JP2020106407A - 高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電現象を伴わない絶縁体の劣化の場合でもその劣化状況を検知して、絶縁体の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその診断方法を提供する。【解決手段】絶縁体劣化診断装置３０では、高圧架空ケーブル用接続体１０の遮蔽用接地線ＧＬを流れる電流を検知すると共に、検電端子部１２の電圧を検知して、これら検知結果を参照電圧信号Ｒｓ及び測定電圧信号Ｍｓとして同期検波処理する。そして、同期検波処理に基づき抵抗性電流及び容量性電流との絶対値Ｓｉ，Ｓｑをそれぞれ測定して、こられ電流の絶対値Ｓｉ，Ｓｑの電流比率（Ｓｉ／Ｓｑ）に基づき絶縁体１１の劣化状況を診断する。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその診断方法に関する。

高圧架空ケーブル用接続体（以下、単に接続体ともいう。）は、一般的にはπ型分岐接続体が用いられ、その左右両端には高圧架空ケーブルの幹線が接続され、さらに基端には分岐線とアダプタが接続される。高圧架空ケーブル用接続体は、このように高圧架空ケーブルの幹線及び分岐線などに接続された状態で電柱上に敷設されて使用される。

接続体は、筒状の絶縁体の外周をアルミ製の筐体で被覆して構成される。また、高圧架空ケーブルの幹線の端末にはプラグインコネクタ・プラグが設けられており、絶縁体はこのプラグインコネクタ・プラグと接続（プラグイン接続）するためのプラグインコネクタ・レセップをその内側に収納する。

接続体は、風雨などの天候や幅広い温度変化などの屋外環境に常時晒されて使用されるため、その影響を受けて内部の絶縁体が劣化する場合がある。絶縁体が劣化すると、接続体は機能しないばかりか、ショートなど電気的に危険な状況となるため、この絶縁体の劣化が都度診断され、その絶縁体の劣化状況に応じて新品に取り換えられる。

従来の接続体の絶縁体の劣化を診断するものとして、絶縁体が劣化すると内部で部分放電が発生する現象を利用して、この放電現象に基づくアルミ製の筐体の電位変動を筐体表面に取り付けられた複数の電極によって測定して診断するものが知られる（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の診断方法では、部分放電が発生した部位と電極とを容量結合させて電気信号を検出し、この電気信号を分析することで絶縁体の劣化状況を判定している。

特開平６−１２３７５６号公報

しかしながら、接続体の絶縁体の劣化において放電現象を伴わないパターンも報告されており、特許文献１に記載の診断方法ではこのようなパターンでの絶縁体の劣化を診断できない可能性があり、改善の余地があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電現象を伴わない絶縁体の劣化の場合でもその劣化状況を検知して、絶縁体の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその診断方法を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその診断方法は、下記（１）〜（５）を特徴としている。
（１）高圧架空ケーブル用接続体の遮蔽用接地線を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力する電流検出部と、
前記高圧架空ケーブル用接続体の内部に配置された絶縁体の外周に電気的に接続された検電端子部の電圧を検出して参照電圧信号を生成すると共に、前記電流検出部が出力した前記電圧を測定電圧信号として取得し、前記参照電圧信号及び前記測定電圧信号に対し検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と、をそれぞれ測定する検波部と、
前記検波部で測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率から前記絶縁体の劣化状況を診断する劣化診断部と、
を有することを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
（２）前記劣化診断部は、前記比率の値と所定の閾値とを比較して前記絶縁体の劣化状況を診断し、
前記所定の閾値は、前記高圧架空ケーブル用接続体又は前記高圧架空ケーブル用接続体に接続される高圧架空ケーブルの静電容量と、前記絶縁体の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値と、前記運転電圧の周波数と、に基づき算出される
ことを特徴とする上記（１）に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
（３）前記基準抵抗値が複数設定されることで前記所定の閾値が複数設けられ、
前記劣化診断部は、複数の前記所定の閾値に基づいて前記絶縁体の劣化状況を複数のレベルで診断する
ことを特徴とする上記（２）に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
（４）前記検波部は、ロックインアンプを含んで構成される
ことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
（５）高圧架空ケーブル用接続体の遮蔽用接地線を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力し、
前記高圧架空ケーブル用接続体の内部に配置された絶縁体の外周に電気的に接続された検電端子部の電圧を検出して参照電圧信号を生成すると共に、前記電流に応じた前記電圧を測定電圧信号として取得し、前記参照電圧信号及び前記測定電圧信号に対し検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と、をそれぞれ測定し、
測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率から前記絶縁体の劣化状況を診断する
ことを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断方法。

