油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法
【課題】油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別する。
【解決手段】油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、部分放電により発生する信号を検出するセンサー１と、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器２と、波形長および極性に基づいて部分放電種別を判別する判別装置３とを備える。
【解決手段】油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、部分放電により発生する信号を検出するセンサー１と、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器２と、波形長および極性に基づいて部分放電種別を判別する判別装置３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油絶縁機器における絶縁異常を診断する装置および方法に関するものであり、特に、部分放電発生の要因を判別するための部分放電種別判別装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油絶縁変圧器などの油絶縁機器の絶縁試験や絶縁診断において、部分放電（Ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＰＤ）種別を判別する技術の確立が望まれている。このような技術が確立できれば、絶縁試験の合理化や、絶縁診断の高精度化を図ることができる。
【０００３】
近年、ＵＨＦ帯の電磁波に注目したＰＤ検出技術の報告がなされているが、油絶縁機器内部におけるＰＤ源種別を判別する技術は、未だ明確ではない。ＰＤ源種別を判別する技術の例としては、次のものが挙げられる。まず１つに、ＰＤにより発生する実時間信号の半値幅と波高値の関係が、ＰＤ源の種類によりそれぞれ固有の様相を示す特性を利用したＰＤ源の種別判別方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１５は、特許文献１における従来技術の説明図である。この図１５に示すガス絶縁電気機器のＰＤ種別の判定方法は、ガス絶縁電気機器（ＧＩＳ）の内部に生じたＰＤを検出して、ＰＤ源の種類を判別する。図１５（ａ）に示すように、ＰＤを測定すると（Ｓ６１）、その信号波形を検波し（Ｓ６２）、半値幅と波高値を求める（Ｓ６３）。半値幅と波高値の関係は、ＰＤ源種別によりそれぞれ固有の様相を示すので、両者の比により（Ｓ６４）ＰＤ源種別を判別する（Ｓ６５ａ〜Ｓ６５ｄ）。
【０００５】
その両者の比を図１５（ｂ）に示す。この図１５（ｂ）は、各種ＰＤ源で実験的にＰＤを発生させて得たデータを示しており、ＰＤ信号の時間波形を検波した検波波形の、半値幅と波高値をプロットしたグラフであり、横軸が波高値で、縦軸が半値幅である。ここで、半値幅とは、検波波形が最大になる点とその１／２になる点との時間間隔である。
【０００６】
この図１５（ｂ）では、時間幅として半値幅を採用している。ＰＤの大きさがばらついているが、図中Ａ〜Ｄで示すように、ＰＤ源の種別毎に波高値−半値幅平面上の特定の範囲に集中している。従って、この図１５（ｂ）からＧＩＳ内部のＰＤ源種別を判別することができる。
【０００７】
また、他の従来技術としては、電磁波の波形長を計測し、ＰＤ源種別（位置）を特定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ＰＤ源より放射される電磁波波形の電圧信号値の絶対値を積算していき、横軸を時間、縦軸を積算値としたグラフをプロットすることにより、ＰＤ源種別（位置）を特定する。
【０００８】
図１６は、特許文献２における従来技術の説明図である。ＧＩＳにおけるＰＤ検出技術において、図１６（ａ）のように、接地容器側に異物が付着した場合の電磁波波形は、９０ｎｓ程度振動が続く長いものなる。しかし、図１６（ｂ）のように、導体側に異物が存在する場合の電磁波波形は、２０ｎｓ以下の振動しかない短い波形となる。従って（ａ）、（ｂ）より直ちに異物の位置を判別できる。
【０００９】
また、この場合に、図１６（ｃ）、（ｄ）のように、横軸を時間、縦軸を周波数としたグラフを描けば、視覚的に次のことが判別できる。すなわち、異物が接地容器側にある場合には、高い周波数成分を比較的長い時間有していることがわかる。一方、異物が導体側にある場合には、高い周波数成分を短時間のみ有し、長時間持続しないことがわかる。
【００１０】
さらに、実時間電磁波波形の各時点での電圧絶対値を逐次加算していけば、信号強度がプラスでもマイナスでも、絶対値が時間経過とともに加算されていく。その結果、異物が接地容器側にある場合には、信号強度の大きな変化が長く持続することにより、積算値は増加傾向となり、その状態が長時間持続する特性となる。逆に、異物が導体側にある場合には、信号強度の変化は長時間続かず、頭打ちの特性を示す。この特性を、図１６（ｅ）に示す。このように、波形を演算することで、ＰＤ源の判別が可能となる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１-２４２２１２号公報
【特許文献２】特開２００７-１１４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
油絶縁変圧器などの油絶縁機器は、内部が絶縁油で満たされ、鉄心、プレスボード、銅線等で構成されている。この油絶縁機器での主なＰＤ源の種類は、２種類ある。１つは、絶縁油を機器内部に注入する際に残留する気泡による気泡性ＰＤである。そして、もう１つは、機器製造時に内部に混入することがある金属片等による異物性ＰＤである。
【００１３】
この油絶縁機器内部での気泡性ＰＤと異物性ＰＤの判別に対して、上述した従来技術を適用しようとすると、気泡性ＰＤと異物性ＰＤとで同様の波形長が観測される場合があるため、両者を判別することができないといった問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、波形長および極性に基づいて部分放電種別を判別する判別装置とを備えるものである。
【００１６】
また、本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別方法は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別方法であって、部分放電により発生する信号を検出するステップと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、計測された波形長および極性に基づいて、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＰＤにより発生する信号を検出し、ＰＤが発生した極性と信号の波形長とに基づいてＰＤの主要因を判別することができ、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１における部分放電種別判別装置は、アンテナ１、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成される。
【００２０】
