絶縁診断装置
【課題】固体絶縁機器で発生するｎｓオーダの部分放電の検出感度を向上させる。
【解決手段】固体絶縁機器を構成する絶縁層２表面に直接設けられた第１の検出電極４と、絶縁層２表面に高周波成分遅延部材６を介して設けられた第２の検出電極５と、第１の検出電極４と第２の検出電極５に接続された差動回路７と、差動回路７に接続された積分回路９と、積分回路９に接続された信号を伝送する同軸ケーブル１０のような伝送ケーブルと、伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路１１とを備え、高周波成分遅延部材６は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする。
【解決手段】固体絶縁機器を構成する絶縁層２表面に直接設けられた第１の検出電極４と、絶縁層２表面に高周波成分遅延部材６を介して設けられた第２の検出電極５と、第１の検出電極４と第２の検出電極５に接続された差動回路７と、差動回路７に接続された積分回路９と、積分回路９に接続された信号を伝送する同軸ケーブル１０のような伝送ケーブルと、伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路１１とを備え、高周波成分遅延部材６は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁材料でモールドされた固体絶縁スイッチギヤのような固体絶縁機器の絶縁状態を診断する絶縁診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空バルブ、主回路導体などをエポキシ樹脂でモールドした固体絶縁スイッチギヤにおいては、絶縁層の表面に検出電極を設け、絶縁劣化に伴って発生する部分放電を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、検出電極には、主回路や接地などからのノイズが重畳され、検出感度に限界を生じていた。
【０００３】
一方、検出電極を二組準備し、これらを差動回路に接続してノイズを除去し、部分放電の検出感度を向上させるものが知られている。これは、一方の検出電極と他方の検出電極で取付け場所が異なり、同様に重畳されるノイズを除去しようとするものである（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、必ずしも両者で同様のノイズが重畳されているとは限らず、また、両者で部分放電が発生していれば、どちらのものかを見分けることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８４８９号公報
【特許文献２】特開２０００−５５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被測定物の固体絶縁機器に部分放電を検出する検出電極を隣接させて二組設け、差動回路で処理することにより、同様に重畳される周波数がμｓオーダのノイズ除去を行い、部分放電によって発生するｎｓオーダの信号の検出感度を向上し得る絶縁診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の絶縁診断装置は、固体絶縁機器を構成する絶縁層表面に直接設けられた第１の検出電極と、前記絶縁層表面に高周波成分遅延部材を介して設けられた第２の検出電極と、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極に接続された差動回路と、前記差動回路に接続された積分回路と、前記積分回路に接続された信号を伝送する伝送ケーブルと、前記伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路とを備え、前記高周波成分遅延部材は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【図２】本発明の実施例１に係る絶縁診断装置での測定信号を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【図４】本発明の実施例３に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、絶縁層内を伝播する部分放電信号を感度よく検出するものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図、図２は、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置での測定信号を説明する図である。なお、固体絶縁機器を絶縁母線を用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、絶縁母線は、主回路の中心導体１と、その周りにエポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層２と、絶縁層２の表面に導電性塗料を塗布して設けられた接地層３で構成されている。
【００１１】
絶縁層２の表面には、板状の第１の検出電極４が、直接、設けられている。即ち、絶縁層２と同様材料で接着したり、モールド時に埋め込まれたりして設けられている。そして、第１の検出電極４に近接し、板状の第２の検出電極５が高周波成分遅延部材６を介して絶縁層２の表面に設けられている。高周波成分遅延部材６は、ゲル化状態のシリコン材や発泡させた絶縁材のような密度の低いものからなり、所定の絶縁厚さを有している。
【００１２】
第１の検出電極４と第２の検出電極５は、２つの信号の差分を算出する差動回路７に接続され、増幅回路８を介し、積分回路９に入力されている。積分回路９の出力は、同軸ケーブル１０（伝送ケーブル）を介し、測定信号を処理する処理回路１１に入力されている。処理回路１１では、部分放電の大きさや頻度などを算出して絶縁劣化の診断を行う。固体絶縁機器の正面扉やこれを制御する電気室に設置されていてもよく、商用周波電源で動作する。
【００１３】
