特許 7015869 電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-26

(45)【発行日】2022-02-03

(54)【発明の名称】電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20220127BHJP

   G01R 31/62 20200101ALI20220127BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 A

G01R31/62

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020111484

(22)【出願日】2020-06-29

(65)【公開番号】P2022010761

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2020-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000141015

【氏名又は名称】株式会社かんでんエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】牟田神東 達也

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２１４２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１５３１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－７８４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７４４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７５０５５４１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エポキシモールド電力機器から生じる部分放電に係る電気信号を検知して、印加電圧位相角φと放電電荷量ｑとの関係であるφ－ｑ分布を得る工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で得られた前記φ－ｑ分布の結果から、前記放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒを算出する工程（ｂ）と、
前記分散値Ｖａｒが、所定の閾値を超えている場合には、前記エポキシモールド電力機器内に電気トリーが進展していると判定する工程（ｃ）とを有することを特徴とする、電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法。

【請求項2】

前記所定の閾値が２００であることを特徴とする、請求項１に記載の、電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法。

【請求項3】

前記工程（ａ）は、前記エポキシモールド電力機器の近傍にアンテナを設置する工程と、前記アンテナで電波信号を受信する工程とを含み、受信した前記電波信号の強度に基づいて前記φ―ｑ分布を得る工程であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法。

【請求項4】

前記工程（ａ）は、前記エポキシモールド電力機器の接地線を流れる電流を電流センサで計測する工程を含み、計測された電流の強度に基づいて前記φ―ｑ分布を得る工程であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

変圧器や高圧盤などの受変電設備においては、寿命を予知したり、事故を未然に防止することが大切である。このため、受変電設備で起こる設備の劣化や事故につながる前兆的現象に注目し、事前に対策を行う予測保全がこれまでに提案されている。受変電設備で起こるこのような前兆の一つとして、受変電設備内の絶縁機能が低下した場合に発生する部分放電がある。

【0002】

電力機器の絶縁体中にボイド等の欠陥が存在すると、部分放電が発生する。詳細には、欠陥における部分的な絶縁破壊に由来して、欠陥に印加される電圧が臨界電圧すなわち火花電圧を超えると、部分放電が発生する。この部分放電が繰り返されると最終的には絶縁体全体として絶縁破壊に至り、停電を初めとする送配電に支障を来す事態が発生するおそれがある。一方、この部分放電の検出のために送配電を停止するのは、極めて煩雑である。

【0003】

そこで、送配電を停止することなく、すなわち活線状態で絶縁体の部分放電を検出するために、部分放電時に発生する超音波を検出することにより部分放電を検出する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－３３５９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、変圧器などの電力機器においては、絶縁材料として絶縁油が利用されるものの他、エポキシ樹脂などの固体絶縁材料が利用されるものが存在する。このような固体絶縁材料を有する電力機器の場合、部分放電が生じている状態が継続すると、絶縁材料が樹枝状に侵食されて電気トリーが生じる。この結果、絶縁耐力が低下し、最終的に全路破壊に至る。

【0006】

ひとたび電力機器に電気トリーが発生すると、この電気トリーが消滅することはなく、時間を掛けながら進展する。電気トリーが充分進展すると、電力機器は近い将来において全路破壊が生じる可能性がある。通電状態の下で電力機器に全路破壊が生じると、地絡に伴う停電事故が生じるため、全路破壊は回避すべき事象である。

【0007】

一方で、電力機器に電気トリーが生じている場合であっても、その進展の程度によっては、電力機器の交換作業が緊急を要するものであるものと、そこまで緊急を要しないものが存在する。電力機器の交換作業は、停電作業を伴うものである上、作業には不可避的にコストが発生する。更に、電力機器の数は膨大であるため、全ての電力機器に対して交換作業を行うのはおよそ現実的ではない。このため、交換の必要性が極めて高い電力機器を優先的に交換するのが好ましい。しかし、現時点において、これらの電力機器に関して、交換の必要性の高低についての順位付けを行う方法は知られていない。

