JP2013036839A - 橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋絡水トリーの位置を標定することにより、劣化部分のみの張替えができ、停電時間・張替え作業工程の軽減を図った橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置を提供する。
【解決手段】直流電源２１を用いてＣＶケーブル１０の芯線１１と銅テープ１３との間に直流電圧を印加する。銅テープ１３の一端と直流電源２１の＋側との間に設けられた第１電流検出回路２２、及び、銅テープ１３の他端と直流電源２１の＋側との間に設けられた第２電流検出手段２３、の両者を用いて、直流電圧の印加によって橋絡水トリー位置で発生した放電電流Ｉ１が第１電流検出回路２２に到達するまでの第１到達時間と、放電電流Ｉ２が第２電流検出回路２３に到達するまでの第２到達時間と、の差分である遅延時間を求める。そして、求めた遅延時間から橋絡水トリーの位置を標定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置に係り、特に、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から構成された電線に発生した橋絡水トリーの位置を標定する橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置に関する。

上述した電線として、例えば、図１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。

上記ＣＶケーブル１０は、布設及び保安管理が容易という特徴があることから、電力ケーブルの主流になっている。しかし、ＣＶケーブル１０には、水トリー（tree）と呼ばれる特有の劣化形態が存在する。この水トリーとは、ＣＶケーブル１０の絶縁体１２に付着した微量の水分が経時変化により絶縁体１２内に浸透し、絶縁劣化を経て絶縁破壊する現象である。経年劣化によるＣＶケーブル１０の絶縁破壊事故を未然に防止するためには、劣化診断が不可欠である。

従来、ＣＶケーブル１０の劣化診断方法として、絶縁体１２に流れる損失電流を測定し、その測定値が基準外であるときに絶縁劣化が生じていると判断するものが知られている（例えば特許文献１に記載）。しかしながら、この劣化診断方法では、「劣化」を判断することはできるが、水トリーの位置を標定することができない。このため、「劣化」と判断されたＣＶケーブル１０は、全亘長に亘ってＣＶケーブル１０を引き出し、張替え作業を実施している。そのため、長時間の停電・張替え作業がかかっている、という問題があった。

特開２００５−３４５４５０号公報

そこで、本発明は、橋絡水トリーの位置を標定することにより、劣化部分のみの張替えができ、停電時間・張替え作業工程の軽減を図った橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項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から構成された電線に発生した橋絡水トリーの位置を標定する橋絡水トリー位置標定方法であって、直流電源を用いて前記電線の芯線とシールド部材との間に直流電圧を印加する工程と、前記シールド部材の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられた第１電流検出手段、及び、前記シールド部材の他端と前記直流電源の＋側との間に設けられた第２電流検出手段、の両者を用いて、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流が前記第１電流検出手段に到達するまでの第１到達時間と、前記放電電流が前記第２電流検出手段に到達するまでの第２到達時間と、の差分である遅延時間を求める工程と、前記遅延時間から前記橋絡水トリーの位置を標定する工程と、を順次行うことを特徴とする橋絡水トリー位置標定方法に存する。

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から構成された電線に発生した橋絡水トリーの位置を標定する橋絡水トリー位置標定装置であって、前記電線の芯線とシールド部材との間に直流電圧を印加する直流電源と、前記シールド部材の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられ、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出する第１電流検出手段と、前記シールド部材の他端と前記直流電源の＋側との間に設けられ、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出する第２電流検出手段と、を備えたことを特徴とする橋絡水トリー位置標定装置に存する。

請求項３記載の発明は、標定対象電線のシールド部材の他端と、前記標定対象電線に沿って配索された他の電線の芯線の他端と、を接続する接続部をさらに備え、前記第２電流検出手段が、前記他の電線の芯線の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の橋絡水トリー位置標定装置に存する。

