JPH04203979A - Insulation diagnostic method and cable supporting device - Google Patents

Insulation diagnostic method and cable supporting device

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JPH04203979A
JPH04203979A JP33605590A JP33605590A JPH04203979A JP H04203979 A JPH04203979 A JP H04203979A JP 33605590 A JP33605590 A JP 33605590A JP 33605590 A JP33605590 A JP 33605590A JP H04203979 A JPH04203979 A JP H04203979A
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JP
Japan
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power cable
cable
partial discharge
cleat
layer
Prior art date
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Application number
JP33605590A
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Japanese (ja)
Inventor
Ko Fukunaga
香 福永
Masayuki Tan
丹 正之
Toru Takahashi
亨 高橋
Hajime Takehana
竹鼻 始
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable safety and measuring accuracy to be improved by incorporating a detection means at a cable-supporting device itself for detecting a partial discharge which is generated inside an insulator of a power cable or its accessories and at an interface of one conductor of the insulator. CONSTITUTION:For detecting a discharge of a power cable 1 with termination parts 2a and 2b at a high-voltage power supply line 3, an output from a cleat 6 supporting the cable 1 and incorporating a sensor function is amplified by a wide-band amplifier 7 and is measured by a digitizing oscilloscope 8. The cable 1 is a 275kV CV cable, the cleat 6 consists of a hollow shielded case incorporating a piezoelectric element made of titanic acid zircon acid lead, and it has a filtering characteristic for enabling a high frequency which is equal to 10MHz or higher to pass. An external noise due to a heater, a motor etc., is distributed at 3MHz or below and a noise due to broadcasting electric wave is distributed near 80MHz and 200MHz so that a resonant frequency of a measurement system consisting of the cleat 6 etc., avoids these noise frequency bands, thus achieving an improved measurement.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電力ケーブル又はその付属品の絶縁体内部及
び絶縁体−導体界面で発生する部分放電(Partia
l Discharge ; PD)を検出して電力ケ
ーブルの絶縁状態を診断する絶縁診断方法及びこの方法
の実施に直接使用するケーブル支持装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to reducing partial discharges that occur inside the insulator and at the insulator-conductor interface of power cables or their accessories.
The present invention relates to an insulation diagnosing method for diagnosing the insulation state of a power cable by detecting l Discharge (PD) and a cable support device directly used to implement this method.

[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部
分放電検出装置としては、同調式検出法及びAE(アコ
ースティック・エミッション)センサを使用した方法に
よるものが提案されている。
[Prior Art] Conventionally, as a partial discharge detection device for detecting partial discharge occurring in a power cable, a tunable detection method and a method using an AE (acoustic emission) sensor have been proposed.

前記同調検出法による同調式検出装置は、第13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. 13, the tuned detection device using the tuned detection method has a coupling capacitor 51 and a detection impedance 52 connected in series between the internal conductor of the terminal end 2a or 2b of the power cable 1 and the metal shielding layer. 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、内部導体から直
接的に信号を取り出す必要があるため、活線下での測定
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kHz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試験等では良好な検出精度が得
られるものの、布設後のケーブルに適用することは難し
い。
However, this tunable detection device has problems in that it is difficult to measure under live wires because it is necessary to extract the signal directly from the internal conductor, and a dedicated coupling capacitor is also required. In addition, since the tuning frequency of this device is several hundred kHz, it is easily affected by surrounding noise, and although good detection accuracy can be obtained in tests in shielded rooms, it is difficult to apply it to cables after installation. is difficult.