【0008】

本発明は、上記の課題に鑑み、電気トリーの進展の程度を考慮したエポキシモールド電力機器の絶縁劣化の判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、エポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法であって、
エポキシモールド電力機器から生じる部分放電に係る電気信号を検知して、印加電圧位相角φと放電電荷量ｑとの関係であるφ－ｑ分布を得る工程（ａ）と、
前記工程（ａ）で得られた前記φ－ｑ分布の結果から、前記放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒを算出する工程（ｂ）と、
前記分散値Ｖａｒが、少なくとも所定の閾値を超えている場合には、前記エポキシモールド電力機器内に電気トリーが進展していると判定する工程（ｃ）とを有することを特徴とする。

【0010】

本発明者の鋭意研究によれば、エポキシモールド電力機器内で電気トリーが進展する程度に部分放電が進行すると、φ－ｑ分布から得られる放電電荷量ｑの分散値が極めて上昇することを見出した。すなわち、上記方法によれば、φ－ｑ分布から得られる放電電荷量ｑの分散値Ｖａｒの値が、所定の閾値を上回っていることを確認することで、エポキシモールド電力機器の絶縁劣化の程度が充分に進展している可能性が高いと判断できる。

【0011】

エポキシモールド電力機器の絶縁部は、通常閉塞されているため、かかる絶縁部に発生している電気トリーの進展の程度は、通常、目視によって判断することができない。このため、仮に部分放電が生じていることまでは検知できたとしても、当該エポキシモールド電力機器が、優先的に交換作業が必要である程度にまで劣化しているのか、交換作業の優先度を低下させてもよい程度の劣化具合なのかを、知ることができない。

【0012】

これに対し、上記の方法によれば、分散値Ｖａｒが前記閾値を超える程度の値であることをもって、電気トリーの進展が検知できるため、エポキシモールド電力機器の劣化がある程度進行していることを認識できる。よって、この方法を用いることで、各現場のエポキシモールド電力機器の交換作業計画に役立てることができる。

【0013】

また、上記の方法は、部分放電に係る電気信号を検知して、かかる電気信号に基づいてφ－ｑ分布を計測し、この結果から演算によって分散値を求めることで実行できる。このため、判定作業の際に停電を伴うことなく、また簡易な設備を現場に持参するのみで実行できる。

【0014】

具体的な一例として、前記工程（ａ）は、前記エポキシモールド電力機器の近傍にアンテナを設置する工程と、前記アンテナで電波信号を受信する工程とを含み、受信した前記電波信号の強度に基づいて前記φ―ｑ分布を得る工程とすることができる。

【0015】

また、別の一例として、前記工程（ａ）は、前記エポキシモールド電力機器の接地線を流れる電流を電流センサで計測する工程を含み、計測された電流の強度に基づいて前記φ―ｑ分布を得る工程とすることができる。電流センサとしては、例えば高周波ＣＴを利用できる。

【0016】

前記所定の閾値としては、例えば１５０以上、２５０以下の所定値とすることができる。一例として、前記所定の閾値としては、２００とすることができる。

【0017】

本発明者の鋭意研究により、分散値Ｖａｒが２００を超えると、電気トリーのトリー長が１．５ｍｍ程度進展していることが推定できる。利用される電力の値によって変化するが、エポキシモールド電力機器に絶縁部材として用いられるエポキシモールド樹脂の厚みは、概ね５ｍｍ～１５ｍｍ程度である。所定の閾値を上記の値とすることで、電気トリーのトリー長がエポキシモールド樹脂の厚みの１０％～３０％程度以上に達していることが検知できるため、機器交換の必要性が高いことを事前に検知でき、全路破壊が生じる危険性を未然に防ぐことができる。

【0018】

なお、各現場に設置されたエポキシモールド電力機器に対して部分放電が生じているか否かの検知を行うことができる場合には、部分放電が生じている電力機器に対してのみ、上記方法を実行するものとしても構わない。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、交換の必要性が特に高いエポキシモールド電力機器を認定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】エポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法の一実施形態を模式的に示す図面である。

