JP2002207059A - 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高いＣＶケーブル１の絶縁劣化診断
方法を実現する。 【解決手段】 実際に測定した直流漏れ電流Ｉ_d を表す
信号ｉ₀ （ｔ）を、この直流漏れ電流Ｉ_d を測定する回
路の持つ応答遅れの影響を取り除いた信号ｉ_i （ｔ）に
変換する。この変換後の信号ｉ_i （ｔ）が時間ｔの経過
と共に徐々に不規則に変化する変動成分を観察する事に
より、上記ＣＶケーブル１の劣化の程度を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る電力ケーブル
の絶縁劣化診断方法は、ゴム・プラスチック絶縁電力ケ
ーブル、代表的には架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
（以下「ＣＶケーブル」とする。）の絶縁劣化状態を診
断する為に利用する。特に、本発明の電力ケーブルの絶
縁劣化診断方法は、２２kVＣＶケーブルの様な、長尺な
ケーブル線路を有する（継ぎ目のない１本のＣＶケーブ
ルが長い）ＣＶケーブルの絶縁劣化状態を診断する為に
有効である。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶケーブルが浸水状態或は多湿状態で
使用される場合に発生する水トリーは、電気トリーに結
び付いて絶縁破壊を起こし、送電事故の原因になる。従
って、水トリー等の劣化部の存在に基づくＣＶケーブル
の絶縁の劣化状態を予め知っておく事は、送電線の事故
発生を防止する為に重要である。この様な目的でＣＶケ
ーブルの絶縁劣化を診断する方法として従来から、例え
ば電気学会技術報告第５０２号第１１頁等に記載された
方法が知られている。

【０００３】この電気学会技術報告第５０２号第１１頁
等に記載された従来方法の第１例は、ＣＶケーブルのケ
ーブル導体と絶縁層の外周との間に直流電圧を印加した
状態で、この絶縁層を通じて流れる直流漏れ電流Ｉ_d の
急激な変動成分（キック）を検出し、この絶縁層の劣化
を診断するものである。即ち、絶縁層中に電極間を橋絡
する水トリーが存在すると、この絶縁層を通じて流れる
上記直流漏れ電流Ｉ_dは、図５に示す様に短時間（例え
ば１秒以内）の間に急激に変化する。従って、上記直流
漏れ電流Ｉ_d 中に表われる、キックと呼ばれる急激な変
化を観察すれば、上記水トリーによる上記ＣＶケーブル
の絶縁層の劣化を診断できる。この様な診断方法は、例
えば６．６kVＣＶケーブルの絶縁劣化を診断するには有
用であると考えられ、一部で利用されている。

【０００４】ところが、上述の様なキックは、６．６kV
ＣＶケーブルの様に、比較的ケーブル線路長が短いＣＶ
ケーブルの直流漏れ電流Ｉ_d には現れるが、２２kVＣＶ
ケーブルの様に、ケーブル線路長が長いＣＶケーブルの
直流漏れ電流Ｉ_d には、図６に示す様に、現れない。即
ち、２２kVＣＶケーブルの様にケーブル線路長が数kmと
長いと、これに伴って絶縁層の静電容量Ｃが大きくな
る。この為、この静電容量Ｃと直流電源の内部抵抗Ｒ₀
とから成る、直流漏れ電流Ｉ_d を測定する回路の応答時
定数τ_s （＝Ｃ・Ｒ₀ ）が増大する。この結果、この上
記直流漏れ電流Ｉ _d が平滑化されて、上述の図６に示し
た様に、上記キックが現れなくなる。従って、このキッ
クを利用する診断方法では、２２kVＣＶケーブルの絶縁
状態を診断できない。

【０００５】この様な事情に鑑みて、特開平１１−２７
１３８６号公報には、直流漏れ電流Ｉ_d の大きさが時間
の経過と共に徐々に不規則に変化する揺らぎ成分を観察
する事により、上記絶縁層の劣化を診断する方法が記載
されている。即ち、絶縁層が劣化した２２kVＣＶケーブ
ルに直流電圧を印加した場合に、この２２kVＣＶケーブ
ルの絶縁層を通じて流れる直流漏れ電流Ｉ_d は、図６〜
７に示す様になる。この直流漏れ電流Ｉ_d には、図６に
示す様に、前述した従来方法が絶縁劣化の診断に利用し
ていたキックは表われていないが、図７の拡大図に示す
様に、１分前後の周期で緩やかに且つ不規則に変動す
る、０．１μＡオーダの微小な電流の変動成分、即ち揺
らぎ成分が存在する。

