局部放电测量装置的制作方法

本发明涉及一种对施加了重复脉冲电压时的局部放电开始电压或局部放电熄灭电压进行测量的局部放电测量装置。

背景技术：

众所周知，在逆变器驱动电动机的情况下，逆变器的高速开关会引起浪涌电压，从而对电动机线圈的绝缘造成影响。这样的浪涌电压称为逆变器浪涌，其电压值有时会达到电动机的额定电压的两倍以上。在逆变器浪涌施加在电动机的线圈上的情况下，有时会出现在线圈的内外发生局部放电的问题。局部放电是使构成线圈的漆包线皮膜劣化的原因。由于皮膜劣化则最终会致使绝缘破坏，所以在电动机中需要进行绝缘设计使得即使其线圈上施加了逆变器浪涌也不发生局部放电。

以往，电动机的线圈的绝缘性能是基于正弦波状的交流电压施加下的局部放电特性、特别是局部放电开始电压进行评价的。然而，施加正弦波状的交流电压的情况与施加浪涌电压的情况下，线圈中的电位分布不同。因此，期望逆变器驱动的电动机的绝缘性能是通过施加模拟浪涌电压的脉冲电压来进行评价的。另外，由于通过施加脉冲电压来测量局部放电的情况下，脉冲电压上升时(施加开始时)电压急剧地变化，所以要求与通过施加正弦波状的交流电压来测量局部放电不同的手法。

关于施加重复脉冲电压的情况下的局部放电测量方法的准则，是国际制定的。据此准则定义有，对于施加的所有的脉冲电压的数量(以下，称为脉冲数)，将发生了局部放电的脉冲数初次变为规定数以上时的施加电压作为局部放电开始电压，将此电压称为重复脉冲电压下的局部放电开始电压。此外，在规定数以上的脉冲下局部放电发生后逐步使电压下降，将局部放电发生脉冲数最后变为小于规定数时的施加电压作为局部放电熄灭电压，将此电压称为重复脉冲电压下的局部放电消失电压。通过测量此重复脉冲电压下的局部放电开始电压或者重复脉冲电压下的局部放电熄灭电压，来判断逆变器驱动电动机的绝缘性能。

重复脉冲电压下的局部放电开始电压，例如如下那样测量。示波器上配置的测量控制程序为，对脉冲电源指示输出预定的电压，并读入用高压探针测量出的施加电压信号和作为局部放电传感器的变流器(CT)的输出信号。计量控制程序在对脉冲电源发出输出十次电压V1的指令后，读入10次施加电压和CT输出的信号数据，若CT输出信号超过放电判定规定值则视为在该脉冲下发生了局部放电。

如果在施加的电压为V1的情况下局部放电发生脉冲数为零，那么计量控制程序依次发出输出更高电压的指令。将这样施加的电压以V2、V3、V4每次向脉冲电源发出指示时，计算发生局部放电的脉冲数。例如，如果在电压为V4的情况下局部放电发生脉冲数达到了预定个数、例如5个，那么将此时的电压值V4作为重复脉冲电压下的局部放电开始电压。

另一方面，重复脉冲电压下的局部放电熄灭电压从电压V4开始逐渐降低，测量局部放电发生脉冲数最后变为小于预定个数时的电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特開2013-2871号公報

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题

关于电动机要测量局部放电开始电压等时，在漆包线所构成的线圈与线圈之间或者线圈与铁芯之间施加脉冲电压，并测量局部放电。若向电动机的线圈施加含有高频分量的脉冲电压，则线圈的电感、线圈与铁芯间的电容或者线圈与线圈间的电容的作用使得脉冲引起振动、反射，虽然变为在电动机内部的某部位上施加高电压，但不容易确定高电压被施加在哪个部位。具体而言，因为是铁芯的槽部内部、或是绕了若干匝线圈的线圈内部、或是位于铁芯轴方向两侧的线圈端，所以根据检测具有定向性的电磁波等的局部放电传感器的配置方法的不同，而可能无法检测局部放电。

