JP3086721B2 - ガス絶縁開閉装置の部分放電検出システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力機器を接地金属容
器内にコンパクトに収納したガス絶縁開閉装置に適用さ
れる部分放電検出システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、用地の高騰や都市部における電力
供給量の増大に伴う変電設備の増強化の必要性から、ガ
ス絶縁開閉装置が普及し稼働している。このガス絶縁開
閉装置は、公知のように、断路器、遮断器などの開閉機
器を含む回線を主母線に接続してなるものである。そし
て、このようなガス絶縁開閉装置を構成する各種機器
は、高電圧充電部をＳＦ6 ガスなどの絶縁性ガスと共に
接地金属容器内に収納し、隣接する接地金属容器間に絶
縁スペーサを配置して構成されている。

【０００３】このようなガス絶縁開閉装置は、コンパク
ト化が図れ、露出充電部を削減できるなどの種々の利点
がある反面、高性能化・コンパクト化に伴う保守診断の
困難さや、保守修復作業時間の増大などの欠点を有して
いる。そのため、ガス絶縁開閉装置においては、従来か
ら用いられている遮断器、断路器、及び接地開閉器に投
入・引外し指令などを発する変電機器制御システムに加
えて、変電機器の稼働運転状態が正常であることの信頼
度確認と、異常発生時の早期検出監視が可能な予防保全
システムに対するニーズが高まってきている。

【０００４】上述した予防保全システムの監視項目とし
ては、その計測値自体が急激に変化しないコロナ量、ガ
ス水分量、ガス成分、ガス圧力、ガス温度、ガス密度、
油面、油圧、油温、分解ガス量などの準定常的である項
目と、遮断器及び断路器などの動作時間のように、短い
時間内での処理を必要とする項目とがある。そのため、
通常の監視方法としては、後者の項目について機器動作
時に計測を行い、データを処理、演算して、その結果を
出力表示及び記憶し、また、前者の準定常的な項目につ
いては、ある一定時間の間隔で計測を行い、データを処
理、演算して、その結果を出力表示及び記憶するように
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな監視項目の中で、機器の異常を予知する観点から、
最も重要な項目の一つに部分放電検出（コロナ検出）が
ある。この部分放電検出については、従来より多くの検
出方法が提案されている。例えば、特開昭５５−８６３
１６号公報及び特開昭５５−８５２６０号公報に記載さ
れているように、金属容器の接地線に取付けた変流器に
よって部分放電を検出する方法、あるいは、特開昭５８
−７５７２号公報に記載されているように、金属容器表
面の振動加速度によって、部分放電発生領域を標定する
方法などがある。しかしながら、これらの検出方法はい
ずれも金属容器内部に発生した部分放電を直接検出する
ものではないため、検出精度を向上させるためには、多
数の検出器を設置しなければならず、効率が悪かった。
また、部分放電の発生領域を正確に標定することは困難
であった。

【０００６】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解決するために提案されたものであり、その目的は、少
数の検出器によって、効率良く部分放電の発生領域を標
定可能な、高精度のガス絶縁開閉装置の部分放電検出シ
ステムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス絶縁開
閉装置の部分放電検出システムは、３相一括型ガス絶縁
母線によって構成された複数のセクションを有する主母
線において、各セクション間がそれぞれ開閉器を有する
３相分の単相型ガス絶縁開閉装置によって接続され、前
記セクションを構成する主母線からは、線路側の３相一
括型ガス絶縁母線を用いて回線が引き出され、前記主母
線と、前記回線内における前記線路側の３相一括型ガス
絶縁母線との間に、それぞれ開閉器を有する３相分の単
相型ガス絶縁開閉装置が配置され、前記回線内の前記各
単相型ガス絶縁開閉装置における前記線路側の３相一括
型ガス絶縁母線との接続部近傍に、第１の部分放電検出
器が設置され、前記各セクションを接続する前記各単相
型ガス絶縁開閉装置における前記各回線が引き出された
主母線との接続部近傍に、第２の部分放電検出器が設置
され、これら第１及び第２の部分放電検出器の出力値を
もとにして比較することにより、部分放電発生領域の標
定を行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の部分放電検出システムによれば、接地
金属容器内に発生した部分放電パルスを第１、第２の部
分放電検出器によって検出することにより、部分放電の
発生領域を精度良く標定することができる。すなわち、
回線部と主母線部とでは、部分放電パルスの伝播の様相
が異なるため、それらに設置した第１、第２の部分放電
検出器の出力値を比較することにより、部分放電発生領
域の標定が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明によるガス絶縁開閉装置の部分
放電検出システムの一実施例を図１乃至図６に基づいて
具体的に説明する。

