JP2014109475A - パルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置及びパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを増加させることなく、極めて短い時間で電力ケーブルの劣化を的確に判断する。
【解決手段】 ＣＶケーブル６に第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積し、接地により蓄積された電荷を放出した後に、第２パルス電圧を印加し、劣化部位に蓄積された残留電荷のうちの初期残留電荷を放出して第２電流値が計測され、その後、参照パルス電圧を印加し、参照電流値を計測し、第２電流値と参照電流値の差に基づいて電力ケーブルの劣化の存在を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、パルス電圧を用いて電力ケーブルの水トリー劣化の検出を行うための装置及び方法に関する。

電力用ケーブルとして、架橋ポリエチレン絶縁ケーブル（ＣＶケーブル）が実用化されている。ＣＶケーブルは潤湿下で長期使用すると、水トリーと呼ばれる劣化現象が絶縁体内に発生して絶縁性能の低下を引き起こす原因となる。水トリーによる絶縁劣化（水トリー劣化）を検出する方法として、従来から残留電荷法が知られている（特許文献１）。

特許文献１に開示された技術は、電力ケーブルに商用周波数よりも高い周波数のパルス電圧を印加して接地し、電力ケーブル全体への電荷の蓄積と、正常部位の電荷の放出を行い、その後、交流電圧を印加することで劣化部位に蓄積された電荷を放出し、劣化部位から放出された電荷に基づいて劣化を診断する技術である。

本技術を用いることで、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）に接続されたＣＶケーブルであっても、的確に残留電荷を放出して劣化を診断することができる。しかしながら、交流電圧を発生する大型の試験装置（交流電源）が必要となり、試験装置自体や移送にコストがかかる。また、パルス電圧から交流電圧への段取り替えのための時間や交流電圧の昇降圧の時間が必要となり、診断測定時間がかかる。

近年、電力ケーブルの劣化を診断する際には、ＧＩＳへの接続の有無に関係なく的確な信号出力が維持される状態で、装置の小型化や診断測定時間の短縮化が望まれている。このため、高価な装置を使用してコストを増加させることなく、極めて短い時間で電力ケーブルの劣化を的確に測定することができるパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置及びパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法が求められているのが現状である。

特開２００９−１８６３３５号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、コストを増加させることなく、極めて短い時間で電力ケーブルの水トリー劣化を的確に判断することができるパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置及び電力ケーブルの水トリー劣化検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置は、電力ケーブルにパルス幅が０.１ｍｓ以上の第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積し、接地により蓄積された電荷を放出させる第１電圧印加手段と、前記第１電圧印加手段により電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、パルス幅が０.１ｍｓ以上の第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させる第２電圧印加手段と、前記第２電圧印加手段により初期残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧を印加する参照パルス電圧印加手段と、前記第２電圧印加手段により初期残留電荷を放出させた際の第２電流値を計測すると共に、前記参照パルス電圧印加手段により参照パルス電圧を印加した際の参照電流値を計測し、前記第２電流値と前記参照電流値に基づいて前記電力ケーブルの劣化を判断する判断手段とを備え、前記第１電圧印加手段、及び、前記第２電圧印加手段は、２本の電力ケーブルのそれぞれに前記判断手段を介して接続され、前記判断手段では、前記第２電流値と前記参照電流値の差の信号だけが出力されることを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積し、接地により蓄積された電荷を放出した後に、第２パルス電圧を印加することで、劣化が生じていれば劣化部位に蓄積された残留電荷のうちの初期残留電荷が放出され、第２電流値が計測される。その後、参照パルス電圧を印加することで参照電流値が計測される。そして、パルス電圧を印加して電荷の蓄積、電荷の放出を行っているので、交流電圧を印加する場合に比べて信号の強度が大きくなる。

尚、第１パルス電圧、第２パルス電圧のパルス幅は、０.１ｍｓから１０ｍｓに設定することが好ましい。また、１０ｍｓを超えるパルス幅に設定することも可能である。

第１電圧印加手段、及び、第２電圧印加手段と、いずれかの電力ケーブルとの間に、開閉スイッチを設けることができる。開閉スイッチを開いた状態で第１パルス電圧を印加することで、電力ケーブルの劣化状態に拘わらず、劣化部位に電荷が蓄積されず、その後、開閉スイッチを閉じて第２パルス電圧を印加しても、初期残留電荷が存在しないため放出信号は出されない。このため、電力ケーブルの劣化状況が判らない場合でも、開閉スイッチの操作により、劣化が生じていない状態の電力ケーブルとして適用することができる。

