JPS6281581A - しやへい断線箇所測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）利用分野 この発明は電力ケーブルのしゃへい断線箇所をケーブル
端末より測定する方法に関する。

（ロ）従来技術及びその問題点 現在、プラスチック絶縁高圧電カケ−プルのしゃへいは
銅テープを絶縁体上に巻回して構成している。しかし、
防食層に欠陥が存在して水分が侵入すると、しやへいが
腐食断線することがある。

原因は水分の侵入であるから断線箇所が完全な高抵抗断
線となることは少なく、通常は１０００〜１０にΩ程度
の導通抵抗をもって前後のしやへいは接がっている。こ
のため、断線しても直ちにケーブルが危険状態にさらさ
れることはない。しかし、不完全な導通状態が何時まで
も保証されるとは限らず、人の感電及びケーブルの電気
破壊へと至る可能性は否定できない。電力ケーブルが単
心ケーブルの場合は特にその危険性が高く、ケーブル保
守上重大な問題である。このため、しやへい断線の事態
が発見されれば直ちにその断線箇所をみつけ出し１冬理
の手を加えなければならない。

上述の場合、従来採られていたしゃへい断線箇所のケー
ブル端末よりの測定方法には（１）容量ブリッジ法、（
１１）伴動検流計法、（１１１）じゃへい交流電圧比較
法、が知られている。

（ｉ）の容量ブリッジ法は、可聴周波数電源を用いた静
電容量測定ブリッジにより、高圧導体とじゃへい間の静
電容量をケーブルの両端末から測定し、その結果得られ
た静電容量比をもって、それぞれの端末からしやへい断
線箇所までの距離比とする方法である。（１１）の伴動
検流計法は、（１）と同様に静電容量比を求めるものの
、可聴周波数電源の代りに直流電源を用い、充電電流を
通じた伴動検流計の振れの比をもって距離比とする方法
である。

上述の（ｉ）と（１１）の方法は、ケーブルしゃへいと
大地間の無視し得ない静電容量のため、測定静電容量は
実際より大きくなり、測定誤差が大きくなる根本的欠陥
があった。加えて、測定に際して可聴周波数電源又は直
流電源をケーブル高圧導体とじゃへい間に接続する必要
から、ケーブルの送電を停止して高圧導体を母線から切
り離さなければならない大きな制約があった。

前記（１１１）のしやへい交流電圧比較法は、上述の欠
点を改善するためのもので、同法その１につき第４図及
び第５図を参照してその内容を説明する。

例示するケーブルは単心電力ケーブルでその高圧導体を
１、ケーブルの一端Ａよシしやへい断線箇所Ｘまでのし
やへいを２Ａ、ケーブルの他端Ｂよりしやへい断線箇所
Ｘまでのしやへいを２Ｂとする。そして、高圧導体１と
じやへい２Ａ間の静電容量を４Ａ、高圧導体ｌとじやへ
い２Ｂ間の静電容量を１Ｂ１しやへい断線箇所Ｘに存在
する値ＲＸのしやへい導通抵抗を３とする。

第４図の（Ｉ）は測定の第１段階としてＡ端において測
定している状態を示し、静電容量５がじゃへい端末と大
地間に挿入され、交流電圧計６により静電容量５の両端
の電圧が測定される。このときケーブルの他端Ｂではし
やへい端末は直接接地され、この結果、しやへい導通抵
抗３は静電容量５に並列に入ることになる。第５図の（
Ｉ）は第４図の（Ｉ）の等価回路を示している。第５図
において、符号Ｅは高圧系統の一線対犬地間電圧を代表
する単相交流電源で、公称電圧の１／１／Ｔの出力電圧
を有する。静電容量５の値はその両端に発生する交流電
圧が安全上の面から５０Ｖ以上にならないように、かつ
そのインビイ−ダンスが１００Ω以下であるように選ば
れる。例えば４０μＦを選んだとすると５０Ｈｚにおけ
るそのインピーダンスは８０Ωである。このインピーダ
ンスに対して交流電圧計６の内部インピーダンスは無視
し得る位高いものとする。この状態において交流電圧計
６により電圧測定値ｅｌを得る。

次に、第・１図の（］ＩＩに示すように、Ａ端における
じゃへい端末を直接接地し、静電容量５および交流電圧
計６を撤去してこれらをＢ端へと移し、Ｂ端においでし
ゃへい端末と大地間に静電容量５と交流電圧計６を挿入
し、またＢ端での直接接地を撤去する。第５図の（ＩＩ
）は第４図の（Ｉ［）の等価回路図で、再びしやへい導
通抵抗３が静電容量５と並列になった状態を示し、この
状態で静電容量５０両端の電圧ｅＢが測定される。

