JPH04181177A - Partial discharge detector - Google Patents

Partial discharge detector

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JPH04181177A
JPH04181177A JP2310197A JP31019790A JPH04181177A JP H04181177 A JPH04181177 A JP H04181177A JP 2310197 A JP2310197 A JP 2310197A JP 31019790 A JP31019790 A JP 31019790A JP H04181177 A JPH04181177 A JP H04181177A
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partial discharge
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cable
detection
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Susumu Takahashi
享 高橋
Masayuki Tan
丹 正之
Hajime Takehana
竹鼻 始
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Abstract

PURPOSE:To widen an adaptation range, to enhance measuring accuracy and to simplify the title apparatus and measurement by providing the electrode mounted on the coating layer of a power cable and providing an inductance element between the conductor in a coaxial connector and the electrode. CONSTITUTION:A sensor 6 is mounted on the outer periphery of the plastic sheath of a power cable 1 and an electrode 21 formed from conductive paint or a metal tape is provided on the entire outer periphery of the sheath 15. The electrode 21 is received in a shield container formed from the insulating cylinder 22 mounted on the cable 1, a brass cylinder 23 and the lead tape 24 covering the outer peripheries of both cylinders. A coaxial connector 25 is attached to the brass cylinder 23 and a coil 26 as an inductance element showing resonance characteristics is connected to the internal conductor of the coaxial connector 25 and the electrode 21. The shield container is connected to the earth wire to which the metal shield layer 14 of the cable 1 is connected. By this constitution, the adaptation range of the apparatus is widened and safety and measuring accuracy can be enhanced and the apparatus and measurement can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電力ケーブルの絶縁体内部及び絶縁体−導体
界面で発生する部分放電(PartialDischa
rge ; P D )を検出する部分放電検出装置(
以下、「PD検出装置」と称する)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to the prevention of partial discharges that occur inside an insulator and at the insulator-conductor interface of a power cable.
Partial discharge detection device (
(hereinafter referred to as a "PD detection device").

[従来の技術] 従来、電力ケーブル内に発生する部分放電を検出するP
D検出装置として、例えば同調式検出法及びAE(アコ
ースティック・エミッション)センサを使用する方法に
よるものが提案されている。
[Prior art] Conventionally, a P
As the D detection device, for example, a tunable detection method and a method using an AE (acoustic emission) sensor have been proposed.

前記同調式検出法を用いた同調式検出装置は、第10図
に示すように、電力ケーブル1の終端部2a又は2bの
内部導体と金属遮蔽層との間に、結合コンデンサ51及
び検出インピーダンス52を直列に接続し、検出インピ
ーダンス52の両端に生じた電位差を数百kHzの同調
周波数を持つ同調増幅器53によって取出すようにした
ものである。
As shown in FIG. 10, the tunable detection device using the tunable detection method includes a coupling capacitor 51 and a detection impedance 52 between the internal conductor of the terminal end 2a or 2b of the power cable 1 and the metal shielding layer. are connected in series, and the potential difference generated across the detection impedance 52 is extracted by a tuning amplifier 53 having a tuning frequency of several hundred kHz.

しかしながら、この同調式検出装置は、内部導体から信
号を取り出す必要があるため、活線下での検出は困難で
あり、専用の結合コンデンサも必要であるという問題点
がある。また、この装置における同調周波数は、数百k
Hzであるため、周囲のノイズの影響を受は易く、シー
ルドルーム内の実験では良好な検出精度が得られるもの
の、布設後のケーブルへの適用は難しい。
However, this tunable detection device has problems in that it is difficult to detect under live wires because it is necessary to extract the signal from the internal conductor, and a dedicated coupling capacitor is also required. Moreover, the tuning frequency in this device is several hundred kilometres.
Hz, it is easily affected by surrounding noise, and although good detection accuracy can be obtained in experiments in shielded rooms, it is difficult to apply to cables after installation.

また、AEセンサを使用する検出装置は、部分放電によ
って絶縁体内部を伝搬する弾性波をAEセンサで検出す
るものであるが、この装置では、電気的なノイズによる
影響を受けない反面、超音波が直進性を有しているため
に強い指向性を有し、検出位置によっては検出感度が極
端に低下するという問題点がある。
In addition, a detection device using an AE sensor uses the AE sensor to detect elastic waves propagating inside an insulator due to partial discharge, but while this device is not affected by electrical noise, it is Since it has a straight-travel property, it has strong directivity, and there is a problem that detection sensitivity is extremely reduced depending on the detection position.

