JP3294806B2 - ガス絶縁電気機器の部分放電検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガス絶縁開閉装
置等のガス絶縁電気機器の部分放電検出装置に係り、特
にその検出の簡便化と精度の向上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば、特開平９−１２１４
０９号公報に記載された、この種従来のガス絶縁電気機
器の部分放電検出装置を示す構成図である。図におい
て、１は絶縁ガスとともに機器本体である導体２を内部
に収容した金属容器、３は絶縁スペーサ、４はブッシン
グ、５は電磁波センサ、６は電磁波発生器、７は電磁波
センサ、８はアンプ、９はスペクトラムアナライザ、１
０はコンピュータである。

【０００３】次に動作について説明する。電磁波発生器
６で０〜１ＧＨｚの電磁波を発生させて電磁波センサ５
により金属容器１の内部に放射する。この電磁波を電磁
波センサ７で検出し、その電磁波信号をアンプ８で増幅
してスペクトラムアナライザ９でスペクトル分析し、そ
のスペクトルをコンピュータ１０に記憶する。このとき
得られたスペクトル例を図１５（ａ）に示す。次に、金
属容器１内で部分放電が発生した場合のスペクトル例を
図１５（ｂ）に示す。

【０００４】金属容器１の内部で電磁波が発生すると、
導体２の長さＬによって決まる共振周波数ｆｎ＝（Ｃ／
２Ｌ）ｎが発生し、この周波数スペクトルが強められ
る。ここで、Ｃは光の速度、ｎは自然数である。コンピ
ュータ１０は、電磁波のスペクトル強度の大なる周波数
が共振周波数と一致することを確認して両者のスペクト
ルを比較し、金属容器１の内部での部分放電の発生を判
定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の部分放電検出装
置は以上のように構成され、部分放電により発生する電
磁波信号の内、０〜１ＧＨｚの周波数帯のスペクトル成
分、あるいはこの周波数帯を含むスペクトル成分を検出
していた。この方式が扱う周波数のスペクトルは、放電
が発生した際、導体２の外径や金属容器１の内径、およ
び絶縁スペーサ３の取付間隔等のガス絶縁開閉装置の形
状、構造に影響して、図１５に示すように、共振、反共
振の差が大きいスペクトル分布をもつ。従って、ガス絶
縁開閉装置の構造が異なる毎に電磁波センサを校正する
必要があり、電磁波センサと部分放電電荷量との関係を
毎回調べる必要があった。

【０００６】また、従来の部分放電検出装置は、共振が
確認される特定の単一周波数のスペクトルに着目するこ
とにより部分放電の有無を判定しているため、共振周波
数がわずかにずれた場合に判定のミスにつながる恐れが
あった。

【０００７】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、個々の機器の構造にほとんど
影響されることなく、簡便に、しかも精度よく部分放電
の検出が可能なガス絶縁電気機器の部分放電検出装置を
得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置は、ガス絶縁電気機器の内
部で発生する電磁波を検出する手段を備え、当該電磁波
検出手段からの出力に基づき上記ガス絶縁電気機器の内
部で発生する部分放電を検出するガス絶縁電気機器の部
分放電検出装置において、上記電磁波検出手段の検出周
波数を、上記電磁波の内のＴＭ波（電場は進行方向、磁
場は進行方向に対して垂直の方向となる成分）の遮断周
波数より高い周波数領域としたものである。

【０００９】また、請求項２に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段の検出周波数
を、１ＧＨｚ以上としたものである。

【００１０】また、請求項３に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力のスペクト
ル分布を求めるスペクトルアナライザとを備え、所定の
周波数領域のスペクトル成分について積分したスペクト
ル積分値を、ガス絶縁電気機器の部分放電検出時と無課
電時または既知電荷量部分放電時とで求め、得られた両
スペクトル積分値から部分放電発生有無の判定または部
分放電発生電荷量の検出を行うものである。

【００１１】また、請求項４に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置のスペクトル積分値は、外来ノイズが
存在する周波数領域を除いた所定の複数の周波数領域の
スペクトル成分について積分した値の算術和としたもの
である。

【００１２】また、請求項５に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力側に挿入さ
れ所定の周波数以上の信号を通過させるハイパスフィル
タとこのハイパスフィルタの出力側に挿入された増幅器
とを備え、上記増幅器からの出力値を、ガス絶縁電気機
器の部分放電検出時と無課電時または既知電荷量部分放
電時とで求め、得られた両出力値から部分放電発生有無
の判定または部分放電発生電荷量の検出を行うものであ
る。

【００１３】また、請求項６に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力側に挿入さ
れ外来ノイズが存在する周波数領域を除く所定の周波数
領域の信号を通過させるバンドパスフィルタとこのバン
ドパスフィルタの出力側に挿入された増幅器とを備え、
上記増幅器からの出力値を、ガス絶縁電気機器の部分放
電検出時と無課電時または既知電荷量部分放電時とで求
め、得られた両出力値から部分放電発生有無の判定また
は部分放電発生電荷量の検出を行うものである。

