JP2002311080A - Insulation degradation detector for electric motor - Google Patents
Insulation degradation detector for electric motorInfo
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- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機の界磁
巻線の絶縁劣化を運転中に常時監視して検出するための
電動機の絶縁劣化検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor insulation deterioration detecting device for constantly monitoring and detecting insulation deterioration of a field winding of an AC motor during operation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】稼働中の交流電動機における界磁巻線の
絶縁劣化を精密に診断するために、絶縁劣化で生じる部
分放電に起因する電磁波を検出素子（コンデンサ）で検
出する診断方法が提案されている。この診断方法は、例
えば、次のように行われる。すなわち、各相の界磁巻線
で発生した部分放電による電磁波をそれぞれコンデンサ
（検出素子）によって検出し、さらに該コンデンサから
の出力信号を２つに分岐して、その一方の出力信号につ
いてハイパスフィルタで高調波ノイズやラジオノイズ等
のノイズを除去して部分放電によって生じる電磁波信号
とした後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してコン
ピュータに出力すると共に、他方の出力信号についてロ
ーパスフィルタを通過させ商用周波の信号とした後にＡ
／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してコンピュータに出
力する。そして、コンピュータにおいて、上記２つの信
号に基づき対応する相の界磁巻線ついて部分放電の大き
さ及び回数などを精密に診断して、対象とした相の界磁
巻線についての絶縁劣化を診断する。2. Description of the Related Art In order to accurately diagnose insulation deterioration of a field winding in an operating AC motor, a diagnosis method has been proposed in which an electromagnetic wave caused by partial discharge caused by insulation deterioration is detected by a detection element (capacitor). ing. This diagnostic method is performed, for example, as follows. That is, the electromagnetic waves due to the partial discharge generated in the field windings of each phase are respectively detected by the capacitors (detection elements), and the output signal from the capacitors is branched into two, and one of the output signals is subjected to a high-pass filter. After removing noises such as harmonic noise and radio noise to obtain an electromagnetic wave signal generated by partial discharge, the signal is converted into a digital signal by an A / D converter and output to a computer, and a low-pass filter is applied to the other output signal. After passing through to a commercial frequency signal, A
The signal is converted into a digital signal by a / D converter and output to a computer. Then, the computer accurately diagnoses the magnitude and number of partial discharges of the field winding of the corresponding phase based on the two signals, and diagnoses the insulation deterioration of the field winding of the target phase. I do.
【０００３】この診断は、絶縁劣化を精密に診断するた
めに、各相の界磁巻線毎に個別に行われる。なお、電動
機を停止した状態で絶縁劣化を検出する方法として、電
動機に試験電圧を課電して放電電荷量を測定する方法な
どがある。This diagnosis is performed individually for each field winding of each phase in order to accurately diagnose insulation deterioration. As a method of detecting insulation deterioration while the motor is stopped, there is a method of applying a test voltage to the motor and measuring the amount of discharged electric charge.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記診断装置は、信号
のデジタル化など仕組みが大がかりであり高価であるた
め、全ての電動機に常時接続させておくことは行われ
ず、当該診断装置を持ち回り、診断時にのみ当該診断す
る電動機に上記診断装置を接続して上記診断を行うもの
である。つまり、オンライン診断とは言え、実質的には
バッチで診断する方式であった。Since the above-mentioned diagnostic apparatus has a large-scale and expensive mechanism such as signal digitization, it is not always connected to all motors, and the diagnostic apparatus is carried around. The diagnosis is performed by connecting the diagnosis device to the electric motor to be diagnosed only at the time. That is, although the online diagnosis was carried out, the system was practically a batch diagnosis.
【０００５】従って、電動機の台数が増えると診断周期
を延ばして対応せざるをえず、劣化が進行している電動
機に対しては、故障のリスクがあった。また、対象台数
が増えると、その分だけ診断に必要なマンパワーも増え
ていき、コスト上の問題もあった。本発明は、上記のよ
うな問題点に着目してなされたもので、簡易な構成で、
交流電動機の界磁巻線の絶縁劣化を常時監視可能な電動
機の絶縁劣化検出装置を提供することを課題としてい
る。[0005] Therefore, when the number of motors increases, the diagnosis cycle must be extended to cope with the problem, and there is a risk of failure for a motor that has deteriorated. In addition, as the number of target devices increases, the manpower required for diagnosis increases accordingly, and there is a problem in cost. The present invention has been made in view of the above problems, and has a simple configuration.
