JP2024036119A - 耐火ケーブル診断装置および耐火ケーブル診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】活線状態の高圧耐火ケーブルの劣化を正しく診断可能にすること。【解決手段】芯線導体と前記芯線導体を覆う耐火層と前記耐火層を覆う絶縁被覆を含む耐火ケーブルを活線状態で診断する際に、前記耐火ケーブルの遮蔽導電層と芯線導体との間に所定の診断用交流電圧Ｖｄを重畳し、前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの遮蔽導電層と芯線導体との間に流れる信号電流Ｖｓ１を検出し、検出した前記信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断すると共に、診断対象の前記耐火ケーブルにおいて検出された第１の信号電流（Ｖｓ１）と、劣化のない基準耐火ケーブルにおいて検出された第２の信号電流（Ｖｐ）との違いを反映して前記耐火ケーブルの劣化を診断する。【選択図】図８

Description

本発明は、高圧耐火ケーブルなどを活線状態で診断する際に利用可能な耐火ケーブル診断装置および耐火ケーブル診断方法に関する。

例えば商用交流電力を供給する電力会社の送配電網などに用いられている高圧電力ケーブルは、経年劣化などの影響を受けて劣化する。具体的には、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（ＣＶケーブル）の絶縁層内に侵入した微量の水分や異物が経年変化により絶縁体の中に浸透し、樹状に拡がる絶縁劣化を経て絶縁破壊に至る。このような劣化現象は水トリーと呼ばれている。

送配電網などにおいて、水トリーに起因する事故を未然に防止するためには、定期的に高圧電力ケーブルの劣化の程度を診断し、劣化した高圧電力ケーブルを交換する必要がある。また、高圧電力ケーブルの劣化を診断する場合には、送配電網などに接続され通電を継続している活線状態のケーブルを活線状態を維持したまま診断する必要がある。

このような高圧電力ケーブルを活線状態で診断するための従来技術は、例えば特許文献１～特許文献３に開示されている。例えば特許文献１の活線電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、活線下で測定対象とする電力ケーブルの遮へい層に交流電源によって商用周波数の整数倍±ａＨｚ（０＜ａ≦１０）の周波数の交流電圧を印加し、当該電力ケーブルから交流電源を介して接地に流れる電流を電流測定手段により測定し、該電流測定手段により測定した電流に基づいて診断手段により電力ケーブルの絶縁劣化の程度を活線状態で診断する。

特許第３３１７３９１号公報 特開２０１８－８４５７６号公報 特開２０１９－２１５２１２号公報

特許文献１のような方法でＣＶケーブルを診断する場合には、電流測定手段が測定する電流の信号とＣＶケーブルの劣化の程度との相関が大きいので、正しい診断が可能である。

一方、特許文献１のような方法で診断を実施する場合に、ＣＶケーブルと構造が類似している高圧耐火ケーブルを診断対象とする場合には、ケーブルの劣化との相関がない疑似信号が発生する。そして、ケーブルの劣化を表す信号と疑似信号との両方の成分が電流測定手段の検出する電流の中に含まれる。したがって、電流測定手段の検出する電流に基づいて診断する従来の診断装置を利用する場合には、高圧耐火ケーブルを正しく診断することができなかった。

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、活線状態の耐火ケーブルの劣化を正しく診断することが可能な耐火ケーブル診断装置および耐火ケーブル診断方法を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。

芯線導体と、前記芯線導体を覆う耐火層と、前記耐火層を覆う絶縁被覆と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層を含む耐火ケーブルを診断対象とし、
活線状態の前記耐火ケーブルに対して診断用交流電圧を重畳する交流電圧印加部と、
前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出する信号電流検出部と、
前記信号電流検出部が検出した信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断する診断部と、を備え、
前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する、
耐火ケーブル診断装置。

芯線導体と、前記芯線導体を覆う耐火層と、前記耐火層を覆う絶縁被覆と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層を含む耐火ケーブルの活線状態での診断に際して、
前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に所定の診断用交流電圧を重畳し、
前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出し、
検出した前記信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断すると共に、診断対象の前記耐火ケーブルにおいて検出された第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルにおいて検出された第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する、
耐火ケーブル診断方法。

本発明の耐火ケーブル診断装置および耐火ケーブル診断方法によれば、活線状態の耐火ケーブルの劣化を正しく診断することが可能になる。すなわち、劣化のない例えば未使用の基準耐火ケーブルにおいて発生する前記第２の信号電流はケーブル絶縁層の劣化とは無関係の疑似信号成分と考えられるので、前記第１の信号電流と前記第２の信号電流との違いを分析することで疑似信号成分の影響を排除でき、正しい診断が可能になる。

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、診断対象の高圧電力ケーブルの構成例を示す断面図である。 図２は、耐火ケーブル診断装置の使用状態における基本的な構成を示すブロック図である。 図３は、電流測定装置が測定する信号電流の周波数スペクトルの例を示すグラフである。 図４は、劣化信号の周波数スペクトルの例を示すグラフである。 図５は、高圧ＣＶケーブルにおける劣化信号の周波数特性を示すグラフである。 図６は、未使用の高圧耐火ケーブルにおいて検出される信号の周波数特性を示すグラフである。 図７は、本発明の実施形態に係る耐火ケーブル診断装置における特徴的な構成要素を示すブロック図である。 図８は、本発明の実施形態に係る耐火ケーブル診断装置における特徴的な動作例を示すフローチャートである。 図９は、耐火ケーブル診断装置の特徴的な動作の変形例を示すフローチャートである。 図１０は、テープを追加して絶縁耐力を上げた試料ケーブルの測定結果を示すグラフである。 図１１は、絶縁体厚がより薄い６００Ｖ ＣＶケーブルの測定結果を示すグラフである。

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。

図１は、診断対象となる２種類の高圧電力ケーブル１０（１０Ａ、１０Ｂ）の構成例を示す断面図である。

図１において、（ａ）に示す高圧電力ケーブル１０Ａは、単芯の6600V CV（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシース）ケーブルの一般的な構成を表している。また、高圧電力ケーブル１０Ｂは、単芯の6600V耐火ケーブルの一般的な構成を表している。

図１の高圧電力ケーブル１０Ａにおいては、中心部に外周を内部半導電層により覆われた芯線導体１０Ａａがあり、その外側が絶縁層１０Ａｂで覆われている。この絶縁層１０Ａｂは架橋ポリエチレン絶縁体により構成されている。また、絶縁層１０Ａｂの外側に遮蔽導電層１０Ａｃが形成され、その外側がシース１０Ａｄで覆われている。

一方、（ｂ）に示す高圧電力ケーブル１０Ｂにおいては、中心部に芯線導体１０Ｂａがあり、その外側が耐火層１０Ｂｂで覆われている。また、耐火層１０Ｂｂの外側に絶縁層１０Ｂｃがあり、絶縁層１０Ｂｃの外側に遮蔽導電層１０Ｂｄがある。また、これらの外側がシース１０Ｂｅで覆われている。耐火層１０Ｂｂは、一般的にはマイカテープにより構成されている。このマイカテープは、高圧電力ケーブル１０Ａの内部半導電層と比較してインピーダンスが大きいため、マイカテープを有していない高圧電力ケーブル１０Ａを専用の測定対象とする従来のケーブル診断装置により高圧電力ケーブル１０Ｂを診断しても、疑似信号が発生し、正確な結果を得ることができない。

また、三相交流電源を扱う用途では、３芯の高圧ＣＶケーブルや単芯のケーブルを３本より合わせたＣＶＴケーブルが用いられる。
このような高圧電力ケーブル１０Ａ、１０Ｂにおいては、経年劣化などの影響で、絶縁層１０Ａｂ、１０Ｂｃの部位に水トリーと呼ばれる劣化が生じる可能性がある。このような劣化については、例えば定期的に診断を実施して、絶縁破壊による事故が生じる前にケーブル交換などの対策を行う必要がある。但し、診断対象の高圧電力ケーブル１０を商用電源の送配電設備などに接続し通電を継続している活線状態で診断を行う必要があるため、例えば特許文献３に開示されているようなケーブル診断装置を用いる。

図２は、耐火ケーブル診断装置１００の使用状態における基本的な構成を示すブロック図である。
高圧電力ケーブル１０は、芯線導体１０ａが商用電源の送配電設備などに含まれる高電圧母線１１と接続されている。また、高圧電力ケーブル１０の遮蔽導電層１０ｃは、既存の接地線１２、１７等を介してアースと接続されている。

図２の耐火ケーブル診断装置１００は、接地線１２と接地線１７との間に接続し、遮蔽導電層１０ｃに診断用交流電圧を印加することで、高圧電力ケーブル１０を活線状態のまま診断することができる。なお、耐火ケーブル診断装置１００を接続する際には、例えば既存の接地線１２、１７を一時的に切り離してそれらの間に耐火ケーブル診断装置１００を接続する。

耐火ケーブル診断装置１００は、交流重畳装置１３、電流測定装置１４、診断装置１５、及び保安装置１６を備えている。
交流重畳装置１３は、高圧電力ケーブル１０を活線状態で診断するために高圧電力ケーブル１０に印加されている商用交流電圧（例えば6600[V]、50[Hz]の正弦波交流電圧）に重畳する診断用交流電圧Ｖｄを生成する。この交流重畳装置１３は、交流電圧発生回路１３ａ及び変圧器１３ｂを備えている。交流電圧発生回路１３ａは、以下の式（１）で表される所定周波数ｆｄの正弦波の交流電圧を生成する。

ｆｄ＝ｎ・ｆ０±Δｆｄ ・・・（１）
ｆ０：高圧電力ケーブル１０に印加されている商用交流電圧の周波数（例えば50[Hz]）
ｎ ：整数
Δｆｄ：周波数偏差［Ｈｚ］（０＜Δｆｄ≦１０）
変圧器１３ｂは、交流電圧発生回路１３ａが出力する交流電圧を昇圧して診断用交流電圧Ｖｄを生成する。

活線状態の高圧電力ケーブル１０に交流重畳装置１３が生成した診断用交流電圧Ｖｄを重畳すると、周波数偏差Δｆｄの周波数の交流電流が劣化信号として現れる。この劣化信号のレベルは、高圧電力ケーブル１０の芯線導体１０ａと遮蔽導電層１０ｃとの間にある絶縁層の劣化具合を反映している。

耐火ケーブル診断装置１００が図２に示すように接続された場合には、この劣化信号は、高圧電力ケーブル１０の遮蔽導電層１０ｃ、絶縁層、芯線導体１０ａ、中性点接地、及び接地線１２，１９、を通って電流測定装置１４に流れる。なお、高電圧母線１１側の商用交流電源の中性線が中性点接地と接続されている。

電流測定装置１４は、接地線１８、１９の間に流れる劣化信号の交流電流を計測する。
診断装置１５は、電流測定装置１４が計測した交流電流から、高圧電力ケーブル１０の絶縁層における劣化の程度を表す劣化信号を抽出し、良否などを診断する。

本発明の耐火ケーブル診断装置１００は、上述の基本的な診断装置の機能の他に、高圧耐火ケーブルに対する診断性能を向上する特別な機能を備えている。この特別な機能については後で説明する。

図３は、耐火ケーブル診断装置１００の電流測定装置が測定する信号電流の周波数スペクトルの例を示すグラフである。図３における横軸は周波数［Ｈｚ］を表し、縦軸は周波数毎の電流値のレベルを表す。

図３に示したグラフは、図１中の接地線１８、１９間に流れる信号電流の測定値を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理することで得られる。図３に示した例は、重畳する診断用交流電圧Ｖｄの周波数偏差Δｆｄが１．０［Ｈｚ］の場合の信号電流の周波数スペクトルを表している。図３に示すように、周波数偏差Δｆｄと同じ周波数１．０［Ｈｚ］の位置に、信号電流レベルのピークが現れている。このピーク位置の信号レベルと、高圧電力ケーブル１０の劣化の程度との間に大きな相関が現れる。

図４は、劣化信号の周波数スペクトルの例を示すグラフである。図４中のグラフの横軸は周波数を表し、縦軸は劣化信号のレベルに相当する出力電圧［ｍＶｒ］を表している。

例えば図３に示したような周波数スペクトルの信号電流を処理して、目的の劣化信号成分を抽出することで、図４に示すような周波数スペクトルが得られる。図４の例では、重畳する診断用交流電圧Ｖｄの周波数偏差Δｆｄが１．０［Ｈｚ］の場合に計測した信号電流を想定しているので、周波数が１．０［Ｈｚ］の位置にピークが現れる劣化信号になっている。

図５は、高圧ＣＶケーブルにおける劣化信号の周波数特性を示すグラフである。図５中のグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］を表し、縦軸は劣化信号の出力電圧［ｍＶｒ］を表している。

図５に示した周波数特性Ｃ１は、図１のような診断装置を用いてある程度劣化している高圧ＣＶケーブルを診断した結果を表している。より具体的には、診断装置が重畳する診断用交流電圧Ｖｄの周波数偏差Δｆｄを０．１～１．０［Ｈｚ］の範囲内で０．１［Ｈｚ］刻みで順次に切替ながら周波数毎に測定した電流から得られた劣化信号電圧の分布状況を周波数特性Ｃ１として表している。
図５に示した周波数特性Ｃ１においては、０．１～１．０［Ｈｚ］の周波数範囲において、周波数が高くなるに従い劣化信号の出力電圧が下がる傾向があることが分かる。

図６は、未使用の高圧耐火ケーブルにおいて検出される信号の周波数特性を示すグラフである。図６中のグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］を表し、縦軸は劣化信号（正しい劣化信号ではない）の出力電圧［ｍＶｒ］を表している。

図６に示した各周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２は、図１のような診断装置を用いて劣化していない新品の高圧耐火ケーブルを診断した結果を表している。また、周波数特性Ｃ０１はケーブル長が５０［ｍ］の高圧耐火ケーブルを診断した結果を表し、周波数特性Ｃ０２はケーブル長が１５０［ｍ］の高圧耐火ケーブルを診断した結果を表している。また、診断装置が重畳する診断用交流電圧Ｖｄの周波数偏差Δｆｄを０．１～１．０［Ｈｚ］の範囲内で０．１［Ｈｚ］刻みで順次に切替ながら周波数毎に測定した電流から得られた劣化信号電圧の分布状況を各周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２として表している。

図６の試験において診断した各高圧耐火ケーブルが劣化していない新品のケーブルであるにもかかわらず、各周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２のような誤った劣化信号が一般的な診断装置により検出される。すなわち、一般的な診断装置を使用する場合には、高圧ＣＶケーブルに対して正しい診断ができる場合であっても、高圧耐火ケーブルを診断する場合には診断結果に誤りが生じる可能性が高い。

図６中に示した各周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２は、高圧電力ケーブル１０の絶縁層中に発生する水トリーに起因して生じる劣化信号とは原因が異なる疑似信号の成分であると考えられる。また、図６に示した周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２においては、０．１～１．０［Ｈｚ］の周波数範囲において、周波数が低い方が疑似信号の出力電圧が下がる傾向があることが分かる。また、疑似信号の出力電圧は高圧耐火ケーブルのケーブル長に依存する傾向があり、ケーブル長にほぼ比例して疑似信号の出力電圧が変化する傾向があることも分かる。

また、図５に示した周波数特性Ｃ１における傾向と、図６に示した周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２における傾向とが逆であることが分かる。つまり、図６に示した周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２の信号は、高圧電力ケーブル１０の絶縁層中に発生する水トリーに起因して生じる劣化信号とは原因が異なる疑似信号の成分である。したがって、高圧耐火ケーブルを診断する場合には、周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２のような疑似信号の成分の影響を排除しないと正しい診断ができない。

＜特徴的な構成要素＞
本発明の実施形態に係る耐火ケーブル診断装置１００の診断装置１５に含まれる特徴的な構成要素である信号処理ユニット２０を図７に示す。

図７の信号処理ユニット２０は、疑似信号ＤＢ（データベース）２１、ケーブル種別入力部２２、ケーブル長入力部２３、信号電流計測部２４、信号電流補正部２５、及び診断部２６を備えている。

疑似信号ＤＢ２１は、主に高圧耐火ケーブルを診断する場合に発生する疑似信号の電流レベルを表す事前に定めた定数データを保持している。この定数データは、劣化のない新品の高圧耐火ケーブル（基準耐火ケーブル）を診断装置で実際に診断した時に、電流測定装置１４が検出した電流に含まれる周波数偏差Δｆｄの周波数成分のレベルに基づいて事前に設定された値である。

また、診断対象の高圧電力ケーブル１０の種別毎に、それぞれ独立した複数の定数データが疑似信号ＤＢ２１に保持されている。また、ケーブル長が互いに異なる複数の高圧電力ケーブル１０のそれぞれに対応した複数種類の定数データが疑似信号ＤＢ２１に保持されている。

ケーブル種別入力部２２は、例えば作業者の入力操作を検知して、診断対象の高圧電力ケーブル１０のケーブル種別Ｔｃを特定する。具体的には、ＣＶ、ＣＶＴ、ＦＰＴなどの違いを区別可能な情報がケーブル種別Ｔｃとしてケーブル種別入力部２２から出力される。

ケーブル長入力部２３は、例えば作業者の入力操作を検知して、診断対象の高圧電力ケーブル１０のケーブル長Ｌｃを特定する。このケーブル長Ｌｃについては、数値を作業者が直接入力しても良いし、事前に用意した複数の選択肢の中から作業者がボタンなどの操作で選択できるようにしても良い。

信号電流計測部２４は、電流測定装置１４が検出した電流の信号を周波数解析した結果として、例えば図４に示すような周波数スペクトルのピーク位置におけるレベルを計測し、これを劣化信号電流値Ｖｓ１として出力する。

信号電流補正部２５は、ケーブル種別Ｔｃ及びケーブル長Ｌｃに基づいて適切な疑似信号データＶｐを疑似信号ＤＢ２１から取得し、信号電流計測部２４から入力される劣化信号電流値Ｖｓ１を疑似信号データＶｐで補正した結果を劣化信号電流値Ｖｓ２として出力する。

診断部２６は、信号電流補正部２５が出力する劣化信号電流値Ｖｓ２を例えば事前に用意した閾値と比較して、診断対象の高圧電力ケーブル１０における劣化の有無や劣化の程度を表す診断結果を画面表示などにより出力する。
図７に示した信号処理ユニット２０は、例えば診断装置１５の内部に組み込んだコンピュータのハードウェア及びソフトウェアにより実現される。

なお、耐火ケーブル診断装置１００が検出した劣化信号に含まれる高圧電力ケーブル１０毎の疑似信号の影響や耐火ケーブル診断装置１００自体の性能を試験するような場合には、診断対象の高圧電力ケーブル１０を高電圧母線１１から切り離して、高電圧母線１１の代わりに試験用の回路を接続する。具体的には、試験用の交流安定化電源装置および変圧器を用意する。試験用の交流安定化電源装置が出力する交流電源については、例えば電圧を３８［Ｖ］、周波数を５０［Ｈｚ］とする。また、変圧器の変圧比は１００倍とし、交流安定化電源装置が出力する３８［Ｖ］から３．８［ｋＶ］の高圧交流電圧を変圧器で生成する。この高圧交流電圧を芯線導体１０ａとアースとの間に印加する。疑似信号ＤＢ（データベース）２１もこのような構成に基づいて作成することができる。

＜特徴的な動作＞
図８は、本発明の実施形態に係る耐火ケーブル診断装置１００における特徴的な動作例を示すフローチャートである。なお、（ａ）は、高圧電力ケーブル１０が耐火ケーブルである場合、（ｂ）は、高圧電力ケーブル１０が耐火ケーブル以外である場合のフローチャートである。図８に示した動作について以下に説明する。

高圧電力ケーブル１０が耐火ケーブルである場合、（ａ）に示すように、信号処理ユニット２０は、ケーブル種別入力部２２でケーブル種別Ｔｃを取得し（Ｓ１１）、ケーブル長入力部２３でケーブル長Ｌｃを取得する（Ｓ１２）。
交流重畳装置１３は、活線状態の高圧電力ケーブル１０の遮蔽導電層１０ｃと接地線１２の間に診断用交流電圧Ｖｄを印加し、商用交流電圧（例えば６６００［Ｖ］）に診断用交流電圧Ｖｄを重畳する（Ｓ１３）。

信号処理ユニット２０の信号電流計測部２４は、電流測定装置１４が検出した電流信号に基づいて劣化信号電流値Ｖｓ１を測定する（Ｓ１４）。
信号処理ユニット２０は、Ｓ１１で取得したケーブル種別Ｔｃと、Ｓ１３で取得したケーブル長Ｌｃとに基づいて適切な疑似信号データＶｐを疑似信号ＤＢ２１から取得する（Ｓ１５）。

信号処理ユニット２０の信号電流補正部２５は、信号電流計測部２４から取得した劣化信号電流値Ｖｓ１とＳ１５で取得した疑似信号データＶｐとの差分を補正後の劣化信号電流値Ｖｓ２として出力する（Ｓ１６）。

信号処理ユニット２０の診断部２６は、補正後の劣化信号電流値Ｖｓ２に基づいて診断の結果を出力する（Ｓ１７）。また、診断部２６は劣化信号電流値Ｖｓ２と閾値との比較結果を良否の判定結果として出力する。

図８に示した動作を実施することで、診断対象の高圧電力ケーブル１０において発生が予想される疑似信号のレベルの推定値を疑似信号データＶｐとして取得できる。また、劣化信号電流値Ｖｓ１から疑似信号データＶｐを減算して補正した劣化信号電流値Ｖｓ２を算出することで、図６中に示した周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２のような疑似信号の影響を排除して正しい診断を行うことができる。例えば、劣化のない新品の高圧耐火ケーブルを診断する場合には、劣化が生じていないことを表す診断結果が得られる。

なお、疑似信号ＤＢ２１が保持しているデータの内容を曲線などの近似式で表現できる場合には、近似式のパラメータと、ケーブル種別Ｔｃ及びケーブル長Ｌｃとに基づいて適切な疑似信号データＶｐの値を計算で求めることも可能である。その場合は疑似信号ＤＢ２１は不要である。

一方、高圧電力ケーブル１０が耐火ケーブル以外である場合は、（ｂ）に示す動作が実行される。この場合、信号処理ユニット２０は、（ａ）と同様に、ステップＳ１１からＳ１４までを実行する。次に、信号処理ユニット２０は、診断結果を出力する（ステップＳ１７’）。

＜特徴的な動作の変形例＞
図９は、耐火ケーブル診断装置の特徴的な動作の変形例を示すフローチャートである。図９に示した動作においては、各ステップＳ２１、Ｓ２２が追加された点が図８と異なっている。図８と同様の動作については説明を省略する。

図９の動作においては、信号処理ユニット２０は診断対象の高圧電力ケーブル１０のケーブル種別Ｔｃが耐火ケーブルか否かをＳ２１で識別し、耐火ケーブルの場合はＳ２２の処理に進む。そして、信号処理ユニット２０はＳ２２で周波数偏差Δｆｄを制限する。具体例としては、周波数偏差Δｆｄを０．１［Ｈｚ］のみに固定する。

これにより、例えば図６に示した周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２のように、劣化のない新品の高圧耐火ケーブルに対して検出される劣化信号、すなわち疑似信号成分のレベルを他の周波数を選択する場合と比べて抑制できる。また、ケーブル長Ｌｃの違いに起因する疑似信号のばらつきも抑制できる。したがって、高圧耐火ケーブルを診断する場合に発生する疑似信号の影響を抑制し、診断精度を上げることができる。

一方、信号処理ユニット２０は、Ｓ２１において耐火ケーブルでないと識別した場合には、Ｓ１３に進んで診断用交流電圧Ｖｄを重畳し、Ｓ１７’に進んで劣化信号電流値Ｖｓ１を診断結果として出力する。

＜試験結果の説明＞
劣化のない新品の高圧耐火ケーブルに発生する図６の周波数特性Ｃ０１、Ｃ０２のような疑似信号は、種類が違うケーブルの構造の違いに起因すると考えられる。また、高圧耐火ケーブルと一般的な高圧ＣＶケーブルとの構造上の違いは、図１に示したように耐火層１０Ｂｂの有無だけである。

また、この耐火層１０Ｂｂは一般的にはマイカテープにより構成されている。マイカテープは他の半導電層などと比べてインピーダンスが十分に高いので、診断時に高圧電力ケーブル１０の芯線導体１０ａと遮蔽導電層１０ｃの間に印加される運転電圧が絶縁層とマイカテープの領域に分圧し、マイカテープの非線形特性に起因して疑似信号が発生することが予想される。そこで、検証のために様々な試料を用意して試験を実施した。

＜テープ追加による絶縁厚さの影響の試験＞
試料１：芯線導体と遮蔽層との間にマイカテープの層と、追加テープの絶縁層とを挟み込んで積層したものである。追加テープは自己融着テープであり、ポリエチレンフイルムとブチルゴム粘着剤とで構成される。追加テープの厚みについては複数種類を用意した。

試料２：芯線導体と遮蔽層との間に、自己融着テープを用いた絶縁層と、追加テープの絶縁層とを挟み込んで積層したものである。追加テープは自己融着テープである。追加テープの厚みについては複数種類を用意した。

テープを追加して絶縁耐力を上げた試料ケーブルの測定結果を図１０に示す。
図１０中のグラフＧ１３は、上記試料１における追加テープの厚みが３［ｍｍ］の場合に電流測定装置１４で検出された交流重畳電流Ｉｓａ（５．７６［ｎＡ］）を周波数分析した結果を表している。また、図１０中のグラフＧ１４は、上記試料１における追加テープの厚みが４［ｍｍ］の場合に電流測定装置１４で検出された交流重畳電流Ｉｓａ（１．２３［ｎＡ］）を周波数分析した結果を表している。

また、図１０中のグラフＧ２３は、上記試料２における追加テープの厚みが３［ｍｍ］の場合に電流測定装置１４で検出された交流重畳電流Ｉｓａ（０．８３［ｎＡ］）を周波数分析した結果を表している。また、図１０中のグラフＧ２４は、上記試料２における追加テープの厚みが４［ｍｍ］の場合に電流測定装置１４で検出された交流重畳電流Ｉｓａ（１．２８［ｎＡ］）を周波数分析した結果を表している。

図１０中のグラフＧ２３、Ｇ２４に示すように、マイカテープの層が存在しない「試料２」の場合には検出された交流重畳電流Ｉｓａに疑似信号の成分が現れていない。一方、図１０中のグラフＧ１３、Ｇ１４に示すように、マイカテープの層が存在する「試料１」の場合には交流重畳電流Ｉｓａに疑似信号の成分が現れ、且つ絶縁層の厚みの影響が現れている。つまり、疑似信号が発生する原因が、絶縁層の絶縁耐力の問題ではないことが分かる。

＜絶縁層の材料を考慮した試験＞
高圧ＣＶケーブルよりも絶縁体厚がより薄い６００Ｖ ＣＶケーブルの測定結果を図１１に示す。この６００Ｖ ＣＶケーブルは、高圧ＣＶケーブルと同様に絶縁層に架橋ポリエチレン絶縁体を用いている。

図１１中のグラフＧ３１、及びＧ３２は、それぞれ絶縁層の厚みが１．０［ｍｍ］、及び２．５［ｍｍ］の６００Ｖ ＣＶケーブルについて、電流測定装置１４で検出された交流重畳電流Ｉｓａを周波数分析した結果を表している。また、グラフＧ３１に対応する交流重畳電流Ｉｓａの電流値は４．９３［ｎＡ］であり、グラフＧ３２に対応する交流重畳電流Ｉｓａの電流値は３．２９［ｎＡ］である。

図１１中のグラフＧ３１、及びＧ３２から、周波数が１．０［Ｈｚ］のピーク位置で劣化信号の成分が発生していることが確認できる。また、検出された交流重畳電流Ｉｓａの電流値の違いから、劣化信号が絶縁層の厚みの影響を受けていることが確認できる。つまり、絶縁層の素材が疑似信号の原因ではない。

＜ケーブルの各層に加わる重畳電圧の割合＞
高圧ＣＶケーブル（高圧電力ケーブル１０Ａ）と高圧耐火ケーブル（高圧電力ケーブル１０Ｂ）のそれぞれについて、各層をインピーダンス測定した結果に基づき各層に加わる重畳電圧の割合を算出した。その結果を次の「表１」に示す。

なお、図１中の高圧電力ケーブル１０Ａにおいて、実際には芯線導体１０Ａａと絶縁層１０Ａｂとの間に内部半導電層があり、絶縁層１０Ａｂと遮蔽導電層１０Ａｃとの間に外部半導電層がある。また、図１中の高圧電力ケーブル１０Ｂにおいて、実際には絶縁層１０Ｂｃと遮蔽導電層１０Ｂｄとの間に外部半導電層がある。「表１」においては内部半導電層および外部半導電層のそれぞれに加わる電圧も示してある。

上記「表１」に示したように、高圧ＣＶケーブル（高圧電力ケーブル１０Ａ）を診断する場合には、絶縁層１０Ａｂにほぼ１００％の重畳電圧が印加されることが分かる。一方、高圧耐火ケーブル（高圧電力ケーブル１０Ｂ）の場合には、絶縁層１０Ｂｃだけでなく、耐火層１０Ｂｂのマイカテープにも重畳電圧の一部分が印加されることが分かる。したがって、高圧耐火ケーブルを診断する場合にはマイカテープの耐火層１０Ｂｂにおける非線形特性の影響が現れ、疑似信号が発生すると考えられる。