【００１４】また、請求項７に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、複数の単位容器を絶縁スペーサを
介して連接してなる容器内に機器本体を収容したガス絶
縁電気機器の上記各絶縁スペーサの外周に、請求項１な
いし６のいずれかに記載の電磁波検出手段を取り付け、
上記各絶縁スペーサにおける上記電磁波検出手段の検出
信号の相対比較から上記ガス絶縁電気機器内部の部分放
電発生位置を判定するようにしたものである。

【００１５】また、請求項８に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、そのガス絶縁電気機器の容器内の
一部に、コンデンサ分圧により機器本体の高電位と容器
の接地電位との中間の電位を出力する内部電極を設け、
上記内部電極の出力の１ＧＨｚ未満の周波数領域におけ
る検出信号に基づき上記ガス絶縁電気機器の内部で発生
する部分放電を検出する内部電極式部分放電検出装置を
備え、この内部電極式部分放電検出装置で部分放電を検
出したとき請求項７記載の部分放電発生位置を判定する
ようにしたものである。

【００１６】また、請求項９に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段の検出周波数
を、１．２ＧＨｚ以上としたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１におけるガス絶縁電気機器の部分放電検
出装置を示す構成図である。図において、１１は絶縁ガ
スであるＳＦ₆ガスとともに機器本体である導体１２を
内部に収容した金属容器、１３は金属容器１１の連接部
に挿入された絶縁スペーサ、１４は機器本体と外部との
接続を行うブッシングである。

【００１８】１５は金属容器１１の内部で発生し、絶縁
スペーサ１３から気中へ漏洩する電磁波を受信するアン
テナ、１６はアンテナ１５からの出力を増幅するアン
プ、１７はアンプ１６からの出力のスペクトル分布を求
めるスペクトルアナライザ、１８は後述するスペクトル
積分などの演算を行う演算装置、１９は各種の演算デー
タを記憶する記憶装置である。

【００１９】以下、部分放電検出装置の構成および動作
の詳細について説明するが、先ず、本願発明の完成に至
る経緯について説明する。即ち、発明者等は、上記課題
を解決するため、ガス絶縁電気機器の内部で発生した部
分放電による電磁波伝搬の形態、およびその電磁波の各
成分の特性に着目し、種々の実験、分析の結果、機器の
構造に影響のない電磁波の成分を見い出し、それに伴い
検出すべき周波数領域を求めることができた。以下、先
ず、この電磁波の伝搬の形態、および電磁波の各成分の
特性について説明し、しかる後、具体的な構成例の内容
について説明するものとする。

【００２０】図２は、典型的な部分放電のモデルを扱っ
ている。即ち、同図（ａ）に示すように、ガス絶縁開閉
装置ＧＩＳの金属容器である円筒状のシースの内部中心
軸上に導体が配設され、このシース内面上に浮き電極が
存在し、シースと浮き電極とのギャップ間で放電してい
る場合を考える。

【００２１】この時の電気的等価回路を同図（ｂ）に示
す。図において、導体Ａと浮き電極Ｄ間で形成される容
量をＣ１、シースＢと浮き電極Ｄ間で形成される容量を
Ｃ２、導体ＡとシースＢ間で形成される容量をＣ０、Ｇ
ＩＳを分布定数線路と見なした場合のインピーダンスを
Ｚとし、放電をスイッチのＯＮ／ＯＦＦで模擬するもの
とする。

【００２２】導体ＡとシースＢ間に電圧Ｖが印加される
ことによって、容量Ｃ１とＣ２との各々の両端にはそれ
ぞれＶ１、Ｖ２の電圧がかかり、それぞれｑ１、ｑ２の
電荷が蓄えられる。容量Ｃ０には、ｑ０＝Ｃ０×Ｖだけ
蓄えられる。そして、電圧Ｖ２がある電圧ΔＶに達する
と放電（スイッチがＯＮ）し、電荷ｑ２が失われる。こ
こでは、この電荷ｑ２を放電そのものの電荷であること
より、真の放電電荷（または移動電荷）と呼ぶ。また、
放電することで電圧Ｖ２は零となり、容量Ｃ１にかかる
電圧と容量Ｃ０にかかる電圧とが同電圧になろうとし
て、導体ＡとシースＢ間の電圧は、一旦、ＶからＶ′＝
（ｑ１＋ｑ０）／（Ｃ１＋Ｃ０）に変位し、その後、再
び印加電圧Ｖに復帰する。導体ＡとシースＢ間の変位電
位により、導体ＡとシースＢ間にパルスが発生し、分布
定数線路上を伝搬する。この時、導体を流れる電流パル
スの電荷をここでは見かけの放電電荷と呼ぶ。

