JPH068846B2 - 部分放電測定方法 - Google Patents

部分放電測定方法

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JPH068846B2
JPH068846B2 JP1309743A JP30974389A JPH068846B2 JP H068846 B2 JPH068846 B2 JP H068846B2 JP 1309743 A JP1309743 A JP 1309743A JP 30974389 A JP30974389 A JP 30974389A JP H068846 B2 JPH068846 B2 JP H068846B2
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  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高電圧が課電される電力ケーブル等の絶縁体の
劣化を診断するための部分放電測定方法に関する。
〔従来の技術〕
従来多く用いられた部分放電測定方法は、第4図(A)
に示すように、電力ケーブル1(便宜上静電容量C
して示した)の終端接続部付近で、結合コンデンサ3と
アースとの間に検出インピーダンス4を挿入するか、第
4図(B)に示すように結合コンデンサ3を直接接地
し、電力ケーブル1のシースとアースの間に検出インピ
ーダンス4を挿入して、検出インピーダンス4の両端か
ら高周波成分を取り出して測定装置5で検出する方法が
用いられている。
第4図(A)または(B)の構成において、高電圧課電
端子2に交流高電圧を課電し、電力ケーブル1により構
成される送電線路を活線状態にした状態で、電力ケーブ
ル1の絶縁体に部分放電が生じると、検出インピーダン
ス4の両端に電位差が発生する。この電位差に基づいて
絶縁体中の部分放電を測定する。
このような回路を用いて部分放電を測定する方法は、下
記の三種に大別される。
(1)低周波測定法(測定周波数15kHzないし150
kHz) (2)広帯域測定法(測定周波数数kHzないし数MH
z) (3)同調式測定法(測定周波数100kHzないし数M
Hz) 同調式測定法の場合には、一般に同調周波数を固定され
た数種類の周波数からスイッチで選択して用いるもの、
あるいは同調周波数を掃引するものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記の同調式測定法の場合、同調周波数を固定す
る方式では、測定に利用する周波数において大きなノイ
ズが認められる場合にも、その周波数で測定するほかな
く、部分放電測定の高い感度を得ることが困難であっ
た。
特に長尺ケーブルの終端接続部から遠い場所、例えば中
間接続部等で発生した部分放電パルスは、ケーブルのイ
ンダクタンス等のため検出部に達するまでに減衰を受け
るほか、外部からのノイズの影響も大きくなり、S/N
比が低くなる。
検出されるノイズは主に、商用交流電力ケーブルの送電
電流に含まれる高調波成分、サイリスタ等の機器から生
ずるパルス、放送等の空気中の電磁波に由来するもの、
大地を流れるノイズ性電流による大地電位の浮動に起因
するもの等から成ると見られる。
一方同調周波数を掃引する方式では、特定のノイズ周波
数を避けたとしても、後述する理由でその周波数におい
て信号レベルも低くなると所定のS/N比を得ることが
できない。即ち、部分放電測定におけるS/N比の周波
数による変化は極めて複雑で、送配電系の構造、部分放
電の発生個所、測定場所、測定時期等によって変わるの
で、予測することは到底不可能であり、高いS/N比を
得ることが難しかった。
従って本発明の目的は、電力ケーブル、特に長尺ケーブ
ルにおける部分放電を、高感度、即ち高いS/N比で検
出できる部分放電測定方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明では、電力ケーブル線路
にインピーダンスを接続し、 検出インピーダンスを介し、電力ケーブル線路からのノ
イズ性出力信号を検出し、 電力ケーブル線路に較正パルスを注入し、検出インピー
ダンスを介して較正パルス及びノイズを含んだ出力信号
を検出し、 ノイズ性出力信号と、較正パルス及びノイズを含んだ出
力信号のそれぞれの周波数スペクトルを求め、 それぞれの周波数スペクトルからS/N比の周波数依存
性を求め、高いS/N比を有する周波数で部分放電パル
スを測定することを特徴とする部分放電測定方法を提供
する。
較正パルスおよびノイズの周波数スペクトルは周波数掃
引型のスペクトルアナライザを用いて求めることができ
る。ノイズ性信号の周波数スペクトル測定は、較正パル
スの周波数スペクトル測定の前でも後でもよい。
較正パルスは、電力ケーブルの導体とシース間に直接注
入してもよいが、ケーブルシースあるいは絶縁接続箱等
において離隔されたシース間に注入してもよい。較正パ
ルスをシースへ注入する場合は、活線状態でも可能であ
り、安全性の点でも有利である。
前述のようにS/N比の周波数依存正は場所や時期によ