また、AEセンサを使用した装置は、部分放電によって
絶縁体内部を伝搬する弾性波をAEセンサで検出するよ
うにしたものであるが、この装置では、電気的なノイズ
を受けない反面、超音波が直進性を有しているために強
い指向性ををし、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。
Additionally, a 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 does not receive electrical noise, it does not receive ultrasonic waves. Since it has a straight-line property, it has strong directivity, and there is a problem that detection sensitivity is extremely reduced depending on the 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、部分放電発生時に両金属遮蔽層間に発生する電
位差を、前記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(「肉池
上線275kvCV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 E IM−9
0−20)。
Therefore, a detection method has also been proposed in which the metal shielding layer is insulated at the connection part of the power cable, and the potential difference that occurs between the two metal shielding layers when a partial discharge occurs is detected by a detection impedance connected between the metal shielding layers. (“Partial discharge test results for the Nikuikegami Line 275kvCV cable line”)
; Katsuta et al., IEEJ Insulating Materials Study Group Materials E IM-9
0-20).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の方法は、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, the above-mentioned 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 apply the method when a short circuit occurs. There is a problem that it lacks safety. 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
、電力ケーブルの布設時に電力ケーブル及び接続部に容
易に適用することができ、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絶縁診断方法及びその方法の実施
に直接使用するケーブル支持装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of these problems, and can be easily applied to power cables and connecting parts when laying power cables, has a wide range of application, and has excellent safety and measurement accuracy. Moreover, it is an object of the present invention to provide an insulation diagnosis method that can simplify the device and the measurement, and a cable support device that can be used directly to carry out the method.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る絶縁診断方法は、部分放電により発生した
部分放電パルスによって電力ケーブルの内部に発生し外
側導電層を伝播する信号の高周波成分を前記電力ケーブ
ルの支持装置に内蔵された検出手段により前記電力ケー
ブルの被覆層を介して受信することにより前記部分放電
を検出し、且つこの検出信号を前記電力ケーブルの支持
装置に内蔵された処理手段により処理して、この処理さ
れた信号を観測することにより絶縁診断を行うことを特
徴とする。
[Means for Solving the Problems] The insulation diagnosis method according to the present invention converts high-frequency components of signals generated inside a power cable by partial discharge pulses generated by partial discharge and propagates through the outer conductive layer from the support of the power cable. Detecting the partial discharge by receiving it through a coating layer of the power cable by a detection means built in the device, and processing this detection signal by a processing means built in the support device for the power cable, The present invention is characterized in that insulation diagnosis is performed by observing this processed signal.

また、本発明に係るケーブル支持装置は、前記絶縁診断
方法の実施に直接使用する装置であって、シールド容器
を形成する中空部を有し且つ前記電力ケーブルを支持す
る支持部と、前記中空部内の前記電力ケーブルの被覆層
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
の内部に発生し金属シース又は金属遮蔽層等の外側金属
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
信する検出手段と、前記中空部内に設けられ前記検出手
段の出力を処理する信号処理手段とを有することを特徴
とする。
Further, the cable support device according to the present invention is a device directly used for carrying out the insulation diagnosis method, and includes a support portion that has a hollow portion forming a shield container and supports the power cable, and a support portion inside the hollow portion. is mounted on a covering layer of the power cable and receives, via the covering layer, a high frequency component of a signal generated inside the power cable by a partial discharge pulse and propagating through an outer metal layer such as a metal sheath or a metal shielding layer. It is characterized by comprising a detection means and a signal processing means provided within the hollow portion and processing the output of the detection means.

[作用] 一般に、電力ケーブルの金属遮蔽層の電位は、場所によ
らず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、金属遮蔽層を
非接地にする必要があり、また、金属遮蔽層を接地した
場合には、内部導体からカップリングコンデンサ(非接
地)を介して直接信号を検出する必要があった。
[Operation] Generally, it is assumed that the potential of the metal shielding layer of a power cable is at a constant ground potential regardless of the location. Therefore, the conventional measurement method uses the capacitance between the internal conductor and the metal shielding layer and the external detection impedance.In order to extract the signal from the metal shielding layer, the metal shielding layer must be ungrounded. In addition, if the metal shielding layer was grounded, it was necessary to directly detect the signal from the internal conductor via a coupling capacitor (not grounded).

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。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、外側金属層を
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。
However, the partial discharge pulse is a broadband signal and 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. The inventors of the present invention 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 metal layer from above the coating layer.

この場合、上記被覆層は基本的に高周波フィルタの構成
要素として作用する。
In this case, the covering layer essentially acts as a component of a high-frequency filter.

本発明では、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、被覆層による容量性高周
波フィルタを介して検出する方式を利用し、このような
方式の検出部を内蔵する電力ケーブルのケーブル支持装
置により検出するため、電力ケーブルを前記ケーブル支
持装置により支持固定して付設するたけで、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ことが
できる。このため、電力ケーブル及び接続部に容易に設
置することができ、検出手段の装着も長期間にわたって
確実であり、活線状態下での測定も容易に行うことがで
きる。また、本発明は外側金属層を伝播する進行波を検
出する方式であるから、外側金属層を非接地状態にする
必要がなく、接続部等の形式によって適用を限定された
り、安全性が低下する等の問題も発生することはない。
The present invention utilizes a method of detecting the high frequency component of a traveling wave traveling from the outer metal layer toward ground when a partial discharge occurs through a capacitive high frequency filter formed by a coating layer, and has a built-in detection section using this method. In order to detect the power cable using the cable support device of the power cable, the detection means can be mounted on the covering layer of the power cable or the connecting portion by simply supporting and fixing the power cable with the cable support device. Therefore, it can be easily installed on power cables and connecting parts, the detection means can be reliably attached over a long period of time, and measurements can be easily performed under live line conditions. Furthermore, since the present invention is a method for detecting traveling waves propagating through the outer metal layer, there is no need to make the outer metal layer ungrounded, and the application may be limited depending on the type of connection, etc., and safety may be reduced. There will be no problems such as doing so.