上記（１）の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置によれば、高圧架空ケーブル用接続体の遮蔽用接地線を流れる電流を検知すると共に、検電端子部の電圧を検知して、これら検知結果を参照電圧信号及び測定電圧信号として検波処理する。そして、この検波処理に基づき抵抗性電流及び容量性電流をそれぞれ測定して、これら電流の比率に基づき絶縁体の劣化状況を診断する。このため、絶縁体の劣化に伴って発生する部分放電の現象を利用して診断するものではないので、部分放電が発生しない絶縁体の劣化でも絶縁体の劣化状況を診断することができ、絶縁体の劣化の様々なパターンに幅広く対応することができる。したがって、絶縁体の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる。

上記（２）の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置によれば、比率の値と所定の閾値とを比較して絶縁体の劣化状況を診断する。このとき、閾値は、高圧架空ケーブル用接続体又は高圧架空ケーブル用接続体に接続される高圧架空ケーブルの静電容量と、絶縁体の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値と、運転電圧の周波数と、に基づき算出される。このため、絶縁体の劣化をより精度よく診断することができる。

上記（３）の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置によれば、閾値が複数設定され、この複数の閾値に基づいて絶縁体の劣化状況を複数のレベルで診断するため、絶縁体の劣化状況、すなわち劣化の進行具合をより的確に把握することができる。

上記（４）の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置によれば、同期検波部は、ロックインアンプを含んで構成されるとよい。この場合、非常にノイズの多い環境であっても出力値の精度を確保することができる。

上記（５）の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断方法によれば、絶縁体の劣化に伴って発生する部分放電の現象を利用して診断するものではないので、部分放電が発生しない絶縁体の劣化でも絶縁体の劣化状況を診断することができ、絶縁体の劣化の様々なパターンに幅広く対応することができる。したがって、絶縁体の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる。

本発明の構成の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置、及びその方法によれば、放電現象を伴わない絶縁体の劣化の場合でもその劣化状況を検知して、絶縁体の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、高圧架空ケーブル用接続体の構造を説明する断面図である。 図２は、図１に示す高圧架空ケーブル用接続体に接続される高圧架空ケーブルを説明する側面図である。 図３は、本発明に係る第１実施形態の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置を説明するブロック図である。 図４は、図１に示す高圧架空ケーブル用接続体の電気的な等価回路を説明する模式図である。 図５は、図３に示す電流検出部の電気回路の構成を説明する回路図である。 図６は、図３に示す同期検波部の構成を説明するブロック図である。 図７は、図３に示す劣化診断部の処理フローを説明するフロー図である。 図８は、本発明に係る第２実施形態の劣化診断部の処理フローを説明するフロー図である。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜高圧架空ケーブル用接続体、及び高圧架空ケーブルの概要＞
複数の実施形態の具体的な説明を行う前に、図１及び図２を参照してまずは本発明の各実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体（以下、単に接続体ともいう。）１０及び高圧架空ケーブル２０の概要について説明する。図１は、接続体１０の構造を説明する断面図である。図２は、図１に示す接続体１０に接続される高圧架空ケーブル２０を説明する側面図である。
なお、図１において、実際の接続体１０の外周はアルミ製の筐体で被覆されるが、接続体の構造を分かり易くするためにその筐体の断面の図示は省略されている。

図１に示すように、接続体１０は、商用電源を伝送する高圧架空ケーブル（図２参照）２０同士を仲介して接続するために用いられる。また、接続体１０には、伝送のために所定の運転電圧が通常印加されており、その運転電圧の周波数は日本国の東日本では５０Ｈｚであり、西日本では６０Ｈｚである。

接続体１０は、エチレンプロピレンゴム（以下ＥＰゴムともいう。）及び半導電性ＥＰゴムなどによって一体モールド成形され、接続体１０の内部に配置される筒状の絶縁体１１を含んで構成される。絶縁体１１は、３層構造で設けられており、具体的には、ＥＰゴムからなる絶縁層１１Ａが基層として中心に配置され、この絶縁層１１Ａの内側には半導電性ＥＰゴムからなる内部半導電性層１１Ｂが配置され、絶縁層１１Ａの外側には半導電性ＥＰゴムからなる外部半導電性層１１Ｃが配置される。すなわち、絶縁体１１の絶縁層１１Ａは、径方向両側から半導電性層１１Ｂ，１１Ｃで挟まれて設けられている。

また、絶縁体１１は、外部半導電性層１１Ｃでアルミ製の筐体１４と電気的に接触した状態で、絶縁体１１の外周がアルミ製の筐体１４により被覆される。アルミ製の筐体１４は電気的に遮蔽層として機能する。また、絶縁体１１の絶縁層１１Ａの一部は、接続体１０の外部に露出されて設けられており、この露出部分には検電端子部１２が設けられる。そして、検電端子部１２には半導電性ＥＰゴムからなる検電端子キャップ１３が被覆される。

