JPH05196673A - 電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法 - Google Patents
電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法Info
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- JPH05196673A JPH05196673A JP1940592A JP1940592A JPH05196673A JP H05196673 A JPH05196673 A JP H05196673A JP 1940592 A JP1940592 A JP 1940592A JP 1940592 A JP1940592 A JP 1940592A JP H05196673 A JPH05196673 A JP H05196673A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は長尺である課電中の電力ケーブルであ
っても、特殊の電源によることなく小容量の測定用電源
により正確な測定を行いうる実用的な静電応力法による
空間電荷分布の測定法の提示にある。 【構成】 本発明は電力ケーブルの最外部の接地金属層
遮蔽層中に絶縁された短尺の非接地金属遮蔽層を形成
し、この短尺の非接地金属遮蔽層と接地金属遮蔽層間に
測定用電源電圧を印加して、ケーブル心線に電圧を印加
することなく発生弾性波を発生させ、これを非接地金属
遮蔽層表面に取付けた圧電素子により検出するようにし
て目的を達成したものである。
っても、特殊の電源によることなく小容量の測定用電源
により正確な測定を行いうる実用的な静電応力法による
空間電荷分布の測定法の提示にある。 【構成】 本発明は電力ケーブルの最外部の接地金属層
遮蔽層中に絶縁された短尺の非接地金属遮蔽層を形成
し、この短尺の非接地金属遮蔽層と接地金属遮蔽層間に
測定用電源電圧を印加して、ケーブル心線に電圧を印加
することなく発生弾性波を発生させ、これを非接地金属
遮蔽層表面に取付けた圧電素子により検出するようにし
て目的を達成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパルス静電応力法によ
る、電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法に関する
ものである。
る、電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】交流直流電力ケーブル特に直流ケーブル
においては、絶縁層の内部に蓄積される空間電荷が、絶
縁性能その他に大きな影響を及ぼす。従って例えば近時
提案されている架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケー
ブル、いわゆるＣＶケーブルの超高圧直流ケーブルへの
実用化、即ち従来交流における使用経験しかもたない、
ＣＶケーブルの電ケーブルの実用化に当たっては、空間
電荷の分布の検討が重要である。そこでその測定方法と
して種々の方法が検討され、その一つとして以下に説明
する、いわゆるパルス静電応力法と呼ばれる方法が提案
された。この方法は例えば図４に示すように、課電によ
り空間電荷が蓄積された試料ケーブル（１）の心線（１
ａ）と、金属遮蔽層（１ｄ）の除去により露呈された外
部半導電層（１ｃ）との間に、例えば一方向極性の高電
圧パルスを印加する測定用電源（２）と、外部半導電層
（１ｃ）の表面に取付けた圧電素子（３）、およびその
出力の波形観測器例えばオシロスコープ（４）などを用
いて、次の原理により測定を行うものである。即ち心線
（１ａ）へのパルスの印加により、絶縁層（１ｂ）内に
電界を生じさせたとき、この電界にもとづく静電気力が
ケーブルの絶縁層（１ｂ）がもつ蓄積空間電荷に作用し
て、ケーブルの半径方向に進行する弾性波を発生し、し
かもこの弾性波の伝達遅れ時間がケーブルの半径方向の
距離に比例し、強度が蓄積空間電荷量に比例する。従っ
てこの弾性波を、外部半導電層（１ｃ）の表面に取付け
た圧電素子（３）により検出してその出力波形を観測す
れば、圧電素子（３）の取付部における蓄積空間電荷分
布を測定できるとする原理によるものである。
においては、絶縁層の内部に蓄積される空間電荷が、絶
縁性能その他に大きな影響を及ぼす。従って例えば近時
提案されている架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケー
ブル、いわゆるＣＶケーブルの超高圧直流ケーブルへの
実用化、即ち従来交流における使用経験しかもたない、
ＣＶケーブルの電ケーブルの実用化に当たっては、空間
電荷の分布の検討が重要である。そこでその測定方法と
