JPH07128391A - ガス絶縁開閉装置の部分放電検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁異常、通電異常のどちらが発生しても部
分放電の発生の有無と共に、発生電荷量の測定及び発生
領域の標定が可能となる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。 【構成】 遮断器３を有する回線Ｉ，IIに、３相各相の
遮断器３の線路側に、絶縁異常用の部分放電検出器１３
Ａ〜１３Ｆを、遮断器３の主母線側に、通電異常用の部
分放電検出器１１Ａ〜１１Ｆを設置する。各部分放電検
出器の検出範囲は、絶縁異常用１３Ａ〜１３Ｆは数１０
〜数１００ＰＣに、通電異常用１１Ａ〜１１Ｆは数１０
０〜数１０万ＰＣとする。検出器の出力を回線間または
相間で比較することにより、絶縁異常、通電異常のどち
らが発生しても、発生電荷量の測定及び発生領域の標定
を行うことができる。

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
時に計測を行ない、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。

【０００６】前述の部分放電検出の方法は、一般的に、
金属異物やボイド等の絶縁異常時に発生する部分放電の
検出を第１の目的としている。したがって、この場合
は、各回線に検出器を取り付けることにより、絶縁異常
時に発生する部分放電について、非常に感度良く検出す
ることが可能となっている。

【０００７】しかしながら、部分放電は絶縁異常により
発生する以外に、通電異常によっても発生する。この通
電異常時に発生する部分放電の場合、発生電荷量は非常
に大きいので、前記の絶縁異常による部分放電を検出す
る検出器では、検出範囲の上限を越え、出力が飽和して
しまいう。そのために、通電異常による部分放電の発生
の有無は検出されるが、発生電荷量の測定等は不可能と
なっている。

【０００８】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、絶
縁異常、通電異常のどちらが発生しても部分放電の発生
の有無と共に、発生電荷量の測定及び発生領域の標定が
可能となる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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明では、高電圧充電部を絶縁性
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なる各種機器を有し、
且つ、開閉機器を含む回線を主母線に接続してなるガス
絶縁開閉装置の内部に発生する部分放電を検出する部分
放電検出システムにおいて、前記回線に、検出範囲の異
なる複数の部分放電検出器が設置されていることを特徴
とする。

【００１０】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の主母線に複数の回線が接続され、これら各回線毎
に検出範囲の異なる複数の部分放電検出器が設置され、
且つ各部分放電検出器が回線間の出力の比較が可能に設
けられていることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
回線が複数相から構成され、これら各相毎に検出範囲の
異なる複数の部分放電検出器が設置され、且つ各部分放
電検出器が回相間の出力の比較が可能に設けられている
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記のような構成を有する本発明では、回線に
絶縁異常用と通電異常用に検出範囲の異なる部分放電検
出器を設けることにより、絶縁異常と通電異常の、２種
類の異常にって発生する部分放電を、それぞれ計測する
ことができる。

【００１３】また、複数の回線毎に、または複数の相毎
に、それぞれ検出範囲の異なる部分放電検出器が設けら
れ、且つ回線間の出力の比較が可能に設けられているこ
とにより、部分放電の発生領域を標定することが可能と
なる。

【００１４】

【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５に基づいて
具体的に説明する。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３においは、平行する主母線１Ａ，
１Ｂから引出された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、及びセクション回線III 以外の回線に
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についてのみ説明する。

【００１５】図１及び図３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３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、第１の部分放電検出器として、
絶縁異常用の部分放電検出器１３Ａ〜１３Ｆが、一方、
遮断器３の主母線側に、第２の部分放電検出器として、
通電異常用の部分放電検出器１１Ａ〜１１Ｆが、それぞ
れ設置されている。また、図２においては、これら部分
放電検出器１３Ａ〜１３Ｆ、及び１１Ａ〜１１Ｆ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と、遮断器３の主母線側に設
置された部分放電検出器１１Ｆ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についても、同様
に、絶縁異常用１３Ａ〜１３Ｅは、対応する各相の遮断
器３の線路側に設置され、通電異常用１１Ａ〜１１Ｅ
は、各相の遮断器３の主母線側に設置されている。な
お、セクション回線III にも、同様に、絶縁異常用１３
Ｇ〜１３Ｉと、通電異常用１１Ｇ〜１１Ｉが設置されて
いる。

