JP5214895B2 - 電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブルに発生する水トリー劣化等に起因する部分放電の発生位置を標定するための方法と、その方法を実施するための装置とに関する。

電力ケーブルとして、架橋ポリエチレン絶縁ケーブル（以下「ＣＶケーブル」という。）が地中送電用として実用化されている。しかし、このＣＶケーブルにおいては、水が溜まった管路等の湿潤下で長期使用すると、絶縁体中の微小な異物・ボイド（微小空隙）等に交流電界が加わることで、「水トリー」（水が充填される樹枝状の亀裂）と呼ばれる絶縁劣化現象が発生することが知られている。この水トリーが発生・成長すると、絶縁性能の低下を引き起こし、やがて電気トリーと称される絶縁破壊を生じさせるおそれがあるため、このような水トリー劣化の有無を管路等に布設された埋設状態で診断する必要がある。
一方、埋設前のＣＶケーブルにおいても、外傷等が存在すると絶縁劣化を引き起こすおそれがあるため、これらを事前に発見するための品質試験が行われる。

図９は、ＣＶケーブル２０の水トリー劣化診断方法の一例である直流漏れ電流法の測定回路を示すものである。２４は直流電源で、負極側が保護抵抗２５を介してＣＶケーブル２０の心線導体２１に接続される一方、正極側の一方が、ＣＶケーブル２０の絶縁体２２に外装されたガード電極２６に接続されて、正極側の他方は、ＣＶケーブル２０の遮蔽層２３に接続された接地線に、電流検出用抵抗２７及び電流計２８を介して接続されている。２９は記録計である。
この測定回路では、ＣＶケーブル２０を電力系統から切り離した後、心線導体２１側に所定の直流高電圧を課電する。このとき、絶縁体２２に絶縁体２２の内周面と外周面の間を橋絡する水トリーが存在すると、接地線側に直流電流が流れる。この電流は、図１０に示すように、水トリー劣化が進むと増加する傾向を示し、さらに劣化状態が悪化すると、電流の急激な変化（キック現象）が観測されるようになる（図１０のＫ部）。

しかし、この直流漏れ電流法では、水トリー劣化の有無は診断できるが、その位置の特定まではできず、水トリー劣化が確認された場合はＣＶケーブル全体を交換する必要があった。
一方、特許文献１〜４には、ＣＶケーブルの両端にセンサを配置してケーブルの導体に直流高電圧を印加し、発生した部分放電信号を各センサが検出した時間を測定して、その時間差に基づいて部分放電が発生した位置を検出する方法が開示されている。直流漏れ電流測定時の電流の増加傾向やキック現象は、水トリー内部における部分放電に起因することが知られていることから、この部分放電の発生地点を特定すれば、水トリー劣化位置が標定できることになる。

特開平６−２９４８３９号公報 特開平４−３２０９７７号公報 特開２００１−１８３４１０号公報 特開平２−１０２７４号公報

ところが、上記部分放電の発生地点を検出する方法においては、部分放電がケーブルの一箇所のみで発生している場合はその発生地点の検出が可能となるが、複数箇所の水トリー劣化位置等から同時に部分放電が発生している場合は夫々の発生位置の標定が困難で、結局ケーブル全体を交換する必要が生じている。
また、このような検出装置においては、ノイズシールドが十分に施されていないケーブル両端の検出端からノイズが侵入しやすく、ノイズが侵入すると部分放電信号との区別ができず、標定精度が低下する問題もあった。

