部分放電試験システム比較：適切な部分放電装置を選ぶための購入ガイド

部分放電（PD）測定システムの比較は、変電所のエンジニア、試験ラボの管理者、OEMの品質責任者など、あらゆる関係者が発注書に署名する前に自問する、最も単純な現実的な質問です。つまり、どの測定方法、どのセンサー、どの機器レベル、どの規格がこの特定の資産に最適か、ということです。本稿では、4つの測定方法、4つの資産クラス、3つの機器レベルにわたる部分放電試験を比較し、12項目の質問からなる購入者向けチェックリストと、お客様の特定の用途に最適なシステムカテゴリを照合するルックアップテーブルを提供します。

概要 — PD検査システムの比較

もし10秒しか時間が取れない場合は、以下の検索機能を使って、最も一般的な購入シナリオと適切なシステムティアを照合してみてください。これらのシナリオについては、このガイドの後半で詳しく説明します。

DEMIKSは、上記の4つの部分放電（PD）方式すべてに対応する高電圧試験装置を提供しており、IEC 60270規格の校正器から自動変電所PD試験システムまで幅広く取り揃えています。

部分放電試験とは何か、そして電力会社がなぜそれを実施するのかを解説します。

部分放電とは何ですか?

部分放電 部分放電（PD）は、電極間の完全な火花放電とは異なり、絶縁ギャップを部分的にしか架橋しない、局所的な小さな誘電破壊です。IEC 60270:2015によると、PDはピコクーロン（pC）単位の見かけ電荷として測定され、各ラボで校正されたテストアナラ​​イザに必要な標準テスト回路トポロジーが規格で規定されています。PDは、下の写真に見られるように、動作絶縁内部の空隙、剥離、金属の鋭利な物体、または汚染箇所で発生します。

PDパルス自体はわずか数ナノ秒しか持続しません。3ナノ秒の単極パルスをフーリエ解析すると、スペクトル成分はキロヘルツから約300MHzまで広がります。そのため、同じ広帯域信号に対して、非常に多くの種類の物理センサーが存在するのです。

電力会社が部分放電（PD）測定を実施する理由は、保険の経済性に関わる問題です。PD自体が故障の原因となることは稀で、むしろ熱機械的劣化、製造上の欠陥、汚染、あるいは繰り返し負荷サイクルによる絶縁体のずれといった症状として現れます。月単位から年単位でPD率を追跡することで、従来の高電圧試験や絶縁抵抗試験では故障が発生するまで見逃してしまう誘電劣化の早期警告が得られます。PD ACI（平均注入電荷量）が12ヶ月ごとに倍増することは、事実上、設備が急速に老朽化していることを示す目安となります。

こうした実践的な背景こそが、測定システム全体の比較を支える基盤となっている。つまり、あらゆる技術、あらゆるセンサー、あらゆる階層が、校正済みのラボでの受入試験とノイズの多い実稼働中の測定、単一の資産と複数の資産といった、多かれ少なかれ有利な試験条件下で、早期警戒指標という同じ最終用途に向けて最適化されているのである。

PD測定方法の比較 — 従来型、UHF、HFCT、および音響

変電所や工場における部分放電（PD）対策では、主に4つの方式が用いられています。それぞれ異なる周波数帯域を使用し、異なる種類の信号を組み合わせ、校正済みの電荷値、あるいは相対的な大きさのみを提供します。

従来のIEC 60270 — 唯一の校正方法

従来型の測定は、電流から電荷への変換係数を提供できる唯一の方法であり、これにより、あらゆる許容基準を pC 単位で表現できます。テスト回路内では、PD 電流が既知の結合コンデンサを介して既知の測定インピーダンスに入力されます。その後、ミリボルト応答は、テスト対象端子に印加される既知の電荷の校正パルスを使用して見かけの電荷になります。調達仕様書で番号を提供する方法は、この方法だけです。

UHF ― オンライン監視の主力機器

UHF検証には、単純な物理的関係があります。広帯域の電気ノイズが存在する場合、ノイズ電力は測定帯域幅の平方根に比例しますが、PD信号電力はパルス立ち上がり時間の限界まで帯域幅に比例して比例します。結果として、信号対雑音比は帯域幅の平方根に比例して向上します。これが、VHF/UHF方式（使用可能な帯域幅が100MHz付近）がノイズの多い環境でLF方式よりも優れている理由です。ただし、トレードオフとして、UHFの測定値はpC単位で校正できないため、同じ機器の過去の傾向、または同種の機器のデータベースと比較してベンチマークを行う必要があります。