また、接続体１０及び絶縁体１１は、外形がπ型に形成されており、絶縁体１１の左右両端にそれぞれ配置され、高圧架空ケーブル２０の幹線２０Ａと接続するための幹線接続部１５、絶縁体１１の一対の基端部にそれぞれ配置され、高圧架空ケーブル２０の分岐線２０Ｂと接続するための分岐接続部１６と、を有する。また、高圧架空ケーブル２０の末端に設けられる接続端子２１をプラグイン式で接続可能とするため、幹線接続部１５及び分岐接続部１６にはプラグインコネクタ・レセップ１７が組み込まれる。プラグインコネクタ・レセップ１７はその周囲を絶縁体によって被覆される。また、プラグインコネクタ・レセップ１７は、導体として電気伝導性に優れた銅合金材料などから一体に設けられる。
なお、接続体１０の外形はπ型に限定されない。その他、例えばＴ型でもよいし、ポールドロップ（ＰＤ）アダプタ用の接続部を有してもよい。

図２に示すように、高圧架空ケーブル２０の末端には接続端子２１が取り付けられる。接続端子２１は、先端部に配置され、接続体１０のプラグインコネクタ・レセップ１７に対応するプラグインコネクタ・プラグ２２と、基端部に配置され、高圧架空ケーブル２０の遮蔽層と電気的に接続する半導電性ＥＰゴム製の防水筒２４と、プラグインコネクタ・プラグ２２と防水筒２４との間に配置され、プラグインコネクタ・プラグ２２を含む導体と防水筒２４を含む遮蔽層を絶縁するためのスペーサと、を有して構成される。プラグインコネクタ・プラグ２２は、接続体１０の幹線接続部１５及び分岐接続部１６のプラグインコネクタ・レセップ１７に対し挿入容易且つ圧縮接続可能に設けられる。また、防水筒２４は、接続体１０の外部半導電性層１１Ｃと接触することで電気的に接続する。
なお、高圧架空ケーブル２０も接続体１０と同様に、接続端子２１の外周は筐体２６によって被覆される。

また、接続端子２１には、外部に露出する接地線端子２５が設けられる。この接地線端子２５は、その一端で接続端子２１の防水筒２４に電気的に接続されており、その他端で遮蔽用接地線ＧＬなどに接続される（図３参照）。このとき、接続体１０の外部半導電性層１１Ｃと高圧架空ケーブル２０の接続端子２１の防水筒２４は電気的に接続されるので、結果的に外部半導電性層１１Ｃは接続された接続端子２１を介して接地されることになる。
なお、プラグインコネクタ・プラグ２２は、プラグインコネクタ・レセップ１７と同様に導体として電気伝導性に優れた銅合金材料などから一体に設けられる。

このように構成される接続体１０は、電柱上に設置された架台ＳＴによって支持され（図３参照）、風雨などの天候や幅広い温度変化などの屋外環境に常時晒されて使用される。そのため、天候などの影響を受けて接続体１０内部の絶縁体１１が劣化する可能性があり、劣化が進んでいる場合、接続体１０を取り換える必要がある。しかしながら、取り換えの際には配電系統の停電作業が伴う。そのため、絶縁体１１の劣化状況に応じて、この停電作業や取換作業を計画的に実行して、家庭や電気需要施設への影響を最小限とすることが望ましい。すなわち、接続体１０内部の絶縁体１１の劣化状況が事前に汎用性高く、且つ精度よく把握可能であることが求められる。

そこで、本発明に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置は、接続体１０の内部に配置される絶縁体１１の劣化状況を診断可能とするため、以下に説明する複数の実施形態に示すように特別な構成を有する。

（第１実施形態）
図３〜図７を参照して、本発明に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその診断方法の第１実施形態について説明する。

＜接続体及び絶縁体劣化診断装置との接続、及び絶縁体劣化診断装置の構成＞
図３及び図４を参照して、本実施形態に係る接続体１０及び絶縁体劣化診断装置３０との接続、及び絶縁体劣化診断装置３０の構成について説明する。図３は、本実施形態の接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０を説明するブロック図である。図４は、接続体１０の電気的な等価回路を説明する模式図である。

図３に示すように、接続体１０は、絶縁体劣化診断装置３０に接続されて接続体１０の絶縁体１１の劣化状況が診断される。接続体１０は、架台ＳＴに接した状態で支持されており、幹線接続部１５それぞれに高圧架空ケーブル２０の幹線２０Ａが接続され、分岐接続部１６それぞれに高圧架空ケーブル２０の分岐線２０Ｂが接続される。高圧架空ケーブル２０の幹線２０Ａの一方（図中左側）では、接続端子２１の接地線端子２５（図２参照）が架台ＳＴに対し電気的に接続される。架台ＳＴは遮蔽用接地線ＧＬを通じて接地される。高圧架空ケーブル２０の幹線２０Ａの他方（図中右側）では、接続端子２１の接地線端子２５は遮蔽用接地線ＧＬを通じて直接接地される。また、前述したように接続体１０は架台ＳＴに接して支持されるため、架台ＳＴと接続体１０の筐体１４とは電気的に接続されており、その結果、接続体１０の筐体１４も同様に遮蔽用接地線ＧＬを介して接地される。
なお、高圧架空ケーブル２０の幹線２０Ａの他方側の遮蔽用接地線ＧＬには、後述する絶縁体劣化診断装置３０の電流検出部３１が遮蔽用接地線ＧＬの途中に電気的に挿入されて設置される。電流検出部３１は、この遮蔽用接地線ＧＬに流れる電流を検知する。

