JP2010223907A

JP2010223907A - シールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置

Info

Publication number: JP2010223907A
Application number: JP2009074368A
Authority: JP
Inventors: Koji Takahashi; 公嗣高橋; Masahiro Hotta; 昌弘堀田; Kazutoshi Tazawa; 和俊田澤; Hirotaka Mamiya; 啓貴間宮; Takao Kumazawa; 孝夫熊澤
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Yazaki Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Yazaki Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: JP5286127B2

Abstract

【課題】シールド部材の重ね部分とシールド部材のない部分との区別を可能にして、正確にシールド部材の異常を検出することができるシールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置を提供する。
【解決手段】銅テープ１３に渦電流を発生させるために４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を励磁コイルＣ１に印加する。この励磁コイルＣ１とその渦電流による磁束を検出する検出コイルＣ２とをＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査する。検出コイルＣ２からの出力電圧に基づいて銅テープ１３の異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置に関するものである。

上述したシールド部材を有する電線として、例えば、図２に示すような、高圧電力を供給するためのＣＶケーブル１０が知られている。同図に示すように、ＣＶケーブル１０は、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。

芯線１１は、導線性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、外部へのノイズの進入を防止するために設けられている。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。このようなＣＶケーブル１０においては、経年変化によるシュリンクバック現象により銅テープ１３のずれや腐食破断といった異常が起こりうることがある。これにより、ＣＶケーブル１０の性能品質が劣化するという問題があった。

そこで、従来ではさまざまな銅テープ１３の異常検出装置が提案されている（例えば特許文献１、２）。その一つとして、渦電流探傷法が有用な技術の一つである。渦電流探傷法は、図１に示すように、銅テープ１３に渦電流を発生させるために交流電圧が印加される励磁コイルＣ１とその渦電流による磁束を検出する検出コイルＣ２とをＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査させ、上記磁束により検出コイルＣ２に発生する相互誘導起電力を出力波形として観察することで銅テープ１３の有無を検出することができる。

通常、励磁コイルＣ１に印加する交流電圧の周波数は、被検出体である銅テープ１３の有無に対して最も応答性の良い約２０ｋＨｚ付近としている。このように周波数を２０ｋＨｚとすると、図３（Ａ）に示すように、銅テープ１３が１枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧を１００％としたとき、銅テープ１３が０枚の（銅テープ１３がない）部分での検出コイルＣ２の出力電圧は８．５％となる。即ち、銅テープ１３の有無による出力電圧の差を大きくすることができ、正確に銅テープ１３の有無を検出することができる。

しかしながら、実際は周波数を２０ｋＨｚにしても、正確に銅テープ１３の有無を検出することができない、という問題があった。この正確に銅テープ１３の有無を検出できない原因を発明者らが鋭意探求したところ以下のことが分かった。銅テープ１３は隙間のないように巻き付けるために銅テープ１３の幅方向の端部を重ねるように巻き付けている。このため、ＣＶケーブル１０には、銅テープ１３が２枚重なっている部分がある。例えば銅テープ１３が１ｍｍ幅で２枚重なっている部分を上記励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２で走査してみる。結果、図３（Ａ）に示すように、銅テープ１３が１枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧を１００％としたとき、銅テープ１３が２枚重なっている部分での検出コイルＣ２の出力電圧は８．１％となる。

よって、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧と、銅テープ１３が２枚重なっている部分での検出コイルＣ２の出力電圧と、が同等の値となってしまう。このため、銅テープ１３が２枚重なっている部分は本来は正常部（健全部）であるにもかかわらず異常部（被健全部）であると検出されてしまう。即ち、上述したように従来の銅テープ１３の異常検出装置では、銅テープ１３が２枚重ねてある正常部と銅テープ１３がない異常部との判別が困難であり、正確に銅テープ１３の異常を検出することができない、という問題があった。

