JPH0545402A - 電気機器の部分放電検出装置 - Google Patents
電気機器の部分放電検出装置Info
- Publication number
- JPH0545402A JPH0545402A JP3201013A JP20101391A JPH0545402A JP H0545402 A JPH0545402 A JP H0545402A JP 3201013 A JP3201013 A JP 3201013A JP 20101391 A JP20101391 A JP 20101391A JP H0545402 A JPH0545402 A JP H0545402A
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- Japan
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- partial discharge
- frequency
- sensor
- electric signal
- electric
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気機器を収納する箱体に伝播する音波から
外部からのノイズを除去して確実に部分放電を検出でき
る電気機器の部分放電検出装置を得る。 【構成】 電気機器を収納する密閉容器1に取つけられ
たAEセンサ11は、部分放電時に得られる電気信号の
周波数スペクトルが最大となる周波数に共振する特性を
有し、部分放電発生時に生じる音波を電気信号に変換
し、この電気信号のうちAEセンサ11の共振周波数を
中心としてプリアンプ12の内部雑音が最小となる周波
数領域の電気信号だけをバンドパスフィルタ17で通過
させ、この出力信号を増幅しA/D変換器15を介して
計算機等で処理する。
外部からのノイズを除去して確実に部分放電を検出でき
る電気機器の部分放電検出装置を得る。 【構成】 電気機器を収納する密閉容器1に取つけられ
たAEセンサ11は、部分放電時に得られる電気信号の
周波数スペクトルが最大となる周波数に共振する特性を
有し、部分放電発生時に生じる音波を電気信号に変換
し、この電気信号のうちAEセンサ11の共振周波数を
中心としてプリアンプ12の内部雑音が最小となる周波
数領域の電気信号だけをバンドパスフィルタ17で通過
させ、この出力信号を増幅しA/D変換器15を介して
計算機等で処理する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチギヤ等の電気
機器において、絶縁劣化に伴う部分放電を検出する部分
放電検出装置に関する。
機器において、絶縁劣化に伴う部分放電を検出する部分
放電検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にスイッチギヤ等は、絶縁物や絶縁
媒体を介して主回路充電部を絶縁し、電力の安定供給お
よび開閉を行っている。このスイッチギヤの一例として
密閉容器内に略大気圧のSF6 ガスを封入し、かつ内部
には、遮断器、断路器、碍子、母線、ケーブルヘッド、
接続導体等が配設されるものがある。
媒体を介して主回路充電部を絶縁し、電力の安定供給お
よび開閉を行っている。このスイッチギヤの一例として
密閉容器内に略大気圧のSF6 ガスを封入し、かつ内部
には、遮断器、断路器、碍子、母線、ケーブルヘッド、
接続導体等が配設されるものがある。
【0003】このような構成のものにおいて、異物の混
入や、主回路充電部の接続不良および温度変化によって
絶縁物に熱応力が加わり絶縁劣化した場合、部分放電が
発生する。この部分放電が、長時間持続して発生すると
絶縁性能の劣化が促進される。
入や、主回路充電部の接続不良および温度変化によって
絶縁物に熱応力が加わり絶縁劣化した場合、部分放電が
発生する。この部分放電が、長時間持続して発生すると
絶縁性能の劣化が促進される。
【0004】そこで、部分放電を監視してその発生を早
い時点で検出する装置として、特公昭63−49845
号公報に開示されているように部分放電または微小放電
に伴う電磁波を検知するものがある。
い時点で検出する装置として、特公昭63−49845
号公報に開示されているように部分放電または微小放電
に伴う電磁波を検知するものがある。
【0005】更には、部分放電による音波をAE(Acous
ticEmission)センサにより検知するものがある。このA
Eセンサは、音波を電気信号に変換するものであり、密
閉容器に取付けられる。このAEセンサの出力信号をケ
ーブルにより伝播させ、例えば、出力波形の位相等から
部分放電の発生位置を検知する処理を行っている。
ticEmission)センサにより検知するものがある。このA
Eセンサは、音波を電気信号に変換するものであり、密
閉容器に取付けられる。このAEセンサの出力信号をケ
ーブルにより伝播させ、例えば、出力波形の位相等から
部分放電の発生位置を検知する処理を行っている。
【0006】この処理方法を使用した従来の部分放電検