第２電流値と参照電流値とに差があれば、初期残留電荷が存在して電力ケーブルに劣化が生じていることが判断され、第２電流値と参照電流値とに差がなければ、初期残留電荷が存在しておらずに電力ケーブルには水トリー劣化が生じていないことが判断される。

このため、コストを増加させることなく、第２電流値と参照電流値との差を計測するだけの処理で、極めて短い時間で電力ケーブルの水トリー劣化を的確に判断することが可能なパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置になる。

そして、請求項２に係る本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置は、請求項１に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置において、前記第２電圧印加手段により初期残留電荷が放出された後で、前記参照パルス電圧印加手段による参照パルス電圧を印加する前の前記電力ケーブルに、前記第１電圧印加手段による前記第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧を印加して残留電荷を放出させる第３電圧印加手段を備え、前記判断手段は、前記第２電流値と前記第３電圧印加手段により残留電荷を放出させた後の前記参照電流値に基づいて前記電力ケーブルの劣化を判断することを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、第３パルス電圧の印加により、残留電荷（多くの電荷）が放出された後の参照電流値と、第２電流値との差の信号により劣化を判断するので、電流値の差が大きくなって信号出力を大きくすることができ、劣化の判断を容易に行うことができる。

また、請求項３に係る本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置は、請求項２に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置において、前記第１電圧印加手段、前記第２電圧印加手段、前記参照パルス電圧印加手段、前記第３電圧印加手段は、スイッチを閉じることによりコンデンサに蓄電された電力をパルス電圧として前記電力ケーブルに印加することを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの劣化検出装置は、請求項３に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの劣化検出装置において、パルス電圧のパルス幅の上限値を、商用交流電圧の半周期である１０ｍｓとしたことを特徴とする。

上記目的を達成するための請求項５に係る本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法は、電力ケーブルにパルス幅が０.１ｍｓ以上の第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積すると共に、接地により蓄積された電荷を放出させ、電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、パルス幅が０.１ｍｓ以上の第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させ、初期残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧を印加して残留電荷を放出させ、残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧を印加するに際し、２本の電力ケーブルに、電流検出手段を介して前記第１パルス電圧、前記第２パルス電圧、前記参照パルス電圧をそれぞれ印加し、前記第２電流値と前記参照電流値の差の信号だけを出力させ、前記第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させた際の第２電流値と、参照パルス電圧を印加した際の参照電流値との値に差があった際に、前記電力ケーブルに劣化が生じていると判断することを特徴とする。

このため、コストを増加させることなく、第２電流値と参照電流値との差を計測するだけの処理で、極めて短い時間で電力ケーブルの劣化を的確に判断することが可能なパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法となる。

本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置及びパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法は、コストを増加させることなく、極めて短い時間で電力ケーブルの水トリー劣化を的確に判断することが可能になる。

本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の概略構成図である。 本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法の課電状況の経時変化を表す図である。 電荷放出の概念図である。 スイッチ動作の経時変化を表す図である。 パルス幅と検出電荷量との関係を表すグラフである。 電流検出状況の概念図である。 電流検出状況の概念図である。 本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の具体的な構成図である。 電流検出状況の概念図である。 電流検出状況の概念図である。 電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の他の実施例の要部構成図である。 使用例の一例を説明する概略構成図である。

電力用ケーブルとして、架橋ポリエチレン絶縁ケーブル（ＣＶケーブル）は、潤湿下で長期使用すると、水トリーと呼ばれる劣化現象（水トリー劣化）が絶縁体内に発生する。本実施例の劣化検出装置は、ＣＶケーブルに水トリー劣化が発生しているか否かを判断する装置である。

本発明のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置は、以下の構成を特徴としている。

電力ケーブルにパルス幅が０.１ｍｓ以上（０.１ｍｓから１０ｍｓが好ましい）の第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積すると共に、接地により蓄積された電荷を放出させ（第１電圧印加手段）、電荷が放出された後の電力ケーブルに、パルス幅が０.１ｍｓ以上（０.１ｍｓから１０ｍｓが好ましい）の第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させる（第２電圧印加手段）。

