JPH09119958A - 電気機器用絶縁診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ回路について多観点のチェックが可
能な電気機器用絶縁診断装置を提供する。 【解決手段】 電気機器５の部分放電を検出するための
アンテナ１と、前記アンテナに接続された診断装置２と
を具備する電気機器用絶縁診断装置において、前記アン
テナの近傍に、前記アンテナと直列にコンデンサＣ２を
挿入し、該コンデンサに並列に、２つの発光素子Ｄ１，
Ｄ２を互いに逆極性に接続する。この発光素子は、診断
装置側からの信号に応じて点灯又は点滅して、アンテナ
回路の状態を表示する。アンテナ側では、この表示によ
ってアンテナ回路の状態を確認することができる。ま
た、この発光素子をインピーダンス素子として使用する
ことにより、アンテナ回路のチェックを行うことができ
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、ＧＩＳ、キュービ
クル等の電気機器の絶縁性能を診断する電気機器用絶縁
診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器は絶縁性能が低下するとアーク
閃絡に到る前に、予兆現象として部分放電が発生する。
この部分放電を検出することにより、電気機器の絶縁性
能を診断することが行われている。図１０に、従来の電
気機器用絶縁診断装置の回路を示す。

【０００３】図において、１はアンテナで、電気機器５
の近傍又は内部に配置され、電気機器５の部分放電によ
り発生する高周波信号を検出する。２は診断装置で、ア
ンテナ１が検知した部分放電に基づいて電気機器５の絶
縁性能を診断する。３はケーブルで、アンテナ１と診断
装置２間を接続する。アンテナ１側において、アンテナ
１に高周波信号通過用コンデンサＣ２が直列に挿入され
る。このコンデンサＣ２と並列に、インピーダンス測定
用抵抗Ｒ３が接続される。

【０００４】診断装置２側において、アンテナ１及びケ
ーブル３を含むアンテナ回路をチェックするために、チ
ェック回路４がケーブル３に接続される。チェック回路
４において、４１はチェック信号源で、チェック信号電
圧Ｖ０を、電流測定用抵抗Ｒ２とリアクトルＬ１，Ｌ２
を介してケーブル３に印加する。チェック信号源４１か
らチェック信号電圧Ｖ０を加えたとき、アンテナ回路に
流れる電流は、電流測定用抵抗Ｒ２の端子電圧Ｖ２とし
て検出され、判定回路４２に入力される。アンテナ回路
に印加される電圧は、リアクトルＬ１，Ｌ２間の電圧Ｖ
１として検出され、判定回路４２に入力される。

【０００５】判定回路４２では、電圧Ｖ１，Ｖ２に基づ
いてアンテナ側の抵抗Ｒ３のインピーダンスを演算す
る。この演算の結果と正常な抵抗Ｒ３の値とを比較する
ことにより、アンテナ回路の断線、ケーブルの短絡の有
無を判定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電気機器用
絶縁診断装置では、チェック回路は、アンテナ回路の断
線及びケーブルの短絡しかチェックできず、チェックで
きる種類が少なかった。また、診断装置２側において
は、アンテナの動作チェックが行え、その結果を知るこ
とができるが、アンテナ１側においては、アンテナの動
作チェックを行うことができず、また、その結果を知る
ことができなかった。

【０００７】本発明は、アンテナ回路について多観点の
チェックが可能な電気機器用絶縁診断装置を提供するこ
とを目的とするものである。また、本発明は、アンテナ
側においてもアンテナの動作チェックが行えるように
し、更に、アンテナの動作チェックの結果を知ることが
できるようにした電気機器用絶縁診断装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、電気機器の部分放電を検出するためのアン
テナと、前記アンテナに接続された診断装置とを具備す
る電気機器用絶縁診断装置において、前記アンテナの近
傍で、前記アンテナと直列にコンデンサを挿入し、該コ
ンデンサに並列に、２つの発光素子を互いに逆極性に接
続する。

【０００９】この発光素子は、診断装置側からの信号に
応じて点灯又は点滅して、アンテナ回路の状態を表示す
る。アンテナ側では、この表示によってアンテナ回路の
状態を確認することができる。また、この発光素子をイ
ンピーダンス素子として使用することにより、アンテナ
回路のチェックを行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図を
用いて説明する。なお、以下の説明においては、各図に
おいて同一の機能を有するものには同一の符号を付し
て、重複する説明を省略する。図１は本発明の電気機器
用絶縁診断装置の実施形態を示す回路図である。

