JPH06308192A - 電力ケーブルの絶縁劣化監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部からの突発的な雑音と部分放電検出信号
の識別を行うことができ、検出された部分放電信号の電
荷量を精度よく特定することができる電力ケーブルの絶
縁劣化監視方法を提供すること。 【構成】 電力ケーブル１の絶縁中間接続部２に取り付
けた箔電極３、検出インピーダンス４により部分放電パ
ルスを検出し、光ファイバ７を介してスペクトル・アナ
ライザ１０に伝送する。スペクトル・アナライザ１０は
１ＭＨｚ以上の周波数帯域について測定信号を周波数分
析し、演算処理装置１１に与える。演算処理装置１１は
ノイズの影響を比較的受けない特定の周波数帯域につい
て、部分放電測定値と予め測定したノイズ信号の比もし
くは差を周波数に対して積分し、この値により部分放電
の有無を判別する。また、校正パルス発生器１４により
校正パルスを注入することにより、部分放電電荷量を推
定することができる。

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および接続
部の絶縁性能及びその劣化状態を評価するため、部分放
電を測定しこれによる精度良い絶縁劣化監視を行う電力
ケーブルの絶縁劣化監視方法に関し、特に本発明はケー
ブル布設後の高電圧印加による現地竣工試験時や活線状
態での絶縁劣化監視システムの一部として適用するに好
適な電力ケーブルの絶縁劣化監視方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は部分放電による電力ケーブルの絶
縁劣化監視システムの一例を示す図である。同図におい
て、４１は電力ケーブル、４２，４３は、それぞれ、電
力ケーブル４１に設けられた中間接続部（ＮＪ部）、中
間絶縁接続部（ＩＪ部）、４４は電力ケーブル４１に印
加される電圧を検出する電圧変成器（ＰＴ）、４５は電
力ケーブルの中間絶縁接続部４３の近傍に取り付けられ
た部分放電検出用の箔電極、４６は箔電極４５に接続さ
れた検出インピーダンス、４７は検出インピーダンス４
６の出力と電圧変成器４４が出力する電圧位相に基づき
部分放電の発生を判定する判定部、４８は電力ケーブル
上の各監視箇所ごとに設けられ各監視箇所の複数の判定
器４７の出力を受け部分放電を判定するローカル・ステ
ーション、４９は光ファイバ・ケーブル、５０は光ファ
イバ・ケーブル４９を介してローカル・ステーションの
出力を受け、部分放電の発生位置の標定、警報等を行う
マスター・ステーションである。

【０００３】図４において、電圧変成器４４は電力ケー
ブル４１に印加される電圧を検出して判定部４７に送
る。一方、部分放電が発生すると、中間絶縁接続部４３
の近傍に設けられた箔電極４５に接続された検出インピ
ーダンス４６は部分放電の高周波成分（１〜５０ＭＨz
程度）を検出し判定部４７に送る。

【０００４】判定部４７は電圧変成器４４が出力する電
圧位相と検出インピーダンス４６が出力する部分放電検
出信号とにより部分放電の発生を検出する。判定部４７
の出力はローカル・ステーション４８およびマスター・
ステーションに送られ、部分放電の発生の最終判定や傾
向管理が行われる。また、上記システムにおいて、部分
放電の検出感度を向上させるため、校正用模擬部分放電
発生装置により校正パルスを注入し、Ｓ／Ｎ比の大きく
なる周波数帯域での部分放電測定を行う方法も実施され
ている。

【０００５】すなわち、各中間絶縁接続部に上記校正用
模擬部分放電発生装置を設けて校正パルスを注入し、そ
のときの出力（Ｓ：Signal）の周波数分布（１〜５０Ｍ
Ｈｚ）を測定するとともに、校正パルスを注入する前後
のパルスが注入されない状態でのノイズ（Ｎ：Noise ）
の周波数分布を測定する。そして、上記校正パルス信号
を注入したときの出力と上記ノイズとの差（Ｓ−Ｎ：ｄ
Ｂ表示ではＳ／Ｎ比となる）すなわちＳ／Ｎ比を測定
し、これが大きくなる周波数の狭帯域で部分放電を測定
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の手法における部分放電信号の周波数測定は単にＳ／
Ｎ比の高い周波数を探すために実施されていたにすぎ
ず、周波数の測定結果を積極的に利用するものではなか
った。このため、部分放電信号の電荷量を確実に特定す
ることが困難であった。

