JP2831355B2 - Insulation state detection method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁状態の検知方法に係り、特に電力伝送経
路の絶縁不良部分を特定する方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に、埋設された電力ケーブルやこれに接続される
電力機器には種々の要因により局部的な絶縁不良が生じ
ることがある。 このような絶縁不良の原因としては機械的外力による
もの、絶縁材の化学的変化によるもの、所謂水トリーに
よるもの等があるが、重大事故の８割はこのような絶縁
劣化に起因するものであるため従来より種々の絶縁検査
方法が提案されている。その一例として電力伝送系を定
期的に停電状態にして行うものがある。まず直流電圧を
線路中に印加して検査する方法では、第１として部分放
電の測定、第２として残留電圧・放電電流・残留電荷に
よる誘電緩和現象、第３として電位減衰・漏れ電流によ
る絶縁性能の測定等が挙げられる。 一方、交流電圧を線路中に印加して検査する方法で
は、第１として部分放電の測定、第２として誘電正接に
より誘電緩和現象の測定等が挙げられる。 またこれとは別に、電力伝送経路を活線状態で検査す
る方法として、ポータブル測定器を用いて測定する方法
がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、前記した従来の検出方法のうち電力伝送系
を定期的に停電状態にして行うものにあっては、各線路
を順次測定しなければならないため時間がかかり、ま
た、一回の停電によって測定できる個所にも制限があ
る。このため、絶縁状態が経時的に悪化した場合でもそ
の傾向を知ることができず予防措置を採ることができな
いという問題がある。 一方、ポータブル測定器を用いて電力伝送経路を活線
状態で検査する方法では、準備作業や測定に人手を要す
るのは勿論、特に安全性の確保が困難であるため測定に
熟練を要するという問題がある。 本発明の前記事項に鑑みてなされたものであって、電
力機器や電力ケーブルの絶縁状態を活線状態で常時監視
することができるようにした絶縁状態の検知方法を提供
することを技術的課題とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は前記技術的課題を解決するために、以下のよ
うな構成を採用した。 すなわち、共通母線に複数のケーブル及びこのケーブ
ルを介して電気機器が接続された電力伝送経路におい
て、起磁力と磁束密度とが略比例関係を有する略線形の
BH特性であり且つ低周波域から高周波域まで透磁率が略
一定である環状のコアに両端を短絡した第１巻線と第２
巻線とを巻回してなる第１センサを、前記共通母線に対
して同一の極性を有する状態で前記各ケーブルを取り囲
むようにそれぞれ取り付け、前記共通母線と大地との間
にコンデンサを設け、起磁力と磁束密度とが略比例関係
を有する略線形のBH特性であり且つ低周波域から高周波
域まで透磁率が略一定である環状のコアに両端を短絡し
た第１巻線と第２巻線とを巻回してなる第２センサを、
前記共通母線に対し前記各第１センサと同一の極性を有
する状態で、前記コンデンサの大地側の接地線を取り囲
むように取り付け、前記電力伝送経路の絶縁状態が低下
した際その部位に発生するコロナ放電又は部分放電に起
因して発生し前記各ケーブル及び前記接地線を通過する
進行波電流を、前記各第１センサの第２巻線，及び，前
記第２センサの第２巻線からそれぞれ検出し、前記各第
１センサの第２巻線から検出された信号と、前記第２セ
ンサの第２巻線から検出された信号とを、検出開始点を
実質的に一致させた状態でそれぞれ測定し、この測定結
果における両者の位相のずれが略180゜である場合に、
その信号を検出した第１センサが取り付けられているケ
ーブルを、絶縁状態が低下したケーブルとして検出する
ことを特徴とする絶縁状態の検知方法である。 〔作用〕 電力伝送経路に絶縁上の欠陥が生じると、その部位に
コロナ放電または部分放電が発生する。 するとこの放電に起因して進行波が発生し、欠陥部分
から線路上の両方向に進行する。したがってこの進行波
の方向を検出することにより絶縁性能が低下した伝送経
路を特定することができる。 そして、前記進行波の方向を検出する方法として、前
記的基準点である共通母線の特定（基準）点における進
行波の進行方向と、共通母線より取り出した各電力伝送
経路における進行波の進行方向との位相を比較すると欠
陥位置を特定することも可能となる。 すなわち、第１図により作用の一例を説明すると、ま
ずＰ点に絶縁劣化が生ずることにより発生する進行波電
流は、すべて第１センサS1〜S6を通過する。第１図で
は、並列関係にあるケーブルL1〜L5に、同じ極性の向き
で第１のセンサS1〜S6をそれぞれ設けるとともに、各ケ
ーブルL1〜L5に接続された第1,第２共通母線LF,LGに接
続したコンデンサＣと大地との間に極性を有する第２の
センサSF,SGを設けてあり、進行波電流は、すべてのセ
ンサS1〜S6,SF,SGを通過する。そして、第２のセンサS
F,SGの極性により、ケーブルの絶縁状態の低下（劣化）
により発生した進行波電流の方向（位相）を検出すると
ともに、この第２センサSF,SGの検出結果を基準とし
て、この検出結果と異なる検出結果の第１センサが取り
付けられているケーブルを絶縁状態が低下したケーブル
と特定する。 すなわち、第１共通母線LFに設けたコンデンサＣの大
地側とを結ぶ接地線に設けた第２センサSFを通る進行波
電流は、絶縁劣化点Ｐが第１図に示すようにケーブルL1
にある場合でも、第２センサSFのドット（・）で図示さ
れたセンサの極性である（＋）側からセンサの極性
（−）側へ向かって通過するので、第２センサは何れの
ケーブル（L1,L2,L3,・・・）の絶縁状態の低下による
進行波電流の場合でも極性は同一となる。 これに対して、第１センサS1〜S3の場合には、第１図
に示すケーブルL1のＰ点に絶縁劣化が生じたことに起因
する進行波電流は、まず第１センサS1のドット（・）で
図示されたセンサの極性である（−）側から（＋）側へ
向かって通過する。この場合、ケーブルL2,L3にそれぞ
れ取り付けた第１センサS2,S3,では、進行波電流はセン
サの極性（＋）から（−）に向かって通過する。従っ
て、絶縁劣化点Ｐが存在するケーブルL1の第１センサS1
の検出信号と絶縁劣化点Ｐが存在しないケーブルL2,L3
の第１センサS2,S3の検出信号は逆位相となる。 ゆえに、第２センサSFの検出信号を基準信号とすれ
ば、当該絶縁劣化が生じたケーブルL1に取り付けた第１
センサS1だけが逆方向の極性の進行波電流を検出したこ
ととなる。 同様に、体２共通母線LGに設けた，コンデンサＣの大
地側のアースGNDとの間に位置する第２センサSGを通る
進行波電流は、絶縁劣化点Ｐが第１図に示すようにケー
ブルL1にある場合でも、また、図示されない絶縁劣化点
がケーブルL4,L5にある場合でも、第２センサSGのドッ
ト（・）で図示されたセンサの極性である（＋）側から
センサの極性（−）側へ向かって通過するので、第２セ
ンサSGは何れのケーブルL1,L4,L5の絶縁劣化による進行
波電流の場合でも極性は同一となる。これに対して、第
１センサS4〜S6の場合には、第１図に示すケーブルL1の
Ｐ点に絶縁状態が低下したことに起因する進行波電流
