JP3034651B2 - Ｃｖケーブルの絶縁診断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば活線下において
ＣＶケーブルの水トリー等による絶縁劣化の程度を診断
するＣＶケーブルの絶縁診断方法に関するものである。

【０００２】

【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、Ｃ
Ｖ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、この亀裂に水分が進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何れは大き
な絶縁破壊事故につながる虞れがある。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。このため、従来から種々の絶縁
測定方法が知られているが、特に近年では測定時に送電
を停止することなく活線状態で診断する方法が幾つか提
案されており、常時の状態監視も可能である等の有利な
点が多いため注目されている。

【０００３】このような常時監視を行う方法としては、
従来では例えば特公昭６０−８４６５号公報等に記載さ
れているように送電交流電圧に直流電圧を重畳させ、こ
の結果として検出されるケーブル漏洩電流の直流成分か
らケーブルの絶縁抵抗を求めて評価する所謂直流重畳法
や、或いは特開昭６０−１８５１７１号公報等に記載さ
れているように送電電圧波形と電流波形とを測定し、誘
電正接を求めて評価する所謂 tanδ法が一般に用いられ
ている。また、特にＣＶケーブルの場合では特開昭５９
−２０２０７５号公報において水トリーに電流整流作用
があるとして、交流送電中のケーブル漏洩電流の直流分
を測定し、その方向と絶対値とから水トリーの分布と長
さ及び体積を推定する方法が開示されている。

【０００４】しかしながら、上述した公知の従来方法は
何れも絶縁劣化を早期にかつ正確に発見したいという要
求を必ずしも充分に満足し得る方法ではない。即ち、第
１に述べた直流重畳法は一般に劣化の程度に対する検出
感度が悪いとされ、相当に程度の激しい劣化でなければ
検出されないという問題がある。また測定時に数１０Ｖ
程度の直流重畳電圧を必要とし、このため直流電源を別
個に準備しなければらない。一方、 tanδ法ではケーブ
ル全体に渡る劣化は検出されるものの、水トリーのよう
に局部的な劣化に対する検出感度は悪いという欠点が知
られている。

【０００５】更に、水トリーの整流作用を利用する特開
昭５９−２０２０７５号公報の場合では、ケーブル絶縁
体に導体側から発生する所謂内導水トリーとシース側か
ら発生する外導水トリーとでは、発生する直流電流が互
いに逆極性であることから、両種の水トリーが同時に発
生した場合には検出される直流電流は互いに打ち消し合
って、充分な測定ができなくなる虞れがある。

【０００６】上述のような問題点にを基に本発明者らが
水トリー現象について研究したところ、測定対象とする
電力ケーブルに交流電圧を印加し、この印加交流電圧の
振幅を零から次第に大きくしてゆく過程で、その接地線
電流のうち１０数Ｈｚ以下の準直流成分を検出した場合
に、印加交流電圧の振幅が或る値に達すると交流電圧に
重畳していたパルス性雑音に基づく脈動電流が検出され
ることを見い出した、つまり、この脈動電流は活線に付
随する線路のパルス性雑音の変化に刺激されてケーブル
絶縁体の劣化部で発生するものであり、その大きさは水
トリーの大きさに関連している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らは
新しい絶縁劣化診断方法を特願平１−１６７９１０号と
して先に提案したが、絶縁劣化診断を行うに際しては次
のような問題があることが判明した。即ち、接地線電流
から検出される脈動電流の大きさを基に絶縁体の劣化度
合を判定するわけであるが、脈動電流信号は微小な信号
であるため評価が極めて困難なのである。また、評価を
容易とするために脈動電流を単に増幅すると、雑音電流
成分も同時に増幅されてしまい、やはり評価が困難とな
ってしまう。また、得られる脈動電流はケーブルに印加
される交流電源に元々重畳されている雑音性の脈動電流
の大きさにも影響され、その補正を行う必要があること
も判った。

