線状導体の絶縁欠陥位置標定装置
【課題】絶縁欠陥位置を高精度に標定可能な線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得る。
【解決手段】線状導体の一端に電圧を印加し、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２と、線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する空間的な絶縁欠陥範囲判定部４と、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された絶縁欠陥範囲と空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する標定部５とを備える。
【解決手段】線状導体の一端に電圧を印加し、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２と、線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する空間的な絶縁欠陥範囲判定部４と、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された絶縁欠陥範囲と空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する標定部５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば変圧器等の静止誘導機器の巻線コイルの絶縁欠陥位置を標定する線状導体の絶縁欠陥位置標定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、線状導体の絶縁欠陥位置を標定する方法として、以下に示すケーブルの部分放電発生位置測定方法が知られている。この測定方法において、まず、被測定ケーブル（線状導体）の測定端にＤＣ電圧を印加してこのケーブルの絶縁欠陥位置に部分放電を発生させ、続いて、ＤＣ電圧の印加を止めて任意に設定可能な放電回路で充電電圧を減衰させる。次に、減衰過程で部分放電の発生位置（絶縁欠陥位置）から測定端まで伝搬した放電パルスと、部分放電の発生位置から被測定ケーブルの遠方端で反射して測定端まで伝搬した放電パルスとの検出時間差に基づいて、部分放電の発生位置が測定（標定）される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図１１を参照しながら、上記の部分放電発生位置測定方法について説明する。
図１１は、従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法を示す説明図である。
図１１（ａ）において、被測定ケーブル５１の一方の端末Ａ（測定端）には直流高電圧が印加され、他方の端末Ｂ（遠方端）は開放端になっている。ここで、例えばＰ点で部分放電が発生すると、その放電パルスは、Ｐ点から測定端Ａおよび遠方端Ｂに向かってそれぞれ伝搬する。
【０００４】
測定端Ａに結合コンデンサ５２とインピーダンス回路５３とを有する放電回路を接続して、これらの放電パルスをシンクロスコープ５４で観察すると、図１１（ｂ）のようになる。図１１（ｂ）において、Ｐ点から測定端Ａまで伝搬した第１放電パルスＰ１とＰ点から遠方端Ｂで反射して測定端Ａまで伝搬した第２放電パルスＰ２との時間差は、ＢＰ間の２倍を伝搬する時間に相当する。そのため、部分放電の発生位置Ｐまでの距離ｘは、放電パルスの検出時間差Ｔ、放電パルスの伝搬速度ｖｐおよびケーブル長Ｌに基づいて、ｘ＝Ｌ−（ｖｐ×Ｔ）／２と表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２２５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法では、ケーブル長（導体長）が非常に長くなると、放電回路で検出される放電パルスが鈍って部分放電の発生位置の標定誤差が大きくなる。すなわち、線状導体の絶縁欠陥位置の標定精度が低下するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、線状導体の絶縁欠陥位置を標定する装置であって、線状導体の一端に電圧を印加し、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段と、線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段と、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する標定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定し、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定し、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示した放電検出回路の詳細な構成を巻線コイルとともに示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図７】図６の巻線コイルと放電検出器とを詳細に示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図１０】図９の巻線コイルの一部を抜粋し、ＡＥセンサおよび短絡板とともに示す断面図である。
【図１１】従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置により、静止誘導機器の巻線コイルの絶縁欠陥位置を標定する場合を例に挙げて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図１において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、放電検出回路１、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２、４枚の導体板（放電検出素子）３、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４、標定部（標定手段）５および表示部６を備えている。
【００１３】
ここで、放電検出回路１および長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２により、第１絶縁欠陥範囲判定手段が構成され、導体板３および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。また、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、複数の素線からなり、線状導体が巻回されて巻線コイル７を形成している。
【００１４】
以下、この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。
放電検出回路１は、巻線コイル７の一端に電圧を印加するとともに、絶縁欠陥位置での放電により発生して巻線コイル７中を伝搬する放電電流を検出する。放電検出回路１の詳細な構成を巻線コイル７とともに図２に示す。
【００１５】
図２において、放電検出回路１は、電圧源１１と、結合コンデンサ１２と、ＲＦＣＴ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１３（以下、「高周波ＣＴ１３」と称する）とを有している。ここでは、巻線コイル７を構成する線状導体（コイル導体）は、３列×４層の１２本の素線からなっている。
【００１６】
まず、電圧源１１の両端は、それぞれ巻線コイル７を構成する線状導体の素線７ａおよび素線７ｂの一端（測定端）に接続され、素線７ａおよび素線７ｂに電圧が印加される。なお、線状導体が単線である場合には、電圧源１１の一端は接地される。高周波ＣＴ１３は、例えば素線７ａと素線７ｂとの間に絶縁欠陥があった場合に、絶縁欠陥位置での放電により発生して素線中を伝搬する放電電流を検出し、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２に出力する。
続いて、電圧源１１の両端に接続される素線が逐次切り替えられて、素線間の絶縁耐圧試験が実施される。
【００１７】
このとき、素線上の絶縁欠陥位置での放電により発生した放電電流は、２つの電流成分に分かれ、一方の放電電流は絶縁欠陥位置から測定端まで伝搬し、他方の放電電流は絶縁欠陥位置から素線の他端（遠方端）で反射して測定端まで伝搬する。
