JP3295607B2 - 部分放電測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブル線路
の部分放電を測定するための部分放電測定方法、特に、
ローノイズ化及び高感度化を図るに最適な部分放電測定
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は本出願人が提案した部分放電測定
方法の第１例を示す。この部分放電測定方法が実施され
る電力ケーブルの接続部は、中心に配設された導体２０
１、この導体２０１を接続するための接続スリーブ２０
２、導体２０１を絶縁する絶縁体２０３（線路部用）、
及び絶縁補強部２０４（接続部用）、絶縁体２０３及び
絶縁補強部２０４を被覆する外部半導電層２０５（接続
部側），及び２２５（線路側）、この外部半導電層２０
５を被覆する金属遮蔽層２０６、この金属遮蔽層２０６
に接続された金属シース２２６、外部半導電層２０５及
び金属遮蔽層２０６を円周方向に切除して軸方向の電気
的な遮断部分を形成する縁切り部２０７、外部半導電層
２０５及び金属遮蔽層２０６を表面から封止する防水コ
ンパウンド２０８、金属遮蔽層２０６及び防水コンパウ
ンド２０８を被覆する銅胴管２０９、この銅胴管２０９
を被覆する防蝕ビニール層２１０、接続部の両側におけ
る銅胴管２０９と防蝕ビニール層２１０を隔絶する絶縁
筒２１１の各々を備えている。

【０００３】この電力ケーブルの接続部にあって、絶縁
筒２１１の両側の防蝕ビニール層２１０の表面には、金
属箔電極２１２ａ，２１２ｂが貼着されている。金属箔
電極２１２ａ，２１２ｂの両側の取付金具２１３ａ，２
１３ｂにはジャンパー線２１４が接続され、このジャン
パー線２１４にはフィルタとして機能する複数個の高周
波鉄心２１５が装着されている。更に、金属箔電極２１
２ａ，２１２ｂ間には検出インピーダンス２１６が接続
され、この検出インピーダンス２１６の出力端には部分
放電測定器２１７が接続されている。

【０００４】図４の構成において部分放電の測定を行う
場合、普通接続部としての機能を持たせるために取り付
けられたジャンパー線２１４に高周波鉄心２１５を装着
し、絶縁筒２１１の両側の銅胴管２０９を高周波信号に
対して絶縁状態にする。この状態でこの接続部の絶縁層
部分に部分放電が発生すると、部分放電パルスが絶縁筒
２１１の両側の銅胴管２０９の間に誘導され、金属箔電
極２１２ａ，２１２ｂから部分放電パルスが検出され
る。部分放電パルスが一対の金属箔電極２１２ａ，２１
２ｂによって検出されると、検出インピーダンス２１６
の両端に電位差が生じ、部分放電測定器２１７がその電
位差に基づく部分放電信号を最もＳ／Ｎ比の高い周波数
で同調及び増幅して部分放電を測定する。

【０００５】図５は本出願人が提案した部分放電測定方
法の第２例を示し、図４と同一であるものには下２桁の
数字が共通する引用数字を用いているので、以下におい
ては重複する説明を省略する。この構成は、図４の外部
半導電層２０５と金属遮蔽層２０６の部分の構成と異な
っている。つまり、図４においては縁切り部２０７を設
けた構成であったのに対し、図５においては絶縁筒３１
１及び接続スリーブ３０２に対向する部位の金属遮蔽層
３０６のみを部分的に切除し、縁切り部３０６ａを設け
ている。その他の構成及び作用については図４と同一で
ある。

【０００６】図４及び図５の構成はセンサ外付けの例で
あり、直接に接続部から部分放電を検出することがで
き、絶縁接続部からの部分放電検出感度とほぼ同等の検
出感度による測定が可能である。しかし、図４及び図５
に示した部分放電測定方法によると、検出感度のさらな
る高感度化が難しい。そこで、本発明者らは、この問題
を解決するものとして図６に示した部分放電測定方法を
提案した（特願平８−１３０４５号）。

