【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、例えば回転電機、静止機器などの
高電圧電気機器の絶縁破壊を検知する方法に関す
るものである。
最近の高電圧電気機器は単機大容量化、高電圧
化およびコンパクト化のすう勢にある。このた
め、これら高電圧機器においては予防保全の位置
づけが大きくなつている。
高電圧電気機器を構成する部品および材料のな
かで、特に絶縁材料あるいは絶縁システムは、最
弱点部分に属するため、高電圧電気機器の寿命を
左右するといつても過言ではない。
上述のような観点からの高電圧電気機器の絶縁
診断方法の従来例は、主として電気的な非破壊絶
縁試験によるオフ・ラインでの絶縁診断方法であ
る。例えば、高電圧電気機器の運転を定期的に休
止し、この休止期間に誘電正接、部分放電あるい
は絶縁抵抗などの絶縁特性を測定し、絶縁部分あ
るいは絶縁システムの絶縁性能を診断したり、ま
たは、電気設備技術基準に準拠した絶縁耐力を有
するか否かの耐電圧試験を実施して、当該電気機
器の運転が可能かどうかの絶縁診断を行なつてい
る。
従来例の絶縁診断方法のなかで、特に耐電圧試
験による方法では、電気機器の最大使用電圧の何
倍かの試験電圧で絶縁耐力試験を実施し、当該試
験電圧に耐えるかどうかを調べる目的であるが、
試験電圧が高くなつた場合、耐電圧試験中に絶縁
破壊の事故を発生することがある。特に、長期間
運転した電気機器では、絶縁の劣化が著しいの
で、このような絶縁破壊の事故が発生しやすくな
る。
電気機器の耐電圧試験を実施している最中に絶
縁破壊の事故を発生すれば、当該電気機器の損失
はもとより、生産設備のストツプとか社会への影
響が大きくなることから、このような事故は未然
に防止する必要がある。
この発明は、以上のような点に鑑みてなされた
もので、耐電圧試験の際に、絶縁破壊の前駆現象
として現われる非常に大きな部分放電を検出、測
定することにより絶縁破壊を事前に検知して、上
記従来のものの欠点を除去しようとするものであ
る。
以下、この発明の一実施例として、高電圧回転
電機の固定子コイルの絶縁試験に適用した場合に
ついて、詳細を説明する。
第１図はこの発明に係る高電圧回転電機の固定
子コイルの耐電圧試験回路のブロツク図で、供試
験料Cxに電圧を課電し、この供試試料Cxに発生
する部分放電（コロナ放電）を測定する一般的な
方法である。
この発明においては、通常の部分放電特性を測
定する回路を用いて供試試料Cxの耐電圧試験を
実施し、同時に、供試試料Cxの絶縁破壊を事前
に検知しようとするものである。
周知のように、供試試料Cxの絶縁物中に空隙
（ボイド）があつた場合、供試試料Cxに課電した
電圧が上昇し、空隙に加わる電圧がある値以上に
なるとその空隙で絶縁破壊を生じる。
空隙での部分放電のパルスの形成時間は非常に
短く、数マイクロ秒以下であるので、第１図に示
すような部分放電測定器３が用いられる。部分放
電測定器３の出力パルスをシンクロスコープ４で
観測することにより、部分放電パルスの大きさ
（波高値）を知ることができる。
今、高電圧電源１からの電圧を供試試料Cxと
なる固定子コイル２に課電し、5kvステツプで１
分間保持する階段上昇法で固定子コイル２の絶縁
が絶縁破壊（BD）するまで電圧を上昇し、この
ときの固定子コイル２の絶縁物中で発生する部分
放電パルスを部分放電測定器３とシンクロスコー
プ４で測定した結果、最大放電電荷量と電圧との
関係は第２図のようになつた。
この場合の固定子コイル２として供試したモデ
ルコイルの絶縁システムの絶縁構成とそのモデル
コイルの強制劣化条件は第１表に示すものであ
る。
The present invention relates to a method for detecting dielectric breakdown in high voltage electrical equipment such as rotating electrical machines and stationary equipment. Recent high-voltage electrical equipment is trending toward larger capacity, higher voltage, and more compact size. For this reason, preventive maintenance is becoming increasingly important in these high-voltage devices. It is no exaggeration to say that among the parts and materials that make up high-voltage electrical equipment, insulating materials or insulation systems are the weakest parts, and therefore have a significant impact on the lifespan of high-voltage electrical equipment. A conventional insulation diagnosis method for high-voltage electrical equipment from the above-mentioned viewpoint is an off-line insulation diagnosis method mainly using an electrical non-destructive insulation test. For example, the operation of high-voltage electrical equipment is periodically stopped, and insulation properties such as dielectric loss tangent, partial discharge, or insulation resistance are measured during this period of suspension, and the insulation performance of the insulation part or insulation system is diagnosed, or We carry out dielectric strength tests to determine whether the electrical equipment has dielectric strength in accordance with electrical equipment technical standards, and perform insulation diagnosis to determine whether the electrical equipment can be operated. Among the conventional insulation diagnosis methods, especially the method using withstand voltage test, the dielectric strength test is carried out at a test voltage several times the maximum working voltage of the electrical equipment, and the purpose is to check whether it can withstand the test voltage. Yes, but
