巻線１２に加えて、フィルタ巻線１２１が巻回されており、このフィルタ巻線１２１の両端に商用周波数帯域を通過させるローパスフィルタ１２２の入力端が接続される。このローパスフィルタ１２２の出力端に商用周波数帯域の電流を流す負荷回路１２３が接続される。商用周波成分がローパスフィルタ１２２を介して負荷回路１２３に流れるので、フィルタ巻線１２１にはリング状コア１１内の磁束を打ち消す方向に商用周波成分の電流が流れる。したがって、タップ接続導体７に商用周波数の大電流を流しても、リング状コア１１内の磁束は打ち消され、リング状コア１１が磁気飽和しなくなる。一方、部分放電の周波数帯である数十キロヘルツ以上の高周波成分の磁束は打ち消されない。このため、貫通形変流器による部分放電電流の検出および校正パルス信号の注入には何の支障も生じない。これによって、検出器１１０Ｂの体格が小さくなり、その製作費も安く済む。また、タップ端子５，５ａ付近の高電圧部分も小さくなり、部分放電測定装置の全体構成も小型化され、機器設置スペースも狭くて済む。
【０１５６】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のローパスフィルタ１２２の通過特性を示す特性線図である。横軸に周波数ｆを、縦軸に通過量（入力電圧Ｖ１に対する出力電圧Ｖ２の比、Ｖ２／Ｖ１）を示す。特性は１２９のようになり、遮断周波数ｆｃ以下の周波数成分を通過させる。この場合、遮断周波数ｆｃは商用周波数より大きく、かつ数十キロヘルツより小さく設定される。
【０１５７】
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のローパスフィルタ１２２の構成例を示す回路図である。ローパスフィルタ１２２が、インダクタンス１２５，１２６と抵抗１２４とキャパシタンス１２７とでＴ形に構成され、入力端にフィルタ巻線１２１が、出力端に負荷回路１２３としての抵抗１２８が接続されている。この回路において、遮断周波数をｆｃにしたい場合、抵抗１２４，１２８の抵抗値がともにＲ、キャパシタンス１２７の静電容量が２／（Ｒ・ｆｃ）、インダクタンス１２５，１２６の自己インダクタンスがともにＲ／ｆｃとなるように選べばよい。
【０１５８】
なお、第２の実施形態における部分放電検出部１００Ａ（図８）にも、本実施形態と同様な、リング状コア１１を巻回するフィルタ巻線１２１を設け、このフィルタ巻線１２１の両端に商用周波数帯域を通過させるローパスフィルタ１２２の入力端を接続し、このローパスフィルタ１２２の出力端に商用周波数帯域の電流を流す負荷回路１２３を接続した構成を適用することができ、これにより、被測定対象の電気機器の主回路（電路導体）に大きな商用周波電流が流れている場合でも、貫通形変流器によって部分放電電流の検出および校正パルス信号の注入を行なうことが可能となる。
【０１５９】
［第４の実施形態］
また、上記のような補償巻線を用いた磁気飽和防止対策の具体的な構成の他の一例として、リング状コアを巻回するとともに両端が短絡された短絡巻線が設けた構成としてもよく、短絡巻線自体の有するインダクタンス、導体抵抗、ターン間キャパシタンスがローパスフィルタと負荷回路とを構成するので、短絡巻線にリング状コア内の磁束を打ち消す方向に商用周波成分の電流が流れ、タップ接続導体などの導体部に商用周波数の大電流が流れても、リング状コア内の磁束は打ち消されリング状コアが磁気飽和しなくなる。
【０１６０】
図１４は、上記のような短絡巻線を適用してなる、本発明の第４の実施形態による部分放電測定装置における部分放電検出部の構成図である。第４の実施形態による部分放電測定装置は、図１〜２に示した第１の実施形態による部分放電測定装置に対して、部分放電検出部において短絡巻線１４１を設けた点が異なっており、その他の構成は同様である。検出器１１０Ｃのリング状コア１１には２次巻線１２に加えて、両端で短絡された短絡巻線１４１が巻回されている。この短絡巻線１４１側の回路は、等価的には図１３（ｃ）のローパスフィルタの回路と同等であり、短絡巻線１４１自体の有する自己インダクタンス、導体抵抗、ターン間のキャパシタンス（静電容量）がそれぞれ図１３（ｃ）のインダクタンス１２５，１２６、抵抗１２４，１２８、キャパシタンス１２７を構成している。したがって、リング状コア１１を貫通するタップ接続導体７に大電流が流れても、リング状コア１１内の磁束は打ち消され、鉄心が磁気飽和しなくなる。一方、部分放電の周波数帯である数十キロヘルツ以上の高周波成分は打ち消されない。このため、貫通形変流器による部分放電電流の検出および校正パルス信号の注入には何の支障も生じない。これによって、検出器１１０Ｃの体格が小さくなり、その製作費も安く済む。また、タップ端子５，５ａ付近の高電圧部分も小さくなり、部分放電測定装置の全体構成も小型化され、機器設置スペースも狭くて済む。