【図2】図１の態様を更に模式的に示すブロック図である。

【図3】エポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法の一実施形態を模式的に示す図面である。

【図4】図３の態様を更に模式的に示すブロック図である。

【図5A】実験系の構成を模式的に示す図面である。

【図5B】部分放電を発生させるためのテストピースの構成を示す模式的な図面である。

【図6A】マクロスコープによるテストピースの撮影画像である。

【図6B】図６Ａの撮像時点において、部分放電アナライザで検知された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【図7A】マクロスコープによるテストピースの撮影画像である。

【図7B】図７Ａの撮像時点において、部分放電アナライザで検知された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【図8A】マクロスコープによるテストピースの撮影画像である。

【図8B】図８Ａの撮像時点において、部分放電アナライザで検知された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【図9】φ－ｑ分布の結果から得られた放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒと、電気トリー長との関係を示すグラフである。

【図10A】実器５ｂで計測された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【図10B】実器５ｃで計測された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明のエポキシモールド電力機器の電気トリー進展に伴う絶縁劣化の判定方法（以下、適宜「本判定方法」と略記する。）の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、各図において図面の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致しない。

【0022】

図１は、本判定方法の実施形態の一例模式的に示す図面である。図１では、劣化診断の対象となるエポキシモールド電力機器が、キュービクル３内の変圧器５である場合が一例として示されている。

【0023】

なお、エポキシモールド電力機器とは、絶縁体材料にエポキシモールド樹脂を含む絶縁性材料で構成された絶縁体を含む電力機器を指す。このような電力機器の一例としては、変圧器、開閉器、遮断器、ブッシングなどが挙げられる。

【0024】

図１に示す実施形態では、本判定方法を実行する際に、アンテナ１１、放電計測器１２、及びコンピュータ１３が利用される。図１では、アンテナ１１は、キュービクル３内の変圧器５の近傍に設置される場合が図示されている。アンテナ１１と放電計測器１２とは、ケーブル１０によって接続されている。キュービクル３の開閉扉４を閉じた状態でも、開閉扉４の隙間を通じてケーブル１０をキュービクル３の外側に這わせることができる。なお、開閉扉４に隙間が全く存在しない場合には、開閉扉４を完全に閉鎖せずに、ケーブル１０を通すことができる程度に隙間を開けておけばよい。

【0025】

図２は、図１の構成を更に模式的に図示したブロック図である。放電計測器１２は、波形分析部１２ａ、位相分析部１２ｂ、及び表示部１２ｃを有する。コンピュータ１３は、演算処理部１３ａ、情報出力部１３ｂ及び表示部１３ｃを有する。

【0026】

波形分析部１２ａは、アンテナ１１で受信された電波信号から、所定の周波数帯の信号を抽出し、その強度を検出する演算手段である。エポキシモールド電力機器である変圧器５が部分放電を生じている場合には、数ＭＨｚ帯～数十ＭＨｚ帯（例えば、４ＭＨｚ～４０ＭＨｚ）の電波信号を発することが知られている。このため、波形分析部１２ａは、アンテナ１１で受信された電波信号に含まれる、上記周波数帯の信号の強度を検知する機能を有している。

【0027】

受信した電波信号から、当該電波信号に含まれる上記周波数帯の信号の強度を検知する方法については、公知の技術が利用できる。例えば、信号をスペクトル分析することで、上記周波数帯の信号の強度を抽出しても構わないし、上記周波数帯以外の信号を遮蔽するフィルタを介することで、上記周波数帯の信号のみを抽出した上でその強度を検知するものとしても構わない。

【0028】

位相分析部１２ｂは、アンテナ１１で受信された電波信号の電圧波形を分析する演算手段である。具体的には、電波信号が示す電圧値の時間的な変化を認識し、位相分析を行う。詳細には、位相分析部１２ｂは、波形分析部１２ａで分析された電波信号に含まれる上記数十ＭＨｚ帯の信号の位相角φ毎の強度を検知する。

【0029】

表示部１２ｃは、波形分析部１２ａによる分析結果や、位相分析部１２ｂによる分析結果を視認させるためのモニタである。ただし、放電計測器１２が表示部１２ｃを備えるか否かは任意である。