If the test voltage becomes high, an accident of insulation breakdown may occur during the withstanding voltage test. In particular, in electrical equipment that has been operated for a long period of time, the insulation has significantly deteriorated, so such accidents of insulation breakdown are more likely to occur. If an insulation breakdown accident occurs during a withstand voltage test on electrical equipment, not only will there be a loss in the electrical equipment, but production equipment will be shut down and the impact on society will be significant. need to be prevented. This invention was made in view of the above points, and it is possible to detect dielectric breakdown in advance by detecting and measuring a very large partial discharge that appears as a precursor to dielectric breakdown during a withstand voltage test. This is an attempt to eliminate the drawbacks of the above-mentioned conventional methods. Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to an insulation test of a stator coil of a high-voltage rotating electrical machine will be described in detail. Figure 1 is a block diagram of a withstand voltage test circuit for a stator coil of a high-voltage rotating electric machine according to the present invention. ) is a common method of measuring In this invention, a withstand voltage test is carried out on a test sample Cx using a circuit for measuring normal partial discharge characteristics, and at the same time, dielectric breakdown of the test sample Cx is detected in advance. As is well known, if there is a void in the insulating material of the test sample Cx, the voltage applied to the test sample Cx will increase, and if the voltage applied to the void exceeds a certain value, the void will break the insulation. cause destruction. Since the time for forming a partial discharge pulse in the air gap is very short, several microseconds or less, a partial discharge measuring device 3 as shown in FIG. 1 is used. By observing the output pulse of the partial discharge measuring device 3 with the synchroscope 4, the magnitude (peak value) of the partial discharge pulse can be known. Now, the voltage from the high voltage power supply 1 is applied to the stator coil 2, which is the test sample Cx.
The voltage is increased until the insulation of the stator coil 2 undergoes dielectric breakdown (BD) using the step-climb method, and the partial discharge pulse generated in the insulation of the stator coil 2 at this time is measured using the partial discharge measuring device 3. As a result of measurement using the synchroscope 4, the relationship between the maximum amount of discharged charge and the voltage was as shown in FIG. The insulation configuration of the insulation system of the model coil used as the stator coil 2 in this case and the forced deterioration conditions of the model coil are shown in Table 1.
【表】
第１表において、試料番号は200℃で150時間
の熱劣化、試料番号はモデルコイルを４点支持
法により機械的な曲げ負荷を500Kg加えた機械的
劣化をそれぞれ与えたものである。また、試料番
号はエポキシ樹脂を含浸しないコイルである。
第２図に示すように、いずれの試料も電圧の上
昇とともに最大放電電荷量が徐々に大きくなり、
絶縁破壊（BD）の直前になると急激に大きくな
る。
特に、絶縁破壊（BD）の直前にシンクロスコ
ープ４で部分放電パルスを観測したとき、数ヘル
ツから数十ヘルツの間隔で間欠的に発生する大き
な部分放電パルスが急激に伸びて絶縁破壊
（BD）にいたる。この間欠的な大きな部分放電パ
ルスの変化の観測は、市販の部分放電測定器とシ
ンクロスコープを用いることにより、容易に行な
うことができる。
第２図の最大放電電荷量と電圧との関係におい
て、数ヘルツから数十ヘルツの間隔で間欠的に発
生する大きな部分放電パルスが急激に伸びはじめ
る電圧と絶縁破壊（BD）する電圧の関係を示し
たものが第３図である。
第３図に示すように、数ヘルツから数十ヘルツ
の間隔で間欠的に発生する大きな部分放電パルス
が急激に伸びはじめる電圧と絶縁破壊（BD）す
る電圧との間にはほぼ比例関係があることから、
間欠的な大きな部分放電パルスが急激に伸びはじ
める電圧を検出することにより、絶縁破壊
（BD）の検知が可能である。
上記のように本発明は、高電圧電気機器の耐電
圧試験を実施する際に、同時に部分放電の測定を
行い、耐電圧試験の電圧上昇中もしくは所定の電
圧で所定時間保持中に、数ヘルツから数十ヘルツ
の間隔で間欠的に発生する大きな部分放電パルス
が急激に伸びはじめる電圧を検出することによ
り、絶縁破壊（BD）の予知ができるので、耐電
圧試験を実施している最中の絶縁破壊事故を未然
に防止できることから、その効果大である。
電気機器の通常の耐電圧試験の試験電圧は、当
該電気機器の最大使用電圧よりも高い電圧の値が
採られているので、この発明による絶縁破壊を検
知した電気機器は、その後の運転は可能である。
さらに、絶縁破壊する電圧を検知した結果を、予
防保全の一環として、事前に設備更新計画を検討
できるので、この発明の効果は助長される。
なお、本発明の一実施例として、高電圧回転電
機の固定子コイルの例について説明たが、勿論こ
れに限定されず、高電圧電気機器全てに適用が可
能である。[Table] In Table 1, the sample numbers are those subjected to thermal deterioration at 200℃ for 150 hours, and the sample numbers are those subjected to mechanical deterioration by applying a mechanical bending load of 500 kg using the four-point support method. . In addition, the sample number is a coil that is not impregnated with epoxy resin. As shown in Figure 2, the maximum discharge charge gradually increases as the voltage increases for all samples.
