JPH05273292A - Ｃｖケーブル用プレハブ型接続部およびその部分放電測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シースの一部が絶縁されていないプレハブ型
の接続部でも、部分放電測定を行うことができるように
すること。 【構成】 ＣＶケーブル用プレハブ型接続部において、
ケーブルのしゃへい部２１とＣＶケーブル用プレハブ型
接続部のしゃへい部１０，１０’，１０”とを接続する
線２０の一部に高周波インピーダンス２２を設け、高周
波インピーダンス２２の少なくとも一箇所から高周波部
分放電検出信号を取り出す。部分放電が発生しケーブル
１のしゃへい層を伝播する進行波が、プレハブ型接続部
の高周波インピーダンス２２に達すると、その一部がし
ゃへい層と大地間のサージ・インピーダンスを介して、
しゃへい層と大地間に分波し、正負の異なる波が、プレ
ハブ型接続部より遠ざかる方向に進行する。このため、
高周波インピーダンス２２の両端に電圧が発生し、部分
放電を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶケーブルおよびそ
の接続部の絶縁性能や劣化状態を評価するための部分放
電検出手段を備えたＣＶケーブル用プレハブ型接続部、
および、その部分放電測定方法に関し、特に、ケーブル
布設後の高電圧印加による現地竣工試験時に適用した
り、活線状態での絶縁劣化監視システムの一部として適
用するに好適なＣＶケーブル用プレハブ型接続部および
その部分放電測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケーブルの部分放電測定方法として、ケ
ーブルの絶縁接続部を挟んだ両側に箔電極を取り付け、
部分放電発生時、箔電極間に発生する部分放電による高
周波成分を検出することにより、部分放電を測定する方
法が知られている。図５は従来の部分放電測定方法を示
す図であり、同図（ａ）は検出器の取り付け状態を示す
図、同図（ｂ）はその等価回路を示す図である。

【０００３】同図（ａ）において、１０１はケーブル、
１０２は絶縁接続部、１０３は箔電極、１０４は検出イ
ンピーダンス、１０５は部分放電測定器であり、また、
同図（ｂ）において、１１０はケーブル導体、１１１は
シース、１１３，１１３’はケーブル導体とシース間の
サージ・インピーダンス、１１４，１１４’はシースと
大地間のサージ・インピーダンス、１１５はシースと検
出インピーダンス１０４間の静電容量である。

【０００４】同図において、ケーブル上の点Ｆで部分放
電が発生すると、部分放電パルスの高周波成分は進行波
としてケーブル１０１、シース１１１間を進行する。そ
して、絶縁接続部１０２に達したとき、同図（ｂ）に示
すように、ケーブル導体１０１とシース１１１間をその
まま進行する進行波と、シースの絶縁部で反射する進行
波が生ずる。

【０００５】このため、シース１１１の絶縁部には部分
放電パルスによる電圧が発生し、この電圧は静電容量１
１５を介して検出インピーダンス１０４に加わり部分放
電が検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の部分放電測
定方法は、部分放電発生時に生ずるシース間の電圧を検
出することにより部分放電を検出するものであるため、
シースの一部が完全に絶縁されている絶縁接続部でしか
部分放電を測定することができなかった。ところが、実
際のケーブル線路では、シースの絶縁部のない接続部も
数多く使われており、その部分で部分放電が発生した場
合、部分放電パルスはケーブル内部を伝播する間に減衰
し、この傾向は特に高周波成分ほど高くなる。