そこで、電力ケーブルの接続部において、金属遮蔽層を
絶縁し、部分放電発生時に絶縁部を挟む両金属遮蔽層間
に発生する電位差を、前記両金属遮蔽層間に接続された
検出インピーダンスによって検出する検出法も提案され
ている(「南港上線275kV  CVケーブル線路の
部分放電試験結果」;勝田他、電気学会絶縁材料研究会
資料 EIM−90−20)。
Therefore, there is a detection method in which a metal shielding layer is insulated at the connection part of a power cable, and when a partial discharge occurs, the potential difference generated between the two metal shielding layers sandwiching the insulating part is detected by a detection impedance connected between the two metal shielding layers. has also been proposed (``Results of partial discharge test on Nanko Kami Line 275kV CV cable line''; Katsuta et al., Institute of Electrical Engineers of Japan Insulating Materials Study Group Material EIM-90-20).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この方法は、金属遮蔽層が絶縁された接
続部のみに適用を限定され、また金属遮蔽層を非接地状
態とするために、短絡事故発生時の安全性に欠けるとい
う問題点がある。また、装置も大型となり、測定にも熟
練を要するという欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, this method is limited to application only to connections where the metal shielding layer is insulated, and since the metal shielding layer is in an ungrounded state, it is difficult to ensure safety in the event of a short circuit accident. The problem is that it lacks sex. Another disadvantage is that the device is large and measurement requires skill.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって
、布設後の電力ケーブル及び接続部に容易に設置するこ
とができ、適用範囲が広く、安全性及び測定精度にも優
れ、しかも装置の簡略化及び測定の簡易化を図ることが
できるPDM出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and can be easily installed on power cables and connection parts after installation, has a wide range of application, has excellent safety and measurement accuracy, and is an excellent device. An object of the present invention is to provide a PDM output device that can simplify the process and the measurement.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るPD検出装置は、電力ケーブルの防食層又
はプラスチックシース等のような絶縁性の被覆層上に装
着され、部分放電パルスによって前記電力ケーブルの内
部に発生し且つこの電力ケーブルの金属シース又は金属
遮蔽層等の外側導電層を伝播する信号の高周波成分を前
記被覆層を介して受信する検出手段、及びこの検出手段
の出力を処理する信号処理手段とを有するPDM出装置
において、前記検出手段は、前記電力ケーブルの被覆層
上に装着された電極と、この電極の前記外側導電層に対
する結合容量に直列に結合されて共振特性を呈するイン
ダクタンス要素とを含むことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The PD detection device according to the present invention is mounted on an insulating coating layer such as an anti-corrosion layer or a plastic sheath of a power cable, and is configured to detect the inside of the power cable by a partial discharge pulse. a detection means for receiving, via the covering layer, a high frequency component of a signal generated and propagating through an outer conductive layer such as a metal sheath or a metal shielding layer of the power cable; and a signal processing means for processing the output of the detection means. In the PDM output device, the detection means includes an electrode mounted on the covering layer of the power cable, and an inductance element that is coupled in series with a coupling capacitance of this electrode to the outer conductive layer and exhibits resonance characteristics. It is characterized by containing.

[作用] 一般に、電力ケーブルの外側導電層である金属遮蔽層の
電位は、場所に依存することなく一定の接地電位にある
ことを前提としている。このため、従来の測定法は、内
部導体と金属遮蔽層との間の容量と外部検出インピーダ
ンスとを利用した測定法であり、金属遮蔽層から信号を
取り出すには、原則的には金属遮蔽層を非接地にする必
要がある。
[Operation] Generally, it is assumed that the potential of the metal shielding layer, which is the outer conductive layer of a power cable, is at a constant ground potential regardless of location. For this reason, the conventional measurement method uses the capacitance between the internal conductor and the metal shielding layer and the external detection impedance.In principle, in order to extract the signal from the metal shielding layer, must be ungrounded.

また、金属遮蔽層を接地した場合には、内部導体から非
接地のカップリングコンデンサを介して直接信号を検出
する必要があった。
Furthermore, when the metal shielding layer is grounded, it is necessary to directly detect a signal from the internal conductor via an ungrounded coupling capacitor.

しかしながら、部分放電パルスは、広帯域信号であり、
分布定数回路である電力ケーブルを導体間及び対地を帰
路として伝播する進行波となる。
However, the partial discharge pulse is a broadband signal;
It becomes a traveling wave that propagates through the power cable, which is a distributed constant circuit, between conductors and through the ground as a return path.

本願発明者等は、この点に着目し、部分放電パルスによ
って生じ、外側導電層を伝播する進行信号波の高周波成
分を被覆層上から検出するようにした。即ち、前記被覆
層の外側に電極を設けこの電極に更にコイル等のインダ
クタンス要素を接続し、このインダクタンス要素を介し
て信号を取り出す。
The inventors of the present application have focused on this point and have decided to detect the high frequency component of the traveling signal wave generated by the partial discharge pulse and propagating through the outer conductive layer from above the coating layer. That is, an electrode is provided outside the coating layer, an inductance element such as a coil is further connected to this electrode, and a signal is extracted through this inductance element.

この場合、前記電極の前記被覆層を挟んで対峙する前記
外側導電層に対する結合容量(高域通過フィルりとして
のコンデンサ即ちバイパスコンデンサとして機能する)
と前記インダクタンス要素との直列回路が共振特性を呈
し、この直列共振回路は適宜なるQ(クォリティファク
タ:共振の強さ)値にて、所要の周波数帯域の信号に共
振し、所要の周波数帯域の信号を選択的に増幅し得る高
周波共振回路を形成する。
In this case, the coupling capacitance of the electrode to the outer conductive layer facing each other across the coating layer (functions as a high-pass filter capacitor, that is, a bypass capacitor)
A series circuit of the inductance element and the above-mentioned inductance element exhibits resonance characteristics, and this series resonant circuit resonates with a signal in a desired frequency band at an appropriate Q (quality factor: strength of resonance), and generates a signal in the desired frequency band. A high frequency resonant circuit is formed that can selectively amplify signals.

本発明によれば、部分放電発生の際に外側金属層から接
地に向かう進行波の高周波成分を、被覆層を介して高周
波共振回路により検出する方式であるため、電力ケーブ
ル又は接続部の被覆層上に検出手段を装着させるだけで
セツティングが完了する。このため、布設後のケーブル
及び接続部に容易に設置することができ、活線状態下で
の測定も容易に行うことができる。
According to the present invention, the high frequency component of the traveling wave traveling from the outer metal layer toward the ground when a partial discharge occurs is detected by a high frequency resonant circuit through the coating layer, so the coating layer of the power cable or the connection part Setting is completed simply by attaching the detection means on top. Therefore, it can be easily installed on the cable and the connection part after it has been laid, and it is also possible to easily perform measurements under live line conditions.

