JP4879072B2

JP4879072B2 - ガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置

Info

Publication number: JP4879072B2
Application number: JP2007099460A
Authority: JP
Inventors: 伸樹居蔵
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: JP2008256550A

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置内部に発生した部分放電を検出するための部分放電検出装置に関するものである。

例えば、特許文献１に記載されているように、ガス絶縁開閉装置内部に発生した部分放電を検出するために、コンデンサ分圧形の信号検出部を備えた部分放電検出装置が用いられている。以下に、特許文献１に記載の従来技術をもとに、従来の部分放電検出装置の構成および動作について説明する。

ガス絶縁開閉装置においては、絶縁ガスが封入されたガス絶縁容器内を中心導体が貫通しており、この中心導体はガス絶縁容器内を仕切る絶縁スペーサによって支持されている。また、ガス絶縁容器は接地されている。中心導体には、商用周波数の主回路電圧が印加される。例えば中心導体上の金属突起で部分放電が発生した場合、部分放電によって励起された電磁波信号が中心導体に沿ってガス絶縁容器内部を伝搬する。部分放電によって励起された電磁波信号と主回路電圧信号とが重畳された信号は、コンデンサ分圧形の電圧検出器により検出される。コンデンサ分圧形の電圧検出器は浮遊電極を備えて構成され、この浮遊電極は、中心導体との間に仮想コンデンサを形成して絶縁され、また、ガス絶縁容器の接地側との間にはコンデンサまたは仮想コンデンサを形成して絶縁されている。

コンデンサ分圧形の信号検出部器からの出力信号は、信号分離部に入力され、信号分離部にて、部分放電信号と主回路電圧位相信号とに分離される。続いて、信号分離部にて分離された部分放電信号および主回路電圧位相信号は演算部に出力され、演算部にて、主回路電圧に同期した部分放電信号が計測される。信号分離部および演算部は、部分放電検出装置の外部に設けられた外部主電源から供給される電力により駆動される。

特開平０４−２１５０７５号公報

上記従来のガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置においては、ガス絶縁容器内に発生した部分放電を検出するために、信号分離部および演算部を駆動するための外部主電源が必要であった。実際のガス絶縁容器には、コンデンサ分圧形の電圧検出器が数百個以上設置される場合があり、その場合、設置される信号検出部の個数分の信号分離部および演算部に対して、各々に外部主電源を供給する必要があり、機器の構成が複雑になるという問題点があった。

また、信号分離部および演算部を、持ち運び可能な可搬形装置として構成した場合、装置の駆動に外部主電源が必要であることから、可搬形装置を信号検出器に接続する都度、外部主電源からの電源ケーブルを配線する必要があり、計測に時間を要するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガス絶縁開閉装置の内部に発生した部分放電を検出するためのコンデンサ分圧形の部分放電検出装置において、装置を駆動するために必要な電源を外部主電源によらずに供給可能なガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置は、絶縁ガスが封入されると共に接地されたガス絶縁容器と、このガス絶縁容器の内部に長手方向に沿って延在し主回路電圧が印加されると共に前記ガス絶縁容器を仕切る絶縁スペーサによって支持された中心導体と、を備えたガス絶縁開閉装置の内部に発生した部分放電を検出するための部分放電検出装置であって、前記ガス絶縁容器と前記中心導体との間に設けられた浮遊電極を利用し、前記ガス絶縁容器内で発生した部分放電により生じる電磁波信号と主回路電圧信号とが重畳された信号を前記浮遊電極に生じた分圧電圧として検出するコンデンサ分圧形の電圧検出器と、このコンデンサ分圧形の電圧検出器により検出された電圧から、部分放電信号と主回路電圧位相信号とを分離する信号分離部と、前記部分放電信号と前記主回路電圧位相信号とに基づいて、前記主回路電圧に同期した部分放電信号を演算する演算部と、前記コンデンサ分圧形の電圧検出器により検出された電圧から、前記主回路電圧を分圧した電圧を取り出すことにより、前記信号分離部および前記演算部を駆動させるための電源電圧を生成し、自身と前記信号分離部との間を接続する第１の電源線を介して前記電源電圧を供給するとともに、自身と前記演算部との間を接続する第２の電源線を介して前記電源電圧を供給する内部電源部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、部分放電検出装置の内部に設けられた内部電源部が、コンデンサ分圧形の電圧検出器から出力される信号をもとに、主回路電圧を分圧した電圧を取り出すことにより、信号分離部および演算部へ電源電圧を供給するようにしたので、外部電源を利用することなく、部分放電の計測を実施することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる部分放電検出装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態においては、絶縁ガスが密閉されたガス絶縁容器１が設けられており、このガス絶縁容器１は、長手方向について絶縁スペーサ３により区分されている。また、ガス絶縁容器１の内部には、長手方向に沿って延在する中心導体２が設けられており、この中心導体２は、絶縁スペーサ３により支持されている。中心導体２には、商用周波数の主回路電圧が印加される。また、ガス絶縁容器１は、接地線により接地されている。

