JPH11312422A

JPH11312422A - 高圧がいしの汚損状況の判断方法およびそれを利用した高圧がいし汚損監視システム

Info

Publication number: JPH11312422A
Application number: JP11928698A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Suda; 知孝須田
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】リアルタイムでの連続無人測定を可能とし、
塩害などによる汚損が生じていても適切な時期に洗浄で
きるようにすることによってフラッシオーバが発生する
のを防止する。【解決手段】汚損がいし漏れ電流波形の奇数次の高調
波成分の大きさや高調波成分の成分比があるレベルを超
えたときに当該汚損がいしにおいてフラッシオーバが生
じる確率が高くなることを利用し、送電系統の高圧がい
しにおける漏れ電流波形の推移を測定し、この漏れ電流
波形の奇数次の高調波成分の大きさや成分比を基に当該
高圧がいしの汚損状況を判断するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一定の課電圧下で
汚損する高圧がいしの汚損状況の判断方法およびそれを
利用した監視システムに関する。更に詳述すると、本発
明は、一定の課電圧の下で汚損するがいし、例えば送電
系統における高圧がいしの塩害による汚損の状況判断・
監視を自動に行うための方法およびそのシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】塩害などの汚損によって、がいしにおけ
る絶縁性能が低下しフラッシオーバが発生してしまうこ
とがある。そこで、この塩害による事故を未然に防止す
るためのがいしの汚損管理が等価塩分付着密度（ＥＳＤ
Ｄ）に基づいて行われており、この等価塩分付着密度を
求める方法の一つとしてパイロットがいしによる筆洗い
法が用いられている。この筆洗い法によれば、がいしに
付着している汚損物を洗い落とし、この汚損物が溶け込
んだ洗浄水の導電率を測定することによって汚損度を求
めることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、筆洗い
法では、測定が間欠的でがいしに累積する汚損量を経時
的に測定できないことから、台風襲来時の急速汚損量お
よび季節風による累積汚損量を精度良く測定できない問
題がある。また、台風が襲来した時などのように急速に
汚損が進行した時などには、がいしの暴露現場へ出向い
て汚損度の測定作業を行う必要があり、汚損進行状況の
判断に時間を要するなど労力を必要とし、更に悪天候
下、作業環境が悪いことから測定値にばらつきが生じた
り危険を伴うなどの問題がある。

【０００４】そこで本発明は、リアルタイムでの連続無
人測定を可能とし、塩害などによる汚損が生じていても
適切な時期に洗浄できるようにすることによってフラッ
シオーバが発生するのを防止することができる高圧がい
しの汚損状況の判断方法およびその監視システムを提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明者らが研究・実験を重ねた結果、高圧がいし
におけるフラッシオーバの発生と、当該汚損がいしにお
ける漏れ電流波形の推移との間に相関関係があることを
知見するに至った。即ち、フラッシオーバに至るまでに
起こる放電状況の変化と対応して漏れ電流波形にも著し
い変化が現れ、それぞれの段階の放電状況で漏れ電流波
形が異なり、かつ高調波成分特に３次、５次といった奇
数次の高調波成分が卓越した周波数スペクトルを示すこ
とを知見するに至った。そして更に、基本周波数の大き
さに対する卓越周波数の大きさの割合である成分比は３
次高調波が最も大きく、その次に５次高調波、７次高調
波と続き、漏れ電流波高値が大きくなるとそれぞれの卓
越周波数の成分比もほぼ大きくなる傾向があり、その増
加率は３次高調波成分が最も大きく、３次の高調波成分
の成分比がある値を越えるとフラッシオーバに至る確率
が高くなる閾値が存在する可能性を見いだした。そし
て、このような傾向は卓越高調波の成分比ばかりでな
く、卓越高調波成分そのものの大きさにも現れることを
見いだした。

【０００６】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、請求項１記載の発明では、一定の課電圧の下
で汚損する高圧がいしの汚損状況を判断する方法におい
て、高圧がいしにおける漏れ電流波形の推移を測定し、
この漏れ電流波形の基本周波数に対する卓越高調波成分
の成分比を基準に当該高圧がいしの汚損状況を判断する
ようにしている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、一定の課電
圧の下で汚損する高圧がいしの汚損状況を判断する方法
において、高圧がいしにおける漏れ電流波形の推移を測
定し、この漏れ電流波形の卓越高調波成分の大きさを基
準に当該高圧がいしの汚損状況を判断するようにしてい
る。

