JP2002277496A

JP2002277496A - ケーブルの誘電正接測定方法

Info

Publication number: JP2002277496A
Application number: JP2001076536A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Ikeuchi; 忍池内; Junichi Shinagawa; 潤一品川; Nobuhiro Sasaki; 伸洋佐々木; Jiro Kawai; 二郎川井
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ケーブルに設けられた検電端子から電圧信号を
取込んでケーブルの誘電正接を測定する場合に生じる検
電端子部の誘電正接の影響を除去する。【解決手段】ケーブルＣに周波数ｆ１の交流電圧Ｅ１が
印加され、ケーブルＣに設けられた検電端子１４ｅから
電圧信号を取込む一方、ケーブルＣの接地線５から電流
信号を取込んだときの誘電正接をｔａｎδ１、検電端子
１４ｅと測定器本体２との間に周波数ｆ２の交流電源Ｅ
２を接続し、ケーブルＣに設けられた検電端子１４ｅか
ら電圧信号を取込む一方、ケーブルＣの接地線５から電
流信号を取込んだときの誘電正接をｔａｎδ２としたと
きに、次の演算式からｔａｎδ１−（ｆ１／ｆ２）・ｔａｎδ２ケーブルの誘電正接を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーブルの誘電正
接測定方法に係わり、特に、６．６ｋＶ級電力ケーブル
の誘電正接を活線状態のまま測定する場合に有用なケー
ブルの誘電正接測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、６．６ｋＶ級電力ケーブルにお
いては、絶縁破壊事故を未然に防止するため、活線状態
のまま電力ケーブルの誘電正接を測定することが行なわ
れている。

【０００３】図５は、このような電力ケーブルの誘電正
接の測定回路図を示している。同図において、符号１
は、６．６ｋＶ級電力ケーブル等の被測定ケーブルＣの
測定端に設置される誘電正接測定器を示しており、かか
る誘電正接測定器１の測定器本体２には、分圧器３およ
び変流器（ＣＴ）４が接続されている。また、測定器本
体２は、第１、第２の電流／電圧変換回路２ａ、２ｂ、
９０°位相回路２ｃ、自動平衡回路２ｄ、ｔａｎδ表示
部２ｅおよび静電容量表示部２ｆの各部から構成されて
いる。ここで、測定器本体２の第１の電流／電圧変換回
路２ａは、分圧器３と対地間に接続され、この第１の電
流／電圧変換回路２ａには、９０°位相回路２ｃおよび
自動平衡回路２ｄが接続されている。また、第２の電流
／電圧変換回路２ｂは、変流器（ＣＴ）４に接続され、
この第２の電流／電圧変換回路２ｂには、自動平衡回路
２ｄが接続されている。さらに、９０°位相回路２ｃ
は、自動平衡回路２ｄに接続され、この自動平衡回路２
ｄには、ｔａｎδ表示部２ｅおよび静電容量表示部２ｆ
が接続されている。

【０００４】しかして、先ず、被測定ケーブルＣの接地
線５に変流器４を取付け、この変流器４を介して被測定
ケーブルＣの静電容量および誘電正接の情報を含有する
充電電流を測定器本体２の第２の電流／電圧変換回路２
ｂに取込む。次に、被測定ケーブルＣの終端部の高圧充
電部Ｃａに分圧器３を取付け、この分圧器３を介して被
測定ケーブルＣに印加されている電圧と同相の電流を測
定器本体２の第１の電流／電圧変換回路２ａに取込む。
そして、これらの電流を第１、第２の電流／電圧変換回
路２ａ、２ｂで、それぞれ、第１、第２の電圧ｅｓ、ｅ
ｘに変換する。ここで、第１の電圧ｅｓは、印加電圧と
同相であり、被測定ケーブルによらず一定の大きさを有
しており、また、第２の電圧ｅｘの大きさは、充電電流
に比例しており、その位相は電圧ｅｓより略９０°進ん
でいる。

【０００５】一方、充電電流のうち、位相が９０°進ん
だ成分が静電容量に比例する。そこで、９０°位相回路
２ｃで第１の電圧ｅｓの位相を９０°だけ進め、これを
基準にして自動平衡回路２ｄで平衡をとると、静電容量
を測定することができ、その値は静電容量表示部２ｆに
デジタル表示される。また、充電電流のうち印加電圧と
同相分が自動平衡回路２ｄで計測され、この成分と上述
の静電容量成分の比が誘電正接となり、この値もｔａｎ
δ表示部２ｅにデジタル表示される。