次に、絶縁層２で部分放電が発生したときを図２を参照して説明する。
【００１４】
第１の検出電極４では、図２の上段に示すように、部分放電による第１のパルスｐ１に第１のノイズｎ１が重畳されたような信号が検出される。これに対し、第２の検出電極５では、下段に示すように、第１のパルスｐ１よりも波高値が小さく時間幅が伸びた部分放電による第２のパルスｐ２に第１のノイズｎ１と波高値と時間幅がほぼ同様な第２のノイズｎ２が重畳された信号が検出される。
【００１５】
これは、第１の検出電極４では絶縁層２内を伝播する部分放電が、直接、検出されるので、立上り時間が数ｎｓ〜数１００ｎｓの高周波成分を持ち第１のパルスｐ１として検出される。また、ノイズ成分は、立上り時間が数μｓ以上のものが殆どであり、第１のノイズｎ１として検出される。なお、中心導体１や接地層３から伝播されるｎｓオーダの高周波ノイズは、減衰が大きく検出され難いものとなる。
【００１６】
一方、第２の検出電極５では、高周波成分遅延部材６を介して検出されるので、部分放電によるｎｓオーダの高周波成分は第２のパルスｐ２で示すように大きく減衰するとともに遅延する。しかしながら、周波数がμｓオーダの第２のノイズｎ２は、ｎｓオーダと比べて減衰し難く、第１のノイズｎ１とほぼ同様のものとなる。ｎｓオーダの減衰は、高周波成分遅延部材６の材質と距離（厚さ）によって調整することができ、例えば、厚さ数ｍｍのシリコンゲルを用いることにより、数ｎｓの立上り時間を数μｓに遅延させることができる。
【００１７】
これらの信号を差動回路７で処理すれば、周波数がμｓオーダのノイズは除去され、部分放電によるｎｓオーダの信号の検出感度を向上させることができる。第１の検出電極４、第２の検出電極５から積分回路９までの配線を短くすると、検出系に結合されるノイズを抑制することができる。また、第１の検出電極４と第２の検出電極５が近接しているので、同様のノイズが検出され、これを差動することで、大きなノイズ除去効果を得ることができる。更に、積分回路９を介して信号を伝送しているので、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００１８】
上記実施例１の絶縁診断装置によれば、絶縁層２の表面に、直接、第１の検出電極４と、高周波成分遅延部材６を介した第２の検出電極５を設け、これらの信号を差動回路７で処理することにより、部分放電によって発生するｎｓオーダの高周波成分の信号を感度よく検出することができる。なお、μｓオーダのノイズ成分は、第１と第２の検出電極４、５で同様に検出され、ノイズ除去することができる。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明の実施例２に係る絶縁診断装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、耐ノイズ性を向上させたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
図３に示すように、第１、第２の検出電極４、５から差動回路７、増幅回路８、積分回路９までの信号検出回路を金属製のシールド容器１２に収納している。シールド容器１２は、接地層３に接続する。また、処理回路１１の動作をバッテリー１３で行うようにしている。なお、バッテリー１３は、増幅回路８など信号検出回路に設けてもよい。
【００２１】
上記実施例２の絶縁診断装置によれば、実施例１による効果のほかに、第１、第２の検出電極４、５から積分回路９までの信号検出回路に侵入するノイズや、電源から侵入するノイズを低減することができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、本発明の実施例３に係る絶縁診断装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、伝送に光ファイバーを用いたことである。図４において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図４に示すように、積分回路９には、電気／光の光変換器１４を接続し、光ファイバー１５（伝送ケーブル）で信号を伝送するようにしている。処理回路１１側にも光／電気の光変換器１６を接続している。
【００２４】
上記実施例３の絶縁診断装置によれば、実施例２による効果のほかに、伝送系に侵入するノイズを低減することができる。
【００２５】
以上述べたような実施形態によれば、周波数がｎｓオーダの信号を感度よく測定することができ、部分放電の検出感度を向上させることができる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１ 中心導体
２ 絶縁層
３ 接地層
４ 第１の検出電極
５ 第２の検出電極
６ 高周波成分遅延部材
７ 差動回路
８ 増幅回路
９ 積分回路
１０ 同軸ケーブル
１１ 処理回路
１２ シールド容器
１３ バッテリー
１４、１６ 光変換器
１５ 光ファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁材料でモールドされた固体絶縁スイッチギヤのような固体絶縁機器の絶縁状態を診断する絶縁診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空バルブ、主回路導体などをエポキシ樹脂でモールドした固体絶縁スイッチギヤにおいては、絶縁層の表面に検出電極を設け、絶縁劣化に伴って発生する部分放電を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、検出電極には、主回路や接地などからのノイズが重畳され、検出感度に限界を生じていた。
【０００３】