【０００７】従って、例えば、絶縁接続部から数百ｍか
ら数ｋｍ離れた場所にある通常の接続部における部分放
電の検出を行う場合の感度は著しく低下するのが常であ
り、場合によっては、測定不能ということもある。本発
明は上記した従来技術の欠点に鑑み発明されたものであ
って、シースの一部が絶縁されていないプレハブ型の接
続部でも直接、部分放電測定を行うことができる、ＣＶ
ケーブル用プレハブ型接続部およびその部分放電測定方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、ケーブル導体２を接続
する導体接続管３の周囲に配置されたエポキシ樹脂絶縁
体５と、エポキシ樹脂絶縁体５を挟んでケーブル１長手
方向に設けられたプレモールド絶縁体６と、プレモール
ド絶縁体６をエポキシ樹脂絶縁体５の方向に押し付ける
圧縮装置８とを備え、圧縮装置８によりプレモールド絶
縁体６をエポキシ樹脂絶縁体５方向に押し付けることに
より、エポキシ樹脂絶縁体５とプレモールド絶縁体６と
の界面、および、ケーブル絶縁体表面とプレモールド絶
縁体６との界面の絶縁性を保つように構成したＣＶケー
ブル用プレハブ型接続部において、ケーブルのしゃへい
部２１とＣＶケーブル用プレハブ型接続部のしゃへい部
１０，１０’，１０”とを接続する線２０の一部に高周
波インピーダンス２２を設け、高周波インピーダンス２
２から高周波部分放電検出信号を取り出すように構成し
たものである。

【０００９】本発明の請求項２の発明は、ケーブル導体
２を接続する導体接続管３の周囲に配置されたエポキシ
樹脂絶縁体５と、エポキシ樹脂絶縁体５を挟んでケーブ
ル１長手方向に設けられたプレモールド絶縁体６と、プ
レモールド絶縁体６をエポキシ樹脂絶縁体５の方向に押
し付ける圧縮装置８とを備え、圧縮装置８によりプレモ
ールド絶縁体６をエポキシ樹脂絶縁体５方向に押し付け
ることにより、エポキシ樹脂絶縁体５とプレモールド絶
縁体６との界面、および、ケーブル絶縁体表面とプレモ
ールド絶縁体６との界面の絶縁性を保つように構成した
ＣＶケーブル用プレハブ型接続部の部分放電測定方法に
おいて、ケーブルのしゃへい部２１とＣＶケーブル用プ
レハブ型接続部のしゃへい部１０，１０’，１０”とを
接続する線２０の一部に高周波インピーダンス２２を持
たせ、高周波インピーダンス２２から高周波部分放電検
出信号を取り出すことにより、部分放電を測定するよう
にしたものである。

【００１０】

【作用】ケーブル１に部分放電が発生すると、部分放電
による部分放電パルスの高周波成分は進行波として、ケ
ーブル１の導体としゃへい層間を進行する。ケーブル１
のしゃへい層を伝播する進行波が、プレハブ型接続部の
しゃへい層２１よりリード線２０を介して高周波インピ
ーダンス２２に達すると、その一部がしゃへい層と大地
間のサージ・インピーダンスを介して、しゃへい層と大
地間に分波し、正負の異なる波が、プレハブ型接続部よ
り遠ざかる方向に進行する。

【００１１】このため、高周波インピーダンス２２の両
端に電圧が発生する。高周波インピーダンス２２の両端
電圧はリード線などにより部分放電測定器に送られ、部
分放電が測定される。

【００１２】

【実施例】図１は本発明を１５４ｋＶ級ＣＶケーブル用
プレハブ型接続部に本発明を適用した場合の実施例を示
す図であり、同図（ａ）は全体構成を示す図であり、同
図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部分の拡大図である。
同図おいて、１はＣＶケーブル、２は導体、３は導体接
続管、４は電界緩和用電極、５はエポキシ樹脂絶縁体、
６はプレモールド絶縁体、６ａは半導電体、７はプレモ
ールド絶縁体押し金具、８は圧縮装置、９は取付金具、
１０、１０’，１０”は保護銅管、１１は固定金具、１
２はしゃへいテープ、２０はリード線、２１は主しゃへ
い層、２２は高周波インピーダンス、２３は絶縁コネク
タ、２４はリード線、２５はアンプ、２６は部分放電測
定器、２７は半導電層、２８はクッション・テープ、２
９は封止部である。