いま、Ａ端とじゃへい断線箇所Ｘ間の距離をＬＡ、Ｂ端
とじゃへい断線箇所Ｘ間の距離をＬｎとすると、ｅＡ／
ｅＢ＝４Ａ／４Ｂ＝Ｌ人／ＬＢ　　が成立する。このだ
め、ｅｌ／ｅＢの比を得られればしやへい断線箇所Ｘの
位置は全長り二（ＬＡ＋ＬＢ）に対して百分率で示せる
ことになる。具体例として次のような前提条件で計算に
よるシミュレーションを行なった結果を第１表に示す。

前提条件： ケープｋ　：　６　ＫＶ　Ｉ　Ｘ　３２５ｍｍ　ＣＶケ
ーブル、単位静電容量０．６１　、、、Ｆ／ｋｍケーブ
ル長Ｌ　　：５０ｍ、１００ｍ、２００ｍ。

５００ｍ、１０００７７１ しやへい導通抵抗値Ｒｘ：、１００Ω、ＩＫΩ。

１０にΩ しやへい断線箇所Ｘの位置： ＬＡ／ＬＢ：ｏ、３ｏ１０．７゜ 静電容量５の値：４０μＦ （但し、しやへいの長さ方向の抵抗はＲＸにくらべて小
さいので無視し、しやへいと大地間の静電容量も静電容
量５に比べて小さいので無視する。） 上掲の表１に示すところでは広範囲にわたってしやへい
断線箇所Ｘの位置を誤差少なく測定できるように考えら
れる。ところが、実際の測定では表１のようにはならな
い。即ち、ｅＡ及びｅＢの値が測定中に静止せず、／Ｊ
１さくなる方向にドリフトして止まるところがない。こ
の現象を無視してｅＡ及びｅＢの値を無理に得ても意味
が無いと思わせる程、その変動は激しい。この現象はし
やへい導通抵抗値Ｒｘが低いほど、ケーブル長りが長い
ほど大きくあられれる。この現象があられれる理由はＲ
ｘで消費する電力による断線箇所Ｘでの温度上昇とそれ
に伴うＲＸの低下である。温度が上れば水分が蒸発して
乾燥し、Ｒｘは上昇するものと一見考えられるが、実際
にはしやへい断線箇所は水分の自由蒸発が可能な状態に
なく、絶縁体の絶縁抵抗一温度特性と同様で、温度が上
昇すると抵抗が下がる。この現象はしゆうれん性でなく
発散性であるからしやへい導通抵抗値Ｒｘがしやへい全
長抵抗値まで低下するまで続く。

しやへい導通抵抗３での消費電力とその抵抗値の関係を
示す一例として次のような実験がある。

即ち、ＩＫΩの抵抗値を示すしやへい断線箇所Ｘに直流
定電流装置から５秒人、２秒切の間欠通電の形で４０ｍ
Ａの電流を流したところ、断線箇所Ｘでの電圧降下は初
期値の４０Ｖから急速に降下し、３０分経過後５Ｖとな
ってほぼ安定した。即ち、ＩＫΩから１２５Ωまで抵抗
値が下ったのである。この例の場合は、電源が定電流装
置であったこと、ケーブルが完全に水没して冷却が良く
行なわれていたことから現象はしゆうれん性に現われた
が、しやへい交流電圧比較法では定電圧電源であるから
現象は発散性になる。この例での初期消費電力は１．１
　＝ｉ　Ｗ、終期は０．１４Ｗであった。

ケーブルに局所的に投入して熱破壊を生せしめる電力損
失は２０Ｗ程度であるが、ケーブルに全く温度上昇スポ
ラトラ生せしめない局所的投入許容電力はこの例から０
．１Ｗ以下と考えなければならない。そこで、しやへい
導通抵抗値ＲＸに発生する電力損失をＯ，ｌＷＫおさえ
られるケーブル長を計算すると第２表のようになる。

第２表； しやへい交流電圧比較法その１゜ 安定測定可能ケーブル長 上述のように、しやへい交流電圧比較法その１には、（
、）ｋ）測定中の電圧が時間と共に低下する現象が起こ
り、確度のあるじやへい断線箇所の測定ができないこと
が多い、（ｂ）上記現象を生じないケーブル長には制限
があって、しやへい導通抵抗が小さい程その長さは短か
くなり、実用性が少ない、という問題があった。

