報告書番号

GD25007

タイトル（和文）

電力用油入変圧器の現場部分放電診断手法の高度化に向けた検討－信号識別手法の検証およびUHFバルブセンサの適用性評価－

タイトル（英文）

Enhancement of On-Site Partial Discharge Diagnostic Methods for Oil-Immersed Power Transformers -Verification of Signal Identification and Evaluation of UHF Valve Sensor Applicability-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
電力用油入変圧器（変圧器）では，突発的な絶縁破壊を未然に防ぐため，その前駆現象となる部分放電を運転中に直接検出することが重要である。このため，これまで高周波変流器（HFCT）センサや過渡接地電位（TEV）センサ等を用いた部分放電測定が行われてきた[1][2]。しかしながら，変電所における部分放電測定では外来ノイズ注1）の影響を受けやすく，測定信号が内部部分放電に起因するものか否かを識別することが重要な課題となる。したがって，現場環境下において部分放電信号と外来ノイズを識別可能な実用的手法の確立が求められている。また，部分放電測定に用いられるセンサの一つであるUHFバルブセンサ注2）は，構造的特長により外来ノイズの影響を低減し得る有用な検出手段と考えられるが，その現場適用性については十分に実証されていない。
目　　的
変電所に設置された油入変圧器等を対象に部分放電測定を実施し，部分放電信号と外来ノイズの識別手法を検証する。併せて，UHFバルブセンサの現場適用性および信号検出性能を評価する。
主な成果
1. 現場測定における部分放電信号識別手法の検証
500 kV変圧器等を対象に，4か所の変電所において部分放電測定を実施した（表1）。HFCTセンサおよびTEVセンサを用い，測定周波数帯域の変更，測定対象機器と電気的に非接続な箇所を含む複数箇所での同時測定，および位相分解部分放電（PRPD）パターン注3）による解析を組み合わせて適用した（図1注4））。この結果，PRPDパターン形状および測定箇所間での信号検出有無を総合的に評価することにより，内部部分放電に起因すると推定される信号を識別できることを示した（図1(b)）。
2. UHFバルブセンサの現場測定への適用性評価
外来ノイズの発生環境を模擬した条件下注5）で，変圧器内部で部分放電を発生させ，UHFバルブセンサによる測定を行うとともに，HFCTセンサおよびTEVセンサとの比較を行った（図2）。この結果，UHFバルブセンサでは外来ノイズとして模擬したがいし沿面放電の信号が他のセンサに比べて小さく観測される一方，内部部分放電信号は明瞭に観測された。以上により，UHFバルブセンサは外来ノイズの影響を相対的に低減でき，現場測定における部分放電信号の有用な検出手段となり得ることを示した。

注1）変電所等における現場測定では母線や支持がいしで発生するコロナ放電の他，スイッチングノイズや無線通信等の外来ノイズが測定信号に重畳する場合がある。
注2）超高周波（UHF: Ultra-High Frequency）帯の電磁波を検出するセンサであり，変圧器の排油弁等に取り付けることで信号検出部を本体内部に配置できるため，外来ノイズの影響を低減して測定できることが期待されている。
注3）位相分解部分放電（PRPD: Phase-Resolved Partial Discharge）パターンは印加電圧位相を基準として部分放電パルスの発生位相と信号強度を二次元的に表したものであり，パターン形状から部分放電源を推定するために用いられる。
注4）図1(b)の位相は変電所内補助電源（100 V）を基準としており，主回路電圧位相とは一定のずれを生じる。PRPDパターンの比較自体には影響しないが，主回路電圧を取得できる場合にはその位相を基準とすることが望ましい。
注5）当所横須賀地区屋外に設置された変圧器を抜油状態で課電し，内部部分放電を発生させた。また，周辺に設置したステーションポストがいしを課電することで沿面放電を発生させ，外来ノイズを模擬した。

関連報告書：
[1]H14017「電力ケーブルの現場劣化診断のための部分放電測定の階層化手法の提案」（2015.07）
[2]GD21002「電力流通設備のアセットマネジメントへの外部診断の適用事例－シャントリアクトル内の部分放電源の同定－」（2022.04）

概要 （英文）

Oil-immersed power transformers are important components of power systems. Partial discharge (PD), a precursor of insulation breakdown, should be detected during operation to prevent unexpected failures. However, on-site PD measurements in substations are affected by external noise, and it is often difficult to determine whether detected signals originate from internal PD or external sources. Therefore, practical signal identification methods applicable under field conditions are required. In addition, although UHF valve sensors are expected to reduce external noise due to their internal installation structure, their effectiveness in actual substations has not been sufficiently verified. This study examines on-site PD measurements conducted at four substations and investigates methods to improve signal identification. The measurement procedure combines frequency-band variation, simultaneous measurements at electrically non-connected locations, and phase-resolved partial discharge (PRPD) pattern analysis. By comparing PRPD characteristics and signal detection behavior at different points, signals attributed to internal PD are identified. Furthermore, comparative measurements show that the UHF valve sensor suppresses noise signals while detecting internally generated PD signals. These results indicate that the UHF valve sensor enhances the reliability of on-site PD diagnosis.

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