JPH05264642A - ケーブルの劣化診断方法 - Google Patents

ケーブルの劣化診断方法

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JPH05264642A
JPH05264642A JP9364192A JP9364192A JPH05264642A JP H05264642 A JPH05264642 A JP H05264642A JP 9364192 A JP9364192 A JP 9364192A JP 9364192 A JP9364192 A JP 9364192A JP H05264642 A JPH05264642 A JP H05264642A
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JP
Japan
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cable
current
deterioration
level
degree
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JP9364192A
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English (en)
Inventor
Yasumitsu Ebinuma
康光 海老沼
Yasuyuki Kubota
泰行 久保田
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 試料ケーブルの充電電流から容量成分を打ち
消して、損失電流を求め、評価の基準とする。損失電流
は周波数解析を行ない、その周波数成分中、第3高調波
成分のレベルに着目する。同一条件で試験をした場合、
正常なケーブルと劣化したケーブルの第3高調波成分の
レベルには、比較的大きな相違がある。また、劣化した
ケーブルについては絶縁体に印加する試験電圧が高まる
と、上記第3高調波成分のレベルが著しく上昇する。 【効果】 損失電流の第3高調波成分のレベルを比較す
ることによって、高電圧ケーブルについて、従来のta
nδ等の比較をするよりも、劣化の程度を明確に確実に
診断できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケーブル絶縁体の劣化
の程度を診断するケーブルの劣化診断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】送電線、配電線等に利用される高電圧ケ
ーブルは高い信頼性が要求される。従って、これらのケ
ーブルは定期的に各種の電気特性検査が行なわれる。ま
た、より信頼性の高い高電圧ケーブルを製造するため
に、環境試験や耐電圧試験が行なわれる。このような場
合にもケーブルの絶縁体についてその絶縁特性等を含め
たケーブルの劣化診断が行なわれる。ケーブルの劣化診
断方法としては、破壊検査と非破壊検査とがある。布設
されたケーブルの定期検査等の場合、被破壊検査を行な
う。
【0003】図7に従来の非破壊検査によるケーブルの
劣化診断方法説明図を示す。図(a)に示したケーブル
1は、シース2、遮蔽3、絶縁体4及び導体5を有して
いる。このケーブル1の絶縁体4についてその劣化診断
を行なう場合、導体5と遮蔽3との間に試験用の高電圧
を印加する。ここで(b)に示すように、ケーブルはコ
ンデンサ6として表わすことができ、電源7を接続する
と、ここに充電電流Iが流れる。ケーブル1が絶縁体4
に劣化のない理想的なコンデンサの場合には、この充電
電流Iは電源電圧と90゜位相がずれたものとなる。し
かしながら、一般には図の(c)に示したような等価回
路でケーブルを表わすことができる。即ち、ケーブルは
コンデンサCxと抵抗Rxとの並列回路で表わすことが
できる。従って、ケーブルの充電電流Iは、コンデンサ
Cxに流れる電流Icと抵抗Rxに流れる電流Irとに
区別できる。この電流IcとIrの大きさの比が、誘電
正接、即ちtanδとして、従来ケーブルの劣化の程度
を評価する指標となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のケーブルの劣化診断方法は、例えば22kV級
程度を越える高圧CVケーブルについては十分に実用的
な指標にならないという問題があった。即ち、例えば既
に布設され使用されている高電圧ケーブルについて、そ
の劣化の程度を診断し、交換を必要とするか否かの判断
を行なうような場合、tanδの差があまり顕著でな
く、健全なケーブルと絶縁劣化が生じたケーブルとを見
分ける明確な線引きが難しい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、高電圧ケーブ
ルについてその絶縁体等の電気特性劣化の程度を非破壊
検査するケーブルの劣化診断方法を提供することを目的
とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1発明は、ケ
ーブルの絶縁体に交流電圧を印加し、その充電電流を測
定して、前記充電電流のうちの容量成分を打ち消して、
損失電流を求め、この損失電流の周波数成分中、第3高
調波成分のレベルを、正常なケーブルのレベルと比較し
て、前記ケーブルの絶縁劣化の程度を判定することを特
徴とするケーブルの劣化診断方法に関する。本発明の第
2発明は、ケーブルの絶縁体に電圧値の異なる少なくと
も2種の交流電圧を印加し、その充電電流を測定して、
前記各充電電流のうちの容量成分を打ち消して、それぞ
れその損失電流を求め、この損失電流の周波数成分中、
第3高調波成分のレベルを相互に比較して、前記ケーブ
ルの絶縁劣化の程度を判定することを特徴とするケーブ
ルの劣化診断方法に関する。
【0006】
【作用】この方法では、試料ケーブルや布設後の被検査
ケーブルの充電電流から容量成分を打ち消して、損失電
流を求め、評価の基準とする。損失電流は周波数解析を
行ない、その周波数成分中、第3高調波成分のレベルに
着目する。同一条件で試験をした場合、正常なケーブル
と劣化したケーブルの第3高調波成分のレベルには、比
較的大きな相違がある。また、劣化したケーブルについ
ては絶縁体に印加する試験電圧が高まると、上記第3高
調波成分のレベルが著しく上昇する。こうして、損失電
