JPH03236115A - 電力ケーブル線路の湿度検知方法 - 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、電力ケーブル線路の湿度検知、特にＣＶケー
ブル線路内の湿度を検知するのに適した湿度検知方法及
び装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、電力ケーブルは幅広く使用されており、現代生
活に不可欠な社会機能を担っているが、高電圧の進んだ
現在の電力ケーブルにおいては、特に高度の性能安定性
と信頼性が要求されている。この様に重要な機能を有す
る電力ゲープルの性能低下や障害を発生する一因として
は、ケーブル内への水分の侵入がある。通常この水分侵
入を防止するなめに、電力ケーブルには強固に被覆が施
されているが、万一水分がケーブル内に侵入した場合の
検知、あるいは長時間に亘る微小水分の侵入による性能
劣化の予知を行うことができなかった。

ところで、水分量や湿度を検知するいわゆる湿度センサ
としては、セラミック等を使用した電気抵抗式の湿度セ
ンサが実用化されている。

また、光ファイバを利用した湿度センサでは、吸収材料
に光ファイバを横巻し、吸収時に吸水材料が膨張したこ
とによる測圧で光ファイバにマイクロベントを起こし、
この損失上昇を０ＴＤＲで長手方向に沿って検出し、浸
水を検知する方式が開発されている。

そこで、この様な湿度センサを電力ケーブル内やゲープ
ルの接続箱内に配置して、電力ケーブル線路の吸湿状態
を監視しようとする提案があった。

「発明が解決しようとする課題］ しかし、いずれにしても従来の湿度検知方法や装置では
、次のような問題があった。

（１）電気式の湿度センサを電力ケーブルに内蔵してそ
の吸湿状態を検知する方法では、湿度センサに電力を供
給して信号を取り出すための金属リード線をケーブル内
がら引き出す必要があり、このなめ電磁ノイズの影響を
受は易く、安定した検出を行うことが困誼である。長尺
のケーブル線路に適用する場合には、多数の湿度センサ
と信号引き出し線とが必要となり、布設スペースやコス
ト面で問題が生じる。また電力ケーブルでは、接地系に
も電圧が誘起されることがら、ゲープルがら引き出した
金属リード線が誤って接触すると循環電流が発生して、
電力ケーブル線路全体を破壊する恐れがある。・ （２）次に、光ファイバを利用した浸水検知センサをケ
ーブル内に設け、その損失変化から浸水を検知する方法
では、浸水を検知できるものの、ケーブル内の微少水分
や湿度を応答性よく検出することは出来ず、水分が侵入
しても数年経過しないと信号変化を検出することができ
ない。

（３）更に、０ＴＤＲを用いて後方散乱光分布がら多数
のセンサ情報を得る方法では、近傍センサの損失が大き
くなると信号が減衰し、後方センサからの情報が得られ
なくなる。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、安
全かつ確実に吸湿状態を検知することができる電力ケー
ブル線路の湿度検知方法及び装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明による電力ケーブル線路の湿度検知方法は、電力
ケーブルの各接続部に光式湿度センサを設けると共に、
電力ケーブルの長手方向に沿って２本の光ファイバを配
設し、その第１光ファイバに一端から光パルスを送り上
記各接続部に対応する箇所で分岐部を介して各湿度セン
サへ入射させ、それら湿度センサから出射される湿度に
よる光損失変化を受けた光パルスを、上記各接続部に対
応する分岐部を介して第２光ファイバで受光し、この第
１光ファイバの一端から送られて第２光ファイバの一端
に戻る光パルスの時間的変化を加味して各接続部の湿度
を求めるものである。

まな、本発明による電力ケーブル線路の湿度検知装置は
、電力ケーブルに存在する各接続部に湿度により光損失
変化の生ずる光式湿度センサを設けると共に、電力ケー
ブルの長手方向に沿って光パルス送路用の第１光ファイ
バと光パルス受路用の第２光ファイバを配設し、両光フ
ァイバにおける上記接続部に対応する箇所にそれぞれ分
岐部を設け、上記各接続部の湿度センサを個別に上記第
１光ファイバと第２光ファイバの対応する分岐部間に接
続し、第１光ファイバの一端に光パルスを送出する光源
を、第２光ファイバの一端に光パルスの受光器を接続し
た構成のものである。