【０００７】本発明は上記した周波数分布の測定結果を
積極的に利用し、外部からの突発的な雑音と部分放電検
出信号の識別を行うことができるとともに、検出された
部分放電信号の電荷量をより精度よく特定することがで
きる電力ケーブルの絶縁劣化監視方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、電力ケーブルの接続部
近傍に設置した検出部より、広帯域の部分放電パルスを
測定し、部分放電電圧、電荷量、もしくは、電力量の周
波数分布を解析することにより電力ケーブルの絶縁劣化
を監視する電力ケーブルの絶縁劣化監視方法において、
少なくとも１ＭＨｚ以上の特定周波数範囲について上記
測定信号と予め測定したノイズ信号の比もしくは差を周
波数に対して積分し、上記積分値に基づき電力ケーブル
の劣化、もしくは劣化量の判定を行うようにしたもので
ある。

【０００９】本発明の請求項２の発明は、請求項１の発
明において、外部より校正用の部分放電パルスを注入し
て、校正用の部分放電パルスの周波数分布を測定し、少
なくとも１ＭＨｚ以上の特定周波数範囲について上記校
正用部分放電パルス測定信号と予め測定したノイズ信号
の比もしくは差を周波数に対して積分して校正用部分放
電パルス積分値を求め、測定信号と予め測定したノイズ
信号の比もしくは差を周波数に対して積分した積分値
と、上記校正用部分放電パルス積分値とを用いて電力ケ
ーブルの劣化、もしくは劣化量の判定を行うようにした
ものである。

【００１０】

【作用】一般に１ＭＨｚ以上の周波数帯域においては、
比較的ラジオ・ノイズ等の影響を受けにくい。本発明の
請求項１の発明は、上記１ＭＨｚ以上の周波数帯域にお
いて、ノイズの影響を比較的受けない特定の周波数帯域
を選び、この範囲における部分放電測定値と予め測定し
たノイズ信号の比もしくは差を周波数に対して積分す
る。

【００１１】ここで、実部分放電であれば、部分放電測
定値はかなり高周波領域まで比較的平坦な特性を示すの
に対し、突発的なノイズや、ＣＰＵに使用されるクロッ
ク等は特定の周波数のみに表れる。従って、部分放電信
号の上記積分値とノイズ信号の積分値ではその値に明ら
かな違いがでるので、上記のように積分値を用いて部分
放電の識別を行うことにより、従来のように特定周波数
（狭帯域）でのＳ／Ｎ特性を比較する手法に較べ、部分
放電の有無、すなわち、部分放電とノイズとの識別を容
易に行うことができる。

【００１２】また、本発明の請求項２の発明のように、
校正用パルス発生器により電力ケーブル内にパルス信号
を注入し、注入された電荷量の周波数分布を予め測定し
ておき、前記測定信号についての積分値と校正用パルス
信号を注入したときの積分値を比較することにより、発
生した部分放電の電荷量がどの程度かを推定することも
できる。

【００１３】上記のように、周波数分布を測定し、その
値の比較を一定時間毎に実施し、その傾向を管理するこ
とにより、更に電力ケーブル劣化の監視の信頼性が向上
する。また、上記のように部分放電測定信号とノイズと
の比もしくは差を積分して測定信号を規格化することに
より、機器への適用が容易になり、電力ケーブルの絶縁
劣化の監視を容易かつ確実に行うことが可能となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示す図であり、同
図において、１は２７５ｋＶのＣＶケーブルであり、Ｃ
Ｖケーブル１は洞道内部に３相２回線が布設されてお
り、約５００ｍ毎に接続されている。２はＣＶケーブル
１の中間絶縁接続部であり、ＣＶケーブル１の接続部の
内、２／３は絶縁接続部から構成されている。

【００１５】３は中間絶縁接続部２の絶縁部を挟んで両
側に取り付けられた箔電極である。箔電極３は２５０ｍ
ｍ角のアルミ箔の外側にゴムシートを張り付けたもので
あり、中間絶縁接続部２の保護銅管の外部には防食を目
的とした絶縁体が被覆されており、これにより保護銅管
と上記アルミ箔との間には数百ｐｃ程度の静電容量が構
成される。そして、ＣＶケーブルに部分放電が発生した
とき、部分放電の高周波成分はシースの絶縁部分でケー
ブル外部に分波されるので、上記箔電極３により部分放
電の高周波部分の測定が可能である。