長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２は、絶縁欠陥位置から測定端まで伝搬した放電電流と絶縁欠陥位置から遠方端で反射して測定端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００１８】
ここで、巻線コイル７のコイル長が長くなると、放電検出回路１で検出される放電電流の波形が鈍るので、長さ方向の絶縁欠陥範囲は、巻線コイル７の数周にわたる。
そこで、放電電流を検出して巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段に加えて、導体板３および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段が設けられている。
【００１９】
図１において、４枚の導体板３は、それぞれ巻線コイル７上の上下左右の位置に、巻線コイル７と対向して配置され、かつ互いに離隔している。導体板３は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００２０】
具体的には、図１のように４枚の導体板３を配置した場合、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の絶縁欠陥範囲を、図３に示すように、Ａ〜Ｄの範囲で判定することができる。ここで、範囲Ａは０〜π／２の範囲、範囲Ｂはπ／２〜πの範囲、範囲Ｃはπ〜３π／２の範囲、範囲Ｄは３π／２〜２π（＝０）の範囲を示している。
【００２１】
標定部５は、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された巻線コイル７の絶縁欠陥範囲と、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された巻線コイル７の絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、巻線コイル７の絶縁欠陥位置として標定する。表示部６は、標定部５で標定された巻線コイル７の絶縁欠陥位置を表示する。
【００２２】
以下、図３を参照しながら、この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果について説明する。
図３において、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された長さ方向の絶縁欠陥範囲を一点鎖線で示す範囲とする。また、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された空間的な絶縁欠陥範囲を図中の範囲Ｃとする。このとき、標定部５で標定された絶縁欠陥位置は、図中の太線で示した箇所となる。
【００２３】
静止誘導機器の巻線コイル７の絶縁耐圧試験において、絶縁欠陥による放電が生じた場合、その放電位置（絶縁欠陥位置）を標定することが重要となる。通常、巻線コイル７は固く巻回されているので、特定のコイル導体だけを取り出すことは、かなりの労力および時間を要する。また、コイル導体の取り出し量が多くなるほど、取り出し時間が長くなり、さらに取り出し工程において当該コイル導体周辺の健全なコイル導体を損傷する可能性が高くなる。そのため、コイル導体の取り出し量をできるだけ少なくする必要がある。
【００２４】
この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置では、標定部５が、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された絶縁欠陥範囲と空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、巻線コイル７の絶縁欠陥位置として標定する。これにより、長さ方向の絶縁欠陥範囲のみを判定する場合と比較して、コイル導体の取り出し量を１／４にすることができ、コイル導体を迅速に補修することができる。また、コイル導体の取り出し量が減ることにより、コイル導体の取り出し工程において健全なコイル導体を損傷する危険性が低減される。さらに補修工程の長時間化による製品納期遅れの発生を防止することもできる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置からコイルの一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置からコイルの他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、コイルの絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイルに対向して配置され、かつ互いに離隔した複数の導体板を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、各導体板間での電磁波の検出強度差に基づいて、コイルの絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、コイルの絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図４において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つのアンテナ（放電検出素子）８を備えている。
ここで、アンテナ８および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００２７】
以下、この実施の形態２の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４つのアンテナ８は、それぞれ巻線コイル７の四隅の近傍に配置され、かつ互いに離隔している。アンテナ８は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各アンテナ８間での電磁波の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００２８】
以下、図５を参照しながら、この実施の形態２の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果について説明する。
図５において、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された長さ方向の絶縁欠陥範囲を一点鎖線で示す範囲とする。また、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された空間的な絶縁欠陥範囲を図中の破線で囲まれた範囲とする。このとき、標定部５で標定された絶縁欠陥位置は、図中の太線で示した箇所となる。なお、この絶縁欠陥位置は、上記実施の形態１で標定された絶縁欠陥位置よりも狭い範囲とすることができる。
【００２９】
以上のように、実施の形態２によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置から線状導体の一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置から線状導体の他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれが線状導体の近傍に配置され、かつ互いに離隔した複数のアンテナを用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、各アンテナ間での電磁波の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態２では、線状導体が巻回されて巻線コイル７を形成している場合について説明したが、これに限定されず、線状導体は、任意の形状で配置されてよい。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２において、実際の巻線コイル７は、平板状のコイル（以下、「平板コイル」と称する。）が複数層に積層されるように巻回されることが多く、巻線コイル７の絶縁耐圧試験も複数の平板コイルが積層された状態で実施されることが多い。そのため、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定し、層間のわたり部分を含む範囲が判定された場合には、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することが困難になる。このとき、上記実施の形態２で示したように、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４がアンテナ８を用いて空間的な絶縁欠陥範囲を判定した場合であっても、平板コイルの上下方向に標定誤差が存在するので、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することができない。
