JPH03274476A - 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法 - 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、電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する電力
ケーブルの絶縁劣化診断方法に関する。

（従来の技術） 電力ケーブルのうち、特にＣ■ケーブルには、架橋ポリ
エチレン絶縁体が使用されている。架橋ポリエチレン絶
縁体は、水との共存下で課電されると、種々の要因によ
り、いわゆる水トリーが発生して絶縁劣化が生じること
が知られている。

従って、電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する上で、
この水トリーの発生を検出することが極めて重要な課題
とされている。

第７図に、従来の絶縁劣化診断方法の一例を示す。

図において、被測定ケーブル１の導体２には、電源５が
接続されている。

一方、ケーブル１の絶縁体３外周に設けられた遮蔽層４
は、接地線４ａを介して接地されている。また、三相送
電線路を構成する他の２本のケーブル１′、１″の遮蔽
層４も接地線４ａを介して接地されている。測定部６は
、三相−括した接地線４ａに流れる充電電流の直流成分
を検出するための検出抵抗７と、その出力を受入れるロ
ーパスフィルタ８と、直流成分検出部９とから構成され
る装 ここで、例えば、ケーブルｌ内に水トリー１１が発生し
ているとする。この場合、水トリー１１の部分で、いわ
ゆる水トリー電流が発生する。その極性を、例えば第７
図に示すように、ケーブル導体２側が“−、遮蔽層４側
が“＋”であるとする。このような水トリー電流が発生
すると、これが検出抵抗７により検出される。即ち、検
出抵抗７は、三相を一括して接地する接地線４ａに流れ
る合成電流を検出しているため、三相の充電電流が平衡
している場合には、三相の充電電流のベクトル和が略零
となって水トリー電流の検出が容易となる。

ローパスフィルタ８は、検出抵抗７により検出された電
流から、高周波成分を除去し、直流成分検出部９は直流
成分を取出し、水トリー電流を解析し、その表示等を行
なう。

（発明が解決しようとする課題） ところか、第７図のような三相−捨型の絶縁劣化診断方
法にあっては、次のような問題点がある。即ち、例えば
、ケーブル１及び１′において、共に水トリーが発生し
、その極性が逆であったような場合、換言すれば、ケー
ブル１′において、水トリー１１の極性が遮蔽層４側が
“で、導体２側が“＋”であったような場合、検出抵抗
７においては、２つのケーブルの水トリー電流が打消し
合うため、これら何れも検出することができなくなる。

また、水トリーが発生した相を特定することもできない
。

このため、三相送電線路を構成するケーブルの各相銀に
水トリー電流を検出する試みがなされているが、接地線
に流れる充電電流は、一般にミリアンペア（ｍＡ）オー
ダーであるのに比べ、水トリー電流はナノアンペア（ｎ
Ａ）オーダーであるため、充電電流中から直流成分であ
ろ水トリー電流を検出することが難しいといった問題点
があった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、接地線に
流れる電流中の交流成分を除去し、水トノー電流をより
正確に抽出することのできる電力ケーブルの絶縁劣化診
断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） 本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、電力ケー
ブルの遮蔽層を大地に接地する接地線に、変圧器の２次
コイルと検出抵抗を直列接続する一方、前記変圧器の１
次コイルを前記２次コイルの非接地端子と大地間に接続
し、前記１次コイルに流れる電流によって前記２次コイ
ルに発生する電圧で前記接地線に流れる電流中の交流成
分を打消して、前記検出抵抗で前記接地線に流れる電流
中の直流成分を検出し、この直流成分から前記電力ケー
ブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とするもので
ある。

（作用） 以上の診断方法においては、例えばケーブル遮蔽層と大
地間に加わる交流電圧信号を増幅器により増幅して、変
圧器を介してその２次電圧を接地線に印加している。こ
うすれば、変圧器の２次側には、上記交流電圧信号の交
流成分のみが現われる。これにより、接地線に流れる電
流中の交流成分を打消すようにする。この場合、増幅器
の増幅度や変圧器の２次電圧の位相調整を行ない、変圧
器の２次コイルに、元の交流電圧信号の位相を１８０度
反転した交流成分が出力されるようにする。こうして、
負荷抵抗の両端から直流成分のみを抽出することができ
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、本発明の方法を実施した測定用回路の結線図
である。