上述の問題点を改良するため、しやへい交流電圧比較法
その２が考案された。この方法は例えしやへい導通抵抗
値Ｒｘが時間的に変動しようとも、時刻を同じくしてケ
ーブル両端で同時電圧測定を行うことでＲＸの変動の影
響から免れようというものである。従って、測定装置と
測定者はケーブル両端において同時に必要である。第６
図において、Ａ端においてじゃへい端末と大地間に挿入
した静電容量を５Ａとし、交流電圧計６Ａによりその両
端の電圧を測定する。一方、Ｂ端においでしゃへい端末
と大地間に挿入した静電容量を５Ｂとし、交流電圧計６
Ｂによりその両端の電圧を交流電圧計６Ａと同時に測定
する。なお、静電容量５Ａと５Ｂの値は等しくする。し
やへい導通抵抗３は大地と直接接がらす、交流電圧計６
Ａで得られた電圧測定値８人と、交流電圧計６Ｂで得ら
れた電圧測定値ｅＢとのベクトル差の電圧がしやへい導
通抵抗３の両端にかかることになる。第７図は第６図の
等価回路を示す。前述の前提条件によってこの方法によ
るシミュレーションの結果を第３表に、また安定測定可
能ケーブル長を第４表に夫第４表： しやへい交流電圧比較法その２゜ 安定測定可能ケーブル長 このしやへい交流電圧比較法その２では安定測定可能ケ
ーブル長は第２表の場合より長い。そのうえ、例えＲＸ
が変動しようとも両端で同時に測定するならその影響か
ら免かれて測定可能限界な無くなる如く想像される。と
ころが、実際には、しやへい断線箇所にかかる電圧が零
でないので電流が流れ、第３表に示すように、安定測定
可能ケーブル長内であっても電圧比ｅＡ／ｅＢが断線箇
所前後のしやへい長の比と合致せず、ＲＸが小になる程
測定誤差が極めて大きくなり、実用にならないことを示
している。

この発明の目的は、ケーブル送電下で、ケープル長によ
る測定制限も無く、しかも誤差少なくしやへい断線箇所
をケーブル端末より測定できる新規なしゃへい断線箇所
測定方法を提供することである。

（）・）問題点を解決するための手段 この発明は、しやへいが断線している測定対象電力ケー
ブルの両端末において当該各しゃへい端と大地間に可変
抵抗を挿入する。そして、前記各しゃへい端と大地間に
あらわれる交流電圧を当該両しゃへい端において同時に
測定しつつ、主に前記可変抵抗のうち一方を調整して前
記各交流電圧の値を等しくし、その時の両可変抵抗値の
逆比を前記各電力ケーブル端末からしやへい断線箇所ま
での距離の比とする。

（ニ）作　用 前記可変抵抗によシ各しやへい端と大地間にあらわれる
交流電圧を等しく調整すると、電力ケーブルのしゃへい
導通抵抗には電流が流れないから安定した測定が短時間
にできる。このときの各可変抵抗値の逆比によシしやへ
い断線箇所を知９得るＯ （ホ）実施例 第１図はこの発明の実施例を示し、第２図は第１図の等
価回路図である。第１図および第２図において、前述の
第４図〜第７図と同一部分には同一符号を付して示して
いる。第１図及び第２図においては、単心電力ケーブル
のＡ端及びＢ端には、しやへい端末と大地間に挿入する
インピーダンスとして可変抵抗７Ａ及び７Ｂが接続され
る。

上記可変抵抗としてはデケード式で０．１Ω〜１０．０
００Ωをカバーできる精密抵抗器が好ましい。但し、ケ
ーブル長が長くなった場合、抵抗での消費電力がその許
容容量をこえることがないように配慮する必要がある。

Ａ端及びＢ端ともに上記精密抵抗器を用いることは経済
的にも運用上からも不利であるので、Ａ端或いはＢ端に
は半固定抵抗として１０００以下の抵抗、例えば５０Ω
の抵抗を置き、Ｂ調成いはＡ端のみに上記精密抵抗器を
置くと良い。このようにすると、実用上は如何なる位置
にじゃへい断線箇所があっても対応測定し得る。なお、
図示されてないが、測定中の電力ケーブルの万一の電気
破壊発生を考慮して、各可変抵抗７Ａ、７Ｂの両端には
アレスタを配備すること、可変抵抗の操作者はしかるべ
き対地絶縁を保つことが望ましい。

