JPH06308191A - 共振型部分放電検出装置の試験方法 - 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、この信号検出用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た高周波部分放電センサを備え
た共振型部分放電検出装置において、動作確認及び校正
等を高精度で実施する。 【構成】 高周波部分放電センサ３０の近傍の電力ケー
ブル周面に信号注入用電極１０を設け、この電極１０に
コンデンサ１１を接続する。パルス校正器５０により発
生した基準パルスを、このコンデンサ１１及び信号注入
用電極１０を介して、電力ケーブル２１に注入する。こ
のときのセンサ３０の出力に基づいて、共振型部分放電
検出装置の動作確認及び校正等を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力ケーブルの周面に
配置された電極及びこの電極に接続されたインダクタン
ス要素により構成された高周波部分放電センサを備えた
共振型部分放電検出装置の動作確認及び校正等のために
実施する共振型部分放電検出装置の試験方法に関し、特
にパルス校正器から出力されたパルスを前記電力ケーブ
ルに注入しこのパルスに応じて前記高周波部分放電セン
サから出力された信号に基づき前記共振型部分放電検出
装置の動作確認及び校正等を行なう共振型部分放電検出
装置の試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力ケーブル内に発生する部分放
電（Partial Discharge ；ＰＤ）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３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４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５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６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】図７は、上述した共振型部分放電検出装置
の試験方法の一例を示す模式図である。電力ケーブル２
１の周面に形成された電極３１とこの電極３１に接続さ
れたコイル３２とにより構成された部分放電センサ３０
の出力は、アンプ５１を介してオシロスコープ５２に与
えられるようになっている。従来の共振型部分放電検出
装置の試験方法においては、電力ケーブル２１の端部に
おいて内部導体３６とアース（金属遮蔽層３９）との間
にパルス校正器５０を接続し、このパルス校正器５０か
ら内部導体３６に基準パルスを注入する。そして、この
ときの部分放電センサ３０の出力に基づいて共振型部分
放電検出装置の動作確認及び校正等を行なう。

【００２０】

【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の試験方法には以下に示す問
題点がある。図８は横軸に入力信号（基準パルス）の電
荷量をとり、縦軸にセンサ出力をとって、両者の関係を
示すグラフ図である。この図８からわかるように、基準
パルスの電荷量とセンサ出力とは比例する。一方、図９
は横軸に基準パルス注入地点とセンサとの距離をとり、
縦軸にセンサ出力をとって、注入電荷量を一定（１０ｐ
Ｃ）とした場合の両者の関係を示すグラフ図である。こ
の図９からわかるように、基準信号の電荷量が一定であ
っても、パルス注入地点からの距離に応じてセンサ出力
は変化する。

【００２１】従って、短尺ケーブルの場合は、図７に示
すようにケーブル端部から基準パルスを注入してもセン
サの動作確認及び校正等を実施することは可能である。
しかし、例えば図９から明らかなように、パルス注入地
点から５ｍ離れると約３０％の減衰があるため、１スパ
ンが約３００乃至５００ｍとなる実線路においては、ケ
ーブル端部から基準パルスを注入してもこの基準パルス
に対応するセンサの出力は極めて小さく、部分放電検出
装置の動作確認及び校正を実施することは難しい。

【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、長尺のケーブルであっても共振型部分放電
検出装置の動作確認及び校正等を高精度で実施すること
ができる共振型部分放電検出装置の試験方法を提供する
ことを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る共振型部分
放電検出装置の試験方法は、電力ケーブルの周面に配設
された信号検出用電極及びこの信号検出用電極に接続さ
れたインダクタンス要素により構成された高周波部分放
電センサを備えた共振型部分放電検出装置の試験方法に
おいて、前記電力ケーブルの周面に信号注入用電極を設
け、この信号注入用電極にコンデンサを接続し、このコ
ンデンサ及び前記信号注入用電極を介して前記電力ケー
ブルに基準信号を注入し、この基準信号に応じて前記高
周波部分放電センサから出力された信号に基づき前記共
振型部分放電検出装置の試験を行なうことを特徴とす
る。