したがって、診断対象の高圧電力ケーブル１０の種別が高圧ＣＶケーブル、高圧耐火ケーブル（ＦＰＴ）等のいずれであるかを区別することで、電流測定装置１４が計測する重畳交流電流に含まれる疑似信号の有無などの違いを判定できる。また、劣化が生じていない新品のケーブルにおいて検出される疑似信号の大きさを事前に測定した基準ケーブルのデータとして保持しておくことで、疑似信号の影響を補正し正しい診断結果を出力することが可能になる。

以上のように、本実施形態に係る耐火ケーブル診断装置１００によれば、マイカテープなどにより構成される耐火層１０Ｂｂを有する高圧耐火ケーブルを活線状態で診断する場合に、耐火層１０Ｂｂの影響で発生する疑似信号成分の影響を排除して正しい劣化の診断を行うことができる。また、診断対象のケーブルの種別を区別することで、様々な種類のケーブルの正しい診断が可能になる。また、診断対象のケーブルのケーブル長Ｌｃを区別することで、疑似信号成分の大きさを正しく推定し補正することができる。

また、図９に示した動作のように、耐火ケーブルを診断する場合に、周波数偏差Δｆｄを０．１［Ｈｚ］等の低い周波数に制限する（Ｓ２２）ことで、疑似信号成分の影響を減らすことができ、ケーブル長Ｌｃの違いによる疑似信号のばらつきの影響も抑制できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、図１中に示した電流測定装置１４と診断装置１５は、一体に構成しても良いし別々の独立した装置として構成してもよい。また、独立した装置として構成する場合には、電流測定装置１４が測定した数値を作業者が読み取ってこの数値を手作業で診断装置１５に入力しても良い。

また、耐火ケーブル診断装置１００は、耐火ケーブルのみの診断に特化した診断装置であってもよい。

ここで、上述した本発明の実施形態に係る耐火ケーブル診断装置および耐火ケーブル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］ 芯線導体（１０Ｂａ）と、前記芯線導体を覆う耐火層（１０Ｂｂ）と、前記耐火層を覆う絶縁被覆（絶縁層１０Ｂｃ）と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層（１０Ｂｄ）を含む耐火ケーブル（高圧電力ケーブル１０Ｂ）を診断対象とし、
活線状態の前記耐火ケーブルに対して診断用交流電圧を重畳する交流電圧印加部（交流重畳装置１３）と、
前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出する信号電流検出部（電流測定装置１４）と、
前記信号電流検出部が検出した信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断する診断部（診断装置１５）と、
を備え、
前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する（Ｓ１５～Ｓ１７）、
耐火ケーブル診断装置。

上記［１］の構成の耐火ケーブル診断装置によれば、耐火層を有する高圧耐火ケーブルのように疑似信号の原因となる部位を有するケーブルを診断する場合であっても、疑似信号の影響を排除して正しい診断を行うことができる。すなわち、第２の信号電流は新品のケーブルのように劣化のない基準耐火ケーブルにおいて発生する疑似信号の成分に相当するので、第１の信号電流と第２の信号電流との違いに基づいて診断することで疑似信号の影響を排除できる。

［２］ 前記診断部は、同じ条件における前記第１の信号電流の値と、前記第２の信号電流の値との差分を取得し（Ｓ１６）、前記差分の大きさに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する（Ｓ１７）、
上記［１］に記載の耐火ケーブル診断装置。

上記［２］の構成の耐火ケーブル診断装置によれば、同じ条件における第１の信号電流の値と、第２の信号電流の値との差分を取得するので、疑似信号の影響を排除して劣化の診断を正しく行うことができる。

［３］ 前記基準耐火ケーブルにおけるケーブル長（Ｌｃ）と前記第２の信号電流の値との相関関係を把握可能な相関把握部（疑似信号ＤＢ２１）を備え、
前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルにおける第１ケーブル長を取得し（Ｓ１２）、前記第１ケーブル長に対応する前記第２の信号電流の値を前記相関把握部を利用して取得する（Ｓ１５）、
上記［１］または［２］に記載の耐火ケーブル診断装置。

上記［３］の構成の耐火ケーブル診断装置によれば、診断対象の高圧耐火ケーブルにおけるケーブル長の違いの影響で生じる疑似信号のばらつきの影響を排除して劣化の診断を正しく行うことができる。

［４］ 前記基準耐火ケーブルにおけるケーブル種別（Ｔｃ）と前記第２の信号電流の値との相関関係を把握可能な相関把握部（疑似信号ＤＢ２１）を備え、
前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルにおける第１ケーブル種別を取得し（Ｓ１１）、前記第１ケーブル種別に対応する前記第２の信号電流の値を前記相関把握部を利用して取得する（Ｓ１５）、
上記［１］から［３］のいずれかに記載の耐火ケーブル診断装置。

上記［４］の構成の耐火ケーブル診断装置によれば、診断対象の高圧電力ケーブルにおけるケーブル種別（ＣＶ、ＣＶＴ、ＦＰＴ等）の違いの影響で生じる疑似信号のばらつきの影響を排除して劣化の診断を正しく行うことができる。

［５］ 芯線導体（１０Ｂａ）と、前記芯線導体を覆う耐火層（１０Ｂｂ）と、前記耐火層を覆う絶縁被覆（絶縁層１０Ｂｃ）と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層を含む耐火ケーブル（高圧電力ケーブル１０Ｂ）の活線状態での診断に際して、
前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に所定の診断用交流電圧を重畳し（交流重畳装置１３、Ｓ１３）、
前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出し（電流測定装置１４、Ｓ１４）、
検出した前記信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断すると共に、診断対象の前記耐火ケーブルにおいて検出された第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルにおいて検出された第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する（Ｓ１５～Ｓ１７）、
耐火ケーブル診断方法。

上記［５］の手順の耐火ケーブル診断方法によれば、耐火層を有する高圧耐火ケーブルのように疑似信号の原因となる部位を有するケーブルを診断する場合であっても、疑似信号の影響を排除して正しい診断を行うことができる。すなわち、第２の信号電流は新品のケーブルのように劣化のない基準耐火ケーブルにおいて発生する疑似信号の成分に相当するので、第１の信号電流と第２の信号電流との違いに基づいて診断することで疑似信号の影響を排除できる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 高圧電力ケーブル
１０ａ，１０Ａａ，１０Ｂａ 芯線導体
１０Ａｂ，１０Ｂｃ 絶縁層
１０ｃ，１０Ａｃ，１０Ｂｄ 遮蔽導電層
１０Ａｄ，１０Ｂｅ シース
１０Ｂｂ 耐火層
１１ 高電圧母線
１２，１７，１８，１９ 接地線
１３ 交流重畳装置
１３ａ 交流電圧発生回路
１３ｂ 変圧器
１４ 電流測定装置
１５ 診断装置
１６ 保安装置
２０ 信号処理ユニット
２１ 疑似信号ＤＢ
２２ ケーブル種別入力部
２３ ケーブル長入力部
２４ 信号電流計測部
２５ 信号電流補正部
２６ 診断部
１００ 耐火ケーブル診断装置
Ｃ１，Ｃ０１，Ｃ０２ 周波数特性
Ｌｃ ケーブル長
Ｔｃ ケーブル種別
Ｖｄ 診断用交流電圧
Ｖｐ 疑似信号データ
Ｖｓ１，Ｖｓ２ 劣化信号電流値
Δｆｄ 周波数偏差

Claims (5)

1. 芯線導体と、前記芯線導体を覆う耐火層と、前記耐火層を覆う絶縁被覆と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層を含む耐火ケーブルを診断対象とし、
   活線状態の前記耐火ケーブルに対して診断用交流電圧を重畳する交流電圧印加部と、
   前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出する信号電流検出部と、
   前記信号電流検出部が検出した信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断する診断部と、
   を備え、
   前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルに対して前記信号電流検出部が検出した第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する、
   耐火ケーブル診断装置。
2. 前記診断部は、同じ条件における前記第１の信号電流の値と、前記第２の信号電流の値との差分を取得し、前記差分の大きさに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する、
   請求項１に記載の耐火ケーブル診断装置。
3. 前記基準耐火ケーブルにおけるケーブル長と前記第２の信号電流の値との相関関係を把握可能な相関把握部を備え、
   前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルにおける第１ケーブル長を取得し、前記第１ケーブル長に対応する前記第２の信号電流の値を前記相関把握部を利用して取得する、
   請求項１に記載の耐火ケーブル診断装置。
4. 前記基準耐火ケーブルにおけるケーブル種別と前記第２の信号電流の値との相関関係を把握可能な相関把握部を備え、
   前記診断部は、診断対象の前記耐火ケーブルにおける第１ケーブル種別を取得し、前記第１ケーブル種別に対応する前記第２の信号電流の値を前記相関把握部を利用して取得する、
   請求項１に記載の耐火ケーブル診断装置。
5. 芯線導体と、前記芯線導体を覆う耐火層と、前記耐火層を覆う絶縁被覆と、前記絶縁被覆を覆う遮蔽導電層を含む耐火ケーブルの活線状態での診断に際して、
   前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に所定の診断用交流電圧を重畳し、
   前記診断用交流電圧の重畳により前記耐火ケーブルの前記遮蔽導電層と前記芯線導体との間に流れる信号電流を検出し、
   検出した前記信号電流に基づいて前記耐火ケーブルの劣化具合を診断すると共に、診断対象の前記耐火ケーブルにおいて検出された第１の信号電流と、劣化のない基準耐火ケーブルにおいて検出された第２の信号電流との違いに基づいて前記耐火ケーブルの劣化を診断する、
   耐火ケーブル診断方法。

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