本実施形態の絶縁体劣化診断装置３０は、電流検出部３１と、同期検波部３２と、劣化診断部３７と、表示部（不図示）と、を含んで構成される。表示部は、一般的な液晶ティスプレイ装置などであり、絶縁体１１の劣化状況の診断結果を数値又はインジケーターなどで表示する。

ここで、接続体１０の絶縁体１１が劣化すると、その絶縁抵抗に応じた大きさ（絶対値）で、接続体１０又は高圧架空ケーブル２０に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流が流れる。また、接続体１０の導体としてのプラグインコネクタ・レセップ１７と、遮蔽層としての筐体１４と、の間には寄生コンデンサが形成され、運転電圧より９０°位相が進んだ容量性電流が流れる。また、高圧架空ケーブル２０の導体としてのプラグインコネクタ・プラグ２２と、遮蔽層としての筐体２６と、の間にも同様に寄生コンデンサが形成され、運転電圧より９０°位相が進んだ容量性電流が流れる。

これら合成された電流（合成電流）は、接続端子２１の接地線端子２５又は遮蔽用接地線ＧＬを介して接地された高圧架空ケーブル２０の遮蔽層、及び架台ＳＴ及び遮蔽用接地線ＧＬを介して接地された接続体１０の筐体（遮蔽層）１４などを通じて複数の接地にそれぞれ分かれて流れる。

本実施形態では、このように遮蔽用接地線ＧＬを通じて何れかの接地に流れる合成電流のうち、接続端子２１の接地線端子２５に直接接続された遮蔽用接地線ＧＬに流れる電流を電流検出部３１で検出する。そのため、電流検出部３１は、接続端子２１の接地線端子２５に接続された遮蔽用接地線ＧＬの途中に挿入された状態で電気的に接続される。

なお、電流検出部３１は、合成電流の一部を検出できればよく、検出対象は接続端子２１の接地線端子２５に直接接続された遮蔽用接地線ＧＬに流れる電流に限定されない。また、電流検出部３１が、接続体１０の筐体１４に接する架台ＳＴに接続された遮蔽用接地線ＧＬに流れる電流を検出するように構成してもよい。

また、図４に示すように、接続体１０の検電端子部１２とプラグインコネクタ・レセップ１７との間にも同様に、電気的な等価回路として寄生コンデンサＰＣが形成される。具体的には、検電端子部１２が一方の電極に、導体としてのプラグインコネクタ・レセップ１７が他方の電極に電気的に相当し、検電端子部１２及びプラグインコネクタ・レセップ１７との間に介在する絶縁体１１が誘電体として電気的に機能することになる。このとき、導体としてのプラグインコネクタ・レセップ１７には、例えば３．８［ｋＶ］の交流電圧が印加され、その結果、運転電圧と同位相の電圧が誘起される。本実施形態ではこの検電端子部１２の電圧を検出するため、同期検波部３２は接続体１０の検電端子部１２に接続される（図３参照）。

＜電流検出部の構成＞
次に図５を参照して、絶縁体劣化診断装置３０の電流検出部３１の電気回路の構成について説明する。図５は、電流検出部３１の電気回路の構成を説明する回路図である。

図５に示すように、電流検出部３１は、電流アンプＯＰ１を含んで構成される。電流アンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）は接地されており、反転入力端子（−）に遮蔽用接地線ＧＬの電流が入力される。また、反転入力端子（―）と出力端子とは接続されており、その間には抵抗回路ＲＣが介装される。これにより、遮蔽用接地線ＧＬを流れる電流に応じた電圧Ｖ（＝―Ｒ・Ｉ）が出力端子に出力される。

＜同期検波部の構成＞
次に図６を参照して、絶縁体劣化診断装置３０の同期検波部３２の構成について説明する。図６は、同期検波部３２の構成を説明するブロック図である。

図６に示すように、同期検波部３２は、分圧回路３３と、フィルタ回路３４と、移相回路３５と、ロックインアンプ３６と、を有する。同期検波部３２は、ロックインアンプ３６に入力される参照電圧信号Ｒｓを生成するために検電端子部１２の電圧を検出する。またそれと同時に、同期検波部３２は、電流検出部３１が出力した電圧を測定電圧信号Ｍｓとして取得する。
なお、検電端子部１２の電圧は、分圧回路３３、フィルタ回路３４及び移相回路３５によって前処理され、その結果、ロックインアンプ３６に入力可能な参照電圧信号Ｒｓが生成されることになる。