【０００７】図６は本出願人が提案した部分放電測定方
法の第３例を示す。この部分放電測定方法が実施される
電力ケーブルの接続部は、中心に配設された導体４０
１、この導体４０１の相互を接続するための接続スリー
ブ４０２、この接続スリーブ４０２に対して同軸に設け
られる外部半導電層４０３、この外部半導電層４０３を
被覆する金属遮蔽層４０４、接続部の中央付近における
外部半導電層４０３及び金属遮蔽層４０４を円周方向に
切除して軸方向の電気的な遮断部分を形成した主縁切り
部４０５、接続部の両側付近で金属遮蔽層４０４のみを
円環上に切除して電気的な遮断部分を形成して検出用電
極４０４ａ，４０４ｂを形成する金属遮蔽縁切り部４０
６ａ，４０６ｂ、接続部においては金属遮蔽層４０４に
所定の空隙を設け且つ接続部以外では金属遮蔽層４０４
に密着させて被覆される銅胴管４０７、この銅胴管４０
７を被覆する防蝕ビニール層４０８、及び銅胴管４０７
と防蝕ビニール層４０８を隔絶する絶縁筒４０９、導体
４０１と外部半導電層４０３の間ならびに金属遮蔽層４
０４及び検出用電極４０４ａ，４０４ｂと銅胴管４０７
の間に設けられる絶縁体４１６の各々を備えた構成にな
っている。

【０００８】この電力ケーブルの接続部において、絶縁
筒４０９の両側の防蝕ビニール層４０８の表面には、金
属箔電極４１０ａ，４１０ｂが貼着されている。絶縁筒
４０９の両側にはリード線引き出し部４１２ａ，４１２
ｂが取り付けられ、内部にはリード線４１１ａ，４１１
ｂが挿通されている。このリード線４１１ａ，４１１ｂ
は各々検出用電極４０４ａ，４０４ｂに接続されてい
る。更に、接続部の両端部には銅胴管４０７に接続した
取付金具４１３ａ，４１３ｂが装着されている。この取
付金具４１３ａ，４１３ｂ間にはジャンパー線４１４が
接続され、このジャンパー線４１４にはフィルタとして
機能する複数の高周波鉄心４１５ａ，４１５ｂ，４１５
ｃ，４１５ｄが装着されている。

【０００９】測定系は、金属箔電極４１０ａ，４１０ｂ
間に不図示の検出インピーダンスを接続し、この検出イ
ンピーダンスに部分放電測定器を接続する。また、検出
用電極４０４ａ，４０４ｂに接続されたリード線４１１
ａ，４１１ｂに対しても別の検出インピーダンス（不図
示）が接続され、この検出インピーダンスに不図示の部
分放電測定器が接続される。

【００１０】以上のように、図６の構成によれば、接続
部における金属遮蔽層の両側の一部を円周方向に除去分
離して２つの円筒状の検出用電極を形成し、この２つの
検出用電極間から部分放電パルスを検出するようにした
ので、絶縁補強部からの部分放電を高感度に検出するこ
とができる。更に、絶縁筒の両側の防蝕ビニール層の表
面に金属箔電極を装着し、２つの金属箔電極間からの部
分放電パルスを検出するようにしたので、絶縁補強部か
らの部分放電パルス及びケーブル部における部分放電パ
ルスの両方を検出することができる。

【００１１】また、特開平７−２６０８６９号公報は、
部分放電の測定における外部雑音の消去を図り、部分放
電の測定を高感度で行うことを示している。このため
に、電源線或いは接地線に磁気結合するリアクトル部材
を設けている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の部分放
電測定方法によると、高周波鉄心を挿入したジャンパー
線には金属シース回路電流が流れていることがあり、そ
のようなシース回路電流が流れる条件下では高周波鉄心
が磁気飽和現象を起こし、高周波鉄心としての作用を消
失してしまうことがあった。また、ある場合には、シー
ス回路電流値が少なくなる或る特定の電源電圧の位相帯
でのみ高周波鉄心の作用が保たれるということがあっ
た。

