部分放電試験装置：種類、選定方法、およびIEC 60270ガイド[2026]

部分放電試験装置とは？（クイックリファレンス）

部分放電（PD）とは、電気機器の2本以上の導体間の絶縁を部分的に貫通する局所的な放電現象です。IEC 60270規格では、PDはあらゆる種類の高電圧機器における絶縁損傷の重要な診断手段として認められています。PDが放置されると、高電圧導体と低電圧導体間の絶縁が中長期的に劣化します。これは重大な電力機器の故障につながる許容できない状態です。

標準的なIEC 60270部分放電試験装置は、個々の放電パルスの見かけ上の電荷をピコクーロン（pC）単位で検出および測定するために連携して動作する5つの主要コンポーネントで構成されています。専門的な産業用部分放電測定は、一般的に、試験環境における精密診断では1 pC未満、老朽化し​​た機器の現場診断では数万から数十万pCの範囲で行われます。

測定インピーダンス Zm は、結合コンデンサと直列に接続され、両方とも被試験デバイス (DUT) と並列に接続されます。部分放電 (PD) の感度を最大化するには、Zm を DUT の接地経路に配置できますが、万が一故障が発生した場合、試験中に絶縁破壊を起こすリスクがあります。ブリッジ型のインピーダンス構成は、ノイズに対する耐性を最大限に高めることができ、現場での試験環境が予測しにくい場合に適しています。

従来型と非従来型の部分欠陥検出：重機にはどちらの手法が適しているか？

部分放電（PD）試験における重要な決定事項は、IEC 60270に準拠した従来型の電気的検出方法（機器を停止状態にする必要がある）と、UHF、過渡接地電圧（TEV）、音響放射などの非従来型の検出方法との違いです。後者の方法は、通電状態での技術にも対応しており、機器の分解調査が完了し、劣化が確認され、より詳細な部分放電試験の計画が立てられた後に使用できます。

通電中の稼働機器の試験において、従来のIEC 60270電気結合方式（結合コンデンサを高電圧（HV）端子に接続）を用いるのはよくある間違いです。これは危険であり、試験方法としても不適切です。従来のIEC 60270部分放電結合方式では、高電圧を印加する際に電源機器の電源プラグを抜き、絶縁する必要があります。一方、非従来型のセンサは接地電位で動作し、高電圧回路との電気的結合はありません。

実際には、両方のアプローチは相互補完的です。工場出荷時受入試験と日常的な診断では、校正済みのpC値を得るために従来のIEC 60270測定を使用します。停電間の継続的な状態監視では、通電中の機器に非従来型のセンサーを使用します。多くの電力会社は、両方を並行して運用しています。早期警告のためにUHF検出を継続的に行い、センサーの傾向が劣化を示した場合に従来のオフラインテストをトリガーします。

オンラインPDテストとオフラインPDテストの違いは何ですか？

オフラインPD試験では、機器の電源をオフにし、既知の高電圧電源を印加して、IEC 60270で定義されているように、高電圧端子へのガルバニック結合による部分放電を記録します。ユーザーは、試験ごとに一貫性があり、合格基準に照らして、pC単位で校正された見かけの電荷結果を取得できます。計画停電があります。

オンライン部分放電（PD）試験では、稼働中の機器に常時設置される非従来型のセンサー（UHF、TEV、音響センサー）を使用します。外部電源は不要で、高電圧回路への電気的接続も必要ありません。ユーザーは、校正済みのpC値ではなく、半定量的な出力（相対振幅値、PRPDパターン）を取得します。オフラインPD試験は受入検査やベースライントレンドの把握に、オンラインPDモニタリングはリアルタイムトレンドの把握や故障予測に使用します。

電力変圧器用部分放電試験装置

電力変圧器の部分放電試験は、従来のIEC 60270規格の中でも最も厳格な試験です。変圧器の油紙絶縁システムでは、油中の気泡、紙絶縁体の空隙、または接地された金属導体付近の突起部で部分放電が発生する可能性があります。絶縁体は接地された金属タンク内に収容されているため、部分放電信号へのアクセスは、測定結合の実現方法に完全に依存します。