【０００６】尚、水トリーにより絶縁が劣化したＣＶケ
ーブルに直流電圧を印加した場合に観察される直流漏れ
電流Ｉ_d 中にキックや揺らぎ成分が発生する理由は、上
記水トリー部の絶縁抵抗が時間と共に不安定に変化する
為と考えられる。即ち、水トリーの電極接触部には電気
トリーの発生が認められる場合があり、この様な場合に
電気トリー部で放電が生じると、その放電の前後で放電
部位の抵抗が変化して、上記直流漏れ電流Ｉ_d の電流値
が変動する。この変動成分の、比較的周波数の高い成分
がキックとなり、周波数が著しく低い周波数成分が上記
揺らぎ成分となる。又、長尺なケーブル線路を有するＣ
Ｖケーブルの絶縁層が有する大きな静電容量Ｃに拘ら
ず、上述の様な揺らぎ成分が表われる理由は、この揺ら
ぎ成分の周波数帯域が直流に極めて近い（周期が著しく
長い）為に、測定回路の応答時定数τ_s ＝Ｃ・Ｒ_o （Ｃ
Ｖケーブルのケーブル線路の長さが１km程度の場合に
は、応答時定数τ_s は１０秒程度になる。）の影響を受
けにくい為である。

【０００７】何れにしても、上記公報に記載された従来
方法の第２例の場合には、上述の様な直流漏れ電流Ｉ_d
中に存在する揺らぎ成分を利用して、ＣＶケーブルの絶
縁劣化診断を行なう。具体的には、上記揺らぎ成分を観
察し、この揺らぎ成分の有無及び大きさにより、上記絶
縁層の劣化状態を判定する。即ち、この揺らぎ成分の存
在に基づき、絶縁層の劣化に結び付く水トリー等の劣化
の存在を確認し、揺らぎ成分の大きさにより、劣化状態
を確認する。尚、この揺らぎ成分の大きさと絶縁層の劣
化程度との関係は、実験により予め求めておく。この様
に従来方法の第２例の場合には、キックによる診断を行
なえない、２２kVＣＶケーブルの如く、絶縁層の静電容
量が大きなＣＶケーブルの絶縁劣化診断も行なえる。

【０００８】尚、上記従来方法の第２例を実施するＣＶ
ケーブルは、実際に長期間に亙って送電に利用してい
る、所謂実線路である場合が多い。この様な実線路に
は、例えば、終端部、中間接続部、更に劣化とは無関係
な健全ケーブル部に流れる直流漏れ電流が優勢に含まれ
ている場合がある。従って、多くの場合には、実線路に
使用しているＣＶケーブルの絶縁層の劣化に伴う直流漏
れ電流Ｉ_d の揺らぎ成分は、他の漏れ電流中に埋没し、
一般的な方法では明確に検出する事は難しい場合が多
い。

【０００９】この為、上記従来方法の第２例の場合に
は、測定回路内で直流漏れ電流Ｉ_d の一部を、この直流
漏れ電流Ｉ_d とほぼ同じ大きさで且つ反対方向（逆特
性）の打ち消し電流Ｉ_c により打ち消す事により、直流
漏れ電流Ｉ_d 中から揺らぎ成分を効果的に抽出する方法
を採用したり、或は、測定回路の一部で直流漏れ電流Ｉ
_dを検出する為の検出部を挟む部位の電圧を検出して、
この検出値をディジタル値に変換した後、更にこのディ
ジタル値中の低位桁のみをアナログ値に変換する事に基
づき、直流漏れ電流Ｉ_d 中の揺らぎ成分を高感度で抽出
する方法を採用している。

【００１０】

【先発明の説明】ところが、絶縁層が劣化したＣＶケー
ブルに直流電圧を印加した場合に、このＣＶケーブルの
絶縁層を通じて流れる直流漏れ電流Ｉ_d は、前述の図６
に示した様に、時間の経過と共に大幅に減衰し、やがて
定常状態に落ち着く。上述した従来方法の第２例の様
に、打ち消し電流Ｉ_c を流したり、或はディジタル値の
低位桁のみを観察する方法では、上記直流漏れ電流Ｉ_d
の値が落ち着いた、定常部分でしか、絶縁劣化診断を行
なえない。逆に言えば、上記直流漏れ電流Ｉ_d の値が時
間の経過と共に大幅に減衰する部分を絶縁劣化診断に利
用できない。これに対して、上記直流漏れ電流Ｉ_d の値
は、上記減衰部分でも、不規則に変化している場合が多
い。そして、この減衰部分には、上記定常部分に比べ
て、絶縁劣化に関する情報を表す信号をより多く含んで
いる可能性がある。従って、より信頼性の高い電力ケー
ブルの絶縁劣化診断を行なう為には、上記直流漏れ電流
Ｉ_d 中の揺らぎ成分を、上記定常部分だけでなく、上記
減衰部分でも観察する事が好ましい。

