u.D.C.る21.315.る2
日 立 が い し 汚 損 検 出 装 置Contamination Detector for PorcelainInsulator
岩 瀬 秋 義* 加 藤 清 次**AkiyosbiIⅥraSe
内 容
日立製作所では,がいし汚担検出装置を開発し,
トがいしのコロナ電流および漏えい電流を測定し,
して安全率を考えた管理限界を決めることができ,
きる｡
SeijiKat6
梗 概
九州電■力株式会社大村発電所に納入した｡
井 上 利 夫***Tosbio Tnoue
これはパイロツ
その指示によって汚損皮を判別するもので,せん絡値に対
注水洗浄装置と併用した場合保守の合理化を計ることがで
1.緒 口
近年各種がいし汚損時の絶縁劣化について関心が高まり,注水洗
浄そのほかの対策が考慮されるようになった(1卜(3)｡これらの対策の
一環として,常時その汚損状態を正確につかむことが管理上必要で
あるが,パイロットがいしを設け随時線路から切離し,表面汚損物
を落して分析することは時間と労力を必要として,台風時のように
短時間で塩害をうけ汚損するような場合ほ,事実上測定ができない
場合が多い｡このため系統電圧を印加したまま常時汚損状態を検｢H
できる装置が要望されていた｡日立製作所でほこの目的に沿ったが
いし汚損検出装置(4)を開発し,今卜･仇州電力株式会社大村発電所に
納入し好結果を得ている｡以下検H装置の概要,測定結果,汚損と
絶縁耐力の関係などについて説明する｡
2.検出装置の構造
本装置ほ弟1図および弟2図に示すとおりパイロットがいし,測
定装置および記録装置からなる｡パイロットがいしには常時運転電
第1岡 パ イ ロ､ソト が い し
* 九州電力株式会祉大村発電所**
日立製作所国分⊥場
***日立製作所日立研究所
保三隻間隙
1ニトがいし
凧
放電管
〟′
佑
佑
β物
無誘導抵抗
無言秀導抵抗
ヒューズ
無誘導廼抗
高周波ケープル 高槙炉演芸
仇〟z----一直流記録電流言†
第2岡 が い し 汚 損 検 出 回 路
幅愚
〟2
第3図 増 幅 器 お よ び 電 源 部
ほが印加されており,がいしの汚損畳に応じた電流が流れ,これを
士別高し盤流して記録するものである｡この電流の大きさにより汚損
-㍉ミニを判定するのであるが,電流波形には商用周波成分の電流(以下
揃えい電流と呼ぶ)と,高周波成分(以下コロナ電流と呼ぶ)があ
る._Jこの2桂の電流を個別に測定することにより,がいし表面の汚
損星とその分布状態が判明し,せん給電圧を正確に推定することが
できる(つ
2.1パイロットがいし
/くイロットがいしは変電所内に設置された機器と同一の支持がい
ー16一
立 が い
立
菱-■.､_…竃≡_ノー_羞.塵‾=________ノ慧撃望蟹≠蒐珊蒜芸慧望塁彗蒜芸警李璽東房吉詑■!空空室垂_
ノ触ゝ或
しを使川し,
り)●
汚 損 検 出 装 置
(左コロナうは流川,右淡白えい心沈川)
第4図 記 録 ′■に 統 計
第5図 霧.窒
Tl
bnへ
⊥
Jトγ
-㍍
.♂一【‖‖U〃叫
ll
】
‡
l
h宅勺･-
撃バ
壷 ふノOY-♪
観
杖[〃
第6図 80.5kV ラップがいし寸法同
位冊持と汚以状態が変らないようにした‖
2.2 測定装置
測延裟こE王ほ鵬えい′iE流の摘川畑披成分を測定する整妄持と, コロナ
錯
1♂♂♂
し依7
仰
ハ==-
-▲J
(N茸)
撃
-
hh
ヽ
/戯ク
｡メガ
/ガ
付
く:当
≡二
響
く/β
＼
J
電流測定装『亡および保護装閃からなっている｡
(a)加えい電流の洲定
第2図に示すようにがいし耐を流れる電流むセレン紫流拭卜亡令
