JPH09243701A - 電気機器絶縁診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部アンテナを用いて部分放電による電磁波
を検出する電気機器絶縁診断装置において、停電作業、
又は危険作業を伴わずにアンテナを設置する。 【解決手段】 電気機器１の容器２内で部分放電が発生
すると、ブッシング３から部分放電による電磁波が放射
される。この電磁波の偏波面はブッシングの導体４の長
さ方向と一致する。絶縁診断装置の部分放電検出用アン
テナ５の偏波面を導体４の長さ方向と一致させて、効率
良く部分放電による電磁波を検出する。ノイズ検出用ア
ンテナ６は偏波面を導体の長さ方向に直交させて、ノイ
ズのみを検出させる。判定装置９は、両アンテナの検出
した信号の差に基づいて電気機器内に部分放電が発生し
たか否かを判定する。これらのアンテナは、ブッシング
部分に直接取り付ける必要がなくなるため、停電作業、
危険な作業を行う必要がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の絶縁性
能を診断する装置に関し、特に、電気機器の内部に発生
した部分放電を外部アンテナにより検出することによ
り、電気機器の絶縁性能を診断する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、キュー
ビクルなどの電気機器において、何らかの原因で絶縁性
能が劣化すると、アーク閃絡事故に至る前に予兆現象と
して部分放電が発生することが知られている。絶縁診断
装置は、この部分放電を軽微な段階で検出し、それによ
りアーク閃絡事故を未然に防止する。この部分放電の検
出方式として、電気機器の外部にアンテナを配置して、
部分放電により生じる電磁波を検出する方式がある。

【０００３】電気機器が前述のガス絶縁開閉装置、ガス
遮断器、キュービクルなどのように金属製の容器で覆わ
れている場合、金属製の容器は電磁波に対して高いシー
ルド効果を持つ。このような電気機器においては、部分
放電による電磁波に対しては、絶縁スペーサあるいはブ
ッシング部分が開口部となる。従来においては、電気機
器外部に部分放電による電磁波検出用のアンテナを取り
付ける場合、開口部となる絶縁スペーサあるいはブッシ
ング部分に部分放電検出用アンテナを取付けていた。

【０００４】また、部分放電検出時に、部分放電検出用
アンテナの検出信号からノイズによる影響を除去するた
めに、電気機器容器の開口部とならない部分に周辺ノイ
ズ受信用アンテナを設けることが行われている。この場
合、部分放電検出用アンテナの検出信号と周辺ノイズ受
信用アンテナの検出信号の差をとり、部分放電検出用ア
ンテナの検出信号からノイズの影響を除去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のアンテナ取
付け方法では、電気機器に直接アンテナを取り付けるた
め、ブッシング部分は、高い所又は込み入った場所に
あることが多いため、現場での作業性が悪い。ブッシ
ング部分にアンテナを取り付けるには、停電作業が必要
である。また、この停電作業を行わない場合は危険作業
を伴うという問題点があった。さらに、ノイズによる影
響を除去しようとすると、部分放電検出用アンテナのほ
かにノイズ検出用アンテナが必要となっていた。

【０００６】本発明は、外部アンテナを用いて部分放電
による電磁波を検出する電気機器絶縁診断装置におい
て、停電作業、又は危険作業を伴わずにアンテナを設置
することができるようにすることを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明の電気機器絶
縁診断装置は、高圧導体外部引出用ブッシングを有する
電気機器の内部で発生した部分放電によって生じる電磁
波を、電気機器の外部に配置したアンテナにより検出す
る。

【０００８】電気機器内部で部分放電が発生すると、部
分放電による電磁波は、ブッシング部分を通して外部に
放射される。この場合、電磁波の偏波面は、主に、ブッ
シングの長さ方向と一致して放射される。これに対し、
部分放電による電磁波を検出するアンテナを１方向偏波
に対して利得を持つものとし、その偏波面を前記ブッシ
ングの長さ方向と合わせて配置する。