【００２３】この見かけの放電電荷は、ＧＩＳの形状、
構造が異なり容量Ｃ１、Ｃ０やインピーダンスＺの値が
変わると、その電荷の値も変わるが、真の放電電荷はＧ
ＩＳの形状、構造によらず一定である。後述するように
従来の部分放電検出法では、この見かけの放電電荷を検
出しているため、ＧＩＳ構造が異なる毎に、電磁波セン
サの感度を構成する必要があった。

【００２４】ところで、ＧＩＳ内で部分放電が発生する
と、微小変化電流部より電磁波が放射され、この電磁波
がＧＩＳ中を伝搬する現象が知られている。この電磁波
の発生要因となる微小変化電流源としては、上述した真
の放電電荷と、見かけの放電電荷とがある。導体中を伝
搬する見かけの放電電荷により生じる電磁波はＴＥＭ波
（進行方向に電磁波成分を持たない波、Transverse Ele
ctro Magnetic wave）であり、真の放電電荷により生じ
る電磁波として、ＴＥ波（磁場は進行方向、電場は進行
方向に対して垂直の方向となる波、Transverse Electri
c wave）とＴＭ波（電場は進行方向、磁場は進行方向に
対して垂直の方向となる波、TransvevseMagnetic wav
e）とがある。

【００２５】ガス中の部分放電によって生じるＴＥＭ波
は、低い周波数から高い周波数まで広い帯域にスペクト
ル成分を有しており、そのスペクトル強度は周波数が高
くなる程小さくなり、１ＧＨｚ前後まで存在する（図３
（ａ））。一方、ＴＥ波およびＴＭ波は、それぞれＧＩ
Ｓの構造で決まる遮断周波数を持ち、この遮断周波数以
降数ＧＨｚまでスペクトル成分を有している（図３
（ｂ））。

【００２６】なお、遮断周波数とは、導波管、ここで
は、導体１２の外形と金属容器１１であるシースの内径
によって決まる、存在が可能な最も低い周波数（最も長
い波長）で、ＴＥ波、ＴＭ波の遮断周波数は近似的に以
下の式で求められる。

【００２７】ＴＥ波の遮断周波数 ｆｅｃ＝Ｖ／λｅｃ 但し、λｅｃ＝π（ａ＋ｂ） ＴＭ波の遮断周波数 ｆｍｃ＝Ｖ／λｍｃ 但し、λｍｃ＝２（ｂ−ａ） ここで、Ｖは電磁波の伝搬速度、ａは金属容器の半径、
ｂはシース半径である。

【００２８】ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）の一般構造の
ものでは、ＴＥ波の遮断周波数ｆｅｃ＝１００〜５００
ＭＨｚ、ＴＭ波の遮断周波数ｆｍｃ＝６００〜９００Ｍ
Ｈｚとなる。

【００２９】電磁波の３つの成分、ＴＥＭ波、ＴＥ波お
よびＴＭ波を合成すると図３（Ｃ）の如くになる。これ
から判るように、比較的低い周波数領域では、ＴＥＭ波
とＴＥ波とが混在しており、真の放電電荷に依存する信
号成分と見かけの放電電荷に存在する信号成分とが混在
している。一方、高い周波数領域では、ＴＥ波とＴＭ波
とがほとんどで、ＴＥＭ波の影響が小さくなり、真の放
電電荷に依存する信号成分が主体となる。

【００３０】上述したＴＥＭ波の高周波数域での減衰特
性およびＴＭ波の遮断周波数の範囲等を考慮すると、１
ＧＨｚ以上の周波数領域を対象とすることにより、電磁
波の内のＴＥ波およびＴＭ波の合成成分が最大となり、
ほぼ真の放電電荷による信号成分を検出することができ
る。

【００３１】図１に戻り、部分放電検出装置の動作、特
に具体的な部分放電の検出要領について説明する。図４
はＧＩＳの内部で部分放電が発生したときの、アンテナ
１５により受信された電磁波のスペクトルアナライザ１
７におけるスペクトル分布図である。従来の技術で説明
した通り、電磁波のスペクトル成分は、機器の形状、構
造による影響を受け、周波数の値によっては共振または
反共振し、スペクトルの強弱となって表れるが、このス
ペクトルの強弱の度合いは、高周波になるほど小さくな
る傾向が見られ、図４からも判るように、１ＧＨｚ以上
の周波数領域におけるスペクトル分布は、機器の構造の
違いによる影響が小さくなっている。これは、図２、図
３により説明した通り、この周波数領域では、部分放電
の真の放電電荷に依存する信号成分が大部分を占める結
果であると考えられる。

【００３２】部分放電の検出は先ず、試験用のガス絶縁
開閉装置を用いて、金属容器内に１００ｐｃの既知電荷
量の部分放電を発生させ、アンテナ１５により受信した
部分放電の電磁波信号をアンプ１６で増幅した後、スペ
クトルアナライザ１７で周波数分析する。この結果を図
５（ａ）に示す。なお、ここで、分析の上限周波数が３
ＧＨｚになっているのは、汎用の測定器を使用したため
で、さらに高い周波数領域を検出対象に含めてもよいこ
とは勿論である。このデータは演算装置１８に送られ、
例えば、１．２〜３．０ＧＨｚの周波数領域について積
分されスペクトル積分値が出力される。このデータは記
憶装置１９に保持する。