出装置の一例について図5を参照して説明する。一般的
には、1MHz 程度の共振周波数をもった広帯域AEセ
ンサ21が使用され、このAEセンサ21で得られた信
号をプリアンプ(PA)12で増幅させ、フィルター
(F)13で特定の周波数の取り出す。このフィルター
13はハイパスまたはローパスの機能があり、後段のメ
インアンプ(MA)14の特性に応じて数10Hz から
数MHz のうち、特定の周波数を取り出すようにしてい
る。取り出された信号は、メインアンプ14で更に増幅
され、A/D変換器15においてアナログからデジタル
変換されると共に、部分放電による信号を区別して、図
示していない制御盤や計算機へ転送され処理が行われ
る。
出装置の一例について図5を参照して説明する。一般的
には、1MHz 程度の共振周波数をもった広帯域AEセ
ンサ21が使用され、このAEセンサ21で得られた信
号をプリアンプ(PA)12で増幅させ、フィルター
(F)13で特定の周波数の取り出す。このフィルター
13はハイパスまたはローパスの機能があり、後段のメ
インアンプ(MA)14の特性に応じて数10Hz から
数MHz のうち、特定の周波数を取り出すようにしてい
る。取り出された信号は、メインアンプ14で更に増幅
され、A/D変換器15においてアナログからデジタル
変換されると共に、部分放電による信号を区別して、図
示していない制御盤や計算機へ転送され処理が行われ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の部分
放電監視装置では、広帯域AEセンサ21を使用してい
るので、メインアンプ14が出力する波形には部分放電
の信号にフィルタ13で通過させた周波数成分に含まれ
るノイズが重畳される。このノイズの中でとりわけ問題
となるのは約20KHz 以下の可聴領域に含まれるノイ
ズで、人の声や電話の鳴音等によりAEセンサが反応し
誤動作を起こしていた。また、これらノイズが部分放電
に重畳されると、微弱な部分放電ではAE波形の出力電
圧も小さいので、ノイズがAE波より大きくなることが
あり検出感度がおちることがある。つまり、絶縁破壊に
到る直前のような大きな部分放電は検知されるものの、
絶縁劣化を起こし始めるような微弱な部分放電を確実に
検出することが極めて難しかった。本発明の目的は、部
分放電を確実に検知できる部分放電検出装置を提供する
ことにある。
放電監視装置では、広帯域AEセンサ21を使用してい
るので、メインアンプ14が出力する波形には部分放電
の信号にフィルタ13で通過させた周波数成分に含まれ
るノイズが重畳される。このノイズの中でとりわけ問題
となるのは約20KHz 以下の可聴領域に含まれるノイ
ズで、人の声や電話の鳴音等によりAEセンサが反応し
誤動作を起こしていた。また、これらノイズが部分放電
に重畳されると、微弱な部分放電ではAE波形の出力電
圧も小さいので、ノイズがAE波より大きくなることが
あり検出感度がおちることがある。つまり、絶縁破壊に
到る直前のような大きな部分放電は検知されるものの、
絶縁劣化を起こし始めるような微弱な部分放電を確実に
検出することが極めて難しかった。本発明の目的は、部
分放電を確実に検知できる部分放電検出装置を提供する
ことにある。
【0008】
【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、電気機器を収納する箱体にとりつけられこ
の箱体に伝わる音波を電気信号に変換する変換手段の信
号を増幅手段で増幅して部分放電を検出する電気機器の
部分放電検出装置において、変換手段は、部分放電時に
得られる電気信号の周波数スペクトルの強度が最大とな
る周波数に共振するアコースティックエミッションセン
サと、アコースティックエミッションセンサの共振周波
数を中心として増幅手段の雑音が最小となる周波数の電
気信号を通過させるフィルタとで構成する。
に本発明は、電気機器を収納する箱体にとりつけられこ
の箱体に伝わる音波を電気信号に変換する変換手段の信
号を増幅手段で増幅して部分放電を検出する電気機器の
部分放電検出装置において、変換手段は、部分放電時に
得られる電気信号の周波数スペクトルの強度が最大とな
る周波数に共振するアコースティックエミッションセン
サと、アコースティックエミッションセンサの共振周波
数を中心として増幅手段の雑音が最小となる周波数の電
気信号を通過させるフィルタとで構成する。
【0009】
【作用】このような構成において、部分放電が発生する
と箱体に音波が伝播するが、部分放電時に得られる電気
信号の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数に共
振するアコースティックエミッションセンサはこの音波
を電気信号に変換し、フィルタでこの電気信号のうちア
コースティックエミッションセンサの共振周波数を中心
として後段の増幅手段の雑音が最小となる周波数領域の
電気信号だけを通過させるようにしたので、外部からの
ノイズを除去でき部分放電を確実に検知できる。
と箱体に音波が伝播するが、部分放電時に得られる電気
