JP3265710B2 - 管路気中ケーブル線路の部分放電測定方法及び接続部 - Google Patents

管路気中ケーブル線路の部分放電測定方法及び接続部

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は管路気中送電線路(GI
L:Gas Insulated Transmission Line ) の部分放電測
定方法及びその接続部の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からGISにおける部分放電測定方
法として次の図4、図5に示す方法が知られている。図
4はシース間に設けられた絶縁スペーサを利用して部分
放電を測定する方法であり、図4において、41,4
1’はシースであり、管状のシース41,41’内には
SF6 ガスが充填されている。41a,41a’はシー
スに設けられたフランジ部、42は管状のシース内に設
置された金属導体、43はフランジ型絶縁スペーサであ
り、フランジ型絶縁スペーサ43はシース41,41’
のフランジ部41a,41a’と共にネジにより締めつ
け固定されており、金属導体43はフランジ型絶縁スペ
ーサ43により支持される。
【0003】また、44,44’は絶縁箔、45,4
5’は金属箔であり、金属箔45,45’は絶縁箔4
4,44’を介してフランジ型絶縁スペーサ43の両側
のシース41,41’上に取り付けられており、シース
41,41’と金属箔45,45’で静電容量を形成す
る。同図において、金属箔45はリード線により図示し
ない部分放電測定部に接続されており、部分放電が発生
すると、上記シース41,41’と金属箔45で形成さ
れた静電容量を介して部分放電パルスの高周波成分が検
出され、リード線を介して図示しない部分放電測定器に
与えられる。
【0004】図5はシースにハンドホール部を設けて部
分放電を測定する方法であり、図5において、51はシ
ース、52は金属導体、53はシースに設けられたハン
ドホール部であり、ハンドホール部53において、53
aは部分放電を測定する検出板、53bは絶縁体で形成
された蓋、53cは気密コネクタであり、検出板53a
と気密コネクタ53c間はリード線53dにより接続さ
れている。
【0005】同図において、検出板53aとシース51
間および金属導体52間には静電容量が形成されてお
り、部分放電が発生すると、上記静電容量を介して検出
板53aにより部分放電パルスの高周波成分が検出さ
れ、リード線53d,気密コネクタ53cより外部に導
出されて部分放電が測定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、管路気中ケ
ーブルにおいて、その導体とシース間の絶縁スペーサと
しては、主に、円板型、コーン型、円柱型などが用いら
れている。図6は上記円板型、コーン型スペーサを持つ
管路気中ケーブルにおけるシースの接続構造を示す図で
あり、41,41’は前記したシース、43は絶縁スペ
ーサ、41aはシース41,41’の合わせ目、41b
は溶接部、41cはOリングである。
【0007】同図に示すように、コーン型、円板型スペ
ーサを持つ管路気中ケーブルにおいては、図4に示した
ようにシース間が絶縁スペーサにより分離されておら
ず、その絶縁フランジ部の合わせ目は溶接により接続さ
れている。図7は上記円柱型スペーサを持つ管路気中ケ
ーブルにおけるシースの接続構造を示す図であり、同図
において、61,61’はシース、62は金属導体、6
3はプラグイン式の導体接続部、61aは溶接部、61
bはOリングを示している。
【0008】同図に示すように、円柱型スペーサを持つ
管路気中ケーブルにおいては、フランジ部が設けられて
いない。上記のように、管路気中ケーブルにおいては、
シース接続部が絶縁構造をもっていないため、前記した
図4に示したようにシース接続部に検出用箔電極を設け
て高感度で部分放電を測定することはできなかった。
【0009】一方、部分放電を測定するため、図5に示
したように、シース管内にハンドホール部を設け、検出
部を内蔵させる方法は、ハンドホール部や検出部の作製
に費用がかかり、全体のコストアップを招くという問題
があった。更に、図5に示した方法では、測定用リード
線取り出し部などの気密の確保が必要であり、その信頼
性の点でも問題があった。
【0010】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたものであって、構成が簡単で、コス
トが安く、かつ感度が高い管路気中ケーブル線路の部分
放電測定方法及び接続部構造を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1の発明は、現地でシースをシース