【００３３】次に、部分放電監視対象のガス絶縁開閉装
置に本部分放電検出装置を取り付け課電し、上記と同様
の手順でスペクトルアナライザ１７で周波数分析を行
う。この結果を図５（ｂ）に示す。そして、演算装置１
８でスペクトル積分値が求められ、記憶装置１９に記憶
される。あわせて、無課電時のデータも採取する（図５
（ｃ））。

【００３４】今、課電時のスペクトル積分値が−３０ｄ
Ｂｍで、無課電時のスペクトル積分値が−４０ｄＢｍで
あったとし、検出精度上、その有意差が認められた場合
は、部分放電発生有と判定する。また、図５（ａ）に示
した、既知電荷量（１００ｐＣ）の部分放電を発生させ
た場合のスペクトル積分値が−１０ｄＢｍとすると、図
５（ｂ）に示した監視対象のものは、１００ｐＣと−２
０（−３０−（−１０））ｄＢｍとから、その真の放電
電荷量を１０ｐＣと算出する。

【００３５】なお、スペクトル積分値を演算し、この値
を用いて、部分放電発生有無の判定または、部分放電発
生電荷量の検出を行うようにしたのは、検出周波数を１
ＧＨｚ以上とすることで機器の構造に依存する共振に伴
う変動は抑制されているが、零ではないため、機器差に
伴う共振周波数の変動分の影響を積分値を演算すること
で低減して検出精度の向上を図ったものである。

【００３６】以上のように、この発明の実施の形態１で
は、電磁波の検出周波数を、ＴＭ波成分がその最大成分
となる１ＧＨｚ以上としたので、機器の構造による影響
の少ない部分放電の検出が可能となる。また、スペクト
ル積分値で判別するようにしたので、機器の構造差によ
る影響が一層抑制され精度の高い検出が可能となる。

【００３７】実施の形態２．図１で説明した装置で、無
課電時のノイズスペクトル（図５（ｃ））に対し、測定
器の内部ノイズスペクトルを図５（ｄ）に示す。両スペ
クトルを比較すると、特定の周波数領域にノイズが存在
することが判る。これは、放送波や携帯電話、無線機等
の使用周波数帯域に相当するもので、これらのノイズを
含めてスペクトル積分を行うと、精度が低下する。

【００３８】この実施の形態２においては、これら外来
ノイズが存在し得る周波数領域を除いた複数の周波数領
域、例えば、図５（ｃ）、（ｄ）のデータを根拠にした
場合は、１．２〜１．３ＧＨｚ、１．６〜１．８ＧＨ
ｚ、２．０〜２．７ＧＨｚの３つの周波数領域を設定
し、比較対象のすべてのケースについて、これら周波数
領域についてスペクトル積分を行い、３つの領域での積
分値の算出和を求めてスペクトル積分値とする。これに
より、外来ノイズの影響を極力小さくすることができ、
部分放電検出の精度が一層向上する。

【００３９】実施の形態３．この実施の形態３では、い
わゆる外部コロナの影響を抑制することができる部分放
電検出装置について説明する。即ち、図１に示したガス
絶縁開閉装置のように、ブッシング１４を設ける構造の
場合、このブッシング１４の端子部やこれに接続される
送電線等、大気中に露出した高電圧印加部分で発生する
外部コロナによる電磁波をアンテナ１５が検出すると、
本来検出しようとする金属容器１１内部で発生した部分
放電による電磁波信号を精度良く検出できないことにな
り、この対策が必要となる。

【００４０】図６は、ＳＦ₆ガス中の部分放電電流パル
スの波形（ａ）と空気中の部分放電である気中コロナの
電流パルス波形（ｂ）とを示すもので、図から判るよう
に、前者の方がその電流パルスの立ち上がり峻度が高
い。従って、両者の電流パルスのスペクトル分析を行う
と、図７（ａ）（ｂ）に示すように、空気中の放電電流
パルス（ｂ）は、ＳＦ₆ガス中の部分放電パルス（ａ）
に比較して高周波成分が少なく、１ＧＨｚ以下にそのス
ペクトルのほとんど大部分が存在し、１．２ＧＨｚでは
その成分が０〜１０％に減少する。

【００４１】以上の検討結果により、上述した演算装置
１８でスペクトル演算値を求める周波数領域を１．２Ｇ
Ｈｚ以上とすることで、外部気中コロナによる影響を十
分低いレベルに抑制することができ、ガス絶縁開閉装置
の内部で発生する部分放電の検出精度がその分向上す
る。

