JPH0833431B2 - 高電圧回転機の絶縁劣化診断方法 - Google Patents
高電圧回転機の絶縁劣化診断方法Info
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- JPH0833431B2 JPH0833431B2 JP28429987A JP28429987A JPH0833431B2 JP H0833431 B2 JPH0833431 B2 JP H0833431B2 JP 28429987 A JP28429987 A JP 28429987A JP 28429987 A JP28429987 A JP 28429987A JP H0833431 B2 JPH0833431 B2 JP H0833431B2
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Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明は、高電圧回転電機絶縁の絶縁劣化診断方法に
関する。
関する。
B. 発明の概要 本発明は、コイルエンド部の絶縁層内に半導電層を内
蔵して、この半導電層の導体側及び低圧側の絶縁劣化に
基づく静電容量変化を電位変化としてとらえ、初期値と
の比較及びライン側とニュートラル側との比較を行なう
ことによって絶縁劣化診断を行なうものである。
蔵して、この半導電層の導体側及び低圧側の絶縁劣化に
基づく静電容量変化を電位変化としてとらえ、初期値と
の比較及びライン側とニュートラル側との比較を行なう
ことによって絶縁劣化診断を行なうものである。
C. 従来の技術とその問題点 運転中の絶縁破壊事故を未然に防止するためには、絶
縁劣化診断が必要となる。しかし、現状では、非破壊試
験により的確に劣化状態を診断することは非常に困難で
ある。本発明者らによる研究では、絶縁劣化現象は、ま
ず運転中の熱や起動停止時の熱応力により、コイル絶縁
層中にボイドやはくりが生ずることから始まり、これが
導体と鉄心（アース）との間にかかっている運転電圧の
ため部分放電を生じさせ、絶縁層を侵食し劣化を促進す
ることとなる。しかも、絶縁劣化の促進は、電磁力、機
械的振動、吸湿、汚損などの環境条件にもよる。
縁劣化診断が必要となる。しかし、現状では、非破壊試
験により的確に劣化状態を診断することは非常に困難で
ある。本発明者らによる研究では、絶縁劣化現象は、ま
ず運転中の熱や起動停止時の熱応力により、コイル絶縁
層中にボイドやはくりが生ずることから始まり、これが
導体と鉄心（アース）との間にかかっている運転電圧の
ため部分放電を生じさせ、絶縁層を侵食し劣化を促進す
ることとなる。しかも、絶縁劣化の促進は、電磁力、機
械的振動、吸湿、汚損などの環境条件にもよる。
こうして、劣化要因が複合的に加わって絶縁劣化が促
進されるが、この中で高電圧回転機絶縁にとって最大の
劣化要因は部分放電劣化であることが判明している。
進されるが、この中で高電圧回転機絶縁にとって最大の
劣化要因は部分放電劣化であることが判明している。
この部分放電劣化については、近年省資源、省エネル
ギーの観点から機器の小形化、効率の向上が求められて
絶縁厚さが飛躍的に薄くなることから、絶縁層中にボイ
ドやはくりが生ずると、それだけ放電劣化も生じ易くな
っている。
ギーの観点から機器の小形化、効率の向上が求められて
絶縁厚さが飛躍的に薄くなることから、絶縁層中にボイ
ドやはくりが生ずると、それだけ放電劣化も生じ易くな
っている。
また、高電圧回転機の固定子巻線は、Ｙ結線されるの
が一般的で、各コイルの電圧はライン側の１番目にかか
る電圧が最大としてニュートラル側に至るに従い電圧が
低くなり中性点ではほとんど電圧がかかっていない。し
たがって、部分放電劣化を特に監視するのはライン側の
一部コイルだけである。
が一般的で、各コイルの電圧はライン側の１番目にかか
る電圧が最大としてニュートラル側に至るに従い電圧が
低くなり中性点ではほとんど電圧がかかっていない。し
たがって、部分放電劣化を特に監視するのはライン側の
一部コイルだけである。
第６図は、絶縁劣化が相当進展している発電機固定子
巻線を固定子鉄心から抜去って、静電容量値の測定結果
をライン側からニュートラル側に並べて劣化状態を比較
したものである。ライン側の一部のコイルは、明らかに
部分放電劣化を受けてギャップが大きく静電容量値が小
さくなっている。
巻線を固定子鉄心から抜去って、静電容量値の測定結果
をライン側からニュートラル側に並べて劣化状態を比較
したものである。ライン側の一部のコイルは、明らかに
部分放電劣化を受けてギャップが大きく静電容量値が小
さくなっている。
しかし、実際の劣化診断試験では、固定子巻線全体で
測定するので平均化されて劣化の検出が困難になる。
測定するので平均化されて劣化の検出が困難になる。
以上の結果、高電圧回転機の絶縁劣化を的確に診断す
るには、局部的な劣化の検出方法が友好であるとの知見
を得た。
