JP2001147250A - 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力ケーブル１００のケーブル長に影響を受
けず、高精度に絶縁の劣化の有無・程度を検出し、装置
構成を簡易・小型化できる電力ケーブルの絶縁劣化診断
方法を提供する。 【解決手段】 ＣＶケーブル１００に低周波数の交流電
圧Ｖを印加し、この交流電圧Ｖを印加して得られる損失
電流Ｉとから電圧電流の関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを
求め、この関係式から電力ケーブル１００の劣化程度を
判断しているので、電力ケーブル１００の長さに拘わら
ず局部劣化との緊密な相関が得られ、正確な劣化程度の
診断ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブルの絶
縁劣化状態を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法
に関し、特に未橋絡状態における水トリーの非線形とな
る電気伝導特性を利用して電力ケーブルの絶縁劣化状態
を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電力ケーブルの絶縁劣化
診断方法は、商用周波電圧を印加してｔａｎδから電力
ケーブルの絶縁劣化を診断するｔａｎδ法として特開平
９−３０４４６７号公報に開示されるものがある。この
電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、電気絶縁物（電力
ケーブル）に商用周波電圧を印加してｔａｎδを測定
し、同じ電気絶縁物（電力ケーブル）に超低周波電圧を
印加してｔａｎδを測定し、得られた超低周波数でのｔ
ａｎδ値と、商用周波数でのｔａｎδ値との比を求め、
この比の大きさに基づいて電気絶縁物（電力ケーブル）
を診断するものである。

【０００３】このように従来の電力ケーブルの絶縁劣化
診断方法では、超低周波数でのｔａｎδ値との比、好ま
しくは超低周波数でのｔａｎδ値に対する比を用いるこ
とにより、電気絶縁物（電力ケーブル）の絶縁劣化を正
確に判断することができることとなる。また、他の従来
の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、高調波成分電流
の大きさと高調波電流の重畳位相を測定して電力ケーブ
ルの絶縁劣化を診断する高調波電流測定法として特開平
１０−１９７５９３号公報に開示されるものがあり、こ
れを図７に示す。この図７は従来の電力ケーブルの絶縁
劣化診断方法を実行する測定回路構成図である。

【０００４】この図７において従来の電力ケーブルの絶
縁劣化診断方法は、電力ケーブル１００に電源装置１０
から交流電圧を印加した際に流れる接地線電流から容量
成分を除去し、検出された電流信号からデジタイザ１０
６、計算機１０７等を用いて波形解析を行い高調波成分
を抽出し、高調波成分の大きさと、上記電力ケーブル１
００への印加電圧の基本波に対する当該高調波成分の位
相差の両者を総合的に判断することにより劣化状態及び
劣化程度を判定するものである。具体的には、例えば、
測定対象となる電力ケーブル１００に交流電圧を印加し
たときに得られる高調波成分の大きさと高調波成分の位
相差を、上記高調波成分の大きさと上記高調波成分の位
相差を２軸とする平面上にプロットし、上記プロットさ
れた点が含まれる平面上の領域を判定することにより電
力ケーブル１００の絶縁劣化程度を診断することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力ケーブルの
絶縁劣化診断方法は以上のように構成されていたことか
ら、ｔａｎδ法の場合には充電電流に対する損失電流の
割合により求められるため、部分的に見ると劣化の程度
が同じ電力ケーブル１００であっても長尺物の電力ケー
ブル１００では劣化状態を検出できないという課題を有
する。

【０００６】また、前記従来の高調波電流測定方法にお
いては、電源装置１０側からの高調波成分の影響を受け
易く、この影響を排除するために試験用の電源装置１０
を別途に用いなければならないという課題を有する。ま
た、この電源装置１０は、周波数が高いために大きな容
量が必要となり、装置構成が大きく且つ大重量となる課
題を有する。