また、本発明では外側金属層を伝播する進行波を検出す
る方式を用いているから、外側金属層を非接地状態にす
る必要がない。このため本発明は、接続部等の形式によ
って適用を限定されたり、安全性が低下したりする等の
問題は発生しない。
Furthermore, since the present invention uses a method of detecting traveling waves propagating through the outer metal layer, there is no need to bring the outer metal layer into a non-grounded state. For this reason, the present invention does not have problems such as being limited in its application or being reduced in safety depending on the type of the connecting portion or the like.

なお、前記検出手段から取り出す周波数成分が5MHz
以下であると、モータ及び発電機等の機械的要素による
外部ノイズの影響を受は易く、また、BOMHz以上で
は、放送帯域の影響を受ける。
Note that the frequency component extracted from the detection means is 5MHz.
If it is below, it will be easily affected by external noise due to mechanical elements such as motors and generators, and if it is above BOMHz, it will be affected by the broadcast band.

このため、検出手段から取り出す周波数成分としては、
5MHz乃至60MH2が好ましい。ただし、部分放電
は広帯域の信号であり、あまり狭い帯域の信号のみを高
い増幅度で検出しても充分な感度は得られず、前記周波
数範囲内の広い帯域の信号を適切な増幅度で検出するこ
とが望ましい。この点で、本発明の容量(コンデンサ)
とインダクタンスとの直列共振回路は、可変インダクタ
ンスを使用したり、可変抵抗を直列に接続することによ
り、共振周波数及びQ値を任意に変えることができる。
Therefore, the frequency components extracted from the detection means are:
5MHz to 60MH2 is preferred. However, partial discharge is a broadband signal, and detecting only a very narrow band signal with high amplification will not provide sufficient sensitivity; detecting a wide band signal within the above frequency range with appropriate amplification. It is desirable to do so. In this regard, the capacitance (capacitor) of the present invention
In a series resonant circuit consisting of an inductance and an inductance, the resonant frequency and Q value can be arbitrarily changed by using a variable inductance or by connecting a variable resistor in series.

例えば、試料のサイズ等によって部分放電パルスに含ま
れる周波数成分に若干の変動があってもそれに対応でき
る。
For example, even if there are slight variations in the frequency components included in the partial discharge pulse due to the size of the sample, etc., this can be accommodated.

また、ケーブル事故は、その殆どが接続部又は終端部で
生ずる事故であることが知られている。
Furthermore, it is known that most cable accidents occur at connections or terminations.

このため、前記検出手段を電力ケーブルの接続部又は終
端部の付属品に装着することにより、それらの品質保証
及び保守点検が可能になる。
Therefore, by attaching the detection means to an accessory of a connecting part or a terminal part of a power cable, quality assurance and maintenance inspection thereof becomes possible.

更に、本発明は、外側金属層上を伝播する進行波を検出
する方式を用いているため、数mにわたる監視が可能で
ある。このため、電力ケーブルの接続部など、複数の検
出手段を所定の間隔で設置し、これらの検出手段からの
出力を集中監視するように構成すると、部分放電の発生
箇所を検知することができ、事故発生の未然防止及び故
障箇所の特定を容易に行うことができる。
Furthermore, since the present invention uses a method of detecting traveling waves propagating on the outer metal layer, monitoring over several meters is possible. Therefore, if multiple detection means are installed at predetermined intervals, such as at power cable connections, and the outputs from these detection means are centrally monitored, it is possible to detect the location where partial discharge occurs. It is possible to easily prevent accidents from occurring and identify failure locations.

[実施例コ 以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例について
説明する。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例に係るPD検出装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a PD detection device according to a first embodiment of the present invention.

この装置は、部分放電を検出すべき電力ケーブル1に取
り付けられたセンサ6と、このセンサ6の出力を増幅す
る広帯域増幅器7と、この広帯域増幅器7の出力に対し
て、アベレージング等の信号処理を施すデジタイジング
オシロスコープ8とにより構成されている。
This device includes a sensor 6 attached to a power cable 1 that is to detect partial discharge, a wideband amplifier 7 that amplifies the output of this sensor 6, and signal processing such as averaging for the output of this wideband amplifier 7. It is composed of a digitizing oscilloscope 8 that performs

検出対象である電力ケーブル1は、例えば275kVの
CVケーブルで、第2図に示すように、中心から順次、
内部導体11、内部半導電層12、ケーブル絶縁体(X
 L P E : cross−1inkedpoly
ethylene 〜架橋ポリエチレン)13、外側金
属層としての金属遮蔽層14及び被覆層としてのプラス
チックシース15を同軸配置して形成されている。この
電力ケーブル1は、第1図に示すように、所定の長さに
なるように、接続部4a。
The power cable 1 to be detected is, for example, a 275kV CV cable, and as shown in FIG.
Internal conductor 11, internal semiconducting layer 12, cable insulator (X
LPE: cross-1 inked poly
ethylene (crosslinked polyethylene) 13, a metal shielding layer 14 as an outer metal layer, and a plastic sheath 15 as a covering layer, which are coaxially arranged. As shown in FIG. 1, this power cable 1 is connected to a connecting portion 4a so as to have a predetermined length.

4bを、介して複数接続され、その終端部2a、2bの
内部導体11が、高圧電源線3に接続される。
4b, and the internal conductors 11 at the terminal ends 2a, 2b are connected to the high voltage power supply line 3.