【００１１】上述の様な事情に鑑みて、本発明者等は先
に、上記直流漏れ電流Ｉ_d 中の揺らぎ成分を、上記定常
部分だけでなく、上記減衰部分でも観察できる方法を発
明した（特願平１１−１８９９８４号）。この先発明の
方法に就いて、図８を参照しつつ説明する。上記直流漏
れ電流Ｉ_d を表す測定信号ｉ_o （ｔ）は、上述した図６
の場合と同様、図８の枠β内の下側の線図の様に表され
る。尚、この枠β内の上側の線図は、上記直流漏れ電流
Ｉ_d が流れる絶縁層部分の電圧Ｖを示している。先発明
の方法では、上記測定信号ｉ_o （ｔ）に含まれる過渡減
衰成分の近似関数φ（ｔ）を求める。そして、上記測定
波形ｉ_o （ｔ）からこの過渡減衰成分の近似関数φ
（ｔ）を差し引いて、図８の枠γ内の線図で表される様
な、減衰部分のない電流波形ｉ_o （ｔ）−φ（ｔ）を得
る。そして、この電流波形ｉ_o （ｔ）−φ（ｔ）中に存
在する揺らぎ成分を高感度で検出し、絶縁劣化診断に供
する。この様な先発明の場合には、電力ケーブルの絶縁
劣化に関する情報を表す信号を、測定開始（測定の為の
電源電圧の印加）直後から広い範囲に亙り収集して、よ
り信頼性の高い絶縁劣化診断を行なえる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実線路等の
静電容量Ｃが大きいＣＶケーブルの場合、このＣＶケー
ブルの絶縁層を流れる直流漏れ電流Ｉ_d を表す測定信号
ｉ_o （ｔ）には、測定回路の応答遅れ（応答時定数τ_s
＝Ｃ・Ｒ₀ ）による波形変歪が生じる。即ち、上記測定
波形ｉ_o （ｔ）中に現れる揺らぎ成分等の変動成分が平
滑化されて、不明確となる。具体的には、上記測定回路
に応答遅れがない（応答時定数τ_s ＝０である）場合、
上記直流漏れ電流Ｉ_d を表す信号ｉ_i （ｔ）は、図８の
枠α内の下側の線図の様に表される。そして、この様な
信号ｉ_i （ｔ）中には、Ｐ₁ 部に示す様に、劣化信号で
ある変動成分が明確に現れる。尚、上記枠α内の上側の
線図は、上記直流漏れ電流Ｉ_d が流れる絶縁層部分の電
圧Ｖを示している。一方、上記測定回路に応答遅れがあ
る（応答時定数τ_s ＞０である）場合、上記直流漏れ電
流Ｉ_d を表す測定信号ｉ_o （ｔ）は、上述した通り、図
８の枠β内の下側の線図の様になる。そして、この測定
信号ｉ_o （ｔ）中にも、Ｐ₂ 部に示す様に、劣化信号で
ある変動成分（揺らぎ成分）が現れる。ところが、この
測定信号ｉ_o （ｔ）中に現れる変動成分は、上記応答遅
れの影響を受けて変歪して（平滑化されて）おり、その
値が上記応答遅れがない場合の変動成分に比べて小さく
なっている。尚、上記変歪の度合い（上記変動成分が平
滑化されて、その値が小さくなる度合い）は、上記測定
回路の応答時定数τ_s が大きい程大きくなる。

【００１３】一方、前述した先発明の方法は、この様に
変歪が生じた変動成分そのものを抽出するものであり、
この変動成分の変歪を補正するものではない。即ち、こ
の先発明の方法により、上記測定信号ｉ_o （ｔ）から過
渡減衰成分の近似関数φ（ｔ）を差し引いた電流成分ｉ
_o （ｔ）−φ（ｔ）は、前述した通り、図８の枠γ内の
線図の様に表される。そして、この電流成分ｉ_o （ｔ）
−φ（ｔ）中に現れる変動成分は、Ｐ₃ 部に示す様に、
変歪した（平滑化された）ままの状態となる。従って、
上記先発明の方法の場合には、上記変動成分の平滑化の
度合いが大きくなると、実際にＣＶケーブルが絶縁劣化
している場合にも、このＣＶケーブルが絶縁劣化してい
ると判断できなくなる可能性がある為、好ましくない。
又、試料であるＣＶケーブルの静電容量Ｃの大きさは多
様である為、測定回路の応答時定数τ_s （＝Ｃ・Ｒ₀ ）
は、測定を行なう試料毎に異なる。従って、上記変動成
分が平滑化される度合いは、測定する試料によって大幅
に異なる場合もある。この為、上記変動成分の大きさを
観察するだけでは、ＣＶケーブルが絶縁劣化した度合い
を定量的に評価する事は難しい。本発明の電力ケーブル
の絶縁劣化診断方法は、上述の様な事情に鑑みて発明し
たものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の電力ケーブルの
絶縁劣化診断方法は、前述した従来方法並びに先発明の
方法の場合と同様、絶縁層が劣化した電力ケーブルに直
流電圧を印加した場合にこの電力ケーブルの絶縁層を通
じて流れる直流漏れ電流Ｉ_d を評価し、この絶縁層の劣
化程度を診断する。

