JP2017072469A - 模擬ｏｆケーブルの試験方法、及び模擬ｏｆケーブルの試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油隙部の部分放電が可視化されることで、部分放電の発生を正確に把握することができる模擬ＯＦケーブルの試験方法、及び模擬ＯＦケーブルの試験装置を提供する。【解決手段】ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、容器と、容器の一部として設けられる透明板と、を用意する工程と、少なくとも一部に光透過性を有する第１電極を容器内に透明板と接するように配置した状態で、第１電極と対向するように第２電極を配置し、第１電極と第２電極との間に試料を挟み込む工程と、容器の中に絶縁油を充填する工程と、第１電極と第２電極との間に所定の電圧を印加する工程と、を有し、電圧を印加する工程では、透明板および第１電極を通して油隙部の部分放電を観察する。【選択図】図１

Description

本発明は、模擬ＯＦケーブルの試験方法、及び模擬ＯＦケーブルの試験装置に関する。

高圧電力の地中送電線等として、ＯＦケーブル（油浸紙絶縁ケーブル、Ｏｉｌ Ｆｉｌｌｅｄ Ｃａｂｌｅ）が用いられている。ＯＦケーブルは、例えば、導体と、導体の外周に巻回された油浸絶縁紙に絶縁油が含浸されてなる絶縁層と、を有している。絶縁層では、帯状の油浸絶縁紙が複数層重なるように巻回され、隣接する油浸絶縁紙の間には、所定の間隙（油隙部）が設けられる。これにより、ＯＦケーブルに可撓性を持たせることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１１５９７８号公報

ＯＦケーブルでは、通電時における導体の熱伸縮等によって、油浸絶縁紙の油隙部がずれて広がったり、油隙部が上下層で重なったりする可能性がある。この場合、油隙部の絶縁耐力が低下し、油隙部において部分放電が生じることがある。部分放電が生じたとき、絶縁油が電気分解されることによって気泡（ガス）が生じる。そして、絶縁油の圧力によって気泡が絶縁油に溶け込み、絶縁油または油浸絶縁紙の絶縁耐力がさらに低下する。その結果として、絶縁層の絶縁破壊に至ることが懸念される。したがって、油浸絶縁紙の油隙部において部分放電が発生する際の挙動を正確に把握することが望まれる。

本発明の目的は、油隙部の部分放電が可視化されることで、部分放電の発生を正確に把握することができる模擬ＯＦケーブルの試験方法、及び模擬ＯＦケーブルの試験装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、
ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
容器と、前記容器の一部として設けられる透明板と、を用意する工程と、
少なくとも一部に光透過性を有する第１電極を前記容器内に前記透明板と接するように配置した状態で、前記第１電極と対向するように第２電極を配置し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記試料を挟み込む工程と、
前記容器の中に絶縁油を充填する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する工程と、を有し、
前記電圧を印加する工程では、
前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察する模擬ＯＦケーブルの試験方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験装置であって、
絶縁油が充填される容器と、
前記容器の一部として設けられる透明板と、
前記容器内に前記透明板と接するように設けられ、少なくとも一部に光透過性を有する第１電極と、
前記第１電極と対向するように設けられ、前記第１電極との間に前記試料を挟み込む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する電源と、を有し、
前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察可能に構成される模擬ＯＦケーブルの試験装置が提供される。

本発明によれば、油隙部の部分放電が可視化されることで、部分放電の発生を正確に把握することができる模擬ＯＦケーブルの試験方法、及び模擬ＯＦケーブルの試験装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験装置の構成を示す概略図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る電極構成を拡大した断面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態の変形例１に係る電極構成を拡大した断面図であり、（ｃ）は、本発明の一実施形態の変形例２に係る電極構成を拡大した断面図である。 本発明の一実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験方法のフローを示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
（１）模擬ＯＦケーブルの試験装置の概略構成
まず、図１を用い、本発明の一実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験装置（油中放電試験装置または油浸絶縁紙の試験装置）１０について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験装置の構成を示す概略図である。

本実施形態の模擬ＯＦケーブルの試験装置１０は、ＯＦケーブルの絶縁層を模擬した試料１００に対して電圧を印加する試験を行う装置であり、油浸絶縁紙１１０の油隙部（間隙部）１２０における部分放電を可視化するよう構成されている。具体的には、試験装置１０は、容器２００と、透明板２２０と、第１電極３２０と、第２電極３４０と、電源４００と、を有している。以下、詳細を説明する。