また、この電力ケーブル1の金属遮蔽層14は、終端部
2 a + 2 b及び接続部4a、4b等において適
宜接地されている。
Further, the metal shielding layer 14 of the power cable 1 is appropriately grounded at the terminal ends 2 a + 2 b, the connecting parts 4 a and 4 b, and the like.

センサ6は、電力ケーブル1のプラスチックシース15
の外周に装着されている。
The sensor 6 is connected to the plastic sheath 15 of the power cable 1
attached to the outer periphery of the

第3図及び第4図は、センサ6の一例が電力ケーブル1
に装着された部分を示す夫々断面図及び斜視図である。
3 and 4, an example of the sensor 6 is connected to the power cable 1.
FIG. 2 is a cross-sectional view and a perspective view, respectively, showing a portion attached to the device.

即ち、電力ケーブル1のプラスチックシース15の外周
には、導電性塗料又は金属テープ等で形成された電極2
1が全周にわたって設けられている。この電極21は、
電力ケーブル1に装着された絶縁筒22、真鍮筒23及
びその外周を覆う鉛テープ24によって形成されたシー
ルド容器内に収容されている。真鍮筒23には、例えば
BNCコネクタ等の同軸コネクタ25が取り付けられて
おり、この同軸コネクタ25の内部導体と電極21との
間にインダクタンス要素としてのコイル26が接続され
ている。このコイル26も前記シールド容器内に収容さ
れている。前記シールド容器は電力ケーブル1の金属遮
蔽層14が接続される接地線と接続される。
That is, on the outer periphery of the plastic sheath 15 of the power cable 1, an electrode 2 formed of conductive paint, metal tape, etc.
1 is provided all around the circumference. This electrode 21 is
It is housed in a shield container formed by an insulating tube 22 attached to the power cable 1, a brass tube 23, and a lead tape 24 covering the outer periphery thereof. A coaxial connector 25 such as a BNC connector is attached to the brass tube 23, and a coil 26 as an inductance element is connected between the internal conductor of the coaxial connector 25 and the electrode 21. This coil 26 is also housed within the shield container. The shielding container is connected to a ground wire to which the metal shielding layer 14 of the power cable 1 is connected.

次に、このように構成された本実施例に係るPD検出装
置の動作について説明する。
Next, the operation of the PD detection device according to this embodiment configured as described above will be explained.

電力ケーブル1の等価回路は第5図に示すような回路と
考えるのが一般的である。即ち、内部導体11、金属遮
蔽層14及び終端部2a、2b及び接続部4a、4bの
接地線は、RL直列回路となる。内部導体11と金属遮
蔽層14とは、両者の間に介在するケーブル絶縁体13
を介して容量結合されている。また、検出部りは、セン
サ6の電極21と電力ケーブル1のプラスチ・7クシー
ス15とにより決定される結合容量と、この容量に直列
に設けられたコイル26のインダクタンスと、測定器の
入力インピーダンスとから構成される。
The equivalent circuit of the power cable 1 is generally considered to be a circuit as shown in FIG. That is, the internal conductor 11, the metal shielding layer 14, the termination portions 2a, 2b, and the ground wires of the connection portions 4a, 4b form an RL series circuit. The inner conductor 11 and the metal shielding layer 14 are separated by a cable insulator 13 interposed between them.
capacitively coupled via. In addition, the detection part is determined by the coupling capacitance determined by the electrode 21 of the sensor 6 and the plastic sheath 15 of the power cable 1, the inductance of the coil 26 installed in series with this capacitance, and the input impedance of the measuring device. It consists of

電極21による結合容量は例えば電極21のケーブル長
手方向の長さにより調節することができる。
The coupling capacity of the electrode 21 can be adjusted, for example, by adjusting the length of the electrode 21 in the longitudinal direction of the cable.

ケーブル絶縁体13中で部分放電が発生すると、それに
よって生じたパルス的な電流は、図中12゜12′、・
・・で示す同軸モードと、同図中il。
When a partial discharge occurs in the cable insulator 13, the resulting pulsed current is 12°12' in the figure.
The coaxial mode indicated by . . . and il in the same figure.

it ’ 、・・・+  i3,13’+ ・・・で示
す対地帰路モードとに別れて伝播する。これにより、検
出部りには、il+il’に示す電流が流れるので、こ
の電流をセンサ6が検出することになる。
it', . . . + i3, 13'+ . . . As a result, a current shown as il+il' flows through the detection section, and the sensor 6 detects this current.

本実施例では、共振特性を得るために特殊な素子を用い
るのではなく、センサ6の内部に簡単で且つ小さな(1
cm3程度)コイル26を設け、このコイル26をプラ
スチックンース15の外周に被着した電極21と同軸コ
ネクタ25の内部導体と電極21との間に接続すること
により、電極21による結合容量とコイル26のインダ
クタンスとの直列共振回路を形成している。このように
直列共振の場合、検出部りの抵抗成分の変化による共振
点の変化は生じないので、容量C及びインダクタンスL
の選定により、Q値のみを適切に調整することができる
。また、前記抵抗成分の抵抗値を適宜選定すれば、検出
周波数帯域にある程度の幅をもたせることができ、広帯
域の部分放電信号成分の分布する周波数領域のうちノイ
ズの少ない全領域をカバーできるようにすることができ
る。
In this embodiment, instead of using a special element to obtain resonance characteristics, a simple and small (1
By connecting the coil 26 between the electrode 21 attached to the outer periphery of the plastic connector 15 and the internal conductor of the coaxial connector 25 and the electrode 21, the coupling capacitance due to the electrode 21 and the coil 26 can be reduced. A series resonant circuit is formed with 26 inductances. In this way, in the case of series resonance, the resonance point does not change due to a change in the resistance component of the detection section, so the capacitance C and inductance L
By selecting , only the Q value can be adjusted appropriately. In addition, by appropriately selecting the resistance value of the resistance component, it is possible to provide a certain degree of width to the detection frequency band, and it is possible to cover the entire frequency range with less noise in the frequency range where the broadband partial discharge signal component is distributed. can do.

