JPH062518U

JPH062518U - トリー検出体を有する電力ケーブル

Info

Publication number: JPH062518U
Application number: JP4709992U
Authority: JP
Inventors: 稔中田
Original assignee: 稔中田
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】トリーが成長して絶縁層を完全に貫通する前
にトリーの存在を検知することが可能で、使用法によっ
ては無停電にてケーブル劣化診断のできる電力ケーブル
の提供にある。【構成】固体電気絶縁部を少なくとも２層からなる層
状構造とし、その層間に、導電体又は半導電体からなる
トリー検出体を、配置してなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂等のプラスチック又は各種ゴム等を電気絶縁物として使用する固体絶縁電力ケーブル（以下、ケーブルと称す）に係り、その目的はケーブルの劣化診断において、トリーが成長して絶縁層を完全に貫通する前にトリーの存在を検知することが可能で、使用法によっては無停電にてケーブル劣化診断のできる構造としたトリー検出体を有する電力ケーブルを提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】

従来のケーブルを図５に基づいて説明する。電力送電用の銅合金、アルミニウム合金等の導体（１０）の外周面に炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂又は炭素を含むテープ等の半導電体（３１０）を被覆し、その半導電体（３１０）の外周面に架橋ポリエチレン樹脂又は各種ゴム等の固体絶縁層（２００）を被覆し、その固体絶縁層（２００）の外周面に炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂又は炭素を含むテープ等の半導電体（３４０）を被覆し、その半導電体（３４０）の外周面に銅テープ等の導電体（５１０）を被覆し、その導電体（５１０）の外側を塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂又は各種ゴム等の保護材（６１０）を被覆したものであった。

【０００３】

【考案の背景】

ところが、この従来のケーブルを施設した場合にはその使用電圧、使用電流及び雷等の電気的ストレス、又は自動車等による振動及びケーブル自身の発熱による伸縮等の機械的ストレス、或いは湿度、温度、有害ガスの有無、油、鳥獣等による損傷及び日光等の種々の環境上の条件によって劣化する。更に、施行時の損傷、又はケーブル内の欠陥などがあれば、劣化を急速に加速することとなる。この劣化が進行したケーブルには、絶縁層の中にトリー現象が見られることが多く、このトリーが成長して、前記絶縁層を貫通した時、この部分の絶縁抵抗が大きく低下して絶縁力が極端に弱くなり、ついには大電流が流れ焼損することとなり、ケーブルが使用不能となる。一方、機器配線用電線として異質な絶縁物を層状に被覆したものがあるが、その層間には、体積抵抗率の小さな層はなく、電気絶縁部としては略一層のみの構成であった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

そこで今般、この劣化の進行度を測定するために、種々の方法が提案され実施されているが、その多くの判定基準は現場での計測上の制約によって、トリーが成長して絶縁層を貫通した後で初めて検出できる大きさとなってるものがあり、この場合、非貫通状態での絶縁層の残りの厚さ等は非破壊試験では、測定することができない。また、劣化がある程度進行すると加速度的に劣化が進み、場合によっては１カ月単位で劣化診断する必要もあるが、直流漏れ電流法のように停電しなければならない場合が多いため、手遅れになる可能性があった。また、停電を必要としないで、劣化診断するものもあるが電気使用設備によっては不可能なものもあると同時に高価な設備を必要とする場合があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

即ちこの考案は、固体電気絶縁部を層状構造とし、その層間に、導電体又は半導電体からなるトリー検出体を、配置してなる電力ケーブルを提供することにより前記従来の欠点を軽減しようとするものである。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案に係るトリー検出体を有する電力ケーブルを図１に基づいて説明する。図１は本考案に係る電力ケーブルの第一の実施例を示す断面図である。（１）は電力送電用の銅合金、アルミニウム合金等の導体であり、この導体（１）の外周面に炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂、または炭素を含むテープ等の半導電体（３１）を被覆し、この半導電体（３１）の外周面に架橋ポリエチレン樹脂、各種ゴム等の固体絶縁層（２１）（２２）を被覆し、この絶縁層（２１）（２２）の層間には、トリー検出体（４１）として銅テープ等の導電体、炭素を含むテープ、或いは炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂等の半導電体を遮蔽状に配置するとともに、このトリー検出体（４１）と前記絶縁層（２１）（２２）との間にそれぞれ炭素を含むテープ又は炭素を含む架橋ポリエチレン等の半導電体（３２）（３３）を遮蔽状に配置し、外側絶縁層（２２）の外周面を炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂、炭素を含むテープ等の半導電体（３４）で被覆し、その外周面を銅テープ等の導電体（５１）で被覆し、更にその外周面に塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、各種ゴム等の保護材（６１）を被覆した構造とするものである。図２は本考案に係る電力ケーブルの第二の実施例を示す断面図である。（１）は電力送電用の銅合金、アルミニウム合金等の導体で、その導体（１）の外周面に塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂及び各種ゴム等の固体絶縁層（２１）（２２）を被覆し、この絶縁層（２１）（２２）の層間には、トリー検出体（４１）として銅テープ等の導電体、又は炭素を含むテープ或いは炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂等の半導電体を遮蔽状に配置されるとともに、前記絶縁層（２２）の外周面を塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、又は各種ゴム等の保護材（６１）で被覆したものである。尚、図１、図２において、絶縁層（２１）（２２）は、異質な絶縁物、或いは絶縁層（２１）（２２）のそれぞれが異質な絶縁物の多層状のものとしても良い。トリー検出体（４１）に炭素を含む架橋ポリエチレン樹脂等の半導電体を使用し、そのトリー検出体（４１）の上下層の半導電体（３２）（３３）を省略しても良い。また、ケーブルの電気絶縁層を３層以上に分割し、それぞれの層間にトリー検出体（４１）を配置しても良い。

【０００７】次に、本考案の電力ケーブルに水トリーが発生した場合を図３、図４に基づいて説明する。図３は、ケーブルの劣化診断試験のうち直流漏れ電流試験を行なう電気等価回路図であり、絶縁層（２１）内にトリーが発生し、この絶縁層（２１）を貫通した場合を表しており、Ｒｔはトリー部の絶縁抵抗であり、Ｅは電流計内蔵の出力電圧Ｅ〔ｖ〕とする直流電源であり、Ｒ₂₁は被試験ケーブルの絶縁層（２１）の絶縁抵抗であり、Ｒ₂₂は被試験ケーブルの絶縁層（２２）の絶縁抵抗である。Ｓは端子Ａ，Ｂ，Ｃを持つ本試験特有の単極双投型の切り換えスイッチであり、共通端子Ｃは被試験ケーブルのトリー検出体（４１）に電気的に接続し、他端Ａは被試験ケーブルの導体（１）に接続し、他端Ｂは被試験ケーブルの導電体（５１）に接続している。前記被試験ケーブルの導体（１）と直流電源Ｅのマイナス極とを接続し、前記被試験ケーブルの導電体（５１）と直流電源Ｅのプラス極とを接続することにより回路が構成されている。スイッチＳをＡ側に接続すると、絶縁層（２１）がスイッチＳにより短絡されるため、絶縁層（２２）のみに直流電圧Ｅ〔ｖ〕が印加される。スイッチＳをＢ側に接続すると、絶縁層（２２）がスイッチＳにより短絡されるため、絶縁層（２１）のみに直流電圧Ｅ〔ｖ〕が印加される。このように、トリー検出体（４１）を有することにより、絶縁層（２１）（２２）をそれぞれ別個に試験をすることができる。また、トリー検出体（４１）の体積抵抗率は、絶縁層（２１）（２２）の体積抵抗率に比べて小さいものとなっており、しかもトリー検出体（４１）はケーブル全体を遮蔽状に配置しているため、トリー検出体（４１）により略ケーブルの全長の絶縁層（２１）（２２）の層間電位を略同一にすることができる。従って、絶縁層（２１）をトリーが貫通した場合、トリー部（図示せず）とトリー検出体（４１）の接触点電位が略ケーブル全長に広がるので、このケーブルの電気絶縁部（図示せず）の合成絶縁抵抗Ｒ₁は次の式によって表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、従来の構造のケーブルの電気絶縁部の等価合成絶縁抵抗Ｒ₀は次の式によって表される。尚、Ｒ_Tは電気絶縁部全体からみたトリー部の絶縁抵抗である。

【００１０】

【数２】

【００１１】スイッチＳをＡ側に接続した時に電流計に流れる電流をＩ_A、Ｂ側に流れる電流をＩ_B、どちらにも接続していない時に電流計に流れる電流をＩ₁とすると、各々、次の式によって表される。但し、Ｉ₁測定時は直流電圧を２Ｅとする。

