JPH0652281B2 - Ｃｖケーブルの水トリー電流検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、活線状態でＣＶケーブル（架橋ポリエチレ
ン絶縁ビニールシースケーブル）の絶縁劣化に基づいて
発生する水トリー電流を測定するのに好適のＣＶケーブ
ルの水トリー電流検出方法に関し、さらに詳しくは、Ｃ
Ｖケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる交
流電流を用いて迷走電流を求め、接地線に流れる総直流
成分から迷走電流を差し引くことにより水トリー電流を
求めるＣＶケーブルの水トリー電流検出方法に関する。

（従来の技術） 第４図、第５図に示すように、たとえば、ＣＶケーブル
１は、導体２を内部半導伝層３で被覆し、外部半導伝層
４と内部半導伝層３との間に絶縁体としての架橋ポリエ
チレン５を介在させ、外部半導伝層４を遮蔽銅テープ６
により被覆してシールドし、その遮蔽銅テープ６に押さ
え布７を巻き、その押さえ布７を絶縁ビニールシース８
により被覆して形成されている。なお、ＣＶケーブル１
には第６図に示すように遮蔽銅テープ６までを一体化し
た構成体を３個設け、その遮蔽銅テープ６を互いに接触
させてその３個の構成体に押さえ布７を巻いて、その押
さえ布７を絶縁ビニールシース８により被覆したＣＶケ
ーブルであるいわゆるトリプレックス形のＣＶケーブル
（ＣＶＴ）もある。符号９は介在物を示す。

このＣＶケーブル１はそれが絶縁劣化すると、第７図に
示すように水トリー電流Ｉ_iが発生する。この第７図に
示す例は、遮蔽銅テープ６の側が＋電位、導体２の側が
−電位である。また、水トリー電流Ｉ_iは図面に示す方
向と逆方向に流れる場合もある。この水トリー電流Ｉ_i
を測定するために、第８図に示すように、高圧配電線10
に一側が接続されかつ他側が負荷に接続されたＣＶケー
ブル１の他側の遮蔽銅テープ６から接地線11を引き出
し、その接地線11の途中に絶縁劣化関係量としての水ト
リー電流Ｉ_iを測定するための測定器12を接続する。こ
の測定器12は検出抵抗13と交流電流Ｉ_ACを除去するため
のフィルタを有する増幅器14および記録装置15とから概
略構成される。

ところが、絶縁ビニールシース８と大地との間には電池
作用起電力Ｅ_S、ＧＰＴ16の接続線17と大地との間には
系統負荷のアンバランスによる商用周波起電力Ｅ_ACがあ
り、ＧＰＴ16の接地部分には電池作用起電力Ｅ_Eがあ
る。この状態を等価回路で示したのが第９図である。こ
の第９図において、Ｒ_iはＣＶケーブル１の架橋ポリエ
チレン５の部分の絶縁抵抗、Ｒ_Sは絶縁ビニールシース
８の部分のシース抵抗であり、起電力Ｅ_i、絶縁抵抗Ｒ_i
と並列にコンデンサＣ_iがあると考えられ、電池作用起
電力Ｅ_S、シース抵抗Ｒ_Sと並列にコンデンサＣ_Sがある
と考えられる。これらの起電力Ｅ_S、Ｅ_E、Ｅ_ACがある
と、迷走電流Ｉ_S、Ｉ_E、交流電流Ｉ_ACが発生し、迷走電
流Ｉ_S、Ｉ_Eが直流電流成分Ｉとして水トリー電流Ｉ_iと
共に測定器12に流れることになる。その第９図に示す等
価回路を直流電流成分Ｉのみに着目して、書き換えて表
現した等価回路が第10図である。