波整流し,記録電流計で測定する｡コロナのようなパルス電流ほ,
-17-
1261
×_×_×一rX一大一ペ〔J)
汚損量
(り;JJ物〆
(∠):』〆′ノ
り):〝〝
芸室内の変イヒ
〟℃〝%l一-ガ㍗.ガg
∠♂ ♂♂ ムク(財
伯7
経 過 時 間 (加〟)
第7岡 霧室内でのメガ一倍の変化
(.り
〆
/ノ/
(/)
ノぶ7 必ク
ズー一丁-X-×
汚損量
(/いJJJ覗/加ノ
(∠トJ材･
(J)TJピ･･
蒜室内の変化
〟㍗∂㍑一/∫で.ガ;ま
〟 〟 ガ 必 /〝 /ガ /ガ
経 過 時 間(加〟ノ
第8図 霧妄開放後のメガーの変化
1262 昭和35年12月
付〃
〃
〃
ハ〃)
(～章)
蝶什
聖
′+べ哩叫
論評立
/♂♂
♂月U
吉0;
●●
●0●
0世ん絡したモの
甜
卯
へ型蕪継い這)出柑味霊波ヾ中
〃
βJ材 β/
メ プ7一
個(/雌)
〟 /♂ ∠♂
第9岡 メガ一倍と電圧印加初期の漏えい択抗
汚 損 量
×---------一/∠耽仰ZO‾一‾‾‾
■‾‾J7
●‾‾‖‖▲‾▲‾J4′′
△▲‾‾‾･‾‾‾･‾7Z･
⑳
在〉
⑳
♂β
〃U
n〃U
〃
卯
〃
(型蚕淋ユふこ
出紺臣嘲～
◎
◎
⑳
㊥
△
0
●●
△
世ん絶した煽合
メ
メ
◎×
×/(∋
△
●
△
00
β♂/ ♂♂J ♂/ ♂J /♂
j届えい婚杭(〟β)
第10図 極 間 電圧 と 漏 え い 抵抗
セレンの静電容量によって通過するのではとんど現われず,商用
周波成分が大部分である｡
(b) コロナ電流の測定
弟2図のがいしに直列につながれた撫誘導′抵抗から分圧して,
高周波rL哨由ケーブルによって導かれたコロナによる振動電口㍉･ま,
減衰箸乱高域ろ波器を通り,10kc以下の成分を除かれ,また適当
な波高値に減衰されて,パルスのみが増幅器にはいる｡増幅され
た/くルスはFlり+変成器を通り,ゲルマニュウムダイオードにより
整流されて記銘電流計を動作させる｡
減衰器ほ60dbまでの臥洞整用と,20db までの締調整用があ
る｡高域ろ波器ほ,L,Cによるもので,3,6,10kcの三つに切
＼
＼＼
＼
第42巻 第12号
一
×
＼ヂ＼＼
＼
＼
♂/ ♂∫ /
届えい電流 一月)(実効値)
第11岡 漏洩電流 と せ ん 絡 限 界 電圧
換えることができる｡
(C)保護装置
これら測定装置は/くイロットがいしと直列に接続されているの
で,万一がいしがせん結した場合を考えて,保護間隔および放電
管を弟2図のように設置し,さらにケーブル入し-†にほヒューズを
そう入した｡保護間隙の放電電圧を1,000Vに調薬L,放電管の
放電電圧は200-300V とした｡
3.汚損とせん絡電圧
桧山装置によりがいしの汚損を判定するには,まず汚損竜と吸線
量およびせん終電旺の関係を明らかにする必要がある｡このため弟
5図に示す試験j日露窒を設け,80.5kVラップがいし(弟d図)につ
いて,ラリ択竜と扱き捉時の絶縁寸まミ抗およびせん給電旺との関係につい
て調査した｡露呈は15.6m3の大きさで,1kWの電熱音詩4個を川い,
6,000c1112 の表佃積から水蒸気を蒸発させた｡以下試験結果の概要
について述べる｡
3.1【吸湿量と汚損および漏えい抵抗の関係
供試がいしをそれぞれ0.2,0.4,3.6mg/cm2に汚損させて乾燥し,
霧室中に140分間放置した場合,吸鍵による漏えい抵抗の変化と経
過時間との関係を弟7図に示す｡第8図は芽室のとびらを開放した
場介の測定結果の一例を示す｡この結果から漏えい抵抗は汚損量の
ほか吸撤去によっても!顔著に変化することが明らかである｡すなわ
ち漏えい択杭または漏えい電流から汚損などを判定するためにほ吸