特開２００２−２１４２７３号公報特開昭６０−１７０４１３号公報

そこで、本発明は、シールド部材の重ね部分とシールド部材のない部分との区別を可能にして、正確にシールド部材の異常を検出することができるシールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、正確にシールド部材の異常を検出することができるシールド部材の異常検出方法及びシールド部材の異常検出装置を得るべく検討を重ねた結果、励磁コイルに供給する交流電圧の周波数が４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲ではシールド部材が２枚重なった部分とシールド部材がない部分との出力電圧差を大きくすることができることを見出し、本発明に至った。

即ち、請求項１記載の発明は、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する複数の電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法であって、前記シールド部材に渦電流を発生させるために交流電圧が印加される励磁コイルとその渦電流による磁束を検出する検出コイルとを前記電線の長手方向に沿って走査する工程と、前記検出コイルからの出力電圧に基づいて前記シールド部材の異常を検出する工程と、を順次行うシールド部材の異常検出方法において、前記励磁コイルに４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を印加するようにしたことを特徴とするシールド部材の異常検出方法に存する。

請求項２記載の発明は、導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する複数の電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置であって、交流電源と、前記シールド部材に渦電流を発生させるために前記交流電源から交流電圧が印加される励磁コイルと、その渦電流による磁束を検出する検出コイルと、前記検出コイルの出力電圧を出力する出力手段と、を備えたシールド部材の異常検出装置において、前記交流電源が、前記励磁コイルに４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を印加するように設けられたことを特徴とするシールド部材の異常検出装置に存する。

以上説明したように請求項１及び２記載の発明によれば、シールド部材の重ね部分とシールド部材のない部分との出力電圧差を大きくすることにより、シールド部材の重ね部分とシールド部材のない部分との区別を可能にして、正確にシールド部材の異常を検出することができる。また、シールド部材の異常を活線下で非破壊で検出することができる。

本発明のシールド部材の異常検出装置の一実施形態を示す回路図である。図１の異常検出装置によって検出されるＣＶケーブルの断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、交流電源が供給する交流電圧の周波数が２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、２００ｋＨｚのときの銅テープの枚数、測定イメージ、出力電圧の変化率（％）を示す表である。銅テープ０枚、銅テープ１枚、銅テープ２枚のときの交流電圧の周波数に対する検出コイルの出力電圧の比率を示すグラフである。銅テープが１枚の部分→銅テープが２枚の部分→銅テープが１枚の部分の順に励磁コイル及び検出コイルで走査している様子を示す説明図である。銅テープが１枚の部分→銅テープが２枚の部分→銅テープが１枚の部分の順に励磁コイル及び検出コイルで走査したときの検出コイルの出力電圧の比率（％）を示す表である。銅テープが１枚の部分→銅テープが２枚の部分→銅テープが１枚の部分の順に励磁コイル及び検出コイルで走査したときの検出コイルの出力電圧の比率（％）を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明のシールド部材の異常検出装置１（以下異常検出装置１）は、図２に示すＣＶケーブル１０の異常を検出する装置である。上記ＣＶケーブル１０は、背景技術で説明したように、図２に示すように、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。

芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。ここで、銅テープ１３の異常とは、銅テープ１３がズレたり腐食破断したりして銅テープ１３がない部分が生じることをいう。

図１に示すように、異常検出装置１は、交流電源２と、励磁コイルＣ１と、検出コイルＣ２と、増幅器３と、出力手段としての電圧計４と、を備えている。交流電源２は、後述する励磁コイルＣ１に交流電圧を供給する電源である。励磁コイルＣ１は、銅テープ１３に渦電流を発生させるために交流電源２から交流電圧が印加される。検出コイルＣ２は、励磁コイルＣ１と一部が重なるように配置されている。検出コイルＣ２は、上記渦電流による磁束によって両端に相互誘導起電力が発生する。