【０１６１】
なお、第２の実施形態における部分放電検出部１００Ａ（図８）にも、本実施形態と同様な、リング状コア１１を巻回する短絡巻線１４１を設けた構成を適用することができ、これにより、被測定対象の電気機器の主回路（電路導体）に大きな商用周波電流が流れている場合でも、貫通形変流器によって部分放電電流の検出および校正パルス信号の注入を行なうことが可能となる。
【０１６２】
［本発明の適用対象］
なお、上述の実施形態では、主に、電気機器のうち、３相機器、特に３相変圧器を対象として、検出信号を磁界として伝送する方式の部分放電測定装置における部分放電検出部を、それぞれの相に各１式組設け、各相のうちの１相に設けた部分放電検出部を模擬部分放電信号である校正パルス信号の注入に用い、他の相に設けた部分放電検出部で検出することにより、検出相に設けた装置の検出感度の校正を行う構成について説明した。
【０１６３】
被測定機器が３相変圧器などの３相機器である場合、各相の主回路（電路導体）が構造的、電気的に隣接する関係にあり、校正パルス信号の高速な立ち上がり特性に対応する高周波領域における各相の主回路（電路導体）同士間の静電容量的結合が大きいことから、各相の主回路（電路導体）同士間での校正パルス信号の伝搬において、上記静電容量を通して、外部ノイズに比べて十分大きなパルス電流を流すことができる。また、各相の主回路（電路導体）同士間の静電容量的結合が大きいことにより、校正パルス信号の注入される相の電路導体部から校正対象である他相の電路導体部までのインピーダンスが被測定機器の外部の電路導体部までのインピーダンスに比べて低いため、３相回路の１相に注入された校正パルス信号はパルス電流として他相の電路導体部を上記のインピーダンスの比率の逆数に相当する大きな比率で流れることになり、これにより、検出感度の校正において被測定機器以外の機器、装置からの影響を小さくすることができる。従って、本発明による部分放電測定装置、部分放電測定装置の校正方法および部分放電測定方法は、被測定機器が３相機器である場合に、好適に適用することができる。
【０１６４】
また、被測定機器が特に３相変圧器である場合には、さらに、各相の主回路巻線において巻線導体間（ターン間）のキャパシタンスが存在することにより、高速な立ち上がり特性の校正パルス信号に対して各相の主回路巻線のインピーダンスが低く、主回路巻線における例えば電圧切替用タップ端子などの，部分放電検出部が設けられる電路導体部から、主回路巻線同士の相間接続導体部分までのインピーダンスが低いため、校正パルス信号の注入される相の電路導体部から校正対象である他相の電路導体部までのインピーダンスは特に低いものとなっており、本発明を特に好適に適用することができる。
【０１６５】
しかしながら、本発明による部分放電測定装置、部分放電測定装置の校正方法および部分放電測定方法の対象となる電気機器は、３相変圧器などの３相機器に限定されるものではなく、電路導体において部分放電検出部が設けられる２箇所以上の電路導体部同士が静電容量的に互い結合されている構成であればよく、本発明は、３相以外の多相機器にも適用可能であり、さらには、例えば２巻線を有する単相変圧器などの単相機器にも適用可能である。
【０１６６】
そして、本発明による部分放電測定装置、部分放電測定装置の校正方法および部分放電測定方法は、その対象として、変圧器以外の例えば計器用変圧器（ＰＴ）や計器用変流器（ＣＴ）などの電磁誘導巻線を持つ誘導電器にも好適に適用することができるとともに、さらには、高電圧に充電された導体部分を備える開閉器など全ての電気機器に広く適用することができる。
【０１６７】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成例を示す図である。
【図２】図１の構成例における部分放電検出部および模擬部分放電信号発信部を示す図である。
【図３】図１の構成例におけるアンテナ対の構成を示す図である。
【図４】３相変圧器における校正パルス信号の伝達経路となる電気回路を示す図である。
【図５】３相変圧器における校正パルス信号の送信端から受信端までの伝達経路の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の構成例を示す図である。
【図７】図６の構成例における部分放電検出部および部分放電受信部を示す図である。
【図８】図７における部分放電検出部の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による部分放電測定装置の実験回路を模式的に示す図である。
