JP2009258011A - 部分放電測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部分放電信号の検出感度に優れる部分放電測定方法を提供する。
【解決手段】絶縁筒１４を介して接続された金属シース１３Ａ及び１３Ｂとの間にコンデンサ２０を有する低インピーダンスのバイパス線２１を設け、このバイパス線２１に流れる部分放電電流を高周波変流器３０で検出するようにしたので、部分放電信号を商用周波数から容易に分離できるとともに、部分放電信号に空気伝搬した外来ノイズが重畳しにくいことから、検出感度を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部分放電測定方法に関する。

従来、高電圧電力設備に生じる部分放電を測定する部分放電測定方法として、例えば、電力ケーブルの表面に箔電極を設け、この箔電極を介して電力ケーブルの外部に取り出した部分放電パルスを検出インピーダンスを用いて測定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１７４８０９号公報

しかし、従来の部分放電測定方法によると、部分放電を検出するにあたって高インピーダンスの検出器を用いているため、空気伝搬した外来ノイズが部分放電信号に重畳しやすく、そのことによって部分放電信号の検出感度を低下させるという問題がある。

従って、本発明の目的は、部分放電信号の検出感度に優れる部分放電測定方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、商用周波数におけるインピーダンスに対して部分放電の周波数帯域におけるインピーダンスが小となるコンデンサを有した測定用閉回路を測定対象の外部に設け、前記測定用閉回路を流れる部分放電電流を高周波変流器で検出することを特徴とする部分放電測定方法を提供する。

上記部分放電測定方法において、測定対象の外周に設置した絶縁筒で分割されたシース間を、コンデンサを介して接続して部分放電に基づく電流を通過させる測定用閉回路を形成しても良い。また、コンデンサを箔電極と測定対象を構成する絶縁物の一部を用いて形成することもできる。さらに、測定用閉回路を測定対象と接地との間に設けても良い。また、測定用閉回路を測定対象と設備ケースとの間に設けても良い。また、複数の測定対象をコンデンサを介して接続して測定用閉回路を形成するものであっても良い。

本発明の部分放電測定方法によれば、部分放電信号の検出感度を向上させることができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

第１の実施の形態は、測定対象である電力ケーブル１０の外部にコンデンサ２０を有するバイパス線２１を接続し、バイパス線２１を流れる部分放電電流を高周波変流器３０を介して部分放電信号を検出するものである。

電力ケーブル１０は、導体１１と、絶縁体１２と、絶縁体１２の外周に設けられる金属シース１３Ａ，１３Ｂと、金属シース１３Ａ，１３Ｂとを有し、金属シース１３Ａ，１３Ｂの一部の外周にはそれらを絶縁する絶縁筒１４が設けられる。

また、電力ケーブル１０から部分放電信号を検出するものとして、バイパス線２１に着脱可能に設けられる高周波変流器３０と、高周波変流器３０にリード線４０を介して接続される電光変換部（Ｅ/Ｏ）５０と、電光変換部（Ｅ/Ｏ）５０と光ファイバ４１で接続されて部分放電信号を測定する部分放電測定部（ＰＤＭ）５１と、部分放電測定部（ＰＤＭ）５１に信号線４２を介して接続されるポータブル・コンピュータ（ＰＣ）５２と、部分放電測定部（ＰＤＭ）５１に信号線４３を介して接続されるスペクトラムアナライザ（ＳＰＥＣ）５３と、部分放電測定部（ＰＤＭ）５１に信号線４４を介して接続されて部分放電波形を観測するオシロスコープ（ＯＳＣ）５４とを有する。

バイパス線２１は、金属シース１３Ａ及び金属シース１３Ｂとの間に２個のコンデンサ２０を有し、金属シース１３Ａ及び金属シース１３Ｂの表面に図示しないそれぞれ箔電極を介して固定することにより、低インピーダンスの測定用閉回路を形成している。第１の実施の形態において測定用閉回路は、導体１１−絶縁体１２−金属シース１３Ａ−バイパス線２１−コンデンサ２０−バイパス線２１−高周波変流器３０−バイパス線２１−コンデンサ２０−バイパス線２１−金属シース１３Ｂ−絶縁体１２−導体１１となる。ここでコンデンサ２０は、それぞれ５００ｐＦ以上の容量を有するものを用いることが好ましい。なお、コンデンサは図示する２個以外の数で構成されても良い。