【００１６】次に、図４は、絶縁異常用の部分放電検出
器１３Ａの回路構成を示す回路図であり、この図４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、他の絶縁異常用の部分放
電検出器１３Ｂ〜１３Ｆ、及び通電異常の部分放電検出
器１１Ａ〜１１Ｆ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１
４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。したがって、以下には、部分
放電検出器１３Ａについてのみ説明する。

【００１７】すなわち、図４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と設置金属容器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。

【００１８】ところで、部分放電検出器の検出範囲は、
絶縁異常を検出するための部分放電検出器１３Ｆの場合
は、数１０〜数１００ＰＣに、通電異常を検出するため
の部分放電検出器１１Ｆの場合は、数１００〜数１０万
ＰＣに設定しておく。

【００１９】以上のように構成された部分放電検出器を
回線内に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、ガス絶縁開閉装置内で
発生した部分放電を検出することができる。

【００２０】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内に伝播する。

【００２１】そして、図４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。

【００２２】ところで、一般に、ガス絶縁開閉装置内で
金属異物やボイド等の絶縁異常が起きた場合、その進展
過程において部分放電が発生する。この時の発生電荷量
は、数１０〜数１００ＰＣ程度である。一方、接続部分
等の接触不良に伴う通電異常が発生した場合、異常箇所
は過熱した後に、溶損へと至る。この過程においても前
記絶縁異常と同様に部分放電が発生するが、発生電荷量
は絶縁異常による部分放電に比べ、オーダーが異なり、
数１００〜数１０万ＰＣと非常に過大な値となることが
判っている。

【００２３】このため、本実施例では、絶縁異常用の部
分放電検出器１３Ｆは、数１０〜数１００ＰＣに、通電
異常用の部分放電検出器１１Ｆは、数１００〜数１０万
ＰＣに検出範囲が設定されているため、図５に示すよう
に、絶縁異常と通電異常の両方の異常について、それぞ
れを検出し、発生電荷量の測定が可能となる。

【００２４】ここで、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、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。

【００２５】

【表１】

【００２６】この表１の結果から、次のように部分放電
の種類及び発生領域の標定が可能となる。すなわち、例
えば、回線IIのガス遮断器３近傍で絶縁異常に伴う部分
放電が発生した場合、当該相に取付けられた絶縁異常用
の部分放電検出器１３Ｄ，１３Ｅ，または１３Ｆにおい
て、部分放電が検出される。この時の部分放電信号は、
非常に高周波の信号であるため、ガス絶縁開閉装置内を
伝播する。しかし、表１の結果に示すように、主母線に
分岐があると、信号は約６０〜７０％減衰する。このた
め、他回線、例えば回線Ｉに設けられた絶縁異常用の部
分放電検出器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃには、部分放電は
ほとんど検出されない。さらに、遮断器３の主母線側に
設置された通電異常用の部分放電検出器１１Ａ〜１１Ｆ
については、前述のように検出範囲がオーダー的に異な
るため、ここでは問題とはならない。

【００２７】一方、同じ箇所で通電異常が発生した場合
は、次の様に標定される。すなわち、例えば、回線IIの
ガス遮断器３近傍で通電異常が発生した場合、発生電荷
量が過大であるため、当該相に取付けられた絶縁異常用
の部分放電検出器１３Ｄ，１３Ｅ，または１３Ｆの出力
は、検出範囲を越え飽和状態となってしまう。そして、
この時発生した部分放電の信号は、母線を介して他回線
へと伝播する。分岐部で何分の１かに減衰はするが、発
生電荷量そのものが過大であるため、例えば回線Ｉの絶
縁異常用の部分放電検出器１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは、
前記１３Ｄ〜１３Ｆと同様に検出器の出力が飽和状態に
なっていると考えられる。