アンテナ１は、油絶縁機器内部でのＰＤによって放射される電磁波を検出する。アンテナ１によって検出されたアンテナ誘起電圧は、同軸ケーブルを介して計測器２に導入される。そして、計測器２は、アンテナ誘起電圧から、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性ならびに電磁波の波形長を計測する。
【００２１】
判別装置３は、計測器２による計測データ（極性および波形長）を受信し、ＰＤが発生した印加電圧の極性および電磁波の波形長に基づき、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する。そして、判別装置３は、判別結果を結果表示装置４に表示させる。
【００２２】
次に、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する方法について、具体的に説明する。
まず始めに、気泡性ＰＤと異物性ＰＤの信号波形の特徴を把握する目的で、気泡性ＰＤと異物性ＰＤのＰＤ電磁波計測基礎試験を行った。図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＤ電磁波計測基礎試験を行った際の異物性モデルと気泡性モデルを示す図である。
【００２３】
油絶縁機器内部でＰＤが発生し、電磁波が放射されると、この電磁波波形は、ＰＤ源種別によって変化する。そこで、図２に示すように、（ａ）の異物性モデルと（ｂ）の気泡性モデルを試料としてＰＤ測定を行った。
【００２４】
（ａ）の異物性モデルは、異物性ＰＤを模擬した針平板系で構成されている。この針平板系は、針の先端径を、変圧器内の絶縁構造の油隙に存在する可能性のある異物で考えなければならない最小の値である１０μｍ程度とし、針−平板間距離も実際の変圧器の絶縁構造と同様の数ｍｍとしている。また、針の先端径が１０μｍになると、針平板系での放電開始電圧（ＰＤＩＶ）が最低となり、それ以下の先端径ではＰＤＩＶ値は降下せず、１０μｍ時のＰＤＩＶ値で飽和する。
【００２５】
一方、（ｂ）の気泡性モデルは、気泡性ＰＤを模擬した平板−平板系（内部に気泡を挿入）で構成されている。気泡性ＰＤを模擬したこの平板−平板モデルも、（ａ）の針−平板間距離と同様、油隙間を変圧器の絶縁構造に基づいて数ｍｍとし、気泡径は１〜２ｍｍ程度とした。
【００２６】
試料は、いずれもアクリル筐体内の油中に設置した。本実施の形態１におけるアンテナ１には、バイコニカルログペリオディックアンテナ（帯域幅：３０〜２０００ＭＨｚ）を使用し、４ＧＨｚ、２０ＧＳ／ｓのオシロスコープによって計測した。実際の変圧器では、取付け可能なアンテナとして容量性アンテナ、ＵＨＦカプラー等があり、周波数帯域が広帯域のものを使用すればよい。
【００２７】
本実施の形態１における基礎特性試験では、上述したバイコニカルログペリオディックアンテナを使用したが、このバイコニカルログペリオディックアンテナは、非常に広帯域な特性を有しているという特徴があり、ＰＤ電磁波を広帯域に検出できる利点がある。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で印加するＡＣ電圧波形を示した図である。ＡＣ電圧の正側を正極性、負側を負極性と定義する。また、図４は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
【００２９】
（ａ）と（ｂ）の２つの電磁波波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、正極性での波形長が７μｓ、負極性での波形長が４５０ｎｓであり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。
【００３０】
次に、図５は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
【００３１】
図５を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに２００〜３００ｎｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電磁波波形が得られていることがわかる。図４、図５の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電磁波信号波形の波形長に差異があることが判明した。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態１において、実験的に得られた気泡性ＰＤと異物性ＰＤの極性と波形長との関係を示した図である。この図６からもわかるように、異物性ＰＤの正極性の場合に波形長が長くなっている。なお、使用するアンテナは、数ｎｓの波形を観測する必要があるため、１ＧＨｚ程度までの周波数帯域を持つ容量性アンテナ等を用いることが望ましい。
【００３３】
次に、前述した波形長の計測方法について説明する。
まず始めに、第１の計測方法について説明する。ＰＤによって発生した電磁波波形のピーク値を検出し、その点を包絡線で結んだ曲線の値が平均したノイズレベルよりも大きくなった場合に、その点をＰＤ信号の開始点と定義する。あるいは、電磁波波形の検出閾値を予め決めておいて、その閾値以上の信号となった場合にＰＤ信号の開始点と定義する。
【００３４】
また、再びある期間以上、例えば、１μｓ以上ノイズレベル以下の信号強度となった場合、その１μｓ以上ノイズレベル以下になった期間の始まりの時点をＰＤ信号の終了点と定義する。そして、ＰＤ信号の開始点から終了点までの時間を計算することで、波形長を算出する。
【００３５】
上述した方法により、電磁波波形の波形長を計測し、さらに、計測されたＰＤ信号が印加電圧の正負どちらの極性で発生したかを計測器２で判断する。その後、計測データは、判別装置３に送られ、上記２つのパラメータ（波形長・極性）の組み合わせにより、確実にＰＤ種別を判別する。
【００３６】
判別基準は、次のようになる。異物性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長以上、例えば、２μｓ以上となる。一方、気泡性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長未満、例えば、１μｓ未満となる。図６に示した試験結果からも明らかなように、このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態１における第１の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。油絶縁機器でＰＤが発生する（１０）と、アンテナ１によりこのＰＤにより放射される電磁波波形を検出する（１１）。検出したＰＤ信号は、計測器２に送られ、ＰＤが発生した極性と波形長が計測される（１２、１３）。そして、計測されたデータは、判別装置３に送られ、上述した判別基準に従ってＰＤ種別が判別される（１４）。
【００３８】
なお、先の図１に示した構成では、アンテナ１は、フランジ外部に取り付けてあるが、フランジ内部に取り付けることで、外部ノイズの低減を図るようにしてもよい。また、油絶縁機器内部のＰＤ発生箇所からアンテナ１の位置が離れていると、ＰＤにより放射される電磁波が減衰し検出しにくくなる場合がある。このため、複数のアンテナを油絶縁機器周囲のフランジに配置し、最も信号強度の強いアンテナによって評価してもよい。さらに、ＰＤにより放射される電磁波強度が低い場合には、高周波増幅器を用いて信号強度を増幅させ、計測感度を上げてもよい。
【００３９】
次に、波形長の第２の計測方法について説明する。
