JP3119170B2 - 部分放電パルス発生器 - Google Patents

部分放電パルス発生器

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JP3119170B2 JP08198848A JP19884896A JP3119170B2 JP 3119170 B2 JP3119170 B2 JP 3119170B2 JP 08198848 A JP08198848 A JP 08198848A JP 19884896 A JP19884896 A JP 19884896A JP 3119170 B2 JP3119170 B2 JP 3119170B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、部分放電測定法に
より電力ケーブル等の絶縁劣化診断を行う際に用いられ
る部分放電パルス発生器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】CV(Crosslinked Polyethylene insul
ated polyVinychloride Sheathed)ケーブル等のケーブ
ルの絶縁劣化を判定する方法の1つに部分放電測定法が
ある。この方法について説明すると、ケーブル線路に高
電圧を印加し、その際にケーブル中に発生した放電パル
スを結合コンデンサを介して検出し、増幅回路で増幅の
後、パルス電圧の大きさ、発生頻度等を計数して絶縁劣
化を診断している。一般に、放電電荷が同一であって
も、ケーブルの長さ、種類等により検出されるパルス電
圧が異なるので、測定の前に供試ケーブルに既知の放電
電荷を校正用パルス発生器から注入し、測定感度の校正
を行っている。
【0003】校正用パルス発生器の構成には、大別して
自励式校正パルス発生器と電源同期式校正パルス発生器
の2種類がある。自励式校正パルス発生器は、10〜5
0pFのコンデンサを介して0.1V〜50Vの直流電
圧を100(回/秒)程度で断続させ、1〜2,500
pCの一定振幅のパルスを自励発振させる構成を有して
いる。また、電源同期式校正パルス発生器は、商用周波
に同期して断続動作させてパルス信号を発振させるもの
である。いずれも用途が校正用であるため、出力電圧は
数十V程度である。
【0004】ところで、超高圧電力ケーブル線路が布設
されている地下洞道内のケーブル線路においては、上記
した部分放電測定法を用いた部分放電監視システムによ
り動作状況等の確認を行う方法が提案されている。この
場合、部分放電監視システムを動作させるために部分放
電パルス発生器を用い、この部分放電パルス発生器から
部分放電パルスをケーブル線路に印加し、この部分放電
パルスを部分放電監視システムで検出して測定系を動作
させることにより、各種の評価を行うことができる。
【0005】なお、部分放電監視システムは、部分放電
測定技術の高度化に伴い、部分放電の自動判別技術及び
自動識別技術が検討されている。特に、地下洞道内に布
設された実線路に自動判別システムを設置した場合、各
種のノイズ障害を受ける環境下におかれるが、万一、ケ
ーブル線路の劣化によって部分放電が発生したときにも
確実に部分放電の発生をシステムが自動的に判別及び識
別できることが望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の部分放
電パルス発生器によると、出力電圧が高い(数十kV)
ことから、出力電圧が数十〜数百Vの測定感度校正用の
パルス発生器等と異なり装置が大型化し、これに伴って
重量も大きくなる。上記したように、地下洞道内で部分
放電監視システムの動作状況を確認したい場合、部分放
電パルス発生器を地下洞道に搬入しなければならない。
ところが、地下洞道は、一般に地下20〜30mの位置
に設置されており、かつ極めて狭い空間である。このた
め、大型の重量物を搬入することは難しく、搬入できた
場合でも、高電圧を発生させて試験を行うことは安全性
の面でも問題がある。また、実線路において部分放電を
発生させることは難しい。
【0007】そこで本発明は、地下洞道等の狭い場所に
容易に搬入することができ、かつ安全性を確保しながら
システムの動作チエックを現場で簡便に行うことのでき
る部分放電パルス発生器を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、所望の交流高電圧を発生する電源部
と、前記電源部の出力電圧の印加により、電極間に配置
された絶縁物に部分放電を発生させる一対の電極と、前
記部分放電を外部へ出力する出力回路とを備えた構成に
している。
【0009】この構成によれば、絶縁媒体を介在させた
電極間に高電圧を印加して部分放電を行わせることによ
り、監視システムが監視対象にしている供試材が劣化時
に発生するのに類似した部分放電パルスを、簡単な構成
により、安全かつ簡便に発生させることができる。そし
て、極めて軽量で可搬可能なサイズの部分放電パルス発
生器の製作が可能になり、狭い場所への搬入・搬出が容
易に行えるようになる。この結果、地下洞道に設置され
たケーブル線路の部分放電監視システムの動作チエック
が、高電圧を用いながら安全かつ簡便に行うことができ