【００４２】実施の形態４．以下の実施の形態例では、
本願発明になる部分放電検出装置を使用してガス絶縁電
気機器内の部分放電の発生位置を判定する技術について
説明する。図８はガス絶縁電気機器であるガス絶縁開閉
装置の一部を断面で示す構成図で、図において、１１ａ
〜１１ｅは単位金属容器で、それぞれの端部に形成され
たフランジ部に挟持された絶縁スペーサ１３ａ〜１３ｄ
を介して連接されている。そして、これら絶縁スペーサ
１３ａ〜１３ｄにより導体１２ａ〜１２ｅが支持されて
いる。２０ａ〜２０ｄは各絶縁スペーサ１３ａ〜１３ｄ
の外周に設置された部分放電検出装置である。

【００４３】図９は部分放電検出装置２０の内部構成を
示す。図において、２１はアンテナで、金属容器１１内
部の部分放電により発生し、絶縁スペーサ１３を介して
気中へ漏洩する電磁波を受信する。２２はアンテナ２１
からの出力信号の内、１ＧＨｚ以上の周波数成分を通過
し、それ未満の周波数成分を遮断するハイパスフィル
タ、２３はハイパスフィルタ２２からの出力信号を増幅
する増幅器、２４はハイパスフィルタ２２と同様の機能
を有するハイパスフィルタ、２５はハイパスフィルタ２
４からの出力信号を検波する検波器、２６は検波器２５
からの出力信号を増幅する増幅器、２７は増幅器２６か
らの出力信号の表示を行う、液晶画面等を使用した表示
器である。なお、図示は省略しているが、部分放電検出
装置２０は内部に電池を備えており、独立可搬式で、付
属する着脱機構により絶縁スペーサ１３外周への着脱が
簡単にできる構造となっている。

【００４４】次に動作、即ち、部分放電発生位置の判定
要領について説明する。図８に示すように、各絶縁スペ
ーサ１３ａ〜１３ｄの外周に部分放電検出装置２０ａ〜
２０ｄを設置して課電時の電磁波信号の出力値を各部分
放電検出装置２０の表示器２７から読み取り、その出力
値の大小を比較する。今、図８に示すように、導体１２
ｃの絶縁スペーサ１３ｂに近い部分の表面で部分放電が
発生していた場合には、そこから発生する真の放電電荷
による電磁波信号を検出する各部分放電検出装置２０ａ
〜２０ｄの検出出力値は、距離減衰特性のため、部分放
電発生位置までの距離に応じて異なることになる。この
例では、部分放電検出装置２０ｂの出力値が最大とな
り、次いで、２０ｃ、２０ａ、２０ｄの順になる。従っ
て、この例では、検出値が最大の部分放電検出装置２０
ｂと２番目の部分放電検出装置２０ｃとの間の金属容器
１１ｃの内部で部分放電が発生していると判定すること
ができる。

【００４５】ここで重要なことは、ハイパスフィルタの
使用により、１ＧＨｚ以上の周波数の電磁波信号をその
検出対象としていることで、これにより、先の実施の形
態１〜３で説明した通り、その検出出力が装置の構造、
形状にほとんど左右されず、従ってその検出出力は、部
分放電発生位置からの距離に応じた減衰特性に応じてほ
ぼ忠実に変化することになるので、この形態４で説明し
た位置判定がより正確になされる訳である。

【００４６】また、図９において、増幅器２３の前段に
もハイパスフィルタ２２を挿入する構成としたので、た
とえ、アンテナ２１から１ＧＨｚ未満の周波数領域の比
較的強い信号が出力されても、このハイパスフィルタ２
２がこれをカットし、増幅器２３が上記した不要な低周
波域の信号によって飽和するなどの不具合を未然に防止
することができる。増幅器２３の後段に挿入するハイパ
スフィルタ２４は、アンテナ２１からの出力が微弱な場
合、増幅器２３の増幅作用でその入力信号が増大し、精
度の高いフィルタ機能を発揮する。

【００４７】なお、図８では、複数台の部分放電検出装
置２０を用意し、これらを各絶縁スペーサ１３に取付け
同時に検出するようにしたが、部分放電の現象は一定時
間内では同一の状態を維持すると考えてよいので、１台
の部分放電検出装置２０を用い、この取付位置を順次移
動しながら検出するようにしてもよい。

【００４８】実施の形態５．図１０は、部分放電検出装
置の変形例で、この部分放電検出装置２０Ａでは、図９
のハイパスフィルタ２２、２４に替わってバンドパスフ
ィルタ２８、２９を使用している。このバンドパスフィ
ルタ２８、２９により、アンテナ２１で受信した電磁波
信号の内、１ＧＨｚ以上であって、かつ放送波や携帯電
話等の外来ノイズのない周波数領域、例えば、２．０〜
２．７ＧＨｚの範囲の電磁波信号のみを通過させ、この
範囲の周波数の検出信号により部分放電の位置を判定す
る。これにより、上記外来ノイズに影響されないより正
確な位置判定が可能になる。

【００４９】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の
形態６における部分放電検出装置を示す構成図である。
部分放電検出の基本的な構成は実施の形態４、５の場合
と同様であるので説明は省略し、ここでは、その検出作
業の実用性を向上させた部分について以下説明する。