例えば、実時間信号の各時点での電圧絶対値を逐次加算していき、信号強度がプラスでもマイナスでも絶対値が時間経過とともに積算されていくようにしてもよい。この場合、ノイズレベル以上に、ある閾値を設け、閾値以下の信号は、絶対値を０と定義することにより、ＰＤによる信号波形のみの電圧絶対値を積算することができる。
【００４０】
そして、積算値が０より増加し始めた時点をＰＤによる信号波形の立ち上がり時間と定義し、そこから積算値が再度頭打ちになる時点（閾値以下になる時点）までを波形長と定義することにより、波形長を計測する。
【００４１】
印加電圧が正極性の場合、異物性ＰＤでは、予め決定したある波形長以上積算値の増加が続く。一方、気泡性ＰＤの場合、異物性ＰＤでは、積算値が増加する時間は、予め決定したある波形長未満となる。この予め決定したある波形長は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００４２】
この積算値の増加する様子を、横軸を時間、縦軸を積算値としてｘ−ｙ平面にプロットすれば、異物性ＰＤと気泡性ＰＤを、上述した波形長基準に基づき判別できる。図８は、本発明の実施の形態１における異物性ＰＤと気泡性ＰＤの正・負両極性における時間と積算値の関係を示す図である。この図８を見ると、正極性における異物性ＰＤは、長時間積算値の増加が認められ、波形長が２μｓ以上となることを端的に示している。従って、積算値の増加時間により、異物性ＰＤと判別できる。
【００４３】
また、気泡性ＰＤは、印加電圧が正・負極性の両方において、積算値の増加は１μｓ以下で終わる。従って、両極性に共通するこの積算値の増加時間により、気泡性ＰＤと判別できる。
【００４４】
図９は、本発明の実施の形態１における第２の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。この図９のフローチャートでは、積算器を用いて波形長を計測し、その計測結果を判別装置３内で時間−積算値平面にプロットする（２４）点が、先の図７のフローチャートとは異なっている。そして、そのプロットより、上述の方法で波形長を求め、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（２５）。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。
【００４６】
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって放射される電磁波の印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。
【００４７】
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。
【００４８】
また、異物と気泡とが混在する場合については、以下のように考えることができる。
半波の継続時間は、８ｍｓ程度であり、放電寄与電圧値の持続時間は、そのうちの１／５程度とすると、１６００μｓとなる。ＰＤ持続時間は、数μｓなので、ＰＤはこの間に多数回発生し得る。そうすると、異物性ＰＤ、気泡性ＰＤが混在したとしても、その放電時間が常に重なるわけではなく、分離した信号として認識できる波形が、通常は必ずあると考えることができる。従って、下表のような判断基準を設定することが可能となる。
【００４９】
【表１】
【００５０】
基本的に、気泡で長い波形は出ないという前提で考えると、長い波形が出た時点（すなわち、異物性ＰＤが検出された時点）で変圧器の解体が決定する。従って、正極性印加時の波形および負極性印加時の波形が、ともに短長波形であった場合にも、実害はない。
【００５１】
実施の形態２．
先の実施の形態１におけるＰＤ種別の判別基準としては、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長に着目した。これに対して、本実施の形態２では、印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差に着目し、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。
【００５２】
印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波波形において、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値より長い場合には、異物性ＰＤと判別する。一方、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値以内である場合には、気泡性ＰＤと判別する。ここで、予め決定したある値とは、所定の基準差分波形長に相当する。
【００５３】
この予め決定したある値は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜１．５μｓの範囲で設定すればよい。図１０は、本発明の実施の形態２におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。
【００５４】
この図１０のフローチャートでは、計測器２内で印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差を計測し（３３）、判別装置３で上述した波形長の差に基づく判別基準により、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（３４）。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の両極性における電磁波波形の波形長の差から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。
【００５６】
なお、異物と気泡とが混在する場合については、先の実施の形態１で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。
【００５７】
実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、アンテナ１によって電磁波波形を計測し、ＰＤ種別を判別する方法について説明した。これに対して、本実施の形態３では、アンテナ１の代わりに高周波ＣＴを用いてＰＤ電流の計測を行うことにより、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１１における部分放電種別判別装置は、高周波ＣＴ５、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成されており、変圧器の接地線に高周波ＣＴ５がクランプされた状態を示している。このように、高周波ＣＴ５を接地線にクランプさせるだけで、ＰＤにより生じた電流波形の計測が可能となる。
【００５８】
図１２は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。
【００５９】
（ａ）と（ｂ）の２つの電流波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、例えば、電流の閾値を１ｍＡに設定した場合、正極性での波形長が７．５μｓ、負極性での波形長が５００ｎｓ程度となり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。
【００６０】
次に、図１３は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。
【００６１】
