JP2893055B2 - Diagnosis method for insulation deterioration of CV cable - Google Patents
Diagnosis method for insulation deterioration of CV cableInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、CVケーブル絶縁体の水トリー等による劣化
の程度を知見するための方法に関する。The present invention relates to a method for determining the degree of deterioration of a CV cable insulator due to water trees or the like.
［従来の技術］ 一般的に、電力ケーブルは布設後の経年変化により電
気絶縁体の絶縁性能が低下する。特に、CVケーブルでは
架橋ポリエチレン絶縁体に樹状の亀裂が生じ、この亀裂
に水分が侵入する所謂水トリーの発生が絶縁劣化の主な
原因であることが知られている。このような絶縁性能の
低下は、放置すると進展して早晩大きな絶縁破壊事故に
つながる惧れがある。従って、ケーブルの絶縁抵抗の変
化を把握し、劣化を早期に発見することが極めて重要で
ある。[Prior Art] Generally, the insulation performance of an electric insulator is deteriorated due to aging after a power cable is laid. In particular, it is known that, in a CV cable, dendritic cracks are formed in the crosslinked polyethylene insulator, and the occurrence of so-called water trees in which moisture penetrates into the cracks is a main cause of insulation deterioration. Such a decrease in insulation performance may progress if left unattended, leading to a large-scale electrical breakdown accident. Therefore, it is extremely important to grasp the change in the insulation resistance of the cable and to detect the deterioration at an early stage.
ケーブル絶縁体の水トリー劣化に起因する絶縁抵抗の
変化を常時監視する一つの方法として、本出願人の提案
にかかる脈流検出法がある。脈流検出法とは、交流課電
中のケーブルの接地線を流れる電流を検出した場合、ケ
ーブル絶縁体中に水トリーが存在すると概ね数Hz以下の
周期で変動する脈動電流が発生し、しかも水トリー劣化
が激しい程この脈動電流成分は大きくなるという新知見
に基づいて案出されたものである。かかる脈動電流によ
り劣化診断を行う具体的手段としては、先ずローパスフ
ィルタによって接地線電流から交流充電電流成分を除去
して脈流成分を取り出し、これを増幅して波形表示手段
に表示させ、該表示波形を時間解析する如き手段が本出
願人により提案されている。One method of constantly monitoring the change in insulation resistance due to water tree deterioration of a cable insulator is a pulsating flow detection method proposed by the present applicant. With the pulsating current detection method, when the current flowing through the ground wire of the cable during AC power application is detected, the presence of water trees in the cable insulator generates a pulsating current that fluctuates at a frequency of approximately several Hz or less, and This pulsating current component is devised based on a new finding that the more severe the water tree deterioration, the larger the pulsating current component. As a specific means for performing deterioration diagnosis using such a pulsating current, first, an AC charging current component is removed from a ground line current by a low-pass filter to extract a pulsating current component, which is amplified and displayed on waveform display means. Means such as time analysis of the waveform have been proposed by the applicant.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら本発明者らが脈流法についてさらに研究
を重ねた結果、脈流成分を単に波形表示させたのみでは
その時間解析が困難であることがわかった。すなわち、
前述の通り脈流成分は水トリー劣化程度に応じてその大
きさが変化するので、脈流の大きさを検知することが当
該劣化診断法においては重要となるのであるが、脈流波
形は極めて不定的な波形であり、該波形そのものから脈
流成分本来の大きさを評価するのは非常に困難であると
いうことを知見した。[Problems to be Solved by the Invention] However, as a result of further studies on the pulsation method by the present inventors, it has been found that time analysis is difficult only by displaying a pulsation component simply by displaying a waveform. That is,
As described above, the size of the pulsating flow component changes according to the degree of water tree deterioration, so it is important in the deterioration diagnosis method to detect the size of the pulsating flow. It has been found that the waveform is indefinite, and it is very difficult to evaluate the original magnitude of the pulsating flow component from the waveform itself.