【００１５】特に、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診
断方法のうち、請求項１に記載した方法に於いては、上
記直流漏れ電流Ｉ_d を表す信号ｉ_o （ｔ）を、この直流
漏れ電流Ｉ_d を測定する回路の持つ応答遅れの影響を取
り除いた信号ｉ_i （ｔ）に変換する。そして、この変換
後の信号ｉ_i （ｔ）の大きさが時間ｔの経過と共に不規
則に変化する変動成分を観察する事により、上記絶縁層
の劣化程度を診断する。

【００１６】具体的には、例えば請求項２に記載した様
に、上記直流漏れ電流Ｉ_d を表す信号ｉ_o （ｔ）からこ
の直流漏れ電流Ｉ_d を測定する回路の応答時定数τ_s を
求めると共に、変換式ｉ_i （ｔ）＝τ_s ・ｄｉ_o （ｔ）
／ｄｔ＋ｉ_o （ｔ）［但し、ｔ＞０］に基づいて上記信
号ｉ_o （ｔ）を、上記回路の持つ応答遅れの影響を取り
除いた信号ｉ_i （ｔ）に変換し、この変換後の信号ｉ_i
（ｔ）の大きさが時間ｔの経過と共に不規則に変化する
変動成分を観察する事により、上記絶縁層の劣化程度を
診断する。

【００１７】又、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断
方法のうち、請求項３に記載した方法に於いては、上記
直流漏れ電流Ｉ_d を、上記絶縁層の劣化部のみを通じて
流れる劣化部漏れ電流に変換する。そして、この劣化部
漏れ電流の大きさが時間の経過と共に不規則に変化する
変動成分を観察する事により、上記絶縁層の劣化を診断
する。

【００１８】

【作用】上述の様な本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診
断方法によれば、前述した従来方法の第２例並びに先発
明の場合と同様に、２２kVＣＶケーブルの如く、絶縁層
の静電容量が大きく、直流漏れ電流Ｉ_d 中にキックが表
われない、長尺なケーブル線路を有するＣＶケーブル等
の絶縁劣化の診断を行なえる。絶縁が劣化した電力ケー
ブルの上記直流漏れ電流Ｉ_d 中に揺らぎ成分等の変動成
分が存在する理由、並びにこの変動成分によりＣＶケー
ブル等の絶縁劣化の診断を行なえる理由は、前述の従来
方法の第２例で説明した通りである。

【００１９】特に、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診
断方法のうち、請求項１〜２に記載した方法の場合に
は、応答遅れのない信号ｉ_i （ｔ）の変動成分を観察す
る事により、ＣＶケーブル等の絶縁劣化の診断を行な
う。上記信号ｉ_i （ｔ）には応答遅れがない為、この信
号ｉ_i （ｔ）の変動成分が変歪して（平滑化されて）、
その大きさが小さくなる事はない。この為、上記信号ｉ
_i （ｔ）中の変動成分は、試料である電力ケーブルの静
電容量の大きさに拘りなく、明確に現れる。この為、線
路長に依存しない劣化判定基準の策定が可能となる。更
に、上記信号ｉ_i （ｔ）には、応答遅れに基づく過渡電
流成分が現れない為、上記変動成分は、直流漏れ電流Ｉ
_d の測定開始（測定の為の電源電圧の印加）直後から明
確に現れ得る。従って、上記信号ｉ_i （ｔ）の変動成分
を観察すれば、この変動成分を上記直流漏れ電流の測定
開始直後から広い範囲に亙り有効に収集でき、信頼性の
高い絶縁劣化診断を行なえる。

