放电位置确定装置、放电位置测量装置及放电位置确定方法

摘要

本发明的放电位置确定装置、放电位置测量装置及放电位置确定方法确定对测定对象物施加电压时的局部放电的产生位置。放电位置确定装置(10)具有：将施加电压提供给测定对象物(1)的电压施加部(11)；测定施加电压的电压值的电压检测部(21)；以电气方式或磁气方式检测局部放电的放电检测部(22)；在规定时间内拍摄从测定对象物(1)发出的光的摄像部(24)；及根据来自电压检测部(21)的电压信号、来自放电检测部(22)的放电检测部信号及来自摄像部(24)的视频信号，显示局部放电的产生部位的信号处理显示部(25)。信号处理显示部(25)具有：接收来自电压检测部(21)的电压信号、来自放电检测部(22)的放电检测部信号及来自摄像部(24)的视频信号，生成显示信号的显示处理部；及将局部放电的产生部位和局部放电的检测结果显示在同一画面上的显示画面。

说明书

技术领域

本发明涉及确定对测定对象物施加电压时的局部放电的产生位置的放 电位置确定装置、用于该装置的放电位置测量装置及利用了上述装置的放 电位置确定方法。

背景技术

众所周知，在对电动机进行逆变器驱动时，会因逆变器中的高速开关 而引起浪涌电压，对电动机绕组的绝缘产生影响。这种浪涌电压被称为逆 变器浪涌，其电压值有时会达到电动机额定电压的2倍以上。在逆变器浪涌 施加于电动机的绕组的情况下，担心会在绕组内外产生局部放电。局部放 电会导致构成绕组的漆包线皮膜劣化。皮膜劣化会最终导致绝缘破坏，因 此，电动机中需要进行绝缘设计，使得即使对该绕组施加逆变器浪涌，也 不会产生局部放电。

以往，电动机的绕组的绝缘性能是基于局部放电试验来评价，该试验 中，利用ArrowPair(アローペア)、绝缘寿命试验模型(Motorette)等 模拟样品、或定子线圈，施加规定的脉冲电压，检测有无产生局部放电。 局部放电在空隙、导体间距离不够等绝缘上的弱点处产生，因此，若能确 定局部放电产生部位，则弱点的位置变得明确，可有效地实现绝缘增强。

作为检测局部放电产生部位的方法，提出有专利文献1所示的方法。使 作为局部放电传感器的天线沿测定对象定子的周向移动，测量检测到最强 天线信号为止的时间，将与最短时间相对应的天线位置确定为局部放电产 生部位。

此外，在专利文献2中提出有为了监视用不透光的壳体覆盖的旋转电机 的温度异常，利用照相机拍摄辐射光并与正常图像进行比较的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-69745号公报

专利文献1：国际公开第WO2008/044263号

发明内容

发明所要解决的技术问题

伴随着局部放电的电磁波不稳定、且定子的直径较小时，即使在定子 周向上变更天线位置，因局部放电而产生的天线信号的强度、检测时间差 也未观察到明确差异，有时难以确定局部放电产生部位。

此外，根据对电动机等对象物施加的电压电平，有时不会在施加之后 立即产生局部放电，而是在几分钟至几小时后产生局部放电。这种情况下， 有可能会漏过局部放电的产生。

此外，在利用照相机拍摄辐射光并与正常图像进行比较来监视异常的 方法的情况下，会同时测定到温度上升所产生的光和局部放电所产生的光， 因此，两者难以区分开。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于确定对测定对象物 施加电压时的局部放电的产生位置。

解决技术问题的技术方案

为了达到上述目的，本发明涉及一种放电位置确定装置，确定对测定 对象物施加电压时的局部放电的产生位置，其特征在于，包括：电压施加 部，该电压施加部将施加电压提供给所述测定对象物；电压检测部，该电 压检测部测定所述施加电压的电压值并输出电压信号；放电检测部，该放 电检测部以电气方式或磁气方式检测因施加有所述施加电压而在所述测定 对象物中产生的局部放电；摄像部，该摄像部在规定时间内拍摄因所述局 部放电而从所述测定对象物发出的光，并输出视频信号；及信号处理显示 部，该信号处理显示部接收来自所述电压检测部的电压信号、来自所述放 电检测部的放电检测部信号及来自所述摄像部的视频信号，显示所述局部 放电的产生部位，所述信号处理显示部具有：显示处理部，该显示处理部 接收来自所述电压检测部的电压信号、来自所述放电检测部的放电检测部 信号及来自所述摄像部的视频信号，生成显示信号；及显示画面，该显示 画面基于所述显示信号，将所述局部放电的产生部位和所述局部放电的检 测结果显示在同一画面上。