一方、検出電極を二組準備し、これらを差動回路に接続してノイズを除去し、部分放電の検出感度を向上させるものが知られている。これは、一方の検出電極と他方の検出電極で取付け場所が異なり、同様に重畳されるノイズを除去しようとするものである（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、必ずしも両者で同様のノイズが重畳されているとは限らず、また、両者で部分放電が発生していれば、どちらのものかを見分けることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８４８９号公報
【特許文献２】特開２０００−５５９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、被測定物の固体絶縁機器に部分放電を検出する検出電極を隣接させて二組設け、差動回路で処理することにより、同様に重畳される周波数がμｓオーダのノイズ除去を行い、部分放電によって発生するｎｓオーダの信号の検出感度を向上し得る絶縁診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の絶縁診断装置は、固体絶縁機器を構成する絶縁層表面に直接設けられた第１の検出電極と、前記絶縁層表面に高周波成分遅延部材を介して設けられた第２の検出電極と、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極に接続された差動回路と、前記差動回路に接続された積分回路と、前記積分回路に接続された信号を伝送する伝送ケーブルと、前記伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路とを備え、前記高周波成分遅延部材は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【図２】本発明の実施例１に係る絶縁診断装置での測定信号を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【図４】本発明の実施例３に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、絶縁層内を伝播する部分放電信号を感度よく検出するものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
先ず、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図、図２は、本発明の実施例１に係る絶縁診断装置での測定信号を説明する図である。なお、固体絶縁機器を絶縁母線を用いて説明する。
【００１０】
図１に示すように、絶縁母線は、主回路の中心導体１と、その周りにエポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層２と、絶縁層２の表面に導電性塗料を塗布して設けられた接地層３で構成されている。
【００１１】
絶縁層２の表面には、板状の第１の検出電極４が、直接、設けられている。即ち、絶縁層２と同様材料で接着したり、モールド時に埋め込まれたりして設けられている。そして、第１の検出電極４に近接し、板状の第２の検出電極５が高周波成分遅延部材６を介して絶縁層２の表面に設けられている。高周波成分遅延部材６は、ゲル化状態のシリコン材や発泡させた絶縁材のような密度の低いものからなり、所定の絶縁厚さを有している。
【００１２】
第１の検出電極４と第２の検出電極５は、２つの信号の差分を算出する差動回路７に接続され、増幅回路８を介し、積分回路９に入力されている。積分回路９の出力は、同軸ケーブル１０（伝送ケーブル）を介し、測定信号を処理する処理回路１１に入力されている。処理回路１１では、部分放電の大きさや頻度などを算出して絶縁劣化の診断を行う。固体絶縁機器の正面扉やこれを制御する電気室に設置されていてもよく、商用周波電源で動作する。
【００１３】
次に、絶縁層２で部分放電が発生したときを図２を参照して説明する。
【００１４】
第１の検出電極４では、図２の上段に示すように、部分放電による第１のパルスｐ１に第１のノイズｎ１が重畳されたような信号が検出される。これに対し、第２の検出電極５では、下段に示すように、第１のパルスｐ１よりも波高値が小さく時間幅が伸びた部分放電による第２のパルスｐ２に第１のノイズｎ１と波高値と時間幅がほぼ同様な第２のノイズｎ２が重畳された信号が検出される。
【００１５】
これは、第１の検出電極４では絶縁層２内を伝播する部分放電が、直接、検出されるので、立上り時間が数ｎｓ〜数１００ｎｓの高周波成分を持ち第１のパルスｐ１として検出される。また、ノイズ成分は、立上り時間が数μｓ以上のものが殆どであり、第１のノイズｎ１として検出される。なお、中心導体１や接地層３から伝播されるｎｓオーダの高周波ノイズは、減衰が大きく検出され難いものとなる。
【００１６】
一方、第２の検出電極５では、高周波成分遅延部材６を介して検出されるので、部分放電によるｎｓオーダの高周波成分は第２のパルスｐ２で示すように大きく減衰するとともに遅延する。しかしながら、周波数がμｓオーダの第２のノイズｎ２は、ｎｓオーダと比べて減衰し難く、第１のノイズｎ１とほぼ同様のものとなる。ｎｓオーダの減衰は、高周波成分遅延部材６の材質と距離（厚さ）によって調整することができ、例えば、厚さ数ｍｍのシリコンゲルを用いることにより、数ｎｓの立上り時間を数μｓに遅延させることができる。
【００１７】
これらの信号を差動回路７で処理すれば、周波数がμｓオーダのノイズは除去され、部分放電によるｎｓオーダの信号の検出感度を向上させることができる。第１の検出電極４、第２の検出電極５から積分回路９までの配線を短くすると、検出系に結合されるノイズを抑制することができる。また、第１の検出電極４と第２の検出電極５が近接しているので、同様のノイズが検出され、これを差動することで、大きなノイズ除去効果を得ることができる。更に、積分回路９を介して信号を伝送しているので、耐ノイズ性を向上させることができる。
【００１８】
