(57)【要約】【課題】配電用ケーブル接続機器からの部分放電に基づくパルス信号を高感度で検出することのできる部分放電検出方法を提供する。【解決手段】検電部１００に設けられる検電端子１０１と金属ケース１０に信号線４，５を介して検出インピーダンス６を接続して部分放電を測定することにより、浮遊静電容量に起因する部分放電信号の検出感度低下を防ぎ、部分放電に基づく検出信号を高感度で測定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架空ケーブル接続体に設けられる検電部と前記架空ケーブル接続体の金属ケースに検出インピーダンスを接続して部分放電の測定を行うことを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項２】
前記部分放電の測定において、部分放電検出周波数を５ＭＨｚ以上とすることを特徴とする請求項１に記載の部分放電検出方法。
【請求項３】
モールドジスコン直結型終端接続部の絶縁筒に設けられる検電部と、前記絶縁筒の前記検電部と異なる外部遮蔽層部分に検出インピーダンスを接続して部分放電の測定を行うことを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項４】
前記部分放電の測定において、部分放電検出周波数を２ＭＨｚ以上とすることを特徴とする請求項３に記載の部分放電検出方法。
【請求項５】
配電用ケーブル接続機器の検電部に近接させて電磁波検出用アンテナを設けることにより非接触で部分放電の測定を行うことを特徴とする部分放電検出方法。
【請求項６】
前記配電用ケーブル接続機器は、架空ケーブル接続体又は配電用モールドジスコン直結型終端接続部の絶縁筒であることを特徴とする請求項５に記載の部分放電検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に配電用ケーブルの接続機器の劣化診断に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電用高圧架空ケーブル分岐接続体等の接続機器（以下、「配電用ケーブル接続機器」という。）において、絶縁劣化が進行すると、その絶縁劣化部位で部分放電が発生する。そこで、配電用ケーブル接続機器における絶縁劣化診断は、その部分放電の発生状態を検出することにより行なわれてきた。
【０００３】
従来の配電用ケーブル接続機器の絶縁劣化診断方法として、筐体外側に電極を設け、電極の電位変動信号を検出して３相分の信号の差分を取ることにより、配電用ケーブル接続機器の絶縁劣化診断を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１の方法によると、現地において測定される信号からノイズ成分を除去して部分放電による信号のみを検出するので、絶縁劣化診断を容易かつ正確に行うことができる。
【０００５】
また、現地作業において環境ノイズが大である場合、配電用ケーブル接続機器の部分放電を精度よく検出することが難しい。そこで、ケーブルに取り付けた変流器から高周波電流信号を検出し、その波形パターンと周波数スペクトルに基づいて絶縁劣化の度合いを診断するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
特許文献２の方法によると、部分放電信号と環境ノイズのＳ／Ｎ比が向上することによってより小さい部分放電でも精度よく診断することができる。
【特許文献１】特開平６−１２３７５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の配電用ケーブル接続機器の絶縁劣化診断によると、部分放電に基づくパルス信号を遠方機器や浮遊静電容量を介して検出しているため、パルス信号を高感度で検出することができないという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、配電用ケーブル接続機器からの部分放電に基づくパルス信号を高感度で検出することのできる部分放電検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、架空ケーブル接続体に設けられる検電部と前記架空ケーブル接続体の金属ケースに検出インピーダンスを接続して部分放電の測定を行う部分放電検出方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は上記目的を達成するため、配電用モールドジスコン直結型終端接続部の絶縁筒に設けられる検電部と、前記絶縁筒の前記検電部と異なる部分に検出インピーダンスを接続して部分放電の測定を行う部分放電検出方