信号の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数に共
振するアコースティックエミッションセンサはこの音波
を電気信号に変換し、フィルタでこの電気信号のうちア
コースティックエミッションセンサの共振周波数を中心
として後段の増幅手段の雑音が最小となる周波数領域の
電気信号だけを通過させるようにしたので、外部からの
ノイズを除去でき部分放電を確実に検知できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1乃至図2は、本発明の部分放電検出装置の構
成を示すブロック図および代表的なスイッチギヤの側面
図である。
する。図1乃至図2は、本発明の部分放電検出装置の構
成を示すブロック図および代表的なスイッチギヤの側面
図である。
【0011】図1乃至図2において、密閉容器1内に略
大気圧のSF6 ガスを密封し、かつ密閉容器1内には遮
断器2、遮断器2に接続された断路器3、および一方の
断路器3にはがいし4に固定された母線5へ接続され、
また他方の断路器3にはケーブルヘッド6へ接続され、
これらの機器は接続導体7で接続されている。密閉容器
1の前面開口部には扉1aが設けられている。また部分
放電の検出を行うために、密閉容器1の後面には共振周
波数を部分放電時の得られる電気信号の周波数スペクト
ルが最大となる周波数、例えば、約200KHz とした
AEセンサ11が取りつけられている。バンドパスフィ
ルタ(BPF)17は、プリアンプ(PA)12の内部
雑音を最小にする周波数領域のAEセンサ11の出力信
号を通過させる。この信号は、プリアンプ(PA)12
で増幅され、必要に応じてハイパスまたはローパスのフ
ィルター(F)13を介し、メインアンプ(MA)14
で増幅される。この後、A/D変換器15でアナログと
デジタル変換(A/D)を行い、部分放電のAE波を検
知して図示していない制御盤や計算機へ転送し、監視す
ると共にアラーム等を出し、未然に絶縁事故を防いでい
る。尚、バンドパスフィルタ(BPF)17の共振周波
数をAEセンサ11の共振周波数に合わせれば、さらに
感度はよくなる。
大気圧のSF6 ガスを密封し、かつ密閉容器1内には遮
断器2、遮断器2に接続された断路器3、および一方の
断路器3にはがいし4に固定された母線5へ接続され、
また他方の断路器3にはケーブルヘッド6へ接続され、
これらの機器は接続導体7で接続されている。密閉容器
1の前面開口部には扉1aが設けられている。また部分
放電の検出を行うために、密閉容器1の後面には共振周
波数を部分放電時の得られる電気信号の周波数スペクト
ルが最大となる周波数、例えば、約200KHz とした
AEセンサ11が取りつけられている。バンドパスフィ
ルタ(BPF)17は、プリアンプ(PA)12の内部
雑音を最小にする周波数領域のAEセンサ11の出力信
号を通過させる。この信号は、プリアンプ(PA)12
で増幅され、必要に応じてハイパスまたはローパスのフ
ィルター(F)13を介し、メインアンプ(MA)14
で増幅される。この後、A/D変換器15でアナログと
デジタル変換(A/D)を行い、部分放電のAE波を検
知して図示していない制御盤や計算機へ転送し、監視す
ると共にアラーム等を出し、未然に絶縁事故を防いでい
る。尚、バンドパスフィルタ(BPF)17の共振周波
数をAEセンサ11の共振周波数に合わせれば、さらに
感度はよくなる。
【0012】次に、AE波について図3乃至図4を参照
して説明する。一般にメインアンプ14の出力側でのA
E波は図3のようになる。すなわちAE波Vaは、部分
放電が発生すると、これにより生じる音波がAEセンサ
11へ伝播されるまでの時間の経過後、つまりT[m
s]後に現われる。AE波Vaの大きさは部分放電の大
きさや発生頻度によって異なり、また、伝播時間Tは絶
縁媒体(ここではSF6ガスであり、T0 =135m/
sec・20℃となる)により異なってくるが、AE波
Va の周波数は変化しない。そこで、このAE波Vaを
フーリェ変換して周波数スペクトルを調べると図4のよ
うになり、周波数が約200KHz での強度が最大であ
ることがわかる。従って、AEセンサ11の共振周波数
を約200KHz にすれば最も感度良く部分放電を検出
できる。このようなAEセンサ11を使用して、この周
波数領域でのノイズと区別するために、予め設定される
しきい値Vb を越えたときに部分放電として検知するよ
うになっている。
して説明する。一般にメインアンプ14の出力側でのA
E波は図3のようになる。すなわちAE波Vaは、部分
放電が発生すると、これにより生じる音波がAEセンサ
11へ伝播されるまでの時間の経過後、つまりT[m
s]後に現われる。AE波Vaの大きさは部分放電の大
きさや発生頻度によって異なり、また、伝播時間Tは絶
縁媒体(ここではSF6ガスであり、T0 =135m/
sec・20℃となる)により異なってくるが、AE波
Va の周波数は変化しない。そこで、このAE波Vaを
フーリェ変換して周波数スペクトルを調べると図4のよ