図において、ケーブル１には、その両端にケーブルヘッ
ド１０が装着され、所定の電源電圧が印加されている。

このケーブル１の遮蔽層４には、これを大地に接地する
接地線４ａが接続されている。本発明においては、この
接地線４ａに打消し回路２０を接続し、その出力をオシ
ロスコープ３０を用いて監視するよう構成している。接
地線４ａには、図のように、負荷抵抗２１及び変圧器２
２の２次コイル２２ｂを直列接続している。

また、ケーブル遮蔽層４と大地間に加わる交流電圧信号
は、増幅器２３により増幅され、その出力が上記変圧器
２２の１次コイル２２ａに供給されるよう結線されてい
る。増幅器２３には、オペアンプ等を使用する。そして
、負荷抵抗２１の両端に生じる信号は、接地線４ａ及び
増幅器２３の入力端子に接続されたリード線２４を介し
て、オシロスコープ３０に入力するよう結線されている
。

上記回路の動作を説明する前に、先ず、接地線４ａに流
れるケーブルの充電電流の内容を説明する。

第２図は、ケーブルの接地線に流れる電流波形説明図で
ある。

先ず、ケーブル１には、第２図（ａ）に示すような電源
電圧が加わっている。ここで、ケーブル１は、あたかも
コンデンサと同様に作用するため、第２図（ｂ）に示す
ように、接地線４ａには電源電圧より約９０度位相の進
んだ充電電流か流れる。更に、先に第７図を用いて説明
した水トリー電流が、この充電電流に重畳される。

即ち、水トリー電流は、同図（Ｃ）に示すような、極性
によって不平衡な電流である。これが、上記充電電流に
重畳されると、第２図（ｄ）に示すようになる。尚、こ
の場合、接地線４ａに流れる迷走電流によって、図中破
線に示すような一定の直流ドリフトが生じている。

一方、ケーブルの絶縁劣化に伴い、電源電圧と同相の誘
電正接（ｔａｎδ）による交流電流成分も発生する。こ
れを第２図（ｅ）に示す。この電流も、上記充電電流に
重畳されている。

接地線４ａには、以上のような電流が合成されて出力さ
れるが、本発明の方法では、その中から交流成分を除去
し、直流成分（厳密には、極性によって異なる不平衡電
流と迷走電流）を抽出する。

次に、第１図の回路の動作を説明する。

先ず、接地線４ａには、先に第２図（ｄ）に示したよう
な充電電流が流れる。一方、これと同一の交流電圧信号
か、増幅器２３に入力して増幅され、変圧器２２の１次
コイル２２ａに流れる。この場合、位相調整により変圧
器２２の２次コイル２２ｂ両端に生じる２次電圧が、充
電電流により生じる電圧と逆位相になるよう設定してお
く。この状態で、増幅器２３の増幅度を調整すると、接
地線４ａに流れる電流中の交流成分が打消される。

即ち、トランス２２の２次コイル両端の電圧をｅ　ｏ　
’　％負荷抵抗２１の両端の電圧をｅＲとすると、増幅
器２３のゲインをＡとした場合、ｅｏｘ（１＋Ａ）・ｅ
Ｒの関係が成立する。

ここで、増幅器２３のゲインを無限大に近付けると、ｅ
Ｒを定数とした場合、ｅｏは“Ｏｏｏに近付く。即ち、
負荷抵抗２１の両端の電圧とトランス２２の２次コイル
２２ｂ両端の電圧が、互いに打消し合うことになる。

しかしながら、上記条件が成立するのは、電源周波数近
傍の交流成分に関する場合のみである。

即ち、直流成分については、トランス２２の２次電圧と
して出力されないので、増幅器２３のゲインＡは“′○
°°とみなされる。従って、ｅｏ＝ｅＦｌとなり、負荷
抵抗２１の両端に接地線４ａに流れる電流の直流成分か
現われ、そのままリード線２４を介して出力される。

以上の結果、本発明の方法によれば、接地線４ａに流れ
る電流中の直流成分を有効に抽出し、その分析等を行な
うことかできる。

上記回路動作を実証するために、具体的に第３図のよう
な回路を製作した。

電源３１の出力は、入力抵抗３２を介して、第１図に示
したと同様の打消し回路２０に入力するよう結線されて
いる。そして、打消し回路２０の出力がオシロスコープ
３ｏに向は出力される。