分圧回路３３は、オペアンプＯＰ２を含んで構成される。オペアンプＯＰ２の反転入力端子（−）が接地されており、非反転入力端子（＋）に検電端子部１２の電圧が印加される。また、非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）とは接続されており、その間には分圧インピーダンスＩＭが介装される。前述したように、検電端子部１２と接続体１０の導体（プラグインコネクタ・レセップ）１７との間に絶縁体１１が介在しており、寄生コンデンサＰＣが形成される（図４参照）。そのため、この寄生コンデンサＰＣと分圧インピーダンスＩＭとによって、接続体１０の導体１７に印加される交流電圧が分圧される。分圧インピーダンスＩＭを適切に調整することで、ロックインアンプ３６の参照電圧信号Ｒｓとして検電端子部１２の電圧を入力可能なレンジ（例えば、１０［Ｖ］）にまで降圧することが可能となる。
なお、分圧インピーダンスＩＭは、抵抗回路やコンデンサ回路、或いはこれらの直列又は並列接続によって適宜構成されるが、コンデンサ回路のみで構成するのがよい。この場合、検電端子部１２と運転電圧との位相差がなく、位相の遅れ又は進みが発生しない。

フィルタ回路３４は、ローパスフィルタ又はバンドバスフィルタなどの濾波処理を行う。この濾波処理により、フィルタ回路３４は、運転電圧の周波数（例えば５０［Ｈｚ］）以外の周波数帯のノイズを除去する。また、フィルタ回路３４のカットオフ周波数が運転電圧の周波数から十分に離れている場合、参照電圧信号Ｒｓの位相に遅れ又は進みは発生しない。その一方、運転電圧の周波数に近いノイズを除去するためカットオフ周波数が運転電圧の周波数近くに設定される場合、フィルタ回路３４によって参照電圧信号Ｒｓの位相に遅れ又は進みが発生する。この発生を回避するために、移相回路３５が用いられる。

移相回路３５は、参照電圧信号Ｒｓの位相に遅れ又は進みが発生した場合、オールパスフィルタなどの濾波処理を行って、参照電圧信号Ｒｓの位相が運転電圧の位相と同位相となるように位相の遅れ又は進みを補正してロックインアンプ３６に出力する。

ロックインアンプ３６は、移相回路３５によって位相補正された電圧を参照電圧信号Ｒｓとして取得すると共に、電流検出部３１が出力した電圧を測定電圧信号Ｍｓとして取得する。そして、ロックインアンプ３６は、参照電圧信号Ｒｓ及び測定電圧信号Ｍｓに対し同期検波処理して、運転電圧と同位相の抵抗性電流の絶対値Ｓｉと、運転電圧より９０°位相が進んだ容量性電流の絶対値Ｓｑと、をそれぞれ測定する。ロックインアンプ３６は、その測定の結果を直流電圧又はデジタル信号として劣化診断部３７に出力する。

＜劣化診断部の構成、処理フロー＞
次に図７を参照して、絶縁体劣化診断装置３０の劣化診断部３７の構成について説明する。図７は、劣化診断部３７の処理フローを説明するフロー図である。

劣化診断部３７は、汎用のミニコンピュータ（不図示）などで構成され、ＣＰＵ（中央演算回路）と、ＲＯＭ（読出し専用記憶回路）と、ＲＡＭ（書き込み可能な記憶回路）と、インターフェース回路と、通信回路と、これら回路を相互に接続するバスと、を有して構成される。劣化診断部３７は、インターフェース回路を介してロックインアンプ３６の測定の結果Ｓｉ，Ｓｑを取得する。

また、劣化診断部３７のＲＯＭには、プログラム格納領域とデータ格納領域とが設けられる。プログラム格納領域には、接続体１０の劣化状況の診断を行うための各種プログラム（後述する処理フローの各ステップ）が格納される。データ格納領域には、接続体１０又は高圧架空ケーブル２０の静電容量Ｃｐを算出するために必要な各種パラメータ、絶縁体１１の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値Ｒｖ（例えば１００［ＧΩ］など）、運転電圧の周波数ｆ［Ｈｚ］（例えば５０［Ｈｚ］）の値などが記憶保持される。劣化診断部３７のＣＰＵは、これら各種プログラムなどを適宜読み込んだり実行したりして、次に説明する処理フローを実行する。