【００３２】
そこで、上記課題に鑑み、複数の平板コイルが積層された巻線コイルについて、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置について説明する。
図６は、この発明の実施の形態３に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。また、図７は、図６の巻線コイル７と放電検出器９とを詳細に示す構成図である。
【００３３】
図６、７において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つの放電検出器（放電検出素子）９を備えている。また、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、複数の素線からなり、平板状の上コイル７１および下コイル７２が積層されるように巻回されて巻線コイル７を形成している。
ここで、放電検出器９および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３４】
以下、この実施の形態３の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
放電検出器９は、導体板を２枚重ねて構成されており、それぞれの導体板の検出面（第１検出面９１および第２検出面９２）が互いに外側を向いている。
４つの放電検出器９は、それぞれ上コイル７１と下コイル７２との間に、上コイル７１と第１検出面９１とが対向し、下コイル７２と第２検出面９２とが対向するように配置され、かつ互いに離隔している。
【００３５】
放電検出器９は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。このとき、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４には、放電検出器９の第１検出面９１からの出力と、第２検出面９２からの出力とが入力される。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各放電検出器９間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。このとき、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、上下に重なった上コイル７１および下コイル７２のどちらで放電が発生したのかを判別して出力する。
【００３６】
以上のように、実施の形態３によれば、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、複数の放電検出素子として、それぞれが導体板を２枚重ねて構成され、各導体板の検出面が互いに外側を向いている複数の放電検出器であって、それぞれがコイルの層間に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出器を用い、各導体板間での電磁波の検出強度差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。
そのため、平板状のコイルが複数層に積層された場合であっても、どちらの平板コイルで放電が発生したのかを判別するとともに、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態３に示した第２絶縁欠陥範囲判定手段と、上記実施の形態２に示した第２絶縁欠陥範囲判定手段とを組み合わせて空間的な絶縁欠陥範囲を判定してもよい。
この場合には、より高精度に線状導体の絶縁欠陥位置を標定することができる。
【００３８】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図８において、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、３次元状に巻回されてスパイラル状の巻線コイル７を形成している。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３９】
以下、この実施の形態４の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４枚の導体板３は、それぞれ巻線コイル７の近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔している。導体板３は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００４０】
以上のように、実施の形態４によれば、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイルの近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出素子を用いて、各放電検出素子間での電磁波の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態４では、放電検出素子として導体板３を例に挙げて説明したが、これに限定されず、放電検出素子は、アンテナ、超音波ホーン、圧電素子であってもよい。
この場合も、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。また、図１０は、図９の巻線コイル７の一部を抜粋し拡大表示したもので、ＡＥセンサ２１および短絡板２２とともに示す断面図である。なお、図９では、図１に示した放電検出回路１、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４、標定部５および表示部６は、図示を省略している。
【００４３】
図９、１０において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：音響放出）センサ（放電検出素子）２１および４枚の短絡板２２を備えている。
ここで、ＡＥセンサ２１および短絡板２２、並びに空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００４４】
以下、図９、１０を参照しながら、この実施の形態５の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４枚の短絡板２２は、それぞれ巻線コイル７上の上下左右の位置に、絶縁層に覆われたコイル導体を径方向に全て短絡するように配置され、かつ互いに離隔している。また、４つのＡＥセンサ２１は、それぞれ短絡板２２上に配置されている。
【００４５】
ＡＥセンサ２１は、巻線コイル７の絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００４６】
具体的には、図９のように４つのＡＥセンサ２１および４枚の短絡板２２を配置し、図中上側のＡＥセンサ２１から反時計回りに第１〜第４ＡＥセンサ２１とした場合、図中×印で示す絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号は、当該コイル導体内を通って第１〜第３ＡＥセンサ２１に向かう経路Ａ１〜Ａ３、およびコイル導体間の絶縁層を通って隣接するコイル導体に向かう経路Ｂ１〜Ｂ２を伝搬するものと考えられる。
【００４７】
このとき、拡大図１０に示すコイル導体間の絶縁層Ｐは、一般にコイル導体よりも密度が低いので、経路Ｂを伝搬するＡＥ信号は、経路Ａを伝搬するＡＥ信号よりも伝搬速度が遅く、伝搬中の減衰量も大きくなる。すなわち、図９の経路Ｂ１〜Ｂ２を伝搬するＡＥ信号は、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬するＡＥ信号よりも伝搬速度が遅く、伝搬中の減衰量も大きい。そのため、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬するＡＥ信号は、他の経路を伝搬するＡＥ信号と比較して、識別することが容易である。そこで、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、絶縁欠陥位置から発生し、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬して第１〜第３ＡＥセンサ２１で検出されたＡＥ信号の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定する。