従って本発明は、脈流法において、接地線より検出し
た脈流成分の時間解析を容易とし、水トリー劣化診断を
正確に行い得る方法を提供することを目的とする。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for facilitating time analysis of a pulsating component detected from a ground line in a pulsating flow method and accurately performing water tree deterioration diagnosis.
［課題を解決するための手段］ 本発明のCVケーブルの絶縁劣化診断方法は、測定対象
のCVケーブルに交流電圧を印加し、その接地線電流より
脈流成分を検出し、該脈流成分を整流すると共に積分し
て得られた直流出力信号に基づいて、ケーブル絶縁体の
劣化の程度を検知することを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] A method for diagnosing insulation deterioration of a CV cable according to the present invention applies an AC voltage to a CV cable to be measured, detects a pulsating component from a ground wire current thereof, and detects the pulsating component. It is characterized in that the degree of deterioration of the cable insulator is detected based on a DC output signal obtained by rectification and integration.
［作用］ 脈流成分を整流して積分することにより、不定的な脈
流波形を定量的な準直流的波形に換算することができ
る。従って、脈流本来の大きさが知見し易くなり、また
積分することによって突発的な雑音電流成分の影響を除
去することができる。[Operation] By rectifying and integrating a pulsating flow component, an indefinite pulsating flow waveform can be converted to a quantitative quasi-DC waveform. Therefore, it is easy to find out the original size of the pulsating flow, and the influence of a sudden noise current component can be removed by integration.
［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の一実施例を詳細に説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
第１図は本発明の劣化診断方法を実施するための回路
構成図である。図において、１は供試CVケーブルであ
り、11は導体、12は架橋ポリエチレン絶縁体、13は遮蔽
層をそれぞれ示している。５は交流電源で、一端を接地
し、他端を供試CVケーブル１の導体11に接続している。
なお、供試CVケーブル１が活線状態の場合において本発
明を実施するときは、印加されている線路電圧をそのま
ま利用すれば良く、この場合は交流電源５は不要とな
る。FIG. 1 is a circuit configuration diagram for implementing the deterioration diagnosis method of the present invention. In the figure, 1 is a test CV cable, 11 is a conductor, 12 is a cross-linked polyethylene insulator, and 13 is a shielding layer. An AC power supply 5 has one end grounded and the other end connected to the conductor 11 of the test CV cable 1.
When the present invention is carried out when the test CV cable 1 is in a live state, the applied line voltage may be used as it is, and in this case, the AC power supply 5 is unnecessary.
Ｇは供試CVケーブル１の遮蔽層13と大地との間を接続
する接地線であり、接地線Ｇには変流器３が結合されて
いる。接地線Ｇ中を流れる接地線電流ieは変流器３によ
って検出され、該電流は測定器２に送出される。接地線
電流ieの他の検出手段としては、接地線Ｇの中間部に抵
抗を挿入し、該抵抗の両端に現れる端子電圧を利用する
方法等が挙げられる。G is a ground wire connecting between the shield layer 13 of the test CV cable 1 and the ground, and the current transformer 3 is coupled to the ground wire G. The ground line current ie flowing through the ground line G is detected by the current transformer 3, and the current is sent to the measuring device 2. As another means for detecting the ground line current ie, there is a method of inserting a resistor at an intermediate portion of the ground line G and using a terminal voltage appearing at both ends of the resistor.
供試CVケーブル１に交流電圧が印加されると、導体11
と遮蔽層13との静電結合により印加交流電圧に応じた電
荷が誘起され、この時間変化のため印加交流電圧の周波
数と同程度の周期で変動する電流（交流充電電流）が通
常発生し、接地線Ｇ中を流れることとなる。これに加
え、絶縁体12に水トリー劣化が存在する場合には前述の
脈動電流が重畳されることとなる。脈動電流とは印加交
流電圧に依存する電流以外の電流を言い、印加交流電圧
の周波数以下の周波数の電流である。従って水トリー劣
化ケーブルの接地線電流ie中には、交流充電電流成分、
脈動電流成分、及び何らかの影響で発生する雑音電流成
分が存在していることになる。When an AC voltage is applied to the test CV cable 1, the conductor 11
An electric charge corresponding to the applied AC voltage is induced by the electrostatic coupling between the light emitting element and the shielding layer 13, and a current (AC charging current) that fluctuates at a cycle substantially equal to the frequency of the applied AC voltage due to the time change is normally generated, It will flow through the ground line G. In addition, when water tree deterioration exists in the insulator 12, the pulsating current described above is superimposed. The pulsating current refers to a current other than the current that depends on the applied AC voltage, and is a current having a frequency equal to or lower than the frequency of the applied AC voltage. Therefore, during the ground wire current ie of the water tree deterioration cable, the AC charging current component,
A pulsating current component and a noise current component generated due to some influence are present.