図７に示すように、まず劣化診断部３７は、液晶タッチパネルなどの所定の入力装置によって診断現場の操作者から接続体１０の形状又は高圧架空ケーブル２０のケーブル長が入力される（ステップＳ１１）。そして、劣化診断部３７は、この入力結果と、ＲＯＭのデータ格納領域の各種パラメータと、に基づき、接続体１０又は高圧架空ケーブル２０の静電容量Ｃｐを算出する（ステップＳ１２）。劣化診断部３７は、算出された静電容量Ｃｐ、及びデータ格納領域の基準抵抗値Ｒｖ、周波数ｆに基づき、次に示す計算式（１）に基づき閾値ａを算出する（ステップＳ１３）。
ａ＝１／（２π・ｆ・Ｃ・Ｒｓ）・・・（１）
なお、本実施形態では、閾値ａは診断現場で都度算出される構成としたが、これに限らない。例えば、既知の場合、事前に算出した閾値ａの値をＲＯＭやＲＡＭなどの記憶回路に記録保持して用いてもよい。

劣化診断部３７は、同期検波部３２によって測定された抵抗性電流の絶対値Ｓｉと、容量性電流の絶対値Ｓｑを、インターフェース回路を介してそれぞれ取得する（ステップＳ１４）。劣化診断部３７は、取得した絶対値Ｓｉ，Ｓｑによって電流比率（比率）ｂ（＝Ｓｉ／Ｓｑ）を逐次算出する（ステップＳ１５）。

そして、劣化診断部３７は、算出した電流比率ｂの値と閾値ａとの比較、具体的には電流比率ｂの値が閾値ａ以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。判定の結果、電流比率ｂの値が閾値ａ以上である場合、劣化診断部３７は、接続体１０の絶縁体１１が「劣化」していると診断する（ステップＳ１７）。その一方、電流比率ｂの値が閾値ａ未満である場合、劣化診断部３７は接続体１０の絶縁体１１が「未劣化」（未だ劣化していない。）であると診断する（ステップＳ１８）。

本実施形態では、劣化診断部３７は、このような一連のステップを実行することによって、放電現象の検知によらず、接続体１０の絶縁体１１の劣化状況を汎用的に診断することが可能となる。

＜本実施形態の利点＞
以上説明したように、本実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその診断方法によれば、高圧架空ケーブル用接続体１０の遮蔽用接地線ＧＬを流れる電流を検知すると共に、検電端子部１２の電圧を検知して、これら検知結果を参照電圧信号Ｒｓ及び測定電圧信号Ｍｓとして同期検波処理する。そして、同期検波処理に基づき抵抗性電流及び容量性電流との絶対値Ｓｉ，Ｓｑをそれぞれ測定して、こられ電流の絶対値Ｓｉ，Ｓｑの電流比率（比率、＝Ｓｉ／Ｓｑ）に基づき絶縁体１１の劣化状況を診断する。このため、絶縁体１１の劣化に伴って発生する部分放電の現象を利用して診断するものではないので、部分放電が発生しない絶縁体１１の劣化でも絶縁体１１の劣化状況を診断することができ、絶縁体１１の劣化の様々なパターンに幅広く対応することができる。したがって、絶縁体１１の劣化状況を汎用性高く、且つ精度よく診断することができる。

また、本実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその診断方法によれば、電流比率（比率ｂ＝Ｓｉ／Ｓｑ）の値と所定の閾値ａとを比較して絶縁体１１の劣化状況を診断する。このとき、閾値ａは、高圧架空ケーブル用接続体１０又は高圧架空ケーブル用接続体１０に接続される高圧架空ケーブル２０の静電容量Ｃｐと、絶縁体１１の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値Ｒｖと、運転電圧の周波数ｆと、に基づき算出される。このため、絶縁体１１の劣化をより精度よく診断することができる。

また、本実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその診断方法によれば、同期検波部３２は、ロックインアンプ３６を含んで構成されるとよい。この場合、非常にノイズの多い環境であっても出力値の精度を確保することができる。

（第２実施形態）
さらに図８を参照して、本発明に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその方法の第２実施形態について説明する。
なお、上記第１実施形態と同一または同等部分については、図面に同一或いは同等符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。

＜劣化診断部の処理フロー＞
図８を参照して、絶縁体劣化診断装置３０の劣化診断部３７の処理フローについて説明する。図８は、本実施形態の劣化診断部３７の処理フローを説明するフロー図である。

本実施形態では、電流比率（比率）ｂと比較される閾値ａが複数（本実施形態では３つ、ａ１，ａ２，ａ３）設定される。つまり、基準抵抗値Ｒｖが、１００［ＧΩ］、１０［ＧΩ］、１［ＧΩ］と３種類用意されており、前述した計算式（１）にこれら３つの基準抵抗値Ｒｖがそれぞれ入力されることで第１〜第３の閾値ａ１，ａ２，ａ３が算出される（すなわちステップＳ２３）。本実施形態では、この第１〜第３の閾値ａ１，ａ２，ａ３に従って電流比率ｂとの比較判定が行われる。
なお、第１の閾値ａ１は基準抵抗値Ｒｖが１００［ＧΩ］の場合の値であり、第２の閾値ａ２は基準抵抗値Ｒｖが１０［ＧΩ］の場合の値であり、第３の閾値ａ３は基準抵抗値Ｒｖが１［ＧΩ］の場合の値である。