は、まずケーブルL1の送電端の第１センサS4のドット
（・）で図示されたセンサの極性である（−）側から
（＋）側へ向かって通過する。従って、絶縁劣化点Ｐが
存在するケーブルL1の送電端の第１センサS4の検出信号
と絶縁劣化点Ｐが存在しないケーブルL4,L5の第１セン
サS5,S6では、進行波電流はセンサの極性（＋）側から
（−）側へ向かって通過する。従って、絶縁劣化点Ｐが
存在しないケーブルL4,L5の第１センサS5,S6の検出信号
は逆位相となる。 ゆえに、第２センサSGの検出信号を基準信号とすれ
ば、当該絶縁劣化が生じたケーブルL1の送電端の第１セ
ンサS4だけが逆方向の極性の進行波電流を検出すること
となる。 従って、絶縁状態がい低下したケーブルL1を検出する
ことができる。この場合の検出例を第６図に示す。第６
図において、Ｊは第１センサＳの波形、Ｑは第２センサ
SFの波形であり、到来した進行波電流が負極性の場合で
ある。 従って、これらセンサS1〜S6,SF,SGで検出される信号
を測定部３で測定することにより絶縁不良箇所が明らか
となる。 進行波検出用のセンサ（信号弁別器）としては、環状
コアＫを例えばコバルトを主成分とするアモルファス金
属で形成したものとすることができる。 そして、第３図（Ａ）に示すように、環状コアＫに電
力伝送経路たるケーブルＬを巻回する。ケーブルＬには
低周波電流と高周波電流とが流れており、これによりコ
アＫに起磁力が発生している。 第１巻線M1と第２巻線M2とはケーブル（１次コイル）
Ｌに対する２次コイルとして作用するため、この起磁力
に応じ第１巻線M1に起電力が生じるがその両端は短絡し
ているため、環状コアＫ内の磁束変化を打ち消すような
電流が流れる。ここで環状コアＫは高透磁率であり、低
周波域から高周波域まで透磁率が略一定であって、残留
磁気及び保磁力が共に小さく、かつ、起磁力と磁束密度
が略比例関係を有する略線形のBH特性を有している。さ
らに、第１巻線M1の漂遊リアクタンスは、低周波域では
無視できるほど小さいが、高周波域では第１巻線M1の漂
遊リアクタンスの影響が増大するために、変流器の負荷
としての第１巻線M1のインピーダンスが増加する。 このため低周波成分は行ち消され、第２巻線M2からは
高周波成分のみが得られる。 なお、実際上、第３図（Ｂ）に示すように、被検出線
４はコアＬ内に挿通するだけでよい。 前記環状コアＫの材質は、一例として、コバルト（C
o）鉄（Fe）ケイ素（Si）ホウ素（Ｂ）モリブデン（M
o）ニッケル（Ni）からなり、式 （Co）ａ（Fe）ｂ（Si）ｃ（Ｂ）ｄ（Mo）ｅ（Ni）ｆ （ただしａ〜ｆは各成分元素の百分率を示し、ａ＝50〜
90、ｂ＝１〜10、ｃ＝５〜20、ｄ＝０〜20、ｅ＝０〜2
0、ｆ＝１〜５、であって、ａ〜ｆの和を100とする。） で表示されている。 また、環状コアＫは例えば、コバルト系アモルファス
合金のリボンを使用して、トロイダルコアとし温度150
℃〜450℃で５〜180分間熱処理を行なうことによって所
望の透磁率を得ることができる。この熱処理の際、直流
磁界または交流磁界中で行うことが性能の均一化の点で
好ましく、さらに窒素雰囲気中で行うとより安定した性
能を得ることができる。 なお、第１巻線M1と第２巻線M2とは分巻としてもよい
が、第１巻線M1と第２巻線M2とを一部共用としてもよ
い。 また、コアＫとしては、例えば、コバルト系アモルフ
ァス合金のリボンであるバクームシュメルツェ社の6025
Fを使用することができる。 なお、進行波検出用センサとしては前記したものの
他、伝送するエネルギの性質によっては通過電力計や所
謂SWR計等の応用も考えられる。 〔実施例〕 本発明の実施例を第１図ないし第９図に基づいて説明
する。 まず、本出願人は、電力伝送経路中において絶縁不良
が発生した際には、当該部分にコロナ放電や部分放電が
発生し、これら放電に伴って伝送経路中に進行波が発生
することを確認した。以下、この進行波は基に電力伝送
経路中の絶縁不良部分を検出する装置につき説明する。 第１図において、交流電源Ａはまず変電所１に電力を
供給し、この変電所１では送電線に変圧器T1と遮断器B1
を介して第１共通母線LFとし、この第１共通母線LFはコ
ンデンサＣを介して接地（GND）されている。 コンデンサＣと接地部との間の線路には、これを取り
囲むように環状の第２センサSFが装着されており、この
第２センサSFからの出力信号が共通母線に設けた基準点
における信号となる。 前記第１共通母線LFには、夫々遮断器B2,遮断器B3,遮
断器B4を介して送電用のケーブルL1,ケーブルL2,ケーブ
ルL3が接続されており、これらのケーブルには環状の第
１センサS1,S2,S3がケーブルを取り囲むように装着され
ている。そして前記ケーブルL1は電気需要場所２まで延
長されている。 電気需要場所２ではケーブルL1に第１センサS4が装着
されており、遮断器B5を介して第２共通母線LGに接続さ
れている。 前記第２共通母線LGはコンデンサＣを介して接地（GN
D）されている。このコンデンサＣと接地部との間の線
路にはこれを取り囲むように環状の第２センサSGが装着
されており、この第２センサSGからの出力信号が第２共
通母線LGの基準点における信号となる。 前記第２共通母線LGには遮断器B6,遮断器B7を介して
送電用のケーブルL4、ケーブルL5が接続されており、こ
れらケーブルには環状の第１センサS5,S6がこれらケー
ブルを取り囲むように夫々装着されている。 そして、前記ケーブルL4は電動機Ｍに接続され、ケー
ブルL5は変圧器T2に接続されている。 前記第１センサS1,S2,S3の出力信号は、スキャン回路
20に入力された時系列分割された後、方向比較回路21に
入力され前記第２センサSFからの信号と比較される。こ
の比較結果はデータ伝送回路22に入力される。 一方、前記第１センサS5,S6の出力信号はスキャン回
路20に入力されて時系列分割された後、方向比較回路21
に入力され前記第２センサSGからの信号と比較される。
この比較結果はデータ伝送回路22に入力される。 前記データ伝送回路22とデータ伝送回路22との夫々の
信号は測定部33に入力され、これらの信号は、まず、ス
キャン回路31に入力されて時系列化された後、高速デー
タ記憶回路32に入力されるとともに、警報・表示回路33
に入力される。高速データ記憶回路32は、パーソナルコ
ンピュータ34と接続されデータの授受がなされるように
なっている。パーソナルコンピュータ34にはCRT36及び
プリンタ37が接続され検査結果が表示されるようになっ
ている。前記高速データ記憶回路32の具体的ハードウェ
アを第７図基づき説明すると、センサＳ、このセンサＳ
の後段に接続されたバッファBU、バッファBUからの信号
を増幅するアンプAP、アンプAPの後段に接続され出力信
号の最大値を検出するピーク検出PS、このピーク検出PS
と並列的に接続された20MHZのA/DコンバータAD、これら
ピーク検出PSA/DコンバータADとの夫々の出力信号を記
憶し2KBの容量をもつモメリーボードMB、このメモリー
ボードMBに対して信号を授受するパーソナルコンピュー
タ34、及び出力装置としてのプリンタ35が図示のように
接続されることにより構成されている。 次に、前記第1,第２センサS1〜S6,SF,SGの動作原理、
及び回路の動作原理を説明する。 前記各センサは、第５図に示すように低周波から高周
波まで透磁率が略一定であって、残留磁気及び保磁力が
