JPH04140673A - 部分放電検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 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（ＰａｒｔｉａｌＤｌｓｃｌｌ
ａｒｇｅ　；　Ｐ　Ｄ　）を検出する部分放電検出装置
に関する。

［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Ｐ
Ｄ検出装置として、同調式検出法及びＡＥ（アコーステ
ィック・エミッション）センサを使用した方法によるも
のが提案されている。

同調式検出装置は、電力ケーブルの終端部の内部導体と
金属遮蔽層との間に、結合コンデンサ及び検出インビダ
ンスを直列に接続し、検出インビダンスの両端に生じた
電位差を数百ｋＨｚの同調周波数を持つ同調増幅器によ
って取出すようにしたものである。

しかしながらこの同調式検出装置は、内部導体から信号
を取り出す必要があるため、活線下での測定は困難であ
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ｋＨ
ｚであるため、周囲の雑音の影響を受は易く、シールド
ルーム内では良好な検出精度が得られるものの、布設後
のケーブルには適用が難しい。

また、ＡＥセンサを使用した装置は、部分放電によって
絶縁体内部を伝搬する弾性波をＡＥセンサで検出するよ
うにしたものであるが、この装置では、電気的なノイズ
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、位置によって検出感度が極端に低下す
るという問題点がある。

そこで、これらの欠点を解決する同調式検出法のひとつ
として、高帯域ＰＤ検出法も提案されている。即ち、部
分放電パルス及び周囲雑音の周波数分析を行うと、数Ｍ
Ｈｚ付近では、周囲雑音のレベルが非常に小さく、部分
放電パルスの周波数成分のみが検出されることが知られ
ている。萬帯域ＰＤ＠出法では、この点に着目し、部分
放電パルスのうちの５ＭＨｚ乃至８０ＭＨｚの周波数成
分を高帯域同調回路によって検出する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種のＰＤ検出装置を活線状態における電
力ケーブルの監視システムに応用する場合、作業者がＰ
Ｄパルスとノイズとを容易に識別できるシステムが必要
である。

しかしながら、上述した従来の高帯域ＰＤ検出法では、
突発的に高い周波数成分を持ったノイズが混入したとき
に、これとＰＤパルスとを容易に峻別することができな
いという問題点があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって
、部分放電パルスとノイズとを容易に識別することがで
きる部分放電検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る部分放電検出装置は、電力ケーブルの防食
層又はプラスチックソース等の被覆層上に装着され部分
放電パルスによって前記電力ケーブルの内部に発生し金
属シース又は金属遮蔽層等の外側金属層を伝播する信号
の高周波成分を前記被覆層を介して受信すると共に前記
高周波成分によって共振する検出手段と、この検出手段
の出力のスペクトルを出力するスペクトルアナライザと
を有することを特徴とする。

［作用コ 本発明によれば、検出手段が部分放電パルスを受信する
と、検出手段は上記部分放電パルスに含まれる特定の高
周波成分によって共振し、その高周波成分の信号のみを
増幅して出力する。ここで、上記高周波成分が５ＭＨｚ
乃至６０ＭＨｚであると、ノイズ成分の影響が十分に排
除され、部分放電パルスを高い感度で検出することがで
きる。

一方、突発的に高い周波数成分のノイズが混入すると、
検出手段から出力が現われるが、この発明では、検出手
段の出力を更にスペクトルアナライザに供給しているの
で、突発的なノイズは、スペクトルとして現われない。

これに対し、部分放電は一旦発生すると連続的に発生し
、監視対象の破壊前には、その頻度が増大する。したが
って、このＰＤパルスについては、スペクトルアナライ
ザに表示され、観測されることになる。

したがって、この発明によれば、単にスペクトルアナラ
イザにスペクトルとして観測されたかどうかのみで、Ｐ
Ｄパルスとその他のノイズとを明確に識別することがで
き、監視作業を行う作業者の負担を軽減することができ
る。

また、スペクトルアナライザの画面上のパターンをコン
ピュータに記憶させておき、パターン認識技術により自
動絶縁診断システムを構築することも可能である。

［実施例コ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図は、本発明の第１の実施例に係る部分放電検出装
置の構成を示すブロック図である。