HFCT ― ケーブル専門会社

高周波変流器は、ケーブルシールド、接地ストラップ、または変圧器の中性点にクランプで固定されます。これらは数十メガヘルツ帯の部分放電パルス電流に誘導結合し、超低周波または減衰交流励起と組み合わせた中電圧ケーブルシステムの現場部分放電試験において主要なセンサーとなります。

音響放射 ― 放電箇所を特定する必要がある場合

音響法は、各放電によって発生する機械的な圧力波を検出します。変圧器タンクの壁に取り付けられた複数の圧電センサーが、到達時間の差を数センチメートル以内の精度で三角測量によって特定します。音響法は一次検出器ではなく、位置特定装置です。まず電気的な方法で放電活動の存在を確認する必要があります。

低周波PD測定と高周波PD測定の違いは何ですか？

低周波（1 MHz未満）測定はIEC 60270に準拠しており、校正済みのpC値を得る唯一の方法です。高周波測定（3 MHz～3 GHz）はIEC 62478:2016に準拠しており、ノイズの多い変電所環境におけるSNRの優位性からオンライン監視に推奨されますが、pCに直接校正することはできません。測定結果はmVまたはdBmで報告され、同じセンサーペアで経時的に傾向が示されます。

「オンライン部分放電試験結果の校正は現実的ではない。同一のデータ収集方法とノイズ分離技術を用いて得られた結果のみを比較する。巻線全体に対する部分放電試験は、せいぜい比較試験であり、決して絶対的なものではない。」

オンラインとオフラインのPDテスト ― それぞれをいつ使うべきか

オンラインPD試験とオフラインPD試験は、同じ絶縁体についてそれぞれ異なる疑問に答えようとするものです。しかし、どちらを選ぶかは「どちらが優れているか」という問題ではなく、停電耐性、資産の重要性、そして試験結果の用途によって決まります。

オンライン部分放電検査とオフライン部分放電検査の違いは何ですか？

オフラインPDテストでは、外部高電圧電源を使用して通電されていない機器に通電し、ラボグレードのIEC 60270測定によって校正済みの見かけ電荷をpC単位で測定します。オフラインは現場固有のテストであり、稼働中は実行できません。これは工場出荷時受入テストおよび契約上のPD制限の基礎となります。オンラインPDテストでは、変電所のバックグラウンドノイズに対してパルス列をその場で記録する高電圧高周波またはUHFセンサーを使用して、稼働中のPD活動を測定します。オンラインはpC単位で校正できませんが、実際の負荷と熱ストレス時にのみ現れる欠陥を検出し、予知保全のための長期的な傾向分析を可能にするために不可欠です。

実用的なルールは次のとおりです。受入時にオフラインのIEC 60270を一度使用して、資産が契約で規定されたpC制限値以下でサービスを終了することを証明します。その後は、オンラインのVHF/UHF/HFCTを継続的に使用して、同じ資産を自身および同種の資産と比較してトレンド分析します。

PD試験システムの階層 — 検出器、分析装置、監視システム

機器サプライヤーは、PD製品を性能、コスト、運用上の複雑さを反映した3つの大まかな階層に分類しています。この連続体における自社の位置を理解することで、不要な投資を避けることができます。

携帯型PD検出器 - 現場スクリーニング

携帯型部分放電検出装置は、変電所の開閉装置、変圧器タンク、ケーブル終端部の定期点検中に、TEVパッド、超音波ホーン、またはHFCTクランプを介して部分放電信号を捕捉します。その機能は、詳細な分析が正当化されるかどうかを示すことだけです。校正済みのpC値は提供されず、受入試験にも適していません。DEMIKSは、 部分放電検出器 このクラスは、現場の配電盤ベイの遮蔽を目的としています。

実験室グレードのPDアナライザー - IEC 60270校正済み

ラボグレードのテスターは、あらゆる変圧器、ケーブル、ブッシングのFAT（工場出荷前検査）で毎日使用されている機器です。既知の値のカップリングコンデンサ、認証済みのパルス発生器（通常は1 pC、5 pC、50 pC、500 pCの電荷注入）、およびIEC 60270の帯域幅要件に準拠した信号調整および測定インピーダンスの組み合わせが含まれています。DEMIKS 自動部分放電試験システム このティアに属し、FATアプリケーション向けにpCキャリブレーションを提供します。