尚、第１パルス電圧、第２パルス電圧のパルス幅を、１０ｍｓを超えるパルス幅に設定することも可能である。

その後、電力ケーブルに、第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧を印加して残留電荷を放出させ（第３電圧印加手段）、残留電荷が放出された後の電力ケーブルに、第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧を印加する（参照パルス電圧印加手段）。

そして、初期残留電荷を放出させた際の第２電流値と、参照パルス電圧を印加した際の参照電流値との値に差があった場合に、劣化部位に電荷が残留しているとして電力ケーブルに劣化が生じていると判断する。つまり、第２電流値と参照電流値に基づいて電力ケーブルの劣化を判断する（判断手段）。

図１に基づいて電力ケーブルの水トリー劣化検出装置を説明する。図１には本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の概略構成（回路構成）を示してある。

図に示すように、水トリー劣化検出装置（劣化検出装置）１１は、第１電圧印加手段及び第３電圧印加手段が構成される第１印加機構１２と、第２電圧印加手段及び参照パルス電圧印加手段が構成される第２印加機構１３により構築されている。

第１印加機構１２は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、第４スイッチ２４を有し、第４スイッチ２４が試料としてのＣＶケーブル６側に備えられている。第１スイッチ２１は第１抵抗２５ａ、負極側が接地される第１電源２５ｂに接続され、第２スイッチ２２は第２抵抗２６ａ、正極側が設置される第２電源２６ｂに接続され、第１電源２５ｂと第２電源２６ｂは正極と負極が逆極に接続された直流電源となっている。

また、第３スイッチ２３の反接地側には第３抵抗２７が設けられ、第４スイッチ２４のＣＶケーブル６と反対側は第４抵抗２８を介して接地されている。そして、第３抵抗２７と第４抵抗２８の間には第１コンデンサ２９が備えられている。

一方、第２印加機構１３は、第５スイッチ１５、第６スイッチ１６、第７スイッチ１７を有し、第７スイッチ１７がＣＶケーブル６側に備えられている。第５スイッチ１５は第５抵抗１８ａ、正極側が接地される第５電源１８ｂに接続され、第６スイッチ１６の反接地側には第６抵抗１９が設けられている。第７スイッチ１７のＣＶケーブル６と反対側は第７抵抗２０を介して接地されている。そして、第６抵抗１９と第７抵抗２０の間には第２コンデンサ３０が備えられている。

図２、図３に基づいて劣化検出装置１１の基本動作と電荷の状況を説明する。図２には本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの劣化検出方法の課電状況の経時変化、図３には電荷放出の概念を示してある。

図２に示すように、ＣＶケーブル６に、パルス幅が０.１ｍｓから１０ｍｓ（上限は１０ｍｓを超えることも可能）の第１パルス電圧（負極性の電荷蓄積用パルス）を印加して電荷を蓄積すると共に、接地により蓄積された電荷を放出させる（第１電圧印加手段）。ＣＶケーブル６に水トリー劣化が生じていれば、劣化部位に電荷が蓄積されたままとなる。

図３に示すように、第１パルス電圧の印加により、ＣＶケーブル６の劣化していない部位７（点線）と水トリー劣化の部位８に電荷が蓄積され、接地により部位７に蓄積された電荷７ａが放出される。水トリー劣化の部位８の電荷８ａ、８ｂは蓄積されたままとなる。

図２に示すように、接地により蓄積された電荷が放出された後、ＣＶケーブル６に、パルス幅が０.１ｍｓから１０ｍｓ（上限は１０ｍｓを超えることも可能）の第２パルス電圧（正極性脱分極パルス）を印加し、劣化部位に蓄積された電荷の一部である初期残留電荷を放出させる（第２電圧印加手段）。第２パルス電圧の印加により初期残留電荷を放出させる時の電流値が計測される（第２電流値：判断手段）。

図３に示すように、第２パルス電圧の印加により、水トリー劣化の部位８に蓄積された電荷８ａの一部、即ち、劣化していない部位７に隣接している部位の初期残留電荷（一点鎖線）が放出される。そして、この時の電流値が計測される。

その後、図２に示すように、ＣＶケーブル６に、第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧（正極性電荷放出用パルス）を印加し、劣化部位に蓄積された残りの電荷（残留電荷）を放出させる（第３電圧印加手段）。

