JPH09269352A - ケーブル診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定作業の煩雑化を招くことなくケーブル１
１のｔａｎδ測定および部分放電測定を機器の接続のや
り直しを必要とすることなく同時に行えるケーブル診断
方法を提供する。 【解決手段】 交流電圧Ｖが印加されるケーブル１１の
接地線１３を流れる電流とケーブル１１に接続された理
想コンデンサＣを流れる電流との比較によりケーブル１
１のｔａｎδを求めるｔａｎδ計測器１４と、接地線１
３に設けられた変流器１８と、接地線１３から変流器１
８を経て取り出した電気信号からケーブル１１の部分放
電によるパルス信号を検出する部分放電測定器１５とを
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーブルの劣化等
を診断する方法に関し、特にケーブルのｔａｎδおよび
部分放電を同時的に測定することのできるケーブル診断
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁材料に交番電圧を印加したときの電
圧と電流の位相差に基づく誘電正接すなわちｔａｎδの
値は、絶縁材料の全体的な絶縁特性評価の重要な指標と
なる。そのため、ケーブルのｔａｎδを測定することに
より、ケーブルの全体的な絶縁特性を評価することがで
きる。また、絶縁材料の絶縁破壊は、絶縁体中の外傷あ
るいはボイドのような欠陥部分で生じやすく、欠陥部分
に生じる部分放電が破壊の発端となることが多い。その
ため、ケーブルの部分放電開始電圧や部分放電パルスの
電荷量を測定することにより、ケーブルの欠陥部分のよ
うな局部的な絶縁特性を評価することができる。

【０００３】ｔａｎδ測定器の一つに、ｔａｎδがほぼ
零である理想コンデンサを流れる基準電流と、ケーブル
の接地線を流れる接地線電流との比較により、ｔａｎδ
を求めるものがある。他方、部分放電測定器の一つに、
ケーブルの接地線に検出インピーダンスを挿入し、ケー
ブルに交流電圧を印加し、この印加電圧によるケーブル
の絶縁体の局部的な絶縁破壊によって生じる部分放電信
号を検出インピーダンス両端の電圧の変化として検出す
るものがある。ところが、ｔａｎδ測定器では、ケーブ
ルの接地線にインピーダンス素子が挿入されていると、
このインピーダンス素子の影響で、接地線を流れる接地
線電流の位相にずれが生じることから、正確なｔａｎδ
の測定は不可能となる。

【０００４】このことから、このようなｔａｎδ測定器
と、検出インピーダンスの接地線への挿入を不可欠とす
る部分放電測定器とを同時に接続した状態で、正確なｔ
ａｎδ測定および部分放電測定を同時に行うことはでき
なかった。このため、試験電圧を段階的に高めて、ｔａ
ｎδ測定および部分放電測定の両者を行う場合、いずれ
か一方の測定のための計測機器等を接続して所定の試験
電圧に至る測定を行った後、他方の測定のために改めて
所定の計測機器等を接続し直し、再び所定の試験電圧に
至る測定を行っていた。

【０００５】そのために、ｔａｎδ測定および部分放電
測定のための各測定器の接続作業のやり直しが必要とな
ることから、迅速な測定作業が困難になることがあっ
た。また、例えば部分放電測定を試験電圧を段階的に高
めて行なう過程で、ケーブルが試験電圧により破壊され
てしまうと、このケーブルについてのｔａｎδ計測が不
可能となる。

【０００６】このケーブルの破壊原因が例えば局部的な
絶縁破壊によるものかあるいはケーブルの絶縁体の全体
的な絶縁特性によるものかをより正確に判定するには、
破壊に至るまでの印加電圧でのｔａｎδ測定および部分
放電測定の両測定結果が不可欠となる。しかしながら、
ケーブルに破壊が生じてしまうとｔａｎδ測定または部
分放電測定のいずれか一方の測定の実施が不可能になる
ことから、従来では正確な破壊原因の追求が困難にな
る。

【０００７】ケーブルの破壊に至るまでについてのｔａ
ｎδ測定および部分放電測定の両測定結果を得るには、
試験電圧の段階的上昇毎にｔａｎδ測定および部分放電
測定を交互に繰り返すことが考えられるが、この場合、
試験電圧の上昇毎に、ｔａｎδ測定器および部分放電測
定器等を接続し直す必要があり、測定作業が煩雑化す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、測定作業の煩雑化を招くことなくケーブルのｔａｎ
δ測定および部分放電測定を機器の接続のやり直しを必
要とすることなく同時に行えるケーブル診断方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明に係るケーブル診断方法は、ケーブルへ
の印加電圧と前記ケーブルの接地線に流れる電流との関
係から前記ケーブルのｔａｎδを測定する一方、前記接
地線に変流器を装着し、この変流器の出力に基づいて前
記ケーブルで発生する部分放電を測定することを特徴と
する。

