JP2022014370A - Connection body deterioration diagnostic device and connection body deterioration diagnostic method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧架空ケーブル用接続体などにおける電気絶縁体の劣化を検知するために利用可能な接続体劣化診断装置及び接続体劣化診断方法に関する。 The present invention relates to a connection body deterioration diagnosis device and a connection body deterioration diagnosis method that can be used to detect deterioration of an electrical insulator in a connection body for a high-voltage overhead cable or the like.
例えば一般家庭や工場などの各需要家に供給される商用交流電力は、一般的には多数の電柱を経由する配電網を利用して配電される。また、それぞれの電柱の箇所においては、例えば6kV程度の高圧電力を扱う複数の高圧架空ケーブル同士を接続したり、幹線の高圧架空ケーブルから分岐して需要家の引き込み線や変圧器などに接続する分岐経路を接続する必要がある。このような接続箇所において、高圧架空ケーブル用接続体(以下、単に接続体ともいう)が用いられる。 For example, commercial AC power supplied to each consumer such as a general household or a factory is generally distributed using a distribution network via a large number of utility poles. In addition, at each utility pole, for example, multiple high-voltage fictitious cables that handle high-voltage power of about 6 kV can be connected to each other, or branches from the high-voltage fictitious cable of the main line and connected to a customer's service line or transformer. It is necessary to connect the branch route. At such a connection point, a high-voltage overhead cable connection body (hereinafter, also simply referred to as a connection body) is used.
一般的に用いられる高圧架空ケーブル用接続体はπ形分岐接続体である。π形分岐接続体の場合、その左右両端に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ポールドロップ(PD)用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設置された状態で使用される。 The commonly used high-voltage overhead cable connection is a π-type branch connection. In the case of a π-type branch connector, the trunk line of a high-voltage overhead cable is connected to both left and right ends thereof, and the branch line and the pole drop (PD) adapter are connected to the base end. The high-voltage overhead cable connector is used in a state of being installed on a utility pole in a state of being connected to a trunk line, a branch line, or the like of the high-voltage overhead cable in this way.
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。 The connection body is configured by covering the outer circumference of a cylindrical insulator with an aluminum housing. In addition, a plug-in connector plug is provided on the main line terminal of the high-voltage overhead cable, and the insulator has a plug-in connector receipt for connecting (plug-in connection) to this plug-in connector plug inside. Store.
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、ショートや作業者等の感電が生じやすく電気的に危険な状況となる。したがって、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ことが望ましい。 Since the connecting body is constantly exposed to the weather such as wind and rain and the outdoor environment such as a wide range of temperature changes, the internal insulator may be deteriorated due to the influence. When the insulator deteriorates, not only does the connector not function, but also a short circuit or electric shock to the operator is likely to occur, resulting in an electrically dangerous situation. Therefore, it is desirable that the deterioration of the insulator is diagnosed each time and replaced with a new one according to the deterioration status of the insulator.
例えば、特許文献1は配電用高圧架空ケーブル分岐接続体等の高圧機器の部分放電劣化を精度良く診断し、絶縁破壊による停電を防止するための技術を示している。具体的には、接続体5によって分岐された引込みケーブル6に取付けられた分離型の変流器1によって検出された高周波電流信号は、アンプ2により増幅された後、スペクトラムアナライザ3によって測定され、コンピュータ4内のメモリに記憶される。コンピュータ4において、メモリに記憶された高周波電流信号の波形パターンと周波数スペクトルを調べ、接続体5の部分放電の程度(絶縁劣化の度合)を診断する。
For example,
特許文献2は、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化診断を低コストで行なうための技術を示している。具体的には、高圧架空ケーブル用接続体に接続されたいずれかの高圧架空ケーブルの遮蔽層に流れる電流波形を取得し、取得された電流波形から商用電源周波数成分を除去し、除去した電流波形が、所定の大きさを超える時間間隔を測定し、この時間間隔が一定周期の場合に、絶縁が劣化していると判定する。
特許文献3は、部分放電信号のノイズを減少させて判定を容易かつ精度良く行うための技術を示している。具体的には、配電用高圧架空ケーブル分岐接続体の絶縁劣化により生じる部分放電の状態を部分放電発生部と電極を容量結合させるよう配電用高圧架空ケーブル分岐接続体筐体外側に電極を設置して、その電極の電位変動信号として検出し、配電用高圧架空ケーブル分岐接続体の絶縁劣化状態を診断する方法において、信号に混入しているノイズを信号の3相間の差分を取ることにより除去し、ノイズの少ない部分放電信号を得て絶縁劣化の診断を行うことを特徴とする。また、差分を取る信号において、3相間ではなく配電用高圧架空ケーブル分岐接続体に複数に設置した電極間および同じ配電線路に設置してある他の装柱の配電用高圧架空ケーブル分岐接続体間で差分を取る。
特許文献4は、水トリーによる真の劣化信号を検出し、精度の高い診断を行うための技術を示している。具体的には、測定対象とする電力ケーブル3の遮へい層3aと接地間に接続された接地線4の途中に交流電源5を接続してある。また、交流電源5の周波数は商用周波数の整数倍±aHz(0<a≦10)とし、電力ケーブルから交流電源及び接地線を介して大地に流れる電流を測定し、この電流に基づいて電力ケーブルの絶縁劣化の程度を活線状態で診断する。
しかしながら、高圧架空ケーブル用接続体の絶縁劣化に関しては、放電現象を伴わない劣化パターンも確認されている。したがって、特許文献1~特許文献3のように放電が発生することを前提として絶縁劣化の診断を行う技術では、絶縁劣化の診断精度を上げることが難しい。
However, regarding the insulation deterioration of the high-voltage overhead cable connector, a deterioration pattern that does not accompany the discharge phenomenon has also been confirmed. Therefore, it is difficult to improve the diagnostic accuracy of insulation deterioration by the technique of diagnosing insulation deterioration on the premise that electric discharge is generated as in
また、特許文献4の技術は、高圧地中ケーブルを対象としたものであり、接地が1ヵ所である場合に適用できるものであるが、高圧架空配電線路のような、遮蔽が複数箇所で接地されているものには適用できない。また、特許文献4の技術は、接続体としてエチレンプロピレンゴムが用いられたものに対する診断を想定したものではなかった。
Further, the technique of
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劣化パターンについても絶縁劣化の診断を可能にすると共に、遮蔽が複数箇所で接地されている接続体の診断を可能にする、接続体劣化診断装置及び接続体劣化診断方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to enable diagnosis of insulation deterioration even for a deterioration pattern not accompanied by a discharge phenomenon, and a connection body in which shielding is grounded at a plurality of points. It is an object of the present invention to provide a connection body deterioration diagnosis device and a connection body deterioration diagnosis method, which enable the diagnosis of the connection body.
前述した目的を達成するために、本発明に係る接続体劣化診断装置及び接続体劣化診断方法は、下記(1)~(5)を特徴としている。
(1) 高圧ケーブルを接続するための複数の接続部及び絶縁体を有し、所定周波数の交流高電圧が印加される接続体における電気絶縁特性の劣化を前記接続体の活線状態で診断するための接続体劣化診断装置であって、
前記接続体を含む配電経路の導電体に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する診断電圧印加部と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する電流測定部と、
前記電流測定部が検知した交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する診断部と、
を備える接続体劣化診断装置。
In order to achieve the above-mentioned object, the connection body deterioration diagnosis device and the connection body deterioration diagnosis method according to the present invention are characterized by the following (1) to (5).