【００１６】４は箔電極３により検出された信号を電圧
信号に変換するインダクタンス分で構成された検出イン
ピーダンス、５は検出インピーダンスの出力を増幅する
増幅器、６は増幅器５の出力の電気信号を光信号に変換
する電気／光変換器、７は検出信号を伝送するシングル
・モード光ファイバ、８は光ファイバ７により伝送され
た光信号を電気信号に変換する光／電気変換器であり、
光ファイバ６の伝送帯域は効率を考え１ＭＨｚから５０
ＭＨｚとした。

【００１７】９は光／電気変換器８の出力を増幅するプ
リアンプ、１０は検出信号を周波数解析するスペクトル
・アナライザ、１１はスペクトル・アナライザ１０の出
力を後述する手法により解析して部分放電を検出する演
算処理装置、１２は演算処理装置１１の出力を記録する
記録装置、１３は演算処理装置１１の解析結果が予め定
められたレベルを越えたとき警報を出力する警報装置で
ある。

【００１８】図１において、検出インピーダンス４によ
り検出された検出パルスは増幅器５により増幅され電気
／光変換器６により光信号に変換されて光ファイバ７を
介して光／電気変換器８に伝送される。プリアンプ９は
光／電気変換器８が出力する１ＭＨｚから５０ＭＨｚの
信号を増幅して、スペクトル・アナライザ１０に与え
る。

【００１９】図２はスペクトル・アナライザ１０による
解析結果の一例を示す図である。同図の横軸は測定周波
数、縦軸は測定電圧レベルをデシベル（ｄＢ）で表示し
たものであり、同図は部分放電校正パルスを注入した場
合の出力（同図のＶ_S ：Signal）とノイズ（同図の
Ｖ_n ：Noise ）の周波数解析結果を示し、掃引時間は数
ｍ秒〜数秒と比較的遅く設定してある。

【００２０】同図の例においては、ノイズの測定レベル
をＶ_n とし、５０ｐＣの電荷量の部分放電校正パルスを
図１に示したように校正パルス発生器１４により中間絶
縁接続部２に注入した時の出力Ｖ_S を示している。スペ
クトル・アナライザ１０による信号Ｖ_S とノイズＶ_n の
周波数解析結果は演算処理装置１１に与えられ、演算処
理装置１１は次のようにして、部分放電の有無を評価す
る。

【００２１】すなわち、本実施例においては、比較的ノ
イズの少ない周波数領域を選び、例えば、この例では２
ＭＨｚから４０ＭＨｚでの測定値を積分してこれにより
部分放電の発生の有無を評価する。つまり、次の（１）
式によりＫを求め、例えばＫが１よりも大きくなれば部
分放電が発生したものとして警報を発生する。また、積
分の近似計算はこの例においては、Δｆを１ＭＨｚとし
て次の（１’）式によりして計算した。

【００２２】

【数１】

【００２３】ここで、上記式において、Ｖ_s ，Ｖ_SKは前
記した測定信号、ｆ₁ 〜ｆ₂ は積分の対象となる周波数
領域であり、上記した１ＭＨｚ以上の周波数領域におけ
る比較的ノイズが少ない周波数領域である。また、
Ｖ_n ，Ｖ_nkはノイズ信号を示している。また、次の
（２）式や（２’）式のようにノイズとの差分を演算す
る方法もあるが、基本的には上記（１），（１’）式と
同様である。この場合、部分放電の有無の判定はＫの値
が正であるか否かということになる。

【００２４】

【数２】

【００２５】なお、本実施例においては、Ｖ_S ，Ｖ_n は
対数表示してあるが、これはリニア表示であってもよ
い。また、本実施例のように、事前に校正パルスによる
校正が可能な場合には、注入された校正用の部分放電パ
ルスの周波数特性分布測定値を用いて上記（１），
（１’）あるいは（２），（２’）のような処理を行い
Ｋの値の比較を行うと、発生した部分放電の電荷量の推
定をすることが可能となり、絶縁劣化監視が一層高度と
なる。