共に小さく、かつＢ−Ｈ特性が第４図に示すように線形
となるようコバルト系アモルファス金属で形成した環状
コアＫにコイルを巻回して構成したものである。そして
このコイルは第３図に示すように環状コアＫにか短絡し
て巻回された第１巻線M1と、両端が開放された第２巻線
M2とからなっている。環状コアＫは幅10ミリ、内径150
ミリ高さ３ミリに形成してあり、前記第１巻線M1の巻き
回数は３回、第２巻線M2の巻き数は10回である。 このような構成とすることにより、電源の周波数とそ
の高調波である低周波電流と前記したコロナ放電または
部分放電に伴う進行波電流とを弁別することができるよ
うになっている。このような構成になる各センサＳの感
度を実験した結果、20pC程度のコロナ放電電荷量を検出
することができた。 第２図は３相交流を伝送する線路に実施した例を示
し、ここで進行波の進行速度Ｖは、 Ｖ＝BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting an insulation state, and more particularly to a method for specifying an insulation failure portion of a power transmission path. [Prior Art] Generally, a buried power cable or a power device connected thereto may have a local insulation defect due to various factors. Causes of such insulation failure include mechanical external force, chemical change of insulating material, and so-called water tree, and 80% of serious accidents are caused by such insulation deterioration. For this reason, various insulation inspection methods have been conventionally proposed. As an example, there is a method in which a power transmission system is periodically set to a power outage state. First, DC voltage is applied to the line for inspection. First, measurement of partial discharge, second, dielectric relaxation phenomenon due to residual voltage, discharge current and residual charge, and third, insulation performance due to potential decay and leakage current And the like. On the other hand, the method of inspecting by applying an AC voltage to the line includes, first, measurement of partial discharge, and second, measurement of dielectric relaxation phenomenon by dielectric loss tangent. In addition, as another method for inspecting the power transmission path in a live state, there is a method of performing measurement using a portable measuring instrument. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional detection method described above, in which the power transmission system is periodically set to a power outage state, each line must be sequentially measured, so that time is not required. There are also restrictions on the locations that can be measured by a single power outage. For this reason, there is a problem that even when the insulation state deteriorates with time, the tendency cannot be known and no preventive measures can be taken. On the other hand, the method of inspecting the power transmission path in a live state using a portable measuring instrument requires not only preparation work and measurement but also labor, and in particular, it is difficult to secure safety, so that measurement requires skill. There is. It is a technical object of the present invention to provide a method for detecting an insulation state in which the insulation state of a power device or a power cable can be constantly monitored in a live state. And [Means for Solving the Problems] The present invention employs the following configuration in order to solve the above technical problems. That is, in a power transmission path in which a plurality of cables are connected to a common bus and an electric device is connected via the cables, a substantially linear relationship in which the magnetomotive force and the magnetic flux density have a substantially proportional relationship.
