報告書番号

GD21018

タイトル（和文）

空間電荷測定に基づくケーブル絶縁体の電界分布推定における解析精度評価方法の考案

タイトル（英文）

A Methodology to Evaluate Analysis Accuracy on Electric Field Distribution in Cable Insulating Wall Based on Space Charge Measurement

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
欧米などで導入が進んでいる直流用CVケーブルについては，絶縁体内の帯電現象である空間電荷蓄積が絶縁耐力に影響を及ぼすと指摘されている。そこで，ケーブルの形式試験とともに空間電荷蓄積とそれによる電界強調程度を追加評価することが検討されている。そのため，今後，空間電荷測定に基づく電界分布解析の精度を把握することが求められる。従来，逆問題を扱うこの解析は解法の安定性に問題があった。しかし，計算技術の進歩によりこれが解決し多量データの解析もできるようになり，解析精度が評価できる見通しが立ってきた。

目　　的
空間電荷測定結果に基づく電界分布推定の精度検証法を考案する。また，考案した手法の有効性を，CVケーブルより得た空間電荷信号データを用いて検証する。

主な成果
1. 空間電荷測定に基づく電界分布推定の精度検証法の考案
パルス静電応力法5)に基づく空間電荷測定では，絶縁体内に電荷が蓄積しない程度の直流電圧VLを内部導体に印加し，測定系のインパルス応答を取得する。この通常の手順で取得された多量のデータを活用し，自動解析することで，ケーブル内部の電界分布の推定精度を検証する方法を考案した。
2. 考案手法の有効性評価
交流66kV用CVケーブルにVL=30kVを印加し空間電荷データを得，考案手法に基づいて電界分布の推定精度を評価した。電荷分布の積分で得た電界分布と理論値を複数データで比較したところ，推定精度（95.4%信頼区間）が0.8±24.1%と求まった。また，インパルス応答測定の電圧VLより高い印加電圧（VH=45kV）でのデータでも解析精度が上記と同等であることを確認した。これにより，低電圧での評価結果が空間電荷測定結果の解析精度として採用できることがわかり，ケーブルに対する空間電荷測定の試験電圧条件でのデータにも適用できる見通しを得た。

概要 （英文）

Evaluation of estimation accuracy of an electric field in a cable insulating wall is critical when assessing their suitability for high voltage dc systems. A method was proposed for such an evaluation by analyzing space charge measurement results. Time domain deconvolution was employed to derive stable and fully automatic processing necessary to manipulate large data required for statistical analysis. The evaluation flowchart has the three stages: optimizing deconvolution parameters and evaluating accuracy for low and high voltage data. The validity of the proposed method was verified by analyzing waveforms obtained by applying a dc voltage to a 66 kV class extruded cable using the pulsed electroacoustic method. Two dc voltages were set to be sufficiently low with the intention that the internal field corresponded to the solution of the Laplace equation. The system impulse response was extracted from the waveform obtained under the low voltage condition and optimized to appropriately analyze several waveforms observed. A similar level of estimation accuracy was confirmed for waveforms obtained under the low and high voltages. It follows that waveforms usually observed to only receive the system impulse response can be used for the accuracy estimation. The evaluated accuracy can be adapted to high voltage conditions, which could induce space charge accumulation and field distortion.

報告者

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