【００２６】図３は測定中に大きなノイズが飛び込んで
来たときのスペクトル・アナライザ１０による解析結果
の一例を示す図であり、同図は図２と同様、横軸は測定
周波数、縦軸は測定電圧レベルをデシベル（ｄＢ）で表
示したものである。同図に示すように、特定周波数に集
中するノイズ（ＣＰＵからの発信ノイズなどが多い）や
散発的なノイズは上記したような積分処理をすることに
より、信号性のものと区別することができる。

【００２７】さらに、測定現場により、ノイズの発生周
波数帯域が明確で狭帯域な場合には、その帯域をはずし
て測定したり、複数帯域で上記したような処理を行うこ
とも有効な手段である。図４は上記した式（１），
（１’）等により求めたＫの値を示す図であり、同図の
横軸は時間、縦軸はＫの値を示している。

【００２８】同図に示すように、ほぼ掃引時間毎にデー
タ処理をしてデータの変化の傾向管理を行うことによ
り、部分放電の発生に対しより正確な測定を期待するこ
ともできる。特に同図に示すように急激に大きな変化が
おきるところが部分放電発生の可能性が高い。なお、本
発明は、勿論、他のノイズ・ゲートと併用することも可
能であり効果がある。例えば、スペクトル・アナライザ
１０の前に課電周波数の特定位相角の信号のみを通過さ
せる手段等を設けることもできる。

【００２９】また、部分放電の高周波成分はケーブル内
部を伝播するときの減衰量が大きいことが知られてい
る。したがって、前記した積分の範囲を複数に分割し、
周波数の低い部分と高い部分を比較したり、他の場所で
の測定値と比較することにより、部分放電発生場所を推
定することも可能である。このようにすることにより、
本発明をより効果的に活用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、周波数分布の測定結果を積極的に利用し、特定の周
波数帯域における部分放電測定値と予め測定したノイズ
信号の比もしくは差を周波数に対して積分し、積分結果
により電力ケーブルの劣化を監視しているので、従来の
ように単にＳ／Ｎ比の高い周波数帯域を探して、その帯
域について部分放電検出パルスを監視する手法に比べ、
外部からの突発的な雑音との識別を確実かつ容易に行う
ことができる。

【００３１】また、校正用パルス信号を注入し、注入さ
れた電荷量の周波数分布を予め測定しておき、前記測定
信号についての積分値と校正用パルス信号を注入したと
きの積分値を比較することにより、発生した部分放電の
電荷量がどの程度かを精度よく推定することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】本発明の実施例の測定結果を示す図である。

【図３】ノイズ信号についての本発明の実施例の測定結
果を示す図である。

【図４】本発明の実施例の傾向管理チャートの出力例を
示す図である。

【図５】電力ケーブルの絶縁劣化監視システムの一例を
示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＶケーブル ２ 中間絶縁接続部 ３ 箔電極 ４ 検出インピーダンス ５ 増幅器 ６ 電気／光変換器 ７ シングル・モード光ファイバ ８ 光／電気変換器 ９ プリアンプ １０ スペクトル・アナライザ １１ 演算処理装置 １２ 記録装置 １３ 警報装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 義夫 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力ケーブルの接続部近傍に設置した検
   出部より広帯域の部分放電パルスを測定し、部分放電電
   圧、電荷量、もしくは、電力量の周波数分布を解析する
   ことにより電力ケーブルの絶縁劣化を監視する電力ケー
   ブルの絶縁劣化監視方法において、 少なくとも１ＭＨｚ以上の特定周波数範囲について上記
   測定信号と予め測定したノイズ信号の比、もしくは、差
   を周波数に対して積分し、 上記積分値に基づき電力ケーブルの劣化もしくは劣化量
   の判定を行うことを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化
   監視方法。
2. 【請求項２】 外部より校正用の部分放電パルスを注入
   して、校正用の部分放電パルスの周波数分布を測定し、 少なくとも１ＭＨｚ以上の特定周波数範囲について上記
   校正用部分放電パルス測定信号と予め測定したノイズ信
   号の比もしくは差を周波数に対して積分して校正用部分
   放電パルス積分値を求め、 測定信号と予め測定したノイズ信号の比もしくは差を周
   波数に対して積分した積分値と、上記校正用部分放電パ
   ルス積分値とを用いて電力ケーブルの劣化もしくは劣化
   量の判定を行うことを特徴とする請求項１の電力ケーブ
   ルの絶縁劣化監視方法。