図１３を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに１μｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電流波形が得られていることがわかる。図１２、図１３の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電流波形の波形長に差異があることが判明した。
【００６２】
このことから、印加電圧が正極性におけるＰＤ信号の波形長を計測することにより、気泡性ＰＤと異物性ＰＤが区別できる。すなわち、種別判別のための基準として予め決定したある波形長を設定し、この波形長以上の信号が得られた場合には異物性ＰＤ、この波形長未満の信号が得られた場合は気泡性ＰＤと判断することができる。このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、先の図６に示した試験結果からも明らかなように、１μｓ〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００６３】
図１４は、本発明の実施の形態３におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと基本的には同じである。ただし、先の実施の形態１における図７のフローチャートでは、検出対象が電磁波波形であったが（１１）、本実施の形態３における図１４のフローチャートでは、検出対象が電流波形である（４１）点が異なっている。
【００６４】
以上のように、実施の形態３によれば、ＰＤにより生じた電流波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電流波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。電流波形は、基本的には電磁波波形と同様の特性を有することから、アンテナの代わりに高周波ＣＴを用いることで、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって生じる電流の、印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、先の実施の形態１で説明したように、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。
【００６６】
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。
【００６７】
また、先の実施の形態２では、電磁波の波形長の差分によるＰＤ種別判別方法を説明したが、本実施の形態３においても、先の実施の形態２と同様に、電流の波形長の差分により、ＰＤ種別を判別することも可能である。
【００６８】
さらに、異物と気泡とが混在する場合についても、先の実施の形態１、２で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＰＤ電磁波計測基礎試験を行った際の異物性モデルと気泡性モデルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における基礎特性試験で印加するＡＣ電圧波形を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、実験的に得られた気泡性ＰＤと異物性ＰＤの極性と波形長との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１における第１の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における異物性ＰＤと気泡性ＰＤの正・負両極性における時間と積算値の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電流波形を示した図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電流波形を示した図である。
【図１４】本発明の実施の形態３におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１５】特許文献１における従来技術の説明図である。
【図１６】特許文献２における従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ アンテナ、２ 計測器、３ 判別装置、４ 結果表示装置、５ 高周波ＣＴ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油絶縁機器における絶縁異常を診断する装置および方法に関するものであり、特に、部分放電発生の要因を判別するための部分放電種別判別装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油絶縁変圧器などの油絶縁機器の絶縁試験や絶縁診断において、部分放電（Ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＰＤ）種別を判別する技術の確立が望まれている。このような技術が確立できれば、絶縁試験の合理化や、絶縁診断の高精度化を図ることができる。
【０００３】
近年、ＵＨＦ帯の電磁波に注目したＰＤ検出技術の報告がなされているが、油絶縁機器内部におけるＰＤ源種別を判別する技術は、未だ明確ではない。ＰＤ源種別を判別する技術の例としては、次のものが挙げられる。まず１つに、ＰＤにより発生する実時間信号の半値幅と波高値の関係が、ＰＤ源の種類によりそれぞれ固有の様相を示す特性を利用したＰＤ源の種別判別方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１５は、特許文献１における従来技術の説明図である。この図１５に示すガス絶縁電気機器のＰＤ種別の判定方法は、ガス絶縁電気機器（ＧＩＳ）の内部に生じたＰＤを検出して、ＰＤ源の種類を判別する。図１５（ａ）に示すように、ＰＤを測定すると（Ｓ６１）、その信号波形を検波し（Ｓ６２）、半値幅と波高値を求める（Ｓ６３）。半値幅と波高値の関係は、ＰＤ源種別によりそれぞれ固有の様相を示すので、両者の比により（Ｓ６４）ＰＤ源種別を判別する（Ｓ６５ａ〜Ｓ６５ｄ）。
【０００５】
その両者の比を図１５（ｂ）に示す。この図１５（ｂ）は、各種ＰＤ源で実験的にＰＤを発生させて得たデータを示しており、ＰＤ信号の時間波形を検波した検波波形の、半値幅と波高値をプロットしたグラフであり、横軸が波高値で、縦軸が半値幅である。ここで、半値幅とは、検波波形が最大になる点とその１／２になる点との時間間隔である。
【０００６】
この図１５（ｂ）では、時間幅として半値幅を採用している。ＰＤの大きさがばらついているが、図中Ａ〜Ｄで示すように、ＰＤ源の種別毎に波高値−半値幅平面上の特定の範囲に集中している。従って、この図１５（ｂ）からＧＩＳ内部のＰＤ源種別を判別することができる。
【０００７】
また、他の従来技術としては、電磁波の波形長を計測し、ＰＤ源種別（位置）を特定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ＰＤ源より放射される電磁波波形の電圧信号値の絶対値を積算していき、横軸を時間、縦軸を積算値としたグラフをプロットすることにより、ＰＤ源種別（位置）を特定する。
【０００８】