（試料）
図１に示すように、本実施形態の試料１００は、ＯＦケーブルの絶縁層を模擬して構成され、所定数積層される油浸絶縁紙１１０からなっている。試料１００を構成する油浸絶縁紙１１０の一部には、油隙部１２０が設けられている。油隙部１２０は、実際にＯＦケーブルで想定される欠陥となる油隙部を模擬して構成されている。

具体的には、試料１００の平面視での形状は、例えば、円形、または四角形である。試料１００が平面視で円形である場合、試料１００の直径は、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。試料１００を構成する油浸絶縁紙１１０の１枚当たりの厚さは、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下であり、油浸絶縁紙１１０の積層枚数は、例えば、１枚以上３０枚以下である。また、油隙部１２０は、例えば、１層または複数層の油浸絶縁紙１１０に亘って貫通して形成されている。油隙部１２０が貫通する油浸絶縁紙１１０の枚数は、例えば、１枚以上２０枚以下である。また、油隙部１２０の平面視での形状は、例えば、円形、楕円形、平行四辺形、ストライプ状、または円弧状等となっている。油隙部１２０が平面視で円形である場合、油隙部１２０の直径は、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

（容器）
容器２００は、試料１００を収容し、内部に絶縁油が充填されるよう構成されており、例えば、透明板２２０と、側壁２４０と、配管２６０と、蓋体２８０と、を有している。

透明板２２０は、例えば、容器２００の底部として構成されている。透明板２２０の上には、後述する第１電極３２０を介して、試料１００が載置されるようになっている。また、透明板２２０は、光透過性を有する板状部材として構成されている。これにより、透明板２２０（および後述する第１電極３２０）を通して、試料１００の油隙部１２０を観察できるようになっている。

具体的には、透明板２２０は、例えば、硬質ガラス、石英ガラス、またはアクリルからなっている。また、透明板２２０の厚さｄは、例えば、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。これにより、透明板２２０は、絶縁油の圧力に耐えるとともに、後述する電圧印加工程における油隙部１２０の部分放電に耐えるようになっている。

透明板２２０には、絶縁油を採取するための採油孔２２０ａが設けられている。採油孔２２０ａは、透明板２２０において、例えば、油隙部１２０と重なる位置から油隙部１２０の観察を妨げない位置（油隙部１２０から外れた位置）に向かって開設されている。採油孔２２０ａには、例えば、注射器（不図示）が接続されている。後述する電荷印加工程では、容器２００内の油圧を保つために、注射器のピストンは固定されている。そして、後述する採油分析工程では、注射器のピストンの固定を解除することで、油隙部１２０の絶縁油を採油孔２２０ａから採取することができる。

透明板２２０の主面（後述する第１電極３２０側の面）に対する採油孔２２０ａの角度θは、例えば、１１°以上４５°以下である。角度θが１１°未満であると、角度が浅すぎて、透明板２２０に採油孔２２０ａを開けることが困難となる。これに対して、角度θが１１°以上であることにより、透明板２２０に採油孔２２０ａを安定して開けることができる。一方で、角度θが４５°超であると、注射器等が後述する撮像部５２０に干渉してしまう可能性がある。これに対して、角度θが４５°以下であることにより、注射器等が撮像部５２０に干渉することを抑制することができる。

側壁２４０は、試料１００の外側を囲むように設けられ、例えば、円筒状に構成されている。また、側壁２４０は、少なくとも一部に光透過性を有する透明部を有している。ここでは、側壁２４０の全体が透明となっている。具体的には、側壁２４０は、例えば、硬質ガラス、石英ガラス、またはアクリルからなっている。また、側壁２４０の厚さは、例えば、透明板２２０の厚さと同等である。これにより、側壁２４０は、絶縁油の圧力に耐えるようになっている。

配管２６０は、例えば、側壁２４０に設けられている。配管２６０は、例えば、透明板２２０の採油孔２２０ａから離れた位置に配置されている。配管２６０には、真空引き用バルブ（不図示）を介して、真空ポンプ（不図示）が接続されている。これにより、容器２００内を真空引きできるようになっている。また、配管２６０には、充填用バルブ（不図示）を介して、油圧制御部（不図示）が接続されている。これにより、容器２００内に絶縁油を充填するとともに、容器２００内の油圧を制御できるようになっている。

なお、透明板２２０の採油孔２２０ａだけでなく、側壁２４０に設けられた配管２６０からも絶縁油を採取することが可能となっている。

蓋体２８０は、側壁２４０の上部開口を塞ぐように構成されている。蓋体２８０は、必ずしも透明である必要はない。具体的には、蓋体２８０は、例えば、ステンレスからなっている。