【００２４】

【作用】本発明においては、電力ケーブルの周面に信号
注入用電極を設け、この信号注入用電極にコンデンサを
接続して、パルス校正器等により発生した基準信号を、
このコンデンサ及び信号注入用電極を介して電力ケーブ
ルに注入する。つまり、前記信号注入用電極は、電力ケ
ーブルのプラスチックシースを介して金属遮蔽層と結合
容量を構成する。前記コンデンサに与えられた基準信号
は、この結合容量を介して前記金属遮蔽層に注入され、
前記金属遮蔽層を電力ケーブルの長さ方向に伝播する。

【００２５】ところで、前記コンデンサは、電力ケーブ
ルの内部導体に直接基準パルスを注入したときと同じ状
態で試験を実施するために設けるものである。即ち、図
７に示す従来方法において、パルス校正器５０のもつ容
量をＣ_Q 、内部導体と遮蔽層との結合容量をＣ_C 、遮蔽
層と電極との結合容量をＣ_S 、コイル３２のインダクタ
ンスをＬ、測定器の入力インピーダンスをＺ_d とする
と、この回路の等価回路は図１０に示すようになる。本
発明において、前記コンデンサは、結合容量Ｃ_Sに相当
するものであり、パルス校正器からの基準信号を内部導
体に直接注入したのと等しい状態で試験を実施すること
ができる。

【００２６】なお、信号注入用電極に接続するコンデン
サは、試験実施時に微調整が可能なように、可変コンデ
ンサとすることが好ましい。

【００２７】本発明によれば、電力ケーブルの端部に限
定されず、電力ケーブルの長さ方向の任意の位置におい
て電力ケーブルに基準信号を注入することができる。従
って、例えば、信号注入用電極と高周波部分放電センサ
との間の距離を基準信号の減衰が無視できる程度に近付
けるか又は前記信号注入用電極と高周波部分放電センサ
との間の距離を一定とすることにより、共振型部分放電
検出装置の動作確認及び校正等を常に高精度で実施する
ことができる。

【００２８】

【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。

【００２９】図１は本発明の実施例に係る共振型部分放
電検出装置の試験方法を示す模式図である。

【００３０】高周波部分放電センサ３０は、電力ケーブ
ル２１の周面に設けられた電極（信号検出用電極）３１
と、この電極３１に接続されたコイル３２とにより構成
されている。そして、この高周波部分放電センサ３０の
出力は、アンプ５１を介してオシロスコープ５２に与え
られるようになっている。

【００３１】この高周波部分放電センサ３０の近傍のケ
ーブル周面に電極（信号注入用電極）１０を設け、この
電極１０にコンデンサ１１を接続する。電極１０は、電
極３１と同様に、導電性塗料又は金属テープ等で形成す
る。また、コンデンサ１１の容量値は、例えば、電力ケ
ーブルの遮蔽層と電極３１との間の結合容量Ｃ_S の容量
値に応じて設定する。

【００３２】このコンデンサ１１と接地との間にパルス
校正器５０を接続する。このパルス校正器５０から出力
された基準パルスは、電極１０と電力ケーブル２１の金
属遮蔽層３９とにより構成される結合容量を介して電力
ケーブル２１に注入され、電力ケーブル２１の長さ方向
に伝播する。高周波部分放電センサ３０は、この信号を
検出し、出力信号として出力する。例えば、前記基準パ
ルスとこのセンサ３０からの出力信号とを比較して、共
振型部分放電検出装置の動作確認及び校正等を実施す
る。

