JPH03218481A - Ｃｖケーブルの絶縁劣化診断方法及び装置 - 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絶縁劣化診断方法および
装置に関するものである。

［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一の発生が絶縁劣化の主な
原囚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
つながる慣れがある。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ざれており、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
ざれている。

このような常時監視を行なう方法としては、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
うに送電交流電流に直流電流を重畳ざせ、この結果とし
て検出ざ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、或は特
開昭６０−１８５１７１号公報等に記載ざれているよう
に送電電圧波形と電流波形とを測定し、誘電圧接を求め
て評価する所謂ｊａｎδ法が一般に用いられている。ま
た、持にＣＶケーブルの場合では特開昭５９−２０２０
７５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き及び体積
を推定する方法が開示ざれている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した公知の従来方法は何れも絶縁劣
化を早期に且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的に劣化の程度に
対する検出感度が悪いときれ、相当に程度の激しい劣化
でなければ検出ざ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ならない。

一方、ｊａｎδ法ではケーブル全体にわたる劣化は検出
ざれるものの、水トリーのような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。

更に、水トリ一の整流作用を利用する特開昭５９　　２
０２０７５号公報の場合では、同公報に記述ざれている
ように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ざれる直流電流
は互いに打ち消し合って充分な測定ができなくなる慣れ
がある。

上述のような問題点に鑑み、本発明者らが水トリー現象
について鋭意研究した結果、次のような新事実を発見し
た。すなわち、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士数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脈動電流が
検出ざれる。

■　水トリー劣化が激しいケーブルほど、脈動の始まる
交流電圧の振幅値が小さい。

■　電流脈動の振幅は印加交流電圧の振幅に対して単調
に増加する。

かかる新知見に基づいて、本発明者らは新しい絶縁劣化
診断方法を先に提案した（特願平ｔ−ｉ６７９１０号）
。しかしながら、当該絶縁劣化診断を行なうに際しては
次のような問題があることが判明した。すなわち、接地
線電流より検出ざれる脈動電流の大きざから絶縁体の劣
化度合を判定するわけであるが、該脈動電流信号は微小
な信号であるため評価がきわめて困難なのである。また
、評価を容易とすべく脈動電流を単に増幅すると、雑音
電流成分も同時に増幅ざれてしまい、やはり評価が困難
となってしまう。

従って本発明は、上記新事実に基づく絶縁劣化診断法に
おいて、より確実な絶縁劣化の検知が行ない得るＣＶケ
ーブルの絶縁劣化診断方法および装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成すべくなし、増幅されたもので
あって、その要旨とするところは、測定対象の電力ケー
ブルに交流電圧を印加し、その接地線より接地線電流を
検出し、該接地線電流より脈流成分を検出し、さらに該
脈流成分の中から特定周波数の信号のみを取り出してこ
れを増幅し、増幅し、増幅された特定周波数の脈流成分
の時間解析を行なうことにより、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、及び、ＣＶケーブルの遮蔽層より電位基
準との間を接続する接地線より接地線電流を検出する電
流検出装置と、検出した接地線電流より脈流成分を取り
出すローパスフィルタと、該ローパスフィルタの出力に
接続ざれる狭帯域増幅器と、該狭帯域増幅器の出力信号
を時間軸に表示する波形表示手段とを備えたことを特徴
とするＣＶケーブルの絶縁劣化診断装置にある。

［作用］ 第１請求項において、接地線電流より数Ｈｚ以下の脈流
成分を検出することにより、上記新知見に基づくケーブ
ル絶縁体の水トリー劣化検知が可能となる。ところが、
前述したように脈流成分は極めて微小な信号であるので
、増輻して評価し易いようにする必要がある。ここで、
脈流成分を単に広帯域増幅したのでは雑音電流成分も増
輻してしまうことになるので、特定周波数の脈流成分の
みを取り出して増幅するようにしてＳ／Ｎ比を向上きせ
る。このようにして得た特定周波数脈流成分の増幅信号
の時間解析を行ない、ケーブル絶縁体の劣化程度を検知
するものである。なお、接地線電流の検出を接地線を切
断せずに行えば、対地要領の影響を受けない、シースの
絶縁抵抗によらず測定できる、等の利点がある。

