專利名稱：電氣設(shè)備的絕緣診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及診斷電氣設(shè)備所用的絕緣物陳年老化造成的性能劣化的方法。
背景技術(shù)：
受電配電設(shè)備等電氣設(shè)備中使用的絕緣物因周圍環(huán)境和電氣方面、機(jī)械方面的應(yīng)力等而陳年老化變差，作為診斷電氣設(shè)備絕緣物性能劣化的方法，已知有的例如，絕緣電阻測量、局部放電測量、泄漏電流測量、分解氣體測量、tanδ測量等多種方法。按測量方法分類，則可列舉破壞對象物和不破壞對象物的測量、使測量器具直接接觸和非直接接觸絕緣物的測量、在電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的測量和停止?fàn)顟B(tài)下的測量等。從如此多種多樣的診斷方法適當(dāng)選擇對該電氣設(shè)備最佳的方法，診斷絕緣物的劣化。作為這種絕緣診斷的具體已有技術(shù)，已揭示的方法有例如(參考專利文獻(xiàn)1日本特開2003-9316號公報(第2頁、圖1和圖2))，具有測量構(gòu)成受電配電設(shè)備的主電路部分用的固體絕緣材料的表面電阻或由與主電路部分上所設(shè)固體絕緣材料等同的材料組成的傳感器部的表面電阻的第1步驟、根據(jù)將對每一受電配電設(shè)備實際使用時間或每一與實際使用時間相當(dāng)?shù)臅r間預(yù)先測量的表面電阻率測量環(huán)境的相對濕度作為參數(shù)的表面電阻率測量值制成其與濕度的關(guān)系的基準(zhǔn)曲線的第2步驟、以及利用比較與濕度的關(guān)系的基準(zhǔn)曲線和第1步驟測量的表面電阻率的方法判斷受電配電設(shè)備的壽命或計算受電配電設(shè)備的剩余壽命的第3步驟，并且使壽命判斷閾值像“相對濕度為80％時的表面電阻率為109Ω”那樣為固定值。

發(fā)明內(nèi)容
上述那樣的已有的電氣設(shè)備絕緣診斷方法中，在設(shè)置診斷對象電氣設(shè)備的現(xiàn)場測量對象物的表面電阻率，因而存在的情況是測量時容易受到例如濕度高低等外部環(huán)境的干擾的影響，測量數(shù)據(jù)可靠性降低。雖然利用與濕度的關(guān)系的曲線修正測量結(jié)果，但由于作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)可靠性低，存在不能正確診斷的問題。
此外，為了在現(xiàn)場實施表面電阻率那樣的電測量，測量操作需要熟練性和專業(yè)性，存在誰都不能簡便地進(jìn)行測量的問題。
又由于閾值固定，與絕緣物的類型和使用環(huán)境(外加電壓等)無關(guān)，有時不符合診斷對象物的實況，而且初始設(shè)想的使用方法和環(huán)境條件等變化大時，會在經(jīng)歷該閾值規(guī)定的年數(shù)前產(chǎn)生欠妥，或反之，超過規(guī)定的年數(shù)使用也沒有問題。
本發(fā)明是為解決上述課題而完成的，其目的是，提供一種電氣設(shè)備絕緣診斷方法，能方便地在現(xiàn)場測量，不受測量時外部環(huán)境的影響，并且通過綜合判斷劣化原因，提高診斷精度。
本發(fā)明的又一目的是，提供一種電氣設(shè)備絕緣診斷方法，能按邏輯求出閾值，客觀地進(jìn)行高精度的壽命估計。
本發(fā)明的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，包含以下4個步驟第1步驟，選定診斷電氣設(shè)備所用絕緣物劣化用的診斷項目和與該診斷項目有關(guān)的多個測量項目，在一定環(huán)境下從全新品和經(jīng)使用品的絕緣物試樣采集診斷項目的測量數(shù)據(jù)，在常規(guī)環(huán)境下采集各測量項目的測量數(shù)據(jù)，用MT法(即馬哈朗諾比斯-塔格奇系統(tǒng)法)法以1個指標(biāo)表示各測量項目的測量數(shù)據(jù)，并且制成表示該1個指標(biāo)與診斷項目的測量數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)圖；第2步驟，準(zhǔn)備表示診斷項目與影響該診斷項目的外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性圖或特性式；第3步驟，對作絕緣診斷的測量對象用MT法以1個指標(biāo)表示各測量項目測量的診斷用測量數(shù)據(jù)，并且從所述第1測量步驟中預(yù)先制作的相關(guān)圖讀取與該1個指標(biāo)對應(yīng)的診斷項目的數(shù)值；第4步驟，用第2步驟中預(yù)先準(zhǔn)備的特性圖或特性式，制成表示第3步驟獲得的診斷項目數(shù)值與外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性曲線，獲取考慮外部因素的影響的絕緣診斷時間點上的診斷項目的修正值；其中，利用該修正值診斷絕緣物的劣化狀況。
采用本發(fā)明，選定與診斷項目具有相關(guān)關(guān)系的多個測量項目，預(yù)先準(zhǔn)備表示以1個指標(biāo)示出多個測量項目的測量值的數(shù)據(jù)與診斷項目測量值的相關(guān)的相關(guān)圖、以及診斷項目受外部因素的影響的特性圖或特性式，用1個指標(biāo)表示測量多個測量項目所得的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)該指標(biāo)，用相關(guān)圖和特性圖或特性式獲取診斷項目的修正值，并且利用該修正值作絕緣物劣化診斷，因而能方便地取得排除受外部干擾的影響的一定環(huán)境下的診斷數(shù)據(jù)，同時還能取得任意外部環(huán)境下的診斷數(shù)據(jù)，提高劣化診斷的精度。


圖1是實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的流程圖。
圖2是選定實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的測量項目的流程圖。
圖3是判斷實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的測量項目有效性的因果圖。
圖4是實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的表面電阻值與馬哈朗諾比斯距離的相關(guān)性的相關(guān)圖。
圖5是實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的濕度與表面電阻值的關(guān)系的特性曲線圖。
圖6是實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的特性曲線利用方法的說明圖。
圖7是利用實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法得到的壽命估計圖。
圖8是實施方式2的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的絕緣物電等效電路的圖。
符號說明1……導(dǎo)電部2……導(dǎo)電部3……絕緣物具體實施方式
實施方式1本發(fā)明在電氣設(shè)備絕緣劣化診斷中，考慮診斷對象物的類型、外部環(huán)境(溫度、濕度、外部干擾等)等，決定診斷項目，選定與該診斷項目相關(guān)程度大并且能方便地在現(xiàn)場用短時間測量而不受外部影響的多個測量項目，根據(jù)這些項目的測量結(jié)果綜合判斷，進(jìn)行準(zhǔn)確的劣化診斷，進(jìn)而用以邏輯方式導(dǎo)出的閾值，估計“壽命”或“剩余壽命”。
圖1是示出實施方式1的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的步驟的流程圖。下面按照圖1說明發(fā)明的步驟。
首先，作為第1步驟，選定判斷診斷對象電氣設(shè)備的絕緣性能劣化用的診斷項目，并選定與該項目相關(guān)關(guān)系密切的多個測量項目。