【００１０】〈作用〉本発明に係るケーブル診断方法で
は、ｔａｎδ測定のための測定電流が流れる接地線に、
部分放電測定器の検出インピーダンスが直接挿入される
ことはなく、部分放電によるパルス電流を含む電気信号
は、接地線を流れる電流の位相に影響を与えることのな
い変流器を経て部分放電測定器に取り出される。

【００１１】この部分放電測定器は、変流器を経て取り
出された電気信号を従来におけると同様に、検出インピ
ーダンスでの電圧変化に変換することにより放電パルス
信号として検出し、これを表示する。従って、部分放電
測定器により検出された放電パルス信号の開始電圧を観
察することにより、ケーブルの部分放電開始電圧を正確
に測定することができる。また、ｔａｎδ測定器は、イ
ンピーダンス素子のような位相変換素子が設けられてい
ない接地線を流れる接地線電流と、ケーブルへの印加電
圧との関係により、正確なｔａｎδを計測する。

【００１２】従って、ｔａｎδ測定器および部分放電測
定器を交互に取り外したり、接続し直したりすることな
く、両測定器を同時に接続した状態で、正確なｔａｎδ
および部分放電パルスの測定が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係るケーブル診断方法を
適用した具体例１を示す接続図である。ケーブル診断装
置１０は、例えばＣＶケーブルのようなケーブル１１の
診断に使用される。ケーブル診断装置１０は、ケーブル
１１のシース１２に接続された接地線１３に接続された
ｔａｎδ計測器１４と、部分放電測定器１５とを備え
る。ケーブル１１は、その両端末での誤差等の影響を排
除するために、シース１２の両端部で外部導電層が露出
する縁切り部１６が形成されている。シース１２は、こ
の縁切り部１６間で接地線１３を経て接地されている。

【００１４】ケーブル１１の導体１７の一端からは、試
験用商用周波数の交流電圧Ｖが印加される。この交流電
圧Ｖに対し、ケーブル１１の導体１７と縁切り部１６間
のシース１２とでキャパシタンスが構成される。従っ
て、ケーブル１１の絶縁特性に応じた交流電圧との位相
差θを持つ電流が接地線１３を流れる。この接地線１３
を流れる接地線電流を用いて、このケーブル１１のｔａ
ｎδを測定するために、接地線１３にｔａｎδ計測器１
４が挿入されている。このｔａｎδ計測器１４は、接地
線１３を流れる接地線電流と、導体１７から理想コンデ
ンサＣを流れる標準電流との比較により、ｔａｎδを算
出する。ｔａｎδ計測器１４の基本動作原理は、後で述
べる。

【００１５】ケーブル１１に印加される交流電圧Ｖの電
圧の上昇に応じて、各電圧値でのｔａｎδが測定される
が、この印加電圧の上昇に伴ってケーブル１１のシース
１２に局部的な絶縁破壊が生じると、このシース１２か
ら接地線１３を経て部分放電によるパルス電流が流れ
る。このパルス電流を検出するために、接地線１３には
変流器１８が装着されている。変流器１８は、接地線１
３を流れる測定電流の位相に影響を与えることなく、そ
のリード線１９を経て、パルス信号を部分放電測定器１
５に取り出す。

【００１６】部分放電測定器１５は、リード線１９を経
て取り入れたパルス信号し、この放電パルス信号の観察
により、放電開始電圧を知ることができる。

【００１７】図２は、ケーブル１１のｔａｎδを示す電
流−電圧ベクトル図である。図２に示す電流ベクトルＩ
は、接地線１３を流れる接地線電流であり、この電流Ｉ
は、印加電圧Ｖとの位相差がθである。この接地線電流
Ｉは、理想コンデンサＣを流れる電流と同じように、印
加電圧Ｖよりも９０度位相の進んだ電流成分Ｉo と、誘
電体損を生じる印加電圧Ｖと同相の電流成分Ｉr とから
なる。ｔａｎδは、（Ｉr ／Ｉo ）で表される。

【００１８】ｔａｎδ計測器１４は、このｔａｎδを求
めるために、理想コンデンサＣを経て取り入れた基準電
流の値の大きさを変えて、電流成分Ｉo と釣り合う電流
成分Ｉo ′が得られた倍率αを求める。また、理想コン
デンサＣを経て取り入れた基準電流の位相を９０度進め
た電流値Ｉr ′の大きさを変え、この電流値Ｉr ′と電
流成分Ｉo ′との和Ｉ′が電流Ｉと釣り合うところのＩ
r ′が得られた倍率βを求める。この比（β／α）は、
（Ｉr ／Ｉo ）に等しく、これにより従来よく知られて
いるように、ｔａｎδが求められる。

