JPH04351975A - 共振型部分放電検出装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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（Ｐａｒ
ｔｉａｌ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　；ＰＤ）を検出する共
振型部分放電検出装置の校正方法に関する。

【０００２】

【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、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。

【０００３】前記同調式検出法を用いた同調式検出装置
は、図３に示すように、電力ケーブル２１の終端部２２
ａ又は２２ｂの内部導体と金属遮蔽層との間に、結合コ
ンテンサ２３及び検出インピーダンス２４を直列に接続
し、検出インピーダンス２４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２５によって取
り出すようにしたものである。

【０００４】しかしながら、この同調式検出装置は、電
力ケーブルの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ｋＨｚであるため、周囲のノ
イズの影響を受け易く、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。

【０００５】一方、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欠点がある。

【０００６】これらの欠点を解消した部分放電検出方法
として、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（「南池上線　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）。

【０００７】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、装置が大型となり
、測定に熟練を要するという欠点もある。

【０００８】そこで、本願発明者等は、電力ケーブルの
絶縁被覆層上に配設した電極と、この電極に接続された
インダクタンスとにより構成されたセンサを有する共振
型部分放電検出装置を提案した（特願平２−３１０１９
７号）。

【０００９】図４は、この共振型部分放電検出装置のセ
ンサ部を示す断面図である。

【００１０】電力ケーブル２１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３１が全周に亘って
設けられている。この電極３１は、電力ケーブル２１に
装着された絶縁筒３３ａ、この絶縁筒３３ａの外周に配
置された真鍮筒３３ｂ及びその外周を覆う鉛テープ３４
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３３ｂには、例えばＢＮＣコネクタ等の同軸コネ
クタ３５が取り付けられており、この同軸コネクタ３５
の内部導体と電極３１との間にはインダクタンス要素と
してのコイル３２が接続されている。前記シールド容器
は電力ケーブル２１の金属遮蔽層が接続される接地線と
接続される。

【００１１】検出対象である電力ケーブル２１は、例え
ば　２７５ｋＶのＣＶケーブルで、中心から順次、内部
導体３６、内部半導電層３７、ケーブル絶縁体（ＸＬＰ
Ｅ：ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ　ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅ
ｎｅ　，架橋ポリエチレン）３８、外側金属層としての
金属遮蔽層３９及び被覆層としてのプラスチックシース
４０を同軸配置して形成されている。

【００１２】図５は、この部分放電センサを使用した部
分放電検出装置の構成を示すブロック図である。この装
置は、上述した構造を有するセンサ３０と、このセンサ
３０の出力を増幅する広帯域増幅器４１と、この広帯域
増幅器４１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４２とにより構成
されている。

【００１３】電力ケーブル２１は、所定の長さになるよ
うに、接続部４３ａ，４３ｂを介して複数接続され、そ
の終端部４４ａ，４４ｂの内部導体３６が、高圧電源線
４５に接続される。また、この電力ケーブル２１の金属
遮蔽層３９は、終端部４４ａ，４４ｂ及び接続部４３ａ
，４３ｂ等において適宜接地されている。

【００１４】次に、このように構成された部分放電検出
装置の動作について説明する。

【００１５】電力ケーブル２１の等価回路は図６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
３６、金属遮蔽層３９及び終端部４４ａ，４４ｂ及び接
続部４３ａ，４３ｂの接地線は、ＲＬ直列回路となる。 内部導体３６と金属遮蔽層３９とは、両者の間に介在す
るケーブル絶縁体３８を介して容量結合されている。ま
た、検出部Ｄは、センサ３０の電極３１と電力ケーブル
２１のプラスチックシース４０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３２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。電極３１による結合容量は例えば電極３１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。

【００１６】ケーブル絶縁体３８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ｉ２
　，ｉ２　′，…で示す同軸モードと、同図中ｉ１　，
ｉ１　′，…，ｉ３　，ｉ３　′，…で示す大地帰路モ
ードとに別れて伝播する。これにより、検出部Ｄには、
ｉ１　＋ｉ１　′に示す電流が流れるので、この電流を
センサ３０が検出することになる。

【００１７】このように構成された部分放電検出装置に
おいては、電極３１と電力ケーブル２１の金属遮蔽層３
９とにより構成される結合容量と、コイル３２とにより
構成される高周波共振回路とにより、部分放電により発
生する広帯域の進行波の所定の帯域の信号を検出する。