簡單說明絕緣診斷中使用診斷項目和多個測量項目的理由。絕緣物的劣化因絕緣物的類型、使用環(huán)境、外部環(huán)境而大為不同。因此，作為與該絕緣物相稱的診斷項目，如果是例如電測量，則從“局部放電”、“表面電阻”、“tanδ”、“泄漏電流”等項目中選擇最佳的，在現(xiàn)場測量這些項目不容易受外部干擾影響。于是，采集多個或是該診斷項目的劣化原因、或相關(guān)性密切而且能方便地在現(xiàn)場測量的項目，將其作為測量項目。例如，將“局部放電”作為診斷項目時，把“光澤”、“表面腐蝕度”、“分解氣體量”選為測量項目。通過直接測量選定的測量項目，間接且從多個項目綜合地判斷原診斷項目。
接著，準(zhǔn)備多個與測量對象電氣設(shè)備的絕緣物相同的絕緣物的全新品和經(jīng)使用品(例如用戶長年使用的劣化品)的絕緣物試樣。從這些絕緣物試樣采集在一定環(huán)境(例如溫度20℃、濕度50％以下。把這些稱為基準(zhǔn)環(huán)境)下對診斷項目進(jìn)行測量的測量數(shù)據(jù)。同時，從該試樣對各測量項目采集測量數(shù)據(jù)。接著，對每一試樣用質(zhì)量工程學(xué)領(lǐng)域熟知的馬哈朗諾比斯-塔格奇系統(tǒng)法(下文簡稱為MT法)，將各測量項目的測量數(shù)據(jù)表示為1個指標(biāo)(馬哈朗諾比斯距離)，制成表示該1個指標(biāo)與診斷項目測量結(jié)果的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)圖(參考圖4，后面詳細(xì)說明)，從而取得用1條線表示相關(guān)關(guān)系的主曲線(S11)。此相關(guān)圖中，表示診斷項目值的橫軸數(shù)值是基準(zhǔn)環(huán)境中的值。
接著，作為第2步驟，準(zhǔn)備并制成表示診斷項目與對其影響的外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性圖(參考圖5，后文詳細(xì)說明)或特性式(S12)。這里的外部環(huán)境因素是指步驟1中采集診斷項目數(shù)據(jù)時作為基準(zhǔn)環(huán)境的環(huán)境項目。在上述例子中是指溫度和濕度。但是，多個外部環(huán)境因素每一個都對多個診斷項目制成特性圖，需要大量勞力，因而如果能規(guī)定影響特別大的外部環(huán)境因素(例如濕度)，則僅查看與該因素的關(guān)系，實用上就足夠了。
特性圖的制作方法為準(zhǔn)備多個絕緣物試樣(可與步驟1的絕緣物試樣不同)，利用加速劣化制成劣化程度不同的試樣，這些試樣的每一個將外部環(huán)境因素作為參數(shù)，測量診斷項目，并且把測量結(jié)果表示為例如橫軸為外部環(huán)境因素的大小，縱軸為診斷項目測量值的曲線。這樣，就能得到劣化程度不同的診斷項目的以外部因素作為參數(shù)的多條特性曲線。
也可預(yù)先將特性曲線以數(shù)學(xué)公式表示，并使用該公式制成特性曲線(后面說明具體例子)。
以上的第1步驟至第2步驟是現(xiàn)場診斷對象電氣設(shè)備絕緣診斷前事先準(zhǔn)備好的準(zhǔn)備作業(yè)。
接著說明第3步驟。此步驟及其后為實際設(shè)備中的絕緣診斷用的測量和診斷作業(yè)。首先，各測量項目對診斷對象電氣設(shè)備的測量對象絕緣物采集診斷用的測量數(shù)據(jù)。雖然按照測量項目采集，但通常在停電狀態(tài)下直接測量絕緣物，或從絕緣物提取試樣，并測量該試樣。用MT法將測量結(jié)果作為1個指標(biāo)。接著，用上述第1步驟中制成的相關(guān)圖的主曲線，讀取與1個指標(biāo)對應(yīng)的診斷項目的數(shù)值(S13)。這里讀取的診斷項目的數(shù)值如前面所說明，是基準(zhǔn)環(huán)境下的值，因而不受測量時現(xiàn)場的外部因素的影響，能獲得一定環(huán)境下的測量結(jié)果。
接著，作為第4步驟，用第2步驟中制成的特性圖或特性式，根據(jù)第3步驟中獲得的診斷項目的數(shù)值(基準(zhǔn)環(huán)境中的值)制成表示外部環(huán)境因素與診斷項目的關(guān)系的特性曲線，后面說明具體的制作方法。
此特性曲線是將現(xiàn)場測量時間點上的診斷項目外部環(huán)境因素(例如濕度)作為參數(shù)的特性曲線。因此，例如外部因素為濕度，則可從此特性曲線讀取濕度0％至100％的全部診斷項目的值(S15)。