上記実施例１の絶縁診断装置によれば、絶縁層２の表面に、直接、第１の検出電極４と、高周波成分遅延部材６を介した第２の検出電極５を設け、これらの信号を差動回路７で処理することにより、部分放電によって発生するｎｓオーダの高周波成分の信号を感度よく検出することができる。なお、μｓオーダのノイズ成分は、第１と第２の検出電極４、５で同様に検出され、ノイズ除去することができる。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明の実施例２に係る絶縁診断装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、耐ノイズ性を向上させたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
図３に示すように、第１、第２の検出電極４、５から差動回路７、増幅回路８、積分回路９までの信号検出回路を金属製のシールド容器１２に収納している。シールド容器１２は、接地層３に接続する。また、処理回路１１の動作をバッテリー１３で行うようにしている。なお、バッテリー１３は、増幅回路８など信号検出回路に設けてもよい。
【００２１】
上記実施例２の絶縁診断装置によれば、実施例１による効果のほかに、第１、第２の検出電極４、５から積分回路９までの信号検出回路に侵入するノイズや、電源から侵入するノイズを低減することができる。
【実施例３】
【００２２】
次に、本発明の実施例３に係る絶縁診断装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る絶縁診断装置の構成を示す回路図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、伝送に光ファイバーを用いたことである。図４において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２３】
図４に示すように、積分回路９には、電気／光の光変換器１４を接続し、光ファイバー１５（伝送ケーブル）で信号を伝送するようにしている。処理回路１１側にも光／電気の光変換器１６を接続している。
【００２４】
上記実施例３の絶縁診断装置によれば、実施例２による効果のほかに、伝送系に侵入するノイズを低減することができる。
【００２５】
以上述べたような実施形態によれば、周波数がｎｓオーダの信号を感度よく測定することができ、部分放電の検出感度を向上させることができる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１ 中心導体
２ 絶縁層
３ 接地層
４ 第１の検出電極
５ 第２の検出電極
６ 高周波成分遅延部材
７ 差動回路
８ 増幅回路
９ 積分回路
１０ 同軸ケーブル
１１ 処理回路
１２ シールド容器
１３ バッテリー
１４、１６ 光変換器
１５ 光ファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体絶縁機器を構成する絶縁層表面に直接設けられた第１の検出電極と、
前記絶縁層表面に高周波成分遅延部材を介して設けられた第２の検出電極と、
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極に接続された差動回路と、
前記差動回路に接続された積分回路と、
前記積分回路に接続された信号を伝送する伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路とを備え、
前記高周波成分遅延部材は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする絶縁診断装置。
【請求項２】
前記第１の検出電極、前記第２の検出電極、前記差動回路、前記積分回路を金属製のシールド容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記処理回路をバッテリーで動作させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁診断装置。
【請求項４】
前記伝送ケーブルを光ファイバーとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【請求項５】
前記高周波成分遅延部材は、シリコンゲルであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【請求項１】
固体絶縁機器を構成する絶縁層表面に直接設けられた第１の検出電極と、
前記絶縁層表面に高周波成分遅延部材を介して設けられた第２の検出電極と、
前記第１の検出電極と前記第２の検出電極に接続された差動回路と、
前記差動回路に接続された積分回路と、
前記積分回路に接続された信号を伝送する伝送ケーブルと、
前記伝送ケーブルに接続された部分放電の信号を処理する処理回路とを備え、
前記高周波成分遅延部材は、周波数がｎｓオーダの信号を減衰させるとともに、遅延させることを特徴とする絶縁診断装置。
【請求項２】
前記第１の検出電極、前記第２の検出電極、前記差動回路、前記積分回路を金属製のシールド容器に収納したことを特徴とする請求項１に記載の絶縁診断装置。
【請求項３】
前記処理回路をバッテリーで動作させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁診断装置。
【請求項４】
前記伝送ケーブルを光ファイバーとしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【請求項５】
前記高周波成分遅延部材は、シリコンゲルであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の絶縁診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７６５８９（Ｐ２０１３−７６５８９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５７２３（Ｐ２０１１−２１５７２３）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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