【００５０】図において、３０は測定車両、３１および
３２は測定車両３０に搭載された信号処理装置および伝
送制御装置である。３３は各部分放電検出装置２０ａ〜
２０ｄの出力端子と信号処理装置３１とを接続する同軸
ケーブル、３４および３５は制御所等との間で信号の授
受を行うための電話回線およびアンテナである。

【００５１】ガス絶縁開閉装置の現地据付後、内部点検
終了後や定期点検時等に、その内部に有害な部分放電が
発生していないかを確認する、また、その発生位置を判
定するという要請が出されるが、この実施の形態にあっ
ては、必要な器材を測定車両３０に搭載し、可搬構成と
しているので、この作業が極めて簡便となる。即ち、測
定車両３０を現地に移動させ、各部分放電検出装置２０
を取付け、必要な配線を行えば、当該現地で直ちに部分
放電の検出が可能になるのは勿論、電話回線３４やアン
テナ３５を介して検出信号を伝送することにより、離反
した制御所においても連続的な監視が可能となる。ま
た、各部の電送をディジタル信号で行うようにすれば、
この間のノイズの影響を十分抑制することができる。

【００５２】実施の形態７．図１２はこの発明の実施の
形態７における部分放電検出装置を示す構成図である。
ここでは各部分放電検出装置２０からの信号の取り出し
に光ファイバを使用している。即ち、３６ａ〜３６ｄは
各部分放電検出装置２０ａ〜２０ｄの出力端に設けられ
た電気光信号変換部、３７は監視装置、３８は光電気信
号変換部、３９は信号処理部、４０は伝送制御装置であ
る。４１は各電気光信号変換部３６ａ〜３６ｄと監視装
置３７の光電気信号変換部３８とを接続する光ファイバ
である。これにより、検出現場におけるノイズの侵入が
確実に防止され精度の高い部分放電の検出が可能にな
る。

【００５３】実施の形態８．図１３はこの発明の実施の
形態８における部分放電検出装置を示す構成図である。
図において、４２はブッシング、４３はブッシング収容
部、４４は断路器収容部、４５は遮断器収容部、４６は
断路器収容部、４７、４８は母線収容部である。１３ａ
〜１３ｅは絶縁スペーサ、２０ａ〜２０ｅは部分放電検
出装置で、いずれも先に説明したものと同様のものであ
る。４９はブッシング収容部４３に取り付けられた内部
電極式部分放電検出装置で、コンデンサ分圧により導体
の高電位と金属容器の接地電位との中間の電位を出力す
る内部電極を設け、その内部電極の出力から部分放電を
検出する従来公知の部分放電検出装置で、ここでは他の
部分放電検出装置２０と異なり、１ＧＨｚ未満の周波数
領域における検出信号に基づき装置内部のいずれかの個
所で発生した部分放電を検出する。

【００５４】この内部電極式部分放電検出装置４９は比
較的低周波の電磁波信号を検出する。従って、先に説明
したいわゆる見かけの放電電荷によるパルスを検出する
方式であるため、装置の形状、構造の影響を受け易いと
いう欠点は存在するが、検出対象周波数が低いため、容
器内での距離減衰が比較的少ない。この後者の特性に着
目し、大きな空間を占めるガス絶縁開閉装置の金属容器
内の一部、例えば、図１３に示すものでは、ブッシング
収容部４３にこの内部電極式部分放電検出装置４９を取
り付ける。そして、監視要領としては、常時は、この内
部電極式部分放電検出装置４９を検出動作状態としてお
き、これが部分放電の発生を検出すると、その検出信号
を受けて、先に説明した部分放電検出装置２０ａ〜２０
ｅによる高精度の部分放電検出動作をスタートさせる。

【００５５】以上の構成とすることにより、ガス絶縁開
閉装置における部分放電を常時監視する要請がある場合
の、監視作業内容が簡便となってその費用も軽減される
という利点がある。

【００５６】なお、図９、１０で説明した部分放電検出
装置２０では、ハイパスフィルタ２４またはバンドパス
フィルタ２９からの信号の検波出力を表示させるように
したが、スペクトルアナライザを使用してスペクトル演
算値を求め、これから部分放電の大きさを検出するよう
にしてもよい。また、以上では、ガス絶縁開閉装置に適
用する場合について説明したが、例えば、変圧器やリア
クトル等を含む他の種類のガス絶縁電気機器にも同様に
適用することができ同等の効果を奏することは言うまで
もない。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係るガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置は、電磁波検出手段の検出
周波数を、電磁波の内のＴＭ波（電場は進行方向、磁場
は進行方向に対して垂直の方向となる成分）の遮断周波
数より高い周波数領域としたので、部分放電の真の放電
電荷に依存する信号成分を検出することになり、装置の
構造にほとんど影響されることがない高い精度の部分放
電の検出が可能となる。