以上那樣采用第1至第4步驟，則根據(jù)與診斷項目相關(guān)關(guān)系密切的多個測量項目進(jìn)行判斷，因而能多方面判斷診斷項目；又由于獲得將外部環(huán)境因素作為參數(shù)的診斷項目值的特性曲線，與測量時間點上的外部環(huán)境因素?zé)o關(guān)，所以能求出與任意外部環(huán)境值對應(yīng)的診斷項目值，準(zhǔn)確掌握絕緣物劣化狀態(tài)。
又，下面說明根據(jù)以上的結(jié)果，高精度進(jìn)行壽命診斷的方法。首先，準(zhǔn)備表示診斷項目與使用年數(shù)(經(jīng)歷年數(shù))的相關(guān)關(guān)系的壽命估計圖，畫出診斷項目的初始值(即全新品時的值，可用第1步驟中測量的值)和第4步驟獲得的測量時間點上的診斷項目值，連接該2點，作為劣化趨勢線，并且根據(jù)該線與預(yù)先求出的診斷項目對應(yīng)閾值的線的交點估計壽命(S15)。即從全新品的時間點到交點的經(jīng)歷年數(shù)為壽命，把測量時間點到交點的經(jīng)歷年數(shù)估計為剩余壽命(參考圖7，后面詳細(xì)說明)。
像以上所述那樣利用此方法，則可用測量時間點上的任意外部環(huán)境值的診斷項目估計壽命，因而可進(jìn)行預(yù)測各種外部環(huán)境的壽命估計。
接著，將受電配電設(shè)備絕緣診斷中應(yīng)用以上所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的情況舉為例子，說明具體的診斷方法。
受電配電設(shè)備使用的絕緣物的主要種類為聚酯樹脂絕緣物、環(huán)氧樹脂絕緣物、酚醛樹脂絕緣物等。作為這些絕緣物劣化的過程，近年來的研究表明其進(jìn)展方式為絕緣物表面污損→吸濕→絕緣電阻減小，漏電電流加大→形成焦耳熱引起的干燥帶(絕緣物表面濡濕狀態(tài)時形成的微干燥間隙)→發(fā)生閃爍放電(沿面微小放電)→發(fā)生表面碳化造成的紋跡放電(局部放電)并發(fā)展→發(fā)展成全面破壞。因此可知，作為劣化診斷項目，測量絕緣物表面電阻并進(jìn)行判斷是有效的。
首先，作為第1步驟，選定診斷項目和測量項目。診斷項目為上述對絕緣物劣化判斷有效的“絕緣物表面電阻值”。然而，表面電阻值那樣的電測量容易受濕度等外部環(huán)境干擾的影響，例如相同的絕緣物劣化程度相同時，如果濕度不同，也會有最大5位數(shù)以上的測量誤差。因此決定直接測量受外部環(huán)境的干擾影響小且為表面電阻變化的因素的劣化原因，同時也考慮在現(xiàn)場測量的方便性，從而選定與表面電阻相關(guān)關(guān)系密切的化學(xué)方面的測量項目“離子量”、“色差光澤量”作為測量項目。作為離子的種類，有硝酸離子、硫酸離子、氯離子、鈉離子、氟離子等。關(guān)于色差，有色彩(光亮度)、色彩(黃)等。預(yù)先知道與測量對象絕緣物的相關(guān)關(guān)系的密切程度時，只要適當(dāng)選擇即可，但本實施方式利用下面的方法從各項目提煉最佳測量項目。
圖2是從候補(bǔ)測量項目選定測量項目的流程圖，圖3是判斷測量項目有效性的因果圖。下面參照該圖進(jìn)行說明。圖2中，首先，作為估計與診斷項目的表面電阻值相關(guān)的多個候補(bǔ)測量項目，選擇色彩、光澤、成分(碳化氫等)、離子附著量等15項(S21)。圖3的橫軸上列出的是候補(bǔ)測量項目。
接著，使用絕緣物試樣，對這每一個項目利用MT法將使用該項目時和不使用時的效果程度(有效性)表示為SN比(S22)。圖3中，對于各候補(bǔ)項目，診斷中使用該項目時為“有”，不使用時為“無”，在縱軸上表示SN比?？芍蚁鄿p，其差越大，“有”時的效果越顯著。
接著排除無效候補(bǔ)測量項目，進(jìn)一步從有效候補(bǔ)測量項目中提取效果更顯著的項目，將其選定為測量項目(S23)。根據(jù)圖3，提取SN比高的色彩(黃)、硝酸離子和硫酸離子等3個項目，將其選定為測量項目。
按選定的測量項目證實相關(guān)性，在相關(guān)性不充分時，舉出別的候補(bǔ)測量項目，再次實施S21～S23的作業(yè)。當(dāng)然，除上述例子外，也可用從該SN比判斷有效性，以查找候補(bǔ)測量項目的方法。