【００４８】
図９の例では、絶縁欠陥位置からのＡＥ信号の検出時間は、第２ＡＥセンサ２１および第３ＡＥセンサ２１で早く、ＡＥセンサ２１間の到達時間の早さだけで、第２ＡＥセンサ２１と第３ＡＥセンサ２１との間に絶縁欠陥位置が存在することが分かる。
また、ＡＥ信号の伝搬速度は、絶縁欠陥位置での放電により発生する放電電流や電磁波の伝搬速度よりも遅いので、第１〜第３ＡＥセンサ２１で検出されたＡＥ信号の検出時間差の測定精度も高くなる。
【００４９】
したがって、各ＡＥセンサ２１間の距離と各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差とに基づいてＡＥ信号の伝搬速度を算出し、この伝搬速度を用いて、各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差を評価することにより、各ＡＥセンサ２１と絶縁欠陥位置との距離を高精度に算出することができる。
【００５０】
なお、この方法では、短絡板２２でコイル導体を径方向に全て短絡しているので、径方向に空間的な絶縁欠陥範囲を判定することはできないが、ＡＥ信号の検出時間差の識別精度が電磁波と比較して非常に高いので、ＡＥセンサ２１間での絶縁欠陥位置の識別精度は、非常に高い。
【００５１】
一方、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２において、放電電流の検出時間差に基づいて判定された巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲は、巻線コイル７の全長が長いので識別精度が低いが、図３に示すように径方向の絶縁欠陥範囲を識別することができる。』』
そこで、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２による巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲の判定と、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４による巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定とを組み合わせることにより、非常に精度の高い絶縁欠陥位置判定を実現することができる。
【００５２】
以上のように、実施の形態５によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置から線状導体の一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置から線状導体の他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイル上に互いに離隔して配置され、電磁波に代えて絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出する複数のＡＥセンサを用い、各ＡＥセンサ間でのＡＥ信号の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、コイルの絶縁欠陥位置をより高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 放電検出回路（第１絶縁欠陥範囲判定手段）、２ 長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部（第１絶縁欠陥範囲判定手段）、３ 導体板（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、４ 空間的な絶縁欠陥範囲判定部（第２絶縁欠陥範囲判定手段）、５ 標定部（標定手段）、７ 巻線コイル（線状導体）、８ アンテナ（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、９ 放電検出器（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、２１ ＡＥセンサ（放電検出素子）、２２ 短絡板、７１ 上コイル、７２ 下コイル、９１ 第１検出面、９２ 第２検出面。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば変圧器等の静止誘導機器の巻線コイルの絶縁欠陥位置を標定する線状導体の絶縁欠陥位置標定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、線状導体の絶縁欠陥位置を標定する方法として、以下に示すケーブルの部分放電発生位置測定方法が知られている。この測定方法において、まず、被測定ケーブル（線状導体）の測定端にＤＣ電圧を印加してこのケーブルの絶縁欠陥位置に部分放電を発生させ、続いて、ＤＣ電圧の印加を止めて任意に設定可能な放電回路で充電電圧を減衰させる。次に、減衰過程で部分放電の発生位置（絶縁欠陥位置）から測定端まで伝搬した放電パルスと、部分放電の発生位置から被測定ケーブルの遠方端で反射して測定端まで伝搬した放電パルスとの検出時間差に基づいて、部分放電の発生位置が測定（標定）される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図１１を参照しながら、上記の部分放電発生位置測定方法について説明する。
図１１は、従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法を示す説明図である。
図１１（ａ）において、被測定ケーブル５１の一方の端末Ａ（測定端）には直流高電圧が印加され、他方の端末Ｂ（遠方端）は開放端になっている。ここで、例えばＰ点で部分放電が発生すると、その放電パルスは、Ｐ点から測定端Ａおよび遠方端Ｂに向かってそれぞれ伝搬する。
【０００４】
測定端Ａに結合コンデンサ５２とインピーダンス回路５３とを有する放電回路を接続して、これらの放電パルスをシンクロスコープ５４で観察すると、図１１（ｂ）のようになる。図１１（ｂ）において、Ｐ点から測定端Ａまで伝搬した第１放電パルスＰ１とＰ点から遠方端Ｂで反射して測定端Ａまで伝搬した第２放電パルスＰ２との時間差は、ＢＰ間の２倍を伝搬する時間に相当する。そのため、部分放電の発生位置Ｐまでの距離ｘは、放電パルスの検出時間差Ｔ、放電パルスの伝搬速度ｖｐおよびケーブル長Ｌに基づいて、ｘ＝Ｌ−（ｖｐ×Ｔ）／２と表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２２５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法では、ケーブル長（導体長）が非常に長くなると、放電回路で検出される放電パルスが鈍って部分放電の発生位置の標定誤差が大きくなる。すなわち、線状導体の絶縁欠陥位置の標定精度が低下するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、線状導体の絶縁欠陥位置を標定する装置であって、線状導体の一端に電圧を印加し、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段と、線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段と、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する標定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生して線状導体中を伝搬する放電電流に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定し、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定し、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図２】図１に示した放電検出回路の詳細な構成を巻線コイルとともに示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図７】図６の巻線コイルと放電検出器とを詳細に示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
【図１０】図９の巻線コイルの一部を抜粋し、ＡＥセンサおよび短絡板とともに示す断面図である。
【図１１】従来のケーブルの部分放電発生位置測定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