第３請求項において、ローパスフィルタにより接地線電
流から取り出した脈流成分を、狭帯域増幅器を用いて極
めて狭い範囲の周波数帯域において増輻することにより
、検出した金脈流成分のうちのある一つの特定周波数の
脈流成分信号のみを選択的に増輻することができる。従
って、Ｓ／Ｎ比を向上きせて増輻することができ、該信
号を波形表示手段に表示ざせることにより水トリー劣化
の評価を容易に行なうことができる。

［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
。

第１図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、Ｃｋは測定対象とするＣＶケ
ーブル等の供試電力ケーブルの導体と遮蔽層間の静電容
量であり、ａ側をケーブルの導体側、ｂ側を遮蔽層側と
している。Ｅは交流電源であり、一端を接地し、他端を
供試電力ケーブルの導体ａ側に接続する。ここで交流電
源Ｅにて供試電力ケーブル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ｂ側
から大地に接地線を通り接地線電流ｉｅが流れることに
なる。該接地線より接地線電流ｉｅを検出する役目を果
たすのが、遮蔽層ｂ側と大地との間に接続きれている電
流検出装置１、０である。

電流検出装置１０にて検出し、増幅された接地線電流ｉ
ｅはローパスフィルター１に送出され、ここで接地線電
流ｉｅより脈流成分のみが取り出ざれる。ローパスフィ
ルター１の出力には、検出した上記脈流成分の中から特
定周波数の信号のみを取り出して増幅する増幅器２が接
続きれ、さらに該増幅器２の出力には、この増幅信号を
時間軸に表示するためのペングラフ、オシロスコープ等
の波形表示装置３が接続ざれている。

第２図は第１図に示すブロック図の回路構成図の一例を
示している。図中Ｅは交流電源であるが、ケーブルが活
線状態の場合において本発明を実施する場合は、印加ざ
れている線路電圧をそのまま利用すれば良く、交流電源
Ｅは不要となる。４は供試ＣＶケーブルであり、４１は
その導体、４２は絶縁体、４３は遮蔽層をそれぞれ示し
ている。

遮蔽層４３から大地に引き出し、増幅された接地線には
、変流器ＣＴ　（第１図における電流検出装置１０に対
応する）がカップリングざれており、接地線中を流れる
接地線電流ｉｅは変流器ＣＴにより検出される。

接地線より接地線電流ｉｅを検出する他の方法としては
、接地線に抵抗を挿入し、この抵抗の両端に現れる電圧
を利用する手段や、鉄心とホール素子を用いたクランブ
式電流検出器等を使用する手段などが挙げられる。しか
しながら抵抗による検出の場合、先ず接地線を切断して
抵抗を挿入せねばならず、また被測定ＣＶケーブルと大
地との間に電位差が発生することになり、その結果ケー
ブルー大地静電容量が測定に悪影響を及ぼすこととなる
ので好ましくない。これに対し、変流器ＣＴや上記クラ
ンブ式電流検出器等（すなわち接地線を切断しない電流
検出手段）では、上述の静電容量の問題を殆ど考慮せず
とも良く、また接地線を切断したりする等の加工を何等
施す必要がないので既設線路への適用が容易であり、さ
らに局部電池の影響を受けない等、様々な利点がある。

ローパスフィルター１としては、図示するように遮蔽層
４３と大地との間にコンデンサＣｏを接続し、これより
コイルＬ　Ｌ　＋コンデンサＣ，及びコイルＬ　２　＋
コンデンサＣ２からなる２段の所謂定Ｋ型フィルタを用
いた場合を例示している。ローパスフィルター１は、ケ
ーブル導体４１への交流電源Ｅの印加により生ずる接地
線電流ｉｅの中から脈流成分のみを出力し、該出力は狭
帯域型の増幅器２へ入力ざれる。

増幅器２としては、各種狭帯域型のものを用いることが
でとるが、本実施例では低周波帯でよく用いられる並列
Ｔ型ＣＲ回路２０を帰還回路に用いた帰還増幅器を使用
した場合を例示している。