即ち、ノイズの少ない広い周波数領域に対する共振特性
を利用して部分放電信号を高感度に検出することができ
る。従って、簡単な構成で、容易に良好なS/N比を得
ることができる。
That is, the partial discharge signal can be detected with high sensitivity by utilizing resonance characteristics over a wide frequency range with little noise. Therefore, a good S/N ratio can be easily obtained with a simple configuration.

本実施例によるセンサ6の特性を更に詳細に調べるため
、コイル26のインダクタンスし及び電極21の結合容
量Cの値を種々選定した場合の共振周波数及びQ値を概
算したところ、インダクタンスLが1μHで容量Cが2
.8pFの場合は共振周波数が95.1μH2でQ値が
11.9、インダクタンスLが1μHで容量Cが12.
5pFの場合は共振周波数が45.0μH2でQ値が5
.65、インダクタンスLが1μHで容量Cが20pF
の場合は共振周波数が35.EiMH2でQ値が4,4
7、インダクタンスLが1μHで容量Cが50pFの場
合は共振周波数が22.5μH2でQ値が2.82、及
びインダクタンスLが20μHで容量Cが50pl’i
”の場合は共振周波数が5.0MHzでQ値カ月2.6
なる値が得られた。また、部分放電パルスの信号成分の
周波数特性を確認するために一発パルスをディジタルオ
シロスコープで時間軸を拡大し、減衰振動波形の周波数
を求めたところ、共振周波数とほぼ一致することが確か
められた。従って部分放電パルスは本実施例の共振作用
によって効果的に測定されることは明かである。
In order to examine the characteristics of the sensor 6 according to this embodiment in more detail, we roughly calculated the resonance frequency and Q value when the inductance of the coil 26 and the coupling capacitance C of the electrode 21 were selected from various values. Capacity C is 2
.. In the case of 8pF, the resonance frequency is 95.1μH2, the Q value is 11.9, the inductance L is 1μH, and the capacitance C is 12.
In the case of 5pF, the resonance frequency is 45.0μH2 and the Q value is 5.
.. 65, inductance L is 1μH and capacitance C is 20pF
In the case of , the resonant frequency is 35. EiMH2 has a Q value of 4.4
7. If the inductance L is 1 μH and the capacitance C is 50 pF, the resonance frequency is 22.5 μH2 and the Q value is 2.82, and the inductance L is 20 μH and the capacitance C is 50 pl'i.
”, the resonance frequency is 5.0MHz and the Q value is 2.6 months.
The value was obtained. In addition, in order to confirm the frequency characteristics of the signal component of the partial discharge pulse, we enlarged the time axis of the single pulse using a digital oscilloscope and determined the frequency of the damped oscillation waveform, which was confirmed to almost match the resonance frequency. . Therefore, it is clear that partial discharge pulses can be effectively measured by the resonance effect of this embodiment.

また、上述のインダクタンスL及び結合容量 Cの値の
組み合わせについて、印加電圧4kVでの観測パルス数
を実験により計測し、平衡ブリッジ法(先に述べた同調
式と同様に活線に対しては使用できないが現存する部分
放電の検出方法において最も高感度のもの)との比較換
算による検出限界を求めたところ、インダクタンスLが
1μHで容量Cが2.81)Fの場合(共振周波数95
.1μH2)は10サイクル(4Si出限界8.’7o
p C) 、インダクタンスLが1μHで容量Cカ月2
.5pFの場合(共振周波数45.0μHz )は26
サイクル(検出限界1.50pc)、インダクタンスL
が1μHで容量Cが20pFの場合(共振周波数35.
6μH2)は28サイクル(検出限界1.98pC) 
、インダクタンスLが1μHで容量Cが50pFの場合
(共振周波数22.5MHz)はI5サイクル(検出限
界3.301) C) 、及びインダクタンスLが20
μHで容量Cが50pFの場合(共振周波数5.0μH
z)は8サイクル(検出限界15.01)C)なる値が
得られた。
In addition, for the above-mentioned combination of inductance L and coupling capacitance C, the number of observed pulses at an applied voltage of 4 kV was measured experimentally, and the balanced bridge method (similar to the tuning method described earlier, is used for live wires). When the inductance L is 1 μH and the capacitance C is 2.81) F (resonance frequency 95
.. 1μH2) is 10 cycles (4Si output limit 8.'7o
p C), inductance L is 1 μH and capacity C is 2 months.
.. In the case of 5pF (resonance frequency 45.0μHz), it is 26
Cycle (detection limit 1.50pc), inductance L
is 1 μH and the capacitance C is 20 pF (resonant frequency 35.
6 μH2) for 28 cycles (detection limit 1.98 pC)
, when the inductance L is 1 μH and the capacitance C is 50 pF (resonance frequency 22.5 MHz), the I5 cycle (detection limit is 3.301 C), and the inductance L is 20
When the capacitance C is 50 pF at μH (resonant frequency 5.0 μH
For z), a value of 8 cycles (detection limit 15.01)C) was obtained.

