JP6210564B2 - 電力ケーブルの接続部保護管及び部分放電測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブルの接続部における接続部保護管及び部分放電測定装置に関するものである。

電力ケーブルにおいて、その絶縁体にボイド、異物等が存在する場合、通電時に部分放電が発生し、最終的に絶縁破壊に至るおそれがある。
従来は、絶縁筒を挟んで金属シースが縁切りされた電力ケーブルの接続部における絶縁筒の両側の防食層の各々の外周に一対の金属箔の電極を取り付け、これらの電極には検出インピーダンスを接続していた。
そして、電力ケーブルに電流を流したときにその絶縁体に部分放電が生じると、片側の金属箔の電極の電荷に変化が発生するので、一対の金属箔の電極に接続された検出インピーダンスを介して測定装置により部分放電の発生を検出していた（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００３−２４８０２７号公報 特許第３０３３６６７号公報

しかしながら、上記従来技術では、既設の電力ケーブルの接続部に対して、部分放電の測定の際に、接続部の防食層の表面に金属箔の電極を取り付ける作業を行っていたので、電力ケーブルの接続部の大きさによって使用する金属箔の面積が異なり、また、金属箔を電力ケーブルの接続部の防食層の表面に隙間無く均一に取り付けることが難しいことから、検出される静電容量にバラツキが発生するという問題があった。
特に、金属箔の取り付け作業は、作業者の熟練度に応じて、隙間の有無等、取り付け状況の差異を生じやすく、静電容量のバラツキが生じやすく、作業の標準化と静電容量の検出値の安定化が望まれていた。

また、金属箔は、測定後、電力ケーブルの接続部から剥離して除去されるが、剥離の際に変形や破損を生じ易く、再利用が殆ど困難で廃棄されていたので、環境保全や省資源の観点からは好ましくなかった。
さらに、部分放電測定のための設置作業は、洞道やマンホール等の中のような狭い環境下で行われ、その設置箇所には、ケーブル支持金物等の作業の妨げとなる障害要因が多いため、作業に時間を要して作業効率が悪く、また、作業負担も大きかった。

本発明は、検出する静電容量のバラつきを抑え、良好な部分放電の検出を行うことをその目的とする。

請求項１記載の発明は、電力ケーブルの接続部保護管において、
電力ケーブルの接続部の外周に配置された金属管と、
前記金属管を被覆する防食層とを備え、
絶縁筒を挟んでその両側に一対の前記金属管が設けられ、それぞれの前記金属管に前記部分放電検出用の接続端子として校正用の接続端子と測定用の接続端子が設けられ、
前記防食層に前記接続端子を外部に露出する開口部が設けられ、
前記接続端子を外部から遮蔽する開閉可能な蓋が前記開口部に装備され、
測定用の接続端子と前記校正用の接続端子は、前記金属管の中心軸に垂直な断面の円周上で中心軸に対して同じ側に配置され、
前記開口部は、前記測定用の接続端子と前記校正用の接続端子の両方を外部に露出し、
前記蓋は、前記測定用の接続端子と前記校正用の接続端子の両方を外部から遮蔽することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電力ケーブルの接続部保護管と、当該接続部保護管の前記接続端子に接続する部分放電測定用検出部品とを備える部分放電測定装置において、
前記部分放電測定用検出部品は、前記接続端子をインピーダンス検出素子に連結するリード線と、前記リード線の途中に介在するコンデンサーとを備えることを特徴とする。

本発明は、電力ケーブルの接続部の外周に配置された金属管を備え、当該金属管が部分放電検出用の接続端子を有するので、電力ケーブルの部分放電の測定の際に、接続端子を介してコンデンサーを容易に接続することができ、金属管の外側に金属箔の電極を設けることを不要とすることができる。従って、金属箔のように、電力ケーブルの接続部の大きさによって面積が異なることがなくなり、隙間の不均一の発生も回避できるので、これらに起因する静電容量のバラツキを抑えることができ、作業の標準化と静電容量の値の安定化による検出結果の精度向上を図ることが可能となる。

また、使い捨てとなる金属箔の電極を不要とするので、廃棄物の発生を抑え、環境を保護し、省資源化を図ることが可能となる。
さらに、金属箔の設置作業を不要とし、電極にリード線及びコンデンサーを取り付ける作業により測定が可能となるので、洞道やマンホール等の中のような狭い環境或いは周囲にケーブル支持金物等の障害要因が多い環境下であっても、作業を容易且つ迅速に行うことが可能となり、また、作業負担の低減も実現することが可能となる。