A first winding and a second winding having both ends short-circuited to an annular core having BH characteristics and having a substantially constant magnetic permeability from a low frequency range to a high frequency range.
A first sensor formed by winding a winding is attached so as to surround each of the cables in a state of having the same polarity with respect to the common bus, and a capacitor is provided between the common bus and the ground, A first winding and a second winding having both ends short-circuited to an annular core having a substantially linear BH characteristic in which a magnetic force and a magnetic flux density have a substantially proportional relationship and having a substantially constant magnetic permeability from a low frequency range to a high frequency range. And a second sensor formed by winding
A corona that is attached to the common bus bar so as to surround the ground line on the ground side of the capacitor with the same polarity as that of each of the first sensors, and is generated at the portion when the insulation state of the power transmission path is reduced. Traveling wave current generated due to discharge or partial discharge and passing through each of the cables and the ground line is detected from the second winding of each of the first sensors and the second winding of each of the second sensors. Then, a signal detected from the second winding of each of the first sensors and a signal detected from the second winding of the second sensor are measured with the detection start points substantially coincident. However, when the phase difference between the two in this measurement result is approximately 180 °,
This is a method for detecting an insulation state, wherein a cable to which the first sensor that has detected the signal is attached is detected as a cable having a reduced insulation state. [Operation] When an insulation defect occurs in the power transmission path, a corona discharge or a partial discharge occurs at the site. Then, a traveling wave is generated due to this discharge, and travels in both directions on the line from the defective portion. Therefore, by detecting the direction of the traveling wave, it is possible to identify the transmission path whose insulation performance has been reduced. As a method of detecting the direction of the traveling wave, the traveling direction of the traveling wave at a specific (reference) point of the common bus, which is the target reference point, and the traveling direction of the traveling wave on each power transmission path extracted from the common bus By comparing the phase with the above, the defect position can be specified. That is, an example of the operation will be described with reference to FIG. 1. First, all traveling wave currents generated due to insulation deterioration at point P pass through the first sensors S1 to S6. In FIG. 1, the first sensors S1 to S6 are provided in the cables L1 to L5 in a parallel relationship with the same polarity, respectively, and the first and second common buses LF, connected to the cables L1 to L5, respectively. A second sensor SF, SG having polarity is provided between the capacitor C connected to LG and the ground, and the traveling wave current passes through all the sensors S1 to S6, SF, SG. And the second sensor S
Deterioration (deterioration) of cable insulation due to polarity of F and SG
Detecting the direction (phase) of the traveling wave current generated by the second sensor SF and SG, and insulating the cable to which the first sensor having a detection result different from the detection result is attached based on the detection result of the second sensors SF and SG. Identify the cable as having decreased. That is, the traveling wave current passing through the second sensor SF provided on the ground line connecting the ground side of the capacitor C provided on the first common bus LF and the insulation deterioration point P is determined by the cable L1 as shown in FIG.
, Since the light passes through the dot (•) of the second sensor SF from the (+) side, which is the polarity of the sensor shown in the figure, toward the polarity (−) of the sensor, the second sensor is connected to any cable ( L1, L2, L3,...) Have the same polarity even in the case of traveling wave current due to a decrease in the insulation state. On the other hand, in the case of the first sensors S1 to S3, the traveling wave current caused by the insulation deterioration at the point P of the cable L1 shown in FIG. ) Passes from the (−) side, which is the polarity of the sensor shown in FIG. In this case, in the first sensors S2 and S3 attached to the cables L2 and L3, the traveling wave current passes from the polarity (+) to (-) of the sensor. Therefore, the first sensor S1 of the cable L1 where the insulation deterioration point P exists
Cables L2 and L3 that have no detection signal and insulation deterioration point P
The detection signals of the first sensors S2 and S3 have opposite phases. Therefore, if the detection signal of the second sensor SF is used as the reference signal, the first signal attached to the cable L1 in which the insulation deterioration has occurred.