上記光式湿度センサの構成としては、次の３形態が含ま
れる。第１は、光ファイバ端面突き合わせ部と、該突き
合わせ部の光ファイバ端面間に配置された透過板であっ
て面内で透過率の異なる透過板と、湿度に応じて膨張・
収縮し上記透過板を回動変位させる感湿材とで、光式湿
度センサを構成する形態である。第２は外周部にＳｉＯ
２の多孔質を形成したコアで構成する形態である。第３
は、光ファイバ端面突き合わせ部と、突き合わせ部の光
ファイバ端面間に配置したセルロースフィルム等の感湿
膨脹収縮材とで構成する形態である。

［作用１ 第１光ファイバに一端から光パルスを送出すると、該光
パルスは、電力ケーブルの接続部に対応する箇所毎に設
けである分岐部で次々と光分岐され、上記各接続部の湿
度センサに入り、光損失変化を受けて出射される。これ
ら湿度センサがら出射される光パルスは、第２光ファイ
バにおける電力ケーブルの接続部に対応する箇所の分岐
部に導かれ、第２光ファイバの一端に戻って来る。第１
及び第２光ファイバに設けである分岐部の場所は、電力
ケーブルの接続部の場所に対応しているなめ、第１光フ
ァイバの一端がら出て第２光ファイバの一端に戻る光パ
ルスの時間的変化から各接続部の湿度を求めることがで
きる。従って、光方式による湿度多点−括計測が可能で
あり、装置のコンパクト性、安全性が大幅に向上する。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は電力ケーブル線路の湿度検知をなす計測システ
ムの構成図である。

電力ケーブル１が所定の間隔で接続部２により接続され
て配設されており、これら電力ケーブルの各接続部２に
は、それぞれ１つの光式湿度センサ３が設置されている
。光式湿度センサ３は、ここでは湿度により光損失変化
の生ずる光透過式のものである。

上記電力ケーブル線路に沿って、長手方向に２つの伝送
用光ファイバ６ａ、６ｂが配設され、これらの伝送用光
ファイバ６ａ、６ｂには、電力ケーブル１の接続部２に
対応する箇所毎に、それぞれ光分岐部としての分岐結合
器４が接続されている。従って、電力ケーブル１の配設
方向に見て、同じ電力ケーブル接続部２に対して、２つ
の伝送用光ファイバ６ａ、６の分岐結合器４．４が場所
的に対応している。この場所的に対をなす２つの分岐結
合器４．４のうち、一方の分岐結合器４から分岐されな
センサ用光ファイバ５ａは、電力ケーブル接続部２の中
に設置された光式湿度センサ３の一側に接続され、他方
の分岐結合器４より分岐されたセンサ用光ファイバ５ｂ
は、同じ光式湿度センサ３の他側に接続されている。

このように構成される光ファイバ及び湿度センサ系統に
おいて、一方の伝送用光ファイバ６ａの一端側には、パ
ズル駆動回路７で駆動されるレーザ光源８が接続され、
他方の伝送用光ファイバ６ｂの一端には受光器９に接続
されている。従って、伝送用光ファイバ６ａは光パルス
送路用の第１光ファイバとして機能し、伝送用光ファイ
バ６ｂは光パルス受路用の第２光ファイバとして機能す
る。受光器９の後段には、ランダムノイズを除去するた
めの平均化処理器１ｏが接続され、ここで処理された信
号は信号処理器１１に送られる。

この様なシステム構成における本実施例の作用を述べる
。

パルス駆動回路７により駆動されたレーザ光源８から出
射された光パルスは、第１光ファイバ６ａを伝搬し、分
岐結合器４を介してセンサ用光ファイバ５ａに分岐し、
光式湿度センサ３の一側に入射し、湿度に応じた光損失
変化を受けて他側から出射する。光式湿度センサ３によ
り強度変化を受けた光パルスは、再びセンサ用光ファイ
バ５ｂ、分岐結合器４．第２光ファイバ６ｂを伝搬して
、受光器９に入射し、電気的信号に変換される。