発明の実施形態である電力ケーブルの接続部保護管の正面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 防食層を除いて銅管のみが中間接続部の絶縁層に装備された状態を示す斜視図である。 部分放電測定装置の概略構成を示すブロック図である。 部分放電測定用検出部品の断面図である。 部分放電測定用検出部品の接続状態を示す接続部保護管の断面図である。 電力ケーブルの中間接続部及び接続部保護管の等価回路図である。 接続端子の他の例を示す斜視図である。 接続端子の他の例を示す斜視図である。 接続端子の他の例を示す斜視図である。

［発明の実施形態の概要］
本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は本実施形態である電力ケーブルの接続部保護管１０の正面図、図２は図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
上記接続部保護管１０は、電力ケーブル１００の接続部としての中間接続部１１０に設けられ、部分放電測定装置４０によって行われる電力ケーブル１００の部分放電の検出に好適な構造を備えている。

電力ケーブル１００は、主に、内側から順番に導体１０１、絶縁層、遮蔽層（図示略）、防食層が形成されている。
そして、電力ケーブル１００と電力ケーブル１００とを接続する中間接続部１１０は、図１及び図２に示すように、二本の電力ケーブル１００の導体１０１同士を接続した図示しない導体接続部と、その周囲に形成された補強絶縁層１０２と、補強絶縁層１０２の外周に設けられ、二本の電力ケーブル１００の遮蔽層を絶縁する絶縁筒１０３とを備えており、補強絶縁層１０２の外周には接続部保護管１０が装備されている。

［接続部保護管］
接続部保護管１０は、絶縁筒１０３を挟んでその両側で補強絶縁層１０２の外周を覆う一対の金属管としての銅管２０と、各銅管２０の表面全体を被覆する防食層３０とを備えている。

図３は接続部保護管１０の防食層３０を除いた状態を図示している。
図示のように、電力ケーブル１００の中間接続部１１０の補強絶縁層１０２は、ケーブル長手方向に沿った円筒状であり、その両端部は徐々に縮径した円錐状となっている。そして、補強絶縁層１０２の外周の中央部には円環状の絶縁筒１０３が形成されている。

そして、接続部保護管１０の二つの銅管２０は、絶縁筒１０３の両側で補強絶縁層１０２の外周面に個別に設けられている。これらの銅管２０は、補強絶縁層１０２の外部形状に対応した形状となっている。
即ち、各銅管２０は、全長に渡って貫通した内部中空の管状であり、その一端部は補強絶縁層１０２と同様に徐々に縮径した円錐状、他端部は内径及び外径が一定の円筒状に形成されている。
この形状により、各銅管２０はその内面が、補強絶縁層１０２の外周面に対向した状態で当該補強絶縁層１０２に装着される。
なお、金属管としての銅管２０は、銅に限らず、良導体であればよい。

また、各銅管２０には、いずれも、その外周面上に二つの部分放電検出用の接続端子２１，２２が近接した状態で立設されている。
接続端子２１，２２は、いずれも四角いブリッジ状であり、その下部に貫通孔が形成されている。
これらの接続端子２１，２２は銅で形成され、銅管２０の表面に一体となって形成されている。
これらの接続端子２１，２２は、電力ケーブル１００における部分放電検出のために使用される。一方の接続端子２１は測定用の接続端子であり、もう一方の接続端子２２は校正用の接続端子である。なお、これらの接続端子２１，２２の用途の詳細については後述する。

防食層３０は、銅管２０の外周面全体を被覆して、銅管２０を防食するためのものである。防食層３０としては、絶縁性材料であることが望ましく、例えば、塩化ビニル樹脂が使用される。

また、上記防食層３０には、銅管２０の接続端子２１，２２を被覆しないように円形に開口部３１が形成され、接続端子２１，２２は露出した状態となっている。
そして、この開口部３１はその周囲が円筒状に立ち上げられており、当該開口部３１の上から円形の蓋３２が装着されている。この蓋３２は、取り外し可能であり、取り外すと開口部３１の内側の接続端子２１，２２が露出し、外部から後述する部分放電測定用検出部品５０を接続することができる。

蓋３２と開口部３１との間には、相互間の隙間を水密及び気密にシールするシール材（例えば、Ｏリング）が装備されている。また、蓋３２と開口部３１との間にネジ構造を設け、蓋３２の回転操作により着脱可能としても良い。
なお、蓋３２の内径が開口部３１の外径に略一致して、蓋３２に円筒状の開口部３１を挿入して開口部３１を閉塞する構造としているが、逆に、開口部３１に蓋３２を挿入して開口部３１を閉塞する構造としてもよい。

