JP7193244B2

JP7193244B2 - 標定システム

Info

Publication number: JP7193244B2
Application number: JP2018066448A
Authority: JP
Inventors: 健太田; 照嗣常陰; 拓也富澤
Original assignee: Toyota Motor Corp; Fujikura Dia Cable Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Fujikura Dia Cable Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-12-20
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019178872A

Description

本発明は、標定システムに関する。

従来、高圧ケーブルの絶縁が劣化した場合に、その劣化した場所の特定を行う故障点特定装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この故障点特定装置は、マーレーループ法を用いて故障点の場所を特定するように構成されており、直流電源と一対の可変抵抗と検流計とを備えている。直流電源は、一方端子が一対の可変抵抗の間に接続され、他方端子が接地されている。一対の可変抵抗は、一方端部が直流電源に接続されている。一方の可変抵抗の他方端部には、健全相の高圧ケーブルの導体の一方端部が接続されている。他方の可変抵抗の他方端部には、故障相の高圧ケーブルの導体の一方端部が接続されている。健全相の高圧ケーブルおよび故障相の高圧ケーブルは、同様に構成され、同じ長さを有する。故障相の高圧ケーブルは故障点を有し、故障点は地絡抵抗を介して接地されている。健全相の高圧ケーブルの導体の他方端部と、故障相の高圧ケーブルの導体の他方端部とが接続されている。検流計は、一対の可変抵抗の他方端部間に接続されている。

この状態では、一方の可変抵抗と、他方の可変抵抗と、健全相の高圧ケーブルの全長および故障相の高圧ケーブルの他方端部から故障点までの抵抗と、故障相の高圧ケーブルの一方端部から故障点までの抵抗とによってホイートストンブリッジ回路が構成される。そして、このホイートストンブリッジ回路に直流電源から直流電圧を印加し、検流計の検出値がゼロになる平衡状態になるように一対の可変抵抗の抵抗値が調整される。故障相の高圧ケーブルにおける故障点までの距離は、平衡状態になる一対の可変抵抗の抵抗値と、高圧ケーブルの長さとに基づいて算出される。

特開２００２－３３３４６１号公報

ここで、上記した従来の故障点特定装置では、故障点の場所を特定するときに、高圧ケーブルを非活線状態にする必要がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、高圧ケーブルが活線状態であっても、防食層の絶縁不良箇所の位置を標定することが可能な標定システムを提供することである。

本発明による標定システムは、高圧ケーブルの遮蔽層に接続される場合に交流接地するための交流接地部を含む標定装置と、高圧ケーブルの防食層に絶縁不良箇所があるか否かを診断する診断装置と、高圧ケーブルの遮蔽層の一方端部を診断装置または標定装置に接続するオーバーラップ接点式のリレーを含む切替装置とを備える。標定装置は、高圧ケーブルの遮蔽層の一方端部と接続され、高圧ケーブルの防食層に絶縁不良箇所がある場合に、その絶縁不良箇所の位置を通電下で標定するように構成されている。

このように構成することによって、高圧ケーブルが活線状態であっても、遮蔽層に発生する誘導電圧を交流接地部により抑制することができるので、防食層の絶縁不良箇所の位置を標定することができる。

本発明の標定システムによれば、高圧ケーブルが活線状態であっても、防食層の絶縁不良箇所の位置を標定することができる。

本実施形態による標定システムを示したブロック図である。図１の標定システムによって標定される高圧ケーブルを説明するための断面図である。図１の標定システムの切替装置を示した回路図である。図３の切替装置のリレーの動作を説明するためのタイミングチャートである。図１の標定システムの標定装置を示した回路図である。図５の標定装置の直流電源の出力電圧を説明するためのグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１～図５を参照して、本発明の一実施形態による標定装置３を備える標定システム１００について説明する。