と一体になったフランジにより、絶縁スペーサを介さず
接続し、接続したシース間をボンド線もしくは板で接
続することによりケーブル線路を構成する管路気中ケー
ブル線路の部分放電測定方法において、シースのフラン
ジ間をOリング等を介して接合し、上記ボンド線もしく
は板に、高周波成分をカットするフェライト・コアを取
り付け、接合されたフランジ部の両側部のシースの外側
に金属箔等から構成される検出部を取り付けて、シース
と上記検出部との間に静電容量を形成し、上記静電容量
を介して、管路気中ケーブル線路内部に発生、伝播する
部分放電の高周波成分を測定するようにしたものであ
る。
【0012】本発明の請求項2の発明は、絶縁ガスが封
入された管状のシースと、シース内に設置された金属導
体を備え、シース間をシースと一体に形成されたフラン
ジにより絶縁スペーサを介さずに接続し、接続したシー
ス間をボンド線もしくは板で接続した管路気中ケーブル
の接続部において、フランジ間をOリング等を介して接
合し、フランジ間を接続したボンド線もしくは板に高周
波成分をカットするフェライト・コアを取り付け、フラ
ンジ間を挟んだ両側に管路気中ケーブル線路内部に発
生、伝播する部分放電の高周波成分を測定する金属箔等
から構成される検出部を取り付けたものである。
【0013】
【作用】図3は本発明における部分放電測定の原理を示
す図である。同図において、31は管路気中ケーブルの
導体、32はシース、33は管路接続部の等価回路であ
り、管路接続部33は同図に示すように、接続部のシー
ス32間に形成された静電容量C1と抵抗Rとインダク
ダンスLの並列回路により表される。
【0014】また、Zc ,Zc'は導体31とシース間の
等価インピーダンス、Zs ,Zs'はシースと対地間の等
価インピーダンス、C2,C3はシースの接続部近傍に
取り付けられた箔電極とシース間の静電容量、Zk は検
出インピーダンス、Fは部分放電発生箇所、Pは部分放
電パルスである。ここで、シース32の接続部はフラン
ジ結合されているが、実際にはフランジはOリングによ
り反発され完全に接触しているわけではないので、シー
ス間接続部には、抵抗と静電容量が形成されている。
【0015】また、管路気中ケーブルにおいては、その
シースに導体電流とほぼ等しい帰路電流を流す。したが
って、上記した接続部の抵抗は帰路回路形成上好ましく
ない。すなわち、一般に、管路気中ケーブルは、数千A
の大電流を流すため、例えほんの僅かではあっても、上
記のような接触抵抗が存在すると、発熱等の問題が生じ
る。そこで、一般には、常時電流や異常時電流などの比
較的低い周波数領域の電流を流すために、フランジ接続
部にはボンド線や積層板などによる短絡構造が採られる
ことが多い。
【0016】このようなボンド線や積層板は、常時、異
常時電流に対して裕度をもって設計されているが、部分
放電の高周波成分に対してはインダクタンスLをもって
いる。したがって、シース32の接続部は、上記した静
電容量、抵抗、インダクタンスにより、同図に示すよう
に、C1,R,Lの並列回路で表すことができる。同図
において、管路気中ケーブル内部のFにおいて部分放電
が発生すると、部分放電の高周波成分はケーブル内部を
伝播する。導体31とシース間32を伝播してきた部分
放電パルスPはシース32が電気的に連続していない地
点に達すると、その一部はシース対地波となってシース
32と対地間で同図のように右と左に伝播する。
【0017】この時のシース電位をシースの接続部近傍
に取り付けた箔電極とシース間の静電容量C2,C3に
より取り出し、検出インピーダンスZk により左右のシ
ース32の電位差として検出し、部分放電を測定する。
すなわち、シース32の接続部には、前記したように等
価インピーダンス33が形成されており、その接続部の
等価インピーダンスにより、上記したような電位差が生
ずることとなる。
【0018】本発明の請求項1および請求項2の発明
は、上記原理に基づき、シースのフランジ間を溶接する
ことなく、Oリング等を介して接合し、フランジ間を接
続したボンド線もしくは板に高周波成分をカットするフ
ェライト・コアを取り付け、接合されたフランジ部の両
側部のシースの外側に金属箔等から構成される検出部を
取り付けて、シースと上記検出部との間に静電容量を形
成し、上記静電容量を介して、管路気中ケーブル線路内
部に発生、伝播する部分放電の高周波成分を測定するよ
うにしたので、ローコストで管路気中ケーブル線路の部
分放電測定を行うことができる。特に、フランジ間を接
続するボンド線もしくは板に高周波成分をカットするフ
ェライト・コアを取り付けたので、高感度に部分放電の
測定を行うことが可能となる。
【0019】ところで、上記したシース間の接続部のイ
ンピーダンスはフランジ構造では、静電容量C1は大き
