JPH04337482A - 部分放電センサ - 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、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（Ｐａｒ
ｔｉａｌ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　；ＰＤ）を検出する部
分放電センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力ケーブル内に発生する部分放
電を検出する部分放電検出装置として、例えば同調式検
出法及びＡＥ（アコースティック・エミッション）セン
サを使用する方法によるものが提案されている。

【０００３】前記同調式検出法を用いた同調式検出装置
は、図５に示すように、電力ケーブル３１の終端部３２
ａ又は３２ｂの内部導体と金属遮蔽層との間に、結合コ
ンテンサ３３及び検出インピーダンス３４を直列に接続
し、検出インピーダンス３４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３５によって取
り出すようにしたものである。

【０００４】しかしながら、この同調式検出装置は、電
力ケーブルの内部導体から信号を取り出す必要があるた
め、活線下での検出は困難であり、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ｋＨｚであるため、周囲のノ
イズの影響を受け易く、シールドルーム内の実験では良
好な検出精度が得られるものの、布設後のケーブルへの
適用は難しい。

【０００５】一方、ＡＥセンサを使用する検出装置は、
部分放電によって絶縁体内部を伝搬する弾性波をＡＥセ
ンサで検出するものであるが、この装置では、電気的な
ノイズによる影響を受けない反面、超音波が直進性を有
しているために強い指向性を有し、検出位置によっては
検出感度が極端に低下するという問題点がある。

【０００６】そこで、電力ケーブルの接続部において、
金属遮蔽層を絶縁し、部分放電発生時に絶縁部を挟む両
金属遮蔽層間に発生する電位差を、前記両金属遮蔽層間
に接続された検出インピーダンスによって検出する検出
法も提案されている（「南池上線　２７５ｋＶ　　ＣＶ
ケーブル線路の部分放電試験結果」；勝田他、電気学会
絶縁材料研究会資料　　ＥＩＭ−９０−２０）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は、金属遮蔽層が絶縁された接続部のみに適用を限定
され、また金属遮蔽層を非接地状態とするために、短絡
事故発生時の安全性に欠けるという問題点がある。また
、装置が大型となり、測定に熟練を要するという欠点も
ある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、布設後の電力ケーブル及びその接続部に容
易に設置することができ、適用範囲が広く、安全性及び
測定精度にも優れ、しかも装置の簡略化及び測定の簡易
化を図ることができる部分放電センサを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る部分放電セ
ンサは、電力ケーブルに取付けられてその部分放電を検
出する部分放電センサにおいて、電力ケーブルの絶縁性
の被覆層上に設けられる電極と、この電極と前記電力ケ
ーブルの外側導電層とにより構成される結合容量にその
一端が接続されて共振性を呈するインダクタンスと、こ
のインダクタンスの他端から出力される信号を増幅する
増幅器と、この増幅器の出力を外部に引き出す出力端子
とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】部分放電パルスは、広帯域信号であり、分布定
数回路である電力ケーブルを導体間及び大地を帰路とし
て伝播する進行波となる。本願発明者等は、この点に着
目し、部分放電パルスによって生じ、電力ケーブルの外
側導電層を伝播する進行信号波の高周波成分を被覆層上
から検出するようにした。即ち、前記被覆層の外側に電
極を設けこの電極に更にコイル等のインダクタンス要素
を接続し、このインダクタンス要素を介して信号を取り
出す。この場合、前記電極の前記被覆層を挟んで対峙す
る前記外側導電層に対する結合容量（高域通過フィルタ
としてのコンデンサ即ちハイパスコンデンサとして機能
する）と前記インダクタンス要素との直列回路が共振特
性を呈し、この直列共振回路は適宜なるＱ（クォリティ
ファクタ：共振の強さ）値にて、所要の周波数帯域の信
号に共振し、所要の周波数帯域の信号を選択的に増幅し
得る高周波共振回路を形成する。

【００１１】本発明によれば、部分放電発生の際に外側
金属層から接地に向かう進行波の高周波成分を、被覆層
を介して前記高周波共振回路により検出する方式である
ため、電力ケーブル又は接続部の被覆層上に前記高周波
共振回路を構成する電極及びインダクタンスを装着させ
るだけでセッティングが完了する。このため、布設後の
ケーブル及び接続部に容易に設置することができ、活線
状態下での測定も可能である。