なお、前記検出手段から取り出す周波数成分が5 M 
Hz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、60MHz以
上では、放送帯域の影響を受ける。このため、検出手段
から取り出す周波数成分としては、5 M Hz乃至6
0MHzに範囲に広く分布することが好ましい。
Note that the frequency component extracted from the detection means is 5M.
If it is below Hz, it will be easily affected by external noise from mechanical elements such as motors and generators, and if it is above 60 MHz, it will be affected by the broadcast band. Therefore, the frequency components extracted from the detection means range from 5 MHz to 6 MHz.
Preferably, it is broadly distributed in the range of 0 MHz.

また、ケーブル事故は、その殆どが接続部又は終端部で
の事故であることが知られている。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支持に用いる
クリート等のケーブル支持装置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。
Furthermore, it is known that most cable accidents occur at connections or terminations. Therefore, by attaching the detection means to a cable support device such as a cleat used for supporting the connection part or the termination part of the power cable,
It becomes possible to perform quality assurance and maintenance inspections on them.

更に、この発明は、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等に本発明に
係る検出手段を内蔵するケーブル支持装置を所定の間隔
で複数個設置し、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評定
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 a plurality of cable support devices each having a built-in detection means according to the present invention are installed at a predetermined interval at a power cable connection, etc., and the outputs from these detection means are centrally monitored, partial discharges can be detected. It is possible to detect the location where a failure occurs, and it is possible to easily prevent accidents from occurring and evaluate the location of the failure.

[実施例] 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の実施例に係るケーブル支持装
置を用いて構成した部分放電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 partial discharge detection device constructed using a cable support device according to a first embodiment of the present invention.

この部分放電検出装置は、部分放電を検出すべき電力ケ
ーブル1を支持し且つセンサ機能を内蔵するケーブル支
持装置としてのクリート6と、このクリート6のセンサ
部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とにより構成される
This partial discharge detection device includes a cleat 6 as a cable support device that supports a power cable 1 for which partial discharge is to be detected and has a built-in sensor function, and a broadband amplifier 7 that amplifies the output of the sensor section of this cleat 6. It is comprised of a digitizing oscilloscope 8 that performs signal processing such as averaging on the output of the broadband amplifier 7.

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
LPE;架橋ポリエチレン)13、外側導電層としての
金属遮蔽層14及び被覆層としてのプラスチ、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、4bを介して複数接続され、その終端部2
 a +  2 bの内部導体11が、高圧電源線3に
接続される。また、この電力ケーブル1の金属遮蔽層1
4は、終端部2a’、2b及び接続部4a。
The power cable 1 to be detected is, for example, a 275 kV Cv cable, and as shown in FIG.
Internal conductor 11, internal semiconducting layer 12, cable insulator (X
It is formed by coaxially arranging LPE (crosslinked polyethylene) 13, a metal shielding layer 14 as an outer conductive layer, and plasti and sheath 15 as a covering layer. As shown in FIG. 1, this power cable 1 is made to a predetermined length.
A plurality of connections are made via the connecting parts 4a and 4b, and the terminal end 2
The internal conductor 11 of a + 2 b is connected to the high voltage power supply line 3 . Moreover, the metal shielding layer 1 of this power cable 1
4 denotes terminal parts 2a', 2b and a connecting part 4a.

4b等において適宜接地されている。4b, etc., as appropriate.