It increases rapidly just before dielectric breakdown (BD). In particular, when a partial discharge pulse is observed with the synchroscope 4 just before dielectric breakdown (BD), large partial discharge pulses that occur intermittently at intervals of several hertz to several tens of hertz suddenly extend and cause dielectric breakdown (BD). It comes to. Observation of these intermittent large changes in partial discharge pulses can be easily performed using a commercially available partial discharge measuring device and synchroscope. In the relationship between the maximum discharge charge amount and voltage in Figure 2, the relationship between the voltage at which large partial discharge pulses that occur intermittently at intervals of several hertz to several tens of hertz begin to grow rapidly and the voltage at which dielectric breakdown (BD) occurs is shown. What is shown is FIG. As shown in Figure 3, there is a nearly proportional relationship between the voltage at which large partial discharge pulses that occur intermittently at intervals of several to several tens of hertz begin to grow rapidly and the voltage at which dielectric breakdown (BD) occurs. Therefore,
Dielectric breakdown (BD) can be detected by detecting the voltage at which intermittent large partial discharge pulses begin to grow rapidly. As described above, the present invention simultaneously measures partial discharge when carrying out a withstand voltage test on high-voltage electrical equipment, and measures several hertz during the voltage increase in the withstand voltage test or while holding a predetermined voltage for a predetermined time. It is possible to predict dielectric breakdown (BD) by detecting the voltage at which large partial discharge pulses that occur intermittently at intervals of several tens of hertz begin to grow rapidly. This is highly effective as it can prevent insulation breakdown accidents. Since the test voltage for normal withstand voltage tests of electrical equipment is higher than the maximum working voltage of the electrical equipment, electrical equipment that has detected insulation breakdown according to this invention may be able to continue operating. It is.
Furthermore, the effects of the present invention are further enhanced because equipment renewal plans can be considered in advance as part of preventive maintenance based on the results of detecting the voltage that causes dielectric breakdown. Although an example of a stator coil for a high-voltage rotating electrical machine has been described as an embodiment of the present invention, the present invention is of course not limited to this, and can be applied to all high-voltage electrical equipment.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は高電圧回転電機の固定子コイルの耐電
圧試験と部分放電試験の試験回路を示すブロツク
図、第２図は最大放電電荷量と電圧との関係を示
す特性図、第３図は間欠的な大きな部分放電パル
スが急激に伸びはじめる電圧と絶縁破壊する電圧
との関係を示す特性図である。
図において、１…高電圧電源、２…固定子コイ
ル、３…部分放電測定器、４…シンクロスコープ
である。
Figure 1 is a block diagram showing the test circuit for withstanding voltage tests and partial discharge tests of stator coils of high-voltage rotating electric machines, Figure 2 is a characteristic diagram showing the relationship between maximum discharge charge amount and voltage, and Figure 3 is FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage at which intermittent large partial discharge pulses begin to rapidly increase and the voltage at which dielectric breakdown occurs. In the figure, 1...high voltage power supply, 2...stator coil, 3...partial discharge measuring device, 4...synchroscope.