此外，本发明涉及一种放电位置测量装置，测量对测定对象物施加电 压时的局部放电的产生位置，其特征在于，包括：电压检测部，该电压检 测部测定所施加的所述施加电压的电压值并输出电压信号；放电检测部， 该放电检测部以电气方式或磁气方式检测因施加有所述施加电压而在所述 测定对象物中产生的局部放电；摄像部，该摄像部在规定时间内拍摄因所 述局部放电而从所述测定对象物发出的光，并输出视频信号；及信号处理 显示部，该信号处理显示部接收来自所述电压检测部的电压信号、来自所 述放电检测部的放电检测部信号及来自所述摄像部的视频信号，显示所述 局部放电的产生部位，所述信号处理显示部具有：显示处理部，该显示处 理部接收来自所述电压检测部的电压信号、来自所述放电检测部的放电检 测部信号及来自所述摄像部的视频信号，生成显示信号；及显示画面，该 显示画面基于所述显示信号，将所述局部放电的产生部位和所述局部放电 的检测结果显示在同一画面上。

此外，本发明涉及一种放电位置确定方法，确定对测定对象物施加电 压时的局部放电的产生部位，其特征在于，包括：电压数据接收步骤，该 电压数据接收步骤中，信号处理显示部接收来自电压检测部的电压信号； 局部放电数据接收步骤，该局部放电数据接收步骤中，信号处理显示部接 收来自放电检测部的局部放电数据；视频信号接收步骤，该视频信号接收 步骤中，信号处理显示部在规定时间间隔内从摄像部接收所述摄像部拍摄 到的视频信号；及显示处理步骤，该显示处理步骤中，在所述电压数据接 收步骤、局部放电数据接收步骤及视频信号接收步骤之后，显示处理部接 收来自所述电压检测部的电压信号、来自所述放电检测部的放电检测部信 号及来自所述摄像部的视频信号，生成显示信号。

发明效果

根据本发明，能确定对测定对象物施加电压时的局部放电的产生位置。

附图说明

图1是表示实施方式1的放电位置确定装置的结构的框图。

图2是表示实施方式1的放电位置测量装置的结构的框图。

图3是表示实施方式1的放电位置测量装置中的电压施加的时间变化的 示例的示意图。

图4是表示实施方式1的放电位置测量装置中的信号处理显示部中的显 示例的画面。

图5是表示实施方式1的放电位置确定方法的步骤的流程图。

图6是表示实施方式2的放电位置测量装置的结构的框图。

图7是表示实施方式2的放电位置测量装置中的信号处理显示部中的显 示例的画面。

图8是表示实施方式2的放电位置确定方法的步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式的放电位置确定装置、放电位置 测量装置及放电位置确定方法。此处，对相互相同或类似的部分附加共同的 标号，并省略重复说明。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1的放电位置确定装置的结构的框图。放电位置确 定装置10具有对测定对象物1施加电压的电压施加部11及放电位置测量装 置20。

此处，作为测定对象物1，以双绞线样品为例进行说明。另外，双绞线 样品是指将漆包线拧转以作为样品。双绞线样品有时是将漆包线伸长10％ 后拧转而成的，因此，在寻找此时的缺陷位置的情况下，也适合作为本实 施方式的对象物。

电压施加部11若开始施加电压，则将施加状态持续规定的持续时间之 后结束施加电压。所施加的电压是以规定的时间间隔产生的脉冲电压。另 外，以下，本实施方式中，以施加电压A(图4)为脉冲电压的情况为例进 行说明，但施加电压A并不限于脉冲电压。例如，也可以是正弦波电压或固 定电压。电压施加部11在施加电压时将施加开始的信号输出到后述的信号 处理显示部25。

图2是表示放电位置测量装置的结构的框图。放电位置测量装置20具有 高压探针21、放电检测部22、A/D转换部23、摄像部24及信号处理显示部25。 高压探针21是对由电压施加部11施加的电压进行测定的电压检测部。放电 检测部22在测定对象物1中产生局部放电的情况下，检测该局部放电的产 生。放电检测部22例如为环形天线、贴片天线等测定电磁波方式的部件。 或者，也可以是像高频CT等那样对测定对象物1的电路内因局部放电而产生 的电流进行检测的方式的部件。进一步地，也可以是对因局部放电而产生 的超声波进行检测的利用声学传感器法的部件。选择使用哪种部件可以考 虑试验时的环境条件等。

