JP2002311080A

JP2002311080A - 電動機の絶縁劣化検出装置

Info

Publication number: JP2002311080A
Application number: JP2001115242A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyoshi Suenaga; 清佳末長; Hiroshi Shibata; 寛柴田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で、交流電動機の界磁巻線の絶縁劣
化を常時監視可能な電動機の絶縁劣化検出装置を提供す
ることを課題としている。【解決手段】各相の界磁巻線１ａ、１ｂ、１ｃでの部分
放電発生による電磁波を個別のコンデンサ３で検出し、
その出力信号を３相一括した接地線５から変流器１０及
びハイパスフィルタ１１によって部分放電信号を取り出
す。取り出した部分放電信号が許容以上の場合には、警
報手段１５によって警報を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機の界磁
巻線の絶縁劣化を運転中に常時監視して検出するための
電動機の絶縁劣化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】稼働中の交流電動機における界磁巻線の
絶縁劣化を精密に診断するために、絶縁劣化で生じる部
分放電に起因する電磁波を検出素子（コンデンサ）で検
出する診断方法が提案されている。この診断方法は、例
えば、次のように行われる。すなわち、各相の界磁巻線
で発生した部分放電による電磁波をそれぞれコンデンサ
（検出素子）によって検出し、さらに該コンデンサから
の出力信号を２つに分岐して、その一方の出力信号につ
いてハイパスフィルタで高調波ノイズやラジオノイズ等
のノイズを除去して部分放電によって生じる電磁波信号
とした後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してコン
ピュータに出力すると共に、他方の出力信号についてロ
ーパスフィルタを通過させ商用周波の信号とした後にＡ
／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してコンピュータに出
力する。そして、コンピュータにおいて、上記２つの信
号に基づき対応する相の界磁巻線ついて部分放電の大き
さ及び回数などを精密に診断して、対象とした相の界磁
巻線についての絶縁劣化を診断する。

【０００３】この診断は、絶縁劣化を精密に診断するた
めに、各相の界磁巻線毎に個別に行われる。なお、電動
機を停止した状態で絶縁劣化を検出する方法として、電
動機に試験電圧を課電して放電電荷量を測定する方法な
どがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記診断装置は、信号
のデジタル化など仕組みが大がかりであり高価であるた
め、全ての電動機に常時接続させておくことは行われ
ず、当該診断装置を持ち回り、診断時にのみ当該診断す
る電動機に上記診断装置を接続して上記診断を行うもの
である。つまり、オンライン診断とは言え、実質的には
バッチで診断する方式であった。

【０００５】従って、電動機の台数が増えると診断周期
を延ばして対応せざるをえず、劣化が進行している電動
機に対しては、故障のリスクがあった。また、対象台数
が増えると、その分だけ診断に必要なマンパワーも増え
ていき、コスト上の問題もあった。本発明は、上記のよ
うな問題点に着目してなされたもので、簡易な構成で、
交流電動機の界磁巻線の絶縁劣化を常時監視可能な電動
機の絶縁劣化検出装置を提供することを課題としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、運転中の
交流電動機における界磁巻線の絶縁劣化の発生を検出す
る絶縁劣化検出装置であって、交流電動機の各相の界磁
巻線での部分放電発生の際の電磁波を個別に検出する複
数の検出素子と、その複数の検出素子からの出力信号を
一括して接地する接地線と、上記接地線から部分放電信
号を取り出す検出手段と、該検出手段の出力信号に基づ
き部分放電が許容以上か否かを判定する判定手段と、判
定手段が許容以上の部分放電と判定すると警報を出力す
る警報手段とを備えることを特徴とするものである。

【０００７】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対し、上記各検出素子の出側に接続
する信号線から、絶縁劣化の状況を精密に診断する精密
診断装置を着脱自在に接続するための、端子が分岐して
いることを特徴とするものである。「作用」本発明によれば、まずコンデンサ等の検出素子
で検出した各相からの信号はそれぞれ接地へ導かれる。