く抵抗RとインダクタンスLは非常に小さい。すなわ
ち、インピーダンスとしては非常に小さいものであり、
検出される部分放電の電位差も小さく、部分放電の測定
は可能であるが、感度としてはそれほど良いものではな
い。
【0020】このままでも、ある大きさの電荷量の部分
放電の測定は可能であるが、検出部のインピーダンスを
大きくすれば、すなわち、図3に示す静電容量C1を小
さくし、抵抗RとインダクタンスLを大きくなるような
構造とすれば、より高感度な検出を行うことができる。
【0021】
【実施例】図1は本発明の実施例を示す図であり、同図
は275kVの管路気中ケーブルの接続部を示してお
り、同図の斜線部分はシースの破断面を示している。同
図において、1,1’は外径504mmφ、厚さ12m
mtのアルミ製のシースであり、シース1,1’内に
は、前記したように、SF6 ガスが充填され、ガス圧は
設計圧力で2.5kg/cm2 である。シース1,1’
の内部には図示しない金属導体が設けられており、金属
導体の外径は180mmφ、厚さ70mmtで、定格電
流容量は8000Aで設計されている。
【0022】また、1aはシース1,1’のフランジ部
を接続するボルトであり、シース1,1’のフランジ間
の気密を保持するため、フランジ間にはOリング1bが
設けられている。2,2’はシース1,1’に設けられ
たボンド線接続用の端子部、3はシース1,1’間を電
気的に接続するためのボンド線である。シース1,1’
の接触界面は前述したように完全なものではなく、80
00Aのような大電流を流すと発熱が生じるなど問題が
あるため、上記のようにボンド線3によりシース1,
1’が接続されいる。
【0023】なお、本実施例においては、ボンド線とし
て被覆ケーブルを用いているが、積層型のボンド板が使
用される場合も多い。また、4はドーナツ形状の高周波
用のフェライト・コアであり、フェライト・コア4に設
けられた穴にボンド線が貫通しており、ボンド線に流れ
る電流の内の高周波成分をカットする。
【0024】5,5’は部分放電の高周波成分を取り出
す箔電極であり、箔電極は厚さ1〜2mmのゴムの外側
に250mm角のアルミ箔をはりつけたものを前記した
図4に示したようにシース1,1’の接続部の近傍のシ
ース表面にそれぞれ取り付けた。シース1,1’と箔電
極5,5’の静電容量はこの実施例においては、約40
0pC以上を目安とした。上記構造は静電カップリング
によるハイパス・フィルターを構成しており、管路気中
ケーブルに流れる常時電流は箔を介して流れにくい。
【0025】6は箔電極とリード線を介して接続された
検出インピーダンス、7は検出インピーダンス6により
検出された電気信号を光信号に変換する電気/光変換
器、8は光ファイバ、9は光ファイバ8により伝送され
た光信号を電気信号に変換する光/電気変換器、10は
光/電気変換器9の出力を増幅する増幅器、11は検出
された部分放電検出信号を周波数分析するスペクトル・
アナライザ、12はスペクトル・アナライザ11の出力
をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器、
13はアナログ/デジタル変換器12の出力を処理し、
部分放電の発生を識別する演算処理装置である。
【0026】図2は図1に示した接続部において、フラ
ンジ間に絶縁スペーサを挟んだ実施例を示しており、同
図において、1,1’はシース、21aはシース1,
1’のフランジ間を接続するボルト、21b,21b’
はフランジ間に設けられたOリング、21cはナット、
21dはワッシャ、21eは絶縁ブッシュ、21fは絶
縁スペーサであり、同図に示すように、シース1,1’
間は絶縁ブッシュ21eと絶縁スペーサ21fにより絶
縁される。
【0027】図1において、まず、第1の実施例とし
て、フェライト・コア4をボンド線3に取り付けない状
態で、図1の試験ユニット(約12m)の端から、外側
に校正パルスが漏れないようにシールドした状態で、校
正パルス発生器により校正パルスを直接注入し、その時
の部分放電電荷量の検出感度を測定した。上記測定にあ
たって、スペクトル・アナライザ11により周波数分析
する周波数帯域としてS/N比の大きいfo =31MH
z ±0.5MHz に選定し、そのままゼロスパン法によ
りスペクトル・アナライザをフィルタして使用した。
【0028】なお、原理的には高周波の方が信号を取り
出し易いが、ラジオ周波数であるAM周波数は避けた方
が感度が上がる。したがって、関東では1.6MHz 以
上が好ましい。スペクトル・アナライザ11により上記
のように周波数分析された信号を、デジタル信号に変換
し、演算処理装置13により各種の解析をおこなった。
【0029】その結果、ボンド線にフェライト・コアを
取り付けない場合の部分放電電荷量の検出感度は120