なお、以下の実施の形態では、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置により、静止誘導機器の巻線コイルの絶縁欠陥位置を標定する場合を例に挙げて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図１において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、放電検出回路１、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２、４枚の導体板（放電検出素子）３、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４、標定部（標定手段）５および表示部６を備えている。
【００１３】
ここで、放電検出回路１および長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２により、第１絶縁欠陥範囲判定手段が構成され、導体板３および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。また、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、複数の素線からなり、線状導体が巻回されて巻線コイル７を形成している。
【００１４】
以下、この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。
放電検出回路１は、巻線コイル７の一端に電圧を印加するとともに、絶縁欠陥位置での放電により発生して巻線コイル７中を伝搬する放電電流を検出する。放電検出回路１の詳細な構成を巻線コイル７とともに図２に示す。
【００１５】
図２において、放電検出回路１は、電圧源１１と、結合コンデンサ１２と、ＲＦＣＴ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１３（以下、「高周波ＣＴ１３」と称する）とを有している。ここでは、巻線コイル７を構成する線状導体（コイル導体）は、３列×４層の１２本の素線からなっている。
【００１６】
まず、電圧源１１の両端は、それぞれ巻線コイル７を構成する線状導体の素線７ａおよび素線７ｂの一端（測定端）に接続され、素線７ａおよび素線７ｂに電圧が印加される。なお、線状導体が単線である場合には、電圧源１１の一端は接地される。高周波ＣＴ１３は、例えば素線７ａと素線７ｂとの間に絶縁欠陥があった場合に、絶縁欠陥位置での放電により発生して素線中を伝搬する放電電流を検出し、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２に出力する。
続いて、電圧源１１の両端に接続される素線が逐次切り替えられて、素線間の絶縁耐圧試験が実施される。
【００１７】
このとき、素線上の絶縁欠陥位置での放電により発生した放電電流は、２つの電流成分に分かれ、一方の放電電流は絶縁欠陥位置から測定端まで伝搬し、他方の放電電流は絶縁欠陥位置から素線の他端（遠方端）で反射して測定端まで伝搬する。
長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２は、絶縁欠陥位置から測定端まで伝搬した放電電流と絶縁欠陥位置から遠方端で反射して測定端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００１８】
ここで、巻線コイル７のコイル長が長くなると、放電検出回路１で検出される放電電流の波形が鈍るので、長さ方向の絶縁欠陥範囲は、巻線コイル７の数周にわたる。
そこで、放電電流を検出して巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段に加えて、導体板３および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段が設けられている。
【００１９】
図１において、４枚の導体板３は、それぞれ巻線コイル７上の上下左右の位置に、巻線コイル７と対向して配置され、かつ互いに離隔している。導体板３は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００２０】
具体的には、図１のように４枚の導体板３を配置した場合、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の絶縁欠陥範囲を、図３に示すように、Ａ〜Ｄの範囲で判定することができる。ここで、範囲Ａは０〜π／２の範囲、範囲Ｂはπ／２〜πの範囲、範囲Ｃはπ〜３π／２の範囲、範囲Ｄは３π／２〜２π（＝０）の範囲を示している。
【００２１】
標定部５は、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された巻線コイル７の絶縁欠陥範囲と、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された巻線コイル７の絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、巻線コイル７の絶縁欠陥位置として標定する。表示部６は、標定部５で標定された巻線コイル７の絶縁欠陥位置を表示する。
【００２２】
以下、図３を参照しながら、この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果について説明する。
図３において、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された長さ方向の絶縁欠陥範囲を一点鎖線で示す範囲とする。また、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された空間的な絶縁欠陥範囲を図中の範囲Ｃとする。このとき、標定部５で標定された絶縁欠陥位置は、図中の太線で示した箇所となる。
【００２３】
静止誘導機器の巻線コイル７の絶縁耐圧試験において、絶縁欠陥による放電が生じた場合、その放電位置（絶縁欠陥位置）を標定することが重要となる。通常、巻線コイル７は固く巻回されているので、特定のコイル導体だけを取り出すことは、かなりの労力および時間を要する。また、コイル導体の取り出し量が多くなるほど、取り出し時間が長くなり、さらに取り出し工程において当該コイル導体周辺の健全なコイル導体を損傷する可能性が高くなる。そのため、コイル導体の取り出し量をできるだけ少なくする必要がある。
【００２４】
この実施の形態１の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置では、標定部５が、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された絶縁欠陥範囲と空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、巻線コイル７の絶縁欠陥位置として標定する。これにより、長さ方向の絶縁欠陥範囲のみを判定する場合と比較して、コイル導体の取り出し量を１／４にすることができ、コイル導体を迅速に補修することができる。また、コイル導体の取り出し量が減ることにより、コイル導体の取り出し工程において健全なコイル導体を損傷する危険性が低減される。さらに補修工程の長時間化による製品納期遅れの発生を防止することもできる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置からコイルの一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置からコイルの他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、コイルの絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイルに対向して配置され、かつ互いに離隔した複数の導体板を用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、各導体板間での電磁波の検出強度差に基づいて、コイルの絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、コイルの絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図４において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つのアンテナ（放電検出素子）８を備えている。
ここで、アンテナ８および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００２７】