【００１３】図１において、ＣＶケーブル１の端部は導
体２がむきだしにされ、導体接続管３により圧縮接続さ
れる。ＣＶケーブル１の絶縁体上には、半導電体６ａを
含むゴムなどの弾性材料から構成されるプレモールド絶
縁体６が装着されている。プレモールド絶縁体６はエポ
キシ樹脂絶縁体５と接しており、エポキシ樹脂絶縁体５
は固定金具１１により導体接続管３を固定している。

【００１４】エポキシ樹脂絶縁体５の内部は電界緩和用
電極４が一体成形されており、プレモールド絶縁体６と
ともに電界分布のコントロールを行っている。圧縮装置
８はプレモールド絶縁体押しパイプ７を介してプレモー
ルド絶縁体６をエポキシ樹脂絶縁体５の方向に押し込
み、これによつて、エポキシ樹脂絶縁体５とプレモール
ド絶縁体６の界面、および、ケーブル１の絶縁体表面と
プレモールド絶縁体６の界面の耐絶縁特性を得ている。

【００１５】接続部の主しゃへいは表面が金属性（防食
処理のため被覆がなされている場合もある）の保護銅管
１０，１０’，１０”より構成されており、保護銅管１
０，１０’，１０”は取付金具９、圧縮装置８、リード
線２０、高周波インピーダンス２２を介してＣＶケーブ
ル１の主しゃへい層２１と複数箇所で接続されている。

【００１６】ケーブルの主しゃへい層２１が、同図に示
すように、ワイヤー・シールド線の場合には、ワイヤー
・シールド線が複数本ずつ束ねられ、複数箇所で高周波
インピーダンス２２に接続される。また、高周波インピ
ーダンス２２の少なくとも１つから、絶縁コネクタ２３
を介してリード線２４が引き出され、リード線２４はア
ンプ２５を介して部分放電測定器２６に接続されてい
る。

【００１７】なお、本実施例においては、ケーブル１の
周囲に複数箇所設置された高周波インピーダンス２２の
内１つの高周波インピーダンスからリード線２４が引き
出されて、アンプ２５に接続されている。同図のＡは高
周波インピーダンス２２の接続部分を拡大した図であ
り、同図に示すように、ＣＶケーブル１上には半導電層
２７、クッション・テープ２８、銅編組テープからなる
しゃへいテープ１２が設けられており、しゃへいテープ
１２とプレモールド絶縁体６の半導電体６ａとは所定の
間隔ｄをおいて配置されている。

【００１８】このため、ＣＶケーブル１の主しゃへい層
２１を伝播する部分放電パルスの大部分は、しゃへいテ
ープ１２より半導電体６ａを介して反対側に流れること
は少なく、主しゃへい層２１より高周波インピーダンス
２２を介して、保護銅管１０へ流れる。また、接続部内
部においては、通常、主しゃへい層２１は、はぎ取ら
れ、しゃへいテープ１２により再度処理されるので、し
ゃへいテープ１２と主しゃへい層２１はボンド線２０’
で接続されている。

【００１９】したがって、ボンド線２０’により高周波
インピーダンス２２が短絡されないようにするため、高
周波インピーダンス２２を接続する場合には、上記ボン
ド線２０’より接続部の内部側に接続する必要がある。
また、通常、保護銅管１０’，１０”の端部はケーブル
１のしゃへいと接続されているが、本実施例において
は、保護銅管１０”の端部は、保護銅管１０”とケーブ
ル１のしゃへいとの導通がないように、封止部２９にお
いて、ゴム・パッキンを介在して封止されている。な
お、他方の保護銅管１０’は通常どおり、ケーブル１の
しゃへいと接続されている。

【００２０】図２は上記実施例における高周波インピー
ダンス２２の具体例を示す図であり、高周波インピーダ
ンス２２は同図（ａ）もしくは同図（ｂ）のように構成
することができる。同図において、３１はコイル、３２
は絶縁体、３３はアレスタ、４１は線、４２はフェライ
ト・コアであり、高周波インピーダンス２２は、同図
（ａ）に示すように、コイル３１を用いたり、同図
（ｂ）に示すように、高周波鉄芯やフェライト・コア４
２に線４１を１ターン以上巻き付けて構成することがで
きる。