クリート6は、電力ケーブル1を布設する際に電力ケー
ブル1を支持し且つ接続箱等を固定するために、プラス
チックシース15の外周に装着される。このクリート6
内部のセンサ部の構成の一例を第3図に示す。即ち、導
電性金属製のクリート6の内部に形成された中空部21
は、センサ部を収容するシールドケースとしとなる部分
であり、その電力ケーブル1に接する側に開口部が形成
されている。この開口部は、アルミナ等の絶縁板22に
よって閉塞されている。中空部21の内部には、一方に
電極24が蒸着形成された圧電素子23が収容されてい
る。圧電素子23は、電極24が形成された面と反対側
の面が上記絶縁板22に密着固定されている。この圧電
素子23は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が
らなり、電カケ−プル1のプラスチックシース15と合
わせて約500pFの容量及び10MHz以上の周波数
帯域の信号を通過させる高周波フィルタ特性を呈するよ
うに構成されている。この圧電素子23の電極24は、
リード線25を介して中空部21に取り付けられた同軸
コネクタ26の内部導体に接続されている。クリート6
は接地されるので、前記中空部21はシールドケースと
して機能する。
The cleat 6 is attached to the outer periphery of the plastic sheath 15 in order to support the power cable 1 and to fix the connection box and the like when the power cable 1 is laid. This cleat 6
An example of the configuration of the internal sensor section is shown in FIG. That is, the hollow part 21 formed inside the cleat 6 made of conductive metal
is a part that serves as a shield case that houses the sensor section, and an opening is formed on the side that contacts the power cable 1. This opening is closed by an insulating plate 22 made of alumina or the like. A piezoelectric element 23 having an electrode 24 formed on one side by vapor deposition is housed inside the hollow part 21 . The surface of the piezoelectric element 23 opposite to the surface on which the electrode 24 is formed is closely fixed to the insulating plate 22. This piezoelectric element 23 is made of, for example, lead zirconate titanate (PZT), and together with the plastic sheath 15 of the electric cable 1, has a capacitance of about 500 pF and exhibits high frequency filter characteristics that allow signals in a frequency band of 10 MHz or higher to pass. It is configured as follows. The electrode 24 of this piezoelectric element 23 is
It is connected via a lead wire 25 to an internal conductor of a coaxial connector 26 attached to the hollow portion 21 . Cleat 6
is grounded, so the hollow portion 21 functions as a shield case.

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

いま、電力ケーブル1の等価回路は第4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。
Now, it is common to think that the equivalent circuit of the power cable 1 is as shown in FIG. That is, the inner conductor 11,
Metal shielding layer 14 and termination portion 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の容量を介して結合されて
いる。また、検出部りは、クリート6のセンサ部とプラ
スチックシース15とを合わせた結合容量と、測定器の
入力インピーダンスとから構成される。
The grounding wires of 2b and connecting portions 4a+4b form an RL series circuit. The inner conductor 11 and the metal shielding layer 14 are coupled through the capacitance of the cable insulator 13 interposed therebetween. Further, the detection section is composed of a combined capacitance of the sensor section of the cleat 6 and the plastic sheath 15, and the input impedance of the measuring device.

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.

tt’、・・・+  131 13’l ・・・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
電流をクリート6のセンサ部が検出することになる。
tt', . . . + 131 13'l . . . As a result, a current shown as il+il' flows through the detection section, and the sensor section of the cleat 6 detects this current.

第5図に示す特性Aは、この実施例のセンサを内蔵した
クリート6を使用した測定系の周波数応答結果を示す。
Characteristic A shown in FIG. 5 shows the frequency response result of a measurement system using the cleat 6 incorporating the sensor of this embodiment.

但し、電力ケーブル1は20mとし、放電発生点及び接
地点からクリート6までの距離を夫々2m及び4mと仮
定した。また、比較のため、第5図には従来の同調式測
定法の周波数応答を特性Bとして示した。図から分かる
ように、高周波成分はプラスチックシース15上からで
も検出可能であり、例えば真の放電電荷量100pCの
部分放電発生時には、50MHzの成分のみで約20m
V得ることができた。本実施例のクリート6を使用した
場合の測定系の共振周波数は、電力ケーブル1や接地点
までの距離等によって若干変動するが、30MHz乃至
eOMHzの範囲に設定することができる。
However, the power cable 1 was assumed to be 20 m long, and the distances from the discharge point and the grounding point to the cleat 6 were assumed to be 2 m and 4 m, respectively. Further, for comparison, the frequency response of the conventional tuning type measurement method is shown as characteristic B in FIG. As can be seen from the figure, the high frequency component can be detected even from above the plastic sheath 15. For example, when a partial discharge occurs with a true discharge charge amount of 100 pC, the high frequency component can be detected for about 20 m only with the 50 MHz component.
I was able to get V. The resonant frequency of the measurement system when using the cleat 6 of this embodiment varies slightly depending on the power cable 1, the distance to the grounding point, etc., but can be set in the range of 30 MHz to eOMHz.