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は上記目的を達成するため、配電用ケーブル接続機器の検電部に近接させて電磁波検出用アンテナを設けることにより非接触で部分放電の測定を行う部分放電検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配電用ケーブル接続機器からの部分放電に基づくパルス信号を高感度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（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検出回路と診断対象の架空ケーブル接続体を示す図である。
【００１４】
この架空ケーブル接続体１は、幹線ケーブルから分岐ケーブルを分岐させるために設けられるものであり、アルミニウムによって構成されて部分放電信号を検出するための検電部１００を有する金属ケース１０と、金属ケース１０内に収容される接続体本体１１で構成されている。
【００１５】
接続体本体１１は、幹線側に設けられる幹線ケーブル挿入部１２０から挿入される図示しない幹線ケーブルの導体と接続される中心導体スリーブ１２１と、中心導体スリーブ１２１とチューリップコンタクト１２２を介して接続される導体分岐部１２３と、導体分岐部１２３の分岐側に接続される分岐ケーブル挿入部１２５とを有し、外部半導電層１１１，絶縁層１１２，内部半導電層１１３からなるゴムユニット１１０によって覆われて金属ケース１０内に収容された構成を有する。
【００１６】
検電部１００は、ゴムユニット１１０の絶縁層１１２に接触するように設けられる金属端子である検電端子１０１と、検電端子１０１を外部環境から保護する開閉自在な保護カバー１０４とを有し、保護カバー１０４は金属ケース１０に軸１０５を介して回転自在に支持されている。
【００１７】
検電部１００は、検電端子１０１の直下に設けられる絶縁層１１２による静電容量を結合コンデンサとして用いることにより、検電端子１０１と電気的に絶縁された検電端子１０１周囲の外部半導電層１１１とで測定ループが小さく、かつ高感度で部分放電信号を検出できるように構成される。
【００１８】
部分放電測定回路は、幹線ケーブル挿入部１２０の導体部分と金属ケース１０とに接続されて校正用のパルス信号を注入する校正パルス発振器２と、分岐ケーブル挿入部１２５に接続されて供試品に電圧印加する課電トランス３と、架空ケーブル接続体１の端子接続部１０２と金属ケース１０に信号線４，５を介して電気的に接続される検出インピーダンス６と、検出インピーダンス６に接続される同調増幅器７と、同調増幅器７の出力信号に基づく可視表示を行う波形モニタ８を有する。
【００１９】
次に、以上の構成の動作について説明する。まず、検電部１００の保護カバー１０４を開けて検電端子１０１と金属ケース１０に信号線４，５を接続する。次に、部分放電が無い状態および校正パルス発振器２を停止させた状態でノイズのみを検出する。このノイズ検出は検電端子１０１および金属ケース１０から信号線４，５を介して検出インピーダンス６で行われ、検出インピーダンス６から同調増幅器７に検出信号が出力される。同調増幅器７は、選択された測定周波数で同調増幅する。増幅された検出信号は波形モニタ８に出力されることにより、そのノイズに対する周波数スペクトル（ＮＩ（ｆ））が表示部画面上に可視表示される。
【００２０】
次に、校正パルス発振器２を動作させ、架空ケーブル接続体１に校正用パルスを注入する。この校正用パルスが信号線４，５を介して検出インピーダンス６で検出され、同調増幅器７を介して増幅された検出信号が波形モニタ８に出力されることにより、校正用パルスに対する周波数スペクトル（ＳＩ（ｆ））が表示部画面上に可視表示される。
【００２１】
以上の結果から、Ｓ／Ｎ比が次式により求められる。
Ｓ／Ｎ＝ＳＩ（ｆ）／ＮＩ（ｆ）−−−（１）
【００２２】
図２は、図１に示す架空ケーブル接続体に欠陥を設けて部分放電測定を行った結果を示し、（ａ）は校正パルス注入に基づく波形モニタのスペクトル画像を示す図、（ｂ）は校正パルス注入に基づく波形モニタのＳ／Ｎ比スペクトル画像を示す図、（ｃ）は部分放電の測定周波数とその検出感度を示す図である。
【００２３】
架空ケーブル接続体１に対して、上記したようにノイズ測定および校正パルスを３０ｐＣ注入した状態での測定を行うことによって、波形モニタの表示部画面８０に図２（ａ）に示すようにノイズスペクトル８１と校正パルススペクトル８２が得られた。また、表示部画面８０をＳ／Ｎ比スペクトル表示に切り換えて表示させたところ、図２（ｂ）に示すように、Ｓ／Ｎ比スペクトル８３が表示され、この結果から最適な部分放電測定周波数は３５ＭＨｚ付近であり、Ｓ／Ｎ比は２０ｄＢであったことから、ノイズレベルは約３ｐＣと低い結果が得られていることがわかる。