【０００６】このようなケーブルの誘電正接測定方法に
おいては、活線状態で誘電正接を測定することができる
が、その原理上、被測定ケーブルＣに印加されている電
圧信号と電流信号を取込む必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電圧信号を
取込む方法としては、被測定ケーブルの高圧充電部から
分圧器を用いて直接取込む方法と接地用変圧器（ＧＰ
Ｔ）の二次側電圧より取込む方法の２種類が知られてい
るが、都心部における配電用ケーブルのように高圧充電
部が露出しておらず、また、配電用ケーブルの近傍に接
地用変圧器も存在しない場合においては、電圧信号の取
込みが不可能となり、ひいては、活線状態でケーブルの
誘電正接を測定することができないという難点があっ
た。

【０００８】一方、都心部における配電用ケーブルの機
器直結型端末には、配電用ケーブルの充電状態を確認す
るための検電端子が設けられており、この検電端子から
電圧信号を取込むことができれば、活線状態でケーブル
の誘電正接の測定が可能となる。

【０００９】しかしながら、検電端子から電圧信号を取
込んでケーブルの誘電正接を測定すると、検電端子部に
も固有の誘電正接が存在するため、測定すべきケーブル
の誘電正接の他に検電端子部における誘電正接も合成さ
れて測定され、測定すべきケーブルのみの誘電正接を測
定することができないという難点があった。この場合、
検電端子から電圧信号を取込んで測定したケーブルの誘
電正接の値から、検電端子部における誘電正接の値を差
し引いて、測定すべきケーブルのみの誘電正接を推定す
る方法も考えられるが、検電端子部における誘電正接の
値は、配電用ケーブルの終端接続部の構成や検電端子部
の構成若しくは個体差によるバラツキにより一定ではな
いことから、測定すべきケーブルのみの誘電正接を求め
ることは困難である。

【００１０】本発明は、上述の難点を解決するためにな
されたもので、検電端子から電圧信号を取込んでケーブ
ルの誘電正接を測定する場合に生じる検電端子部の誘電
正接の影響を除去して、ケーブルのみの誘電正接を測定
し得るケーブルの誘電正接測定方法を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明のケーブルの誘電正接測定方法は、ケー
ブルに設けられた検電端子から誘電正接測定器に電圧信
号を取り込む一方、ケーブルの接地線から誘電正接測定
器に電流信号を取り込み、電圧信号と電流信号とに基づ
いてケーブルの誘電正接を測定する方法であって、ケー
ブルに周波数ｆ１の交流電圧を印加した状態で誘電正接
測定器で測定される誘電正接（ｔａｎδ１）を求める工
程と、検電端子と誘電正接測定器との間に周波数ｆ２の
交流電源を接続した状態で誘電正接測定器で測定される
誘電正接（ｔａｎδ２）を求める工程と、演算式：ｔａ
ｎδ＝ｔａｎδ１−（ｆ１／ｆ２）・ｔａｎδ２からケ
ーブルの誘電正接（ｔａｎδ）を求める工程とを備えた
ことを特徴としている。

【００１２】本発明のケーブルの誘電正接測定方法によ
れば、ケーブルに設けられた検電端子から電圧信号を取
込んでケーブルの誘電正接を測定する場合に生じる検電
端子部の誘電正接の影響を除去することができることか
ら、測定すべきケーブルに高圧充電部の露出部分が存在
せず、また測定すべきケーブルに接地用変圧器が取付け
られていない場合においても、活線状態でケーブルのみ
の誘電正接を測定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のケーブルの誘電正
接測定方法を適用した好ましい実施の形態例について、
図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、検電端子部を備える６．６ｋＶ級
電力ケーブルのケーブル終端接続部の一部断面図を示し
ている。同図において、測定すべきケーブルのケーブル
終端接続部１０は、段剥処理によって、ケーブル遮蔽層
１０ａ、ケーブル外部半導電層１０ｂ、ケーブル絶縁層
１０ｃおよびケーブル導体１０ｄがそれぞれ露出され、
露出されたケーブル絶縁層１０ｃの外周にはストレスコ
ーン１１が装着され、ケーブル導体１０ｄには圧縮端子
１２が取付けられている。また、圧縮端子１２の外方に
はスリーブカバー１３を介して絶縁筒１４が配設されて
いる。