【００１３】また、特開平７−２６０８６９号公報の部
分放電の測定によると、外部雑音の消去は図れるもの
の、同様に磁気飽和現象による影響は避けることができ
ない。そこで本発明の目的は、高周波鉄心の飽和を無く
し、本来の機能を発揮することができるようにする部分
放電測定方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、絶縁接続部の絶縁筒を挟んだ両側
の絶縁部表面に金属箔電極を貼着し、この金属箔電極に
検出インピーダンスを接続して部分放電を検出する部分
放電測定方法において、前記絶縁筒を挟んだ両側の金属
シース間をジャンパー線で短絡し、前記ジャンパー線の
一端を接地線で接地し、商用周波数の電流により磁束飽
和を招かないようギャップ長を設定することが可能なギ
ャップを少なくとも１ヵ所に有するリング状の高周波鉄
心を前記ジャンパー線及び前記接地線に装着し、商用周
波帯域においては前記絶縁接続部を普通接続部として機
能させ、部分放電測定においては絶縁接続部として測定
を可能にし、前記高周波鉄心の前記ギャップ長を前記金
属シースに流れる商用周波電流値に応じて設定すること
を特徴とする部分放電測定方法を提供する。この方法に
よれば、金属シース回路に商用周波数の電流が流れても
磁束飽和は生ぜず、部分放電測定を行う周波数帯域にお
いて十分に高いインピーダンス値が得られ、短絡用ジャ
ンパー線の機能を無効にすることができる。したがっ
て、金属シース回路に商用周波電流が流れている場合で
も商用周波電流による高周波鉄心の磁気飽和が避けら
れ、高周波帯域におけるインピーダンス低下が少なくな
り、商用周波電流による影響を受けることなく部分放電
を測定することが可能になる。

【００１５】前記高周波鉄心はリング状を成し、少なく
とも１ヵ所にギャップを有する構造のものを用いること
ができる。この方法によれば、在来の高周波鉄心に空隙
を設けることによって磁束密度が下がる結果、シース回
路に商用周波電流が通電することによる鉄心の磁気飽和
を防止でき、簡単な構成により、部分放電の測定を行う
周波数帯域におけるインピーダンス値を高めることが可
能になる。

【００１６】このギャップを有する高周波鉄心は、その
磁路のギャップ長を商用周波電流値に応じて設定するこ
とができる。この方法によれば、鉄心に設けるギャップ
の間隙を商用周波電流値に応じて最適に設定することに
より、最も高いインピーダンス値が得られるようにする
ことができる。

【００１７】第２の発明は、絶縁接続部の絶縁筒を挟ん
だ両側の絶縁部表面に金属箔電極を貼着し、この金属箔
電極に検出インピーダンスを接続して部分放電を検出す
る部分放電測定方法において、前記絶縁筒を挟んだ両側
の金属シース間をジャンパー線で短絡し、前記ジャンパ
ー線の一端を接地線で接地し、商用周波数の電流により
磁束飽和を招かないようインピーダンスを設定すること
が可能な高周波リアクトルが接続された二次巻線を巻回
させたリング状の高周波鉄心を前記ジャンパー線及び前
記接地線に装着し、商用周波帯域においては前記絶縁接
続部を普通接続部として機能させ、部分放電測定におい
ては絶縁接続部として測定を可能にし、前記二次巻線お
よび前記高周波リアクトルの各インピーダンス値を前記
金属シースに流れる商用周波電流値に応じて設定するこ
とを特徴とする部分放電測定方法を提供する。この方法
によれば、二次巻線及び高周波リアクトルの各インピー
ダンス値を適宜設定することにより商用周波電流による
鉄心の磁気飽和を防止でき、部分放電測定を行う周波数
帯域におけるインピーダンス値を高めることが可能にな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図１は本発明による部分放
電測定方法が適用される接続部の概略構成図である。ケ
ーブル線路のクロスボンド接地回路方式においては、従
来、金属シース接地位置での接続部には金属シース回路
に縁切り構造の無い普通接続部が用いられてきた。しか
し、本発明では普通接続部に代えて絶縁接続部を用い、
両側の金属シース間をジャンパー線で短絡し、商用周波
帯域では普通接続部として機能するようにした図４の構
成の接続部を用いている。したがって、以下において
は、接続部の内部の詳細構成は省略し、外部構成につい
てのみ説明する。

【００１９】主幹ケーブル１０１ａと１０１ｂの間には
絶縁接続部１０２が設けられている。この絶縁接続部１
０２の中間部には、絶縁筒１０３がリング状に設けられ
ている。更に、絶縁接続部１０２の両端部の外表面には
取付金具１０４ａ，１０４ｂが設けられ、取付金具１０
４ａ，１０４ｂ間は短絡用ジャンパー線１０５で接続さ
れている。この短絡用ジャンパー線１０５にはギャップ
付き高周波鉄心１０６が装着（外嵌）されている。

【００２０】図２の（ａ）は、このギャップ付き高周波
鉄心１０６を示し、ギャップ１０６ａが設けられてい
る。なお、このギャップ付き高周波鉄心１０６に代えて
（ｂ）の構成のギャップ無し高周波鉄心１０７を用いる
こともできる。これらの詳細については後記する。な
お、（ｃ）は本発明による高周波鉄心１０６，１０７と
の比較のための高周波鉄心１１２を示す。

