JPH04223281A - 部分放電発生方向判別方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は部分放電発生方向判別方
法および装置に関し、特に金属遮蔽層を有するケーブル
の部分放電発生方向の判定を行う部分放電発生方向判別
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】部分放電の発生箇所が測定場所からどち
らの方向にあるかを判別することは、部分放電の検出に
関して重要である。

【０００３】原子力発電所で用いられる高電圧誘導電動
機の部分放電を、外来雑音と識別することを目的として
、駆動ケーブル中の部分放電パルスの伝播方向を判別し
、これに基づいて部分放電と外来雑音を識別する試みが
なされている。その一つとして、図６に示すような回路
的構成により、伝播波の電圧波、電流波の波形を検出し
て、その波形の関係により判別する方法がある。この方
法について以下に説明する。

【０００４】図６で、電源６１と電動機６２とを結ぶ駆
動ケーブル６３の途中に、導体と大地の間に結合コンデ
ンサ６４と検出抵抗６５を直列に接続し、結合コンデン
サ６４と検出抵抗６５の間に電圧波増幅回路６６の入力
端子を接続する。また駆動ケーブル６３を囲む高周波零
相変流器６７を設け、これを電流波増幅回路６８に接続
する。電圧波増幅回路６６と電流波増幅回路６８の出力
を判別回路６９に接続し、判別回路６９の出力を計数回
路６０に接続する。

【０００５】図６の構成の動作は以下の通りである。判
別回路６９内では、電圧波増幅回路６６および電流波増
幅回路６８の出力波が、それぞれ設定された或るレベル
を超えると、それぞれの整形パルスが生じ、これらのパ
ルスが同時に発生すると、判別回路６９により部分放電
パルスであると判定され、パルスが発生し、計数回路６
０で計数される。この計数値は実質的に電動機側で生じ
たパルスの数であると推定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の方法は、金属遮蔽層を有する活線状態の電力ケー
ブルには適用できない。その理由の一つは、内部高圧導
体を流れる部分放電パルス電流と、金属遮蔽層を流れる
部分放電パルス電流とが、打ち消し合うため、零相変流
器の出力がほとんど生じないことであり、他の理由は、
結合コンデンサを接続するのに高圧導体の露出している
部分を利用しなければならないので、例えば、開閉所、
変電所のように、測定点から遠隔の場所に結合コンデン
サを設けることになる場合があり、検出感度が低下する
。また、高圧導体の露出している部分で結合コンデンサ
を接続する必要があるため、活線状態で測定するには安
全上問題を生ずる。

【０００７】それ故、本発明の目的は、金属遮蔽層を有
するケーブルから成る電力ケーブル線路において部分放
電発生方向の判定を行う方法を実現することである。

【０００８】本発明の他の目的は、金属遮蔽層を有する
ケーブルから成る電力ケーブル線路において部分放電発
生方向の判定を行う装置を実現することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の部分放電発生方
向判定方法においては、金属遮蔽層を有するケーブルか
ら成る電力ケーブル線路において部分放電発生方向の判
定を行う方法を実現するため、部分放電に基づいてケー
ブルの金属遮蔽層に生ずるパルス電圧の極性を検出し、
また部分放電に基づいて金属遮蔽層の長さ方向に沿って
流れるパルス電流の方向を検出し、これらに基づいて部
分放電パルスの伝播方向、すなわち部分放電発生方向（
測定場所を基準とする）を判定するようにした。金属遮
蔽層に生ずるパルス電圧の極性を検出するには、金属遮
蔽層に生ずるパルス電圧を直接検出して、極性を定めて
もよいが、金属遮蔽層の外側の絶縁シース（ビニル樹脂
防蝕層等）の外周に設けた金属箔電極と大地の間に生ず
るパルス電圧、あるいは絶縁接続部を介して隣接する金
属遮蔽層の間に生ずるパルス電圧の極性を検出して、金
属遮蔽層に生ずるパルス電圧の極性を定めることもでき
る。金属遮蔽層の長さ方向に沿って流れるパルス電流の
方向は、ケーブルに巻かれたスパイラル状金属遮蔽層（
ワイヤシールド）の外側に設けられたコイルの両端、あ
るいは適当な距離を隔てたケーブル上の２点間に、検出
インピーダンスを接続し、その両端に生ずる高周波パル
スの極性を検出して、定めることができる。本発明の部
分放電発生方向判定方法は、活線状態の電力ケーブル線
路での判定にも適用できる。