図３に示すように、第３パルス電圧の印加により、水トリー劣化の部位８に蓄積された残りの電荷８ｂ（二点鎖線）が放出される。そして、この時の電流値が計測される。

図２に示すように、残留電荷が放出された後のＣＶケーブル６に、第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧（正極性参照パルス）を印加する（参照パルス電圧印加手段）。参照パルス電圧の印加による電流値が計測される（参照電流値：判断手段）。第３パルス電圧の印加により残留電荷が全て放出されていれば、参照電流値はゼロになる。

そして、初期残留電荷を放出させた際の第２電流値と、参照パルス電圧を印加した際の参照電流値との値に差があった場合に、劣化部位に電荷が残留していたとしてＣＶケーブル６に劣化が生じていると判断される。つまり、第２電流値と参照電流値に基づいてＣＶケーブル６の劣化の有無が判断される（判断手段）。

図４、図５に基づいて、第１パルス電圧、第２パルス電圧、第３パルス電圧、及び、参照パルス電圧の印加におけるスイッチの状況を説明する。

図４にはスイッチ動作の経時変化、図５にはパルス幅と検出電荷量との関係を示してある。図４（ａ）は第１パルス電圧を印加する際のスイッチの開閉状況のタイムチャート、図４（ｂ）は第２パルス電圧、もしくは、参照パルス電圧を印加する際のスイッチの開閉状況のタイムチャート、図４（ｃ）は第３パルス電圧を印加する際のスイッチの開閉状況のタイムチャートである。

第１パルス電圧印加時のスイッチの開閉状況を説明する。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に、負極側が接地された第１電源２５ｂにつながる第１スイッチ２１が閉じられ、第１コンデンサ２９に負極性の電荷が溜められる。時刻ｔ２で第１スイッチ２１が開かれた後に第４スイッチ２４が閉じられ、第１コンデンサ２９の電圧が印加できる状態にされる。

時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、第３スイッチ２３が閉じられ、閉じられた間に電圧（パルス電圧）がＣＶケーブル６に印加される。そして、第１コンデンサ２９とＣＶケーブル６の静電容量、第４抵抗２８の設定によりパルス幅が設定され、短時間の間、パルス電圧（負極正電荷蓄積用パルス）が印加される。時刻ｔ５で第４スイッチ２４が開かれ、ＣＶケーブル６に電圧を印加できる状態が終了する。

図４（ａ）に示したスイッチの動作により、所望の時間（時刻ｔ３から時刻ｔ４で、第１コンデンサ２９とＣＶケーブル６の静電容量、第４抵抗２８に応じて設定された時間）の間、パルス電圧（第１パルス電圧）が印加され、ＣＶケーブル６に電荷が蓄積されると共に、接地により蓄積された電荷が放出される。

第２パルス電圧、もしくは、参照パルス電圧を印加する際のスイッチの開閉状況を説明する。

図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２の間に、正極側が接地された第５電源１８ｂにつながる第５スイッチ１５が閉じられ、第２コンデンサ３０に正極性の電荷が貯められる。時刻ｔ１２で第５スイッチ１５が開かれた後、第７スイッチ１７が閉じられ、第２コンデンサ３０の電圧が印加できる状態にされる。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間、第６スイッチ１６が閉じられ、閉じられた間に電圧（パルス電圧）がＣＶケーブル６に印加される。そして、第２コンデンサ３０とＣＶケーブル６の静電容量、第７抵抗２０の設定によりパルス幅が設定され、極短時間の間、パルス電圧が印加される。時刻ｔ１５で第７スイッチ１７が開かれ、ＣＶケーブル６に電圧を印加できる状態が終了する。

図４（ｂ）に示したスイッチの動作により、所望の時間（時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間で、第２コンデンサ３０とＣＶケーブル６の静電容量、第７抵抗２０に応じて設定された時間）の間、第２パルス電圧が印加され、初期残留電荷が放出される、もしくは、残留電荷が放出された後に参照パルス電圧が印加される。第２パルス電圧の印加による電流値、参照パルス電圧の印加による電流値が計測される。

第２パルス電圧、もしくは、参照パルス電圧のパルス幅を１０ｍｓに設定した場合、１０ｍｓは５０Ｈｚの商用交流電圧の半周期に相当する。そして、図５に示すように、パルス幅が長くなると検出される電荷量は増加する。パルス幅が１ｍｓよりも長くなると、検出される電荷量はほとんど増加しないため、パルス幅の上限は１０ｍｓに限らない。