並列Ｔ型ＣＲ回路（Ｔｗｉｎ−Ｔ回路）２０は、２個の
同抵抗値の抵抗Ｒａ，ＲａとコンデンサｃｂからなるＴ
型回路、及び２個の同容量のコンデンサＣａ，Ｃａと抵
抗ＲｂからなるＴ型回路の並列回路で構成ざれ、コンデ
ンサｃｂ及び抵抗Ｒｂは、それぞれＣｂ＝２Ｃａ．Ｒｂ
＝Ｒａ／２の値とざれている。このように構成し、増幅
された並列Ｔ型ＣＲ回路２０は、ｆｏ−　１／２ｎ　・
Ｃａ−Ｒａの周波数信号を最大｛ａ号で通過ぎせる周波
数特性を備えており、負帰還増幅器の帰還回路に該回路
を用いれば、上記ｆｏの周波数以外では負帰還が生じる
ため、周波数ｆ。の｛ｉ号の選択増輻、すなオ〕も脈流
成分の中からある一つの特定周波数のイａ号のみを取り
出して増輻することが可能となる。

なお図中Ｇはアンプを示している。そして増幅器２の出
力は波形表示装置３に送出ざれ、脈流成分の特定周波数
４８号が時間軸に表示ざれる。

第３図は上述の装置におけるローパスフィルタ１の出力
の、時間変化のグラフ図の一例であり、横軸に時間ｔ１
縦軸に電流■を示している。供試ＣＶケーブル４に交流
電圧が印加ざれている状態となると、遮蔽層４３には導
体４１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ずる電流（接地線電流
ｉｅ）が流れることになるが、これに加え絶縁体４２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
畳ざれることとなる。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５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ以下の周波数信
号を通過させ得るようにローパスフィルタ１の回路を設
計すれば、第３図に示す如ぎ脈流成分のみを接地線電流
ｉｅ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い
。

この脈流成分の振輻Ａは、水トリー劣化の程度が激しい
程大ぎくなるので、該振幅Ａ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はできる。しかしながら、
ローパスフィルタ１の出力電流は極めて微小なものであ
り、この出力では振幅Ａの大きさの正確な判断は困難で
ある。また脈流成分は、その周波数帯域は狭いとは言え
多数の周波数成分から構成されており、さらに雑音成分
も多く含んでいる。

そこで、当該出力電流を前述した帰還増幅器２で増輻す
ることにより、脈流成分の特定周波数の信号のみを増輻
した第４図に示す如き出力を得る。

この増幅し、増幅された出力では、その振輻Ａ゜は前記
振幅八よりも大きく且つＳ／Ｎ比は良好であり、さらに
単一周波数であるので波形表示装置３による波形ｍｉ′
／Ｑｙ）が容易となり、より正確に水トリー劣化の程度
を知見することができる。

本発明は水トリー劣化を検知しようとするＣＶケーブル
が活線時、非活線時のいずれでも適用可能である。活線
時においては、第１図及び第２図における交流電源Ｅと
して線路に印加されている交流電圧をそのまま利用し、
上述のように脈流成分の振幅の大ざざから水トリー劣化
を知見することができる。また非活線時においては、別
途に交流電源を用意する必要があるが、この場合印加電
圧を可変し得る電源を用い、ケーブルへの印加電圧を零
から次第に増加ざせることにより、より一層正確な劣化
診断が可能となる。この場合の脈流成分の時間変化は、
例えば第５図のグラフ図に示すようになる。なお、横軸
は時間ｔ１縦軸は電流Ｉとしている。前述したように印
加交流電圧の振幅を増加していくと、第５図に示すよう
にある振幅値かＶｏら脈動が認められ、またこの脈動開
始電圧Ｖｏは水トリー劣化が激しい程低くなる。従って
この脈動開始電圧Ｖ。を求めても、水トリー劣化の程度
を推測することが可能となる。