して種々の方法が検討され、その一つとして以下に説明
する、いわゆるパルス静電応力法と呼ばれる方法が提案
された。この方法は例えば図４に示すように、課電によ
り空間電荷が蓄積された試料ケーブル（１）の心線（１
ａ）と、金属遮蔽層（１ｄ）の除去により露呈された外
部半導電層（１ｃ）との間に、例えば一方向極性の高電
圧パルスを印加する測定用電源（２）と、外部半導電層
（１ｃ）の表面に取付けた圧電素子（３）、およびその
出力の波形観測器例えばオシロスコープ（４）などを用
いて、次の原理により測定を行うものである。即ち心線
（１ａ）へのパルスの印加により、絶縁層（１ｂ）内に
電界を生じさせたとき、この電界にもとづく静電気力が
ケーブルの絶縁層（１ｂ）がもつ蓄積空間電荷に作用し
て、ケーブルの半径方向に進行する弾性波を発生し、し
かもこの弾性波の伝達遅れ時間がケーブルの半径方向の
距離に比例し、強度が蓄積空間電荷量に比例する。従っ
てこの弾性波を、外部半導電層（１ｃ）の表面に取付け
た圧電素子（３）により検出してその出力波形を観測す
れば、圧電素子（３）の取付部における蓄積空間電荷分
布を測定できるとする原理によるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この方法は試料ケーブ
ルを破壊することなく定量的に蓄積空間電荷分布を測定
できる利点がある。しかしその反面長い距離に亘って布
設される実用線路における測定のように、試料ケーブル
が長尺になると蓄積された空間電荷即ち静電容量値が大
になる。従ってこの方法では ケーブル長が長くなればなる程、充電電流が大にな
るので、測定用電源（２）の容量を大にしなければなら
ない。このため電源装置が大型高価になるばかりでな
く、測定地下坑等への搬入の困難などの取扱い上の不利
を生ずる。 ケーブルの長さが長くなることにより、ケーブル心
線中を伝搬するパルスの減衰が大きくなり、しかもケー
ブル端末における反射を生ずるため、圧電素子（３）に
おける出力レベルの低下や反射波による観測波形の乱れ
を生じて、測定が不正確または不可能となる。 などの問題をもつ。これに加えて従来の方法では、心線
（１ａ）と外部半導電源（１ｃ）間に測定用パルスを加
えなければならないため、実運転中のケーブルや、課電
による他の特性試験中のケーブルでは、空間電荷分布試
験を同時に行うことはできない。従ってこれを可能にす
るためにはケーブルの課電電圧に、空間電荷分布測定用
のパルス電圧を重畳した電圧を印加するための特殊の高
電圧装置を必要とする欠点がある。
ルを破壊することなく定量的に蓄積空間電荷分布を測定
できる利点がある。しかしその反面長い距離に亘って布
設される実用線路における測定のように、試料ケーブル
が長尺になると蓄積された空間電荷即ち静電容量値が大
になる。従ってこの方法では ケーブル長が長くなればなる程、充電電流が大にな
るので、測定用電源（２）の容量を大にしなければなら
ない。このため電源装置が大型高価になるばかりでな
く、測定地下坑等への搬入の困難などの取扱い上の不利
を生ずる。 ケーブルの長さが長くなることにより、ケーブル心
線中を伝搬するパルスの減衰が大きくなり、しかもケー
ブル端末における反射を生ずるため、圧電素子（３）に
おける出力レベルの低下や反射波による観測波形の乱れ
を生じて、測定が不正確または不可能となる。 などの問題をもつ。これに加えて従来の方法では、心線
（１ａ）と外部半導電源（１ｃ）間に測定用パルスを加
えなければならないため、実運転中のケーブルや、課電
による他の特性試験中のケーブルでは、空間電荷分布試
験を同時に行うことはできない。従ってこれを可能にす
るためにはケーブルの課電電圧に、空間電荷分布測定用
のパルス電圧を重畳した電圧を印加するための特殊の高
電圧装置を必要とする欠点がある。
【０００４】
【発明の目的】本発明は小型小容量の測定用電源によ
り、課電中でも長尺ケーブルの蓄積空間電荷分布の測定
を、正確かつ経済的に行いうる方法を提示し、前記従来
方法における各種の問題点の解決を図ったものである。
り、課電中でも長尺ケーブルの蓄積空間電荷分布の測定
を、正確かつ経済的に行いうる方法を提示し、前記従来
方法における各種の問題点の解決を図ったものである。
【０００５】
【課題を解決するための本発明の手段】本発明の目的は
図１を参照して次に説明する手段によって達成される。
即ち図１のように〔電力ケーブルの外部半導電層（１
ｃ）を覆うように設けた接地金属遮蔽層（１ｄ）中に、
この接地金属遮蔽層（１ｄ）と絶縁された短尺の非接地
金属遮蔽層部分（１ｄ１）を形成して、この非接地金属
遮蔽層部分（１ｄ１）と接地金属遮蔽層（１ｄ）との間
に測定用電源（２）を接続し、この印加電圧にもとづき
ケーブル絶縁層（１ｂ）内に生ずる静電気力と絶縁層
（１ｂ）の蓄積空間電荷による発生弾性波を、短尺の非