(1) Deterioration of electrical insulation characteristics in a connector having a plurality of connection portions and insulators for connecting a high-voltage cable and to which an AC high voltage of a predetermined frequency is applied is diagnosed in the live-line state of the connector. It is a connector deterioration diagnostic device for
A diagnostic voltage application unit that applies a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor of the distribution path including the connector.
A current measuring unit that detects the magnitude of the alternating current flowing through the insulator at at least one location on the distribution path including the connector.
Of the AC current detected by the current measuring unit, the level of the specific frequency component obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the diagnosis according to the comparison result is performed. The diagnostic unit that outputs the results and
A connected body deterioration diagnostic device.
(2) 前記電流測定部は、前記接続体毎に、複数箇所でそれぞれ絶縁体を流れる交流電流を検知すると共に、前記複数箇所で検知した交流電流を、電気絶縁特性の劣化により生じる電流の向きを揃えた状態で加算する加算部を備え、
前記診断部は、前記加算部の加算結果に基づいて診断を実施する、
上記(1)に記載の接続体劣化診断装置。
(2) The current measuring unit detects the alternating current flowing through the insulator at a plurality of points for each of the connectors, and the alternating current detected at the plurality of points is the direction of the current generated by the deterioration of the electrical insulation characteristics. Equipped with an adder that adds in the same state
The diagnostic unit performs a diagnosis based on the addition result of the addition unit.
The connected body deterioration diagnostic device according to (1) above.
(3) 前記診断用交流電圧の周波数は、前記交流高電圧の周波数の倍数に所定値を加算した一定の周波数に固定され、
前記診断部は、前記所定値に相当する周波数成分を抽出するフィルタを備える、
上記(1)又は(2)に記載の接続体劣化診断装置。
(3) The frequency of the diagnostic AC voltage is fixed to a constant frequency obtained by adding a predetermined value to a multiple of the frequency of the AC high voltage.
The diagnostic unit includes a filter for extracting a frequency component corresponding to the predetermined value.
The connection deterioration diagnostic apparatus according to (1) or (2) above.
(4) 前記診断部は、予め用意されている複数の閾値を選択的に使用して、前記特定周波数成分のレベルを診断し、劣化の程度を判定する、
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の接続体劣化診断装置。
(4) The diagnostic unit selectively uses a plurality of threshold values prepared in advance to diagnose the level of the specific frequency component and determine the degree of deterioration.
The connection deterioration diagnostic apparatus according to any one of (1) to (3) above.
(5) 高圧ケーブルを接続するための複数の接続部及び絶縁体を有し、所定周波数の交流高電圧が印加される接続体における電気絶縁特性の劣化を前記接続体の活線状態で診断するための接続体劣化診断方法であって、
前記接続体を含む配電経路の導電体に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する手順と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する手順と、
検知された絶縁体を流れる交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する手順と、
を有する接続体劣化診断方法。
(5) Deterioration of electrical insulation characteristics in a connector having a plurality of connection portions and insulators for connecting a high-voltage cable and to which an AC high voltage of a predetermined frequency is applied is diagnosed in the live-line state of the connector. It is a connection deterioration diagnosis method for
A procedure for applying a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor of the distribution path including the connection body, and
A procedure for detecting the magnitude of alternating current flowing through an insulator at at least one location on a distribution path including the connector, and a procedure for detecting the magnitude of the alternating current flowing through the insulator.
Of the detected AC current flowing through the insulator, the level of the specific frequency component obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the diagnosis according to the comparison result is performed. The procedure to output the result and
Connection deterioration diagnosis method having.
上記(1)の構成の接続体劣化診断装置によれば、接続体の活線状態で配電経路の導電体に対して、所定周波数の交流高電圧と、診断電圧印加部が発生する診断用交流電圧とが重畳した状態で同時に印加される。これにより、交流高電圧とは周波数が大きく異なる特定周波数成分として、絶縁体を流れる交流電流を検知できる。この交流電流のレベルを所定の閾値と比較することで、絶縁劣化を診断できる。しかも、接地線に特別な電圧を印加する必要がないので、感電等の問題も生じにくく診断作業を容易に実施できる。 According to the connector deterioration diagnostic device having the configuration of (1) above, an AC high voltage having a predetermined frequency and a diagnostic AC generated by a diagnostic voltage application unit are generated with respect to the conductor in the distribution path in the live-line state of the connector. It is applied at the same time with the voltage superimposed. As a result, the AC current flowing through the insulator can be detected as a specific frequency component whose frequency is significantly different from that of the AC high voltage. By comparing the level of this alternating current with a predetermined threshold value, insulation deterioration can be diagnosed. Moreover, since it is not necessary to apply a special voltage to the ground wire, problems such as electric shock are less likely to occur, and diagnostic work can be easily performed.
上記(2)の構成の接続体劣化診断装置によれば、診断対象とする特定の絶縁体の劣化により当該絶縁体上を流れる電流が互いに異なる複数の経路に分流した状態で流れる状況においても、精度の高い絶縁特性診断が可能になる。すなわち、複数箇所で検知した交流電流を、電気絶縁特性の劣化により生じる電流の向きを揃えた状態で加算することにより、絶縁体の全体について電気絶縁特性の劣化を正しく評価可能になる。また、診断対象でない別の絶縁体を流れる電流の影響を減らすことが可能になる。 According to the connector deterioration diagnostic device having the configuration of (2) above, even in a situation where the current flowing on the insulator is divided into a plurality of different paths due to the deterioration of the specific insulator to be diagnosed. Highly accurate insulation characteristic diagnosis becomes possible. That is, by adding the alternating currents detected at a plurality of locations in a state where the directions of the currents generated by the deterioration of the electrical insulation characteristics are aligned, the deterioration of the electrical insulation characteristics can be correctly evaluated for the entire insulator. It also makes it possible to reduce the effect of current flowing through another insulator that is not the subject of diagnosis.
上記(3)の構成の接続体劣化診断装置によれば、絶縁体を流れる交流電流を、所定値に相当する周波数成分として、効率よく検知し評価できる。特に、所定値を前記交流高電圧の周波数とは大きく異なる値にすることで、絶縁体を流れる交流電流の分離及び抽出が容易になる。 According to the connector deterioration diagnostic apparatus having the configuration of (3) above, the alternating current flowing through the insulator can be efficiently detected and evaluated as a frequency component corresponding to a predetermined value. In particular, by setting a predetermined value to a value significantly different from the frequency of the AC high voltage, it becomes easy to separate and extract the AC current flowing through the insulator.
上記(4)の構成の接続体劣化診断装置によれば、複数の閾値を利用することにより、劣化の有無だけでなく、劣化の程度を判断することも可能になる。 According to the connected body deterioration diagnostic device having the configuration of (4) above, it is possible to determine not only the presence or absence of deterioration but also the degree of deterioration by using a plurality of threshold values.
上記(5)の構成の接続体劣化診断方法によれば、接続体の活線状態で配電経路の導電体に対して、所定周波数の交流高電圧と、診断電圧印加部が発生する診断用交流電圧とが重畳した状態で同時に印加される。これにより、交流高電圧とは周波数が大きく異なる特定周波数成分として、絶縁体を流れる交流電流を検知できる。この交流電流のレベルを所定の閾値と比較することで、絶縁劣化を診断できる。 According to the connection body deterioration diagnosis method having the configuration of (5) above, an AC high voltage having a predetermined frequency and a diagnostic AC generated by a diagnostic voltage application unit are generated with respect to the conductor in the distribution path in the live-line state of the connection body. It is applied at the same time with the voltage superimposed. As a result, the AC current flowing through the insulator can be detected as a specific frequency component whose frequency is significantly different from that of the AC high voltage. By comparing the level of this alternating current with a predetermined threshold value, insulation deterioration can be diagnosed.