このため、本実施例では、第２パルス電圧、もしくは、参照パルス電圧のパルス幅は、１ｍｓ〜１０ｍｓ、例えば、１ｍｓに設定されている。これにより、最小限の電力により電流値の計測を確実に行うことができる。

第３パルス電圧印加時のスイッチの開閉状況を説明する。

図４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２の間に、正極側が接地された第２電源２６ｂにつながる第２スイッチ２２が閉じられ、第１コンデンサ２９に正極性の電荷が溜められる。時刻ｔ２２で第２スイッチ２２が開かれた後に第４スイッチ２４が閉じられ、第１コンデンサ２９の電圧が印加できる状態にされる。

時刻ｔ２３から時刻ｔ２４の間、第３スイッチ２３が閉じられ、閉じられた間に電圧（パルス電圧）がＣＶケーブル６に印加される。そして、第１コンデンサ２９とＣＶケーブル６の静電容量、第４抵抗２８の設定によりパルス幅が設定され、短時間の間、パルス電圧（正極性電荷放出用パルス）が印加される。時刻ｔ２５で第４スイッチ２４が開かれ、ＣＶケーブル６に電圧を印加できる状態が終了する。

図６には水トリー劣化が発生していないＣＶケーブル６の電流値の波形、図７には水トリー劣化が発生しているＣＶケーブル６の電流値の波形を示してある。

上述した劣化検出装置１１では、ＣＶケーブル６に第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積し、接地により蓄積された電荷を放出した後に、第２パルス電圧を印加する。ＣＶケーブル６に水トリー劣化が生じていれば、劣化部位に蓄積された残留電荷のうちの初期残留電荷が放出され、第２電流値が計測される。その後、参照パルス電圧を印加することで、初期残留電荷が放出された後の劣化部位に蓄積された残留電荷の放出に伴う参照電流値が計測される。

第２電流値と参照電流値とに差があれば、初期残留電荷が存在してＣＶケーブル６に水トリー劣化の部位８が存在していることが判断され、第２電流値と参照電流値とに差がなければ、初期残留電荷が存在しておらず、ＣＶケーブル６には水トリー劣化の部位８が存在していないことが判断される。

このため、コストを増加させることなく、第２電流値と参照電流値との差を計測するだけの処理で、極めて短い時間でＣＶケーブル６の水トリー劣化の部位８の存在（水トリー劣化の発生）を的確に判断することが可能になる。

そして、第３パルス電圧の印加により残留電荷（多くの電荷）が放出された後の参照電流値と、第２電流値との差の電流値の信号により水トリー劣化の発生を判断するので、電流値の差が大きくなって信号出力を大きくすることができ、水トリー劣化の発生の判断を容易に行うことができる。

つまり、ＣＶケーブル６に水トリー劣化が生じていない場合、第２電流値と参照電流値とに差がないため、図６に示すように、第１パルス電圧の印加による電流値の値だけの波形３１となる。ＣＶケーブル６に水トリー劣化が生じている場合、第２電流値と参照電流値とに差があるため、図７に示すように、第１パルス電圧の印加による電流値の波形３１と、差の分の値の波形３２が合成された波形となる。

図８から図１０に基づいて劣化検出装置１１の具体的な使用例を説明する。図８には本発明の一実施例に係るパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の具体的な構成（回路構成）、図９には水トリー劣化が発生していないＣＶケーブル６を計測した際の電流値の波形、図１０には水トリー劣化が発生しているＣＶケーブル６を計測した際の電流値の波形を示してある。

図８に示すように、劣化検出装置１１には、電流計３４を介して水トリー劣化を検出する必要のあるＣＶケーブル６が接続されている。そして、水トリー劣化が存在していないＣＶケーブル６と静電容量が等しいＣＶケーブル３５が、ＣＶケーブル６とは逆向きの状態で電流計３４に接続されている。

ＣＶケーブル６とＣＶケーブル３５を逆向きの状態で電流計３４に接続したので、パルス電圧を印加した際に、蓄積される電荷に応じた電流値の波形（図６、図７の波形３１）が相殺される。

ＣＶケーブル６に水トリー劣化が発生していない場合、図９に示すように、蓄積される電荷に応じた電流値の波形が相殺されて波形が現れず、第２電流値と参照電流値との差の値に相当する電流値の波形が現れない。つまり、パルス電圧を印加しても電流に相当する波形は出現しない。