一方、外部ノイズについて考察すると、第5図に示すよ
うに、ヒータ及びモータ等による気中伝播ノイズ領域N
1は、3 M Hz以下に分布し、放送電波によるノイ
ズ領域N2は、80MHz及び200MHz付近に分布
している。従って、従来の同調法(特性B)では検出信
号が完全にノイズ領域Nlに含まれてしまったが、本実
施例のクリート6による測定系の共振周波数である30
乃至eOMHzは、最もノイズが少ない領域に存在し、
S/Nの良好な測定を行うことができる。
On the other hand, considering external noise, as shown in Figure 5, the airborne noise area N due to heaters, motors, etc.
1 is distributed below 3 MHz, and the noise region N2 due to broadcast radio waves is distributed around 80 MHz and 200 MHz. Therefore, in the conventional tuning method (characteristic B), the detection signal was completely included in the noise region Nl, but the resonant frequency of the measurement system using the cleat 6 of this embodiment is 30
to eOMHz exists in the region with the least noise,
Good S/N ratio can be measured.

ちなみに、本願発明者等は、本実施例のクリート6を用
いた部分放電検出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、
第6図(a)に示すように、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同図(b)に
示すような部分放電パルス波形が観測され、約2分後に
破壊した。
Incidentally, the inventors of the present application used the partial discharge detection device using the cleat 6 of this embodiment to detect the AC of the power cable 1.
A destructive test was conducted. As a result, until the breakdown voltage is reached,
As shown in Figure 6 (a), no pulses were observed, but a partial discharge pulse waveform as shown in Figure 6 (b) was observed immediately after the voltage rose to the breakdown voltage, and breakdown occurred approximately 2 minutes later. did.

このように、本実施例の装置によれば、破壊予知能力と
して十分な性能を有することが明らかである。
As described above, it is clear that the device of this example has sufficient performance as a failure prediction ability.

なお、この試験において、破壊点は、センサを内蔵した
クリート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がら、更に長距離にわたる監視が可
能であることが考えられる。
Note that in this test, the breaking point was 3 m away from the cleat 6 containing the sensor, and since the output voltage obtained this time was sufficiently large, it is thought that monitoring over a longer distance is possible.

従って、本実施例のセンサを内蔵するクリートを用いた
部分放電検出装置では、電力ケーブルの布設時に、例え
ばマンホール等の内部で電力ケーブルをクリートで支持
固定させるだけで電力ケーブルにセンサを装着すること
ができ、活線で、外部ノイズの少ない周波数領域で、部
分放電を検出することができる。このため、部分放電検
出装置の設置が容易で、センサの装着も確実であり長期
の使用にも耐え得る。
Therefore, in the partial discharge detection device using a cleat with a built-in sensor according to this embodiment, when installing the power cable, the sensor can be attached to the power cable by simply supporting and fixing the power cable with the cleat inside a manhole or the like. It is possible to detect partial discharges in live lines and in frequency ranges with little external noise. Therefore, it is easy to install the partial discharge detection device, the sensor can be mounted reliably, and it can withstand long-term use.

第7図は、本発明の第2の実施例に係る部分放電検出装
置の模式的なブロック図である。
FIG. 7 is a schematic block diagram of a partial discharge detection device according to a second embodiment of the present invention.

この部分数N@出装置は、電力ケーブル1の各接続部4
a、4b、・・・+4cに夫々第1図のクリ−トロと同
様のセンサを内蔵するクリート6a。
This part number N@ output device is for each connection part 4 of the power cable 1.
A cleat 6a has sensors similar to those of the cleatro shown in FIG. 1 built into each of a, 4b, . . . +4c.

6b、・・・+6cを設け、各クリート6a〜6Cのセ
ンサ部からの出力を、集中監視することにより、長距離
型カケープルにおける故障区間の検出を可能にしたもの
である。
By providing cleats 6b, . . . +6c and centrally monitoring the output from the sensor portion of each cleat 6a to 6C, it is possible to detect a faulty section in a long-distance cable.

また、第8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
を構成する付属品に装着されている。他の接続部4b〜
4cについても同様の構成となっている。
Moreover, FIG. 8 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.
attached to the accessories that make up the Other connection parts 4b~
4c also has a similar configuration.

さて、第7図において各クリート6a〜6cのセンサの
出力は、広帯域増幅器31a131b。
Now, in FIG. 7, the output of the sensor of each cleat 6a to 6c is output to a broadband amplifier 31a131b.

・・・、31cで増幅され、Elo(電気−光)変換器
32a、32b、 ・・、32cで電気−光変換された
のち、光フアイバケーブル33 a、  33 b。
..., 31c, and subjected to electrical-to-optical conversion by Elo (electro-optical) converters 32a, 32b, ..., 32c, and then connected to optical fiber cables 33a, 33b.