【０００８】これらの場合、高圧がいしの汚損が進行す
ると、それに従って高圧がいしでの漏れ電流波形特性が
変化し、それに応じて高調波成分特に３次高調波、５次
高調波といった奇数次の高調波成分が卓越した周波数ス
ペクトルを示す。しかも、漏れ電流波高値が大きくなる
と、それぞれの卓越周波数の成分比もほぼ大きくなる傾
向を示している。そして、本発明者等の実験により、フ
ラッシオーバしたときの卓越周波数成分の大きさは、課
電の初期を除くといつも、フラッシオーバしなかった場
合よりも大きいことが分かった。しかも、その相違は、
基本周波数よりも３次高調波成分や５次高調波成分の方
が大きいことが分かった。このことから、漏れ電流波形
の卓越高調波成分の大きさそのもの並びに基本周波数に
対する卓越高調波成分の成分比には、ある値を越えると
フラッシオーバに至る確率が高くなる閾値が存在し、こ
れを基準にして高圧がいしの汚損状況を判断することが
可能となる。したがって、漏れ電流波形の卓越高調波成
分の大きさあるいは基本周波数に対する卓越高調波成分
の成分比の推移を測定していれば、高圧がいしの汚損状
況がフラッシオーバの発生に至る可能性があるか否かを
予知し、汚損による塩害の事故を未然に防止することが
できる。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の高圧がいしの汚損状況の判断方法におい
て、卓越高調波成分を１ｋＨｚまでの奇数次の高調波と
するようにしている。このような漏れ電流波形において
卓越した周波数成分が現れるのはせいぜい１ｋＨｚまで
で、これ以上の周波数では平坦なスペクトル分布とな
る。したがって、汚損状況判断には１ｋＨｚまでの奇数
次の高調波成分の成分比の利用が好ましい。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の高圧がいしの汚損状況の判断方法において、奇数次
の高調波成分を３次高調波とするようにしている。この
場合、高調波成分のうちで３次高調波が最も顕著な変化
を示すので、この３次高調波成分を測定することが有効
な測定方法であり、判断も行いやすいものとなる。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、請求項１記
載の高圧がいしの汚損状況の判断方法において、卓越高
調波成分を３次高調波成分としてその成分比５０％を閾
値に設定し、この閾値を卓越高調波成分の成分比が超え
たときにがいし洗浄時期であると判断するようにしてい
る。３次高調波の成分比がこの閾値を超えている場合、
高圧がいしにおける汚損度が高く、フラッシオーバが発
生する確率が高い。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、送電系統の
高圧がいしの汚損状況を監視するシステムにおいて、高
圧がいしと送電線のアースとの間に高圧がいしにおける
漏れ電流波形を測定するセンサを設置し、このセンサか
ら取り込まれる漏れ電流波形の推移を測定し漏れ電流波
形の基本周波数に対する卓越高調波成分の成分比を基準
に当該高圧がいしの汚損状況を判断する判定手段とを備
えるようにしている。

【００１３】また、請求項７記載の発明は、送電系統の
高圧がいしの汚損状況を監視するシステムにおいて、高
圧がいしと送電線のアースとの間に高圧がいしにおける
漏れ電流波形を測定するセンサを設置し、このセンサか
ら取り込まれる漏れ電流波形の推移を測定し漏れ電流波
形の卓越高調波成分の大きさを基準に当該高圧がいしの
汚損状況を判断する判定手段とを有するようにしてい
る。

【００１４】これらの場合、遠隔地において送電系統の
高圧がいしの汚損の進行に伴って変化する漏れ電流波形
の変化がセンサで自動的に随時取り込まれる。しかも、
漏れ電流波形の卓越高調波成分の大きさや基本周波数に
対する卓越高調波成分の成分比は、高圧がいしの汚損状
況と相関関係を有しているのでこれを基準にして高圧が
いしの汚損状況を監視することができる。また、この発
明によれば、センサを汚損がいしのアース側に取り付け
るだけという簡便な方法で設置を済ませることができ
る。

【００１５】請求項８記載の発明は、請求項６または７
記載の高圧がいし汚損監視システムセンサにおいて、セ
ンサを変流器で構成するようにしている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図２及び図３に本発明の高圧がいしの汚損
状況監視システムの一実施形態を示す。この監視システ
ムは、汚損がいしでの漏れ電流波形の卓越高調波の成分
比があるレベルを越えるとフラッシオーバが生じる確率
が高くなるという特性を利用して高圧がいしの汚損状況
を判断するものであり、監視対象となる高圧がいし２と
送電線のアースとの間に設置されて高圧がいし２におけ
る漏れ電流波形を検出するセンサ１０並びにそれを測定
解析する装置１１と伝送部から成る測定・伝送手段３
と、このセンサ１０から取り込まれる漏れ電流波形の推
移を測定し漏れ電流波形の基本周波数に対する卓越高調
波成分の成分比を基準に当該高圧がいしの汚損状況を判
断する判定手段１２とを備えている。ここで、成分比と
は、漏れ電流波形の基本周波数（５０Ｈｚ）成分の大き
さを１００％とした時のそれぞれの卓越高調波成分（周
波数成分）の大きさの割合である。

【００１８】図２に示すように、送電系統の送電線鉄塔
１の中から適宜抽出された１ないし複数の鉄塔１に取り
付けられた実際の送電線高圧がいし２とこのがいし２に
発生する漏れ電流の波形を測定解析する装置１１と伝送
部から成る測定・伝送手段３とを設置して、がいし２か
ら検出される漏れ電流波形データを通信手段５を介して
遠方の保守監視所８へ伝送し、保守監視所８のコンピュ
ータや電気回路・シーケンサーなどで構成される判定手
段１２で汚損状況を監視・判断する監視システムを構成
することができる。尚、図中の符号６は発変電所、７は
中継盤、９は監視盤である。

【００１９】通信手段５としては、ケーブル伝送や無線
伝送などの種々の方法が可能であるが、送電線鉄塔１に
は既に通信用のＯＰＧＷ（光ファイバを組み込んだ送電
線）が設置されていることから、このＯＰＧＷを利用し
て途中のＯＰＧＷ接続箱４からデータを伝送すれば、遠
方においてがいしの汚損状況の監視が可能となる。ＯＰ
ＧＷを利用する場合、新しい情報伝送路を準備する必要
がなく経済的であり、特に光ファイバーケーブルの利用
が電気的雑音の影響を受けず大量の長距離データ伝送が
可能であるので好ましい。尚、データ伝送には配電添架
の光ファイバー（ＯＰ）や無線等を利用しても良い。