この装置は、部分放電を検出すべき電力ケーブル１に取
り付けられたセンサ６と、このセンサ６の出力を増幅す
る広帯域増幅器７と、この広帯域増幅器７の出力のスペ
クトルを表示するスペクトルアナライザ８とにより構成
されている。

検出対象である電力ケーブル１は、例えば２７５ｋＶの
Ｃｖケーブルで、第２図に示すように、内部導体１１、
内部半導電層１２、ケーブル絶縁体（ＸＬＰＥ）１３、
外側金属層としての金属遮蔽層１４及び被覆層としての
プラスチックソース１５を、中心からこの順に同軸配置
してなるものである。この電力ケーブル１は、第１図に
示すように、所定の長さになるように、接続部４ａ、４
ｂを介して複数接続され、その終端部２　ａ　＋　２　
ｂの内部導体１１が、高圧電源線３に接続されたものと
なっている。また、この電力ケーブル１の金属遮蔽層１
４は、終端部２　ａ　＋　２　ｂ及び接続部４ａ＋４ｂ
等において適宜接地されている。

センサ６は、電力ケーブル１のプラスチックソース１５
の外周に装着されている。このセンサ８の一例を第３図
に示す。即ち、金属製のシールドケース２１は、その一
方に開口部が形成されたものである。この開口部は、ア
ルミナ等の絶縁板２２によって閉塞されている。シール
ドケース２１の内部には、一方に電極２４が蒸着形成さ
れた圧電素子２３が収容されている。圧電素子２３は、
電極形成面と反対側の面が上記絶縁板２２に密着固定さ
れたものとなっている。この圧電素子２３は、例えばチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）がらなり、電力ケーブル
１のプラスチックソース１５と合わせて約５００ｐＦの
容量及び１０ＭＨｚ以上の高周波フィルタ特性を有した
ものとなっている。この圧電素子２３の電極２４は、リ
ード線２５を介してシールドケース２工に取り付けられ
た同軸コネクタ２６の内部導体に接続されている。

次に、このように構成された本実施例に係る部分放電検
出装置の動作について説明する。

いま、電力ケーブル１の等価回路は第４図に示すような
回路と考えるのが一般的である。即ち、内部導体１１、
金属遮蔽層１４及び終端部２　ａ　＋２ｂ及び接続部４
ａ、４ｂの接地線は、ＲＬ直列回路となる。内部導体１
１と金属遮蔽層１４とは、両者の間に介在するケーブル
絶縁体１３の容量を介して結合されている。また、検出
部りは、センサ６とプラスチックソース１５とを合わせ
た結合容量と、測定器の入力インビダンスとから構成さ
れる。

ケーブル絶縁体１３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１２＋ｊ２′、・
・・で示す同軸モードと、同図中１＋＋１１　　＋　・
・・＋　　１３＋　　１３’＋　・・・で示す対地帰路
モードとに別れて伝播する。これにより、検出部りには
、ｌｉ＋１％に示す電流が流れるので、この電流をセン
サ６が検出することになる。

第５図Ａに、センサ６を使用した測定系の周波数応答結
果を示す。但し、電力ケーブル１は２０ｍとし、−放電
発生点及び接地点からセンサ６までの距離を夫々２ｍ＋
　　４ｍと仮定した。また、比較のため、従来の同調式
測定法の周波数応答を同図中Ｂに示した。図から分かる
ように、高周波成分はプラスチックソース１５上からで
も検出可能であり、例えば真の放電電荷量ｔｏｏｐｃの
部分放電発生時には、５０ＭＨｚの成分のみで約２０ｍ
Ｖ得ることができた。センサ６を使用した場合の測定系
の共振周波数は、電力ケーブル１や接地点までの距離等
によって若干変動するが、３０ＭＨ２乃至８０ＭＨｚの
範囲に設定することができる。

