JPH0384480A - 超低周波電源による電動機等の絶縁劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電動機等各種電気機器の絶縁物の汚損、吸湿
、損傷等劣化を診断する方法に関するものである。

（従来の技術） 電動機等各種電気機器の保守、交換の要否判断にあたっ
ては、絶縁物の劣化の程度を正確に判定、診断すること
が必要である。

この点従来のこの種の判断は、商用周波数（５０＆、６
０段）の交流電圧を用いた各種パラメータ測定機を使用
し、それによって得られたデータ（＃＠縁低抵抗静電容
量、誘電正接、部分放電、ボイド放電等）に基づいて行
なっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらそのような方法では、商用周波数の交流電
源を用いているため、種々の問題点があった。即ち、電
界がかかる範囲が狭小であり、ボイドが多く発生する箇
所まで検知できない、しかもそのような従前の各種パラ
メータ測定機で得られたデータをそのまま用いるのでは
、電動機等の状態把握の単なる目安にしかならず、絶縁
物の寿命や劣化判定をするまでには至らなかったのであ
る。さらに商用周波数の交流電源装置は大型のため、診
断対象物に近傍して設置できず、そのため介在させるリ
ード線の部分で外界からの影響を受け、しかもそれが増
幅器によって増幅されてしまい、部分放電については正
確な測定データを抽出しずらかった。また商用交流周波
数では交番周期が短いので、放電特性が正極と負極とを
合算したデータしか得られなかったのである。

（課題を解決するための手段） この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、商
用周波数の交流電源にかえて超低周波電源を用い、さ、
らに劣化判定にあたって新しいパラメータを用いて、問
題の解決を図るものである。

なおこの発明にいうところの超低周波とは、５胞以下の
ものをいう。

而してその具体的な構成についていうと、まず請求項第
１項は９診断対象物に対して超低周波の電圧を加えて得
た交直絶縁抵抗比によって、電動機等の＄１！縁破壊電
圧を推定することを特徴とする診断方法である。ここに
いう交直絶縁抵抗比とは、直流絶縁抵抗をＲ１誘電正接
における等価並列抵抗をＲａとすれば、Ｒ／Ｒａであっ
て、Ｒ／Ｒａ＝　ωＸ　ＣＲＸ　ｔａｎδ で表わせるものである。なお、Ｃは静電容量である。

さらに請求項第２項として１診断対象物に対して超低周
波電圧を加えて得た交直絶縁抵抗比と高低圧直流絶縁抵
抗比によって、絶縁物の汚損程度を判断することを特徴
とする方法も提案できる。

ここにいう高低圧直流絶縁抵抗比とは、高い電圧の直流
絶縁抵抗計と低い電圧の直流絶縁抵抗計の指示値を夫＃
、Ｒ１，Ｒとすれば、Ｒ１／Ｒで表わすものである。ま
た交直絶縁抵抗比とは、上述のＲ／Ｒａをいう。

さらにまた請求項第３項として１診断対象物に対して、
超低周波の電圧を加えて得られた部分放電の発生パター
ンによって、絶縁物の損傷程度を判断することを特徴と
する方法も提案できる。

（作　用） 超低周波電源によれば、加える波形が直流に近いことか
ら、電動機等のコイルエンドにまで電界がかかり、従来
の測定機ではキャッチできなかった傷や欠陥等も検出で
きる。また超低周波であるから、交流波形をゆっくりか
けることになり、絶縁物の寿命を縮める要因である。ボ
イド（微小の空隙や傷）の放電現象を正確に捉えて判定
できるものである。また超低周波電圧電源装置が小型化
できるので、診断対象物の近傍に設置することができる
。

超低周波電圧電源はそのような作用を有するものであり
、この発明ではそれを利用し、さらに判定にあたっては
新しいパラメータを用いている。

即ち請求項第１項の発明によれば、当該超低周波電圧に
よって得た等価並列抵抗（Ｒａ）をベースに、直流絶縁
抵抗（Ｒ）で局所的欠陥かどうか、また等価並列抵抗（
Ｒａ）で全体的不良かどうかで判別する。