【００１０】本発明の部分放電発生方向判定装置におい
ては、金属遮蔽層を有するケーブルから成る電力ケーブ
ル線路において部分放電発生方向の判定を行う装置を実
現するため、部分放電に基づいてケーブルの金属遮蔽層
に生ずるパルス電圧の極性を検出する手段と、金属遮蔽
層の外側に設けられた、金属遮蔽層の長さ方向に沿って
流れるパルス電流の方向を検出する手段と、これらの手
段により検出されたパルス電圧の極性およびパルス電流
の方向に基づいてパルスの伝播方向を判定する判定手段
とで、構成した。パルス電圧の極性を検出する手段とし
ては、例えば、ワイヤシールド等の金属遮蔽層と大地の
間に接続したインピーダンス、金属遮蔽層の外側の絶縁
シースの外周に設けた金属箔電極と大地の間に接続した
インピーダンス、あるいは絶縁接続部の両側の金属遮蔽
層間に接続したインピーダンスを利用することができる
。金属遮蔽層の外側に設けて、金属遮蔽層に沿って流れ
るパルス電流の方向を検出する手段としては、例えば、
ケーブルに巻かれたスパイラル状金属遮蔽層（ワイヤシ
ールド）の外側に設けたコイルと、このコイルの両端に
接続された検出インピーダンス、あるいは金属遮蔽層上
の適当な距離を隔てた２点に接続された検出インピーダ
ンスを利用することができる。

【００１１】以下に実施例を示し、本発明のさらに詳細
な説明とする。

【００１２】

【実施例１】本発明による部分放電発生方向判定方法に
用いた構成（部分放電発生方向判定装置）を図１に示す
。図１で、ケーブル１はワイヤシールドケーブルで、ワ
イヤシールド１ａはケーブル１の絶縁層（図示せず）の
外側に、適当な巻きピッチで、Ｓ撚り、Ｚ撚りまたは交
互にＳ撚り、Ｚ撚りになるように、巻き付けられている
。絶縁接続部２の絶縁体３の両側の金属シース４Ａ，４
Ｂの間に検出インピーダンス５が接続されている。検出
インピーダンス５には増幅器５ａが接続されている。 ワイヤシールド１ａの外側にはコイル６が、ワイヤシー
ルド１ａに流れる電流により生ずる磁束と鎖交するよう
に、設けられている。コイル６の巻き方向はワイヤシー
ルドの巻き方向に対し減極性である（図中：で示した）
。コイル６の両端には、負荷抵抗７と検出インピーダン
ス８が並列に接続されている。検出インピーダンス８に
は増幅器８ａが接続されている。増幅器５ａと増幅器８
ａの各出力は、オシロスコープ９に接続されると同時に
演算装置１０にも接続されている。演算装置１０はメモ
リ１０ａを有し、電圧波および電流波に関する入力信号
は演算前にメモリ１０ａに記憶される。

【００１３】上記構成の動作を以下に説明する。図１の
右側または左側から部分放電パルスが到来すると、電圧
波パルスに基づき、絶縁接続部２の両側の金属シース４
Ａ，４Ｂには電圧波パルス信号が生じ、検出インピーダ
ンス５の両端の電位差として、増幅器５ａを介して検出
され、オシロスコープ９で観測されるとともに、メモリ
１０ａに記憶される。一方、ワイヤシールド１ａにも、
部分放電パルスに基づき何れかの向きに電流が流れ、ワ
イヤシールド１ａに巻かれたコイル６中にいずれかの向
きの誘導電流が生ずる。この誘導電流に基づき、検出イ
ンピーダンス５の両端に電位差が生じ、増幅器８ａを介
してオシロスコープ９で電圧波パルス信号とともに観測
され、同時にメモリ１０ａに記憶される。演算装置１０
では、メモリ１０ａに記憶された電圧波および電流波パ
ルスの極性の関係からパルス伝播方向が判定され、結果
は適当な表示手段（図示せず）で表示される。表示手段
としてオシロスコープ９を利用してもよい。