【００１２】また、本発明では外側金属層を伝播する進
行波を検出する方式を用いているから、外側金属層を非
接地状態にする必要がない。このため本発明は、接続部
等の形式によって適用を限定されたり、安全性が低下し
たりする等の不都合を回避できる。

【００１３】更に、本発明においては、前記共振回路か
ら出力された信号を増幅器により増幅した後出力端子を
介して外部に送出するから、ノイズの影響を抑制できる
と共に、外部に増幅器を設置する必要がなく、部分放電
検出システムを小型化することができる。

【００１４】なお、前記高周波共振回路から取り出す周
波数成分が５ＭＨｚ以下であると、モータ及び発電機等
の機械的要素による外部ノイズの影響を受け易く、また
、６０ＭＨｚ以上では、放送帯域の影響を受ける。この
ため、高周波共振回路から取り出す周波数成分としては
、５ＭＨｚ乃至６０ＭＨｚが好ましい。但し、部分放電
により発生する進行波は広帯域の信号であり、あまり狭
い帯域の信号のみを高い増幅度で検出しても充分な感度
は得られず、前記周波数範囲内の広い帯域の信号を適切
な増幅度で検出することが望ましい。本発明においては
、共振回路を構成するインダクタンスとして可変インダ
クタンスを使用したり、又は共振回路に可変抵抗を直列
に接続することにより、共振周波数及びＱ値を任意に変
えることができる。例えば、試料のサイズ等によって部
分放電パルスに含まれる周波数成分に若干の変動があっ
ても容易に対応することができる。

【００１５】また、ケーブル事故は、その殆どが接続部
又は終端部で生ずる事故であることが知られている。こ
のため、本発明に係る部分放電センサを電力ケーブルの
接続部又は終端部の付属品に装着することにより、電力
ケーブルの品質保証及び保守点検が可能になる。

【００１６】

【実施例】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。

【００１７】図１は本発明の実施例に係る部分放電セン
サを示す斜視図である。

【００１８】電力ケーブル１のプラスチックシース２０
の外周には、導電性塗料又は金属テープ等で形成された
電極２が全周に亘って設けられている。

【００１９】この電極２は、電力ケーブル１に装着され
た絶縁筒（図示せず）、この絶縁筒の外周には位置され
た真鍮筒３及びその外周を覆う鉛テープ４によって形成
されたシールド容器内に収容されている。真鍮筒３には
、例えばＢＮＣコネクタ等の同軸コネクタ５が取り付け
られており、この同軸コネクタ５の内部導体と電極２と
の間には、広帯域増幅器７及びインダクタンス要素とし
てのコイル６が接続されている。この増幅器７及びコイ
ル６も前記シールド容器内に収容されている。前記シー
ルド容器は電力ケーブル１の金属遮蔽層が接続される接
地線と接続される。なお、増幅器７の駆動電源としては
、前記シールド容器内に電池等を設けてもよく、又は、
外部から供給するようにしてもよい。

【００２０】図２は、本実施例の部分放電センサを使用
した部分放電検出装置の構成を示すブロック図である。

【００２１】この装置は、上述した構造を有するセンサ
１０と、このセンサ１０の出力に対してアベレージング
等の信号処理を施すデジタイジングオシロスコープ１２
とにより構成されている。

【００２２】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、図３に示すように、中
心から順次、内部導体１６、内部半導電層１７、ケーブ
ル絶縁体（ＸＬＰＥ：ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ　ｐｏ
ｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ　，架橋ポリエチレン）１８、外
側金属層としての金属遮蔽層１９及び被覆層としてのプ
ラスチックシース２０を同軸配置して形成されている。 この電力ケーブル１は、図２に示すように、所定の長さ
になるように、接続部１３ａ，１３ｂを介して複数接続
され、その終端部１４ａ，１４ｂの内部導体１６が、高
圧電源線１５に接続される。また、この電力ケーブル１
の金属遮蔽層１９は、終端部１４ａ，１４ｂ及び接続部
１３ａ，１３ｂ等において適宜接地されている。

【００２３】次に、このように構成された部分放電検出
装置の動作について説明する。

【００２４】電力ケーブル１の等価回路は図４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１
６、金属遮蔽層１９及び終端部１４ａ，１４ｂ及び接続
部１３ａ，１３ｂの接地線は、ＲＬ直列回路となる。内
部導体１６と金属遮蔽層１９とは、両者の間に介在する
ケーブル絶縁体１８を介して容量結合されている。また
、検出部Ｄは、センサ１０の電極２と電力ケーブル１の
プラスチックシース２０とにより決定される結合容量と
、この容量に直列に設けられたコイル６のインダクタン
スと、測定器の入力インピーダンスとから構成される。 電極２による結合容量は例えば電極２のケーブル長手方
向の長さにより調節することができる。