なお、脈動開始電圧Ｖｏを用いて診断を行なう場合の判
定の目安として、第６図に測定対象のケーブルの静電容
量Ｆと脈動開始電圧■０のグラフ図を示す。横軸は静電
容量Ｆを対数目盛で示し、縦軸には脈動開始電圧Ｖｏを
示している。第６図において、水トリー劣化のない健全
なケーブルでは静電容量Ｆと肱動開始電圧Ｖ。を示す状
態点Ｘが概ね実線Ｂ−Ｂ“上に存在するのに対し、水ト
リー劣化が生じたケーブルでは同じ静電容量Ｆでの脈動
開始電圧ＶＯは低下し、状態点Ｘ′は矢印で示すように
実線Ｂ−Ｂ　’から外れることになる。従って実ｌｉＢ
−Ｂ’からの状態点Ｘ゜のずれを基に、水トリー劣化の
程度を定量的に評価することが可能となる。

さらに、上述した本発明にがかるＣＶケーブルの絶縁劣
化診断装置は、診断すべき全てのケーブルに個々に設け
て据置型として常時監視に用いても良いし、或は運搬が
容易な図示しない筐体に組み入れた可条型とし、複数の
ケーブルに共通して用いても良い。

また、本実施例においては単芯電力ケーブルへの適用の
場合を例示しているが、三芯一括電力ケーブル或は単芯
三線電力ケーブル線路にも同様にして適用可能である。

し効果］ 以上説明した通りの本発明のＣＶケーブルの絶縁劣化診
断方法及び装置によれば、ケーブル接地線電流中の脈流
成分を検出し、さらにこの脈流成分の中から単一周波数
信号を取り出して増輻した出力信号を時間解析して水ト
リー劣化の程度を知見する方法であり、脈流成分を単に
時間解析する場合に比べ、水トリー劣化の程度の判定基
準となる脈流の振幅を高精度に読み取れ、またＳ／Ｎ比
も良好であるので、より確実な劣化診断が行ない得る。

さらに、脈流成分の中から特定周波数の信号のみを取り
出して増輻する手段として狭帯域型増幅器、例えば帰還
回路に低周波帯域における選択度が高い並列Ｔ型ＣＲ回
路を用いた帰還増幅器を使用することにより、脈流成分
を高選択度で増輻することができ、Ｓ／Ｎ比を向上きせ
ることかできるので、より確実で正確な劣化診断を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のＣＶケーブルの劣化診断方法を実施す
るための一例を示すブロック図、第２図は第１図に示す
ブロック図の具体的な回路構成の一例を示す回路構成図
、第３図はローパスフィルタの出力の時間変化を示すグ
ラフ図、第４図は帰還増幅器の出力の時間変化を示すグ
ラフ図、第５図は停止線路の診断における表示波形のグ
ラフ図、第６図は停止線路の診断基準のグラフ図をそれ
ぞれ表している。 １・・・ローパスフィルタ、１０・・・電流検出装置、
２・・・増幅器、２０・・・並列Ｔ型ＣＲ回路、３・・
・波形表示装置、４・・・供試ＣＶケーブル、４１・・
・導体、４２・・・絶縁体、４３・・・遮蔽層、ｉｅ・
・・接地線電流、Ｅ・・・交流電源、ＣＴ・・・変流器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象の電力ケーブルに交流電圧を印加し、そ
   の接地線より接地線電流を検出し、該接地線電流より脈
   流成分を検出し、さらに該脈流成分の中から特定周波数
   の信号のみを取り出してこれを増幅し、増幅された特定
   周波数の脈流成分の時間解析を行なうことにより、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Ｃ
   Ｖケーブルの絶縁劣化診断方法。
2. （２）上記接地線からの接地線電流の検出は、接地線を
   切断せずに行うことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載のＣＶケーブルの絶縁劣化診断方法。
3. （３）ＣＶケーブルの遮蔽層より電位基準との間を接続
   する接地線より接地線電流を検出する電流検出装置と、
   検出した接地線電流より脈流成分を取り出すローパスフ
   ィルタと、該ローパスフィルタの出力に接続される狭帯
   域増幅器と、該狭帯域増幅器の出力信号を時間軸に表示
   する波形表示手段とを備えたことを特徴とするＣＶケー
   ブルの絶縁劣化診断装置。