This means that only the sensor S1 has detected the traveling wave current having the reverse polarity. Similarly, the traveling wave current passing through the second sensor SG provided between the body 2 common bus LG and the ground GND on the ground side of the capacitor C has the insulation deterioration point P as shown in FIG. Even in the case of L1 and in the case where the insulation deterioration points (not shown) are in the cables L4 and L5, the polarity of the sensor (from the (+) side which is the polarity of the sensor shown by the dot (•) of the second sensor SG ( Since the signal passes toward the −) side, the polarity of the second sensor SG becomes the same regardless of the traveling wave current due to the insulation deterioration of any of the cables L1, L4, and L5. On the other hand, in the case of the first sensors S4 to S6, the traveling wave current caused by the lowered insulation state at the point P of the cable L1 shown in FIG. The dot passes through the dot (•) of the sensor S4 from the (−) side, which is the polarity of the sensor illustrated, to the (+) side. Therefore, in the detection signal of the first sensor S4 at the power transmission end of the cable L1 where the insulation deterioration point P exists, and in the first sensors S5 and S6 of the cables L4 and L5 where the insulation deterioration point P does not exist, the traveling wave current has the polarity of the sensor. It passes from the (+) side to the (-) side. Therefore, the detection signals of the first sensors S5 and S6 of the cables L4 and L5 where the insulation deterioration point P does not exist have opposite phases. Therefore, if the detection signal of the second sensor SG is used as the reference signal, only the first sensor S4 at the power transmission end of the cable L1 in which the insulation deterioration has occurred detects the traveling wave current of the reverse polarity. Therefore, it is possible to detect the cable L1 whose insulation state has deteriorated. FIG. 6 shows an example of detection in this case. Sixth
In the figure, J is the waveform of the first sensor S, and Q is the second sensor
It is a waveform of SF, and the case where the incoming traveling wave current has a negative polarity. Therefore, by measuring the signals detected by these sensors S1 to S6, SF, and SG with the measuring unit 3, the location of the insulation failure becomes clear. As the traveling wave detecting sensor (signal discriminator), the annular core K may be formed of, for example, an amorphous metal mainly containing cobalt. Then, as shown in FIG. 3A, a cable L as a power transmission path is wound around the annular core K. A low-frequency current and a high-frequency current flow through the cable L, which generates a magnetomotive force in the core K. The first winding M1 and the second winding M2 are cables (primary coils)
Since it acts as a secondary coil for L, an electromotive force is generated in the first winding M1 in accordance with this magnetomotive force, but since both ends are short-circuited, a current flows to cancel a change in magnetic flux in the annular core K. Here, the annular core K has a high magnetic permeability, the magnetic permeability is substantially constant from a low frequency range to a high frequency range, the residual magnetism and the coercive force are both small, and the magnetomotive force and the magnetic flux density have a substantially proportional relationship. It has a substantially linear BH characteristic. Further, the stray reactance of the first winding M1 is so small as to be negligible in a low frequency range, but the effect of the stray reactance of the first winding M1 increases in a high frequency range. The impedance of the winding M1 increases. For this reason, the low frequency component is eliminated, and only the high frequency component is obtained from the second winding M2. In practice, the detected line 4 only needs to be inserted into the core L as shown in FIG. 3 (B). The material of the annular core K is, for example, cobalt (C
o) Iron (Fe) Silicon (Si) Boron (B) Molybdenum (M
o) It consists of nickel (Ni) and has the formula (Co) a (Fe) b (Si) c (B) d (Mo) e (Ni) f (where a to f indicate the percentage of each component element, a = 50 ~
90, b = 1-10, c = 5-20, d = 0-20, e = 0-2
0, f = 1 to 5, and the sum of a to f is 100. ). The annular core K is formed, for example, by using a ribbon of a cobalt-based amorphous alloy to form a toroidal core at a temperature of 150 ° C.
A desired magnetic permeability can be obtained by performing the heat treatment at a temperature of from 450C to 450C for 5 to 180 minutes. This heat treatment is preferably performed in a DC magnetic field or an AC magnetic field from the viewpoint of making the performance uniform, and when performed in a nitrogen atmosphere, more stable performance can be obtained. Note that the first winding M1 and the second winding M2 may be divided windings, but the first winding M1 and the second winding M2 may be partially shared. As the core K, for example, a Bacoum-Schmerze 6025, which is a ribbon of a cobalt-based amorphous alloy, is used.
F can be used. In addition, as the traveling wave detection sensor, in addition to the above-described sensors, depending on the nature of the energy to be transmitted, applications such as a passing wattmeter and a so-called SWR meter can be considered. Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG. First, the applicant has confirmed that when insulation failure occurs in the power transmission path, corona discharge or partial discharge occurs in the relevant part, and that traveling waves are generated in the transmission path with these discharges. did. Hereinafter, a description will be given of an apparatus for detecting an insulation failure portion in a power transmission path based on the traveling wave. In FIG. 1, an AC power supply A first supplies power to a substation 1, where a transformer T1 and a circuit breaker B1 are connected to a transmission line.
, And the first common bus LF is grounded (GND) via a capacitor C. An annular second sensor SF is mounted on the line between the capacitor C and the grounding portion so as to surround the line, and an output signal from the second sensor SF is used as a signal at a reference point provided on a common bus. Become. A power transmission cable L1, a cable L2, and a cable L3 are connected to the first common bus LF via a circuit breaker B2, a circuit breaker B3, and a circuit breaker B4, respectively. The sensors S1, S2, S3 are mounted so as to surround the cable. And the cable L1 is extended to the electricity demand place 2. At the electricity demand location 2, the first sensor S4 is mounted on the cable L1 and is connected to the second common bus LG via the circuit breaker B5. The second common bus LG is grounded via a capacitor C (GN
D) Has been. An annular second sensor SG is mounted on the line between the capacitor C and the ground so as to surround the line, and an output signal from the second sensor SG is a signal at a reference point of the second common bus LG. Becomes A power transmission cable L4 and a cable L5 are connected to the second common bus LG via a circuit breaker B6 and a circuit breaker B7, and these cables are surrounded by annular first sensors S5 and S6. Each is attached to. The cable L4 is connected to the electric motor M, and the cable L5 is connected to the transformer T2. An output signal of the first sensor S1, S2, S3 is a scan circuit
After the time-series division inputted to 20, the signal is inputted to the direction comparison circuit 21 and compared with the signal from the second sensor SF. The comparison result is input to the data transmission circuit 22. On the other hand, the output signals of the first sensors S5 and S6 are input to the scan circuit 20 and time-division-divided.
And compared with the signal from the second sensor SG.
The comparison result is input to the data transmission circuit 22. The respective signals of the data transmission circuit 22 and the data transmission circuit 22 are input to the measurement unit 33, and these signals are first input to the scan circuit 31 and time-sequentialized, and then the high-speed data storage circuit 32 Alarm and display circuit 33
Is input to The high-speed data storage circuit 32 is connected to a personal computer 34 to exchange data. A CRT 36 and a printer 37 are connected to the personal computer 34, and the inspection results are displayed. The specific hardware of the high-speed data storage circuit 32 will be described with reference to FIG.
The buffer BU connected to the subsequent stage, the amplifier AP for amplifying the signal from the buffer BU, the peak detection PS connected to the subsequent stage of the amplifier AP for detecting the maximum value of the output signal, this peak detection PS
A / D converter AD of 20MHZ connected in parallel with this, a peak detection PSA / D converter AD, and stores each output signal and a momery board MB with a capacity of 2KB, and sends a signal to this memory board MB. A personal computer 34 for transmission and reception and a printer 35 as an output device are connected as shown in the figure. Next, the operation principle of the first and second sensors S1 to S6, SF, SG,
The operation principle of the circuit will be described. Each of the sensors has a substantially constant magnetic permeability from low frequency to high frequency as shown in FIG. 5, has small residual magnetism and coercive force, and has a linear BH characteristic as shown in FIG. The coil is wound around an annular core K made of a cobalt-based amorphous metal. This coil is composed of a first winding M1 wound around the annular core K as shown in FIG. 3, and a second winding open at both ends.
It consists of M2. The annular core K has a width of 10 mm and an inner diameter of 150
The first winding M1 has three turns, and the second winding M2 has ten turns. With this configuration, it is possible to discriminate between the frequency of the power supply and the low-frequency current that is a harmonic thereof, and the traveling wave current accompanying the corona discharge or the partial discharge. As a result of an experiment on the sensitivity of each sensor S having such a configuration, a corona discharge charge amount of about 20 pC could be detected. FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to a line transmitting three-phase alternating current.

【（透磁率×誘電率）_１／２】^-1 となる。 ここで、ポリエチレン絶縁体の誘電率は空気の４倍で
あるため伝送経路での伝搬速度は光速の約1/2となるた
め、Ｖは150m/μｓ程度となる。このように進行波は環
状コアＫを高速で通過するので鋭いパルス起磁力が生じ
る。各巻線には電源の周波数とその高調波である低周波
電流と、前記したコロナ放電または部分放電に伴う進行
波電流とが誘起するが、第１巻回M1の漂遊リアクタンス
は低周波に対しては無視できるほど小さく、高周波のパ
ルスに対しては大となる。したがって低周波電流iEの起
磁力による磁束変化は略完全に打ち消すことはできる
が、進行波ipの通過によるパルス電流の起磁力による磁
束変化は打ち消されないで残る。 このため、第２巻線M2の両端子から進行波の通過に伴
う信号のみを得ることができる。 また、共通母線LFに設置したコンデンサCTの各相に挿
入した劣化相判定用センサSRにより進行波がその相を通
るかを判別して劣化相の判別信号を得ることができる。
さらに、コンデンサCTの共通線に入れた第２センサSFは
どの相が劣化しても、或は、系統内のどの部分が劣化し
ても進行波が同一方向に通過するので、これにより進行
波の方向の基準となる信号を得ることができる。 これら検出コイルからの信号は、前記実施例のように
スキャン回路により時系列的に送出してもよいが信号伝
送容量に余裕がある場合には並列処理を行ってもよい。 前記進行波は放電ノイズと同様の周波数スペクトルを
呈し、広い周波数範囲に渡ってエネルギーを有するが、
絶縁不良に伴うコロナ放電に特有の周波数分布を示す場
合があると共に、不要帯域を制限して外来ノイズに対す
るS/Nを向上させるため、バンドパスフィルタを用いて
帯域を制限することが効果的である。 このようにバンドパスフィルタを用いて実験したとこ
ろ、検出対象とする周波数範囲を20KHZから200MHZ好ま
しくは300KHZから50MHZ、更に好ましくは300KHZから5MH
Zの間に設定した場合に良好な結果が得られた。具体的
な通過周波数はスペクトラムアナライザ等を使用して個
々のケースに最適なものとする必要がある。なおこのフ
ィルタについては前記した単同調型の他、多点同調形の
櫛形フィルタを用いることができるのは勿論である。 次に、第１図に示す回路において第３図に示すセンサ
を用いて、ケーブルの絶縁体の劣化に伴うコロナ放電に
起因する進行波の検出を行った実験結果について第６図
とともに説明する。グラフ中、Ｊはケーブルに設けた第
２センサSFの信号特性線、Ｑは母線に設けた第１センサ
のS1の信号特性線である。ケーブルに欠陥があると進行
波が両方向に進行するが、第１図に示したように、第２
センサSFと第１センサS1とは夫々進行波電流が逆方向に
通過するため、第６図に示されるように、検出開始点を
実質的に一致させて測定したＪとＱとは位相が略逆，す
なわち位相のずれがほぼ180゜となる。これにより進行
波の存在、即ち、ケーブルに欠陥があることが明らかと
なる。 次に、第８図及び第９図に基づき実際の測定波形につ
