JPH06331666A - トリプレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法 - Google Patents

トリプレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法

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JPH06331666A
JPH06331666A JP5119494A JP11949493A JPH06331666A JP H06331666 A JPH06331666 A JP H06331666A JP 5119494 A JP5119494 A JP 5119494A JP 11949493 A JP11949493 A JP 11949493A JP H06331666 A JPH06331666 A JP H06331666A
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JP
Japan
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current
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power cable
cable
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JP5119494A
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Toshinari Hashizume
俊成 橋詰
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Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水トリーからの劣化信号に迷走電流が重畳し
ていても、水トリーからの劣化信号に重畳する迷走電流
を排除して真の直流成分電流を検出し、安全でかつ簡単
に絶縁劣化状態を高精度に診断できるようにする。 【構成】 交流電圧の印加されている被測定トリプレッ
クス型電力ケーブルの各相の遮蔽層のそれぞれに接続さ
れる接地線に流れる直流成分電流を検出するとともに、
各相のシース絶縁抵抗を測定し、トリプレックス型電力
ケーブルを構成する3本のケーブルの内最もシース絶縁
抵抗の大きい相を選定し、該相のシース絶縁抵抗値と該
相の測定した直流成分電流値を乗じ、この乗じた値を他
相のシース絶縁抵抗値で除し、得られた値をその相で測
定された直流成分電流値から減じた値が所定電流値と比
較して高いか否かによってトリプレックス型電力ケーブ
ル全体としての絶縁劣化状態を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧が印加されて
いる活線下の電力ケーブルの絶縁劣化診断法に係り、特
に、水トリーによる真の劣化信号(直流電流成分)に重
畳する迷走電流を排除して精度の高い診断を行うことの
できるトリプレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法
に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁材料、特に高分子材料は、使用中に
種々の原因により次第にその絶縁性能が低下する所謂絶
縁劣化現象が生じる。絶縁材料の劣化は、使用される絶
縁材料の種類、使用される場所によって劣化の状態が異
なる。この絶縁材料の劣化状態を知ることは、電力機器
の絶縁破壊事故を予防する上で極めて重要である。架橋
ポリエチレンを絶縁材料とする架橋ポリエチレン絶縁電
力ケーブル(以下、CVケーブルと称する)の絶縁劣化
は、主に、水トリーによることが知られている。したが
って、CVケーブルの絶縁劣化による絶縁破壊事故を未
然に防ぐには、この水トリーの発生を知ることが重要で
ある。従来より布設された電力ケーブルの水トリーを、
活線下で直流成分を検出することによって検知する方法
の開発が行われている。
【0003】従来の診断法には、次の3つの方法があ