そこで、本発明は、複数箇所の部分放電の発生位置も正確に標定できる電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法と、その方法を実施するための装置とを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電力ケーブルに直流電圧を課電して、電力ケーブル内で発生した部分放電信号を電力ケーブルの両端で検出し、部分放電信号が電力ケーブルの両検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、電力ケーブルの両検出端において、部分放電信号を繰り返して検出し、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電して、電力ケーブル内で発生した部分放電信号を両電力ケーブルの他端側で夫々検出し、部分放電信号が両電力ケーブルの検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、電力ケーブルの両検出端において、部分放電信号を繰り返して検出し、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、２本の電力ケーブルの合計長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電して、電力ケーブル内で発生した部分放電信号を両電力ケーブルの他端側で夫々検出し、部分放電信号が両電力ケーブルの検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、２本の電力ケーブルの間に増幅器を接続して折り返し側の電力ケーブルを伝搬する部分放電信号を増幅し、電力ケーブルの両検出端において、部分放電信号を繰り返して検出して、増幅により発生する遅れ時間をΔｔ、電力ケーブルの長さをＬ、部分放電信号の伝搬速度をＣとして、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、Δｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの目的に加えて、より精度の高い部分放電発生位置の標定を行うために、部分放電信号の発生位置の標定は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における部分放電信号の伝搬時間の時間差に基づいて行う構成としたものである。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、課電により電力ケーブル内で発生した部分放電信号を電力ケーブルの両端で夫々検出する検出手段と、各検出手段に部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、検出手段は、部分放電信号を繰り返して検出し、標定手段は、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、その課電により電力ケーブル内で発生した部分放電信号を両電力ケーブルの他端側で夫々検出する検出手段と、その検出手段に部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、検出手段は、部分放電信号を繰り返して検出し、標定手段は、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、２本の電力ケーブルの合計長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、その課電により電力ケーブル内で発生した部分放電信号を両電力ケーブルの他端側で夫々検出する検出手段と、その検出手段に部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、２本の電力ケーブルの間に増幅器を接続して折り返し側の電力ケーブルを伝搬する部分放電信号を増幅し、検出手段は、電力ケーブルの両検出端において部分放電信号を繰り返して検出して、標定手段は、増幅により発生する遅れ時間をΔｔ、電力ケーブルの長さをＬ、部分放電信号の伝搬速度をＣとして、両検出端での部分放電信号の検出時間差が、Δｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の電力ケーブルの全長を部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項５乃至７の何れかの目的に加えて、より精度の高い部分放電発生位置の標定を行うために、部分放電信号の発生位置の標定は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における部分放電信号の伝搬時間の時間差に基づいて行う構成としたものである。

本発明によれば、直流電圧課電時にＣＶケーブルの絶縁体内で発生する部分放電を繰り返して検出することにより、複数箇所の水トリー劣化位置等から部分放電が発生していた場合でも、全ての部分放電の発生位置を正確に標定することができる。従って、従来のようなある区間のケーブル全長の交換から、ある区間の部分的なケーブル交換とすることができ、交換に要するコストの低減を図ることができる。
また、請求項３及び７の発明によれば、上記効果に加えて、部分放電信号の到達時間差がΔｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となる場合のみ発生位置の標定を行うようにしたことで、部分放電信号とノイズとの判別が可能となる。よって、標定精度の向上が期待できる。
さらに、請求項４及び８に記載の発明によれば、特定の帯域における部分放電信号の伝搬時間の時間差に基づいて行うようにしたことで、より精度の高い発生位置の標定が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、本発明の部分放電発生位置標定装置（以下単に「標定装置」という。）の一例を示す説明図である。図において、１は測定対象となるＣＶケーブルで、心線導体を絶縁体、遮蔽層、絶縁シースの順で被覆した周知の構成である。このＣＶケーブル１の心線導体の検出端（以下「Ａ端」及び「Ｂ端」として区別する。）のうち、Ａ端には、保護抵抗２を介して課電手段となる直流電源３が接続され、その接地側には、電流検出用の抵抗４及び電流計５が直列に接続されている。６はペンレコーダである。また、ＣＶケーブル１の両端の遮蔽層は、結合コンデンサ７及び検出手段となる信号検出用インピーダンス８を介して接地され、各信号検出用インピーダンス８，８から検出された部分放電信号（以下単に「信号」という。）が、夫々標定手段としてのデジタルオシロスコープ９へ入力可能となっている。

この標定装置において、ＣＶケーブル１の心線導体に直流高電圧を課電すると、ＣＶケーブル１に水トリー劣化等の欠陥がある場合、その箇所で発生した信号がＣＶケーブル１内を伝搬してＡＢ端に夫々到達し、信号検出用インピーダンス８，８で検出されて夫々ＣＨ１，２を介してデジタルオシロスコープ９に入力される。デジタルオシロスコープ９では、信号検出用インピーダンス８，８で検出された信号の伝搬時間差を測定し、その時間差及びＣＶケーブルの長さ、伝搬速度に基づいた周知の演算によって部分放電が発生した位置を算出する。