【０００８】その接地へ流れる電流は、接地線によって
多相一括されて零相になると共に、検出手段によって部
分放電信号が取り出される。上記検出手段は、例えば、
高周波変流器と、高調波ノイズやラジオノイズなどのノ
イズを除去する高域通過フィルタ（ハイパスフェルタ）
との組合で構成される。多相一括として部分放電信号を
取り出すことで、どの相での部分放電信号か否かの判別
はしないものの、対象とする電動機での許容以上の部分
放電が発生したかどうかを簡易に判定することが可能と
なる。

【０００９】上記判定手段による、部分放電が許容以上
か否かの判定は、検出手段の出力信号を設定した許容値
と比較する絶対評価でも良い。また、部分放電の発生
は、短時間で急変することはなく徐々に変化するもので
あるので、上記出力信号の推移（増分）から判定しても
良い。また、請求項２の発明によれば、絶縁劣化が検出
されたら、その絶縁劣化についての精密診断を精密診断
装置によって行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係
る、絶縁劣化検出装置Ｂを含む構成図である。図１中、
符号１は対象とする交流電動機を示し、その各相（本実
施形態では３相とする）の界磁巻線１ａ、１ｂ、１ｃか
ら発生した部分放電の電磁波を個別に検出する素子とし
て、コンデンサ２が設けられている。各コンデンサ２の
容量は、例えば５００μＦである。

【００１１】各コンデンサ２の出力側に接続された各信
号線は、その途中に抵抗４が介挿されると共に、接地側
で一本の接地線５に３相一括され、当該接地線５を通じ
て接地されている。上記抵抗４は、例えば５６０Ωであ
る。上記各抵抗４の両端には、精密診断装置Ａを接続す
るためのＢＮＣ端子が設けられ、その端部を端子ボック
ス６の接続している。そして、端子ボックス６を介して
後述の精密診断装置Ａを診断時に接続可能となってい
る。

【００１２】上記接地線５に、絶縁劣化検出装置Ｂが接
続されている。すなわち、上記接地線５に対し、高周波
変流器１０が介装され、該高周波変流器１０の二次側に
はハイパスフィルタ１１が接続されている。そのハイパ
スフィルタ１１の出力側は、整流回路１２及び平滑回路
１３を通じてコンパレータ１４に接続されている。上記
高周波変流器１０及びハイパスフィルタ１１は、検出手
段を構成する。コンパレータ１４は判定手段を構成す
る。

【００１３】該コンパレータ１４は、予め設定されてい
る設定値と入力した信号（実行値）とを比較し、入力信
号が設定値を越えている場合には、警報接点を閉じる。
警報手段１５は、上記警報接点が閉状態となると作動し
て、警報音を発したり、警報ランプを点灯させたりす
る。警報手段１５は、これに限定されず、電話を自動発
信する機能を付加して、オペレータへの警告を行うよう
にしても良い。

【００１４】また、上記精密診断装置Ａは、上記端子ボ
ックス６に接続する三本の入力端子を備えると共に、入
力端子のうちのいずれの信号線について診断するか選択
するセレクタ３０を備える。セレクタ３０からの出力信
号は、不図示のアンプで増幅された後に、ハイパスフィ
ルタ３１及びローパスフィルタ３３に出力される。ハイ
パスフィルタ３１を通過してノイズが除去された後の部
分放電に対応する電磁波信号は、Ａ／Ｄ変換器３２でデ
ジタル信号に変換された後に、コンピュータ３５に送ら
れる。

【００１５】また、ローパスフィルタ３３を通過して商
用周波の信号もＡ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換
された後に、コンピュータ３５に送られる。コンピュー
タ３５では、上記２つの信号に基づき、商用周波の位相
のタイミング毎に部分放電パルスをレベル毎にカウント
しデーターベースを作成する。さらに、上記データーベ
ースを読みとり、部分放電の位相特性や頻度特性などの
解析を実施し、解析した診断結果を出力する。なお。コ
ンピュータ３５は、上記セレクタ３０に切替信号を出力
する。

【００１６】上記構成にあっては、各電動機毎に個別に
絶縁劣化検出装置Ｂが常時接続されている。該絶縁劣化
検出装置Ｂは、簡易な構成であると共に安価であるの
で、各電動機毎に設けても問題がない。上記絶縁劣化検
出装置Ｂは、３相一括後の検出信号を入力つまり、検出
信号の零相成分を入力して検出処理を行うために、上記
精密診断装置Ａのように、商用周波の信号、つまり位相
のタイミングを見る必要がない。

