JPH067150B2 - 部分放電測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は単相電力ケーブルを３本布設して絶縁接続部を
クロスボンド線で接続した地中電力ケーブル線路の部分
放電測定方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の部分放電測定方法を示す。地中電力ケー
ブル線路は３本の単相電力ケーブル１によってＲ相、Ｓ
相、Ｔ相が構成され、各相の電力ケーブル１は金属シー
スを絶縁した絶縁接続部２と、金属シースを接続した普
通接続部３によって接続されて所定の長さの線路を構成
している。絶縁接続部２の金属シースは他の１相の金属
シースとクロスボンド線４によって接続され、普通接続
部３は接地ボンド線５によってアースされている。

以上の構成において、普通接続部３の接地ボンド線５に
検出インピーダンス６を挿入し、検出インピーダンス６
に測定器７を接続することにより普通接続部３およびそ
の近傍の絶縁体の部分放電を測定することができる。部
分放電が発生すると、金属シースに高周波パルスが誘起
し、検出インピーダンス６に高周波パルスの大きさに比
例した電位差が生じる。それを測定器７によって測定す
ることにより部分放電を検出することができる。

第４図は第３図の地中電力ケーブル線路を回路的に示し
たものであり、Ｒ相について説明すると、導体１ａと金
属シース１ｂの間にコンデンサＣ₀、Ｃ₁、Ｃ₂………が
形成される。普通接続部３の左の位置で部分放電が発生
すると、コンデンサＣ₂と並列に位置する放電ギャップ
（ボイド）10が導体１ａと金属シース１ｂの間に電圧に
よって閃絡したと考えることができる。放電ギャップ10
とともに図示されているＣ_gはボイド部分の静電容量で
あり、Ｃ_iはボイドと直列になる静電容量である。その
ため、金属シース１ｂに高周波パルスが誘起され、これ
が検出インピーダンス６を介して大地に放流される。

ここで、放電ギャップ10の放電電圧Ｖ_gと、導体１ａと
金属シース１ｂ間に課電される電圧Ｖ_tの関係を第５図
(a)を用いて検討する。コンデンサＣ_i、Ｃ_g、Ｃ
_n（Ｃ₀、Ｃ₁、Ｃ₂………から放電位置と測定位置に応じ
て選択されるコンデンサの静電容量の和）は第４図に示
した通りであるが、新たにインダクタンスＬを挿入した
構成になっている。コンデンサＣ_nの両端に生じる電圧
変化ΔＶを求めると次のようになる。

実際の部分放電測定では、(1)式のΔＶを検出インピー
ダンス６を介して測定回路７に取り出すことになる。そ
の等価回路を第５図(b)に示す。第５図(b)ではコンデン
サＣ_nの端子電圧の変化をインダクタンスＬのインピー
ダンスで電源側に波及するのを阻止し、かつ、結合コン
デンサＣ_kで取り出し、それを検出インピーダンス６の
両端の電位差として検出する。検出インピーダンス６の
両端の電位差Ｖ_zは次のようになる。

Ｖ_z＝ｑ／Ｃ_n………(2) (2)式はコンデンサＣ_nの静電容量が小さい程、即ち、電
力ケーブルの長さが短い程検出感度が良好になることを
示している。ここで、ｇは見かけの部分放電電荷量であ
り、コンデンサＣ_k、Ｃ_nのインピーダンスは検出インピ
ーダンス６より十分小さいものとする。