【０００９】したがって、この部分放電検出用アンテナ
は、電気機器内部で発生した部分放電による電磁波を効
率良く検出するので、電気機器に直接取り付ける必要が
なくなる。これにより、アンテナの取付けに際して、停
電作業を行う必要がなくなり、危険作業を伴うこともな
くなる。このアンテナの検出した信号は判定装置に入力
され、判定装置はこの信号に基づいて、公知の方法によ
り、電気機器内部に部分放電が発生した否かを判定す
る。

【００１０】また、本発明においては、ノイズによる影
響を除去するためノイズ検出用アンテナを併用する場
合、ノイズ検出用アンテナの偏波面を、ブッシングの長
さ方向と垂直に合わせて配置する。これにより、ノイズ
検出用アンテナは、部分放電による電磁波は検出せず
に、主として周辺ノイズのみを検出することとなる。そ
して、部分放電検出用アンテナの検出信号とノイズ検出
用アンテナの検出信号が判定装置に入力される。判定装
置は、両アンテナの検出信号の差に基づいて、公知の方
法により、前記電気機器内部に部分放電が発生したか否
かを判定する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を用いて説明する。なお、各図において、同一機能を
有するものには同一の参照符号を付して、重複する説明
は省略する。 （実施形態１）図１は、本発明の基本的構成を示す。

【００１２】図において、１は電気機器で、容器２上に
ブッシング３が設けられている。この容器２内で絶縁異
常により部分放電１０が発生すると、部分放電１０によ
り生じた電磁波は、ブッシング３内の導体４から外部へ
放射される。このとき、電磁波の偏波面は、導体４の長
さ方向に一致する。５は部分放電検出用アンテナで、６
はノイズ検出用アンテナである。これらのアンテナとし
て、１偏波方向に利得を持つアンテナが使用される。こ
の１偏波方向に利得を持つアンテナとしては、八木アン
テナ、ダイポールアンテナ、折り返しダイポールアンテ
ナ等がある。本例では八木アンテナを使用している。な
お、部分放電検出用アンテナ５とノイズ検出用アンテナ
６は１つのアンテナで共用することができる。この場合
は、アンテナを９０°回転させて使用する。

【００１３】部分放電検出用アンテナ５は、その偏波面
を、部分放電による電磁波の偏波面つまりブッシングの
長さ方向に合わせて配置する。図ではアンテナ素子を上
下方向に配置している。このように電磁波の偏波面とア
ンテナ５の偏波面とを一致させたことにより、電気機器
１に直接アンテナを取り付けなくとも効率よく電磁波を
検出でき、部分放電の発生を検知することができる。な
お、部分放電検出用アンテナ５は、部分放電による電磁
波だけでなく、周辺ノイズも検出する。

【００１４】ノイズ検出用アンテナ６は、その偏波面
を、部分放電による電磁波の偏波面と垂直に、つまりブ
ッシングの長さ方向と垂直に配置する。図では、アンテ
ナ素子を水平方向に配置している。この配置により、ノ
イズ検出用アンテナ６は、部分放電による電磁波に対す
る利得が低下するため、主としてノイズのみを検出す
る。

【００１５】アンテナ５，６の出力はそれぞれ別の同軸
ケーブル７，８を通して判定装置９に入力される。判定
装置９の構成及び動作については公知のものであるの
で、ここでの詳細な説明は簡単にする。アンテナ５，６
の出力は切換スイッチ９１に入力され、いずれか一方の
アンテナの検出信号が選択されてアンプ９２に入力され
る。アンプ９２で増幅された信号からチューナ９３によ
り複数の所定の周波数の信号が取り出される。この信号
は、検波器９４を通り、Ａ／Ｄ変換器９５によりディジ
タル信号に変換されてＣＰＵ９６に入力される。

【００１６】ＣＰＵ９６では、部分放電検出用アンテナ
５が検出した信号とノイズ検出用アンテナ６が検出した
信号の差をとりノイズによる影響を除去した上で、取得
スペクトルに基づいて部分放電の発生の有無を判定す
る。なお、図示の例では、部分放電検出用アンテナ５と
ノイズ検出用アンテナ６を設けているが、ノイズ検出用
アンテナ６を省略し、部分放電検出用アンテナ５のみで
診断をすることもできる。