【００２１】なお、高周波インピーダンス２２は主にイ
ンダクタンス成分を持たせるものであり、図１における
リード線２０を単に数ターンだけコイル状に巻くだけで
もよい。また、インダクタンス素子と並列にアレスタ３
３を接続し、絶縁物により全体をモールドした一体成形
品を復数個用意しておくと、プレハブ型接続部の施工を
行う際、随時使用することができる。

【００２２】図３は上記実施例のＣＶケーブル用プレハ
ブ型接続部による部分放電の測定原理を示す図であり、
２２は図１、図２に示した高周波インピーダンス、５１
はケーブル導体、５２はシース、５３，５３’はケーブ
ル導体とシース間のサージ・インピーダンス、５４，５
４’はシースと大地間のサージ・インピーダンスであ
る。

【００２３】同図において、ケーブル上の点Ｆで部分放
電が発生すると、従来例において説明したのと同様、部
分放電パルスの高周波成分（１MHz 以上）は進行波とし
てケーブル５１、シース５２間を進行する。そして、上
記実施例のプレハブ型接続部に達したとき、シース５２
間に高周波インピーダンス２２が接続されているため、
部分放電による進行波は、一部、シース側に分波し、同
図に示すように、正負極性の異なる波が、接続部から遠
ざかる方向に進行する。

【００２４】従って、高周波インピーダンス２２を含む
大地側の回路に高周波電流の閉回路が形成され、高周波
インピーダンス２２両端ａ，ｂに電圧が発生する。この
電圧を図１のアンプ２５により増幅し、部分放電測定器
２６に与えることにより、部分放電を測定することがで
きる。一方、商用周波数の電流に対しては、上記高周波
インピーダンス２２のインダクタンス成分は、ほとんど
そのインピーダンスとして作用しないので、常用運転時
には高周波インピーダンス２２には電圧は発生しない。

【００２５】また、地絡事故が発生したとき、高周波イ
ンピーダンス２２に大電流が流れることがあるが、高周
波インピーダンス２２の電流容量をこれに耐える程度も
のとすることにより問題は生じない。さらに、地絡・短
絡事故時に発生する高周波成分あるいは雷サージや開閉
サージに対しては、高周波インピーダンス２２のインダ
クタンス成分は影響を受けるので、これらに対応できる
ように高周波インピーダンス２２の値を設計したり、ま
た、図２に示したように、コイルに並列にアレスタを取
り付けておき、上記サージ信号をバイパスする方法を取
ることができる。

【００２６】アレスタは酸化物で構成される固体型のも
のやギャップ型のものがその代表的なものであり、いず
れの型のものを用いることもできるが、高周波でも影響
の少ないことを考えると、ギャップ型のほうがより適切
である。アレスタを設けることにより、ある大きさ以上
の電圧が誘起されたとき、高周波インピーダンス２２に
加わる電圧を抑制するので、高周波インピーダンス２２
より信号を外部に取り出す絶縁コネクタ２３やその他の
絶縁部分の設計を容易化することができる。

【００２７】なお、実際の接続部のしゃへい構造は複雑
であるので、図３に示したような理想的な等価回路では
表すことができず、検出される高周波パルスも、接続部
内部あるいはその近傍で数多くの影響を受け複雑な形状
となる。少しでも理想に近づけるため、できれば、ケー
ブル側のしゃへいと接続部のしゃへいとを完全に絶縁
し、その間を高周波インピーダンス２２のみで接続する
のが望ましい。しかし、例え完全ではなくとも、高周波
に対して少しでもインピーダンスを持たせることによ
り、高感度の検出が可能となる。

【００２８】また、上記のように、高周波インピーダン
スの両端にリード線を接続し、リード線を接続部の外部
に引出して部分放電を検出する代わりに、高周波インピ
ーダンスを取り付けた接続部の外側もしくは接続部近傍
のケーブルの表面に、図５の従来例に示したように、箔
電極を取付け、箔電極に発生する部分放電による高周波
成分を検出することにより、部分放電を測定することも
できる。