【０００７】なお、従来の電力ケーブルの絶縁劣化診断
方法としては、６．６ｋＶ用の電力ケーブルについて絶
縁劣化診断を行う方法が多種多様実用化されているが、
２２ｋＶ用以上の電力ケーブルを絶縁劣化診断する方法
につていは実用化されていない。本発明は、前記課題を
解消するためになされたもので、電力ケーブルのケーブ
ル長に影響を受けず、高精度に絶縁の劣化の有無・程度
を検出し、装置構成を簡易・小型化できる電力ケーブル
の絶縁劣化診断方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電力ケーブ
ルの絶縁劣化診断方法は、電力ケーブルの芯線に測定信
号を入力し、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる検出信
号に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する電
力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記測定信号
を電圧値が異なる複数の低周波の印加電圧とし、前記複
数の低周波信号に対応する複数の損失電流を検出信号と
して検出し、前記複数の印加電圧及び損失電流から電圧
電流特性の関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを求め、前記電
圧電流特性の関係式より電力ケーブルの絶縁劣化状態を
診断するものである。このように本発明においては、低
周波数の交流電圧とこれを印加して得られる損失電流と
から電圧電流の関係式を求め、この関係式から電力ケー
ブルの劣化程度を判断しているので、電力ケーブルの長
さに拘わらず局部劣化との緊密な相関が得られ、正確な
劣化程度の診断ができる。

【０００９】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断方法は必要に応じて、関係式における印加電圧Ｖ
の次数ｎの値に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を
診断するものである。このように本発明においては、低
周波数の交流電圧を印加して得られる損失電流に基づい
て電力ケーブルの劣化程度を判断しているので、簡易且
つ小型・軽量な装置構成で電力ケーブルの劣化程度の診
断ができる。

【００１０】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断方法は必要に応じて、交流絶縁抵抗Ｒx＝ＲＶ^1-n
の比に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する
ものである。このように本発明においては、低周波数の
交流電圧を印加して得られる交流絶縁抵抗Ｒxに基づい
て電力ケーブルの劣化程度を判断しているので、簡易且
つ小型・軽量な装置構成で電力ケーブルの劣化程度の診
断ができる。

【００１１】本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断
方法は、電力ケーブルの芯線に測定信号を入力し、当該
電力ケーブルの遮蔽層に生じる検出信号に基づいて電力
ケーブルの絶縁劣化状態を診断する電力ケーブルの絶縁
劣化診断方法において、前記測定信号を低周波の印加電
圧とし、前記低周波の印加電圧に対応する奇数次高調波
電流を検出信号として検出し、前記奇数次高調波電流よ
り電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断するものである。
このように本発明においては、低周波数の交流電圧を印
加して得られる奇数次高調波電流から電力ケーブルの劣
化程度を判断しているので、電力ケーブルの長さに拘わ
らず局部劣化との緊密な相関が得られ、正確な劣化程度
の診断ができる。

【００１２】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断方法は必要に応じて、請求項２及び３に記載の電
力ケーブルの絶縁劣化診断方法で得られる前記関係式に
おける印加電圧Ｖの次数ｎの値、前記異なる複数の印加
電圧Ｖに対応する前記関係式における各交流絶縁抵抗Ｒ
xの比及び前記請求項４に記載の電力ケーブルの絶縁劣
化診断方法で得られる奇数次高調波電流を任意に組合
せ、この組合せた各値の相互の関係に基づいて劣化状態
診断手段が電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断するもの
である。このように本発明においては、低周波の損失電
流と高調波電流を検出して複数の判断要素に基づいて電
力ケーブルの劣化程度を判断しているので、高精度且つ
総合的な劣化程度の診断ができる。

【００１３】本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断
装置は、電力ケーブルの芯線に測定信号を入力する信号
出力手段と、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる検出信
号を検出する信号検出手段と、当該検出信号に基づいて
電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する劣化状態診断手
段とを備える電力ケーブルの絶縁劣化診断装置におい
て、前記信号出力手段が測定信号として電圧値の異なる
複数の低周波を印加電圧とし、前記検出手段が複数の低
周波信号に対応する複数の損失電流を検出信号として検
出し、前記劣化状態診断手段が複数の印加電圧及び損失
電流から電圧電流特性の関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを
求め、当該電圧電流特性の関係式より電力ケーブルの絶
縁劣化状態を診断するものである。このように本発明に
おいては、低周波数の交流電圧とこれを印加して得られ
る損失電流とから電圧電流の関係式を求め、この関係式
から電力ケーブルの劣化程度を判断しているので、電力
ケーブルの長さに拘わらず局部劣化との緊密な相関が得
られ、正確な劣化程度の診断ができる。

【００１４】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断装置は必要に応じて、劣化状態診断手段が関係式
における印加電圧Ｖの次数ｎの値に基づいて電力ケーブ
ルの絶縁劣化状態を診断するものである。このように本
発明においては、低周波数の交流電圧を印加して得られ
る損失電流に基づいて電力ケーブルの劣化程度を判断し
ているので、簡易且つ小型・軽量な装置構成で電力ケー
ブルの劣化程度の診断ができる。