【００２０】又、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断
方法のうち、請求項３に記載した方法の場合には、絶縁
層の劣化部を通じて流れる劣化部漏れ電流の変動成分を
観察する事により、ＣＶケーブル等の絶縁劣化の診断を
行なう。この劣化部漏れ電流の変動成分は、測定回路の
応答遅れ（応答時定数τ_s ）の影響を受けず、明確な劣
化信号として現れる。従って、請求項３に記載した方法
の場合も、絶縁劣化に関する情報を表す信号を有効に収
集できる。この為、絶縁劣化診断の信頼性を高める事が
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜４は、請求項１〜２に対応
する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、
本発明に於いて、絶縁が劣化したＣＶケーブル等の直流
漏れ電流Ｉ_d中に揺らぎ成分等の変動成分が存在する理
由、並びにこの変動成分により２２kVＣＶケーブルの様
な長いケーブル線路を有するＣＶケーブル等の絶縁劣化
の診断を行なえる理由は、前述の従来方法の第２例で説
明した通りである。この為、重複する説明を省略若しく
は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明す
る。

【００２２】図１は、直流漏れ電流Ｉ_d を測定する状態
を模式的に示している。絶縁劣化診断を行なう際に、試
料であるＣＶケーブル１には、直流電源２（起電力Ｅ、
内部抵抗３の抵抗値Ｒ₀ ）により、ケーブル導体と絶縁
層の外周面との間に、直流電圧を印加する。この結果、
上記絶縁層を通じて、上記直流漏れ電流Ｉ_d が流れる。
即ち、上述の様にＣＶケーブル１に直流電圧を印加する
（この直流電圧の印加後の経過時間をｔとする）と、こ
のＣＶケーブル１を構成する絶縁層の健全部４｛静電容
量Ｃ、逆起電力Ｖ（ｔ）｝を通じて、充電電流ｉ₄
（ｔ）が流れる。一方、測定状態を模式的に示した測定
回路（等価回路）内で上記健全部４と並列に存在する、
上記絶縁層に生じた水トリー等の劣化部５｛抵抗値Ｒ
（≫Ｒ₀ ）｝を通じて、劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）が流
れる。そして、これら両電流ｉ₄ （ｔ）、ｉ₅ （ｔ）が
合成されて、実際に測定されるべき上記直流漏れ電流Ｉ
_d ｛＝ｉ ₄ （ｔ）＋ｉ₅ （ｔ）｝となる。

【００２３】尚、上記直流電圧の印加時に、上記劣化部
５の抵抗値Ｒは、時間ｔの経過と共に不安定に変動す
る。そして、この様に劣化部５の抵抗値Ｒが不安定に変
動する事に基づいて、上記直流漏れ電流Ｉ_d 中に揺らぎ
成分等の変動成分が発生するのは、前述の従来方法の第
２例で説明した通りである。又、上記直流漏れ電流Ｉ_d
は、上記測定回路の一部で、上記ＣＶケーブル１と上記
直流電源２との間部分に設けた図示しない測定装置によ
り測定する。

【００２４】ここで、本例の課題解決手段に就いて、図
４により大略的に説明する。先ず、上記測定回路内で実
際に測定された直流漏れ電流Ｉ_d を、この測定回路の持
つインパルス応答関数ｈ（ｔ）｛例えば、ｈ（ｔ）＝
（１／τ_s ）・ｅｘｐ（−ｔ／τ_s ）；τ_s は上記測定
回路の応答時定数｝により変換された出力信号ｉ_o
（ｔ）と考える。即ち、上記直流漏れ電流Ｉ_d に含まれ
る、劣化信号である変動成分に変歪が生じるのは、この
変歪を生じていない変動成分を含んだ応答遅れのない入
力信号ｉ_i （ｔ）が、上記インパルス応答関数ｈ（ｔ）
により変換された為であると考える。図４はこの関係、
即ち、上記入力信号ｉ_i （ｔ）が上記インパルス応答関
数ｈ（ｔ）により変換されて、上記出力信号ｉ_o （ｔ）
が得られる関係を示している。従って、上記出力信号ｉ
_o （ｔ）を上記インパルス応答関数ｈ（ｔ）を用いて逆
変換すれば、上記入力信号ｉ_i （ｔ）が得られる。本例
は、この入力信号ｉ_i （ｔ）中に存在する、変歪が生じ
ていない変動成分を観察する事により、電力ケーブルの
絶縁劣化診断を行なう。

【００２５】この為に、先ず、図１に示した測定装置に
より実際に測定した直流漏れ電流Ｉ _d を上記出力信号ｉ
_o （ｔ）とし、この出力信号ｉ_o （ｔ）を理論的に計算
すると、次の（１）式の様になる。