る。第1に、例えば、特開昭59−202075号公報
に示される如き方法である。すなわち、活線路で絶縁劣
化診断の対象とする電力ケーブルに交流電圧を印加し、
その接地線電流の中から直流分を検出して、その極性、
大きさ及び時間特性を解析し、水トリーの有無、水トリ
ーの大きさ及び発生方向を検出し、上記ケーブルの使用
継続の可否を判定するものである。
【0004】第2に、例えば、特開昭60−22507
2号公報に示される如き方法である。すなわち、活線路
で絶縁劣化診断の対象とする電力ケーブル線路の接地変
圧器の中性点と大地間から直流分を検出して、その極
性、大きさ及び時間特性を解析し、水トリーの有無、水
トリーの大きさ及び発生方向を検出し、上記ケーブルの
使用継続の可否を判定するものである。
【0005】第3に、例えば、特開昭62−9277号
公報に示される如き方法である。すなわち、活線下ケー
ブルの金属遮蔽層と接地用変圧器の中性線と直流電流測
定器を直接接続し、水トリーにより絶縁体層に発生した
直流分回路を大地から切離して水トリーによる直流分を
測定し、ケーブルの劣化状態を判定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらは、いずれも活
線下においてケーブルの接地線や接地用変圧器の中性点
接地線に流れる電流の中から水トリーからの劣化信号で
ある直流電流成分を検出し、ケーブルの劣化状態を診断
する方法である。しかしながら、従来の第1の方法にあ
っては、電力ケーブルの接地線に流れる直流電流成分を
検出する際に、電力ケーブルのシース絶縁抵抗に依存し
た迷走電流が大地から流入し、接地線に流れる水トリー
からの劣化信号(直流電流成分)に迷走電流が重畳して
しまう。このため、従来の第1の方法にあっては、シー
ス絶縁抵抗が著しく低下したケーブルの劣化状態を判定
することが困難であるという問題点を有している。
【0007】従来の第2の方法にあっては、ケーブルの
シース絶縁抵抗に依存した迷走電流は小さいものの、原
因が明確でない迷走電流が重畳していることが多い。ま
た、実線路では通常、接地用変圧器に複数のケーブルが
接続されており、大きな直流電流成分が検出されても、
劣化ケーブルを特定することができないという問題点を
有している。
【0008】従来の第3の方法にあっては、被測定ケー
ブルの接地線が接地用変圧器と遠く離れている場合な
ど、活線下ケーブルの金属遮蔽層と接地用変圧器の中性
線と直流電流測定器を直接接続することができない場合
があるという問題点を有している。
【0009】本発明は、水トリーからの劣化信号に迷走
電流が重畳していても、水トリーからの劣化信号に重畳
する迷走電流を排除して真の直流成分電流を容易に検出
し、安全でかつ簡単にトリプレックス型電力電力ケーブ
ルの絶縁劣化状態を高精度に診断することのできるトリ
プレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法を提供する
ことを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、トリプレ
ックス型電力ケーブルのシースの絶縁劣化状態が、3本
のケーブルで全く等しく絶縁劣化を生じるのではなく、
3本のケーブルの内1本又は2本のケーブルに絶縁劣化
が生じることによってトリプレックス型電力ケーブル全
体としての絶縁性能が決まること、及びトリプレックス
型電力ケーブルの接地線に流れる迷走電流の大きさがシ
ース絶縁抵抗値に依存していることを見出だし本発明を
なすに至った。すなわち、上記目的を達成するために、
本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断法は、交流電圧の
印加されている被測定トリプレックス型電力ケーブルの
各相の遮蔽層のそれぞれに接続される接地線に流れる直
流成分電流を検出するとともに、各相のシース絶縁抵抗
を測定し、トリプレックス型電力ケーブルを構成する3
本のケーブルの内、最もシース絶縁抵抗の大きい相を選
定し、該相のシース絶縁抵抗値と該相の測定した直流成
分電流値を乗じ、この乗じた値を他相のシース絶縁抵抗
値で除し、得られた値をその相で測定された直流成分電