上記増幅器３は、検出コイルＣ２の両端に発生した相互誘導起動力を増幅して検出コイルＣ２の出力電圧として出力する。電圧計４は、増幅器３から出力された検出コイルＣ２の出力電圧を測定して、表示する計器である。本実施形態では、励磁コイルＣ１に供給される交流電圧の周波数が４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚになるように交流電源２が設定されている。

次に、本発明者らは、交流電源２の周波数を２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、２００ｋＨｚと変化させて、銅テープ１３が１枚の部分、銅テープ１３が０枚の（銅テープ１３がない）部分、銅テープ１３が２枚重なっている部分をそれぞれ励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２で走査したときの検出コイルＣ２の出力電圧を測定して、本発明の効果を確認した。結果を図３及び図４に示す。なお、図３及び図４において、検出コイルＣ２の出力電圧は、銅テープ１３が１枚の部分上での検出コイルＣ２の出力電圧を１００％としたときの比率（％）で示している。

また、銅テープ１３が２枚重なっている部分を走査したときの検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は、図５に示すようにして測定している。即ち、図５に示すように、端が１ｍｍ重ねられた２枚の銅テープ１３上を励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２で走査している。よって、励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２は、図５に示すように、銅テープ１３が１枚の部分Ａ１→銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２→銅テープ１３が１枚の部分Ａ１の順に走査する。このとき、励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２の中心線Ｌ１と、銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２の走査方向の最も手前である基準線Ｌ２と、の距離を段階的に変化させて出力電圧の比率（％）を測定した。結果を図６及び図７に示す。

同図から明らかなように、銅テープ１３が１枚の部分Ａ１上に励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２があるときは検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は１００％である。その後、励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２の中心線Ｌ１が銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２に近づくに従って検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は小さくなり、銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２の真上付近で最小となる。そして、励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２が銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２から離れるに従って検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は再び大きくなる。上述したように、銅テープ１３が１枚の部分Ａ１→銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２→銅テープ１３が１枚の部分Ａ１の順に励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２を走査したときの検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）の最小値を、図３及び図４における銅テープ１３を２枚重ねた部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）としている。

そして、図３及び図４から明らかなように、銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は、２０ｋＨｚで最小８．１％であり、５０ｋＨｚで最小２５．５％であり、２００ｋＨｚで５９．６％となることが分かった。即ち、銅テープ１３が２枚重なっている部分Ａ２での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は、２０ｋＨｚで最も小さく、周波数を上げるに従って銅テープ１３が１枚の部分Ａ１にある時の出力電圧の比率１００％に近づくことが分かった。また、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は、２０ｋＨｚで８．５％であり、５０ｋＨｚで１０．３％であり、２００ｋＨｚで３６．０％となることが分かった。

即ち、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）は、銅テープ１３が２枚重なっている部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）と同様に、２０ｋＨｚで最も小さく周波数を上げるに従って上昇する。しかしながら、その周波数の増加に対する出力電圧の増加率は、銅テープ１３が２枚重なっている部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）に比べて、銅テープ１３がない部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率が小さい。

よって、図３及び図４に示すように、２０ｋＨｚにおいて銅テープ１３が０枚の部分と、銅テープ１３が２枚の部分と、の検出コイルＣ２の出力電圧の比率はほぼ同等である。しかしながら、交流電源２の周波数が増えるに従って銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）と、銅テープ１３が２枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）と、の差が大きくなる。そして、周波数が４０ｋＨｚ以上になると、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）と、銅テープ１３の２枚部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率（％）と、の比が、１：１．６以上となる。即ち、４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲では、銅テープ１３が２枚重なっている部分と銅テープ１３が０枚の部分との検出コイルＣ２の出力電圧差を大きくできることがわかった。

具体的には、５０ｋＨｚにおいては、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率が１０．３％であるのに対して、銅テープ１３が２枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率が２５．５％となり、約２．５倍となる。一方、２００ｋＨｚにおいては、銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率が３６．０％であるのに対して、銅テープ１３が２枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率が５９．６％となり、約１．６倍となる。