・・・、33cにて伝送される。伝送された信号は、0
/E (光−電気)変換器34a、34b、・・・。
..., transmitted at 33c. The transmitted signal is 0
/E (optical-electrical) converters 34a, 34b, . . .

34cで光−電気変換され、集中監視装置35に供給さ
れている。
The light is subjected to optical-to-electrical conversion at 34c and is supplied to the central monitoring device 35.

本実施例では、電力ケーブル1の布設時に電力ケーブル
1を支持固定するクリート6a〜6Cにセンサ部を内蔵
させているので、センサの取り付けが極めて容易でしか
も確実であることから、この装置のように、各接続部4
a〜4Cに夫々センサを内蔵するクリ−)6a〜6Cを
設置することも極めて容易に行うことができる。
In this embodiment, the sensor section is built into the cleats 6a to 6C that support and fix the power cable 1 when the power cable 1 is installed, so the sensor can be installed extremely easily and securely. , each connection part 4
It is also extremely easy to install the cleaners 6a to 6C each having a built-in sensor in a to 4C.

本実施例において、広帯域増幅器31a、311)、−
、31c及びE10変換器32 a + 32 b +
・・・、32cをクリート6a〜6Cの近傍に設け、光
フアイバケーブル33a+  33b+−,33cにて
主たる信号伝送を行うようにすれば、更にリード線への
ノイズの影響が少ない。
In this embodiment, the wideband amplifiers 31a, 311), -
, 31c and E10 converter 32 a + 32 b +
..., 32c are provided near the cleats 6a to 6C, and the main signal transmission is performed using the optical fiber cables 33a+, 33b+-, and 33c, thereby further reducing the influence of noise on the lead wires.

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
評定することができる。
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, since the level of the signal wave detected by each sensor 6a to 6C differs depending on the position where the partial discharge occurs, the failure section can be easily evaluated based on this level difference.

なお、以上では、部分放電の検出手段としてチタン酸ジ
ルコン酸鉛等の圧電素子を用いた共振センサを使用した
例について説明したが、検出手段は特に共振センサに限
定されるものではない。
Note that, although an example has been described above in which a resonance sensor using a piezoelectric element such as lead zirconate titanate is used as a partial discharge detection means, the detection means is not particularly limited to a resonance sensor.

第9図〜第11図は、検出手段にケーブルの外部導体に
容量結合する電極を使用した例を示す。
9 to 11 show an example in which an electrode capacitively coupled to the outer conductor of the cable is used as the detection means.

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、金属テープ等で形成された電極40がプラスチッ
クシース15の外周全体にわたって環状即ち筒状に付設
されている。この電極40は、電力ケーブル1を支持す
るクリートを形成する導電性金属からなる支持部材41
に形成された中空部42a及び42b内に位置する。中
空部42a及び42bは、電極40が配置される部分を
囲む環状部分42aと、この環状部分42aの円周上の
1個所に形成された凹部42bとで構成される。支持部
材41と電力ケーブル1のプラスチックシース15の外
周面との間隙には半導電シート又はアルミニウムメツシ
ュ等の導電部材45が介挿されている。プラスチックシ
ース15の外周に設けられる電極40は、支持部材41
と導電部材45とによって覆われて中空部42a及び4
2b内に配置されており、支持部材41によって形成さ
れるクリートは接地されて使用される。即ち、電極40
は支持部材41と導電部材45とによってシールドされ
ている。支持部材41の凹部42bには、同軸コネクタ
43が取り付けられており、この同軸コネクタ43の内
部導体と電極40とがリード線44を介して接続されて
いる。クリートを構成する支持部材41は、図示上半部
と下半部との2つの部分により構成されており、プラス
チックシース15との間に導電部材45を介挿して、前
記2つの一部分により電力ケーブル1を挟み込んで電力
ケーブル1を支持固定する。
That is, on the outer periphery of the plastic sheath 15 of the power cable 1, an electrode 40 formed of metal tape or the like is attached in an annular or cylindrical shape over the entire outer periphery of the plastic sheath 15. This electrode 40 is connected to a support member 41 made of conductive metal that forms a cleat that supports the power cable 1.
They are located in hollow portions 42a and 42b formed in. The hollow portions 42a and 42b are composed of an annular portion 42a surrounding a portion where the electrode 40 is arranged, and a recess 42b formed at one location on the circumference of the annular portion 42a. A conductive member 45 such as a semiconductive sheet or aluminum mesh is inserted into the gap between the support member 41 and the outer peripheral surface of the plastic sheath 15 of the power cable 1. The electrode 40 provided on the outer periphery of the plastic sheath 15 is connected to the support member 41
and the conductive member 45, the hollow parts 42a and 4
The cleat formed by the support member 41 is used while being grounded. That is, the electrode 40
is shielded by a support member 41 and a conductive member 45. A coaxial connector 43 is attached to the recess 42b of the support member 41, and the internal conductor of this coaxial connector 43 and the electrode 40 are connected via a lead wire 44. The support member 41 constituting the cleat is composed of two parts, an upper half and a lower half as shown in the figure, and a conductive member 45 is inserted between the plastic sheath 15 and the power cable is connected to the two parts. 1 to support and fix the power cable 1.