例如，在将天线应用于电动机的情况下，如果在天线位置的相反侧发生了局部放电，那么存在以下问题，即，即使发生局部放电，局部放电传感器也不能将其检测出，或者传感器输出信号变小而不能判定为局部放电，进而继续升压。

或者，存在以下问题，即，由于在略微离开传感器位置的位置发生局部放电时，检测出的局部放电信号变小而不能判定为局部放电，变为在更高的电压下才能够开始判定为局部放电，从而重复脉冲电压下的局部放电开始电压被测量得高于实际。

另外，由于检测出局部放电时的局部放电信号是微弱的，所以往往与周围噪声的信号电平大致相同。因此，在噪声多的环境下测量局部放电时，难以区分出局部放电信号与噪声，仍存在误测量重复脉冲电压下的局部放电开始电压的问题。

本发明是为了解决上述问题而得以完成，其目的在于，在用于判定电动机线圈等测量对象物的绝缘性能的重复脉冲电压下的测量中，能够正确地求取局部放电开始电压或局部放电熄灭电压。

解决技术问题所采用的技术方案

为了达成上述目的，本发明提供一种局部放电测量装置，对向测量对象物施加了重复脉冲电压时的局部放电特性进行测量，其特征在于，包括：脉冲电压施加部，生成在时间上隔开间隔而产生的所述重复脉冲电压，并向所述测量对象物施加；测量控制部，为了对于所述测量对象物施加具有相同峰值的规定次数的重复脉冲电压而向所述脉冲电压施加部发出所述重复脉冲电压的电平及发生时间的指令，并且在施加了所述规定次数的重复脉冲电压后，根据需要指令所述脉冲电压施加部改变电压电平；以及第一局部放电检测部及第二局部放电检测部，检测所述重复脉冲电压被施加而引起的在所述测量对象物内发生的局部放电，所述测量控制部具有：第一检测器级局部放电计数部，对来自所述第一局部放电检测部的第一检测信号判定所述第一检测信号是否超过预定的规定值，施加预定次数的所述重复脉冲电压，在所述第一检测信号超过所述预定的规定值的情况下，将所述第一检测信号设为局部放电检测部级的局部放电发生，并与发生时刻一起输出；第二检测器级局部放电计数部，对来自所述第二局部放电检测部的第二检测信号判定所述第二检测信号是否超过预定的规定值，施加预定次数的所述重复脉冲电压，在所述第二检测信号超过所述预定的规定值的情况下，将所述第二检测信号设为局部放电检测部级的局部放电发生，并与发生时刻一起输出；以及耐局部放电性能评价部，在所述电压电平在上升侧发生变更的情况下，基于来自所述第一检测器级局部放电计数部的输出及来自所述第二检测器级局部放电计数部的输出，来对局部放电开始发生次数进行计数，施加所述规定次数的重复脉冲电压，判定所述计数的计数值是否达到预定的发生次数，如果达到预定的发生次数，那么将该脉冲电压值作为施加所述重复脉冲电压时的局部放电开始电压。

发明效果

根据本发明，在根据用于判定电动机线圈等测量对象物的绝缘性能的重复脉冲电压来进行测量时，能够正确地求取局部放电开始电压或局部放电熄灭电压。

附图说明

图1是示出第一实施方式所涉及的局部放电测量装置的结构的示意框图。

图2是示出第一实施方式所涉及的局部放电测量装置的测量控制部的结构的框图。

图3是说明第一实施方式所涉及的局部放电测量装置中电压电平在上升侧发生变更的情况下的局部放电发生脉冲数的图。

图4是说明第一实施方式所涉及的局部放电测量装置中电压电平在下降侧发生变更的情况下的局部放电发生脉冲数的图。

图5是说明第二实施方式所涉及的局部放电测量装置的局部放电发生脉冲数的图。

图6是说明第三实施方式所涉及的局部放电测量装置的局部放电发生脉冲数的图。

图7是示出第四实施方式所涉及的局部放电测量装置的结构的示意框图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的局部放电测量装置进行说明。在此，在彼此相同或类似的部分上标记通用符号，并省略重复说明。