【００２１】取付金具１０４ａ，１０４ｂの一端と接地
間には接地線１０８が接続されている。更に、接地線１
０８には、ギャップ付き高周波鉄心１０６と同一構成の
ギャップ付き高周波鉄心１０９が装着されている。ま
た、絶縁接続部１０２の外表面の絶縁筒１０３の両側に
は、金属箔電極１１０ａ，１１０ｂが貼着されている。
この金属箔電極１１０ａ，１１０ｂの各々には検出イン
ピーダンス（Ｚｄ）１１１が接続されている。

【００２２】以上のような構成の絶縁接続部１０２にお
ける部分放電測定の一般的な手順は従来技術で説明した
通りであるので、ここでは省略する。図２について説明
すると、（ａ）は上記したように一対のギャップ１０６
ａを有するギャップ付き高周波鉄心１０６の例、（ｂ）
はギャップ無しのリング状鉄心１０７に二次巻線１０７
ａを巻回し、この二次巻線１０７ａに空芯又は有鉄心の
高周波リアクトル１０７ｂを接続したもので、低周波域
で十分に低インピーダンスを有する特性を備えている。
また、（ｃ）は通常のギャップ無し高周波鉄心１１２を
示す。

【００２３】図３は図２に示した（ａ），（ｂ），
（ｃ）の各高周波鉄心の特性（通電電流ｉとインダクタ
ンスＬの関係を示す）を示している。図中、特性Ｉは
（ａ）の高周波鉄心によるもの、特性IIは（ｂ）による
もの、特性 IIIは（ｃ）によるものである。通電電流ｉ
が十分に小さい場合、（ｃ）のギャップ無し高周波鉄心
１１２の特性 IIIは、インダクタンスＬが最も大きい
が、通電電流ｉの増大につれて鉄心が急激に磁気飽和
し、インダクタンスＬは低下する。また、（ａ）による
特性Ｉは、インダクタンスＬの絶対値がギャップ長に依
存することからギャップ長が大きくなるにつれてインダ
クタンスＬは低下し、更に、通電電流ｉが大きくなる
と、磁気飽和が始まるためにインダクタンスＬは低下す
る。更に、（ｂ）による特性IIは、二次巻線１０７ａ自
体のインピーダンス値及び高周波リアクトル１０７ｂの
高周波帯域におけるインピーダンス値に依存し、通電電
流ｉに対するインダクタンス値との関係で定まる。

【００２４】図３から明らかなように、特性Ｉ又は特性
IIを有する高周波鉄心を用いれば、インダクタンスＬが
一定になる通電電流ｉの電流値範囲を広くすることがで
きる。すなわち、磁気飽和の生じにくい高周波鉄心を得
ることができる。図２の（ａ）の様なリング状の高周波
鉄心をギャップ付きにした高周波鉄心１０６、或いは
（ｂ）のようなギャップ無しの高周波鉄心に二次巻線１
０７ａを巻回し、この二次巻線１０７ａに高周波リアク
トル１０７ｂを接続した構成の高周波鉄心１０７を短絡
用ジャンパー線１０５に装着（外嵌）すると、短絡用ジ
ャンパー線１０５のインダクタンスが僅かに高くなる。
この結果、部分放電測定を行う数ＭＨｚ以上の周波数帯
域では十分に高いインピーダンス値が得られ、部分放電
測定周波数帯域では短絡用ジャンパー線１０５を設けな
いのと同じ動作状態になる。

【００２５】なお、接地線１０８が部分放電測定の妨げ
になる場合、例えば、外部ノイズレベルの増大或いは部
分放電検出パルス電圧の低下をもたらす場合には、接地
線１０８にも本発明による高周波鉄心１０６，１０７を
設ければ、高周波帯域での接地効果を消失させることが
できる。また、短絡用ジャンパー線１０５或いは接地線
１０８に商用周波電流が重畳している場合にも、図２の
（ａ）の構造による高周波鉄心１０６、或いは（ｂ）の
構造による高周波鉄心１０７を用いれば、商用周波によ
る鉄心の飽和が避けられるので、高周波帯域でのインピ
ーダンス増大効果が得られる。