図１６は、特許文献２における従来技術の説明図である。ＧＩＳにおけるＰＤ検出技術において、図１６（ａ）のように、接地容器側に異物が付着した場合の電磁波波形は、９０ｎｓ程度振動が続く長いものなる。しかし、図１６（ｂ）のように、導体側に異物が存在する場合の電磁波波形は、２０ｎｓ以下の振動しかない短い波形となる。従って（ａ）、（ｂ）より直ちに異物の位置を判別できる。
【０００９】
また、この場合に、図１６（ｃ）、（ｄ）のように、横軸を時間、縦軸を周波数としたグラフを描けば、視覚的に次のことが判別できる。すなわち、異物が接地容器側にある場合には、高い周波数成分を比較的長い時間有していることがわかる。一方、異物が導体側にある場合には、高い周波数成分を短時間のみ有し、長時間持続しないことがわかる。
【００１０】
さらに、実時間電磁波波形の各時点での電圧絶対値を逐次加算していけば、信号強度がプラスでもマイナスでも、絶対値が時間経過とともに加算されていく。その結果、異物が接地容器側にある場合には、信号強度の大きな変化が長く持続することにより、積算値は増加傾向となり、その状態が長時間持続する特性となる。逆に、異物が導体側にある場合には、信号強度の変化は長時間続かず、頭打ちの特性を示す。この特性を、図１６（ｅ）に示す。このように、波形を演算することで、ＰＤ源の判別が可能となる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１-２４２２１２号公報
【特許文献２】特開２００７-１１４０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
油絶縁変圧器などの油絶縁機器は、内部が絶縁油で満たされ、鉄心、プレスボード、銅線等で構成されている。この油絶縁機器での主なＰＤ源の種類は、２種類ある。１つは、絶縁油を機器内部に注入する際に残留する気泡による気泡性ＰＤである。そして、もう１つは、機器製造時に内部に混入することがある金属片等による異物性ＰＤである。
【００１３】
この油絶縁機器内部での気泡性ＰＤと異物性ＰＤの判別に対して、上述した従来技術を適用しようとすると、気泡性ＰＤと異物性ＰＤとで同様の波形長が観測される場合があるため、両者を判別することができないといった問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、波形長および極性に基づいて部分放電種別を判別する判別装置とを備えるものである。
【００１６】
また、本発明に係る油絶縁機器の部分放電種別判別方法は、油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別方法であって、部分放電により発生する信号を検出するステップと、部分放電により発生する信号の波形長、および部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、計測された波形長および極性に基づいて、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＰＤにより発生する信号を検出し、ＰＤが発生した極性と信号の波形長とに基づいてＰＤの主要因を判別することができ、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、油絶縁機器の絶縁試験において、主なＰＤ発生の原因となる気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することのできる油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の油絶縁機器の部分放電種別判別装置および方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１における部分放電種別判別装置は、アンテナ１、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成される。
【００２０】
アンテナ１は、油絶縁機器内部でのＰＤによって放射される電磁波を検出する。アンテナ１によって検出されたアンテナ誘起電圧は、同軸ケーブルを介して計測器２に導入される。そして、計測器２は、アンテナ誘起電圧から、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性ならびに電磁波の波形長を計測する。
【００２１】
判別装置３は、計測器２による計測データ（極性および波形長）を受信し、ＰＤが発生した印加電圧の極性および電磁波の波形長に基づき、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する。そして、判別装置３は、判別結果を結果表示装置４に表示させる。
【００２２】
次に、異物性ＰＤか気泡性ＰＤかを判別する方法について、具体的に説明する。
まず始めに、気泡性ＰＤと異物性ＰＤの信号波形の特徴を把握する目的で、気泡性ＰＤと異物性ＰＤのＰＤ電磁波計測基礎試験を行った。図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＤ電磁波計測基礎試験を行った際の異物性モデルと気泡性モデルを示す図である。
【００２３】
油絶縁機器内部でＰＤが発生し、電磁波が放射されると、この電磁波波形は、ＰＤ源種別によって変化する。そこで、図２に示すように、（ａ）の異物性モデルと（ｂ）の気泡性モデルを試料としてＰＤ測定を行った。
【００２４】
（ａ）の異物性モデルは、異物性ＰＤを模擬した針平板系で構成されている。この針平板系は、針の先端径を、変圧器内の絶縁構造の油隙に存在する可能性のある異物で考えなければならない最小の値である１０μｍ程度とし、針−平板間距離も実際の変圧器の絶縁構造と同様の数ｍｍとしている。また、針の先端径が１０μｍになると、針平板系での放電開始電圧（ＰＤＩＶ）が最低となり、それ以下の先端径ではＰＤＩＶ値は降下せず、１０μｍ時のＰＤＩＶ値で飽和する。
【００２５】
一方、（ｂ）の気泡性モデルは、気泡性ＰＤを模擬した平板−平板系（内部に気泡を挿入）で構成されている。気泡性ＰＤを模擬したこの平板−平板モデルも、（ａ）の針−平板間距離と同様、油隙間を変圧器の絶縁構造に基づいて数ｍｍとし、気泡径は１〜２ｍｍ程度とした。
【００２６】
試料は、いずれもアクリル筐体内の油中に設置した。本実施の形態１におけるアンテナ１には、バイコニカルログペリオディックアンテナ（帯域幅：３０〜２０００ＭＨｚ）を使用し、４ＧＨｚ、２０ＧＳ／ｓのオシロスコープによって計測した。実際の変圧器では、取付け可能なアンテナとして容量性アンテナ、ＵＨＦカプラー等があり、周波数帯域が広帯域のものを使用すればよい。
【００２７】
本実施の形態１における基礎特性試験では、上述したバイコニカルログペリオディックアンテナを使用したが、このバイコニカルログペリオディックアンテナは、非常に広帯域な特性を有しているという特徴があり、ＰＤ電磁波を広帯域に検出できる利点がある。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で印加するＡＣ電圧波形を示した図である。ＡＣ電圧の正側を正極性、負側を負極性と定義する。また、図４は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
【００２９】
（ａ）と（ｂ）の２つの電磁波波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、正極性での波形長が７μｓ、負極性での波形長が４５０ｎｓであり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。
【００３０】