[第一实施方式]

图1是示出第一实施方式所涉及的局部放电测量装置的结构的示意框图。对象设备以电动机1为例进行说明。局部放电测量装置10具有：对电动机1通过电缆15施加电压的脉冲电压施加部13、对所施加的电压通过电缆17进行测量的高压探头16、检测电动机1中发生的局部放电的第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b、以及测量控制部20。第一局部放电检测部10a与测量控制部20用电缆14a相连接，第二局部放电检测部10b与测量控制部20用电缆14b相连接。另外，脉冲电压施加部13与测量控制部20用电缆15a相连接，高压探头16与测量控制部20用电缆15b相连接。

脉冲电压施加部13基于来自测量控制部20的指令将预定的脉冲电压向电动机1施加。高压探头16对施加在电动机1的电压进行测量，并向测量控制部20输出。测量控制部20具有用于观察信号波形的示波器12，来自高压探头16的信号显示于示波器12上。另外，来自检测局部放电的第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b的信号显示于示波器12上。

测量控制部20在对脉冲电压施加部13输出指令信号后，读入来自高压探头16的施加电压信号以及第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b的输出信号，测量施加重复脉冲电压时的局部放电开始电压或局部放电熄灭电压。

由于第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b的输出信号中包含背景噪声，所以通过将预定的规定值设定为高于背景噪声的电平，从而力图防止噪声引起的局部放电误判。

第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b，例如可以为环形天线和贴片天线等测量电磁波的方式。或者，也可以为像高频CT等那样检测电动机1的电路内由局部放电而产生的电流的方式。此外，也可以利用检测由局部放电而产生的超音波的声波传感器法。使用哪种，可以考虑试验时的环境条件等来选择。第一局部放电检测部10a与第二局部放电检测部10b互相分离设置，以便能够获得作为测量对象物的电动机1的彼此不同的局部的放电特性。

测量控制部20向脉冲电压施加部13输出施加电压及所施加的电压电平的指令信号，另外，高压探头16接收来自第一局部放电检测部10a及第二局部放电检测部10b的信号。

图2是示出第一实施方式所涉及的局部放电测量装置的测量控制部的结构的框图。测量控制部20具有，第一检测器级局部放电计数部21a、第二检测器级局部放电计数部21b、以及耐局部放电性能评价部22。

第一检测器级局部放电计数部21a取得来自第一局部放电检测部10a的输出。第一检测器级局部放电计数部21a对来自该第一局部放电检测部10a的检测信号，判定检测信号是否超过预定的规定值，对于预定次数的重复脉冲电压的施加，每次超过预定的规定值就向耐局部放电性能评价部22输出。

第二检测器级局部放电计数部21b取得来自第一局部放电检测部10b的输出。第二检测器级局部放电计数部21b对来自该第二局部放电检测部10b的检测信号，判定检测信号是否超过预定的规定值，对于预定次数的重复脉冲电压的施加，每次超过预定的规定值就向耐局部放电性能评价部22输出。

耐局部放电性能评价部22每次接到来自第一检测器级局部放电计数部21a的输出就对其施加电压下的来自第一检测器级局部放电计数部21a的输入次数进行计数。另外，耐局部放电性能评价部22每次接到来自第二检测器级局部放电计数部21b的输出就对其施加电压下的来自第二检测器级局部放电计数部21b的输入次数进行计数。耐局部放电性能评价部22，对于规定次数、例如10次的脉冲电压施加，判定来自第一检测器级局部放电计数部21a的输入次数及来自第二检测器级局部放电计数部21b的输入次数的计数值是否超过预定的发生次数，例如在10次的脉冲电压施加的情况下判定发生次数是否达到例如五次，如果达到预定的发生次数，那么将此时施加的脉冲电压值作为重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压。