【００１５】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断装置は必要に応じて、劣化状態診断手段が異なる
複数の印加電圧Ｖに対応する前記関係式から求められる
各交流絶縁抵抗Ｒx＝ＲＶ^1-nの比に基づいて電力ケーブ
ルの絶縁劣化状態を診断するものである。このように本
発明においては、低周波数の交流電圧を印加して得られ
る交流絶縁抵抗Ｒxに基づいて電力ケーブルの劣化程度
を判断しているので、簡易且つ小型・軽量な装置構成で
電力ケーブルの劣化程度の診断ができる。

【００１６】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断装置は、電力ケーブルの芯線に測定信号を入力す
る信号出力手段と、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる
検出信号を検出する信号検出手段と、当該検出信号に基
づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する劣化状態
診断手段とを備える電力ケーブルの絶縁劣化診断装置に
おいて、前記信号出力手段が測定信号として低周波の印
加電圧とし、前記検出手段が低周波の印加電圧に対応す
る奇数次高調波電流を検出信号として検出し、前記劣化
状態診断手段が奇数次高調波電流より電力ケーブルの絶
縁劣化状態を診断するものである。このように本発明に
おいては、低周波数の交流電圧を印加して得られる奇数
次高調波電流から電力ケーブルの劣化程度を判断してい
るので、電力ケーブルの長さに拘わらず局部劣化との緊
密な相関が得られ、正確な劣化程度の診断ができる。

【００１７】また、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣
化診断装置は必要に応じて、請求項７及び８に記載の電
力ケーブルの絶縁劣化診断装置で得られる前記関係式に
おける印加電圧Ｖの次数ｎの値、前記異なる複数の印加
電圧Ｖに対応する前記関係式における各交流絶縁抵抗Ｒ
xの比及び前記請求項９に記載の電力ケーブルの絶縁劣
化診断方法で得られる奇数次高調波電流を任意に組合
せ、この組合せた各値の相互の関係に基づいて劣化状態
診断手段が電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断するもの
である。このように本発明においては、低周波の損失電
流と高周波の高調波電流を検出して複数の判断要素に基
づいて電力ケーブルの劣化程度を判断しているので、高
精度且つ総合的な劣化程度の診断ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（本発明の第１の実施形態）以
下、本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの絶縁
劣化診断装置をその方法と共に図１ないし図５に基づい
て説明する。この図１は本実施形態に係る電力ケーブル
の絶縁劣化診断装置の回路ブロック構成図、図２は図１
記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断装置における動作フ
ローチャートである。

【００１９】前記各図において本実施形態に係る電力ケ
ーブルの絶縁劣化診断装置は、測定の対象となる架橋ポ
リエチレン絶縁ビニルシースケーブル（以下、ＣＶケー
ブル）１００の芯線１１０に低周波数の交流電圧を印加
する低周波電源１と、この低周波電源１から印加される
交流電圧により前記ＣＶケーブル１００の遮蔽層１２０
に流れる損失電流を検出するブリッジ回路２と、このブ
リッジ回路２から出力される損失電流及び低周波電源１
から印加される交流電圧により電圧電流特性を演算する
電圧電流特性演算部３と、前記低周波電源１の印加電圧
値を制御し、前記ブリッジ回路２の出力電流の周波数を
切換えを制御すると共に電圧電流特性演算部３の演算動
作を制御する制御部４と、前記電圧電流特性演算部３で
演算された電圧電流特性に基づいてＣＶケーブル１００
の劣化を判断する劣化判断部５と、前記ブリッジ回路２
から切換えられた出力される高調波電流に基づいてＣＶ
ケーブル１００の劣化を判断する高調波電流判断部６
と、この劣化判断部５及び高調波電流判断部６の各判断
結果に基づいてＣＶケーブル１００の劣化状態を診断す
る劣化状態診断部７とを備える構成である。

【００２０】前記低周波電源１は、商用周波数より低い
周波数で勝つ低歪み（歪率０．５〜０．１以下）の交流
電圧を前記制御部４の制御に基づいて任意の複数の電圧
値として出力する構成である。前記ブリッジ回路２は、
標準コンデンサＣsと可変抵抗ＲV及び可変コンデンサＣ
Vの並列回路とを接点２ａで接続して直列回路とし、Ｃ
Ｖケーブル１００と可変抵抗Ｒｄとを接点２ｂで接続し
て直列回路とし、前記各直列回路を並列接続すると共に
前記各接点２ａ、２ｂ間に差動アンプ２１を橋絡接続す
る構成である。このＣＶケーブル１００の芯線１１０と
遮蔽層１２０とが絶縁層（図示を省略）を介して配設さ
れて静電容量を形成していることから、コンデンサと可
変抵抗とが直列に接続された構成となる。

