JPH1019968A - 部分放電測定の校正装置 - Google Patents

部分放電測定の校正装置

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JPH1019968A
JPH1019968A JP17137996A JP17137996A JPH1019968A JP H1019968 A JPH1019968 A JP H1019968A JP 17137996 A JP17137996 A JP 17137996A JP 17137996 A JP17137996 A JP 17137996A JP H1019968 A JPH1019968 A JP H1019968A
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partial discharge
ground
pulse
common mode
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JP17137996A
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Kazuo Watanabe
和夫 渡辺
Yasuhiro Takahashi
康弘 高橋
Nobuo Kikuta
修夫 菊田
Katsuhiko Yamada
克彦 山田
Masahiro Kurokawa
正博 黒川
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NIPPON KEISOKKI SEIZOSHO KK
Fujikura Ltd
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NIPPON KEISOKKI SEIZOSHO KK
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波成分検出法による部分放電測定におい
て、対地浮遊静電容量とリード線のインダクタンスの影
響を除去して精度の良いかつ再現性の良い校正を可能に
する部分放電測定の校正装置を提供する。 【解決手段】 パルス発生器50から電極へパルスを伝
達するリード線52には、対地間静電容量Cxによる検
出への影響を除去するためのコモンモードフィルター5
6を設け、パルス発生器50の直列容量Csを、該直列
容量Csとリード52線のインダクタンスとの共振周波
数が校正に影響の無い周波数になるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ケーブル線路の部
分放電測定を高周波成分(数MHz〜数10MHz)を
測定することにより行う部分放電測定の測定精度を向上
させる校正器の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】CVケーブル線路の部分放電を絶縁接続
(IJ)の絶縁筒間に発生する高周波電圧(数MHz)
を測定することにより検出する高周波成分検出方法が検
討されている。
【0003】高周波成分検出法には直接ケーブル導体と
シース間にパルスを印加する直接法(直接校正法)と、
間接的にパルスを印加する間接法(間接校正法)とがあ
る。図6は、箔電極方式の部分放電測定絶縁接続部(I
J部)の間接校正法を示しており、図6の(a)はIJ
部の外観図、(b)は回路図である。G,Lは大地を示
す。
【0004】また、図7の(a)に直接法の回路図を
(b)に間接法の回路図を示す。この場合、ケーブルの
導体とシース間の特性インピーダンスをZd、シースと
大地間の特性インピーダンスをZeとして、それぞれの
特性インピーダンスで終端されているとすると、図
(a)のような直接法の回路図を、(b)のような間接
法の回路図をそれぞれ得る。C1〜C4は箔電極の静電
容量、RLは測定器の検出インピーダンス、Csは校正
器5の直列容量である。
【0005】ここで、1/{ω(C3//C4)}<<
RL、C1//C2>>Csとし、校正用パルス発生器
PGを定電流源とすると、等価回路は抵抗のみで表せる
ようになる。それぞれの等価回路を図8の(a)と
(b)に示す。
【0006】このような回路でRLに検出される電圧
は、直接法では(1)式になる。
【数1】
【0007】また、間接法では、(2)式になる。
【数2】
【0008】(1)式と(2)式からE0’=2E0とな
るので、間接法は直接法に比較して2倍の校正感度が得
られることになる。
【0009】また、実線路では、高圧充電部にアクセス
することが不可能であるため、校正は前記図6に示すよ
うに、ケーブル1,1同士のIJ部2の絶縁筒3両側の
防食層上に設けた箔電極3,4に校正器5(校正用パル
ス発生器PGと直列容量Csと筺体5aから主になる)
からパルスを注入することにより、間接的に行われる
(間接法)。IJ部2の両側の遮蔽は非接地状態であ