測定器２は、例えば変流器３が検出した接地線電流ie
から上記交流充電電流成分を除去して脈流成分を取り出
すローパスフィルター（以下LPF）21、検出された全脈
流成分の中から特定周波数成分のみを選択出力するバン
ドパスフィルター（以下BPF）22、この出力信号を整流
する検波回路23、及び検波回路23の出力を平滑な特流信
号出力とするための積分回路24等からなっている。なお
25,26はそれぞれの回路段階において信号を増幅するた
めの増幅器である。そして積分回路24の出力、すなわち
測定器２の出力は、ペンレコーダやシンクロスコープ等
の表示装置４において表示される。The measuring device 2 is, for example, a ground wire current ie detected by the current transformer 3.
A low-pass filter (hereinafter, LPF) 21 that removes the AC charging current component from the above to extract a pulsating component, a band-pass filter (hereinafter, BPF) 22, that selectively outputs only a specific frequency component from all detected pulsating components, It comprises a detection circuit 23 for rectifying the output signal, an integration circuit 24 for converting the output of the detection circuit 23 into a smooth special current signal output, and the like. Note that
Reference numerals 25 and 26 denote amplifiers for amplifying signals in the respective circuit stages. The output of the integrating circuit 24, that is, the output of the measuring device 2 is displayed on a display device 4 such as a pen recorder or a synchroscope.
次いで、上述の絶縁劣化診断装置の動作を第２図を参
照しながら説明する。Next, the operation of the above-described insulation deterioration diagnosis apparatus will be described with reference to FIG.
第２図（ａ）は、変流器３が検出した接地線電流ieの
電流波形を示しており、交流充電電流（図中実線で記
載）をベースとし、水トリー劣化の存在によって発生す
る脈流成分（図中点線の包絡線で記載）及び雑音電流成
分が重畳された形の波形となっている。なお、水トリー
劣化が存在しない場合は、交流充電電流の振幅は一定と
なる。このような接地線電流ieはLPF21に入力され、交
流充電電流成分が除去される。供試CVケーブルが活線状
態の場合、交流充電電流の周波数は50Hz（又は60Hz）で
あり、一方脈流成分は概ね数Hz以下の周波数であるの
で、LPF21としては例えば10Hz程度以下の電流成分を通
過させる如き回路を用いれば良い。LPF21の出力（脈流
成分）は非常に微弱な信号であるので、増幅器25により
増幅し、しかる後BPF22に入力される。BPF22では脈流成
分の中から単一周波数信号（例えば1Hz）を取り出し、
次段の増幅器26でこの信号を増幅する。FIG. 2 (a) shows a current waveform of the ground line current ie detected by the current transformer 3, based on the AC charging current (shown by a solid line in the figure), and a pulse generated due to the presence of water tree deterioration. It has a waveform in which a flow component (described by a dotted envelope in the figure) and a noise current component are superimposed. When there is no water tree deterioration, the amplitude of the AC charging current is constant. Such a ground line current ie is input to the LPF 21 to remove an AC charging current component. When the test CV cable is in a live state, the frequency of the AC charging current is 50 Hz (or 60 Hz), while the pulsating component is generally a frequency of several Hz or less. May be used. Since the output (pulse current component) of the LPF 21 is a very weak signal, it is amplified by the amplifier 25 and then input to the BPF 22. BPF22 extracts a single frequency signal (for example, 1 Hz) from the pulsating flow component,
This signal is amplified by the amplifier 26 in the next stage.