いま、Ａ端においでしゃへい端末と大地間に半固定の可
変抵抗７Ａとして５０Ωを挿入し、交流電圧計６Ａによ
りその両端の交流電圧を測定する。

また、Ｂ端においてはしやへい端末と大地間に前記精密
抵抗器の可変抵抗７Ｂを挿入し、交流電圧計７Ｂにより
その両端の交流電圧を測定する０可変抵抗７Ｂの値は最
初、可変抵抗７Ａと同じ５０Ωにするのが良い。ケーブ
ルのＡ端とＢ端間には通信連絡手段が予め設けられてお
り、同手段によって交流電圧計６Ａの電圧測定値８人と
交流電圧計６Ｂの電圧測定値ｅＢとを比較する。そして
、ｅＡくｅＢの場合は直ちに可変抵抗７Ｂを抵抗値の小
さい方向に、ｅ　Ａ　）　ｅ　Ｂ　の場合は可変抵抗７
Ｂを抵抗値の高い方向にシフトする。可変抵抗７Ｂの抵
抗値を変化させることがｅＡＫ影響することは僅かで、
ｅＢに影響することが大きいから、可変抵抗７Ｂの調整
によシ容易にｅ人＝　ｅ　Ｂの条件にもっていくことが
できる。このｅＡ−＝ｅ（３のとき、しやへい断線箇所
のしゃへい導通抵抗３にはその値の如何を問わず電流が
流れないから電力損失も発生せず、安定した測定が短時
間にできる。

これで測定は終了し、可変抵抗７Ａ、７Ｂのこのときの
抵抗値ＲＡ　、ＲＢを記録し、ＬＡ／Ｌｌｌｌ”Ｒｎ　
／　ＲＡ　　の関係式からしやへい断線箇所Ｘの位置を
計算する。なお、ｅＡ、ｅＢ　は参考値であってＸの位
置を求めるのに直接の関係はない。

なお、ＬＡ／ＬＢ　＝ＲＩ３／ＲＡは次のように証明さ
れる。第２図において、静電容量４Ａ、４Ｂの値をＣＡ
、ＣＢとすると、 １＋ＣＡＪ２ＣＢ２ＲＢ２ Ｅ　（ｔＪｊ”　ＣＢ２ＲＢ　２＋ｊωＣａＲｎ）同様
に　；１３二　＝−一−−−−−−−−−−１＋ｕ）２
Ｃｎ”　Ｒｎ２ ；Ａ””ｅＢ　であるためには上式よりＣＡＲＡ二ＣＢ
ＲＩ３ところでＣＡ／　ＣＢ　＝　ＬＡ／　Ｌ　Ｂ　　
であるからＬＡ／ＬＢ二ＲＢ／ＲＡとなる。

上述したこの発明の方法につき、前掲の第１表及び第３
表の場合と同一の前提条件下で計算シミュレーションを
行なった結果を第５表に示す。

第５表： 本発明の方法シミュレーション結果 第５表に示されるように、この発明の方法では、しやへ
い導通抵抗値Ｒｘの如何を問わず、安定測定可能ケーブ
ル長の制限もなしに誤差少なくしやへい断線箇所をケー
ブル端末より測定し得る。

前述の実施例では単心電力ケーブルとして説明した。単
心電力ケーブルの場合は１心のみの充電電流をしやへい
と大地間に挿入した抵抗上の電圧降下として捕捉し得る
のでこのような測定が容易にできる。しかし、しやへい
断線を生じたケーブルが３心電力ケーブルの場合は、３
心の充電電流の総和は零となるので、しやへい端末と大
地間に挿入した如何なるインピーダンス上でも電圧降下
を生じることがなく都合が悪い。そこで、３心電力ケー
ブルの場合に本発明を適用した第２実施例を第３図に示
す。