【0030】

演算処理部１３ａは、位相分析部１２ｂにおいて分析された、位相角φ毎の電波信号の強度に基づき、位相角φに応じた放電電荷量ｑを導出してφ－ｑ分布（「ｑ－φ分布」とも称される。）を算定する。更に、このφ－ｑ分布の結果に基づき、放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒを算出する。

【0031】

更に、演算処理部１３ａは、算出した分散値Ｖａｒを所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて、測定対象機器（図１の例であればキュービクル３内の変圧器５）の劣化の程度を示す情報を作成する。情報出力部１３ｂ及び表示部１３ｃは、演算処理部１３ａによる演算結果を出力するための手段である。例えば、情報出力部１３ｂは、有線又は無線によって他のコンピュータ、スマートフォン、プリンタに対して、演算結果に関する情報を出力する。また、表示部１３ｃは、モニタで構成され、演算結果に関する情報を表示する。なお、放電計測器１２が表示部１２ｃを備えている場合には、この情報が表示部１２ｃに出力されるものとしても構わない。

【0032】

ここでいう演算結果としては、少なくとも測定対象機器（図１の例であればキュービクル３内の変圧器５）の劣化の程度を示す情報が含まれる。その他の情報としては、放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒが含まれても構わないし、φ－ｑ分布に関する情報が含まれていても構わない。更には、分散値Ｖａｒの値から推定された測定対象機器内で進行している電気トリーのトリー長の値が含まれていても構わない。

【0033】

なお、放電計測器１２が、演算処理部１３ａに相当する機能を有している場合には、本判定方法の実施に際してコンピュータ１３を用いなくても構わない。

【0034】

以下、本判定方法を実行する際の手順の一例について説明する。

【0035】

（ステップＳ１）
アンテナ１１を、診断対象となるエポキシモールド電力機器（ここでは変圧器５）の近傍に配置する。変圧器５が劣化して部分放電が生じている場合、変圧器５から所定の電波信号が発信されるため、この電波信号を受信可能な位置にアンテナ１１が配置される。具体的には、アンテナ１１の配置位置は、変圧器５の外表面から３ｍ以内の領域であるのが好ましく、２ｍ以内の領域であるのがより好ましい。このとき、アンテナ１１を磁石などによって固定するものとしても構わない。

【0036】

なお、図１に示すように、対象となる電力機器（変圧器５）が、キュービクル３のような筐体内に配置されている場合には、アンテナ１１を筐体内に配置した上で、開閉扉４を閉じるのが好ましい。これにより、キュービクル３の外部に存在する環境電波の、アンテナ１１による受信感度が低下するため、外乱による誤診断が抑制される。

【0037】

（ステップＳ２）
アンテナ１１と放電計測器１２をケーブル１０で接続し、アンテナ１１によって受信した電波信号を放電計測器１２に出力する。放電計測器１２は、コンピュータ１３との間で情報の入出力が可能なように接続される。放電計測器１２とコンピュータ１３とは有線接続でも無線接続でも構わない。

【0038】

（ステップＳ３）
放電計測器１２に設けられた波形分析部１２ａが、アンテナ１１によって受信した電波信号のうち、数十ＭＨｚ帯の信号を抽出する。その後、放電計測器１２に設けられた位相分析部１２ｂが、抽出された信号の位相角φ毎の強度を分析する。

【0039】

（ステップＳ４）
コンピュータ１３に設けられた演算処理部１３ａが、位相分析部１２ｂによって分析された、位相角φ毎の信号強度に基づき、位相角φに応じた放電電荷量ｑを導出してφ－ｑ分布を算定する。以上のステップＳ１～Ｓ４が工程（ａ）に対応する。

【0040】

（ステップＳ５）
コンピュータ１３に設けられた演算処理部１３ａが、φ－ｑ分布の結果に基づいて、放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒを算出する。このステップＳ５が工程（ｂ）に対応する。

【0041】

（ステップＳ６）
コンピュータ１３に設けられた演算処理部１３ａが、分散値Ｖａｒの値と閾値Ｔｈとを比較する。演算処理部１３ａは、分散値Ｖａｒが閾値Ｔｈを超えている場合には測定対象機器に電気トリーが進展しており劣化が進行していると判定する。このステップＳ６が工程（ｃ）に対応する。