【００１７】また、変流器１０によって取り出した上記
零相成分には、各相の部分放電信号が全て含まれてい
る。その零相成分をハイパスフィルタ１１を通過させる
ことで、高調波成分が除去されて部分放電信号が取り出
される。ここで、計測の結果によると、零相成分に含ま
れるの部分放電信号の周波数は、４〜２０ＭＨＺで、高
調波信号は１ＭＨＺ程度の信号で、信号レベル比（波高
値）は１：１０程度である。従って、１０ＭＨＺの遮断
周波数で３０ｄＢのフィルターで高調波を除去できる。

【００１８】ハイパスフィルタ１１を通過した後の信号
は、さらに整流回路１２及び平滑回路１３によって、実
効値に変換された後に、コンパレータ１４に導かれる。
コンパレータ１４では、予め設定した設定値と実行値を
比較し、実行値が上回れば警報接点を閉じ、警報手段１
５によって警報が出される。なお、上記説明では、判定
手段は、設定値との比較を行うことで警報を出力するか
否かを判定しているが、これに限定されない。前の部分
放電信号との比較（微分値をみる）して、所定時間に所
定の増分があれば警報を出力するようにしても良い。

【００１９】上記絶縁劣化検出装置Ｂから警報が発生さ
れれば、どの相の界磁巻線１ａ、１ｂ、１ｃでどの程度
の絶縁劣化が発生しているかまでは不明であるが、対象
とする電動機１で許容以上の絶縁劣化が発生している蓋
然性が高い。オペレータは、上記警報を受けると、対象
とする電動機１の端子ボックス６に上記精密診断装置Ａ
を接続して、精密な診断を実施する。

【００２０】以上のように、電動機１の界磁巻線１ａ、
１ｂ、１ｃの絶縁が劣化し部分放電が生じた時に発生す
る電磁波を検出し、常時監視するため、各電動機１の許
容以上の絶縁劣化の有無を常に監視しながら運転継続が
できる。また、電動機１の部分放電があるレベル以上に
なった時だけ精密診断をすれば良いため、精密診断に要
するマンパワーが削減できる。

【００２１】すなわち、電動機の管理を高いレベルで達
成することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を採用
すると、簡易な構成で且つ安価に、各電動機の許容以上
の絶縁劣化の有無を常に監視しながら運転継続ができ
る。常に監視可能となっているので、警報の発生された
電動機について精密に絶縁劣化の診断を行えば良くな
り、電動機の管理が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく実施形態に係る絶縁劣化の検出
装置及び診断装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１電動機２コンデンサ（検出素子）３信号線４抵抗５接地線６端子ボックス１０変流器（検出手段）１１ハイパスフィルタ（検出手段）１２整流回路１３平滑化回路１４コンパレータ（判定手段）１５警報手段３０セレクタ３１ハイパスフィルタ３２Ａ／Ｄ変換器３３ローパスフィルタ３４Ａ／Ｄ変換器３５コンピュータＡ精密診断装置Ｂ絶縁劣化検出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G014 AA15 AA23 AB07 AC18 2G015 AA14 AA19 BA04 CA01 CA04 CA05 CA20 2G016 BA03 BB03 BB09 BC02 5H611 AA05 AA07 BB04 PP02 QQ05 QQ06 TT01 TT04 TT06 UA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】運転中の交流電動機における界磁巻線の
絶縁劣化の発生を検出する絶縁劣化検出装置であって、交流電動機の各相の界磁巻線での部分放電発生の際の電
磁波を個別に検出する複数の検出素子と、その複数の検
出素子からの出力信号を一括して接地する接地線と、上
記接地線から部分放電信号を取り出す検出手段と、該検
出手段の出力信号に基づき部分放電が許容以上か否かを
判定する判定手段と、判定手段が許容以上の部分放電と
判定すると警報を出力する警報手段とを備えることを特
徴とする電動機の絶縁劣化検出装置。
【請求項２】上記各検出素子の出側に接続する信号線
から、絶縁劣化の状況を精密に診断する精密診断装置を
着脱自在に接続するための、端子が分岐していることを
特徴とする請求項１に記載した電動機の絶縁劣化検出装
置。