第３図において、符号１′はしやへい断線箇所Ｘ′を有
する３心電力ケーブルの高圧導体で、３心分並列扱いに
して１本にまとめて示している。

３心電力ケーブルの高圧導体の端末は３心を一括して並
列化し、これと大地との間に単相交流電源Ｅ′を接続し
ている。単相交流電源Ｅ′は高圧系統の電圧とは別の一
端を接地して使用し得る単相交流電源を準備する。この
ため、単相交流電源Ｅ′の電圧値は必ずしもケーブルの
使用領域であった高電圧に固執する必要はなく、測定感
度が許せば任意の値の低電圧でも良い。３心電力ケーブ
ルのＡ′端のしゃへい端末と大地間には半固定の可変抵
抗７’Ａを挿入し、その両端の電圧を交流電圧計６’Ａ
　により測定する。測定方法は前述の単心電力ケーブル
の場合と全く同様で、Ｂ′端のしゃへい端末と大地間に
挿入した可変抵抗７’Ｂ　の両端の電圧を交流電圧計６
’Ｂ　　で測定する。そして、Ａ′端とＢ′端間を通信
連絡手段（図示せず）により連絡をとり、交流電圧計６
’Ａ、６’Ｂ　の電圧測定値ｅ′Ａ、ｅ′Ｂが等しくな
るように可変抵抗７’Ｂ　　を調整する。このときの可
変抵抗７′Ａ。

７’Ｂ　の値Ｒ’Ａ　、　ｔｔ’Ｂを記録し、”Ａ／Ｌ
’ｎ＝Ｒ′１１／Ｒ′Ａの関係からしやへい断線箇所Ｘ
′の位置を求める。この第２実施例の方法は、実系統で
使用中でない単心ケーブルの場合にも適用できる。

（へ）効　果 この発明は次の効果を有する。

（α）　じゃへい導通抵抗に印加される電圧がなくなり
、そこで消費される電力損失も零となる。従って安定し
た状態下で測定値が得られ、可変抵抗調整時の最小単位
の抵抗値と実際の抵抗値の相違だけが測定誤差の要因と
なり、実用上問題にならない程度の誤差しか生じない。

（ｂ）単心ケーブルで通常採用される最大ケーブル長は
１　ｋｍ程度であるが、これを仮に５ｋｍまで延長して
も理論的には測定誤差はほとんど生じない。

したがって、実用的にはケーブル長の如何を問わず測定
できる。

（ｃ）３心ケーブルではケーブル長が長くなることが有
り得るが、別途に用意した単相交流電源を測定用電源と
して使用し、その電圧値を任意にとることで、３心ケー
ブルに対しても誤差少なく測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す図、第２図は第１
図の等価回路図、第３図はこの発明の第２実施例を示す
図、第４図（Ｉ）　（Ｉｆ）は従来使用されているじゃ
へい交流電圧比較法そのｌを示す図、第５図（１）　（
Ｉｆ）は第４図（Ｉ）　（Ｉ）の等価回路図、第６図は
従来使用されているじゃへい交流電圧比較法その２を示
す図、第７図は第６図の等価回路図である。 １、ｌ／　・・・高圧導体。 ２Ａ、２Ｂ、２’Ａ、２’Ｂ・・・しやへい。 ３・・・しやへい導通抵抗。 ４Ａ、４Ｂ、５，５Ａ、５Ｂ・・・静電容量６．６Ａ、
６Ｂ、６’Ａ、６’Ｂ・・・交流電圧計。 ７Ａ、７Ｂ、７’Ａ、７′Ｂ・・・可変抵抗。 Ｅ、Ｅ’　・・単相交流電源。 （外５名） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）しゃへいが断線している測定対象電力ケーブ
   ルの両端末において当該各しゃへい端と大地間に可変抵
   抗を挿入する段階と、 （ｂ）前記測定対象ケーブルへの測定電源からの印加に
   より前記各しゃへい端と大地間にあらわれる交流電圧を
   当該両しゃへい端において同時に測定しつつ、主に前記
   可変抵抗のうちの一方を調整して前記各交流電圧の値を
   等しくする段階と、を含み、 前記交流電圧値が等しくなったときの前記両可変抵抗値
   の逆比を前記各電力ケーブル端末からしゃへい断線箇所
   までの距離の比とする、ことを特徴とするしゃへい断線
   箇所測定方法。 ２、前記測定対象ケーブルは実系統で使用中の単心電力
   ケーブルであり、かつ前記測定電源は当該単心ケーブル
   に接続されている系統高圧である、ことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のしゃへい断線箇所測定方法。 ３、前記測定対象ケーブルは実系統で使用中で無い単心
   電力ケーブル又は３心電力ケーブルであり、かつ前記測
   定電源は当該ケーブルの一端末において高圧導体と大地
   間に接続される単相交流電源である、ことを特徴とする
   特許請求の第１項記載のしゃへい断線箇所測定方法。