JPH0545405A - Partial discharge measurement method of cable - Google Patents
Partial discharge measurement method of cableInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、活線状態にある電力ケ
ーブルの絶縁劣化の程度を評価するためのケーブルの部
分放電測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cable partial discharge measuring method for evaluating the degree of insulation deterioration of a power cable in a live state.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電力ケーブル、特に架橋ポリエチレン
（ＸＬＰＥ）ケーブル等の固体絶縁ケーブルの絶縁劣化
の主要な原因には、活線状態の電力ケーブルの内部欠陥
（ボイド・異物等）、絶縁・導電層界面の欠陥（突起・
剥離等）あるいは水トリーの発生による劣化等があり、
上記原因によって、絶縁体中に部分放電電流が流れる現
象が生じ、絶縁破壊が発生する。また、管路気中（ＧＩ
Ｌ）ケーブルにおいても、油やＳＦ６等の主絶縁部分の
みならず、接続部、絶縁支持物等の複合絶縁部分に欠陥
があった場合に、上記と同様な現象が起こる。また、Ｏ
Ｆケーブルの場合も同様である。2. Description of the Related Art The main causes of insulation deterioration of power cables, particularly solid insulation cables such as cross-linked polyethylene (XLPE) cables, are internal defects (voids, foreign matters, etc.) of the power cables in a live state, and insulation / conductive layers. Interface defects (projections /
Peeling) or deterioration due to the generation of water trees,
Due to the above causes, a phenomenon occurs in which a partial discharge current flows in the insulator, causing dielectric breakdown. In addition, in the pipeline air (GI
L) In the cable, the same phenomenon as described above occurs when not only the main insulating portion such as oil and SF6 but also the composite insulating portion such as the connecting portion and the insulating support is defective. Also, O
The same applies to the F cable.
【０００３】従来、この種の部分放電を検出する方法
は、絶縁劣化監視装置に用いられており、上記部分放電
を確実に検出し、ケーブルが破壊事故に至る前に線路を
停止し、負荷を他回路に切り替えていた。この部分放電
の検出の際に、内部部分放電発生位置が評定できれば、
撤去し、取り替えるべきケーブルの部位が明確にされる
ため、復旧作業が効率よく行われることになる。Conventionally, this type of partial discharge detection method has been used in an insulation deterioration monitoring device, and the partial discharge is surely detected, and the line is stopped and the load is reduced before the cable reaches a breakdown accident. I was switching to another circuit. If the internal partial discharge generation position can be evaluated when detecting this partial discharge,
Since the part of the cable that should be removed and replaced will be clarified, the restoration work will be performed efficiently.
【０００４】このような部分放電発生位置標定方法とし
ては、従来より種々の方法があり、その代表的なものに
ケーブル１０からの部分放電パルスの直接到来波と反射
波を部分放電測定器１１で観測して、その波形（図４参
照）を分析し、その時間差Δｔから発生位置を算定する
方法がある。すなわち、図５に示すように、ケーブル１
０の全長をＬ、部分放電の発生位置をｘ、部分放電パル
スの進行速度をｖとすると、 ｖΔｔ＝（Ｌ−ｘ＋Ｌ）−ｘ であるから、発生位置ｘは、 ｘ＝Ｌ−（ｖΔｔ／２） となっていた。There are various conventional methods for locating the partial discharge generation position, and the representative methods are the partial discharge measuring instrument 11 for directly arriving waves and reflected waves of the partial discharge pulse from the cable 10. There is a method of observing, analyzing the waveform (see FIG. 4), and calculating the generation position from the time difference Δt. That is, as shown in FIG.