采用上述根據(jù)SN比決定測量項目的作業(yè)，具有能客觀地提取測量項目，同時查明主劣化因素的效果。
接著，準(zhǔn)備多個使用時間不同于絕緣物與測量對象絕緣物相同的全新品的經(jīng)使用品的絕緣物試樣，并且從這些試樣測量色彩(黃)、硝酸離子量和硫酸離子量等3個項目。色彩用例如簡易色素計測定黃色的濃度。各離子量用例如離子試紙和高靈敏度反射式光度計，測量復(fù)制在離子試紙上的離子濃度，色彩和離子量幾乎不受溫度和濕度影響，因而可在常溫下測量。接著，用與上述相同的試樣測量表面電阻值，但由于表面電阻值受濕度影響大，利用例如屏蔽掉外部環(huán)境干擾的干擾屏蔽室，在溫度20℃、濕度50％那樣的一定環(huán)境(基準(zhǔn)環(huán)境)下測量。接著，用MT法將上述測量的色彩和兩種離子量作為1個指標(biāo)(馬哈朗諾比斯距離)求出，并表示成圖4所示的相關(guān)圖，示出表面電阻值與馬哈朗諾比斯距離的相關(guān)性，得到主曲線。圖4中，右下方的多個塊表示全新品，馬哈朗諾比斯距離越遠(yuǎn)，與全新品的差別越大，表示劣化越進(jìn)展。如果知道馬哈朗諾比斯距離，就能從主曲線知道表面電阻值。這里獲得的表面電阻值是基準(zhǔn)環(huán)境中的值。
接著，作為第2步驟，進(jìn)行的作業(yè)用于查找濕度作為外部環(huán)境對表面電阻值的影響，即查找表面電阻與濕度的關(guān)系。即使表面電阻值相同的劣化品，表面電阻值也因濕度而有很大變化。將色彩、離子量作為測量項目時，不太看到溫度的影響，因而不考慮溫度。
首先，準(zhǔn)備多個絕緣物試樣。在室溫下改變時間，1天、2天暴露在例如硝酸水溶液的蒸氣中的試樣干燥后，在環(huán)境室內(nèi)20℃條件下，分級改變濕度，從5％～95％，測量各時間點的表面電阻值。圖5是表示濕度與表面電阻值的關(guān)系的特性曲線圖。該圖中，虛線表示的是從測量結(jié)果獲得的曲線，畫出測量結(jié)果，使其平滑連接。A表示全新品的曲線，B、C、D、E等越下方的曲線越是劣化程度高的絕緣物的特性曲線。顯然，劣化越發(fā)展，越容易受濕度影響。
特性曲線的制作中，準(zhǔn)備許多劣化程度不同的試樣，則能獲得劣化程度不同的多條曲線，成為很精細(xì)的特性曲線圖，但試樣數(shù)多，需要用于采集數(shù)據(jù)用的大量時間和勞力。因此，如果能將此曲線用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，則什么樣的表面電阻值都能簡便地進(jìn)行濕度修正。測量所得的特性曲線如圖5所示，類似正態(tài)分布曲線的一部分，對該曲線進(jìn)行高斯分布函數(shù)擬合，已在特開2003-9316號公報揭示使用高斯分布曲線的公式化技術(shù)。因此，圖5的實線示出以利用此技術(shù)按高斯分布函數(shù)公式化的特性式描繪的特性曲線。a～e是從對應(yīng)于實測所得的特性曲線A～E從特性式求出的曲線。利用此特性式，如果知道確定濕度的表面電阻值的1個點，就能描繪特性曲線，因而能簡便地讀取任意濕度的表面電阻值。
至此的步驟是實際診斷前的準(zhǔn)備作業(yè)。
接著，作為第3步驟，在設(shè)置診斷對象的受電配電設(shè)備的現(xiàn)場，從測量對象絕緣物的表面堆積物實施色彩(黃)、硝酸離子量和硫酸離子量等3個項目的測量。色彩利用簡易色素計測量黃色的濃度。各離子量例如用離子試紙和高靈敏度反射式光度計測量復(fù)制在離子試紙上的離子的濃度。用MT法將測得的色彩和2種離子量化作1個指標(biāo)(馬哈朗諾比斯距離)。然后，從第1步驟準(zhǔn)備的相關(guān)圖的主曲線讀取馬哈朗諾比斯距離所對應(yīng)的表面電阻值。此電阻值是濕度50％條件下的值。即，利用至此為止的步驟，總能在現(xiàn)場從測量對象絕緣物獲得溫度20℃、濕度50％的表面電阻值，與測量條件無關(guān)。因此，根據(jù)按時間序列測量的測量結(jié)果診斷劣化趨勢時，能原樣利用測量的結(jié)果，不必修正。