第２図（ｂ）の電流波形（時間軸のスケールを同図
（ａ）よりも縮小している）は前記増幅器26の出力波形
を示すものであり、この波形は脈流成分の中の単一周波
数信号成分を表している。BPF22を使用するのは、全脈
流成分を増幅すると雑音電流成分も同時に増幅してしま
い測定に悪影響を及ぼす可能性があるためで、BPF22及
び増幅器26で脈流成分を狭帯域増幅することにより雑音
成分の影響を小さくするためである。従って本発明を実
施するに際しては、上述のような脈流成分の狭帯域増幅
回路を使用することが望ましい。The current waveform in FIG. 2B (the scale of the time axis is smaller than that in FIG. 2A) shows the output waveform of the amplifier 26. It represents one frequency signal component. The reason for using BPF22 is that if all the pulsating components are amplified, the noise current component is also amplified at the same time, which may adversely affect the measurement. This is to reduce the influence of noise components. Therefore, in practicing the present invention, it is desirable to use a narrow-band amplifier circuit for the pulsating flow component as described above.
そして増幅器26の出力は検波回路23へ入力された整流
され、次いで積分回路24を通過させることにより第２図
（ｃ）の如き電流波形を得ることができる。Then, the output of the amplifier 26 is rectified and input to the detection circuit 23, and then passes through the integration circuit 24, whereby a current waveform as shown in FIG. 2 (c) can be obtained.
第２図（ｂ）の波形において、振幅に若干の大小はあ
るものの比較的安定した微動部a1と、振幅が突出的に大
となる変動部b1とが存在しているが、前記微動部a1を水
トリー劣化度合に応じて生ずる脈動電流として、変動部
b1を突発的雑音電流としてとらえることができる。従来
は本波形をもって脈流成分の大きさを評価していたが、
微動部a1の波形は安定していないため正確な脈流成分の
大きさを特定することが困難であった。そこで本発明の
如く当該脈流成分を整流及び積分することにより、第２
図（ｃ）に示すように、同図（ｂ）における変動部b1は
波形の突出する部分b2として残存するものの、劣化診断
に必要である微動部a1は連続的に低いレベルの平滑な安
定部a2に変換されることになる。劣化診断を行うに際し
ては、突出部b2は雑音として無視し、安定部a2を脈流成
分の大きさに応じた直流出力としてとらえれば良く、第
２図（ｂ）の波形に比べ脈流成分本来の大きさを評価す
るには非常に都合が良くなるものである。In the waveform of FIG. 2 (b), and relatively stable fine positioning unit a 1 although there are some large and small amplitude, although the variable portion b 1 which amplitude is projected on a large are present, said fine The part a 1 is defined as a pulsating current generated in accordance with the degree of water tree deterioration.
b 1 can be regarded as a sudden noise current. Conventionally, the magnitude of the pulsating flow component was evaluated using this waveform,
Waveform of the fine portion a 1 was difficult to identify the size of the correct pulsating component because it is not stable. Therefore, by rectifying and integrating the pulsating flow component as in the present invention, the second
As shown in FIG. (C), the although FIG change part b 1 in (b) is left as a portion b 2 projecting waveform fine motion portion a 1 is necessary for degradation diagnosis of continuous low-level smoothing It will be converted such a stabilizer a 2. In the performing degradation diagnosis, and ignored as protrusions b 2 is noise, it may be grasped as a corresponding stable unit a 2 to the magnitude of the pulsating component DC output, pulsating than in the waveform of FIG. 2 (b) It is very convenient to evaluate the original size of the components.
上述の積分回路24としては例えばCR積分回路を使用す
ることができるが、脈流成分をより直流的に変換して評
価を容易とするために時定数は長くすることが好まし
く、少なくともCR＝５以上、好ましくはCR＝20程度であ
れば良い。また、LPF21としては例えばLC型の所謂定Ｋ
型フィルタを使用することができ、BPF22及び増幅器26
の働きをするものとして例えば並列Ｔ型CR回路（Twin−
Ｔ型狭帯域増幅回路）を使用することができる。For example, a CR integration circuit can be used as the integration circuit 24 described above. However, it is preferable that the time constant be long in order to convert the pulsating flow component into a more direct current and facilitate evaluation, and at least CR = 5 As described above, it is preferable that CR = about 20. As the LPF 21, for example, a so-called constant K of the LC type is used.