上述した同一印加電圧のときの出力特性から測定感度を
比較すると、インダクタンスLが1μH1容量C力月2
.51)Fの組み合わせ(45MHz)の場合が最も良
いようであるが、インダクタンスLが1μH1容量Cが
20p F (35,6μHz )もほとんど差はなか
った。共振のQ値はL12に比例し、C1″に反比例す
ることから、インダクタンスLが同一ならば容量CがC
の小さい方が狭帯域になる。厳密にはこの点も考慮して
電力ケーブルに合わせて最適な値を算出しリード線のイ
ンダクタンスL等の影響も考慮することが望ましい。し
かしながら、30〜50μH2近傍ではほとんど差がな
く良好な測定が行えることと、部分放電そのものの大き
さ等がばらつくことから、厳密に最適値を算出する必要
性は高くない。
Comparing the measurement sensitivity based on the output characteristics when the same applied voltage is applied as described above, it is found that the inductance L is 1 μH, the capacitance C is 2
.. 51) The combination of F (45 MHz) seems to be the best, but there was almost no difference when the inductance L was 1 μH and the capacitance C was 20 pF (35.6 μHz). Since the resonance Q value is proportional to L12 and inversely proportional to C1'', if the inductance L is the same, the capacitance C is C
The smaller the value, the narrower the band. Strictly speaking, it is desirable to take this point into account and calculate the optimum value according to the power cable, and also consider the influence of the inductance L of the lead wire, etc. However, since good measurements can be made with almost no difference in the vicinity of 30 to 50 μH2, and the size of the partial discharge itself varies, it is not necessary to strictly calculate the optimum value.

本実施例のセンサ6の特性を更に詳細に検討するため、
部分放電の印加電圧特性を上述した平衡ブリッジ法及び
本実施例によるセンサ6を用いて測定した。第6図(a
)は平衡ブリッジ法におけるパルス−発あたりの放電電
荷量Δq(1サイクル中の平均値)及び1サイクルあた
りの発生頻度nの印加電圧に対する特性、第6図(b)
は本実施例によるセンサ6におけるパルス−発あたりの
出力信号電圧Δv(1サイクル中の平均値)及び1サイ
クルあたりの発生頻度nの印加電圧に対する特性、第7
図(a)は平衡ブリッジ法における1サイクルあたりの
総数電電荷量Σqの印加電圧に対する特性、そして第7
図(b)は本実施例によるセンサ6における1サイクル
あたりの出力信号の総和電圧ΣV及び1サイクルあたり
の発生頻度nの印加電圧に対する特性を夫々示す。これ
らの測定結果より、印加電圧の上昇に比例して、1サイ
クルあたりの総数電電荷量Σq又は出力信号の総和電圧
ΣVが増大(パルス−発あたりの放電電荷量Δq又は出
力信号電圧ΔVは若干減少、1サイクルあたりの発生頻
度nは増大)するという、内部部分放電特有の傾向が両
者ともほぼ対応してあられれることが確認された。
In order to examine the characteristics of the sensor 6 of this example in more detail,
The applied voltage characteristics of partial discharge were measured using the above-mentioned balanced bridge method and the sensor 6 according to this example. Figure 6 (a
) is the characteristic of the discharge charge per pulse Δq (average value during one cycle) and the frequency of occurrence n per cycle with respect to the applied voltage in the balanced bridge method, Figure 6 (b)
are the characteristics of the output signal voltage Δv per pulse (average value during one cycle) and the frequency of occurrence n per cycle with respect to the applied voltage in the sensor 6 according to this embodiment, and the seventh
Figure (a) shows the characteristics of the total number of charges Σq per cycle in the balanced bridge method with respect to the applied voltage, and the seventh
Figure (b) shows the characteristics of the total voltage ΣV of output signals per cycle in the sensor 6 according to this embodiment and the frequency n of occurrence per cycle with respect to the applied voltage. From these measurement results, the total number of electrical charges per cycle Σq or the total output signal voltage ΣV increases in proportion to the increase in applied voltage (the discharged charge per pulse Δq or the output signal voltage ΔV slightly increases) It was confirmed that the tendency peculiar to internal partial discharges, that is, the occurrence frequency n per cycle decreases, and the frequency n of occurrence per cycle increases), almost corresponds to each other.

もちろん、本実施例の装置では、電極21がシールド容
器によってシールドされているので、周囲のノイズの影
響を受けずに、広帯域の部分放電パルスを検出すること
ができる。
Of course, in the device of this embodiment, since the electrode 21 is shielded by the shield container, a broadband partial discharge pulse can be detected without being affected by surrounding noise.

なお、本願発明者等は、本実施例の装置を使用して電力
ケーブル1のAC破壊試験を行った。その結果、破壊電
圧へ至るまでは、何らのパルスも観測されなかったが、
破壊電圧まで昇圧した直後から部分放電パルス波形が観
測され、約2分後に破壊した。このように、本実施例の
装置は、充分な破壊予知性能を有している。なお、この
試験において、破壊点は、センサ6から3m離れており
、今回得られた出力電圧が十分に大きいことから、更に
長距離にわたる監視が可能であると考えられる。
The inventors of the present application conducted an AC breakdown test on the power cable 1 using the apparatus of this example. As a result, no pulses were observed until the breakdown voltage was reached, but
A partial discharge pulse waveform was observed immediately after the voltage was increased to the breakdown voltage, and breakdown occurred about 2 minutes later. In this way, the device of this embodiment has sufficient failure prediction performance. In this test, the breaking point was 3 m away from the sensor 6, and since the output voltage obtained this time was sufficiently large, it is thought that monitoring over a longer distance is possible.