本発明の接続体劣化診断装置及び接続体劣化診断方法によれば、放電現象を伴わない劣化パターンについても絶縁劣化の診断が可能になる。 According to the connection body deterioration diagnosis device and the connection body deterioration diagnosis method of the present invention, it is possible to diagnose insulation deterioration even for a deterioration pattern not accompanied by a discharge phenomenon.
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。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through the embodiments described below (hereinafter referred to as "embodiments") with reference to the accompanying drawings. ..
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。 Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the respective figures.
<診断対象の接続体、高圧架空ケーブルの説明>
1つの接続体10の構成例を図1に示す。また、この接続体10に接続する高圧架空ケーブル20端部の構成例を図2に示す。図1に示した接続体10は、高圧架空ケーブル用接続体であって、複数の高圧架空ケーブル20等を相互に電気的に接続するために利用される。
<Explanation of the connection target for diagnosis and high-voltage fictitious cable>
FIG. 1 shows a configuration example of one
例えば、商用電力を供給する電力会社が工場や一般家庭などの需要家に対して商用電力を供給する場合には、例えば数kVの正弦波交流電圧として高圧架空ケーブル20を含む配電経路を介して商用電力を供給する。長い距離に亘って電力を配電する必要があるため、この配電経路には通常は高圧架空ケーブル20を支持する多数の電柱が含まれる。それぞれの電柱の箇所において、送電元に近い側の高圧架空ケーブル20と、送電先に近い側の高圧架空ケーブル20とを電気的に接続するために、この接続体10を使用する。また、各電柱の箇所では配電経路の幹線に1つ又は複数の分岐線を接続し、この分岐線から各需要家等の経路に対して電力を供給する必要がある。この分岐線を接続するために接続体10を使用する。そのため、接続体10は図1に示した例のようにπ形に構成される場合が多い。
For example, when a power company that supplies commercial power supplies commercial power to consumers such as factories and ordinary households, for example, as a sinusoidal AC voltage of several kV, via a distribution path including a high-
この接続体10に要求される重要な機能は電気絶縁である。すなわち、高圧架空ケーブル20を流れる高圧電流が、各電柱の箇所で必要な部位以外に流れるのを阻止しないと作業者などが感電する事故に繋がるため、電気絶縁が必要になる。したがって、以下に説明するように絶縁体が接続体10に備わっている。
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。
An important function required of the
In FIG. 1, the outer periphery of the actual connecting
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いる。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。
As shown in FIG. 1, the connecting
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が基層として中心に配置され、この絶縁層の内側には半導電性EPゴムからなる内部半導電性層が配置され、絶縁層の外側には半導電性EPゴムからなる外部半導電性層が配置される。すなわち、絶縁体11の絶縁層は、径方向両側から半導電性層で挟まれて設けられている。
The connecting
また、絶縁体11は、外部半導電性層でアルミ製の筐体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。
Further, the outer circumference of the
また、接続体10及び絶縁体11は、外形がπ形に形成されている。そして、幹線の各高圧架空ケーブル20と接続するための幹線接続部15が、絶縁体11の左右両端にそれぞれ配置されている。更に、分岐線の高圧架空ケーブル20と接続するための分岐接続部16が絶縁体11の一対の基端部にそれぞれ配置されている。
Further, the connecting
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(不図示)が組み込まれる。プラグインコネクタ・レセップ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形に限定されない。その他、例えばT形でもよいし、ポールドロップ(PD)アダプタ用の接続部を有してもよい。
Further, in order to enable the
The outer shape of the connecting
図2に示すように、各高圧架空ケーブル20の末端には接続端子21が取り付けられる。この接続端子21は、プラグインコネクタ・プラグ22、防水筒24、及びスペーサを有している。プラグインコネクタ・プラグ22は、接続端子21の先端部に配置され、接続体10のプラグインコネクタ・レセップに対応する形状に形成されている。防水筒24は、接続端子21の基端部に配置され、高圧架空ケーブル20の遮蔽層と電気的に接続するために半導電性EPゴムにより構成されている。スペーサは、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機能を有する。
As shown in FIG. 2, a
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。
The plug-in
As with the
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などに接続される。このとき、接続体10の外部半導電性層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。
Further, the
The plug-in
上述のように構成される接続体10は、各電柱上に設置された架台によって支持される。したがって、この接続体10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る環境で使用される。また、絶縁体11は、常時電気的ストレスに曝されている。そのため、天候や電気的ストレス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。
以下に説明する接続体劣化診断装置30は、接続体10の内部に配置される絶縁体11の劣化状況を診断するために利用できる。
The
The connection body
<接続体および接続体劣化診断装置の構成例>
1つの接続体10と接続体劣化診断装置30との接続状態の一例を図3に示す。
本実施形態における接続体劣化診断装置30は、重畳装置42及び診断装置45を備えている。図3に示した例では、接続体10が接続体劣化診断装置30の診断対象となる。重畳装置42は、診断のための特別な交流電圧を、配電線44上の交流電圧に重畳するための機能を有している。診断装置45は、接続体10の絶縁体を流れる複数経路の電流を、電流i1、i2、i3として検知し、絶縁劣化の診断を行うための機能を有している。
<Configuration example of connection body and connection body deterioration diagnosis device>
FIG. 3 shows an example of the connection state between one
The connector deterioration
図3に示した例では、電力会社が供給する商用電源41の電圧が3.8kV、周波数f0が50Hzの場合を想定している。この商用電源41の周波数f0に基づいて、重畳装置42が生成する診断用の交流電圧の周波数f1が例えば次式のように決定される。
f1=2・f0+Δf
Δf:f0よりも十分小さい定数(例えば5Hz)
In the example shown in FIG. 3, it is assumed that the voltage of the
f1 = 2 ・ f0 + Δf
Δf: A constant sufficiently smaller than f0 (for example, 5 Hz)
したがって、図3の例では重畳装置42に備わっている診断用交流電源42aが生成する診断用交流電圧の周波数を105Hzに定めてある。この電圧は100V、正弦波である。
Therefore, in the example of FIG. 3, the frequency of the diagnostic AC voltage generated by the diagnostic
このような診断用交流電圧を重畳するために、重畳装置42は商用電源41と並列に接続してある。また、重畳装置42の内部には、診断用交流電源42aの他に絶縁トランス42b及び結合コンデンサ42cが備わっている。診断用交流電源42aの2つの出力端子は診断用交流電源42aの一次側巻線に接続され、その一方は大地(アース)43と接続されている。絶縁トランス42bの二次側巻線は、その一端が結合コンデンサ42cを介して商用電源41及び配電線44と接続され、他端が商用電源41及び大地43と接続されている。
In order to superimpose such a diagnostic AC voltage, the superimposing
絶縁トランス42bを利用しているので、診断用交流電源42a等の一次側回路は高電圧の影響を受けないようにその系統から分離することができる。絶縁トランス42bの巻き数比は例えば4に定めることが想定される。その場合、重畳装置42から出力される400V程度の交流電圧が、商用電源41の出力に重畳される。
Since the