【００１９】本発明のケーブル診断装置１０では、ｔａ
ｎδ計測器１４による計測のための接地線電流が流れる
接地線１３に電流の位相に影響を与えるインピーダンス
素子が挿入されてないことから、正確なｔａｎδが求め
られる。また、接地線１３に装着された変流器１８から
の電気信号により、部分放電測定器１５は部分放電パル
スを表示し、この放電パルスの観察により正確な放電開
始電圧が求められる。

【００２０】このことから、ｔａｎδ計測器１４および
部分放電測定器１５を同時に接続した状態で、ｔａｎδ
および部分放電を同時に測定することができる。従っ
て、印加電圧Ｖを段階的に高める破壊試験においても、
ケーブル１１が絶縁破壊に至るまでの両測定結果を測定
機器の接続替え等を行うことなく、効率的に得ることが
でき、これにより絶縁破壊に至った原因を正確に判定す
ることが可能となる。

【００２１】〈具体例２〉図３は、本発明に係るケーブ
ル診断方法を適用した具体例２を概略的に示す接続図で
ある。図３に示す具体例２では、ケーブル１１のシース
１２は、３つの縁切り部１６により、２つの部分１２Ａ
および１２Ｂに電気的に分離されている。シース部分１
２Ａ、１２Ｂには、接地線１３Ａ、１３Ｂが接続され、
この接地線１３Ａ、１３Ｂに合流して接地線１３とな
り、この接地線１３にはｔａｎδ測定器１４が接続され
ている。また、接地線１３Ａ、１３Ｂには、それぞれ変
流器１８が装着されており、それぞれの変流器１８はリ
ード線１９を経て部分放電測定器１５に接続されてい
る。

【００２２】具体例２のケーブル診断装置１０では、い
ずれか一方の絶縁部すなわち一方のシース部分１２Ａが
結合コンデンサとして作用し、各変流器１８は接地線１
３に流れる測定電流の位相に影響を及ぼすことはない。
従って、ｔａｎδ計測器１４によるｔａｎδの測定を、
具体例１におけると同様に、正確に行うことができる。
また、いずれか一方のシース部分１２Ａに局部的な絶縁
破壊によるパルス電流が流れると、このパルス電流は、
他方のシース部分１２Ｂが結合コンデンサとして作用す
ることから、接地線１３Ａ、１３Ｂ間で閉ループを構成
するよう流れる。これに対し、雑音成分は、接地線１３
Ａ、１３Ｂから接地側へ向けて同方向に流れる。そのた
めに、両変流器１８からのそれぞれのリード線１９を経
て取り入れられた電気信号をそれぞれの雑音成分が相殺
するように差動増幅することにより、雑音成分を除去し
て放電パルス信号のみを取り出すことができることか
ら、放電パルスの観察が一層容易に行える。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るケーブル診断方法では、ｔ
ａｎδ測定のための接地線電流が流れる接地線に、部分
放電測定器の検出インピーダンスが直接挿入されること
はなく、部分放電によるパルス電流を含む電気信号は、
接地線を流れる電流の位相に影響を与えることのない変
流器を経て部分放電測定器に取り出されることから、ｔ
ａｎδ測定器および部分放電測定器を交互に取り外した
り、接続し直したりすることなく、両測定器を同時に接
続した状態で、正確なｔａｎδおよび部分放電パルスの
測定が可能となる。

【００２４】従って、本発明によれば、能率的にｔａｎ
δおよび部分放電パルスの測定が可能となり、試験電圧
を段階的に高めてケーブルが絶縁破壊に至る耐圧試験に
使用することにより、絶縁破壊に至るまでのｔａｎδお
よび部分放電パルスについての測定結果を連続的に得る
ことができることから、絶縁破壊に至ったより正確な原
因の判定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーブル診断方法を適用した具体
例１を概略的に示す接続図である。

【図２】ケーブルのｔａｎδを示す電流−電圧ベクトル
図である。

【図３】本発明に係るケーブル診断方法を適用した具体
例２を概略的に示す接続図である。

【符号の説明】

１０ ケーブル診断装置 １１ ケーブル １２ 絶縁部（シース） １３ 接地線 １４ ｔａｎδ計測器 １５ 部分放電測定器 １６ 縁切り部 １８ 変流器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーブルへの印加電圧と前記ケーブルの
   接地線に流れる電流との関係から前記ケーブルのｔａｎ
   δを測定する一方、前記接地線に変流器を装着し、この
   変流器の出力に基づいて前記ケーブルで発生する部分放
   電を測定することを特徴とするケーブル診断方法。