【００２０】監視対象となるがいし２における漏れ電流
波形の測定は、例えば図３（Ａ），図３（Ｂ）に示すよ
うに、実際の送電線高圧がいし２と送電線のアースとの
間にセンサ１０を設置することによって行われる。セン
サ１０としては、実際の送電系統では変流器（ＣＴ）の
使用が好ましいが、これに特に限られることはなく、例
えばシャント抵抗などを使用することもできる。また、
漏れ電流の取り込みと波形のＦＦＴ（高速フーリエ変
換）解析は、本実施形態の場合、これらの機能を持った
電子回路からなる漏れ電流波形測定装置１１で行う。本
発明者等が行った漏れ電流波形の現象・特性を把握する
ための実験では、漏れ電流波形測定装置１１として高精
度なリアルタイムシグナルアナライザを用いたが、実際
の送電系統に配備する際にはそれほどの精度を必要とし
ないので漏れ電流の取り込みと波形のＦＦＴ解析機能と
を有する周知の電子回路で構成することが可能である。

【００２１】また、判定手段１２としては、送電系統の
監視盤９に搭載されているコンピュータあるいはシーケ
ンサーなどの利用あるいは各々独立した判定回路やプロ
グラム制御によるＣＰＵで構成する判定手段などが使用
可能であるが、一般的なコンピュータによる判定手段の
構成が好ましい。判定手段は、測定された漏れ電流波形
の奇数次の高調波成分の成分比が閾値を越えているかど
うかを演算し、即ち汚損がいしの洗浄時期を判断し、そ
れが閾値を越えている場合（洗浄時期に達している場
合）には洗浄を促す指示を警報手段１３や表示手段１４
に出力し、閾値を越えていない場合（洗浄時期に達して
いない場合）には警報手段１３や表示手段１４に出力し
ないかあるいは洗浄不要の出力をする。また、場合によ
っては、漏れ電流波形の奇数次の卓越高調波成分の成分
比を表示手段１４などに表示するだけで、汚損がいしの
洗浄時期を監視員が判断するためのデータとして利用す
ることも可能である。本実施形態の場合、送電系統の監
視盤９のコンピュータを利用して判定手段１２を構成す
るようにしているが、これに特に限定されず、例えばし
きい素子を組み合わせたしきい論理回路等から成る判定
手段を、漏れ電流波形測定装置１１と共に各鉄塔１に備
えて、判定結果だけを監視盤９へ伝送するようにしても
良い。

【００２２】また、汚損度が設定した汚損レベルを越え
たとき、またはシステムの構成機器に異常が発生したと
きなどに警報を発する機能を備える警報手段１３を有す
ることが好ましい。警報手段１３としては、例えばブザ
ー音やフラッシュライトを利用して測定者に知らしめる
ように構成された機器などが用いられる。これにより、
がいしの洗浄時期を容易に監視員等に知らせることがで
きる。また、測定作業中に測定者が当該機器を直接目視
していない場合、あるいはその機器の近傍に位置してい
ない場合などにおいても閾値を超えたことを瞬時的にわ
かりやすく伝えることができ、さらには無人設置されて
いる場合であっても汚損を認識させるための信号を発信
させることができる。

【００２３】更に、監視内容例えばがいし汚損度やがい
し洗浄時期などを自動または手動操作で表示する例えば
ディスプレイなどの表示手段１４を備えることが好まし
い。本実施形態では閾値を超えたことを認識しやすくな
るように設計された監視システムに構成されているが、
これに特に限定されず、単に卓越高調波成分の大きさや
成分比をディスプレイ１４などに表示し、監視員ががい
し洗浄時期を判断するようにしても良い。

【００２４】なお、本実施形態では、これらの機器とし
ては漏れ電流を経時的に連続して計測することが可能な
ものを使用し、リアルタイムでの測定・判断が可能とな
るようにしている。しかし、これに特に限定されず、定
期的に測定・判定するようにしても良い。

【００２５】このように構成されたがいし汚損状況監視
システムによると、監視対象がいしの汚損が進行する
と、それに従って漏れ電流波形特性が変化して卓越高調
波成分の成分比が大きくなる傾向を示す。そして、この
漏れ電流波形の基本周波数に対する卓越高調波成分の成
分比には、ある値を越えるとフラッシオーバに至る確率
が高くなる閾値が存在することが本発明者等の実験によ
って知見されたことから、当該成分比を基準にして高圧
がいしの汚損状況を判断することが可能となる。したが
って、漏れ電流波形の基本周波数に対する卓越高調波成
分の成分比の推移を測定していれば、高圧がいしの汚損
状況がフラッシオーバの発生に至る可能性があるか否か
を予知し、汚損による塩害を未然に防止することができ
る。即ち、がいしでの漏れ電流波形から、がいし汚損状
況を判断して適宜がいし洗浄を実施してフラッシオーバ
の発生を未然に防止することができる。