レーザ光源８から出射した一発のパルス光は、長手方向
に分布する接続部２の箇所毎に分岐結合器／２でその都
度分岐されることから、受光器９で検出される信号は、
第２図に示すように、湿度センサ３の設置されている距
離に対応した遅延時間を伴うパルス列の信号１２として
検出される。従って、このパルス列信号１２の各パルス
は、それぞれの接続部２に設置された湿度センサ３の信
号に１対１に対応しており、湿度に応じてパルス強度が
変わることになり、多数のセンサ信号を１箇所で分離検
出できることになる。

尚、分岐を取ることから、遠方の湿度センサの信号検出
が困難となるが、光分岐結合器４において、センサ用光
ファイバ５ａ、５ｂと伝送用光ファイバ６ａ、６ｂへ分
岐する分岐比を、伝送用光ファイバ６ａ、６ｂの方が著
しく大きくなるように選ぶことで対処できる。この場合
、センサ光ファイバ５ａ、５ｂへ分岐される光強度は小
さくなり、受光器９で検出されるレベルのＳ／Ｎ比が悪
くなるが、これは何発ものパルス光をレーザ光源８から
出射し、その都度得られた受光器９の検出信号を平均化
処理１０で平均化することで、ランダム雑音を取り除く
ことができ、Ｓ／Ｎ比を大幅に改善できる。

この様にして得られたパルス列信号１２は、信号処理器
１１で各接続部の湿度に換算され夫示される。

次に、上記の様なシステムに適用するのに適した光式湿
度センサ３の構成について説明する。

第３図は光式湿度センサ３及び電力ケーブル接続部部の
断面を示す。電力ケーブルの実際の接続部２は接続箱２
０に収納され、この接続箱２０に設けられているコンパ
ウンド充填孔２１に、湿度センサ３のゲース３０が気密
に接続されている。

コンパウンド充填孔２１には、ケーブル部分から湿度を
伝達させるためのパイプ２２が導かれており、センサゲ
ース３０の下壁中央に設けた連通孔３１に接続されてい
る。

センサゲース３０にはその両側の側壁から光ファイバ５
ａ、５ｂが気密に挿入され、その先端がケース内部で所
定の空間１３を隔てて対向し、光ファイバ端面突き合わ
せ部を形成している。本実施例では、光ファイバ先端を
対向配置し端面突き合部を形成する手段として、フェル
ール１７がセンサゲース３０の側壁に気密に挿入保持さ
れており、これに光ファイバ心線１４を一致させた状態
で光ファイバを接続し、そのスリーブ１６内に接着剤１
５を充填して固定している。尚、フェルール１７は先端
にレンズ１８を備えている。

センサケース３０内における光ファイバ端面突き合わせ
部の空間１３、つまりフェルール１７間には、面内で透
過率が異なる透過板３２が、その中央を回動軸３３で支
持されて配置されている。

この透過板３２の回動軸３３は感湿材３４が接続されて
おり、湿度に応じて感湿材３４が変位すると、これに対
応して透過板３２が回動変位する構成となっている。

今、個々の電力ケーブル接続部２においてケーブル内で
湿度変化が生ずると、その湿度変化がパイプ２２を通し
てセンサケース３０内に伝搬され、この湿度に応じて感
湿材３４が膨張、収縮する。

これにより透過板３２が回動変位して、光ファイバ先端
１３．１３間に介在する透過板３２の領域が変わる、即
ち透過率が変化する。このため光ファイバ５ａ、５ｂで
得られる光強度は、湿度に対応した信号となる。

この棟にして、上記第３図の湿度センサ３及び第１図の
システムで電力ケーブルの湿度が検出できる。

第１図のシステムは、電力ケーブル接続箱内に設けられ
た光ファイバ型湿度センサ３の信号を、伝送用ファイバ
６ａ、６ｂの一方にパルスを入射し、他方から戻るパル
ス光の時間変化がら求める方式であり、湿度多点−括計
測が可能であるため、コンパクト性、安全性が大幅に向
上する。