【００１０】まず、図１は、本発明による部分放電検出
システムを適用してなるガス絶縁開閉装置の一部を示す
概略平面図であり、図２は、図１のＸ矢視拡大図、図３
は、図１のＹ矢視拡大図、図４は、図１における回線Ｉ
と回線IIの拡大平面図である。図１乃至図４において
は、平行する主母線１Ａ，１Ｂから引き出された２つの
回線Ｉ，IIに、部分放電検出器が設置されると共に、主
母線部のセクション回線III に、部分放電検出器が設置
されている。この場合、実際には、回線Ｉ，II以外の線
路回線にも、同様に部分放電検出器が設置されている
が、これらの構成及び作用効果は、回線Ｉ，IIと同様で
あるため、以下には、回線Ｉ，II及びセクション回線II
I についてのみ説明する。

【００１１】図１及び図４に示すように、回線Ｉ，II
は、平行に配置された主母線１Ａ，１Ｂから２回線Ｉ、
IIを引出した場合の構成である。回線Ｉ，回線II共に、
主母線１Ａ，１Ｂに母線側断路器２により接続され、遮
断器３を介して線路に接続されている。そして、図１及
び図４に示すように、回線Ｉ，IIにおいては、３相各相
の遮断器３の線路側に、部分放電検出器１３Ａ〜１３Ｆ
が、それぞれ設置されている。また、図３においては、
これらの部分放電検出器１３Ａ〜１３Ｆのうち、回線II
を構成する１相の遮断器３の線路側に設置された部分放
電検出器１３Ｆのみが示されているが、図示していない
他の部分放電検出器１３Ａ〜１３Ｅについても、同様
に、対応する各相の遮断器３の線路側に設置されてい
る。

【００１２】一方、図１に示すように、セクション回線
III の主母線単相口出し部には、部分放電検出器１３Ｇ
〜１３Ｉが設置されている。また、図２においては、こ
れらの部分放電検出器１３Ｇ〜１３Ｉのうち、１相の主
母線単相口出し部に設置された部分放電検出器１３Ｉの
みが示されているが、図示していない他の部分放電検出
器１３Ｇ，１３Ｈについても、同様に、対応する各相の
主母線単相口出し部に設置されている。なお、図１には
図示していないが、セクション回線III における他の３
箇所の主母線口出し部についても同様に部分放電検出器
が設置されている。

【００１３】次に、図５は、部分放電検出器１３Ａの回
路構成を示す回路図であり、この図５に示すように、部
分放電検出器１３Ａは、対応する相の絶縁スペーサ１２
の埋設電極１４に接続されている。また、図中８は、接
地金属容器、１５は、高圧導体を示している。なお、図
示していないが、他の部分放電検出器１３Ｂ〜１３Ｉに
ついても、部分放電検出器１３Ａと同様に、対応する各
相の絶縁スペーサ１２の埋設電極１４に接続されてお
り、部分放電検出器１３Ａと全く同一の回路構成を有し
ている。従って、以下には、部分放電検出器１３Ａにつ
いてのみ説明する。

【００１４】すなわち、図５に示すように、絶縁スペー
サ１２の埋設電極１４に接続される部分放電検出器１３
Ａは、埋設電極１４と接地金属容器８の接地電位との間
に接続されるフィルタ１６、検波増幅回路１７、ピーク
ディテクタ・積分回路１８、Ａ／Ｄ変換器１９、Ｅ／Ｏ
変換器２０、バッテリ２１、及びタイマ２２によって構
成されている。そして、フィルタ１６、検波増幅回路１
７、ピークディテクタ・積分回路１８によって検出され
た部分放電検出信号は、Ａ／Ｄ変換器１９によってデジ
タル化され、Ｅ／Ｏ変換器２０によって光信号に変換さ
れた後、光ケーブル２３によって受信側に伝送されるよ
うになっている。

【００１５】以上のように構成された部分放電検出器
は、ガス絶縁機器の内部に発生した部分放電に伴う電磁
波を検出することによって、部分放電の有無を判定する
ものである。従って、このような部分放電検出器を有す
る本実施例の部分放電検出システムにおいては、以下に
述べるようにして、ガス絶縁開閉装置の金属容器内部に
発生した部分放電を検出することができる。