Type filters can be used, BPF22 and amplifier 26
For example, a parallel T-type CR circuit (Twin-
T-type narrow band amplifier circuit) can be used.
測定器２の出力は表示装置４にて波形表示させても良
いが、該出力は直流信号であるのでディジタル変換が容
易であり、この出力をA/D変換しコンピュータで出力処
理することもできる。The output of the measuring device 2 may be displayed as a waveform on the display device 4. However, since the output is a DC signal, digital conversion is easy, and this output can be A / D converted and output processed by a computer. .
［発明の効果］ 以上説明した通りの本発明のCVケーブルの絶縁劣化診
断方法によれば、接地線より脈流成分を検出し、さらに
整流して積分することにより、不定的な微動電流である
脈流成分を直流に変換するので、脈流成分本来の大きさ
を評価し易くなる。すなわち脈流成分の微妙な大小を直
流信号であるがため判断し易くなるため、従って正確な
水トリー劣化度合を知見できるものである。また脈流成
分を積分することにより、雑音電流の影響も小さくする
ことができる。[Effects of the Invention] According to the method of diagnosing insulation deterioration of a CV cable according to the present invention as described above, a pulsating current component is detected from a ground wire, and further rectified and integrated. Since the pulsating flow component is converted into a direct current, it is easy to evaluate the original size of the pulsating flow component. That is, since the delicate magnitude of the pulsating flow component is a DC signal, it is easy to determine the pulsating flow component. Further, by integrating the pulsating flow component, the influence of the noise current can be reduced.
また脈流成分の大きさを直流成分に変換するのでA/D
変換が容易となり、パソコン等で劣化診断を行うのに有
利になるという利点もある。Also, since the magnitude of the pulsating flow component is converted to a DC component, A / D
There is also an advantage that conversion is facilitated, which is advantageous for performing deterioration diagnosis on a personal computer or the like.
第１図は本発明の劣化診断方法を実施するための回路構
成図、第２図（ａ）〜（ｃ）は第１図の回路における各
部の電流波形を表すグラフ図である。 １……供試CVケーブル、13……遮蔽層、２……測定器、
21……ローパスフィルター、22……バンドパスフィルタ
ー、23……検波回路、24……積分回路、３……変流器、
４……表示装置、５……交流電源、Ｇ……接地線、ie…
…接地線電流FIG. 1 is a circuit configuration diagram for implementing the deterioration diagnosis method of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (c) are graph diagrams showing current waveforms at various parts in the circuit of FIG. 1 ... CV cable under test, 13 ... Shielding layer, 2 ... Measuring instrument,
21: Low-pass filter, 22: Band-pass filter, 23: Detection circuit, 24: Integration circuit, 3: Current transformer,
4 Display device 5 AC power supply G Ground wire ie
… Ground wire current
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−202075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−36572（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−31775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/12 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-59-202075 (JP, A) JP-A-62-36572 (JP, A) JP-A-3-31775 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) G01R 31/12
Claims (1)
し、その接地線電流より脈流成分を検出し、該脈流成分
を整流すると共に積分して得られた直流出力信号に基づ
いて、ケーブル絶縁体の劣化の程度を検知することを特
徴とするCVケーブルの絶縁劣化診断方法。1. An AC voltage is applied to a CV cable to be measured, a pulsating component is detected from a ground wire current, and the pulsating component is rectified and integrated based on a DC output signal obtained. A method for diagnosing insulation deterioration of a CV cable, comprising detecting a degree of deterioration of a cable insulator.
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| JP2120358A JP2893055B2 (en) | 1990-05-10 | 1990-05-10 | Diagnosis method for insulation deterioration of CV cable |
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| JPH0415577A JPH0415577A (en) | 1992-01-20 |
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