An object of the present invention is to provide a motor insulation deterioration detection device capable of constantly monitoring insulation deterioration of a field winding of an AC motor.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した発明は、運転中の
交流電動機における界磁巻線の絶縁劣化の発生を検出す
る絶縁劣化検出装置であって、交流電動機の各相の界磁
巻線での部分放電発生の際の電磁波を個別に検出する複
数の検出素子と、その複数の検出素子からの出力信号を
一括して接地する接地線と、上記接地線から部分放電信
号を取り出す検出手段と、該検出手段の出力信号に基づ
き部分放電が許容以上か否かを判定する判定手段と、判
定手段が許容以上の部分放電と判定すると警報を出力す
る警報手段とを備えることを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 of the present invention is an insulation deterioration detecting method for detecting occurrence of insulation deterioration of a field winding in an AC motor during operation. A detection device, wherein a plurality of detection elements for individually detecting electromagnetic waves when partial discharge occurs in the field winding of each phase of the AC motor, and output signals from the plurality of detection elements are collectively grounded. A ground line to be detected, detecting means for extracting a partial discharge signal from the ground line, determining means for determining whether the partial discharge is equal to or greater than an allowable value based on an output signal of the detecting means, And an alarming means for outputting an alarm when the judgment is made.
【０００７】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載した構成に対し、上記各検出素子の出側に接続
する信号線から、絶縁劣化の状況を精密に診断する精密
診断装置を着脱自在に接続するための、端子が分岐して
いることを特徴とするものである。 「作用」本発明によれば、まずコンデンサ等の検出素子
で検出した各相からの信号はそれぞれ接地へ導かれる。Next, according to a second aspect of the present invention, in accordance with the first aspect of the present invention, a precise diagnosis for accurately diagnosing the state of insulation deterioration from a signal line connected to the output side of each of the detecting elements is provided. A terminal for detachably connecting the device is branched. [Operation] According to the present invention, first, signals from each phase detected by a detection element such as a capacitor are respectively guided to ground.
【０００８】その接地へ流れる電流は、接地線によって
多相一括されて零相になると共に、検出手段によって部
分放電信号が取り出される。上記検出手段は、例えば、
高周波変流器と、高調波ノイズやラジオノイズなどのノ
イズを除去する高域通過フィルタ（ハイパスフェルタ）
との組合で構成される。多相一括として部分放電信号を
取り出すことで、どの相での部分放電信号か否かの判別
はしないものの、対象とする電動機での許容以上の部分
放電が発生したかどうかを簡易に判定することが可能と
なる。[0008] The current flowing to the ground is multi-phased by the ground line to become zero-phase, and the detection means extracts a partial discharge signal. The detection means is, for example,
High-frequency current transformer and high-pass filter (high-pass felter) that removes noise such as harmonic noise and radio noise
Composed of unions. By extracting the partial discharge signal as a multi-phase batch, it is not possible to determine in which phase the partial discharge signal is, but it is easy to determine whether or not the target motor has generated an unacceptable partial discharge. Becomes possible.
【０００９】上記判定手段による、部分放電が許容以上
か否かの判定は、検出手段の出力信号を設定した許容値
と比較する絶対評価でも良い。また、部分放電の発生
は、短時間で急変することはなく徐々に変化するもので
あるので、上記出力信号の推移（増分）から判定しても
良い。また、請求項２の発明によれば、絶縁劣化が検出
されたら、その絶縁劣化についての精密診断を精密診断
装置によって行うことができる。The determination by the determining means as to whether the partial discharge is equal to or greater than the allowable value may be an absolute evaluation in which the output signal of the detecting means is compared with a set allowable value. Further, since the occurrence of the partial discharge does not suddenly change in a short time but changes gradually, it may be determined from the transition (increment) of the output signal. Further, according to the invention of claim 2, when insulation deterioration is detected, precise diagnosis of the insulation deterioration can be performed by the precision diagnosis device.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係
る、絶縁劣化検出装置Ｂを含む構成図である。図１中、
符号１は対象とする交流電動機を示し、その各相（本実
施形態では３相とする）の界磁巻線１ａ、１ｂ、１ｃか
ら発生した部分放電の電磁波を個別に検出する素子とし
て、コンデンサ２が設けられている。各コンデンサ２の
容量は、例えば５００μＦである。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram including an insulation deterioration detection device B according to the present embodiment. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a target AC motor, and a capacitor is used as an element for individually detecting electromagnetic waves of partial discharge generated from the field windings 1a, 1b, and 1c of each phase (three phases in the present embodiment). 2 are provided. The capacity of each capacitor 2 is, for example, 500 μF.