【００２１】前記差動アンプ２１は、狭帯域のバンドパ
スフィルタが内蔵されており、このバンドパスフィルタ
の中心周波数を前記制御部４の制御により任意に選択で
きるように構成される。なお、この差動アンプ２１に代
えて、前記接点２ａ、２ｂとの間に超狭帯域の選択増幅
器（ロックインアンプ）を接続して構成することもでき
る。

【００２２】前記電圧電流特性演算部３は、制御部４で
設定されて低周波電源１から出力される交流電圧の印加
電圧値Ｖと、この印加電圧値Ｖに基づいて生じる差動ア
ンプ２１から出力される損失電流Ｉとに基づいて電圧電
流特性の関係式Ｉ＝ａ・Ｖⁿを演算する構成である。こ
こで、印加電圧値Ｖの次数ｎが１の場合には、前記関係
式はオームの法則に従う。この場合に交流損失抵抗をＲ
とすると、定数ａは（１／Ｒ）となる。

【００２３】前記劣化判断部５は、前記関係式における
印加電圧値Ｖの次数ｎの値に基づいてＣＶケーブル１０
０の劣化状態を判断する電圧次数判断部５１と、前記関
係式の損失抵抗Ｒにおける前記複数の印加電圧値Ｖ1、
Ｖ2に対応する各交流絶縁抵抗Ｒxの各値Ｒ1、Ｒ2の比に
基づいてＣＶケーブル１００の劣化状態を判断する絶縁
抵抗判断部５２とを備える構成である。

【００２４】前記電圧次数判断部５１は、印加電圧値Ｖ
の次数ｎが大きくなる程ＣＶケーブル１００の絶縁劣化
が大きいと判断する。また、前記絶縁抵抗判断部５２
は、複数の交流電圧値が印加された場合に、これに対応
する交流絶縁抵抗Ｒxの各値Ｒ1、Ｒ2との比から絶縁劣
化を判断する。この低周波の交流電圧が２つの場合に、
この印加電圧の値をＶ1、Ｖ2（Ｖ1＜Ｖ2）とすると、前
記関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿは以下のように表され
る。

【００２５】 Ｒ1＝Ｖ1／（１／Ｒ）・Ｖ1ⁿ＝Ｒ・Ｖ1^1-n Ｒ2＝Ｖ2／（１／Ｒ）・Ｖ2ⁿ＝Ｒ・Ｖ2^1-n となる。従って、印加電圧Ｖ1、Ｖ2の比を（１−ｎ）乗
した値がＲ1とＲ2の比で表されることが解る。

【００２６】前記劣化状態診断部７は、前記電圧次数判
断部５１、絶縁抵抗判断部５２、高調波電流判断部６の
各判断を予め設定された診断基準に基づいて総合的にＣ
Ｖケーブル１００の劣化状態を診断する構成である。次
に、前記構成に基づく本実施形態に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置の診断動作について説明する。まず、
制御部４の制御により低周波電源１は所定の周波数（例
えば、３０Ｈｚ）の交流電圧を出力してブリッジ回路２
に印加する（ステップ１）。

【００２７】このブリッジ回路２に印加された低周波数
の交流電圧は、ＣＶケーブル１００と共に可変抵抗Ｒd
に印加され、標準コンデンサＣS、可変抵抗ＲV及び可変
抵抗ＣVに印加される。この低周波数の交流電圧がブリ
ッジ回路２に印加された状態で、可変抵抗Ｒv、Ｒd及び
可変容量コンデンサＣVを調整してブリッジ回路２の平
衡状態とする。

【００２８】この低周波数の交流電圧の印加に基づいて
前記ＣＶケーブル１００の芯線１１０及び遮蔽層１２０
間における絶縁劣化により損失電流、高調波電流が生じ
る。この絶縁劣化に基づく信号は、未橋絡な状態の水ト
リーによって変化することから、この水トリーの程度に
応じた損失電流及び高調波電流が発生することとなる。
この低周波数の交流電圧がブリッジ回路２に印加され、
ブリッジ回路２が平衡状態とされた後、交流電圧により
生じる低周波の損失電流Ｉを検出するか、高調波電流を
検出するかのいづれかを判断する（ステップ２）。