具体例を挙げると、２０年間使用されたＣＶケーブルを１０ｍ撤去し、図１の標定装置を用いて部分放電測定を行ったところ、直流漏れ電流の増加とともに１秒間に数回以上の頻度で部分放電が検出された。図２は検出された部分放電波形（ＰＤ部）を示す。この部分放電波形の周波数スペクトルを調べた結果、図３のように１００ＭＨｚ以上まで拡がっていることが分かった。さらには、キック現象が発生したときは、直流漏れ電流の増加時よりも部分放電が高い発生頻度で検出された。この試験結果より、直流漏れ電流測定時の直流漏れ電流の増加傾向やキック現象は、水トリー内部における部分放電に起因することが確認できた。
また、３００ｍのＣＶケーブルの中央部に、人工的に欠陥を製作し、図１の標定装置を用いて直流高電圧を課電し部分放電を発生させた。このとき、ＣＶケーブルの両端位置において、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号の伝搬時間差を測定して部分放電の発生している欠陥の位置を標定したところ、ケーブル長さに対して１％の誤差で標定可能であった。

これらの試験結果より、直流高電圧課電時に検出される直流漏れ電流の増加とキック現象に起因する１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号の伝搬時間差を測定することにより、精度よく水トリー劣化の発生位置を標定可能なことが判明した。

次に、上記標定装置において実施される部分放電発生位置標定方法（以下単に「標定方法」という。）について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、部分放電が発生している際には、部分放電１回ごとにＡ端からの信号波形及びＢ端からの信号波形をデジタイズ（取り込み）してメモリに記録する。ここでＳ１においてＡ端で信号が時刻ｔ１で検出され、Ｂ端で信号が時刻ｔ２で検出されると、Ｓ２では、ケーブル長をＬ、ケーブル内の１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号の速度をＣとしたとき、｜ｔ２−ｔ１｜≦Ｌ／Ｃの条件を満たすか否かを判別する。この条件を満たさない場合は同じ位置からの信号でないとして、位置標定を行わない（Ｓ３）。

また、この条件を満たす場合、Ｓ４において、Ａ端で次の信号が時刻ｔ３で検出され（ｔ３＞ｔ１）、Ｂ端で次の信号が時刻ｔ４で検出されると（ｔ４＞ｔ２）、Ｓ５では、Ｓ２と同様に、｜ｔ４−ｔ３｜≦Ｌ／Ｃの条件を満たすか否かを判別する。この条件を満たさない場合は同じ位置からの信号でないとして、位置標定を行わない（Ｓ６）。
そして、Ｓ７では、（ｔ３−ｔ１）＞Ｌ／Ｃ及び（ｔ４−ｔ２）＞Ｌ／Ｃの双方を満たすか否かを判別する。ここで両条件を満たさない場合は位置標定を行わず（Ｓ８）、両条件を満たす場合は、異なる位置Ｘ１，Ｘ２で部分放電が発生しているものとして、Ｓ９において以下の式１，２によって位置標定を行う。
なお、Ａ端又はＢ端で次の信号が検出されない場合は、Ｓ９の式１のみによって位置標定を行い標定を終了する。

位置Ｘ１＝（Ｌ−Ｃ×｜ｔ２−ｔ１｜）／２ ・・式１
位置Ｘ２＝（Ｌ−Ｃ×｜ｔ４−ｔ３｜）／２ ・・式２
なお、Ｓ１０の判別で継続して標定を行う場合は、Ｓ１１においてｔ３→ｔ１及びｔ４→ｔ２としてＳ４に戻り、同じ処理を繰り返すことになる。