【００１５】ここで、絶縁筒１４は、絶縁筒本体１４ａ
と、この絶縁筒本体１４の外周部に所定の間隔をおいて
左右に設けられた一対の半導電層１４ｂ、１４ｃ（以
下、一対の半導電層１４ｂ、１４ｃ間を「縁切り部分１
４ｄ」という。）と、縁切り部分１４ｄの外周部に表面
を露出させて埋設された検電端子１４ｅと、この検電端
子１４ｅの外周部に、一対の半導電層１４ｂ、１４ｃ間
に跨って設けられた半導電性の検電カバー１４ｆとを備
えている。なお、図中、１０ｅはケーブルシース、１４
ｇはホースバンド、１５はジスコン固定モールド、１５
ａは接触片ストッパ、１５ｂは端子固定管、１６は半導
電性テープ巻回層、１７は熱収縮チューブ、１８は防水
層をそれぞれ示している。

【００１６】このような構成の絶縁筒１４においては、
通常の状態においては、検電カバー１４ｆの左右の両端
部がそれぞれ一対の半導電層１４ｂ、１４ｃ間に接触し
て装着されていることから、当該検電カバー１４ｆには
電位が発生しないが、この検電カバー１４ｆを取外す
と、絶縁筒本体１４ａの静電容量成分により検電端子１
４ｅに電圧が誘起されることになる。

【００１７】そこで、本発明においては、上記の検電カ
バー１４ｆを取外して検電端子１４ｅを露出させ、当該
検電端子１４ｅから電圧信号を取込むことになる。ここ
で、電圧信号は、従来の測定方法においては、分圧器３
（図５参照）を介して取込んでいるが、本発明において
は、検電端子１４ｅに誘起する電圧が微弱であることか
ら、分圧器を使用せず、測定器本体２（図５参照）の第
１の電流／電圧変換回路２ａ（図５参照）に接続された
リード線の端子を直接検電端子１４ｅに当接して電圧信
号を取込んでもよい。

【００１８】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明におけるケ
ーブルの誘電正接の測定回路図を示している。なお、図
５と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００１９】先ず、図２（ａ）において、被測定ケーブ
ルＣの遠方端には周波数ｆ１（例えば、５０Ｈｚ）の交
流電圧Ｅ１（例えば、対地電圧が３・８ｋＶ）が印加さ
れて活線状態にある。しかして、この状態において、被
測定ケーブルＣの測定端、すなわち被測定ケーブルＣの
ケーブル終端接続部１０に設けられた検電端子１４ｅか
ら電圧信号を測定器本体２に取込むと共に、被測定ケー
ブルＣの接地線５から電流信号を測定器本体２に取込
む。ここで、測定器本体２のｔａｎδ表示部２ｅにデジ
タル表示された誘電正接の値をｔａｎδ１とする。な
お、被測定ケーブルＣに周波数ｆ１の交流電圧Ｅ１が印
加された状態で、周波数ｆ２の交流電源Ｅ２を接続する
場合には、周波数ｆ１≠周波数ｆ２とすることが必要と
なる。

【００２０】次に、図２（ｂ）に示すように、被測定ケ
ーブルＣの遠方端から、図２（ａ）と同様に、周波数ｆ
１の交流電圧Ｅ１が印加された状態で、被測定ケーブル
Ｃの測定端における検電端子１４ｅと測定器本体２との
間に周波数ｆ２（例えば、１０００Ｈｚ）の交流電源Ｅ
２（例えば、５０Ｖ）を接続し、この状態において、被
測定ケーブルＣの検電端子部１４ｅから電圧信号を測定
器本体２に取込むと共に、被測定ケーブルＣの接地線５
から電流信号を測定器本体２に取込む。ここで、測定器
本体２のｔａｎδ表示部２ｅにデジタル表示された誘電
正接の値をｔａｎδ２とする。なお、被測定ケーブルＣ
に周波数ｆ１の交流電圧Ｅ１が印加された状態で、周波
数ｆ２の交流電源Ｅ２を接続する場合には、周波数ｆ１
≠周波数ｆ２とすることが必要となる。

【００２１】図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、
（ｂ）の等価回路図を示している。これらの図におい
て、被測定ケーブルＣの等価回路は、静電容量Ｃ_Xおよ
び抵抗Ｒ_Xの直列回路として表わすことができ、また、
検電端子部１４ｅ´の等価回路は、静電容量Ｃ_kおよび
抵抗Ｒ_kの直列回路として表わすことができる。

【００２２】しかして、図３（ａ）において、被測定ケ
ーブルＣの遠方端より周波数ｆ１の交流電圧Ｅ１が印加
された場合において、測定器本体２によって測定される
ｔａｎδ１は、式（１）で表わすことができる。