請求項４記載の発明は、前記第１電流検出手段により検出された放電電流の波形及び前記第２電流検出手段により検出された放電電流の波形を表示するオシロスコープをさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の橋絡水トリー位置標定装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電線の芯線とシールド部材との間に直流電圧を印加すると橋絡水トリーから高い頻度で「キック現象」と呼ばれる放電が発生し、その放電電流が橋絡水トリー位置からシールド部材の一端及び他端に向かってそれぞれ流れる。このことに着目し、上記放電電流が第１電流検出手段に到達するまでの第１到達時間と、放電電流が第２電流検出手段に到達するまでの第２到達時間と、の差分である遅延時間を求める。そして、この遅延時間が橋絡水トリー位置から第１電流検出手段までの経路長と橋絡水トリー位置から第２電流検出手段までの経路長との差に応じているため、この求めた遅延時間から橋絡水トリーの位置を標定することができる。これにより、劣化部分のみの張替えができ、停電時間・張替え作業工程の軽減を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、第１電流検出手段が、シールド部材の一端と直流電源の＋側との間に設けられ、直流電圧の印加によって橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出し、第２電流検出手段が、シールド部材の他端と直流電源の＋側との間に設けられ、直流電圧の印加によって橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出するので、第１電流検出手段及び第２電流検出手段の両者を用いて、橋絡水トリー位置で発生した放電電流が第１電流検出手段に到達するまでの第１到達時間と第２電流検出手段に到達するまでの第２到達時間との差分である遅延時間を求めることができる。そして、この遅延時間から橋絡水トリー位置を標定できる。これにより、劣化部分のみの張替えができ、停電時間・張替え作業工程の軽減を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、標定対象電線のシールド部材の他端と、標定対象電線に沿って配索される他の電線の芯線の他端と、を接続する接続部をさらに備え、第２電流検出手段が、他の電線の芯線の一端と直流電源の＋側との間に設けられているので、第１電流検出手段及び第２電流検出手段の両者を標定対象電線の一端側に設けることができる。

請求項４記載の発明によれば、オシロスコープを設けることにより、簡単に橋絡水トリー位置で発生した放電電流が第１電流検出手段及び第２電流検出手段に到達する第１到達時間及び第２到達時間の差分を求めることができる。

本発明の橋絡水トリー位置標定方法により橋絡水トリー位置の標定が行われるＣＶケーブルの断面図を示す。 第１実施形態における本発明の橋絡水トリー位置標定装置を示す図である。 第２実施形態における本発明の橋絡水トリー位置標定装置を示す図である。

第１実施形態
本発明の第１実施形態における橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置を図１及び図２を参照して以下説明する。図１は、本発明の橋絡水トリー位置標定方法により橋絡水トリー位置の標定が行われるＣＶケーブルの断面図を示す。図２は、第１実施形態における本発明の橋絡水トリー位置標定装置の一実施形態を示す図である。なお、図２においては、ＣＶケーブル１０のシース１４については省略してある。

本発明の橋絡水トリー位置標定方法及び橋絡水トリー位置標定装置は、図１に示すＣＶケーブル１０に発生した橋絡水トリー位置を標定するための方法及び装置である。上記ＣＶケーブル１０は、背景技術でも説明したように、図１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。

上記芯線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。

上記橋絡水トリー位置標定装置２０は、図２に示すように、直流電源２１と、第１電流検出手段としての第１電流検出回路２２と、第２電流検出手段としての第２電流検出回路２３と、測定器２４と、を備えている。上記直流電源２１の−側は、ＣＶケーブル１０の芯線１１の近端（一端）に接続されている。直流電源２１の＋側は、後述する第１電流検出回路２２を介してＣＶケーブル１０の銅テープ１３近端に接続されると共に、後述する第２電流検出回路２３を介してＣＶケーブル１０の銅テープ１３遠端（他端）に接続されている。即ち、直流電源２１は、ＣＶケーブル１０の芯線１１と銅テープ１３との間に直流電圧を印加する。

上記第１電流検出回路２２は、銅テープ１３の近端と直流電源２１の＋側との間に設けられた検出抵抗Ｒ１と、検出抵抗Ｒ１の両端に設けられたバンドパスフィルタ（以下ＢＰＦ）２２ａと、差動増幅回路２２ｂと、から構成されている。上記第２電流検出回路２３は、銅テープ１３の遠端と直流電源２１の＋側との間に設けられた検出抵抗Ｒ２と、検出抵抗Ｒ２の両端に設けられたＢＰＦ２３ａと、差動増幅回路２３ｂと、から構成されている。

上述したようにＣＶケーブル１０の芯線１１と銅テープ１３との間に直流電圧を印加すると、橋絡水トリーから高い頻度で「キック現象」と呼ばれる放電が発生し、その放電電流Ｉ１、Ｉ２が橋絡水トリー位置から銅テープ１３の近端及び遠端に向かってそれぞれ流れる。従って、上記検出抵抗Ｒ１には、上記放電電流Ｉ１が流れ、その両端に放電電流Ｉ１に応じた電圧が生じる。また、上記検出抵抗Ｒ２には、上記放電電流Ｉ２が流れ、その両端に放電電流Ｉ２に応じた電圧が流れる。

ＢＰＦ２２ａ、２３ａは、ノイズ除去及び波形成形を行うために検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の一端側及び他端側の電圧から所定の通過周波数帯以外の周波数成分を除去する。上記放電電流Ｉ１、Ｉ２の放電周波数は、約２００ｋＨｚ〜約１０ＭＨｚであることから、ＢＰＦ２２ａ、２３ａの通過周波数帯は、その帯域となるように設定されている。

