JPH0545404A

JPH0545404A - 部分放電センサ

Info

Publication number: JPH0545404A
Application number: JP22883791A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Watanabe; 明年渡辺; 昭太郎 ▲吉▼田; Shotaro Yoshida; Kazuo Watanabe; 和夫渡辺; Masayuki Tan; 正之丹; Kazuo Amano; 一夫天野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】電力ケーブルに発生する部分放電を、活線状
態で検出することができると共に、測定精度が優れてい
る部分放電センサを得ることを目的とする。【構成】電力ケーブル１のプラスチックシース２０の
周囲には、電極２が配置されている。この電極２とコネ
クタ５との間にはコイル６が接続されている。これらの
電極２及びコイル６は、金属製シールド容器３内に収納
されている。このシールド容器３は、組み合わされて略
円筒形になる２つの部材により構成されている。【効果】電極２はケーブル１の外側導電層と共に結合
容量を構成し、この結合容量とコイル６とにより共振回
路が構成される。この共振回路により、部分放電に基づ
いて発生する進行波の高周波成分を選択的に検出する。
この場合に、電極２及びコイル６がシールド容器３内に
収納されているため、ノイズが少ないと共に耐久性が高
い。また、電力ケーブル１への装着も容易である。

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（Partia
l 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 275ｋＶＣＶ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
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接続さ
れて共振性を呈するインダクタンスと、前記電力ケーブ
ルに取付けられて前記電極及び前記コイルを収納するシ
ールド容器とを有し、前記シールド容器は前記ケーブル
を挟み込んで配置された複数の部材により構成されてい
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した
後シールド容器を配置す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】部分放電により発生する進行波を検出する
だけであれば、例えば図６に示す構造のセンサが考えら
れる。即ち、電力ケーブル１の周面に導電性塗料又は導
電性テープ等からなる電極４１を配設する。そして、こ
の電極４１にコイル４２の一端を接続し、コイル４２の
他端をコネクタ４３に接続する。また、この電極４１及
びコイル４２の周囲に絶縁筒４４及びシールド材４５
（例えば、真鍮の筒）からなる容器を配置する。そし
て、この容器の周囲に、シールド補強のための鉛テープ
４６を巻き付ける。

【００１４】このようにして構成されたセンサにおいて
も、部分放電の発生を検出することはできる。しかしな
がら、この場合は、シールド材４５だけではシールドが
十分ではなく、シールド補強のために鉛テープ４６を巻
く作業が必要である。従って、このようなセンサにおい
ては、センサを電力ケーブル１に装着する作業が煩雑で
あるという欠点がある。また、鉛テープ４２に巻きずれ
や厚さの違いが生じた場合に、十分なシールド効果を得
ることができず、長期間に亘る使用に対する信頼性が低
い。

【００１５】そこで、本発明においては、シールド容器
により電極及びコイル等を収納するようにして、鉛テー
プ等によるシールド補強の必要性を排除する。この場合
に、電力ケーブルへの装着を容易にするために、シール
ド容器は複数の部材からなり、これらの部材を電力ケー
ブルを挟んで配設することにより構成されたものとす
る。これにより、シールド容器の電力ケーブルへの装着
が容易になると共に、シールド不足を防止することがで
きる。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】

【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。

【００１９】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。

【００２０】電力ケーブル１のプラスチックシースの外
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。

【００２１】この電極２は、例えば真鍮等の金属からな
るシールド容器３内に収容されている。このシールド容
器３には、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、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。なお、このシールド容器３は、略円筒形
状の金属製部材からなり、その両端部には円錐形状のテ
ーパ部が設けられている。また、このシールド容器３
は、２つの部材が電力ケーブル１を挟み込むようにして
配置されて構成されたものである。更に、このシールド
容器３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。

【００２２】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。

【００２３】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の出力を増幅する広帯域増幅器
１１と、この広帯域増幅器１１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。

【００２４】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 polyethylene ，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，１
３ｂ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１
４ａ，１４ｂ及び接続部１３ａ，１３ｂ等において適宜
接地されている。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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 ＋ｉ
1 ′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。

【００２８】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（体積；１cm³ 程度）コ
イル６を設け、このコイル６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。

【００２９】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、シールド容器は、２つの部材
が組み合わされて構成されるため、電力ケーブルへの装
着時には電力ケーブルを挟み込むようにして前記２つの
部材を配置するだけでよく、シールド用の鉛テープ等を
巻き付ける必要がなくてセンサの設置が容易であると共
に、電力ケーブルとの間に隙間が設けられる虞れがな
い。従って、隙間埋めのための処理が不要であると共
に、長時間における使用にも十分な耐久性を有する。

【００３０】

【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、この結合容量に接続されて共振性を呈するインダク
タンス並びに電力ケーブルに装着され前記電極及びコイ
ルを収納するシールド容器が設けられているから、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。電力ケーブルへの装着
が容易であって、ノイズ等の影響を受けにくいと共に耐
久性が高い。

【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。

【図６】共振型部分放電センサの一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１，３１；電力ケーブル２，４１；電極３；シールド容器５，４３；コネクタ６，４２；コイル１０；センサ１１；広帯域増幅器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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹正之東京都江東区木場１丁目５番１号藤倉電線株式会社内 (72)発明者天野一夫東京都江東区木場１丁目５番１号藤倉電線株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【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
接続されて共振性を呈するインダクタンスと、前記電力
ケーブルに取付けられて前記電極及び前記コイルを収納
するシールド容器とを有し、前記シールド容器は前記ケ
ーブルを挟み込んで配置された複数の部材により構成さ
れていることを特徴とする部分放電センサ。