【0042】

なお、図３に示すように、アンテナ１１に替えて電流センサ１１ａを用い、接地線１０ａを流れる接地電流を測定するものとしても構わない。電流センサ１１ａとしては、高周波ＣＴを利用することができる。この場合、図４に示すように、電流センサ１１ａで検出された接地電流に関する情報が、放電計測器１２に出力される。放電計測器１２に設けられた波形分析部１２ａが、電流センサ１１ａが検出した電流信のうち、数十ＭＨｚ帯の信号を抽出する。以下は、上述した実施形態と共通である。

【0043】

［検証］
以下、放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒによって、測定対象機器内に発生している電気トリーのトリー長が推定できる点につき、実験結果に基づいて説明する。

【0044】

（検証１）
図５Ａは、実験系の構成を示す模式的な図面である。試験空間３０内に載置された試験台３１上に、板状のテストピース３３を収容した容器３２を設置した。なお、テストピース３３において沿面放電が生じないよう、容器３２内に絶縁油を充填した状態でテストピース３３が容器３２内に収容された。

【0045】

容器３２は、透明なアクリル製である。容器３２の外側に設置されたマクロスコープ３８（ライカ社製Ｚ１６ＡＰＯ、ズームレンジ０．５７倍～９．２倍）によって容器３２内のテストピース３３が観察・撮影された。なお、テストピース３３は、絶縁シート４１上に設置された。

【0046】

試験空間３０には電源Ｖｃｃが接続された変圧器３７が設置された。テストピース３３には、変圧器３７を介して６０Ｈｚで１４～１７ｋＶの高電圧が印加された。テストピース３３には接地線３３ａが接続されており、この接地線３３ａを流れる電流が高周波ＣＴ３９（ＰＲＯＤＹＮ社製Ｉ－１２５－１ ＨＦ、１２０ｋＨｚ～６００ＭＨｚ）によって検知された。

【0047】

高周波ＣＴ３９によって検知された電流信号は、部分放電アナライザ３４（総研電気社製ＤＡＣ－ＰＤ－９、４０ｋＨｚ～４０ＭＨｚ）によって検知される。部分放電アナライザ３４によって検知された電流信号は、テストピース３３と同一ノードに接続されたカップリングコンデンサ３５及び、このカップリングコンデンサ３５に接続された位相同期器３６によって、位相が検出される。すなわち、部分放電アナライザ３４、カップリングコンデンサ３５及び位相同期器３６によって、放電計測器１２が模擬されている。

【0048】

図５Ｂは、部分放電を発生させるためのテストピース３３の構成を示す模式的な図面である。エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、充填剤無し）の小片５１に針電極５３を介して１４～１７ｋＶの交流電圧が印加されたものが、テストピース３３として利用された。なお、針電極５３の先端には０．５ｍｍ程度の空隙（ボイド）が設けられ、小片５１の接地側には導電性ペースト５４を介してアルミニウム電極が配置され、テストピース３３に対して平面方向に均一に電圧が印加されるように構成されている。テストピース３３は、縦×横×奥行きが、３０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍの寸法のものが用いられた。また、針電極５３の先端からテストピース３３の接地側の面（底面）までの距離は約３ｍｍとされた。

【0049】

図６Ａ～図８Ｂは、上述した実験系を用いて行われた実験結果を示す写真及びグラフである。テストピース３３に対して高電圧を印加し続けて意図的に部分放電を発生させ、テストピース３３の経時的な変化の様子をマクロスコープ３８によって撮影した。図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａは、いずれもマクロスコープ３８による撮影画像である。図６Ａ、図７Ａ、図８Ａの順に時間が経過しており、この順に部分放電が進行している状況が模擬されている。詳細には、図６Ａの状態が、実験開始直後の状態に対応し、図７Ａの状態が、実験開始から１５分経過後の状態に対応し、図８Ａの状態が、実験開始から７０分経過後の状態に対応する。