以下、この実施の形態２の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４つのアンテナ８は、それぞれ巻線コイル７の四隅の近傍に配置され、かつ互いに離隔している。アンテナ８は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各アンテナ８間での電磁波の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００２８】
以下、図５を参照しながら、この実施の形態２の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置による絶縁欠陥位置の標定結果について説明する。
図５において、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で判定された長さ方向の絶縁欠陥範囲を一点鎖線で示す範囲とする。また、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４で判定された空間的な絶縁欠陥範囲を図中の破線で囲まれた範囲とする。このとき、標定部５で標定された絶縁欠陥位置は、図中の太線で示した箇所となる。なお、この絶縁欠陥位置は、上記実施の形態１で標定された絶縁欠陥位置よりも狭い範囲とすることができる。
【００２９】
以上のように、実施の形態２によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置から線状導体の一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置から線状導体の他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれが線状導体の近傍に配置され、かつ互いに離隔した複数のアンテナを用いて、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、各アンテナ間での電磁波の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態２では、線状導体が巻回されて巻線コイル７を形成している場合について説明したが、これに限定されず、線状導体は、任意の形状で配置されてよい。
この場合も、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２において、実際の巻線コイル７は、平板状のコイル（以下、「平板コイル」と称する。）が複数層に積層されるように巻回されることが多く、巻線コイル７の絶縁耐圧試験も複数の平板コイルが積層された状態で実施されることが多い。そのため、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２で長さ方向の絶縁欠陥範囲を判定し、層間のわたり部分を含む範囲が判定された場合には、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することが困難になる。このとき、上記実施の形態２で示したように、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４がアンテナ８を用いて空間的な絶縁欠陥範囲を判定した場合であっても、平板コイルの上下方向に標定誤差が存在するので、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することができない。
【００３２】
そこで、上記課題に鑑み、複数の平板コイルが積層された巻線コイルについて、上下に重なった平板コイルのどちらで放電が発生したのかを判別することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置について説明する。
図６は、この発明の実施の形態３に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。また、図７は、図６の巻線コイル７と放電検出器９とを詳細に示す構成図である。
【００３３】
図６、７において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つの放電検出器（放電検出素子）９を備えている。また、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、複数の素線からなり、平板状の上コイル７１および下コイル７２が積層されるように巻回されて巻線コイル７を形成している。
ここで、放電検出器９および空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３４】
以下、この実施の形態３の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
放電検出器９は、導体板を２枚重ねて構成されており、それぞれの導体板の検出面（第１検出面９１および第２検出面９２）が互いに外側を向いている。
４つの放電検出器９は、それぞれ上コイル７１と下コイル７２との間に、上コイル７１と第１検出面９１とが対向し、下コイル７２と第２検出面９２とが対向するように配置され、かつ互いに離隔している。
【００３５】
放電検出器９は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。このとき、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４には、放電検出器９の第１検出面９１からの出力と、第２検出面９２からの出力とが入力される。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各放電検出器９間での電磁波の検出強度差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。このとき、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、上下に重なった上コイル７１および下コイル７２のどちらで放電が発生したのかを判別して出力する。
【００３６】
以上のように、実施の形態３によれば、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、複数の放電検出素子として、それぞれが導体板を２枚重ねて構成され、各導体板の検出面が互いに外側を向いている複数の放電検出器であって、それぞれがコイルの層間に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出器を用い、各導体板間での電磁波の検出強度差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。
そのため、平板状のコイルが複数層に積層された場合であっても、どちらの平板コイルで放電が発生したのかを判別するとともに、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態３に示した第２絶縁欠陥範囲判定手段と、上記実施の形態２に示した第２絶縁欠陥範囲判定手段とを組み合わせて空間的な絶縁欠陥範囲を判定してもよい。
この場合には、より高精度に線状導体の絶縁欠陥位置を標定することができる。
【００３８】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。
図８において、絶縁欠陥位置の標定対象である線状導体は、３次元状に巻回されてスパイラル状の巻線コイル７を形成している。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００３９】
以下、この実施の形態４の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４枚の導体板３は、それぞれ巻線コイル７の近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔している。導体板３は、絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各導体板３間での電磁波の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００４０】
以上のように、実施の形態４によれば、第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイルの近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出素子を用いて、各放電検出素子間での電磁波の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。