【００２４】
また、図２（ｃ）に示すように、測定周波数に対する検出感度について、測定周波数を１ＭＨｚに設定して部分放電測定を行ったところ、３０ｐＣ以上とノイズが大であり、注入した校正パルスを検出することができない。一方、測定周波数を１０ＭＨｚに設定して部分放電測定を行ったところ、１０ｐＣとノイズの少ない検出結果が得られた。図２（ｂ）からも明らかなように、小さな結合コンデンサを利用した本手法では測定周波数５ＭＨｚ以上で高いＳ／Ｎ比が得られることがわかる。
【００２５】
図３は、欠陥を設けた架空ケーブル接続体の部分放電電荷量の校正カーブを示す図である。上記した部分放電測定周波数３５ＭＨｚにおける信号飽和レベルは２５０ｐＣ以上であることが確認された。
【００２６】
図４は、図１に示す架空ケーブル接続体において、図示しない分岐ケーブルと架空ケーブル接続体の絶縁ゴムとの界面に、模擬欠陥として水滴を混入させたサンプルによる部分放電測定時における観測波形を示す図である。なお、同図においては、表示部画面８０に課電電圧８５、接地線電流８６、検電端子から得られた部分放電の検出信号８７の波形を示している。この場合の部分放電測定周波数は、３５ＭＨｚにおける外部ノイズが大であったことより、１５．６ＭＨｚに設定して行った。その結果、観測波形の第一象限と第三象限に部分放電に基づく検出信号８７の波形が現れている。
【００２７】
部分放電測定周波数は、検電部１００が作用する結合コンデンサの静電容量によって定まる。測定対象物に生じる部分放電電圧は、この結合コンデンサと検出インピーダンスの分圧比で定まるが、結合コンデンサのインピーダンスは周波数に反比例することから、検出インピーダンスが結合コンデンサ部のインピーダンスより大である関係が成立しないと検出インピーダンス両端に充分な電圧が発生せず、部分放電信号の高感度検出は難しい。
【００２８】
（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、架空ケーブル接続体１において、検電部１００に設けられる検電端子１０１と金属ケース１０に信号線４，５を介して検出インピーダンス６を接続して部分放電を測定することにより、部分放電に基づく検出信号を高感度で測定することができる。
【００２９】
また、第１の実施の形態では、単一の架空ケーブル接続体の部分放電測定について説明したが、複数の架空ケーブル接続体について第１の実施の形態で説明した構成に基づく部分放電測定を行い、その結果得られる部分放電測定信号の比較を行ってもよい。
【００３０】
また、図１には、線路とは別に課電トランス３を用意する場合について説明したが、例えば、実線路に設けられている商用トランスを用いた活線作業も可能である。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電検出回路と診断対象の配電用モールドジスコン直結型終端接続部（ＭＤＳ−ＣＨ）絶縁筒を示す図である。
【００３２】
このＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０は、高圧キャビネット等の配電用供給箱の内部に設置される高圧地中配電線の多分岐開閉のために使用するものであり、終端接続部のケーブル３１の周囲に内部半導電ゴム２２，絶縁ゴム２３，および外部半導電ゴム２４を積層した構成からなり、外部半導電ゴム２４の一部を切除して露出させた絶縁ゴム２３に接するように検電端子１０１を設けた検電部１００を有し、検電端子１０１は絶縁ゴム１０３を介して外部半導電ゴム２４と絶縁されている。外部半導電ゴム２４は、ケーブル３１の外部半導電層３４に電気的に接続されている。
【００３３】
検電部１００は、検電端子１０１の直下に設けられる絶縁ゴム２３の静電容量を結合コンデンサとして用いることにより、検電端子１０１と電気的に絶縁された検電端子１０１周囲の外部半導電ゴム２４とで測定ループが小さく、かつ高感度で部分放電信号を検出できるように構成される。
【００３４】
部分放電測定回路は、ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０近傍のケーブル３１の中心導体３２と外部半導電ゴム２４とに電気的に接続されて校正用のパルス信号を注入する校正パルス発振器２と、ケーブル３１の中心導体３２に接続されて部分放電測定用の信号パルスを注入する課電トランス３と、検電部１００の端子接続部１０２と検電部１００近傍の外部半導電ゴム２４に信号線４，５を介して電気的に接続される検出インピーダンス６と、検出インピーダンス６に接続される同調増幅器７と、同調増幅器７の出力信号に基づく波形表示を行うデジタルオシロスコープ９を有する。