るには、局部的な劣化の検出方法が友好であるとの知見
を得た。
固定子巻線のライン側の局部的な絶縁劣化を検出する
方法としては、実願昭59−188801、及び実願昭59−1888
02の如き方法が開示されるが、この方法は、劣化が進行
して対地絶縁層の予め設定された位置まで達したか否か
で、劣化の程度を相定する方法である。
方法としては、実願昭59−188801、及び実願昭59−1888
02の如き方法が開示されるが、この方法は、劣化が進行
して対地絶縁層の予め設定された位置まで達したか否か
で、劣化の程度を相定する方法である。
しかし、実際には、対地絶縁の劣化が極度に進展する
前に、層間絶縁が劣化して層間絶縁耐力がなくなり、レ
ヤーショートするケースが多い。よって層間絶縁の劣化
をいかに検出するかが問題となっている。
前に、層間絶縁が劣化して層間絶縁耐力がなくなり、レ
ヤーショートするケースが多い。よって層間絶縁の劣化
をいかに検出するかが問題となっている。
そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み層間絶縁の劣
化を検出できる診断方法を提供する。
化を検出できる診断方法を提供する。
D. 問題点を解決する手段とその作用 上述の目的達成のため、鉄心端より突出するコイルエ
ンド部の絶縁層内に半導電層を設け、上記鉄心である低
圧側電極端部から離間して上記コイルエンド部の絶縁層
の外周に設けられた検出用電極と低圧側電極との間及び
上記検出用電極と導体との間のそれぞれの電圧を測定す
ることにより内部半導電層と上記低圧側電極との間の電
位V1及び上記導体と内部半導電層との間の電位V2を測定
し、この電位変化を初期値と比較し、更にライン側にお
ける電位の比V1/V2とニュートラル側の電位の比V1/V2と
を比較したものである。
ンド部の絶縁層内に半導電層を設け、上記鉄心である低
圧側電極端部から離間して上記コイルエンド部の絶縁層
の外周に設けられた検出用電極と低圧側電極との間及び
上記検出用電極と導体との間のそれぞれの電圧を測定す
ることにより内部半導電層と上記低圧側電極との間の電
位V1及び上記導体と内部半導電層との間の電位V2を測定
し、この電位変化を初期値と比較し、更にライン側にお
ける電位の比V1/V2とニュートラル側の電位の比V1/V2と
を比較したものである。
静電容量値の初期値をCO、劣化後をCXとした場合、静
電容量値の変化率CX/COは絶縁層内の空隙の増加率を示
す指標として知られている。そして、CX/COと絶縁破壊
値との間には相関性があることも知られる。すなわち、
劣化が進行して絶縁層もの空隙がなくなると、CXは小さ
くなって絶縁破壊値も低下する。本発明はこの点に着目
している。
電容量値の変化率CX/COは絶縁層内の空隙の増加率を示
す指標として知られている。そして、CX/COと絶縁破壊
値との間には相関性があることも知られる。すなわち、
劣化が進行して絶縁層もの空隙がなくなると、CXは小さ
くなって絶縁破壊値も低下する。本発明はこの点に着目
している。
固定子巻線全体で静電容量値を測定したのでは、全体
の熱烈化やヒートサイクル劣化を知る指標は得られて
も、部分放電劣化によるライン側の局部的な異常劣化を
知ることはできない。
の熱烈化やヒートサイクル劣化を知る指標は得られて
も、部分放電劣化によるライン側の局部的な異常劣化を
知ることはできない。
そこで、局部的な検出方法としては、絶縁層の内部に
設けた半導電層を利用して、低圧側電極端部に設けた検
出用電極を通じ、ポッケルス素子や圧電素子等にて内部
半導電層の電位を測定するものである。すなわち、第１
図に示すように平角導線１を４束ねてその上にレヤー絶
縁２を施し、これを更に６本束ねて対地絶縁３をする場
合、対地絶縁３内に半導電層とを形成する。この導体１
と対地絶縁３の外周との間で、第２図に示すように電位
を測定する。すなわち、低圧側電圧V1、静電容量値C1、
導体側電圧V2、静電容量C2とすると、次式を得る。
設けた半導電層を利用して、低圧側電極端部に設けた検
出用電極を通じ、ポッケルス素子や圧電素子等にて内部
半導電層の電位を測定するものである。すなわち、第１
図に示すように平角導線１を４束ねてその上にレヤー絶
縁２を施し、これを更に６本束ねて対地絶縁３をする場
合、対地絶縁３内に半導電層とを形成する。この導体１
と対地絶縁３の外周との間で、第２図に示すように電位
を測定する。すなわち、低圧側電圧V1、静電容量値C1、
導体側電圧V2、静電容量C2とすると、次式を得る。
V1/V2＝C2/C1 この結果、V1/V2を測定することによりC2/C1が判明す
る。すなわち、部分放電によりレヤー絶縁２が劣化する
とC2が大きく変化するのが検出できることになる。ま
た、部分放電が生じないニュートラル側のV1/V2とライ
ン側のV1/V2を比較することで部分放電劣化を判定する
ことができる。
る。すなわち、部分放電によりレヤー絶縁２が劣化する
とC2が大きく変化するのが検出できることになる。ま