【００２６】以上は漏れ電流波形の卓越高調波成分の成
分比を指標とした場合の高圧がいしの汚損状況監視シス
テムの一例を示したが、漏れ電流波形の卓越高調波成分
の大きさそのものあるいは成分比と大きさの両者を組み
合わせて総合的に判断する高圧がいしの汚損状況監視シ
ステムも同様な考え方で構築することができる。卓越高
調波成分の大きさそのものを指標とする場合、漏れ電流
波形測定装置１１ではＦＦＴ解析の機能を持つ必要がな
く、卓越高調波成分だけを取り出すことのできるフィル
ターを設ければ良い。また判定手段１２の閾値も当然変
化し、例えば図１６の例では−６０ｄＢＡ（ｄＢＡ＝20
logI(A)/1A）程度である。ただしこの閾値は一例であ
り、高圧がいしの種類、高圧がいしが設けられている地
域やそこにおける天候の特徴などによって汚損度合と卓
越高調波成分の大きさとの関係は変化するから、この閾
値を適宜設定し直すことにより調整することができる。
また、この場合の閾値は目安となるものであって、この
閾値を超えていなければがいしの汚損度が一律に低レベ
ルにあるというものではなく、卓越高調波成分の大きさ
によって当該がいしの汚損度の大体の目安とすることが
可能であるということはいうまでもない。

【００２７】以上のように構成された汚損状況監視シス
テムにおけるがいし汚損状況の変化と漏れ電流波形の卓
越高調波成分の大きさと成分比の変動との相関関係につ
いて、図４に示す漏れ電流波形の実験回路を利用して以
下の通り確認した。

【００２８】図４の測定回路では、人工的に汚損させた
１８０ｍｍ懸垂がいし１個に高電圧を印加し、そのとき
の漏れ電流波形の測定および波形のＦＦＴ解析をリアル
タイムシグナルアナライザ１１で行った。この実験回路
は、内部インピーダンスをできるだけ小さくして漏れ電
流が流れてもフラッシオーバが起こるまで発生電圧が低
下しない電源が採用され、課電圧一定の実際の送電線の
現象を再現可能に構成されている。

【００２９】（漏れ電流波形の周波数特性：400kHzま
で）局部アーク放電が発生している時の漏れ電流波形の
高周波までの周波数特性について検討した。ここでは、
漏れ電流波形測定装置１１としてリアルタイムシグナル
アナライザ（横河電機製ＳＡ２４００）を使用した。こ
のリアルタイムシグナルアナライザの周波数レンジの上
限が４００ｋＨｚであるので、４００ｋＨｚまでの周波
数特性を検討することとした。

【００３０】４００ｋＨｚまでの周波数特性を検討する
ためには、背景にあるノイズの周波数特性を考慮する必
要がある。ここでは、無課電時の漏れ電流波形ならびに
局部アーク放電が発生した時と同じ課電圧で放電がない
場合の漏れ電流波形を測定分析した結果を比較して、局
部アーク放電が発生している時の漏れ電流波形の４００
ｋＨｚまでの周波数特性について明らかにした。

【００３１】これら３者の漏れ電流の波形を図５に、そ
の３．１２５ｋＨｚまでの周波数スペクトルならびに４
００ｋＨｚまでの周波数スペクトルを図６にそれぞれ示
す。各図の（Ａ）が無課電の場合、（Ｂ）が局部アーク
放電が発生している時、（Ｃ）が（Ｂ）と同じ課電圧で
放電していない時を示している。

【００３２】まず、３．１２５ｋＨｚまでの周波数スペ
クトルについて検討する。無課電の場合は、全般に、特
に卓越した周波数の見られないフラットな分布をしてい
る。また、放電していない時は、オーミックな漏れ電流
が流れているため、５０Ｈｚ成分が最も大きくなり、さ
らに波形が歪んでいるため５５０Ｈｚまでの奇数次の高
調波が卓越している。５５０Ｈｚ以上の周波数では、ほ
ぼフラットな分布で特に卓越した周波数は見られない。
一方、局部アーク放電が発生している時は、対称波に近
い歪波になるため、３５０Ｈｚまでの奇数次の高調波が
卓越する。このため、周波数スペクトル分布は、左上が
りの分布を示すが、１ｋＨｚ程度以上の周波数では、特
に卓越した周波数が見られないフラットな分布である。

【００３３】次に、４００ｋＨｚまでの高周波の周波数
スペクトル分布について述べる。およそ４ｋＨｚ以下を
除けば、３者はいずれも−１００ｄＢＡから−１２０ｄ
ＢＡのレベルで、ほぼフラットな分布を示している。分
布の中で見られる６個のピークは、３者のいずれにもあ
り、局部アーク放電が発生している時の特徴的な特性で
はない。

【００３４】斯様に、無電圧の時、局部アーク放電が発
生している時および局部アーク放電が発生している時と
同じ課電圧で放電がない場合の３者の４００ｋＨｚまで
の周波数スペクトルを比較したところ、局部アーク放電
が発生している時の特徴的な周波数スペクトルは、せい
ぜい１ｋＨｚ以下の周波数に現れることが明らかになっ
た。

【００３５】（漏れ電流波形）漏れ電流波形を霧中定印
法によって確認した。汚損と湿潤の条件が十分で局部ア
ーク放電が激しく発生しているときには、漏れ電流波形
は対称波に近い歪波に成る。このため、周波数スペクト
ルにおいては、５０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、２５０Ｈｚの１
次、３次、５次の高調波成分が卓越することとなる。こ
れは、以下の実験においても確認された。

【００３６】（フラッシオーバに至る過程での漏れ電流
波形の特徴的推移）次に、図４の測定回路を利用して、
霧中定印法においてフラッシオーバに至る過程における
漏れ電流波形の特徴的推移を実験的に測定した。この実
験結果を図７に表にして示す。図７に示すように、霧中
定印法における漏れ電流波形の特徴的推移は６段階を経
て最終的にフラッシオーバに至る特徴を呈した。なお、
ここでいう霧中定印法とは、霧吹きで汚損液を付着させ
たがいしを自然乾燥させてから超音波加湿器の人工霧に
晒し、霧発生後１〜２分で一定電圧を印加した後フラッ
シオーバまでか、あるいは６０分間その電圧を維持する
ようにした方法である。