第３図の実施例では光式湿度センサを回動変位する透過
板を用いて構成したが、他の構成の光式湿度センサを用
いることもできる。例えば、（１）光ファイバ端面突き
合わせ部の間にセルロースフィルム等の感湿性フィルム
を介装する方式や、（２）光ファイバコアにＳ　ｉ　Ｏ
２多孔質層を形成した光ファイバを用いる方式を採用す
ることができ、これらを用いることでセンサ収納部のコ
ンパクト化を更に図ることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、次のような優れた
効果が得られる。

（１）長尺の電力ケーブルにおける接続部分布を一度に
検出することができ、高感度で迅速な湿度検知が行われ
る。

（２）長手方向に設けられた多数の光式湿度センサのう
ち、途中で成る湿度センサに異常が生じても、他の湿度
センサの検出信号に影響か全く無い、従って、安定した
検出が行える。

（３）湿度センサ部に電源等を必要とせず、小型で取扱
も容易であるため、電力ゲーフルに特殊な構造が要求さ
れることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電力ケーブル線路の湿度検知方法及び
装置の一実施例を示す測定システムの構成図、第２図は
受光器で検出される光パルスの測定結果を示す図、第３
図は光式湿度センサの構成例を示す断面図である。 図中、１は電力ケーブル、２は塩カケープル接続部、３
は光式湿度センサ、４は光分岐結合器、５ａ、５ｂはセ
ンサ用光ファイバ、６ａは伝送用光ファイバ（光パルス
送路用の第１光ファイバ）、６ｂは伝送用光ファイバ（
光パルス受路用の第２光ファイバ）、７はパスル駆動回
路、８はレーザ光源、９は受光器、１０は平均化処理器
、１１は信号処理器、１２はパルス列信号、１３は光フ
ァイバ端面突き合わせ部の空間、１４は光ファイバ心線
、１５は接着剤、１６はスリーブ、１７はフェルール、
１８はレンズ、２０は接続箱、２１はコンパウンド充填
孔、２２はパイプ、３０はセンサ収納部、３１は連通孔
、３２は透過板、３４は感湿材を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力ケーブルの各接続部に光式湿度センサを設ける
   と共に、電力ケーブルの長手方向に沿って２本の光ファ
   イバを配設し、その第１光ファイバに一端から光パルス
   を送り上記各接続部に対応する箇所で分岐部を介して各
   湿度センサへ入射させ、それら湿度センサから出射され
   る湿度による光損失変化を受けた光パルスを、上記各接
   続部に対応する分岐部を介して第２光ファイバで受光し
   、この第１光ファイバの一端から送られて第２光ファイ
   バの一端に戻る光パルスの時間的変化を加味して各接続
   部の湿度を求めることを特徴とする電力ケーブル線路の
   湿度検知方法。 ２、電力ケーブルに存在する各接続部に湿度により光損
   失変化の生ずる光式湿度センサを設けると共に、電力ケ
   ーブルの長手方向に沿つて光パルス送路用の第１光ファ
   イバと光パルス受路用の第２光ファイバを配設し、両光
   ファイバにおける上記接続部に対応する箇所にそれぞれ
   分岐部を設け、上記各接続部の湿度センサを個別に上記
   第１光ファイバと第２光ファイバの対応する分岐部間に
   接続し、第１光ファイバの一端に光パルスを送出する光
   源を、第２光ファイバの一端に光パルスの受光器を接続
   したことを特徴とする電力ケーブル線路の湿度検知装置
   。 ３、上記光式湿度センサを、光ファイバ端面突き合わせ
   部と、該突き合わせ部の光ファイバ端面間に配置された
   透過板であって面内で透過率の異なる透過板と、湿度に
   応じて膨脹・収縮し上記透過板を回動変位させる感湿材
   とで構成したことを特徴とする請求項２記載の電力ケー
   ブル線路の湿度検知装置。 ４、上記光式湿度センサが外周部にＳｉＯ＿２の多孔質
   を形成したコアから成ることを特徴とする請求項２記載
   の電力ケーブル線路の湿度検知装置。 ５、上記光式湿度センサを、光ファイバ端面突き合わせ
   部と、突き合わせ部の光ファイバ端面間に配置したセル
   ロースフィルム等の感湿膨脹収縮材とで構成したことを
   特徴とする請求項２記載の電力ケーブル線路の湿度検知
   装置。