流値から減じた値が所定の電流値と比較して大きいか否
かによってトリプレックス型電力ケーブル全体としての
絶縁劣化状態を診断するようにしたものである。
【0011】ここで、シース絶縁抵抗の大きい相を選定
したのは、最も水トリー劣化が進行していないと考えら
れ、接地線に流れる直流成分電流のほとんどは迷走電流
と考えられるためである。無論他相を基準に上記計算を
行ってもよい。
【0012】
【作用】トリプレックス型電力ケーブルに交流電圧を印
加して、トリプレックス型電力ケーブルを構成している
3本のケーブルのそれぞれの相のシース絶縁抵抗を測定
し、同時に各相の流れる直流成分電流を検出する。次
に、測定したシース絶縁抵抗に基づき、トリプレックス
型電力ケーブルを構成している3本のケーブルの内、最
もシース絶縁抵抗の大きい相を選定する。この選定した
相では水トリーに起因した真の直流成分電流が生じてい
る確率は非常に小さい。このため測定した直流成分電流
値に、この相のシース絶縁抵抗値を乗じることによって
迷走電流の起電力を求めることができる。この迷走電流
の起電力は他の相でも共通と考えられることから、他の
相のシース絶縁抵抗値で除することによって迷走電流を
求めることができる。この迷走電流を、その相で測定さ
れた直流成分電流値から減じることによって真の直流成
分電流値を求めることができる。この真の直流成分電流
値が所定の電流値より大きい場合に当該トリプレックス
型電力ケーブルの絶縁が劣化していると診断するもので
ある。
【0013】したがって、本発明によると、接地用変圧
器を使用しないで、安全でかつ簡単に測定ができ、水ト
リーからの劣化信号に迷走電流が重畳していても、ケー
ブルの劣化状態を診断することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係るトリプレックス型電力ケ
ーブルの絶縁劣化診断法の実施例について説明する。図
1〜図2には、本発明に係るトリプレックス型電力ケー
ブルの絶縁劣化診断法の一実施例が示されている。
【0015】図において、1は高圧母線で、2はケーブ
ル端末接続部である。このケーブル端末接続部2は、被
測定ケーブルでトリプレックス型電力ケーブル3を高圧
母線1に接続するものである。トリプレックス型電力ケ
ーブル3はケーブル3A、3B、3C(3条)を適当な
ピッチで撚り合わせたトリプレックス型のケーブルであ
る。4(4A、4B、4C)は各ケーブル3A、3B、
3Cのそれぞれの遮蔽層(具体的には、銅遮蔽テープ)
と大地とを接続する接地線である。この接地線4A、4
B、4Cの途中には直流電流成分測定装置5が接続され
ている。この直流電流成分測定装置5は、図3に示す如
き構成を有している。すなわち、接地線4A、4B、4
Cを短絡するスイッチ51A、51B、51Cが挿入さ
れており、このスイッチ51A、51B、51Cに並列
にコンデンサ52A、52B、52Cが接続されてい
る。このスイッチ51A、51B、51Cは、直流電流
成分測定時のみOFFとし、常時はON状態となってい
る。また、このコンデンサ52A、52B、52Cは、
直流電流成分測定時にケーブル3A、3B、3Cの遮蔽
層の交流電位を低くするために挿入されている。
【0016】そして、このコンデンサ52A、52B、
52Cの両端には、地絡時安全装置53と直流電流成分
測定部54が接続されている。直流電流成分測定部54
は、接地線4A、4B、4Cに流れる直流電流成分を測
定する直流電流成分計測部(具体的には、フィルタと増
幅器)と、直流電流成分計測部で測定した直流電流成分
を演算して表示する表示演算部とを有している。この直
流電流成分測定装置54は、各ケーブル3A、3B、3
Cの遮蔽層に所定の電圧(例えば、5V)を印加し、ケ
ーブル3A、3B、3Cの遮蔽層から各ケーブル3A、
3B、3Cのケーブルシースを通って大地側に流れる電
流値を検出することによりケーブルシース絶縁抵抗も測
定することができるようになっている。
【0017】次に、本発明の測定原理について説明す
る。トリプレックス型電力ケーブル1の場合、電力ケー
ブル1を構成する各ケーブル3A、3B、3Cの直流成
分電流値が、共に1nAを超えることはない。また、ト