この実施例においても電力ケーブル1の金属遮蔽層14
に容量結合して高域通過フィルタによるセンサを構成す
る電極40が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。
In this embodiment as well, the metal shielding layer 14 of the power cable 1
Since the electrode 40, which is capacitively coupled to the sensor and constitutes a high-pass filter sensor, is shielded, a broadband partial discharge pulse can be detected without being affected by surrounding noise.

更に第12図は、ケーブルの外部導体と電極との結合容
量に直列にインダクタンス要素を設けて検出手段に共振
特性を持たせた例を示す。
Further, FIG. 12 shows an example in which an inductance element is provided in series with the coupling capacitance between the outer conductor of the cable and the electrode to give the detection means resonance characteristics.

即ち、第12図の構成では、電極40と同軸コネクタ4
3とを第9図のように単にリード線44で接続する代わ
りに、電極40と同軸コネクタ43とをインダクタンス
要素としてのコイル46で結合している。この場合、電
力ケーブル1の外部導体としての金属遮蔽層14と電極
40との結合容量に直列にインダクタンス要素としての
コイル4eが設けられており、前記結合容量とインダク
タンス要素とを含む回路による共振特性により、部分放
電を高感度で且つ確実に検出することができる。前記結
合容量とインダクタンス要素との直列回路は、共振のQ
(クォリティファクタ)を適切な値に抑えた共振特性に
より、広い周波数帯域の信号を高感度で検出することが
できる。従って、このような構成のクリートを用いれば
、部分放電に基づく信号のうち、ノイズの影響のない周
波数範囲の信号を広い周波数帯域で検出することができ
る。
That is, in the configuration shown in FIG. 12, the electrode 40 and the coaxial connector 4
Instead of simply connecting the electrode 40 and the coaxial connector 43 with a lead wire 44 as shown in FIG. 9, the electrode 40 and the coaxial connector 43 are connected with a coil 46 as an inductance element. In this case, a coil 4e as an inductance element is provided in series with the coupling capacitance between the metal shielding layer 14 as an external conductor of the power cable 1 and the electrode 40, and a resonance characteristic due to the circuit including the coupling capacitance and the inductance element is provided. Therefore, partial discharge can be detected with high sensitivity and reliability. The series circuit of the coupling capacitance and the inductance element has a resonance Q of
Due to the resonance characteristics in which the (quality factor) is suppressed to an appropriate value, signals in a wide frequency band can be detected with high sensitivity. Therefore, by using a cleat having such a configuration, it is possible to detect signals in a frequency range that is not affected by noise among signals based on partial discharge in a wide frequency band.

なお、監視対象の電力ケーブルも、上述した形態のもの
に限定されない。例えば、前記各実施例では、外側金属
層として金属遮蔽層14、被覆層としてプラスチックシ
ース15を設けたものを使用したが、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。勿論、上述したクリートに
限らず電力ケーブルを直接支持する他のケーブル支持装
置に本発明を適用して実施することもできる。
Note that the power cable to be monitored is not limited to the type described above. For example, in each of the above embodiments, the metal shielding layer 14 as the outer metal layer and the plastic sheath 15 as the coating layer were used, but a power cable provided with the metal sheath as the outer metal layer and the plastic anti-corrosion layer as the coating layer It goes without saying that the present invention can also be applied to monitoring. Of course, the present invention is not limited to the above-mentioned cleat, but can also be applied to other cable support devices that directly support power cables.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、電力ケーブルを支
持するケーブル支持装置自体に、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検出
する検出手段を内蔵させるようにしたので、電力ケーブ
ルの付設に際して、電力ケーブルを本発明装置に係るケ
ーブル支持装置により支持固定するだけで、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、耐久性及び測定精度に優れた部分放電検
出が可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the cable support device itself that supports the power cable has a detection system that detects the high frequency component of the signal propagating through the outer metal layer from above the coating layer when a partial discharge occurs. Since the means is built-in, when installing the power cable, the power cable can be easily installed on the power cable and the connecting part by simply supporting and fixing the power cable with the cable support device according to the device of the present invention, and the scope of application is wide. This enables widespread partial discharge detection with excellent safety, durability, and measurement accuracy.