ガス絶縁容器１内部で発生し得る部分放電は、例えば、中心導体２上に形成された金属突起等を介して発生する。図１では、中心導体２上に金属突起３０が形成されており、この金属突起３０を介して、部分放電４が発生している様子を示している。また、部分放電４の発生により、中心導体２上には電磁波信号５が励起され、電磁波信号５は中心導体２を伝搬する。

ガス絶縁容器１には、ガス絶縁容器１の接地側と絶縁され、部分放電４によって励起された電磁波信号５と主回路電圧信号とが重畳された電圧信号を検出するコンデンサ分圧形の電圧検出器６が設けられている。コンデンサ分圧形の電圧検出器６は浮遊電極７を備えて構成され、この浮遊電極７は、中心導体２との間に仮想コンデンサ３１を形成して絶縁され、また、ガス絶縁容器１の接地側との間にはコンデンサ３２を形成して絶縁されている。このように、コンデンサ分圧形の電圧検出器６においては、仮想コンデンサ３１とコンデンサ３２とが分圧器を構成し、コンデンサ３２の両端に分圧電圧が発生する。

コンデンサ分圧形の電圧検出器６は、信号線８および信号線９を介して、信号分離部１０に接続されている。コンデンサ分圧形の電圧検出器６の内部において、信号線８は浮遊電極７に接続され、信号線９は接地電位にあるコンデンサ３２の一端に接続されている。信号分離部１０は、信号線８および信号線９を介して入力される主回路電圧信号と電磁波信号５とが重畳された電圧信号から、部分放電信号１２と主回路電圧位相信号１３とを分離する。

信号分離部１０は、演算部１１に接続されており、信号分離部１０にて分離された部分放電信号１２および主回路電圧位相信号１３は、演算部１１へ出力される。演算部１１では、部分放電信号１２と主回路電圧位相信号１３とに基づき、主回路電圧に同期した部分放電信号を演算する。

本実施の形態においては、接続線８から分岐した分岐線３３および接続線９から分岐した分岐した分岐線３４に接続された内部電源部１７が設けられている。内部電源部１７は、コンデンサ分圧形の電圧検出器６の出力電圧から、商用周波数の主回路電圧を分圧した電圧を取り出す。内部電源部１７は、電源線１５を介して信号分離部１０に接続されると共に、電源線１６を介して演算部１１に接続されている。内部電源部１７にて生成された電源は、電源線１５および電源線１６を介して、それぞれ信号分離部１０および演算部１１へ供給される。

次に、本実施の形態の動作について、図１および図２−１〜図２−４を参照して説明する。ガス絶縁容器１内部において部分放電４が発生した場合、部分放電４により励起された電磁波信号５が中心導体２に沿って伝搬する。また、中心導体２には、商用周波数の主回路電圧が印加されている。コンデンサ分圧形の電圧検出器６においては、部分放電信号と主回路電圧信号とが重畳された電圧信号を検出し、検出された電圧信号を信号分離部１０へ出力する。図２−１は、コンデンサ分圧形の電圧検出器６から出力された信号１８の一例を示す図であり、信号線８と信号線９との間の出力電圧の波形を示している。図２−１に示すように、コンデンサ分圧形の電圧検出器６から出力された信号１８は、高周波の部分放電信号と正弦波の主回路電圧信号とが重畳された波形である。

次に、信号分離部１０では、コンデンサ分圧形の電圧検出器６から出力された信号１８を、図２−２に示す部分放電信号１２と、図２−３に示す特定位相における基準パルスである主回路電圧位相信号１３とに分離し、演算部１１へ伝送する。演算部１１においては、部分放電信号１２と主回路電圧位相信号１３とに基づいて、主回路電圧に同期した部分放電信号を演算する。また、内部電源部１７においては、分岐線３３および分岐線３４を介して入力される電圧信号をもとに、図２−４に示すように、主回路電圧をコンデンサにて分圧した電圧１９として取り出し、電源線１５および電源線１６を介して、それぞれ信号分離部１０および演算部１１へ電源電圧を供給する。

ここで、本実施の形態と従来の部分放電検出装置との相違点を明確にするために、図４を参照して従来の部分放電検出装置の構成について説明する（例えば、特許文献１参照）。図４は、従来の部分放電検出装置の構成を示す模式図である。なお、図４においては、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付している。図４に示すように、従来の部分放電検出装置においては、信号分離部１０および演算部１１を駆動するための電源は外部主電源１４から供給され、この外部主電源１４は、本実施の形態とは異なり、部分放電検出装置の外部より電源を供給するものである。これに対して、本実施の形態では、信号分離部１０および演算部１１を駆動するための内部電源部１７は、コンデンサ分圧形の電圧検出器６からの出力を利用している。