一般に、箔電極と検出インピーダンスを用いて部分放電を検出する場合、インピーダンス整合を得るために５００Ωから１ＫΩ程度の検出インピーダンスが広く用いられており、部分放電測定は検出インピーダンスの両端に生じる電圧を検出することにより行われる。このような検出インピーダンスを用いる部分放電測定では、部分放電に基づく高周波信号に対して実質的に開放されている状態と同様の高インピーダンスとなる。

第１の実施の形態のバイパス線２１は、箔電極を介して金属シース１３Ａと金属シース１３Ｂの表面にそれぞれ固定されており、さらにコンデンサ２０を有することで、商用周波数（５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ）に対しては高インピーダンスとなるが、部分放電の周波数帯域（１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）である高周波信号に対しては低インピーダンスとなる。

次に、第１の実施の形態における部分放電測定動作について説明する。電力ケーブル１０の外周に設置した絶縁筒１４近傍で部分放電が発生すると、パルス状の部分放電電流が金属シース１３Ａからコンデンサ２０を有するバイパス線２１に流れる。高周波変流器３０は、バイパス線２１に流れる部分放電電流に基づいて生じた電流を信号線４０を介して電光変換部（Ｅ/Ｏ）５０に出力する。

電光変換部（Ｅ/Ｏ）５０は、信号線４０を介して入力する電流を光信号に変換し、光ファイバ４１を介して部分放電測定装置（ＰＤＭ）５１に出力する。部分放電測定装置（ＰＤＭ）５１は、光ファイバ４１を介して入力する光信号を入力することにより部分放電を測定する。この部分放電測定装置（ＰＤＭ）５１は、ポータブル・コンピュータ（ＰＣ）５２から操作信号を入力することにより、部分放電測定の開始及び停止が制御される。部分放電測定に伴い、スペクトラムアナライザ（ＳＰＥＣ）５３で光信号に含まれる周波数成分が可視的に表示され、オシロスコープ（ＯＳＣ）５４で部分放電測定中の波形観測状況が表示される。

（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、絶縁筒１４を介して接続された金属シース１３Ａ及び１３Ｂとの間にコンデンサ２０を有する低インピーダンスのバイパス線２１を設け、このバイパス線２１に流れる部分放電電流を高周波変流器３０で検出するようにしたので、部分放電信号を商用周波数から容易に分離できるとともに、部分放電信号に空気伝搬した外来ノイズが重畳しにくいことから、検出感度を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を有する部分については共通の符号を付している。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明した金属シース１３Ａ及び金属シース１３Ｂとの間に設けられる絶縁膜１４が、金属シース１３Ａ及び金属シース１３Ｂとを固定するボルト１３２及びナット１３３で短絡されている点、及び絶縁筒１４の表面に設けられる箔電極３１と金属シース１３Ｂとの間にバイパス線２１を設けている点において、第１の実施の形態と相違している。

金属シース１３Ａ及び金属シース１３Ｂは、フランジ１３ａを有し、このフランジ１３ａとの間に設けられる絶縁筒１４をボルト１３２及びナット１３３の締付けにより固定している。絶縁筒１４は、ボルト１３２及びナット１３３によって短絡されていることにより、金属シース１３Ａと金属シース１３Ｂとの間のインピーダンスはほぼ０になる。

バイパス線２１は、箔電極３１と金属シース１３Ｂとを接続しており、そのことによって導体１１を流れる部分放電電流を絶縁筒１４を介して取り出す低インピーダンスの閉回路を形成している。電力ケーブル１０の絶縁筒１４近傍で部分放電が発生すると、部分放電電流が絶縁筒１４から箔電極３１を介してバイパス線２１に流れる。高周波変流器３０は、バイパス線２１に流れる部分放電電流に基づいて生じた電流を信号線４０を介して電光変換部（Ｅ/Ｏ）５０に出力する。