【００２３】ｔａｎδ１＝２πｆ１Ｃ_XＲ_X＋２πｆ１Ｃ_kＲ_k・・・・（１）また、式（１）から式（２）が得られる。

【００２４】２πＣ_kＲ_k＝（ｔａｎδ１／ｆ１）―２πＣ_XＲ_X・・・・（２）次に、図３（ｂ）において、被測定ケーブルＣの遠方端
より周波数ｆ１の交流電圧が印加され、かつ被測定ケー
ブルＣの検電端子１４ｅと測定器本体２間に周波数ｆ２
の交流電源Ｅ２が接続された場合において、測定器本体
２によって測定されるｔａｎδ２は、式（３）で表わす
ことができる。

【００２５】ｔａｎδ２＝２πｆ２（Ｃ_XＣ_k／Ｃ_X＋Ｃ_k）（Ｒ_X＋Ｒ_k）・・・・（３）ここで、被測定ケーブルＣの静電容量Ｃ_Xが検電端子部
１４ｅの静電容量Ｃ_kよりも十分大きい（Ｃ_x≫Ｃ_k）と
仮定すれば、式（３）は、式（４）のように表わすこと
ができる。

【００２６】ｔａｎδ２＝２πｆ２Ｃ_k（Ｒ_X＋Ｒ_k）＝ｆ２（２πＣ_kＲ_X＋２πＣ_kＲ_K）・・・・（４）しかして、式（２）を式（４）に代入すると、式（５）
が得られる。

【００２７】ｔａｎδ２＝ｆ２{（ｔａｎδ１／ｆ１）―２πＣ_XＲ_X＋２πＣ_kＲ_X} ＝ｆ２{（ｔａｎδ１／ｆ１）―２πＲ_X（Ｃ_X＋Ｃ_k}・・・（５）ここで、Ｃ_X≫Ｃ_kと仮定しているから、ｔａｎδ２は、
式（６）のように表わすことができ、この式から、式
（７）が得られる。

【００２８】ｔａｎδ２＝ｆ２{（ｔａｎδ１／ｆ１）―２πＲ_XＣ_X}・・・（６）２πｆ１Ｃ_XＲ_X＝ｔａｎδ１―（ｆ１／ｆ２）ｔａｎδ２・・・（７）ここで、２πｆ１Ｃ_XＲ_Xは、周波数ｆ１における被測定
ケーブルＣの誘電正接を意味することから、「ｔａｎδ
１―（ｆ１／ｆ２）ｔａｎδ２」によって求められる値
は、周波数ｆ１における被測定ケーブルＣの誘電正接を
示していることになる。（以下、式（７）により求めら
れる誘電正接を「計算上のｔａｎδ」という。）一方、
図２（ａ）、（ｂ）の両測定回路における測定器本体２
の精度が±０．１とすると、被測定ケーブルＣの遠方端
に印加される電圧Ｅ１の周波数ｆ１と、被測定ケーブル
Ｃの測定端に印加される電源Ｅ２の周波数ｆ２が共に等
しい場合においては、計算上のｔａｎδの精度は±０．
２となり、周波数ｆ２が大きいほど測定器本体の測定精
度が向上することになる。

【００２９】次に、Ｃ_X≫Ｃ_kと仮定したことによる誘電
正接の測定の誤差について説明する。

【００３０】図４は、検電端子部１４ｅの静電容量Ｃ_k
を１００［ｐＣ］、同抵抗Ｒ_kを２５０［ｋΩ］とし、
また、被測定ケーブルＣの静電容量Ｃ_Xをそれぞれ４
［ｎＦ］、４０［ｎＦ］、４００［ｎＦ］、同抵抗Ｒ_X
を可変とし、さらに、周波数ｆ１、ｆ２を共に５０［Ｈ
ｚ］とした場合における被測定ケーブルＣの理論上の誘
電正接（２πｆ１Ｃ_XＲ_X）の値（以下、「理論上のｔａ
ｎδ」という。）と、計算上のｔａｎδとの差（以下、
単に「ｔａｎδの差」という。）の関係を示している。

【００３１】同図において、横軸は理論上のｔａｎδ
（％）を、縦軸はｔａｎδの差（％）を示しており、ま
た、符号ａ、ｂ、ｃは、被測定ケーブルＣの静電容量Ｃ
_Xがそれぞれ、４「ｎＦ」、４０「ｎＦ」、４００「ｎ
Ｆ」の場合における特性を示している。