る。
【0010】前記電源部は、前記交流電圧の位相をシフ
トする位相調整器を具備することを特徴とする請求項1
記載の部分放電パルス発生器を備えた構成にすることが
できる。この構成によれば、部分放電パルスの発生頻
度、発生位相帯を変更できるので、自動判別システムの
判別動作の限界、安定性等の評価が可能になる。
【0011】前記絶縁物は、固体、液体、あるいは気体
であって交換可能な構成にすることができる。この構成
によれば、絶縁シート等の絶縁媒体を交換することによ
り、部分放電発生位相、部分放電の大きさ、発生頻度等
の部分放電パターンを容易に変更することができる。
【0012】前記出力回路は、前記部分放電の高周波成
分を出力する結合コンデンサと、その出力側に接続され
たアレスタを有する構成にすることができる。この構成
によれば、結合コンデンサの出力側、すなわち出力端子
の電圧が異常に高くなった場合でも、アレスタが機能
し、その仕様で定まる電圧以下に出力電圧を保持する。
したがって、安全性を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図1は本発明による部分放電パ
ルス発生器を示す回路図である。また、図2は図1の部
分放電パルス発生器を用いて部分放電監視システムの動
作チエックを行う場合の接続図を示している。
【0014】まず、図1の部分放電パルス発生器(PD
G)について説明する。商用周波電源1には電圧調整器
2が接続され、この電圧調整器2には位相調整器3が接
続され、この位相調整器3の出力端には高圧トランス4
の1次巻線4aが接続されている。高圧トランス4は、
中間端子付きの2次巻線4bと、2端子出力の3次巻線
4cを備えている。2次巻線4bの中間端子は接地さ
れ、対称波電圧が出力される他の2つの端子の各々には
高周波チョーク5a,5b(高圧トランス4側へ部分放
電が回り込むのを防止する)が接続され、これらには球
電極6a,6b(例えば、直径12.5mmφ)が接続
されている。
【0015】球電極6aと球電極6bの間に形成された
ギャップ内にはマイカ板等を用いた絶縁シート7が介挿
され、ギャップ間で部分放電が行われる(なお、絶縁シ
ート7は他の固体のほか、気体や液体であってもよ
い)。高周波チョーク5aの出力側には直流分を阻止す
る結合コンデンサ8aが接続され、高周波チョーク5b
の出力側には結合コンデンサ8bが接続されている。こ
の結合コンデンサ8a,8bには高耐電圧特性(例え
ば、10kV)を備えたものが用いられ、その出力側の
各々はパルス出力端子10に接続されている。更に、結
合コンデンサ8a,8bの出力側と接地間には、アレス
タ9a,9b(酸化亜鉛形避雷器等)が接続されてい
る。なお、3次巻線4cには出力端子11が接続されて
いる。この出力端子11の出力をモニタすることによ
り、高圧トランス4の発生出力の位相を確認することが
できる。
【0016】以上の構成のほか、安全性を高める手段と
して、高電圧の出力時には赤ランプが点灯する警告回路
等を設けることもできる。なお、商用周波電源1、電圧
調整器2、位相調整器3及び高圧トランス4により電源
部が構成され、この電源部から出力される高電圧は電圧
調整器2によって可変できるが、本発明の用途において
は最大で20kV(rms)程度を出力できればよい。
【0017】図1の構成の部分放電パルス発生器は、部
品点数も少なく、重量のある部品は高圧トランス4のみ
である。したがって、小型かつ軽量(例えば、重量30
kg以下)で一人または二人により自由に持ち運べるサ
イズの部分放電パルス発生器が、校正用のパルス発生器
と同程度のサイズに容易に構成することができる。この
ため、地下洞道等の狭い場所へも容易に部分放電パルス
発生器を搬入することができるようになる。
【0018】次に、以上の構成による部分放電パルス発
生器の動作について説明する。商用周波電源1の電圧
(例えば、AC100V)は電圧調整器2(V)及び位
相調整器3(φ)によって電圧及び位相が調整された
後、高圧トランス4の1次巻線4aに印加され、高圧ト
ランス4の巻線比(昇圧比)に応じた電圧が2次巻線4
b及び3次巻線4cに出力される。2次巻線4bには、
3相の供試ケーブルに印加されている対地電圧及び位相
に合わせた高電圧(例えば、5kV)が発生する。この
高電圧は、高周波チョーク5a,5bを介して球電極6
a,6bに印加され、絶縁シート7を挟んで球電極6
a,6b間に部分放電が生じる。この部分放電によって
生じた高周波成分は、例えば図3のような信号強度の周
波数スペクトルを有しており、結合コンデンサ8a,8
bを介してパルス出力端子10に取り出される。なお、
仮に結合コンデンサ8a,8bに絶縁破壊が生じたとし
ても、パルス出力端子10にアレスタ9a,9bが接続
されているためにアレスタ9a,9bの定格電圧を越え
る過大電圧は放電され、出力端子に過大な電圧を出力さ
せることはない。
【0019】なお、部分放電の発生量は、電圧調整器2
によって加減することができる。そして、部分放電パタ
ーン(部分放電発生位相、部分放電の大きさ、発生頻度
等)は、電圧形状や絶縁シート7の交換等によって容易
に変更することができる。また、球電極6a,6bに絶
縁シート7を介挿して部分放電を行った場合、絶縁物か