継続的なオンライン監視システム - 公益事業資産の健全性

常時監視システムは、設備に設置された専用のUHFアンテナ、HFCT、またはカプラを使用してデータを制御ポイントに送信します。アルゴリズムはPRPD位相関係に基づいて放電を識別し、設定された閾値を超えた場合にユーザーに通知します。これらの概念は、単一の設備だけでなく、多くの場合、多数の変電所全体を対象としています。

変圧器、ケーブル、開閉装置、回転機械など、あらゆる資産クラスにおける部分放電（PD）試験

各資産クラスには、PD 測定値と品質を関連付けるための独自の標準、ベスト プラクティス、および承認された方法論があります。したがって、プローブの主なマッチング機能は資産クラスです。単一のアナライザーが 4 つのアプリケーションすべてに等しく適しているわけではないためです。2025 年 9 月の検索結果「部分放電試験 「変圧器」と「部分放電ケーブル試験」はそれぞれ平均で約5～17倍に増加しており、電力会社の設備におけるメンテナンス活動が第2四半期から第3四半期にかけてから第3四半期から第4四半期にかけて移行したことを示している。

変圧器 — IEEE C57.113 および音響測位

IEEE C57.113-2010 は、液体充填電力変圧器、配電変圧器、リアクトル変圧器の部分放電 (PD) 測定に関する推奨実施基準です。通常、オフラインでの工場受入は標準の IEC 60270 計測器を使用して行われます。プロセスの最後に、制限値は規格自体よりも購入者の契約によって設定されることがよくあります。承認された手順は、変圧器の動作相電圧で測定された見かけ電荷を pC レベル以下に維持することです。具体的な値は、購入者と販売者の間でケースバイケースで取り扱われます。一方、過渡オンライン監視では、変圧器の中性点に配線された HFCT とタンク壁の音響放射センサーを使用し、停電中にアクティブな放電箇所を特定します。 変圧器試験装置 誘電率の全体像を把握するために、部分放電測定器を誘電正接計や回転比計と組み合わせて使用​​することが多い。

変流器における部分放電試験とは何ですか？

電力変圧器の一般的な部分放電試験は、IEC 60270規格に準拠していますが、変圧器の定格電圧で行われます。つまり、二次側を短絡させた状態で外部電源から電力変圧器に電力を供給し、結合コンデンサと測定インピーダンスを用いて、一次側絶縁の空隙に起因する見かけ上の電荷活動を測定します。この試験は、電力変圧器の製造業者による通常の型式試験および受入試験の一部として実施され、通常は製造業者の専用試験施設にあるシールド付き試験台で行われます。

ケーブル（中電圧/高圧）— IEEE 400.3-2022およびHFCT

IEC 60270の試験方法は、変流器にも同様に適用されるが、変流器の定格電圧でのみ実施される。二次側を短絡した状態で外部電源から変流器に通電し、結合コンデンサと測定インピーダンスによって、一次側絶縁の空隙に起因するすべての見かけ上の電荷活動を検出する。この試験は、計器用変圧器の受入試験（型式試験を含む）のルーチン項目となっており、試験自体は変流器の製造元で実施される。

開閉装置（GIS、中電圧、高電圧）— UHFおよびTEV

IEEE 400.3-2022 シールド付き電力ケーブルシステムの現場部分放電測定および試験に関するガイドラインでは、2006 年版以降、押出成形ケーブルシステム向けに改訂された、より実用的な試験プロトコルと合格基準 (100 pC 付近の既存のバックグラウンドノイズを考慮) が詳細に規定されています。ほとんどの場合、通電は 0.1 Hz の超低周波 (VLF) AC または減衰 AC で行われ、部分放電パルスはケーブルシールドに巻き付けられた HFCT またはケーブル終端の容量分圧器によって結合されます。DEMIKS は、 超低周波高電圧発生器 エネルギー源として使用される。