紬連量を一定に保つ必要があることが知れる｡
3.2 漏えい抵抗とせん終電圧
がいしの汚以址を1.2～7.2mg/cm2の問変化させて,吸湿時のせ
ん終電圧を測定し,弟1表に示す結兇を得た｡これによると漏えい
電流より算出した漏えい抵抗と,1,000V メガ一にて測定した値と
の間には若干の相通をfにじた｡弟9図はこの関係を示す｡弟】0図
ほ,弟1表よりiふi看えい抵抗とせん給電圧の関係を墜Ⅰ埋したものであ
る｡.第11図は漏えい電流とせん給電圧の関係を示すもので,この
lヌiから明らかなように,汚択和こかかわらず,せん絡限界電圧ほ猫
えい電流から判鑓できることが知れる｡すなわちせん絡限卯電圧と
漏えい馬流との間にほ斑紋約関係があり,これを実験式でホすと次
式のようになる｡
一18-
立 が い し 汚 損 検 出 装 置 1263
第1表 80.5kV ラ ッ プ が い し せ ん 格 式験結果
汚損丑
(mg/cm2)
印加`屯圧
(kV)
訓40506070
8090000010
3040505040
5060800030
4050606050
糾70605000
9070502030
4040405050
6000和郎70
1
1
1
1
1
絶 縁 抵 抗
(メガー伯M【2)
印加前l印加後
訓
2638
詣
7
7
7
7
704
04
04
040909
1716n
12測
器
24
25
05
05
07
10
20
謝3〇
一8一4042
一14一一.23
(U
O
一一一〇509.10
0
(U
131213”
¶一一一
〇
〇
〇一一-一一.〇一.4一】
2
1
漏 え い 一花流
波 高 伯 (A)
0.35→0.35
0.49←0.49
0.56→0.7
0.7-0.7
0.84→0.73
0.85-1.53→振切
0.2→0.1
0.2･→0.1
0.55一ヽ0.1
0.55→0.1
0.2一斗0.23
0.34→0,4
0.25→0.28
0.27-◆0.3
0.056一斗0.056
0.056→0.056
0.056→0.056
0.1l→0.11
0.11一事0.11
0.11→0.11
0.92→0.97
1.1→1.2
1.39-ト1.95
1.67-5.1→振切
0.56→0.56
振 切
0.7-l.95一振切
0.7-1.8一振切
0.49→0.21
0.55 以上
0.48一振切
0.35-0.71一振切
0.28→0.1
0.85→0.96
1.3→1.58
1.75-う9.O
l.7→9一振切
0.45→0.8-→0.05
0.97-9.7一振切
0.47→0.57→0.1→0.4
1.42-4.7一振切
小 一0.35一小
0.05-0.96一振切
0.28→0.1
0.4→0.05
漏 え い 扶 抗
(k出)
+++++++++++++++++++++++++
116110ml15113
128610700測邪
170164266260㈹
25050000028041
4545451224
1
1
1610991528
7000000000
4740503500
5000008039
4131132530
1
1
1
1
2
一川】
4-
5
1
1
2
2
∧U
2
5
0
2
1
絡んせ+
々什H
各H
人Y一爪り
糸
ん
ん
せ
せ
+
+
140- 50一せん絡
117→ 45-せん絡
140→ 33
250→せん絡
240一せん絡
280→せん絡
280→ 780
30→ 31
27.8→22.8
28.8-→30.8
30- 33一せん終
122→ 80→110
72-5.2一せん絡
149→123一◆700一＋175
60→17一せん終