上記Ｓ７において、ＡＢ端夫々で信号が検出された時間差をＬ／Ｃと比較して位置標定が可能かどうかを判別し、可能と判定されたものについてのみ位置標定を行うようにしたのは、以下の理由による。
例えば、Ａ端からの距離Ｘ１（０≦Ｘ１≦Ｌ）で最初に部分放電が生じたとすると、Ｘ１からＡ端とＢ端に伝搬するときの伝搬距離の差は、│Ｌ−２Ｘ１│であるから、到達時間差は、│Ｌ−２Ｘ１｜／Ｃとなる。到達時間差が最も大きくなるのは、Ａ，Ｂ端近傍で部分放電が発生した場合であり、その値はＬ／Ｃに近くなる。
次にＡ端からの距離Ｘ２（Ｘ１＜Ｘ２）において別の部分放電が発生したとする。Ｘ１で部分放電が発生した後にＸ２で部分放電が発生するまでの時間遅れｔが、（Ｘ２−Ｘ１）／Ｃよりも短い場合には、Ｂ端で最初に測定される波形はＸ２での放電波形となり、波頭同士の時間差を基に部分放電点を計算すると正しい位置標定ができない。従って、（Ｘ２−Ｘ１）／Ｃの最大値であるＬ／Ｃよりも部分放電遅れ時間ｔが小さくなるときは、誤標定の可能性があるとして除外したものである。
なお、このような誤標定のケースが頻繁に出ないようにするために、課電する電圧はケーブル全長に亘る部分放電発生頻度がＬ／Ｃに比べて十分低くなるように調整されるべきである。

こうして得た位置標定結果を、図５のように標定位置を横軸、累積部分放電発生数を縦軸にとってプロットすると、ケーブル長手方向の放電発生状況を把握することができる。図５の例では、イ点、ロ点及びハ点とそれらの近傍において累積部分放電発生数が急激に増加していることから、イ点、ロ点及びハ点付近に生じているであろう水トリーより部分放電が発生していると判定される。

このように、上記形態１の標定方法及び標定装置によれば、直流電圧課電時にＣＶケーブル１の絶縁体内で発生する部分放電を繰り返して検出し、ＡＢ各端での信号の検出時間差が、ＣＶケーブルの全長を信号が伝搬するのに要する時間Ｌ／Ｃ以下となり、且つＡＢ各端での繰り返し検出時間間隔が時間Ｌ／Ｃよりも大きい信号についてＡＢ端での伝搬時間の到達時間差による発生位置の標定を行うようにしたことで、複数箇所の水トリー劣化位置から部分放電が発生していた場合でも、全ての部分放電の発生位置を正確に標定することができる。従って、従来のようなある区間のケーブル全長の交換から、ある区間の部分的なケーブル交換とすることができ、交換に要するコストの低減を図ることができる。

［形態２］
次に、本発明の他の形態について説明する。なお、先の形態１と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
数ｋｍにも亘るような実際のＣＶケーブルでは、片端で検出された信号を測定端であるもう一方の端部まで送り返すため、図６に示す標定装置で測定を行う。すなわち、Ｂ端側の信号検出用インピーダンス８には、増幅器１０を介して信号送り返し用ケーブル（３相ケーブルのうちの残り２相のどちらか）１１の心線導体のＣ端が接続されており、検出端となるＤ端が標定手段としての測定器１２に接続されるものである。
よって、Ｂ端側の信号検出用インピーダンス８で検出された信号は、増幅器１０により増幅される。なお、ケーブル内を伝搬した信号は高周波側の方がより減衰されるため、増幅器１０は、図６の下側に示すように高周波側の方がより大きく増幅されるものを使用する。増幅器１０を通過した信号は、信号送り返し用ケーブル１１を伝搬してＤ端に送り返される。よって、測定器１２では、Ａ端とＤ端とに到達した信号の時間差により、図７のフローチャートに従って部分放電発生位置（水トリー劣化位置）の位置標定を行うことになる。

但し、図６の標定装置においては、Ｂ端から信号送り返し用ケーブル１１のＤ端へ送り返された信号は、Ａ端で得られた信号よりも必ず遅れて測定器に到達する。この遅れ時間の中には、Ｂ端で得られた信号を増幅器１０で増幅することにより発生する遅れ時間Δｔを含む。Ｄ端へ送り返された信号のＡ端で得られた信号に対する遅れ時間は、Ｂ端近傍で部分放電が発生したときに最小となり、Ｂ端側の信号検出用インピーダンス８と増幅器１０とを接続する線や増幅器１０と信号送り返し用ケーブル１１とを接続するための線による時間遅れを無視すると、Δｔとなる。
また、Ｄ端へ送り返された信号のＡ端で得られた信号に対する遅れ時間は、Ａ端近傍で部分放電が発生したときに最大となり、ケーブル長をＬ、ケーブル内の１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号の伝搬速度をＣとすると、Δｔ＋２Ｌ／Ｃとなる。この関係を図８の（１）に示す。つまり、Ｄ端で得られた信号をＡ端で得られた信号と比較すると、必ずΔｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下の遅れ時間を持つこととなる。