ＣＶケーブル６に水トリー劣化が発生している場合、図１０に示すように、蓄積される電荷に応じた電流値の波形が相殺されて波形が現れず、第２電流値と参照電流値との差の値に相当する電流値の波形３２が現れる。つまり、水トリー劣化の部位８に蓄積された電荷の放出に基づいた電流値の波形３２だけが出現する。

このため、第２電流値と参照電流値との差を計測するだけの処理で、水トリー劣化に関係する電気信号だけを検出することができ、コストをかけることなく、水トリー劣化の検出を正確に行うことができる。

図１１、図１２に基づいて開閉スイッチを備えた実施例を説明する。

図１１には開閉スイッチを備えた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置の要部構成、図１２には３相ケーブルの水トリー劣化の検出に適用している状態の概略構成を示してある。尚、図８から図１０に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。

劣化検出装置１１（図１１参照）には、電流計３４を介してＣＶケーブル６に接続される接続線６５、６６が備えられ、接続線６５、６６は逆向きの状態で電流計３４に接続されている。一方の接続線６５（図中上側）には開閉スイッチ６１が備えられている。接続線６５には、開閉スイッチ６１を介して、例えば、水トリー劣化の部位８が存在するＣＶケーブル６が接続され、接続線６６には、例えば、水トリー劣化の部位８が存在するＣＶケーブル６が接続されている。

開閉スイッチ６１を開いた状態で、蓄積用のパルス電圧（第１パルス電圧）を印加することにより、接続線６６に接続されたＣＶケーブル６の水トリー劣化の部位８に電荷が蓄積され、接続線６５に接続されたＣＶケーブル６の水トリー劣化の部位８には電荷が蓄積されない。

開閉スイッチ６１を閉じて、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）を印加することにより、接続線６６に接続されたＣＶケーブル６の水トリー劣化の部位８に蓄積された電荷が放出され、接続線６５に接続されたＣＶケーブル６の水トリー劣化の部位８には電荷が蓄積されていないため、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）が印加されても電荷は放出されない。

これにより、接続線６５に接続されたＣＶケーブル６を水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルとして使用することができ、接続線６６に接続されたＣＶケーブル６の水トリー劣化を判断することができる。

開閉スイッチ６１を開閉して、蓄積用のパルス電圧（第１パルス電圧）、及び、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）を印加することで、水トリー劣化が生じているＣＶケーブル６を用いて、水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルを用いた状態にすることができる。このため、ＣＶケーブルの水トリー劣化の状態が判らない場合でも、水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルを用いた状態で、ＣＶケーブルの水トリー劣化を判断することが可能になる。

図１２に基づいて具体的な使用例を説明する。

３相のＣＶケーブル５１、５２、５３からなるケーブル５０の水トリー劣化を判断する場合を説明する。ＣＶケーブル５１、５２、５３が全てに水トリー劣化が生じていると仮定する。

ＣＶケーブル５１を接続線６５に接続し、ＣＶケーブル５２を接続線６６に接続し、開閉スイッチ６１を開いた状態にする。蓄積用のパルス電圧（第１パルス電圧）を印加することにより、接続線６６に接続されたＣＶケーブル５２の水トリー劣化の部位に電荷が蓄積され、接続線６５に接続されたＣＶケーブル５１の水トリー劣化の部位には電荷が蓄積されない。

開閉スイッチ６１を閉じて、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）を印加することにより、ＣＶケーブル５２の水トリー劣化の部位に蓄積された電荷が放出され、ＣＶケーブル５１の水トリー劣化の部位には電荷が蓄積されていないため、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）が印加されても電荷は放出されない。

これにより、接続線６５に接続されたＣＶケーブル５２を水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルとして使用し、接続線６６に接続されたＣＶケーブル５２の水トリー劣化を判断することができる。

接続線６５、６６へのＣＶケーブル５１、５２、５３の接続を順次変更し、開閉スイッチ６１を開閉して、蓄積用のパルス電圧（第１パルス電圧）、及び、放出用のパルス電圧（第２パルス電圧）を印加することで、水トリー劣化が生じているＣＶケーブル５１、５２、５３を用いて、水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルを用いた状態にすることができる。

このため、ケーブル５０のＣＶケーブル５１、５２、５３の水トリー劣化の状態が判らない場合でも、現場において、水トリー劣化が生じていないＣＶケーブルを用いた状態で、ケーブル５０のＣＶケーブル５１、５２、５３の水トリー劣化を判断することが可能になる。