うになり、周波数が約200KHz での強度が最大であ
ることがわかる。従って、AEセンサ11の共振周波数
を約200KHz にすれば最も感度良く部分放電を検出
できる。このようなAEセンサ11を使用して、この周
波数領域でのノイズと区別するために、予め設定される
しきい値Vb を越えたときに部分放電として検知するよ
うになっている。
【0013】ところで、プリアンプ12の内部雑音は周
波数に密接な関係がある。すなわち、低周波領域の周波
数においては、ある特定の周波数f1 まではほぼ周波数
に逆比例して内部雑音が大きくなり、高周波領域の周波
数においては、ある特定の周波数f2 を越えるとほぼ周
波数の2乗に比例して増加していく。周波数f1 から周
波数f2 の領域ではプリアンプ12の内部雑音は低く且
つほぼ一定であるので、この周波数領域でのAEセンサ
11の電気信号を増幅する。つまり、AEセンサ11の
共振周波数を中心としてプリアンプ12の内部雑音が最
小となる周波数領域、例えばAEセンサ11の共振周波
数を中心とした周波数帯域幅分の周波数の電気信号を通
過させるバンドパスフィルタ(BPF)17を介して、
AEセンサ11からの電気信号をプリアンプ12へ送出
する。このようにして、さらにノイズを抑制し、微弱な
部分放電でも確実に検出できるようになる。尚、前述の
周波数f1 、f2 は、プリアンプ12を構成する素子の
品種や条件により異なるが、およそf1 が数百Hz から
1KHz 程度、f2 が数MHz から10MHz 程度であ
る。
波数に密接な関係がある。すなわち、低周波領域の周波
数においては、ある特定の周波数f1 まではほぼ周波数
に逆比例して内部雑音が大きくなり、高周波領域の周波
数においては、ある特定の周波数f2 を越えるとほぼ周
波数の2乗に比例して増加していく。周波数f1 から周
波数f2 の領域ではプリアンプ12の内部雑音は低く且
つほぼ一定であるので、この周波数領域でのAEセンサ
11の電気信号を増幅する。つまり、AEセンサ11の
共振周波数を中心としてプリアンプ12の内部雑音が最
小となる周波数領域、例えばAEセンサ11の共振周波
数を中心とした周波数帯域幅分の周波数の電気信号を通
過させるバンドパスフィルタ(BPF)17を介して、
AEセンサ11からの電気信号をプリアンプ12へ送出
する。このようにして、さらにノイズを抑制し、微弱な
部分放電でも確実に検出できるようになる。尚、前述の
周波数f1 、f2 は、プリアンプ12を構成する素子の
品種や条件により異なるが、およそf1 が数百Hz から
1KHz 程度、f2 が数MHz から10MHz 程度であ
る。
【0014】このように、外部からのノイズの影響を抑
制し、部分放電の検出感度が向上することにより、絶縁
劣化をする前段階の微弱な部分放電を検出でき、事前に
アラーム等を出し、絶縁破壊事故を未然に防ぐことがで
きる。また、複雑とならない単純系の回路構成で外部か
らのノイズに影響されず感度よく検出できる。
制し、部分放電の検出感度が向上することにより、絶縁
劣化をする前段階の微弱な部分放電を検出でき、事前に
アラーム等を出し、絶縁破壊事故を未然に防ぐことがで
きる。また、複雑とならない単純系の回路構成で外部か
らのノイズに影響されず感度よく検出できる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明は、部分放電時に発
生する音波を電気信号に変換するアコースティックエミ
ッションセンサの共振周波数を部分放電時に得られる電
気信号の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数と
し、さらにフィルタでアコースティックエミッションセ
ンサの共振周波数を中心として増幅手段の雑音が最小と
なる周波数領域の電気信号だけを通過させて部分放電を
検出するようにしたので、外部からのノイズを除去し部
分放電を確実に検出することができる。
生する音波を電気信号に変換するアコースティックエミ
ッションセンサの共振周波数を部分放電時に得られる電
気信号の周波数スペクトルの強度が最大となる周波数と
し、さらにフィルタでアコースティックエミッションセ
ンサの共振周波数を中心として増幅手段の雑音が最小と
なる周波数領域の電気信号だけを通過させて部分放電を
検出するようにしたので、外部からのノイズを除去し部
分放電を確実に検出することができる。
【図1】 本発明の部分放電検出装置の構成を示すブロ
ック図。
ック図。
【図2】 代表的なスイッチギヤの側面図。
【図3】 [図1]のAEセンサの出力信号の時間−電
圧特性図。
圧特性図。
【図4】 [図3]の周波数スペクトルを示す図。
【図5】 従来の部分放電検出装置の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
1…密閉容器、11…AEセンサ、12…プリアンプ、
14…メインアンプ、17…バンドパスフィルタ