一方、この標定装置は、測定対象のＣＶケーブル１及び信号送り返し用ケーブル１１の端部（検出インピーダンス部を含む）を除けば、全て同軸構造でシールドされているため、外部からのノイズは殆ど侵入できない。つまり、外部ノイズは主にケーブル端部のシールドが十分に施されていない箇所（図６内点線及び二点鎖線で囲まれた箇所）からＡ端とＤ端又はＢ端とＣ端で同時に侵入することとなるため、測定器１２のＣＨ１とＣＨ２とで得られた信号には図８の（２）に示すように殆ど時間差が存在しない。このことから、信号とノイズとは判別可能であることがわかる。ここで、仮に増幅器１０が存在しないとすると、Ｂ端近傍で発生した信号のＡ端とＤ端への到達時間差は０となり、ノイズとの判別は不可能となる。

ここで、増幅器１０の時間遅れΔｔは、以下のようにして得ることができる。
まず位置標定の実施前に既知の放電パルスをＡ端から注入することにより、測定回路の校正を行う。すなわち、Ａ端から放電パルスを注入すると、Ｂ端において反射波と透過波が生じる。Ａ端で反射波の到達時間Δｔ１を測定することにより、ケーブル内の１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号の速度Ｃは、ケーブル長をＬとすると、Ｃ＝２Ｌ／Δｔ１で求めることができる。また、増幅器１０の時間遅れΔｔは、信号送り返し用ケーブル１１のＤ端で検出された信号の到達時間をΔｔ２とすると、Δｔ＝Δｔ２−Δｔ１より求めることができる。

従って、図７のフローチャートでは、まずＳ２１において、Ａ端において時刻ｔ１で、Ｄ端において時刻ｔ２で夫々信号が検出されると、Ｓ２２では、Ｄ端で検出された信号の到達時刻ｔ２から、Δｔ＋Δｔ１／２（＝Δｔ＋Ｌ／Ｃ）を差し引いて、増幅器１０による時間遅れΔｔ及び信号送り返し用ケーブル１１の伝搬時間Ｌ／Ｃを考慮して校正した時刻ｔ２’を得るようにしている。よって、Ｓ２３では、ｔ２’とｔ１との時間差をＬ／Ｃと比較して、Ｌ／Ｃを越えている場合にはＳ２４で位置標定から排除されることになる。又、Ｓ２３の式｜ｔ２’−ｔ１｜≦Ｌ／ＣにＳ２２の式ｔ２’＝ｔ２−（Δｔ＋Ｌ／Ｃ）を代入して変形すると、Δｔ≦ｔ２−ｔ１≦Δｔ＋２Ｌ／Ｃとなって図８（１）の信号の関係を満足するため、ここでノイズとの判別ができることになる。

そして、Ｓ２５で、Ａ端において時刻ｔ３で、Ｄ端において時刻ｔ４で夫々次の信号が検出されると、Ｓ２６では、Ｄ端で検出された信号の到達時刻ｔ４から、Δｔ＋Δｔ１／２（＝Δｔ＋Ｌ／Ｃ）を差し引いて、増幅器１０による時間遅れΔｔ及び信号送り返し用ケーブル１１の伝搬時間Ｌ／Ｃを考慮して校正した時刻ｔ４’が求められ、Ｓ２７でこの時刻ｔ４’とｔ３との時間差がＬ／Ｃと比較されて、Ｌ／Ｃを越えている場合にはＳ２８で位置標定から排除される。又、Ｓ２７の式｜ｔ４’−ｔ３｜≦Ｌ／ＣにＳ２６の式ｔ４’＝ｔ４−（Δｔ＋Ｌ／Ｃ）を代入して変形すると、Δｔ≦ｔ４−ｔ３≦Δｔ＋２Ｌ／Ｃとなって図８（１）の信号の関係を満足するため、ここでノイズとの判別ができることになる。
後のＳ２９〜Ｓ３３の処理は図４で説明したＳ７〜Ｓ１１の処理と同様であるが、ここでは上記Ｓ２２，２６で夫々校正された時刻ｔ２’，ｔ４’が、夫々時刻ｔ２、ｔ４に代えて用いられることになる。