【００１１】各コンデンサ２の出力側に接続された各信
号線は、その途中に抵抗４が介挿されると共に、接地側
で一本の接地線５に３相一括され、当該接地線５を通じ
て接地されている。上記抵抗４は、例えば５６０Ωであ
る。上記各抵抗４の両端には、精密診断装置Ａを接続す
るためのＢＮＣ端子が設けられ、その端部を端子ボック
ス６の接続している。そして、端子ボックス６を介して
後述の精密診断装置Ａを診断時に接続可能となってい
る。Each of the signal lines connected to the output side of each of the capacitors 2 has a resistor 4 interposed in the middle thereof, and the three phases are collectively connected to one ground line 5 on the ground side. Have been. The resistance 4 is, for example, 560Ω. BNC terminals for connecting the precision diagnostic device A are provided at both ends of each of the resistors 4, and the ends are connected to the terminal box 6. Then, a precision diagnostic device A described later can be connected via the terminal box 6 at the time of diagnosis.
【００１２】上記接地線５に、絶縁劣化検出装置Ｂが接
続されている。すなわち、上記接地線５に対し、高周波
変流器１０が介装され、該高周波変流器１０の二次側に
はハイパスフィルタ１１が接続されている。そのハイパ
スフィルタ１１の出力側は、整流回路１２及び平滑回路
１３を通じてコンパレータ１４に接続されている。上記
高周波変流器１０及びハイパスフィルタ１１は、検出手
段を構成する。コンパレータ１４は判定手段を構成す
る。An insulation deterioration detecting device B is connected to the ground line 5. That is, a high-frequency current transformer 10 is interposed on the ground line 5, and a high-pass filter 11 is connected to a secondary side of the high-frequency current transformer 10. The output side of the high-pass filter 11 is connected to a comparator 14 through a rectifier circuit 12 and a smoothing circuit 13. The high-frequency current transformer 10 and the high-pass filter 11 constitute detection means. The comparator 14 constitutes a determination unit.
【００１３】該コンパレータ１４は、予め設定されてい
る設定値と入力した信号（実行値）とを比較し、入力信
号が設定値を越えている場合には、警報接点を閉じる。
警報手段１５は、上記警報接点が閉状態となると作動し
て、警報音を発したり、警報ランプを点灯させたりす
る。警報手段１５は、これに限定されず、電話を自動発
信する機能を付加して、オペレータへの警告を行うよう
にしても良い。The comparator 14 compares a preset value with an input signal (execution value), and closes the alarm contact when the input signal exceeds the preset value.
The alarm means 15 is activated when the alarm contact is closed, and emits an alarm sound or turns on an alarm lamp. The alarming means 15 is not limited to this, and a function of automatically making a telephone call may be added to warn the operator.
【００１４】また、上記精密診断装置Ａは、上記端子ボ
ックス６に接続する三本の入力端子を備えると共に、入
力端子のうちのいずれの信号線について診断するか選択
するセレクタ３０を備える。セレクタ３０からの出力信
号は、不図示のアンプで増幅された後に、ハイパスフィ
ルタ３１及びローパスフィルタ３３に出力される。ハイ
パスフィルタ３１を通過してノイズが除去された後の部
分放電に対応する電磁波信号は、Ａ／Ｄ変換器３２でデ
ジタル信号に変換された後に、コンピュータ３５に送ら
れる。The precision diagnostic apparatus A has three input terminals connected to the terminal box 6 and a selector 30 for selecting which signal line among the input terminals to diagnose. The output signal from the selector 30 is amplified by an amplifier (not shown) and then output to the high-pass filter 31 and the low-pass filter 33. The electromagnetic wave signal corresponding to the partial discharge after the noise has been removed through the high-pass filter 31 is converted to a digital signal by the A / D converter 32 and then sent to the computer 35.
【００１５】また、ローパスフィルタ３３を通過して商
用周波の信号もＡ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換
された後に、コンピュータ３５に送られる。コンピュー
タ３５では、上記２つの信号に基づき、商用周波の位相
のタイミング毎に部分放電パルスをレベル毎にカウント
しデーターベースを作成する。さらに、上記データーベ
ースを読みとり、部分放電の位相特性や頻度特性などの
解析を実施し、解析した診断結果を出力する。なお。コ
ンピュータ３５は、上記セレクタ３０に切替信号を出力
する。A commercial frequency signal passing through a low-pass filter 33 is also converted to a digital signal by an A / D converter 34 and then sent to a computer 35. In the computer 35, based on the two signals, the partial discharge pulse is counted for each level at each phase timing of the commercial frequency, and a database is created. Further, the database is read, the phase characteristic and the frequency characteristic of the partial discharge are analyzed, and the analyzed diagnosis result is output. In addition. The computer 35 outputs a switching signal to the selector 30.