その第10図には、直流電流成分としての迷走電流Ｉ_S、
Ｉ_Eが水トリー電流Ｉ_iと共に流れている状態が示されて
いる。この迷走電流Ｉ_S、Ｉ_Eは抵抗Ｒ_S、Ｒ_Eと電池作用
起電力Ｅ_S、Ｅ_Eによって定まるものであるが、迷走電流
Ｉ_Eは測定器12と大地との間の接地線11aをＧＰＴ16の接
地線17と共用化することにより除去できる。そこで、迷
走電流Ｉ_Sについて考えると、水トリー電流Ｉ_iの起電力
Ｅ_iは通常数ボルト10ボルト程度以下、電池作用起電力
Ｅ_S、Ｅ_Eは0.5ボルト程度以下である。また、絶縁抵抗
Ｒ_iは数十万ＭΩ、シース抵抗Ｒ_Sは通常絶縁抵抗より小
さく、シース抵抗Ｒ_Sが200ＭΩ以上であると迷走電流Ｉ
_Sは2.5ナノアンペア以下であり、これに対して劣化した
ケーブルでは水トリー電流Ｉ_iは10ナノアンペアである
ので、通常の条件下では迷走電流Ｉ_Sを考慮しなくとも
よいが、シース抵抗Ｒ_Sは環境条件その他によって大き
く変動し、シース抵抗Ｒ_Sが200ＭΩ以下になると相対的
に迷走電流Ｉ_Sの寄与する割合が大きくなる。なお、第
８図において、18は電源、19はＣＶケーブル１の一側の
遮蔽銅テープ６から引き出された接地線、20′は測定時
に開放するスイッチである。

（発明が解決しようとする課題） 従って、従来の直流成分のみを検出する測定器12を用い
てＣＶケーブル１の絶縁劣化による絶縁破壊事故を未然
に防止するために、ＣＶケーブル１の絶縁劣化に基づく
水トリー電流Ｉ_iを検出するＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法（たとえば、特開昭59-202075号公報）で
は、迷走電流Ｉ_Sを測定しているのか水トリー電流Ｉ_iを
測定しているのか識別できなくなる。

このような場合、迷走電流Ｉ_Sに影響を受けることなく
水トリー電流Ｉ_iを測定できる方法があれば好ましい。

この発明は、上記観点から為されたもので、ＣＶケーブ
ルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる交流電流を
利用して、迷走電流を測定することにより迷走電流が流
れいても正確に水トリー電流を測定することのできる新
規なＣＶケーブルの水トリー電流検出方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） この発明の請求項１に記載のＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法は、 ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる
交流電流のマキシマム部分とミニマム部分とに重畳して
いる水トリー電流を検出するため、前記交流電流のマキ
シマム部分とミニマム部分とを避けつつ前記交流電流の
少なくとも一周期内でサンプリングして、測定器の基準
ゼロに対する複数個の電流値を求め、この複数個の電流
値を算術平均して、前記交流電流のシフト分として現わ
れる迷走電流を求め、前記接地線に流れる総直流成分か
ら前記迷走電流を差し引くことにより、前記水トリー電
流を求めることを特徴とする。

この発明の請求項２に記載のＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法は、 ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる
交流電流のマキシマム部分とミニマム部分とに重畳して
いる水トリー電流を検出するため、測定器の測定レンジ
を変更して該測定器に入力される交流電流をサチュレー
トさせ、かつ、前記測定器の基準ゼロに対する交流電流
の測定範囲の上限値をＡ、下限値をーＡ、前記基準ゼロ
を境に上側交流波形部のサチュレート幅をＢとすると
き、前記基準ゼロを境に下側交流波形部において、前記
サチュレート幅Ｂに等しいサチュレート幅を与える点で
の前記基準ゼロに対する電流値Ｃを求め、下記の式によ
って、前記交流電流のシフト分として現われる迷走電流
Ｉ_Sを求め、前記接地線に流れる総直流成分から前記迷
走電流を差し引くことにより、前記水トリー電流を求め
ることを特徴とする。

Ｉ_S＝（Ａ＋Ｃ）／２ （実施例） 以下に、この発明に係るＣＶケーブルの水トリー電流検
出方法を図面に参照しつつ説明する。

第１図は請求項１に記載のＣＶケーブルの水トリー電流
検出方法の実施例を示す図であって、この第１図におい
て、符号20は測定器である。この測定器20は、接地線交
流電流検出部21と直流成分電流検出部22とを有する。接
地線交流電流検出部21は入力端子21a、21bを有し、直流
成分電流検出部22は入力端子22a、22bを有する。その入
力端子21aは遮蔽銅６から引き出された接地線11に接続
され、入力端子22bはスイッチ23を介して接地線11に接
続され、入力端子21b、22aは接地線11ａを介してアース
されている。

接地線交流電流検出部21の出力はＡ／Ｄ変換部24を介し
て迷走電流演算部25と直流成分電流演算部26とに入力さ
れ、Ａ／Ｄ変換部24と直流成分電流演算部26との間には
スイッチ27が設けられている。直流成分電流検出部22の
出力はＡ／Ｄ変換部28を介して水トリー電流出力部29に
入力され、この水トリー電流出力部29には迷走電流演算
部25の出力と直流成分電流演算部26の出力とが入力され
る。