【００２９】前記ステップ２で損失電流Ｉを検出すると
判断された場合には、制御部４はブリッジ回路２に内蔵
されるバンドパスフィルタの中心周波数を低周波が通過
するように選択し、差動アンプ２１が損失電流Ｉを検出
して出力する（ステップ３）。また、前記ステップ２で
高調波電流を検出すると判断された場合には、制御部４
が前記バンドパスフィルタの中心周波数を高調波が通過
するように選択し、差動アンプ２１が高調波電流を検出
して出力する（ステップ４）。

【００３０】前記検出された損失電流Ｉが電圧電流特性
演算部３に入力され、この電圧電流特性演算部３は所定
数の損失電流Ｉが入力されたか否かを判断する（ステッ
プ５）。この損失電流Ｉが所定数入力されていないと判
断されていない場合には、制御部４が前記交流電圧にお
ける印加電圧を変化させるように制御する（ステップ
６）。この制御により低周波電源１からブリッジ回路２
へ変化後の低周波の交流電圧が印加されて前記動作を繰
り返す（ステップ１ないし６）。

【００３１】前記ステップ５において損失電流Ｉが所定
数入力されたと電圧電流特性演算部３が判断した場合に
は、この電圧電流特性演算部３は複数の印加電圧Ｖとこ
れに対応する損失電流Ｉとから電圧・電流特性の関係式
Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを演算する（ステップ７）。この
演算された関係式に基づいて電圧次数判断部５１及び絶
縁抵抗判断部５２が各々次数ｎ及び交流絶縁抵抗Ｒの比
を基準としてＣＶケーブル１００の絶縁劣化を判断する
（ステップ８１、８２）。また、前記ステップ４で差動
アンプ２１から出力される３次高調波電流に基づいて高
調波電流判断部６がＣＶケーブル１００の絶縁劣化を判
断する（ステップ８３）。

【００３２】この各判断結果に基づいて劣化状態診断部
７はＣＶケーブル１００の絶縁劣化の程度及び有無を推
定絶縁破壊電圧値として診断する（ステップ９）。この
ように同一の回路構成で低周波の損失電流と高周波の任
意の次数の高調波電流を検出して電力ケーブル劣化の判
断要素とできることから、劣化したＣＶケーブル１００
の残りの絶縁耐圧を推定することができることとなり、
より高精度且つ総合的な診断が可能となる。

【００３３】（本発明の他の実施形態）図６は本発明の
他の実施形態に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断装置の
回路ブロック構成図を示す。同図において本実施形態に
係る電力ケーブルの絶縁劣化診断装置は、前記図１に記
載の電力ケーブルの絶縁劣化診断装置と同様に低歪みの
低周波電源１、電圧電流特性演算部３、制御部４、劣化
判断部５、高調波電流判断部６、劣化状態診断部７を共
通して備え、この構成に加え、ロックインアンプ２０を
備える構成である。

【００３４】このようにダイナミックリザーブが非常に
大きく取ることができるロックインアンプ２０を用いる
ことにより、低歪み電源である低周波電源１を用いたこ
とと相俟って、図１の実施形態では必要であった標準コ
ンデンサＣｓが不要となり、簡易な装置構成と共に高精
度に高調波電流を測定してＣＶケーブル１００の劣化程
度を正確に診断できる。

【００３５】なお、前記各実施形態においては、電圧電
流特性の関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖ ⁿの次数ｎ及び交流
絶縁抵抗Ｒの比と、低周波印加電圧を印加することによ
り生じる奇数次高調波電流とをＣＶケーブル１００の劣
化程度の判断要素としたが、いづれか１つ又は任意の組
合せを判断要素とすることもできる。この場合にはこの
判断要素に応じて、差動アンプ２１、ロックインアンプ
２０が不要となり、また電圧次数判断部５１、絶縁抵抗
判断部５２、高調波電流判断部６のいづれか１つ又は２
つを対応させて設ける構成となる。

【００３６】

【実施例】前記低周波電源１から印加される低周波電圧
を用いてＣＶケーブルの劣化状態を診断できることを実
験データに基づいて説明する。この実験結果を図３ない
し図５に印加電圧及び損失電流の電圧電流特性図として
示す。前記実験において使用するＣＶケーブル１００
は、Ｎｏ．１が新品の２２ｋＶＣＶケーブル（ＥＥ構
造）、Ｎｏ．２が既設の２２ｋＶＣＶケーブル（ＥＥ構
造）、Ｎｏ．３が既設の６．６ｋＶＣＶケーブル（ＥＥ
構造）、Ｎｏ．４及びＮｏ．５が目視で水トリーの存在
を確認できる６．６ｋＶＣＶケーブル（ＥＴ構造）のも
のを使用した。前記ＣＶケーブルの有効絶縁長は、新品
の２２ｋＶＣＶケーブルについては２ｍとし、これ以外
のものは総て４ｍとする。