【００５８】また、請求項２に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段の検出周波数
を、１ＧＨｚ以上としたので、実用的なガス絶縁電気機
器において、装置の構造にほとんど影響されることがな
い高い精度の部分放電の検出が確実に実現する。

【００５９】また、請求項３に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力のスペクト
ル分布を求めるスペクトルアナライザとを備え、所定の
周波数領域のスペクトル成分について積分したスペクト
ル積分値を、ガス絶縁電気機器の部分放電検出時と無課
電時または既知電荷量部分放電時とで求め、得られた両
スペクトル積分値から部分放電発生有無の判定または部
分放電発生電荷量の検出を行うので、装置の構造の差に
よるわずかの影響も解消され、部分放電の検出精度がさ
らに向上する。

【００６０】また、請求項４に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置のスペクトル積分値は、外来ノイズが
存在する周波数領域を除いた所定の複数の周波数領域の
スペクトル成分について積分した値の算術和としたの
で、外来ノイズの影響が除去され、部分放電の検出精度
が一層向上する。

【００６１】また、請求項５に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力側に挿入さ
れ所定の周波数以上の信号を通過させるハイパスフィル
タとこのハイパスフィルタの出力側に挿入された増幅器
とを備え、上記増幅器からの出力値を、ガス絶縁電気機
器の部分放電検出時と無課電時または既知電荷量部分放
電時とで求め、得られた両出力値から部分放電発生有無
の判定または部分放電発生電荷量の検出を行うので、部
分放電の真の放電電荷に依存する信号成分の検出が可能
となり、かつ、増幅器の不要な飽和動作を回避すること
ができる。

【００６２】また、請求項６に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段として、電磁
波を受信するアンテナとこのアンテナの出力側に挿入さ
れ外来ノイズが存在する周波数領域を除く所定の周波数
領域の信号を通過させるバンドパスフィルタとこのバン
ドパスフィルタの出力側に挿入された増幅器とを備え、
上記増幅器からの出力値を、ガス絶縁電気機器の部分放
電検出時と無課電時または既知電荷量部分放電時とで求
め、得られた両出力値から部分放電発生有無の判定また
は部分放電発生電荷量の検出を行うので、外来ノイズに
影響されない高精度の部分放電の検出が可能となり、か
つ、増幅器の不要な飽和動作を回避することができる。

【００６３】また、請求項７に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、複数の単位容器を絶縁スペーサを
介して連接してなる容器内に機器本体を収容したガス絶
縁電気機器の上記各絶縁スペーサの外周に、請求項１な
いし６のいずれかに記載の電磁波検出手段を取り付け、
上記各絶縁スペーサにおける上記電磁波検出手段の検出
信号の相対比較から上記ガス絶縁電気機器内部の部分放
電発生位置を判定するようにしたので、装置の構造にほ
とんど影響されることがなく高い精度で部分放電の発生
位置を判定することができる。

【００６４】また、請求項８に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、そのガス絶縁電気機器の容器内の
一部に、コンデンサ分圧により機器本体の高電位と容器
の接地電位との中間の電位を出力する内部電極を設け、
上記内部電極の出力の１ＧＨｚ未満の周波数領域におけ
る検出信号に基づき上記ガス絶縁電気機器の内部で発生
する部分放電を検出する内部電極式部分放電検出装置を
備え、この内部電極式部分放電検出装置で部分放電を検
出したとき請求項７記載の部分放電発生位置を判定する
ようにしたので、部分放電の監視が簡便安価にできる。

【００６５】また、請求項９に係るガス絶縁電気機器の
部分放電検出装置は、その電磁波検出手段の検出周波数
を、１．２ＧＨｚ以上としたので、気中コロナの影響が
除去され、機器内部で発生する部分放電の検出精度が一
層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるガス絶縁電
気機器の部分放電検出装置を示す構成図である。

【図２】 典型的な部分放電のモデルを説明する図であ
る。

【図３】 部分放電による電磁波の各成分を説明する図
である。

【図４】 部分放電による電磁波のスペクトル分布の実
測例を示す図である。

【図５】 部分放電検出時の各検出条件におけるスペク
トル分布の実測例を示す図である。

【図６】 ＳＦ₆ガス中と空気中との部分放電パルスの
実測波形を示す図である。

【図７】 ＳＦ₆ガス中と空気中の部分放電パルスのス
ペクトル分布を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態４におけるガス絶縁電
気機器の部分放電検出装置を示す構成図である。

【図９】 図８の部分放電検出装置２０の内部構成を示
す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５におけるガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置２０Ａの内部構成を示す図
である。

【図１１】 この発明の実施の形態６におけるガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置を示す構成図である。

【図１２】 この発明の実施の形態７におけるガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置を示す構成図である。