次に、図５は、本発明の実施の形態１における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤより放射された電磁波波形である。
【００３１】
図５を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに２００〜３００ｎｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電磁波波形が得られていることがわかる。図４、図５の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電磁波信号波形の波形長に差異があることが判明した。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態１において、実験的に得られた気泡性ＰＤと異物性ＰＤの極性と波形長との関係を示した図である。この図６からもわかるように、異物性ＰＤの正極性の場合に波形長が長くなっている。なお、使用するアンテナは、数ｎｓの波形を観測する必要があるため、１ＧＨｚ程度までの周波数帯域を持つ容量性アンテナ等を用いることが望ましい。
【００３３】
次に、前述した波形長の計測方法について説明する。
まず始めに、第１の計測方法について説明する。ＰＤによって発生した電磁波波形のピーク値を検出し、その点を包絡線で結んだ曲線の値が平均したノイズレベルよりも大きくなった場合に、その点をＰＤ信号の開始点と定義する。あるいは、電磁波波形の検出閾値を予め決めておいて、その閾値以上の信号となった場合にＰＤ信号の開始点と定義する。
【００３４】
また、再びある期間以上、例えば、１μｓ以上ノイズレベル以下の信号強度となった場合、その１μｓ以上ノイズレベル以下になった期間の始まりの時点をＰＤ信号の終了点と定義する。そして、ＰＤ信号の開始点から終了点までの時間を計算することで、波形長を算出する。
【００３５】
上述した方法により、電磁波波形の波形長を計測し、さらに、計測されたＰＤ信号が印加電圧の正負どちらの極性で発生したかを計測器２で判断する。その後、計測データは、判別装置３に送られ、上記２つのパラメータ（波形長・極性）の組み合わせにより、確実にＰＤ種別を判別する。
【００３６】
判別基準は、次のようになる。異物性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長以上、例えば、２μｓ以上となる。一方、気泡性ＰＤの場合には、正極性で発生したＰＤの電磁波波形は、予め決定したある波形長未満、例えば、１μｓ未満となる。図６に示した試験結果からも明らかなように、このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００３７】
図７は、本発明の実施の形態１における第１の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。油絶縁機器でＰＤが発生する（１０）と、アンテナ１によりこのＰＤにより放射される電磁波波形を検出する（１１）。検出したＰＤ信号は、計測器２に送られ、ＰＤが発生した極性と波形長が計測される（１２、１３）。そして、計測されたデータは、判別装置３に送られ、上述した判別基準に従ってＰＤ種別が判別される（１４）。
【００３８】
なお、先の図１に示した構成では、アンテナ１は、フランジ外部に取り付けてあるが、フランジ内部に取り付けることで、外部ノイズの低減を図るようにしてもよい。また、油絶縁機器内部のＰＤ発生箇所からアンテナ１の位置が離れていると、ＰＤにより放射される電磁波が減衰し検出しにくくなる場合がある。このため、複数のアンテナを油絶縁機器周囲のフランジに配置し、最も信号強度の強いアンテナによって評価してもよい。さらに、ＰＤにより放射される電磁波強度が低い場合には、高周波増幅器を用いて信号強度を増幅させ、計測感度を上げてもよい。
【００３９】
次に、波形長の第２の計測方法について説明する。
例えば、実時間信号の各時点での電圧絶対値を逐次加算していき、信号強度がプラスでもマイナスでも絶対値が時間経過とともに積算されていくようにしてもよい。この場合、ノイズレベル以上に、ある閾値を設け、閾値以下の信号は、絶対値を０と定義することにより、ＰＤによる信号波形のみの電圧絶対値を積算することができる。
【００４０】
そして、積算値が０より増加し始めた時点をＰＤによる信号波形の立ち上がり時間と定義し、そこから積算値が再度頭打ちになる時点（閾値以下になる時点）までを波形長と定義することにより、波形長を計測する。
【００４１】
印加電圧が正極性の場合、異物性ＰＤでは、予め決定したある波形長以上積算値の増加が続く。一方、気泡性ＰＤの場合、異物性ＰＤでは、積算値が増加する時間は、予め決定したある波形長未満となる。この予め決定したある波形長は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００４２】
この積算値の増加する様子を、横軸を時間、縦軸を積算値としてｘ−ｙ平面にプロットすれば、異物性ＰＤと気泡性ＰＤを、上述した波形長基準に基づき判別できる。図８は、本発明の実施の形態１における異物性ＰＤと気泡性ＰＤの正・負両極性における時間と積算値の関係を示す図である。この図８を見ると、正極性における異物性ＰＤは、長時間積算値の増加が認められ、波形長が２μｓ以上となることを端的に示している。従って、積算値の増加時間により、異物性ＰＤと判別できる。
【００４３】
また、気泡性ＰＤは、印加電圧が正・負極性の両方において、積算値の増加は１μｓ以下で終わる。従って、両極性に共通するこの積算値の増加時間により、気泡性ＰＤと判別できる。
【００４４】
図９は、本発明の実施の形態１における第２の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。この図９のフローチャートでは、積算器を用いて波形長を計測し、その計測結果を判別装置３内で時間−積算値平面にプロットする（２４）点が、先の図７のフローチャートとは異なっている。そして、そのプロットより、上述の方法で波形長を求め、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（２５）。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。
【００４６】
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって放射される電磁波の印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。
【００４７】
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。
【００４８】
また、異物と気泡とが混在する場合については、以下のように考えることができる。
半波の継続時間は、８ｍｓ程度であり、放電寄与電圧値の持続時間は、そのうちの１／５程度とすると、１６００μｓとなる。ＰＤ持続時間は、数μｓなので、ＰＤはこの間に多数回発生し得る。そうすると、異物性ＰＤ、気泡性ＰＤが混在したとしても、その放電時間が常に重なるわけではなく、分離した信号として認識できる波形が、通常は必ずあると考えることができる。従って、下表のような判断基準を設定することが可能となる。
【００４９】
【表１】
【００５０】
基本的に、気泡で長い波形は出ないという前提で考えると、長い波形が出た時点（すなわち、異物性ＰＤが検出された時点）で変圧器の解体が決定する。従って、正極性印加時の波形および負極性印加時の波形が、ともに短長波形であった場合にも、実害はない。
【００５１】
実施の形態２．
