JP2612367B2 - 電力ケーブルの絶縁劣化診断法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、活線状態にある電力ケーブルの絶縁劣化
診断法に関する。

（従来の技術） 従来から、電力ケーブルの絶縁劣化の診断法として
は、一般に電力ケーブルへの通電を停止して行なう直流
もれ電流法や誘電正接法等が用いられている。これらの
方法による場合には、停電状態で測定を行うことが必要
であるため、近時、活線下での絶縁劣化診断法が種々研
究されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、活線下における電力ケーブルの絶縁劣化を
診断する場合には、迷走電流が存在するため、電力ケー
ブルの絶縁劣化と相関性を有する直流分電流（水トリー
電流）を簡便な測定装置で正確に測定することが仲々困
難である。

この発明は、このような事情に基づいてなされたもの
で、活線状態にある電力ケーブルの絶縁劣化の診断を正
確に行なえるとともに、測定装置の構成を簡便とするこ
とのできる電力ケーブルの絶縁劣化診断法を提供するこ
とを目的とする。

（発明が解決しようとする課題） この目的を達成するために、この発明の電力ケーブル
の絶縁劣化診断法は、 活線下の電力ケーブルの一端にコンデンサを接続して
接地するとともに、該コンデンサと並列にローパスフィ
ルタを内蔵した直流電圧測定器と直流分電流測定回路と
を設け、該直流電圧測定器と前記直流分電流測定回路と
を択一的接続切替え用開閉器を介して前記コンデンサに
接続し、前記直流分電流測定回路は直流分電流測定器と
迷走電流打ち消し用直流起電力発生手段との直列回路か
ら構成し、前記電力ケーブルの他端から延びる接地線は
開放した状態で、前記択一的接続切替え用開閉器の操作
に基づき前記直流電圧測定器を前記コンデンサに接続さ
せ、該直流電圧測定器により迷走電流を生じさせる原因
となる直流電圧を測定し、次に、前記択一的接続切替え
用開閉器の操作に基づき前記直流分電流測定回路を前記
コンデンサに接続すると共に、前記迷走電流打ち消し用
直流起電力発生手段に前記直流電圧測定器の測定値に基
づく迷走電流打ち消し用の起電力を発生させ、前記直流
分電流測定器を流れる直流分電流を検出することを特徴
とする。

（作用） この発明に係わる電力ケーブルの絶縁劣化診断法で
は、電力ケーブルの絶縁劣化と相関性のある直流分電流
（水トリー電流）の測定に先立って、迷走電流を生じさ
せる原因となる起電力としての電圧を測定する。直流分
電流の測定に際しては、この直流分電流の測定の寸前に
測定された測定値に基づき迷走電流打ち消し用直流起電
力を発生させ、この迷走電流打ち消し用直流起電力を直
流分電流測定器に印加する。

従って、直流分電流測定器による測定値には迷走電流
に基づく測定値が含まれないことになり、電力ケーブル
の絶縁劣化と相関性を有する直流分電流（水トリー電
流）を正確に測定することができる。

（実施例） 以下、図面を参照しつつこの発明の電力ケーブルの絶
縁劣化診断法を説明する。

第１図において、１は電源変圧器、２は高圧配電線、
３はGPT、4a、4bは電力ケーブル接地線、５は電力ケー
ブル、5aはケーブル端末接続部である。電力ケーブル５
は、ここでは、CVケーブルであるが、いわゆるCVT（ト
リプレックス型架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケー
ブル）であってもよい。

接地線4a、4bは電力ケーブル５の両端において遮蔽銅
テープ（シールドテープ）からなるシールドにそれぞれ
接続されている。一方の接地線4bは開放状態とする。他
方の接地線4aは測定装置Ｍを介装して接地する。測定装
置Ｍは、コンデンサ６と、直流電圧測定器７と、直流分
電流測定回路８とを有し、これらは並列に接続される。

直流電圧測定器７と直流分電流測定回路８とには択一
的接続切替え用開閉器10が設けられている。択一的接続
切替え用開閉器10は各可動接点10a、10bを有する。可動
接点10aが開のとき可動接点10bは閉であり、可動接点10
aが閉のとき可動接点10bは開であり、択一的接続切替え
用開閉器10は直流電圧測定器７と直流分電流測定回路８
とのうちいずれか一方を択一的にコンデンサ６に並列に
接続する役割を果たす。