上述のように、本実施例に係る共振型PD検出装置の検
出部は、実験結果からみても非常に優れた検出部であり
、 (1)共振特性を持っているため部分放電パルスの任意
の周波数の高周波成分を効果的に増幅することができ、 (2)Q値が比較的低いため、観測周波数帯域を広くと
ることができる という特徴を有している。
As mentioned above, the detection section of the resonant PD detection device according to the present example is an extremely excellent detection section according to the experimental results. It has the characteristics of being able to effectively amplify high frequency components, and (2) having a relatively low Q value, allowing for a wide observation frequency band.

第8図は、本発明の第2の実施例に係るPD検出装置の
ブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a PD detection device according to a second embodiment of the present invention.

この装置は、電力ケーブル1の各接続部4a。This device includes each connection portion 4a of the power cable 1.

4b、・・・+4cに夫々上述の第1の実施例と同様の
センサ6 a t(3b +・・・、6cを設け、各セ
ンサ6a〜6cからの出力を、集中監視することにより
、長距離電力ケーブルにおける故障区間の検出を行うよ
うにしたものである。
4b, . . . +4c are provided with sensors 6a t (3b + . This system is designed to detect faulty sections in distance power cables.

また、第9図は、この装置の接続部4aの詳細を示す断
面図である。内部導体11は、導体接続管36によって
結合されている。そして、この結合部のケーブル絶縁体
13が剥離された部分に絶縁テープ37が巻かれており
、更に、その上に金属遮蔽層14及びプラスチックシー
ス15が覆われている。センサ6aは、この接続部4a
を構成する付属品(図示していない)に装着されている
Further, FIG. 9 is a sectional view showing details of the connecting portion 4a of this device. The inner conductors 11 are connected by a conductor connecting tube 36 . An insulating tape 37 is wrapped around the part of the joint where the cable insulator 13 has been peeled off, and a metal shielding layer 14 and a plastic sheath 15 are further covered thereon. The sensor 6a connects to this connection part 4a.
It is attached to the accessories (not shown) that make up the.

他の接続部4b〜4cも第9図と同様の構成である。The other connecting portions 4b to 4c also have the same configuration as in FIG. 9.

さて、第8図において各センサ6a〜6cの出力は、広
帯域増幅器31a、31b、 ・+  31cで増幅さ
れ、E10変換(電気−光変換)器32al 32by
・・・、32cで電気−光変換されたのち、光フアイバ
ケーブル33a、33b、・・・、33cにて伝送され
る。伝送された信号は、0/E変換(光−電気変換)器
34a、34b、 ・−・+  340で光−電気変換
され、集中監視装置35に供給される。
Now, in FIG. 8, the output of each sensor 6a to 6c is amplified by broadband amplifiers 31a, 31b, .
..., 32c, and then transmitted through optical fiber cables 33a, 33b, ..., 33c. The transmitted signals are optical-to-electrical converted by O/E converters (optical-to-electrical converters) 34a, 34b, .

本実施例では、センサ6a〜6cの取り付けが極めて容
易であることから、この装置のように、各接続部4a〜
4cに夫々センサ6a〜6Cを設置することも、少ない
労力で行える。
In this embodiment, since it is extremely easy to attach the sensors 6a to 6c, each connection part 4a to 6c is
It is also possible to install the sensors 6a to 6C on each of the sensors 4c with little effort.

一般に、ケーブル事故は、その殆どが接続部又は終端部
での事故であることから、このように各接続部4a〜4
c又は終端部2a、2bにセンサを設置すると、良好な
検出感度が得られると共に、品質保証及び保守点検が容
易になる。この場合、部分放電発生の位置によって、各
センサ6a〜6Cで検出される信号波のレベルが異なっ
てくるので、このレベル差に基づいて故障区間を容易に
検出することができる。
In general, most cable accidents occur at connections or terminations, so each connection 4a to 4
If a sensor is installed at the end portions 2a and 2b, good detection sensitivity can be obtained, and quality assurance and maintenance inspection can be facilitated. In this case, the level of the signal wave detected by each of the sensors 6a to 6C differs depending on the position where the partial discharge occurs, so the failure section can be easily detected based on this level difference.

なお、上述のインダクタンス要素としてはコイル26を
設ける代わりにリード線を巻回してコイル状にする等、
適切なインダクタンスを呈する構成であればどのような
構成を用いてもよい。また、監視対象の電力ケーブルも
、上述した形態のものに限定されることはない。例えば
、前記実施例では、外側金属層として金属遮蔽J凶14
、被覆層としてプラスチックシース15を設けた電力ケ
ーブル1について説明したが、外側金属層として金属シ
ース、被覆層としてプラスチック防食層を設けた電力ケ
ーブルの監視にも本発明を適用することが可能であるこ
とはいうまでもない。
In addition, instead of providing the coil 26 as the above-mentioned inductance element, a lead wire may be wound into a coil shape, etc.
Any configuration may be used as long as it exhibits an appropriate inductance. Further, the power cable to be monitored is not limited to the above-mentioned type. For example, in the embodiment described above, the metal shield J-14 is used as the outer metal layer.
Although the power cable 1 has been described in which the plastic sheath 15 is provided as a coating layer, the present invention can also be applied to the monitoring of power cables provided with a metal sheath as an outer metal layer and a plastic anti-corrosion layer as a coating layer. Needless to say.

[発明の効果コ 以上述べたように1本発明によれば、部分放電発生時に
外側金属層を伝播する信号の高周波成分を、被覆層上か
ら電極による結合容量とコイル等によるインダクタンス
要素との直列共振回路により検出するようにしたので、
布設後の電力ケーブル及び接続部に容易に設置すること
ができ、適用範囲が広く、安全性に優れて、しかも部分
放電パルスを任意の広い周波数帯域の高周波成分につい
て増幅して検出することを可能とするPD検出装置を提
供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the high frequency component of a signal propagating through the outer metal layer when a partial discharge occurs is transmitted from the coating layer by connecting the coupling capacitance formed by the electrode and the inductance element formed by the coil in series. Since it was detected by a resonant circuit,
It can be easily installed on installed power cables and connections, has a wide range of applications, is highly safe, and can amplify and detect partial discharge pulses as high-frequency components in any wide frequency band. A PD detection device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係るPD検出装置のブ
ロック図、第2図は同装置における電力ケーブルの断面
図、第3図は同装置(こおけるセンサ部分の断面図、第
4図は同装置におけるセンサ部分の斜視図、第5図は同
装置における電力ケーブル及び検出系の等価回路図、第
6図及び第7図は平衡ブリッジ法及び同装置による部分
放電の印加電圧特性を示すグラフ図、第8図は本発明の
第2の実施例に係るPD検出装置のブロック図、第9図
は同装置における接続部の断面図、第10図は従来の同
調式PD検出装置のブロック図である。 1;電力ケーブル、2a、2b;終端部、3;電圧電源
線、4 a、  4 b+  4 c :接続部、6,
6a〜6c;センサ、7.31a〜31c;広帯域増幅
器、8:ディジタイジングオシロスコープ、11;内部
導体、12;内部半導電層、13;ケーブル絶縁体、1
4;金属遮蔽層、15;プラスチックシース、21;電
極、22;絶縁筒、23;真鍮筒、24;鉛テープ、2
5;同軸コネクタ、26;コイル、32a〜32c;電
気−光変換器、33a〜33c;光フアイバケーブル、
34a〜34c;光−電気変換器、35;集中監視装置
、36;導体接続管、37;絶縁テープ 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第8図 印加tEE (KV) (a) 第 6 印加電圧(KV) 第 印刀口11毘  (KV) (b) 図 (b) 7  図
FIG. 1 is a block diagram of a PD detection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a power cable in the device, and FIG. Figure 4 is a perspective view of the sensor part in the same device, Figure 5 is an equivalent circuit diagram of the power cable and detection system in the same device, and Figures 6 and 7 are the applied voltage characteristics of the balanced bridge method and partial discharge using the same device. FIG. 8 is a block diagram of a PD detection device according to a second embodiment of the present invention, FIG. 9 is a sectional view of a connection part in the same device, and FIG. 10 is a conventional tunable PD detection device. It is a block diagram of 1; power cable, 2a, 2b; termination part, 3; voltage power supply line, 4a, 4b+4c: connection part, 6,
6a-6c; sensor, 7.31a-31c; broadband amplifier, 8: digitizing oscilloscope, 11; internal conductor, 12; internal semiconducting layer, 13; cable insulator, 1
4; Metal shielding layer, 15; Plastic sheath, 21; Electrode, 22; Insulating tube, 23; Brass tube, 24; Lead tape, 2
5; Coaxial connector, 26; Coil, 32a to 32c; Electrical-to-optical converter, 33a to 33c; Optical fiber cable,
34a to 34c; Optical-electrical converter, 35; Central monitoring device, 36; Conductor connection tube, 37; Insulating tape Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 8 Applied tEE (KV) ( a) 6th Applied Voltage (KV) 11th Intoguchi (KV) (b) Figure (b) 7 Figure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電力ケーブルの絶縁性の被覆層上に設けられ、部
分放電パルスによって前記電力ケーブルの内部に発生し
且つこの電力ケーブルの外側導電層を伝播する信号の高
周波成分を前記被覆層を介して受信する検出手段、及び
この検出手段の出力を処理する信号処理手段とを有する
部分放電検出装置において、前記検出手段は、前記電力
ケーブルの被覆層上に装着された電極と、この電極の前
記外側導電層に対する結合容量に直列に結合されて共振
特性を呈するインダクタンス要素とを含むことを特徴と
する部分放電検出装置。
(1) Provided on an insulating coating layer of a power cable, the high-frequency component of a signal generated inside the power cable by a partial discharge pulse and propagating through the outer conductive layer of the power cable is passed through the coating layer. In a partial discharge detection device having a detecting means for receiving and a signal processing means for processing the output of the detecting means, the detecting means includes an electrode mounted on a coating layer of the power cable and the outer side of the electrode. 1. A partial discharge detection device comprising: an inductance element that is coupled in series with a coupling capacitance to a conductive layer and exhibits resonance characteristics.
(2)前記検出手段は、前記電力ケーブルに付設される
付設部品に装着されることを特徴とする請求項1に記載
の部分放電検出装置。
(2) The partial discharge detection device according to claim 1, wherein the detection means is attached to an attached part attached to the power cable.
(3)前記検出手段は、前記電力ケーブルに対し所定間
隔で複数設けられており、且つ前記信号処理手段は、前
記複数の検出手段の出力に基づいて前記電力ケーブルの
部分放電発生箇所を集中監視する集中監視手段を含むこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載の部分放電検出装
置。
(3) A plurality of the detection means are provided at predetermined intervals on the power cable, and the signal processing means intensively monitors a partial discharge occurrence point of the power cable based on the output of the plurality of detection means. 3. The partial discharge detection device according to claim 1, further comprising a centralized monitoring means for monitoring the partial discharge.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0634696A (en) * 1992-07-14 1994-02-10 Fujikura Ltd High-frequency partial discharge detection system
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