（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、ボルト１３２及びナット１３３によって短絡された絶縁筒１４の表面に箔電極３１を介してバイパス線２１の一端を接続し、バイパス線２１の他端を金属シースに接続するようにしても、箔電極３１と測定対象である電力ケーブル１０の外周に設置した絶縁筒１４の一部を用いてコンデンサを設けることができ、第１の実施の形態と同様に部分放電信号に空気伝搬した外来ノイズが重畳しにくく、良好な検出感度が得られる。なお、第２の実施の形態では、バイパス線２１の他端を金属シース１３Ｂに接続する構成を説明したが、金属シース１３Ａに接続しても良い。

［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

第３の実施の形態は、第１の実施の形態で説明したコンデンサ２０を有するバイパス線２１を接地線として設け、金属シース１３と接地との間に低インピーダンスの閉回路を設けている点において、第１の実施の形態と相違している。

バイパス線２１は、任意の長さで金属シース１３Ａと接地との間に設けられており、そのことによって低インピーダンスのバイパス回路を形成している。

（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、金属シース１３と接地との間にコンデンサ２０を有するバイパス線２１を設けているので、部分放電の測定対象として、系統運用上、金属シース１３を直接接地できない場合があっても、商用周波数に対しては高インピーダンスで、部分放電に基づく高周波信号に対しては低インピーダンスのバイパス線２１を安全かつ容易に設けることができ、良好な検出感度で部分放電測定を行うことができる。

また、図４に示すように、電力ケーブル１０で金属シース１３と接地との間に接地線２２が設けられているものでは、この接地線２２に高周波変流器３０を設ける方法も考えられるが、接地線２２の長さが大であると、コンダクタンス成分の存在によって高インピーダンスとなり、部分放電に基づく高周波信号が流れにくくなる。この場合についても第３の実施の形態のバイパス線２１は良好な検出感度で部分放電測定を行うことができる。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

第４の実施の形態は、測定対象としてガス絶縁開閉装置の設備ケース１６と、設備ケース上に設けられているブッシング１５とを有し、ブッシング１５を構成する碍子１７の表面に箔電極３１を設け、このブッシング１５と設備ケース１６との間をバイパス線２１で接続する点において、第１の実施の形態と相違している。

バイパス線２１は、ブッシング１５の下部表面に設けられる箔電極３１に一端を接続し、設備ケース１６の上部側面に設けられる接地板３２に他端が接続されている。このように接続することで、バイパス線２１とブッシング１５とがコンデンサカップリングされることにより、部分放電に基づく高周波信号に対して低インピーダンスの閉回路が形成される。

（第４の実施の形態の効果）
上記した第４の実施の形態によると、ガス絶縁開閉装置においてもケーブル及びケーブル端末部（箱）等の測定対象と同様にコンデンサカップリングに基づく低インピーダンスの閉回路を設けることで、従来、対地コンデンサを用いて行っていた電力ケーブルの絶縁接続部における部分放電測定方法に比べて検出感度に優れる部分放電測定を行うことができる。

なお、第４の実施の形態では、ガス絶縁開閉装置に部分放電を測定するための低インピーダンスの閉回路を設ける構成を説明したが、例えば、変圧器の気中端末部（箱）等についても同様に部分放電の測定が可能である。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

第５の実施の形態は、第４の実施の形態で説明したブッシング１５について、同一電源で課電された同位相の２相の測定対象の間にバイパス線２１を設け、このバイパス線２１から部分放電信号を高周波変流器３０で取り出す点において、第４の実施の形態と相違している。

２相のブッシングは、複導体線路を構成するブッシングであって、例えば、Ｒ相の碍子１７Ａと碍子１７Ｂとを有し、碍子１７Ａの基部である下部金具１８Ａと、碍子１７Ｂの基部である下部金具１８Ｂとが２個のコンデンサ２０を有したバイパス線２１で接続されるとともに、碍子１７Ａの上部金具１７０と碍子１７Ｂの上部金具１７１の上部とが連接線１９で接続されることによって低インピーダンスの閉回路を形成している。なお、第５の実施の形態では、同位相間を連接線１９で接続するものとしてＲ相のブッシング同士を接続する構成を説明したが、Ｔ相又はＳ相同士の測定対象を接続する構成であっても良い。