このように、上記形態２の標定方法及び標定装置においても、複数箇所の水トリー劣化位置等から部分放電が発生していた場合でも、全ての部分放電の発生位置を正確に標定することができる。従って、従来のようなある区間のケーブル全長の交換から、ある区間の部分的なケーブル交換とすることができ、交換に要するコストの低減を図ることができる。
特にここでは、信号の到達時間差が、Δｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となるもののみ発生位置の標定を行うようにしているので、信号とノイズとを判別して標定でき、標定精度の向上が期待できる。

なお、標定装置の具体的な構成は上記形態１，２に限らない。例えば上記形態では直流漏れ電流測定と併せて部分放電発生位置の標定を行っているが、部分放電発生位置の標定のみを行っても良いことは当然で、この場合電流計やペンレコーダ等は省略できる。
また、形態２では増幅器によって折り返し側のＣＶケーブルを伝搬する信号を増幅しているが、増幅器の省略も可能である。

２０年間使用されている全長１．２ｋｍの電力用１１ｋＶＣＶケーブル線路を用いて、直流漏れ電流測定を行いながら、部分放電測定による水トリー劣化の発生位置の標定を行った。直流電圧１６ｋＶ課電時に、直流漏れ電流の増加傾向が観測されるとともに、課電時間の７分間に１０回のキック現象が検出された。また、直流電圧１６ｋＶ課電時には、１秒間に数回以上の頻度で１０〜２０ｍＶ程度の大きさの１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号が、線路の両端で検出され、キック現象発生時には、１０〜２０ｍＶ程度の大きさの１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における信号が１秒間に数１０回以上の頻度で検出された。
検出された信号を、課電時間７分間の間に最大３００パルス分だけコンピュータに取り込み、取り込まれたパルスから部分放電発生位置を図４のフローチャートに従って伝搬時間差から計算して、ケーブル長を１０ｍごとに区分した部分放電の発生位置の頻度分布を求めたところ、直流電圧課電を行ったケーブル端側から５６０ｍの位置を最大とした５４０ｍから５７０ｍの範囲の分布と、１０７０ｍの位置を最大とした１０６０ｍから１１００ｍの範囲の分布が存在した。キック現象発生時に検出された信号は、１０回とも直流電圧課電を行ったケーブル端側から５５０〜５７０ｍの位置を部分放電の発生位置として標定した。

直流高電圧を課電して、試験に供したＣＶケーブルの絶縁破壊試験を行った。絶縁破壊した位置を調査したところ、直流漏れ電流測定時に直流電圧課電を行ったケーブル端側から５５６ｍの位置で破壊が生じていた。
また、破壊点近傍長手方向５０ｍｍのＣＶケーブルの絶縁体について、水トリーの発生状況を確認したところ、８個の絶縁体を橋絡した水トリーが発見された。
さらに、試験に供したＣＶケーブル線路のうち、直流電圧課電を行ったケーブル端側から１０６０ｍから１１００ｍの範囲のケーブルを撤去して、前駆遮断試験（部分放電コンパレータを用いて絶縁破壊の前兆である部分放電を監視し、破壊寸前で電源を遮断する試験。）を行ったところ、前駆遮断点は１０６６ｍの位置となった。

そして、前駆遮断点近傍長手方向５０ｍｍのＣＶケーブルの絶縁体について、水トリーの発生状況を確認したところ、５個の絶縁体を橋絡した水トリーが発見された。その内の１つは水トリー内部から絶縁破壊の前駆現象である電気トリーが発生していた。直流漏れ電流測定時に観測された部分放電は、この電気トリーの進展時に発生していたものである。

なお、上記形態や実施例では、ＣＶケーブルに発生した水トリー劣化位置の標定に本発明を適用しているが、水トリー劣化に限らず、他の内的要因（機械的ストレスや熱収縮、不純物の混入）や外傷等であっても部分放電発生位置の標定によって発見することができる。従って、地下等に埋設したケーブルに限らず、埋設前の工場での品質試験等においても本発明の適用は可能である。