具体的には、図８に示すように、劣化診断部３７は、取得した絶対値Ｓｉ，Ｓｑによって電流比率ｂ（＝Ｓｉ／Ｓｑ）を逐次算出した後（ステップＳ２５）、まず電流比率ｂが第１の閾値ａ１以上か否かを判定する（ステップＳ２６）。判定の結果、電流比率ｂの値が第１の閾値ａ１以上である場合、劣化診断部３７は、次のステップＳ２７に進む。その一方、電流比率ｂの値が第１の閾値ａ１未満である場合、劣化診断部３７は接続体１０の絶縁体１１が「未劣化」であると診断する（ステップＳ３０）。

次に劣化診断部３７は、電流比率ｂが第２の閾値ａ２以上か否かを判定する（ステップＳ２７）。判定の結果、電流比率ｂの値が第２の閾値ａ２以上である場合、劣化診断部３７は、次のステップＳ２８に進む。その一方、電流比率ｂの値が第２の閾値ａ２未満である場合、劣化診断部３７は接続体１０の絶縁体１１が「劣化小」（劣化はしているが、劣化の程度は低位である。）であると診断する（ステップＳ３１）。

そして、劣化診断部３７は、さらに電流比率ｂが第３の閾値ａ３以上か否かを判定する（ステップＳ２８）。判定の結果、電流比率ｂの値が第３の閾値ａ３以上である場合、劣化診断部３７は、接続体１０の絶縁体１１が「劣化大」（劣化しており、劣化の程度は高位である。）であると診断する（ステップＳ２９）。その一方、電流比率ｂの値が第３の閾値ａ３未満である場合、劣化診断部３７は接続体１０の絶縁体１１が「劣化中」（劣化はしているが、劣化の程度は中位である。）であると診断する（ステップＳ３１）。

本実施形態では、劣化診断部３７は、上記第１実施形態と同様なステップ（図６参照）に加え、ステップＳ２３、及びステップＳ２６からステップＳ３２のステップを実行することによって接続体１０の絶縁体１１の劣化状況を複数のレベル（低位、中位、高位）で診断することが可能となる。
なお、この診断の結果は、絶縁体劣化診断装置３０の表示部によって表示される。

＜本実施形態の利点＞
以上説明したように、本実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体１０の絶縁体劣化診断装置３０、及びその診断方法によれば、閾値ａ１，ａ２，ａ３が複数設定され、この複数の閾値ａ１，ａ２，ａ３に基づいて絶縁体１１の劣化状況を複数のレベルで診断するため、絶縁体１１の劣化状況、すなわち劣化の進行具合をより的確に把握することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第１実施形態と同様である。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良などが可能である。

また、上記各実施形態における「部」とは単にハードウェアによって実現される物理的構成（装置や回路を含む。）に限定されず、その構成が有する機能をプログラムなどのソフトウェアによって実現されるものも含む。また、１つの構成が有する機能が２つ以上の物理的構成によって実現されても、または２つ以上の構成の機能が例えば１つの物理的構成によって実現されていても構わない。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置３０の特徴をそれぞれ以下［１］〜［５］に簡潔に纏めて列記する。
［１］高圧架空ケーブル用接続体（接続体、１０）の遮蔽用接地線（ＧＬ）を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力する電流検出部（３１）と、
前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の内部に配置された絶縁体（１１）の外周に電気的に接続された検電端子部（１２）の電圧を検出して参照電圧信号（Ｒｓ）を生成すると共に、前記電流検出部（３１）が出力した前記電圧を測定電圧信号（Ｍｓ）として取得し、前記参照電圧信号（Ｒｓ）及び前記測定電圧信号（Ｍｓ）に対し同期検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と（Ｓｉ，Ｓｑ）、をそれぞれ測定する検波部（同期検波部３２）と、
前記検波部（同期検波部３２）で測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率（電流比率ｂ）から前記絶縁体（１１）の劣化状況を診断する劣化診断部（３７）と、
を有することを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の絶縁体劣化診断装置（３０）。
［２］前記劣化診断部（３７）は、前記比率（電流比率ｂ）の値と所定の閾値（ａ，ａ１，ａ２，ａ３）とを比較して前記絶縁体（１１）の劣化状況を診断し、
前記所定の閾値ａ，ａ１，ａ２，ａ３）は、前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体、１０）又は前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）に接続される高圧架空ケーブル（２０）の静電容量（Ｃｐ）と、前記絶縁体（１１）の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値（Ｒｖ）と、前記運転電圧の周波数（ｆ）と、に基づき算出される
ことを特徴とする［１］に記載の高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の絶縁体劣化診断装置（３０）。
［３］前記基準抵抗値（Ｒｖ）が複数設定されることで前記所定の閾値（ａ１，ａ２，ａ３）が複数設けられ、
前記劣化診断部（３７）は、複数の前記所定の閾値（ａ１，ａ２，ａ３）に基づいて前記絶縁体（１１）の劣化状況を複数のレベルで診断する
ことを特徴とする［２］に記載の高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の絶縁体劣化診断装置（３０）。
［４］前記検波部（３２）は、ロックインアンプ（３６）を含んで構成される
ことを特徴とする［１］〜［３］の何れかに記載の高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の絶縁体劣化診断装置（３０）。
［５］高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の遮蔽用接地線（ＧＬ）を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力し、
前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）の内部に配置された絶縁体（１１）の外周に電気的に接続された検電端子部（１２）の電圧を検出して参照電圧信号（Ｒｓ）を生成すると共に、前記電流に応じた前記電圧を測定電圧信号（Ｍｓ）として取得し、前記参照電圧信号（Ｒｓ）及び前記測定電圧信号（Ｍｓ）に対し検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体（接続体１０）に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と（Ｓｉ，Ｓｑ）、をそれぞれ測定し、
測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率（電流比率ｂ）から前記絶縁体（１１）の劣化状況を診断する
ことを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断方法。