【００１４】例えば、図１の右側から部分放電パルスが
到来し、その極性は内部導体側がプラス、ワイヤシール
ド側がマイナスであると仮定する。金属シース４Ａ，４
Ｂに生ずるパルスの極性は、左側の金属シース４Ａがプ
ラス、右側の金属シース４Ｂがマイナスを示す。一方、
ワイヤシールドには、図１の右側から来た部分放電パル
スに基づき、図の右側から左側に向かってパルス電流が
流れる。コイル６の巻き方向はワイヤシールドの巻き方
向に対し減極性であるから、コイル６中には図の左側か
ら右側に向かう誘導電流が生じ、検出インピーダンス８
の両端に生ずる電位差は、左側の端子Ｃがマイナス、右
側の端子Ｄがプラスの極性を示す。従って、実際の部分
放電発生方向判定に際して、このような極性の関係が得
られたとき、部分放電パルスが右側から到来したと判定
することができる。

【００１５】パルス電圧の極性が反対、すなわち内部導
体側がマイナス、ワイヤシールド側がプラスである場合
には、絶縁接続部２の金属シース４Ａがマイナス、右側
の金属シース４Ｂがプラスを示し、またワイヤシールド
に流れる電流の方向は左側から右側になるので、検出イ
ンピーダンス８の両端に生ずる電位差は、左側の端子Ｃ
がプラス、右側の端子Ｄがマイナスの極性を示す。すな
わち、部分放電パルスが右側から到来するときは、部分
放電パルスの極性の如何によらず、絶縁接続部２の両側
の金属シース４Ａ，４Ｂの極性と検出インピーダンス５
に生ずる電位差の極性が反対になる。それ故、このよう
な極性の関係が得られるときは、部分放電パルスが右側
から到来したと判定される。

【００１６】同様にして、部分放電パルスが左側から到
来するときは、部分放電パルスの極性の如何によらず、
金属シース４Ａ，４Ｂの極性と検出インピーダンス８に
生ずる電位差の極性が同一になる。絶縁接続部２の両側
の金属シース４Ａ，４Ｂの極性と検出インピーダンス８
に生ずる電位差の極性の相互関係と、部分放電パルスの
到来する方向とを、表１にまとめた。この表を利用して
、部分放電パルスの到来する方向が判定される。なお、
表１には、金属シース４ＡをＡ、金属シース４ＢをＢと
して表示した。

【００１７】 表１は、コイル６の巻き方向がワイヤシールドの巻き方
向に対し減極性である場合についてのもので、ワイヤシ
ールドに対し巻き方向が反対の場合には、コイルの両端
Ｃ，Ｄにおける極性が反対になるから、接続部Ａ，Ｂと
の極性の相対関係が同一になるとき、パルスの到来方向
が右から左と判定する。表１の関係によるパルス到来方
向の判定は、メモリ１０ａに記憶された電圧波と電流波
各パルスの極性に基づき、演算装置１０によって行われ
る。

【００１８】

【実施例２】電圧波パルスの検出を、普通接続部等の金
属遮蔽層からの接地線（引出線）と大地の間に挿入した
検出インピーダンスによって行う例を、図２に示す。ケ
ーブル１、ワイヤシールド１ａは、図１と同じである。 普通接続部等の金属遮蔽層からの接地線（引出線）２１
と大地の間に、電圧波パルスを検出するための検出イン
ピーダンス２２が挿入されている。また、ワイヤシール
ド上の２点Ｃ２　，Ｄ２　に、電流波を検出するための
検出インピーダンス２３の両端が接続されている。検出
インピーダンス２２および検出インピーダンス２３は、
実施例１と同様、増幅器にそれぞれ接続され、その出力
はオシロスコープおよび演算装置に接続されている。図
２ではこれらの図示を省略した。