（第５の実施の形態の効果）
上記した第５の実施の形態によると、同位相の２相の測定対象の間に布設したバイパス線２１によって低インピーダンスの閉回路を設けることで、検出感度に優れ、単相での部分放電測定と比べて効率良く部分放電測定を行うことができる。部分放電が生じている場合、その発生源がどの相に生じているかは、部分放電測定装置（ＰＤＭ）５１で位相を調べることにより把握することができる。

［第６の実施の形態］
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

第６の実施の形態は、第５の実施の形態で説明した同一電源で課電された同位相の２相間を接続するバイパス線２１を設ける構成を絶縁筒１４Ａ，１４Ｂで分割された電力ケーブル１０Ａ，１０Ｂに適用した点において、第５の実施の形態と相違している

電力ケーブル１０Ａは、金属シース１３０Ａと金属シース１３０Ｂとが絶縁筒１４Ａによって分割されており、電力ケーブル１０Ｂは、金属シース１３１Ａと金属シース１３１Ｂとが絶縁筒１４Ｂによって分割されている。金属シース１３０Ａと金属シース１３１Ａとの間にはバイパス線２１Ａが設けられており、金属シース１３０Ｂと金属シース１３１Ｂとの間にはバイパス線２１Ｂが設けられている。また、バイパス線２１Ａとバイパス線２１Ｂは、バイパス線の一部を構成する短絡線２２によって接続されており、短絡線２２には高周波変流器３０が設けられている。また、連接線１９は２つの導体１１Ａ（例えば、Ｒ相）を接続している。

（第６の実施の形態の効果）
上記した第６の実施の形態によると、絶縁筒で分割された同位相の２相のケーブルであっても、第５の実施の形態と同様に検出感度に優れ、単相での部分放電測定と比べて効率良く部分放電測定を行うことができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、金属シースは表面が防食層で覆われているものであっても良い。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。 図３は、本発明の第３の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。 図４は、金属シースと接地との間に接地線が設けられている電力ケーブル部分的に示す図である。 図５は、本発明の第４の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。 図６は、本発明の第５の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。 図７は、本発明の第６の実施の形態に係る部分放電測定を行うために用いた構成を示す図である。

符号の説明

１０…電力ケーブル、１１…導体、１２…絶縁体、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３１Ａ，１３１Ｂ…金属シース、１３ａ…フランジ、１４，１４Ａ，１４Ｂ…絶縁筒、１５…ブッシング、１６…設備ケース、１７，１７Ａ，１７Ｂ…碍子、１８Ａ，１８Ｂ…基部、１９…連接線、２０…コンデンサ、２１，２１Ａ，２１Ｂ…バイパス線、２２…短絡線、３０…高周波変流器、３１…箔電極、４０，４２，４３，４４…リード線、４１…光ファイバ、５１…部分放電測定装置（ＰＤＭ）、５２…ポータブル・コンピュータ（ＰＣ）、５３…スペクトラムアナライザ（ＳＰＥＣ）、５４…オシロスコープ（ＯＳＣ）、１３２…ボルト、１３３…ナット、１７０…上部金具、１７１…上部金具

Claims (6)

1. 商用周波数におけるインピーダンスに対して部分放電の周波数帯域におけるインピーダンスが小となるコンデンサを有した測定用閉回路を測定対象の外部に設け、
   前記測定用閉回路を流れる部分放電電流を高周波変流器で検出することを特徴とする部分放電測定方法。
2. 前記測定対象の外周に設置した絶縁筒で分割されたシース間を、前記コンデンサを介して接続して部分放電に基づく電流を通過させる前記測定用閉回路を形成することを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定方法。
3. 前記コンデンサを箔電極と前記測定対象を構成する絶縁物の一部を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定方法。
4. 前記測定用閉回路を前記測定対象と接地との間に設けることを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定方法。
5. 前記測定用閉回路を前記測定対象と設備ケースとの間に設けることを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定方法。
6. 複数の前記測定対象を前記コンデンサを介して接続して前記測定用閉回路を形成することを特徴とする請求項１に記載の部分放電測定方法。

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