【００１１】図において、１はアンテナで、電気機器５
の近傍又は内部に配置され、電気機器５の絶縁性能が低
下したときに発生する部分放電による高周波信号を検出
する。なお、本発明において使用するアンテナは、各種
アンテナ及び電極までを含むものである。２は診断装置
で、チューニングアンプ、スペクトラムアナライザ等の
電磁波検出装置及びＣＰＵからなり、アンテナ１が検出
した高周波信号に基づいて、部分放電の発生の有無を検
知して、電気機器５の絶縁性能を診断する。Ｃ１は、診
断装置２の入力側に接続された直流カット用のコンデン
サである。

【００１２】３はケーブルで、アンテナ１と診断装置２
間を接続するものである。なお、アンテナ１とケーブル
３からなるアンテナ回路を複数設け、この複数のアンテ
ナ回路をマルチプレクサ等を介して１つの診断装置２に
接続し、診断装置２において、複数のアンテナ回路を順
次切り換えて診断を行うようにすることができる。アン
テナ１側において、アンテナ１と直列に高周波信号通過
用のコンデンサＣ２が接続される。コンデンサＣ２と並
列に２つの発光ダイオードＤ１，Ｄ２が逆並列に接続さ
れる。以下の説明では、一方の発光ダイオードＤ１を正
側と呼び、他方の発光ダイオードＤ２を負側と呼ぶ。

【００１３】診断装置２側において、アンテナ回路のチ
ェックを行うためのチェック回路４がケーブル３に接続
される。チェック回路４において、４１はチェック信号
源で、チェック信号電圧Ｖ０を、電流測定用抵抗Ｒ２と
リアクトルＬ１，Ｌ２を介してケーブル３に印加する。
チェック信号源４１からチェック信号電圧Ｖ０を加えた
とき、アンテナ回路に流れる電流は電流測定用抵抗Ｒ２
の端子電圧Ｖ２として検出され、判定回路４２に入力さ
れる。アンテナ回路に印加される電圧は、リアクトルＬ
１，Ｌ２間の電圧Ｖ１として検出され、これも判定回路
４２に入力される。

【００１４】判定回路４２では、電圧Ｖ１，Ｖ２に基づ
いてアンテナ回路のチェックを行う。この判定回路４２
の動作については後述する。なお、リアクトルＬ１，Ｌ
２のリアクタンス値は、交流のチェック信号Ｖ０に対し
てはその周波数におけるリアクタンス値が≒０となるよ
うに、かつ、アンテナが検知する部分放電による高周波
信号に対しては無限大の値となるように選定される。な
お、チェック信号が直流の場合、リアクトル値は０であ
る。

【００１５】チェック回路４の動作について以下に説明
する。 （アンテナ側での表示）図１の回路において、チェック
信号源４１から、チェック信号電圧Ｖ０として正極の直
流信号を入力すると、正側の発光ダイオードＤ１が点灯
し、負極の直流信号を入力すると、負側の発光ダイオー
ドＤ２が点灯する。後述の方法でチェック回路４がアン
テナ回路の異常を検出した場合、異常を検出したアンテ
ナ回路の発光ダイオードＤ１，Ｄ２を点灯又は点滅する
ことにより、現場での注意を喚起することができる。

【００１６】また、正側の発光ダイオードＤ１を緑色の
発光ダイオードとし、負側の発光ダイオードＤ２を赤色
の発光ダイオードとすることにより、アンテナ側におい
て、アンテナ回路の正常状態と異常状態とを区別して表
示することができる。つまり、判定回路４２において、
アンテナ回路の異常を検知しないときは、チェック信号
源４１から正極のチェック信号を出力して緑色を点灯さ
せ、異常を検知したときは、チェック信号源４１から負
極のチェック信号を出力して赤色を点灯させる。

【００１７】さらに、図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、発光ダイオードの接続関係を変更することにより、
アンテナ回路の種々の状態を２つの発光ダイオードＤ
１，Ｄ２の点灯、消灯の組合せにより表示することがで
きる。なお、図２（ａ），（ｂ）は、アンテナ１側の回
路のみを示している。図２（ａ）（ｂ）において、Ｄ３
はアンテナ短絡電流バイパス用ダイオード、Ｄ４はバイ
アス用ダイオード、Ｃ３はアンテナ短絡検出用コンデン
サ、Ｌ３は高周波阻止用リアクトル、Ｄ５は正極電流バ
イパス用ダイオードである。

【００１８】正側の発光ダイオードＤ１はコンデンサＣ
２に直接並列接続される。負側の発光ダイオードＤ２
は、（ａ）においては、アンテナ１を含めてコンデンサ
Ｃ２に並列に接続され、（ｂ）においては、ケーブル３
を含めてコンデンサＣ２に並列に接続される。この回路
においては、チェック信号源４１から正極のチェック信
号が印加されたとき、正側の発光ダイオードＤ１が点灯
するが、ケーブル３が短絡しているときと、アンテナ１
がオープンしているときは点灯をしない。また、チェッ
ク信号源４１から負極のチェック信号が印加されたと
き、負側の発光ダイオードＤ２が点灯するが、アンテナ
１が短絡しているときとケーブルが短絡しているときは
点灯しない。