接著，作為第4步驟，進(jìn)行濕度修正。圖6是特性曲線利用方法說明圖。在該圖的濕度50％的線上畫出上述第3步驟中從相關(guān)圖獲得的表面電阻值(點P)。在利用預(yù)先準(zhǔn)備的特性曲線時，如果點P附著在曲線上，該曲線就是測量的絕緣物的表面電阻與濕度的關(guān)系曲線。曲線上不附著點P時，可根據(jù)點P的上下曲線的距離重新制作通過點P的曲線。
利用上述特性式，就不必預(yù)先準(zhǔn)備特性圖，可根據(jù)點P的表面電阻值，按照高斯分布函數(shù)的特性式描繪曲線。此曲線成為測量中所得的表面電阻值的濕度依賴曲線。如圖中的粗箭頭號所示，設(shè)濕度50％條件下的表面電阻值為11(logρΩ)，則可根據(jù)此數(shù)值，利用公式求得粗曲線那樣的與濕度的關(guān)系曲線。因此，可知任意濕度下的測量時的表面電阻值。
接著，根據(jù)上述結(jié)果估計壽命。圖7是本實施方式的電氣設(shè)備絕緣診斷方法的壽命估計圖。壽命估計圖制作如下。使縱軸為表面電阻值(取為對數(shù)標(biāo)度)，橫軸為使用年(經(jīng)歷年)，并且在左端的縱軸上畫出全新品時的絕緣電阻值(點甲)。接著，畫出上述第3步驟中從相關(guān)圖中讀取的濕度50％條件下的表面電阻值(點乙)。又從上述第4步驟中獲得的特性曲線求出作為估計壽命的基準(zhǔn)的任意濕度下的值，并畫出(點丙)。點乙總為濕度50％條件下的值，因而在例如與別的測量時間點上的值比較，以查看趨勢等情況下，能作出與氣候等無關(guān)的一定的診斷。點丙例如為濕度100％時的值，則在最嚴(yán)格的條件下判斷后面說明的壽命。通常，實際上取為霉雨時和臺風(fēng)時的濕度。接著，畫連接點甲和點丙的直線，該線就成為測量對象絕緣物的劣化趨勢線。
定期進(jìn)行壽命估計時，畫出將上次的結(jié)果作為起點的劣化趨勢線，就能查看符合實際狀況的劣化趨勢。
接著，與橫軸平行地畫出預(yù)先設(shè)定的表面電阻值的閾值，以估計壽命。閾值可根據(jù)例如規(guī)定來決定，或從過去的事例導(dǎo)出，或由后面說明的實施方式2中求出的公式計算并求出。將此閾值的線與劣化趨勢線的交點(點丁)所對應(yīng)的使用年估計為壽命。因此，畫出從壽命到測量時間點的經(jīng)歷年，就能求出估計剩余壽命。圖7中，劣化趨勢線在點丁右側(cè)急劇下降，其原因在于，該點以后劣化快速發(fā)展，導(dǎo)致通地、短路的概率急劇提高。
綜上所述，根據(jù)實施方式1的本發(fā)明，能獲得排除外部環(huán)境干擾的影響的一定環(huán)境中的診斷數(shù)據(jù)，同時獲得將外部環(huán)境因素作為參數(shù)的診斷項目值的特性曲線，而與測量時間點的外部環(huán)境因素?zé)o關(guān)，因而可求出任意外部環(huán)境值所對應(yīng)的測量項目值，準(zhǔn)確掌握絕緣物劣化狀態(tài)。
又，利用與診斷項目具有相關(guān)關(guān)系的選擇的多個測量項目進(jìn)行判斷，因而能多方面判斷診斷項目，使測量精度提高。
又，利用測量結(jié)果估計壽命時，能利用任意外部環(huán)境值的診斷項目，因而可進(jìn)行預(yù)測各種外部環(huán)境的壽命估計。
而且，為了從測量結(jié)果獲得將外部環(huán)境因素作為參數(shù)的修正值，可以利用特性式，簡便地制作測量結(jié)果的外部環(huán)境因素依賴曲線。
實施方式2實施方式2的電氣設(shè)備絕緣物診斷方法，其特征在于，理論上求出壽命估計時的閾值。從診斷對象電氣設(shè)備的絕緣物取得測量數(shù)值，使用相關(guān)圖讀取表面電阻值，由修正曲線求出濕度依賴曲線，從壽命估計圖求出劣化趨勢線，以估計壽命。至此，與實施方式1相同，因而省略詳細(xì)說明。本實施形態(tài)中的閾值按照以下方法求出。
圖8為本發(fā)明實施形態(tài)2的電氣設(shè)備絕緣物的電等效電路圖。如該圖所示，導(dǎo)電部1與導(dǎo)電部2之間，設(shè)置例如環(huán)氧樹脂注塑品組成的絕緣物3，支持導(dǎo)電部，并使其絕緣。電氣設(shè)備中使用的絕緣物形狀多種多樣，該圖為了說明，按模式示出。后面說明圖中的符號。
接著，說明閾值運(yùn)算方法。使絕緣物3的絕緣沿面距離為L，導(dǎo)電部1、2之間的外加電壓為V。絕緣物3的每單位長度的靜電容為C1～Cn，表面電阻為R1～Rn。為了嚴(yán)格，也需要考慮絕緣物3的內(nèi)部的絕緣電阻R，但市電頻率(50/60Hz)的情況下，絕緣物3的阻抗中電容居于支配地位(R＞＞1/C，其中C為絕緣物3全長的電容)，因而可忽略不計。