【００３７】前記実験の測定条件は、３次高調波電流、
損失電流を測定するために印加電圧をＡＣｌ〜１２．７
ｋＶとし、印加周波数を３．５〜３０Ｈｚとした。ま
た、直流漏れ電流を測定測定するために印加電圧をＤＣ
−１０〜−３０ｋＶとした。前記実験の測定結果を３次
高調波電流と損失電流の周波数依存性、３次高調波電流
と損失電流の電圧依存性、直流漏れ電流にわけて説明す
る。

【００３８】まず、３次高調波電流と損失電流の周波数
依存性については、各試料Ｎｏ．１ないしＮｏ．５に
６，９００Ｖ印加した場合の３次高調波電流と損失電流
の周波数依存性を図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。３次高調
波電流については、周波数が低いほど、水トリーの存在
が確認されているＢタイプ（Ｎｏ．４及びＮｏ．５）と
それ以外のＡタイプ（Ｎｏ．１ないしＮｏ．３）の違い
が明確になっていることがわかる。

【００３９】損失電流については，いずれの試料におい
ても周波数に比例（Ｉ_R∝ｆ）して増大する傾向があ
り、３．５〜３０Ｈｚの範囲では特異点は確認できな
い。しかし、得られた値を比較するとＡタイプ（Ｎｏ．
１ないしＮｏ．３）よりＢタイプ（Ｎｏ．４及びＮｏ．
５）の損失電流が２桁程度大きくなっており、違いが明
確に現れている。

【００４０】次に３次高調波電流と損失電流の電圧依存
性については、各試料Ｎｏ．１ないしＮｏ．５）に３０
Ｈｚを印加した場合の３次高調波電流と、７．５Ｈｚを
印加した場合の損失電流の電圧依存性を図４（Ａ）、
（Ｂ）に示す。３次高調波電流については、電圧が高く
なるほど大きくなる傾向があり、Ｂタイプ（Ｎｏ．４及
びＮｏ．５）ではその傾向が顕著に現れている。

【００４１】損失電流についても、Ａタイプ（Ｎｏ．１
ないしＮｏ．３）、Ｂタイプ（Ｎｏ．４及びＮｏ．５）
で明確な差が確認できる。また、図４（Ｂ）に示す両対
数プロットでは全ての試料Ｎｏ．１ないしＮｏ．５にお
いてほぼ直線性があることから、損失電流が電圧のｎ乗
に比例して増大する傾向があることがわかる。そこで、
このｎ値を算出してみると、Ａタイプ（Ｎｏ．１ないし
Ｎｏ．３）ではほぼ１となりオーム則に従うが、水トリ
ーの存在が明らかであるＢタイプ（Ｎｏ．４及びＮｏ．
５）では１．５〜１．８と大きくなり、オーム則には従
わないことがわかる。

【００４２】さらに、直流漏れ電流については、各試料
Ｎｏ．１ないしＮｏ．５にＤＣ−３０ｋＶまでの印加を
行ったが、観測された漏れ電流は１ｎＡ未満であった。
従って、今回用いた試料Ｎｏ．１ないしＮｏ．５には橋
絡水トリーは含まれず、存在する水トリーは、全て未橋
絡状態であるものと推定される。前記実験における遮断
電圧との関係については説明する。直流漏れ電流測定後
に行った前駆遮断試験の結果との関係について検討を行
うに際しては、試料Ｎｏ．１ないしＮｏ．５の絶縁厚が
それぞれ異なるために、電圧ではなく電界で整理して相
関分析を行った。電界は各試料の正味の絶縁厚から、平
均電界を求めた。なお、試料Ｎｏ．１については新品ケ
ーブルのため前駆遮断試験は行っていない。

