JPH06213959A - 高周波部分放電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力ケーブルの周面に配設された信号検出用
電極とこの電極に接続されたインダクタンス要素とによ
り構成される共振回路により部分放電を検出する高周波
部分放電センサにおいて、検出感度を向上させる。 【構成】 電力ケーブル３をジョイント部１の両側で架
台２に固定するクリート４ａ，４ｂのうちの一方（クリ
ート４ｂ）と電力ケーブル３の金属遮蔽層とにより構成
される結合容量に、コイル５を接続して、共振回路を構
成する。この共振回路は部分放電により発生した広帯域
の信号の特定の周波数成分の信号を検出し、この検出信
号を同軸ケーブル７を介して測定器８に出力する。

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）を検出する高周波部分放電センサ
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２に示すように、電力ケーブル２１の終端部２２
ａ又は２２ｂの内部導体と金属遮蔽層との間に、結合コ
ンデンサ２３及び検出インピーダンス２４を直列に接続
し、検出インピーダンス２４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２５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】これらの欠点を解消した部分放電検出方法
として、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】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】そこで、本願発明者等は、電力ケーブルの
絶縁被覆層（シース）上に配設した電極と、この電極に
接続されたインダクタンスとにより構成されたセンサ
（高周波部分放電センサ）を有する共振型部分放電検出
装置を提案した（特願平2-310197号）。

【０００９】図３は、この共振型部分放電検出装置のセ
ンサ部を示す断面図である。

【００１０】電力ケーブル２１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３１が全周に亘って
設けられている。この電極３１は、電力ケーブル２１に
装着された絶縁筒３３ａ、この絶縁筒３３ａの外周に配
置された真鍮筒３３ｂ及びその外周を覆う鉛テープ３４
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３３ｂには、例えばＢＮＣコネクタ等の同軸コネ
クタ３５が取り付けられており、この同軸コネクタ３５
の内部導体と電極３１との間にはインダクタンス要素と
してのコイル３２が接続されている。前記シールド容器
は電力ケーブル２１の金属遮蔽層が接続される接地線と
接続される。

【００１１】検出対象である電力ケーブル２１は、例え
ば 275ｋＶのＣＶケーブルで、中心から順次、内部導体
３６、内部半導電層３７、ケーブル絶縁体（ＸＬＰＥ：
cross-linked polyethylene ，架橋ポリエチレン）３
８、外側金属層としての金属遮蔽層３９及び被覆層とし
てのプラスチックシース４０を同軸配置して形成されて
いる。

【００１２】図４は、この高周波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。
この装置は、上述した構造を有するセンサ３０と、この
センサ３０の出力を増幅する広帯域増幅器４１と、この
広帯域増幅器４１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４２とによ
り構成されている。

【００１３】電力ケーブル２１は、所定の長さになるよ
うに、接続部４３ａ，４３ｂを介して複数接続され、そ
の終端部４４ａ，４４ｂの内部導体３６が、高圧電源線
４５に接続される。また、この電力ケーブル２１の金属
遮蔽層３９は、終端部４４ａ，４４ｂ及び接続部４３
ａ，４３ｂ等において適宜接地されている。

【００１４】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。

【００１５】電力ケーブル２１の等価回路は図５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
３６、金属遮蔽層３９、終端部４４ａ，４４ｂ及び接続
部４３ａ，４３ｂの接地線は、ＲＬ直列回路となる。内
部導体３６と金属遮蔽層３９とは、両者の間に介在する
ケーブル絶縁体３８を介して容量結合されている。ま
た、検出部Ｄは、センサ３０の電極３１と電力ケーブル
２１のプラスチックシース４０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３２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３１による結合容量は例えば電極３１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。

【００１６】ケーブル絶縁体３８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３０が
検出することになる。

【００１７】このように構成された部分放電検出装置に
おいては、電極３１と電力ケーブル２１の金属遮蔽層３
９とにより構成される結合容量と、コイル３２とにより
構成される高周波共振回路とにより、部分放電により発
生する広帯域の進行波の所定の帯域の信号を検出する。

【００１８】この共振型部分放電検出装置は、電力ケー
ブルへのセンサの設置が容易であると共に安全性が高
く、活線状態において部分放電を検出できるという長所
を有している。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た共振型部分放電検出装置には以下に示す問題点があ
る。即ち、部分放電は、電力ケーブルの接続部において
最も発生しやすい。従って、上述のセンサはケーブルの
ジョイント部の近傍に設置することが好ましい。しか
し、通常、図６に示すように、電力ケーブル５３はケー
ブルジョイント部５１の両側においてクリート（ケーブ
ル押え）５４により絶縁性の架台５２に固定される。こ
のため、従来は、クリート５４よりも外側の部分の電力
ケーブルの周面に電極５９を取り付け、この電極５９に
コイル５５を接続し、この電極５９及びコイル５５を収
納するシールド容器５６を電力ケーブル５３に取り付け
てセンサを構成し、このセンサの出力を同軸ケーブル５
７を介して測定器５８に接続して部分放電検出系を構成
している。

