JP2003207536A - 部分放電測定回路の校正用パルス発生回路及び動作確認方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 校正電荷量と放電開始電圧値の特定の困難さ
故に生じる部分放電試験における測定のバラツキ問題に
対し、高電圧発生装置の試験電圧を利用して放電パルス
と等価なパルスを発生させ且つ試験電圧信号にこの等価
パルスを重畳させることによって、部分放電開始電圧及
び発生電荷量の特定が容易になるパルス信号発生回路を
提供すると共に、これを用いた測定回路の動作確認方法
を提供する。 【解決手段】 直列接続したコンデンサ１とコンデンサ
２を具え、コンデンサ２の両端にスイッチ５を並列接続
し、コンデンサ２の両端電圧を比較器４の比較電圧と
し、比較電圧が基準電圧よりも高くなった瞬間コンデン
サ２の両端を短絡してパルス信号を得、コンデンサ１を
通して該パルス信号を高電圧発生装置の試験電圧に重畳
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は部分放電試験装置に
関し、特に、部分放電測定回路の校正用パルス発生回路
及び部分放電測定回路の動作確認方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】部分放電量の測定回路（以下「測定回
路」という。）の校正は、「ＪＥＣ−０４０１（電気学
会 電気規格調査会標準規格）」中の４．１及び４．２
に規定されているとおり、高電圧を印加して供試物の部
分放電量を実測する前即ち始業点検時に、電源、供試物
及び測定回路など、すべての構成要素が接続された状態
で測定回路の校正を行わなければならない上、供試物と
測定回路が変わるごとに校正し直さなければならない。
そして測定回路の校正方法は、校正用電荷発生回路を用
いて供試物の電極間に既知の電荷ｑｏを注入し、この電
荷量と測定回路の指示値との換算係数を求めて行う（以
下この方法を「電荷注入法」という。）。この場合、前
記規格４．２「放電パルスの大きさの校正」の項に図示
される図４（ａ）においてパルス電圧発生器（ＰＧ）の
出力Ｕｏを、コンデンサＣｏを通して供試物Ｃａの電極
間に注入すると、校正電荷ｑｏは であるため、Ｃａ≫Ｃｏとなるように各々の値を選べ
ば、供試物に注入される校正電荷ｑｏは、 になる。

【０００３】また、前記規格の７．には部分放電の測定
感度に大きな影響を及ぼすものとして雑音レベルの存在
について指摘されており、「ＩＥＣ６０６６４−１（低
電圧システム内装置の絶縁協調）の付属書Ｃ中のＣ．４
校正」にはテストリードや治具などが発生する部分放電
量や雑音レベルの確認方法について記載されている。そ
して、何れの規格においても雑音レベルの大きさが測定
しようとする放電パルスの５０％以下である必要がある
旨記載されているため、始業点検時には、測定回路の校
正の他、供試物に所定の高電圧を印加した状態で雑音レ
ベルの確認を含めた測定回路の動作確認を行うことが望
まれる。

【０００４】電荷注入法では通常、信号発生器の出力を
微分するなどして擬似的な放電パルス信号波形を得、こ
れにより測定回路の校正を行うか、又はパルス発生器の
出力信号によって測定回路の校正を行っている。しか
し、一般的なパルス発生器や信号発生器では高電圧を発
生することが至難であるため、これらを用いて雑音レベ
ルの確認を行うことは不可能である。そこで、雑音レベ
ルの確認や部分放電現象の発生する電圧即ち部分放電開
始電圧や発生電荷量の特定は、部分放電測定装置或は耐
電圧試験装置などのような交流の高電圧発生装置を用い
て直接供試物に高電圧を印加して、これらの値を実測す
ることで行っているが、元来部分放電現象はランダムに
発生する上、測定環境などによっても放電現象の出現状
況や放電レベルが一様でないため、部分放電開始電圧や
発生電荷量を特定することは容易でない。