電力変圧器の部分放電（PD）試験では、電圧をゼロボルトから規定の試験電圧（IEC 60076-3の誘導電圧試験では通常1.5μm/3）まで徐々に上昇させ、各段階で見かけの電荷レベルを記録し、試験電圧におけるPD活動が許容基準を下回っていることを確認します。同時発生するPRPDパターンにより、他の電磁信号からイベントを区別することができます。

電力変圧器の部分放電（PD）を試験するには、どのような機器が必要ですか？

完全な変圧器部分放電試験セットアップには、次の 5 つのコンポーネントが必要です。(1) 印加電圧源としての低 PD HV試験変圧器または共振電圧源、(2)全試験電圧以上の定格の結合コンデンサ C _{k 、または結合点としての容量性勾配ブッシングのブッシング タップ、(3) 測定インピーダンス Z m} (50 Ω)、(4) EHV 変圧器用の感度 ≤1 pC の IEC 60270 準拠部分放電検出器、(5) 試験前の回路校正用の校正済み部分放電校正器。DEMIKS自動部分放電試験システムは、感度 ≤1 pC で 5 つの機能をすべて統合し、ブッシング タップと外部結合構成の両方をサポートします。参照:部分放電試験装置および変圧器試験装置。

高電圧ケーブル用部分放電試験装置

高電圧ケーブルの部分放電試験は、変圧器の部分放電試験とは異なる特有の問題を抱えています。長いケーブルでは静電容量が分散するため、試験電圧源は試験全体を通して継続的に無効電流を供給する必要があります。ケーブル長が長い場合、標準的な商用周波数変圧器ではこの無効電流を供給できないため、代替の電圧源が必要となります。

現場でのケーブル部分放電（PD）試験では、ケーブル本体の製造上の欠陥よりも、接続部や終端部の施工不良が明らかになることが多い。業界の経験から、不適切な接続部（導体フェルールの圧縮不足、絶縁体界面の汚染、接続部内部の空隙など）が、現場でPDを引き起こす最も一般的な原因であることが分かっている。各接続部または終端部を個別にテストし、両端を別々に接続することで、短絡箇所を特定できる。

DEMIKS社は、ケーブル部分放電試験に適した超低周波高電圧発生器と可変周波数共振システムの両方を提供しています。部分放電検出後のケーブル故障位置特定については、DEMIKS社のケーブル故障位置特定システムをご覧ください。

ガス絶縁開閉装置（GIS）および開閉装置パネルの部分放電試験

ガス絶縁開閉装置（GIS）は、従来の部分放電（PD）測定技術ではおそらく最もテストが難しい機器ですが、接地された金属製筐体を採用しており、ファラデーケージと同様に、内部の敏感なSF6ガス絶縁を外部からの電気的結合から遮断する効果があります。接地されたGIS筐体に業界標準のIEC 60270結合コンデンサを使用しても、測定可能なPDは発生しません。ここで、GISの金属構造により、外部PD信号がテスト測定回路に結合するのを防ぎ、信号は発生しません。

GISにおけるPDの一般的な5つのモードには、(1)筐体床上の自由に移動する導電性粒子、(2)筐体内壁上の突出粒子、(3)導体上の突出、(4)絶縁スペーサ上の粒子または汚染、(5)スペーサ絶縁の剥離または空隙欠陥が含まれます。さらに、接地電位に取り付けられたUHFセンサは、診断中に通電動作を可能にし、検出周波数範囲が200 MHz～2.5 GHzと、ほとんどの電力系統の電気ノイズの範囲をはるかに超えているため、得られる信号対雑音比が向上します。参照：DEMIKS開閉装置試験装置。

主要PD試験装置の構成要素と技術仕様

市販の部分放電検出システムが特定の用途に適しているかどうかを評価するには、7つの技術的パラメータを使用できます。以下に示す仕様値は、産業用電力機器の試験に使用される、IEC 60270規格に準拠した業務用部分放電検出システムで達成される典型的な範囲を示しています。