なお、図示されていないが、例えば、透明板２２０の下側には、ステンレスからなるフランジ部が設けられている。フランジ部は、中心に油隙部１２０を観察可能な窓部を有している。フランジ部が透明板２２０を係止した状態で、フランジ部と蓋体２８０とがボルト（不図示）を介して結合されることで、容器２００が密閉されるようになっている。

（第１電極）
第１電極３２０は、試料１００に対して電圧を印加するための一方の電極として構成され、容器２００内に透明板２２０と接するように配置されている。また、第１電極３２０は、試料１００の油隙部１２０を観察可能とするために、少なくとも一部に光透過性を有している。

具体的には、図１および図２（ａ）に示すように、第１電極３２０は、例えば、油隙部１２０と重なる位置に開口３２０ａを有する金属板として構成されている。第１電極３２０の開口３２０ａを通して、試料１００の油隙部１２０を観察することが可能となる。第１電極３２０を構成する金属板は、例えば、銅（Ｃｕ）、またはアルミニウム（Ａｌ）からなっている。第１電極３２０が金属板として構成されていることにより、試料１００に電圧を印加した際の耐久性を向上させることができる。なお、この場合では、第１電極３２０の開口３２０ａを構成するエッジ部において、電界が集中し、油隙部１２０内の電界が乱れる可能性があるため、注意が必要である。

また、第１電極３２０の平面視での形状は、試料１００の形状に合わせられる。例えば、試料１００が平面視で円形である場合、第１電極３２０が平面視で円形とされる。このとき、第１電極３２０の直径は、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

また、第１電極３２０は、例えば、容器２００内から容器２００外へ延在する接地用配線（符号不図示）を介して、電気的に接地されている。

（第２電極）
第２電極３４０は、試料１００に対して電圧を印加するための他方の電極として構成され、第１電極３２０に対向するように配置されている。第１電極３２０と第２電極３４０との間に、試料１００が挟み込まれるようになっている。

第２電極３４０は、例えば、板状、または柱状である。また、第２電極３４０の平面視での形状は、第１電極３２０と同様に、試料１００の形状に合わせられる。例えば、試料１００が平面視で円形である場合、第２電極３４０が平面視で円形とされる。このとき、第２電極３４０の直径は、例えば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

第２電極３４０の上には、引出棒３７０が接続されている。引出棒３７０は、第２電極３４０を第１電極３２０側に抑えつけるよう構成されている。また、引出棒３７０は、試料１００に対して垂直な方向に延在し、引出棒３７０の上端は、蓋体２８０の外に突出している。引出棒３７０の上端には、以下の電源４００が接続されている。

（電源）
電源４００は、高圧用配線（符号不図示）および引出棒３７０を介して第２電極３４０に接続され、第１電極３２０と第２電極３４０との間に所定の電圧を印加するよう構成されている。これにより、試料１００に対して、試料１００の厚さ方向に所定の電界が印加される。

（カレントトランスおよびデジタルオシロスコープ）
カレントトランス４２０は、第１電極３２０に接続された接地用配線を囲むように設けられている。また、カレントトランス４２０には、デジタルオシロスコープ４４０が接続されている。試料１００において部分放電による瞬時電流が流れた際に、カレントトランス４２０が接地用配線に流れる電流信号を電圧信号に変換し、デジタルオシロスコープ４４０が当該電圧信号を検出する。この電圧信号を標準電荷量信号と比較換算することによって、試料１００での部分放電による電荷量を計測できるようになっている。

（撮像部および表示装置）
撮像部５２０は、透明板２２０を挟んで試料１００の油隙部１２０と反対側に配置され、試料１００の油隙部１２０を撮像するように構成されている。撮像部５２０は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ、またはファイバスコープ等として構成されている。

表示装置５４０は、撮像部５２０に接続され、撮像部５２０が撮像した試料１００の油隙部１２０の画像（静止画または動画）を表示するように構成されている。表示装置５４０は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ等として構成されている。

（２）模擬ＯＦケーブルの試験方法
次に、図３を用い、本実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験方法（油中放電試験方法または油浸絶縁紙の試験方法）について説明する。図３は、本実施形態に係る模擬ＯＦケーブルの試験方法のフローを示す図である。なお、ステップをＳと略している。

（Ｓ１１０：容器用意工程）
まず、透明板２２０と、側壁２４０と、蓋体２８０と、を有する容器２００を用意する。このとき、透明板２２０の所定位置には、主面に対して所定の角度θで、採油孔２２０ａを開設しておく。また、このとき、側壁２４０には、例えば、透明板２２０の採油孔２２０ａから離れた位置に、配管２６０を設けておく。次に、採油孔２２０ａに、注射器を接続する。なお、この段階では、注射器のピストンを固定しておく。また、配管２６０に、真空引き用バルブを介して真空ポンプを接続するとともに、充填用バルブを介して油圧制御部を接続する。