接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）の表面に取付けた圧電素
子により検出することを特徴とする〕手段により達成さ
れる。
図１を参照して次に説明する手段によって達成される。
即ち図１のように〔電力ケーブルの外部半導電層（１
ｃ）を覆うように設けた接地金属遮蔽層（１ｄ）中に、
この接地金属遮蔽層（１ｄ）と絶縁された短尺の非接地
金属遮蔽層部分（１ｄ１）を形成して、この非接地金属
遮蔽層部分（１ｄ１）と接地金属遮蔽層（１ｄ）との間
に測定用電源（２）を接続し、この印加電圧にもとづき
ケーブル絶縁層（１ｂ）内に生ずる静電気力と絶縁層
（１ｂ）の蓄積空間電荷による発生弾性波を、短尺の非
接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）の表面に取付けた圧電素
子により検出することを特徴とする〕手段により達成さ
れる。
【０００６】
【作用】以上のようにすれば、本発明による測定回路
は、図２に示す等価回路図のように表される。即ち測定
用電源（２）に並列接続された接地金属遮蔽層（１ｄ）
と、これと絶縁して設けた非接地金属遮蔽層部分（１ｄ
１）間に形成される外部半導電層（１ｃ）による高い抵
抗Ｒ1 、およびこれと並列の非接地金属遮蔽層即ち（１
ｄ１）下の絶縁層（１ｂ）のもつ静電容量ＣＭ1 と、ケ
ーブル構造によって決定される特性インピーダンスＺ0
の直列回路とによって表される。今、測定用電源（２）
の出力周波数成分をｆとしたとき、非接地金属遮蔽部分
（１ｄ１）の長さを十分短くとり、静電容量ＣM1にもと
づくインピーダンス１／２πｆＣM1がケーブルの特性イ
ンピーダンスＺ0 に比べて著しく大になるようにする
と、非接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）の心線（１ａ）と
接地金属遮蔽層との間に測定用電源（２）より印加され
た電圧とほぼ等しい電圧が、非接地金属遮蔽層（１ｄ
１）下の絶縁層（１ｂ）に印加されたと等価になる。こ
のためケーブルが長尺の場合にも、測定用電源の容量を
最小限に抑えることができる。しかも長尺の接地金属遮
蔽層（１ｄ）には、殆ど測定用電圧が印加されることが
ないため、測定用パルスの減衰や端末反射による測定の
支障も殆どない。またこれに加えて本発明ではケーブル
の心線（１ａ）そのものに測定用電圧を加えるものでは
ないので、課電中のケーブルの場合にも空間電荷分布を
測定できる。
は、図２に示す等価回路図のように表される。即ち測定
用電源（２）に並列接続された接地金属遮蔽層（１ｄ）
と、これと絶縁して設けた非接地金属遮蔽層部分（１ｄ
１）間に形成される外部半導電層（１ｃ）による高い抵
抗Ｒ1 、およびこれと並列の非接地金属遮蔽層即ち（１
ｄ１）下の絶縁層（１ｂ）のもつ静電容量ＣＭ1 と、ケ
ーブル構造によって決定される特性インピーダンスＺ0
の直列回路とによって表される。今、測定用電源（２）
の出力周波数成分をｆとしたとき、非接地金属遮蔽部分
（１ｄ１）の長さを十分短くとり、静電容量ＣM1にもと
づくインピーダンス１／２πｆＣM1がケーブルの特性イ
ンピーダンスＺ0 に比べて著しく大になるようにする
と、非接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）の心線（１ａ）と
接地金属遮蔽層との間に測定用電源（２）より印加され
た電圧とほぼ等しい電圧が、非接地金属遮蔽層（１ｄ
１）下の絶縁層（１ｂ）に印加されたと等価になる。こ
のためケーブルが長尺の場合にも、測定用電源の容量を
最小限に抑えることができる。しかも長尺の接地金属遮
蔽層（１ｄ）には、殆ど測定用電圧が印加されることが
ないため、測定用パルスの減衰や端末反射による測定の
支障も殆どない。またこれに加えて本発明ではケーブル
の心線（１ａ）そのものに測定用電圧を加えるものでは
ないので、課電中のケーブルの場合にも空間電荷分布を
測定できる。
【０００７】
【実施例】図３は本発明の一実施例図（図１と同一符号
部分は同等部分を示す）である。図において（１）は試
料ケーブル、（１ａ）はその心線、（１ｂ）は絶縁層、
（１ｃ）は外部半導電層、（１ｄ）は接地金属遮蔽層で
ある。（１ｄ１）は被測定部分に形成された短尺例えば
長さが５ｃｍ程度の非接地金属遮蔽層部分であって、接
地金属遮蔽層（１ｄ）を２箇所において環状に剥奪し
て、外部半導電層（１ｃ）を環状に露呈させて形成され
る。次に（３）は圧電素子であって、非接地金属遮蔽層
部分（１ｄ１）の外表面に沿った曲面をなす。（３ｄ）
は導電性の緩衝材であって、印加パルス電圧による雑音
が圧電素子（３）により検出されるのを防止するため、
弾性波を時間的に遅延させて圧電素子（３）に加える。