り一定でないので、測定周波数を連続可変にしておくこ
とが好ましい。商用交流電力ケーブルの送電電流に含ま
れる高調波、サイリスタから生ずるパルス成分等の介入
を避けるため、測定周波数は10kHz以上から選択す
るのが好ましい。周波数範囲の上限は特にないが、通常
100MHz程度である。
〔作用〕
本発明の部分放電測定方法では、部分放電が絶縁層で発
生したとき、内部導体を往路、外部半電導層および外側
金属シース、場合によりさらにワイヤシールドを帰路と
するパルス電流が流れる。このパルス電流により、検出
インピーダンスの両端に電位差を生ずる。本発明の方法
では、較正パルスによる検出感度の較正でS/N比がな
るべく高くなる測定周波数を選択し、その周波数におい
て部分放電パルスを測定する。固定された周波数で測定
する測定方法あるいは信号レベルの周波数依存性を考慮
しない測定方法と異なり、測定条件に応じ最も高いS/
N比が得られる測定周波数を選んで用いることができる
から、S/N比の高い部分放電測定ができる。
以下、本発明の実施例を説明する前に本発明者が確認し
たノイズの周波数依存性を説明する。
長さ10mの66kV用CVケーブルを供試ケーブルと
し、第4図(B)に示した回路で測定装置5として周波
数掃引型信号強度測定器を接続して、ケーブル1に課電
せずノイズのみの状態で検出されるパルスの周波数スペ
クトルを求めると、第5図(A)ないし(C)に示す如
くであった。第5図(A)は周波数10MHzまでの範
囲でのノイズの周波数スペクトルである。4MHz付近
で特にノイズのレベルが高いことを示している。第5図
(B)は3.0MHZから5.0MHzの範囲を拡大し
て示したもの、第5図(C)はさらに3.8MHzから
4.2MHzの範囲だけを拡大して示したもので、ノイ
ズレベルが大きな周波数依存性を有していることがわか
る。第5図(C)から明らかなように、4MHz付近、
特に3.82MHz付近と3.92ないし3.95MH
zでノイズレベルが高く、これに比し3.88MHzお
よび4.0ないし4.15MHzにノイズレベルがかな
り低い所がある。3.88MHzでのノイズレベルは
3.82MHzに比し約35dBも低い。このようにノ
イズは輝線スペクトルを示す場合がかなり多く、しかも
その近傍にしばしばノイズレベルのかなり低い領域が存
在する。
ノイズの周波数分布だけでなく、部分放電パルスの信号
検出感度も複雑な周波数分布を有する。ノイズ、部分放
電パルスいずれについても、次のような要因が考えられ
る。
(1)電力ケーブルの回路構成は複雑で、多くのL、C成
分等があり、これらによる種々の周波数での共振、***
振が生じ、信号周波数によりその振幅が複雑に変化す
る。
(2)パルスが複雑な電力ケーブル線路上をミスマッチン
グの状態で往復反射されながら伝播するため、定在波が
生じ、検出地点が定在波の谷に当たると低い検出感度を
与え、腹に当たると高い検出感度を与える。
〔実施例1〕 以上の確認結果に基づいて本発明の第一の実施例を説明
する。
本発明に係わる部分放電検出方法に用いた回路を第1図
に示す。第1図の回路で高電圧課電端子2に接続された
高圧導体とアースの間に結合コンデンサ3と検出インピ
ーダンス4が接続され、検出インピーダンス4に並列
に、測定装置5が接続されている。測定装置5はスペク
トルアナライザおよびパルス計数装置から成る。供試ケ
ーブル1の高圧導体とシース間には、パルス発生器6を
接続した。第1図で供試ケーブル1は静電容量Cとし
て表示した。供試ケーブル1は長さ10mの66kV用
CVケーブルで、高電圧課電端子2から高電圧を課電さ
れる。
ケーブル1に課電せず、パルス発生器6も作動させな
い、つまりノイズのみの状態で、この回路で検出信号の
周波数スペクトルを求めた。その結果を第2図(A)に
示す。
次いで第1図に示す回路で供試ケーブル1の導体側とシ
ース間に接続したパルス発生器6を作動させ、パルス発
生器6から100pC(ピコクーロン)の較正パルスを
注入する。その状態で、測定装置5のスペクトルアナラ
イザを用いて検出パルスの周波数依存性を求めた。その
結果を第2図(B)に示す。
第2図(A)と第2図(B)とを比較すると、約3MH
z未満では較正パルス注入時でも注入パルスの寄与は小
さく、ほとんどがノイズであるが、3.5MHz以上で
は信号レベルが−50dB付近のレベルを保つのに対し
てノイズは4MHz近辺を除き−60dB以下に下が
り、特に4.5MHzから5.5MHzの間でノイズは
顕著に低下し、それより高い周波数では−70dB以下
となっている。結局4.8MHzから10MHzでS/
N比が高くなることがわかる。特にノイズレベルが低い
のは5.5MHz、6.2MHz、9.2MHzであ
り、これらの周波数ではS/N比も高い。
例えば5.5MHzではノイズレベルは−82dB、信
号レベルは約−48dBであり、従ってS/N比は34
dBであった(検出限界は従って100pCの1/5
0、すなわち2pCに相当する)。4.8MHzから1
0MHzの範囲であっても、8.4MHzで測定すると
ノイズレベルは約−70dB、信号レベルは−48dB