（Ｓ１２０：試料配置工程）
次に、ＯＦケーブルを模擬し、油浸絶縁紙１１０に所定の油隙部１２０が設けられる試料１００を用意する。

次に、光透過性を有する第１電極３２０を、容器２００内に透明板２２０と接するように配置する。このとき、開口３２０ａが透明板２２０の採油孔２２０ａと重なるように、第１電極３２０を配置する。そして、接地用の配線を、第１電極３２０に接続し、容器２００の外に引出して接地させる。

次に、上記のように第１電極３２０が配置された状態で、第１電極３２０の上に試料１００を配置する。このとき、例えば、試料１００のうち、油隙部１２０が設けられている側が、第１電極３２０と接するように配置する。また、このとき、試料１００の油隙部１２０が透明板２２０の採油孔２２０ａおよび第１電極３２０の開口３２０ａと重なるように、試料１００の位置を調整する。

次に、第１電極３２０と対向するように第２電極３４０を配置し、第１電極３２０と第２電極３４０との間に試料１００を挟み込む。そして、第２電極３４０の上に、引出棒３７０を設置し、引出棒３７０によって第２電極３４０を第１電極３２０側に抑えつける。

次に、蓋体２８０を閉じ、引出棒３７０の先端を蓋体２８０の外に突出させる。そして、透明板２２０の下側に設置されたフランジ部を透明板２２０に係止させた状態で、フランジ部と蓋体２８０とをボルトを介して結合させることで、容器２００を密閉する。

次に、高圧用配線（符号不図示）および引出棒３７０を介して、第２電極３４０に電源４００を接続する。

（Ｓ１３０：真空引き工程）
次に、容器２００を密閉した状態で、真空ポンプを稼働させ、真空引き用バルブを開くことで、容器２００内を真空引きする。これにより、絶縁油内に大気中のガスが混入することを抑制することができる。そして、所定時間真空引きを行った後に、真空引き用バルブを閉じ、真空ポンプを停止させる。

（Ｓ１４０：絶縁油充填工程）
次に、充填用バルブを開くことで、油圧制御部によって容器２００内に絶縁油を充填させる。そして、油圧制御部によって、容器２００内の油圧を所定圧力に維持する。例えば、このときの油圧を、実際のＯＦケーブルの油圧と同等とする。

（Ｓ１５０：電圧印加工程）
次に、第１電極３２０と第２電極３４０との間に、所定の電圧を印加する。これにより、試料１００に対して、試料１００の厚さ方向に所定の電界を印加する。

このとき、電源４００によって印加する電圧を、例えば、交流電圧（正弦波）、インパルス、減衰振動波、交流電圧＋インパルス、または交流電圧＋減衰振動波のいずれかとする。なお、ここでいうインパルスとは、雷撃を受けた際に生じる異常電圧を模擬した電圧のことである。また、減衰振動波とは、開閉器などをＯＮ／ＯＦＦした際に生じ、徐々に減衰するノイズを模擬した電圧のことである。このように、実際にＯＦケーブルの絶縁層において生じうる電圧を模擬して試験を行う。

試料１００に対して上記した所定の電圧を印加したとき、撮像部５２０によって、透明板２２０および第１電極３２０（の開口３２０ａ）を通して、試料１００の油隙部１２０における部分放電を観察する。具体的には、特に、油隙部１２０での部分放電よって生じる気泡を観察する。なお、このとき、部分放電時の発光を観察することもできる。

ここでの気泡は、主に絶縁油が電気分解されることによって生じるガスであり、一部に油浸絶縁紙１１０が電気分解されることによって生じるガスも含まれる。また、気泡は、発生してから所定時間経過後に、油圧によって絶縁油に溶解（分散）される。

このように、部分放電が生じたときの気泡を観察することにより、微小な部分放電が生じた場合であっても、部分放電の発生を正確に把握することができる。

また、試料１００に対する電界を変化させて試料１００の部分放電を観察することで、部分放電による気泡の出方の電界強度依存性を把握することができる。例えば、部分放電が開始するときの電界強度（ｋＶ／ｍｍ）を把握することができる。