標定システム１００は、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄ（図２参照）における絶縁不良箇所（故障点）の位置を活線状態（通電下）で標定するように構成されている。高圧ケーブル１５０は、たとえば、３本設けられ、６６００Ｖの三相交流を送電可能に構成されている。各高圧ケーブル１５０は、図２に示すように、導体１５０ａと、導体１５０ａの周囲を覆う絶縁層１５０ｂと、絶縁層１５０ｂの周囲を覆う遮蔽層（シールド）１５０ｃと、遮蔽層１５０ｃの周囲を覆う防食層（シース）１５０ｄとを含んでいる。各高圧ケーブル１５０は、同様に構成され、同じ長さを有する。

標定システム１００は、図１に示すように、切替装置１と診断装置２と標定装置３とを備え、切替装置１および診断装置２が配線４１を介して接続されるとともに、切替装置１および標定装置３が配線４２を介して接続されている。

切替装置１には、配線４３を介して高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの一方端部が接続されている。配線４３は３本設けられ、その３本の配線４３がそれぞれ３本の高圧ケーブル１５０に接続されている。この切替装置１は、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの一方端部を診断装置２または標定装置３に接続するために設けられている。具体的には、切替装置１は、図３に示すように、オーバーラップ接点式（ＭＢＢ接点式）のリレー１１を含み、そのリレー１１によって遮蔽層１５０ｃを診断装置２または標定装置３に接続するように構成されている。

リレー１１は、３本の配線４３と対応するように３つ設けられている。また、３つのリレー１１と対応するように配線４１および４２が３本ずつ設けられている。リレー１１は、配線４３に接続される共通端子１１ａと、配線４１に接続される常閉端子１１ｂと、配線４２に接続される常開端子１１ｃとを含んでいる。このリレー１１では、非作動時に、常閉端子１１ｂが共通端子１１ａに接触されるとともに、常開端子１１ｃが共通端子１１ａから離間されている。その一方、作動時には、常閉端子１１ｂが共通端子１１ａから離間されるとともに、常開端子１１ｃが共通端子１１ａに接触されている。このため、リレー１１の非作動時に、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃがリレー１１を介して診断装置２に接続され、リレー１１の作動時に、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃがリレー１１を介して標定装置３に接続されている。

また、リレー１１は、オーバーラップ接点式であり、作動状態が切り替えられる際に一時的に常閉端子１１ｂおよび常開端子１１ｃの両方が共通端子１１ａに接触されるように構成されている。図４に示すように、非作動状態から作動状態に切り替えられる場合には、常開端子１１ｃがオン（共通端子１１ａと接触）されてから、常閉端子１１ｂがオフ（共通端子１１ａから離間）されるようになっており、常閉端子１１ｂおよび常開端子１１ｃの両方がオンされるオーバーラップ期間Ｔ１が設定されている。また、作動状態から非作動状態に切り替えられる場合には、常閉端子１１ｂがオンされてから、常開端子１１ｃがオフされるようになっており、常閉端子１１ｂおよび常開端子１１ｃの両方がオンされるオーバーラップ期間Ｔ２が設定されている。すなわち、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの接続先が診断装置２と標定装置３との間で切り替えられる場合には、遮蔽層１５０ｃが一時的に診断装置２および標定装置３の両方に接続されるようになっている。

診断装置２は、図１に示すように、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があるか否かを活線状態で診断するために設けられている。この診断装置２は、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃと接地との間に直流電圧を印加して防食層１５０ｄの絶縁抵抗値を測定し、その絶縁抵抗値が所定値以下の場合に絶縁不良箇所があると診断するように構成されている。診断装置２は、たとえば、３本の高圧ケーブル１５０のそれぞれについて絶縁不良箇所の有無の診断を行うようになっている。