Assuming that the total length of 0 is L, the position where the partial discharge is generated is x, and the progressing speed of the partial discharge pulse is v, vΔt = (L−x + L) −x, so the generation position x is x = L− (vΔt / 2)
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記部分放
電発生位置標定方法では、直接到来波の検出、識別及び
時間差の測定を行い、かつ、ケーブル１０の全長と部分
放電パルスの進行速度の測定等が予め必要なため、測定
方法が煩雑になり、発生場所の評定位置に誤差がでやす
いという問題点があった。特に、反射波を利用するため
に、上記反射波が直接到来波と重なる場合には、直接到
来波との識別が難しく、また反射波がケーブル１０の反
対端からおきるだけとは限らず、途中の接続部でおきる
ことから、測定が難しく、かつ、誤差要因になるという
問題点があった。However, in the above partial discharge generation position locating method, direct arrival waves are detected, identified and the time difference is measured, and the total length of the cable 10 and the traveling speed of the partial discharge pulse are measured. However, there is a problem in that the measuring method becomes complicated and an error is likely to occur in the evaluation position of the occurrence place. In particular, since the reflected wave is used, when the reflected wave directly overlaps with the incoming wave, it is difficult to distinguish the reflected wave from the direct incoming wave, and the reflected wave does not always come from the opposite end of the cable 10, but on the way. Since it occurs at the connection part of, there is a problem that measurement is difficult and causes an error.
【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、反射波を使用することなく、精度の高い位置標定を
行うことができるケーブルの部分放電測定方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for measuring a partial discharge of a cable which enables highly accurate position location without using a reflected wave.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、電力ケーブルに検出回路を設置し、活
線状態下で電力ケーブルからの部分放電電流を周波数成
分として検出し、該検出した周波数成分を取り込み、該
周波数成分に応じて前記電力ケーブルの部分放電電流を
測定するケーブルの部分放電測定方法において、前記検
出回路は前記周波数成分における最初の到来波の振幅の
周波数特性を検出し、当該周波数特性に応じて前記部分
放電の発生位置の評定を行うケーブルの部分放電測定方
法が提供される。In order to achieve the above object, in the present invention, a detection circuit is installed in a power cable, and a partial discharge current from the power cable is detected as a frequency component under a live condition, In the partial discharge measurement method for a cable, which takes in the detected frequency component and measures the partial discharge current of the power cable according to the frequency component, the detection circuit detects the frequency characteristic of the amplitude of the first incoming wave in the frequency component. Then, there is provided a method for measuring the partial discharge of a cable, which evaluates the occurrence position of the partial discharge according to the frequency characteristic.
【０００８】[0008]
【作用】検出回路によって、周波数成分における最初の
到来波の振幅の周波数特性を検出し、振幅の減衰定数の
周波数特性によりその発生位置を演算する。従って、最
初の到来波から活線状態下での電力ケーブルの部分放電
の発生位置の確認が可能になる。The detection circuit detects the frequency characteristic of the amplitude of the first arriving wave in the frequency component, and calculates the generation position based on the frequency characteristic of the attenuation constant of the amplitude. Therefore, it is possible to confirm the occurrence position of the partial discharge of the power cable under the live line condition from the first arrival wave.
【０００９】[0009]
【実施例】本発明の実施例を図１乃至図３の図面に基づ
き詳細に説明する。図１は、本発明に係る部分放電測定
方法を説明するための部分放電測定器２０を示すブロッ
ク図である。図において、電力ケーブル１０は、例えば
全長がＬ、中心導体外径が１［mm］、シース１０ａの絶
縁厚が１［mm］のポリエチレンモデルケーブルからなっ
ており、上記電力ケーブル１０の部分放電パルスの減衰
特性は、図２に示すような図になる。図２から判るよう
にケーブル内のパルス伝搬は、その周波数によって減衰
定数が大きく異なる。すなわち、低い周波数の方がケー
ブル内を伝搬すると、減衰定数が小さく、高い周波数の
方がケーブル内を伝搬すると、減衰定数が大きくなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings of FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a partial discharge measuring instrument 20 for explaining the partial discharge measuring method according to the present invention. In the figure, the power cable 10 is, for example, a polyethylene model cable having a total length L, a central conductor outer diameter of 1 [mm], and an insulation thickness of the sheath 10a of 1 [mm]. The attenuation characteristic of is as shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the pulse propagation in the cable has a large attenuation constant depending on its frequency. That is, when the low frequency propagates in the cable, the attenuation constant is small, and when the high frequency propagates in the cable, the attenuation constant becomes large.