【0050】

なお、この実験系では、テストピース３３内において部分放電が高速で進展するように設定されているが、実際の対象機器（変圧器５）では、極めてゆっくりと部分放電が進展する。実際の変圧器５において、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａに示すように電気トリーが進展するには、数年～数十年の時間を要するのが一般的である。

【0051】

図６Ｂ、図７Ｂ、及び図８Ｂは、それぞれ、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａの写真が撮像された時点において、部分放電アナライザ３４で検知された電流信号に基づくφ－ｑ分布を示すグラフである。

【0052】

図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａによれば、部分放電の発生が継続するに伴い、電気トリーが成長していることが確認される。図６Ａの状態（以下、「状態Ｍ１」という。）では電気トリーがまだ発生していない。図７Ａの状態（以下、「状態Ｍ２」という。）では、電気トリーが少し確認される（図中のＴｒ２）。図８Ａの状態（以下、「状態Ｍ３」という。）では、電気トリーの成長がかなり進展していることが確認される（図中のＴｒ３）。

【0053】

そして、図６Ｂ、図７Ｂ及び図８Ｂによれば、電気トリーの成長に伴い、位相角φに応じた放電電荷量ｑの値にバラツキが発生していることが分かる。

【0054】

下記表１は、φ－ｑ分布の結果から放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒを算出し、トリー長との対応関係を表にしたものである。図９は、表１をグラフ化したものである。なお、表１及び図９内に記載された符号Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、それぞれ、上述した状態Ｍ１、状態Ｍ２、状態Ｍ３に対応する。

【0055】

【表1】

【0056】

表１及び図９によれば、電気トリーのトリー長が成長するに伴い、放電電荷量ｑに係る分散値Ｖａｒの値が大きくなっていることが分かる。特に、図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａの撮像画像に鑑みると、分散値Ｖａｒが２００を超えると部分放電が進展して電気トリーが成長し始めていることが分かる。上述したように、針電極５３の先端からテストピース３３の底面までの距離（電圧印加方向に係る厚み）が約３ｍｍとされているため、分散値Ｖａｒが２００を超えると、トリー長がほぼ厚みの約５０％程度に達すると推定される。
また、分散値Ｖａｒが１０００に達すると、電気トリーのトリー長がテストピース３３の厚みの８０％を超える長さに達する程度に電気トリーが進展しており、全路破壊に近い状態であることが分かる。

【0057】

テストピース３３に電気トリーが発生すると、電気トリーの先端部から部分放電が生じやすくなる。一方で、電気トリーの先端以外の根元箇所や途中の箇所からも部分放電が生じる。この結果、高電圧側と接地側との間の距離に変化が生じ、放電の強度にバラツキが生じるものと推察される。この結果、φ－ｑ分布にバラツキが生じ、分散値が高まりを示す。

【0058】

更に、電気トリーが進展すると、φ－ｑ分布上に顕著な外れ値が確認される（図８Ｂ内の符号Ａ１領域）。これは、絶縁破壊に至る手前の段階で微細な電気トリーが接地側に到達したことで、極めて大きな放電が生じたことによるものと考えられる。なお、電気トリーの一部の先端が接地側に到達しても、直ちに絶縁破壊には至らない。つまり、図８Ｂの状態では、絶縁破壊に達する手前の段階で踏みとどまっている状態であると考えられる。

【0059】

このように、電気トリーがかなり進展すると、極めて大きな放電が生じることから、分散値Ｖａｒの値が顕著に大きくなることが分かる。

【0060】

分散値Ｖａｒは、あくまで位相角φに応じた放電電荷量ｑの分布状態である「φ－ｑ分布」における、放電電荷量ｑのバラツキの程度を示す値である。現場の変圧器５に対して印加される電圧の高低や、現場の変圧器５に内蔵されているエポキシモールド樹脂の（電圧印加方向に係る）厚みによって、位相角φに応じた放電電荷量ｑそのものの大きさは変化するが、バラツキの傾向には殆ど影響を及ぼさない。つまり、分散値Ｖａｒの大きさによって、現場の変圧器５に実際に発生している電気トリーの成長の程度を把握することが可能である。