そのため、線状導体の絶縁欠陥位置を高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態４では、放電検出素子として導体板３を例に挙げて説明したが、これに限定されず、放電検出素子は、アンテナ、超音波ホーン、圧電素子であってもよい。
この場合も、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を示すブロック構成図である。また、図１０は、図９の巻線コイル７の一部を抜粋し拡大表示したもので、ＡＥセンサ２１および短絡板２２とともに示す断面図である。なお、図９では、図１に示した放電検出回路１、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４、標定部５および表示部６は、図示を省略している。
【００４３】
図９、１０において、この線状導体の絶縁欠陥位置標定装置は、図１に示した４枚の導体板３に代えて、４つのＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：音響放出）センサ（放電検出素子）２１および４枚の短絡板２２を備えている。
ここで、ＡＥセンサ２１および短絡板２２、並びに空間的な絶縁欠陥範囲判定部４により、第２絶縁欠陥範囲判定手段が構成されている。
なお、その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００４４】
以下、図９、１０を参照しながら、この実施の形態５の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置の各部の詳細な構成および機能について説明する。なお、実施の形態１と同様のものについては、説明を省略する。
４枚の短絡板２２は、それぞれ巻線コイル７上の上下左右の位置に、絶縁層に覆われたコイル導体を径方向に全て短絡するように配置され、かつ互いに離隔している。また、４つのＡＥセンサ２１は、それぞれ短絡板２２上に配置されている。
【００４５】
ＡＥセンサ２１は、巻線コイル７の絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出し、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４に出力する。
空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定し、標定部５に出力する。
【００４６】
具体的には、図９のように４つのＡＥセンサ２１および４枚の短絡板２２を配置し、図中上側のＡＥセンサ２１から反時計回りに第１〜第４ＡＥセンサ２１とした場合、図中×印で示す絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号は、当該コイル導体内を通って第１〜第３ＡＥセンサ２１に向かう経路Ａ１〜Ａ３、およびコイル導体間の絶縁層を通って隣接するコイル導体に向かう経路Ｂ１〜Ｂ２を伝搬するものと考えられる。
【００４７】
このとき、拡大図１０に示すコイル導体間の絶縁層Ｐは、一般にコイル導体よりも密度が低いので、経路Ｂを伝搬するＡＥ信号は、経路Ａを伝搬するＡＥ信号よりも伝搬速度が遅く、伝搬中の減衰量も大きくなる。すなわち、図９の経路Ｂ１〜Ｂ２を伝搬するＡＥ信号は、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬するＡＥ信号よりも伝搬速度が遅く、伝搬中の減衰量も大きい。そのため、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬するＡＥ信号は、他の経路を伝搬するＡＥ信号と比較して、識別することが容易である。そこで、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４は、絶縁欠陥位置から発生し、経路Ａ１〜Ａ３を伝搬して第１〜第３ＡＥセンサ２１で検出されたＡＥ信号の検出時間差に基づいて、巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定する。
【００４８】
図９の例では、絶縁欠陥位置からのＡＥ信号の検出時間は、第２ＡＥセンサ２１および第３ＡＥセンサ２１で早く、ＡＥセンサ２１間の到達時間の早さだけで、第２ＡＥセンサ２１と第３ＡＥセンサ２１との間に絶縁欠陥位置が存在することが分かる。
また、ＡＥ信号の伝搬速度は、絶縁欠陥位置での放電により発生する放電電流や電磁波の伝搬速度よりも遅いので、第１〜第３ＡＥセンサ２１で検出されたＡＥ信号の検出時間差の測定精度も高くなる。
【００４９】
したがって、各ＡＥセンサ２１間の距離と各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差とに基づいてＡＥ信号の伝搬速度を算出し、この伝搬速度を用いて、各ＡＥセンサ２１間でのＡＥ信号の検出時間差を評価することにより、各ＡＥセンサ２１と絶縁欠陥位置との距離を高精度に算出することができる。
【００５０】
なお、この方法では、短絡板２２でコイル導体を径方向に全て短絡しているので、径方向に空間的な絶縁欠陥範囲を判定することはできないが、ＡＥ信号の検出時間差の識別精度が電磁波と比較して非常に高いので、ＡＥセンサ２１間での絶縁欠陥位置の識別精度は、非常に高い。
【００５１】
一方、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２において、放電電流の検出時間差に基づいて判定された巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲は、巻線コイル７の全長が長いので識別精度が低いが、図３に示すように径方向の絶縁欠陥範囲を識別することができる。』』
そこで、長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部２による巻線コイル７の長さ方向の絶縁欠陥範囲の判定と、空間的な絶縁欠陥範囲判定部４による巻線コイル７の空間的な絶縁欠陥範囲を判定とを組み合わせることにより、非常に精度の高い絶縁欠陥位置判定を実現することができる。
【００５２】
以上のように、実施の形態５によれば、第１絶縁欠陥範囲判定手段は、絶縁欠陥位置での放電により発生し、絶縁欠陥位置から線状導体の一端まで伝搬した放電電流と、絶縁欠陥位置から線状導体の他端で反射して一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれがコイル上に互いに離隔して配置され、電磁波に代えて絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出する複数のＡＥセンサを用い、各ＡＥセンサ間でのＡＥ信号の検出時間差に基づいて、線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する。また、標定手段は、第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、絶縁欠陥位置と標定する。
そのため、コイルの絶縁欠陥位置をより高精度に標定することができる線状導体の絶縁欠陥位置標定装置を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 放電検出回路（第１絶縁欠陥範囲判定手段）、２ 長さ方向の絶縁欠陥範囲判定部（第１絶縁欠陥範囲判定手段）、３ 導体板（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、４ 空間的な絶縁欠陥範囲判定部（第２絶縁欠陥範囲判定手段）、５ 標定部（標定手段）、７ 巻線コイル（線状導体）、８ アンテナ（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、９ 放電検出器（放電検出素子、第２絶縁欠陥範囲判定手段）、２１ ＡＥセンサ（放電検出素子）、２２ 短絡板、７１ 上コイル、７２ 下コイル、９１ 第１検出面、９２ 第２検出面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状導体の絶縁欠陥位置を標定する装置であって、
前記線状導体の一端に電圧を印加し、前記絶縁欠陥位置での放電により発生して前記線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した前記放電電流に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段と、
