JPH02208573A - ケーブルの誘電体損測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、活線状態のケーブルの誘電体損測定方法に関
する。

（従来の技術） 電カケープルの絶縁体の誘電体損は、ケーブルの性能を
定める重要な要素のひとつである。一般にケーブルの誘
電体損はｔａｎδを用いて評価される。未だ布設されて
いない出荷前のケーブルについてのｔａｎδは、シェー
リングブリッジ等を使用して測定される。一方、活線状
態のケーブルについてのｔａｎδの測定は、次のように
して行なわれる。

第８図にその測定方法の説明図を示す。

図に示したケーブル１は、その導体２の一端２ａが交流
電源３に接続され、他端２ｂが負荷４に接続されている
。そして、その一端２ａは、抵抗器５を介して測定部１
４に接続されている。−方、このケーブル１のシース７
は、片端が接地線８を介して直接接地されている。通常
、ケーブルシース７の両端を直接接地すると、ケーブル
シース７に大きな誘導電流が循環するため、実線路では
このような接地方法を採用する場合が多い。この接地線
８には、電流測定のためのカレントトランス９が装着さ
れている。

上記抵抗器５の低圧側には、電圧位相測定用端子１０を
設け、上記カレントトランス９の出力の一端９ａは接地
し、他端９ｂに充電電流測定用端子１２を設ける。測定
部１４は、入力信号をもとに演算等のデータ処理を行な
う回路から成る。

このように結線すると、ケーブルシース７が片端接地の
ため、接地線８には、ケーブル１の静電容量に基づく充
電電流のみが流れる。従って、電圧位相測定用端子１ｏ
の出力は、ケーブル１の導体２に印加される交番電圧Ｅ
に比例し、充電電流測定用端子１２の出力は、ケーブル
１の充電電流Ｉに比例する。ｔａｎδは、この交番電圧
Ｅと充電電流Ｉの位相角から求めることができる。

即ち、第９図に示すように、交番電圧Ｅに対し充電電流
Ｉは（Ｔｃ／２）−δだけ位相が進む。

ケーブルの静電容量Ｃに基づくインピーダンスωＣのみ
なら上記位相角はπ／２であるが、ケーブル絶縁体の等
価絶縁抵抗ｒにより位相がδだけ遅れる。上記ωは電源
の角周波数である。この結果ωｃｒに相当する分誘電損
失が生じる。

尚、実際に、図に示した原理の活線ｔａｎδ測定器も既
に市販されている（ショウチエッカＴＤ：昭和電線電纜
株式会社商標）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のようなｔａｎδの測定の際、第８図に
示した抵抗器５の一端は、次のようにしてケーブル導体
２の一端２ａに装着する。

第１０図は、その装着法の説明図である。

図において、抵抗器５は絶縁体棒１５の内部に埋込まれ
ており、抵抗器５の先端５ａにはフック１６が取付けら
れている。このフック１６がケーブルへラド１７の近傍
のケーブル導体２の一端２ａに装着される。抵抗器５の
後端５ｂは、第８図に示した電圧位相測定用端子１０に
接続される。

しかしながら、上記の方法を実施する場合、作業者はゴ
ム手袋等を使用して、絶縁体棒１５の後端側を掴み、ケ
ーブルヘッド１７の近傍に組立てられた図示しない足場
上で上記装着作業を行なうことになる。

従って、このような作業は、活線状態のケーブル導体に
近付くという危険を伴う一方、足場の組立て、その他長
時間の準備作業を必要とするという問題があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、安全に短
時間で測定作業を行なうことができるケーブルの誘電体
損測定方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のケーブルの誘電体損測定方法は、ケーブル線路
に取付けられた計器用変圧器の出力と変流器の出力より
、前記ケーブルの導体に印加された交番電圧及びケーブ
ルの充電電流を測定して、前記交番電圧と充電電流の関
係により前記ケーブルの誘電体損を求める場合において
、前記計器用変圧器の２次側に接続された計器による負
担と、計器用変圧器の１次・２次間の位相角とが、直線
的な比例関係にあることを利用して、前記負担から、前
記１次・２次間の位相角を求めて、前記計器用変圧器の
出力の位相を補正することを特徴とするものである。

（作用） 以上の方法では、ケーブル線路に予め取付けられ、線路
状態の監視を行なう計器用変圧器の出力と変流器との出
力とを利用する。計器用変圧器からはケーブルの導体に
印加された交番電圧が得られ、変流器からはケーブルの
充電電流が得られる。しかし、計器用変圧器には、１次
・２次間に一定の位相角が存在する。この位相角は、計
器用変圧器の２次側に接続された計器による負担と直線
的な比例関係にある。このことから、負担に基づいて位
相角を求め、計器用変圧器の位相を補正する。これによ
り、ケーブル導体に印加された交番電圧とケーブル充電
電流の位相角を正確に測定でき、誘電体損の測定を行な
うことができる。

（実施例） 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明のケーブルの誘電体損測定方法の実施
例を示す説明図である。

図において、ケーブル１はケーブルヘッド１７により終
端されており、その導体２の一端２ａはケーブルへラド
１７を介して引出され、交流電源３に接続されている。

また、この導体の一端２ａには、計器用変圧器２０が接
続されている。更に、ケーブル１のシース７は、接地線
８により接地され、ここに変流器９が取付けられている
。

上記、計器用変圧器２ｑの出力は、計器３ｏの駆動用と
して使用されている。また、この計器用変圧器２０の出
力は、位相補正回路２１を介して、測定部１４に入力す
るよう結線されている。

一方、この測定部１４には、変流器９の出力９ａが入力
するよう結線されている。更に、位相補正回路２１には
、負担・位相角換算回路２２の出力が接続されている。

図中、ケーブル１、ケーブルへラド１７、交流電源３、
変流器９及び測定部１４の構成は、従来技術で説明した
ものと変わるところはなく、何れも同一符号を付した。

また、計器用変圧器２０は、一般に変電所等のケーブル
線路中の主要部分に取付けられているものを使用する。

即ち、送変電用設備の運転状態を監視するために、通常
、電圧計や電流計が各所に設けられる。これらの計器類
を動作させるために、計器用変圧器や変流器が取付けら
れる。本発明においては、これらの装置をケーブルの誘
電体損測定方法に使用する。

第２図には、ごく−殻内な計器用変圧器の結線図を示す
。

図の計器用変圧器２０は、１次側２０ａをケーブル導体
に接続し、２次側２０ｂから計器類を動作させるための
電圧を取出すトランスから成る。

例えば、この１次側２０ａには３．８００Ｖの電圧が入
力され、２次側２０ｂからは６３．５Ｖの電圧が出力さ
れる。

また、第３図に変流器９の結線図を示す。この変流器９
は、既に第８図で説明したものと同一の構成のもので、
トロイダルコイルを用いた貫通型のものである。

ところで、計器用変圧器２０が、理想変圧器であれば、
計器用変圧器２０の出力と変流器９の出力を直接測定部
１４に取入れて、直ちにケーブル導体２に印加された交
番電圧とケーブルの充電電流の位相角を測定することが
可能である。

ところが、計器用変圧器２０には、その１次・２次間に
一定の位相角が存在する。従って、第１図に示した位相
補正回路２１を挿入しなければならない。この位相補正
回路２１は、計器用変圧器２０の１次側２０ａと２次側
２０ｂの電圧位相のずれを補正する回路である。この回
路は、図示しないコンデンサと抵抗を組合わせた梯子型
回路等から構成され、入力信号の位相を設定量だけ進ま
せ、あるいは遅らせる既知の回路から構成される。

また、位相補正回路２１を設けるかわりに、負担・位相
角換算回路２２からの信号を使い、測定部１４の測定出
力表示部分でｊａｎδ値をディジタル的に補正すること
もできる。

さて、ここで、計器用変圧器２０の一般的な特性を説明
する。

計器用変圧器には、ＧＰＴあるいはＰＴと呼ばれるもの
があるが、何れも普通の電力用変圧器とほぼ同一の構造
をしている。しかしながら、１次・２次巻き線のインピ
ーダンス降下をできるだけ小さくするよう設計されてい
る。また、計器用変圧器の２次側に接続される計器の負
荷のことを一般に負担と呼んでいる。その単位はボルト
アンペア（ＶＡ）である。この負担と１次・２次間の位
相角の関係が、直線関係にあることが知られている。

第４図に、ＧＰＴの１次・２次間の位相角と負担との直
線関係を示す特性図を図示した。

第４図横軸には、負担が単位ＶＡで表示され、縦軸には
、１次・２次間の位相角が単位度（°）で表示されてい
る。

尚、この例では、計器用変圧器の定格容量を２００ＶＡ
とし、負担が５０〜２００ＶＡまで変化した場合の１次
・２次間の位相角をプロットしている。

尚、図の横軸にはＧＰＴの定格容量に対する負担の割合
も単位％で合わせて図示した。

このグラフから分かるように、赤組、黒相、白相、何れ
の相についても、負担の増加に対し、１次・２次間の位
相角が直線的比例関係にある。

従って、予めこのような関係を、第１図の負担・位相角
換算回路２２に記憶させておけば、計器用変圧器２０に
接続された計器３ｏの負担に基づいて、直ちに１次・２
次間の位相角を算出し、これを位相補正回路２１に供給
することができる。

第５図には、第４図と全く同一の形式を用いて、ＰＴの
位相角−負担持性示す。

ＰＴの場合も、図のように、負担の割合が２５〜１００
％の範囲においては、１次・２次間の位相角と負担の大
きさとが直線的な比例関係にあることに変わりはない。

従って、ＧＰＴにおいても同様の考え方が採用できる。

尚、ＧＰＴやＰＴの第４図や第５図に示したような特性
は、計器用変圧器メーカーの作成した試験成績表等を使
用すればよい。

また、計器３０の負担の大きさについても、各計器の取
扱説明書等に記載されている。これらのデータを、負担
・位相角換算回路２２に入力し、これに基づいて位相補
正回路２１を動作させれば、計器用変圧器２ｏの１次・
２次間の位相角を正確に補正することができる。

ここで、若し、予め計器用変圧器２０の第４図や第５図
に示したような特性が明確でない場合には、系統の停止
時に計器３０を切離して実測することも可能である。こ
の場合、計器用変圧器２０の１次側に高電圧を印加し、
第４図あるいは第５図に示したような位相角−負担持性
を求める。また−１負担については、通常の手法により
、負担への入力電圧と入力電流の関係を実測して求める
。

なお、変電所等にはテストターミナルがあり、容易にそ
の測定が実施できる。

しかしながら、計器用変圧器の１次側に高電圧を印加し
特性を求めることは困難な場合もある。

そのときは、１次側に低電圧を印加して特性を求めるよ
うにしてもよい。例えば、通常、１次側に３、８１０■
程度の高電圧が印加されるものについて、１次側に１０
０■を印加して測定した場合の特性な比較してみた。

第６図は、実線が高電圧、破線が低電圧の場合の位相角
−負担持性のグラフである。その形式は、第４図及び第
５図と同一である。

図のように、計器用変圧器の１次側に高電圧を印加した
場合も低電圧を印加した場合も、その特性には殆ど差が
みられない。従って、位相角−負担持性を実測する場合
、低電圧を用いても、十分高い精度で位相角と負担の直
線的な比例関係を求めることが可能である。

尚、２次電圧をＶ２，２次電流をＩ２とすれば、負担Ｐ
はｖ２・Ｉ２で表わされる。

ここで、■２が６３．５Ｖの計器用変圧器を考えると、
負担が変化してもｖ２は一定であるから、次式の関係が
成立する。

負担（ＶＡ）”ＩａＶｚ ＝＝（ｌｘ／ｖｚ）ｘｖｚ” □　（Ｉａ／Ｖｚ）　ｘ　（６３，５）　”第６図のグ
ラフの横軸は、この（１２／Ｖ２）をプロットした。こ
れにより、計器用変圧器の出力電圧と出力電流とを測定
し、直ちに１次・２次間の位相角を求めることができる
。

その結果、第７図に示すように、計器用変圧器の出力電
圧Ｅ′と、ケーブル導体に印加された交番電圧Ｅとの電
圧位相のずれαを補正し、ケーブル導体に印加された交
番電圧と同位相の交番電圧を、第１図に示した測定部１
４に対して出力することができる。その後、測定部１４
は、既に従来技術で説明した通り、ケーブル導体に印加
された交番電圧と、ケーブルの充電電流の位相角を求め
、ケーブルの誘電体損を測定する。

（発明の効果） 以上説明した本発明の方法によれば、ケーブル線路に予
め取付けられた計器用変圧器を用いてケーブル導体に印
加された交番電圧を測定するため、高圧高所作業を回避
することができる。更に、測定の準備作業を安全に迅速
に行なうことができ、作業能率の向上を図ることができ
る。また、計器用変圧器の１次・２次間の位相角を高精
度に補正するため、誘電体損の高精度の測定が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のケーブルの誘電体損測定方法の実施例
を示す説明図、第２図は計器用変圧器の結線図、第３図
は変流器の結線図、第４図、第５図及び第６図は計器用
変圧器の１次・２次間の位相角と負担の特性を示すグラ
フ、第７図は位相補正回路の動作説明図、第８図は従来
のケーブルの誘電体損測定方法の説明図、第９図はその
測定部の動作説明図、第１０図は従来の電圧取出し法の
説明図である。 １−−−−−−一−−−ケーブル、 ２−一一−−−−−−−導体、 ２　ａ　−一−−−−−−一導体の一端、３−−−−一
一−−−−交流電源、 ７−−−−−−−−−−シース、 ８−−一−−−−−−−接地線、 ９−−−−一−−−−−変流器、 １４−一−−−−−−−測定部、 １７−−−−−−−−−ケーブルヘツド、２０−−−一
−−−−−計器用変圧器、２１−−−−−−−−一位相
補正回路、２２−一−−−−−−−負担・位相角換算回
路、３０−−−−−一−−−計器。 （他１名） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーブル線路に取付けられた計器用変圧器の出力と変流
   器の出力より、前記ケーブルの導体に印加された交番電
   圧及びケーブルの充電電流を測定して、前記交番電圧と
   充電電流の関係により前記ケーブルの誘電体損を求める
   場合において、前記計器用変圧器の２次側に接続された
   計器による負担と、計器用変圧器の１次・２次間の位相
   角とが、直線的な比例関係にあることを利用して、前記
   負担から、前記１次・２次間の位相角を求めて、前記計
   器用変圧器の出力の位相を補正することを特徴とするケ
   ーブルの誘電体損測定方法。