图3是说明第一实施方式所涉及的局部放电测量装置中电压电平在上升侧发生变更的情况下的局部放电发生脉冲数的图。测量控制部20与预定的规定值比较，判断是否发生局部放电，对局部放电的发生次数进行计数。若在预定的施加电压下局部放电的发生次数未达到预订次数，则测量控制部20向脉冲电压施加部13输出指令信号，使其依次输出更高电压的脉冲。然后，若局部放电发生脉冲数达到了预定次数，则将此时的施加电压作为重复脉冲电压下的局部放电开始电压。

在图3所示的例子中，使施加电压依次上升到V11、V12、V13、V14，在各个施加电压下分别进行十次电压施加。当施加电压为V11时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b的任一个中都没有输入超过规定值的信号。

当施加电压为V12时，第一检测器级局部放电计数部21a中没有输入超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了一次超过规定值的信号。另外，当施加电压为V13时，第一检测器级局部放电计数部21a中没有输入超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了两次超过规定值的信号。

此外，当施加电压为V14时，第一检测器级局部放电计数部21a中输入了一次超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了五次超过规定值的信号。

在此，在施加电压为V14的情况下，由于第二检测器级局部放电计数部21b中超过规定值的信号被计数五次，所以耐局部放电性能评价部22中来自第二检测器级局部放电计数部21b的输出的计数值也变为5次，因此，耐局部放电性能评价部22将此时施加的脉冲电压值V14作为重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压。

图4是说明第一实施方式所涉及的局部放电测量装置中电压电平在下降侧发生变更的情况下的局部放电发生脉冲数的图。在此情况下，与图3中所示的情况相反，使施加电压从局部放电开始电压V14开始依次下降到V13、V12、V11，在各个施加电压的情况下进行十次电压施加。如果低于预定的发生次数，那么将该脉冲电压值作为重复脉冲电压施加时的局部放电熄灭电压。

在图4中所示的情况下，当施加电压为V14时，第一检测器级局部放电计数部21a中输入了三次超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了五次超过规定值的信号，向耐局部放电性能评价部22输入的较多一方的次数为五次，V14成为局部放电开始电压。

当施加电压为V13时，第一检测器级局部放电计数部21a中输入了两次超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了四次超过规定值的信号，向耐局部放电性能评价部22输入的较多一方的次数为四次。当施加电压为V12、V11时，两者的任一个向耐局部放电性能评价部22输入的次数分别为两次、零次。由于从第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b各自向耐局部放电性能评价部22输入的次数都低于作为规定值的五次，是在施加电压为V13时，所以耐局部放电性能评价部22将V13判定为重复脉冲电压施加时的局部放电熄灭电压。

如上所述，根据本实施方式，在根据用于判定电动机线圈等测量对象物的绝缘性能的重复脉冲电压来进行测量中，能够正确地求取局部放电开始电压和局部放电熄灭电压。

[第二实施方式]

本第二实施方式是第一实施方式的变形。本第二实施方式的第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b各自的处理内容、以及耐局部放电性能评价部22中的处理内容与第一实施方式不同。

第一检测器级局部放电计数部21a对来自第一局部放电检测部10a的检测信号，判定检测信号是否超过预定的规定值，对于预定次数的重复脉冲电压的施加，将超过预定的规定值的检测信号作为局部放电检测部级的局部放电发生，与发生时刻一起向耐局部放电性能评价部22输出。

第二检测器级局部放电计数部21b对来自第二局部放电检测部10b的检测信号，判定检测信号是否超过预定的规定值，对于预定次数的重复脉冲电压的施加，将超过预定的规定值的检测信号作为局部放电检测部级的局部放电发生，与发生时刻一起向耐局部放电性能评价部22输出。