【００１８】この部分放電検出装置は、電力ケーブルへ
の設置が容易であると共に安全性が高く、活線状態にお
いて部分放電を検出できるという長所を有している。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た共振型部分放電検出装置においては、電荷量の校正方
法が確立されていないという問題点がある。つまり、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。このため、部分放電検出
装置のセンサは、通常、電力ケーブルの接続部の近傍に
配設される。この場合に、図７に示すように、実線路に
おいて共振型部分放電検出装置の校正を実施しようとし
て、例えば電力ケーブルの終端部４４ｂにおいて高圧電
源線４５と接地線との間に校正パルスを印加すると、ケ
ーブル終端部４４ｂからセンサ３０までの距離が長いた
め、校正パルスの高周波成分が減衰してしまう。このた
め、センサ３０の見掛け上の検出感度が著しく低下して
しまう。一般的には、ケーブル終端部からセンサ設置位
置までは１ｋｍ又はそれ以上離れているため、上述の方
法では校正パルスの検出は殆ど不可能である。また、イ
ンピーダンスの不整合により、校正パルスが高圧電源線
４５において反射して部分放電検出装置に入力されるこ
ともある。一方、実際的には、センサは接続部近傍の部
分放電を検出すればよいため、数ｍの範囲での減衰（３
０％程度）を考慮すればよい。従って、共振型部分放電
検出装置の電荷量の校正を実線路において実施すること
は困難であると共に、好ましくない。

【００２０】また、図８に示すように、部分放電センサ
の電極５０を長さが短いケーブル（以下、短尺ケーブル
という）４６に取り付け、このケーブル４６の内部導体
４８と金属遮蔽層４７との間に校正器４９を接続して、
共振型部分放電検出装置の電荷量の校正をすることも考
えられる。この場合は、入力パルスの減衰を考慮せずに
、接続部で発生する放電を模擬した電荷量の校正が可能
である。しかし、この方法では、実際の電力ケーブルに
おける内部導体と金属遮蔽層との間の結合容量等が考慮
されないため、校正の精度が劣る。

【００２１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、共振型部分放電検出装置の電荷量の校正を
高精度で実施することができる共振型部分放電検出装置
の校正方法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る共振型部分
放電検出装置の校正方法は、その中心から順次内部導体
、ケーブル絶縁体、金属遮蔽層及び絶縁性被覆層を同軸
配置して形成された電力ケーブルの前記絶縁性被覆層上
に設けられる電極と、この電極、前記絶縁性被覆層及び
前記金属遮蔽層により構成される結合容量に接続されて
共振性を呈するインダクタンスとにより構成されるセン
サを備えた共振型部分放電検出装置の校正方法において
、前記センサを基準用ケーブルに取り付け、この基準用
ケーブルの内部導体と金属遮蔽層との間に部分放電を検
出すべき電力ケーブルのインピーダンスに相当するイン
ピーダンス要素を接続し、前記基準用ケーブルの前記内
部導体と前記金属遮蔽層との間に信号を印加して、前記
センサの出力に基づいて校正を実施することを特徴とす
る。

【００２３】

【作用】本発明においては、例えば、電力ケーブルと同
様に構成され、電力ケーブルに比して長さが短い基準用
ケーブルを使用して、共振型部分放電検出装置の校正を
実施する。この場合に、校正器から校正用パルスを基準
用ケーブルの内部導体と金属遮蔽層との間に供給するだ
けであると、基準用ケーブルと実際の電力ケーブルとの
インピーダンスが異なることに起因して、電荷量の校正
を正確に実施することができない。そこで、本発明にお
いては、前記基準用ケーブルの内部導体と金属遮蔽層と
の間に、センサを実際に取り付けて部分放電を検出すべ
き電力ケーブルのインピーダンスに相当するインピーダ
ンス要素を接続する。このインピーダンス要素は、例え
ば、コンデンサにより構成することができる。これによ
り、実際の電力ケーブルよりも長さが短い基準用ケーブ
ルにおいても、実際の電力ケーブルに設置されたのと略
等しい状態で共振型部分放電検出装置の電荷量の校正を
実施することができる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明の実施例においてインピー
ダンス要素として使用するアダプタを示す回路図である
。コイル３ａの一方の端部は端子１に接続されており、
他方の端部は抵抗４ａの一方の端部に接続されている。 これと同様に、コイル３ｂの一方の端部は端子２に接続
されており、他方の端部は抵抗４ｂの一方の端部に接続
されている。また、コイル３ａと抵抗４ａとの相互接続
点とコイル３ｂと抵抗４ｂとの相互接続点との間にはコ
ンデンサ５ａが介装されている。更に、抵抗４ａの他方
の端部と抵抗４ｂの他方の端部との間にはコンデンサ５
ｂが介装されている。そして、抵抗４ｂとコンデンサ５
ｂとの相互接続点は接地に接続されるようになっている
。

【００２６】コンデンサ５ａはジョイント端部−終端間
の電力ケーブルのインピーダンスに対応する。また、コ
ンデンサ５ｂは終端部のインピーダンスに対応する（図
６参照）。なお、終端部の静電容量はμＦオーダーであ
る。

