JP2751627B2 - ケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法 - Google Patents

ケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法

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【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は第1の接地点を有して交流高圧母線に直流
信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置、および一端
が前記第1の接地点に接続され他端が測定対象ケーブル
の遮蔽に接続されて該テーブルの絶縁抵抗を測定するた
めの絶縁抵抗測定回路を備えたケーブル活線下絶縁測定
装置における絶縁測定操作において前記第1の接地点の
接地抵抗に直流信号電流が流れて電圧降下が生じること
に起因する絶縁測定誤差を補償する方法に関する。
(ロ)従来技術 活線下で直流電圧を交流高圧に重畳して電力ケーブル
の絶縁抵抗を測定する装置および方法として例えば特開
昭60−55271号に示される三電圧法が知られている。第
3図は三電圧法による絶縁抵抗測定装置の回路構成図を
示し、高圧母線1にはGTP,GTR等の高圧系統接地用機器
2を介して直流信号電源装置Sから直流信号電圧が印加
される。この直流信号電源装置Sは直流信号電源3、直
流信号電圧開閉器4、低抵抗(非接地高圧系統の場合は
蓄電器)5からなる。高圧系統全体の対大地絶縁不良抵
抗7の値をRBとし、直流信号電圧が高圧母線に印加され
た場合のみ直流信号電流IBが接地点eに流れる。一方、
高圧母線1と接続された測定対象ケーブル8の遮蔽には
絶縁層絶縁不良抵抗9と局部電池10が存在し、また遮蔽
と大地の間には防食層絶縁不良抵抗11と局部電池12が存
在するものとする。ケーブル8の遮蔽の電位は絶縁抵抗
測定回路Mに導かれる。この絶縁抵抗測定回路MはR1
たはR2の値を有する入力抵抗13と、これと並列に接続さ
れる直列接続の電池(E3の値を有する)14と抵抗(R3
値を有する)と、入力抵抗13の両端の電圧を測定し、そ
の内部抵抗が実用的に無限大の直流電圧計16とからな
る。絶縁抵抗測定回路Mと直流信号電源装置Sの接地側
とは一括して通常は受電変電所である第1の接地点e1
接続される。第1の接地点e1の現実の接続点は接地抵抗
6に至る前のe0になる。
次に、第3図の絶縁抵抗測定装置を使用した従来の三
電圧法による測定方法を第4図の等価回路により説明す
る。第1段階として直流信号電圧を印加しない状態に
て、入力抵抗13の値をR1としてその両端に発生する電圧
E0を直流電圧計16により測定する。第1段階の測定には
第4図(A)の等価回路に示すように3つの起電流肢が
あって、第1の起電流能肢は絶縁層絶縁不良抵抗9の値
RIと絶縁層局部電池10の値EIからなり、第2の起電流能
肢は防食層絶縁不良抵抗11の値RSと防食層局部電池12の
値Esからなり、第3の起電流能肢は第1および第2の起
電流能肢が有効に働かない場合にも測定回路を成立させ
るもので電池14の値E3と抵抗15の値R3とからなる。第1
段階の測定では直流電流IBは零であるからe=e0=e1
なり共に大地電位となる。このとき入力抵抗13に発生す
る電圧E0は直流電圧計16で読み取られ、また式(1)に
より計算される。
第2段階として入力抵抗13の値はR1にした状態で開閉
器4を閉じて低抵抗5の両端に発生させた電圧を直流信
号電圧Eとして高圧母線1に接地用機器2を経由して印
加する。この時IBが接地抵抗6に流れるので抵抗6の両
端に電圧降下EGを発生する。このEGは直流信号電圧Eの
逆起電力の一部であるからEと極性は逆になる。第4図
(B)に示すように、第1の起電流能肢はRIに対してEI
+Eとなり、第2の起電流能肢はRSに対してES+EGとな
り、第3の起電流能肢には変化がない。直流電圧計16は
この時の電圧E1を示し、該電圧は遮蔽と大地間の電圧で
はなく、遮蔽と接続点E0間の電圧であり、この時の大地
電位は第2の起電流能肢内のESとEGの接点へと移行して
いる。また,E1は式(2)により計算される。
第3段階として直流信号電圧Eを印加した状態で入力
抵抗13をR2に交換してその両端の電圧E2を測定する。第
4図(C)はこの時の等価回路を示し、R1がR2と変わっ
た他は第4図(B)の等価回路と同様である。この時の
E2は式(3)により計算される。
上述の測定結果得られたE0、E1、E2の値と式(1)、
(2)、(3)から絶縁抵抗RIとRSを計算により分離し
て算出する。このRIとRSを算出するには、(i)E1−E0
を求めることによりE1、ES、E3のような雑音電圧の影響
は消去され、RIは既知のE、R1、R2と測定値E0、E1およ
び次の(ii)で求める測定回路全並列抵抗とにより表せ
ること、(ii)E1とE2との比より測定回路全並列抵抗と
既知のR1、R2と測定値E1、E2とで表せること、(iii)
防食層絶縁不良抵抗RSは絶縁層絶縁不良抵抗値RI、測定
回路全並列抵抗および既知の抵抗R3から算出されるこ
と、の考えに基づいている。実際には次の式(4)と
(5)が用いられ、EGについては配慮されてないので、
結果的にはEGを零として無視している。
(ハ)この発明が解決しようとする課題 上述のように従来の絶縁測定装置を使用したケーブル
の絶縁抵抗測定にあっては直流信号電圧印加時にのみ発
生する電圧降下EGの存在に考慮を払わず、この値を零と
して扱っているので絶縁層絶縁不良抵抗11の値RIが真値
より極めて低く表されることがあるという問題が実地使
用経験の積重ねより明らかになった。RIの誤差が増大す
る場合としては(i)高圧系統全体の対大地絶縁不良抵
抗7の値RBが低下し従ってIBが大となった場合、(ii)
第1の接地点の接地抵抗6の値が低い場合、(iii)防
食層絶縁不良抵抗9の値Rsが低い場合、(iv)絶縁層絶
縁不良抵抗11の値RIが高い場合がある。
上述のような要因が重複した時に従来技術の測定でど
の程度RI値を真値から離反した値として示すかを計算に
よりシミュレートした結果を第1表により示している。
第1表は全ての前提条件を誤差が増大する方向に選ん
だうえで、防食層絶縁不良抵抗RSとの対比で絶縁層絶縁
不良抵抗値RIの測定、計算結果を示しているので誇張さ
れてはいるものの、真のRIは無限大であるにもかかわら
ずRSに比例してRIは小さく求められている。前述の
(i)〜(iv)の誤差原因を軽減しようとしても測定す
る側からは困難な要因もある。
本発明の目的は前述の誤差増大原因は残存した状態で
第1の接地点の接地抵抗に直流信号電流が流れて電圧降
下が生じることに起因する絶縁抵抗測定誤差を補償でき
るケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法を提供すること
である。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明のケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法は、絶
縁層絶縁抵抗および防食層絶縁抵抗が良好である絶縁リ
ードを前記測定対象ケーブルと区別して準備し、第1の
接地点における直流信号電流通電による地中電界の影響
を受けない程度に離隔した第2の接地点と前記絶縁測定
回路の他端との間に模擬防食層絶縁抵抗および前記絶縁
リードを直列接続し、前記絶縁リードに対する前記絶縁
測定操作から得られる測定値により計算された前記第1
の接地点の接地抵抗における電圧降下の値を、前記測定
対象ケーブルの測定後の絶縁抵抗計算に折込み補正する
ことを特徴としている。
(ホ)作用 上述の測定時には、絶縁層絶縁不良抵抗の値が無限大
と仮定でき、第4図に示す第1の起電流能肢は働かず、
無効となる。さらに、第2の段階の測定により得られた
電圧値E1から第1の段階の測定により得られた電圧E0
の差を求めると第3の起電流能肢と、第2の起電流肢の
内の局部電池の値ESによる働きは共に消去される結果、
第1の接地点における直流電圧降下EGの影響のみとな
り、既知の模擬防食層絶縁抵抗値等から該電圧降下が計
算される。この値を測定対象ケーブルの通常の絶縁測定
の結果に算入することにより正確な絶縁層絶縁不良抵抗
値が求められる。
(ヘ)実施例 第1図はこの発明の方法を実施するために使用され
る、第1の接地点における電圧降下EGを求める測定装置
の一実施例を示す図である。第1図において符号1〜7
および13〜16は第3図の場合と同じであるので説明は省
略する。絶縁測定回路Mの入力端は現在測定対象として
いるケーブルでは無く、絶縁リードとしての遮蔽付絶縁
電線17の一端に接続されている。遮蔽付絶縁電線17の他
端は模擬防食層絶縁抵抗19が接続されて第2の接地点e2
に接地されている。遮蔽付絶縁電線17の遮蔽18は防食層
(図示されてない)が施されて、対地絶縁されている。
遮蔽18の一方の端末は絶縁抵抗測定回路Mの接地側に接
続されて接続点e0の電位を遮蔽の電位とし、他方の端末
はフロートさせている。
前記模擬防食層絶縁抵抗19は第2の接地点e2側に接地
するものと限らず、保守の都合上絶縁抵抗測定回路Mの
入力端側に直列に設置しても良い。この場合は第2の接
地点e2側の遮蔽付絶縁電線17の心線は直接第2の接地点
e2に接地し、遮蔽18も第2の接地点側で接地する。遮蔽
18の絶縁測定回路側はフロートする。上述の如き遮蔽接
地の理由は遮蔽付測定線の心線と遮蔽間の電位差を少な
くするためであり、遮蔽を必要とする理由は直流信号電
流IBの一部が直接絶縁測定回路に入ってくる可能性を遮
断するためである。
ここで、上記第2の接地点e2とは、直流信号電源装置
Sおよび絶縁抵抗測定回路Mの共通接地点(第1の接地
点e1)における直流信号電流通電に伴う地中電界が、接
地抵抗形成域を侵食しない(接地点の抵抗に電気化学的
腐食が生じない)程度第1の接地点から離隔した地点に
設けられた接地点である。第2の接地点e2と第1の接地
点e1との具体的な離隔距離は少なくとも20m以上、通常
は50m以上離れていることが望ましい。第1の接地点は
通常は或る面積をもっているから第1の接地点を構成し
ている変電所域の外周包絡線又はフェンスの何れの地点
からも20〜50m以上離れた地点が第2の接地点となる。
なお、第2の接地点の接地抵抗は低い値を要求されず、
第3種の接地抵抗100Ωを満足すれば充分である。
上述の測定装置を使用して通常の活線下絶縁抵抗測定
操作を実施する。この場合、遮蔽付絶縁電線17は高圧母
線との直接接続関係は無いから、その見かけの絶縁層絶
縁抵抗は無限大である。三電圧法を使用し、第1の段階
として直流信号電圧非印加時の入力抵抗R1の両端の電圧
E0を直流電圧計16により得る。次に、第2の段階として
直流信号電圧Eを印加し、その結果得られるE1と、第3
の段階において入力抵抗をR1からR2に変換した結果得ら
れるE2とをそれぞれ測定する。ところで、第4図におい
て、絶縁層絶縁不良抵抗RIは無限大であるから第1の起
電流能肢では局部電池の値EIに直流信号電圧Eが加わっ
ても依然として起電流能は働かず無効である。ここでE1
−E0を求めると、第3の起電流能肢と第2の起電流能肢
内の局部電池の値ESによる働きは共に消去される。この
結果、E1−E0に働く起電流能は第1の接地点における直
流電圧降下EGの影響のみとなる。即ち、次の(6)式が
得られる。
ここで、(RS)は模擬防食層絶縁抵抗値である。
次に、第3図に示す通常の三電圧法を使用して測定対
象ケーブルの絶縁測定をおこない測定電圧E0、E1、E2
得る。この測定対象ケーブルの各測定値および(6)式
より得られたEGを用いて真の絶縁層絶縁不良抵抗値RI
び防食層絶縁不良抵抗値RSを求めるにには次の(7)式
及び(8)式を使用する。
(7)式及び(8)式においてEG=0と置くと、従来
技術において使用した(4)式及び(5)式に相当す
る。測定対象ケーブルの数が多くなると時間が推移し、
対大地絶縁不良抵抗値RB及び直流信号電流IBが変化し、
従って電圧降下EGも変化する。このため、繰り返し遮蔽
付絶縁電線17を測定してその都度の最新のEGを用いて測
定対象ケーブルの絶縁層絶縁不良抵抗値RIを求めること
が誤差の少ない測定をするために重要である。
次に上述の本方法を適用した具体例を示す。模擬防食
層絶縁抵抗値として100KΩを使用して次の表2に示すよ
うな遮蔽付絶縁電線17の測定データが得られた。
これからEGを求めると、 EG=(54.47−49.50)×10-3×2.020×10-5×105=0.0100(V) 即ち10.0mVの電圧降下が第1の接地点e1の接地抵抗6に
おいて生じていることが判る。続いて測定対象ケーブル
の絶縁測定を行い次の表3に示すような測定値を得た。
表3においては比較のために従来の(4)及び(5)
式により求めた絶縁層絶縁不良抵抗値をRI′、防食層絶
縁不良抵抗値をRS′として掲げているものの、本方法で
は本来計算の必要はない。(7)および(8)式にEG
10.0mVを代入して計算すると表4に示す結果になる。
表3と4を比較すると、防食層絶縁不良抵抗値は従来
技術とほとんど変わりはないが、絶縁層絶縁不良抵抗値
は従来技術では非常に低く評価されていることが判る。
次に本発明の第2の実施例について第2図に基づいて
説明する。第2図において符号1〜7および13〜16は第
3図の場合と同様であるのでその説明は省略する。測定
対象ケーブルの内からその絶縁層絶縁抵抗および防食層
絶縁抵抗が共に良好であることが予め判明している1条
を絶縁リードとして選択する。選択されたケーブル20の
遮蔽の一端は絶縁抵抗測定回路Mの入力端に接続され、
遮蔽の他端は第2の接地点e2に模擬防食層絶縁抵抗21を
通じて接地される。この第2の接地点e2は前述の説明に
沿うもので、本実施例の場合は同時にケーブル20の一端
末が存在する地点、即ち対象ケーブルを選択すると自動
的に決定される既設のものでもある。
第2図の様に構成された装置を使用してケーブル20の
見かけの絶縁抵抗測定を通常の活線下絶縁抵抗測定操作
により行い、E0、E1、E2の測定値を得る。そして、RI
無限大として扱い、(6)式を使用してEGを求める。続
いてケーブル20自体の絶縁抵抗を得られたEGを使用して
求め、また他の測定対象ケーブルの絶縁測定を通常の方
法で実施した結果得られた測定値と前記EGを用いて該測
定対象ケーブルの絶縁抵抗値を求める。このとき、測定
対象ケーブルの数が多くなればケーブル20の測定を繰り
返し、常に最新のEGを入手して測定誤差の軽減を図るこ
とが重要である。
第2図の装置を使用し、模擬防食層絶縁抵抗21として
100KΩを用いて得られたケーブル20の測定データの具体
例を表5に示す。
表5において防食層絶縁不良抵抗値RSは模擬防食層絶
縁抵抗値がそのまま測り出されているだけなので真のRS
の値は無限大である。なお、RI′、RS′は比較のために
従来技術による計算式を用いたもの、RI、RSは本発明の
方法による計算を行ったもので定数は次の値になる。但
し、RI=∞と置いている。
これからEGを求めると、 EG=(50.02−49.50)×10-3×2.020×10-5×105=1.05(mv) EG=1.05mVを用いて他のケーブルを測定した1例は表6
になる。
表6に示すように、測定されたケーブルの絶縁層絶縁
不良抵抗値RIはほぼ10万MΩであるのに対し、従来技術
では1/3に誤って評価していたことになる。
第2図に示す装置を利用すると新たに遮蔽付絶縁電線
を布設する必要は無いが、電圧降下EGを求めるために選
択したケーブル20の絶縁抵抗が低下していることに気が
付かずに運用すると、全ての測定対象ケーブルの測定値
が過補正されて実際より高く示されるおそれがあるので
注意を要する。
(ト)効果 本発明の各活線下ケーブル絶縁測定誤差補償方法によ
れば、従来技術では考慮対象となっていなかった、直流
信号電圧印加時のみに発生して絶縁測定回路に入り込み
絶縁層絶縁不良抵抗の測定に誤差を生じていた電圧降下
(EG)を求めて、測定対象ケーブルの測定値に折り込み
補正することができるので、絶縁抵抗の真値を求めるこ
とができる。本発明の方法によれば、ケーブル劣化の初
期においてまだ絶縁抵抗が十分に高いレベルにある時期
から要注意ケーブルを監視してその劣化の傾向を正確に
把握でき、活線下ケーブル絶縁監視技術の水準を大いに
向上させることができる。このため、代替ケーブルの準
備、取替工事工程の設定等に時間的余裕を与える等実務
面での利益は大きい。特に、一旦劣化が始まるとその劣
化速度が早いと予想される特別高圧ケーブルを多重分布
接地系で使用する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の方法を実施する装置の一実施例を示す
構成図、第2図は本発明の方法を実施する装置の第2実
施例を示す構成図、第3図は従来の方法を実施する装置
の構成図、第4図は第3図の装置を使用した絶縁抵抗測
定の各段階別の等価回路図である。 1……高圧母線、6……接地抵抗、7……対大地絶縁不
良抵抗、8……測定対象ケーブル、9……絶縁層絶縁不
良抵抗、10、12……局部電池、11……防食層絶縁不良抵
抗、17……遮蔽付絶縁電線、18……遮蔽、19、21……模
擬防食層絶縁抵抗、20……ケーブル、e0……接続点、e1
……第1の接地点、e2……第2の接地点、S……直流信
号電源装置、M……絶縁抵抗測定回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の接地点を有して交流高圧母線に直流
    信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置、および一端
    が前記第1の接地点に接続され他端が測定対象ケーブル
    の遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するた
    めの絶縁抵抗測定回路を備えたケーブル活線下絶縁測定
    装置における三電圧法による絶縁測定操作において前記
    第1の接地点の接地抵抗に直流信号電流が流れて該接地
    抵抗に電圧降下が生じることに起因する絶縁測定誤差を
    補償する方法であって、 絶縁層絶縁抵抗および防食層絶縁抵抗が良好である絶縁
    リードを前記測定対象ケーブルと区別して準備し、前記
    第1の接地点における直流信号電流通電による地中電界
    の影響を受けない程度に離隔した第2の接地点と前記絶
    縁測定回路の他端との間に模擬防食層絶縁抵抗および前
    記絶縁リードを直列接続し、前記絶縁リードに対する前
    記絶縁測定操作から得られる測定値により計算された前
    記第1の接地点の接地抵抗における電圧降下の値を、前
    記測定対象ケーブルの測定後の絶縁抵抗計算に折込み補
    正することを特徴とするケーブル活線下絶縁測定誤差補
    償方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102539931A (zh) * 2012-03-07 2012-07-04 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种绝缘检测方法及绝缘检测装置

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