【００１９】上記構成の動作を以下に説明する。図２の
右側または左側から部分放電パルスが到来すると、接地
線２１と大地の間に挿入された検出インピーダンス２２
に、電圧波パルスに基づく電位差が生ずる。この電位差
は、部分放電パルスの伝播方向と極性に応じた極性を有
する。また、ワイヤシールドに長さ方向にいずれかの向
きにパルス電流が流れ、Ｃ２　とＤ２　の２点間のワイ
ヤシールドが有するインダクタンスに基づく電位差（高
周波パルス電圧）が検出インピーダンス２３に生ずる。 これらの電位差は、それぞれ増幅器を介して増幅されて
、オシロスコープで観測され、同時に演算装置のメモリ
に記憶される。実施例１と同様に（例えば表１に示した
関係を利用して）、メモリに記憶された電圧波と電流波
各パルスの極性に基づき、演算装置によってパルス到来
方向の判定が行われる。

【００２０】

【実施例３】電圧波パルスの検出を、ケーブルのビニル
樹脂防蝕層の外側に設けた金属箔電極と大地の間に挿入
した検出インピーダンスにより行う例を、図３に示す。 ケーブル１とワイヤシールド１ａは図１と同じである。 ケーブルのビニル樹脂防蝕層１ｂの外側に金属箔電極３
１が設けられており、これと大地の間に検出インピーダ
ンス３２が接続されている。ビニル樹脂防蝕層１ｂは金
属箔電極３１が設けられた部分以外では図示を省いた。 検出インピーダンス３２は、実施例１と同様、増幅器に
接続され、その出力はオシロスコープおよび演算装置に
接続されているが、図３ではこれらの図示を省略した。 ワイヤシールド上の２点Ｃ２　とＤ２　に接続された検
出インピーダンス２３は、図２と同じである。

【００２１】上記構成の動作を以下に説明する。図３の
右側または左側から部分放電パルスが到来すると、ケー
ブルのワイヤシールド１ａ（ワイヤシールド以外の金属
遮蔽層でもよい）と金属箔電極３１との間の静電容量を
介して、高周波パルス電圧が金属箔電極３１と大地の間
に発生し、検出インピーダンス３２の両端の電位差とし
て検出される。また、ワイヤシールド１ａの長さ方向に
いずれかの向きにパルス電流が流れ、Ｃ２　とＤ２　の
間に接続された検出インピーダンス２３に、電流波パル
スが生ずる。これらの電位差は、実施例２と同様に、増
幅器により増幅されて、オシロスコープで観測され、同
時に演算装置のメモリに記憶される。メモリに記憶され
た極性の情報に基づき、実施例１と同様に、演算装置に
よってパルス到来方向の判定が行われる。

【００２２】実施例２および実施例３においては、電流
波パルスをワイヤシールド１ａ上の２点間に接続された
検出インピーダンス２３により検出したが、実施例１の
ようなワイヤシールドの外側に設けたコイルと検出イン
ピーダンスを用いてもよい。

【００２３】

【実施例４】実施例１の方法を用いる際、観測点におけ
るワイヤシールド１ａの巻き方向が不明なことが往々に
してある。この場合、ワイヤシールド１ａの外側に巻き
付けたコイル６の巻き方向とワイヤシールド１ａの巻き
方向との関係を知ることができないため、部分放電の方
向判定ができない。このような場合、図４に示すように
、パルス注入のためのコイル４１を、電流波検出用のコ
イル６に対し右（または左）側の適当な位置でワイヤシ
ールドの外側に巻き付け、その両端をパルス発生器４２
に接続する。

