JPS6380711A - 電力ケ−ブル故障予知継電器 - 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】 本発明は電力ケーブルの自然劣化による完全地絡故障を
あらかじめ予知するための１１電器にかか・わるもので
ある。

現在、電力ケーブルは、従来使用されていた油浸紙ケー
ブルから、架橋ポリエチレン等のプラスチックを絶縁材
料とするケーブルにかわりつつある。

架橋ポリエチレンケーブルは長年月使用されるとこれま
での電力ケーブル同様に自然劣化し絶縁破壊により、完
全地絡故障を引きおこし送電停止という事態にいたる。

本発明はこのような地絡故障をあらかじめ予知し、送電
線路の切り替え等により、未然に電気故障を防止するこ
とを目的とするものである。

従来電力ケーブルの自然劣化を予知する方法として、ケ
ーブルの絶縁抵抗測定をはじめとする種々の絶縁劣化試
験が行われてきたが架橋ポリエチレンケーブルの絶縁性
能がすぐれているため、劣化状況を判定することは非常
に困難であった。

本発明はこのような従来の考え方とその原理をまったく
異にするものである。

本発明の着目するところは、健全なケーブルの状態から
劣化を検出しようとするものではなく、完全地格直前の
前駆現象をつかまえて、故障の直前に故障予知を行おう
とするものである。

このような着眼点にたって、ケーブルの故障直前の状態
を見ると、架橋ポリエチレンケーブルには自然消弧能力
があり、今仮にケーブルが絶縁破壊しても、急に完全地
絡にいたらず、そのまま消弧する現象がある。

その原因はアークの発弧によりガスが発生したり、また
アーク熱によって溶けたプラスチックの移動等により絶
縁を回復すること、ケーブルの静電容量の作用により再
点弧がしにくい状件があることなどである。

しかしながら、この自然消弧は、実験的には一部に知ら
れていたが、実際の電力系統では地絡の電流容量が大き
いために、このような現象はあられれないものと思われ
ていた。

現在、架橋ポリエチレンケーブルが主として使用、さｔ
＆Ｔ１．Ｎる６、６ＫＶ、３３ＫＶ、７７ＫＶ等の。

電圧縁ではその電源変圧器の中性点は抵抗接地ま°たは
非接地で、そのため地絡電流は制限されている。

このような電力系統では架橋ポリエチレンケーブルの自
然劣化による地絡故障はいきなり完全地絡となるのでは
なく、その絶縁破壊直後、半波あるいは数サイクルの瞬
間的地絡をともない、そのまま絶縁回復し、また一定時
間後それを繰り返しながら完全地絡故障に移行する。

本発明の原理は、この前′駆現象的な瞬間的な絶縁破壊
現象を検出して警報等を行い、数１０分後あるいは数時
間後、に完全地絡故障が発生することを予知するもので
ある。

以下　本発明の原理を具体例でもフて説明する。

図−１は、架橋ポリエチレンケーブルにおいて自然劣化
による絶縁破壊の進行状況を表したものである。

図−１の１は、架橋ポリエチレンケーブル等の電力ケー
ブルの心線である。ケーブルの金属シース３と電力ケー
ブルの心線ｌとの間の架橋ポリエチレン等のプラスチッ
ク絶縁材２が自然劣化による絶縁破壊を起こすと初期放
電経路５が形成されるが、放電に伴うアークの熱により
ガスが発生したり、またアーク熱によフて溶けたプラス
チックが初期放電経路５を塞ぐこと等により絶縁を回復
する。

７は電力ケーブルの心線１とケーブルの金属シース３と
の間に印加されている電圧のオシログラフによる波形で
ある。交流半サイクルで絶縁を回復し自然消弧した状態
を表しものである。

この瞬間的な絶縁破壊現象に伴い瞬間的な電流８が流れ
る。

この絶縁破壊の段階では電力系統の地絡保護継電器も動
作することなく送電停止には至らない。

しかしながらこのまま放置されていると一定時閏後ガス
圧の低下等に伴い再度放電を繰り返しながら放電経路６
を拡大してついにはビニールシース４を破り完全地絡故
障アーク６となる。