よって、図７からも明らかなように、２０ｋＨｚ付近においては銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率と、テープ１３が２枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率とは、ほぼ同等であり、検出コイルＣ２の出力電圧から銅テープ１３の重ね部分と銅テープ１３がない部分との区別ができない。しかしながら、４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲においては銅テープ１３が０枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率と、テープ１３が２枚の部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率との比は、１：
１．６以上となり、出力電圧差を出すことができる。このため、上述した異常検出装置１によれば、検出コイルＣ２の出力電圧から銅テープ１３の重ね部分と銅テープ１３がない部分とを区別を可能にして、正確に銅テープ１３の異常を検出することができる。また、銅テープ１３の異常を活線下で非破壊で検出することができる。

次に、上述した異常検出装置１を用いたＣＶケーブル１０の異常検出方法について説明する。まず、交流電源２から出力される交流電圧が４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚになるように作業者が交流電源２を設定する。その後、作業者は、交流電源２を操作して励磁コイルＣ１に４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を供給する。次に、作業者は、互いに一部重ねた励磁コイルＣ１及び検出コイルＣ２をＣＶケーブル１０上の長手方向に沿って走査される。これにより、電圧計４からは検出コイルＣ２の出力電圧が出力される。

例えば２００ｋＨｚの交流電圧を励磁コイルＣ１に供給しているときは、銅テープ１３が２枚重なっている部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率は５９．６％、銅テープ１３がない部分での検出コイルＣ２の出力電圧の比率は３６．０％である。そこで、作業者は、５９．６％と３６．０％との間に閾値を定めて、電圧計４から出力される検出コイルＣ２の出力電圧が銅テープ１３が１枚の部分を１００％としたときの閾値以下であれば、銅テープ１３がなく異常であると判断することができる。一方、電圧計４から出力される検出コイルＣ２の出力電圧が銅テープ１３が１枚の部分を１００％としたときの閾値以上であれば、正常であると判断することができる。

なお、上述した実施形態では、検出コイルＣ２の出力電圧を電圧計４により表示するだけであったが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、電圧計４が計測した検出コイルＣ２の出力電圧をマイクロコンピュータなどから構成された異常検出手段としての異常検出装置に供給して、異常検出装置が電圧計４から供給された検出コイルＣ２の出力電圧に基づいて銅テープ１３に異常が生じているか否かを判定するようにしてもよい。一例としては、例えば異常検出装置が電圧計４から供給された検出コイルＣ２の出力電圧が閾値以下であれば銅テープ１３に異常が生じていると判定するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１異常検出装置
２交流電源
Ｃ１励磁コイル
Ｃ２検出コイル
４電圧計（出力手段）

Claims

導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する複数の電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出方法であって、前記シールド部材に渦電流を発生させるために交流電圧が印加される励磁コイルとその渦電流による磁束を検出する検出コイルとを前記電線の長手方向に沿って走査する工程と、前記検出コイルからの出力電圧に基づいて前記シールド部材の異常を検出する工程と、を順次行うシールド部材の異常検出方法において、
前記励磁コイルに４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を印加するようにした
ことを特徴とするシールド部材の異常検出方法。
導電性を有する芯線、前記芯線を被覆する内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に巻き付けられたシールド部材、及び、前記シールド部材を被覆する外部絶縁体、を有する複数の電線における前記シールド部材の異常を検出するシールド部材の異常検出装置であって、交流電源と、前記シールド部材に渦電流を発生させるために前記交流電源から交流電圧が印加される励磁コイルと、その渦電流による磁束を検出する検出コイルと、前記検出コイルの出力電圧を出力する出力手段と、を備えたシールド部材の異常検出装置において、
前記交流電源が、前記励磁コイルに４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの交流電圧を印加するように設けられた
ことを特徴とするシールド部材の異常検出装置。