A/D转换部23接收从高压探针21输出的电压信号，并将其进行模拟－数 字转换(A/D转换)。此外，A/D转换部23接收从放电检测部22输出的放电 检测部信号B(图4)，并将其进行A/D转换。由A/D转换部23进行数字化后 的电压信号及放电检测部信号B输出到信号处理显示部25。

摄像部24在持续时间的期间内持续曝光，对测定对象物1整体进行拍 摄，捕捉因局部放电而产生的光，将其图像信号输出到信号处理显示部25。 作为摄像部24，例如可以使用紫外线照相机。此外，虽然紫外线照相机可 以为1台，但为了可靠地捕捉到测定对象物1的从紫外线照相机来看在背面 侧或侧面的发光，也可在背面侧或侧面设置镜子。或者，也可以设置多台 紫外线照相机。

如图2所示，信号处理显示部25具有显示处理部25a及显示画面25b。显 示处理部25a接收由A/D转换部23进行了A/D转换后得到的施加电压a及放电 检测部信号b、来自摄像部24的图像信号，生成图像数据。显示画面25b基 于从显示处理部25a输出的图像数据，显示后述的图像。另外，显示处理部 25a在接收到来自电压施加部11的施加开始的信号时，开始画面数据的生成 处理。

图3是表示实施方式1的放电位置测量装置中的电压施加的时间变化的 示例的示意图。图3中示出了在持续时间内施加的周期性脉冲电压的情况。 脉冲电压在规定的持续时间内连续施加多次，之后中断，并持续规定时间。 图3的情况下，在规定的持续时间内施加18次脉冲电压。在施加开始时，从 电压施加部11向显示处理部25发出施加开始的信号。

图4是表示实施方式1的放电位置测量装置中的信号处理显示部中的显 示例的画面。显示画面25b中显示的图像由2个部分构成。左侧的画面31的 图像是将来自摄像部24的视频信号与测定对象物1重叠后的图像。在视频内 没有局部放电所产生的发光的情况下，左侧的画面31的图像仅为测定对象 物1的图像。在视频内存在发光的情况下，在与发光位置相对应的图像中的 位置显示发光的图像。

另外，左侧的画面31的图像也可以不全是紫外线照相机所产生的图像。 即，肉眼可见的测定对象物1的实际图像与用紫外线照相机的紫外线看到的 放电产生部位具有不同的测定波长。因此，可预先记录肉眼可见的测定对 象物1的图像，并预先将其显示于显示画面25b，并与紫外线照相机所产生 的放电部位的视频进行重叠。

显示画面25b内的右侧的画面32的图像中，横轴为时间。纵轴在上侧的 部分32a示出施加电压a。在下侧的部分32b示出放电检测部信号b及阈值C。 图4中，在画面上显示持续时间内的脉冲电压中的10次的量。在右侧的画面 32上，相对于10次的脉冲信号，放电检测部信号B产生7次。其中的1次超过 了阈值C。阈值C是作为在产生了放电检测部信号B时判定是否产生了局部放 电的情况下的边界值而设定的。因此，图4的情况下，可解释为产生了1次 局部放电。

图5是表示实施方式1的放电位置确定方法的步骤的流程图。首先，利 用电压施加部11对测定对象物1施加电压(步骤S01)。在开始施加电压的 同时，施加开始信号输出到信号处理显示部25的显示处理部25a。在规定时 间内施加电压。在此情况下，规定时间是将为了能确认在此时的施加电压A 下是否产生了局部放电而需要的时间加上余量后得到的时间。

在施加有电压的状态下作为测定对象物1的双绞线中产生局部放电而 发光的情况下，利用摄像部24进行摄像，利用信号处理显示部25接收所得 到的视频信号(步骤S02)。此外，在施加有电压的状态下，利用高压探针 21检测施加电压A，并利用信号处理显示部25接收该施加电压A的信号(步 骤S03)。此外，在施加有电压的状态下，利用放电检测部22检测局部放电， 并利用信号处理显示部25接收该放电检测部信号B(步骤S04)。

接下来，信号处理显示部25的显示处理部25a基于所获取到的视频信 号、施加电压信号及局部放电电压的各数据，生成显示数据(步骤S05)。 显示处理部25a的显示数据的生成处理与从电压施加部11发出电压的施加 开始信号同时开始。接下来，显示画面25b显示在显示处理部25a中生成的 显示数据(步骤S06)。