【００３７】＜フラッシオーバに至る場合＞以下に述べ
る６段階を経てフラッシオーバに至っている。（１）段
階１：課電初期段階ではまだ放電が発生しておらず、正
弦波的なオーミックな電流が流れている。（２）段階
２：がいしの上面キャップ付近でズルズルという連続音
を伴う肉眼では見えない微弱な放電が発生し、漏れ電流
波形は、三角形あるいは鋸の歯のような形に変化する。
（３）段階３：この放電が成長し、ジリジリという連続
音を伴う２〜３点の点的な放電光が観測される。この
時、漏れ電流波形は、段階２でみられた波形の先端が更
に伸びた形になっている。（４）段階４：上述の放電が
更に成長するとともに、がいし上面のキャップ付近の５
〜６個所で線的な弱い局部アーク放電が発生する。この
ときの波形は、対称波に近い波形になっている。（５）
段階５：がいし下面からパッパというような間欠的な強
い局部アーク放電が発生する。波形は、段階４の対称波
に近い波形に波高値の大きな波形が加わったようなもの
となる。（６）段階６：がいしの両面から間欠的な強い
局部アーク放電が発生し、波高値が更に大きくなってフ
ラッシオーバ直前に近い波形となっている。（７）段階
７：フラッシオーバが発生している。

【００３８】斯様に、フラッシオーバまでの周波数スペ
クトルの推移は、段階１では正弦波的波形のため５０Ｈ
ｚ成分が卓越しているが、段階２から段階６まででは５
０Ｈｚから３５０Ｈｚ程度までの奇数次の高調波が卓越
し、またその間に、漏れ電流波高値がだんだん大きくな
っているので、これらのレベルも徐々に大きくなってい
る。

【００３９】なお、実験結果によれば、フラッシオーバ
が発生した時のがいしの下面外の等価塩分付着密度は
０．２６〜０．４６ｍｇ／ｃｍ²の範囲にあった。これ
は、電気協同研究会が２５０ｍｍ懸垂がいしに対して定
めた汚損区分Ｄにあたるかなりの重汚損である。

【００４０】＜フラッシオーバに至らない場合＞フラッ
シオーバに至らない場合の漏れ電流波形の推移は、フラ
ッシオーバが起こる場合と同様に、上述した段階１から
段階５のいずれかの段階を経るが、結局は、フラッシオ
ーバには至らず、段階５からいずれかの段階を経て段階
１に戻った。

【００４１】（漏れ電流波高値と卓越周波数成分の大き
さとの関係）次に、印加電圧が１４ｋＶ_peak、１７ｋＶ
_peakならびに２１ｋＶ_peakの時の漏れ電流波高値と卓越
周波数成分の大きさとの関係について検討した。その結
果を図８〜１０に示す。図示するように、各卓越周波数
成分の大きさと漏れ電流波高値の間には正の相関、すな
わち、漏れ電流波高値が大きくなると各卓越周波数成分
の大きさも大きくなる関係がある。また、無放電（図７
の段階１）の場合や放電の初期（図７の段階２）におい
て逆転することがあるが、漏れ電流波高値が変動しても
各卓越周波数成分の大きさの順位（大きい順に５０Ｈ
ｚ，１５０Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３５０Ｈｚ成分）は変わ
らなかった。

【００４２】（漏れ電流波高値と卓越周波数成分の成分
比との関係）次に、それぞれの卓越周波数成分の成分比
を求め、漏れ電流波高値との関係をそれぞれの印加電圧
について求めた。その実験結果を図１１〜１３に示す。
図示するように、漏れ電流波高値が大きくなるにつれて
各卓越周波数の成分比が大きくなり（ただしフラッシオ
ーバに近くなると減少する場合もみられる）、無放電の
時および放電初期の漏れ電流波高値の小さい時を除くと
１５０Ｈｚにおける成分比が最も大きく、続いて２５０
Ｈｚ、３５０Ｈｚの順となっていることに加え、その順
位は漏れ電流の波高値が変化しても変わらず、また、漏
れ電流波高値に対する成分比の増加率もこれと同様に大
きい方から順に１５０Ｈｚ、２５０Ｈｚそして３５０Ｈ
ｚとなった。

【００４３】（卓越周波数成分とフラッシオーバとの関
係）また、卓越周波数成分の大きさとフラッシオーバと
の関係を求めた。その結果を、５０Ｈｚ成分については
図１４に、１５０Ｈｚ成分については図１５に、２５０
Ｈｚ成分については図１６にそれぞれ示す。図中には、
課電圧１４ｋＶ_peak、１７ｋＶ_peakならびに２１ｋＶ
_peakでフラッシオーバした場合と課電圧１４ｋＶ_peakで
フラッシオーバしなかった場合が示されている。フラッ
シオーバした時の卓越周波数成分の大きさは、図示する
ように、課電の初期を除いていつもフラッシオーバしな
かった場合よりも大きくなっていた。また、その相違
は、５０Ｈｚ成分よりは１５０Ｈｚ成分、２５０Ｈｚ成
分の方が大きくなった。