【0061】

（検証２）
実際の現場に設置された変圧器５（実器）に対して、上述した本判定方法を用いて劣化の程度を検証した。検証は、異なる３箇所の現場に設置された変圧器５に対して行われた。以下では便宜上、それぞれの変圧器５を「実器５ａ」、「実器５ｂ」、「実器５ｃ」と称する。いずれの場合も、接地線１０ａを流れる接地電流を高周波ＣＴによって測定した結果に基づきφ－ｑ分布を計測し、この計測結果から分散値Ｖａｒを算定した。なお、アンテナ１１によって計測された電波信号に基づいてφ－ｑ分布を計測しても構わないことは上述した通りである。

【0062】

実器５ａは、高周波ＣＴによって放電に伴う接地電流が計測できなかった。このため、φ－ｑ分布上には放電電荷量ｑの値が表示されず、分散値Ｖａｒ＝０であった。この実器５ａは、そもそも部分放電が発生していなかったものと推定される。

【0063】

図１０Ａは、実器５ｂにおいて計測されたφ－ｑ分布を示す結果である。図１０Ａで得られた実測値より算定した分散値Ｖａｒ＝１２であった。この結果と上記表１から、実器５ｂ内で発生している電気トリー長は０．５ｍｍ未満であると推定される。実器５ｂの設計図面から、内蔵されたエポキシモールド樹脂の厚みは１０ｍｍ程度であることが判明しているため、この実器５ｂは、劣化がそこまで進展しておらず、交換作業の優先度は低いことが分かる。

【0064】

図１０Ｂは、実器５ｃにおいて計測されたφ－ｑ分布を示す結果である。図１０Ｂで得られた実測値より算定した分散値Ｖａｒ＝２２９であった。この結果と上記表１から、実器５ｂ内で発生している電気トリー長は１．５ｍｍ程度であると推定される。実器５ｃの設計図面から、内蔵されたエポキシモールド樹脂の厚みは１０ｍｍ程度であることが判明しているため、この実器５ｃは、厚みに対して１０％以上、２０％以下の長さの電気トリーが進展していることが分かる。この結果から、実器５ｂと比べて交換作業の優先度が高いことが分かる。

【0065】

変圧器５に設けられたエポキシモールド樹脂の厚みは、変圧器５の電圧階級によって設定されるが、一般的には厚くても６０ｍｍ以下であり、多くは５ｍｍ～１５ｍｍ程度である。樹脂厚みに対して１０％以上の電気トリーが進展している場合には、近い将来、全路破壊の危険性を有している。よって、φ－ｑ分布上における放電電荷量ｑの分散値Ｖａｒの値に応じて、機器の交換の必要性の高低が検知できる。

【0066】

なお、分散値Ｖａｒと比較される閾値Ｔｈの値は、現場に設置された変圧器５に設けられたエポキシモールド樹脂の厚みに応じて、適宜調整できるものとしても構わない。また、演算処理部１３ａは、分散値Ｖａｒと閾値Ｔｈとの差分値の大きさに応じて、変圧器５の交換の必要性の程度を数値化し、情報出力部１３ｂを介して表示部１３ｃ等に出力するものとしても構わない。

【符号の説明】

【0067】

３ ：キュービクル
４ ：開閉扉
５ ：変圧器
１０ ：ケーブル
１０ａ ：接地線
１１ ：アンテナ
１１ａ ：電流センサ
１２ ：放電計測器
１２ａ ：波形分析部
１２ｂ ：位相分析部
１２ｃ ：表示部
１３ ：コンピュータ
１３ａ ：演算処理部
１３ｂ ：情報出力部
１３ｃ ：表示部
３０ ：試験空間
３１ ：試験台
３２ ：容器
３３ ：テストピース
３３ａ ：接地線
３４ ：部分放電アナライザ
３５ ：カップリングコンデンサ
３６ ：位相同期器
３７ ：変圧器
３８ ：マクロスコープ
４１ ：絶縁シート
５１ ：小片
５３ ：針電極
５４ ：導電性ペースト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】