在经过规定时间时，结束施加电压。接下来，判定试验是否结束(步 骤S07)。若在显示画面25b显示局部放电部位，则试验的目的已达成，因 此，结束试验。在局部放电部位未被显示的情况、或局部放电部位的显示 不稳定而难以确定产生位置的情况下，试验的目的未达成，不结束试验。

在未结束试验的情况下(步骤S07中为否)，增大电压施加部11所施加 的电压，并重复步骤S01至步骤S06。试验结束的情况下(步骤S07为是)， 结束。

在以上所示的本实施方式中，在显示画面25b上的左侧画面31能看到测 定对象物1中产生的局部放电的产生位置。此外，在显示画面25b上的右侧 的画面32能看到施加电压a和局部放电检测结果的时间变化。

仅靠左侧的画面31，则例如在由于温度上升而产生发光的情况下也进 行显示，难以与局部放电进行区分。本实施方式中，通过显示施加电压a和 局部放电检测结果，能明确区分局部放电时的发光和非局部放电时的发光。

此外，通过显示局部放电检测结果，能掌握局部放电以何种程度的频 度产生。

如上所述，根据本实施方式，能确定对测定对象物1施加电压时的局部 放电的产生位置。

[实施方式2]

图6是表示实施方式2的放电位置测量装置的结构的框图。本实施方式 为实施方式1的变形。信号处理显示部25还具有放电电平判定部25c和文件 保存部25d。

图7是表示实施方式2的放电位置测量装置中的信号处理显示部中的显 示例的画面。放电电平判定部25c(图6)按照每次施加脉冲电压，依次对 超过阈值c的放电检测部信号b的次数相对于施加电压a即脉冲电压的施加 次数例如所显示的10次的比例进行计数。在该比例超过规定值时，放电电 平判定部25c判定施加电压a为局部放电电平电压，在显示画面25b上输出显 示是局部放电电平电压这一情况。作为判定条件，并不限于此。例如，也 可以对于所施加的所有脉冲电压，将放电检测部信号b超过阈值c时的施加 电压a判定为是局部放电电平电压。

文件保存部25d保存此时从显示处理部25a发送到显示画面25b的数据。 即，基于文件保存部25d中保存的数据，能将放电电平判定部25c输出表示 是局部放电电平这一情况时的画面再现。

图8是表示实施方式2的放电位置确定方法的步骤的流程图。从步骤S01 到步骤S05的流程与实施方式1相同。步骤S05之后，判定是否是局部放电电 平(步骤S11)。在未判定为局部放电电平的情况下(步骤S11为否)，增 加施加电压a(步骤S08)，重复步骤S01以下的步骤

在判定为局部放电电平的情况下(步骤S11为是)，包含局部放电电平 的显示来进行显示(步骤S12)。此外，文件保存部25d保存此时从显示处 理部25a发送到显示画面25b的数据(步骤S13)。之后，判定是否结束测定 (步骤S07)，在未结束的情况下，增加施加电压a，重复步骤S01以下的步 骤。

根据以上那样的本实施方式，能以更稳定的状态确认局部放电的产生 位置。此外，通过保存该状态的图像，能更正确地确认位置。

[其它实施方式]

以上，虽然说明了本发明的多个实施方式，但这些实施方式只是作为 示例而呈现，而并非要对发明范围进行限定。例如，实施方式中，虽然示 出了施加电压a为脉冲电压的情况，但并不限于此。例如，也可以为正弦波 电压的情况。或者，也可以为不随时间变化的固定电压值。

此外，实施方式中，以双绞线样品为例来示出，但并不限于此。例如， 若没有遮挡紫外光、红外光或可见光的部件，而是能直接观察它们的状态， 则可以将旋转电机的一部分、例如散绕型(randomwoundtype)的线圈端部 等或绝缘寿命试验模型(Motorette)等其它样品作为测定对象物以适用本 发明。

此外，这些实施方式可以通过其它各种方式来实施，在不脱离发明要 旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。

这些实施方式及其变形与包含在发明的范围和要点内同样地包含在权 利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

标号说明

1测定对象物

10放电位置确定装置

11电压施加部

20放电位置测量装置

21高压探针(电压检测部)

22放电检测部

23A/D转换部

24摄像部

25信号处理显示部

25a显示处理部

25b显示画面

25c放电电平判定部

25d文件保存部

a施加电压

b放电检测部信号

c阈值。