【００３２】同図から、被測定ケーブルの静電容量が４
０「ｎＦ」および４００「ｎＦ」の場合は、誤差が０．
００〜０．０３［％］程度であり、最も条件が悪い場合
でも、すなわち、被測定ケーブルの静電容量が４「ｎ
Ｆ」の場合でも、誤差が０．２５［％］以下であること
が判る。

【００３３】以上述べたように、本発明によれば、活線
状態において、前述の方法で２種類の誘電正接を測定
し、上述の演算式で計算上のｔａｎδを求めても、実質
的に、検電端子部の誘電正接を除去した被測定ケーブル
のみの誘電正接を測定することができる。

【００３４】なお、前述の実施例においては、被測定ケ
ーブルとして、６．６ｋＶの電力ケーブルを対象にして
説明しているが、このケーブルに限定されず、例えば、
３．３ｋＶの電力ケーブルでもよく、また、被測定ケー
ブルに印加する交流電圧の周波数は５０Ｈｚに限定され
ず、例えば６０Ｈｚの周波数でも同様の効果を発揮す
る。また、上記実施の形態では、被測定ケーブルＣに周
波数ｆ１の交流電圧Ｅ１を印加した状態（活線状態）
で、検電端子１４ｅと測定器本体２との間に周波数ｆ２
の交流電源Ｅ２を接続して上記ｔａｎδ２を測定するも
のを例示したが、被測定ケーブルＣへの周波数ｆ１の交
流電圧Ｅ１の印加を停止した状態（停電状態）で、検電
端子１４ｅと測定器本体２との間に周波数ｆ２の交流電
源Ｅ２を接続して上記ｔａｎδ２を測定してもよく、こ
の場合には、周波数ｆ１＝周波数ｆ２であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のケーブルの誘電正接測定方法によれば、ケーブルに設
けられた検電端子から電圧信号を取込んでケーブルの誘
電正接を測定する場合に生じる検電端子部の誘電正接の
影響を除去することができることから、測定すべきケー
ブルに高圧充電部の露出部分が存在せず、また測定すべ
きケーブルに接地用変圧器が取付けられていない場合に
おいても、活線状態でケーブルのみの誘電正接を測定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】検電端子を有するケーブル終端接続部の一部断
面図。

【図２】本発明におけるケーブルの誘電正接測定回路図
で、図２（ａ）は、周波数ｆ１の交流電圧を印加した場
合におけるケーブルの誘電正接測定回路図、図２（ｂ）
は、周波数ｆ１の交流電圧を印加すると共に、検電端子
と測定器本体間に周波数ｆ２の交流電源を接続した場合
におけるケーブルの誘電正接測定回路。

【図３】図２の等価回路図で、図３（ａ）は、図２
（ａ）の等価回路図、図３（ｂ）は、図２（ｂ）の等価
回路図。

【図４】理論上のｔａｎδと計算上のｔａｎδとの差を
示す説明図。

【図５】従来におけるケーブルの誘電正接測定回路図。

【符号の説明】

Ｃ・・・・・・・被測定ケーブル１・・・・・・・誘電正接測定器２・・・・・・・測定器本体２e・・・・・・・・ｔａｎδ表示部３・・・・・・・・・分圧器４・・・・・・・変流器５・・・・・・・・・接地線１０・・・・・・・ケーブル終端接続部１４ｅ・・・・・検電端子１４ｅ´・・・検電端子部

フロントページの続き (72)発明者佐々木伸洋神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者川井二郎神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内Ｆターム(参考） 2G015 AA27 BA04 CA07 DA01 2G028 AA01 BC10 BE09 BF01 CG10 DH05 FK01 HM02 LR02 MS01 5G369 AA16 BA05 EA01 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーブルに設けられた検電端子から誘電正
接測定器に電圧信号を取り込む一方、前記ケーブルの接
地線から前記誘電正接測定器に電流信号を取り込み、前
記電圧信号と前記電流信号とに基づいて前記ケーブルの
誘電正接を測定する方法であって、前記ケーブルに周波数ｆ１の交流電圧を印加した状態で
前記誘電正接測定器で測定される誘電正接（ｔａｎδ
１）を求める工程と、前記検電端子と前記誘電正接測定器との間に周波数ｆ２
の交流電源を接続した状態で前記誘電正接測定器で測定
される誘電正接（ｔａｎδ２）を求める工程と、演算式：ｔａｎδ＝ｔａｎδ１−（ｆ１／ｆ２）・ｔａ
ｎδ２から前記ケーブルの誘電正接（ｔａｎδ）を求める工程
と、を備えたことを特徴とするケーブルの誘電正接測定
方法。