た、部分放電が生じないニュートラル側のV1/V2とライ
ン側のV1/V2を比較することで部分放電劣化を判定する
ことができる。
E. 実施例 ここで、第３図ないし第５図を参照して本発明の実施
例を説明する。第３図において、5.5×2.0の一重ガラス
被覆平角銅線１を４本束ねて、その上に、レヤー絶縁２
として片ガラス集成マイカテープをハーフラップで、１
回巻回したものを６ターン巻きつけ、水雷状としたもの
を直線長500mのフルコイルに成形した。その上に対地絶
縁３として、片ガラス集成マイカテープをハーフラップ
で２回巻き重ね、その上に内部半導電層４として10-3Ω
−cmのカーボン繊維とアラミッド繊維からなるテープを
端重ねで、低圧側電極より片側30mm長くなるように１回
巻回した。更に対地絶縁３として前述の片ガラス集成マ
イカを３回巻回し、外装に部分放電防止処理して、モデ
ルスロット５を装着し、エポキシ系樹脂を真空加圧含浸
処理してモデルコイルを作成した。
例を説明する。第３図において、5.5×2.0の一重ガラス
被覆平角銅線１を４本束ねて、その上に、レヤー絶縁２
として片ガラス集成マイカテープをハーフラップで、１
回巻回したものを６ターン巻きつけ、水雷状としたもの
を直線長500mのフルコイルに成形した。その上に対地絶
縁３として、片ガラス集成マイカテープをハーフラップ
で２回巻き重ね、その上に内部半導電層４として10-3Ω
−cmのカーボン繊維とアラミッド繊維からなるテープを
端重ねで、低圧側電極より片側30mm長くなるように１回
巻回した。更に対地絶縁３として前述の片ガラス集成マ
イカを３回巻回し、外装に部分放電防止処理して、モデ
ルスロット５を装着し、エポキシ系樹脂を真空加圧含浸
処理してモデルコイルを作成した。
このコイル200℃30日間強勢加熱劣化させた後、Ａグ
ループは、8kv/mmで1000時間の課電試験を行い、Ｂグル
ープは課電なしとした。
ループは、8kv/mmで1000時間の課電試験を行い、Ｂグル
ープは課電なしとした。
その後、第４図に示す測定装置を形成する。すなわ
ち、低圧側電極端部の内部半導電層埋込部の上の絶縁層
表面に幅15cmのアルミハクを１回巻き付けて検出用電極
６を形成し、この検出用電極６を光ファイバ電圧計７の
一端子につなぎ、この電圧計７の他端子を鉄心である低
圧側電極（アース）８と導体１とにスイッチ９にて切換
えて接続する。ここで、光ファイバ電圧計７はポッケル
ス素子を用いて電圧の高低により偏光が変化するもの
で、電位検出に用いられる。そして、導体１と低圧側電
極８との間（接地）に電圧Ｖを印加したときの低圧側電
極８と内部半導電層４、導体１と内部半導電層４との間
の電位、V1,V2を光ファイバー電圧計７で測定した。
ち、低圧側電極端部の内部半導電層埋込部の上の絶縁層
表面に幅15cmのアルミハクを１回巻き付けて検出用電極
６を形成し、この検出用電極６を光ファイバ電圧計７の
一端子につなぎ、この電圧計７の他端子を鉄心である低
圧側電極（アース）８と導体１とにスイッチ９にて切換
えて接続する。ここで、光ファイバ電圧計７はポッケル
ス素子を用いて電圧の高低により偏光が変化するもの
で、電位検出に用いられる。そして、導体１と低圧側電
極８との間（接地）に電圧Ｖを印加したときの低圧側電
極８と内部半導電層４、導体１と内部半導電層４との間
の電位、V1,V2を光ファイバー電圧計７で測定した。
更に、コイルエンド部で切断して、レヤー間２の絶縁
破壊値を測定した。その結果を第５図に示す。第５図に
おいて、Ａグループは、強勢加熱劣化でレヤー絶縁と対
値絶縁の間に、ギャップが生じている上に課電試験によ
り、部分放電劣化が加わっているため、更にギヤップが
拡大してV1/V2がＢグループに比べて大きくなりレヤー
間絶縁耐力も低下しているのが判る。
破壊値を測定した。その結果を第５図に示す。第５図に
おいて、Ａグループは、強勢加熱劣化でレヤー絶縁と対
値絶縁の間に、ギャップが生じている上に課電試験によ
り、部分放電劣化が加わっているため、更にギヤップが
拡大してV1/V2がＢグループに比べて大きくなりレヤー
間絶縁耐力も低下しているのが判る。
なお、半導電層４は低圧側電極よりも片側5mm以上長
くし、導体１より絶縁厚さ方向に75％以内に設けられ、
抵抗率102〜108Ω−cmのものを用いる。
くし、導体１より絶縁厚さ方向に75％以内に設けられ、
抵抗率102〜108Ω−cmのものを用いる。
F. 発明の効果 高電圧固定子巻線を分解することなく、コイル一本毎
の劣化状態の検出が可能になり、次の効果があった。
の劣化状態の検出が可能になり、次の効果があった。
（１） 高電圧回転機絶縁の最も大きい、劣化要因であ
る部分放電劣化による局部異常劣化の検出が、高精度で
検出可能になった。
る部分放電劣化による局部異常劣化の検出が、高精度で
検出可能になった。
（２） 従来、対値間の絶縁破壊事故よりもレヤー絶縁
破壊事故のケースが多いが本発明によれば、レヤー絶縁