【００１０】上記減衰特性は、ほぼ次式で示される。 α＝α0 ＋α1 ｆ［dB/Km ］ …(1) ただし、αは減衰定数、α0 は定数項、α1 は周波数に
依存する成分の比例項、ｆは周波数を示す。検出インピ
ーダンス回路１２は、電力ケーブル１０の一端と大地と
の間に設けられており、部分放電測定器２０は、上記検
出インピーダンス回路１２と、検出した高周波成分を増
幅する増幅器１３と、上記高周波成分のうち、特定の周
波数帯域の周波数成分を取り出すバンドパスフィルタ回
路１４，１５と、上記周波数成分における直接到来波の
振幅の周波数特性から部分放電電流を測定して絶縁劣化
を診断すると共に、部分放電の発生位置を算出する演算
回路（ＣＰＵ）１６とから構成されている。The above attenuation characteristic is expressed by the following equation. α = α 0 + α 1 f [dB / Km] (1) where α is a damping constant, α 0 is a constant term, α 1 is a proportional term of a frequency-dependent component, and f is a frequency. The detection impedance circuit 12 is provided between one end of the power cable 10 and the ground, and the partial discharge measuring instrument 20 includes the detection impedance circuit 12, the amplifier 13 for amplifying the detected high frequency component, and the high frequency component. Among them, the bandpass filter circuits 14 and 15 for extracting the frequency component of a specific frequency band, and the partial discharge current are measured from the frequency characteristic of the amplitude of the direct arrival wave in the frequency component to diagnose the insulation deterioration, and the partial discharge is performed. And a calculation circuit (CPU) 16 for calculating the occurrence position of
【００１１】検出インピーダンス回路１２は、通常コン
デンサと抵抗とが並列接続される方法等によって構成さ
せることができ、部分放電電流を両端に現れる電圧成分
（部分放電パルス）として検出し、上記部分放電パルス
に対しては所定の大きさのインピーダンス値を示す高域
濾波器の特性を有している。検出インピーダンス回路１
２は、電力ケーブル１０の活線状態下で検出した高周波
成分の部分放電パルスを、増幅器１３を介してバンドパ
スフィルタ回路１４，１５に出力する。The detection impedance circuit 12 can be constructed by a method in which a capacitor and a resistor are normally connected in parallel, and detects a partial discharge current as a voltage component (partial discharge pulse) appearing at both ends. Has a characteristic of a high-pass filter showing an impedance value of a predetermined magnitude. Detection impedance circuit 1
2 outputs the partial discharge pulse of the high frequency component detected under the hot state of the power cable 10 to the band pass filter circuits 14 and 15 via the amplifier 13.
【００１２】ここで、検出される電圧Ｖは、次式の減衰
となる。Here, the detected voltage V is attenuated by the following equation.
【００１３】[0013]
【数１】 [Equation 1]
【００１４】ここで、Ｖ0 は最初の電圧、ｅは指数関
数、従って、 loge （Ｖ／Ｖ0 ）＝−αｘ …(2) (1) を(2) に代入すると、 loge （Ｖ／Ｖ0 ）＝−（α0 ＋α1 ｆ）ｘ＝−α0 ｘ−α1 ｘｆ …(3) この(3) 式に基づき、上記検出される電圧の周波数特性
を図３に示す。Here, V 0 is the initial voltage, e is an exponential function, and therefore log e (V / V 0 ) = − αx (2) Substituting (1) into (2), log e (V / V 0 ) = − (α 0 + α 1 f) x = −α 0 x−α 1 xf (3) Based on this equation (3), the frequency characteristic of the detected voltage is shown in FIG.
【００１５】ＣＰＵ１６は、上記バンドパスフィルタ回
路１４，１５を通過した各周波数の信号を取り込んでお
り、バンドパスフィルタ回路１４，１５から上記周波数
の信号が入力すると、部分放電の発生を認識して、部分
放電パルスを測定することによって、電力ケーブル１０
の絶縁劣化の診断を行うとともに、検出した部分放電パ
ルス（電圧パルス）の直接到来波の周波数特性を調べる
ことにより、部分放電発生点の位置の評定ができる。The CPU 16 takes in the signals of the respective frequencies that have passed through the bandpass filter circuits 14 and 15, and when the signals of the above frequencies are input from the bandpass filter circuits 14 and 15, recognizes the occurrence of partial discharge. , By measuring the partial discharge pulse, the power cable 10
It is possible to evaluate the position of the partial discharge occurrence point by diagnosing the insulation deterioration and observing the frequency characteristics of the direct arrival wave of the detected partial discharge pulse (voltage pulse).
【００１６】ここで、例えば図１に示すように、Ａ，Ｂ
間に接続された長さＬの電力ケーブルにおいて、Ａ点か
らｘだけ離れた点Ｃで部分放電が生じたとする場合に、
バンドパスフィルタ回路１４，１５を通過する周波数帯
域がｆ1 ，ｆ2 、上記バンドパスフィルタ回路１４，１
５を通過した後の電圧の大きさをＶ1 ，Ｖ2 とすると、
(3) 式より loge （Ｖ1 ／Ｖ0 ）＝−α0 ｘ−α1 ｘｆ1 …(4) loge （Ｖ2 ／Ｖ0 ）＝−α0 ｘ−α1 ｘｆ2 …(5) 上記(4) −(5) 式より、実際には測定できないＶ0 を消
去すると、 loge （Ｖ1 ／Ｖ2 ）＝α1 ｘ（ｆ2 −ｆ1 ） ｘ＝ loge （Ｖ1 ／Ｖ2 ）／α1 （ｆ2 −ｆ1 ） …(6) 減衰定数α1 は、電力ケーブル１０から予め測定してお
けば、(6) 式より、部分放電の発生位置Ｌが算出でき
る。Here, for example, as shown in FIG.
In a power cable of length L connected in between, if it is assumed that partial discharge occurs at point C, which is separated from point A by x,
The frequency bands passing through the bandpass filter circuits 14 and 15 are f 1 and f 2 , and the bandpass filter circuits 14 and 1 are
If the magnitude of the voltage after passing 5 is V 1 and V 2 ,
From the equation (3), log e (V 1 / V 0 ) = − α 0 x−α 1 xf 1 (4) log e (V 2 / V 0 ) = − α 0 x−α 1 xf 2 (5 ) From the above equations (4)-(5), if V 0 that cannot be actually measured is deleted, log e (V 1 / V 2 ) = α 1 x (f 2 −f 1 ) x = log e (V 1 / V 2 ) / α 1 (f 2 −f 1 ) ... (6) If the attenuation constant α 1 is measured in advance from the power cable 10, the position L of occurrence of partial discharge can be calculated from the equation (6). .