直流分電流測定回路８は、直流分電流測定器8aと迷走
電流打消し用直流起電力発生手段8bとを直列接続してな
っている。直流分電流測定器8aは直流成分として水トリ
ー電流、迷走電流を含んだ直流電流を測定することが可
能である。迷走電流打消し用直流起電力発生手段8bは、
第３図に示すように基準電圧発生器11とデイジタル・ア
ナログ変換器12と増幅器13とが直列に接続された回路か
ら大略構成され、デイジタル・アナログ変換器12に作動
信号を出力するマイクロコンピュータ15を有している。
なお、基準電圧発生器11は１ビットの情報を何ボルトに
対応させるかを決定する際に用いる。

マイクロコンピュータ15には、信号線16を介して、直
流電圧測定器７の測定値（後述する）が入力されて記憶
される。マイクロコンピュータ15はその測定値に基づき
所定の演算を行ない、その演算結果に従ってディジタル
・アナログ変換器12を制御する。増幅器13はそのデジィ
タル・アナログ変換器12のアナログ出力に基づき迷走電
流打ち消し用の起電力を直流分電流測定器8aに印加する
ものである。

この増幅器13から出力される迷走電流打ち消し用の起
電力の大きさは直流電圧測定器７の起電力の大きさと同
値であり、かつ、その極性は直流電圧測定器７の起電力
と逆極性である。なお、この測定装置Ｍは、広く一般に
用いられている測定器具類によって比較的簡便に構成で
きる。

第１図に示す接続状態のとき、水トリー電流に基づく
直流分電流は電力ケーブル５の絶縁体を通ってシールド
テープに流れ、外部からの迷走電流は絶縁ビニールシー
ス部分を通ってシールドテープに流れ、第１図に示す接
続状態のときの等価回路は第２図に示すようになる。

その第２図に示す等価回路について、概略説明する。
なお、第２図は第１図の一相分の等価回路を示してい
る。電力ケーブル５の絶縁体は電気的に静電容量と等価
であるので、これをCxとする。水トリーに基づく負電荷
はこの静電容量に溜った電荷と考えられる。遮蔽銅テー
プの外周に巻かれた絶縁ビニールシース部分は電気的に
は抵抗と等価であるのでRsと表現し、迷走電流を生じさ
せる原因となる局部電池Esは電力ケーブル５及び接地電
極が埋設されている大地の状態及び接地電極の表面状態
により発生すると考えられるから、電力ケーブル５の絶
縁体、絶縁ビニールシースは静電容量Cxの一端に接続さ
れた抵抗Rsと局部電池Esの直列回路と考えられる。ま
た、電力ケーブル５の最内周の導体には高圧配電線２を
介して高圧の交流電圧が印加され、高圧配電線２はGPT3
を介して接地されているから、系統対地電圧Eaは静電容
量Cxの他端と接地との間に加わるものと考えられる。ま
た、接地線4aは遮蔽銅テープから引き出されており、測
定器Ｍの一端は第１図に示すようにその遮蔽銅テープに
接続され、他端は接地されているから、抵抗Rsと静電容
量Cxとの間に測定器Ｍの一端が接続されていることにな
る。

電力ケーブル５が絶縁劣化すると、電力ケーブル５の
絶縁体（架橋ポリエチレン）中に発生した水トリーの整
流作用により対地電圧Eaの（＋）側、又は（−）側の電
圧に同期して、遮蔽銅テープに電荷が蓄積され、この電
荷がドリフトすることにより直流分電流が流れるものと
考えられている（第４図（ａ）、第４図（ｂ）及び設備
診断予知保全実用事典（発行所 株式会社 フジテクノ
システム昭和63年７月19日 発行参照））。

従って、電力ケーブル５の接地線4aに流れる電流は交
流電流に不定周期の変動電流である水トリー電流が重畳
された電流となる。また、この時、迷走電流はシース抵
抗R_S及び局部電池の起電力E_Sに依存して接地線4aに混入
するため、さらに迷走電流も重畳されることになる。

以下、本発明に係わる電力ケーブルの絶縁劣化診断法
の測定手順を第１図、第２図を参照しつつ説明する。

測定に際しては、まず、択一的接続切替え用開閉器10
を操作して接点10aを開、接点10bを閉とする。この時、
直流電圧測定器７の入力インピーダンスは非常に高いた
め、直流電流回路は形成されず、直流電流は流れない。
そして、水トリー電流は不定周期の変動電流であり、し
かも、交流電流に重畳されているため、コンデンサ６を
通って流れる。一方、局部電池E_Sの起電力に基づく迷走
電流はシース抵抗R_Sを介してコンデンサ６に充電され
る。ここで、局部電池E_Sの起電力は経験的に0.5ボルト
程度であり、コンデンサ６は商用交流に対して低インピ
ーダンスであり、水トリー電流に基づく直流成分はナノ
アンペアレベルの微小電流であるため、水トリー電流に
影響されずに、しかも、交流電流に対しては、直流電圧
測定器７にローパスフィルタが内蔵されているので影響
されることなく、局部電池の起電力E_Sを正確に測定する
ことが可能である。また、この時、局部電池の起電力E_S
はシース抵抗を介してコンデンサ６に充電されることに
なり、直流電圧測定器７では、充分な時間経過後に測定
する必要がある。

そこで、以下の式を用いて演算することによって算出
することにする。

E_S′は交流接地器６に充電開始後t₁秒経過後の直流電
圧測定器７の測定値、R_Sはシース抵抗、Ｃはコンデンサ
６の容量を示す。なお、第５図とその局部電池の起電力
E_Sとシース抵抗R_Sとによるコンデンサ６の充電特性を示
している。

こうして得られた起電力E_Sに相当する測定値は、信号
線16を介して迷走電流打ち消し用直流起電力発生手段8b
のマイクロコンピュータ15に入力される。マイクロコン
ピュータ15はその測定値に基づき所定の演算を行ない、
演算結果を記憶する。

次に、択一的接続切替え用開閉器10を操作して接点10
aを閉、接点10bを開とする。ここで、マイクロコンピュ
ータ15による演算結果はマイクロコンピュータ15からデ
イジタル・アナログ変換器12に出力され、直流電圧測定
器７の測定値と同値でその極性と逆極性の迷走電流打ち
消し用の起電力が増幅器13から直流分電流測定器8aに印
加される。従って、直流分電流測定器8aに流れる迷走電
流が打ち消される。一方、交流電流はコンデンサ６にほ
とんど流れる。他方、水トリー電流は不定周期の変動電
流であるが、等価的に直流成分であるため、ほとんど直
流分電流測定器8aに流れることになる（このとき、直流
分電流測定回路の直流インピーダンスは10KΩ以下であ
る。）。

よって、電力ケーブルの絶縁劣化と相関性を有する直
流分電流のみを直流分電流測定器8aによって正確に測定
されることになる。

（発明の効果） この発明は、以上説明したように構成したから、電力
ケーブルの絶縁劣化と相関性のある直流分電流の測定に
先立って、迷走電流を生じさせる原因となる起電力が正
確に測定でき、迷走電流の起電力を打ち消して直流分電
流を測定するので、直流分電流測定器による測定値には
迷走電流に基づく測定値が含まれないことになり、絶縁
劣化との相関性を有する水トリー電流に基づく直流分電
流を正確に測定することができる。

また、この発明に用いる測定装置は、コンデンサ、直
流電圧測定器、直流分電流測定器及び電源装置等の広く
常用されている測定器具類を用いて比較的簡易に構成可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる絶縁劣化診断法の測定回路図、
第２図は第１図に示す測定回路の等価回路図、第３図は
第１図に示す直流起電力発生手段の詳細図、第４図
（ａ），第４図（ｂ）は水トリーの整流作用のモデル
図、第５図は局部電池の起電力とシース抵抗とによる交
流接地器の充電特性図、 である。 M;測定装置、 4a,4b;接地線、 5;電力ケーブル、 6;コンデンサ、 7;直流電圧測定器、 8;直流分電流測定回路、 8a;直流分電流測定器、 8b;迷走電流打ち消し用直流起電力発生手段、 10;択一的接続切替え用開閉器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】活線下の電力ケーブルの一端にコンデンサ
   を接続して接地するとともに、該コンデンサと並列にロ
   ーパスフィルタを内蔵した直流電圧測定器と直流分電流
   測定回路とを設け、該直流電圧測定器と前記直流分電流
   測定回路とを択一的接続切替え用開閉器を介して前記コ
   ンデンサに接続し、前記直流分電流測定回路は直流分電
   流測定器と迷走電流打消し用直流起電力発生手段との直
   列回路から構成し、 前記電力ケーブルの他端から延びる接地線は開放した状
   態で、前記択一的接続切替え用開閉器の操作に基づき前
   記直流電圧測定器を前記コンデンサに接続させ、該直流
   電圧測定器により迷走電流を生じさせる原因となる直流
   電圧を測定し、 次に、前記択一的接続切替え用開閉器の操作に基づき前
   記直流分電流測定回路を前記コンデンサに接続すると共
   に、前記迷走電流打消し用直流起電力発生手段に前記直
   流電圧測定器の測定値に基づく迷走電流打消し用の起電
   力を発生させ、前記直流分電流測定器を流れる直流分電
   流を検出することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化
   診断法。