【００１６】上記構成にあっては、各電動機毎に個別に
絶縁劣化検出装置Ｂが常時接続されている。該絶縁劣化
検出装置Ｂは、簡易な構成であると共に安価であるの
で、各電動機毎に設けても問題がない。上記絶縁劣化検
出装置Ｂは、３相一括後の検出信号を入力つまり、検出
信号の零相成分を入力して検出処理を行うために、上記
精密診断装置Ａのように、商用周波の信号、つまり位相
のタイミングを見る必要がない。In the above configuration, the insulation deterioration detecting device B is always connected individually for each motor. Since the insulation deterioration detecting device B has a simple configuration and is inexpensive, there is no problem even if it is provided for each electric motor. The insulation deterioration detection device B receives a detection signal after three phases at a time, that is, inputs a zero-phase component of the detection signal and performs a detection process. That is, there is no need to see the timing of the phase.
【００１７】また、変流器１０によって取り出した上記
零相成分には、各相の部分放電信号が全て含まれてい
る。その零相成分をハイパスフィルタ１１を通過させる
ことで、高調波成分が除去されて部分放電信号が取り出
される。ここで、計測の結果によると、零相成分に含ま
れるの部分放電信号の周波数は、４〜２０ＭＨＺで、高
調波信号は１ＭＨＺ程度の信号で、信号レベル比（波高
値）は１：１０程度である。従って、１０ＭＨＺの遮断
周波数で３０ｄＢのフィルターで高調波を除去できる。The zero-phase component extracted by the current transformer 10 includes all partial discharge signals of each phase. By passing the zero-phase component through the high-pass filter 11, harmonic components are removed and a partial discharge signal is extracted. Here, according to the measurement results, the frequency of the partial discharge signal included in the zero-phase component is 4 to 20 MHZ, the harmonic signal is a signal of about 1 MHZ, and the signal level ratio (peak value) is about 1:10. It is. Therefore, harmonics can be removed with a 30 dB filter at a cutoff frequency of 10 MHZ.
【００１８】ハイパスフィルタ１１を通過した後の信号
は、さらに整流回路１２及び平滑回路１３によって、実
効値に変換された後に、コンパレータ１４に導かれる。
コンパレータ１４では、予め設定した設定値と実行値を
比較し、実行値が上回れば警報接点を閉じ、警報手段１
５によって警報が出される。なお、上記説明では、判定
手段は、設定値との比較を行うことで警報を出力するか
否かを判定しているが、これに限定されない。前の部分
放電信号との比較（微分値をみる）して、所定時間に所
定の増分があれば警報を出力するようにしても良い。The signal that has passed through the high-pass filter 11 is further converted into an effective value by a rectifier circuit 12 and a smoothing circuit 13, and then guided to a comparator 14.
The comparator 14 compares the preset value with the execution value, and closes the alarm contact if the execution value exceeds the value.
5 gives an alarm. In the above description, the determination unit determines whether or not to output an alarm by comparing the set value with the set value. However, the determination unit is not limited to this. It is also possible to compare with the previous partial discharge signal (check the differential value) and output an alarm if there is a predetermined increment at a predetermined time.
【００１９】上記絶縁劣化検出装置Ｂから警報が発生さ
れれば、どの相の界磁巻線１ａ、１ｂ、１ｃでどの程度
の絶縁劣化が発生しているかまでは不明であるが、対象
とする電動機１で許容以上の絶縁劣化が発生している蓋
然性が高い。オペレータは、上記警報を受けると、対象
とする電動機１の端子ボックス６に上記精密診断装置Ａ
を接続して、精密な診断を実施する。If an alarm is generated from the insulation deterioration detecting device B, it is not known how much insulation deterioration has occurred in which phase of the field windings 1a, 1b, 1c, but it is an object. It is highly probable that unacceptable insulation deterioration has occurred in the motor 1. When the operator receives the alarm, the precision diagnostic device A is inserted into the terminal box 6 of the motor 1 to be controlled.
To perform a precise diagnosis.
【００２０】以上のように、電動機１の界磁巻線１ａ、
１ｂ、１ｃの絶縁が劣化し部分放電が生じた時に発生す
る電磁波を検出し、常時監視するため、各電動機１の許
容以上の絶縁劣化の有無を常に監視しながら運転継続が
できる。また、電動機１の部分放電があるレベル以上に
なった時だけ精密診断をすれば良いため、精密診断に要
するマンパワーが削減できる。As described above, the field windings 1a,
Since the electromagnetic waves generated when the insulation of 1b and 1c is deteriorated and the partial discharge is generated are detected and constantly monitored, the operation can be continued while always monitoring whether or not the insulation of each motor 1 exceeds the allowable level. In addition, since the precise diagnosis need only be performed when the partial discharge of the electric motor 1 exceeds a certain level, the manpower required for the precise diagnosis can be reduced.