結合コンデンサ42cの静電容量は、105Hzの周波数(f1)に対するインピーダンスが比較的小さくなり、50Hzの周波数(f0)に対するインピーダンスが比較的大きくなるように定められる。そのため、重畳装置42はそれが生成する105Hzの診断用交流電圧を効率よく配電線44の電圧に重畳することができる。
The capacitance of the
診断装置45は、集合部45a、電流検出部45b、フィルタ部45c、及び測定・診断部45dを備えている。
集合部45aは、電流検出部45bの入力側で複数のリード線46、47、及び48が共通に接続される部位であり、各経路の電流i1、i2、及びi3を加算するための機能を有している。
The
The collecting
電流i1、i2、及びi3は、それぞれ変流器CT1、CT2、及びCT3における計測値を示す電流信号である。変流器CT1、CT2、及びCT3は、計測対象の絶縁体に劣化が生じた場合に発生する各々の経路における電流の向きの順方向に対して正極性の電流をそれぞれが出力するように、向きを揃えた状態で各電流経路にクランプしてある。つまり、計測対象の接続体10の絶縁体に劣化が生じた場合に、各リード線46、47、48から集合部45aに向かって流れ込む方向に各電流i1、i2、i3が流れる。したがって、各電流i1、i2、i3を集合部45aで極性を揃えた状態で加算することができる。
The currents i1, i2, and i3 are current signals indicating the measured values of the current transformers CT1, CT2, and CT3, respectively. The current transformers CT1, CT2, and CT3 each output a positive current in the forward direction of the current direction in each path generated when the insulator to be measured is deteriorated. It is clamped to each current path in the same direction. That is, when the insulator of the
電流検出部45bは、例えば演算増幅器により構成され、入力される電流に比例する電圧を生成することができる。
フィルタ部45cは、電流検出部45bの出力に現れる交流信号の中から、特定の周波数成分だけを抽出する機能を有している。本実施形態では、フィルタ部45cは5Hzの周波数(Δf)の成分だけを抽出するバンドパスフィルタとして機能する。
The
The
なお、診断用交流電圧(f1)の重畳により得られる特定の周波数成分(Δf)の電流については、接続体10における絶縁体の絶縁抵抗、すなわち劣化との相関性が高いことが、本発明者の実験により明らかになっている。したがって、接続体10における絶縁体の劣化との相関性が高い信号だけをフィルタ部45cで抽出することができる。
The present inventor has a high correlation between the current of a specific frequency component (Δf) obtained by superimposing the diagnostic AC voltage (f1) with the insulation resistance of the insulator in the
測定・診断部45dは、フィルタ部45cが抽出した信号成分のレベル、すなわち電流値の大きさを予め用意した複数の閾値と比較し、接続体10における絶縁体の劣化の有無や劣化の程度を診断するための処理を行う。この詳細については後で説明する。
The measurement /
図3に示した架台31は、1つの電柱上に設置されている。そして、接続体10は架台31上に支持され固定されている。図3の例では、接続体10の左端側に高圧架空ケーブル20-1の一端が接続され、接続体10の右端側に高圧架空ケーブル20-2の一端が接続されている。
The gantry 31 shown in FIG. 3 is installed on one utility pole. The connecting
また、高圧架空ケーブル20-1に余計な張力が加わるのを防止するために設けられたメッセンジャワイヤ32が、高圧架空ケーブル20-1と並べて配置されており、メッセンジャワイヤ32の一端は架台31と接続されている。同様に、高圧架空ケーブル20-2に余計な張力が加わるのを防止するために設けられたメッセンジャワイヤ33が、高圧架空ケーブル20-2と並べて配置されており、メッセンジャワイヤ33の一端は架台31と接続されている。メッセンジャワイヤ32及び33は、それぞれ鋼製であり導電体である。
Further, a
高圧架空ケーブル20-1、及び20-2は、それぞれ導体20a、絶縁体20b、遮蔽銅テープ20c、及びシース20dにより構成されている。つまり、芯線である導体20aの外周が絶縁体20bで覆われ、絶縁体20bの外側が遮蔽銅テープ20cで覆われ、遮蔽銅テープ20cの外側がシース20d、すなわち外皮で覆われたケーブルとして構成されている。
The high-voltage overhead cables 20-1 and 20-2 are composed of a
電力供給側に近い高圧架空ケーブル20-1の導体20aは、それと同等の配電線44を経由して商用電源41と接続されている。また、配電線44に重畳装置42が接続されているので、接続体劣化診断装置30が稼働している時には、商用電源41の出力する交流電圧(50Hz)と、重畳装置42の出力する診断用の交流電圧(105Hz)とが重畳された状態で高圧架空ケーブル20-1の導体20aに印加される。また、高圧架空ケーブル20-1の導体20aは、接続体10の内部導体を経由して高圧架空ケーブル20-2の導体20aと電気的に接続されている。したがって、高圧架空ケーブル20-2の導体20aにも、商用電源41の交流電圧(50Hz)と、重畳装置42の交流電圧(105Hz)とが重畳された状態で印加される。
The
高圧架空ケーブル20-1上のある中間部位において、遮蔽銅テープ20cが接地線GL1を介して接地点GP1で接地されている。また、架台31の中央部位が、接地線GL2を介して接地点GP2で接地されている。更に、高圧架空ケーブル20-2上のある中間部位において、遮蔽銅テープ20cが接地線GL3を介して接地点GP3で接地されている。
At a certain intermediate portion on the high-voltage overhead cable 20-1, the shielding
また、メッセンジャワイヤ32はその一端が架台31と接続され、他端が接地線GL1と接続され、中間部位が接地線G21を介して接地線GL2と接続されている。また、メッセンジャワイヤ33はその一端が架台31と接続され、他端が接地線GL3と接続され、中間部位が接地線G22を介して接地線GL2と接続されている。また、接地線GL1、GL2、及びGL3は、それぞれ低圧中性線34と接続されている。
Further, one end of the
また、接続体10の左端側では、筐体14が接地線G31を介して架台31と近い位置で接続されている。また、接続体10の右端側では、筐体14が接地線G32を介して架台31と近い位置で接続されている。
Further, on the left end side of the connecting
接続体劣化診断装置30の変流器CT1は、メッセンジャワイヤ32の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10及び架台31からメッセンジャワイヤ32に向かって流出する方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT1をクランプしてある。
The current transformer CT1 of the connection body
また、変流器CT2は接地線GL2の外周を囲む状態でクランプしてあり、この接地線GL2を通る電流が接続体10及び架台31から接地点GP2に向かって流出する方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT2をクランプしてある。変流器CT3は、メッセンジャワイヤ33の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10及び架台31からメッセンジャワイヤ33に向かって流出する方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT3をクランプしてある。
Further, the current transformer CT2 is clamped so as to surround the outer periphery of the ground wire GL2, and the current in the direction in which the current passing through the ground wire GL2 flows out from the
接続体10内の絶縁体に劣化が生じた場合には、高圧架空ケーブル20-1の導体20a、及び接続体10内の導体が正極性の電位になっている時に、劣化した絶縁体を通り、大地43に向かって流れ出す方向に電流が流れる。
When the insulator in the
この電流の代表例としては、接続体10内の絶縁体から架台31及びメッセンジャワイヤ32を通って大地43に流れる電流I1と、接続体10内の絶縁体から架台31及び接地線GL2を通って大地43に流れる電流I2と、接続体10内の絶縁体から架台31及びメッセンジャワイヤ33を通って大地43に流れる電流I3とが想定される。
Typical examples of this current are the current I1 flowing from the insulator in the
変流器CT1は上記電流I1を電流i1として検出する。変流器CT2は上記電流I2を電流i2として検出する。変流器CT3は上記電流I3を電流i3として検出する。診断装置45内の集合部45aは、上記電流i1~i3(I1~I3)を全て加算した結果を出力するので、診断装置45は接続体10内の絶縁体の劣化により生じた電流について、3種類の経路を通った電流の総和としてその大小を評価することができる。
The current transformer CT1 detects the current I1 as the current i1. The current transformer CT2 detects the current I2 as the current i2. The current transformer CT3 detects the current I3 as the current i3. Since the collecting
<電流経路の例>
複数の接続体10-1、10-2、10-3を直列に接続した場合の電流経路の例を図4に示す。
<Example of current path>
FIG. 4 shows an example of a current path when a plurality of connecting bodies 10-1, 10-2, and 10-3 are connected in series.
図4において、架台31-1は例えば1つの電柱上に設置されている。またその電柱と隣接する別の電柱上に架台31-2が設置され、更に隣接する別の電柱上に架台31-3が設置されている。接続体10-1、10-2、及び10-3は、それぞれ互いに異なる架台31-1、31-2、及び31-3に支持され固定されている。したがって、接続体10-1と接続体10-2との間を接続する高圧架空ケーブル20-2の長さは電柱間の距離、例えば50m程度とすることが想定される。他の高圧架空ケーブル20-1、20-3、20-4についても同様である。つまり、実際の配電経路における複数の接続体10の接続状況が図4に示されている。
In FIG. 4, the gantry 31-1 is installed on, for example, one utility pole. Further, a gantry 31-2 is installed on another utility pole adjacent to the utility pole, and a gantry 31-3 is installed on another utility pole adjacent to the utility pole. The connecting bodies 10-1, 10-2, and 10-3 are supported and fixed to different pedestals 31-1, 31-2, and 31-3, respectively. Therefore, it is assumed that the length of the high-voltage overhead cable 20-2 connecting between the connecting body 10-1 and the connecting body 10-2 is the distance between the utility poles, for example, about 50 m. The same applies to the other high-voltage overhead cables 20-1, 20-3, and 20-4. That is, FIG. 4 shows the connection status of the plurality of
図3の構成と同様に、図4中の接続体10-1の一端に接続した高圧架空ケーブル20-1の導体20aは、商用電源41及び重畳装置42とそれぞれ接続されている。また、図4中の高圧架空ケーブル20-1の導体20aは、接続体10-1内部の導体を経由して高圧架空ケーブル20-2の導体20aと電気的に接続されている。同様に、高圧架空ケーブル20-2の導体20aは、接続体10-2内部の導体を経由して高圧架空ケーブル20-3の導体20aと電気的に接続されている。更に、高圧架空ケーブル20-3の導体20aは、接続体10-3内部の導体を経由して高圧架空ケーブル20-4の導体20aと電気的に接続されている。
Similar to the configuration of FIG. 3, the
接続体10-1における絶縁体劣化の検出を可能にするために、変流器CT11、CT12、及びCT13が備わっている。変流器CT11は、メッセンジャワイヤ32-1の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-1及び架台31-1からメッセンジャワイヤ32-1に向かう方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT11をクランプしてある。 Current transformers CT11, CT12, and CT13 are provided to enable detection of insulation deterioration in the connector 10-1. The current transformer CT11 is clamped so as to surround the outer periphery of the messenger wire 32-1 and signals the current when the current in the direction from the connecting body 10-1 and the gantry 31-1 toward the messenger wire 32-1 is detected. The current transformer CT11 is clamped in the direction in which the current transformer becomes positive.
また、変流器CT12は接地線GL12の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-1及び架台31-1から接地線GL12を通って大地43に流れる方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT12をクランプしてある。変流器CT13は、メッセンジャワイヤ32-2の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-1及び架台31-1からメッセンジャワイヤ32-2に向かう方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT13をクランプしてある。
Further, the current transformer CT12 is clamped so as to surround the outer periphery of the grounding wire GL12, and when the current in the direction flowing from the connecting body 10-1 and the gantry 31-1 through the grounding wire GL12 to the
上記と同様に、接続体10-2における絶縁体劣化の検出を可能にするために、変流器CT21、CT22、及びCT23が備わっている。変流器CT21は、メッセンジャワイヤ32-2の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-2及び架台31-2からメッセンジャワイヤ32-2に向かう方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT21をクランプしてある。 Similar to the above, current transformers CT21, CT22, and CT23 are provided to enable detection of insulation deterioration in the connector 10-2. The current transformer CT21 is clamped so as to surround the outer periphery of the messenger wire 32-2, and when the current in the direction from the connecting body 10-2 and the gantry 31-2 to the messenger wire 32-2 is detected, the signal is detected. The current transformer CT21 is clamped in the direction in which the current transformer becomes positive.
また、変流器CT22は接地線GL22の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-2及び架台31-2から接地線GL22を通って大地43に流れる方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT22をクランプしてある。変流器CT23は、メッセンジャワイヤ32-3の外周を囲む状態でクランプしてあり、接続体10-2及び架台31-2からメッセンジャワイヤ32-3に向かう方向の電流を検出した場合にその信号が正極性になる向きで変流器CT23をクランプしてある。
Further, the current transformer CT22 is clamped so as to surround the outer periphery of the grounding wire GL22, and when the current in the direction flowing from the connecting body 10-2 and the gantry 31-2 through the grounding wire GL22 to the
変流器CT11、CT12、及びCT13の出力は、それぞれリード線46-1、47-1、及び48-1を介して診断装置45の集合部45a-1と接続されている。また、変流器CT21、CT22、及びCT23の出力は、それぞれリード線46-2、47-2、及び48-2を介して診断装置45の集合部45a-2と接続されている。
The outputs of the current transformers CT11, CT12, and CT13 are connected to the collecting
図4の例では、集合部45a-1は電流検出部45b-1の入力と接続してあり、集合部45a-2は電流検出部45b-2の入力と接続してある。図4のように複数の接続体10-1、10-2を診断の対象とする場合には、図3中に示した1台の診断装置45の中に複数の電流検出部45b-1、45b-2を装備してこれらの一方を選択的に使用できるように構成してもよいし、複数の集合部45a-1、45a-2をスイッチなどで選択的に1つの電流検出部45bの入力に接続できるように構成してもよい。
In the example of FIG. 4, the collecting
図4において、接続体10-2の中央付近の劣化点Pxで絶縁体の劣化が生じ、他の接続体10-1及び10-3は劣化していない状況を想定すると、劣化した絶縁体を流れる電流は、図4中に示した各矢印のような経路で流れる。 In FIG. 4, assuming that the insulator is deteriorated at the deterioration point Px near the center of the connector 10-2 and the other connectors 10-1 and 10-3 are not deteriorated, the deteriorated insulator is used. The flowing current flows in the path shown by each arrow shown in FIG.
すなわち、劣化した接続体10-2の近傍では、接続体10-2及び架台31-2からメッセンジャワイヤ32-2に向かう電流経路と、接続体10-2及び架台31-2から接地線GL22に向かう電流経路と、接続体10-2及び架台31-2からメッセンジャワイヤ32-3に向かう電流経路とがそれぞれ形成される。これらの各経路の電流は、それぞれ変流器CT21、CT22、及びCT-23で検出される。 That is, in the vicinity of the deteriorated connection body 10-2, the current path from the connection body 10-2 and the gantry 31-2 to the messenger wire 32-2, and the connection body 10-2 and the gantry 31-2 to the ground wire GL22. A current path toward the messenger wire 32-3 and a current path toward the messenger wire 32-3 are formed from the connecting body 10-2 and the gantry 31-2, respectively. The currents in each of these paths are detected by the current transformers CT21, CT22, and CT-23, respectively.
ここで、3つの電流経路の電流の方向は接続体10-2から外側に向かって流出する方向に揃っている。したがって、変流器CT21、CT22、及びCT-23でそれぞれ検出された電流の検出レベルは、集合部45a-2で同極性の信号として加算されるので、接続体10-2の絶縁体が劣化している場合は電流検出部45b-2の出力レベルが大きくなる。このレベルの大小を識別することにより、診断装置45は接続体10-2の絶縁体劣化を検知できる。
Here, the directions of the currents of the three current paths are aligned in the direction of flowing out from the connecting body 10-2 toward the outside. Therefore, the current detection levels detected by the current transformers CT21, CT22, and CT-23 are added as signals of the same polarity at the collecting
一方、接続体10-2及び架台31-2からメッセンジャワイヤ32-2を経由して隣接する別の架台31-1側に流れる電流経路も存在する。この経路の電流は、更に分岐して接地線GL2を介して大地43に流れる電流経路と、メッセンジャワイヤ32-1、接地線GL11を介して大地43に流れる電流経路とに分かれる。
On the other hand, there is also a current path that flows from the connecting body 10-2 and the gantry 31-2 to the adjacent pedestal 31-1 side via the messenger wire 32-2. The current of this path is further divided into a current path that further branches and flows to the
したがって、接続体10-2の絶縁体劣化により流れる電流は、隣の接続体10-1を診断するために設けられた変流器CT11、CT12、及びCT13においても検知される。但し、変流器CT13が検出する電流の方向は、メッセンジャワイヤ32-2から架台31-1に向かって流入する方向であり、通常とは逆極性(負極性)になる。また、変流器CT11及びCT12が検出する電流の方向は通常と同じであり正極性である。 Therefore, the current flowing due to the deterioration of the insulator of the connecting body 10-2 is also detected by the current transformers CT11, CT12, and CT13 provided for diagnosing the adjacent connecting body 10-1. However, the direction of the current detected by the current transformer CT13 is the direction in which the current flows from the messenger wire 32-2 toward the gantry 31-1, and has the opposite polarity (negative electrode property) from the usual direction. Further, the direction of the current detected by the current transformers CT11 and CT12 is the same as usual and is positive.
そのため、劣化した接続体10-2側から接続体10-1側に流入する電流を変流器CT11、CT12、及びCT13が検出する場合には、正極性の変流器CT11、CT12の各信号と、負極性の変流器CT13の信号とを集合部45a-1で加算する際に、極性の違うレベルが相殺される。つまり、集合部45a-1で検出される電流のレベルは、集合部45a-2で検出される電流のレベルに比べて大幅に減少する。したがって、互いに位置が異なる複数の集合部45a-1、45a-2における電流レベルの違いにより、接続体10-1の劣化と、接続体10-2の劣化とを確実に区別できる。
Therefore, when the current transformers CT11, CT12, and CT13 detect the current flowing from the deteriorated connection body 10-2 side to the connection body 10-1 side, each signal of the positive current transformers CT11 and CT12. And when the signal of the negative electrode current transformer CT13 is added by the collecting
<特徴的な診断動作>
接続体劣化診断装置30における特徴的な診断動作を図5に示す。
図5に示す動作は、例えば測定・診断部45dを構成するコンピュータの動作として実現できる。また、図5の例では、予め用意した3種類の閾値Th1、th2、及びTh3を使用して診断する場合を想定している。これらの閾値Th1~Th3は、次の関係式の条件を満たすように事前に決定される。
Th1<th2<Th3
また、閾値Th1~Th3の各数値は、例えば数十から数百[nA]程度の範囲内の微少な電流値を表すように決定される。すなわち、放電を伴わない接続体10の劣化を診断する場合には、絶縁体を流れる微少な電流を検知する必要がある。
<Characteristic diagnostic operation>
FIG. 5 shows a characteristic diagnostic operation in the connection deterioration
The operation shown in FIG. 5 can be realized, for example, as an operation of a computer constituting the measurement /
Th1 <th2 <Th3
Further, each numerical value of the threshold values Th1 to Th3 is determined to represent a minute current value in the range of, for example, several tens to several hundreds [nA]. That is, when diagnosing deterioration of the
なお、図5に示した動作については、一般的にはコンピュータを用いて定期的に繰り返し実行することが想定されるが、同様の動作を作業者の手動操作および判断により実現することも可能である。コンピュータが制御する場合を想定した図5の動作について以下に説明する。 The operation shown in FIG. 5 is generally assumed to be repeatedly executed periodically using a computer, but the same operation can be realized by manual operation and judgment by the operator. be. The operation of FIG. 5 assuming a case of being controlled by a computer will be described below.
図5の最初のステップS11では、コンピュータが診断用交流電源42aの動作をオンに切り替える。商用電源41は商用交流電力を常時供給するので、S11を実行した結果として、重畳装置42の出力する105Hzの診断用交流電圧が、50Hzの商用交流電力に重畳された状態で配電線44に印加される。そして、50Hzの商用交流電力と105Hzの診断用交流電圧とが重畳された交流電圧が高圧架空ケーブル20-1の導体20aに印加される。
In the first step S11 of FIG. 5, the computer switches the operation of the diagnostic
ステップS12では、コンピュータが診断装置45を制御して、接続体10-1における絶縁体劣化との相関性が高い重畳周波数成分Δf(例えば5Hz)の電流レベルを計測する。すなわち、集合部45aで加算された電流(i1+i2+i3)を電流検出部45bで電圧に変換した後、フィルタ部45cで重畳周波数成分Δfを抽出し、その電圧を測定・診断部45dが特定することで、接続体10-1の絶縁体に流れるΔfの交流重畳電流を把握する。
In step S12, the computer controls the
コンピュータは、S12で計測したΔfの交流重畳電流のレベルを、複数の閾値Th1~Th3とそれぞれ比較する(S13、S15、S17)。そして、交流重畳電流のレベルが1番目の閾値Th1より小さい場合はS14に進み、2番目の閾値Th2より小さい場合はS16に進み、3番目の閾値Th3より小さい場合はS18に進み、3番目の閾値Th3以上の場合はS19に進む。 The computer compares the level of the AC superimposed current of Δf measured in S12 with the plurality of threshold values Th1 to Th3, respectively (S13, S15, S17). Then, when the level of the AC superimposed current is smaller than the first threshold value Th1, the process proceeds to S14, when the level is smaller than the second threshold value Th2, the process proceeds to S16, and when the level is smaller than the third threshold value Th3, the process proceeds to S18. If the threshold value is Th3 or higher, the process proceeds to S19.
コンピュータがステップS14を実行する時には、検出したΔfの交流重畳電流が非常に小さいので、診断対象の接続体10-1における絶縁体が未劣化であることをコンピュータが認識し、その認識結果を例えば数値や文字のメッセージとして表示する。 When the computer executes step S14, the detected AC superimposed current of Δf is very small, so that the computer recognizes that the insulator in the connector 10-1 to be diagnosed has not deteriorated, and the recognition result is, for example, Display as a numerical or text message.
また、コンピュータがステップS16を実行する時には、検出したΔfの交流重畳電流が比較的小さいので、診断対象の接続体10-1における絶縁体の劣化程度が小さいことをコンピュータが認識し、その認識結果を例えば数値や文字のメッセージとして表示する。 Further, when the computer executes step S16, the detected AC superimposed current of Δf is relatively small, so that the computer recognizes that the degree of deterioration of the insulator in the connector 10-1 to be diagnosed is small, and the recognition result. Is displayed as a message of numerical values or characters, for example.
コンピュータがステップS18を実行する時には、検出したΔfの交流重畳電流が中程度の大きさなので、診断対象の接続体10-1における絶縁体が中程度に劣化していることをコンピュータが認識し、その認識結果を例えば数値や文字のメッセージとして表示する。 When the computer executes step S18, the detected alternating current superimposed current of Δf is moderately large, so that the computer recognizes that the insulator in the connector 10-1 to be diagnosed is moderately deteriorated. The recognition result is displayed as a message of numerical values or characters, for example.
コンピュータがステップS19を実行する時には、検出したΔfの交流重畳電流が非常に大きいので、診断対象の接続体10-1における絶縁体の劣化の程度が大きいことをコンピュータが認識し、例えば接続体10-1の部品交換が必要であることを示す数値や文字のメッセージを表示する。
When the computer executes step S19, the detected AC superimposed current of Δf is very large, so that the computer recognizes that the degree of deterioration of the insulator in the connector 10-1 to be diagnosed is large, for example, the
例えば、図4に示した例のように、接続体10-2上の劣化点Pxで絶縁体が劣化している場合には、診断装置45が集合部45a-2の電流を計測するとΔfの交流重畳電流が大きくなるので、図5のS17が実行され、コンピュータにより接続体10-2の劣化が認識される。一方、診断装置45が集合部45a-1の電流を計測する時には、複数経路の電流の極性の違いにより加算された電流値が低下するので、例えば図5のS14、又はS16が実行され、コンピュータにより接続体10-1における絶縁体劣化が小さいことが認識される。
For example, as in the example shown in FIG. 4, when the insulator is deteriorated at the deterioration point Px on the connecting body 10-2, when the
<接続体劣化診断装置30の利点>
図3に示した接続体劣化診断装置30においては、高圧架空ケーブル20-1の導体20aに対して、商用電源41の出力と重畳装置42の出力とを重畳した交流電圧を印加することができる。また、商用電源41の周波数f0(例えば50Hz)に対して診断用交流電源42aの周波数f1(例えば105Hz)を適切に定めることで、接続体10における絶縁体劣化の診断に役立つ特定の周波数成分Δf(例えば5Hz)を生成することができる。接続体10内部の絶縁体を流れる電流の周波数成分Δfについては、接続体10の絶縁抵抗と高い相関があることを本発明者が実験により確認している。したがって、放電を伴わない接続体10の劣化についても、接続体10内部の絶縁体を流れる電流の周波数成分Δfのレベルの大小により検出できる。例えば、図3中の診断装置45においては、フィルタ部45cが周波数成分Δfを抽出するので、測定・診断部45dは接続体10内部の絶縁体を流れる電流の周波数成分Δfのレベルの大小を識別できる。
<Advantages of Connection
In the connector deterioration
しかも、各接地線GL1、GL2、GL3に対して特別な電圧を印加することなく診断を実施できる。そのため、診断の際に作業者等が接地線GL1、GL2、GL3等の箇所に触れても感電する心配は無い。また、重畳装置42及び診断装置45を常時接続しておくことも可能になるため、診断の自動化が可能であり、定期的に診断を実施することも容易である。
Moreover, the diagnosis can be performed without applying a special voltage to each of the ground wires GL1, GL2, and GL3. Therefore, even if the worker or the like touches the ground wires GL1, GL2, GL3, etc. at the time of diagnosis, there is no concern of electric shock. Further, since the superimposing
また、接続体10内部の絶縁体を流れる電流が複数の経路に分流して流れる場合であっても、図3のようにそれぞれの経路の電流を複数の変流器CT1~CT3で検出し、その複数の出力を集合部45aで加算することにより、絶縁体劣化の程度と相関の高いレベルの電流を得ることができる。
Further, even when the current flowing through the insulator inside the connecting
また、図5に示すように診断装置45が検出した電流のレベルを複数の閾値Th1~Th3とそれぞれ比較することにより、接続体10における絶縁体の劣化の程度を特定することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 5, by comparing the level of the current detected by the
また、接続体10における絶縁体の劣化に対して、当該絶縁体を流れる電流の方向を考慮して、複数の変流器CT1~CT3が検出する電流の方向に対する極性を揃えて集合部45aで加算することにより、劣化の診断精度を上げることが可能になる。特に、図4に示すように複数の接続体10-1、10-2、10-3、・・・が直列に接続されている状況においては、集合部45a-1、45a-2の位置毎に異なる電流レベルが検知されるので、劣化している接続体10-2と、劣化していない接続体10-1とを区別することが可能になる。
Further, with respect to the deterioration of the insulator in the
なお、接続体劣化診断装置30の診断対象になる接続体10については、π形に限定されるものではなく様々な種類の接続体に対応できる。また、接続体劣化診断装置30の用途については、高圧架空ケーブル20の接続体10に限らず様々な配電経路の接続体に適用できる。
The
ここで、上述した本発明の実施形態に係る接続体劣化診断装置及び接続体劣化診断方法の特徴をそれぞれ以下[1]~[5]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 高圧ケーブル(高圧架空ケーブル20-1、20-2)を接続するための複数の接続部及び絶縁体を有し、所定周波数の交流高電圧(商用電源41)が印加される接続体(10)における電気絶縁特性の劣化を前記接続体の活線状態で診断するための接続体劣化診断装置であって、
前記接続体を含む配電経路の導電体(導体20a)に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する診断電圧印加部(重畳装置42)と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する電流測定部(変流器CT1~CT3)と、
前記電流測定部が検知した交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分(Δf)のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する診断部(診断装置45)と、
を備える接続体劣化診断装置(30)。
Here, the features of the connection body deterioration diagnosis device and the connection body deterioration diagnosis method according to the above-described embodiment of the present invention are briefly summarized and listed below in [1] to [5], respectively.
[1] A connector having a plurality of connection portions and insulators for connecting high-voltage cables (high-voltage overhead cables 20-1, 20-2) to which an AC high voltage (commercial power supply 41) of a predetermined frequency is applied. (10) A connector deterioration diagnostic device for diagnosing deterioration of electrical insulation characteristics in the active wire state of the connector.
A diagnostic voltage application unit (superimposing device 42) that applies a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor (
Current measuring units (current transformers CT1 to CT3) that detect the magnitude of alternating current flowing through the insulator at at least one location on the distribution path including the connector, and
Among the AC currents detected by the current measuring unit, the level of the specific frequency component (Δf) obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the comparison result is obtained. A diagnostic unit (diagnosis device 45) that outputs the corresponding diagnostic results, and
(30).
[2] 前記電流測定部は、前記接続体毎に、複数箇所でそれぞれ絶縁体を流れる交流電流を検知すると共に、前記複数箇所で検知した交流電流を、電気絶縁特性の劣化により生じる電流の向きを揃えた状態で加算する加算部(集合部45a-1、45a-2)を備え、
前記診断部は、前記加算部の加算結果に基づいて診断を実施する、
上記[1]に記載の接続体劣化診断装置。
[2] The current measuring unit detects the alternating current flowing through the insulator at a plurality of points for each of the connectors, and the alternating current detected at the plurality of points is the direction of the current generated by the deterioration of the electrical insulation characteristics. It is provided with an addition unit (
The diagnostic unit performs a diagnosis based on the addition result of the addition unit.
The connected body deterioration diagnostic device according to the above [1].
[3] 前記診断用交流電圧の周波数(f1)は、前記交流高電圧の周波数(f0)の倍数に所定値を加算した一定の周波数に固定され、
前記診断部は、前記所定値に相当する周波数成分(Δf)を抽出するフィルタ(フィルタ部45c)を備える、
上記[1]又は[2]に記載の接続体劣化診断装置。
[3] The frequency (f1) of the AC voltage for diagnosis is fixed to a constant frequency obtained by adding a predetermined value to a multiple of the frequency (f0) of the AC high voltage.