【００４４】したがって、あるひとつの卓越周波数成分
の大きさに注目すれば、塩害などによる汚損を判断する
方法のひとつとしての利用が可能であり、またその場
合、選択する周波数としては５０Ｈｚよりは１５０Ｈｚ
あるいは２５０Ｈｚといった３次または５次の高調波成
分の方が有利であることが分かる。この場合、−６０ｄ
ＢＡ程度を閾値とすることができ、それよりも大きいと
き、即ち図１５及び図１６のグラフで約−６０ｄＢＡよ
りも上ではフラッシオーバが発生する確率が高い。

【００４５】（卓越周波数成分の成分比とフラッシオー
バとの関係）更に、卓越周波数成分の成分比とフラッシ
オーバとの関係を求めた。その結果を図１および図１７
に示す。この結果より明らかなように、課電の初期を除
くといつも、１５０Ｈｚ，２５０Ｈｚ成分共にフラッシ
オーバした場合の成分比のほうがフラッシオーバしなか
った場合より大きく、そのときにおける相違は１５０Ｈ
ｚ成分の方が大きくなっていた。なお、１５０Ｈｚ成分
の場合、成分比が５０％以上になるとフラッシオーバに
至る確率が高くなる傾向が認められることから、１５０
Ｈｚ成分の成分比がある値を越えるとフラッシオーバに
至る確率が高くなるという閾値の存在が認められる。

【００４６】即ち、フラッシオーバに至った３ケースで
はいずれも、漏れ電流波形の３次高調波成分の成分比が
５０％を越えてからフラッシオーバが発生しているのに
対し、フラッシオーバに至らなかった１ケースは、漏れ
電流波形の３次高調波成分成分比が最大でも２０％程度
であり、５０％は越えていない。したがって、漏れ電流
波形の３次高調波成分の成分比に着目する場合、閾値を
５０％に設定しておけば、塩害などの汚損によるフラッ
シオーバを予知できる可能性が高いことが認められる。

【００４７】（霧中定印法と霧吹き定印法との関係）上
述の各実験・測定は主に霧中定印法によって行ったが、
霧吹き定印法によっても、フラッシオーバに至る過程に
おける漏れ電流波形の特徴について確認した。ここで、
霧吹き定印法とは、霧吹きで汚損液を付着させ汚損湿潤
させた直後に（２〜３分以内に）一定電圧（例えば１４
ｋＶ_peak）を課電し、放電停止あるいはフラッシオーバ
までその電圧を維持する方法である。

【００４８】その実験の結果、フラッシオーバに至る場
合には、フラッシオーバ直前（約８秒前）の漏れ電流波
形は、図１８に示すように、霧中定印法でフラッシオー
バが起こった時の段階６に近い波形を示した。この時の
下面外の等価塩分付着密度は０．３９ｍｇ／ｃｍ²で上
述の霧中定印法と同様に、汚損区分Ｄに相当していた。
また、フラッシオーバに至らない場合には、霧中定印法
におけるがいし１個の時の漏れ電流波形の推移と同様の
過程をたどった。このことから、霧中定印法によっても
霧吹き定印法によっても、フラッシオーバに至る過程に
おける漏れ電流波形の特徴について同じ結果が得られる
ことが確認できる。

【００４９】（結論）がいしの漏れ電流波形とその周波
数スペクトルの諸特性に関して以下のような結果を得る
ことができた。すなわち、第１として、汚損も湿潤も
十分で、活発に局部アーク放電が発生している時の漏れ
電流波形は対称波に近い歪波となるためその周波数スペ
クトルは５０Ｈｚ，１５０Ｈｚ，２５０Ｈｚといった奇
数次の高調波が卓越した分布を示すこと、第２にこの
時の漏れ電流波形の周波数スペクトル（４００ｋＨｚま
で）において特徴的な分布になるのはせいぜいｌｋＨｚ
までで、これ以上の周波数では平坦な分布になり、特に
卓越した周波数は見られないこと、第３として、フラ
ッシオーバまでの漏れ電流波形の推移を６段階に分けて
みると、霧吹き定印法と霧中定印法のいずれによっても
フラッシオーバに近い状態での特性にほぼ一致した傾向
を示すこと、第４に漏れ電流波高値が大きくなるとそ
れぞれの卓越周波数成分の大きさも大きくなり、その大
きさは５０Ｈｚ成分が最も大きく、以下１５０Ｈｚ、２
５０Ｈｚ、３５０Ｈｚの各成分が続くこと、第５に卓
越周波数の成分比は１５０Ｈｚ成分が最も大きく、以下
２５０Ｈｚ成分、３５０Ｈｚ成分が続くこと、第６と
して漏れ電流波高値が大きくなるとそれぞれの卓越周波
数成分比もほぼ大きくなる傾向があり、その増加率は１
５０Ｈｚ成分が最も大きくなること、そして、１５０
Ｈｚ成分（３次高調波成分）の成分比がある値を越える
と、フラッシオーバに至る確率が高くなる閾値が存在す
る可能性があることを見いだした。