【００４３】分析結果を図５（Ａ）、（Ｂ）に示すが、
約２ｋＶ／ｍｍ印加時の３次高調波電流および損失電流
の電圧依存性（ｎ値）と遮断電界との相関係数が０．９
７以上と非常に高い相関が得られた。従来より未橋絡水
トリーにおいては、遮断電圧と水トリー長との間には相
関があると言われており、さらに、水トリーは、非線形
抵抗特性を示すことが確認されている。これらのことに
基づいて考察すると、水トリーが長いものほど水トリー
にかかる電界が大きくなるため非線形特性が大きくな
り、これに伴い、奇数次高調波電流及び損失電流の電圧
依存性が大きくなるものと考えられる。このように考え
れば、遮断電界と３次高調波電流、損失電流の電圧依存
性との相関を説明することができる。

【００４４】従って、低周波電圧を用い３次高調波電流
と損失電流を測定する方法は、未橘絡水トリーの検出を
必要とされる２２ｋＶ以上のケーブル劣化診断法に適用
できる可能性が高いことが示された。以上のことから、
劣化したＣＶケーブルと劣化していいないＣＶケーブル
とでは、図３及び図４では低周波損失電流、３次高調波
電流とも明確に差が表れており、さらに、図５では３次
高調波電流の大きさ或いは低周波損失電流の電圧依存性
と破壊電界との相関が非常に高く、絶縁劣化の度合いを
的確に評価できることが解る。

【００４５】なお、この測定は低周波電圧のみを印加し
た状態で実施しているが、ＣＶケーブルの導体側或いは
接地線側から低周波電圧（ただし、１００Ｖ以下程度の
電圧）を重畳しての測定も可能なため、活線状態での絶
縁劣化にも適応可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明においては、低周波数の交流電圧
とこれを印加して得られる損失電流とから電圧電流の関
係式を求め、この関係式から電力ケーブルの劣化程度を
判断しているので、電力ケーブルの長さに拘わらず局部
劣化との緊密な相関が得られ、正確な劣化程度の診断が
できるという効果を奏する。

【００４７】また、本発明においては、低周波数の交流
電圧を印加して得られる損失電流に基づいて電力ケーブ
ルの劣化程度を判断しているので、簡易且つ小型・軽量
な装置構成で電力ケーブルの劣化程度の診断ができると
いう効果を有する。また、本発明においては、低周波数
の交流電圧を印加して得られる交流絶縁抵抗に基づいて
電力ケーブルの劣化程度を判断しているので、簡易且つ
小型・軽量な装置構成で電力ケーブルの劣化程度の診断
ができるという効果を有する。

【００４８】また、本発明においては、低周波数の交流
電圧を印加して得られる奇数次高調波電流から電力ケー
ブルの劣化程度を判断しているので、電力ケーブルの長
さに拘わらず局部劣化との緊密な相関が得られ、正確な
劣化程度の診断ができる。また、本発明においては、低
周波の損失電流と高調波電流を検出して複数の判断要素
に基づいて電力ケーブルの劣化程度を判断しているの
で、高精度且つ総合的な劣化程度の診断ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置の回路ブロック構成図である。

【図２】図１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断装置に
おける動作フローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置を用いた実験による３次高調波電流及
び損失電流の各周波数依存性の特性図である。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置を用いた実験による３次高調波電流及
び損失電流の電圧依存性の特性図である。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置を用いた実験による３次高調波電流に
対する遮断電界の特性図である。