【００２９】図４は高周波インピーダンス２２の接続方
法の他の実施例を示す図であり、同図（ａ）は１５４ｋ
Ｖ級のプレハブ型接続部における他の接続方法を示し、
同図（ｂ）はステンレス・コルゲート・パイプを用いた
２７５ｋＶ級ケーブルのプレハブ型接続部における高周
波インピーダンスの接続方法、同図（ｃ）はアルミ・コ
ルゲート・パイプを用いた２７５ｋＶ級ケーブルのプレ
ハブ型接続部における高周波インピーダンスの接続方法
を示す図である。

【００３０】同図において、１０”は保護銅管、２２は
高周波インピーダンス、６０，７０，８０はケーブル本
体、６１，７３はワイヤ・シールド、６２，７４，８３
は半導体性のクッション・テープ、６３，７５は封止部
材、７１はステンレス・コルゲート・パイプ、７２，８
２はパッキン、８１はアルミ・コルゲート・パイプであ
る。

【００３１】高周波インピーダンス２２の接続方法とし
ては、同図（ａ）に示すように、ワイヤ・シールド６１
をその端部で折り返し、折り返し部分に高周波インピー
ダンス２２を接続することができる。また、ステンレス
・コルゲート・パイプを用いたケーブルのプレハブ型接
続部においては、ステンレス・コルゲート・パイプ７１
の電気抵抗が比較的大きいので、同図（ｂ）に示すよう
に、その内側に銅のワイヤ・シールド７３を併用してお
り、しゃへい層を流れる電流の大部分は銅のワイヤ・シ
ールド７３を流れる。

【００３２】したがって、高周波インピーダンス２２は
同図（ｂ）に示すようにワイヤ・シールド７３に接続す
る必要がある。なお、保護銅管１０”の端部にはパッキ
ン７２を設けて両者が接触しないようにするとともに、
鉛、好ましくは、絶縁体からなる封止部材７５により、
その間を封止する。

【００３３】アルミ・コルゲート・パイプを用いたケー
ブルのプレハブ型接続部においては、アルミ自体が良導
体であり、しゃへい層を流れる電流はアルミ・コルゲー
ト・パイプ８１に流れるので、同図（ｃ）に示すよう
に、高周波インピーダンス２２はアルミ・コルゲート・
パイプ８１に接続する。なお、この場合には、保護銅管
１０”とアルミ・コルゲート・パイプ８１間は充分に絶
縁しておく必要があり、保護銅管１０”とアルミ・コル
ゲート・パイプ８１の間にパッキン８２を設けて両者が
接触しないようにするとともに、封止部材７５として、
例えば、ガラス・エポキシ含浸テープなどの絶縁材料を
用い、絶縁を保ちながら保護銅管１０”の端部を封止す
る。

【００３４】なお、図１に示した実施例においては、高
周波インピーダンス２２を全て保護銅管内部に設置して
いるが、部分放電測定器２６に接続する高周波インピー
ダンスについては、点検や交換を容易とするため、リー
ド線２０を外部に引き出して外部に取り付けることもで
きる。ただし、このような構成とすると、リード線２０
が、誘導により外部ノイズの影響を受けやすくなるの
で、ノイズを考慮すると、高周波インピーダンス２２を
保護銅管内部に設けた方が有利である。

【００３５】また、ケーブルに印加されている電圧の位
相を検出する手段を設け、検出された電圧位相により上
記実施例の部分放電測定器により検出された部分放電パ
ルスの位相特性を調べ、特定位相にある部分放電パルス
を取り出すことにより、比較的ノイズの影響を受けるこ
となく、部分放電を測定することができる。さらに、上
記実施例においては、シースが絶縁されていない接続部
への適用例を示したが、本発明は絶縁接続部にも適用で
きることは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、ＣＶケーブル用プレハブ型接続部に
おいて、ケーブルのしゃへい部と上記接続部のしゃへい
部を接続する線の一部に高周波インピーダンスを設け、
高周波インピーダンスの少なくとも一箇所から高周波部
分放電検出信号を取り出すようにしたので、しゃへい部
が絶縁されていないプレハブ型接続部においても、部分
放電を測定することができ、部分放電発生時、ケーブル
上を部分放電パルスが伝播し絶縁接続部に達するまでの
間にその高周波成分が減衰し、部分放電検出感度が低下
することがなく、高感度の部分放電測定を行うことがで
きる。