【００１７】また、本例においては、ノイズ検出用アン
テナ６を診断対象電気機器とは異なる方向に向けて、ノ
イズを検出することもできる。 （実施形態２）図２は、３相タンク形ガス遮断器におい
て、各相ごとに絶縁性能を診断する例を示す。

【００１８】図２において、１１は３相タンク形ガス遮
断器で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の遮断部は、それぞれ
独立した容器２１，２２，２３内に収納されている。ま
た、各相の容器ごとにそれぞれブッシング３１〜３６が
取り付けられている。５１はアンテナである。図では、
５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗと３つのアンテナが示されてい
るが、これは、１つのアンテナ５１を、Ｕ相の絶縁診断
を行うときは図の５１Ｕの位置に、Ｖ相の絶縁診断を行
うときは図の５１Ｖの位置に、Ｗ相の絶縁診断を行うと
きは図の５１Ｗの位置に配置することを示している。

【００１９】また、アンテナ５１としては、１つのアン
テナを部分放電検出用アンテナ５２とノイズ検出用アン
テナ６２に併用する。つまり、部分放電検出用アンテナ
５２として使用するときは、アンテナ５１の素子が垂直
になるように配置して、ブッシング３１，３２の長さ方
向とアンテナの偏波面を一致させる。また、部分放電検
出用アンテナ６２として使用するときは、アンテナを９
０°回転させて、素子が水平方向となるように配置し
て、ブッシング３１，３２の長さ方向とアンテナの偏波
面を直交させる。

【００２０】なお、図においては、ノイズ検出用アンテ
ナ６２を破線で示すことにより、部分放電検出用アンテ
ナ５２と区別している。上記のように構成されたアンテ
ナ５１を用いてＵ相の部分放電を検出しようとする場
合、Ｕ相の２つのブッシング３１と３２が重なって見え
る位置にアンテナ５１Ｕを配置する。Ｖ相又はＷ相の部
分放電を検出する場合は、アンテナ５１Ｖ，５１ＷをＶ
相の２つのブッシング３３と３４又はＷ相の２つのブッ
シング３５と３６が重なって見える位置に移動して配置
する。

【００２１】このように１つのアンテナを併用するとき
は、その出力ケーブルは１つのケーブル７となる。した
がって、アンテナ５１が部分放電検出用アンテナ５２と
して使用されるときは、そのケーブル７は部分放電用の
端子に接続され、ノイズ検出用アンテナ６２として使用
されるときは、ノイズ用の端子につなぎ換えられる。な
お、図２以降では、判定装置９は切換スイッチ９１のみ
を示しているが、判定装置９の構成は前述の図１と同様
に構成される。

【００２２】本例のように、１つのアンテナ５１を部分
放電検出用とノイズ検出用に併用する場合、ノイズ検出
用アンテナ６２は、その偏波面を９０°回転させるだけ
でなく、診断対象電気機器とは異なる方向に向けること
もできる。 （実施形態３）図３は、３相タンク形ガス遮断器におい
て、３相を一括して絶縁性能診断する例を示す。本例の
説明においては、前述の実施形態２と異なる点について
のみ説明する。

【００２３】本例においては、電気機器１１に対してア
ンテナ５１が配置される位置が異なる。アンテナ５１
は、３相のブッシング３１，３２，３３及び３４，３
５，３６が重なり合って見える位置に配置される。した
がって、３相の内、どの相で部分放電が発生しても、部
分放電による電磁波を検出することができる。ここで部
分放電が検出された場合には、前述の実施形態２による
診断を実行することにより、部分放電が発生した相を特
定することができる。

【００２４】なお、３相一括診断のためには、アンテナ
５１を図示の位置に配置する代わりに、アンテナを電気
機器から十分に離すことにより、３相のブッシングから
放射される電磁波を１つのアンテナで検出するようにす
ることもできる。 （実施形態４）図４は、アンテナとして、２系統同時出
力アンテナを使用する例を示す。