【００２４】パルス発生器４２から既知極性のパルスを
コイル４１を介してケーブル線路に注入すると、電流波
検出用のコイル６の両端にいずれかの極性のパルス電圧
が発生する。この極性から、電流波検出用のコイル６の
巻き方向がワイヤシールドに対して加極性か減極性かを
知ることができる。

【００２５】

【実施例５】実施例１においては電流波パルス検出用コ
イル６を絶縁接続部２の片側（図で右側）だけに設けた
が、本例では、図５に示すように、絶縁接続部２の左側
にも電流波パルス検出用コイル５１を設けた。コイル５
１には負荷抵抗５２と検出インピーダンス５３が並列に
接続されている。検出インピーダンス５３は増幅器５４
の入力側に接続され、増幅器５４の出力側はオシロスコ
ープ９および演算装置１０に接続されている。

【００２６】図５の構成による部分放電発生箇所の判定
の手順は以下の通りである。絶縁接続部２の両側につい
て、実施例１と同様の方法で部分放電パルスの伝播方向
を判定する。もし絶縁接続部２の両側で伝播方向が同じ
なら、部分放電は絶縁接続部２（またはその付近）以外
で発生していると判断される。伝播方向が反対であれば
、絶縁接続部２で発生している可能性が強い。

【００２７】以上の各実施例では、いずれも活線状態で
部分放電発生方向の判定を行っているが、本発明の方法
および装置は、停電状態での部分放電発生方向の判定に
も、もちろん適用できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法によると、金属遮蔽層を有
するケーブルから成る電力ケーブル線路において、部分
放電発生方向の判定を精度よく行うことができる。本発
明の方法によると、このような部分放電発生方向の判定
を活線状態でも安全に行うことができる。

【００２９】また本発明の装置によると、金属遮蔽層を
有するケーブルから成る電力ケーブル線路において、部
分放電発生方向の判定を精度よく行うことができる。特
に、このような部分放電発生方向の判定を活線状態でも
安全に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による部分放電発生方向の判定
方法の一実施例に用いた構成を示す説明図である。