（５）は増幅器、（６）は送信器である電気・光変換
器、（７）は外来電気雑音の影響を受けない絶縁性の光
ファイバ、（８）は受信器である光・電気変換器、
（４）は波形観測器である。（９）は金属容器であっ
て、緩衝材（３ａ）に固定されてその内部に圧電素子
（３）と増幅器（５）、および送信器（６）を収容して
非接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）と同電位とする。
（２）は測定用電源であって、金属容器（９）と接地金
属遮蔽層（１ｄ）との間に接続されて、一方向極性の高
電圧パルスを一定周期で繰り返し送出する。この実施例
においては、パルスの印加により生じた弾性波を送信器
（６）により光信号に変換したのち、光ファイバ（７）
により、送信器（６）などと電気的に絶縁された受信器
（８）に伝送して、電気信号に変換し、波形観測器
（４）はパルス電圧の繰り返し周期と同期して走査され
て弾性波の波形を表示する。
部分は同等部分を示す）である。図において（１）は試
料ケーブル、（１ａ）はその心線、（１ｂ）は絶縁層、
（１ｃ）は外部半導電層、（１ｄ）は接地金属遮蔽層で
ある。（１ｄ１）は被測定部分に形成された短尺例えば
長さが５ｃｍ程度の非接地金属遮蔽層部分であって、接
地金属遮蔽層（１ｄ）を２箇所において環状に剥奪し
て、外部半導電層（１ｃ）を環状に露呈させて形成され
る。次に（３）は圧電素子であって、非接地金属遮蔽層
部分（１ｄ１）の外表面に沿った曲面をなす。（３ｄ）
は導電性の緩衝材であって、印加パルス電圧による雑音
が圧電素子（３）により検出されるのを防止するため、
弾性波を時間的に遅延させて圧電素子（３）に加える。
（５）は増幅器、（６）は送信器である電気・光変換
器、（７）は外来電気雑音の影響を受けない絶縁性の光
ファイバ、（８）は受信器である光・電気変換器、
（４）は波形観測器である。（９）は金属容器であっ
て、緩衝材（３ａ）に固定されてその内部に圧電素子
（３）と増幅器（５）、および送信器（６）を収容して
非接地金属遮蔽層部分（１ｄ１）と同電位とする。
（２）は測定用電源であって、金属容器（９）と接地金
属遮蔽層（１ｄ）との間に接続されて、一方向極性の高
電圧パルスを一定周期で繰り返し送出する。この実施例
においては、パルスの印加により生じた弾性波を送信器
（６）により光信号に変換したのち、光ファイバ（７）
により、送信器（６）などと電気的に絶縁された受信器
（８）に伝送して、電気信号に変換し、波形観測器
（４）はパルス電圧の繰り返し周期と同期して走査され
て弾性波の波形を表示する。
【０００８】なお以上においては図３に示すように、心
線（１ａ）と絶縁層（１ｂ）、外部半導電層（１ｃ）、
金属遮蔽層（１ｄ）よりなるケーブルに適用した場合に
ついて説明したが、更に心線（１ａ）と絶縁層（１ｂ）
間に内部半導電層を設けたものなど、一般の電力ケーブ
ルに適用してその蓄積空間電荷分布を測定できる。また
直流ケーブルについて説明したが、交流ケーブルの場合
にも蓄積空間電荷をもつもので、同様に測定して絶縁に
与える影響を調べることができる。また更に本発明によ
る電圧印加方法は、直流，交流，高周波などの測定電圧
によるケーブルの他の特性の測定に用いる場合にも有効
である。
線（１ａ）と絶縁層（１ｂ）、外部半導電層（１ｃ）、
金属遮蔽層（１ｄ）よりなるケーブルに適用した場合に
ついて説明したが、更に心線（１ａ）と絶縁層（１ｂ）
間に内部半導電層を設けたものなど、一般の電力ケーブ
ルに適用してその蓄積空間電荷分布を測定できる。また
直流ケーブルについて説明したが、交流ケーブルの場合
にも蓄積空間電荷をもつもので、同様に測定して絶縁に
与える影響を調べることができる。また更に本発明によ
る電圧印加方法は、直流，交流，高周波などの測定電圧
によるケーブルの他の特性の測定に用いる場合にも有効
である。
【０００９】
【発明の効果】以上から明らかなように本発明によれ
ば、静電応力法による蓄積空間電荷分布の測定におい
て、 ケーブルが長尺であっても小容量の測定用電源によ
り測定を行うことができるので、経済的であり取扱いも
容易である。 測定は印加パルスなどの減衰や端末反射の影響を殆
ど受けることなく行いうるので、正確な測定が可能とな
る。 ケーブルが課電されている場合であっても、特殊な
測定用電源を必要とすることなく測定できる。 などの従来方法の問題点を一掃しうるすぐれた効果が得
られる。
ば、静電応力法による蓄積空間電荷分布の測定におい
て、 ケーブルが長尺であっても小容量の測定用電源によ
り測定を行うことができるので、経済的であり取扱いも
容易である。 測定は印加パルスなどの減衰や端末反射の影響を殆
ど受けることなく行いうるので、正確な測定が可能とな
る。 ケーブルが課電されている場合であっても、特殊な
測定用電源を必要とすることなく測定できる。 などの従来方法の問題点を一掃しうるすぐれた効果が得