【数１】 この（１）式中、τ_s は、上記測定回路の応答時定数で
あり、次の（２）式で表される。

【数２】

【００２６】上記（１）式の右辺第１項は、上記健全部
４を通じて流れる充電電流ｉ₄ （ｔ）を示している。同
じく右辺第２項は、上記劣化部５を通じて流れる劣化部
漏れ電流ｉ₅ （ｔ）を示している。図２に、これら各電
流ｉ₄ （ｔ）、ｉ₅ （ｔ）の線図を示す。又、これら両
電流ｉ₄ （ｔ）、ｉ₅ （ｔ）を足し合わせて成る、上記
出力信号ｉ_o （ｔ）は、前述した図８の枠β内の下側の
線図の様に表される。

【００２７】次に、上記（１）式で、上記内部抵抗３の
抵抗値Ｒ₀ を０にする（Ｒ₀ →０）と、上記（２）式の
関係から、上記測定回路の応答時定数τ_s が０になる
（τ_s→０）。この結果、応答遅れのない直流漏れ電流
Ｉ_d を得る事ができる。即ち、この場合の直流漏れ電流
Ｉ_d を、前記入力信号ｉ_i （ｔ）と置くと共に、上記抵
抗値Ｒ₀ を０にした場合の上記（１）式中の他の成分
が、ｅｘｐ（−ｔ／τ_s ）→０、Ｖ（ｔ）＝Ｅとなる事
を考慮すると、上記入力信号ｉ_i （ｔ）は、次の（３）
式で表される。

【数３】

【００２８】この（３）式の右辺中、δ（ｔ）は、デル
タ関数｛δ（ｔ≠０）＝０、δ（ｔ＝０）＝∞、∫δ
（ｔ）dt＝１｝を、ｕ（ｔ）は、ユニットステップ関数
｛ｕ（ｔ＜０）＝０、ｕ（ｔ≧０）＝１｝を、それぞれ
示している。又、上記（１）式の場合と同様に、この
（３）式の右辺第１項は、上記健全部４を通じて流れる
充電電流ｉ₄ （ｔ）_R0=0を示している。同じく右辺第２
項は、上記劣化部５を通じて流れる劣化部漏れ電流ｉ₅
（ｔ）_R0=0を示している。図３に、これら各電流ｉ ₄
（ｔ）_R0=0、ｉ₅ （ｔ）_R0=0の線図を示す。又、これら
両電流ｉ₄ （ｔ）_R0=0、ｉ₅ （ｔ）_R0=0を足し合わせて
成る、上記入力信号ｉ_i （ｔ）は、前述した図８の枠α
内の下側の線図の様に表される。

【００２９】上記図３及び図８から明らかな通り、上記
入力信号ｉ_i （ｔ）｛ｉ₄ （ｔ）_{R0 =0}＋ｉ₅
（ｔ）_R0=0｝は、応答遅れのない（応答時定数τ_s ＝０
の）信号となる。又、図３に示す様に、ｔ＞０で、上記
充電電流ｉ₄ （ｔ）_R0=0が０となり、上記劣化部漏れ電
流ｉ₅ （ｔ）_R0=0がＥ／Ｒとなる。この為、上記入力信
号ｉ_i （ｔ）は、上記劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）_R0=0の
みを表す電流となる。この様な入力信号ｉ_i （ｔ）は、
上述の様に応答遅れがない（応答時定数τ_s ＝０）為、
この入力信号ｉ_i （ｔ）中の変動成分が変歪して（平滑
化されて）、その大きさが小さくなる事はない。この
為、上記入力信号ｉ_i （ｔ）中の変動成分は、試料であ
るＣＶケーブル１の静電容量Ｃの大きさに拘りなく明確
に現れる。この為、本例の場合には、ＣＶケーブル１の
線路長に依存しない劣化判定基準の策定が可能となる。
更に、上記入力信号ｉ_i （ｔ）には、応答遅れに基づく
過渡電流成分が現れない為、上記変動成分は、前記直流
電圧の印加直後から明確に現れ得る。従って、上記入力
信号ｉ_i （ｔ）の変動成分を観察すれば、この変動成分
を上記直流電圧の印加直後から広い範囲に亙り有効に収
集でき、信頼性の高い絶縁劣化診断を行なえる。

【００３０】ところが、実際には、前記内部抵抗３の抵
抗値Ｒ₀ を０にする事は不可能である為、上記入力信号
ｉ_i （ｔ）に対応する直流漏れ電流Ｉ_d そのものを、図
１に示した測定回路より測定する事はできない。この
為、本例の場合には、次の様な手法により、実際に測定
された直流漏れ電流Ｉ_d ｛出力信号ｉ_o （ｔ）｝から、
上記入力信号ｉ_i （ｔ）を得る。

