報告書番号

H11031

タイトル（和文）

高周波信号伝搬特性に基づく電力ケーブルでの効果的な部分放電測定手法の提案

タイトル（英文）

Proposal of Effective Partial Discharge Measurement Based on Propagation Characteristics of High Frequency Signal in Power Cables

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

電力ケーブルの接続箱は現地施工を伴うことから欠陥等の内包や経年劣化の可能性があり，これらを診断する手法の一つとして絶縁破壊の前駆現象である部分放電(PD)の検出が検討されている。PDは立ち上がり時間が数ナノ秒程度の電流パルスを伴うため，接続箱でのPD発生によって数百MHz以上に渡る周波数成分を有する信号が発生し，ケーブル中を伝搬する。PDを適切な測定箇所，測定方法で高感度・高精度に検出するためには，PDに起因する高周波信号の電力ケーブル中の伝搬特性を明らかにする必要がある。このため，本研究では各種ケーブル線路での適切なPD測定に必要となるPD信号伝搬特性を把握し，PDセンサの設置位置や測定周波数などを含むPD測定法を提案することを目的とし，以下の成果を得た。
1. 各種電力ケーブルでのPD信号伝搬特性
一般的に使用されているワイヤーシールドを有する100m長の60kV級CVケーブルでのPD信号伝搬特性を測定した結果，減衰率は5MHz以上の成分に対して40dB/kmであり，伝搬パルス波形が変歪することを明らかにした。また，銅テープ遮蔽層を有する100m長の60kV級CVケーブルや亘長約750mの特別高圧PGFケーブル線路，約7kmの超高圧OFケーブル線路に対しても同様の測定を行い，PD信号に対する減衰率の周波数特性を得た。
2. PD信号伝搬特性を考慮したPD測定手法の提案
効率的なPD測定のため，PD信号の伝搬特性に基づいて2つの段階からなるPD測定手法を提案した。第1段階は測定対象線路でのPD発生の有無に主眼を置き，線路両端末でのPD測定により線路全体を測定対象とし，第2段階はPD源の位置標定等の詳細測定を目的とする。例として亘長8km程度の各種電力ケーブルに対してPD測定を実施する際の測定周波数やPDセンサ配置等を提案した。

概要 （英文）

Power cables are connected each other with joints, which are installed with on-site workmanship, so the possibility of defects inclusion can be higher than the cable itself. Moreover, the joint has interfaces between different insulation materials such as XLPE and rubber, at which the aging has been reported. Here, partial discharge (PD) measurement can be a powerful insulation diagnosis technology for joints, because PD is a precursor phenomenon of the electrical breakdown. PD is accompanied with a pulse current with its rise time of several nano-seconds, which propagates in the power cable. Thus its propagation characteristics is important not only to localize partial discharge source but also to determine appropriate PD measuring frequency and PD source distribution.
This report firstly describes the propagation characteristics of pulse signal in XLPE cables empirically. As a result, XLPE cable with a shielding layer made of copper tapes has an attenuation ratio of 10 - 20 dB/km for 5 - 10 MHz. On the other hand, that with wire shielding layer, more than 40 dB/km for 5 MHz and higher. Second issue is pipe-type gas filled (PGF) cable, having an attenuation ratio of 10 dB/km for 700 kHz and higher. Third issue is OF cable, in which the cross-bonding joint gives large attenuation in PD signal propagation due to impedance mismatching. From these empirical results, PD diagnosis is proposed to be structured in two stages. The first stage is to recognize whether PD occurs or not and the second stage is to localize PD source. Finally the measurement frequency and determination method of sensor distribution are proposed .

報告者

キーワード