【００３５】
以上の構成の動作は、第１の実施の形態で説明した架空ケーブル接続体についての測定動作と同様に行われる。まず、部分放電が無い状態および校正パルス発振器２を停止させた状態でノイズのみを検出する。このノイズ検出は検電端子１０１に接続される端子接続部１０２および外部半導電ゴム２４から信号線４，５を介して検出インピーダンス６で行われ、検出インピーダンス６から同調増幅器７に検出信号が出力される。同調増幅器７は、選択された測定周波数を同調周波数として検出信号を同調増幅する。増幅された検出信号はデジタルオシロスコープ９に出力されることにより、そのノイズに対する周波数スペクトル（ＮＩ（ｆ））が表示部画面上に可視表示される。
【００３６】
次に、校正パルス発振器２を動作させ、中心導体３２および外部半導電ゴム２４に校正用パルスを注入する。この校正用パルスが信号線４，５を介して検出インピーダンス６で検出され、同調増幅器７を介して増幅された検出信号がデジタルオシロスコープ９に出力されることにより、校正用パルスに対する周波数スペクトル（ＳＩ（ｆ））が表示部画面上に可視表示される。更に、校正用パルスの周波数スペクトル（ＳＩ（ｆ））とノイズの周波数スペクトル（ＮＩ（ｆ））から、前述した（１）式によりＳ／Ｎ比が求まり、デジタルオシロスコープ９に可視表示される。
【００３７】
図６は、図５に示すＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒の部分放電測定を行った結果を示し、（ａ）はデジタルオシロスコープのスペクトル画像を示す図、（ｃ）は部分放電の測定周波数とその検出感度を示す図である。
【００３８】
ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０に対して、上記したようにノイズ測定および校正パルスを１０ｐＣ注入した状態での測定を行うことによって、デジタルオシロスコープの表示部画面９０に図６（ａ）に示すように校正パルススペクトル９１，ノイズスペクトル９２，およびＳ／Ｎ比スペクトル９３とが得られた。Ｓ／Ｎ比スペクトル９３によると、２ＭＨｚ以上で２０ｄＢ（検出感度１ｐＣ相当）以上の信号強度比が得られている。
【００３９】
また、図６（ｂ）に示すように、測定周波数に対する検出感度について、測定周波数を１ＭＨｚに設定して部分放電測定を行ったところ、１０ｐＣ以上とノイズが大であり、注入した校正パルスを検出することができない。一方、測定周波数を１０ＭＨｚに設定して部分放電測定を行ったところ、１ｐＣとノイズの少ない検出結果が得られた。図６（ａ）からも明らかなように、ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０では測定周波数２ＭＨｚ以上で高いＳ／Ｎ比が得られることがわかる。
【００４０】
（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、ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０についても架空ケーブル接続体と同様に検電部１００に設けられる検電端子１０１と外部半導電ゴム２４に信号線４，５を介して検出インピーダンス６を接続して部分放電を測定することにより、部分放電に基づく検出信号を高感度で測定することができる。
【００４１】
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る部分放電検出回路と診断対象の配電用モールドジスコン直結型終端接続部（ＭＤＳ−ＣＨ）絶縁筒を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒とアンテナの周囲の等価回路を示す概略図である。
【００４２】
第３の実施の形態では、ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０の検電部１００の近傍に非接触検出部としてのソレノイドコイル状アンテナ（以下、「アンテナ」という。）４０を設けたものである。ここでは、図７（ａ）に示す検電部１００とアンテナ４０との距離を１０ｃｍに設定している。
【００４３】
上記した構成についても、第２の実施の形態と同様にノイズ測定および校正パルスを１０ｐＣ注入した状態での測定を行う。アンテナ４０は、検電部１００から受信した信号を信号線４，５を介して検出用バラン１３に出力する。検出用バラン１３から、プリアンプ１４を介して増幅された検出信号がスペクトラムアナライザ１５に出力されることにより、ノイズスペクトルと校正パルススペクトルが表示部画面上に可視表示される。