【００１７】なお、実際には、ケーブル伝搬時に部分放
電波形も多少歪むが、バンドパスフィルタ回路１４，１
５の帯域幅を多少多めに設定しておけば、大きな問題に
はならない。次に、本発明に係る部分放電測定のシステ
ムを検証するために、実数値を用いて説明する。ここで
は、電力ケーブル１０の全長Ｌを１．０４［Ｋｍ］と
し、バンドパスフィルタ回路１４，１５の中心周波数帯
域ｆ1 ，ｆ2 を１０［ＫＨｚ］，１００［ＫＨｚ］に設
定し、部分放電の模擬として電力ケーブル１０の他端Ｂ
から図示しないパルスジェネレータ（模擬部分放電パル
ス発生器）等により、導体に模擬放電パルスを入力する
ものとする。Actually, although the partial discharge waveform is distorted to some extent during cable propagation, the bandpass filter circuits 14, 1
If the bandwidth of 5 is set a little higher, it will not cause a big problem. Next, in order to verify the partial discharge measurement system according to the present invention, description will be given using real values. Here, the total length L of the power cable 10 is set to 1.04 [Km], the center frequency bands f 1 and f 2 of the bandpass filter circuits 14 and 15 are set to 10 [KHz] and 100 [KHz], and partial discharge is performed. The other end B of the power cable 10 as a simulation of
A simulated discharge pulse is input to the conductor by a pulse generator (simulated partial discharge pulse generator) or the like not shown.
【００１８】この結果、バンドパスフィルタ回路１４，
１５を通して、この模擬放電パルスのパルス電圧を測定
したところ、その電圧の比率（Ｖ1 ／Ｖ2 ）は、２．７
であった。また、測定によれば、α1 ＝１．０５×１０
-5［dB/Km ］であるから、(6)式に上記各数値を代入す
ると、 ｘ＝ loge ２．７／１．０５×１０-5×（１０5 −１０4 ） ＝０．９９３／１．０５×０．９≒１．０５［Ｋｍ］ である。従って、ＣＰＵ１６によって計算された位置
は、実ケーブル長１．０４［Ｋｍ］とよく一致した。ま
た、バンドパスフィルタ回路１４，１５の中心周波数帯
域を高くすることにより、部分放電の発生位置の検出精
度をさらに上げることができる。部分放電発生位置が検
出点に近い場合には、１［ＭＨｚ］以上の高周波成分も
測定に使用できる。上記検証によって本発明に係るケー
ブルの部分放電測定方法の有効性が確認された。As a result, the bandpass filter circuit 14,
When the pulse voltage of this simulated discharge pulse was measured through 15, the ratio (V 1 / V 2 ) of the voltage was 2.7.
Met. Further, according to the measurement, α 1 = 1.05 × 10
-5 [dB / Km], so substituting the above numerical values into the equation (6), x = log e 2.7 / 1.05 × 10 −5 × (10 5 −10 4 ) = 0.993 /1.05×0.9≈1.05 [Km]. Therefore, the position calculated by the CPU 16 was in good agreement with the actual cable length of 1.04 [Km]. Further, by increasing the center frequency band of the bandpass filter circuits 14 and 15, the detection accuracy of the partial discharge occurrence position can be further improved. When the partial discharge occurrence position is close to the detection point, a high frequency component of 1 [MHz] or higher can also be used for measurement. The above verification confirmed the effectiveness of the cable partial discharge measuring method according to the present invention.