【図２】図２は、本発明による部分放電発生方向の判定
方法の別の実施例に用いた構成を示す説明図である。

【図３】図３は、本発明による部分放電発生方向の判定
方法の第三の実施例に用いた構成を示す説明図である。

【図４】図４は、本発明による部分放電発生方向の判定
方法の第四の実施例に用いた構成を示す説明図である。

【図５】図５は、本発明による部分放電発生方向の判定
方法の第五の実施例に用いた構成を示す説明図である。

【図６】図６は、従来の部分放電発生方向の判定方法を
示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　ケーブル　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１ａ　　　　ワイヤシールド １ｂ　　　　　　ビニル樹脂防蝕層　　　　　　　　　
　　　　　２　　　　絶縁接続部 ３　　　　絶縁体　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４Ａ，４Ｂ　　　　金属遮蔽層 ５　　　　検出インピーダンス　　　　　　　　　　　
　　　５ａ　　　　増幅器 ６　　　　コイル　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　７　　　　負荷抵抗 ８　　　　検出インピーダンス　　　　　　　　　　　
　　　８ａ　　増幅器９　　　　オシロスコープ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１０　　　　演算装置 １０ａ　　メモリ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２１　　　　接地線 ２２　　　　検出インピーダンス　　　　　　　　　　
　　２３　　　　検出インピーダンス ３１　　　　金属箔電極　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３２　　　　検出インピーダンス ４１　　　　パルス注入用コイル　　　　　　　　　　
　　４２　　　　パルス発生器 ５１　　　　電流波パルス検出用コイル　　　　　　５
２　　　　負荷抵抗 ５３　　　　検出インピーダンス　　　　　　　　　　
　　５４　　　　増幅器 ６０　　　　計数回路　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　６１　　　　電源６２　　　　電動機　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６３
　　　　駆動ケーブル ６４　　　　結合コンデンサ　　　　　　　　　　　　
　　　　６５　　　　検出抵抗 ６６　　　　電圧波増幅回路　　　　　　　　　　　　
　　　　６７　　　　高周波零相変流器 ６８　　　　電流波増幅回路　　　　　　　　　　　　
　　　　６９　　　　判別回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属遮蔽層を有するケーブルの部分放
   電発生方向を判定する方法において、前記金属遮蔽層に
   生ずるパルス電圧の極性を検出し、前記金属遮蔽層の長
   さ方向に沿って流れるパルス電流の方向を検出し、前記
   パルス電圧の極性および前記パルス電流の方向から部分
   放電パルスの伝播方向を判断し、測定場所を基準とした
   部分放電発生方向を判定することを特徴とする、部分放
   電発生方向判定方法。
2. 【請求項２】　　前記ケーブルは絶縁接続部を有し、前
   記パルス電圧の極性の検出は、前記絶縁接続部を介して
   隣接する前記金属遮蔽層の間に生ずるパルス電圧の極性
   を検出することにより行われる、請求項１の部分放電発
   生方向判定方法。
3. 【請求項３】　　前記ケーブルは前記金属遮蔽層の外周
   を被覆する絶縁シースを有し、前記パルス電圧の極性の
   検出は、前記絶縁シースの外側に箔状電極を設け、この
   箔状電極と大地の間に生ずるパルス電圧の極性の検出に
   より行われる、請求項１の部分放電発生方向判定方法。
4. 【請求項４】　　前記金属遮蔽層は前記ケーブルに巻か
   れたスパイラル状金属遮蔽層であり、前記パルス電流の
   方向の検出は、前記スパイラル状金属遮蔽層の外側にコ
   イルを設け、このコイルに生ずるパルス電流の極性の検
   出により行われる、請求項１乃至３の部分放電発生方向
   判定方法。
5. 【請求項５】　　前記パルス電流の方向の検出は、前記
   金属遮蔽層の長さ方向の２点間に検出インピーダンスを
   接続し、この検出インピーダンスの両端に生ずるパルス
   電圧の極性の検出により行われる、請求項１乃至３の部
   分放電発生方向判定方法。
6. 【請求項６】　　金属遮蔽層を有するケーブルにおいて
   部分放電発生方向の判定を行う部分放電発生方向判定装
   置において、前記金属遮蔽層に生ずるパルス電圧の極性
   を検出する手段と、前記金属遮蔽層の長さ方向に沿って
   流れるパルス電流の方向を検出する手段と、これらの手
   段により検出されたパルス電圧の極性およびパルス電流
   の方向に基づいて部分放電パルスの伝播方向を判定する
   判定手段とから成ることを特徴とする、部分放電発生方
   向判定装置。
7. 【請求項７】　　前記パルス電圧の極性を検出する手段
   は、前記絶縁シースの外側に設けた箔状電極、および該
   電極と大地の間に接続された検出インピーダンスから成
   る、請求項６の部分放電発生方向判定装置。
8. 【請求項８】　　前記ケーブルは絶縁接続部を有し、前
   記パルス電圧の極性を検出する手段は、前記絶縁接続部
   の両側の前記金属遮蔽層間に接続され、該金属遮蔽層間
   のパルス電圧の極性を検出する手段である、請求項６の
   部分放電発生方向判定装置。
9. 【請求項９】　　前記金属遮蔽層は前記ケーブルに巻か
   れたスパイラル状金属遮蔽層であり、前記パルス電流の
   方向を検出する手段は、前記スパイラル状金属遮蔽層の
   外側に設けられたコイルと、該コイルに生ずるパルス電
   流の方向を検出する手段とから成る、請求項６乃至８の
   部分放電発生方向判定装置。
10. 【請求項１０】前記パルス電流の方向を検出する手段は
    、前記金属遮蔽層の長さ方向の２点間に接続した検出イ
    ンピーダンスと、その両端に生ずるパルス電圧の極性を
    検出する手段から成る、請求項６乃至８の部分放電発生
    方向判定装置。