であり、従って約22dBのS/N比しか得られない。
これは、測定周波数の少しの差でもS/N比の大きな差
異をもたらすことを示している。
第2図(A)に見られるように、周波数3.0ないし
3.2MHzではノイズレベルが比較的低く(約−66
dB)、4.5MHz以上のそれに近いが、この周波数
では信号レベルが−58dB程度に低下しており、僅か
8dB程度のS/N比しか得られない。つまり4.8M
Hz以上で測定した場合に比しS/N比は20dB以上
低い。
ここで従来の低周波式測定を試みた。低周波用の検出イ
ンピーダンスとバンドパスフィルタを用い、増幅周波数
帯域を10kHzないし150kHzおよび10kHz
ないし1000kHzの範囲で連続的に変化させて、S
/N比を測定したところ、検出限界はせいぜい約70p
Cであった。これにより、低周波法ではあまり感度が高
くないことが確認された。
以上の測定結果に基づき、5.5MHz、6.2MH
z、9.2MHzのうちから5.5MHzを選んで、測
定装置5のパルス計数装置を用いて活線状態での電力ケ
ーブルの部分放電測定を行った。
〔比較例〕
従来の同調式部分放電測定器((株)日本計測器製造所
製)を用いて、部分放電測定を行った。
この測定器の使用周波数は400kHzである。S/N
比は10dB、検出限界は30pCであった。これは、
本発明の方法を用い5.5MHzを選択して測定した場
合の検出限界(2pC)の15倍である(感度で1/1
5)。
〔実施例2〕 実施例1においてはパルス発生器6を供試ケーブル1の
内部導体とシース間に接続したが、本実施例では第3図
に示すように、ケーブル1a,1bを接続する絶縁接続
部7の各絶縁シースの外側に貼りつけた金属箔電極8a
と8bの間にパルス発生器6を接続した。そして、検出
インピーダンス4および測定装置5をケーブル1a側の
シース7aとケーブル1b側のシース7bの間に接続し
た。パルス発生器6および測定装置5の接続はケーブル
の無課電状態で行った。
実施例1と同様、パルス発生器6を作動させないでノイ
ズの周波数スペクトルを測定した後、パルス発生器6か
ら較正パルスを注入し、ノイズと較正パルスの周波数ス
ペクトルを比較して、S/N比の最も高い周波数を見つ
けた。
次に、パルス発生器6の作動を停止させ、活線状態のケ
ーブルの部分放電を、上で選択した周波数5.5MHz
で測定した。その結果、実施例1にほぼ等しいS/N比
で部分放電の測定を行うことができた。なお、金属箔電
極8a,8bの取り付けおよびパルス発生器6の接続は
ケーブルの活線状態で行ってもよい。
〔発明の効果〕
本発明の部分放電測定方法によると、電力ケーブルにお
ける部分放電を、高感度で検出できる。特に、長尺ケー
ブルの場合に有用である。
本発明によると、従来の固定された周波数で、あるいは
単にノイズの大きい周波数を避けて測定する方法では得
られない高いS/N比、すなわち検出感度を、得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の部分放電検出方法の一実施例に用いた
回路を示す説明図、第2図(A)は測定されたノイズの
みの周波数スペクトルを示すグラフ、第2図(B)は較
正パルスを注入したとき測定された信号の周波数スペク
トルを示すグラフ、第3図は本発明の他の実施例を示す
説明図、第4図(A)および(B)は従来の部分放電測
定方法を示す説明図、第5図(A)ないし(C)はノイ
ズの周波数スペクトルを示すグラフである。 符号の説明 1,1a,1b………電力ケーブル 2………高電圧課電端子 3………結合コンデンサ 4………検出インピーダンス 5………測定装置 6………パルス発生器 7………絶縁接続部 7a,7b………絶縁接続部シース 8a,8b………金属箔電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力ケーブル線路に検出インピーダンスを
    接続し、 前記検出インピーダンスを介し、前記電力ケーブル線路
    からのノイズ性出力信号を検出し、 前記電力ケーブル線路に較正パルスを注入し、前記検出
    インピーダンスを介して較正パルス及びノイズを含んだ
    出力信号を検出し、 前記ノイズ性出力信号と、前記較正パルス及びノイズを
    含んだ出力信号のそれぞれの周波数スペクトルを求め、 前記それぞれの周波数スペクトルからS/N比の周波数
    依存性を求め、高いS/N比を有する周波数で部分放電
    パルスを測定することを特徴とする部分放電測定方法。
  2. 【請求項2】前記較正パルスを電力ケーブルの導体とシ
    ースとの間に注入する請求項1記載の部分放電測定方
    法。
  3. 【請求項3】前記較正パルスを絶縁接続部等の互いに分
    離されたシース間に注入する請求項1記載の部分放電測
    定方法。
JP1309743A 1989-10-25 1989-11-29 部分放電測定方法 Expired - Lifetime JPH068846B2 (ja)

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