【図６】本発明の他の実施形態に係る電力ケーブルの絶
縁劣化診断装置における回路ブロック図である。

【図７】従来の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を実行
する測定回路構成図である。

【符号の説明】

１ 低周波電源 ２、１０４ ブリッジ回路 ２ａ、２ｂ 接点 ３ 電圧電流特性演算部 ４ 制御部 ５ 劣化判断部 ６ 高調波電流判断部 ７ 劣化状態診断部 １０ 電源装置 ２０ ロックインアンプ ２１ 差動アンプ ５１ 電圧次数判断部 ５２ 絶縁抵抗判断部 １００ ＣＶケーブル（電力ケーブル） １０２ 標準コンデンサ １０５ 分圧器 １０６ デジタイザ １０７ 計算機 １１０ 芯線 １２０ 遮蔽層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦野 幸治 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５−33 住 友電気工業株式会社内 (72)発明者 上野 啓人 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５−33 住 友電気工業株式会社内 (72)発明者 蒲原 弘昭 福岡県久留米市南町660 大電株式会社内 (72)発明者 工藤 喜則 福岡県久留米市南町660 大電株式会社内 (72)発明者 伊藤 彰 福岡県久留米市南町660 大電株式会社内 Ｆターム(参考） 2G014 AA24 AB33 AC18 2G015 AA27 BA04 CA20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力ケーブルの芯線に測定信号を入力
   し、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる検出信号に基づ
   いて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する電力ケーブ
   ルの絶縁劣化診断方法において、 前記測定信号を電圧値が異なる複数の低周波の印加電圧
   とし、 前記複数の低周波信号に対応する複数の損失電流を検出
   信号として検出し、 前記複数の印加電圧及び損失電流から電圧電流特性の関
   係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを求め、 前記電圧電流特性の関係式より電力ケーブルの絶縁劣化
   状態を診断することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣
   化診断方法。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の電力ケーブルの絶
   縁劣化診断方法において、 前記関係式における印加電圧Ｖの次数ｎの値に基づいて
   電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とす
   る電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の電力ケーブルの絶
   縁劣化診断方法において、 前記異なる複数の印加電圧Ｖに対応する前記関係式から
   求められる各交流絶縁抵抗Ｒx＝ＲＶ^1-nの比に基づいて
   電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とす
   る電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
4. 【請求項４】 電力ケーブルの芯線に測定信号を入力
   し、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる検出信号に基づ
   いて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する電力ケーブ
   ルの絶縁劣化診断方法において、 前記測定信号を低周波の印加電圧とし、 前記低周波の印加電圧に対応する奇数次高調波電流を検
   出信号として検出し、 前記奇数次高調波電流より電力ケーブルの絶縁劣化状態
   を診断することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診
   断方法。
5. 【請求項５】 前記請求項２及び３に記載の電力ケーブ
   ルの絶縁劣化診断方法で得られる前記関係式における印
   加電圧Ｖの次数ｎの値、前記異なる複数の印加電圧Ｖに
   対応する前記関係式における各交流絶縁抵抗Ｒの比及び
   前記請求項４に記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法
   で得られる奇数次高調波電流を任意に組合せ、この組合
   せた各値の相互の関係に基づいて劣化状態診断手段が電
   力ケーブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とする
   電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
6. 【請求項６】 電力ケーブルの芯線に測定信号を入力す
   る信号出力手段と、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる
   検出信号を検出する信号検出手段と、当該検出信号に基
   づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する劣化状態
   診断手段とを備える電力ケーブルの絶縁劣化診断装置に
   おいて、 前記信号出力手段が測定信号として電圧値の異なる複数
   の低周波を印加電圧とし、 前記検出手段が複数の低周波信号に対応する複数の損失
   電流を検出信号として検出し、 前記劣化状態診断手段が複数の印加電圧及び損失電流か
   ら電圧電流特性の関係式Ｉ＝（１／Ｒ）・Ｖⁿを求め、
   当該電圧電流特性の関係式より電力ケーブルの絶縁劣化
   状態を診断することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣
   化診断装置。
7. 【請求項７】 前記請求項６に記載の電力ケーブルの絶
   縁劣化診断装置において、 前記劣化状態診断手段が関係式における印加電圧Ｖの次
   数ｎの値に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断
   することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診断装
   置。
8. 【請求項８】 前記請求項６に記載の電力ケーブルの絶
   縁劣化診断装置において、 前記劣化状態診断手段が異なる複数の印加電圧Ｖに対応
   する前記関係式から求められる各交流絶縁抵抗Ｒxの比
   に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断すること
   を特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診断装置。
9. 【請求項９】 電力ケーブルの芯線に測定信号を入力す
   る信号出力手段と、当該電力ケーブルの遮蔽層に生じる
   検出信号を検出する信号検出手段と、当該検出信号に基
   づいて電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する劣化状態
   診断手段とを備える電力ケーブルの絶縁劣化診断装置に
   おいて、 前記信号出力手段が測定信号として電圧値の異なる複数
   の低周波を印加電圧とし、 前記検出手段が低周波の印加電圧に対応する奇数次高調
   波電流を検出信号として検出し、 前記劣化状態診断手段が奇数次高調波電流より電力ケー
   ブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とする電力ケ
   ーブルの絶縁劣化診断装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項７及び８に記載の電力ケー
    ブルの絶縁劣化診断装置で得られる前記関係式における
    印加電圧Ｖの次数ｎの値、前記異なる複数の印加電圧Ｖ
    に対応する前記関係式における各交流絶縁抵抗Ｒの比及
    び前記請求項９に記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方
    法で得られる奇数次高調波電流を任意に組合せ、この組
    合せた各値の相互の関係に基づいて劣化状態診断手段が
    電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断することを特徴とす
    る電力ケーブルの絶縁劣化診断装置。