ら生じる部分放電は本来不安定であり、部分放電の発生
時間が多くなるにつれ、次第に挙動が変化し、部分放電
の発生が不安定になりやすい。そこで、容易に交換でき
る構成にしている。そして、球電極6a,6bは球状以
外の構造、例えば、針状電極であってもよい。
【0020】更に、電源に商用周波電源1を用いたが、
鉛電池等とDC−ACコンバータを組み合わせた電源装
置を用いることもできる。次に、本発明による部分放電
パルス発生器(PDG)20を用いた部分放電監視シス
テム(自動判別システム)について説明する。図2に示
すように、チエック対象のケーブル線路21の絶縁接続
部22には、箔電極23及び箔電極24が貼着されてい
る。箔電極23には部分放電パルス発生器20のパルス
出力端子10が接続され、箔電極24には検出インピー
ダンス25(Zd)が接続されている。この検出インピ
ーダンス25には測定システム26(M)が接続されて
いる。
【0021】図2においては、箔電極23に校正パルス
を注入する代わりに部分放電パルス発生器20から部分
放電パルスが注入される。この部分放電パルスは絶縁接
続部22に別途設けられた箔電極24から検出され、検
出インピーダンス25を通して測定システム26に送り
込まれる。測定システム26は、自動判別機能を備えて
おり、部分放電パルス発生器20からの部分放電パルス
を“部分放電”と判別した場合にはシステムが正常に動
作していることになる。システムが正常に動作していれ
ば、実際に部分放電が発生した場合、これを検出して測
定システム26が所定の動作をするので、管理者はケー
ブルの劣化を知ることができる。
【0022】また、上記したように、電圧調整器2及び
位相調整器3の調整によって高電圧出力の電圧及び位相
を変更でき、これにより部分放電パルスの大きさ、発生
頻度、発生位相帯を変更できるので、自動判別システム
の判別動作の限界、安定性等を評価することができる。
更に、球電極6a,6b及び絶縁シート7を変更するこ
とにより部分放電パターンを変えることができるので、
例えば、正・負部分放電パルス発生の対称性等を変化さ
せて自動判別システムの判別動作特性を検証するに際
し、その検証が容易に行えるようになる。
【0023】なお、図1では絶縁シート7にマイカ板を
用いるものとしたが、ケーブル線路21と同じ材質のも
のを用いれば、実際にケーブル線路21に劣化が生じた
時と同じ周波数パターンを得ることができる。また、上
記の説明においては、ケーブル線路の監視システムを対
象にしたが、本発明による部分放電パルス発生器はケー
ブル線路に限られるものではなく、部分放電により劣化
を評価する監視システム(又は試験装置や試験システ
ム)の全てに適用することができる。
【0024】
【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、電源部で任意の高電圧を発生させ、その高電圧を一
対の電極に印加してギャップ間に部分放電を発生させ、
この部分放電を結合コンデンサを介して取り出す構成に
したので、簡単な構成及び最軽量な構成により、可搬可
能なサイズ及び重量の部分放電パルス発生器の製作が可
能になる。この結果、地下洞道に設置されたケーブル線
路の部分放電監視システムの動作チエックが、安全かつ
簡便に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による部分放電パルス発生器を示す回路
図である。
【図2】図1の部分放電パルス発生器を用いて部分放電
監視システムの動作チエックを行う場合の接続図であ
る。
【図3】球電極間の放電によって生じた部分放電の信号
強度と周波数の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 商用周波電源 2 電圧調整器 3 位相調整器 4 高圧トランス 6a,6b 球電極 7 絶縁シート 8a,8b 結合コンデンサ 9a,9b アレスタ 10 パルス出力端子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−262099(JP,A) 特公 平8−30729(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所望の交流高電圧を発生する電源部と、 前記電源部の出力電圧の印加により、電極間に配置され
    た絶縁物に部分放電を発生させる一対の電極と、 前記部分放電を外部へ出力する出力回路とを備えたこと
    を特徴とする部分放電パルス発生器。
  2. 【請求項2】前記電源部は、前記交流電圧の位相をシフ
    トする位相調整器を具備することを特徴とする請求項1
    記載の部分放電パルス発生器。
  3. 【請求項3】前記絶縁物は、固体、液体、あるいは気体
    であって交換可能であることを特徴とする請求項1記載
    の部分放電パルス発生器。
  4. 【請求項4】前記出力回路は、前記部分放電の高周波成
    分を出力する結合コンデンサと、その出力側に接続され
    たアレスタを有することを特徴とする請求項1記載の部
    分放電パルス発生器。
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