流の第3高調波成分のレベルを比較することによって、
高電圧ケーブルについて従来のようにtanδ等の比較
をするよりも健全なケーブルと劣化したケーブルの示す
値が大きく相違し、劣化の程度を明確に確実に診断でき
る。
【0007】
【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。図1は、本発明の方法実施のための測定装置ブ
ロック図である。図において、この実施例では診断対象
となる試料ケーブルをコンデンサCxとして表わし、比
較のための標準コンデンサをコンデンサCsとして表わ
した。これらには電源5により試験用の高電圧が印加さ
れる。これらの充電電流はいずれもシェーリングブリッ
ジ11に入力されるよう結線されている。この装置はこ
の他に、シェーリングブリッジ11の出力を受け入れる
損失電流検出部12、損出電流検出部12の出力から損
失電流の周波数解析を行なう周波数解析部13と、その
結果を表示する表示部14を備えている。
【0008】表示部14には損失電流の解析結果15が
表示される。表示部14は例えばディスプレイやプリン
タ等から構成され、解析結果15がブラウン管上に表示
されたり、印刷用紙上に印刷される。この解析結果15
には、後で図5を用いて説明する損失電流の周波数成分
が表示されている。本発明においては、ここに表示され
たような高調波成分S1,S3,S5,S7のうち第3
高調波成分S3に着目して、そのレベルからケーブルの
劣化診断を行なう。例えば、電源5が60Hzの交流電
圧を発生する場合には、損失電流中の180Hzの成分
に着目して、そのレベルからケーブルの劣化診断を行な
うことになる。
【0009】図2、図3及び図4を用いて、図1に示し
たシェーリングブリッジ11と損失電流検出部12の構
成及び動作を説明する。まず、図2は、図1に示した装
置の試料ケーブル周辺の等価回路である。試料ケーブル
は先に図7を用いて説明したようにコンデンサCxと抵
抗Rxの並列回路から構成されると考えられる。図1に
示した装置では、この試験ケーブルに対し標準コンデン
サCsが並列に電気接続されている。電源5は保護抵抗
rを介して試料ケーブル及び標準コンデンサに対し所定
の高電圧を印加する。なお、上記試料ケーブルのコンデ
ンサCxに流れる電流をIxcとし、抵抗Rxに流れる電
流をIxrとし、標準コンデンサに流れる電流をIsとす
る。図1に示すシェーリングブリッジ11及び損失電流
検出部12においては、例えば次のような処理を行なっ
て損失電流を求める。
【0010】図3に損失電流検出回路ブロック図を示
す。図において、図2に示した試料ケーブルに流れる充
電電流Ixと標準コンデンサに流れる充電電流Isと
は、いずれもI/V変換部21、22に入力する。各I
/V変換部21、22により、各充電電流に対応する信
号電圧が得られる。I/V変換部21の出力信号は、演
算部26に入力する。また、I/V変換部22の出力信
号は2分されて、90゜シフト回路23と位相反転回路
24に入力する。90゜シフト回路23の出力はもう1
つの位相反転回路25に入力し、2つの位相反転回路2
4、25の出力はそれぞれ演算部26に入力する。演算
部26はこれらの信号を受け入れて損失電流Ixrを得る
構成となっている。
【0011】図4に図3の回路の動作原理説明図を示
す。図4の左側部分に示すように、試料ケーブルに流れ
る電流Ixは、その容量成分Ixcと損失電流Ixrのベク
トル和である。ここで、図3に示す位相反転回路24
は、標準コンデンサCsの充電電流Isを180゜位相
反転する。一方、図3に示す90゜シフト回路23と位
相反転回路25とは、標準コンデンサCsの充電電流I
sを90゜シフトさせ電圧信号と同相にし、演算部26
に入力させる。演算部26においては、位相反転回路2
4及び25の入力信号を用いて、図4の中央部分に示す
k×Isに相当する電流ベクトルを求める。このk×I
sは、試料ケーブルの容量成分電流Ixcをベクトル的に
丁度打ち消す大きさの電流である。従って、図4の中央
に示したようなベクトル和を求めれば、損失電流Ixrが
求められる。
【0012】演算部26においてはさらにこの損失電流
Ixrを打ち消すような電流成分Irを得る演算を行な
う。その結果、演算部26の出力はゼロとなり、その出
力をゼロになるようにしたIrを損失電流Ixrとして図
1に示す周波数解析部13に向け出力する。周波数解析
部13においては、このようにして求められた損失電流
Ixrをよく知られた周波数解析装置を用いて解析処理
し、例えば図5に示すような解析結果を得る。
【0013】図5は損失電流の周波数解析結果を示すグ
ラフである。このグラフの横軸は周波数を単位[Hz]
でとり、縦軸は損失電流の周波数成分信号レベルを単位
[dB]でとったものである。このグラフには多数の高
調波成分S1,S3,S5,S7が表れている。基本波
の偶数倍の成分は打ち消されるため奇数倍の成分がこの
解析結果に現われる。ここで、本発明においてはこの解
析結果の中から第3高調波S3のレベルに着目する。本
発明者等の実験によれば、この第3高調波成分のレベル
はケーブル絶縁体の劣化の程度によく追従し、これまで
知られているその他の各種の指標に比べ、より明確に劣
化の度合を判定する基準となることがわかった。
【0014】図6に、実際にケーブルの劣化診断を行な
った場合に得られた2種の指標を比較した説明図を示
す。一方の指標は従来採用されていたtanδ、もう一
方の指標は本発明により採用する第3高調波である。試
料ケーブルにはいずれも、22kVのCVケーブルを使
用した。図において、試料(1)は絶縁体内に水トリー
が認められ交換を必要とするような劣化したケーブルで
ある。また、試料(2)は既に10年間使用されたケー
ブルでまだ健全なケーブルである。また、試料(3)は
製造されたばかりの新品の健全なケーブルである。
【0015】これらについて、試験電圧を1.5kVに
して印加した場合と、4.5kVにして印加した場合に
おけるtanδの変化と第3高調波の変化を比較してい
る。尚、tanδは単位をパーセントで示し、第3高調
波については、ケーブルの条長を考慮に入れるため、第
3高調波のレベルを静電容量で除した値を比較した。こ
の図の電圧特性比と表示した欄は2種の試験電圧におけ
る各指標の値の比を示したものである。
【0016】図6を見てわかるように、試験電圧が1.