電源３１からは、交流電圧信号に直流成分を重畳したも
のを供給する。

第４図に、上記回路の入出力電圧特性を示す。

即ち、上記回路は、直流オフセット電圧に対し、出力電
圧が直線的に比例して出力される。

第５図には、第３図の回路の入出力特性の波形図を示す
。

同図（ａ）に示すように、直流成分が無く交流成分のみ
の交流電圧信号■を、第３図の電源３１から入力した場
合、オシロスコープ３０には、何ら出力信号が検出され
ない。

一方、第５図（ｂ）には、所定のオフセット電圧（図中
の破線■）を交流電圧信号■に重畳した場合を示す。こ
のような交流電圧信号を、第３図の電源３１から出力し
た場合、打消し回路２０において交流成分が打消され、
オシロスコープ３０には、このオフセット電圧に相当す
る直流成分■が観察される。

ここで、実際の接地線の充電電流を模擬した波形を合成
して電源３１から出力する。これが第６図に示すもので
、正弦波状の交流信号■に水トリー電流■を模擬した電
流が重畳された信号を入力する。この実施例の場合、５
０Ｈｚの電源電圧に１０にＨｚで振動する電圧を重畳し
た。その結果、第６図に示すような水トリー電流を模擬
した電流のみから成る出力信号■が得られた。

尚、一般に、打消し回路２０から出力される電流は、迷
走電流による直流成分電流と水トリーによる電流とが加
算されたものである。従って、真の水トリーによる電流
を取出す場合には、打消し回路２０の出力側に迷走電流
分を減算する減算回路等を設けるようにすればよい。

本発明の方法は以上の実施例に限定されない。

ケーブル遮蔽層と大地間に加わる交流電圧信号の取出し
ゃ、その増幅回路あるいは負荷抵抗両端からの信号の取
出し方は、既知の同等の動作をする回路に自由に置換え
て差し支えない。また、打消し回路の出力をオシロスコ
ープで観察する例を示したが、パーソナルコンピュータ
等、種々の機器に出力信号を受入れ、詳細に解析するよ
うにしても差し支えない。

（発明の効果） 以上の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、ケーブル遮
蔽層を接地する接地線に流れる電流中の交流成分を、変
圧器の２次コイルを用いて打消して、検出抵抗の両端か
らその直流成分を得るようにしたので、各相銀に水トリ
ー電流を検出する場合でも直流成分の抽出が極めて良好
に行なわれる。その結果、電力ケーブルの絶縁劣化診断
の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施した測定用回路の結線図、
第２図は接地線に流れる電流波形説明図、第３図は本発
明の方法を実証する回路の結線図、第４図はその回路の
入出力特性を示すグラフ、第５図及び第６図は第３図の
回路の入出力特性を示す波形図、第７図は従来の絶縁特
性測定装置の一例を示すブロック図である。 １−−−−一−−−−−−−ケーブル、４−−−−−−
−−−−−−ケーブル遮蔽層、４ａ　−−−−−−−一
一−−接地線、２０−−−一−−−−−−−打消し回路
、２１−−−一−−−−−−−負荷抵抗、２２−一一−
−−−−−−−変圧器、 ２２　ａ　−−一−−−−−−−１次コイル、２２　ｂ
−−−−−一−−−−２次コイル、２３−−一−−−−
−−−−増幅器、 ２４−−一−−−−−−−−リード線。 第 図 手続補正書 （自発） ６、補正の内容 （１）図面の第６図を別紙のとおり訂正する。 平成３年４月１９日 平成２年特許願第７６２５２号 ２、発明の名称 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 神奈川県用崎市用崎区小田栄２丁目１番１号（２２５）
昭和電線電纜株式会社 ４、代理人 東京都豊島区池袋２丁目３７番９号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力ケーブルの遮蔽層を大地に接地する接地線に、変圧
   器の２次コイルと検出抵抗を直列接続する一方、前記変
   圧器の１次コイルを前記２次コイルの非接地端子と大地
   間に接続し、前記１次コイルに流れる電流によって前記
   ２次コイルに発生する電圧で、前記接地線に流れる電流
   中の交流成分を打消して、前記検出抵抗で前記接地線に
   流れる電流中の直流成分を検出し、この直流成分から前
   記電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴と
   する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。