上述したパルス電力ケーブルの劣化検出装置１１を用いることにより、コストを増加させることなく、極めて短い時間でＣＶケーブル６の水トリー劣化を的確に判断することが可能になる。また、交流電圧を印加する場合よりも信号の検出が容易になる。

本発明は、電力ケーブルの水トリー劣化の検出を行うためのパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置及びパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法の産業分野で利用することができる。

６、３５ ＣＶケーブル
１１ 水トリー劣化検出装置（劣化検出装置）
１２ 第１印加機構
１３ 第２印加機構
１５ 第５スイッチ
１６ 第６スイッチ
１７ 第７スイッチ
１８ａ 第５抵抗
１８ｂ 第５電源
１９ 第６抵抗
２０ 第７抵抗
２１ 第１スイッチ
２２ 第２スイッチ
２３ 第３スイッチ
２４ 第４スイッチ
２５ａ 第１抵抗
２５ｂ 第１電源
２６ａ 第２抵抗
２６ｂ 第２電源
２７ 第３抵抗
２８ 第４抵抗
２９ 第１コンデンサ
３０ 第２コンデンサ
３４ 電流計

Claims (5)

1. 電力ケーブルにパルス幅が０.１ｍｓ以上の第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積し、接地により蓄積された電荷を放出させる第１電圧印加手段と、
   前記第１電圧印加手段により電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、パルス幅が０.１ｍｓ以上の第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させる第２電圧印加手段と、
   前記第２電圧印加手段により初期残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧を印加する参照パルス電圧印加手段と、
   前記第２電圧印加手段により初期残留電荷を放出させた際の第２電流値を計測すると共に、前記参照パルス電圧印加手段により参照パルス電圧を印加した際の参照電流値を計測し、前記第２電流値と前記参照電流値に基づいて前記電力ケーブルの劣化を判断する判断手段とを備え、
   前記第１電圧印加手段、及び、前記第２電圧印加手段は、２本の電力ケーブルのそれぞれに前記判断手段を介して接続され、
   前記判断手段では、前記第２電流値と前記参照電流値の差の信号だけが出力される
   ことを特徴とするパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置。
2. 請求項１に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置において、
   前記第２電圧印加手段により初期残留電荷が放出された後で、前記参照パルス電圧印加手段による参照パルス電圧を印加する前の前記電力ケーブルに、前記第１電圧印加手段による前記第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧を印加して残留電荷を放出させる第３電圧印加手段を備え、
   前記判断手段は、
   前記第２電流値と前記第３電圧印加手段により残留電荷を放出させた後の前記参照電流値に基づいて前記電力ケーブルの劣化を判断する
   ことを特徴とするパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置。
3. 請求項２に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置において、
   前記第１電圧印加手段、前記第２電圧印加手段、前記参照パルス電圧印加手段、前記第３電圧印加手段は、
   スイッチを閉じることによりコンデンサに蓄電された電力をパルス電圧として前記電力ケーブルに印加する
   ことを特徴とするパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置。
4. 請求項３に記載のパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置において、
   パルス電圧のパルス幅の上限値を、商用交流電圧の半周期である１０ｍｓとした
   ことを特徴とするパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出装置。
5. 電力ケーブルにパルス幅が０.１ｍｓ以上の第１パルス電圧を印加して電荷を蓄積すると共に、接地により蓄積された電荷を放出させ、
   電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、パルス幅が０.１ｍｓ以上の第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させ、
   初期残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第１パルス電圧とは極性が逆で同一波形の第３パルス電圧を印加して残留電荷を放出させ、
   残留電荷が放出された後の前記電力ケーブルに、前記第２パルス電圧と同一波形かつ同一極性の参照パルス電圧を印加するに際し、
   ２本の電力ケーブルに、電流検出手段を介して前記第１パルス電圧、前記第２パルス電圧、前記参照パルス電圧をそれぞれ印加し、
   前記第２電流値と前記参照電流値の差の信号だけを出力させ、前記第２パルス電圧を印加して初期残留電荷を放出させた際の第２電流値と、参照パルス電圧を印加した際の参照電流値との値に差があった際に、前記電力ケーブルに劣化が生じていると判断する
   ことを特徴とするパルス電圧を用いた電力ケーブルの水トリー劣化検出方法。

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