【００１２】

【数３】

【００１３】

【数４】

【００１４】

【数５】

【００１５】ここで、被試験ケーブルをＪＩＳ−Ｃ−３６０６の６ＫＶ架橋ポリエチレンケーブルと略同様の構造を持つ標準条長の長さとしてＲ₂₁、Ｒ₂₂を計算すると、導体断面積８〜６００〔ｍｍ²〕において１００００〔ＭΩ〕以上となる。尚、架橋ポリエチレンの体積抵抗率を１０¹⁶〔Ω−ｃｍ〕、絶縁層（２１）（２２）の厚さを前記ＪＩＳ規格の半分としている。絶縁層（２１）に発生した水トリーの形状を１００本の直径１０〔μｍ〕の長さ２〔ｍｍ〕のパイプの集合体とし、パイプ内水分の体積抵抗率を１０⁶〔Ω− ｃｍ〕とすると、Ｒｔは約２５００〔ＭΩ〕となる。Ｒ₂₁＝Ｒ₂₂＝１００００〔ＭΩ〕、Ｅ＝５×１０³〔Ｖ〕として、Ｉ_A、Ｉ_B 、Ｉ₁を計算すると次の用になる。Ｉ_A＝０．５〔μＡ〕、Ｉ_B＝２〔μＡ〕、Ｉ₁＝０．８３〔μＡ〕となる。ここで、Ｉ₁は従来の試験方法で、本考案による前述のケーブルを試験した場合の測定電流に相当する。一方、トリー検出体（４１）のない従来の構造のケーブルに、前述の水トリーが発生した場合の直流漏れ電流試験において得られる測定電流Ｉ_Oは次の式による。

【００１６】

【数６】

【００１７】ここで、水トリー部の絶縁抵抗Ｒ_Tは絶縁層を０．１ｍｍ以上残しているため、Ｒ_T＞１×１０¹²〔ＭΩ〕となるので、Ｉ_O≒０．５〔μＡ〕となる。しかし、これは水トリーのない健全時の場合と同じ値である。すなわち、従来のトリー検出体（４１）のない従来の構造のケーブルでは、水トリーが貫通しないかぎり、直流漏れ電流試験において異常は発見できないこととなる。しかし、本考案のケーブルでは、０．８３〔μＡ〕の電流が流れるため、健全時に比べ６６％の増加となり、現場での計測上の制約から生じる明確な判断レベル１〔μＡ〕以下ではあるが、トリーの発生の検知は可能であり、ケーブルメーカーによっては要注意レベルとしているものもある。一方、本考案のケーブルを図３のように、スイッチＳを用いた直流漏れ電流試験の場合は、測定電圧が半分であるにもかかわらず、水トリー発生のある絶縁層（２１）の測定電流Ｉ_Bは２〔μＡ〕と大きく、健全時のＩ_B（≒Ｉ_A≒０．５〔μＡ〕）に比べ増加率は３００％であって、しかも現場での計測上の制約から生じる明確な判断レベル１〔μＡ〕を越えていることから、水トリー発生がより確実に検出できる。また、スイッチＳをＢ側に接続した場合には、水トリー部に直接に直流電圧Ｅ〔ｖ〕を加えることができるため、その電圧Ｅ−電流Ｉ_B特性が容易に得られるため、水トリー特有のカーブが存在するかどうかという面からも、より詳細に劣化診断することができる。

【００１８】このように、本考案による電力ケーブルは早い時期に、小さい測定電圧で確実に劣化診断することができる。電気絶縁部全体では、トリー非貫通であるため、絶縁力の低下が小さく、停電を伴う劣化診断の回数を少なくすることができる。また、例えば図４のように、２条のケーブル（１１１）（１００）を用いて送電するように構成し、それぞれのトリー検出体（４１）と（１４１）との間に電圧計を接続し、電圧を測定することにより、ケーブルの劣化に伴い電圧が増加するので、無停電にて劣化状態を監視することも可能である。

【００１９】

【考案の効果】

この考案は以上詳述した如く、固体電気絶縁部を少なくとも２層からなる層状構造とし、その層間に、導電体又は半導電体からなるトリー検出体を、配置してなることを特徴とするトリー検出体を有する電力ケーブルであるから、以下の効果を奏する。すなわち、トリー検出体を設けたことにより、ケーブルの劣化試験においてその劣化度がより正確に測定できるとともに、トリー部に直流電圧を直接加えることができるため、水トリー特有のカーブが存在するか否かを詳細に劣化診断をすることができ、早い時期に、小さい測定電圧で確実に劣化診断をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係るケーブルの第一の実施例を示す
断面図である。

【図２】この考案に係るケーブルの第二の実施例を示す
断面図である。

【図３】ケーブルの劣化診断回路図である。

【図４】ケーブルの劣化診断回路図である。

【図５】従来のケーブルを示す断面図である。

【符号の説明】

１導体２１絶縁層２２絶縁層３１半導電体３２半導電体３３半導電体４１トリー検出体

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】固体電気絶縁部を少なくとも２層からな
る層状構造とし、その層間に、導電体又は半導電体から
なるトリー検出体を、配置してなることを特徴とする固
体絶縁電力ケーブル。