回転機械（モータ、発電機）— IEEE 1434およびステータスロットカプラ

ガス絶縁開閉装置（GIS）の筐体内に設置されたUHFアンテナは、現在最も優れたオンライン監視方法となっています。筐体が金属製であるため、導波管効果によって内部故障から検出されたUHF波が集中し、信号対雑音比が向上します。一方、空気絶縁の中電圧開閉装置の場合、より実用的なオンラインソリューションは、超音波検出とTEV結合を組み合わせた方式です。 開閉装置試験装置 パッケージには、多くの場合、オンライン部分放電監視と遮断器のタイミングおよび接触抵抗測定が組み合わされています。

回転電気機械に特化したもう1つの規格、IEEE Std 1434-2014は、IEC 60034-27およびIEC 60034-27-2と共存しています。IRMC 2017で収集された20,000を超えるテスト結果の世界規模のサンプルからの統計は、13-15 kV、80 pFセンサーの場合、25パーセンタイル、50パーセンタイル、75パーセンタイル、および90パーセンタイルのQmの読み取り値は、それぞれ54、120、261、および520 mVであることを示しています。90パーセンタイルを超えるオンライン読み取り値は、その後の調査のための「イエローフラッグ」として容易に認定されます。スロットカプラ、容量性エンドワインディングセンサー、および中性線に設置されたHFCTは、使用が検証された最新のオプションであり、VHF/UHFソリューションはオンライン動作用に十分に確立されています。

PD、タンデルタ、VLF ― 適切な診断法の選択

購入者から「部分放電試験、誘電正接試験、超低周波耐性試験のどれを受けるべきですか？」と聞かれますが、答えは簡単ではありません。これらは互いに補完し合う異なる診断方法であり、結果によって示される絶縁特性は全く異なります。

接線デルタ試験と部分放電試験の違いは何ですか？

誘電損失係数（誘電散逸係数、誘電損失角、またはtan d とも呼ばれる）は、ケーブルの全長（または変圧器の絶縁全体）にわたって測定した場合の、バルク水分、異物汚染、劣化、経年変化の影響、つまり絶縁全体の健全性を測定するものです。PD テストは、絶縁内部または絶縁出口における局所放電（空隙、汚染箇所、欠陥）を測定するものです。tan d が不良だが PD がないケーブルは、PD ブラウズ テストの準備ができています。水分が原因で tan d が不良のケーブルは、良好な PD レベルを報告する場合があります。ほとんどの電力会社は、同じ VLF 通電で tan デルタと PD テストを実行します。DEMIKS 機器には、 タンジェントデルタテスター 変圧器の場合、単一のシャーシ上でtan deltaとPDの測定値をペアで測定する。

VLFテストとtan deltaテストの違いは何ですか？

VLFはテストではなく、診断に1～300秒間印加する電源です。VLF電源は、オペレーターが単独の耐電圧テスト（ワイヤの合否判定）、tan d測定、またはPDブラウズテストを行うために使用できます。最新のケーブルテストベンチは、これら3つの診断機能を1つのVLF電源に統合しています。

購入者選定チェックリスト ― 購入前に確認すべき12の重要な質問

ほとんどの現場用途では、このリストの項目1、項目2、項目3が1つの機器に統合されています。しかし、システムを選定する際には、以下の質問に照らし合わせて仕様を確認することをお勧めします。