リプレックス型電力ケーブル1を構成する各ケーブル3
A、3B、3Cの内、シース絶縁抵抗値の小さいケーブ
ルでは、シースの劣化が進行している、あるいは穴が開
いていることが考えられ、水トリー劣化の要因である水
がシース内に侵入している可能性が高く、他のケーブル
よりも水トリー劣化が進行している可能性が高い。さら
に、ケーブル3A、3B、3Cの各迷走電流の大きさ
は、各ケーブル3A、3B、3Cのそれぞれのシース絶
縁抵抗値に依存しているものの、起電力自体は布設状況
がほぼ同一であることから同じと考えられる。そこで、
トリプレックス型電力ケーブル1を構成するケーブル3
A、3B、3Cの3相の内、最もシース絶縁抵抗値の高
い相(例えば、ケーブル3A)を選定する。このシース
絶縁抵抗値の高い相のケーブル3Aは、水トリーによる
絶縁劣化が生じていないと考えられる。すなわち、ケー
ブル3Aのシースに流れる直流成分電流は、迷走電流だ
けであると推察される。
【0018】いま、トリプレックス型電力ケーブル1に
印加されている交流電圧によってケーブル3Aに流れる
直流成分電流値Idc1 を測定する。この測定された直
流成分電流値Idc1 は、迷走電流Is1 とすると、 Idc1 =Is1 ・・・・・・・・・・・・・(1) である。したがって、この測定された直流成分電流値I
dc1 と、ケーブル3Aのシース絶縁抵抗値R1 とか
ら、迷走電流の起電力E1 は、 E1 =Idc1 ×R1 ・・・・・・・・・・・・・(2) と求まる。また、トリプレックス型電力ケーブル1の布
設状況は、トリプレックス型であることから、トリプレ
ックス型電力ケーブル1を構成するケーブル3A、3
B、3Cの各相が共にほぼ同じ条件で布設されていると
考えられる。したがって、ケーブル3Aに流れる直流成
分電流値Idc1 とシース絶縁抵抗値R1 とから求めた
迷走電流の起電力E1 は、他の相のケーブル3B、3C
の迷走電流の起電力E2 、E3 でもある。すなわち、迷
走電流の起電力E2 、E3 は、ケーブル3Aの迷走電流
の起電力E1 と、 E2 =E3 =E1 ・・・・・・・・・・・・・(3) という関係を有している。
【0019】次に、他の相のケーブル3B、3Cに流れ
る迷走電流値Is2 、Is3 は、ケーブル3B、3Cの
迷走電流の起電力E2 、E3 をケーブル3B、3Cのシ
ース絶縁抵抗値R2 、R3 で、 と除することによって求まる。ケーブル3B、3Cの迷
走電流の起電力E2 、E3 は、共にケーブル3Aの迷走
電流の起電力E1 と等しいから、ケーブル3B、3Cに
流れる迷走電流Is2 、Is3 は、ケーブル3Aで求め
た迷走電流の起電力E1 を、ケーブル3B、3Cのシー
ス絶縁抵抗値R2 、R3 で、 と除することによって容易に求まる。ところで、ケーブ
ル3B、3Cに流れる真の直流成分電流値は、ケーブル
3B、3Cに実際に流れる直流成分電流値からケーブル
3B、3Cに流れる迷走電流値を減じることによって求
められる。すなわち、ケーブル3B、3Cに流れる真の
直流成分電流値I2 、I3 は、ケーブル3B、3Cに実
際に流れる直流成分電流の値(測定された直流成分電流
値Idc2 、Idc3 )からケーブル3B、3Cに流れ
る迷走電流値Is2 、Is3 を減じ、 I2 =Idc2 −Is2 ・・・・・・・・・・・・・(8) I3 =Idc3 −Is3 ・・・・・・・・・・・・・(9) と求めることができる。
【0020】一方、ケーブル3B、3Cに流れる迷走電
流値Is2 、Is3 は、(6)式、(7)式に示される
通りであるから、結局、ケーブル3B、3Cに流れる真
の直流成分電流値I2 、I3 は、(6)式、(7)式と
(8)式、(9)式とから、 と求めることができ、このケーブル3B、3Cに流れる
真の直流成分電流値I2、I3 は、ケーブル3B、3C
に流れる迷走電流値Is2 、Is3 を取り除いているの
で、ケーブル3B、3Cの水トリーによる劣化信号とい
うことができる。
【0021】このように、まず、交流電圧の印加されて
いる測定対象であるトリプレックス型電力ケーブルの各
相の遮蔽層のそれぞれに接続される接地線に流れる直流
成分電流を検出するとともに、各相のシース絶縁抵抗を
測定する。そして、トリプレックス型電力ケーブルを構