【００１６】まず、ガス絶縁機器の内部部分放電は、そ
の立上がりが数ｎｓというＳＦ6 ガスの放電現象に関係
しているため、それにより発生する信号も数１００ＭＨ
ｚにまで及び極めて周波数の高い電磁波となる。この場
合、ガス絶縁機器の充電部は、接地金属容器８内に収納
されているため、この接地金属容器８内で発生した内部
部分放電に伴う数ＭＨｚ以上の周波数の電磁波に対して
は、接地金属容器８が導波管として作用することにな
る。このため、部分放電により発生した信号は、接地金
属容器８内を伝播する。

【００１７】そして、図５に示すように、高圧導体１５
と接地金属容器８との間で、部分放電パルスが発生する
と、この部分放電パルスは、高圧導体１５と絶縁スペー
サ１２の埋設電極１４との間の容量負荷Ｃ1 と、前記埋
設電極１４と接地金属容器８との間の容量負荷Ｃ2 によ
って分圧され、絶縁スペーサ１２内の埋設電極１４に信
号として現れる。一般に、Ｃ2 は数１００ｐｃのオーダ
ーであり、Ｃ1 が大きい程、部分放電パルスに対する感
度が高いことになる。これに対して、高圧導体１５と埋
設電極１４間のＣ1 の値を、単相用絶縁スペーサと３相
用絶縁スペーサとで比較した場合、同軸位置に配置され
る単相用絶縁スペーサの値の方が、３相用絶縁スペーサ
の値より数十倍も大きい。従って、単相用絶縁スペーサ
の埋設電極１４に部分放電検出器１３を接地した本実施
例においては、３相用絶縁スペーサの埋設電極に部分放
電検出器を設置した場合に比べて、格段に高い検出感度
を得られ、効率良く部分放電を検出することができる。

【００１８】また、下記の表１は、現地において実際に
ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）に模擬部分放電パルスを注
入して、ガス絶縁開閉装置の各種構成要素、すなわち、
遮断器、単相母線、３相母線、及び主母線分岐における
減衰量を調べた結果を示したものである。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表１の結果から、次のような部分放電
の発生領域の標定が可能であることがわかる。まず、図
６は、本発明の部分放電検出システムを用いて、ガス絶
縁開閉装置内部に発生した部分放電を検出した場合の検
出信号の一例を示す出力特性図である。すなわち、図４
に示す回線Ｉの部分放電検出器１３Ａの近傍で部分放電
が発生した場合、この部分放電パルスは、回線Ｉ内を伝
播し、２つの主母線１Ａ，１Ｂを経て、主母線分岐にて
分波、減衰した後、回線IIの内部へ伝播する。この場
合、表１に示す現地実測データによると、主母線分岐に
おいて、部分放電パルスは６０〜７０％減衰する。この
ため、部分放電が発生している回線Ｉに取付けた部分検
出器１３Ａの検出信号値の方が、部分放電が発生してい
ない回線IIに取付けた部分放電検出器１３Ｄの検出信号
値より大きくなる。従って、２つの部分放電検出器１３
Ａ，１３Ｄの検出信号値を比較することにより、部分放
電の発生領域を回線単位で標定することができる。

【００２１】次に、主母線１Ａ，１Ｂ部で部分放電が発
生した場合、この部分放電パルスは、主母線１Ａ，１Ｂ
内をほとんど減衰することなく伝播し、各回線の単相分
岐部により各回線の各相に侵入する。各回線において
は、遮断器３などの開閉器があり、これらの開閉器は母
線とサージインピーダンスが異なる上に、接続部や絶縁
スペーサなどを多く含むため、部分放電パルスの減衰が
大きくなる。特に、遮断器においては、表１に示す現地
実測データによると、部分放電パルスは３０〜３５％減
衰する。このため、主母線１Ａ，１Ｂで発生した部分放
電パルスに対しては、セクション回線III の主母線単相
口出し部近傍に設置された検出器１３Ｇ〜１３Ｉの検出
信号値の方が、主母線側から見て遮断器３を介した後に
設置されている検出器１３Ａ〜１３Ｆの検出信号値より
大きくなる。従って、セクション回線III の検出器１３
Ｇ〜１３Ｉの検出信号値と回線Ｉ，IIの検出器１３Ａ〜
１３Ｆの検出信号値を比較することにより、主母線部に
おける部分放電の発生を判定することができる。