【００３１】即ち、前記（１）式で表された出力信号ｉ
_o （ｔ）は、次の（４）式に示す様な、畳み込み積分で
表す事ができる。

【数４】 但し、この（４）式中、インパルス応答関数ｈ（ｔ）
は、次の（５）式で表される。

【数５】 これに対して、前記（３）式で表された入力信号ｉ_i
（ｔ）は、上記（４）式の両辺にラプラス変換を施す等
により得られる、次の（６）式で表す事ができる。

【数６】 この（６）式から明らかな通り、上記入力信号ｉ_i
（ｔ）は、前記応答時定数τ_s に上記出力信号ｉ_o
（ｔ）を時間微分したものを掛け合わせ、これにこの出
力信号ｉ_o （ｔ）を足し合わせる事により求める事がで
きる。

【００３２】そこで、本例の場合、実際に絶縁劣化診断
を行なう際には、図１に示した測定回路内に設けた図示
しない測定器により、この測定回路内を流れる直流漏れ
電流Ｉ_d ｛出力信号ｉ_o （ｔ）｝を測定する。これと共
に、この出力信号ｉ_o （ｔ）の波形から上記応答時定数
τ_s を求める。そして、これら出力信号ｉ_o （ｔ）と応
答時定数τ_s とに基づいて上記（６）式の右辺の計算
（数値計算）を、上記測定器に組み込んだ演算器により
実行し、上記入力信号ｉ_i （ｔ）を得る。そして、この
様にして得た入力信号ｉ_i （ｔ）を表示器に表示し、こ
の入力信号ｉ_i （ｔ）中の変動成分を観察すれば、前述
した様に信頼性の高い絶縁劣化診断を行なえる。尚、本
例の場合、上記表示器に表示する変動成分の大きさを適
宜の方法により増幅すれば、より信頼性の高い絶縁劣化
診断を行なえる。

【００３３】次に、請求項３に対応する、本発明の実施
の形態の第２例に就いて説明する。尚、本例の場合も、
上述した第１例の場合と同様、図１に示した測定回路に
より直流漏れ電流Ｉ_d を測定する。本例の場合には、こ
の様に測定した直流漏れ電流Ｉ_d のうち、上記測定回路
中の劣化部５を通じて流れる劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）
｛図２（ｂ）参照｝のみを観察する事により、ＣＶケー
ブル１の絶縁劣化診断を行なう。上記劣化部５を通じて
流れる劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）は、健全部４の逆起電
力（分担電圧）Ｖ（ｔ）の影響を受ける為、その波高値
が小さくなるものの、上記劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）中
に存在する変動成分は、上記測定回路の応答遅れの影響
を受けず、明確な劣化信号として現れる。この為、本例
では、実際に測定した直流漏れ電流Ｉ_d のうち、上記劣
化部５を通じて流れる劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）中の変
動成分を観察する事により、上記ＣＶケーブル１の絶縁
劣化診断を行なう。

【００３４】上記劣化部漏れ電流ｉ₅ （ｔ）は、実際に
測定される直流漏れ電流Ｉ_d ｛出力信号ｉ_o （ｔ）｝の
関数として、近似的に次の（７）式で表される。

【数７】 この（７）式中、τ_s は、上述した第１例の場合と同
様、図１に示した測定回路の応答時定数（τ_s ≒Ｃ・Ｒ
₀ ）である。又、△ｔは、時刻ｔに於ける微小な時間変
化を示す。

【００３５】そこで、本例の場合も、上述した第１例の
場合と同様、実際に絶縁劣化診断を行なう際には、図１
に示した測定回路内に設けた図示しない測定器により、
この測定回路内を流れる直流漏れ電流Ｉ_d ｛出力信号ｉ
_o （ｔ）｝を測定する。そして、この測定値を上記
（７）式に代入し、求めるべき劣化部漏れ電流ｉ₅
（ｔ）を、上記測定器に組み込んだ演算器により計算す
る。そして、この様に計算した劣化部漏れ電流ｉ₅
（ｔ）を表示器に表示し、この劣化部漏れ電流ｉ₅
（ｔ）中の変動成分を観察する事により、上記ＣＶケー
ブル１の絶縁劣化診断を行なう。この様な本例の場合
も、信頼性の高い絶縁劣化診断を行なえる。尚、本例の
場合も、上記表示器に表示する変動成分の大きさを適宜
の方法により増幅すれば、より信頼性の高い絶縁劣化診
断を行なえる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方
法は、以上に述べた通り構成され作用するので、２２kV
ＣＶケーブルの様な、長いケーブル線路を有するＣＶケ
ーブルの絶縁劣化の診断を行なえる。更に、絶縁劣化に
関する情報を表す明確な信号を広い範囲に亙り収集でき
るので、絶縁劣化を早期に発見できる等、絶縁劣化診断
の信頼性を向上させて、送電事故の防止に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により直流漏れ電流Ｉ_d を測定する状態
を模式的に示す回路図。