【図１３】 この発明の実施の形態８におけるガス絶縁
電気機器の部分放電検出装置を示す構成図である。

【図１４】 従来のガス絶縁電気機器の部分放電検出装
置を示す構成図である。

【図１５】 図１４の装置で得られた部分放電による電
磁波のスペクトル分布の実測例を示す図である。

【符号の説明】

１１，１１ａ〜１１ｅ 金属容器、１２，１２ａ〜１２
ｅ 導体、１３，１３ａ〜１３ｄ 絶縁スペーサ、１５
アンテナ、１６ アンプ、１７ スペクトルアナライ
ザ、１８ 演算装置、１９ 記憶装置、２０，２０ａ〜
２０ｄ 部分放電検出装置、２１ アンテナ、２２，２
４ ハイパスフィルタ、２３ 増幅器、２８，２９ バ
ンドパスフィルタ、４９ 内部電極式部分放電検出装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井波 潔 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 松田 道明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−235749（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−121409（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259756（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−231558（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−271382（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−223654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/12 H02B 13/02 H02G 5/06 391

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス絶縁電気機器の内部で発生する電磁
   波を検出する手段を備え、当該電磁波検出手段からの出
   力に基づき上記ガス絶縁電気機器の内部で発生する部分
   放電を検出するガス絶縁電気機器の部分放電検出装置に
   おいて、 上記電磁波検出手段の検出周波数を、上記電磁波の内の
   ＴＭ波（電場は進行方向、磁場は進行方向に対して垂直
   の方向となる成分）の遮断周波数より高い周波数領域と
   したことを特徴とするガス絶縁電気機器の部分放電検出
   装置。
2. 【請求項２】 電磁波検出手段の検出周波数を、１ＧＨ
   ｚ以上としたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁
   電気機器の部分放電検出装置。
3. 【請求項３】 電磁波検出手段として、電磁波を受信す
   るアンテナとこのアンテナの出力のスペクトル分布を求
   めるスペクトルアナライザとを備え、所定の周波数領域
   のスペクトル成分について積分したスペクトル積分値
   を、ガス絶縁電気機器の部分放電検出時と無課電時また
   は既知電荷量部分放電時とで求め、得られた両スペクト
   ル積分値から部分放電発生有無の判定または部分放電発
   生電荷量の検出を行うことを特徴とする請求項２記載の
   ガス絶縁電気機器の部分放電検出装置。
4. 【請求項４】 スペクトル積分値は、外来ノイズが存在
   する周波数領域を除いた所定の複数の周波数領域のスペ
   クトル成分について積分した値の算術和としたことを特
   徴とする請求項３記載のガス絶縁電気機器の部分放電検
   出装置。
5. 【請求項５】 電磁波検出手段として、電磁波を受信す
   るアンテナとこのアンテナの出力側に挿入され所定の周
   波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタとこのハ
   イパスフィルタの出力側に挿入された増幅器とを備え、
   上記増幅器からの出力値を、ガス絶縁電気機器の部分放
   電検出時と無課電時または既知電荷量部分放電時とで求
   め、得られた両出力値から部分放電発生有無の判定また
   は部分放電発生電荷量の検出を行うことを特徴とする請
   求項２記載のガス絶縁電気機器の部分放電検出装置。
6. 【請求項６】 電磁波検出手段として、電磁波を受信す
   るアンテナとこのアンテナの出力側に挿入され外来ノイ
   ズが存在する周波数領域を除く所定の周波数領域の信号
   を通過させるバンドパスフィルタとこのバンドパスフィ
   ルタの出力側に挿入された増幅器とを備え、上記増幅器
   からの出力値を、ガス絶縁電気機器の部分放電検出時と
   無課電時または既知電荷量部分放電時とで求め、得られ
   た両出力値から部分放電発生有無の判定または部分放電
   発生電荷量の検出を行うことを特徴とする請求項２記載
   のガス絶縁電気機器の部分放電検出装置。
7. 【請求項７】 複数の単位容器を絶縁スペーサを介して
   連接してなる容器内に機器本体を収容したガス絶縁電気
   機器の上記各絶縁スペーサの外周に、請求項１ないし６
   のいずれかに記載の電磁波検出手段を取り付け、上記各
   絶縁スペーサにおける上記電磁波検出手段の検出信号の
   相対比較から上記ガス絶縁電気機器内部の部分放電発生
   位置を判定するようにしたことを特徴とするガス絶縁電
   気機器の部分放電検出装置。
8. 【請求項８】 ガス絶縁電気機器の容器内の一部に、コ
   ンデンサ分圧により機器本体の高電位と容器の接地電位
   との中間の電位を出力する内部電極を設け、上記内部電
   極の出力の１ＧＨｚ未満の周波数領域における検出信号
   に基づき上記ガス絶縁電気機器の内部で発生する部分放
   電を検出する内部電極式部分放電検出装置を備え、この
   内部電極式部分放電検出装置で部分放電を検出したとき
   請求項７記載の部分放電発生位置を判定するようにした
   ことを特徴とするガス絶縁電気機器の部分放電検出装
   置。
9. 【請求項９】 電磁波検出手段の検出周波数を、１．２
   ＧＨｚ以上としたことを特徴とする請求項７または８記
   載のガス絶縁電気機器の部分放電検出装置。