１０ 接続体（高圧架空ケーブル用接続体）
１１ 絶縁体
１１Ａ 絶縁層
１１Ｂ 内部半導電性層
１１Ｃ 外部半導電性層
１２ 検電端子部
１３ 検電端子キャップ
１４ 筐体
１５ 幹線接続部
１６ 分岐接続部
１７ プラグインコネクタ・レセップ
２０ 高圧架空ケーブル
２０Ａ 幹線
２０Ｂ 分岐線
２１ 接続端子
２２ プラグインコネクタ・プラグ
２３ スペーサ
２４ 防水筒
２５ 接地線端子
２６ 筐体
３０ 絶縁体劣化診断装置
３１ 電流検出部
３２ 同期検波部
３３ 分圧回路
３４ フィルタ回路
３５ 移相回路
３６ ロックインアンプ
３７ 劣化診断部
ＳＴ 架台
ＧＬ 遮蔽用接地線
ＰＣ 寄生コンデンサ
ＯＰ１ 電流アンプ
ＯＰ２ オペアンプ
ＲＣ 抵抗回路
ＩＭ 分圧インピーダンス
Ｒｓ 参照電圧信号
Ｍｓ 測定電圧信号
Ｓｉ 抵抗性電流の絶対値
Ｓｑ 容量性電流の絶対値
ｂ 電流比率（比率）
ａ，ａ１，ａ２，ａ３ 閾値

Claims (5)

1. 高圧架空ケーブル用接続体の遮蔽用接地線を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力する電流検出部と、
   前記高圧架空ケーブル用接続体の内部に配置された絶縁体の外周に電気的に接続された検電端子部の電圧を検出して参照電圧信号を生成すると共に、前記電流検出部が出力した前記電圧を測定電圧信号として取得し、前記参照電圧信号及び前記測定電圧信号に対し検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と、をそれぞれ測定する検波部と、
   前記検波部で測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率から前記絶縁体の劣化状況を診断する劣化診断部と、
   を有することを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
2. 前記劣化診断部は、前記比率の値と所定の閾値とを比較して前記絶縁体の劣化状況を診断し、
   前記所定の閾値は、前記高圧架空ケーブル用接続体又は前記高圧架空ケーブル用接続体に接続される高圧架空ケーブルの静電容量と、前記絶縁体の劣化判定基準として事前設定される基準抵抗値と、前記運転電圧の周波数と、に基づき算出される
   ことを特徴とする請求項１に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
3. 前記基準抵抗値が複数設定されることで前記所定の閾値が複数設けられ、
   前記劣化診断部は、複数の前記所定の閾値に基づいて前記絶縁体の劣化状況を複数のレベルで診断する
   ことを特徴とする請求項２に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
4. 前記検波部は、ロックインアンプを含んで構成される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断装置。
5. 高圧架空ケーブル用接続体の遮蔽用接地線を流れる電流を検出して前記電流に応じた電圧を出力し、
   前記高圧架空ケーブル用接続体の内部に配置された絶縁体の外周に電気的に接続された検電端子部の電圧を検出して参照電圧信号を生成すると共に、前記電流に応じた前記電圧を測定電圧信号として取得して、前記参照電圧信号及び前記測定電圧信号に対し検波処理して、伝送のために前記高圧架空ケーブル用接続体に印加される運転電圧と同位相の抵抗性電流と、前記運転電圧より位相が進んだ容量性電流と、をそれぞれ測定し、
   測定された前記抵抗性電流と前記容量性電流との比率から前記絶縁体の劣化状況を診断する
   ことを特徴とする高圧架空ケーブル用接続体の絶縁体劣化診断方法。

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