劣化の判定が可能になった。
破壊事故のケースが多いが本発明によれば、レヤー絶縁
劣化の判定が可能になった。
（３） V1/V2の、初期時よりの変化と、ライン側とニ
ュートラル側の比較により部分放電劣化と、その他の劣
化要因による劣化の判別が容易になり適切な対応が可能
となる。
ュートラル側の比較により部分放電劣化と、その他の劣
化要因による劣化の判別が容易になり適切な対応が可能
となる。
（４） 従来の絶縁劣化診断法と組合せて、用いること
により、より的確な絶縁劣化の判定ができる。
により、より的確な絶縁劣化の判定ができる。
第１図はコイルの断面図、第２図は電圧検出方法の説明
図、第３図はモデルの断面図、第４図は測定装置の構成
図、第５図はレヤー絶縁破壊と分担電圧比の関係図、第
６図は静電容量とコイル位置との関係図である。 図中、 １は導体、 ２はレヤー絶縁、 ３は対値絶縁、 ４は半導電層、 ６は検出用電極、 ７は光ファイバ電圧計、 ９は切り替えスイッチである。
図、第３図はモデルの断面図、第４図は測定装置の構成
図、第５図はレヤー絶縁破壊と分担電圧比の関係図、第
６図は静電容量とコイル位置との関係図である。 図中、 １は導体、 ２はレヤー絶縁、 ３は対値絶縁、 ４は半導電層、 ６は検出用電極、 ７は光ファイバ電圧計、 ９は切り替えスイッチである。
Claims (1)
- 【請求項１】鉄心端より突出するコイルエンド部の絶縁
層内に半導電層を設け、 上記鉄心である低圧側電極端部から離間して上記コイル
エンド部の絶縁層の外周に設けられた検出用電極と低圧
側電極との間及び上記検出用電極と導体との間のそれぞ
れの電圧を測定することにより内部半導電層と上記低圧
側電極との間の電位V1及び上記導体と内部半導電層との
間の電位V2を測定し、 この電位変化を初期値と比較し、 更にライン側における電位の比V1/V2とニュートラル側
の電位の比V1/V2とを比較した、 高電圧回転機の絶縁劣化診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28429987A JPH0833431B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 高電圧回転機の絶縁劣化診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28429987A JPH0833431B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 高電圧回転機の絶縁劣化診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126570A JPH01126570A (ja) | 1989-05-18 |
| JPH0833431B2 true JPH0833431B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17676732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28429987A Expired - Fee Related JPH0833431B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | 高電圧回転機の絶縁劣化診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833431B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4497790B2 (ja) * | 2002-04-26 | 2010-07-07 | 株式会社東芝 | コイル劣化診断方法およびこの診断方法に適用するコイル劣化診断装置 |
| US8812254B2 (en) * | 2009-02-18 | 2014-08-19 | General Electric Company | Methods and systems for monitoring stator winding vibration |
| KR101253687B1 (ko) * | 2011-08-19 | 2013-04-11 | 한국전력공사 | 절연 열화 진단 장치 |
| JP6164022B2 (ja) * | 2013-10-03 | 2017-07-19 | 株式会社明電舎 | 巻線機器の巻線層間絶縁診断方法 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP28429987A patent/JPH0833431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01126570A (ja) | 1989-05-18 |
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