なお、この場合では、例えば、試料１００に対して印加する電圧の範囲を固定した状態で、試料１００の厚さ（例えば、油浸絶縁紙１１０の枚数）を変えることで、試料１００に印加される電界を調整する。具体的には、試料１００に印加する電圧を１ｋＶ以上１００ｋＶ以下とし、試料１００の油浸絶縁紙１１０の枚数（１枚以上２０枚以下）を変えることで、試料１００に印加される電界を、例えば、１ｋＶ／ｍｍ以上１０００ｋＶ／ｍｍ以下とする。このようにして電界を調整することで、電源４００の電圧を低く設定することができ、安全に試験を行うことができる。

また、試料１００に印加する電圧波形を変化させて試料１００の部分放電を観察することで、部分放電による気泡の出方の電圧波形依存性を把握することができる。例えば、正弦波において、部分放電が発生し易い位置等を把握することができる。また、例えば、電圧波形に応じて、単発的に気泡が発生したり、連続的に気泡が発生したりすることを把握することができる。

また、部分放電が生じた際の電荷量を計測しながら試料１００の部分放電を観察することで、部分放電による気泡の出方の電荷量依存性を把握することができる。例えば、電荷量に応じて、気泡の大きさの変化などを把握することができる。

また、試料１００の油隙部１２０の形状を変えて試料１００の部分放電を観察することで、部分放電による気泡の出方の、油隙部１２０の形状に対する依存性を把握することができる。例えば、部分放電が生じ易い油隙部１２０の形状などを把握することができる。

所定の部分放電を観察することができたら、電源４００を停止し、第１電極３２０と第２電極３４０との間における電圧印加を終了させる。

なお、電圧印加工程Ｓ１５０では、試料１００から外側に漏れてきた気泡を容器２００の側壁２４０から観察したときに、試料１００に絶縁破壊が生じた（コロナ放電からアーク放電に変化した）と判断する。このとき、ただちに電源４００を停止する。これにより、装置全体に影響が及ぶことを抑制することができ、安全に試験を行うことができる。

（Ｓ１６０：採油分析工程）
次に、注射器のピストンの固定を解除することで、油隙部１２０の絶縁油を採油孔２２０ａから採取する。そして、採取した絶縁油中に含まれるガスを分析する（油中ガス分析、ガスクロマトグラフ）。分析対象のガスは、例えば、Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_３Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８、ｉ−Ｃ_４Ｈ_１０などである。

このように、部分放電が生じたときの油隙部１２０における絶縁油の油中ガス分析を行うことにより、絶縁油中に溶け込んだガス量またはガス種を把握することができ、どの程度絶縁油が劣化したかを把握することができる。

また、試料１００に対する電界を変化させて、油隙部１２０における絶縁油の油中ガス分析を行うことで、絶縁油中のガス量またはガス種の、電界強度依存性を把握することができる。例えば、試料に印加した電界によって、どの程度絶縁油に電気分解が生じたかを把握することができる。

また、部分放電時の電荷量を計測したうえで、油隙部１２０における絶縁油の油中ガス分析を行うことで、絶縁油中のガス量またはガス種の、電荷量依存性を把握することができる。例えば、電荷量に応じて、どの程度絶縁油に電気分解が生じたかを把握することができる。

また、（気泡の観察または電荷量の計測によって）部分放電の継続時間を計測したうえで、油隙部１２０における絶縁油の油中ガス分析を行うことで、絶縁油中のガス量またはガス種の、部分放電の継続時間依存性を把握することができる。例えば、部分放電の継続時間に応じて、どの程度絶縁油に電気分解が生じたかを把握することができる。

また、所定の部分放電が生じてから所定時間経過後に、採油孔２２０ａから離れた位置に設けられた配管２６０からも、絶縁油を採取し、絶縁油の油中ガス分析を行う。これにより、試料１００での部分放電からどの程度の時間で、試料１００の油隙部１２０からガスが分散するかを把握（予測）することができる。

採油分析工程Ｓ１６０後、油圧制御部を停止し、容器２００内から絶縁油を抜き取る。そして、容器２００内から試料１００を取り出して、一連の工程を終了する。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、光透過性を有する第１電極３２０と第２電極３４０との間に所定の電圧を印加することで、ＯＦケーブルの絶縁層を模擬した試料１００に対して、試料１００の厚さ方向に所定の電界を印加する。このとき、透明板２２０および第１電極３２０を通して、試料１００の油隙部１２０の部分放電を観察することができる。例えば、部分放電が生じたときの気泡を観察することにより、部分放電の発生を正確に把握することができる。

なお、電気的な計測によって部分放電を測定することが可能であるが、この方法では、電気的なノイズによって微小な部分放電を把握することが困難となる場合がある。これに対して、本実施形態では、部分放電が生じたときの気泡を観察することで、微小な部分放電が生じた場合であっても、部分放電の発生を正確に把握することが可能となる。