大→240一大
1955- 99→せん終
300→ 850
240→1950
極 閃 屯 ノ工
(kV)
2837465866
75紡粥0010
2439474940
5060800027
3544
535949
807058
4996
紀餌5518
25
3536394949
0000印伽尉
l
l
+
+
+
→
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
→
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
史じ
父U
5
▲4
8
5
5
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
詣37465866
仇8698㈹川
24謝494940
50
60000027
3542
475149
49
55185.9.213935伯
57606700脚
l
l
1
2
1
注:(i)漏えい楓垣間･班は電酎シログラフで測定
漏えい抵抗値=一号諾慧荒荒-で+け(ii)せん絡時のかつこl仙まsヽⅤ,in後,せん絶間始までの時間(～)を示す
1咽ん=0.64-0.()17月β
∫/子=4.4(ヲー0.039Eβ‥(1)
..(2)軌∫:せん絡限夕詩電圧
∫β二 せん終電肛における漏えい電流80
この式からせん給電圧80kVとし脚寺7言kV加上比ている場合の揃えい電流を許附すれば115mAとなる｡すなわち,115mA
以下になるように管製】ければ,汚損が均一---･な場合せん終電托ほ80
kV以上に保たれることが判明した｡
3.3 汚損とコロナ電流の関係
漏えい電流は汚爪立のみでなく,吸湿量によっても大幅に変化す
るため,吸湿量を一定に保って揃えい電流を洲近しなければ,汚損
の程度を判定することができない｡一方コロナ電流による高〃耶必戎
分ほ汚損状態と密接な関係があり,音別貝または吸湿がイく均一な場合
に大きくでる｡第12～14図ほ測定結米の一例で,がいし表面を部分
的に乾燥させた場合漏えい電流は汚損品に関係なく小さいが,コロ
の
無
給内･有
し
し
し
し
し
な
な
な
な
な
せん絡(15･～)
な し
な し
な し
な し
し
し
し
し
し
な
な
な
な
な
し
し
し
し
し
な
な
な
な
な
絡絡
終結絡
絡
絡絡
なな
ん
ん
な
ん
ん
ん
な
ん
ん
ん
な
な
な
せ
せ
せ
せ
せ
せ
せ
せ
しし机→し仇叫叫し丸山糾ししし
し糾し加し
2
.4
絡
絡
な
ん
な
ん
な
せ
せ
せん絡(1.5～)
な し
せん絡(4.0へノ)
な し
な し
度
)‥j.5
温和■2121
22
192121
232329訓
22
25
29知30
20
0
9
2
1
412
第2表 地理的区分と塩分付着量の想定
…竺1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡85851｡｡1｡｡951｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡1｡｡959595芸858585851｡｡1｡｡1｡｡畑1｡｡粥969696器77器779｡9｡
分区
A一H
C一D
限界塩分付着量
(mg/cm2)
0.02
0.05
0.1
0.2
海 よ り の 脈 離
普 通 l季節風,台風の影響大なる場合
一 般 の 地 域
3′～10km
3km以内
5～15km
5km以内
海水しぶきを受ける地点
ナ電流は汚出塁および吸湿量に応じて増大する｡(弟12図)
以上を要約するとがいし表面が一様に汚損しておる場合は,一定