ここで直流絶縁抵抗（Ｒ）は微小な部分について敏感で
あり、欠陥があった場合には直流絶縁抵抗（１’ｌ）の
値は小さくなる。これに対して、等価並列抵抗（Ｒａ）
は全体の平均的な指標であり、全体的に絶縁物が不良の
場合には、その値が高くなるものである。

而して絶縁物に汚れがないときは絶縁破壊電圧の値は高
いものであるが、このときの交直絶縁抵抗比Ｒ／Ｒａの
値もそれに比例して高くなることが、実験によって判明
した。従ってＲ／Ｒａの値によって絶縁破壊電圧の値を
推定でき、Ｍ縁の劣化の程度が判定できるものである。

次に請求項第２項についていうと、絶縁物の汚れは、加
える電圧に比例して漏れ電流が変化するのと相関関係に
ある。従って、絶縁物が綺麗な場合には、Ｒ１／Ｒがｌ
となり、汚れに比例してＲ１／Ｒは１以下となる。そし
てこの高低圧直流絶縁抵抗比Ｒ１／Ｈに請求項第１項に
記載した。別の汚損、吸湿、劣化を判定する指標である
交直絶縁抵抗比Ｒ／Ｒａを組み合わせれば、絶縁物の汚
損程度をより確実に判断することができるものである。

従って、電動機を分解しなくても１巻線の汚れの程度を
把握できるものである。

また請求項第３項によれば、絶縁物の傷の付き具合によ
り、部分放電の発生パターンが異なっていることが判明
したので、この特性を利用して絶縁層のボイド放電、汚
損吸湿、絶縁層を判別することが可能となる。即ち、絶
縁層の内部にできた傷やボイドの場合１部分放電の発生
パターンは。

正負両極対称の放電特性として現われ、絶縁表面の汚損
吸湿、絶縁表面損傷の場合には、正負両極非対称の放電
特性として現われることが、実験によって確認できた。

また傷と汚れの見極めについても、最大放電電荷が大の
場合には傷、最大放電電荷が小の場合には、汚れである
ことが判明した。

従って、超低周波電源による電圧を印加して、その部分
放電の発生パターンを分析することにより、絶縁物の損
傷程度、汚れの存否を知ることができるのである。

（実施例） 以下、この発明の各実施例を説明する。まず。

請求項第１項の実施例について説明すると、本実施例で
は、周波数が０．１＆の超低周波の電圧を電動機の巻線
に印加し、その結果に基づいて新パラメータ（Ｒ／Ｒａ
）と絶縁破壊電圧（ＶＢＤ）との関係、並びに使用年数
との関係を求め、これによって巻線の絶縁劣化を判定し
ようとするものであり、第１図は新パラメータ（Ｒ／Ｒ
ａ）並びに使用年数を横軸、絶縁破壊電圧（ＶＢＤ）を
縦軸にとって各々の関係をグラフに示したものである。

なお図中、ＶＢＤｌ、ＶＢＤ２、ＶＢＤ３は夫々ｘ、ｙ
、巻換年時における絶縁物の絶縁破壊電圧を示し、また
新パラメータＲ／Ｒａのうち、Ｒは０．５ｋＶにおける
絶縁抵抗、　Ｒａはｔａｎδにおける等価並列抵抗であ
る。

ここで絶縁劣化速度をＫとすれば、 Ｋ　＝　（ＶＢＤＩ−ＶＢＤ２）／（Ｘ　−：ｙ　）ま
た巻替予定年数をＡとすれば、 Ａ　＝　（ＶＢＤ２−　ＶＢＤ３）／Ｋ　　として与え
られる。

而してこのグラフからも明らかなように、新パラメータ
の値と絶縁破壊電圧との関係は比例関係にあり、また使
用年数と絶縁破壊電圧との関係も比例関係にある。従っ
て新パラメータ（Ｒ／Ｒａ）の値によって、まず絶縁破
壊電圧（ＶＢＤ）が推定でき、さらにそのようにして推
定された当該絶縁破壊電圧（ＶＢＤ）によっ、て、使用
年数をたどれば経年変化がわかり、絶縁物の余寿命も推
定できる。