（ｂ）本実施形態によれば、部分放電による気泡の出方の電界強度依存性、部分放電による気泡の出方の電圧波形依存性、部分放電による気泡の出方の電荷量依存性、部分放電による気泡の出方の、油隙部１２０の形状に対する依存性などのデータを集めることができる。これにより、実際のＯＦケーブルでの油隙部において、どのようにして部分放電が生じるかを予測することが可能となる。

（ｃ）本実施形態によれば、試料１００の油隙部１２０で部分放電が発生した後に、油隙部１２０の絶縁油を採油孔２２０ａから採取し、採取した絶縁油中に含まれるガスを分析する。これにより、絶縁油中に溶け込んだガス量またはガス種を把握することができ、どの程度絶縁油が劣化したかを把握することができる。

なお、参考までに、本実施形態の方法により、以下のような知見を得ることができた。これまででは、一対のＯＦケーブルを接続するジョイントの外側に採油口を設けておき、この採油口から絶縁油を採取することで、ジョイントの内部で発生した部分放電による気泡（ガス）の発生を検出する方法が試みられてきた。しかしながら、これまでの方法では、ジョイントの内部での部分放電によって発生したガスが、ジョイントの外側まで分散するまでに時間がかかっていたり、当該ガスが複数層の油浸絶縁紙内に閉じ込められてジョイントの外側まで分散して来なかったりしていた。このため、ジョイントの外側にある採油口から絶縁油を採取しただけでは、ジョイント内部（特に導体付近）の欠陥での部分放電による気泡の発生を正確に把握することができなかった。実際、採油口から採取した絶縁油からガスが検出されない場合であっても、ジョイントを分解して検査したところ、ジョイントの内部で部分放電の痕跡が検出される場合があった。そこで、本実施形態のように、ＯＦケーブルを模擬した試料１００に対して電圧印加試験を行い、油隙部１２０近傍から採取した絶縁油の油中ガス分析を行った結果、油隙部１２０近傍の絶縁油を分析しなければ、部分放電によるガスを正確に検出することが困難であることが分かった。したがって、ジョイント内部での部分放電を正確に把握するためには、例えば、ジョイント全体の絶縁油を採取して、ジョイント全体の絶縁油のガスを分析する必要があることが分かった。

（ｄ）本実施形態によれば、絶縁油中のガス量またはガス種の電界強度依存性、絶縁油中のガス量またはガス種の電荷量依存性、絶縁油中のガス量またはガス種の部分放電の継続時間依存性等のデータを集めることができる。これにより、例えば、実際のＯＦケーブルにおいて、部分放電を電気的に測定し、部分放電発生時の電界強度、部分放電の電荷量、または部分放電の継続時間に基づいて、どれ程度の気泡が絶縁油中で発生しているかを予測することができる。さらには、この結果に基づいて、ＯＦケーブルが絶縁破壊するまでの寿命が何年くらいとなるかを予測することができるようになる可能性がある。

＜本実施形態の変形例＞
次に、本実施形態の変形例について説明する。以下の変形例では、本実施形態と異なる要素についてのみ説明し、本実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、その説明を省略する。

上述の実施形態では、第１電極３２０が油隙部１２０と重なる位置に開口３２０ａを有する金属板として構成されている場合について説明したが、第１電極が光透過性を有していれば、以下のような変形例を適用してもよい。

（変形例１）
図２（ｂ）は、本実施形態の変形例１に係る電極構成を拡大した断面図である。
図２（ｂ）に示すように、第１電極３２２は、例えば、光透過性を有する導電性薄膜として構成されていてもよい。第１電極３２２を構成する導電性薄膜は、例えば、透明板２２０の主面に一様に設けられている。また、第１電極３２２を構成する導電性薄膜は、例えば、金属薄膜（Ｃｕ薄膜等）、ＩＴＯ膜、導電性高分子膜等からなっている。第１電極３２２がこのような材料からなっていることにより、第１電極３２２の透過率は、所定値以上となっている（例えば可視光域で５０％以上）。これにより、第１電極３２２自体を透過させることで、試料１００の油隙部１２０を観察することが可能となっている。

変形例１の模擬ＯＦケーブルの試験では、試料配置工程Ｓ１２０の前の容器用意工程Ｓ１１０において、透明板２２０の主面に導電性薄膜を形成しておく。導電性薄膜が金属薄膜またはＩＴＯ膜である場合、導電性薄膜は、例えば、真空蒸着法またはスパッタ法により形成される。導電性薄膜が導電性高分子膜である場合、導電性薄膜は、例えば、スピンコート法により形成される。