【００２１】すなわち、電動機の管理を高いレベルで達
成することが可能となる。That is, the management of the electric motor can be achieved at a high level.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明を採用
すると、簡易な構成で且つ安価に、各電動機の許容以上
の絶縁劣化の有無を常に監視しながら運転継続ができ
る。常に監視可能となっているので、警報の発生された
電動機について精密に絶縁劣化の診断を行えば良くな
り、電動機の管理が向上する。As described above, when the present invention is employed, the operation can be continued with a simple configuration and at a low cost while always monitoring whether or not insulation deterioration of each motor exceeds an allowable level. Since monitoring is always possible, it is only necessary to precisely diagnose the insulation deterioration of the motor for which the alarm has been generated, and the management of the motor is improved.
【図１】本発明に基づく実施形態に係る絶縁劣化の検出
装置及び診断装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an insulation deterioration detection device and a diagnosis device according to an embodiment based on the present invention.
１ 電動機 ２ コンデンサ（検出素子） ３ 信号線 ４ 抵抗 ５ 接地線 ６ 端子ボックス １０ 変流器（検出手段） １１ ハイパスフィルタ（検出手段） １２ 整流回路 １３ 平滑化回路 １４ コンパレータ（判定手段） １５ 警報手段 ３０ セレクタ ３１ ハイパスフィルタ ３２ Ａ／Ｄ変換器 ３３ ローパスフィルタ ３４ Ａ／Ｄ変換器 ３５ コンピュータ Ａ 精密診断装置 Ｂ 絶縁劣化検出装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 motor 2 capacitor (detection element) 3 signal line 4 resistor 5 ground line 6 terminal box 10 current transformer (detection means) 11 high-pass filter (detection means) 12 rectifier circuit 13 smoothing circuit 14 comparator (judgment means) 15 alarm means Reference Signs List 30 selector 31 high-pass filter 32 A / D converter 33 low-pass filter 34 A / D converter 35 computer A precision diagnosis device B insulation deterioration detection device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G014 AA15 AA23 AB07 AC18 2G015 AA14 AA19 BA04 CA01 CA04 CA05 CA20 2G016 BA03 BB03 BB09 BC02 5H611 AA05 AA07 BB04 PP02 QQ05 QQ06 TT01 TT04 TT06 UA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2G014 AA15 AA23 AB07 AC18 2G015 AA14 AA19 BA04 CA01 CA04 CA05 CA20 2G016 BA03 BB03 BB09 BC02 5H611 AA05 AA07 BB04 PP02 QQ05 QQ06 TT01 TT04 TT06 UA06
Claims (2)
絶縁劣化の発生を検出する絶縁劣化検出装置であって、 交流電動機の各相の界磁巻線での部分放電発生の際の電
磁波を個別に検出する複数の検出素子と、その複数の検
出素子からの出力信号を一括して接地する接地線と、上
記接地線から部分放電信号を取り出す検出手段と、該検
出手段の出力信号に基づき部分放電が許容以上か否かを
判定する判定手段と、判定手段が許容以上の部分放電と
判定すると警報を出力する警報手段とを備えることを特
徴とする電動機の絶縁劣化検出装置。1. An insulation deterioration detecting device for detecting occurrence of insulation deterioration of a field winding in an AC motor during operation, comprising: an electromagnetic wave generated when a partial discharge occurs in a field winding of each phase of the AC motor. A plurality of detection elements for individually detecting, a ground line for collectively grounding output signals from the plurality of detection elements, detection means for extracting a partial discharge signal from the ground line, and an output signal of the detection means. An insulation deterioration detection device for a motor, comprising: a determination unit that determines whether a partial discharge is equal to or more than an allowable discharge based on the threshold value; and an alarm unit that outputs an alarm when the determination unit determines that the partial discharge is equal to or more than the allowable discharge.
から、絶縁劣化の状況を精密に診断する精密診断装置を
着脱自在に接続するための、端子が分岐していることを
特徴とする請求項１に記載した電動機の絶縁劣化検出装
置。2. A terminal for detachably connecting a precision diagnostic device for precisely diagnosing the state of insulation deterioration from a signal line connected to the output side of each of the detection elements. The apparatus for detecting insulation deterioration of a motor according to claim 1.
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