次に請求項第２項の実施例について説明すると、本実施
例は上記実施例における同一診断対象物における新パラ
メータである交直絶縁抵抗比（Ｒ／Ｒａ）に、Ｒを０．
５ｋＶにおける絶縁抵抗、Ｒ１を１ｋＶにおける絶縁抵
抗とする高低直流絶縁抵抗比（Ｒ１／Ｒ）を組み合わせ
て診断しようとするものである。第２図はその場合にお
いて、縦軸に交直絶縁抵抗比（Ｒ／Ｒａ）、横軸に高低
直流絶縁抵抗比（Ｒ１／Ｒ）をとって絶縁物の汚損程度
を図示したものである。

同図よりも明らかなように、交直絶縁抵抗比（Ｒ／Ｒａ
）が低くかつ直流絶縁抵抗比（Ｒ１／Ｒ）が低いものは
汚損されており、直流絶縁抵抗比（Ｒ１／Ｒ）がほぼｌ
で交直絶縁抵抗比（Ｒ／Ｒａ）が高いものは汚損されて
いないことがわかる。

さらに請求項第３項の実施例について説明すると、本実
施例では周波数が０．ＩＨｚの電圧を１．５周期分（理
論上は１周期分でもよい。）、即ち１５秒間印加して絶
縁物の放電特性をとり、その放電パターンによって絶縁
物の劣化を診断しようとするものである。第３図にその
放電パターンを示した。

図からも明らかなように、傷がある場合には、放電が大
きく、シかも傷が正負両極にあった場合には、該放電は
正負両極対象に現われる。−力負極側に傷がある場合に
は、放電は負極側に大きく発生していることがわかる。

また絶縁部が汚れている場合には放電が小さく、しかも
正負両極非対称に現われる。

従って１部分放電の発生パターンによって、絶縁部分の
傷の程度、汚れ具合が判断できるものである。

（発明の効果） この発明によれば、超低周波電源を用いるので、従来の
商用周波数電源ではではキャッチできなかったコイルエ
ンド部の傷や欠陥まで検出できるから、極めて正確な絶
縁物の劣化判定が可能である。

また診断対象物に近接して装置を設置できるから。

従来のようにリード線部から外部の影響を受けるような
ことはなく、正確な検出１判断が行なえるものである。

しかも請求項第１項によれば、Ｍ縁破壊電圧の推定が行
なえ、経年変化を知ることができ、余寿命の推定も可能
である。

また請求項第２項によれば、電動機を分解しなくても絶
縁物の汚損程度の判定が行なえる。

さらに請求項第３項によれば、放電パターンをとること
で１１１！縁物の損傷程度や汚れについての判定が夫々
極めて正確に実施できる。

また請求項第１項乃至第３項の各発明を組み合わせて実
施すれば、絶縁物の汚れから吸湿並びに劣化、絶縁破壊
電圧の経年的変化を知ることができるので、絶縁物の余
寿命のより正確な推定も可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

各図はいずれも実施例に関するものであり、第１＠は請
求項第１項による新パラメータによる絶縁破壊電圧の推
定を示すためのグラフ、第２図は請求項第２項によるＮ
縁物の損傷程度を判定するためのグラフ。 第３図は請求項第３項による部 静放電の発生パターンを示す説明図である。 特 許 出 願 人 中部電 力 株式会 社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）診断対象物に対して超低周波の電圧を加えて得た
   交直絶縁抵抗比によって、絶縁物の絶縁破壊電圧を推定
   することを特徴とする、超低周波電源による電動機等の
   絶縁劣化診断方法。
2. （２）診断対象物に対して超低周波の電圧を加えて得た
   交直絶縁抵抗比と高低圧直流絶縁抵抗比によって、絶縁
   物の汚損程度を判断することを特徴とする、超低周波電
   源による電動機等の絶縁劣化診断方法。
3. （３）診断対象物に対して超低周波の電圧を加えて得た
   部分放電の発生パターンによって、絶縁物の損傷程度を
   判断することを特徴とする、超低周波電源による電動機
   等の絶縁劣化診断方法。