【００２６】なお、本発明の構成例においては、ギャッ
プ付き高周波鉄心１０６，１０９を各１個用いる例を示
したが、必要に応じて使用個数を増やすことができる。
また、ギャップ付き高周波鉄心１０６，１０９における
ギャップの個数も任意にすることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、ジャンパ
ー線又は接地線に装着する高周波鉄心が、金属シース回
路に商用周波数の電流が流れても磁束飽和を招かない特
性をもつようにしたので、部分放電測定を行う周波数帯
域において十分に高いインピーダンス値が得られ、短絡
用ジャンパー線の機能を無効にすることができる。この
結果、金属シース回路に商用周波電流が流れている場合
でも商用周波電流による高周波鉄心の磁気飽和が避けら
れ、高周波帯域におけるインピーダンス低下が無くな
り、商用周波電流による影響を受けることなく部分放電
を測定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による部分放電測定方法が適用される接
続部の概略構成図である。

【図２】本発明で用いられる高周波鉄心の一例を示し、
（ａ）はギャップ付き高周波鉄心の例、（ｂ）はギャッ
プ無し高周波鉄心に二次巻線及び高周波リアクトルを接
続した構成例、（ｃ）は比較のために示した従来の高周
波鉄心の構成例を示している。

【図３】図２に示した３種の高周波鉄心の各々の通電電
流ｉとインダクタンスＬの関係を示す特性図である。

【図４】従来の部分放電測定方法の第１例を説明する接
続図及びケーブル断面図である。

【図５】従来の部分放電測定方法の第２例を説明する接
続図及びケーブル断面図である。

【図６】従来の部分放電測定方法の第３例を説明する接
続図及びケーブル断面図である。

【符号の説明】

１０１ａ，１０１ｂ 主幹ケーブル １０２ 絶縁接続部 １０３ 絶縁筒 １０４ａ，１０４ｂ 取付金具 １０５ 短絡用ジャンパー線 １０６，１０９ ギャップ付き高周波鉄心 １０７ 高周波鉄心 １０７ａ 二次巻線 １０７ｂ 高周波リアクトル １０８ 接地線 １１０ａ，１１０ｂ 金属箔電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 桓 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 今井 友章 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 田代 務 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社パワーシステム研究所内 (56)参考文献 特開 平６−331685（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154170（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−175379（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172889（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−94330（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−9115（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−179012（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3031158（ＪＰ，Ｕ) 中戸川 裕 他，絶縁接続部型普通接 続部からの部分放電検出，平成８年電気 学会電力・エネルギー部門大会論文集, 日本，電気学会電力・エネルギー部門大 会委員会，1996年 ７月15日，725−726 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁接続部の絶縁筒を挟んだ両側の絶縁
   部表面に金属箔電極を貼着し、この金属箔電極に検出イ
   ンピーダンスを接続して部分放電を検出する部分放電測
   定方法において、 前記絶縁筒を挟んだ両側の金属シース間をジャンパー線
   で短絡し、前記ジャンパー線の一端を接地線で接地し、 商用周波数の電流により磁束飽和を招かないようギャッ
   プ長を設定することが可能なギャップを少なくとも１ヵ
   所に有するリング状の高周波鉄心を前記ジャンパー線及
   び前記接地線に装着し、 商用周波帯域においては前記絶縁接続部を普通接続部と
   して機能させ 、部分放電測定においては絶縁接続部として測定を可能に
   し、前記高周波鉄心の前記ギャップ長を前記金属シース
   に流れる商用周波電流値に応じて設定する ことを特徴と
   する部分放電測定方法。
2. 【請求項２】 絶縁接続部の絶縁筒を挟んだ両側の絶
   縁部表面に金属箔電極を貼着し、この金属箔電極に検出
   インピーダンスを接続して部分放電を検出する部分放電
   測定方法において、 前記絶縁筒を挟んだ両側の金属シース間をジャンパー線
   で短絡し、 前記ジャンパー線の一端を接地線で接地し、 商用周波数の電流により磁束飽和を招かないようインピ
   ーダンスを設定することが可能な高周波リアクトルが接
   続された二次巻線を巻回させたリング状の高周波鉄心を
   前記ジャンパー線及び前記接地線に装着し、 商用周波帯域においては前記絶縁接続部を普通接続部と
   して機能させ、 部分放電測定においては絶縁接続部として測定を可能に
   し、前記二次巻線および前記高周波リアクトルの各イン
   ピーダンス値を前記金属シースに流れる商用周波電流値
   に応じて設定することを特徴とする 部分放電測定方法。