成する3本のケーブルの内最もシース絶縁抵抗の大きい
相を選定して基準ケーブルとし、この基準ケーブルの遮
蔽層に接続される接地線に流れる直流成分電流値を迷走
電流値としてとらえる。すると、基準ケーブルの遮蔽層
に接続される接地線に流れる直流成分電流値(迷走電
流)と基準ケーブルのシース絶縁抵抗値とを乗じること
によって迷走電流の起電力が求まる。この基準ケーブル
の迷走電流の起電力は、トリプレックス型電力ケーブル
を構成する3本のケーブルの布設状況が同一と考えられ
ることから、トリプレックス型電力ケーブルを構成する
3本のケーブルのそれぞれに共通した迷走電流の起電力
と看做すことができる。
【0022】そこで、この迷走電流の起電力を他の2つ
の相のそれぞれのケーブルのシース絶縁抵抗値で除すこ
とによって他の2つの相のそれぞれの迷走電流値が求ま
る。この求めたそれぞれの迷走電流値を他の2つの相の
遮蔽層に接続される接地線のそれぞれに流れる直流成分
電流値から減じてやれば、他の2つの相の遮蔽層に接続
される接地線のそれぞれに流れる真の直流成分電流値を
求めることができる。この求められた他の2つの相のそ
れぞれの真の直流成分電流値が予め設定されている値
(別途策定した判定基準)よりも大きい場合には、設定
値より大きい値を示した相のケーブルについて水トリー
による絶縁劣化が進み、このまま使用していると絶縁破
壊事故を招来する恐れがあることを知ることができる。
【0023】なお、本実施例においては、トリプレック
ス型電力ケーブルを構成する3本のケーブルの内、最も
シース絶縁抵抗の大きい相を選定して基準ケーブルと
し、この基準ケーブルは水トリーによる絶縁劣化が生じ
ていないと想定し、この基準ケーブルの遮蔽層に接続さ
れる接地線に流れる水トリーによる真の直流成分電流値
1 を0(零)と仮定し、測定された直流成分電流値I
dc1 を全部迷走電流値Is1 としてとらえている(I
dc1 =Is1 )。しかしながら、選定したシース絶縁
抵抗の最も大きい相のケーブルにも水トリーによる絶縁
劣化が生じていると想定してもよい。すなわち、選定し
たシース絶縁抵抗の最も大きい相のケーブル(例えば、
図1におけるケーブル3A)の遮蔽層に接続される接地
線4Aに流れる水トリーによる真の直流成分電流値をI
1 とすると、測定された直流成分電流値Idc1 は、 Idc1 =Is1 +I1 ・・・・・・・・・・・・(12) となる。
【0024】したがって、迷走電流の起電力E1aは、ケ
ーブル3Aの測定された直流成分電流値Idc1 と、ケ
ーブル3Aのシース絶縁抵抗値R1 とから、 E1a=Idc1 ×R1 =(Is1 +I1 )×R1 ・・・・・・(13) と求まる。この水トリーによる真の直流成分電流値I1
を考慮した迷走電流の起電力E1aは、基準ケーブルは水
トリーによる絶縁劣化が生じていないと想定した前記実
施例の迷走電流の起電力E1 より、真の直流成分電流値
1 による分(I1 ×R1)だけ大きくなる。すなわ
ち、 E1a=E1 +(I1 ×R1 ) ・・・・・・・・・・(14) という関係を有している。
【0025】したがって、この水トリーによる真の直流
成分電流値I1 を考慮した迷走電流の起電力E1aの値を
用いて、ケーブル3B、3Cの遮蔽層に接続される接地
線4B、4Cのそれぞれに流れる真の直流成分電流値I
2a、I3aを求めると、(10)式、(11)式から、 と求めることができる。この(10)式、(11)式
と、(15)式、(16)式を比較すると、水トリーに
よる真の直流成分電流値I1 を考慮した迷走電流の起電
力E1aを用いて求めたケーブル3B、3Cの遮蔽層に接
続される接地線4B、4Cのそれぞれに流れる真の直流
成分電流値I2a、I3aは、(I1 ×R1 )/R2 、(I
1 ×R1 )/R3 だけ小さいことが分かる。すなわち、
選定したシース絶縁抵抗の最も大きい相のケーブル(ケ
ーブル3A)に水トリーによる絶縁劣化が生じていない
と想定したときの、ケーブル3B、3Cの遮蔽層に接続
される接地線4B、4Cのそれぞれに流れる真の直流成
分電流値I2 、I3 は、ケーブル3Aの直流成分電流値
Idc1 に水トリーによる真の直流成分電流値I1 を考
慮したときのケーブル3B、3Cの遮蔽層に接続される