差動増幅回路２２ｂ、２３ｂは各々、アンプＡｍｐと、このアンプＡｍｐの−入力、＋入力とＢＦＰ２２ａ、２３ａとの間に設けられた抵抗Ｒ３、Ｒ４と、アンプＡｍｐの−入力と出力との間に設けられた抵抗Ｒ５と、アンプＡｍｐの＋入力と接地との間に設けられた抵抗Ｒ６と、から構成されている。差動増幅回路２２ｂ、２３ｂは検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の放電電流Ｉ１、Ｉ２に応じた両端電圧を増幅して後述する測定器２４に出力する。

以上のことから明らかなように第１、第２電流検出回路２２、２３は、直流電圧の印加によって橋絡水トリー位置で発生した放電電流Ｉ１、Ｉ２を検出して、測定器２４に対して出力する。なお、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の両端電圧は、測定器２４に供給されている。このため、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２と測定器２４との間に差動増幅回路２２ｂ、２３ｂを設けることで放電電流Ｉ１が第２電流検出回路２３に、放電電流Ｉ２が第１電流検出回路２２にそれぞれ回り込まないように構成している。

上記測定器２４は、オシロスコープから構成され、第１電流検出回路２２により検出された放電電流Ｉ１の波形及び第２電流検出回路２３により検出された放電電流Ｉ２の波形を表示する。

次に、上述した橋絡水トリー位置標定装置２０を用いた橋絡水トリー位置標定方法について説明する。直流電源２１によりＣＶケーブル１０の芯線１１及び銅テープ１３間に直流電圧を印加する。これにより、上述したように橋絡水トリーから「キック現象」と呼ばれる放電が発生し、その放電電流Ｉ１、Ｉ２が橋絡水トリー位置から銅テープ１３の近端及び遠端に向かってそれぞれ流れる。

この放電電流Ｉ１が検出抵抗Ｒ１に到達するまでの第１到達時間と放電電流Ｉ２が検出抵抗Ｒ１に到達するまでの第２到達時間との差分である遅延時間Δｔは、下記の式（１）に示すように、橋絡水トリー位置から銅テープ１３の近端側の検出抵抗Ｒ１までの距離Ｘと、橋絡水トリー位置から銅テープ１３の遠端側の検出抵抗Ｒ２までの距離（Ｌ−Ｘ）と、の差分に、放電電流Ｉ１、Ｉ２の伝播速度ｖ（既知）を除した値に等しい。なお、ＬはＣＶケーブル１０の条長であり、既知の値である。また、銅テープ１３から検出抵抗Ｒ１、Ｒ２までの経路長、ＢＰＦ２２ａ及び２３ａ、差動増幅回路２２ｂ及び２３ｂの経路長は、第１電流検出回路２２と第２電流検出回路２３とで同程度とし、その経路長の差による第１到達時間と第２到達時間との差は数ｎｓのため無視できるものとする。
Δｔ＝｛（Ｌ−Ｘ）−Ｘ｝／ｖ …（１）
そして、これを変形して式（２）を得ることができる。
Ｘ＝（Ｌ−ｖ×Δｔ）／２ …（２）

従って、標定を行う者が測定器２４で表示された放電電流Ｉ１、Ｉ２の波形から遅延時間Δｔを求めて、式（２）に求めた遅延時間Δｔ、既知のＬ、ｖを代入すれば距離Ｘを求めることができ、橋絡水トリー位置を標定することができる。

上述した実施形態によれば、橋絡水トリーで発生した放電電流Ｉ１が第１電流検出回路２２に到達するまでの第１到達時間と、放電電流Ｉ２が第２電流検出回路２３に到達するまでの第２到達時間と、の差分である遅延時間Δｔを求める。そして、この遅延時間Δｔが橋絡水トリー位置から第１電流検出回路２２までの経路長と橋絡水トリー位置から第２電流検出回路２３までの経路長との差に応じているため、この求めた遅延時間Δｔから橋絡水トリーの位置を標定することができる。これにより、劣化部分のみの張替えができ、停電時間・張替え作業工程の軽減を図ることができる。

また、上述した実施形態によれば、測定器２４としてオシロスコープを設けることにより、簡単に橋絡水トリー位置で発生した放電電流Ｉ１、Ｉ２が第１電流検出回路２２及び第２電流検出回路２３に到達する第１到達時間及び第２到達時間の差分である遅延時間Δｔを求めることができる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。図３は、第２実施形態における本発明の橋絡水トリー位置標定装置を示す図である。同図において、図２について上述した第１実施形態で既に説明した部分と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、第２電流検出回路２３の接続位置である。第１実施形態では、第２電流検出回路２３の検出抵抗Ｒ２の一端は直流電源２１の＋側に接続され、他端は直接銅テープ１３の遠端に接続されていた。また、上記ＣＶケーブル１０は、３相交流電流を供給するために３本を互いに沿わせてまとめて配索されている。