在這里，到絕緣物3劣化并且在表面形成紋跡的絕緣破壞為止的過程，如實施方式1中所說明，其進(jìn)展發(fā)生為絕緣物表面污損→吸濕→絕緣電阻減小，漏電電流加大→形成干燥帶→發(fā)生閃爍放電→發(fā)生紋跡放電并發(fā)展→發(fā)展成全面破壞。
圖8中，將干燥帶中絕緣物的靜電容表示為Cg，將表面電阻表示為Rg。用式1和式2表示干燥帶部的阻抗Zd和其它部分的每單位長度阻抗Zp。
如果加電的整個絕緣物3的阻抗為Z，則Z＝Zd+Zpn，因而Z中代入式1、2，可得式3。
這里，n為將絕緣物3的絕緣沿面距離L按單位長度劃分的數(shù)量，因而是與絕緣沿面距離L成正比的系數(shù)。現(xiàn)計算絕緣物3的表面上發(fā)生閃爍放電的條件時，由于圖8所示的干燥帶部的表面電阻Rg足夠高，絕緣物3的表面分擔(dān)的電位取決于靜電容Cg的阻抗。因此，Z可用式4近似表示。
下面的式5給出對絕緣物3加電的外加電壓V與干燥帶施加的電壓Vg的關(guān)系。
這里，如果求出vg超過起火花電壓vi的外加電壓V的條件，則能用下面的式6計算閃爍放電發(fā)生電壓Vi。
Cg取決于干燥帶間隙的長度t，vi也同樣取決于t。vi按所謂“帕邢火花開始電壓”給出，可用下面的式7近似表示大氣壓下的vi。
根據(jù)式6，整理公式，使Rn在左邊對公式進(jìn)行整理，如果求發(fā)生放電的表面電阻值Rs，則Rs如式8所示。
Rs(MΩ)a×Eb/(L×T) ……(8)其中，E額定電壓(KV)，L絕緣沿面距離L(mm)T絕緣厚度(mm)。a、b為取決于頻率和絕緣物類型的常數(shù)。從式8可知，開始放電的表面電阻值Rs與絕緣沿面距離和絕緣厚度的乘積成反比。該開始放電的表面電阻值Rs指出因絕緣物的材質(zhì)、形狀、使用條件而可能出現(xiàn)放電的點。發(fā)生放電時，大氣中存在的離子起化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生促使絕緣物性能劣化的化合物，使紋跡發(fā)展到全面破壞，因而將該開始放電的表面電阻值Rs定為閾值。
綜上所述，采用本發(fā)明實施方式2，從絕緣物的類型、形狀、工作電壓等診斷對象絕緣物的數(shù)值和開始放電的電壓，以邏輯方式求出閾值，因而能獲得客觀且高精度的閾值，并可根據(jù)該值估計準(zhǔn)確的壽命和剩余壽命。
生產(chǎn)事業(yè)上的可用性本發(fā)明用于例如化學(xué)公司、電氣瓦斯公司、食品公司等廣泛使用的配電設(shè)備的開關(guān)機(jī)構(gòu)等中用的絕緣物的診斷，能通過準(zhǔn)確診斷絕緣劣化狀況，防止通地、短路等重大事故于未然。
Zd=Rg/ωCgRg2+(1/ωCg)2---(1)]]>Zp=Rn/ωCnRn2+(1/ωCn)2---(2)]]>Z=Rg/ωCgRg2+(1/ωCg)2+(Rn/ωCnRn2+(1/ωCn)2)n---(3)]]> vg=V(ZdZd+Zp·n)=V[(1/ωCg)/{1/ωCg+(Rn/ωCnRn2+(1/ωCn)2)n}]---(5)]]>
Vi=ωCg[1/ωCg+{Rn/ωCnRn2+(1/ωCn)2}n]vi---(6)]]>vi=235×100.37|log(t/0.0076)|1.53---(7)]]>
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，包含以下4個步驟第1步驟，選定診斷電氣設(shè)備所用絕緣物劣化用的診斷項目和與該診斷項目有關(guān)的多個測量項目，在一定環(huán)境下從全新品和經(jīng)使用品的絕緣物試樣采集所述診斷項目的測量數(shù)據(jù)，在常規(guī)環(huán)境下采集所述各測量項目的測量數(shù)據(jù)，用MT法、即馬哈郎諾比斯-塔格奇系統(tǒng)法，以1個指標(biāo)表示所述各測量項目的測量數(shù)據(jù)，并且制成表示該1個指標(biāo)與所述診斷項目的測量數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