次に、第６図(a)に第４図の検出インピーダンスＺから
みた等価回路を示す。第４図と同一の部分には同一の引
用数字、符号を用いたので重複する説明は省略するが、
Ｚ₀、Ｚ₁、Ｚ₂、Ｚ₃、Ｚ₄、Ｚ₅は導体１ａおよび金属シ
ース１ｂのインダクタンスおよび他相ケーブルとの距離
等によって定まるインピーダンスであり、Ｃ_T1、Ｃ_T2、
Ｃ_T3およびＣ_S1、Ｃ_S2、Ｃ_S3はクロスボンド線４を介し
てＲ相に接続されたＴ相およびＳ相の絶縁体によって形
成されるコンデンサである。第６図(b)は第６図(a)を更
に簡略化したものであり、Ｃ_aはＣ₀、Ｃ₁、Ｃ₄、Ｃ₅の
合成値であって結合コンデンサとして作用し、Ｚ_aは
Ｚ₀、Ｚ₁、Ｚ₄、Ｚ₅の合成値である。また、Ｃ_bはＣ_T1
〜Ｃ_T3、Ｃ_S1〜Ｃ_S3の合成値、Ｚ_bはＺ₂、Ｚ₃の合成値
である。

超高圧ＣＶケーブル線路の場合、電力ケーブル１の１条
長は約500mmであり、その静電容量は約0.1μＦである。
従って、第６図(b)において、Ｃ₂＋Ｃ₃は約0.2μＦとな
り、結合コンデンサとして作用するＣ_aは約0.4μＦとな
る。また、この線路の往復線路長が数kmになるので、部
分放電に基づく高周波パルスに対するインピーダンスＺ
_aは実質的に大きな値になる。第６図(b)においても、第
５図(b)の説明から明らかなように、放電ギャップ10に
おいて発生する部分放電を検出インピーダンス６に接続
された測定器７によって測定することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の部分放電測定方法によると、以下の理由
によって検出感度が低下する。

(1)大きな値のインピーダンスＺ_aが検出インピーダンス
６と直列になるため、パルス電圧が分圧される。このイ
ンピーダンスＺ_aは、Ｒ相で生じた部分放電によるパル
スが、距離が長く、かつ、Ｒ相との間に大きな間隔を有
する他相のシースに流れるため、必然的に大きくなる。

(2)検出インピーダンス６と並列にコンデンサＣ_bとイン
ピーダンスＺ_bが接続されているため、高周波パルスが
分流する。

(3)検出インピーダンス６に直列に接続されるコンデン
サの値がＣ₂＋Ｃ₃になるため、(2)式から算出されるＶ₂
の値が小さくなる。

従って、本発明の目的は高い検出感度の部分放電測定方
法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を実現するため、クロスボンド区間
の接地を絶縁接続部の金属シースに接続した接地ボンド
線で行い、この絶縁接続部の両金属シース間に挿入され
た検出インピーダンスを介して部分放電を検出する部分
放電測定方法を提供する。

〔実施例〕

以下、本発明の部分放電測定方法を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、単相電力ケーブル１
を絶縁接続部２および２Ａで接続することによりＲ、
Ｓ、Ｔの３相の地中電力ケーブル線路を構成している。
各クロスボンド区間の接地は絶縁接続部２と同じ構造を
有する絶縁接続部２Ａで行われる。絶縁接続部２Ａは普
通接続部の金属シースを一部剥離することによって金属
シースを分離した構造のものに置換しても良い。絶縁接
続部２Ａの金属シースは接地ボンド線５によってクロス
ボンド電流に耐える容量の検出インピーダンス６に接続
され、検出インピーダンス６はアースされ、また、検出
インピーダンス６には測定器７が接続されている。この
実施例では、Ｒ、Ｓ、Ｔの３相に検出インピーダンス６
および測定器７が接続されているが、何れか１つの相に
だけに接続しても良い。

第２図(a)は第１図のＲ相を回路的に示したものであ
り、導体１ａと金属シース１ｂの間にコンデンサＣ₁、
Ｃ₂、Ｃ₃、Ｃ₄が形成されている。検出インピーダンス
６はその中点で接地されており、その両端で測定器７に
接続されている。

第２図(b)は(a)の２Ａ部付近の回路構成を分布定数で示
したものであり、導体１ａはインダクタンスと抵抗ｒ
の直列回路で表わされ、金属シース１ｂはインダクタン
ス₀で表わされ、コンデンサＣ₂、Ｃ₃はＣ₂₀、Ｃ₂₁、
Ｃ₂₂およびＣ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂で表わされている。