【０００８】本発明の目的は、上述の脈動電流を利用し
て、より確実に絶縁劣化の検知を行い得るＣＶケーブル
の絶縁診断方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係るＣＶケーブルの絶縁診断方法は、測定
対象の電力ケーブルに電源から基本交流周波数から成る
交流電圧を印加し、前記電力ケーブルの接地線からケー
ブル絶縁体を流れる接地線電流を検出し前記ケーブル絶
縁体の劣化の程度を検知するＣＶケーブルの絶縁診断方
法において、前記接地線電流から前記基本交流周波数の
交流成分を除去すると共に特定低周波数の信号値のみを
増幅器を介して抽出する第１の工程と、前記交流電圧か
ら前記基本交流周波数の交流成分を除去すると共に前記
特定低周波数成分の信号値の大きさを抽出する第２の工
程と、該第２の工程で得られた信号値の大きさによって
前記第１の工程における前記増幅器の増幅度を調整する
ことにより前記電源の電圧変動を補正し、前記第１の工
程で得られた信号値を基に前記ケーブル絶縁体の劣化の
程度を検知する第３の工程とを有することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】上述の構成を有するＣＶケーブルの絶縁診断方
法は、電力ケーブルに交流電圧を印加し、接地線で得ら
れる接地線電流から交流成分を除去して特定低周波数成
分を検出すると共に、電源の交流成分を除去して同様な
特定低周波数成分を求めて補正する。

【００１１】

【実施例】本発明に係る方法を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明の劣化診断方法を実施す
るためのブロック図である。図において、１は測定対象
であるＣＶケーブル等の供試電力ケーブルであり、導体
１ａと遮蔽層１ｂ間に静電容量Ckを有している。Ｓは交
流電源であり、一端を接地し他端を供試電力ケーブル１
の導体１ａ側に接続する。また、供試電力ケーブル１の
遮蔽層側１ｂと接地間の接地線に変流器２をカップリン
グし、変流器２の出力は第１のローパスフィルタ３、第
１の共振器４、可変ゲイン増幅器５を介して表示器６に
接続する。更に、交流電源Ｓには変圧器７、第２のロー
パスフィルタ８、第２の共振器９を接続し、第２の共振
器９の出力を可変ゲイン増幅器５のゲイン制御入力端に
接続する。なお、接地線には変流器２の代りに、抵抗を
挿入して抵抗による検出を行ってもよい。

【００１２】ここで、交流電源Ｓから供試電力ケーブル
１に電圧を印加すると、ケーブルが有する静電容量Ckに
充電電流が流れ、遮蔽層１ｂ側から大地に接地線を通っ
て接地線電流ｉが流れることになる。変流器２は接地線
から接地線電流ｉを検出し、第１のローパスフィルタ３
に送出し、接地線電流ｉから印加した５０Ｈｚ又は６０
Ｈｚの基本交流周波数から成る交流成分を除去し低周波
の脈流成分のみを取り出す。

【００１３】第１のローパスフィルタ３としては、例え
ば定Ｋ型フィルタを用い、ケーブル導体１ａへの交流電
源Ｓの印加により生ずる接地線電流ｉの中から基本交流
成分を除去して脈流成分のみを出力し、この出力を狭帯
域型の第１の共振器４に入力する。第１の共振器４で
は、脈流成分の中から特定低周波数成分のみを抽出す
る。

【００１４】この第１の共振器４としては、各種狭帯域
型のものを用いることができるが、例えば低周波帯でよ
く用いられる並列Ｔ型ＣＲ回路を使用できる。この並列
Ｔ型ＣＲ帰還増幅回路（Twin-T回路）は、同抵抗値の２
つの抵抗Ra、RaとコンデンサCbから成るＴ型回路、及び
２個の同容量のコンデンサCa、Caと抵抗Rbから成るＴ型
回路の並列回路で構成し、コンデンサCb及び抵抗Rbはそ
れぞれCb＝２・Ca、Rb＝Ra／２の値とする。

【００１５】このように構成された並列Ｔ型ＣＲ回路
は、ｆ＝１／２π・Ca・Raの周波数信号を最大信号で通
過させる周波数特性を備えており、周波数ｆの信号の選
択、即ち脈流成分の中から或る１つの特定周波数の信号
のみを抽出することができる。更に、この信号を可変ゲ
イン増幅器５によって増幅して、ペングラフ、オシロス
コープ等の表示器６に送信する。

【００１６】同時に、交流電源Ｓを変圧器７を介して第
２のローパスフィルタ８に接続して印加交流成分を除去
し、第２の共振器９により第１の共振器４で抽出した同
じ特定周波数を抽出し、この大きさに比例した信号によ
り可変ゲイン増幅器５のゲインを調整する。即ち、第２
の共振器９の出力が大きければ可変ゲイン増幅器５のゲ
インを小さくするように調整し、逆に小さければゲイン
を大きくするように調整する。