5kVの場合でも4.5kVの場合でも、tanδと第
3高調波が、それぞれ劣化の程度に応じて変化し、劣化
診断の指標となることがわかる。尚、この実験に用いた
22kVCVケーブルについて、第3高調波以外の周波
数成分については、このような著しい変化は見られなか
った。また、上記のように、健全なケーブルと実際に劣
化を生じたケーブルとを同じ条件で試験した結果を比較
して第3高調波成分のレベルの変化をとらえることがで
きるが、同一のケーブルについて試験電圧を高めた場合
にも、劣化の程度に応じて第3高調波成分のレベルが著
しく変化する。
【0017】即ち、tanδについては、試験電圧を上
昇させてもそれほど著しい増加は見られないが、第3高
調波については、かなり大きな増加が見られる。従っ
て、高電圧ケーブルほど第3高調波成分のレベルを指標
とする劣化診断の実用性が高いことがわかる。また、試
験電圧を増加させた場合の第3高調波成分のレベルの増
加率について一定の基準値を設けておけば、新品のケー
ブルと比較することなくただちに各ケーブルの絶縁劣化
診断を行なうことも可能である。本発明は以上の実施例
に限定されない。本発明の方法を実施するための測定装
置の構成や解析結果を得る手段については、従来よく知
られている各種の測定手段を用いることが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明した本発明のケーブル劣化診断
方法は、ケーブル絶縁体に交流電圧を印加し、その充電
電流の内の容量成分を打ち消して損失電流を求め、高調
波成分のレベルを比較してケーブルの劣化の程度を判定
するようにしたので、特に高電圧ケーブルについて、従
来の指標に比べその変動が顕著で、確実な信頼性の高い
診断が実施できる。また、同一のケーブルについて2種
の互いに異なる交流電圧を印加し、それぞれの場合の第
3高調波成分のレベルを比較することにより劣化診断を
行なうようにすれば、従来の診断のための指標に比べ
て、より明確な変化をとらえて診断を実施できるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法実施のための測定装置ブロック図
である。
【図2】試料ケーブル周辺の等価回路結線図である。
【図3】損失電流検出回路ブロック図である。
【図4】損失電流検出動作原理説明図である。
【図5】損失電流の周波数解析結果を示すグラフであ
る。
【図6】劣化診断の指標比較説明図である。
【図7】従来のケーブルの劣化診断方法説明図である。
【符号の説明】
5 電源 11 シェーリングブリッジ 12 損失電流検出部 13 周波数解析部 14 表示部 15 解析結果 S3 第3高調波成分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーブルの絶縁体に交流電圧を印加し、
    その充電電流を測定して、 前記充電電流のうちの容量成分を打ち消して、損失電流
    を求め、 この損失電流の周波数成分中、第3高調波成分のレベル
    を、正常なケーブルのレベルと比較して、前記ケーブル
    の絶縁劣化の程度を判定することを特徴とするケーブル
    の劣化診断方法。
  2. 【請求項2】 ケーブルの絶縁体に電圧値の異なる少な
    くとも2種の交流電圧を印加し、その充電電流を測定し
    て、 前記各充電電流のうちの容量成分を打ち消して、それぞ
    れその損失電流を求め、 この損失電流の周波数成分中、第3高調波成分のレベル
    を相互に比較して、前記ケーブルの絶縁劣化の程度を判
    定することを特徴とするケーブルの劣化診断方法。
JP9364192A 1992-03-19 1992-03-19 ケーブルの劣化診断方法 Pending JPH05264642A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1999053329A1 (fr) * 1998-04-14 1999-10-21 The Furukawa Electric Co., Ltd. Procede pour diagnostiquer la deterioration d'un cable electrique
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