り、絶縁筒3両側で平衡回路になっている。
【0010】前記校正器5の性能は、校正の妥当性に影
響を及ぼす。上記の校正では、校正器5の両端子共に非
接地状態の遮蔽に接続するため、パルス発生器PG自体
は両端子大地に対して非接地状態になって(電気的に浮
いて)いる。従来のパルス発生器PGは、電源として電
池を用いることにより、非接地状態を構成している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、校正器
5の出力は、図9に示すようにパルス発生器PGの筺体
5a内部に格納された高圧側(H)と筺体5aに接続さ
れた低圧側(commonを通じて接地される)になっ
ている。IJ部2との両側の遮蔽と筺体5aは共に大地
に対して対地間浮遊容量Cx(対地間静電容量の一種)
を持つ。このような高周波成分検出法においては、場合
によっては、周波数が高くなるほど校正系の対地間浮遊
容量Cxとインダクタンスとの影響も出てくることが懸
念される。そこで、校正時のこれらの影響について検討
を行った。
【0012】(校正器の対地間浮遊容量による影響)図
10(a)は図6の等価回路を示す。
【0013】ここで、箔電極静電容量C1〜C4はイン
ピーダンスが小さいものとして無視すると、図10の
(b)の回路のように簡略化される。図から分かるよう
に、対地間浮遊容量Cxは右側の特性インピーダンス
(ケーブルシース〜大地間特性インピーダンス)Zeに
並列に入ることになる。例えば前記対地間浮遊容量Cx
が極めて大きくそのインピーダンスを0とすると、検出
インピーダンスRLの電圧E0は、
【数3】 となる。
【0014】また、対地間浮遊容量Cxが無いときの比
αは、
【数4】 となり、校正感度は低下する。
【0015】つまり、IJ部2の両側の遮蔽と校正器5
の筺体5aは、図11に示すように、共に大地に対して
対地間浮遊容量Cxを持っており、校正器5で上記のよ
うな校正を行った場合、高周波になればなるほどこの対
地間浮遊容量Cxによる結合のため、パルスの一部が校
正器5のリード線と大地間を流れ、試料に対するパルス
注入効率が低下する恐れが生じる。
【0016】図12は、間接法により出力電圧を各周波
数に対して求めた一例を示しており、直接法の検出レベ
ルを2倍にして併せて示している。図のように、周波数
が高くなるほど、対地間浮遊容量Cxの影響が大きくな
り、間接法の感度が低下することを示している。上記の
ように対地間浮遊容量Cxの影響があるので、校正器の
置き場所や人間接触の有無などの影響により校正値が変
化するという問題が生じる。
【0017】(リード線のインダクタンスによる影響)
箔電極4に接続された校正器5のリード線のインダクタ
ンスLsと校正器5の直列容量Csとの間で、共振を起
こす恐れがある。図13はその共振の影響として計算例
を示す。図には直接法×2を併せて示している。インダ
クタンスLs=1μH,Cs=10pF(C1,C2=
2000pF、Cx=0PpF)は約50MHzで共振
が起こり、共振周波数の周辺のみで校正感度が見かけ上
よくなっている。したがって、リード線の長さの違いに
よりインダクタンスLSが変化して共振レベルが変化す
る、すなわち校正値の変化が生じるので校正が一定しな
いという問題点が生じる。
【0018】さらに上記のように対地間浮遊容量および
リード線の長さ違いによる影響があるので、校正の再現
性が悪いという問題もある。
【0019】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、高周波成分検出法による部分
放電測定において、対地浮遊静電容量とリード線のイン
ダクタンスの影響を除去して精度の良いかつ再現性の良
い校正を可能にする部分放電測定の校正装置を提供する
ことを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。請求項1の発明は、電力
ケーブルの部分放電を絶縁接続部の絶縁筒間に発生する
高周波電圧の検出により測定するときに、前記絶縁筒両
側に設けた電極間にパルスを注入して間接的に部分放電
測定の校正を行う装置であって、パルス発生器から前記
電極へパルスを伝達するリード線には、対地静電容量に
よる検出への影響を除去するためのコモンモードフィル
ターを設け、パルス発生器の直列容量を、該直列容量と
リード線との共振周波数が校正に影響の無い周波数にな
るように設定することを特徴とする部分放電測定の校正
装置である。
【0021】請求項2の発明は、前記コモンモードフィ
ルターは、一対の信号リード線の外周に合わせて被せる
フェライトコアなどの高周波鉄心からなることを特徴と
する請求項1に記載の部分放電測定の校正装置である。
【0022】請求項3の発明は、前記リード線の先端に
位置しかつ電極に繋がる端子の手前に、コモンモードフ
ィルターとパルス発生器の直列容量とを設けたことを特
徴とする請求項1または2に記載の部分放電測定の校正
装置である。
【0023】請求項4の発明は、パルス発生器の筺体内