【００２８】これに対し、回線IIの通電異常用の部分放
電検出器１１Ｄ〜１１Ｆでは、検出器の検出範囲は数１
００〜数１０万ＰＣに設定されている為、飽和すること
なく確実に測定可能である。なお、回線Ｉにも部分放電
信号は伝わるが、分岐部にて数分の１に減衰するため通
電異常用の部分放電検出器１１Ａ〜１１Ｃの出力は低い
値となる。

【００２９】以上のように、部分放電の発生時には、各
部分放電検出器の出力を測定することにより、絶縁異常
または通電異常を検出することができる。さらに、対応
する部分放電検出器の出力を測定して比較することによ
り、部分放電の発生領域について、回線単位での標定が
可能となる。

【００３０】ところで、通電異常の発生時は、前述の様
に過大な部分放電が発生するため、通電異常用の部分放
電検出器１１Ａ〜１１Ｆの検出範囲の設定によっては、
回線Ｉに設けられた当該相の通電異常用の部分放電検出
器１１Ａ〜１１Ｃの出力が飽和してしまうこともあり得
る。ここで、表１に示すように、相間の減衰量の調査し
た結果、例えばＲ相にパルスを注入しておきＴ相で測定
した場合、５０〜９０％減衰することが明らかになって
いる。したがって、複数回線に渡り当該相の通電異常用
の部分放電検出器の出力が飽和している場合は、他相の
部分放電検出器の出力を比較することにより、通電異常
の発生領域（回線）を標定することが可能となる。

【００３１】以上の様に、本実施例によれば各回線毎に
検出範囲の異なる部分放電検出器を設け、検出器の出力
を回線間または相間で比較することにより、絶縁異常、
通電異常のどちらが発生しても、発生電荷量の測定及び
発生領域の標定を高精度で行うことができる。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、具
体的な各部材の形状、または取付位置や方法は適宜変更
可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明においては、回
線に検出範囲の異なる複数の部分放電検出器を設けるこ
とにより、絶縁異常・通電異常のどちらの場合でも部分
放電の発生電荷量が測定できる。しかも、これらの出力
を複数の回線間または複数の相間で比較することによ
り、絶縁異常及び通電異常の発生領域を標定できる。し
たがって、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説明図。

【図２】図１のＸ矢視拡大図。

【図３】図１における回線Ｉと回線IIの拡大平面図。

【図４】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５】図１の実施例において、部分放電検出器の設定
範囲（感度）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 ８…接地金属容器 １１Ａ〜１１Ｉ…通電異常用の部分放電検出器 １２…絶縁スペーサ １３Ａ〜１３Ｉ…絶縁異常用の部分放電検出器 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧充電部を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
   ーサを配置してなる各種機器を有し、且つ、開閉機器を
   含む回線を主母線に接続してなるガス絶縁開閉装置の内
   部に発生する部分放電を検出する部分放電検出システム
   において、 前記回線に、検出範囲の異なる複数の部分放電検出器が
   設置されている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。
2. 【請求項２】 前記主母線に複数の回線が接続され、こ
   れら各回線毎に検出範囲の異なる複数の部分放電検出器
   が設置され、且つ各部分放電検出器が回線間の出力の比
   較が可能に設けられていることを特徴とする請求項１記
   載のガス絶縁開閉装置の部分放電検出システム。
3. 【請求項３】 前記回線が複数相から構成され、これら
   各相毎に検出範囲の異なる複数の部分放電検出器が設置
   され、且つ各部分放電検出器が相間の出力の比較が可能
   に設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス
   絶縁開閉装置の部分放電検出システム。