耐局部放电性能评价部22在来自第一检测器级局部放电计数部21a的输出及来自第二检测器级局部放电计数部21b的输出的至少任一个被输入时，对局部放电开始发生次数进行计数。耐局部放电性能评价部22对于规定次数、例如10次的脉冲电压施加，判定此计数值是否超过预定的发生次数，例如在10次的脉冲电压施加的情况下例如判定发生次数是否达到五次，如果达到预定的发生次数，那么将此时施加的脉冲电压值作为局部放电开始电压。

图5是说明第二实施方式所涉及的局部放电测量装置的局部放电发生脉冲数的图。是说明第二实施方式所涉及的局部放电测量装置中电压电平在上升侧发生变更的情况下的局部放电发生脉冲数的图。

当施加电压为V21时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b的任一个中都没有输入超过规定值的信号。当施加电压为V22时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b中分别输入了一次和零次超过规定值的信号。当施加电压为V23时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b中分别各输入了两次超过规定值的信号。当施加电压为V24时，第一检测器级局部放电计数部21a中输入了两次超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了三次超过规定值的信号。此外，当施加电压为V25时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b中各输入了四次超过规定值的信号。

以施加电压为V23的情况为例进行说明。当施加电压为V25时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b中各输入了两次超过规定值的信号，并且其中一次是同时输入的。因此，从第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b的任一个向耐局部放电性能评价部22输入的次数为三次。因此，耐局部放电性能评价部22在施加电压为23时，计数为三次。

根据同样的计数方法，当施加电压为V24时，第一检测器级局部放电计数部21a中输入了两次超过规定值的信号，第二检测器级局部放电计数部21b中输入了三次超过规定值的信号，并且其中各自的一次是彼此在同一时刻发生的，所以耐局部放电性能评价部22计数为2+3-1＝4次。另外，当施加电压为V25时，第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b中分别输入了四次超过规定值的信号，并且其中各自的三次是彼此在同一时刻发生的，所以耐局部放电性能评价部22计数为4+4-3＝5次。

其结果是，耐局部放电性能评价部22将计数为五次时的施加电压V25判定为重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压。再者，关于局部放电熄灭电压也根据同样的计数方法决定。

如上所述，根据本实施方式，在根据用于判定电动机线圈等测量对象物的绝缘性能的重复脉冲电压下进行测量中，通过综合利用来自两个检测器的输出，从而能够正确地求取重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压和局部放电熄灭电压。

[第三实施方式]

图6是说明第三实施方式所涉及的局部放电测量装置的局部放电发生脉冲数的图。本实施方式是第二实施方式的变形。本第三实施方式中第一检测器级局部放电计数部21a、第二检测器级局部放电计数部21b中的计数以及向耐局部放电性能评价部22输出的方法也与第一实施方式相同。

耐局部放电性能评价部22中的次数的计数，在第二实施方式中是在从第一检测器级局部放电计数部21a和第二检测器级局部放电计数部21b的任一个输出时进行。与此相对，在本第三实施方式中，仅在从第一检测器级局部放电计数部21a和第二检测器级局部放电计数部21b这两者都输出时才进行计数。

关于耐局部放电性能评价部22中的次数的具体计数，用图6中所示的施加电压V33的情况进行说明。关于超过规定值的信号，向第一检测器级局部放电计数部21a输入了信号A1、信号A2，这两个定时的计数从第一检测器级局部放电计数部21a向耐局部放电性能评价部22输出。另外，向第二检测器级局部放电计数部21b输入信号B1、信号B2，这两个定时的计数从第二检测器级局部放电计数部21b向耐局部放电性能评价部22输出。其中，信号A2与信号B2是同时发生的。