本実施の形態によれば、部分放電検出装置の内部に設けられた内部電源部１７が、コンデンサ分圧形の電圧検出器６から出力される信号１８をもとに、主回路電圧を分圧した電圧を取り出すことにより、信号分離部１０および演算部１１へ電源電圧を供給するようにしたので、外部主電源または蓄電池等を利用することなく、部分放電の計測を実施することができる。特に、実際のガス絶縁容器１にて、コンデンサ分圧形の電圧検出器６が数百個以上設置される場合、その個数分の信号分離部１０および演算部１１のそれぞれに対して外部主電源または蓄電池等を供給する必要がなくなるため、機器の構成を簡素化することができ、外部に対して完全に独立した部分放電検出装置を得ることができる。

実施の形態２．
図３は、本実施の形態にかかる部分放電検出装置の構成を示す模式図である。図３に示すように、本実施の形態においては、信号分離部１０、演算部１１および内部電源部１７が、持ち運びが可能な可搬形装置２０の内部に設けられている。可搬形装置２０とコンデンサ分圧形の電圧検出器６との接続は、可搬形装置２０に設けられたコネクタ２１ｂと、コンデンサ分圧形の電圧検出器６から引き出された接続線８および接続線９に接続されたコネクタ２１ａとを接続することにより行う。なお、その他の構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

次に、本実施の形態の動作について説明する。コンデンサ分圧形の電圧検出器６、信号分離部１０、演算部１１、および内部電源部１７の動作は、実施の形態１の動作と同様である。本実施の形態を利用した部分放電の検出作業においては、可搬形装置２０を、コネクタ２１ａ、２１ｂを介して着脱することで、複数の部分放電検出器６に順次接続し、部分放電の計測を実施する。このとき、可搬形装置２０の内部に設けられた内部電源部１７は、計測時に接続されているコンデンサ分圧形の電圧検出器６から電源を取り出し、電源線１５、１６を介して、それぞれ信号分離部１０および演算部１１へ電源電圧を供給する。

本実施の形態によれば、実際のガス絶縁容器にて、コンデンサ分圧形の電圧検出器６が数百個以上設置される場合に、可搬形装置２０の内部に設けられた内部電源部１７から電源電圧を供給できるので、可搬形装置２０を部分放電検出器に接続する都度、外部主電源からの電源線を配線する必要がなくなり、計測時間を短縮することができる。また、可搬形装置２０により複数の部分放電検出器６を検出することができるので、コンデンサ分圧形の電圧検出器６ごとに実施の形態１のような構成を設ける必要がなく、コストが低減できるという効果がある。

実施の形態１にかかる部分放電検出装置の構成を示す模式図である。実施の形態１において、コンデンサ分圧形の電圧検出器から出力された信号の一例を示す図である。実施の形態１において、信号分離部により分離された部分放電信号の一例を示す図である。実施の形態１において、信号分離部により分離された主回路電圧位相信号の一例を示す図である。実施の形態１において、内部電源部が生成する電圧信号の一例を示す図である。実施の形態２にかかる部分放電検出装置の構成を示す模式図である。従来の部分放電検出装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ガス絶縁容器
２中心導体
３絶縁スペーサ
４部分放電
５電磁波信号
６コンデンサ分圧形の電圧検出器
７浮遊電極
８，９信号線
１０信号分離部
１１演算部
１２部分放電信号
１３主回路電圧位相信号
１４外部主電源
１５，１６電源線
１７内部電源部
１８信号
１９電圧
２０可搬形装置
２１ａ，２１ｂコネクタ

Claims

絶縁ガスが封入されると共に接地されたガス絶縁容器と、このガス絶縁容器の内部に長手方向に沿って延在し主回路電圧が印加されると共に前記ガス絶縁容器を仕切る絶縁スペーサによって支持された中心導体と、を備えたガス絶縁開閉装置の内部に発生した部分放電を検出するための部分放電検出装置であって、
前記ガス絶縁容器と前記中心導体との間に設けられた浮遊電極を利用し、前記ガス絶縁容器内で発生した部分放電により生じる電磁波信号と主回路電圧信号とが重畳された信号を前記浮遊電極に生じた分圧電圧として検出するコンデンサ分圧形の電圧検出器と、
このコンデンサ分圧形の電圧検出器により検出された電圧から、部分放電信号と主回路電圧位相信号とを分離する信号分離部と、
前記部分放電信号と前記主回路電圧位相信号とに基づいて、前記主回路電圧に同期した部分放電信号を演算する演算部と、
前記コンデンサ分圧形の電圧検出器により検出された電圧から、前記主回路電圧を分圧した電圧を取り出すことにより、前記信号分離部および前記演算部を駆動させるための電源電圧を生成し、自身と前記信号分離部との間を接続する第１の電源線を介して前記電源電圧を供給するとともに、自身と前記演算部との間を接続する第２の電源線を介して前記電源電圧を供給する内部電源部と、
を備えることを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置。
前記信号分離部、前記演算部、および前記内部電源部は、可搬形の装置内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置の部分放電検出装置。