【００１９】上記の発光ダイオードの点灯、消灯とアン
テナ回路の状態との関係をまとめると、図３のようにな
り、発光ダイオードの点灯（○）、消灯（×）からアン
テナ回路の状態を識別することができるようになる。つ
まり、チェック信号源４１から正負のチェック信号を連
続して出力した場合、アンテナ回路が正常であれば、両
方の発光ダイオードＤ１，Ｄ２が点灯する。アンテナ１
が短絡していれば、正側の発光ダイオードＤ１が点灯
し、負側の発光ダイオードＤ２は消灯する。ケーブル３
が短絡していれば、両方の発光ダイオードＤ１，Ｄ２が
消灯する。アンテナ１がオープンしていれば、正側の発
光ダイオードＤ１が消灯し、負側の発光ダイオードＤ２
は点灯する。

【００２０】この発光ダイオードＤ１，Ｄ２の点灯、消
灯の組合せから、アンテナ側においてアンテナ回路の状
態を識別することができる。 （アンテナ回路のチェック）図１の回路に戻ると、発光
ダイオードＤ１，Ｄ２が導通しているか否かは、電流測
定用抵抗Ｒ２間の電圧Ｖ２をモニタすることにより判別
することができる。さらに、ケーブル印加電圧Ｖ１及び
チェック信号電圧Ｖ０を加えてモニタすることにより、
アンテナ回路のインピーダンスを測定し、アンテナ回路
のチェックを行うことができる。その原理を図４を用い
て説明する。

【００２１】発光ダイオードＤ１，Ｄ２及び電流測定用
抵抗Ｒ２の負荷曲線は図４に示すようになる。アンテナ
回路中の接触抵抗Ｒａ＝０であれば、測定電流は規定の
Ｉｎ＝Ｖ２／Ｒ２となる。アンテナ回路中の接触抵抗Ｒ
ａが増大すると、電流はＩａ＝Ｖ２／（Ｒ２＋Ｒａ）に
低下するので、アンテナ回路中に接触不良が発生してい
ると判定することができる。

【００２２】（温度測定）図４の負荷曲線において発光
ダイオードＤ１，Ｄ２の特性は、図５に示すように、温
度により変化する。例えば、電流Ｉｎ＝一定の場合、温
度Ｔ１がＴ２へと変化すると、ケーブル印加電圧Ｖ１
は、Ｖ１（Ｔ１）からＶ１（Ｔ２）へと変化する。ま
た、電圧Ｖ１＝一定の場合、電流Ｉｎは、Ｉｎ（Ｔ１）
からＩｎ（Ｔ２）へと変化する。さらに、Ｉ＝Ｉｔｈ≒
０となる値は、通常、ダイオードの順方向しきい値と呼
ばれるが、この値も温度により変化をする。したがっ
て、これらの値の変化から温度を測定しても良い。

【００２３】これらの変化から、発光ダイオードＤ１，
Ｄ２を温度センサとして使用できる。例えば、電気機器
５の内部に正側の発光ダイオードＤ１を配置し、外部に
負側の発光ダイオードＤ２を配置することで、電気機器
５の内外の温度差を知ることができ、電気機器５の加熱
異常を検出することが可能となる。なお、このとき、発
光ダイオードＤ１，Ｄ２を表示器としては使用できな
い。

【００２４】また、この温度測定においては、図６
（ａ）（ｂ）に示すように、発光ダイオードＤ１，Ｄ２
に直列に、サーミスタ又は感温抵抗等の抵抗体Ｒ３，Ｒ
４を挿入して、抵抗値の変化により温度を計測してもよ
い。この抵抗値は、前述のように、図１の判定回路にお
いて電圧Ｖ１とＶ２から演算することができる。なお、
この抵抗体は、発光ダイオードＤ１，Ｄ２のいずれか一
方のみに挿入することもできる。

【００２５】（チェック回路の絶縁）図７に示すよう
に、チェック回路中にトランスＴｒを挿入してアンテナ
１とチェック回路４とを絶縁することもできる。なおこ
の場合、チェック信号源４１として直流を使用すること
はできなくなる。 （外部点検機能の追加）図８に示すように、アンテナ１
の近傍に、高周波用切換スイッチＳＷを設け、外部点検
用の模擬信号発生器７を接続できるようにすることもで
きる。図において、高周波用切換スイッチＳＷは、アン
テナ１と外部端子８とを切り換え接続する。この外部端
子８に模擬信号発生器７を接続して、電気機器５の部分
放電により発生する高周波信号を模擬した信号をケーブ
ル３を経由して診断装置２に送信することにより、ケー
ブル３、診断装置２のチェックを行うことができる。