られる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の等価回路図である。
【図３】本発明の一実施例の説明図である。
【図４】従来方法の説明図である。
（１） 電力ケーブル （１ａ） 心線 （１ｂ） 絶縁層 （１ｃ） 外部半導電層 （１ｄ） 接地金属遮蔽層 （２） 測定用電源 （３） 圧電素子 （３ｄ） 緩衝材 （４） 波形観測器 （５） 増幅器 （６） 送信器（電気・光変換器） （７） 光ファイバ （８） 受信器（光・電気変換器） （９） 金属容器
Claims (2)
- 【請求項１】 電力ケーブルの接地金属遮蔽層中に、こ
の接地金属遮蔽層と絶縁された短尺の非接地金属遮蔽層
部分を形成して、この非接地金属遮蔽層部分と接地金属
遮蔽層との間に、測定用電圧を印加し、この印加電圧に
もとづく静電気力と絶縁層の蓄積空間電荷による発生弾
性波を、非接地金属遮蔽層部分の表面に取付けた圧電素
子により検出することを特徴とする電力ケーブルの蓄積
空間電荷分布測定方法。 - 【請求項２】 請求項１において非接地金属遮蔽層が、
接地金属層を２箇所において剥奪して形成されたことを
特徴とする電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4019405A JP2568143B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4019405A JP2568143B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196673A true JPH05196673A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2568143B2 JP2568143B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=11998354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4019405A Expired - Fee Related JP2568143B2 (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 電力ケーブルの蓄積空間電荷分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2568143B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104535870A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-22 | 国家电网公司 | 一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法 |
| JP2015078905A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 株式会社ビスキャス | 空間電荷測定用の校正試料及びこれを用いた校正方法 |
| CN116184049A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-05-30 | 郑州埃斯智能仪器仪表有限公司 | 一种带集电板的静电电位测量装置 |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP4019405A patent/JP2568143B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015078905A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 株式会社ビスキャス | 空間電荷測定用の校正試料及びこれを用いた校正方法 |
| CN104535870A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-22 | 国家电网公司 | 一种10kV交联聚乙烯电力电缆水树枝老化检测方法 |
| CN116184049A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-05-30 | 郑州埃斯智能仪器仪表有限公司 | 一种带集电板的静电电位测量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2568143B2 (ja) | 1996-12-25 |
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