【００４４】
図８は、スペクトラムアナライザにおける周波数スペクトル画像を示す図である。ここでは、４．１ｋＶ課電による部分放電発生時のスペクトルと、無課電時のスペクトルを同一画面上に可視表示させたものであり、２つのスペクトルの差は部分放電によって上昇した信号レベルを示している。同図より部分放電信号は２００ＭＨｚまで検出されていたことがわかる。この測定時における部分放電測定の感度を換算した結果、３〜７の検出感度が得られていることが確認された。
【００４５】
（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、ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒２０の検電部１００から放射される電磁波を受信するアンテナ４０を設けて非接触で部分放電測定を行う場合でも、第２の実施の形態と同等の感度で部分放電信号の検出が可能である。これは、電磁波のような高周波帯域では、図７（ｂ）に示すような微小な浮遊静電容量でもインピーダンスが非常に小であることによる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る部分放電検出回路と診断対象の架空ケーブル接続体を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す架空ケーブル接続体に欠陥を設けて部分放電測定を行った結果を示し、（ａ）は校正パルス注入に基づく波形モニタのスペクトル画像を示す図、（ｂ）は校正パルス注入に基づく波形モニタのＳ／Ｎ比スペクトル画像を示す図、（ｃ）は部分放電の測定周波数とその検出感度を示す図である。
【図３】図３は、欠陥を設けた架空ケーブル接続体の部分放電電荷量の校正カーブを示す図である。
【図４】図１に示す架空ケーブル接続体において、図示しない分岐ケーブルと架空ケーブル接続体の絶縁ゴムとの界面に模擬欠陥として水滴を混入させたサンプルによる部分放電測定時における観測波形を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る部分放電検出回路と診断対象の配電用モールドジスコン直結型終端接続部（ＭＤＳ−ＣＨ）絶縁筒を示す図である。
【図６】図６は、図５に示すＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒の部分放電測定を行った結果を示し、（ａ）はデジタルオシロスコープのスペクトル画像を示す図、（ｃ）は部分放電の測定周波数とその検出感度を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る部分放電検出回路と診断対象の配電用モールドジスコン直結型終端接続部（ＭＤＳ−ＣＨ）絶縁筒を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒とアンテナの周囲の等価回路を示す概略図である。
【図８】図８は、スペクトラムアナライザにおける周波数スペクトル画像を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…架空ケーブル接続体、２…校正パルス発振器、３…課電トランス、４，５…信号線、６…検出インピーダンス、７…同調増幅器、８…波形モニタ、９…デジタルオシロスコープ、１０…金属ケース、１１…接続体本体、１３…検出用バラン、１４…プリアンプ、１５…スペクトラムアナライザ、２０…ＭＤＳ−ＣＨ絶縁筒、２２…内部半導電ゴム、２３…絶縁ゴム、２４…外部半導電ゴム、３１…ケーブル、３２…中心導体、３３…絶縁層、３４…外部半導電層、４０…ソレノイドコイル状アンテナ、８０…表示部画面、８１…ノイズスペクトル、８２…校正パルススペクトル、８３…Ｓ／Ｎ比スペクトル、８５…課電電圧、８６…接地線電流、８７…検出信号、９０…表示部画面、９１…校正パルススペクトル、９２…外部ノイズスペクトル、９３…Ｓ／Ｎ比スペクトル、１００…検電部、１０１…検電端子、１０２…端子接続部、１０３…絶縁ゴム、１０４…保護カバー、１０５…軸、１１０…ゴムユニット、１１１…外部半導電層、１１２…絶縁層、１１３…内部半導電層、１２０…幹線ケーブル挿入部、１２１…中心導体スリーブ、１２２…チューリップコンタクト、１２３…導体分岐部、１２５…分岐ケーブル挿入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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