形態１の標定装置の説明図である。 直流漏れ電流測定の漏れ電流増加時に測定された部分放電波形の一例である。 直流漏れ電流測定の漏れ電流増加時に測定された部分放電波形の周波数スペクトルである。 標定方法のフローチャートである。 ＣＶケーブル長手方向の放電発生状況を示すグラフである。 形態２の標定装置の説明図である。 標定方法のフローチャートである。 標定装置に入力される信号の入力時間の関係を示す。 直流漏れ電流の測定回路例を示す説明図である。 橋絡水トリーが存在する高圧電力ケーブルで測定した直流漏れ電流波形の一例である。

符号の説明

１・・ＣＶケーブル、２・・保護抵抗、３・・直流電源、８・・信号検出用インピーダンス、９・・デジタルオシロスコープ、１０・・増幅器、１１・・信号送り返し用ケーブル、１２・・測定器。

Claims (8)

1. 電力ケーブルに直流電圧を課電して、前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記電力ケーブルの両端で検出し、前記部分放電信号が前記電力ケーブルの両検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、
   前記電力ケーブルの両検出端において、前記部分放電信号を繰り返して検出し、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法。
2. 一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電して、前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記両電力ケーブルの他端側で夫々検出し、前記部分放電信号が前記両電力ケーブルの検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、
   前記電力ケーブルの両検出端において、前記部分放電信号を繰り返して検出し、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、前記２本の電力ケーブルの合計長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法。
3. 一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電して、前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記両電力ケーブルの他端側で夫々検出し、前記部分放電信号が前記両電力ケーブルの検出端に夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法であって、
   前記２本の電力ケーブルの間に増幅器を接続して折り返し側の電力ケーブルを伝搬する部分放電信号を増幅し、前記電力ケーブルの両検出端において、前記部分放電信号を繰り返して検出して、前記増幅により発生する遅れ時間をΔｔ、前記電力ケーブルの長さをＬ、前記部分放電信号の伝搬速度をＣとして、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、Δｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法。
4. 部分放電信号の発生位置の標定は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における部分放電信号の伝搬時間の時間差に基づいて行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電力ケーブルの部分放電発生位置標定方法。
5. 電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、前記課電により前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記電力ケーブルの両端で夫々検出する検出手段と、前記各検出手段に前記部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、
   前記検出手段は、前記部分放電信号を繰り返して検出し、前記標定手段は、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置。
6. 一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、その課電により前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記両電力ケーブルの他端側で夫々検出する検出手段と、その検出手段に前記部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、
   前記検出手段は、前記部分放電信号を繰り返して検出し、前記標定手段は、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、前記２本の電力ケーブルの合計長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置。
7. 一端同士を接続して折り返した２本の電力ケーブルに直流電圧を課電する課電手段と、その課電により前記電力ケーブル内で発生した部分放電信号を前記両電力ケーブルの他端側で夫々検出する検出手段と、その検出手段に前記部分放電信号が夫々到達する伝搬時間の時間差に基づいて、前記部分放電信号の発生位置を標定する標定手段とを備える電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置であって、
   前記２本の電力ケーブルの間に増幅器を接続して折り返し側の電力ケーブルを伝搬する部分放電信号を増幅し、前記検出手段は、前記電力ケーブルの両検出端において前記部分放電信号を繰り返して検出して、前記標定手段は、前記増幅により発生する遅れ時間をΔｔ、前記電力ケーブルの長さをＬ、前記部分放電信号の伝搬速度をＣとして、前記両検出端での前記部分放電信号の検出時間差が、Δｔ以上Δｔ＋２Ｌ／Ｃ以下となり、且つ各検出端での繰り返し検出時間間隔が、１本の前記電力ケーブルの全長を前記部分放電信号が伝搬するのに要する時間よりも大きい部分放電信号について発生位置の標定を行うことを特徴とする電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置。
8. 部分放電信号の発生位置の標定は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの帯域における部分放電信号の伝搬時間の時間差に基づいて行うようにしたことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の電力ケーブルの部分放電発生位置標定装置。

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