では直列容量を接続しないことを特徴とする請求項3に
記載の部分放電測定の校正装置である。
【0024】請求項1の発明においては、部分放電測定
を間接法により校正する装置であって、コモンモードフ
ィルターでリード線へ対地間静電容量の影響を除去する
ので、対地間静電容量の変化が、例えば校正装置の置き
場所や人間の接触の有無により生じても、その変化が影
響して校正値が変化することが解消される。それと共
に、パルス発生器の直列容量を、リード線の長さとの共
振周波数が校正に影響のない周波数になるように設定す
るので、リードの長さの違いによる校正値へ影響を無く
すことができる。さらに、対地間静電容量の影響とリー
ド線の長さによる影響とを除去できるので、再現性のあ
る精度の良い校正が可能になる。なお、前記共振現象の
対策としては、その外、校正器の端子−箔電極−中心導
体−箔電極−校正器の端子というループの面積をできる
だけ小さくするという対策を採ることができる。
【0025】請求項2の発明は、前記コモンモードフィ
ルターが、一対の信号リード線の外周に合わせて被せる
フェライトコアなどの高周波鉄心であるので、設置が容
易である。
【0026】請求項3の発明は、前記リード線の先端に
位置しかつ電極に繋がる端子の手前に、コモンモードフ
ィルターとパルス発生器の直列容量とを設けたので、一
括しフィルターおよび直列容量の素子を設けることがで
き、軽量小型化しやすく、取り扱いが極めて容易であ
る。
【0027】請求項4の発明は、パルス発生器の筺体内
では直列容量を接続しないので、筺体(校正器)が既存
のもの使用でき、利便性が高い。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に
係る部分放電測定の校正装置の説明図である。図1に示
すように、実施形態の校正装置は、校正器50とリード
線52と校正改良アダプター54とを備えるものであっ
て、前記図6に示して従来の校正器5に代えて用い間接
法による校正を行うものである。
【0029】校正器50は、従来の校正器で例えば内蔵
のコンデンサ容量は10pFである。さらに、校正改良
アダプター54は、コモンモードフィルターとして例え
ば一対のリード線52に被せて使用するフェライトコア
からなるコモンモードチョークと1pFのコンデンサを
有してなり、使用の際には前記校正器50の内蔵コンデ
ンサ(10pF)をパスして1pFのコンデンサをつな
ぐようになっている。
【0030】図2は前記校正装置をIJ部2の校正に使
用した説明図である。図6と同様部分には同一の符号を
付している。校正器50はパルスを発生してIJ部2に
リード線52を介してパルスを注入する。前記校正改良
アダプターの無い状態では、図2の(a)に示すよう
に、パルスはIJ部2に注入するとリード線52−対地
間浮遊容量Cx−大地−対地間浮遊容量Cx−校正器筺
体50aの経路でリード線〜大地間還流パルスが流れ
て、校正感度を低下させる。
【0031】これに対して、図2の(b)に示すよう
に、改良アダプター54を取り付けると、(c)に示す
ように、コモンモードフィルタ(56)の作用によりI
J部2への注入パルスは前記対地間浮遊容量Cxの影響
を受けなくなり、すなわち、前記(3)および(4)式
から対地間浮遊容量Cxがあるときと比較して校正感度
が向上する。
【0032】ここで、図3は、本発明により、校正器の
対地間静電容量が大きいと検出感度が低下することに対
してコモンモードフィルタを入れることと、校正用のリ
ード線のインダクタンスによる共振現象に対しては校正
器の直列容量を小さくすることを同時に施したときの計
算結果の一例を示すものである。この場合、箔電極の静
電容量がC1=C2=200pF、対地間静電容量Cx
=100pF、リード線のリアクタンスLS1=1μ
H、直列容量CS2=1pFとしている。図3では、3
MHz〜40MHzの範囲で間接校正=2×(直接校
正)が成立しており、広い周波数の範囲で高感度の校正
ができることが分かる。
【0033】上記の計算結果をもとに前記図1の構造の
校正改良アダプターを作製しその効果を調査した。この
アダプターを図4のように、電力ケーブルを同軸ケーブ
ル(例えば3D−2V)で模擬し模擬IJ部60の両側
に校正用と検出用の箔電極(200pF)62を設け
た。シースと大地間インピーダンス模擬として100Ω
の抵抗2つを設け終端にはマッチング抵抗として50Ω
の抵抗を接続した。試験端子はAは中心導体に、Bは外
部導体に、C、Dは箔電極にそれぞれ接続した。
【0034】上記の模擬IJ部について、直接校正(直
接法)でA−B間に校正パルスを入力し、間接校正(間
接法)ではC−D間に校正パルスを入力して、検出レベ
ルを測定し、その比(間接校正/直接校正)を求めた。
その求めた比は図5に示すようになり、感度がほぼ数M
Hz〜50MHzにわたって前記間接校正が直接校正の
2倍にほぼ一定になっていることがわかる。この結果か
