JP2018189620A - 部分放電、コロナ放電および沿面放電（以下コロナ放電等と表記）の放電量検出による絶縁物余寿命測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コロナ放電等から発生する高周波電流を長期連続的に計測することで、コロナ放電等の進行過程を把握し、絶縁物の劣化バスタブカーブをベースに余寿命を推定することで、電気設備・ケーブルの劣化状況とその改修時期を把握する。【解決手段】コロナ放電等により発生する高周波の微小な放電電流をロゴスキーコイルまたは、高周波検出用ＣＴ６−１、６−２、６−３で検出し、コロナ放電等に含まれる部分放電、コロナ放電、沿面放電から、それぞれ発生する周波数の異なる特定周波数帯をフィルターを通し、常時、検出するとともに、直流電圧に変換し、数値化して、長期にわたって、ロガー８等に記録し、定期的にロガー等の記録をＰＣ等画像表示装置９に表示し、実測した電圧の増加傾向から、劣化バスタブカーブと照らし合わせることによる余寿命を推定・把握する。【選択図】図１

Description

本発明は、コロナ放電等から発生する微弱な高周波電流を検知し、電気機器およびケーブルの絶縁物劣化を早期に発見し、電気／電子機器の修理時期や余寿命を予測し、改修することで突然の事故、故障、停電、火災発生および波及事故を未然に防ぐためのコロナ放電等の検知測定装置を提供する。

電気機器・ケーブルの中には経年劣化が進み、製品寿命を過ぎていても改修されることなく稼働しているものも多く、最近は、この傾向が顕著である。
その為、電気機器が突然絶縁破壊を起こし、事故・故障から、波及事故に至り、大停電による人的・経済的損失と復旧に長時間を要する事が顕在化している。大震災以降、電力供給がひっ迫している中で、発送配電のトラブルは極めて社会的影響が大きいため、電気設備管理技術者の点検業務は重要度を増している。
現制度で定められた電気設備の点検内容は、電気設備の劣化が適切に判断できない方式が、従来通り繰り返されている。
さらに、最近は、電気管理技術有資格者の数と電気設備の数にアンバランスが生じており、実態として的確な電気設備の性能検査・点検が十分に実施できない状態が続いており、再生可能エネルギー設備の増加と２０２０年度電力完全自由化を含めると、当該電気設備保全の制度自体も崩壊しかねない状態に至っている。

現状の点検業務で利用されている電気機器測定器では、絶縁物の劣化を進行させるコロナ放電等を簡単に、しかも電気を通電中に連続して、長期間測定し、絶縁物の劣化進行過程を把握することで余寿命を予測することは、現状では、行われていない。また、計測可能な計測器は皆無である。

稼働中の電気機器のコロナ放電等検知方法は数種類存在するが、いづれも現地で連続測定は、行われていない。一般的には重要設備機器の常時監視用として検査機器も工場などに設置されているものがほとんどである。従って、現地において、課電状態で放電等検知が出来ること望まれている。

一部に携帯型コロナ放電等検知器が存在するが、コロナ放電等から発生する「音」を検知する方法である。ケーシング内に納められた電気機器およびケーブルから発生する放電による「音」の変化を保護ケーシングにセンサーを直接接触検知する方式であり、「音」測定のため、不特定多数の機器の中から、コロナ放電等からの発生箇所を探し出す測定方法である。この方法は、周囲の騒音レベルが高く、その判別は、非常に困難であり、かつ、連続計測は、できない。（以下、電気・電子機器収納箱をケーシングと称する）

受変電配電設備に組み込まれている遮断機・変圧器などの電気機器・ケーブルなどの点検は、盤の扉を開けて機器の異常の有無を調査しなければならない。この時、コロナ放電等が発生していないかを定量的・連続的に、かつ、簡単に測定できるセンサーが望まれている。

特に無し

前述の背景技術では、従来のコロナ放電等測定に関し、その測定量は、クーロン単位で表示されるため、「コロナ放電等電流×時間」＝クーロン量に変換されなければならない。したがって、コンデンサで積分しなければならないが、直接コンデンサーで受信することは、重要な周波数特性が消滅することになり、測定感度が低下し、電源ノイズなどの問題で制約が大きく現地での測定が難しい。本発明は、コロナ放電等から発生する高周波電流を長期連続的に計測することで、コロナ放電等の進行過程を把握し、絶縁物の劣化バスタブカーブをベースに余寿命を推定することで、電気設備・ケーブルの劣化状況とその改修時期を把握することである。

従来の「法」で定めた精密点検は、停電を伴うため、絶縁物のコロナ放電等は、停止状態になる。したがって、実態のあるのコロナ放電等は、計測できない。当発明は、コロナ放電等が発生している状態を作り出す課電状態で計測することに意味があり、そのために、検出コイルとして、ロゴスキーコイルおよび高周波検出用ＣＴの採用が必要になる。