pC(ピコ・クーロン)であった。次に、第2の実施例
として、図1に示したようにボンド線3を接続したまま
で、図2に示すように、絶縁ワッシャ21eと絶縁スペ
ーサ21fによりフランジ間を絶縁し、上記と同様にし
て部分放電電荷量の検出感度を測定した。
【0030】この場合の検出感度はfo =32MHz で
8pCとなり、飛躍的に検出感度が増大した。さらに、
第3の実施例として、図1に示したように、ボンド線3
に高周波用のフェライト・コア4を4個通して、等価的
にボンド線のインダクタンス成分を大きくして上記のよ
うにして部分放電電荷量の検出感度を測定した。
【0031】なお、この実施例において使用したフェラ
イト・コアの比誘電率μs は500HMz 以上のもので
あり、1MHz 以上で比誘電率μs が大きいものを使う
ことで高周波に対してインダクタンス成分を大きくする
ことが可能である。この場合には、部分放電電荷量の検
出感度は2pC(fo =32MHz ±0.5MHz )を
得ることができた。
【0032】上記した3つの実施例のうち、第3番目に
示した実施例が最も高い感度を得ることができたが、実
際に本発明を実施する場合には、必要な感度、現地の状
況に応じて上記3例の中から最も適切なものを選択して
実施することができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、シースのフランジ間をOリング等を介して接合し、
接合されたフランジ部の両側部のシースの外側に金属箔
等から構成される検出部を取り付けて、シースと上記検
出部との間に静電容量を形成し、上記静電容量を介し
て、管路気中ケーブル線路内部に発生、伝播する部分放
電の高周波成分を測定するようにしたので、従来、比較
的困難であった管路気中ケーブルにおける部分放電検出
を、簡単でかつコストが安く行うことができる。
【0034】また、シース間を絶縁したり、シース間を
接続するボンド線もしくは板にフェライト・コアを設け
ることにより、感度を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】シース間を絶縁した実施例を示す図である。
【図3】本発明の原理を説明する図である。
【図4】GISにおける従来の部分放電測定方法を示す
図である。
【図5】ハンドホールを設けて部分放電を測定する従来
例を示す図である。
【図6】管路気中ケーブルのシースの接続構造を示す図
である。
【図7】管路気中ケーブルのシースの接続構造を示す図
(その2)である。
【符号の説明】
1,1’,32 シース 1a ボルト 1b,21b,21b’ Oリング 2,2’ 端子部 3 ボンド線 4 フェライト・コア 5,5’ 箔電極 6 検出インピーダンス 7 電気/光変換器 8 光ファイバ 9 光/電気変換器 10 増幅器 11 スペクトル・アナライザ 12 アナログ/デジタル変換器 13 演算処理装置 21a ボルト 21c ナット 21d ワッシャ 21e 絶縁ブッシュ 21f 絶縁スペーサ 31 導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現地でシースをシースと一体になったフ
    ランジにより、絶縁スペーサを介さずに接続し、接続し
    たシース間をボンド線もしくは板で接続することにより
    ケーブル線路を構成する管路気中ケーブル線路の部分放
    電測定方法において、 シースのフランジ間をOリング等を介して接合し、上記
    ボンド線もしくは板に、高周波成分をカットするフェラ
    イト・コアを取り付け、 接合されたフランジ部の両側部のシースの外側に金属箔
    等から構成される検出部を取り付けて、シースと上記検
    出部との間に静電容量を形成し、 上記静電容量を介して、管路気中ケーブル線路内部に発
    生、伝播する部分放電の高周波成分を測定することを特
    徴とする管路気中ケーブル線路の部分放電測定方法。
  2. 【請求項2】 絶縁ガスが封入された管状のシースと、
    シース内に設置された金属導体を備え、シース間をシー
    スと一体に形成されたフランジにより絶縁スペーサを介
    さずに接続し、接続したシース間をボンド線もしくは板
    で接続した管路気中ケーブルの接続部において、 フランジ間をOリング等を介して接合し、フランジ間を接続したボンド線もしくは板に高周波成分
    をカットするフェライト・コアを取り付け、 フランジ間を挟んだ両側に管路気中ケーブル線路内部に
    発生、伝播する部分放電の高周波成分を測定する金属箔
    等から構成される検出部を取り付けたことを特徴とする
    管路気中ケーブルの接続部。
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