【００２０】従って、ケーブルジョイント部５１と電極
５９との間にはクリート５４を設置するためのスペース
が必要であり、部分放電発生地点と電極５９との間の距
離が大きく、感度が低下してしまう。

【００２１】また、ケーブルジョイント部５１で部分放
電が発生すると、この部分放電による広帯域の信号のう
ちの所定の周波数帯域の信号が電極５９及びコイル５５
により構成される共振回路により検出される。この場合
に、クリート５４は接地されているため、前記広帯域信
号の一部はこのクリート５４を介して接地に流れてしま
う。従って、前記センサに与えられる信号の出力は小さ
いものとなってしまう。

【００２２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、電力ケーブルの接続部に発生する部分放電
に基づく信号の検出効率が高い高周波部分放電センサを
提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高周波部分
放電センサは、電力ケーブルを支持部材に固定するクリ
ートと、このクリートと前記電力ケーブルの金属遮蔽層
とにより構成される結合容量に直列に結合されて共振性
を呈するインダクタンス要素とを有することを特徴とす
る。

【００２４】

【作用】本発明においては、電力ケーブルを支持部材に
固定するクリートと、このクリートと前記電力ケーブル
の金属遮蔽層とにより構成される結合容量に直列接続さ
れたインダクタンス要素（コイル）とにより共振回路を
構成する。即ち、電力ケーブルを支持部材に固定するク
リートを電極として利用し、高周波部分放電センサを構
成する。従って、ケーブルジョイント部とセンサとの間
の距離を従来に比して短縮できて、検出効率が向上す
る。また、従来クリートを介して接地に流れていた信号
成分を有効に利用できるので、検出効率がより一層向上
する。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２６】図１は本発明の実施例に係る高周波部分放
電センサを示す側面図である。

【００２７】電力ケーブル３のジョイント部１の両側
は、クリート４ａ，４ｂにより絶縁性の架台２に固定さ
れる。本実施例においては、クリート４ｂと電力ケーブ
ル３の金属遮蔽層とにより構成される結合容量にコイル
５を接続して、高周波部分放電センサ１０を構成する。
なお、クリート４ｂ及びコイル５はシールド容器６内に
収納されており、このセンサ１０から出力された信号は
同軸ケーブル７を介して測定器８に入力されるようにな
っている。

【００２８】本実施例においては、ケーブルジョイント
部１において部分放電が発生すると、この部分放電に基
づく広帯域信号が電力ケーブル３の金属遮蔽層を伝播す
る。コイル５は、クリート４ｂと電力ケーブル３の金属
遮蔽層とにより構成される結合容量と共に共振回路を構
成し、電力ケーブル３内を伝播する広帯域信号のうちの
所定の周波数成分の信号を検出する。

【００２９】本実施例においては、ケーブルジョイント
部１の両側を架台に固定するためのクリート４ｂを利用
して部分放電センサを構成するため、部分放電センサを
ケーブルジョイント部１の近傍に配置することができ
る。このため、図６に示す従来の部分放電センサに比し
て、高感度で部分放電を検出することができる。また、
従来、クリートを介して接地に流れていた信号成分を有
効に利用することができるため、感度がより一層向上す
る。更にまた、従来のように電力ケーブルの周面に導電
性塗料又は金属テープ等からなる電極を取り付ける必要
がないため、センサ設置作業が容易であると共にセンサ
の設置コストを低減できるという効果もある。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る高周波
部分放電センサは、電力ケーブルを支持部材に固定する
ためのクリートと前記電力ケーブルの金属遮蔽層とによ
り構成される結合容量を利用してセンサを構成するか
ら、部分放電が発生しやすい電力ケーブル接続部の近傍
にセンサを配設することができる。このため、従来に比
して感度が向上する。また、本発明に係る高周波部分放
電センサは、従来、クリートを介して接地に流れていた
信号成分を有効に利用することができるため、感度がよ
り一層向上する。更に、電力ケーブルの周面に導電性塗
料又は金属テープ等で電極を形成する必要がないため、
センサ設置作業が容易であると共に、センサの設置コス
トが低減するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高周波部分放電センサを
示す側面図である。

【図２】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３】共振型部分放電検出装置のセンサ部を示す断面
図である。

【図４】従来の共振型部分放電検出装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】電力ケーブル及び検出系の等価回路図である。

【図６】従来の高周波部分放電センサを示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１，５１；ケーブルジョイント部 ２，５３；架台 ３，２１，５１；電力ケーブル ４ａ，４ｂ，５４；クリート ５，３２，５５；コイル ７，５６；同軸ケーブル ８，５８；測定器 １０，３０；センサ ３１；，５９；電極 ３５；コネクタ ３６；内部導体 ３８；ケーブル絶縁体 ３９；金属遮蔽層 ４０；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 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 篠崎 俊哉 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 渡辺 明年 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力ケーブルを支持部材に固定するクリ
   ートと、このクリートと前記電力ケーブルの金属遮蔽層
   とにより構成される結合容量に直列に結合されて共振性
   を呈するインダクタンス要素とを有することを特徴とす
   る高周波部分放電センサ。