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

第1図は本発明の第1の実施例に係る部分放電検出装置
の構成を模式的に示子ブロック図、第2図は同装置にお
ける電力ケーブルの支持部分の構成を示す断面図、第3
図は同装置におけるセンサ部の構成を示す断面図、第4
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5図は同装置における検出系の周波数応答特性を
示すグラフ図、第6図は同装置を使用した破壊試験にお
ける部分放電パルスの検出例を示すグラフ図、第7図は
本発明の第2の実施例に係る部分放電検出装置の構成を
模式的に示すブロック図、第8図は同装置における接続
部の構成を示す断面図、第9図は本発明の第3の実施例
に係る部分放電検出装置における電力ケーブルの支持部
分の縦断面の構成を示す断面図、第10図は同部分の横
断面の構成を示す断面図、第11図は同部分の側面図、
第12図は本発明の第4の実施例に係る部分放電検出装
置における電力ケーブルの支持部分の構成を示す断面図
、第13図は従来の同調式部分放電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、6,6
a〜6c;クリート、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、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、4
0;電極、41;支持部材、42a、42b;中空部、
43;同軸コネクタ、44;リード線、45;導型部材
、46;コイル
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a partial discharge detection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of a power cable support part in the device, and FIG.
The figure is a cross-sectional view showing the configuration of the sensor section in the same device.
The figure is an equivalent circuit diagram of the power cable and detection system in the same device, Figure 5 is a graph showing the frequency response characteristics of the detection system in the same device, and Figure 6 is partial discharge pulse detection in a destructive test using the same device. A graph diagram showing an example, FIG. 7 is a block diagram schematically showing the configuration of a partial discharge detection device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a connection part in the device. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the vertical cross-sectional configuration of a power cable support portion in a partial discharge detection device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of the same portion. Figure 11 is a side view of the same part;
FIG. 12 is a sectional view showing the configuration of a power cable support portion in a partial discharge detection device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a block diagram of a conventional tunable partial discharge detection device. 1; Power cable, 2a, 2b; Termination part, 3; Voltage power line, 4 a + 4 b, 4 c; Connection part, 6, 6
a-6c; cleat, 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, 32a~
32c; Electrical-optical converter, 33a-33c: Optical fiber cable, 34a-34c; Optical-electrical converter, 35; Central monitoring device, 36; Conductor connecting tube, 37; Insulating tape, 4
0; electrode, 41; support member, 42a, 42b; hollow part,
43; coaxial connector, 44; lead wire, 45; conductive member, 46; coil

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)部分放電により発生した部分放電パルスによって
電力ケーブルの内部に発生し外側導電層を伝播する信号
の高周波成分を前記電力ケーブルの支持装置に内蔵され
た検出手段により前記電力ケーブルの被覆層を介して受
信することにより前記部分放電を検出し、且つこの検出
信号を前記電力ケーブルの支持装置に内蔵された処理手
段により処理して、この処理された信号を観測すること
により絶縁診断を行うことを特徴とする絶縁診断方法。
(1) The high-frequency component of a signal generated inside the power cable by a partial discharge pulse generated by partial discharge and propagating through the outer conductive layer is detected by the detection means built in the power cable support device to detect the coating layer of the power cable. Detecting the partial discharge by receiving the partial discharge through the power cable, processing this detection signal by a processing means built in the power cable support device, and performing insulation diagnosis by observing the processed signal. An insulation diagnostic method characterized by:
(2)電力ケーブルを支持するケーブル支持装置におい
て、シールド容器を形成する中空部を有し且つ前記電力
ケーブルを支持する支持部と、前記中空部内の前記電力
ケーブル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金属シース又は金属遮
蔽層等の外側金属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と、前記中空部内に設
けられ前記検出手段の出力を処理する信号処理手段とを
有することを特徴とするケーブル支持装置。
(2) A cable support device that supports a power cable, which includes a support portion that has a hollow portion that forms a shield container and supports the power cable, and a support portion that is installed on a coating layer of the power cable in the hollow portion and is disposed on a partial discharge layer. a detection means for receiving, via the coating layer, a high frequency component of a signal generated inside the power cable by a pulse and propagating through an outer metal layer such as a metal sheath or a metal shielding layer; A cable support device comprising: signal processing means for processing the output of the cable support device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330717A (en) * 2014-11-21 2015-02-04 西安伯龙高铁电气有限公司 Train insulation detection system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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