部分放電は、高圧電気機器の絶縁劣化の「初期信号」ですが、発生する信号は非常に弱く、数キロヘルツから数ギガヘルツまでの広い周波数帯域を持っています。周波数範囲が正しく選択されていない場合、真の放電信号が見逃されるか、現場の通信干渉や周波数変換器のノイズが部分放電として報告されます。 Wuhan UHV Power Technology Co., Ltd.の技術チームは、周波数範囲の選択は本質的に「感度」と「耐干渉能力」のバランスポイントであり、このバランスポイントはテストされる機器の種類と現場の電磁環境に依存すると指摘しました。
5 つの主流周波数帯域、それぞれに独自の「戦場」がある
現在、業界で主流の部分放電検出周波数帯域は大きく5つに分類されており、それぞれに適用可能な境界が明確です。
低周波領域（10kHz～1MHz）は従来のパルス電流方式です。この方法は、IEC 60270 や GB/T 7354-2018 などの規格によって承認されています。カップリング コンデンサを介して放電パルスの電荷を直接測定し、ピコク (pC) 単位で定量的な結果を得ることができます。
高周波電流方式 (HFCT、3MHz～30MHz) により、周波数ウィンドウが 1 桁増加します。センサーはデバイスの接地線またはケーブルのシールド層にクランプされ、接地回路内の放電パルスによって誘導される高周波電流と結合します。この周波数帯域は、電源周波数ノイズとほとんどの低周波干渉を回避しますが、放電パルスのエネルギーはこの範囲内でも依然としてかなり大きくなります。業界の技術データによると、架橋ポリエチレンケーブルにおける高周波電流法の信号減衰はわずか0.5dB/100mであり、長距離のケーブルセグメントの検出をサポートできます。 HFCT は、ケーブル、変圧器、リアクトルなどの機器のライブ検査およびオンライン監視の主な方法です。
過渡接地電圧方式 (TEV、3MHz ～ 80MHz) は、金属で囲まれた機器向けに設計されています。開閉装置内で放電が発生すると、急速な電流パルスによりキャビネットの継ぎ目、フランジ、接地接続部に過渡的な電位変化が発生します。 TEV センサーは、キャビネットの表面でこの信号を捕捉できます。電気接続が不要で操作が簡単なため、開閉装置の迅速な検査に適しています。ただし、TEV の信号強度はキャビネットの構造やセンサーの結合状態に大きく影響されるため、異なるキャビネットの測定値を水平方向に直接比較することは適切ではありません。
超短波方式 (UHF、300MHz ～ 3GHz) は、現在最も堅牢な干渉防止ソリューションです。放電パルスの立ち上がり時間は非常に短く、対応するスペクトルエネルギーは依然として超高周波帯域に集中しています。 UHF 周波数帯域は、電源周波数、ラジオ放送、およびほとんどの産業ノイズから遠く離れており、信号対雑音比が非常に高く、非常に弱い放電信号を捕捉できます。 GIS 機器は UHF の主戦場です。同軸金属キャビティ自体は自然の電磁導波管であり、UHF 信号は最小限の減衰で伝播し、ケーシングは外部干渉もシールドします。油入変圧器の内部放電検出はUHFにも適用可能です。ただし、UHF は主に相対的な振幅を提供するため、pC レベルで定量的な結果を得るには、標準パルス電流法と組み合わせて校正を実行する必要があることに注意してください。
超音波法 (AE、20kHz～300kHz) は、電気信号の代わりに音波を測定するという別の方法を採用します。放電によって発生する機械的振動波は、機器表面の圧電センサーで受信され、電磁干渉の影響をまったく受けません。開閉装置やGISの沿面放電の位置決め、変圧器ブッシングの異常音源の調査、超音波などはすべて有効なツールです。弱点は、デバイス内部での信号伝播の減衰が比較的大きく、深部内部放電に対する感度が UHF ほど良くないことです。
選択の最初のステップ: まず機器を見て、次に環境を見てください。
各周波数帯域の技術的特性が決まれば、選択のロジックが明確になります。武漢の UHV 技術者は、部分放電検出システムを分析する際に、ある原則を繰り返し強調しています。つまり、周波数応答範囲はテスト対象の機器の信号特性と一致する必要があり、周波数の不一致によって引き起こされる誤差は、多くの場合、機器自体の精度の問題よりも深刻です。
実用レベルでは、UHF は、超音波位置確認と組み合わせて、GIS および金属密閉開閉装置の内部放電検出に推奨される方法です。ケーブルと変圧器巻線の絶縁状態評価、および HFCT の高周波電流信号は、接地回路の放電特性を最もよく反映します。開閉装置の日常点検にはTEVと超音波の組み合わせが最も効率的です。どちらも停電や機器の分解を必要としない非侵襲的な検査です。工場での試験や型式試験など、IEC 60270 規格に準拠した定量的な pC 値を取得することが目的の場合は、低周波領域での標準パルス電流法に戻る必要があります。
現場の電磁環境も決定的な要素です。変電所や工場などの干渉源が密集している場所では、低周波機器は周波数変換器、整流器、通信基地局からの信号によって容易に圧倒されます。
調整可能な周波数範囲: 過小評価されている選択指標
一部の測定周波数は、部分放電試験器αは固定値ではなく、一定の範囲内で調整可能です。この調整可能な設計は、実際の使用において大きな価値があります。現場で深刻な干渉がある場合、より高い信号対雑音比と引き換えに信号エネルギーの一部を犠牲にして、通過帯域を狭めることができます。干渉が最小限に抑えられた実験室環境では、広帯域幅を使用してより完全な放電パルス波形を取得できます。
選定の際、「周波数範囲10kHz～1MHz」という一般的なパラメータだけを見ていると、周波数調整能力による現場適応性を見落としがちです。複数の環境を切り替える必要がある運用および保守ユニットの場合、「広帯域」自体よりも調整可能な周波数範囲の方が実用的です。
周波数範囲は、周波数帯域を選択するための最初のしきい値です。部分放電試験器そして一番踏みやすい場所でもあります。感度、チャンネル数、または分析機能を比較するこのステップをスキップすると、多くの場合、美しいパラメーターを持つデバイスを購入することになりますが、実際には使用できません。まず、テスト対象のデバイスがどの周波数帯域で「通話」しているかを判断し、その周波数帯域を理解できる機器を選択します。選択の方向性は間違っていません。