そこで、図３に示すように、標定対象のＣＶケーブル１０を赤相のＣＶケーブル１０（標定対象電線）としたとき、例えば、赤相のＣＶケーブル１０の銅テープ１３遠端と白相のＣＶケーブル１０（他の電線）の芯線１１遠端とを接続線Ｊ（接続部）により接続する。そして、第２実施形態では、第２電流検出回路２３の検出抵抗Ｒ２の他端は白相のＣＶケーブル１０の芯線１１近端に接続されている。即ち、第２電流検出回路２３の検出抵抗Ｒ２の他端は白相のＣＶケーブル１０の芯線１１を介して銅テープ１３の遠端に接続されている。

この場合、赤相のＣＶケーブル１０の条長をＬ１、白相のＣＶケーブル１０の条長をＬ２としたとき、橋絡水トリー位置から銅テープ１３の近端側の検出抵抗Ｒ１までの距離Ｘは下記の式（３）で表される。
Ｘ＝（Ｌ１＋Ｌ２−Δｔ×ｖ）／２ …（３）

上述した実施形態によれば、赤相ＣＶケーブル１０の銅テープ１３の遠端と、この赤相ＣＶケーブル１０に沿って配索される白相ＣＶケーブル１０の芯線１１の遠端と、接続線Ｊにより接続し、第２電流検出回路２３を、白相ＣＶケーブル１０の芯線１１の近端と直流電源２１の＋側との間に設けている。このため、第１電流検出回路２２及び第２電流検出回路２３の両者を赤相ＣＶケーブル１０の近端側に設けることができる。これにより、図２に示す第１実施形態で説明したように、ＣＶケーブル１０の近端側からと遠端側からとで配線を取り回して第１電流検出回路２２及び第２電流検出回路２３を測定器２４に接続する必要がない。即ち、無駄な配線をすることなく、効率的に橋絡水トリー位置の標定ができる。

なお、上述した実施形態では、測定器２４としてオシロスコープを用い、オシロスコープの表示を見て標定者が遅延時間Δｔを求めていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、測定器２４としてマイクロコンピュータを用いて、第１電流検出回路２２により検出された電流値が閾値以上になった時点と、第２電流検出回路２３により検出された電流値が閾値以上になった時点と、の差を遅延時間Δｔとして求めて、表示部に表示するようにしてもよい。また、マイクロコンピュータが、この求めた遅延時間Δｔから式（２）を用いて橋絡水トリー位置を標定し、標定した結果を表示部に表示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。

１０ ＣＶケーブル
１１ 芯線
１２ 絶縁体（内部絶縁体）
１３ 銅テープ（シールド部材）
１４ シース（外部絶縁体）
２１ 直流電源
２２ 第１電流検出回路（第１電流検出手段）
２３ 第２電流検出回路（第２電流検出手段）
２４ 測定器（オシロスコープ）

Claims (4)

1. 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から構成された電線に発生した橋絡水トリーの位置を標定する橋絡水トリー位置標定方法であって、
   直流電源を用いて前記電線の芯線とシールド部材との間に直流電圧を印加する工程と、
   前記シールド部材の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられた第１電流検出手段、及び、前記シールド部材の他端と前記直流電源の＋側との間に設けられた第２電流検出手段、の両者を用いて、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流が前記第１電流検出手段に到達するまでの第１到達時間と、前記放電電流が前記第２電流検出手段に到達するまでの第２到達時間と、の差分である遅延時間を求める工程と、
   前記遅延時間から前記橋絡水トリーの位置を標定する工程と、
   を順次行うことを特徴とする橋絡水トリー位置標定方法。
2. 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から構成された電線に発生した橋絡水トリーの位置を標定する橋絡水トリー位置標定装置であって、
   前記電線の芯線とシールド部材との間に直流電圧を印加する直流電源と、
   前記シールド部材の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられ、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出する第１電流検出手段と、
   前記シールド部材の他端と前記直流電源の＋側との間に設けられ、前記直流電圧の印加によって前記橋絡水トリー位置で発生した放電電流を検出する第２電流検出手段と、
   を備えたことを特徴とする橋絡水トリー位置標定装置。
3. 標定対象電線のシールド部材の他端と、前記標定対象電線に沿って配索された他の電線の芯線の他端と、を接続する接続部をさらに備え、
   前記第２電流検出手段が、前記他の電線の芯線の一端と前記直流電源の＋側との間に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の橋絡水トリー位置標定装置。
4. 前記第１電流検出手段により検出された放電電流の波形及び前記第２電流検出手段により検出された放電電流の波形を表示するオシロスコープを
   さらに備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の橋絡水トリー位置標定装置。

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