The diagnostic unit includes a filter (filter
The connection deterioration diagnostic apparatus according to the above [1] or [2].
[4] 前記診断部は、予め用意されている複数の閾値(Th1~Th3)を選択的に使用して、前記特定周波数成分(Δf)のレベルを診断し、劣化の程度を判定する(S13~S19)、
上記[1]乃至[3]のいずれかに記載の接続体劣化診断装置。
[4] The diagnostic unit selectively uses a plurality of threshold values (Th1 to Th3) prepared in advance to diagnose the level of the specific frequency component (Δf) and determine the degree of deterioration (S13). ~ S19),
The connection deterioration diagnostic apparatus according to any one of the above [1] to [3].
[5] 高圧ケーブルを接続するための複数の接続部及び絶縁体を有し、所定周波数の交流高電圧が印加される接続体における電気絶縁特性の劣化を前記接続体の活線状態で診断するための接続体劣化診断方法であって、
前記接続体を含む配電経路の導電体に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する手順(S11)と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する手順(S12)と、
検知された絶縁体を流れる交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する手順(S13~S19)と、
を有する接続体劣化診断方法。
[5] Deterioration of electrical insulation characteristics in a connector having a plurality of connection portions and insulators for connecting a high-voltage cable and to which an AC high voltage of a predetermined frequency is applied is diagnosed in the live-line state of the connector. It is a connection deterioration diagnosis method for
The procedure (S11) of applying a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor of the distribution path including the connector.
A procedure (S12) for detecting the magnitude of the alternating current flowing through the insulator at at least one location on the distribution path including the connector.
Of the detected AC current flowing through the insulator, the level of the specific frequency component obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the diagnosis according to the comparison result is performed. Procedures for outputting the results (S13 to S19) and
Connection deterioration diagnosis method having.
10,10-1,10-2,10-3 接続体
11 絶縁体
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
20,20-1,20-2,20-3,20-4 高圧架空ケーブル
20a 導体
20b 絶縁体
20c 遮蔽銅テープ
20d シース
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 接続体劣化診断装置
31,31-1,31-2,31-3 架台
32,32-1,32-2,32-3,32-4,33 メッセンジャワイヤ
34 低圧中性線
41 商用電源
42 重畳装置
42a 診断用交流電源
42b 絶縁トランス
42c 結合コンデンサ
43 大地
44 配電線
45 診断装置
45a 集合部
45b 電流検出部
45c フィルタ部
45d 測定・診断部
46,47,48 リード線
CT1,CT2,CT3 変流器
CT11,CT12,CT13,CT21,CT22,CT23 変流器
GL1,GL2,GL3,G21,G22,G31,G32 接地線
GL11,GL12,GL13,GL21,GL22,GL32,GL33 接地線
GP1,GP2,GP3 接地点
i1,i2,i3 電流
Px 劣化点
Th1,Th2,Th3 閾値
10,10-1,10-2,10-3 Connection 11 Insulator 12 Power detection terminal 13 Power detection terminal cap 14 Housing 15 Trunk connection 16 Branch connection 20,20-1,20-2,20 -3,20-4 High-voltage overhead cable 20a Conductor 20b Insulator 20c Shielding copper tape 20d Sheath 21 Connection terminal 22 Plug-in connector plug 23 Spacer 24 Waterproof cylinder 25 Grounding wire terminal 26 Housing 30 Current transformer deterioration diagnostic device 31, 31 -1,31-2,31-3 Stand 32,32-1,32-2,32-3,32-4,33 Messenger wire 34 Low-voltage neutral wire 41 Commercial power supply 42 Superimposition device 42a Diagnostic AC power supply 42b Insulation Transformer 42c Coupling capacitor 43 Ground 44 Distribution wire 45 Diagnostic device 45a Assembly part 45b Current detection part 45c Filter part 45d Measurement / diagnosis part 46, 47, 48 Lead wire CT1, CT2, CT3 Current transformer CT11, CT12, CT13, CT21, CT22, CT23 Current transformer GL1, GL2, GL3, G21, G22, G31, G32 Grounding wire GL11, GL12, GL13, GL21, GL22, GL32, GL33 Grounding wire GP1, GP2, GP3 Grounding point i1, i2, i3 Current Px Deterioration point Th1, Th2, Th3 threshold
Claims (5)
前記接続体を含む配電経路の導電体に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する診断電圧印加部と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する電流測定部と、
前記電流測定部が検知した交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する診断部と、
を備える接続体劣化診断装置。 A connection that has a plurality of connections and insulators for connecting high-voltage cables, and is used to diagnose deterioration of electrical insulation characteristics in a connector to which an AC high voltage of a predetermined frequency is applied in the live-line state of the connector. It is a body deterioration diagnostic device,
A diagnostic voltage application unit that applies a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor of the distribution path including the connector.
A current measuring unit that detects the magnitude of the alternating current flowing through the insulator at at least one location on the distribution path including the connector.
Of the AC current detected by the current measuring unit, the level of the specific frequency component obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the diagnosis according to the comparison result is performed. The diagnostic unit that outputs the results and
A connected body deterioration diagnostic device.
前記診断部は、前記加算部の加算結果に基づいて診断を実施する、
請求項1に記載の接続体劣化診断装置。 The current measuring unit detects the alternating current flowing through the insulator at a plurality of points for each of the connectors, and aligns the directions of the alternating currents detected at the plurality of points with the current generated due to the deterioration of the electrical insulation characteristics. Equipped with an adder that adds in the state
The diagnostic unit performs a diagnosis based on the addition result of the addition unit.
The connector deterioration diagnostic apparatus according to claim 1.
前記診断部は、前記所定値に相当する周波数成分を抽出するフィルタを備える、
請求項1又は請求項2に記載の接続体劣化診断装置。 The frequency of the diagnostic AC voltage is fixed to a constant frequency obtained by adding a predetermined value to a multiple of the frequency of the AC high voltage.
The diagnostic unit includes a filter for extracting a frequency component corresponding to the predetermined value.
The connection deterioration diagnostic apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の接続体劣化診断装置。 The diagnostic unit selectively uses a plurality of threshold values prepared in advance to diagnose the level of the specific frequency component and determine the degree of deterioration.
The connection deterioration diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記接続体を含む配電経路の導電体に対して、前記交流高電圧とは周波数が異なる診断用交流電圧を印加する手順と、
前記接続体を含む配電経路上の少なくとも1箇所以上で、絶縁体を流れる交流電流の大きさを検知する手順と、
検知された絶縁体を流れる交流電流のうち、前記交流高電圧と前記診断用交流電圧とを重畳した結果として得られる特定周波数成分のレベルを所定の閾値と比較して、比較結果に応じた診断結果を出力する手順と、
を有する接続体劣化診断方法。 A connection that has a plurality of connections and insulators for connecting high-voltage cables, and is used to diagnose deterioration of electrical insulation characteristics in a connector to which an AC high voltage of a predetermined frequency is applied in the live-line state of the connector. It is a method for diagnosing deterioration of the body.
A procedure for applying a diagnostic AC voltage having a frequency different from that of the AC high voltage to the conductor of the distribution path including the connection body, and
A procedure for detecting the magnitude of alternating current flowing through an insulator at at least one location on a distribution path including the connector, and a procedure for detecting the magnitude of the alternating current flowing through the insulator.
Of the detected AC current flowing through the insulator, the level of the specific frequency component obtained as a result of superimposing the AC high voltage and the diagnostic AC voltage is compared with a predetermined threshold value, and the diagnosis according to the comparison result is performed. The procedure to output the result and
Connection deterioration diagnosis method having.
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