［部分放電測定装置］
図４は部分放電測定装置４０の概略構成を示すブロック図である。
部分放電測定装置４０は、接続部保護管１０を電極として利用することにより電力ケーブルの部分放電の検出を行う。
即ち、部分放電測定装置４０は、接続部保護管１０の一対の銅管２０に設けられた測定用の接続端子２１に部分放電測定用検出部品５０を介して接続されたインピーダンス検出素子４１と、インピーダンス検出素子４１の両端部の電位差を測定して部分放電検出信号を検出する測定装置４２と、一対の銅管２０に設けられた校正用の接続端子２２に接続されたパルスジェネレータ４３とを備えている。なお、図４では接続端子２１，２２の図示は省略している。

図５は測定用の接続端子２１をインピーダンス検出素子４１に連結する部分放電測定用検出部品５０の断面図、図６はその接続状態を示している。
部分放電測定用検出部品５０は、検出用の接続端子２１とインピーダンス検出素子４１とを電気的に接続するリード線５１と、リード線５１の途中に介挿されたコンデンサー５２と、リード線５１の一端部に設けられ、接続端子２１を把持することが可能な導電性のクリップ５３と、コンデンサー５２を格納する保護用のケース５４とを備えている。

保護用のケース５４は絶縁性材料、例えば、プラスチック製のケースであり、内部は水分の侵入を抑えるようシールされている。
クリップ５３は、図６に示すように、接続端子２１を把持してリード線５１と導通する。
コンデンサー５２はその種類は問わないが、その静電容量は既知（例えば、1000pF程度）であるものが使用される。
なお、接続端子２２とパルスジェネレータ４３とは、コンデンサー５２及びケース５４を除いた構成の部分放電測定用検出部品によって連結される。

図７は電力ケーブルの中間接続部１１０と接続部保護管１０の銅管２０の等価回路である。
二本の電力ケーブル１００は、いずれも、導体１０１と銅管２０の間が絶縁されているので、導体１０１に電気が流れると、導体１０１と銅管２０の間に電荷を蓄えることができる。即ち、図示のように、各ケーブル１００の導体１０１と一対の銅管２０のそれぞれとその間の絶縁領域とを静電容量Ｃ１，Ｃ２のコンデンサーとみなすことができる。
また、図７において静電容量Ｃ３，Ｃ４で示したコンデンサーは、各銅管２０の接続端子２１に接続された部分放電測定用検出部品５０のコンデンサー５２である（静電容量Ｃ３，Ｃ４は同値である）。

そして、例えば、一方の電力ケーブル１００（図７において右側）の絶縁層にボイド等が存在する場合、電力ケーブル１００に電圧がかかると電圧が一定値より高くなった場合に、周期的にボイドから部分放電Ｐが生じ、放電パルスが発生する。 部分放電測定装置４０は、上記放電パルスが発生すると、銅管２０に接続されたインピーダンス検出素子４１の両端部に電位差が発生するので、これを測定装置４２により検出する。
なお、このインピーダンス検出素子４１は、例えば、抵抗素子等が使用される。

［部分放電測定作業］
接続部保護管１０は、銅管２０と防食層３０と各接続端子２１，２２と開口部３１と蓋３２とが予め工場で一体化した状態で製造される。そして、この接続部保護管１０のそれぞれの銅管２０は、中間接続部１１０の形成時に、接続を行う二本の電力ケーブル１００のそれぞれの外周に取り付けられる。

電力ケーブル１００に対する部分放電測定作業の際には、図１及び図２に示すように、電力ケーブルの中間接続部１１０に予め設けられた接続部保護管１０の二つの蓋３２を開口部３１から外して、内部の接続端子２１，２２を露出させる。
次に、両側の接続端子２１を部分放電測定用検出部品５０のクリップ５３で挟持して、これらの接続端子２１をコンデンサー５２を介して部分放電測定装置４０のインピーダンス検出素子４１の一端部と他端部とに個別に接続する。
また同様に、両側の接続端子２２を、部分放電測定用検出部品を介してパルスジェネレータ４３に接続する。
そして、部分放電測定装置４０の測定装置４２により、部分放電に固有の放電パルスの発生の有無を測定する。
放電パルスの発生の有無を測定後は、接続端子２１に接続されていた部分放電測定用検出部品５０及び接続端子２２に接続されていた部分放電測定用検出部品を取り外す。
さらに、各開口部３１に対して蓋３２を装着して開口部３１の内側を密閉して測定作業を完了する。