き説明する。 第８図は測定点からみて遠方で進行波が発生した場合
を示し、電動機等の終端負荷で反射した進行波が周期的
に現れている。 ところで、コロナ放電に伴うパルスはそのまま観測す
ることも可能ではあるが、極めて短時間に発生するもの
であるため、その捕捉が困難である場合がある。そこで
パルス検出回路中に共振回路を介挿することによりパル
スの捕捉を容易ならしめることができる。第９図はこの
ような回路を用いた場合の波形を示し、J1はコロナ放電
に伴うパルスであり、その後このパルスは共振回路を励
起して特定周波数の減衰波形J2を呈する。 なお、環状コアＫの寸法形状および材質は前記した実
施例に限定されることはなく、検出条件に応じて適宜変
更できるのは勿論である。 〔発明の効果〕 本発明によれば、電力伝送経路の絶縁性能が低下した
際、その部位に発生するコロナ放電または部分放電に起
因して発生する進行波電流を、第１センサ及び第２セン
サに巻回された第２巻線M2からの信号を、両者の検出始
点を実質的に同一の状態でそれぞれ測定し、その測定結
果における両者の位相のずれがほぼ180゜であった場合
には、その信号を検出した第１センサが取り付けられて
いるケーブルを、絶縁状態が低下したケーブルとして検
出するため、電気機器及びケーブルの絶縁状態を常時活
線状態で監視することができる。 このため、絶縁不良を軽微な段階で検知することがで
き、絶縁不良による事故を未然に防止することができ
る。[(Magnetic permeability x dielectric constant) _1/2 ] ^-1 . Here, since the dielectric constant of the polyethylene insulator is four times that of air, the propagation speed in the transmission path is about 1/2 of the speed of light, so V is about 150 m / μs. Since the traveling wave passes through the annular core K at a high speed, a sharp pulse magnetomotive force is generated. In each winding, a low-frequency current, which is the frequency of the power supply and its harmonics, and a traveling-wave current associated with the corona discharge or partial discharge described above are induced, but the stray reactance of the first winding M1 is low with respect to the low frequency. Is negligibly small and large for high frequency pulses. Therefore, the change in magnetic flux due to the magnetomotive force of the low-frequency current iE can be almost completely canceled out, but the change in magnetic flux due to the magnetomotive force of the pulse current due to the passage of the traveling wave ip remains unchanged. For this reason, it is possible to obtain only the signal accompanying the passage of the traveling wave from both terminals of the second winding M2. Further, it is possible to determine whether or not the traveling wave passes through the phase by the deteriorated phase determination sensor SR inserted in each phase of the capacitor CT installed on the common bus LF, and to obtain a deteriorated phase determination signal.
Furthermore, the traveling wave passes in the same direction regardless of which phase is deteriorated or which part of the system is deteriorated by the second sensor SF inserted in the common line of the capacitor CT. Can be obtained. The signals from these detection coils may be sent out in chronological order by the scan circuit as in the above embodiment, but if there is enough signal transmission capacity, parallel processing may be performed. The traveling wave exhibits a frequency spectrum similar to that of the discharge noise, and has energy over a wide frequency range.
In some cases, the frequency distribution specific to corona discharge due to poor insulation may be shown, and it is effective to limit the band using a band-pass filter to limit unnecessary bands and improve S / N against external noise. is there. Thus, when an experiment was performed using a bandpass filter, the frequency range to be detected was set to 20 KHz to 200 MHz, preferably 300 KHz to 50 MHz, and more preferably 300 KHz to 5 MHz.
Good results were obtained when set between Z. The specific passing frequency needs to be optimized for each case using a spectrum analyzer or the like. It is to be noted that a comb filter of a multi-point tuning type can be used in addition to the single tuning type as described above. Next, a description will be given of experimental results obtained by detecting a traveling wave caused by a corona discharge caused by deterioration of a cable insulator using the sensor shown in FIG. 3 in the circuit shown in FIG. 1, together with FIG. In the graph, J is a signal characteristic line of the second sensor SF provided on the cable, and Q is a signal characteristic line of S1 of the first sensor provided on the bus. If the cable is defective, the traveling wave travels in both directions, but as shown in FIG.