先の実施の形態１におけるＰＤ種別の判別基準としては、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電磁波波形の波形長に着目した。これに対して、本実施の形態２では、印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差に着目し、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。
【００５２】
印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波波形において、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値より長い場合には、異物性ＰＤと判別する。一方、正極性での波形長と負極性での波形長との差が予め決定したある値以内である場合には、気泡性ＰＤと判別する。ここで、予め決定したある値とは、所定の基準差分波形長に相当する。
【００５３】
この予め決定したある値は、先の図６で示した試験結果からも明らかなように、１〜１．５μｓの範囲で設定すればよい。図１０は、本発明の実施の形態２におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと同様の部分については、説明を省略する。
【００５４】
この図１０のフローチャートでは、計測器２内で印加電圧が正・負極性でのＰＤにより放射された電磁波の波形長の差を計測し（３３）、判別装置３で上述した波形長の差に基づく判別基準により、油絶縁機器でのＰＤ種別を判別する（３４）。
【００５５】
以上のように、実施の形態２によれば、ＰＤにより放射される電磁波波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の両極性における電磁波波形の波形長の差から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。さらに、ＦＦＴなどの高価な処理装置等を設置することなく、ＰＤの主な原因である気泡性ＰＤと異物性ＰＤを判別することができ、安価で高精度な装置を実現できる。
【００５６】
なお、異物と気泡とが混在する場合については、先の実施の形態１で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。
【００５７】
実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、アンテナ１によって電磁波波形を計測し、ＰＤ種別を判別する方法について説明した。これに対して、本実施の形態３では、アンテナ１の代わりに高周波ＣＴを用いてＰＤ電流の計測を行うことにより、ＰＤ種別を判別する場合について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。図１１における部分放電種別判別装置は、高周波ＣＴ５、計測器２、判別装置３、および結果表示装置４で構成されており、変圧器の接地線に高周波ＣＴ５がクランプされた状態を示している。このように、高周波ＣＴ５を接地線にクランプさせるだけで、ＰＤにより生じた電流波形の計測が可能となる。
【００５８】
図１２は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。
【００５９】
（ａ）と（ｂ）の２つの電流波形を比較すると、極性によって波形の長さに明確な差異があることがわかる。この計測例では、例えば、電流の閾値を１ｍＡに設定した場合、正極性での波形長が７．５μｓ、負極性での波形長が５００ｎｓ程度となり、正極性での波形長の方が負極性での波形長に比べて極めて長い。
【００６０】
次に、図１３は、本発明の実施の形態３における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電流波形を示した図である。図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ印加電圧が正極性、負極性である時点で生じたＰＤにより生じた電流波形である。
【００６１】
図１３を見ると、この計測例では、両極性における波形長は、ともに１μｓ程度であり、差異はほとんどなく、両極性で同様の波形長の電流波形が得られていることがわかる。図１２、図１３の結果から、異物性ＰＤと気泡性ＰＤでは、印加電圧が正極性である時点で発生したＰＤから放射される電流波形の波形長に差異があることが判明した。
【００６２】
このことから、印加電圧が正極性におけるＰＤ信号の波形長を計測することにより、気泡性ＰＤと異物性ＰＤが区別できる。すなわち、種別判別のための基準として予め決定したある波形長を設定し、この波形長以上の信号が得られた場合には異物性ＰＤ、この波形長未満の信号が得られた場合は気泡性ＰＤと判断することができる。このＰＤ種別を判別するための予め決定したある波形長は、先の図６に示した試験結果からも明らかなように、１μｓ〜２μｓの範囲で設定すればよい。ここで、予め決定したある波形長とは、所定の基準波形長に相当する。
【００６３】
図１４は、本発明の実施の形態３におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。先の実施の形態１における図７に示したフローチャートと基本的には同じである。ただし、先の実施の形態１における図７のフローチャートでは、検出対象が電磁波波形であったが（１１）、本実施の形態３における図１４のフローチャートでは、検出対象が電流波形である（４１）点が異なっている。
【００６４】
以上のように、実施の形態３によれば、ＰＤにより生じた電流波形を検出し、ＰＤが発生した際の印加電圧の極性と、電流波形の波形長から、気泡性ＰＤと異物性ＰＤを確実かつ簡便に判別することができる。電流波形は、基本的には電磁波波形と同様の特性を有することから、アンテナの代わりに高周波ＣＴを用いることで、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
なお、上述の説明では、異物性ＰＤに関して異物が高圧側と接触している場合のＰＤによって生じる電流の、印加電圧の極性による波形長の違いについて述べた。しかしながら、実際には、先の実施の形態１で説明したように、針が低圧側と接触する場合もあり、その場合には、上述した波形長と極性との関係は異なってくる。
【００６６】
すなわち、針が低圧側と接触するケースでは、印加電圧が負極性の場合に、数μｓの長い波形が観測され、正極性においては長い波形は観測されない。このことから、長い波形の発生位相が正極性であれば異物は高圧側に存在し、負極性において長い波形が発生すれば低圧側に異物が存在すると判定することもできる。
【００６７】
また、先の実施の形態２では、電磁波の波形長の差分によるＰＤ種別判別方法を説明したが、本実施の形態３においても、先の実施の形態２と同様に、電流の波形長の差分により、ＰＤ種別を判別することも可能である。
【００６８】