【００１９】従って、本実施例では、部分放電測定器に
よって、所定中心周波数帯域の周波数成分における直接
到来波の振幅の周波数特性を検出し、該振幅の減衰定数
の周波数特性によりその発生位置を求めるので、反射波
を用いることなく、活線状態下での電力ケーブルの部分
放電の測定と同時に精度の高い発生位置の評定が可能に
なり、これによって電力ケーブルの活線診断が容易にな
る。また、本実施例に係る測定装置は、既設線路に接続
可能であり、これにより長尺線路の試験的、経済的な配
置が可能になる。Therefore, in this embodiment, the partial discharge measuring instrument detects the frequency characteristic of the amplitude of the direct incoming wave in the frequency component of the predetermined center frequency band, and the generation position thereof is obtained from the frequency characteristic of the attenuation constant of the amplitude. Therefore, it is possible to measure the partial discharge of the power cable in a live state and simultaneously evaluate the generation position with high accuracy without using a reflected wave, which facilitates the live line diagnosis of the power cable. In addition, the measuring device according to the present embodiment can be connected to an existing line, which makes it possible to arrange a long line experimentally and economically.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明では、電
力ケーブルに検出回路を設置し、活線状態下で電力ケー
ブルからの部分放電電流を周波数成分として検出し、該
検出した周波数成分を取り込み、該周波数成分に応じて
前記電力ケーブルの部分放電電流を測定するケーブルの
部分放電測定方法において、前記検出回路は前記周波数
成分における最初の到来波の振幅の周波数特性を検出
し、当該周波数特性に応じて前記部分放電の発生位置の
評定を行うので、反射波を使用することなく、電力ケー
ブルの部分放電の発生位置を高い精度で位置標定でき、
これにより電力ケーブルの活線状態下で発生する絶縁破
壊事故を未然に防止することができる。As described above, in the present invention, the detection circuit is installed in the power cable, the partial discharge current from the power cable is detected as a frequency component under a live condition, and the detected frequency component is detected. In the method of measuring a partial discharge of a cable, which takes in and measures a partial discharge current of the power cable according to the frequency component, the detection circuit detects the frequency characteristic of the amplitude of the first incoming wave in the frequency component, and the frequency characteristic Since the position of occurrence of the partial discharge is evaluated according to, it is possible to locate the position of the partial discharge of the power cable with high accuracy without using a reflected wave.
As a result, it is possible to prevent a dielectric breakdown accident that occurs when the power cable is live.
【図１】本発明に係る部分放電測定方法を説明するため
の部分放電測定器のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a partial discharge measuring instrument for explaining a partial discharge measuring method according to the present invention.
【図２】電力ケーブルの部分放電パルスの減衰定数の周
波数特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a frequency characteristic of an attenuation constant of a partial discharge pulse of a power cable.
【図３】図１の部分放電測定器で検出される電圧の周波
数特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of voltage detected by the partial discharge measuring instrument of FIG.
【図４】従来の部分放電測定方法を説明するための部分
放電測定器の一例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a partial discharge measuring instrument for explaining a conventional partial discharge measuring method.
【図５】電力ケーブルの部分放電パルスの観測波形を示
す図である。FIG. 5 is a diagram showing an observed waveform of a partial discharge pulse of a power cable.
１０ 電力ケーブル １１，２０ 部分放電測定器 １２ 検出インピーダンス回路 １３ 増幅器 １４，１５ バンドパスフィルタ回路 １６ 演算回路（ＣＰＵ） 10 power cable 11 and 20 partial discharge measuring instrument 12 detection impedance circuit 13 amplifier 14 and 15 band pass filter circuit 16 arithmetic circuit (CPU)
Claims (1)
状態下で電力ケーブルからの部分放電電流を周波数成分
として検出し、該検出した周波数成分を取り込み、該周
波数成分に応じて前記電力ケーブルの部分放電電流を測
定するケーブルの部分放電測定方法において、 前記検出回路は前記周波数成分における最初の到来波の
振幅の周波数特性を検出し、当該周波数特性に応じて前
記部分放電の発生位置の評定を行うことを特徴とするケ
ーブルの部分放電測定方法。1. A detection circuit is installed in a power cable, a partial discharge current from the power cable is detected as a frequency component under a hot line condition, the detected frequency component is taken in, and the power cable is detected according to the frequency component. In the method of measuring a partial discharge current of a cable, the detection circuit detects the frequency characteristic of the amplitude of the first arriving wave in the frequency component, and evaluates the occurrence position of the partial discharge according to the frequency characteristic. A method for measuring the partial discharge of a cable, which is characterized by performing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20041191A JPH0545405A (en) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Partial discharge measurement method of cable |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP20041191A JPH0545405A (en) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Partial discharge measurement method of cable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545405A true JPH0545405A (en) | 1993-02-23 |
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|---|---|---|---|
| JP20041191A Pending JPH0545405A (en) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | Partial discharge measurement method of cable |
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