この時の、電力ケーブルの心線ｌとケーブルの金属シー
ス３との間に印加されている電圧のオシログラフによる
波形９、及び電流波形ｌＯは図のようになり連続的な完
全地絡となる。

一定時間継続すると地絡保護継電器が動作し送電停止に
至る。

本発明の原理とするところは、この前駆現象的な瞬間的
な絶縁破壊直後の電流波形８を検出して警報等を行い、
数１０分後あるいは数時間後に完全地絡故障が発生する
ことを予知するものである。

？ぎに本発明を図−２の実施例でもって説明する。

１１は送電中に自然劣化による絶縁破壊で初期放電経路
５を生じた電力ケーブルである。

自然劣化による絶縁破壊は通常三相ケーブルの一相で生
じるため、零相電圧を電力系統の地絡故隙をＦｉ視する
通常グランドＰＴとよばれる計器用変成器１３で検出す
ることができる。

しかしながらこの零相電圧４はケーブル区管内での絶縁
破壊であるかどうかを判定できない。

そのた、めケーブルの接地線１９に取り付けた電流検出
コイル１２により地絡故障点の′ｒｆｊ、流を検出して
ケーブル区管内であることを確認する。

電力ケーブル故障子知装置１６の零相電圧検出回路Ｉ５
と零相電流検出回路１４とが共に動作したことをもって
′Ｈ報回路１７により外部の警報器♀を動作、あるいは
有人の変電所等にＮ報内容を送り、電力ケーブル故障子
知を行うものである。

本発明の結果シー◆４、微地絡故障が発生しても、その
意味するところがたんに架空送電線での樹木の接触故障
や完全地絡にいたらない鳥獣による接触故障なのかそれ
とも、この後ケーブルが完全地格故障にいたる前駆現象
であるかを区別できその結果、本発明の装置のＷ報にも
とすき系統をただちに切り替えるなどして未然に停電故
障を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

図−１は架橋ポリエチレンケーブルの断面図およびオシ
ログラフの波形であり、本発明の原理である絶縁破壊の
進行状況を説明したものである。 図−２は電気回路の概略図であり、架橋ポリエチレンケ
ーブルに本発明の装置を取り付けた実施例である。 １　　　環カケープルの心線 ２　　　環カケープルのプラスチック絶縁材３　　　環
カケープルの金属シース ４　　　環カケープルのビニールシース５　　　初期放
電経路 ６　　　完全地格故障アーク ７　　　絶縁破壊直後の電圧波形 ８　　　絶縁破壊直後の電流波形 ９　　　完全地格故障の電圧波形 １０　　完全地格故障の電流波形 １１　　絶縁破壊した環カケープル １２　　電流検出コイル １３　　計器用変成器 １４　　零相電流検出回路 １５　　零相電圧検出回路 １６　　？！カケープル故障子知装萱 １７　　警報回路 １８　　警報器 １９　　環カケープルの接地線 図−１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源用変圧器の中性点が抵抗接地、あるいは非接
   地の電力系統において、プラスチック絶縁電力ケーブル
   の自然劣化による絶縁破壊後自然消弧するまでの間、瞬
   間的にケーブルシースに流れる電流をケーブルシースの
   接地線に取り付けたコイルで検出し、さらにその系統の
   零相計器用変成器で、零相電圧も検出されていることを
   条件に、警報器を動作させて、ケーブルが短時間後に完
   全地絡故障を引きおこし送電停止することを予知せしめ
   ることを特徴とする装置。
2. （２）前記の装置であって、瞬間的にケーブルシースに
   流れる電流をケーブル心線の両端に取付けた零相計器用
   変流器により検出し、両端の検出信号の比較からケーブ
   ル区間内で発生した電流であることを判定することを特
   徴とする装置。