一方、外部ノイズについて考察すると、第５図に示すよ
うに、ヒータ及びモータ等による気中伝播ノイズ領域Ｎ
！は、３　Ｍ　Ｈｚ以下に分布し、放送電波によるノイ
ズ領域Ｎ２は、８０ＭＨｚ及び２００ＭＨｚ付近に分布
している。従って、同図Ｂに示す従来の同調法では検出
信号が完全にノイズ領域Ｎ１に含まれてしまったが、本
実施例のセンサ６による測定系の共振周波数である３ｏ
乃至Ｅｉ　ＯＭＨｚは、最も雑音が少ない領域に存在し
、Ｓ／Ｎの良好な測定を行うことができる。

このセンサ６の出力は、広帯域増幅器７で増幅されたの
ち、スペクトルアナライザ８でそのスペクトルが抽出さ
れる。スペクトルアナライザ８での測定は、測定器の時
間掃引がｍｓ又はＳオーダと遅く、その間に何発か信号
が入らないと観測することができない。したがって、突
発的なノイズ成分はスペクトルとしては現われない。こ
れに対し、部分放電は発生直後はゆっくりとした周期で
繰り返され、電力ケーブル１の破壊直前では、その発生
頻度が増大する傾向を持っているので、スペクトルアナ
ライザ８にスペクトルとして現われる。したがって、ス
ペクトルアナライザ８に現われたスペクトルは、部分放
電によるものと判定することができる。

第６図は部分放電パルスとその周波数成分を、第７図は
プラスチックソース１５上に現われる信号とその周波数
成分を、また、第８図はセンサ６の出力信号とこれをス
ペクトルアナライザで観測したスペクトルを夫々示すグ
ラフ図である。

第６図（ａ）に示す部分放電パルスの同図（ｂ）に示す
スペクトルには、外部ノイズが重畳している。また、第
７図（ａ）に示すプラスチックソース１５上の同図（ｂ
）に示すスペクトルには、低い周波数のノイズは含まれ
ていないものの、放送周波数帯域のノイズは除去されて
いない。これに対し、第８図（ａ）に示すセンサ６の出
力信号の１１１（ｂ）に示すスペクトルには、ノイズ成
分が除去されたＰＤパルス成分のみが観測されている。

シタ力って、監視作業者は、このパターン力検出された
ときのみ、部分放電が発生していると判断すればよく、
ＰＤパルスの識別が極めて容易になる。また、このパタ
ーンを自動的に検出することにより、ＰＤパルスの自動
監視システムの実現も可能である。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、ＰＤパルスに含ま
れる高周波成分によって共振する検出手段の出力を、更
にスペクトルアナライザを通して観測することにより、
ＰＤパルスとその他のノイズとを容易に識別することが
可能になり、監視作業の容易化及び自動化を図ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るＰＤ検出装置のブ
ロック図、第２図は同装置における電力ケーブルの断面
図、第３図は同装置におけるセンサの断面図、第４図は
同装置における電力ケーブル及び検出系の等価回路図、
第５図は同装置における検出系の周波数応答特性を示す
グラフ図、第６図は部分放電パルスとその周波数成分を
示すグラフ図、第７図はプラスチックソース上に現われ
る信号とその周波数成分を示すグラフ図、第８図はセン
サの出力信号とスペクトルアナライザで観測したスペク
トルとを示すグラフ図である。 １：電力ケーブル、２ａ＋２ｂ；終端部、３：電圧電源
線、４ａ、４ｂ；ジヨイント部、６；センサ、７；広帯
域増幅器、８；スペクトルアナライザ、１１；内部導体
、１２；内部半導電層、１３：ケーブル絶縁体、１４；
金属遮断層、１５；プラスチックソース、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力ケーブルの防食層又はプラスチックソース等
   の被覆層上に装着され部分放電パルスによって前記電力
   ケーブルの内部に発生し金属シース又は金属遮蔽層等の
   外側金属層を伝播する信号の高周波成分を前記被覆層を
   介して受信すると共に前記高周波成分によって共振する
   検出手段と、この検出手段の出力のスペクトルを出力す
   るスペクトルアナライザとを有することを特徴とする部
   分放電検出装置。
2. （２）前記検出手段は、その共振周波数が５ＭＨｚ乃至
   ６０ＭＨｚである圧電センサからなるものであることを
   特徴とする請求項１に記載の部分放電検出装置。