【００２２】さらに、回線IIにおいて、主母線側断路器
２と遮断器３の間で部分放電が発生した場合には、表１
の現地実測データから、遮断器３による減衰よりも回線
が異なること（母線部の分岐）による減衰の方が大きい
ため、回線IIの部分放電検出器１３Ｄ〜１３Ｆの検出信
号値は、回線Ｉの部分放電検出器１３Ａ〜１３Ｃ，及び
セクション回線III の部分放電検出器１３Ｇ〜１３Ｉの
検出信号値よりも大きくなる。従って、これらの部分放
電検出器１３Ａ〜１３Ｉの検出信号値を比較することに
より、回線IIの当該領域における部分放電の発生を判定
することができる。また、回線Ｉの対応する領域に関し
ても同様に部分放電の発生を判定することができる。

【００２３】以上のように、本実施例によれば、回線の
内部及び主母線部における単相用絶縁スペーサの埋設電
極に部分放電検出器を接続したことにより、効率良く、
部分放電の発生領域を標定することができる。すなわ
ち、本実施例においては、部分放電の発生領域の主母線
部と回線部との別、及び、回線部においては、いずれの
回線部であるかを判定することができる。特に、本実施
例においては、前述の通り、回線Ｉ，IIにおいて、遮断
機の線路側に部分放電検出器を設置していることから、
回線内における発生領域の標定を行うこともできる。

【００２４】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、ガス絶縁開閉装置の接地金属容器内
に、接地金属容器とは絶縁された状態で浮遊電極を設
け、この浮遊電極に部分放電検出器を接続しても良い。
この場合も、上記の実施例と同様の効果が得られる。ま
た、回線における遮断機の線路側に部分放電検出器を設
置すると共に、遮断器と主母線側断路器との間にも部分
放電検出器を設置した場合には、標定用のデータが増
え、より精度良く異常部位の標定ができる。つまり、遮
断器と主母線間で発生する異常がより明確に判定できる
ようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明においては、回
線内の各単相型ガス絶縁開閉装置における線路側の３相
一括型ガス絶縁母線との接続部近傍に、第１の部分放電
検出器が設置され、各セクションを接続する各単相型ガ
ス絶縁開閉装置における各回線が引き出された主母線と
の接続部近傍に、第２の部分放電検出器が設置され、こ
れら第１及び第２の部分放電検出器の出力値を比較する
ことによって部分放電発生領域の標定が行うため、少数
の検出器によって、効率良く部分放電の発生領域を標定
可能な高精度のガス絶縁開閉装置の部分放電検出システ
ムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス絶縁開閉装置の部分放電検出
システムの一実施例を示す概略平面図。

【図２】図１のＸ矢視拡大図。

【図３】図１のＹ矢視拡大図。

【図４】図１における回線Ｉと回線IIの拡大平面図。

【図５】図１の実施例における部分放電検出器の回路構
成を示す回路図。

【図６】図１の実施例において、回線Ｉで部分放電が発
生した場合の部分放電検出器の検出信号の一例を示す出
力特性図。

【符号の説明】 １Ａ，１Ｂ…主母線 ２…母線側断路器 ３…遮断器 ８…接地金属容器 １２…絶縁スペーサ １３Ａ〜１３Ｉ…部分放電検出器 １４…埋設電極 １５…高圧導体 １６…フィルタ １７…検波増幅回路 １８…ピークディテクタ・積分回路 １９…Ａ／Ｄ変換器 ２０…Ｅ／Ｏ変換器 ２１…バッテリ ２２…タイマ ２３…光ケーブル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相一括型ガス絶縁母線によって構成さ
   れた複数のセクションを有する主母線において、各セク
   ション間がそれぞれ開閉器を有する３相分の単相型ガス
   絶縁開閉装置によって接続され、 前記セクションを構成する主母線からは、線路側の３相
   一括型ガス絶縁母線を用いて回線が引き出され、 前記主母線と、前記回線内における前記線路側の３相一
   括型ガス絶縁母線との間に、それぞれ開閉器を有する３
   相分の単相型ガス絶縁開閉装置が配置され、 前記回線内の前記各単相型ガス絶縁開閉装置における前
   記線路側の３相一括型ガス絶縁母線との接続部近傍に、
   第１の部分放電検出器が設置され、 前記各セクションを接続する前記各単相型ガス絶縁開閉
   装置における前記各回線が引き出された主母線との接続
   部近傍に、第２の部分放電検出器が設置され、 これら第１及び第２の部分放電検出器の出力値をもとに
   して比較することにより、部分放電発生領域の標定を行
   うことを特徴とするガス絶縁開閉装置の部分放電検出シ
   ステム。