【００５０】したがって、漏れ電流波形とその周波数ス
ペクトルに関するこのような特徴を利用することによ
り、高圧がいしの汚損状況を判断することが可能であ
る。即ち、本発明の汚損状況判断方法によれば、上記の
ような測定回路を用いて送電系統の高圧がいしにおける
漏れ電流波形の推移を測定し、この漏れ電流波形の奇数
次の卓越高調波成分の大きさあるいはその成分比を基に
してがいしの汚損状況を判断することができる。この場
合、漏れ電流波形の周波数スペクトル（４００ｋＨｚま
で）において特徴的な分布になるのは上述したように約
ｌｋＨｚまでで、これ以上の周波数では平坦な分布にな
り特に卓越した周波数は見られないことから、好ましく
は１ｋＨｚまでの高調波成分について測定すれば良く、
更に好ましくは、高調波成分のうちでも特に３次高調波
の卓越周波数の成分比が大きいので、この３次高調波成
分の大きさあるいはその成分比を測定することが有効な
測定方法であり、判断も行いやすいものとなる。

【００５１】また、この３次高調波などの高調波成分の
成分比に対してはあるレベルを設け、この所定レベルを
閾値とし、高調波成分の成分比がこの所定レベルを超え
たときにフラッシオーバに至る可能性が高くなると判断
するようにしている。本実施形態では、上記実験結果か
らこの閾値を５０％に設定し、３次高調波成分の成分比
が５０％を超えれば高圧がいしが汚損しているか、ある
いはその可能性が高いと判断している。ただしこの閾値
は一例であり、高圧がいしの種類、高圧がいしが設けら
れている地域やそこにおける天候の特徴などによって汚
損度合と卓越高調波成分の成分比との関係は変化するか
ら、この閾値を適宜設定し直すことにより調整すること
ができる。また、この場合の閾値は目安となるものであ
って、この閾値を超えていなければがいしの汚損度が一
律に低レベルにあるというものではなく、卓越高調波成
分の成分比の大きさによって当該がいしの汚損度の大体
の目安とすることが可能であるということはいうまでも
ない。

【００５２】また、このような汚損状況判断方法を利用
した本発明の高圧がいし汚損状況監視システムによれ
ば、漏れ電流波形を測定対象としているため、計測手段
としての変流器（ＣＴ）などをアース側に取り付けるだ
けという簡易な構成で、無人で連続測定が可能なため、
リアルタイムで状況判断ができる。

【００５３】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば上述した実施形態では５０Ｈｚの商用周波
数を基本周波数とする場合について主に説明したが、こ
れに特に限定されず、６０Ｈｚの商用周波数を基本周波
数とする送電系統などにおける高圧がいしの汚損状況判
断及び監視システムにも適用できる。また、漏れ電流波
形の卓越高調波成分の大きさや成分比に関する閾値は、
特定の値に限られず、がいしの使用環境や材質・形状な
どの諸条件ごとに実験で予め求められた標準的な値ある
いは特有の環境下における値を採用したり、現場で実測
された値を採用するようにしていも良い。更には、季節
ごとにあるいは特定のシーズン毎に閾値を変更しても良
いし、場合によっては閾値を可変にして必要に応じて適
宜変更可能にしても良い。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１及び２記載の発明の高圧がいしの汚損状況判断方法に
よると、漏れ電流波形の卓越高調波成分の大きさや基本
周波数に対する卓越高調波成分の成分比には、がいしの
汚損度が反映しており、ある値を越えるとフラッシオー
バに至る確率が高くなる閾値が存在する可能性があるの
で、これらを基準にして高圧がいしの汚損状況を判断す
ることが可能となる。したがって、漏れ電流波形の卓越
高調波成分の大きさや基本周波数に対する卓越高調波成
分の成分比の推移を測定していれば、高圧がいしの汚損
状況がフラッシオーバの発生に至る可能性があるか否か
を判断し、これまでより適切な時期でのがいし洗浄が可
能になる。これにより、送電系統などにおけるがいしの
汚損による塩害を未然に防止することができ、保守業務
の簡略化、経費節減を可能にすると共に、汚損がいしで
の放電（フラッシオーバ）が原因で生じる電波障害、放
電音などを未然に防止し、かつ、過絶縁による現在の汚
損設計を見直してより合理的な汚損設計を提案すること
ができる。しかも、本発明によると、パイロットがいし
等を設けずとも、実際のがいしの汚損状況をリアルタイ
ムで連続的にあるいは定期的に測定できる。

【００５５】また、請求項３記載の発明によると、特に
卓越した周波数が見られない１ｋＨｚ以上の周波数成分
をあらかじめ考慮することなく、比較的狭いレンジ範囲
での漏れ電流波形の測定だけで、より精度良く汚損状況
の判断が可能となる。

【００５６】また、請求項４記載の発明によると、高調
波成分のうちで最も卓越した変化を示す３次高調波は卓
越高調波の成分比も大きいので、フラッシオーバに至る
過程での成分比の変動が把握し易いので、測定を確実に
行って汚損状況判断を容易なものとできる。

【００５７】また、請求項５記載の発明によると、高圧
がいしにおける汚損度が高く、フラッシオーバの発生確
率が高い３次高調波成分の成分比５０％を閾値に設定し
ているので、高調波成分の成分比がこの閾値を超えてい
るならば当該高圧がいしにおける汚損度が高いと判断す
ることができ、がいし洗浄時期の判断がより適切なもの
となる。

【００５８】また、請求項６及び７記載の発明による
と、パイロットがいし等を設けずとも、実際のがいしの
汚損状況をリアルタイムで連続的にあるいは定期的に測
定できる。しかも、遠隔地において送電系統の高圧がい
しの汚損の進行に伴って変化する漏れ電流波形の変化が
センサで自動的に随時取り込まれる共に高圧がいしの汚
損状況と相関関係を有している漏れ電流波形の卓越高調
波成分の大きさや成分比を基準にして高圧がいしの汚損
状況を監視することができる。したがってこの発明によ
れば、センサによって漏れ電流波形を連続測定すること
ができるため、がいし汚損量を必要に応じてリアルタイ
ムあるいは定期的に無人で測定することができることか
ら労力を削減できる。