診断装置２には、切替装置１を介して遮蔽層１５０ｃに接続される場合に交流接地するための交流接地部（図示省略）が設けられている。この交流接地部は、たとえば交流接地用のコンデンサを含み、そのコンデンサの一方電極が配線４１に接続され、他方電極が接地されている。コンデンサは３つ設けられ、３つのコンデンサがそれぞれ３本の配線４１に対応するように設けられている。このため、診断装置２が切替装置１を介して遮蔽層１５０ｃに接続された場合には、遮蔽層１５０ｃが交流的に接地された状態になる。なお、コンデンサの静電容量は、遮蔽層１５０ｃの対地電圧を十分に低減させることが可能な値（たとえば１５０μＦ）に設定されている。

標定装置３は、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所がある場合に、その絶縁不良箇所の位置を活線状態で標定（特定）するために設けられている。この標定装置３は、絶縁不良箇所がある故障相の高圧ケーブル１５０と、絶縁不良箇所がない健全相の高圧ケーブル１５０とを用いて、マーレーループ法によって絶縁不良箇所の位置を標定するように構成されている。標定装置３は、図５に示すように、直流電源３１と、一対の可変抵抗３２ａおよび３２ｂと、検流計３３と、選択回路３４と、交流接地部３５とを含んでいる。

直流電源３１は、一方端子が可変抵抗３２ａおよび３２ｂの間に接続され、他方端子が接地されている。直流電源３１は、出力電圧が調整可能であり、故障相の高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄの絶縁抵抗値に応じて出力電圧が調整されるようになっている。

可変抵抗３２ａおよび３２ｂは、一方端部が直流電源３１に接続され、他方端部が選択回路３４に接続されている。検流計３３は、可変抵抗３２ａおよび３２ｂの他方端部間に接続されている。

選択回路３４は、３本の高圧ケーブル１５０の中から健全相の高圧ケーブル１５０を選択して可変抵抗３２ａに接続するとともに、３本の高圧ケーブル１５０の中から故障相の高圧ケーブル１５０を選択して可変抵抗３２ｂに接続するために設けられている。選択回路３４には、３本の配線４２が接続されるとともに、可変抵抗３２ａおよび３２ｂの他方端部が接続されている。すなわち、選択回路３４は、健全相の高圧ケーブル１５０に対応する配線４２を可変抵抗３２ａの他方端部に接続するとともに、故障相の高圧ケーブル１５０に対応する配線４２を可変抵抗３２ｂの他方端部に接続するようになっている。

交流接地部３５は、切替装置１を介して遮蔽層１５０ｃに接続される場合に交流接地するために設けられている。この交流接地部３５は、たとえば交流接地用のコンデンサ３５ａを含み、そのコンデンサ３５ａの一方電極が配線４２に接続され、他方電極が接地されている。コンデンサ３５ａは３つ設けられ、３つのコンデンサ３５ａがそれぞれ３本の配線４２に対応するように設けられている。このため、標定装置３が切替装置１を介して遮蔽層１５０ｃに接続された場合には、遮蔽層１５０ｃが交流的に接地された状態になる。なお、コンデンサ３５ａの静電容量は、遮蔽層１５０ｃの対地電圧を十分に低減させることが可能な値（たとえば１５０μＦ）に設定されている。

また、標定装置３による絶縁不良箇所の標定が行われる場合には、切替装置１により高圧ケーブル１５０が標定装置３に接続されている。また、健全相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの他方端部（配線４３が接続される側とは反対側の端部）と、故障相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの他方端部（配線４３が接続される側とは反対側の端部）とが接続される。このため、可変抵抗３２ａと、可変抵抗３２ｂと、健全相の高圧ケーブル１５０の全長および故障相の高圧ケーブル１５０の他方端部から絶縁不良箇所までの抵抗と、故障相の高圧ケーブル１５０の一方端部から絶縁不良箇所までの抵抗とによってホイートストンブリッジ回路が構成される。そして、このホイートストンブリッジ回路に直流電源３１から直流電圧を印加し、検流計３３の検出値がゼロになる平衡状態になるように一対の可変抵抗３２ａおよび３２ｂの抵抗値が調整される。故障相の高圧ケーブル１５０における絶縁不良箇所までの距離は、平衡状態になる一対の可変抵抗３２ａおよび３２ｂの抵抗値と、高圧ケーブル１５０の長さとに基づいて算出される。具体的には、以下の式（１）により算出される。

Ｌ_x＝（２×Ｒ_b×Ｌ）／（Ｒ_a＋Ｒ_b）・・・（１）
式（１）において、Ｌ_xは、故障相の高圧ケーブル１５０の一方端部から絶縁不良箇所までの距離であり、Ｌは、高圧ケーブル１５０の長さである。Ｒ_aは、平衡状態のときの可変抵抗３２ａの抵抗値であり、Ｒ_bは、平衡状態のときの可変抵抗３２ｂの抵抗値である。

－標定システムの動作例－
次に、図１～図６を参照して、本実施形態による標定システム１００の動作例について説明する。

まず、標定システム１００（図１参照）では、切替装置１のリレー１１（図３参照）が非作動状態であり、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃ（図２参照）が診断装置２（図１参照）に接続されている。この状態で、診断装置２により、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄ（図２参照）に絶縁不良箇所があるか否かが活線状態で診断される。すなわち、診断装置２による診断は、高圧ケーブル１５０が通電された状態で行われる。なお、診断装置２には交流接地部が設けられており、遮蔽層１５０ｃが交流的に接地されている。この診断装置２による診断は、所定の時間間隔毎（たとえば１日に１回）に行われる。

具体的には、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃと接地との間に直流電圧が印加され、防食層１５０ｄの絶縁抵抗値が測定される。そして、その絶縁抵抗値が所定値以下の場合に絶縁不良箇所があると診断される。この診断は、たとえば、３本の高圧ケーブル１５０に対してそれぞれ行われる。

そして、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があると診断された場合には、切替装置１のリレー１１が作動状態に切り替えられ、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃが標定装置３（図５参照）に接続される。ここで、リレー１１がオーバーラップ接点式（図４参照）であることから、切り替えの際に遮蔽層１５０ｃが一時的に非接地状態にならないようになっている。

標定装置３では、選択回路３４により、健全相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃが可変抵抗３２ａに接続され、故障相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃが可変抵抗３２ｂに接続される。具体的には、健全相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの一方端部が、配線４３、リレー１１、配線４２および選択回路３４を介して可変抵抗３２ａの他方端部に接続される。故障相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの一方端部が、配線４３、リレー１１、配線４２および選択回路３４を介して可変抵抗３２ｂの他方端部に接続される。また、健全相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの他方端部と、故障相の高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃの他方端部とが接続される。すなわち、標定装置３では、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃを用いて標定するようになっている。

そして、標定装置３により、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄにおける絶縁不良箇所の位置が活線状態で標定される。すなわち、標定装置３による標定は、高圧ケーブル１５０が通電された状態で行われる。なお、標定装置３には交流接地部３５が設けられており、遮蔽層１５０ｃが交流的に接地されている。

具体的には、直流電源３１により可変抵抗３２ａおよび３２ｂの間に直流電圧が印加される。この直流電源３１の出力電圧は、故障相の高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄの絶縁抵抗値に応じて調整される。この絶縁抵抗値は診断装置２によって測定された値である。具体的には、図６に示すように、絶縁抵抗値がＲ１未満の場合には、出力電圧値がＶ１に設定され、絶縁抵抗値がＲ１以上Ｒ２未満の場合には、出力電圧値がＶ１よりも大きいＶ２に設定され、絶縁抵抗値がＲ２以上の場合には、出力電圧値がＶ２よりも大きいＶ３に設定される。たとえば、Ｒ１が１ＭΩであり、Ｒ２が２ＭΩであり、Ｖ１が５０Ｖであり、Ｖ２が１００Ｖであり、Ｖ３が１５０Ｖである。これにより、測定電流（絶縁不良箇所において地絡抵抗を介して接地に流れる漏れ電流）を適切にすることが可能である。

そして、検流計３３の検出値がゼロになるように可変抵抗３２ａおよび３２ｂの抵抗値が調整される。すなわち、ホイートストンブリッジ回路が平衡状態になるように可変抵抗３２ａおよび３２ｂの抵抗値が調整される。次に、ホイートストンブリッジ回路が平衡状態になると、上記した式（１）を用いて故障相の高圧ケーブル１５０における絶縁不良箇所までの距離が算出される。

－効果－
本実施形態では、上記のように、標定装置３が交流接地部３５を備えることによって、高圧ケーブル１５０が活線状態であっても、遮蔽層１５０ｃに発生する誘導電圧を交流接地部３５により抑制することができるので、防食層１５０ｄの絶縁不良箇所の位置を標定することができる。

また、本実施形態では、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があるか否かを活線状態で診断する診断装置２と、高圧ケーブル１５０の遮蔽層１５０ｃを診断装置２または標定装置３に接続する切替装置１とを設けることによって、診断装置２により高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があるか否かを活線状態で診断し、防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があると診断された場合に、高圧ケーブル１５０を非活線状態にすることなく、切替装置１により接続先を切り替えて標定装置３による絶縁不良箇所の位置の標定を行うことができる。ここで、絶縁不良箇所の絶縁不良の程度は温度や湿度等によって日々変動するが、本実施形態では、防食層１５０ｄに絶縁不良箇所があると診断されると接続先が切り替えられ、その絶縁不良箇所の位置が標定されるので、時間の経過に伴う絶縁不良の回復によって標定できなくなることが抑制される。その結果、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄに絶縁不良箇所がある場合に、その絶縁不良箇所の位置を適切に標定することができる。

また、本実施形態では、切替装置１がオーバーラップ接点式のリレー１１を含むことによって、リレー１１が切り替えられる際に遮蔽層１５０ｃが一時的に非接地状態になるのを抑制することができる。すなわち、リレー１１の切替前後において遮蔽層１５０ｃが交流的に接地された状態を保つことができるので、安全性の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、故障相の高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄの絶縁抵抗値に応じて直流電源３１の出力電圧を調整することによって、測定電流を適切にすることができる。

－他の実施形態－
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、切替装置１と診断装置２と標定装置３とを備える標定システム１００の標定装置３に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、切替装置および診断装置が設けられていない単体の標定装置に本発明を適用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、高圧ケーブル１５０の防食層１５０ｄの絶縁抵抗値に応じて出力電圧が調整される例を示したが、これに限らず、高圧ケーブルの防食層の絶縁抵抗値にかかわらず出力電圧が一定であってもよい。

また、上記実施形態では、一対の可変抵抗３２ａおよび３２ｂが設けられる例を示したが、これに限らず、一対の可変抵抗に代えて、直流電源に接続される摺動端子を有する可変抵抗が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、配線４２と接地との間に１つのコンデンサ３５ａが設けられる例を示したが、これに限らず、配線と接地との間に複数のコンデンサが並列に設けられていてもよい。

本発明は、高圧ケーブルの防食層における絶縁不良箇所の位置を標定する標定システムに利用可能である。

１切替装置
２診断装置
３標定装置
１１リレー
３５交流接地部
１００標定システム
１５０高圧ケーブル
１５０ｃ遮蔽層
１５０ｄ防食層

Claims

高圧ケーブルの遮蔽層に接続される場合に交流接地するための交流接地部を含む標定装置と、
前記高圧ケーブルの防食層に絶縁不良箇所があるか否かを診断する診断装置と、
前記高圧ケーブルの遮蔽層の一方端部を前記診断装置または前記標定装置に接続するオーバーラップ接点式のリレーを含む切替装置とを備え、
前記標定装置は、前記高圧ケーブルの遮蔽層の一方端部と接続され、前記高圧ケーブルの防食層に絶縁不良箇所がある場合に、その絶縁不良箇所の位置を通電下で標定するように構成されていることを特徴とする標定システム。