【０００５】この対処策として、予め部分放電開始電圧
及び発生電荷量が実測されている試料を用いるという方
法（以下「標準サンプル法」という。）が一般的に行わ
れる。この標準サンプル法は、具体的には供試物に見立
てた試料を製作するか又は供試物の中から任意に選択す
るなどして試料を用意し、これに所定の部分放電試験を
行い、該試料の部分放電開始電圧及び発生電荷量を測定
し、この実測値を放電電荷量の標準値と見做した上、該
標準試料によって測定回路の動作確認を行うものであ
る。

【０００６】しかし、該標準試料は、所望の静電容量の
ものを自在に選択することができないばかりか度重なる
高電圧印加履歴によって著しく劣化し、該標準試料に対
する経時変化の影響や湿気付着の影響を防止するのも困
難であるため、標準サンプル法によっても測定にバラツ
キが生じ易く、各構成要素の接続経路間における断線事
故の発生確認も信頼性が乏しいものにならざるを得な
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記課題を
解決するためになされたものであって、その目的は、放
電現象と等価のパルスを部分放電試験電圧へ重畳させる
パルス信号発生回路を提供すると共に、これを用いた測
定回路の動作確認方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち上記課題を解決する
ため、請求項１に記載の発明は、比較器４と、直列接続
したコンデンサ１及びコンデンサ２とを具え、コンデン
サ２の両端に比較器４によってオン／オフが制御される
スイッチ５を並列接続し、コンデンサ２の両端電圧を前
記比較器の比較電圧とし、比較電圧が基準電圧よりも高
くなると、スイッチ５は、コンデンサ２の両端を短絡し
てパルス信号を得ることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１に記戴
の校正用パルス発生回路を用いた部分放電測定回路の動
作確認方法であって、部分放電測定回路を校正するステ
ップと、雑音レベルを確認するステップからなることを
特徴とする。

【発明の実施の形態】

【００１０】本発明者は、標準サンプル法の欠点が標準
電荷量の信頼性の乏しさ故に生じている点と、部分放電
装置或は耐電圧試験装置のような交流の高電圧発生装置
（以下「高電圧発生器」という。）も一種の信号発生器
である点に着目し、高電圧発生器の試験電圧を利用して
放電パルスと等価なパルス信号を発生させた上、このパ
ルス信号を試験電圧信号に重畳させることによって、部
分放電開始電圧及び発生電荷量の特定が容易になるばか
りか再現性の高い雑音レベルの確認や測定が可能になる
という着想を得、本発明を創出するに至った。以下に、
図１及び図２に基づき請求項１に記載の発明について説
明する。なお、図１は、本発明の一実施例を示したもの
であり、また図２はその動作波形を示している。

【００１１】比較器４のプラス端子はコンデンサ２に接
続し、比較器４のマイナス端子は基準電圧３に接続す
る。そして、図１に示すＡ端子及びＢ端子を高電圧発生
器の試験電圧印加端子に夫々接続し、該高電圧発生器か
ら試験電圧を印加すると、コンデンサ１及びコンデンサ
２は充電状態となる。ここで、コンデンサ１の両端電圧
をＶｃ１とし静電容量をＣ１とし、コンデンサ２の両端
電圧をＶｃ２とし静電容量をＣ２とし、試験電圧をＶａ
とすると、夫々のコンデンサの両端電圧は、 となり、Ｖｃ２が比較電圧として比較器４に入力され
る。なお、本実施例でのコンデンサ１とコンデンサ２の
容量関係は、 Ｃ１≪Ｃ２ である。

【００１２】基準電圧３の電圧をＶｒとすると、試験電
圧Ｖａの印加に伴いコンデンサ２の両端電圧Ｖｃ２がＶ
ｒよりも高くなった瞬間、比較器４はスイッチ５をオン
にする。すると、スイッチ５はコンデンサ２の両端を短
絡してコンデンサ２に蓄えられた電荷を放電させ、Ｖｃ
２は瞬時にゼロボルトになる。また比較器４はＶｃ２が
Ｖｒよりも低くなった瞬間スイッチ５をオフにするた
め、Ｖｃ２が瞬時にゼロボルトになると同時にコンデン
サ２は充電を開始する。そして、Ｖｃ２がＶｒより高く
なった瞬間再びスイッチ５がオンとなり、Ｖｃ２は瞬時
にゼロボルトになる。このような一連の動作を繰り返す
ことでコンデンサ２の両端には図２の１１に示す如く、
Ｖｒの振幅を持つ鋸歯状波形が出現する。但し、周知の
とおり、コンデンサが充電状態にある期間は、出力波形
が上昇を開始してから最大値に到達するまでの期間であ
るため、高電圧発生器の試験電圧波形が下降状態にある
時には鋸歯状波形が出現することはない。なお、本実施
例では比較器４のプラス入力をＶｃ２側としマイナス入
力をＶｒ側としているが、Ｖｃ２がＶｒより高くなった
時にコンデンサ２の両端を短絡するようにスイッチ５を
動作させることが可能な場合は、比較器４の入力極性は
この逆でも良い。