図において、電気機器およびケーブル：２内で発生したコロナ放電等発生部位：３から放射されたコロナ放電等電流：１０は、矢印に示すように、電気機器実装ケース（ケーシング等）：１を通り、
Ｉ．Ａ種接地極：４−１の場合は、コロナ放電等の放電電流は、大地ないしは、空間を電磁波として、特高・高圧電源側；５に還流する。この放電電流は高周波検出用ＣＴコイル：６−１で検出される。
ＩＩ．Ｃ種、Ｄ種接地極：４−２の場合は、当該放電電流は、大地ないしは、空間を通り、Ｂ種接地極を経由して電源側に還流し、高周波検出用ＣＴコイル：６−２で、それぞれ検出される。
ＩＩＩ．Ｂ種接地極：４−３の場合は、上記２項（Ｃ種＋Ｄ種）接地極のそれぞれの放電電流の合計が高周波検出用ＣＴコイル６−３で検出される
検出された放電電流は、７で波形処理されて、直流の電圧信号に変換し、ロガー８：でデータを蓄積し、そのトレンド記録をＰＣ：９でデータ処理することで、コロナ放電等のトレンドを観測することができる。

電気機器・ケーブルの各接地線引出口直近にコロナ放電等検出用ＣＴコイルをセットすることで、コロナ放電等が発生している電気機器・ケーブルの特定が可能となる。

コロナ放電等の放電電流の検出するための回路図

１ 電気設備機器ケーシング
２ 電気設備機器およびケーブル
３ コロナ放電等発生部位
４−１ Ａ種接地極
４−２ Ｃ種接地極、Ｄ種接地極
４−３ Ｂ種接地極
５ 特高、、高圧電源
６−１ Ａ種接地線高周波検出用ＣＴコイル
６−２ Ｃ種，Ｄ種接地線高周波検出用ＣＴコイル
６−３ Ｂ種接地線高周波用検出用ＣＴコイル
７ コロナ放電等放電電流検出／整形回路
８ ロガー
９ ＰＣ等表示装置
１０ コロナ放電等の放電電流のルート

Claims (4)

1. 電気機器およびケーブルの絶縁物に課電することで発生する部分放電、コロナ放電や沿面放電（以下コロナ放電等と表記）により発生する広帯域の微小高周波電流の長期的増加傾向を連続的に検知出来る測定回路方式を採用することによる絶縁物の劣化のバスタブ特性を電気機器およびケーブルの設置場所で、簡易に、連続計測できる絶縁物の余寿命（電気設備の余寿命に直接繋がる）を観測できる測定装置
2. コロナ放電等により発生する高周波の微小な放電電流をロゴスキーコイルまたは、高周波検出用ＣＴで検出し、コロナ放電等に含まれる部分放電、コロナ放電、沿面放電から、それぞれ発生する周波数の異なる特定周波数帯をフィルターを通し、常時、検出するとともに、直流電圧に変換し、数値化して、長期にわたって、ロガー等に記録し、定期的にロガー等の記録をＰＣ等画像表示装置に表示し、実測した電圧の増加傾向から、劣化バスタブカーブと照らし合わせることによる余寿命を推定・把握する測定装置
3. ［請求項２］で示す方法で検出したコロナ放電等から発生する特定の周波数帯を有する放電電流と基準周波数により、ビートを取り、平滑して直流電圧信号を検出し、［請求項２］と同じ方法でロガー等に記憶させ、余寿命を推定・把握する測定装置
4. 絶縁物中に発生するコロナ放電等の大きさは、放電電荷量：Ｑ（単位：ピコ・クーロン）で表示されることから、放電電荷量Ｑ＝Σ放電電荷量（ａｉ）とし、素放電量（ａｉ）に相当する高周波（ｆｉ）を持つ高周波電流：Ｉｉ（ａｉ、ｆｉ）が発生するＩｉ（ａｉ、ｆｉ）を［請求項２］に示す検出方式で、高周波電流（Ｉ）＝ΣＩｉ（ａｉ、ｆｉ）と一括に連続検出し、波形処理した後、積分回路を通し、直流電圧検出信号に変換し、放電電荷量Ｑ＝（Σａｉ）∝高周波電流（Ｉ）∝直流電圧検出信号として連続的に計測する方式を採用することで放電電荷量Ｑを観測する計測方式を採用する。
   コロナ放電等の放電現象解析には、コンデンサー回路が利用されるため、計測された高周波の放電電流と放電電荷量の関係は、電荷（Ｑ）＝電流（Ｉ）×時間（ｔ）、周波数の単位は（１／時間：ｔ），さらに、放電の応答時間と周波数は逆比例の式が成立するため、放電電荷量：Ｑ、放電電流：Ｉ、周波数：ｆ間の関係式から、直流電圧検出信号と放電電荷量：Ｑの関係式が、成立することで、電気機器およびケーブルの設置場所で、簡易に、連続的・定量的計測が可能なコロナ放電等の放電電流センサーを提供する。
   計測された直流電圧検出信号は［請求項２］と同じ方法でロガー等に記憶させ、そのトレンド記録から余寿命を推定・把握する測定装置

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