接地線交流電流検出部21には、第２図に示す交流電流Ｉ
_ACが入力される。この交流電流Ｉ_ACのマキシマム部分と
ミニマム部分とには、水トリー電流Ｉ_iが高調波成分と
して現われる。この高調波成分は上側交流波形部と下側
交流波形部とで非対称である。水トリー電流Ｉ_iは印加
電圧に対して非線形であり、かつ、極性によって差があ
るからである。すなわち、印加電圧の上昇に伴って水ト
リー電流Ｉ_iは大きくなり、また、その流れる方向が定
まっているからである。一方、迷走電流Ｉ_Sは測定器20
の基準ゼロＫ_Zに対する交流電流Ｉ_ACのシフト分として
現われる。ここで、基準ゼロＫ_Zは測定器20をゼロ調整
してセットしておくものである。

交流電流Ｉ_ACはＡ／Ｄ変換部24によりデジタル値に変換
されて迷走電流演算部25に入力される。迷走電流演算部
25は、交流電流Ｉ_ACの少なくとも一周期内で水トリー電
流Ｉ_iが重畳されているマキシマム部分とミニマム部分
とを避けつつ、測定器20の基準ゼロＫ_Zに対する電流値
をサンプリングする機能を有する。このサンプリング
は、たとえば、交流電流Ｉ_ACの一周期を等しく時分割す
ることによって行う。ここで、そのサンプリング値をＳ
₁〜Ｓ₁₆とする。迷走電流演算部25は、このサンプリン
グ値Ｓ₁〜Ｓ₁₆の総和のうちマキシマム部分とミニマム
部分とを除いてその総和を求め、その集計した個数で除
して、平均値を求める。

このようにして求めた平均値には、水トリー電流Ｉ_iを
含む電流値が除かれているため、得られた平均値は基準
ゼロＫ_Zからのシフト分として現われる迷走電流Ｉ_Sを意
味する値となる。この迷走電流Ｉ_Sを意味する値は、水
トリー電流出力部29に入力される。

この水トリー電流出力部29には、スイッチ23が閉じてい
るとき、直流成分電流検出部22の出力がＡ／Ｄ変換部28
を介して入力される。その直流成分電流検出部22は水ト
リー電流Ｉ_iと迷走電流Ｉ_Sとを含む総直流成分を検出す
る機能を有するもので、交流成分Ｉ_ACを除去するフィル
ターを有している。

水トリー電流出力部29は、その総直流成分から迷走電流
Ｉ_Sを差し引いて、水トリー電流Ｉ_iを求める機能を有
し、このようにして求められた水トリー電流Ｉ_iを意味
する情報は表示部30に向かって出力される。

なお、この実施例では、直流成分電流検出部22の出力に
基づき総直流成分を検出することにしたが、スイッチ23
を開き、かつ、スイッチ27を閉じて、直流電流成分演算
部26を用いて水トリー電流Ｉ_iと迷走電流Ｉ_Sとを含む総
直流成分を交流電流Ｉ_ACの一周期全域に渡ってサンプリ
ングすることにより求め、このようにして求めた総直流
成分から迷走電流Ｉ_Sを差し引くことにより水トリー電
流Ｉ_iを求めてもよい。

このようなサンプリングを数周期に渡って繰り返せば、
より一層正確な水トリー電流Ｉ_iを求めることができ
る。

第３図はこの発明の請求項２に記載の水トリー電流検出
方法の第２の実施例を示す図であって、ＣＶケーブル１
の各相毎に流れる水トリー電流Ｉ_iを正確に測定するた
めの実施例である。

ケーブル１の各相を一括した接地線11に流れる交流電流
Ｉ_ACは各相の不平衡に基づき流れるものであるから、そ
の交流電流Ｉ_ACは、たとえば、最大でも30マイクロアン
ペア程度であるが、ＣＶケーブル１の各相毎に流れる交
流電流Ｉ_ACはたとえば最大30ミリアンペア程度もあり、
この値は水トリー電流Ｉ_iの値がナノアンペア、マイク
ロアンペアであるのに較べてはるかに大きく、請求項１
に記載の方法を用いて各相毎の水トリー電流Ｉ_iを測定
していたのでは、ＣＶケーブル１の各相毎の迷走電流Ｉ
_Sを正確に測定できず、したがって、得られる水トリー
電流Ｉ_iの値が不正確となる。