【００２５】ケーブル絶縁体１８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ｉ２
　，ｉ２　′，…で示す同軸モードと、同図中ｉ１　，
ｉ１　′，…，ｉ３　，ｉ３　′，…で示す大地帰路モ
ードとに別れて伝播する。これにより、検出部Ｄには、
ｉ１　＋ｉ１　′に示す電流が流れるので、この電流を
センサ１０が検出することになる。

【００２６】この部分放電検出装置においては、共振特
性を得るために特殊な素子を用いるのではなく、センサ
１０の内部に簡単で且つ小さな（１ｃｍ３　程度）コイ
ル６及び広帯域増幅器７を設け、このコイル６及び増幅
器７をプラスチックシース２０の外周に被着した電極２
と同軸コネクタ５の内部導体との間に接続することによ
り、電極２による結合容量とコイル６のインダクタンス
との直列共振回路を形成している。このような直列共振
の場合、検出部Ｄの抵抗成分の変化による共振点の変化
は生じないので、容量Ｃ及びインダクタンスＬの選定に
より、Ｑ値のみを適切に調整することができる。また、
前記抵抗成分の抵抗値を適宜選定すれば、検出周波数帯
域にある程度の幅をもたせることができ、広帯域の部分
放電信号成分の分布する周波数領域のうちノイズの少な
い全領域をカバーできるようにすることができる。即ち
、ノイズが少ない広い周波数領域に対する共振特性を利
用して部分放電信号を高感度に検出することができる。 従って、簡単な構成で、容易に良好なＳ／Ｎ比を得るこ
とができる。

【００２７】また、本実施例に係る部分放電センサは、
共振特性を持っているため部分放電パルスの任意の周波
数の高周波成分を効果的に増幅することができる。更に
、Ｑ値が比較的低いため、観測周波数帯域を広くとるこ
とができる。更にまた、本実施例においては、センサ内
に広帯域増幅器７が設けられているため、増幅器とセン
サとを接続する煩雑さを回避できると共に、外部にこの
種の増幅器を設置する必要がなく、設置スペースを削減
できる。更にまた、増幅器７により増幅した信号を外部
に送出するためノイズによる影響が少なく、センサケー
ス内に増幅器が収納されているため増幅器に対する防塵
及び防湿対策を行なう必要がないという利点もある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力ケーブルの外側導電層とにより結合容量を構成する電
極及びこの電極に一方の端部が接続され他方の端部が増
幅器に接続されて共振性を呈するインダクタンスとを有
するから、部分放電発生時に前記電力ケーブルの外側導
電層を伝播する信号の高周波成分を検出できる。また、
本発明に係る部分放電センサは、増幅器を内蔵している
ため外部に増幅器を設置する必要がなく、部分放電検出
システムを小型化できると共にノイズの影響を受けにく
い。更に、本発明に係る部分放電センサは、布設後の電
力ケーブル及び接続部に容易に設置することができると
共に、活線下において高精度で部分放電を検出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る部分放電センサを示す斜
視図である。

【図２】同じくその部分放電センサを使用した部分放電
検出装置の構成を示すブロック図である。

【図３】電力ケーブルの構成を示す断面図である。

【図４】電力ケーブル及び検出系の等価回路図である。

【図５】従来の同調式部分放電検出装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１，３１；電力ケーブル ２；電極 ３；真鍮筒 ４；鉛テープ ５；同軸コネクタ ６；コイル ７；広帯域増幅器 １０；センサ １２；ディジタイジングオシロスコープ１６；内部導体 １７；内部半導電層 １８；ケーブル絶縁体 １９；金属遮蔽層 ２０；プラスチックシース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電力ケーブルに取付けられてその部分
   放電を検出する部分放電センサにおいて、電力ケーブル
   の絶縁性の被覆層上に設けられる電極と、この電極と前
   記電力ケーブルの外側導電層とにより構成される結合容
   量にその一端が接続されて共振性を呈するインダクタン
   スと、このインダクタンスの他端から出力される信号を
   増幅する増幅器と、この増幅器の出力を外部に引き出す
   出力端子とを有することを特徴とする部分放電センサ。