• ✔1. IEC 60270における、機器入力部での校正済み感度（pC単位）はいくらですか？ 実験室グレードの分析装置は1 pCの精度を達成できるはずですが、携帯型検出器は相対的なdB値またはpC相当値のみを表示します。
• 2. システムの校正は国家標準にトレーサブルですか？また、必要な校正頻度はどのくらいですか？ほとんどの仕様では、ISO/IEC-17025認定試験所による年1回の校正と、NISTまたは同等の機関を引用した校正レポートが求められています。
• 3. システムはIEC 60270、IEC 62478、IEEE 1434、IEEE 400.3、またはIEEE C57.113に準拠していますか？テスト対象として選択した資産クラスとの適合性を照合してください。
• 4. EMIノイズ除去技術とは何ですか？また、変電所のEMI特性にどのように対応しますか？到着時間パルス弁別、パルス波形ゲート、フィルタリングされた周波数領域解析は一般的な手法です。同様の変電所EMIレベルにおけるノイズ除去プロファイルの公開情報をリクエストしてください。
• 5. このソフトウェアはPRPDパターン認識と自動パターン識別をサポートしていますか？最新のシステムは、内部ボイド、表面、コロナ、電気ツリーの発生源を自動的に識別します。
• 6. アナライザは、カップリングコンデンサ以外のセンサーにも対応していますか？HFCT、UHFアンテナ、容量式センサー、音響センサーなどにより、現場での応用範囲が広がります。
• 7. 販売後のサポートやトレーニングはベンダーが提供していますか？ PD測定結果の解釈には習熟期間が必要です。初回導入時には、顧客主導のベンダー研修が一般的です。
• 8. ベンダーは、製品のライフサイクル全体にわたって、どのようなソフトウェア更新ポリシーに基づいて分析ファームウェアにパッチを適用しますか？5年から10年の資産寿命の場合、少なくとも3回のソフトウェア改訂サイクルが想定されます。
• 9. 生波形データとPRPDデータは、ベンダーに依存しない形式（CSV、MATLAB、COMTRADE）でエクスポートできますか？アナライザやディスクが経年劣化しやすい場合、ベンダー固有の形式は問題となる可能性があります。
• 10. 出荷される各機器には、使用された校正パルス振幅を記載した校正証明書が添付されますか？証明書がない場合、工場出荷前検査（FAT）は実施されません。
• 11. 保証期間と校正間隔の平均はどのくらいですか？業界平均は、12ヶ月の完全保証に加えて、12ヶ月ごとの校正間隔です。
• 12. ベンダーは、現場環境と同様の動作条件下でのノイズフロア、ダイナミックレンジ、帯域幅を公開していますか？ラボの理想的な条件下でのデータシートの仕様は、変電所の実際の状況には当てはまらないことがよくあります。実環境に合わせた性能レポートを依頼してください。

意思決定マトリックス - PDシステムをアプリケーションにマッピングする

下記の表は、最も一般的な変電所およびOEM監視のユースケースと、それに対応するシステム階層、主要な測定方法、センサーファミリー、および規格との相関関係を示しています。ベンダーへの見積もり依頼の際に、この表を最初のフィルターとしてご活用ください。

PD試験基準クイックリファレンス

調達契約、型式試験仕様書、および試験所認定書は、いずれも同じPD測定基準リストを参照しています。ベンダーへの問い合わせの際には、この表を手元に用意しておいてください。

業界展望 ― 2026年以降のPD試験

2026年までのPD試験は、変圧器監視市場の成長、AIを活用したPRPD解析、そしてケーブル試験規格の更新という3つのトレンドによって大きく変化しています。これらのトレンドはそれぞれ、調達チームが今後2～3年間の設備投資計画や技術者研修計画をどのように立てるべきかに影響を与えます。

変圧器監視システム市場は、2025年には28億5000万ドルと評価され、2033年までに51億2000万ドルに大幅に成長すると予想されています。業界は2025年から2026年にかけて前年比で一桁台後半の成長を遂げました。Fortumen Business Insightsは、変圧器監視事業の2026年の財務価値を32億5000万ドルとモデル化しており、これは2025年の29億7000万ドルを上回っています。購入者にとって、これはベンダー製品の市場投入までのスピードの一時的な向上、中古計測機器市場の拡大、および変電所アップグレードプロジェクト中のオンライン監視ソリューションの持続可能性を示唆しています。

AI を活用した PRPD パターン識別は、ほとんどの商用システムにおいて実用化の閾値を超えました。業界の市場調査によると、内部ボイド、表面、コロナ、電気ツリー型の放電を 95% 以上の精度で識別し、誤警報頻度を大幅に低減した自動放電タイプ分類器の報告が出ています。学術分野では、2025 年に Springer 社から出版された畳み込みニューラルネットワークによる部分放電検出に関する論文が、計測器上での推論が次の段階に進む場所の一例です。クラウドにアップロードされた要約ではなく、エッジノードで生の波形を処理するというものです。

規格面では、IEEE 400.3-2022が発行され、2006年版と比較して押出成形中電圧ケーブルシステムの確立された試験プロトコルと合格基準が定められています。2026年版のケーブル受入仕様を提出する電力資産所有者は、06年版ではなく2022年版を明示的に引用する必要があり、PCRアナライザーの適合性に関する主張も、同じ仕様を参照していることを確認する必要があります。

よくある質問