【００１７】図２は可変ゲイン増幅器５の出力の印加電
圧に対するグラフ図であり、横軸に印加電圧、縦軸に電
流Ｉを示している。供試電力ケーブル１に交流電圧が印
加されると、遮蔽層１ｂには導体１ａ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
のため大地との間に印加交流電圧の周波数と同程度の周
期で変動する接地線電流ｉが流れることになるが、これ
に加えて絶縁体１ｃ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
とは前述したように印加交流電圧に依存する電流以外の
電流であり、交流電源Ｓに重畳したパルス性雑音に起因
して劣化部で発生したものと考えられ、印加交流電圧の
周波数以下の周波数電流である。通常、印加交流電圧の
周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるので、例えば５０
Ｈｚ又は６０Ｈｚ以下の周波数信号が通過するように第
１のローパスフィルタ３の回路を設計すれば、脈流成分
のみを接地線電流ｉの中から検出することができる。検
出する脈流成分の周波数は任意であるが、周波数が高い
程対地容量の面で不利となるため、５Ｈｚ程度以下であ
ることが望ましく、例えば１Ｈｚなどが好適である。

【００１８】この脈流成分の大きさは、水トリー劣化の
程度が激しい程大きくなるので、この大きさを求めるこ
とにより水トリー劣化の程度を推測することができる。
例えば、ケーブル絶縁体１ｃに水トリーが存在しない健
全な供試電力ケーブル１においては、電圧変化に拘ら
ず、表示器６で得られる電流の大きさはＡに示すように
ほぼ一定であるのに対し、水トリーが存在すると電圧を
大きくするにつれ電流値はＢに示すように大きくなる。

【００１９】この場合において、可変ゲイン増幅器５の
ゲインを固定した場合には、表示器６で得られる値に
は、交流電源Ｓに重畳したパルス性の雑音の大きさの影
響に関連した図２の測定値Ｃが得られる。この測定値Ｃ
は必ずしも水トリーの大きさを一義的に現したものでは
なく、交流電源Ｓ中のパルス性雑音の影響も受けている
ために、水トリーの程度は正確に判別し難い。

【００２０】そこで、交流電源Ｓから直接求めた脈動電
流の大きさ、即ち第２のローパスフィルタ８を通した信
号により可変ゲイン増幅器５のゲインを調整すると、測
定値Ｂが得られる。この測定値Ｂは交流電源Ｓに含まれ
るパルス性雑音の大きさによって測定値Ｃを校正したも
のに他ならず、より正確に絶縁体１ｃの劣化の程度を診
断することができることになる。

【００２１】なお、上述の実施例においては、第１、第
２のローパスフィルタ３、８、及び第２の共振器４、９
を別個に設けたが、これらを共通にしてスイッチで切換
えて使用することもできる。また、本実施例においては
ケーブル静電容量Ckによる充電電流の小さい単芯電力ケ
ーブルに適用した場合を例にしているが、三芯一括電力
ケーブル或いは単芯三線電力ケーブル線路の三芯一括測
定にも同様に適用可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＣＶケ
ーブルの絶縁診断方法によれば、ケーブル接地線電流中
の脈流成分を検出し、更にこの脈流成分の中から単一周
波数信号を抽出して増幅した出力信号を、同様に交流電
源中から得られた同一周波数信号のパルス性雑音の大き
さにより補正するので、元々のパルス性雑音の大きさに
拘らず水トリー劣化の程度を正確に検知でき、より正確
な劣化診断を行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのブロック回路構成図で
ある。

【図２】測定結果のグラフ図である。

【符号の説明】

１ 供試電力ケーブル １ａ 導体 １ｂ 遮蔽層 １ｃ 絶縁体 ２ 変流器 ３、８ ローパスフィルタ ４、９ 共振器 ５ 可変ゲイン増幅器 ６ 表示器 ７ 変圧器 Ｓ 交流電流 ｉ 接地線電流

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の電力ケーブルに電源から基本
   交流周波数から成る交流電圧を印加し、前記電力ケーブ
   ルの接地線からケーブル絶縁体を流れる接地線電流を検
   出し前記ケーブル絶縁体の劣化の程度を検知するＣＶケ
   ーブルの絶縁診断方法において、前記接地線電流から前
   記基本交流周波数の交流成分を除去すると共に特定低周
   波数の信号値のみを増幅器を介して抽出する第１の工程
   と、前記交流電圧から前記基本交流周波数の交流成分を
   除去すると共に前記特定低周波数成分の信号値の大きさ
   を抽出する第２の工程と、該第２の工程で得られた信号
   値の大きさによって前記第１の工程における前記増幅器
   の増幅度を調整することにより前記電源の電圧変動を補
   正し、前記第１の工程で得られた信号値を基に前記ケー
   ブル絶縁体の劣化の程度を検知する第３の工程とを有す
   ることを特徴とするＣＶケーブルの絶縁診断方法。