【図２】実際に測定される直流漏れ電流Ｉ_d を、減衰部
分ｉ₄ （ｔ）と定常部分ｉ₅ （ｔ）とに分けて示す線
図。

【図３】内部抵抗の抵抗値を０とした場合の直流漏れ電
流Ｉ_d を、減衰部分ｉ₄ （ｔ） _R0=0と定常部分ｉ₅
（ｔ）_R0=0とに分けて示す線図。

【図４】実際に測定される直流漏れ電流ｉ_o （ｔ）と劣
化部を流れる直流漏れ電流ｉ_i（ｔ）とが、測定回路の
持つ応答遅れの伝達関数Ｆ（ｔ）により相互に変換され
る状態を示す模式図。

【図５】比較的短いケーブル線路を有するＣＶケーブル
の絶縁劣化の診断を行なう為に直流電圧を印加した場合
に発生する直流漏れ電流Ｉ_d を示す線図。

【図６】長いケーブル線路を有するＣＶケーブルの絶縁
劣化の診断を行なう為に直流電圧を印加した場合に発生
する直流漏れ電流Ｉ_d を示す線図。

【図７】図６のＸ部を取り出し、電流値を増幅した状態
で示す線図。

【図８】直流漏れ電流Ｉ_d の波形が測定回路の影響を受
けて変化する過程と、応答遅れのある直流漏れ電流Ｉ_d
から過渡減衰成分を除去する過程とを示すブロック図。

【符号の説明】

１ ＣＶケーブル ２ 直流電源 ３ 内部抵抗 ４ 健全部 ５ 劣化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大高 巖 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内 (72)発明者 坂本 中 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内 (72)発明者 上野 雅史 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 小泉 覚 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 Ｆターム(参考） 2G014 AA16 AA24 AB33 2G015 AA27 CA06 CA20 2G028 AA01 BF01 CG03 DH03 FK02 LR09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層が劣化した電力ケーブルに直流電
   圧を印加した場合にこの電力ケーブルの絶縁層を通じて
   流れる直流漏れ電流Ｉ_d を評価し、この絶縁層の劣化程
   度を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法に於い
   て、上記直流漏れ電流Ｉ_d を表す信号ｉ_o （ｔ）を、こ
   の直流漏れ電流Ｉ_d を測定する回路の持つ応答遅れの影
   響を取り除いた信号ｉ_i （ｔ）に変換し、この変換後の
   信号ｉ_i（ｔ）の大きさが時間ｔの経過と共に不規則に
   変化する変動成分を観察する事により、上記絶縁層の劣
   化程度を診断する事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】 絶縁層が劣化した電力ケーブルに直流電
   圧を印加した場合にこの電力ケーブルの絶縁層を通じて
   流れる直流漏れ電流Ｉ_d を評価し、この絶縁層の劣化程
   度を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法に於い
   て、上記直流漏れ電流Ｉ_d を表す信号ｉ_o （ｔ）からこ
   の直流漏れ電流Ｉ_d を測定する回路の応答時定数τ_s を
   求めると共に、変換式ｉ_i （ｔ）＝τ_s ・ｄｉ_o （ｔ）
   ／ｄｔ＋ｉ_o （ｔ）［但し、ｔ＞０］に基づいて上記信
   号ｉ_o （ｔ）を、上記回路の持つ応答遅れの影響を取り
   除いた信号ｉ_i （ｔ）に変換し、この変換後の信号ｉ_i
   （ｔ）の大きさが時間ｔの経過と共に不規則に変化する
   変動成分を観察する事により、上記絶縁層の劣化程度を
   診断する事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】 絶縁層が劣化した電力ケーブルに直流電
   圧を印加した場合にこの電力ケーブルの絶縁層を通じて
   流れる直流漏れ電流Ｉ_d を評価し、この絶縁層の劣化程
   度を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法に於い
   て、上記直流漏れ電流Ｉ_d を上記絶縁層の劣化部のみを
   通じて流れる劣化部漏れ電流に変換し、この劣化部漏れ
   電流の大きさが時間の経過と共に不規則に変化する変動
   成分を観察する事により、上記絶縁層の劣化を診断する
   事を特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。