【００２５】図示のアンテナ５３はクロス八木アンテナ
を用いたアンテナであり、このアンテナ５３は、水平偏
波成分と垂直偏波成分を同時に、別々の同軸ケーブル
７，８に出力する。本例では、垂直偏波成分を検出する
クロス八木アンテナを部分放電検出用アンテナ５４と
し、水平偏波成分を検出するクロス八木アンテナをノイ
ズ検出用アンテナ６４として使用する。

【００２６】部分放電検出用アンテナ５４の出力を伝達
するケーブル７は、判定装置９の部分放電用端子に接続
され、ノイズ検出用アンテナ６４の出力を伝達するケー
ブル８はノイズ用端子に接続される。本例のアンテナ５
３を使用することにより、前述の実施形態１〜３のよう
にアンテナを回転させたり、判定装置９に対する接続切
替えを行う必要がなくなる。したがって、本例は、診断
装置を電気機器に対して常設する場合に好適である。

【００２７】なお、本例の２系統同時出力アンテナは、
図示したクロス八木アンテナに限定されない。例えば、
クロス八木アンテナ以外のクロス式円偏波受信用アンテ
ナを使用することもでき、また、八木アンテナの部分放
電検出用アンテナと、ループアンテナのノイズ検出用ア
ンテナを組み合わせることもできる。 （その他の実施形態）本発明の絶縁診断装置が適用され
る環境においては、架空電線で気中コロナによる電磁波
が発生する場合がある。検出用アンテナがこの電磁波を
検出すると、誤判定をする可能性がある。この気中コロ
ナの電磁波の周波数帯域は、１００ＭＨｚ〜２００ＭＨ
ｚ程度であり、電気機器内部の部分放電による電磁波は
数ＭＨｚ〜１ＧＨｚ以上である。したがって、検出用ア
ンテナとしてＵＨＦアンテナを使用することで、気中コ
ロナによる電磁波を検出することを防止でき、誤判定を
防止することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、外部アンテナを用いて
部分放電による電磁波を検出する電気機器絶縁診断装置
において、停電作業、又は危険作業を伴わずにアンテナ
を設置することができるようにするができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気機器絶縁診断装置の第１の例を示
す図。

【図２】本発明の電気機器絶縁診断装置の第２の例を示
す図。

【図３】本発明の電気機器絶縁診断装置の第３の例を示
す図。

【図４】本発明の電気機器絶縁診断装置の第４の例を示
す図。

【符号の説明】

１，１１…電気機器 ２，２１，２２，２３…容器 ３，３１〜３６…ブッシング ４…導体 ５，５２，５４…部分放電検出用アンテナ ５１，５３…アンテナ ６，６２，６４…ノイズ検出用アンテナ ７，８…同軸ケーブル ９…判定装置 ９１…切換スイッチ ９２…アンプ ９３…チューナ ９６…ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧導体外部引出用ブッシングを有する
   電気機器の内部で発生した部分放電に伴って生じる電磁
   波を前記電気機器の外部から検出するアンテナと、この
   アンテナの検出した信号に基づいて前記電気機器内部に
   部分放電が発生したか否かを判定する判定装置を具備す
   る電気機器絶縁診断装置において、前記アンテナを１方
   向偏波に対して利得を持つものとし、その偏波面を前記
   ブッシングの長さ方向と合わせて配置することを特徴と
   する電気機器絶縁診断装置。
2. 【請求項２】 偏波面を、前記ブッシングの長さ方向と
   垂直に合わせて配置したノイズ検出用のアンテナを具備
   し、前記判定装置は、前記電磁波を検出するアンテナの
   検出信号と前記ノイズ検出用のアンテナの検出信号に基
   づいて前記電気機器内部に部分放電が発生したか否かを
   判定することを特徴とする請求項１記載の電気機器絶縁
   診断装置。