このような場合には、測定器20の測定レンジを高精度の
側に変更して交流電流Ｉ_ACをサチュレートさせる。そし
て、その測定レンジの上限値をＡ、下限値をーＡとす
る。また、基準ゼロＫ_Zを境に上側交流波形部のサチュ
レート幅をＢとする。交流電流Ｉ_ACの波形は迷走電流Ｉ
_Sを境に対称となることが予想されるから、下流側交流
波形部において、サチューレート幅Ｂに等しいサチュレ
ート幅Ｔを与える点での基準ゼロＫ_Zに対する電流値Ｃ
を求めると、迷走電流Ｉ_Sは下記の式によって求められ
る。

Ｉ_S＝（Ａ＋Ｃ）／２ このようにして求めた迷走電流Ｉ_Sを総直流成分から差
し引けば、水トリー電流Ｉ_iを得る。

なお、このＣＶケーブル１の各相毎に水トリー電流Ｉ_i
を測定する場合、たとえば、Ｒ₁相の水トリー電流Ｉ_iを
測定するときには、Ｒ₂相、Ｒ₃相とＣＶケーブル１との
接続を断っておくものである。

（発明の効果） この発明の請求項１に記載のＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法は、以上説明した方法であるので、交流波形
に重畳されている水トリー電流と迷走電流とを分離して
迷走電流を測定でき、したがって、総直流成分から迷走
電流を差し引くことにより、活線状態でも水トリー電流
そのものを正確に測定できる効果がある。

この発明の請求項２に記載のＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法は、以上説明した方法であるので、接地線に
流れる交流電流が水トリー電流、迷走電流に較べてはる
かに大きい場合であっても、迷走電流を正確に測定する
ことができ、したがって、水トリー電流と迷走電流とを
含む総直流成分から迷走電流を差し引くことにより、活
線状態でも水トリー電流そのものを正確に測定できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の請求項１に記載のＣＶケーブルの水
トリー電流検出方法を説明するための回路図、第２図は
この発明の請求項１に記載のＣＶケーブルの水トリー電
流検出方法を説明するための波形図、第３図はこの発明
の請求項２に記載のＣＶケーブルの水トリー電流検出方
法を説明するための波形図、第４図はこの発明に係るＣ
Ｖケーブルの断面図、第５図はその側面図、第６図はこ
の発明に係る他のＣＶケーブルの断面図、第７図はこの
発明に係る水トリー電流の発生機構の説明図、第８図は
従来の測定器のＣＶケーブルへの接続図、第９図、第10
図はその第８図に示す接続図の等価回路、である。 １…ＣＶケーブル、６…遮蔽銅 11…接地線、20…測定器 21…接地線交流電流検出部 22…直流成分電流検出部、25…迷走電流演算部 Ｉ_AC…交流電流、Ｉ_i…水トリー電流 Ｉ_S…迷走電流、Ｋ_Z…基準ゼロ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接
   地線に流れる交流電流のマキシマム部分とミニマム部分
   とに重畳している水トリー電流を検出するため、前記交
   流電流のマキシマム部分とミニマム部分とを避けつつ前
   記交流電流の少なくとも一周期内でサンプリングして、
   測定器の基準ゼロに対する複数個の電流値を求め、この
   複数個の電流値を算術平均して、前記交流電流のシフト
   分として現われる迷走電流を求め、前記接地線に流れる
   総直流成分から前記迷走電流を差し引くことにより、前
   記水トリー電流を求めることを特徴とするＣＶケーブル
   の水トリー電流検出方法。
2. 【請求項２】ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接
   地線に流れる交流電流のマキシマム部分とミニマム部分
   とに重畳している水トリー電流を検出するため、測定器
   の測定レンジを変更して該測定器に入力される交流電流
   をサチュレートさせ、かつ、該測定器の基準ゼロに対す
   る交流電流の測定レンジの上限値をＡ、下限値をーＡ、
   前記基準ゼロを境に上側交流波形部のサチュレート幅を
   Ｂとするとき、前記基準ゼロを境に下側交流波形部にお
   いて、前記サチュレート幅Ｂに等しいサチュレート幅を
   与える点の前記基準ゼロに対する電流値Ｃを求め、下記
   の式によって、前記交流電流のシフト分として現われる
   迷走電流Ｉ_Sを求め、前記接地線に流れる総直流成分か
   ら前記迷走電流を差し引くことにより、前記水トリー電
   流を求めることを特徴とするＣＶケーブルの水トリー電
   流検出方法。 Ｉ_S＝（Ａ＋Ｃ）／２