変形例１によれば、第１電極３２０が導電性薄膜として構成されていることにより、第１電極３２０に電界が均一に分布し、油隙部１２０内の電界が乱れることを抑制することができる。なお、この場合では、油隙部１２０の部分放電によって第１電極３２０の耐久性が低下する可能性があるため、注意が必要である。

（変形例２）
図２（ｃ）は、本実施形態の変形例２に係る電極構成を拡大した断面図である。
図２（ｃ）に示すように、第１電極３２４は、導電性薄膜３５０と金属板３６０とを組み合わせたものであってもよい。すなわち、第１電極３２４は、透明板２２０と接し、光透過性を有する（透過率が所定値以上である）導電性薄膜３５０と、導電性薄膜３５０に接し、油隙部１２０と重なる位置に開口３２０ａを有する金属板３６０と、を有して構成されていてもよい。

変形例２によれば、試料１００に電圧を印加した際の耐久性と、油隙部１２０内の電界の安定性と、を両立することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の実施形態では、透明板２２０が容器２００の底部として構成され、透明板２２０の上に、順に、第１電極３２０、試料１００、および第２電極３４０が設けられる場合について説明したが、透明板は、容器の側壁として構成され、透明板の横に、順に、第１電極、試料、および第２電極が設けられていてもよい。または、透明板は、容器の蓋部として構成され、透明板の下に、順に、第１電極、試料、および第２電極が設けられていてもよい。しかしながら、透明板が容器の底部として構成されていた方が、試料を配置し易いため、好ましい。

上述の実施形態では、容器２００の側壁２４０の全体が透明となっている場合について説明したが、容器が透明板と異なる位置の少なくとも一部に、透明部を有していればよい。例えば、容器の側壁または蓋部に透明な窓部が設けられていても良い。

上述の実施形態では、絶縁油の充填等に用いられる配管２６０が側壁２４０に設けられている場合について説明したが、配管は、底部に設けられていても良い。また、容器を真空引き用の配管と、絶縁油の充填用の配管と、が別々に設けられていても良い。

上述の実施形態では、電圧印加工程Ｓ１５０で電源４００を停止した後に、採油分析工程Ｓ１６０を行う場合について説明したが、電圧印加工程と同時に、採油分析工程を行っても良い。なお、電圧印加工程で電源を停止した後に、採油分析工程を行った方が、安全に試験を行うことができるため、好ましい。

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
容器と、前記容器の一部として設けられる透明板と、を用意する工程と、
少なくとも一部に光透過性を有する第１電極を前記容器内に前記透明板と接するように配置した状態で、前記第１電極と対向するように第２電極を配置し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記試料を挟み込む工程と、
前記容器の中に絶縁油を充填する工程と、
前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する工程と、を有し、
前記電圧を印加する工程では、
前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察する模擬ＯＦケーブルの試験方法が提供される。

（付記２）
好ましくは、付記１に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記用意する工程では、
前記透明板に、採油孔を開設しておき、
前記油隙部の部分放電が発生した後に、前記油隙部の前記絶縁油を前記採油孔から採取し、当該絶縁油中に含まれるガスを分析する工程を有する。

（付記３）
好ましくは、付記２に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記用意する工程では、
前記透明板に、前記油隙部と重なる位置から前記油隙部の観察を妨げない位置に向かって、前記採油孔を開設しておく。

（付記４）
好ましくは、付記２又は３に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記透明板の主面に対する前記採油孔の角度を、１１°以上４５°以下とする。

（付記５）
好ましくは、付記１〜４のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記用意する工程では、
前記容器に、前記採油孔から離れた位置に配管を設けておき、
前記絶縁油を採取する工程では、
前記油隙部の部分放電が生じてから所定時間経過後に、前記絶縁油を前記配管から採取し、当該絶縁油中に含まれるガスを分析する。

（付記６）
好ましくは、付記１〜５のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記絶縁油を充填する工程の前に、前記容器内を真空引きする工程を有する。

（付記７）
好ましくは、付記１〜６のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記第１電極は、前記油隙部と重なる位置に開口を有する金属板として構成される。

（付記８）
好ましくは、付記１〜６のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記第１電極は、光透過性を有する導電性薄膜として構成される。

（付記９）
好ましくは、付記１〜６のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記第１電極は、
前記透明板と接し、光透過性を有する導電性薄膜と、
前記導電性薄膜に接し、前記油隙部と重なる位置に開口を有する金属板と、を有する。