【図１０】図９の実験回路による校正パルス信号の受信波形の測定例を示す図である。
【図１１】図９の実験回路による校正パルス信号の受信信号スペクトルの測定例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の異なる構成例における部分放電検出部および部分放電受信部を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における部分放電検出部の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態における部分放電検出部の構成を示す図である。
【図１５】モールド変圧器の外観と外部との接続端子を示す図である。
【図１６】従来のモールド変圧器の部分放電測定装置の構成を示す図である。
【図１７】図１６の部分放電測定装置における部分放電検出部の構成を示す図である。
【図１８】図１６の部分放電測定装置と３相モールド変圧器の高圧巻線との接続を示す図である。
【図１９】先願（特願２００６−２６３６６８号）の部分放電測定装置における部分放電検出部および部分放電受信部を示す図である。
【図２０】先願（特願２００６−２６３６６８号）の部分放電測定装置における部分放電検出部の構成を示す図である。
【図２１】校正回路の一例を原理的に示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１      高圧巻線
２      鉄心
３、３ａ      フレーム
４、４ａ      高圧巻線端子（電路接続端子）
５、５ａ      タップ端子
６      高圧相間リード接続部（高圧巻線接続子）
７      タップ接続導体
８      高圧母線（高圧電路導体）
９      高圧相間リード（巻線接続わたり導体）
１０      検出器
１１      リング状コア
１２      ２次巻線
１３      コンデンサ
２０      電気−光変換器
２１      増幅部
２２      電気−光変換部
２５      部分放電検出部
３０      光ケーブル
４１      光−電気変換器
４２      主増幅器
４３      表示部
４５      部分放電受信部
１００、１００Ａ      部分放電検出部
１０１      空芯コイル（電路導体側アンテナ）
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ      検出器
１１３      直列コンデンサ
１２１      補償巻線
１２２      ローパスフィルタ
１２３      負荷回路
１４１      短絡巻線
２００、２００Ａ、２００Ｂ      部分放電受信部
２０１      空芯コイル（受信アンテナ）
２０２      整合器
２０３      伝送ケーブル
２０４      前置増幅器
２０５      主増幅器
２０６      表示部
２２１      増幅器
２２２      周波数別レベル計測器
２２３      信号処理器
３００      模擬部分放電信号発信部
３０１      空芯コイル（送信アンテナ）
３０２      整合器
３０３      伝送ケーブル
３０４      直列コンデンサ
３０５      パルス電源
【図１】
0005007649.tif 000002
【図２】
0005007649.tif 000003
【図３】
0005007649.tif 000004
【図４】
0005007649.tif 000005
【図５】
0005007649.tif 000006
【図６】
0005007649.tif 000007
【図７】
0005007649.tif 000008
【図８】
0005007649.tif 000009
【図９】
0005007649.tif 000010
【図１０】
0005007649.tif 000011
【図１１】
0005007649.tif 000012
【図１２】
0005007649.tif 000013
【図１３】
0005007649.tif 000014
【図１４】
0005007649.tif 000015
【図１５】
0005007649.tif 000016
【図１６】
0005007649.tif 000017
【図１７】
0005007649.tif 000018
【図１８】
0005007649.tif 000019
【図１９】
0005007649.tif 000020
【図２０】
0005007649.tif 000021
【図２１】
0005007649.tif 000022