【００２６】なお、高周波用切換スイッチＳＷは、診断
装置２側からリモートコントロールできるものでもよい
が、アンテナ１側で点検作業時に操作できる手動のもの
とすることもできる。また、高周波用切換スイッチＳＷ
としてプラグジャックを使用し、模擬信号発生器のジャ
ックの挿入時に自動的に回路が切り換わるものでもよ
い。

【００２７】また、外部端子８に接続するものは、模擬
信号発生器７だけでなく、アンテナ１とは別の第２のア
ンテナとすることもできる。そして、この第２のアンテ
ナは、電気機器４の外側に配置したノイズ検出用アンテ
ナとしても良いし、電気機器４の内部に配置した第２の
部分放電検出用アンテナとして用いても良い。さらに、
外部端子８に、インターホンを接続して、アンテナ１側
と診断装置２側で会話を行えるようにすることもでき
る。

【００２８】（自己点検動作）アンテナ近傍に、インピ
ーダンスを介したスイッチを設け、このスイッチのオ
ン、オフにより、アンテナ回路と測定系の自己点検を行
う例を図９に示す。図において、正側発光ダイオードＤ
１の回路にインピーダンスＺとスイッチＳ１の直列回路
が挿入され、負側の発光ダイオードＤ２の回路にインピ
ーダンスＺとスイッチＳ２の直列回路が挿入される。

【００２９】これらスイッチＳ１，Ｓ２をオンオフする
ことにより、アンテナ回路のインピーダンスが変化す
る。このときの各インピーダンス値をチェック回路側で
測定する。そして、測定の結果、規定のインピーダンス
値が計測されたときは該当チャネルのアンテナ回路と測
定系に異常はないと判定し、測定したインピーダンス値
と規定のインピーダンス値が不一致の場合は、アンテナ
回路に異常があると判定する。

【００３０】また、スイッチＳ１，Ｓ２は、発光ダイオ
ードＤ１，Ｄ２と直列に接続されているため、チェック
信号源４１から正のチェック信号と負のチェック信号を
常に出力することで、どちらのスイッチがオンされたか
が判別できる。したがって、自己点検動作以外にも、詳
細診断モードに切り換えることもできる。詳細診断モー
ドとは、いくつかの診断アルゴリズムのうち、最も詳細
に診断するモードであり、例えば、該当チャンネルの監
視周波数を５点から１００点に増やして、診断精度を上
げる等のことが考えられる。

【００３１】なお、追加したインピーダンスは、正側の
発光ダイオードＤ１又は負側の発光ダイオードＤ２のい
ずれか一方側のみに設けることもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、アンテナ回路について
多観点のチェックが可能な電気機器用絶縁診断装置を得
ることができる。また、本発明によれば、アンテナ側に
おいてもアンテナの動作チェックが行え、更に、アンテ
ナの動作チェックの結果を知ることができるようにした
電気機器用絶縁診断装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気機器用絶縁診断装置の実施形態の
回路図。

【図２】図１の回路における発光ダイオードの接続の変
形例を示す図。

【図３】図２の回路の動作を説明する図。

【図４】図１の回路の負荷特性図。

【図５】図１の回路の、温度特性を加味した場合の負荷
特性図。

【図６】図１の回路における発光ダイオードの接続の変
形例を示す図。

【図７】図１の回路におけるチェック回路の変形例を示
す図。

【図８】図１の回路に外部点検機能を追加した回路を示
す図。

【図９】図１の回路に自己点検機能を追加した回路を示
す図。

【図１０】従来の電気機器用絶縁診断装置の回路図。

【符号の説明】

１…アンテナ ２…診断装置 ３…ケーブル ４…チェック回路 ４１…チェック信号源 ４２…判定回路 ５…電気機器 ７…模擬信号発生器 ８…外部端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器の部分放電を検出するためのア
   ンテナと、前記アンテナに接続された診断装置とを具備
   する電気機器用絶縁診断装置において、前記アンテナの
   近傍で、前記アンテナと直列にコンデンサを挿入し、該
   コンデンサに並列に、２つの発光素子を互いに逆極性に
   接続したことを特徴とする電気機器用絶縁診断装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子の片方又は両方に直列に、
   抵抗を接続したことを特徴とする請求項１記載の電気機
   器用絶縁診断装置。