（付記１０）
好ましくは、付記１〜９のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記電圧を印加する工程では、
前記部分放電が生じた際の電荷量を測定する。

（付記１１）
好ましくは、付記１〜１０のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記容器は、前記透明板と異なる位置に透明部をさらに有し、
前記電圧を印加する工程では、
前記試料から外側に漏れてきた気泡を前記容器の前記透明部から観察したときに、前記試料に絶縁破壊が生じたと判断する。

（付記１２）
好ましくは、付記１〜１１のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記試料に対して印加する前記電圧の範囲を固定した状態で、前記試料の厚さを変えることで、前記試料に印加される電界を調整する。

（付記１３）
好ましくは、付記１〜１２のいずれかに記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
前記透明板は、硬質ガラス、石英ガラス、またはアクリルからなる。

（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験装置であって、
絶縁油が充填される容器と、
前記容器の一部として設けられる透明板と、
前記容器内に前記透明板と接するように設けられ、少なくとも一部に光透過性を有する第１電極と、
前記第１電極と対向するように設けられ、前記第１電極との間に前記試料を挟み込む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する電源と、を有し、
前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察可能に構成される模擬ＯＦケーブルの試験装置が提供される。

１０ 模擬ＯＦケーブルの試験装置
１００ 試料
１１０ 油浸絶縁紙
１２０ 油隙部（間隙部）
２００ 容器
２２０ 透明板
２２０ａ 採油孔
２４０ 側壁
２６０ 配管
２８０ 蓋体
３２０，３２２，３２４ 第１電極
３２０ａ 開口
３４０ 第２電極
３５０ 導電性薄膜
３６０ 金属板
３７０ 引出棒
４００ 電源
４２０ カレントトランス
４４０ デジタルオシロスコープ
５２０ 撮像部
５４０ 表示装置

Claims (12)

1. ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験方法であって、
   容器と、前記容器の一部として設けられる透明板と、を用意する工程と、
   少なくとも一部に光透過性を有する第１電極を前記容器内に前記透明板と接するように配置した状態で、前記第１電極と対向するように第２電極を配置し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記試料を挟み込む工程と、
   前記容器の中に絶縁油を充填する工程と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する工程と、を有し、
   前記電圧を印加する工程では、
   前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察する模擬ＯＦケーブルの試験方法。
2. 前記用意する工程では、
   前記透明板に、採油孔を開設しておき、
   前記油隙部の部分放電が発生した後に、前記油隙部の前記絶縁油を前記採油孔から採取し、当該絶縁油中に含まれるガスを分析する工程を有する請求項１に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
3. 前記用意する工程では、
   前記透明板に、前記油隙部と重なる位置から前記油隙部の観察を妨げない位置に向かって、前記採油孔を開設しておく請求項２に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
4. 前記透明板の主面に対する前記採油孔の角度を、１１°以上４５°以下とする請求項２又は３に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
5. 前記絶縁油を充填する工程の前に、前記容器内を真空引きする工程を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
6. 前記第１電極は、前記油隙部と重なる位置に開口を有する金属板として構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
7. 前記第１電極は、光透過性を有する導電性薄膜として構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
8. 前記第１電極は、
   前記透明板と接し、光透過性を有する導電性薄膜と、
   前記導電性薄膜に接し、前記油隙部と重なる位置に開口を有する金属板と、を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
9. 前記電圧を印加する工程では、
   前記部分放電が生じた際の電荷量を測定する請求項１〜８のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
10. 前記容器は、前記透明板と異なる位置に透明部をさらに有し、
    前記電圧を印加する工程では、
    前記試料から外側に漏れてきた気泡を前記容器の前記透明部から観察したときに、前記試料に絶縁破壊が生じたと判断する請求項１〜９のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
11. 前記試料に対して印加する前記電圧の範囲を固定した状態で、前記試料の厚さを変えることで、前記試料に印加される電界を調整する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の模擬ＯＦケーブルの試験方法。
12. ＯＦケーブルの絶縁層を模擬し、油浸絶縁紙に所定の油隙部が設けられる試料に対して、電圧を印加する試験を行う模擬ＯＦケーブルの試験装置であって、
    絶縁油が充填される容器と、
    前記容器の一部として設けられる透明板と、
    前記容器内に前記透明板と接するように設けられ、少なくとも一部に光透過性を有する第１電極と、
    前記第１電極と対向するように設けられ、前記第１電極との間に前記試料を挟み込む第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加する電源と、を有し、
    前記透明板および前記第１電極を通して前記油隙部の部分放電を観察可能に構成される模擬ＯＦケーブルの試験装置。