以上の構成において、放電ギャップ10で示された位置で
部分放電が生じると、コンデンサＣ₂₁、Ｃ₂₀、………等
からコンデンサＣ_i、Ｃ_gへ電荷が流入する。このとき、
部分放電の位置に最も近いコンデンサＣ₂₁からの流入電
荷量が最大であるが、順次左へ移るにつれて電離量が減
少する。しかし、金属シース１ｂが絶縁接続部２Ａで絶
縁されているのでコンデンサＣ₃₀、Ｃ₃₁、Ｃ₃₂………等
からは電荷の流入がない。このため、検出インピーダン
ス６の両端に大きな電位差が発生する。このように、絶
縁接続部２Ａで部分放電が生じると、その左右に分布す
るコンデンサによって形成されるループ回路に電流が流
れるため、その電流通路のインピーダンスが非常に小さ
くなる。このため、雑音の侵入も少なくなり高感度の検
出が可能になる。部分放電の発生位置が絶縁接続部２Ａ
から遠くなると、電流パスが大きくなって検出感度が小
さくなるが、従来に比較すると遥かに大きな感度が得ら
れる。

尚、以上の実施例では、検出インピーダンスの中央で接
地したが、その一端で接地しても良い。また、検出イン
ピーダンスの両端の電位差を測定器に入力したが、それ
と同時に検出インピーダンスに直列に電流変成器を挿入
すると、電流変成器より出力される電流波形を観察する
ことによりその大きさと位相から地絡事故の方向を検出
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明の部分放電測定方法による
と、クロスボンド区間の接地を絶縁接続部の金属シース
に接続した接地ボンド線で行い、この絶縁接続部の両金
属シースに検出インピーダンスを挿入して部分放電を測
定するようにしたため、以下の効果を奏することができ
る。

(1)部分放電が発生する可能性が大きい地中配電線路の
接続部における部分放電を高感度で検出することができ
る。

(2)このため絶縁劣化の早期発見が可能になり、信頼性
を向上することができる。

(3)１つのクロスボンド区間は各相につき２つの絶縁接
続部と１つの普通接続部を有するのが通常である。本発
明では、その１つの普通接続部を絶縁接続部に代えるだ
けであるので、コストアップは最小限に抑えられる。

(4)部分放電測定用の絶縁接続部はクロスボンド電圧が
課せられないので簡易なもので良い。例えば、金属シー
スだけを隔絶し、外部半導電層はそのまま残しても良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図(a)、
(b)は第１図の等価回路を示し、(a)は集中定数型等価回
路、(b)は(a)の回路の一部分の分布定数型等価回路、第
３図は従来の部分放電測定方法を示す説明図、第４図は
第３図の構成を回路的に示した説明図、第５図(a)、(b)
は部分放電位置およびその測定方法の回路的説明図、第
６図(a)、(b)は第４図の等価回路図。 符号の説明 １……電力ケーブル、１ａ……導体 １ｂ……金属シース ２、２Ａ……絶縁接続部 ３……普通接続部 ４……クロスボンド線、５……接地ボンド線 ６……検出インピーダンス ７……測定器 10……部分放電発生位置（ボイド） Ｃｉ……ボイドと直列になる静電容量 Ｃｇ……ボイド部分の静電容量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁接続部の金属シースを隣接するケーブ
   ルスパンの他の１相の絶縁接続部の金属シースに接続し
   たクロスボンド部を有した地中電力ケーブル線路の部分
   放電測定方法において、 １つのクロスボンド区間の金属シースの接地をそのクロ
   スボンド区間に含まれる絶縁接続部を介して行い、 前記絶縁接続部の両金属シース間に検出インピーダンス
   を挿入して部分放電の測定を行うことを特徴とする部分
   放電測定方法。
2. 【請求項２】前記接地を行う絶縁接続部として少なくと
   も金属シースが隔絶されている絶縁接続部を使用する請
   求項第１項記載の部分放電測定方法。