［接続部保護管の技術的効果］
上記接続部保護管１０は、電力ケーブルの中間接続部１１０の外周に配置された一対の銅管２０を備え、各銅管２０が防食層３０の外部に露出して設けられた部分放電検出用の接続端子２１，２２を有するので、電力ケーブル１００の部分放電の測定の際に、銅管２０に対するコンデンサー５２の取り付けが容易に行われ、金属箔の電極を不要とすることができる。従って、金属箔のように、電力ケーブルの中間接続部１１０の大きさによって面積が異なることがなくなり、隙間の不均一の発生も回避できるので、これらに起因する静電容量のバラツキを抑えることができ、作業の標準化と静電容量の値の安定化による検出結果の精度向上を図ることが可能となる。
また、金属箔が不要となるので、廃棄物の発生を抑え、環境を保護し、省資源化を図ることが可能となる。

さらに、金属箔の設置作業を不要とし、各接続端子２１，２２にリード線５１及びコンデンサー５２からなる部分放電測定用検出部品５０を取り付ける作業により測定が可能となるので、洞道やマンホール等の中のような狭い環境或いは周囲にケーブル支持金物等の障害要因が多い環境下であっても、作業を容易且つ迅速に行うことが可能となり、また、作業負担の低減も実現することが可能となる。

また、接続部保護管１０の各銅管２０は、いずれも、校正用の接続端子２２と測定用の接続端子２１とを備えているので、校正用の金属箔の設置作業も不要とし、校正作業も容易に行うことができ、作業負担の低減しつつ、検出結果の精度向上を図ることが可能となる。

また、接続部保護管１０の各防食層３０は、接続端子を外部から遮蔽する開閉可能な蓋３２を備えているので、測定時には蓋３２を開くことにより各接続端子２１，２２を外部に露出させることができ、非測定時には各接続端子２１，２２を外部から密閉して保護することができる。従って、部分放電の測定作業の容易性を確保しつつも各接続端子２１，２２の耐久性を高めることが可能となる。
さらに、各蓋３２は、円筒状の開口部３１に設けたので、蓋３２の取付構造を簡易化し、接続部保護管１０の製造を容易に行うことが可能となる。

また、接続部保護管１０は絶縁筒１０３を挟んでその両側に一対の銅管２０を配置したので、当該一対の銅管２０の相互間の電位差から部分放電を検出することができる。

また、接続部保護管１０の接続端子２１をインピーダンス検出素子４１に接続する部分放電測定用検出部品５０がリード線５１の途中に静電容量が既知であるコンデンサー５２を備えるので、金属箔のように静電容量の値が不安定とならず、測定精度の向上を図ることが可能となる。

［その他］
銅管２０に設ける接続端子２１，２２は、部分放電測定用検出部品５０を接続可能であれば、その形状は矩形ブリッジ状に限定されない。
図８に示すように、丸棒のピン状の接続端子２１Ｂを銅管２０に設けてもよい。また、ブリッジ状とする場合でも、矩形に限らず、図９示す三角形のループ状の接続端子２１Ｃや図１０に示す半長円状のループ状の接続端子２１Ｄを銅管２０に設けてもよい。また、接続端子２２についても接続端子２１Ｂ〜２１Ｄと同形状としてもよい。

１０ 接続部保護管
２０ 銅管（金属管）
２１ 測定用の接続端子
２２ 校正用の接続端子
３０ 防食層
３１ 開口部
３２ 蓋
４０ 部分放電測定装置
４１ インピーダンス検出素子
５０ 部分放電測定用検出部品
５１ リード線
５２ コンデンサー
１００ 電力ケーブル
１０３ 絶縁筒
１１０ 中間接続部（接続部）

Claims (2)

1. 電力ケーブルの接続部の外周に配置された金属管と、
   前記金属管を被覆する防食層とを備え、
   絶縁筒を挟んでその両側に一対の前記金属管が設けられ、それぞれの前記金属管に部分放電検出用の接続端子として校正用の接続端子と測定用の接続端子が設けられ、
   前記防食層に前記接続端子を外部に露出する開口部が設けられ、
   前記接続端子を外部から遮蔽する開閉可能な蓋が前記開口部に装備され、
   前記測定用の接続端子と前記校正用の接続端子は、前記金属管の中心軸に垂直な断面の円周上で中心軸に対して同じ側に配置され、
   前記開口部は、前記測定用の接続端子と前記校正用の接続端子の両方を外部に露出し、
   前記蓋は、前記測定用の接続端子と前記校正用の接続端子の両方を外部から遮蔽することを特徴とする電力ケーブルの接続部保護管。
2. 請求項１に記載の電力ケーブルの接続部保護管と、当該接続部保護管の前記接続端子に接続する部分放電測定用検出部品とを備え、
   前記部分放電測定用検出部品は、前記接続端子をインピーダンス検出素子に連結するリード線と、前記リード線の途中に介在するコンデンサーとを備えることを特徴とする部分放電測定装置。

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