測定システムの校正は、部分放電試験を行う前に必ず行うべき重要な手順です。なぜなら、校正によって、計測器の読み取り値を見かけの電荷量という観点から真の値に変換するためのスケールファクターが得られるからです。

DEMIKS社の部分放電検出器は、 1 pC以下のバックグラウンドノイズ感度と完全なPRPDパターン表示を実現し、上記のEHVトランス仕様を満たしています。市販のアナライザーの詳細な比較については、PDアナライザーで注目すべき主要機能に関する関連記事をご覧ください。

IEC 60270:2025 — 改訂された規格とそれが機器に及ぼす影響

2025年6月5日、IECはIEC 60270の第4版を公表した。これは、2000年の初版とその2015年の改訂以来、部分放電測定規格としては初めての全面改訂となる。新しいタイトル「高電圧試験技術 ― 電荷に基づく部分放電測定」は、表面的な更新ではなく、実質的な変更を示している。部分放電試験装置に関するほとんどのガイドブックは、依然として2015年版を参照している。

ここでは、2025年から26年にかけて何が変更され、どの機器に影響が出るのかを説明します。

IEC 60076-3（電力変圧器）とIEC 62271-203（52kV超のGIS）はいずれもIEC 60270:2025を参照しています。高電圧電力設備に関する新規調達契約においては、廃止された2015年版ではなく、IEC 60270:2025への準拠を明記する必要があります。

適切なPD試験装置の選び方 ― 意思決定フレームワーク

特定の試験オプションを比較する最良の方法は、まず資産の種類から始め、次に検出方法、主要仕様、そして最後に必要な機器のグレードへと絞り込んでいくことです。以下の表は、2025年に産業用高電圧設備で最も一般的に試験される5つの主要な資産の種類をまとめたものです。技術仕様以外の調達要因については、最適な部分放電試験装置の選び方に関する記事をご覧ください。

PD試験技術における業界動向（2025年～2026年）

2025年と2026年に電力会社や産業事業者が部分放電試験装置の購入決定を行う際に影響を与える主なトレンドは3つあります。

1. IEC 60270:2025 は機器の監査と交換を開始しています。2000 年以来の IEC 60270 の最初の主要な更新 (2025 年 6 月発行) では、規範的な校正器の要件 (附属書 A) の追加が義務付けられており、古い校正器は再認証なしではこれらの要件を満たさない可能性があります。この改訂を検討している試験所や公益事業検査機関の調達監査チームは、現在、既存の部分放電試験機器群の監査を行っています。機器メーカーは、改訂版の発行以来、校正器と検出器に関する問い合わせが増加していると報告しています。

2. オンライン部分放電監視システムの世界市場は、2025年に約12億4000万米ドルと評価され、年平均成長率11.02%で2032年までに28億7000万米ドルに達すると予測されています。世界的な推進要因は、北米とヨーロッパの老朽化した高圧送電網インフラ、DC互換部分放電検出ソリューションを統合したHVDCシステムの使用増加、電力セクターにおける計画停電からオンライン電力資産管理への保守スケジュールの変更です。欧州連合の主要送電システム事業者は、CIGRE D1研究グループの新しい提案に基づき、2023年から恒久的なUHFセンサー実装への事前構造変更を開始しました。

3. AI支援PRPDパターン分類は商用製品です。位相分解PDパターン解析は、パターンがボイド放電、コロナ放電、または表面トラッキングを示しているかどうかを定性的に識別する指紋パターンを解釈するために高度なスキルを持つエンジニアを必要とするという問題に長年悩まされてきました。AI支援パターン分類ソフトウェアによるPRPDデータからの欠陥タイプ識別の自動化は、2020年から2022年の期間に研究プロジェクトとして利用可能になり、2024年から2025年に商用利用可能になりました。この進化により、IEC 60270:2025附属書Eに組み込まれたデジタル処理ガイダンスの更新と、AI支援PD解析ワークフローのためのその他の新しい規制を自然に統合することが可能になります。

よくある質問