【００２７】図２は、このアダプタを使用した共振型部
分放電検出装置の校正方法を示す模式図である。

【００２８】校正用アダプタ１０ａ，１０ｂは、いずれ
も上述した構造を有している。先ず、これらのアダプタ
１０ａ，１０ｂを基準用ケーブル１２の両端部において
内部導体１４と外部金属層１５との間に接続する。次い
で、基準用ケーブル１２の一方の端部において、電荷量
校正器１１を内部導体１４と金属遮蔽層１５との間に、
即ちアダプタ１０ａ，１０ｂと並列に接続する。その後
、校正器１１から校正用パルスを出力し、電極１３及び
コイル（図示せず）により構成されるセンサから出力さ
れる信号を調べる。この場合に、センサの取り付け位置
の移動はジョイント長程度とする。これにより、共振型
部分放電検出装置の校正を行なうことができる。

【００２９】コンデンサ５ａ，５ｂの容量値を過度に大
きくすると、校正器１１からの校正用パルスがコンデン
サ５ａ，５ｂに流れ、センサからの出力信号が小さくな
ることが考えられる。しかし、実際には、終端部の容量
値を　１００μＦとしてもカップリングコンデンサとし
て作用し、試料のインピーダンスも大きいため、出力信
号にはあまり影響しない。入力電荷量を　１００ｐＣと
した場合のセンサからの出力電圧を調べた結果、アダプ
タを使用しない場合のセンサからの出力電圧は　２６０
ｍＶであり、アダプタ１０ａ，１０ｂを使用した場合の
センサからの　２５０ｍＶであった。この程度の誤差は
読み取り誤差範囲内であり、実質的に等しい。

【００３０】一般的には、例えば基準用ケーブルとして
　２７５ｋＶ用ＣＶケーブル（ワイヤーシールド付き、
断面積２０００ｍｍ２　、長さ２０ｍ）を使用した場合
に、コイル３ａ，３ｂのインダクタンスは夫々１０μＨ
及び　３ｍＨ、抵抗４ａ，４ｂの抵抗値は夫々１０−５
Ω及び１０−８Ω、コンデンサ５ａ，５ｂの容量値は夫
々　２×１０−９Ｆ及び　１×１０−９Ｆとすればよい
。

【００３１】本実施例においては、短尺の基準用ケーブ
ルの端部に、実線路におけるインピーダンスに相当する
インピーダンスを有するアダプタを取り付けて電荷量の
校正を実施するから、共振型部分放電検出装置を高精度
で校正することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
共振型部分放電センサを基準用ケーブルに取り付け、こ
の基準用ケーブルの内部導体と金属遮蔽層との間に、部
分放電を検出すべき電力ケーブルのインピーダンスに相
当するインピーダンス要素を接続して装置の校正を実施
するから、共振型部分放電検出装置の電荷量の校正を高
精度で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において使用するアダプタを示
す回路図である。

【図２】本発明の実施例に係る共振型部分放電検出装置
の校正方法を示す模式図である。

【図３】従来の同調式部分放電検出装置を示すブロック
図である。

【図４】共振型部分放電検出装置のセンサ部を示す断面
図である。

【図５】同じくその部分放電センサを使用した部分放電
検出装置の構成を示すブロック図である。

【図６】電力ケーブル及び検出系の等価回路図である。

【図７】実線路における共振型部分放電検出装置の校正
方法を示す模式図である。

【図８】短尺ケーブルを用いた共振型部分放電検出装置
の校正方法を示す模式図である。

【符号の説明】

１，２；端子 ３ａ，３ｂ；コイル ４ａ，４ｂ；抵抗 ５ａ，５ｂ；コンデンサ １０ａ，１０ｂ；アダプタ １１，４９；校正器 １２；基準用ケーブル １３，３１，５０；電極 １４，３６，４８；内部導電体 １５，３９，４７；金属遮蔽層 ２１；電力ケーブル ３２；コイル ３７；内部半導電層 ３８；ケーブル絶縁体 ４０；プラスチックシース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　その中心から順次内部導体、ケーブル
   絶縁体、金属遮蔽層及び絶縁性被覆層を同軸配置して形
   成された電力ケーブルの前記絶縁性被覆層上に設けられ
   る電極と、この電極、前記絶縁性被覆層及び前記金属遮
   蔽層により構成される結合容量に接続されて共振性を呈
   するインダクタンスとにより構成されるセンサを備えた
   共振型部分放電検出装置の校正方法において、前記セン
   サを基準用ケーブルに取り付け、この基準用ケーブルの
   内部導体と金属遮蔽層との間に部分放電を検出すべき電
   力ケーブルのインピーダンスに相当するインピーダンス
   要素を接続し、前記基準用ケーブルの前記内部導体と前
   記金属遮蔽層との間に信号を印加して、前記センサの出
   力に基づいて校正を実施することを特徴とする共振型部
   分放電検出装置の校正方法。