14…メインアンプ、17…バンドパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項1】 電気機器を収納する箱体に取付けられこ
の箱体に伝わる音波を電気信号に変換する変換手段の信
号を増幅手段で増幅して部分放電を検出する電気機器の
部分放電検出装置において、前記変換手段は、部分放電
時に得られる電気信号の周波数スペクトルの強度が最大
となる周波数に共振するアコースティックエミッション
センサと、このアコースティックエミッションセンサの
共振周波数を中心として前記増幅手段の雑音が最小とな
る周波数領域の電気信号を通過させるフィルタとを備え
たことを特徴とする電気機器の部分放電検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201013A JPH0545402A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 電気機器の部分放電検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3201013A JPH0545402A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 電気機器の部分放電検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545402A true JPH0545402A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16434038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3201013A Pending JPH0545402A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 電気機器の部分放電検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0545402A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10197326A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Chubu Electric Power Co Inc | 碍子汚損判別装置および碍子汚損判別方法 |
| JP2012522656A (ja) * | 2009-04-07 | 2012-09-27 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マイクロメカニカルシステムおよびマイクロメカニカルシステムを製造する方法 |
| CN106287240A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法 |
| JP2021009139A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 電気デバイスにおける絶縁破壊事象及び部分放電事象を音響により検出するためのシステム及び方法 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3201013A patent/JPH0545402A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10197326A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Chubu Electric Power Co Inc | 碍子汚損判別装置および碍子汚損判別方法 |
| JP2012522656A (ja) * | 2009-04-07 | 2012-09-27 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マイクロメカニカルシステムおよびマイクロメカニカルシステムを製造する方法 |
| US8887568B2 (en) | 2009-04-07 | 2014-11-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Micromechanical system and method for building a micromechanical system |
| CN106287240A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-04 | 中国石油大学(华东) | 一种基于声发射的管道泄漏检测装置及单传感器定位方法 |
| JP2021009139A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | 電気デバイスにおける絶縁破壊事象及び部分放電事象を音響により検出するためのシステム及び方法 |
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