【００１３】一方コンデンサ１は、コンデンサ１とコン
デンサ２の容量がＣ１≪Ｃ２の関係にあるため、瞬時に
フル充電状態になる。その結果コンデンサ１は、スイッ
チ５のオン／オフ動作に対応して図２の１２に示す如
く、Ｖｒの振幅を持つパルス状信号を発生するように機
能し且つ同図１０に示す如く、パルス状信号を試験電圧
へ重畳させるように作用する。この時、該パルス状信号
の電荷量をｑｐとすると、ｑｐは、 ｑｐ＝Ｃ１×Ｖｒ〔Ｃ〕 であるから、コンデンサ１は、試験電圧にパルス状信号
を重畳させる作用のみに止まらず、一定の電荷量を注入
する効果も果たしている。そして、この効果は電荷注入
法の原理に等しいため、該ｑｐは前記式の校正電荷量
ｑｏに相当し、該パルス状信号の振幅Ｖｒは部分放電開
始電圧Ｕｏに相当し、Ｃ１はＣｏに相当する。よって、
校正電荷量ｑｏは以下の式から求めることができる。

【００１４】以上説明したとおり、本発明は、高電圧発
生器と併用することで、高電圧型の電荷注入法を実現し
た上、基準電圧Ｖｒ及びＣ１を適宜設定することにより
所望の校正電荷量を自在に求めることが可能であるばか
りか部分放電開始電圧の特定も容易である。更に以下の
式から明らかな如く、Ｃ２の値を適宜設定すると、所
望の試験電圧Ｖａも自在に求めることができる。

【００１５】請求項２の発明は、本パルス信号発生回路
を用いた部分放電測定回路の動作確認方法であり、特
に、該測定回路の校正方法並びに雑音レベルの確認方法
に関する。以下に、図３に示す一実施例と図４に示すフ
ローチャートとに基づき本発明の測定回路の校正工程
（ステップａ）及び雑音レベルの確認工程（ステップ
ｂ）について説明する。なお、図３は、高電圧発生器と
測定回路の双方を装備する部分放電測定装置（以下「測
定装置」という。）を用いた一実施例であるが、本発明
は、高電圧発生器と部分放電測定回路とを独立させて試
験を行う場合であっても測定回路の校正や雑音レベルの
確認を行うことができる。

【００１６】測定装置２０、テストリード２１、パルス
信号発生回路２２、供試物２３の他、電源、ジグなど、
測定に必要なすべての構成要素を接続する。このとき発
生回路２２のＡ端子及びＢ端子は、夫々対応する端子即
ち測定装置２０の試験電圧出力端子Ａ′及びＢ′と、供
試物２３のＡ′電極及びＢ′電極に接続する。そして前
記式にて校正電荷量ｑｏを所望の値になるようにＣ１
及びＶｒを設定し、前記式から、所望の試験電圧値Ｖ
ａになるようにＣ２を設定する。但し、測定回路の校正
では不要な雑音の発生を除去する必要があるため、高電
圧を印加することが許されないので、最初にＶａ値を定
めておき、この値を満足するＣ１、Ｃ２、Ｖｒ、校正電
荷量ｑｏを求めるか、或は最初に部分放電開始電圧Ｖｒ
を定めておき、所望の試験電圧ＶａになるようにＣ１及
びＣ２の値を設定しても良いが、それぞれの値の設定に
際しては、本ステップ開始前に予め最適値を計算してお
く方が望ましい。所定の設定を完了した後、測定装置２
０から試験電圧Ｖａを出力すると、Ｖａは放電現象と等
価なパルス信号を重畳し且つ校正電荷量ｑｏが注入され
たＶａ′に変化する。そして、該Ｖａ′にて測定回路の
校正を行い、本工程を終了する。