接地線4B、4Cのそれぞれに流れる真の直流成分電流
値I2a、I3aよりも大きな値になる。
【0026】したがって、選定したシース絶縁抵抗の最
も大きい相のケーブル(ケーブル3A)に水トリーによ
る絶縁劣化が生じていないと想定して求めた迷走電流の
起電力を基準にして、ケーブル3B、3Cの遮蔽層に接
続される接地線4B、4Cのそれぞれに流れる真の直流
成分電流値I2 、I3 を求め、この求めた真の直流成分
電流値I2 、I3 を用いてトリプレックス型電力ケーブ
ル全体としての絶縁劣化状態を診断しても、トリプレッ
クス型電力ケーブル全体としての絶縁劣化状態を把握す
るに何等の支障も生じさせるものではない。
【0027】このように、本実施例によれば、水トリー
からの劣化信号に迷走電流が重畳していても、トリプレ
ックス型電力ケーブルの劣化状態を容易に診断すること
ができ、接地用変圧器を使用しないで、安全でかつ簡単
にトリプレックス型電力ケーブルの絶縁劣化の測定をす
ることができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、水トリーからの劣化信
号に迷走電流が重畳していても、水トリーからの劣化信
号に重畳する迷走電流を排除して真の直流成分電流を容
易に検出し、安全でかつ簡単にトリプレックス型電力ケ
ーブルの絶縁劣化状態を高精度に診断することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るトリプレックス型電力ケーブルの
絶縁劣化診断法の実施例を示す回路構成図である。
【図2】図1に図示の直流電流成分測定装置の構成図で
ある。
【符号の説明】
1………………………………………………………………
高圧母線 2………………………………………………………………
ケーブル端末接続部 3A,3B,3C……………………………………………
ケーブル 4A,4B,4C……………………………………………
接地線 5………………………………………………………………
直流電流成分測定装置 51A,51B,51C……………………………………
スイッチ 52A,52B,52C……………………………………
コンデンサ 53……………………………………………………………
地絡時安全装置 54……………………………………………………………
直流電流成分測定部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧の印加されている被測定トリプ
    レックス型電力ケーブルの各相の遮蔽層のそれぞれに接
    続される接地線に流れる直流成分電流を検出するととも
    に、各相のシース絶縁抵抗を測定し、トリプレックス型
    電力ケーブルを構成する3本のケーブルの内、最もシー
    ス絶縁抵抗の大きい相を選定し、該相のシース絶縁抵抗
    値と該相の測定した直流成分電流値を乗じ、この乗じた
    値を他相のシース絶縁抵抗値で除し、得られた値をその
    相で測定された直流成分電流値から減じた値が所定の電
    流値と比較して大きいか否かによってトリプレックス型
    電力ケーブル全体としての絶縁劣化状態を診断するトリ
    プレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法。
JP5119494A 1993-05-21 1993-05-21 トリプレックス型電力ケーブルの絶縁劣化診断法 Pending JPH06331666A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015227884A (ja) * 2013-10-25 2015-12-17 一般財団法人 関西電気保安協会 高圧絶縁監視方法および高圧絶縁監視装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015227884A (ja) * 2013-10-25 2015-12-17 一般財団法人 関西電気保安協会 高圧絶縁監視方法および高圧絶縁監視装置

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