ら、広い周波数帯域で校正感度が高く、かつ、共振点も
ないため再現性がよいことが理解される。
【0035】なお、前記共振現象の対策としては、その
外、校正器の端子−箔電極−中心導体−箔電極−校正器
の端子というループの面積をできるだけ小さくするとい
う対策を採ることができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明した通り請求項1の発明によれ
ば、コモンモードフィルターでリード線へ対地間静電容
量の影響を除去するので、対地間静電容量の変化が、例
えば校正装置の置き場所や人間の接触の有無により生じ
ても、その変化が影響して校正値が変化することが解消
される。
【0037】それと共に、パルス発生器の直列容量を、
リード線の長さとの共振周波数が校正に影響のない周波
数になるように設定するので、リードの長さの違いによ
る校正値へ影響を無くすことができる。さらに、対地間
静電容量の影響とリード線の長さによる影響とを除去で
きるので、再現性のある精度の良い校正が可能になる。
【0038】請求項2の発明は、前記コモンモードフィ
ルターが、一対のリード線の外周に合わせて被せるフェ
ライトコア等の高周波鉄心であるので、設置が容易であ
る。
【0039】請求項3の発明は、前記リード線の先端に
位置しかつ電極に繋がる端子の手前に、コモンモードフ
ィルターとパルス発生器の直列容量とを設けたので、一
括しフィルターおよび直列容量の素子を設けることがで
き、軽量小型化しやすく、取り扱いが極めて容易であ
る。
【0040】請求項4の発明は、既存のパルス発生器を
校正器に使用できて利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る部分放電測定の校正装
置の説明図である。
【図2】図1の作用の説明図であって、(a)は従来の
校正器を設けた例の説明図、(b)はコモンモードフィ
ルターの設置説明図、(c)はコモンモードフィルター
設置の回路説明図である。
【図3】本発明の計算例の線図である。
【図4】本発明を検証した模擬装置の例の説明図であ
る。
【図5】図4の試験例の線図である。
【図6】部分放電測定の間接校正法の説明図であって、
(a)は外観図で、(b)は電気回路説明図である。
【図7】部分放電測定の説明図であって、(a)は直接
法の回路図を(b)は間接法の回路図を示す。
【図8】図7の等価回路図を示し、(a)は直接法の等
価回路図を(b)に間接法の等価回路図を示す。
【図9】従来の校正器の回路説明図である。
【図10】(a)は図6の等価回路図、(b)は簡略回
路図である。
【図11】パルス注入効率低下の説明をする電気系路図
である。
【図12】間接法により出力電圧を各周波数に対して求
めた一例を示している線図である。
【図13】リード線の共振の影響の計算例を示す線図で
ある。
【符号の説明】
50 校正器(パルス発生器) 50a 筺体 52 リード線 54 改良アダプター 56 コモンモードフィルター Cs 直列容量 Cx 対地間静電容量(対地間浮遊容量)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊田 修夫 千葉県富津市新富42番1 株式会社フジク ラ富津工場内 (72)発明者 山田 克彦 東京都渋谷区広尾5丁目15番1号 株式会 社日本計測器製造所内 (72)発明者 黒川 正博 東京都渋谷区広尾5丁目15番1号 株式会 社日本計測器製造所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力ケーブルの部分放電を絶縁接続部の
    絶縁筒間に発生する高周波電圧の検出により測定すると
    きに、前記絶縁筒両側に設けた電極間にパルスを注入し
    て間接的に部分放電測定の校正を行う装置であって、 パルス発生器から前記電極へパルスを伝達するリード線
    には、対地間静電容量による検出への影響を除去するた
    めのコモンモードフィルターを設け、 パルス発生器の直列容量を、該直列容量とリード線との
    共振周波数が校正に影響の無い周波数になるように設定
    することを特徴とする部分放電測定の校正装置。
  2. 【請求項2】 前記コモンモードフィルターは、一対の
    信号リード線の外周に合わせて被せるフェライトコアな
    どの高周波鉄心からなることを特徴とする請求項1に記
    載の部分放電測定の校正装置。
  3. 【請求項3】 前記リード線の先端に位置しかつ電極に
    繋がる端子の手前に、コモンモードフィルターとパルス
    発生器の直列容量とを設けたことを特徴とする請求項1
    または2に記載の部分放電測定の校正装置。
  4. 【請求項4】 パルス発生器の筺体内では直列容量を接
    続しないことを特徴とする請求項3に記載の部分放電測
    定の校正装置。
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