耐局部放电性能评价部22仅在从第一检测器级局部放电计数部21a和第二检测器级局部放电计数部21b这两者都有输入的情况下，计数一次。因此，耐局部放电性能评价部22首先从第一检测器级局部放电计数部21a输出了信号A1时，由于没有来自第二检测器级局部放电计数部21b的输入，所以对次数不进行计数。另外，耐局部放电性能评价部22从第二检测器级局部放电计数部21b输出了信号B1时，由于没有来自第一检测器级局部放电计数部21a的输入，所以对次数不进行计数。

其次，当从第一检测器级局部放电计数部21a输出了信号A2时，由于从第二检测器级局部放电计数部21b也同时输入信号B2，所以耐局部放电性能评价部22计数为第一次。最终，由于在施加电压V33下同时被输入的仅是这一次，所以耐局部放电性能评价部22将施加电压V33下的次数计数为一次，判断为未达到重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压。

根据同样的计数方法，耐局部放电性能评价部22在施加电压V34下计数为两次，在施加电压V35下计数为五次。其结果是，耐局部放电性能评价部22将计数达到五次的施加电压V35作为重复脉冲电压施加时的局部放电开始电压。

再者，使施加电压下降来求取局部放电熄灭电压的情况下，耐局部放电性能评价部22中的计数方法也与上述的使施加电压上升来求取局部放电开始电压的情况相同。

这样，耐局部放电性能评价部22中，仅在从第一检测器级局部放电计数部21a及第二检测器级局部放电计数部21b同时接到输出的情况下，对次数进行计数。因此，如果第一检测器级局部放电计数部21a或者第二检测器级局部放电计数部21b、以及各自的上游侧发生了错误信号，那么由于变为只从第一检测器级局部放电计数部21a或第二检测器级局部放电计数部21b的一方输入，所以耐局部放电性能评价部22中对次数不进行计数。这样，不受错误信号发生的影响，不会错误地、例如将局部放电开始电压评价得较低，能够确保测量的可靠性。

如上所述，根据本实施方式，在根据用于判定电动机线圈等测量对象物的绝缘性能的重复脉冲电压来进行测量中，能够正确地求取局部放电开始电压和局部放电熄灭电压。

[第四实施方式]

图7是示出第四实施方式所涉及的局部放电测量装置的结构的示意框图。本实施方式是第一实施方式至第三实施方式的变形。即，在第一实施方式至第三实施方式中，第一局部放电检测部10a与第二局部放电检测部10b为相同的检测方式。与此相对，在本第四实施方式中，设置了第一局部放电检测部10a以及与其检测方式不同的另一方式局部放电检测部11。

另一方式局部放电检测部11为像高频CT等那样检测电动机1的电路内由局部放电而产生的电流的方式。另外，第一局部放电检测部10a例如为环形天线、贴片天线等测量电磁波的方式。

这样，通过使两个检测部为方式不同的检测部，从而能够避免检测方式特有的情况造成的检测功能低下之类的问题，能够确保测量的可靠性。

[其他实施方式]

以上虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是，这些实施方式仅是举例，并不是用于限定本发明的范围。例如，实施方式中虽然示出了电动机的情况，但也能够应用于电动机以外的电气设备。另外，也可以将各实施方式的特征进行组合。

另外，也可以将作为第四实施方式特征的不同的检测方式的组合与第一至第三实施方式进行组合。另外，虽然在各实施方式中示出了仅设置两个检测器的情况，但不限于此。例如，也可以用两组检测器来取代第一至第二实施方式的两个检测器，为每个组设置多个不同方式的检测器。

此外，这些实施方式可以用其他各种形式进行实施，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。

这些实施方式或其变形包含于发明的范围或主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等效的范围中。

标号说明

1…电动机

10…局部放电测量装置

10a…第一局部放电检测部

10b…第二局部放电检测部

11…另一方式局部放电检测部

12…示波器

13…脉冲电压施加部

14a、14b、15、15a、15b…电缆

16…高压探头

17…电缆

20…测量控制部

21a…第一检测器级局部放电计数部

21b…第二检测器级局部放电计数部

22…耐局部放电性能评价部