【００３３】図２（ａ），（ｂ）はいずれも本実施例方
法の等価回路図である。コンデンサＣ_Q はパルス校正器
５０のもつ容量、コンデンサ１１はパルス校正器５０と
電極１０との間に配設されたコンデンサ、コンデンサＣ
ｓ’は電極１０と遮蔽層との間の結合容量、Ｚ_d は測定
器の入力インピーダンス、この入力インピーダンスＺ_d
に直列接続されたコイルＬ及びコンデンサＣ_S は夫々セ
ンサのコイル及び電極と遮蔽層との結合容量、コンデン
サＣ_C は内部導体と遮蔽層との間の結合容量である。本
実施例においては、パルス校正器と信号注入電極との間
にコンデンサ１１を設けることにより、内部導体からケ
ーブルに基準パルスを注入する従来方法と同様にして共
振型部分放電検出装置の試験を実施することができる。

【００３４】本実施例においては、電力ケーブルの周面
に配設した信号注入用電極及びこの信号注入用電極を介
して電力ケーブルに基準パルスを注入するため、電力ケ
ーブルの内部導体に直接基準信号を与えるのと等しい状
態になり、信号注入用電極と高周波部分放電センサとの
間隔を小さくすることによって、基準信号の減衰による
精度の低下を回避できる。即ち、本実施例によれば、電
力ケーブルのケーブル長さに拘らず、共振型部分放電検
出装置の動作確認及び校正等を高精度で実施することが
できる。また、短尺ケーブルにおける共振型部分放電検
出装置の試験であっても、電力ケーブルの導体口出しを
する必要がなく、シースの周囲に信号注入用電極を配設
するだけでよいため、作業時間を短縮することができる
という効果がある。

【００３５】なお、上述の実施例において、コンデンサ
１１を可変コンデンサとしてもよい。これにより、ケー
ブル設置後に容量値を微調整して、動作確認及び校正等
の精度をより一層向上させることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力ケーブルの周囲に信号注入用電極を設け、この信号注
入用電極にコンデンサを接続して、このコンデンサ及び
前記信号注入用電極を介して前記電力ケーブルに基準信
号を注入するから、前記基準信号を電力ケーブルの内部
導体に直接与えた場合と等しい状態で試験することがで
きると共に、基準信号の減衰による精度の低下を回避で
きて、電力ケーブルの長さに拘らず、共振型部分放電検
出装置の動作確認及び校正等を高精度で実施することが
できる。また、本発明によれば、ケーブルの導体口出し
をする必要がないため、作業時間を短縮できるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る共振型部分放電検出装置
の試験方法を示す模式図である。

【図２】（ａ），（ｂ）はいずれも本実施例方法の等価
回路図である。

【図３】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４】高周波部分放電センサの一例を示す斜視図であ
る。

【図５】同じくその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６】電力ケーブル及び検出系の等価回路図である。

【図７】従来の共振型部分放電検出装置の試験方法の一
例を示す模式図である。

【図８】電力ケーブルに注入する入力信号と高周波部分
放電センサの出力との関係を示すグラフ図である。

【図９】基準パルス注入地点からの距離と高周波部分放
電センサの出力との関係を示すグラフ図である。

【図１０】従来の共振型部分放電検出装置の試験方法の
等価回路図である。

【符号の説明】

１０；信号注入用電極 １１；コンデンサ ２１；電力ケーブル ３０；高周波部分放電センサ ３１；信号検出用電極 ３２；コイル ３６；内部導体 ３９；金属遮蔽層 ４０；シース ５０；パルス校正器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 康弘 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】 電力ケーブルの周面に配設された信号検
   出用電極及びこの信号検出用電極に接続されたインダク
   タンス要素により構成された高周波部分放電センサを備
   えた共振型部分放電検出装置の試験方法において、前記
   電力ケーブルの周面に信号注入用電極を設け、この信号
   注入用電極にコンデンサを接続し、このコンデンサ及び
   前記信号注入用電極を介して前記電力ケーブルに基準信
   号を注入し、この基準信号に応じて前記高周波部分放電
   センサから出力された信号に基づき前記共振型部分放電
   検出装置の試験を行なうことを特徴とする共振型部分放
   電検出装置の試験方法。