)圖；第2步驟，準(zhǔn)備表示所述診斷項目與影響該診斷項目的外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性圖或特性式；第3步驟，對作絕緣診斷的測量對象，用MT法以1個指標(biāo)表示所述各測量項目測量的診斷用測量數(shù)據(jù)，并且從所述第1步驟中預(yù)先制作的所述相關(guān)圖讀取與該1個指標(biāo)對應(yīng)的所述診斷項目的數(shù)值；第4步驟，用所述第2步驟中預(yù)先準(zhǔn)備的所述特性圖或特性式，制成表示所述第3步驟獲得的診斷項目數(shù)值與所述外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性曲線，獲取考慮所述外部因素的影響的絕緣診斷時間點上的所述診斷項目的修正值；其中，利用所述修正值診斷絕緣物的劣化狀況。
2.如權(quán)利要求1中所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，所述第4步驟的所述劣化狀況診斷在表示診斷項目與經(jīng)歷年數(shù)相關(guān)關(guān)系的壽命估計圖上畫所述第1步驟中測量的所述診斷項目的全新品的值與所述第4步驟獲得的所述診斷項目的修正值，制成劣化趨勢線，并根據(jù)該線與預(yù)先求出的所述診斷項目的閾值的交點估計壽命。
3.如權(quán)利要求2中所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，從根據(jù)因絕緣物劣化而產(chǎn)生火花的放電發(fā)生電壓制成的計算式求出閾值。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，所述第1步驟中的所述測量項目的選擇從估計與所述診斷項目相關(guān)的多個候補(bǔ)測量項目采集測量數(shù)據(jù)，利用MT法求SN比，并選擇相關(guān)性比較密切的候補(bǔ)測量項目作為測量項目。
5.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，所述第2步驟將所述外部環(huán)境因素作為參數(shù)，預(yù)先從所述多個絕緣試樣測量所述診斷項目，用特性曲線表示所述診斷項目與所述外部環(huán)境因素的關(guān)系，并且利用高斯分布函數(shù)將該特性曲線表達(dá)為數(shù)學(xué)公式。
6.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的電氣設(shè)備絕緣診斷方法，其特征在于，將所述診斷項目定為絕緣物的表面電阻值，將所述測量項目定為色差和多個離子量，將所述外部環(huán)境因素定為濕度。
全文摘要
本發(fā)明提供電氣設(shè)備絕緣物診斷方法，其測量可不受外部環(huán)境影響，能按任意的外部環(huán)境修正所得的診斷數(shù)據(jù)。其中，選定診斷項目、與該診斷項目相關(guān)關(guān)系密切的多個測量項目，根據(jù)從絕緣物試樣采集的診斷項目和各測量項目的測量數(shù)據(jù)，在相關(guān)圖上表示診斷項目與測量數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系(S11)，準(zhǔn)備表示診斷項目與外部環(huán)境因素的關(guān)系的特性圖或特性式(S12)，對作絕緣診斷的測量對象絕緣物用MT法以1個指標(biāo)表示對各測量項目進(jìn)行測定的診斷用數(shù)據(jù)，從預(yù)先制成的相關(guān)圖讀取與該指標(biāo)對應(yīng)的診斷項目的數(shù)值(S13)，用特性圖或特性式將讀取的數(shù)值與外部因素的關(guān)系表示為特性曲線，并獲取考慮外部環(huán)境因素的診斷項目的修正值(S14)。
文檔編號G01R31/12GK1580735SQ20041004345
公開日2005年2月16日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者岡澤周, 三木伸介 申請人:三菱電機(jī)株式會社