の吸湿条件のもとで漏えい電流を測道すれば,せん終電圧を判定す
ることができる｡さらにがいしはその形状,外的条件から必ずしも
均▲-▲な汚損を期待することができない｡不均一に汚損したがいしで
は.漏えい電流のみから判定した場合,せん終電圧を過大に評価す
るおそれがあり危険な場合が多い｡これを防止するためにほ,コP
-19-
1264 昭和35年12月 日 立 評 論 第42巻 第12号
コロナ電流記録
2♂
コロナ罷5充記録
Zβ
/♂
/♂
J♂2♂
漏えい電流記意表
し剛毛にて塗布したの
部分と薄い部分があり執､斯は外観上乾燥してみり厚
紳介はまだ彰りていない台仁＼ . /
ノ折朗
い
状患)
仙J
〟仇2
ノ他/
仙J
仙.2
仙/
ノ帖ブ
ノ帖2
†
此り
がし､L
がし､し汚損量
がいし清浄
(761mmHg,15勺C 76%)
第12図 常 温, 常 湿 で 測 定
肋
仙
1
-
仙
JJ7ごβ
/Z物β2がいし表面盟分的IZ乾燥
_/(同上)
がし1L表面乾燥状態
〃♂ 〝
漏えい電流記董最
∫〃聯〝2
〝
前 後
抵抗薮イヒ ∫ノ～/2〟β
†いし表面波湿しているが水滴たし
前後がいし汚損量 /?物β2 抵抗変化 7～β〟ク
がいし
(仙ノと同じ)
(霧室内温度 /β♂%温度Z4訂)
β♂
がいし清浄 がいし
イ♂ 〝
第13図 吸 湿 状 態 で 測 定
一20-
立 が い 汚 損 検 Jli 装 置
第3表 大 村 発 電 所 に お け る 測 定 記 録
1265
がいし汚損検出装匠定
日月
測
年
33.9.27
28
29
30
33.10.1
7
(入U
9
(U
1
1
1
2
3
▲4
5
6
1
1
1
1
1
6
7
8
9
(U｢▲
26
27
訪
29
30
133
33.12
塩分付着量
(ng/cm2)
0.027
0.037
423(U(U
9
一4-
5
1
八U
O
ハU
(U
(U
520(U(U
9
5
5
5
亡U
7
7
0
0
<U
qムー
ハU
(U
O
O
(U
<U
∧U
O
73
7
0
1
(U
(U
O
ハU
640(UO
0.0029
0.0025
0.0(ノ81
0.0015
0.0034
0.0028
三_三三里堅__竺里_l洗沖前岳洗浄中l
2.4
4.0
8
2
2
3
1
ハ入U2
一42
4
.4.4
2
2〔入)
82
42
53
(U
5
3
3
5
5
2
2
3.0
漏えい電流(mA)
表右‾‾L読削l
21
13
15
55
0
0
5
5
3
11
.〇.〇
nU
(U
9
(六U
(U
O
(U
QU
l
定例洗浄･･･○
気負条件によ
る洗浄･…‥×
⊂)
○
口
0
測:定
年月Lt
33.12.
7
00
9
0
1
2
3
4
5
6
1
1
1
1
1
1
1
7一父U
9
0
1
1
1
1
2
2
7
凸入U
9
爪U
1
2
2
2
3
3
6
7
(XU
9
<U
l
ワ】
3
4
5
6
7
8
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0
1
1
1
1-
1
1
1
1
1
1
2
l
り山
3
4
5
2
2
2
2
2
26
27
がカ
30
31
l
.A】3
塩分付着量
(mg/cm3)
仇0095
0.0062
5
3
3
4
(U
O
ハU
(U
ハU
4
5
1
3
∧U
ハU
O
O
八U
(U
0.0067
0.07
0.09
0.0039
0.0043
0.0045
0.0046
0.004
0.003
0.0033
4
9
2
爪U
∧U
O
O
O
03
03065
(U
<U
O
O
O.〇.