【００３７】特に、本発明を線路建設時の初期に行われ
る試験や部分放電の常時監視システムに組み込むことに
より、絶縁破壊事故に至る前に部分放電を検出すること
ができ、現場で組立施工されるプレハブ型接続部の異常
の検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す図である。

【図２】高周波インピーダンスの構造を示す図である。

【図３】部分放電の検出原理を示す図である。

【図４】高周波インピーダンスの接続方法を示す図であ
る。

【図５】従来例である。

【符号の説明】

１ ＣＶケーブル ２ 導体 ３ 導体接続管 ４ 電界緩和用電極 ５ エポキシ樹脂絶縁体 ６ プレモールド絶縁体 ７ プレモールド絶縁体押し金具 ８ 圧縮装置 １０、１０’，１０” 保護銅管 １２ しゃへいテープ ２１ 主しゃへい層 ２２ 高周波インピーダンス ２３ 絶縁コネクタ ２６ 部分放電測定器 ２９ 封止部 ３１ コイル ３２ 絶縁体 ３３ アレスタ ７１ ステンレス・コルゲート・パイ
プ ７２，８２ パッキン ８１ アルミ・コルゲート・パイプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーブル導体(2) を接続する導体接続管
   (3) の周囲に配置されたエポキシ樹脂絶縁体(5) と、 エポキシ樹脂絶縁体(5) を挟んでケーブル(1) 長手方向
   に設けられたプレモールド絶縁体(6) と、 プレモールド絶縁体(6) をエポキシ樹脂絶縁体(5) の方
   向に押し付ける圧縮装置(8) とを備え、 圧縮装置(8) によりプレモールド絶縁体(6) をエポキシ
   樹脂絶縁体(5) 方向に押し付けることにより、エポキシ
   樹脂絶縁体(5) とプレモールド絶縁体(6) との界面、お
   よび、ケーブル絶縁体表面とプレモールド絶縁体(6) と
   の界面の絶縁性を保つように構成したＣＶケーブル用プ
   レハブ型接続部において、 ケーブルのしゃへい部(21)とＣＶケーブル用プレハブ型
   接続部のしゃへい部(10,10',10")とを接続する線(20)の
   一部に高周波インピーダンス(22)を設け、 高周波インピーダンス(22)から高周波部分放電検出信号
   を取り出すように構成したことを特徴とするＣＶケーブ
   ル用プレハブ型接続部。
2. 【請求項２】 ケーブル導体(2) を接続する導体接続管
   (3) の周囲に配置されたエポキシ樹脂絶縁体(5) と、 エポキシ樹脂絶縁体(5) を挟んでケーブル(1) 長手方向
   に設けられたプレモールド絶縁体(6) と、 プレモールド絶縁体(6) をエポキシ樹脂絶縁体(5) の方
   向に押し付ける圧縮装置(8) とを備え、 圧縮装置(8) によりプレモールド絶縁体(6) をエポキシ
   樹脂絶縁体(5) 方向に押し付けることにより、エポキシ
   樹脂絶縁体(5) とプレモールド絶縁体(6) との界面、お
   よび、ケーブル絶縁体表面とプレモールド絶縁体(6) と
   の界面の絶縁性を保つように構成したＣＶケーブル用プ
   レハブ型接続部の部分放電測定方法において、 ケーブルのしゃへい部(21)とＣＶケーブル用プレハブ型
   接続部のしゃへい部(10,10',10")とを接続する線(20)の
   一部に高周波インピーダンス(22)を持たせ、 高周波インピーダンス(22)から高周波部分放電検出信号
   を取り出すことにより、部分放電を測定することを特徴
   とするＣＶケーブル用プレハブ型接続部の部分放電測定
   方法。