前記線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、前記絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した前記電磁波に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段と、
前記第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と前記第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、前記絶縁欠陥位置と標定する標定手段と、
を備えたことを特徴とする線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項２】
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記線状導体の近傍に配置され、かつ互いに離隔した複数のアンテナを用い、各アンテナ間での前記電磁波の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項３】
前記線状導体は、巻回されてコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記コイルに対向して配置され、かつ互いに離隔した複数の導体板を用い、各導体板間での前記電磁波の検出強度差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項４】
前記線状導体は、平板状のコイルが複数層に積層されるように巻回され、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが導体板を２枚重ねて構成され、各導体板の検出面が互いに外側を向いている複数の放電検出器であって、それぞれが前記コイルの層間に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出器を用い、各導体板間での前記電磁波の検出強度差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項５】
前記線状導体は、３次元状に巻回されてスパイラル状のコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれが前記コイルの近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出素子を用いて、各放電検出素子間での前記電磁波の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項６】
前記線状導体は、巻回されてコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記コイル上に互いに離隔して配置され、前記電磁波に代えて前記絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出する複数のＡＥセンサを用い、各ＡＥセンサ間での前記ＡＥ信号の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置評定装置。
【請求項７】
前記複数のＡＥセンサに対応して配置され、前記コイルを構成する前記線状導体を径方向に短絡する複数の短絡板をさらに備え、
前記ＡＥセンサは、前記短絡板上に配置される
ことを特徴とする請求項６に記載の線状導体の絶縁欠陥位置評定装置。
【請求項８】
前記第１絶縁欠陥範囲判定手段は、前記絶縁欠陥位置から前記一端まで伝搬した放電電流と前記絶縁欠陥位置から前記線状導体の他端で反射して前記一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項１】
線状導体の絶縁欠陥位置を標定する装置であって、
前記線状導体の一端に電圧を印加し、前記絶縁欠陥位置での放電により発生して前記線状導体中を伝搬する放電電流を検出するとともに、検出した前記放電電流に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第１絶縁欠陥範囲判定手段と、
前記線状導体に対して所定の位置に配置された複数の放電検出素子を用いて、前記絶縁欠陥位置での放電により空間中に放射される電磁波を検出するとともに、検出した前記電磁波に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する第２絶縁欠陥範囲判定手段と、
前記第１絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲と前記第２絶縁欠陥範囲判定手段で判定された絶縁欠陥範囲との重なり箇所を、前記絶縁欠陥位置と標定する標定手段と、
を備えたことを特徴とする線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項２】
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記線状導体の近傍に配置され、かつ互いに離隔した複数のアンテナを用い、各アンテナ間での前記電磁波の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項３】
前記線状導体は、巻回されてコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記コイルに対向して配置され、かつ互いに離隔した複数の導体板を用い、各導体板間での前記電磁波の検出強度差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項４】
前記線状導体は、平板状のコイルが複数層に積層されるように巻回され、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが導体板を２枚重ねて構成され、各導体板の検出面が互いに外側を向いている複数の放電検出器であって、それぞれが前記コイルの層間に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出器を用い、各導体板間での前記電磁波の検出強度差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項５】
前記線状導体は、３次元状に巻回されてスパイラル状のコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、それぞれが前記コイルの近傍に３次元的に配置され、かつ互いに離隔した複数の放電検出素子を用いて、各放電検出素子間での前記電磁波の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【請求項６】
前記線状導体は、巻回されてコイルを形成し、
前記第２絶縁欠陥範囲判定手段は、前記複数の放電検出素子として、それぞれが前記コイル上に互いに離隔して配置され、前記電磁波に代えて前記絶縁欠陥位置から発生するＡＥ信号を検出する複数のＡＥセンサを用い、各ＡＥセンサ間での前記ＡＥ信号の検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の線状導体の絶縁欠陥位置評定装置。
【請求項７】
前記複数のＡＥセンサに対応して配置され、前記コイルを構成する前記線状導体を径方向に短絡する複数の短絡板をさらに備え、
前記ＡＥセンサは、前記短絡板上に配置される
ことを特徴とする請求項６に記載の線状導体の絶縁欠陥位置評定装置。
【請求項８】
前記第１絶縁欠陥範囲判定手段は、前記絶縁欠陥位置から前記一端まで伝搬した放電電流と前記絶縁欠陥位置から前記線状導体の他端で反射して前記一端まで伝搬した放電電流との検出時間差に基づいて、前記線状導体の絶縁欠陥範囲を判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の線状導体の絶縁欠陥位置標定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１７９３１（Ｐ２０１１−１１７９３１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６０２５（Ｐ２０１０−１６６０２５）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【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２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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