9
2
1-
00
00
0
(U
7200
鵬
(U
爪U
-21-
がいし汚損検i】1装匠
≒7垂車中ヰ(ふゃ)洗削∫声洗馴1【洗浄前l洗浄小
5.0
3.0
乱0
8.0
定例洗浄‥･○
気象条件によ
る洗浄=…･×
0
0
9
4
2
5
2
3
2.2
3.5
1.2
2.0
2,0
2.5
3.2
5
0
3
2
21
5
7
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強風×12時
時時時時時
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×風強
1266 昭和35年12月
コロナ電流託宣嘉
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仙/
立 評 論 第42巻 第12号
漏えい電流記飯
がいし汚損量 よ4耽〝2
仙Zと同じ状態
前 後
漂碧空竺′ダん†〃仰
前 後
がいし汚損量/Z嘲β2 抵抗薮イヒβ4～J〟β
仙/と同じ状態であるがカオリンのため
水滴が表面ほ現われろまてに至ら在い
十分ゐれている状態 /
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ノ他/ がいし 清浄 碍子温度は露央以下にあり石寺子表面ほ
水滴付着し
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第14図 吸 湿 状 態 で 測 定
ナ電流を同時に測定しておけば,局部的な汚損の程度が判定できる
ので安全である｡
4.九州電力株式会社大村発電所における使用状況
塩害を受ける地域の区分と,その塩分付着量の関係は一般に弟2
表のように想定されている(5)｡大村PSは海岸に近く,この区分に
よれば(C)または(D)地域である｡このためがいし汚掛こは蕊を用
いjetおよびsprayによる洗浄装置が設置されている｡このがいし
汚掛剣⊥協割ま60kV側に設罠されて･脚寺写芋架電されている｡この装置の最近における記録は弟3表のとおりである｡表中虹
分付着量とあるのは,長幹がいしを別i托して塩分付着昂:を試験的に
測定したものである｡洗浄は過2一句鑓期的に子‾fっているが,なお気
象条件の憩い時ほ随時洗浄を実施している｡12月26日強風時の記録
によれば,0.07mg/cm2イ+l若した塩分を洗い落したのち,5時間で
さらに0.09mg/cm2も付着しており,気象発作によっては短時間の
間に相当塩告を受けることがわかる｡
九州電力大村発電所ではこの検=装置と洗浄を併用してきたが,
軽々の記録も得られたので,管理湛準を確立し洗浄の合理化を計る
ことになった｡すなわち短時間噴霧して汚れを落さない程度にしめ
らせ,この時の漏えい電流およびコロナ電流を測定することによ
り,次のとおり管理することにした｡せん終電托は避雷器の許袴端
子電圧の考えを入れて92kVとし,弟11図からこの時の漏えい電1 66
流120mAを求め･常規対地電圧に換算すれば120mAx面×‾て弓
=50nlAとなるが,この発電所で胴径が大きく汚損時のせん給電圧
の低い静電電圧変成器のがいしを考慮して30mAとした｡すなわち
漏えい電流を30mA以下におさえ,コロナ電流が異常に大きくな
いことが確認されておれば,せん終電圧は局部汚損状態においても
92kV以上に管推することができる｡管理の便宜のためタイムスイ
ッチにより,自動的むこ短時間噴霧用バルブを開き,漏えい電流を記
録し,管理限界をこえる場合ほ警報を発することも可能である｡新
港発電所でほ,上記日動警報式を採用している｡
5.結 R
以上九州電力株式会社大村発電所に納入された,がいし汚損検出
装i花の概要について説則した｡火力発電所はほとんど海岸近くに設
吊され,また-･般苑業用受電設備も11勺様な場合が多いが,この場合
本校川装閃をi設摂することにより,合理的な管理が吋能となった｡
本稿が需要者各位のご参考になれば辛いである｡なお終始ご指導を
いただいた九州電力株式会社関係者各位に深く感謝する次第であ
る｡
1
2
3
4
5
-22-
参 諾 文 献
江口:‾電気協会誌第394号57～62
入江:電気協会誌 第394号76～79
せん終電比中門委員会:電学誌77,82049･､60(昭32-･1)
特許出願･い
東京電ノJ千葉火ノブ超高圧塩害対策打合会:千葉大力超高圧
系の塩害対策に関する調査報告(昭32-3)