【００５９】また請求項８記載の発明によると、計測手
段を汚損がいしのアース側に取り付けるだけという簡便
な方法で設置を済ませることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を示す図であり、汚損がいし
に一定電圧を課電したときの漏れ電流波形の１５０Ｈｚ
成分比の時間変化を示す。

【図２】高圧がいし汚損状況監視システムの一実施形態
を示す説明図である。

【図３】同監視システムのセンサ部分を含む測定手段の
一例を示す説明図で、（Ａ）は鉄塔とがいしとセンサと
の関係を示し、（Ｂ）は更にセンサと漏れ電流波形測定
装置などとの関係を示す。

【図４】高圧がいしの漏れ電流波形特性解明のための実
験回路図である。

【図５】霧吹き定印法における漏れ電流波形の時間変化
を示す図で、（Ａ）は無課電の場合、（Ｂ）は局部アー
ク放電が発生している時、（Ｃ）は（Ｂ）と同じ課電圧
で放電していない時を示している。

【図６】図５の漏れ電流波形を示すときの、3.125kHzま
での周波数スペクトル図と400kHzまでの周波数スペクト
ル図で、（Ａ）は無課電の場合、（Ｂ）は局部アーク放
電が発生している時、（Ｃ）は（Ｂ）と同じ課電圧で放
電していない時を示している。

【図７】霧中定印法におけるフラッシオーバまでの漏れ
電流波形の推移と放電状況とを示す図である。

【図８】印加電圧１４ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高値
と卓越周波数成分の大きさとの関係を示す図である。

【図９】印加電圧１７ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高値
と卓越周波数成分の大きさとの関係を示す図である。

【図１０】印加電圧２１ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高
値と卓越周波数成分の大きさとの関係を示す図である。

【図１１】印加電圧１４ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高
値と成分比との関係を示す図である。

【図１２】印加電圧１７ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高
値と成分比との関係を示す図である。

【図１３】印加電圧２１ｋＶ_peakにおける漏れ電流波高
値と成分比との関係を示す図である。

【図１４】５０Ｈｚ成分の大きさの時間的推移を示す図
である。

【図１５】１５０Ｈｚ成分の大きさの時間的推移を示す
図である。

【図１６】２５０Ｈｚ成分の大きさの時間的推移を示す
図である。

【図１７】２５０Ｈｚ成分比の時間変化を示す図であ
る。

【図１８】（Ａ）は霧吹き定印法におけるフラッシオー
バ直前の漏れ電流波形、（Ｂ）はその周波数スペクトル
を示す図である。

【符号の説明】

１送電線鉄塔２高圧がいし３測定・伝送手段５ＯＰＧＷ（通信手段）６発変電所８保守監視所９監視盤１０センサ１１漏れ電流波形測定装置１２判定手段１３警報手段１４表示手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の課電圧の下で汚損する高圧がいし
の汚損状況を判断する方法において、前記高圧がいしに
おける漏れ電流波形の推移を測定し、この漏れ電流波形
の基本周波数に対する卓越高調波成分の成分比を基準に
当該高圧がいしの汚損状況を判断することを特徴とする
高圧がいしの汚損状況の判断方法。
【請求項２】一定の課電圧の下で汚損する高圧がいし
の汚損状況を判断する方法において、前記高圧がいしに
おける漏れ電流波形の推移を測定し、この漏れ電流波形
の卓越高調波成分の大きさを基準に当該高圧がいしの汚
損状況を判断することを特徴とする高圧がいしの汚損状
況の判断方法。
【請求項３】前記卓越高調波成分は１ｋＨｚまでの奇
数次の高調波であることを特徴とする請求項１または２
記載の高圧がいしの汚損状況の判断方法。
【請求項４】前記奇数次の高調波成分は３次高調波で
あることを特徴とする請求項３記載の高圧がいしの汚損
状況の判断方法。
【請求項５】前記卓越高調波成分を３次高調波成分と
してその成分比５０％を閾値に設定し、前記高調波成分
の成分比が前記閾値を超えたときにがいし洗浄時期であ
ると判断することを特徴とする請求項１記載の高圧がい
しの汚損状況の判断方法。
【請求項６】送電系統の高圧がいしの汚損状況を監視
するシステムにおいて、前記高圧がいしと送電線のアー
スとの間に前記高圧がいしにおける漏れ電流波形を測定
するセンサを設置し、このセンサから取り込まれる漏れ
電流波形の推移を測定し前記漏れ電流波形の基本周波数
に対する卓越高調波成分の成分比を基準に当該高圧がい
しの汚損状況を判断する判定手段とを有することを特徴
とする高圧がいし汚損監視システム。
【請求項７】送電系統の高圧がいしの汚損状況を監視
するシステムにおいて、前記高圧がいしと送電線のアー
スとの間に前記高圧がいしにおける漏れ電流波形を測定
するセンサを設置し、このセンサから取り込まれる漏れ
電流波形の推移を測定し前記漏れ電流波形の卓越高調波
成分の大きさを基準に当該高圧がいしの汚損状況を判断
する判定手段とを有することを特徴とする高圧がいし汚
損監視システム。
【請求項８】前記センサは変流器であることを特徴と
する請求項６または７記載の高圧がいし汚損監視システ
ム。