Since the traveling wave currents of the sensor SF and the first sensor S1 respectively pass in opposite directions, as shown in FIG. 6, the phases of J and Q measured with the detection start points substantially coincident are substantially the same. In other words, the phase shift is almost 180 °. This makes it clear that there is a traveling wave, that is, the cable is defective. Next, actual measured waveforms will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a case where a traveling wave is generated at a distance from the measurement point, and the traveling wave reflected by a terminal load such as a motor appears periodically. By the way, although the pulse accompanying the corona discharge can be observed as it is, since it is generated in a very short time, it may be difficult to capture the pulse. Therefore, by interposing a resonance circuit in the pulse detection circuit, it is possible to easily capture the pulse. FIG. 9 shows a waveform when such a circuit is used. J1 is a pulse associated with corona discharge, and this pulse excites the resonance circuit to exhibit an attenuation waveform J2 of a specific frequency. The dimensions, shape, and material of the annular core K are not limited to those in the above-described embodiment, but can be changed as appropriate according to the detection conditions. [Effects of the Invention] According to the present invention, when the insulation performance of a power transmission path is reduced, a traveling wave current generated due to a corona discharge or a partial discharge generated in that portion is supplied to a first sensor and a second sensor. The signal from the second winding M2 wound on the first and second windings is measured with the detection start points of the two substantially the same, and when the phase shift between the two in the measurement result is approximately 180 °, Since the cable to which the first sensor that has detected the signal is attached is detected as a cable whose insulation state has been reduced, the insulation state of the electric device and the cable can be constantly monitored in a live state. For this reason, insulation failure can be detected at a minor stage, and an accident due to insulation failure can be prevented beforehand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図ないし第９図は本発明の実施例を示し、第１図は
全体のブロック図、第２図はセンサ部分の回路図、第３
図（Ａ）（Ｂ）はセンサの正面図、第４図はセンサに用
いたコアのBH特性図、第５図はその周波数特性図、第６
図は進行波の検出結果を示すグラフ図、第７図は信号処
理回路のためのブロック図、第８図及び第９図は測定結
果のグラフ図である。 １……変電所、２……電気需要場所、 ３……測定部、 S1,S2,S3,S4,S5,S6,SF,SG……センサ、 M1……第１巻線、M2……第２巻線、 Ｋ……環状コア、LF,LG……共通母線 L1,L2,L3,L4,L5……ケーブル C,CT……コンデンサ、Ｐ……絶縁劣化点。1 to 9 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall block diagram, FIG. 2 is a circuit diagram of a sensor part, and FIG.
(A) and (B) are front views of the sensor, FIG. 4 is a BH characteristic diagram of a core used in the sensor, FIG. 5 is a frequency characteristic diagram thereof, and FIG.
FIG. 7 is a graph showing the result of detection of a traveling wave, FIG. 7 is a block diagram for a signal processing circuit, and FIGS. 8 and 9 are graphs of measurement results. 1… Substation 2… Electrical demand area 3… Measurement unit S1, S2, S3, S4, S5, S6, SF, SG… Sensor M1… 1st winding, M2 ... 2 windings, K: annular core, LF, LG ... common bus L1, L2, L3, L4, L5 ... cable C, CT ... capacitor, P ... insulation deterioration point.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔭山 知章 山口県玖珂郡和木町和木６丁目１番２号 三井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 石蔵 敬三郎 山口県玖珂郡和木町和木６丁目１番２号 三井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 瀬良 昭男 山口県玖珂郡和木町和木６丁目１番２号 三井石油化学工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tomoaki Kageyama 61-2-2 Waki, Waki-machi, Kuga-gun, Yamaguchi Prefecture Inside Mitsui Petrochemical Industries Co., Ltd. 6-1-2 Ki, Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Akio Sera 6-1-2, Waki, Waki-cho, Kuga-gun, Yamaguchi Prefecture Inside Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】共通母線に複数のケーブル及びこのケーブ
ルを介して電気機器が接続された電力伝送経路におい
て、 起磁力と磁束密度とが略比例関係を有する略線形のBH特
性であり且つ低周波域から高周波域まで透磁率が略一定
である環状のコアに両端を短絡した第１巻線と第２巻線
とを巻回してなる第１センサを、前記共通母線に対して
同一の極性を有する状態で前記各ケーブルを取り囲むよ
うにそれぞれ取り付け、 前記共通母線と大地との間にコンデンサを設け、 起磁力と磁束密度とが略比例関係を有する略線形のBH特
性であり且つ低周波域から高周波域まで透磁率が略一定
である環状のコアに両端を短絡した第１巻線と第２巻線
とを巻回してなる第２センサを、前記共通母線に対し前
記各第１センサと同一の極性を有する状態で、前記コン
デンサの大地側の接地線を取り囲むように取り付け、 前記電力伝送経路の絶縁状態が低下した際その部位に発
生するコロナ放電又は部分放電に起因して発生し前記各
ケーブル及び前記接地線を通過する進行波電流を、前記
各第１センサの第２巻線，及び，前記第２センサの第２
巻線からそれぞれ検出し、 前記各第１センサの第２巻線から検出された信号と、前
記第２センサの第２巻線から検出された信号とを、検出
開始点を実質的に一致させた状態でそれぞれ測定し、こ
の測定結果における両者の位相のずれが略180゜である
場合に、その信号を検出した第１センサが取り付けられ
ているケーブルを、絶縁状態が低下したケーブルとして
検出する ことを特徴とする絶縁状態の検知方法。In a power transmission path in which a plurality of cables are connected to a common bus and electric equipment is connected via the cables, the magnetomotive force and the magnetic flux density have a substantially linear BH characteristic and a low frequency. A first sensor, which is formed by winding a first winding and a second winding, both ends of which are short-circuited on an annular core having a substantially constant magnetic permeability from the band to the high-frequency region, has the same polarity with respect to the common bus. Each cable is attached so as to surround each of the cables in a state having a capacitor, and a capacitor is provided between the common bus and the ground.The magnetomotive force and the magnetic flux density have a substantially linear relationship with each other. A second sensor formed by winding a first winding and a second winding, both ends of which are short-circuited on an annular core having a substantially constant magnetic permeability up to a high frequency region, is the same as each of the first sensors with respect to the common bus. With the polarity of Around the ground wire on the ground side of the capacitor, it is generated by corona discharge or partial discharge that occurs at the position when the insulation state of the power transmission path is reduced and passes through each cable and the ground wire. The traveling wave current is supplied to the second winding of each of the first sensors and the second winding of the second sensor.
The signals detected from the second windings of the first sensors and the signals detected from the second windings of the second sensor are substantially matched at the detection start points. In the case where the phase difference between the two in this measurement result is approximately 180 °, the cable to which the first sensor that has detected the signal is attached is detected as a cable with a reduced insulation state. A method for detecting an insulation state, comprising: