JP3190158B2 - Method for detecting insulator defects or impurities - Google Patents

Method for detecting insulator defects or impurities

Info

Publication number
JP3190158B2
JP3190158B2 JP04555493A JP4555493A JP3190158B2 JP 3190158 B2 JP3190158 B2 JP 3190158B2 JP 04555493 A JP04555493 A JP 04555493A JP 4555493 A JP4555493 A JP 4555493A JP 3190158 B2 JP3190158 B2 JP 3190158B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulator
sample
charge distribution
space charge
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04555493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06258380A (en
Inventor
裕之 宮田
香 福永
利夫 丹羽
光隆 谷田
享 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP04555493A priority Critical patent/JP3190158B2/en
Publication of JPH06258380A publication Critical patent/JPH06258380A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3190158B2 publication Critical patent/JP3190158B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力ケーブルの絶縁等
に用いられる架橋ポリエチレン等の樹脂製の絶縁体に含
まれている欠陥または不純物などの検出方法に関し、特
に、非破壊検査で精度良く検出ができる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting defects or impurities contained in a resin insulator such as cross-linked polyethylene used for insulating power cables and the like, and more particularly, to a non-destructive inspection with high accuracy. It relates to a method that can be detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように電力ケーブルは、導体の外
周に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、遮蔽層お
よびシースなどが順次被覆された構造となっている。こ
の電力ケーブルの絶縁層に用いられる架橋ポリエチレ
ン、あるいは、これに類似した透明または半透明の樹脂
製の絶縁体には、製造工程において、金属粒子、あるい
は、スコーチ粒子等の異物が混入されたり、微細なボイ
ドや突起などの欠陥部分が生成されたり、添加剤の未分
解物からなるイオン性不純物が混入されるなどの問題が
ある。そして、このような異物や欠陥あるいは不純物
が、絶縁体の内部に存在していると、これらが原因とな
って電力ケーブルの絶縁性能が低下し、電力ケーブルの
信頼性が損なわれるおそれがある。
2. Description of the Related Art As is well known, a power cable has a structure in which an outer periphery of a conductor is sequentially coated with an inner semiconductive layer, an insulating layer, an outer semiconductive layer, a shielding layer, a sheath, and the like. Crosslinked polyethylene used for the insulating layer of this power cable, or a similar transparent or translucent resin insulator, in the manufacturing process, metal particles, or foreign substances such as scorch particles are mixed, There are problems such as formation of defective portions such as minute voids and protrusions, and incorporation of ionic impurities composed of undecomposed products of additives. If such foreign matters, defects, or impurities exist inside the insulator, the insulation performance of the power cable may be reduced due to the presence of such foreign matters, defects, or impurities, and the reliability of the power cable may be impaired.

【0003】このため、従来、前記絶縁体の品質管理を
行なう場合には、製造した絶縁体の一部を薄く切り出し
て顕微鏡による観察を行ない、異物の数および大きさか
ら、切り出し部分以外の部分の絶縁体の品質を保証する
方法が実施されていた。
For this reason, conventionally, when quality control of the insulator is performed, a part of the manufactured insulator is cut out thinly and observed with a microscope. A method was implemented to guarantee the quality of the insulator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の方法で
は、品質管理の精度に観察者自身の能力が大きく影響す
るために、観察者の熟練度によって観察精度にばらつき
を生じるとともに、観察者の疲労による観察精度の低下
が問題となっている。加えて近年、電力ケーブルの大型
化、高圧化および品質の向上に伴い、絶縁体中に含まれ
る異物の大きさが極めて小さいものでも問題となる傾向
にあるが、上述した検査方法では、品質管理の面で限界
を生じる問題がある。
However, in the above-mentioned method, since the observer's own ability greatly influences the quality control accuracy, the observation accuracy varies depending on the skill of the observer, and the observer's skill is also increased. Reduction of observation accuracy due to fatigue is a problem. In addition, in recent years, as power cables have been increased in size, increased in pressure, and improved in quality, there has been a tendency that even if the size of foreign matter contained in the insulator is extremely small, a problem arises. However, there is a problem in terms of limitations.

【0005】また、樹脂製の絶縁体中の不純物を検査す
る方法として、絶縁体の一部を細断したり、スライスし
て試料を取り出し、赤外線分光法やイオンクロマトグラ
フを用いて分析する方法も行われているが、これらの方
法はいずれも検査体を破壊する破壊検査であるので、例
えば、電力ケーブルの両端部分から試料を取り出して検
査するのみであり、電力ケーブルの全長にわたる検査は
実質的には実行できない問題がある。また、これらの分
析方法では、検査感度がppmオーダーで限界となる
が、場合によってはそれ以上の精度を要求される場合が
ある。
[0005] As a method for inspecting impurities in a resin insulator, a method is used in which a part of the insulator is shredded or sliced, a sample is taken out, and analyzed using infrared spectroscopy or ion chromatography. However, since all of these methods are destructive inspections that destroy the test object, for example, only samples are taken out from both ends of the power cable and inspected, and inspection over the entire length of the power cable is substantially performed. There is a problem that can not be executed. In these analysis methods, the inspection sensitivity is limited in the order of ppm, but in some cases, higher accuracy may be required.

【0006】一方、CVケーブル等を直流送電に使用し
た場合、ケーブル絶縁体中に蓄積される空間電荷分布
が、ケーブルの劣化等を診断するうえで極めて重要な判
断材料となることが知られている。このため従来から、
ケーブル絶縁体中の空間電荷分布を測定するための各種
の方法が提案されている。絶縁体内部の空間電荷を測定
する方法としては、熱刺激電流法、マクスウエル応力法
および熱パルス法等が知られているが、これらの方法で
は、空間電荷分布を直接求めることはできない。また、
空間電荷分布を求める方法としては、電子ビーム法が知
られているが、この方法は、破壊検査であり、一旦測定
すると、蓄積電荷が喪失されてしまい、電荷分布の経時
変化を求めることができない。このためこれらの方法
は、ケーブル絶縁体の空間電荷分布測定には適していな
い。
On the other hand, when a CV cable or the like is used for DC power transmission, it is known that the distribution of space charges accumulated in the cable insulator is a very important judgment factor in diagnosing deterioration of the cable and the like. I have. For this reason,
Various methods have been proposed for measuring space charge distribution in cable insulation. As a method for measuring the space charge inside the insulator, a heat stimulation current method, a Maxwell stress method, a heat pulse method and the like are known, but with these methods, the space charge distribution cannot be directly obtained. Also,
As a method for obtaining the space charge distribution, the electron beam method is known, but this method is a destructive inspection, and once measured, the accumulated charge is lost, and it is not possible to determine the change with time of the charge distribution. . Therefore, these methods are not suitable for measuring the space charge distribution of the cable insulator.

【0007】ところで、絶縁体中の空間電荷分布を定量
的に測定する他の方法として、パルス静電応力法が知ら
れている。この方法は、空間電荷が蓄積されている絶縁
体試料に高電圧パルスを印加することにより、絶縁体中
の電荷に静電力を作用させて試料に歪を生じさせ、この
歪によって絶縁体試料から発生した弾性波を圧電素子に
より検出する方法である。この圧電素子の出力信号レベ
ルは、絶縁体内部の空間電荷量に依存しており、また、
高電圧パルスの印加から弾性波を検出するまでの時間差
が電荷蓄積位置からの距離に依存している。このため、
これらの信号レベルおよび到達時間から、絶縁体内部の
電荷分布を定量的に測定することができる。
As another method for quantitatively measuring the space charge distribution in an insulator, a pulse electrostatic stress method is known. In this method, a high-voltage pulse is applied to an insulator sample in which space charges are accumulated, thereby causing an electrostatic force to act on the charge in the insulator to cause distortion in the sample, and the strain causes the insulator sample to move from the insulator sample. This is a method of detecting the generated elastic wave using a piezoelectric element. The output signal level of this piezoelectric element depends on the amount of space charge inside the insulator, and
The time difference from the application of the high voltage pulse to the detection of the elastic wave depends on the distance from the charge accumulation position. For this reason,
From these signal levels and arrival times, the charge distribution inside the insulator can be quantitatively measured.

【0008】しかしながら、上述した従来のパルス静電
応力法による測定方法では、シート状の絶縁体試料を計
測した場合、得られた電荷分布の中に、絶縁体試料自体
の電荷分布以外の成分が混在していることが判明してい
る。これは、絶縁体試料内部での弾性波の反射、あるい
は、絶縁体試料に電荷を負荷する電極と絶縁体試料との
音響インピーダンスの不整合などに起因して生じたもの
と思われる。一方、前記パルス静電応力法による測定方
法でケーブル状の絶縁体試料の空間電荷分布を計測した
場合、ケーブル絶縁体が円筒状であることから、ケーブ
ル絶縁体内を伝播する弾性波は、放射状に広がり、この
ため、平面的な圧電素子の入射面では、位置によって弾
性波の入力タイミングが異なるとともに、圧電素子の表
面では入力弾性波の反射が生じる。従って検出信号が実
際の弾性波の波形を忠実に反映したものとはならない。
このため、ケーブル絶縁体の空間電荷分布を正確に検出
するためには、予め、これらのタイミングずれや反射成
分に起因する影響を把握しておき、検出後にこれらの影
響分を除去する必要があり、解析に手間がかかる問題が
あった。
However, in the above-described measurement method using the pulsed electrostatic stress method, when a sheet-like insulator sample is measured, components other than the charge distribution of the insulator sample itself are included in the obtained charge distribution. It has been found to be mixed. This is considered to be caused by reflection of the elastic wave inside the insulator sample, or mismatch of acoustic impedance between the electrode that charges the insulator sample and the insulator sample. On the other hand, when the space charge distribution of the cable-like insulator sample is measured by the measurement method by the pulse electrostatic stress method, the elastic wave propagating in the cable insulator is radial because the cable insulator is cylindrical. Therefore, the input timing of the elastic wave differs depending on the position on the plane incidence surface of the piezoelectric element, and the input elastic wave is reflected on the surface of the piezoelectric element. Therefore, the detection signal does not faithfully reflect the waveform of the actual elastic wave.
For this reason, in order to accurately detect the space charge distribution of the cable insulator, it is necessary to grasp in advance the effects caused by these timing shifts and reflection components, and to remove these influences after the detection. However, there is a problem that the analysis takes time.

【0009】そこで、本発明者らは、これらのシート状
絶縁体試料とケーブル状絶縁体試料のいずれにおいて
も、試料自体から得られる純粋の電荷分布のみを計測す
るために測定装置の改良を行ない、前記問題点を徐々に
解消しつつある。ところが、前記試料自体から得られる
純粋の空間電荷成分を計測できるようになり、その計測
結果を分析するうちに、逆に、その空間電荷成分分布
が、絶縁体試料自体の内部に存在する欠陥や異物あるい
はイオン性不純物の検出に極めて有効であることを知見
し、本願発明に到達した。
In view of the above, the present inventors have improved the measuring device in order to measure only the pure charge distribution obtained from the sample itself in both the sheet-like insulator sample and the cable-like insulator sample. The above problems are gradually being solved. However, it becomes possible to measure a pure space charge component obtained from the sample itself, and while analyzing the measurement result, on the contrary, the space charge component distribution may have defects or defects existing inside the insulator sample itself. The inventors have found that the present invention is extremely effective in detecting foreign substances or ionic impurities, and have reached the present invention.

【0010】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、測定するべき絶縁体を破壊することなく、非破壊
状態で検査でき、かつ、作業者の熟練度によらずに電子
個数レベルまで精密な定量が可能な絶縁体の欠陥または
不純物の検出方法を提供することを目的とする。
[0010] The present invention has been made in view of the above circumstances, can be inspected in a non-destructive state without destroying the insulator to be measured, and up to the number of electrons regardless of the skill of the worker It is an object of the present invention to provide a method for detecting a defect or an impurity in an insulator that can be precisely quantified.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記課題を解決するために、絶縁体試料の両側にこの絶縁
体試料を挟むように半導電層を設け、前記半導電層を介
して一対の電極を絶縁体試料に接続し、前記電極により
高電圧パルスを絶縁体に印加して弾性波を発生させ、前
記半導電層により電極と絶縁体試料との間の弾性インピ
ーダンスを調整して反射波を防止し、得られた弾性波を
音響センサにより計測し、この音響センサの出力信号に
基づいて前記絶縁体に蓄積された空間電荷分布を測定
し、この空間電荷分布の波形から絶縁体中の欠陥または
不純物を検出するものである。
According to a first aspect of the present invention, a semiconductor device is provided with a semiconductive layer on both sides of an insulator sample so as to sandwich the insulator sample. Connecting a pair of electrodes to the insulator sample, applying a high voltage pulse to the insulator by the electrodes to generate an elastic wave, and adjusting the elastic impedance between the electrode and the insulator sample by the semiconductive layer. The acoustic wave obtained is measured by an acoustic sensor, and the space charge distribution accumulated in the insulator is measured based on the output signal of the acoustic sensor. It detects defects or impurities in the body.

【0012】請求項2記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項1記載の絶縁体試料として、内部導体と
内部半導電層とを覆う中空のケーブル絶縁体を用い、前
記内部導体に接続した電極と、前記ケーブル絶縁体の外
部に設けられた外部半導電層を介して設けた電極との間
に高電圧パルスを印加してケーブル絶縁体の空間電荷分
布を測定し、この空間電荷分布の波形から絶縁体中の欠
陥または不純物を検出するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an insulator sample according to the first aspect, wherein a hollow cable insulator that covers an inner conductor and an inner semiconductive layer is used as the insulator sample. A high voltage pulse is applied between the connected electrode and an electrode provided via an external semiconductive layer provided outside the cable insulator, and the space charge distribution of the cable insulator is measured. A defect or impurity in the insulator is detected from the waveform of the distribution.

【0013】請求項3記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項1または2記載の空間電荷分布として、
絶縁体試料のマイナス側にプラスの電荷蓄積が見られ、
プラス側にマイナスの電荷蓄積が見られた場合に、イオ
ン性不純物の存在を推定し、空間電荷分布としていびつ
な形状の電荷分布が見られた場合に欠陥や異物の存在を
推定するものである。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the space charge distribution according to the first or second aspect is provided as:
Positive charge accumulation is seen on the negative side of the insulator sample,
When negative charge accumulation is seen on the positive side, the presence of ionic impurities is estimated, and when the charge distribution has an irregular shape as the space charge distribution, the presence of defects and foreign substances is estimated. .