【００１７】次に雑音レベルの確認工程（ステップｂ）
について説明する。ステップａ同様、先ず雑音レベルの
確認に必要なすべての構成要素を接続する。そして、ス
テップａと同様の手順と計算式を用いて校正電荷量ｑ
ｏ、部分放電開始電圧Ｖｒ、試験電圧Ｖａ、Ｃ１、Ｃ
２、など、本工程に必要な値を設定する。但し、規格な
どによって試験電圧が定められている場合は、先ずその
値に適合させなければならないので、各規格における試
験或は測定条件などを考慮して、予め最適値を計算して
おく方が望ましい。これらの値を設定した後、測定装置
２０から試験電圧Ｖａを印加すると、Ｖａは放電現象と
等価なパルス信号を重畳し且つ校正電荷量ｑｏが注入さ
れたＶａ′に変化する。そこで該Ｖａ′にて雑音レベル
の確認を行う。この時、雑音レベルの実測値がｑｏ′で
あったとすると、すべての構成要素の雑音ｑｏｓは となる。従って、ｑｏ ＝ｑｏであれば、異常な部分放
電現象はまったく出現していないことになり、また、 ｑｏ′≧１．５ｑｏ であれば、雑音レベルが５０％以上との判定を行い、異
常雑音の発生原因を除去し、５０％以下の雑音レベルで
あることが確認できた時点で本工程を終了する。なお、
また、本工程はステップａに関係なく独立して行えるた
め、図４のフローチャートに示すステップａとステップ
ｂの順序を逆にして、最初に本ステップｂを実行しても
良い。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１の発明
は、極めて簡易な回路でありながら放電パルスと等価の
パルスを高電圧発生器の試験電圧信号に重畳させること
で電荷注入法を実現し、またこの発生回路を用いた請求
項２の発明は、標準サンプル法の欠点即ち校正電荷や部
分放電開始電圧を自在に設定し得ない点及び各構成要素
の接続経路間における断線事故による異常電荷の発見が
不確実であるという点の解消はもとより、電荷注入法を
用いた高電圧の印加も実現しているため、極めて再現性
の高い雑音レベルの確認が可能である。更にこれらの発
明では短時間に始業点検を実行することができる上、信
号発生器や標準試料を不要としているため、コスト面や
工数の面においても格段の改善が図れるなど、数多の効
果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例を示した図である。

【図２】請求項１の発明によって発生される信号波形を
示した図である。

【図３】請求項１の発明を用いる校正方法の一実施例を
示した図である。

【図４】校正及び雑音レベルの確認手順をフローチャー
トで示した図である。

【符号の説明】

１ コンデンサ ２ コンデンサ ３ 基準電圧 ４ 比較器 ５ スイッチ １０ 高電圧波形 １１ コンデンサ２の両端電圧波形 １２ パルス状信号 ２０ 部分放電測定装置 ２１ テストリード ２２ パルス信号発生器 ２３ 供試物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 雅行 豊橋市天伯町雲雀ケ丘１−１ 豊橋技術科 学大学内 Ｆターム(参考） 2G015 AA00 BA04 CA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比較器と、直列接続した第１のコンデン
   サ及び第２のコンデンサとを具え、 前記第２のコンデンサの両端にスイッチ手段を並列接続
   し、 前記第２のコンデンサの両端電圧を前記比較器の比較電
   圧とし、 前記比較電圧が基準電圧よりも高くなった瞬間、前記ス
   イッチ手段は前記第２のコンデンサの両端を短絡するこ
   とを特徴とする部分放電測定回路の校正用パルス発生回
   路。
2. 【請求項２】 請求項１に記戴する発明を用いた部分放
   電測定回路の動作確認方法であって、 部分放電測定回路を校正するステップと、雑音レベルの
   確認を行うステップからなることを特徴とする動作確認
   方法。