さらに、異物と気泡とが混在する場合についても、先の実施の形態１、２で説明した表１の判断基準と同様の考え方を適用することで、対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＰＤ電磁波計測基礎試験を行った際の異物性モデルと気泡性モデルを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における基礎特性試験で印加するＡＣ電圧波形を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電磁波波形を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態１において、実験的に得られた気泡性ＰＤと異物性ＰＤの極性と波形長との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態１における第１の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１における異物性ＰＤと気泡性ＰＤの正・負両極性における時間と積算値の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１における第２の計測方法を用いたＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る油絶縁機器の部分放電種別判別装置を含む全体構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における基礎特性試験の測定によって得られた異物性ＰＤでの電流波形を示した図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における基礎特性試験で測定によって得られた気泡性ＰＤでの電流波形を示した図である。
【図１４】本発明の実施の形態３におけるＰＤ種別判別方法のフローチャートである。
【図１５】特許文献１における従来技術の説明図である。
【図１６】特許文献２における従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ アンテナ、２ 計測器、３ 判別装置、４ 結果表示装置、５ 高周波ＣＴ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に前記部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、
前記部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、
前記波形長および前記極性に基づいて前記部分放電種別を判別する判別装置と
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記センサーは、前記部分放電により発生する前記信号として、放電時に発生する電磁波を検出可能な電磁波センサー、または放電時に発生する電流を検出可能な高周波ＣＴであることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記判別装置は、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長を有し、前記計測器により計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに前記所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別する
ことを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項４】
請求項３に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記判別装置の有している前記所定の基準波形長は、１μｓ以上の値が設定されていることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項５】
油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に前記部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別方法であって、
前記部分放電により発生する信号を検出するステップと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、
計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップと
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別方法。
【請求項１】
油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に前記部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別装置であって、
前記部分放電により発生する信号を検出するセンサーと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測する計測器と、
前記波形長および前記極性に基づいて前記部分放電種別を判別する判別装置と
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記センサーは、前記部分放電により発生する前記信号として、放電時に発生する電磁波を検出可能な電磁波センサー、または放電時に発生する電流を検出可能な高周波ＣＴであることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記判別装置は、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長を有し、前記計測器により計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに前記所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別する
ことを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項４】
請求項３に記載の油絶縁機器の部分放電種別判別装置において、
前記判別装置の有している前記所定の基準波形長は、１μｓ以上の値が設定されていることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別装置。
【請求項５】
油絶縁機器内部で部分放電による絶縁異常が生じた場合に前記部分放電を検出し、部分放電種別を判別する部分放電種別判別方法であって、
前記部分放電により発生する信号を検出するステップと、
前記部分放電により発生する前記信号の波形長、および前記部分放電が発生した際の印加電圧の極性を計測するステップと、
計測された前記波形長および前記極性に基づいて、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長がともに、部分放電種別を判別するための閾値である所定の基準波形長未満となる場合には、発生した部分放電が気泡性部分放電であると判別し、前記印加電圧の両極性において計測されたそれぞれの波形長のいずれか一方が前記所定の基準波形長以上となる場合には、発生した部分放電が異物性部分放電であると判別するステップと
を備えることを特徴とする油絶縁機器の部分放電種別判別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−３２２４０（Ｐ２０１０−３２２４０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９１８７２（Ｐ２００８−１９１８７２）
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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