【0014】[0014]

【作用】絶縁体試料中を伝播する弾性波の反射や吸収な
どの要因を取り除いて絶縁体試料が本来発生させる弾性
波のみを検出することにより、絶縁体試料本来の空間電
荷分布を求めることができ、その電荷分布の解析から、
絶縁体試料に含まれるイオン性不純物やマイクロボイド
などの欠陥、繊維性不純物などの異物の存在を推定する
ことができる。例えば、絶縁体試料のマイナス側にプラ
スの電荷蓄積が見られ、プラス側にマイナスの電荷蓄積
が見られると、絶縁体試料内部にイオン性不純物の存在
を推定できる。また、電荷分布がプラス側あるいはマイ
ナス側にかかわらずにいびつな波形を示すならば、絶縁
体試料の内部に弾性波を反射または回折する物質が存在
しているものと推定することができ、絶縁体内部にマイ
クロボイドなどの欠陥や繊維質の不純物が存在すること
を推定できる。
[Function] The original space charge distribution of an insulator sample can be obtained by detecting only the elastic waves originally generated by the insulator sample by removing factors such as reflection and absorption of the elastic wave propagating in the insulator sample. From the analysis of the charge distribution,
It is possible to estimate the presence of defects such as ionic impurities and microvoids and foreign substances such as fibrous impurities contained in the insulator sample. For example, when positive charge accumulation is found on the minus side of the insulator sample and negative charge accumulation is seen on the plus side, the presence of ionic impurities inside the insulator sample can be estimated. If the charge distribution shows a distorted waveform regardless of whether it is on the plus side or the minus side, it can be assumed that a substance that reflects or diffracts elastic waves exists inside the insulator sample. It can be estimated that defects such as microvoids and fibrous impurities exist inside the body.

【0015】一方、絶縁体試料と電極との間に半導電層
を介在させると、電極を直接絶縁体試料に接触させた場
合とは異なり、絶縁体試料の表面部分で弾性波の反射を
起こさないので、弾性波の反射により検出してしまう不
用電荷分布成分を含まない絶縁体試料本来の空間電荷分
布が得られる。更に、絶縁体試料としてケーブル絶縁体
を使用することもでき、この場合に得られる空間電荷分
布の波形から中空の絶縁体試料中の欠陥や異物あるいは
イオン性不純物の検出ができる。
On the other hand, when a semiconductive layer is interposed between the insulator sample and the electrode, unlike the case where the electrode is brought into direct contact with the insulator sample, the surface of the insulator sample reflects an acoustic wave. Since there is no space charge distribution, the original space charge distribution of the insulator sample containing no unnecessary charge distribution component detected by the reflection of the elastic wave can be obtained. Further, a cable insulator can be used as the insulator sample, and a defect, a foreign substance, or an ionic impurity in the hollow insulator sample can be detected from the waveform of the space charge distribution obtained in this case.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1〜図3は、本発明方法を実施する場合
に用いるケーブル絶縁体の空間電荷分布測定装置の構成
を示す図である。被測定対象である試料ケーブル1は、
この例では図2に示すように、内部導体2と内部半導電
層3とケーブル絶縁体(絶縁体試料)4と外部半導電層
5を中心から順に同軸配置してなるものである。この試
料ケーブル1の内部導体2の一端に対して図1に示すよ
うに、抵抗6およびスイッチ7を直列に介して直流電圧
電源8が接続され、この構成により直流電圧または接地
電位を内部導体2に対して選択的に印可できるようにな
っている。また、内部導体2の他端には、スイッチ9お
よびカップリングコンデンサ10を介して、高電圧パル
ス発生器11が接続され、この構成により高電圧パルス
を内部導体2に選択的に印可できるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 to FIG. 3 are diagrams showing the configuration of a space charge distribution measuring device for a cable insulator used in carrying out the method of the present invention. The sample cable 1 to be measured is
In this example, as shown in FIG. 2, the inner conductor 2, the inner semiconductive layer 3, the cable insulator (insulator sample) 4, and the outer semiconductive layer 5 are coaxially arranged in order from the center. As shown in FIG. 1, a DC voltage power supply 8 is connected to one end of the inner conductor 2 of the sample cable 1 via a resistor 6 and a switch 7 in series. Can be applied selectively. Further, a high-voltage pulse generator 11 is connected to the other end of the internal conductor 2 via a switch 9 and a coupling capacitor 10, so that a high-voltage pulse can be selectively applied to the internal conductor 2 by this configuration. Has become.

【0017】一方、試料ケーブル2の下方には板状の支
持台12が、試料ケーブル2の直上には板状の上部電極
13がそれぞれ設けられ、前記支持台12および上部電
極13が、それらの四隅において、支柱14を介して締
結され、支持台12は接地されている。そして、支持台
12の上には、音響センサ15が設置され、この音響セ
ンサ15の上面と上部電極13の下面とにより前記試料
ケーブル1が挟持されている。
On the other hand, a plate-like support base 12 is provided below the sample cable 2, and a plate-like upper electrode 13 is provided directly above the sample cable 2, and the support base 12 and the upper electrode 13 are connected to each other. At each of the four corners, the support 12 is fastened via a support 14 and the support 12 is grounded. An acoustic sensor 15 is provided on the support base 12, and the sample cable 1 is held between the upper surface of the acoustic sensor 15 and the lower surface of the upper electrode 13.

【0018】前記音響センサ15は、図2に示すように
上面が開口した真ちゅう製のシールド容器20と、その
上部に被着された入力電極21を備え、シールド容器2
0の内部に、前記入力電極21の下に積層するように圧
電素子22と吸収体23と取出電極24と絶縁体25と
を順次積層して構成されている。前記入力電極21の上
端部には、前記試料ケーブル1の下面に密着するように
試料ケーブル1の外径と同一曲率半径の凹曲面を有する
受け部21aが形成され、この受け部21aは図2に示
すように下広がり状に形成され、受け部21aの下部に
はフランジ21b、21bが形成されていて、これらの
フランジ21b、21bによりシールド容器20の開口
部が閉塞されている。
As shown in FIG. 2, the acoustic sensor 15 includes a brass shield container 20 having an open upper surface, and an input electrode 21 attached to an upper portion thereof.
The piezoelectric element 22, the absorber 23, the extraction electrode 24, and the insulator 25 are sequentially stacked so as to be stacked below the input electrode 21 in the inside of the element 0. A receiving portion 21a having a concave curved surface having the same radius of curvature as the outer diameter of the sample cable 1 is formed at the upper end of the input electrode 21 so as to be in close contact with the lower surface of the sample cable 1, and this receiving portion 21a is shown in FIG. As shown in the figure, the lower part of the receiving part 21a is formed with flanges 21b, 21b, and the opening of the shield container 20 is closed by these flanges 21b, 21b.

【0019】前記圧電素子22は、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)からなるフイルムの上下両面にアルミニ
ウムなどの導電膜が形成されてなるものであり、入力電
極21の底面に密着して設けられている。なお、前記の
圧電素子22は、通常の空間電荷測定においては、11
0μm程度の厚さに形成されるが、本願発明では微量の
不純物や移動度の小さい不純物、小さな欠陥を測定する
必要があり、高感度で測定する必要があるので、前記よ
りも薄く形成する(例えば、28μm程度)ことが好ま
しい。前記吸収体23は、圧電素子22と音響インピー
ダンスが略等しい樹脂から形成され、圧電素子22が前
記のようにポリフッ化ビニリデンから形成される場合
は、例えば、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)
等から形成される。この吸収体23の上面には、フイル
ム状の圧電素子22を介して入力電極21の下面と密着
できるように、試料ケーブル1と同一曲率半径の凹曲面
が形成されているとともに、吸収体23の下部には凸部
23bが形成されている。前記取出電極24は、前記吸
収体23の凸部23bを挿入できるように断面凹型に形
成され、その底面側には板状の絶縁体25が設けられて
いて、この絶縁体25が前記支持台12上に設置されて
いる。
The piezoelectric element 22 is formed by forming a conductive film such as aluminum on both upper and lower surfaces of a film made of polyvinylidene fluoride (PVDF), and is provided in close contact with the bottom surface of the input electrode 21. Note that the piezoelectric element 22 has a capacity of 11 in ordinary space charge measurement.
Although it is formed to a thickness of about 0 μm, in the present invention, it is necessary to measure a small amount of impurities, impurities having low mobility, and small defects, and it is necessary to measure with high sensitivity. For example, about 28 μm) is preferable. The absorber 23 is formed of a resin whose acoustic impedance is substantially equal to that of the piezoelectric element 22. When the piezoelectric element 22 is formed of polyvinylidene fluoride as described above, for example, polymethyl methacrylate (PMMA) is used.
And the like. A concave curved surface having the same radius of curvature as the sample cable 1 is formed on the upper surface of the absorber 23 so that the absorber 23 can be in close contact with the lower surface of the input electrode 21 via the film-like piezoelectric element 22. A projection 23b is formed at the lower part. The extraction electrode 24 is formed to have a concave cross-section so that the projection 23b of the absorber 23 can be inserted, and a plate-shaped insulator 25 is provided on the bottom surface thereof. 12.

【0020】そして、前記圧電素子22の下面側の電極
と取出電極24とは、例えば両端が、これら電極と吸収
体23との間に挟持されたすず箔などの導電体27を介
して電気的に接続されている。更に、取出電極24に
は、容器20に形成された取出部28を介して容器20
の外部に引き出されたリード線29が接続されていて、
このリード線29から検出信号が取り出されるようにな
っている。前記リード線29は、図1に示すように広帯
域アンプ31と、アベレージング処理を行なう信号処理
回路32とを介してコンピュータ33に接続されてい
て、このコンピュータ33が空間電荷分布を算出するよ
うになっている。なお、これらの検出系は、2重シール
ドを施した同軸ケーブルで接続され、例えば、アンプの
入力抵抗が1MΩのみで、他は全て50Ωのマッチング
をとっている。
The electrode on the lower surface side of the piezoelectric element 22 and the extraction electrode 24 are electrically connected at both ends via a conductor 27 such as a tin foil sandwiched between these electrodes and the absorber 23. It is connected to the. Further, the extraction electrode 24 is connected to the container 20 via an extraction portion 28 formed in the container 20.
Is connected to the lead wire 29 drawn out of the
A detection signal is taken out from the lead wire 29. The lead wire 29 is connected to a computer 33 via a broadband amplifier 31 and a signal processing circuit 32 for performing an averaging process as shown in FIG. 1, so that the computer 33 calculates a space charge distribution. Has become. Note that these detection systems are connected by a double shielded coaxial cable. For example, the input resistance of the amplifier is only 1 MΩ, and all the others are matched to 50Ω.

【0021】次に前記のように構成された空間電荷分布
測定装置を用いてケーブル絶縁体1の空間電荷分布を測
定し、その欠陥や不純物を検出する方法について説明す
る。まず、入力電極21およびシールド容器20を接地
した状態で、スイッチ7を直流電圧電源8側に接続し、
内部導体21に、例えば、20kVの高電圧を印可する
と、内部導体2に電荷が蓄積される。この状態で、スイ
ッチ9を閉じて高電発生回路から、図4に示すような例
えば−1kV、10nsecの高電圧パルスを内部導体
2に印加すると、図3に示すように、ケーブル絶縁体4
の両半導電層3、5の界面に各々誘起されていた誘導電
荷に静電気が生じ、ケーブル絶縁体4の内部に歪が生
じ、これにより、弾性波35が放射状に発生する。
Next, a method of measuring the space charge distribution of the cable insulator 1 by using the space charge distribution measuring device configured as described above and detecting a defect or an impurity thereof will be described. First, with the input electrode 21 and the shield container 20 grounded, the switch 7 is connected to the DC voltage power supply 8 side,
When a high voltage of, for example, 20 kV is applied to the internal conductor 21, electric charges are accumulated in the internal conductor 2. In this state, when the switch 9 is closed and a high voltage pulse of, for example, -1 kV and 10 nsec as shown in FIG. 4 is applied to the inner conductor 2 from the high voltage generation circuit, as shown in FIG.
Static electricity is generated in the induced charge induced at the interface between the two semiconductive layers 3 and 5, and distortion occurs inside the cable insulator 4, whereby the elastic waves 35 are radially generated.

【0022】なお、前記負荷するべき高電圧パルスは、
通常の空間電荷測定においては、50〜90nsec程
度に設定されるが、本願発明では微量の不純物や移動度
の小さい不純物、小さな欠陥を測定する必要があり、高
感度で測定する必要がある。従って、小さな信号しか得
られない欠陥や不純物を測定するので、外部からの課電
電圧を高くする必要があり、分解能を上げることにより
正確な値を得る必要がある。従って前記の如く圧電素子
22の厚さを90μmから28μm程度に変更してパル
ス幅を50nsecから10nsec程度に変更すれ
ば、200μm程度の分解能を約50μm程度に上げる
ことができる。このようにすれば、圧電素子22の厚さ
を90μm、パルス幅を50nsecに設定した場合に
おいてはプラス領域とマイナス領域で両パルスが重なっ
て0となって検出不能であったものが、両パルスを分離
して検出できるようになる。
The high voltage pulse to be loaded is:
In ordinary space charge measurement, the time is set to about 50 to 90 nsec. However, in the present invention, it is necessary to measure a small amount of impurities, impurities with low mobility, and small defects, and it is necessary to measure with high sensitivity. Therefore, since a defect or an impurity for which only a small signal can be obtained is measured, it is necessary to increase the externally applied voltage, and it is necessary to obtain an accurate value by increasing the resolution. Therefore, as described above, if the thickness of the piezoelectric element 22 is changed from about 90 μm to about 28 μm and the pulse width is changed from about 50 nsec to about 10 nsec, the resolution of about 200 μm can be increased to about 50 μm. With this configuration, when the thickness of the piezoelectric element 22 is set to 90 μm and the pulse width is set to 50 nsec, both pulses overlap in the plus region and the minus region and become 0, which is undetectable. Can be detected separately.

【0023】この弾性波35は、図4に示すように、高
電圧パルスの印加直後の負極性パルス35aとそれより
もやや遅れて到達する正極性パルス35bとからなる。
前者の負極性パルス35aは、ケーブル絶縁体4の外周
側に分布するプラス電荷によって生じた弾性波、後者の
正極性パルス35bは、ケーブル絶縁体の内周側に分布
するプラズマ電荷によって生じた弾性波であり、両者の
到達時間差は電荷の存在位置を示している。この弾性波
35は、図3に示すように入力電極21において同一の
音響インピーダンスを同距離だけ通って圧電素子22に
到達する。
As shown in FIG. 4, the elastic wave 35 includes a negative pulse 35a immediately after the application of the high-voltage pulse and a positive pulse 35b that arrives slightly later than the negative pulse 35a.
The former negative pulse 35a is an elastic wave generated by positive charges distributed on the outer peripheral side of the cable insulator 4, and the latter positive pulse 35b is an elastic wave generated by plasma charges distributed on the inner peripheral side of the cable insulator. It is a wave, and the arrival time difference between the two indicates the location of the charge. This elastic wave 35 reaches the piezoelectric element 22 through the same acoustic impedance at the same distance in the input electrode 21 as shown in FIG.

【0024】圧電素子22に入力された弾性波35は、
ここで電気信号に変換され、その下面の電極とすず箔2
7と取出電極24とリード線29を介して検出信号とし
て外部に取り出される。また、圧電素子22と吸収体2
3との界面に達した弾性波35は、反射されることなし
に音響的整合がとれた吸収体23に入力され、この吸収
体23で減衰される。この音響センサ15においては、
弾性波35が反射されずに吸収体23に吸収されるの
で、検出される検出信号は、反射波の影響が殆どなく、
図4に示すように入力弾性波35の影響を忠実に反映し
たパルス状の信号となる。
The elastic wave 35 input to the piezoelectric element 22 is
Here, it is converted into an electric signal, and the electrode on the lower surface and the tin foil 2
It is extracted to the outside as a detection signal via 7, an extraction electrode 24 and a lead wire 29. Further, the piezoelectric element 22 and the absorber 2
The elastic wave 35 that has reached the interface with 3 is input to the absorber 23 that has been acoustically matched without being reflected, and is attenuated by this absorber 23. In this acoustic sensor 15,
Since the elastic wave 35 is absorbed by the absorber 23 without being reflected, the detected detection signal is hardly affected by the reflected wave,
As shown in FIG. 4, a pulse-like signal that faithfully reflects the influence of the input elastic wave 35 is obtained.

【0025】一方、図4に示すように、音響センサ15
の検出信号には、多少の電気的ノイズが含まれている
が、弾性波による信号36はパルス状の信号であり、ま
た、電気的ノイズ37は振動波形であるために、両者を
波形上で明確に区別することができる。この音響センサ
15の出力信号は、広帯域アンプ31で増幅され、信号
処理回路32に入力される。信号処理回路32では、例
えば高電圧パルスをトリガとして検出信号を繰り返し重
ね合わせるアベレージング処理を行なうことにより、ラ
ンダムノイズが除去された検出信号が得られる。この信
号は、検出データとしてコンピュータ33に入力され
る。コンピュータ33では、入力されたデータを電荷量
に換算することにより、試料ケーブル1の空間電荷分布
を算出する。
On the other hand, as shown in FIG.
The detection signal includes some electrical noise, but the signal 36 due to the elastic wave is a pulse-like signal, and the electrical noise 37 has an oscillating waveform. It can be clearly distinguished. The output signal of the acoustic sensor 15 is amplified by the broadband amplifier 31 and input to the signal processing circuit 32. The signal processing circuit 32 performs an averaging process in which detection signals are repeatedly superimposed, for example, using a high-voltage pulse as a trigger, thereby obtaining a detection signal from which random noise has been removed. This signal is input to the computer 33 as detection data. The computer 33 calculates the space charge distribution of the sample cable 1 by converting the input data into a charge amount.

【0026】このように、前記構成の装置によれば、圧
電素子22をポリフッ化ビニリデンフイルムにて形成
し、入力電極21と圧電素子22と吸収体23の各境界
面を試料ケーブル1と同軸曲面に配するとともに、圧電
素子21の下面にこれと音響的マッチングがとれた吸収
体23を配置したので、試料ケーブル1から伝播される
弾性波を反射波に影響されずに観測することができる。
このため、パルス静電法を使用したケーブル絶縁体の空
間電荷分布測定を精度良く行なうことができる。従って
この測定装置を使用して水トリーの発生原因の探求等の
絶縁体の評価および撤去ケーブルの調査等を行なうこと
ができる。
As described above, according to the apparatus having the above-described structure, the piezoelectric element 22 is formed of a polyvinylidene fluoride film, and each interface between the input electrode 21, the piezoelectric element 22, and the absorber 23 is coaxially curved with the sample cable 1. And an absorber 23 acoustically matched to the piezoelectric element 21 is disposed on the lower surface of the piezoelectric element 21, so that the elastic wave propagated from the sample cable 1 can be observed without being affected by the reflected wave.
For this reason, it is possible to accurately measure the space charge distribution of the cable insulator using the pulse electrostatic method. Therefore, using this measuring device, it is possible to evaluate the insulator and investigate the removed cable, for example, to find the cause of the occurrence of the water tree.

【0027】なお、前記装置を用いる場合、荷電履歴が
ある試料ケーブル1に対し、スイッチ7を開放状態にし
て測定しても、また、スイッチ7を閉じて直流電圧を印
加したまま測定しても良い。また、この方法によれば、
非破壊で試料ケーブル1を試験できるので、荷電劣化試
験中の空間電荷分布の経時変化の測定のみならず、活線
劣化診断技術にも応用することが可能である。
When the above-described apparatus is used, the measurement can be performed with the switch 7 open for the sample cable 1 having a charging history, or with the switch 7 closed and a DC voltage applied. good. Also, according to this method,
Since the sample cable 1 can be tested in a non-destructive manner, it can be applied not only to the measurement of the change over time in the space charge distribution during the charge deterioration test, but also to a live line deterioration diagnosis technique.

【0028】ここで例えば、架橋ポリエチレンの絶縁体
試料を用いて前記装置で前述の方法で空間電荷分布の測
定を行なった場合、図7に示すような電荷分布が得られ
たとする。このようなマイナス側にプラスの放物線状の
電荷分布が現われ、プラス側にマイナスの放物線状の電
荷分布が現われると、絶縁体試料の内部に架橋剤の分解
残渣に起因するイオン性の不純物を含む絶縁体試料であ
ると推定することができる。次に、前記と同様の組成の
絶縁体試料を用いて前記と同等の測定を行なって図8に
示すようないびつな波形の電荷分布が得られた場合は、
絶縁体試料の内部にマイクロボイドあるいは繊維質の物
質が存在し、これらの物質による弾性波の反射現象によ
るものと推定することができ、絶縁体試料中にマイクロ
ボイドや繊維質の欠陥が存在していると推定できる。
Here, for example, it is assumed that when the space charge distribution is measured by the above-described method using the insulator sample of cross-linked polyethylene by the above-described method, a charge distribution as shown in FIG. 7 is obtained. If such a positive parabolic charge distribution appears on the minus side and a negative parabolic charge distribution appears on the plus side, the insulator sample contains ionic impurities due to the decomposition residue of the cross-linking agent. It can be estimated that the sample is an insulator sample. Next, when the same measurement as described above was performed using an insulator sample having the same composition as above and a charge distribution having a distorted waveform as shown in FIG. 8 was obtained,
Microvoids or fibrous materials exist inside the insulator sample, which can be presumed to be due to elastic wave reflection phenomena due to these materials, and microvoids or fibrous defects exist in the insulator sample. It can be estimated that

【0029】これらに対してイオン性の不純物や異物や
欠陥を全く含まない絶縁体試料の空間電荷分布を測定す
ると、前記放物線状やいびつな波形は全く検出されない
ものとなる。以上のことから、得られた空間電荷分布波
形を解析することにより絶縁体試料のイオン性不純物、
マイクロボイドなどの欠陥、繊維性の異物などの検出が
できる。しかも前記空間電荷分布を計測する際に、圧電
素子を薄くして高電圧パルスのパルス幅を短くするなら
ば、計測精度を向上できるので、ppmオーダーよりも
遥かに高感度の電子の個数に対応した計測も可能であ
る。
On the other hand, when the space charge distribution of an insulator sample containing no ionic impurities, foreign matter or defects is measured, the parabolic or irregular waveform is not detected at all. From the above, by analyzing the obtained space charge distribution waveform, the ionic impurities of the insulator sample,
Defects such as microvoids and fibrous foreign substances can be detected. Moreover, when measuring the space charge distribution, if the piezoelectric element is thinned and the pulse width of the high-voltage pulse is shortened, the measurement accuracy can be improved, so that the number of electrons with a much higher sensitivity than the ppm order can be accommodated. Measurements are also possible.

【0030】図5は、平板状の絶縁体試料40の空間電
荷分布を測定するための装置の一例を示している。この
例の装置において先の実施例の装置と同等の構成には、
同一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。こ
の装置においては、絶縁体試料40の上面に半導電層4
1を下面に半導電層42をそれぞれ設け、絶縁体試料4
0の上に上部電極43を下に下部電極44をそれぞれ設
け、下部電極44の下方に圧電素子45と弾性波の吸収
体46を積層してなる構成である。前記圧電素子45の
上下両面には,それぞれ導電膜が形成され、圧電素子4
5の上部の導電膜は接地され、下部電極は先の実施例の
装置と同様に広帯域アンプ31と信号処理回路32とコ
ンピュータ33に接続されている。前記半導電層41、
42は、ポリエチレンなどの樹脂材の内部にカーボンな
どの粒子を分散させてなるものであり、その厚さは、好
ましくは0.5mm以下、より好ましくは0.2〜0.5
mm程度が好ましい。ここで前記半導電層41、42を
0.5mmよりも厚く形成すると、絶縁体試料40の内
部を伝播する弾性波が半導電層41、42の部分で減衰
されてしまい、圧電素子45に到達する弾性波が本来の
ものと異なってしまうおそれがある。
FIG. 5 shows an example of an apparatus for measuring the space charge distribution of a flat insulator sample 40. In the device of this example, the same configuration as the device of the previous embodiment includes:
The same reference numerals are given and the description of those parts is omitted. In this apparatus, the semiconductive layer 4 is formed on the upper surface of the insulator sample 40.
1 is provided on each lower surface with a semiconductive layer 42, and an insulator sample 4
In this configuration, an upper electrode 43 is provided below the lower electrode 44, and a lower electrode 44 is provided below the lower electrode 44. A piezoelectric element 45 and an elastic wave absorber 46 are stacked below the lower electrode 44. A conductive film is formed on each of the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 45.
The upper conductive film 5 is grounded, and the lower electrode is connected to the broadband amplifier 31, the signal processing circuit 32, and the computer 33 as in the device of the previous embodiment. The semiconductive layer 41,
Reference numeral 42 denotes a material in which particles such as carbon are dispersed in a resin material such as polyethylene, and the thickness thereof is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.2 to 0.5.
mm is preferable. If the semiconductive layers 41 and 42 are formed thicker than 0.5 mm, the elastic waves propagating inside the insulator sample 40 are attenuated by the semiconductive layers 41 and 42 and reach the piezoelectric element 45. The generated elastic wave may be different from the original one.

【0031】次に前記のように構成された空間電荷分布
測定装置を用いて平板状絶縁体の空間電荷分布を測定
し、その欠陥や不純物を検出する方法について説明す
る。まず、下部電極44を接地した状態で、スイッチ7
を直流電圧電源8側に接続し、上部電極43に、例え
ば、20kVの高電圧を印可すると、絶縁体試料40に
電荷が蓄積される。この状態で、スイッチ9を閉じて高
電発生回路から、先に説明した実施例と同様に−1k
V、10nsecの高電圧パルスを上部電極43に印加
すると、絶縁体試料40の両半導電層41、42の界面
に各々誘起されていた誘導電荷に静電気が生じ、絶縁体
試料40の内部に歪が生じ、これにより、弾性波が発生
する。この弾性波を先に説明した実施例の場合と同様に
検出してコンピュータ33で演算処理することにより、
絶縁体試料40の空間電荷分布を算出することができ
る。
Next, a method of measuring the space charge distribution of the flat insulator by using the space charge distribution measuring device configured as described above and detecting a defect or an impurity thereof will be described. First, with the lower electrode 44 grounded, the switch 7
Is connected to the DC voltage power supply 8 side, and when a high voltage of, for example, 20 kV is applied to the upper electrode 43, charges are accumulated in the insulator sample 40. In this state, the switch 9 is closed and the high-current generating circuit outputs -1 k
When a high voltage pulse of V, 10 nsec is applied to the upper electrode 43, static electricity is generated in the induced charges induced at the interface between the two semiconductive layers 41, 42 of the insulator sample 40, and distortion occurs inside the insulator sample 40. This generates an elastic wave. By detecting this elastic wave in the same manner as in the above-described embodiment and performing arithmetic processing by the computer 33,
The space charge distribution of the insulator sample 40 can be calculated.

【0032】なお、この実施例の装置において、上部電
極43と下部電極44を直接、絶縁体試料40に接触さ
せても空間電荷分布を得ることができるが、その場合
は、分布曲線に対する反射波が検出されるので好ましく
ない。この反射波は、圧電素子45の厚さを110μm
程度、高電圧パルスのパルス幅を50nsec程度に設
定する通常レベルの観察時においては、得られる空間電
荷分布曲線に対して小さく、無視できるか、あるいは、
コンピュータ33において容易に補正して除去できるレ
ベルである。ところが、本願発明では微量の不純物や移
動度の小さい不純物、小さな欠陥を測定する必要があ
り、高感度で測定する必要があるので、前記反射波を生
じるとこれにより測定誤差を生じるおそれがある。そこ
で、前記のように絶縁体試料40と上部電極43との間
に半導電層41を設け、下部電極44と絶縁体試料40
との間に半導電層42を設けることにより、電極43、
44と絶縁体試料40との弾性インピーダンスを整合さ
せて前記反射波の発生を阻止することができる。これに
より、分解能の高い測定を行なう場合であっても反射波
の影響を受けることなく高い精度で空間電荷分布を測定
できる。
In the apparatus of this embodiment, a space charge distribution can be obtained by bringing the upper electrode 43 and the lower electrode 44 into direct contact with the insulator sample 40. Is undesirably detected. This reflected wave makes the thickness of the piezoelectric element 45 110 μm.
During observation at a normal level where the pulse width of the high voltage pulse is set to about 50 nsec, the obtained space charge distribution curve is small and can be ignored or
This is a level that can be easily corrected and removed by the computer 33. However, in the present invention, it is necessary to measure a small amount of impurities, impurities having low mobility, and small defects, and it is necessary to measure with high sensitivity. Therefore, when the reflected wave is generated, a measurement error may be caused. Therefore, as described above, the semiconductive layer 41 is provided between the insulator sample 40 and the upper electrode 43, and the lower electrode 44 and the insulator sample 40 are provided.
By providing the semiconductive layer 42 between the
The generation of the reflected wave can be prevented by matching the elastic impedance between the insulator 44 and the insulator sample 40. Thus, even when measurement with high resolution is performed, space charge distribution can be measured with high accuracy without being affected by reflected waves.

【0033】図5に示す装置を用いて絶縁体試料の空間
電荷分布を測定した場合は、先に説明した例の場合と同
様な空間電荷分布が得られるので、得られた空間電荷分
布により絶縁体試料のイオン性不純物、マイクロボイド
などの欠陥、または、繊維性不純物の存在などの検出が
できる。
When the space charge distribution of the insulator sample is measured using the apparatus shown in FIG. 5, a space charge distribution similar to that of the above-described example can be obtained. It can detect defects such as ionic impurities and microvoids in the body sample, or the presence of fibrous impurities.

【0034】ところで、前記のように圧電素子の厚さを
110μmから28μmに変更し、パルス幅を50ns
ecから10nsecと変更してして分解能を200μ
mから約50μmに上げることができる。ここで、図6
(a)に示すように絶縁体試料40の内部で100μm
の距離をあけてプラスとマイナスの電荷が蓄積されてい
た場合、分解能が200μmではプラス側とマイナス側
の出力が重なって0となってしまうが、分解能50μm
であると、図6(b)に示すように空間電荷分布を波形
として得ることができる。
As described above, the thickness of the piezoelectric element was changed from 110 μm to 28 μm, and the pulse width was set to 50 ns.
ec to 10 nsec and the resolution is 200μ
m to about 50 μm. Here, FIG.
(A) As shown in FIG.
When the positive and negative charges are accumulated at a distance of, the output on the plus side and the minus side overlap with each other when the resolution is 200 μm and become 0, but the resolution is 50 μm.
Then, a space charge distribution can be obtained as a waveform as shown in FIG.

【0035】(実験例1)架橋剤としてジクミルパーオ
キサイド(DCP)を用いた架橋ポリエチレン製の絶縁
体試料(縦80mm、横80mm、厚さ3mm)の空間
電荷分布について図5に示す装置で計測した結果を図7
に示す。この計測の際、絶縁体試料の上下両面に、厚さ
3mmのエチレン共重合体からなる半導電層をプレス融
着により付着させ、この半導電層を介して電極を接触さ
せた。また、圧電素子は、厚さ28μmのポリフッ化ビ
ニリデンを用い、印加する高電圧パルスは−1kV、パ
ルス幅は10nsecとした。図7に示す結果から、こ
の絶縁体試料においては、絶縁体試料のマイナス側にプ
ラスの電荷蓄積が見られ、絶縁体試料のプラス側にマイ
ナスの電荷蓄積が見られるので、架橋剤分解残渣、即
ち、イオン性の不純物を有しているものと推定される。
(Experimental Example 1) Space charge distribution of an insulator sample (80 mm long, 80 mm wide, 3 mm thick) made of cross-linked polyethylene using dicumyl peroxide (DCP) as a cross-linking agent was measured using the apparatus shown in FIG. Figure 7 shows the measurement results.
Shown in At the time of this measurement, a semiconductive layer made of an ethylene copolymer having a thickness of 3 mm was adhered to both upper and lower surfaces of the insulator sample by press fusion, and the electrodes were brought into contact via the semiconductive layer. The piezoelectric element was made of polyvinylidene fluoride having a thickness of 28 μm, the applied high voltage pulse was −1 kV, and the pulse width was 10 nsec. From the results shown in FIG. 7, in this insulator sample, positive charge accumulation is seen on the minus side of the insulator sample, and minus charge accumulation is seen on the plus side of the insulator sample. That is, it is presumed to have ionic impurities.

【0036】次に、前記と同一組成を有する他の絶縁体
試料を前記と同等の手段でもって測定した結果を図8に
示す。図8に示す結果から、得られた電荷蓄積分布曲線
はいびつな波形を示し、絶縁体試料内部において弾性波
が反射または回折した結果による波形と思われる。よっ
て、この絶縁体試料には、弾性波を反射または回折する
マイクロクラックや繊維状の欠陥が存在しているものと
推定される。なお、図7と図8に示す絶縁体試料におい
て、仮に、異物や欠陥あるいはイオン性残渣が全く存在
しない場合は、電荷密度分布曲線が現われずに、電荷密
度0の値を維持する。
Next, FIG. 8 shows the result of measurement of another insulator sample having the same composition as above by the same means as above. From the results shown in FIG. 8, the obtained charge accumulation distribution curve shows a distorted waveform, which seems to be a waveform resulting from reflection or diffraction of an elastic wave inside the insulator sample. Therefore, it is presumed that the insulator sample has microcracks or fibrous defects that reflect or diffract elastic waves. In the insulator samples shown in FIGS. 7 and 8, if there is no foreign matter, defect, or ionic residue, the charge density distribution curve does not appear and the value of the charge density 0 is maintained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、絶縁体試料中を伝播する弾性波の反射や吸収などの
要因を取り除いて絶縁体試料が本来発生させる弾性波の
みを検出することにより、絶縁体試料本来の空間電荷分
布を求めることで、その電荷分布の解析から絶縁体試料
に含まれるイオン性不純物やマイクロボイドなどの欠
陥、繊維性不純物などの異物の存在を推定することがで
きる。例えば、絶縁体試料の負極側にプラスの電荷蓄積
が見られ、正極側にマイナスの電荷蓄積が見られると、
絶縁体試料内部にイオン性不純物の存在を推定すること
ができる。また、電荷分布が正極側あるいは負極側にか
かわらずにいびつな形状の波形を示すならば、絶縁体試
料の内部に弾性波を反射または回折する物質が存在して
いるものと推定することができ、絶縁体内部にマイクロ
ボイドなどの欠陥や繊維質の不純物が存在するものと推
定できる。
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to detect only the elastic waves originally generated by the insulator sample by removing factors such as reflection and absorption of the elastic waves propagating in the insulator sample. By calculating the original space charge distribution of the insulator sample, it is possible to estimate the presence of foreign substances such as defects such as ionic impurities and microvoids and fibrous impurities contained in the insulator sample from the analysis of the charge distribution. it can. For example, if positive charge accumulation is seen on the negative electrode side of the insulator sample and negative charge accumulation is seen on the positive electrode side,
The presence of an ionic impurity inside the insulator sample can be estimated. If the charge distribution shows a distorted waveform regardless of whether it is on the positive or negative side, it can be estimated that a substance that reflects or diffracts elastic waves exists inside the insulator sample. It can be estimated that defects such as microvoids and fibrous impurities exist inside the insulator.

【0038】また、絶縁体試料と電極との間に半導電層
を介在させると、直接電極を絶縁体試料に接触させた場
合とは異なり、絶縁体試料の表面部分で弾性波の反射を
起こさないので、反射による不用成分を含まない絶縁体
試料本来の空間電荷分布が得られる。更に、絶縁体試料
としてケーブル絶縁体を使用することもでき、この場合
にも中空の絶縁体試料中の欠陥や異物あるいはイオン性
不純物を空間電荷分布の波形から推定して検出すること
ができる。
Further, when a semiconductive layer is interposed between the insulator sample and the electrode, unlike the case where the electrode is directly contacted with the insulator sample, reflection of elastic waves occurs on the surface portion of the insulator sample. Therefore, the original space charge distribution of the insulator sample containing no unnecessary components due to reflection can be obtained. Further, a cable insulator can be used as the insulator sample. In this case, a defect, a foreign substance, or an ionic impurity in the hollow insulator sample can be detected by estimating from a space charge distribution waveform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明方法の実施に用いる空間電荷分布
測定装置の一例を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing an example of a space charge distribution measuring device used for carrying out the method of the present invention.

【図2】図2は図1に示す装置のAーA線に沿う断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 1, taken along line AA.

【図3】図3は発生された弾性波を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing generated elastic waves.

【図4】図4は入力する高電圧パルスと生じる弾性波と
検出信号を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an input high-voltage pulse, generated elastic waves, and a detection signal.

【図5】図5は本発明方法を実施する際に使用する空間
電荷分布測定装置の他の例を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a space charge distribution measuring device used when carrying out the method of the present invention.

【図6】図6は絶縁体試料に生じた電荷分布とその場合
に得られる波形を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a distribution of charges generated in an insulator sample and a waveform obtained in that case.

【図7】図7はイオン性不純物を含む絶縁体試料を試験
して得られた測定結果の一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of measurement results obtained by testing an insulator sample containing ionic impurities.

【図8】図8は欠陥や異物を含む絶縁体試料を試験して
得られた測定結果の一例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a measurement result obtained by testing an insulator sample including a defect and a foreign substance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料ケーブル、 2 内部導体、 3 内部半導電層、 4 ケーブル絶縁体、 5 外部半導電層、 8 直流電圧電源、 11 高電圧パルス発生器、 13 上部電極、 22 圧電素子、 33 コンピュータ、 40 絶縁体試料、 41 半導電層、 42 半導電層、 43 上部電極、 44 下部電極、 45 圧電素子、 1 sample cable, 2 inner conductor, 3 inner semiconductive layer, 4 cable insulator, 5 outer semiconductive layer, 8 DC voltage power supply, 11 high voltage pulse generator, 13 upper electrode, 22 piezoelectric element, 33 computer, 40 insulation Body sample, 41 semiconductive layer, 42 semiconductive layer, 43 upper electrode, 44 lower electrode, 45 piezoelectric element,

フロントページの続き (72)発明者 谷田 光隆 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 高橋 享 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 平4−52566(JP,A) 特開 平4−140670(JP,A) 特開 平5−196673(JP,A) 特開 平6−66877(JP,A) 特開 平6−74999(JP,A) 特開 平5−180896(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/12 G01N 29/16 Continued on the front page (72) Inventor Mitsutaka Yata 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Takahashi 1-5-1, Kiba, Koto-ku Tokyo References JP-A-4-52566 (JP, A) JP-A-4-140670 (JP, A) JP-A-5-196773 (JP, A) JP-A-6-66877 (JP, A) 6-74999 (JP, A) JP-A-5-180896 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 31/12 G01N 29/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁体試料の両側にこの絶縁体試料を挟
むように半導電層を設け、前記半導電層を介して一対の
電極を絶縁体試料に接続し、前記電極により高電圧パル
スを絶縁体に印加して弾性波を発生させ、前記半導電層
により電極と絶縁体試料との間の弾性インピーダンスを
調整して反射波を防止し、得られた弾性波を音響センサ
により計測し、この音響センサの出力信号に基づいて前
記絶縁体に蓄積された空間電荷分布を測定し、この空間
電荷分布の波形から絶縁体中の欠陥または不純物を検出
することを特徴とする絶縁体の欠陥または不純物の検出
方法。
1. A semiconductive layer is provided on both sides of an insulator sample so as to sandwich the insulator sample, a pair of electrodes are connected to the insulator sample via the semiconductive layer, and a high voltage pulse is applied by the electrodes. Applying to an insulator to generate an elastic wave, adjusting the elastic impedance between the electrode and the insulator sample by the semiconductive layer to prevent a reflected wave, and measuring the obtained elastic wave with an acoustic sensor, A space charge distribution accumulated in the insulator is measured based on an output signal of the acoustic sensor, and a defect or an impurity in the insulator characterized by detecting a defect or an impurity in the insulator from a waveform of the space charge distribution. How to detect impurities.
【請求項2】 絶縁体試料として、内部導体と内部半導
電層とを覆う中空のケーブル絶縁体を用い、前記内部導
体に接続した電極と、前記ケーブル絶縁体の外部に設け
られた外部半導電層を介して設けた電極との間に高電圧
パルスを印加してケーブル絶縁体の空間電荷分布を測定
し、この空間電荷分布の波形から絶縁体中の欠陥または
不純物を検出することを特徴とする請求項1記載の絶縁
体の欠陥または不純物の検出方法。
2. A hollow cable insulator covering an inner conductor and an inner semiconductive layer is used as an insulator sample, and an electrode connected to the inner conductor and an outer semiconductive member provided outside the cable insulator are used. A high voltage pulse is applied between the electrodes provided through the layer to measure a space charge distribution of the cable insulator, and a defect or impurity in the insulator is detected from a waveform of the space charge distribution. The method for detecting defects or impurities in an insulator according to claim 1.
【請求項3】 空間電荷分布として、絶縁体試料のマイ
ナス側にプラスの電荷蓄積が見られ、プラス側にマイナ
スの電荷蓄積が見られた場合に、イオン性不純物の存在
を推定し、空間電荷分布としていびつな形状の電荷分布
が見られた場合に欠陥や異物の存在を推定することを特
徴とする請求項1または2記載の絶縁体の欠陥または不
純物の検出方法。
3. As a space charge distribution, when a positive charge accumulation is seen on the minus side of the insulator sample and a negative charge accumulation is seen on the plus side, the presence of ionic impurities is estimated, and the space charge is estimated. 3. The method for detecting a defect or an impurity in an insulator according to claim 1, wherein the presence of a defect or a foreign substance is estimated when an irregularly shaped charge distribution is found as the distribution.
JP04555493A 1993-03-05 1993-03-05 Method for detecting insulator defects or impurities Expired - Fee Related JP3190158B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04555493A JP3190158B2 (en) 1993-03-05 1993-03-05 Method for detecting insulator defects or impurities

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04555493A JP3190158B2 (en) 1993-03-05 1993-03-05 Method for detecting insulator defects or impurities

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06258380A JPH06258380A (en) 1994-09-16
JP3190158B2 true JP3190158B2 (en) 2001-07-23

Family

ID=12722584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04555493A Expired - Fee Related JP3190158B2 (en) 1993-03-05 1993-03-05 Method for detecting insulator defects or impurities

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3190158B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5416938B2 (en) * 2008-09-09 2014-02-12 日東電工株式会社 Space charge distribution measuring apparatus, space charge distribution measuring method using the apparatus, and high temperature insulating material measured using the method
CN101949995B (en) * 2010-09-02 2012-09-12 浙江大学 Device for measuring distance of cable fault points
CN107247196B (en) * 2017-07-07 2023-04-07 西安交通大学 Multifunctional space charge measuring system and measuring method
CN111289570B (en) 2020-03-30 2021-02-26 天津大学 Component coating debonding nondestructive testing device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06258380A (en) 1994-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Imburgia et al. Review of space charge measurement systems: Acoustic, thermal and optical methods
CN107478728B (en) Nondestructive testing method for composite insulator
US6810743B2 (en) Non-destructive evaluation of wire insulation and coatings
Qaddoumi et al. Detecting defects in outdoor non-ceramic insulators using near-field microwave non-destructive testing
US9176025B2 (en) Apparatus and method of vibration testing for manufacturing defect detection in composite insulators
JP3190158B2 (en) Method for detecting insulator defects or impurities
JPH0640116B2 (en) Device for measuring space charge distribution of cable insulators
Harrold et al. Ultrasonic sensing of partial discharges within microfarad value AC capacitors
CN111678993B (en) Nondestructive testing system and method
Ekberg et al. Recent results in HV measurement techniques
Shiozawa et al. An experimental study on applicability of passive electric potential CT method to crack identification
JPH0666877A (en) Measuring device for insulating characteristic of insulator
JPH0545405A (en) Partial discharge measurement method of cable
CN114236275B (en) Nondestructive testing method for aging degree of composite insulator based on modulated photothermal radiation technology
Holé et al. Improvement of PEA signal analysis using simulations for complex geometry samples
JP2676557B2 (en) Method for detecting internal defects in polymer
JP2001041989A (en) Space charge measuring device
US20240159841A1 (en) Device and method for measuring space charge in an electric cable specimen
Gataullin Online Monitoring of the Porcelain Insulator Units State
JP2004198184A (en) Damage detection method of conductive structure, and electric signal line for damage detection
JP3104283B2 (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic sensor, and method and apparatus for measuring thickness of hole wall
Khayam et al. Design of UHF Sensors Best Placement in 70 KV GIS
Zahra et al. Two-dimensional Space Charge Measurement in Cable Joint Model Using the Pulsed Electroacoustic Method
McGrail et al. Acoustic and ultrasonic techniques for condition monitoring
JPH09257867A (en) Detection device for electric discharge

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees