JPH01257279A - ケーブル診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、電カケープルの絶縁劣化等を診断するケーブ
ル診断装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 電カケープルの絶縁体には高電圧が印加され、その絶縁
体の一部に何らかの欠陥があると、その部分に電界が集
中し絶縁劣化が促進される。この絶縁劣化が進行すれば
、いわゆる絶縁破壊等の事故につながる。そのため、電
カケープルの導体と外部遮蔽体との間に高電圧を印加し
、直流漏れ電流を測定することにより絶縁劣化の診断を
行なっている。

又、一方、このような局部的な劣化でなくケーブル全長
に渡る絶縁体の劣化については、誘電正接（ｔａｎδ）
を測定することによってその診断が行なわれている。例
えば被診断ケーブルの導体と外部遮蔽体との間に印加さ
れる印加電圧を測定し、その一方でこの印加電圧により
被診断ケーブルに充電される充電電流を測定し、印加電
圧と充電電流との位相差からｔａｎδを求めるようにし
ている。

ところで、上記のようなｔａｎδの測定は、いわゆる活
線状態で診断を実施できるという利点がある反面、ケー
ブル全長に渡る絶縁劣化の診断には有効であるが、局部
的な劣化についてはそれを検出することが難しいという
問題がある。これは、たとえ局部的に劣化した部分のｔ
ａｎδが大きくなったとしても、健全部のｔａｎδが小
さいため、被診断ケーブル全体としてはｔａｎδが小さ
くなってしまうことによる。

これに対して、直流漏れ電流を測定する方法は、局部的
な劣化部分があっても直ちにそれを検出することができ
るという利点がある反面、活線状態ではその測定が不可
能であるという問題があった。

（発明の目的） 本発明は以上の点に着目してなされたもので、活線状態
でケーブルの誘電正接と静電容量とを測定し、更にその
測定結果に基づいて損失抵抗を演算し、ケーブル全長に
渡る絶縁劣化と局部的な絶縁劣化の双方を診断すること
ができるケーブル診断装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の概要） 本発明のケーブル診断装置は、被診断ケーブルに印加さ
れる印加電圧を測定する電圧測定部と、前記被診断ケー
ブルに充電される充電電流を測定する電流測定部と、前
記充電電流を前記印加電圧と同相分及びπ／２進相分に
分けて検出する位相差別検出部と、この位相差別検出部
の出力に基づいて前記被診断ケーブルの誘電正接と静電
容量とを演算する第１の演算部と、この第１の演算部の
出力に基づいて前記被診断ケーブルの損失抵抗を演算す
る第２の演算部とを備えたことを特徴とするものである
。

（発明の実施例） く装置のブロック構成〉 第１図は、本発明のケーブル診断装置の実施例を示すブ
ロック図である。

図において、被診断ケーブル１の導体２には電源１３が
接続されて交流高電圧が印加されており、接地線３には
変流器（ＣＴ）４が取り付けられている。そして、被診
断ケーブル１の導体２には電圧測定部５が接続され、変
流器４には電流測定部６が接続されている。

電圧測定部５及び電流測定部６の出力は位相差別検出部
７に入力し、位相差別検出部７の出力は第１の演算部８
に入力するよう結線されている。

この第１の演算部８は位相差別検出部７の出力に基づき
ｔａｎδ９及び静電容量１ｏを演算する演算部であり、
その演算結果が第２の演算部１１に入力するよう結線さ
れている。そして第２の演算部１１は、第１の演算部８
の演算したｔａｎδと静電容量とから損失抵抗１２を演
算するよう構成されている。

上記ブロック図において、変流器４は、例えば図示しな
いトロイダルコイルに接地線３を貫通させ、そのトロイ
ダルコイルに巻回した２次コイルの誘導電流により、被
測定電流に対応する検出信号を取り出す既知の構成のも
のである。電圧測定部５は、抵抗やコンデンサ等から成
る分圧器によって高電圧を分圧し、被診断ケーブル１の
導体２に印加される印加電圧を測定する既知の電圧測定
回路から構成される。電流測定部６は、変流器４の出力
を受は入れて、接地線３に流れる被診断ケーブル１の充
電電流を測定する既知の電流測定回路から構成される。

位相差別検出部７は、電流測定部６の求めた充電電流を
電圧測定部５で求めた印加電圧と同相分及びπ／２進相
分に分けて検出する回路である。

電流を電圧の位相差別に検出する回路は、既知の種々の
文献により公知であり、その具体的な回路の紹介は省略
する。第１の演算部８は、充電電流のうち印加電圧と同
相分とπ／２進相分をもとにｔａｎδ（印加電圧と充電
電流の位相差）を演算する回路で、これは例えばマイク
ロプロセッサ等により構成される。

ところで、欠陥のないケーブルは、理想的なコンデンサ
と仮定することができるから、その印加電圧と充電電流
との位相差はπ／２になるはずである。これに対して、
実際のケーブルは、例えば、理想コンデンサＣと並列等
価抵抗Ｒａｃとの並列回路とみなすことができる。従っ
て、この並列等価抵抗Ｒａｃの分だけ充電電流ベクトル
に遅れが生じる。この原理から、印加電圧及び充電電流
の位相差に基づいて被診断ケーブルのｔａｎδを演算で
求めることができる。又、同時に、充電電流の大きさか
ら被診断ケーブルの静電容量を求めることができる。こ
こまでの機能は、例えば市販のショウチエッカＴＤ　（
昭和電線電纜社製活線ｔａｎδ測定器）等により、既に
知られている。

さて、本発明の装置においては、更にこのｔａｎδ９及
び静電容量１ｏを用いて、第２の演算部１１において次
のような演算を行なう。

先ず、ケーブルの等価回路は、先に説明したように、理
想コンデンサＣと並列等価抵抗Ｒａｃとの並列回路で表
わすことができる。このことから、その並列抵抗Ｒａｃ
は次の（１）式を演算することにより求めることができ
る。

Ｒａｃ＝１／ωｃ　ｔａｎδ　・（１）一方、ケーブル
は理想コンデンサＣと等価直列抵抗Ｒａｃ’　との直列
回路として表わすこともできる。絶縁体の等価回路を表
わす場合に、上記２種の等価回路は、それぞれ外部条件
等に応じて種々使い分けられている。この直列回路を等
価回路とみた場合、直列等価抵抗Ｒａｃ’は次の（２）
式によって求めることができる。

Ｒａｃ’　＝　ｔａｎδ／ωｃ　　−（２）上記（１）
あるいは（２）のいずれの式を用いた場合にも、それぞ
れ簡単な演算により損失抵抗１２を求めることができる
。第２の演算部１１は、このような演算を行なうマイク
ロプロセッサ等から成る回路である。

〈絶縁劣化判定〉 さて、本発明のケーブル診断装置は、第１図に示したよ
うな回路を用いてｔａｎδ９、静電容量１０及び損失抵
抗１２を求め、第２図に示したような方法によってケー
ブルの絶縁劣化診断を行なう。第２図は、ｔａｎδを横
軸に％単位で表わし、Ｒａｃを縦軸にＭΩ単位で表わし
たグラフである。

先ず、第２図のグラフに示すように、　ｔａｎδが一定
以上、例えば３％以上になった場合には、そのケーブル
は全体的に絶縁劣化しているとみなし不良と判断する。

又、損失抵抗が１０ＭΩ以下の場合には、やはり局部的
に著しい絶縁劣化が生じているとして不良品と判断する
。即ち、たとえｔａｎδが小さい場合であっても損失抵
抗Ｒａｃが低い値の場合は不良と判断し、損失抵抗Ｒａ
ｃが高い値を示してもｔａｎδが大きい場合にはやはり
不良品と判断する。

一方、ｔａｎδが例えば０．１％以下であり損失抵抗が
３１８ＭΩ以上である場合には、ケーブルを良品とみな
す。そして、上記良品と不良品との間に挟まれた、グラ
フ中の注意と付した領域のデータを示したものについて
は、その後の診断を頻繁に行なう等の注意的な対策を講
じることにする。

以上のように本発明の装置は、　ｔａｎδと静電容量を
求めるのみならず、これらの関係から損失抵抗を求め、
　ｔａｎδと損失抵抗との関係により被診断ケーブルの
絶縁劣化を判断している。このようにすれば、ケーブル
の絶縁劣化を全長に渡るものも局部的なものも合せて総
合的に判断することができる。もちろん、第１図のよう
な装置を用いた測定は、活線状態においての診断が可能
である。

〈実際の診断装置〉 第３図に、本発明のケーブル診断装置を実用化した具体
的な装置の正面図を図示した。

図において、ケース２０には本発明のケーブル診断装置
のアセンブリが収容されている。即ち、このケース２０
に、診断に必要な一切の機材が収容されている。

先ず、その中央には、活線損失抵抗測定器という表示が
された制御パネル２１が正面を向いて配置されている。

又、この測定器の上方の空間には、バッテリイ収納部２
２と、変流器（ＣＴ）収納部２３と、分圧器収納部２４
とが設けられている。又、右側の空間には、付属リード
線収納部２５が設けられている。

測定器の制御パネル２１には、その左上部分に、第１図
に示した被診断ケーブル１の導体２の印加電圧測定用の
接続端子３０が設けられている。ここには、分圧器収納
部２４に収納した分圧器が接続され、第１図に示した電
圧測定部５へ印加電圧測定用の信号が送り込まれること
になる。

又、パネル２１の左中央には、第１図に示した変流器４
の接続用の端子３１が設けられている。更に、その下側
には、測定器の接地をとるための端子３２と外部電源接
続用の端子３３が設けられている。外部電源接続用の端
子３３は、バッテリイ収納部２２に設けられたバッテリ
イを使用しない場合に使用され、商用電源やカーバッテ
リイ等をここへ接続することになる。

又、パネル２１の中央上部には、損失抵抗１２と、ｔａ
ｎδ９と、静電容量１０とを表示する表示板３４が設け
られている。この表示板３４は、例えば液晶表示板等か
ら構成される。又、その右側には、先に第２図で示した
ようなケーブルの良・不良を判定した結果を表示する表
示部３５が設けられている。その表示は、例えば発光ダ
イオード等から構成される３つのランプにより行なわれ
る。

又、その下側には、本装置の動作電源電圧を表示する表
示部３６、及び電圧チエツク用の押しボタン３７が設け
られている。

又、パネル２１の右隅には、測定開始を指示するための
測定スイッチ３８、及び測定準備ＯＫを表示する準備Ｏ
Ｋクランプ９と、この装置の電源を投入するための電源
表示ランプ内蔵電源スィッチ４０．及びヒユーズ４１と
が設けられている。

〈診断作業のフローチャート〉 次に、第４図を用いて、第３図で説明したような装置を
使用した実際のケーブルの診断作業の流れを説明する。

第４図は、その作業のフローチャートである。

先ず、作業開始にあたって電源スィッチ４０が投入され
る（ステップＳＬ）と同時に内蔵された電源表示ランプ
が点灯する（ステップＳ２）。次に、いわゆる装置のウ
オームアツプを待つための時間計測が行なわれる（ステ
ップＳ３）。そして、装置のウオームアツプが完了する
までの時間を１０分と設定し、１０分経過したか否かの
判断が行なわれる（ステップＳ４）。１０分が経過する
と、測定準備ＯＫクランプ９が点灯する（ステップＳ５
）。ここで測定スイッチ３８をオンすると（ステップＳ
６）、そのスイッチに内蔵された測定ランプが点灯する
（ステップＳ７）。この場合、測定スィッチ３８自体が
発光する。これによって、第１図に示した電圧測定部５
と電流測定部６の出力を位相差別検出部７が受は入れる
（ステップＳ８）。次に、第１の演算部８がｔａｎδ９
及び静電容量１０の演算を実行して、その結果が第３図
に示した表示パネル３４に表示される（ステップＳ９）
。ここで、変流器４（第１図）の、いわゆる巻き線比の
選択が適当か否かが判断される（ステップ５ＩＯ）。変
流器は、例えば１：１あるいは１：１０の２種の巻き数
比が選択できるものとする。この選択ミスが生じた場合
、電流測定部６の測定値はスケールオーバーしたり小さ
すぎることによって正確な測定ができなくなる。そこで
、第３図に示した表示パネル３４に表示される数値を、
予め定められた所定の異常値とすることによって異常表
示（ａ）を行ない（ステップ５ｌｌ）、いったん測定を
終了する。即ち、ステップＳ２２で測定スイッチ３８を
オフ（ＯＦＦ　）し、測定作業をいったん終了する。こ
の場合には、変流器４の巻き数比を選択し直した上で、
再度ステップＳ６から測定を再開することになる。

一方、変流器４の巻き数比の選択が適当である場合には
、ステップＳ１２に向かう。ここでは、ｔａｎδ９と静
電容量１ｏの測定開始から２分経過したか否かの判断が
行なわれる（ステップ５１２）。この実施例の装置は、
位相差別検出部７において自動平衡回路（先に説明した
ショウチエッカＴＤに内蔵）を作動させ、回路がバラン
スしたところでｔａｎδを求めることになる。従って、
バランスするまで、ステップＳ８からステップＳ１４の
ループを繰り返すことになるが、測定開始から２分経過
してのそのバランスが得られない場合には、測定器の内
部故障等があったものとして異常表示（Ｃ）が行なわれ
る（ステップ５１３）。この表示方法及び終了に至る過
程は、先のステップＳｌｌの場合と同様である。一方、
測定器のバランスが得られた場合（ステップ５１４）、
測定器内部に設けられた自己診断機能によって、測定器
各部が正常に動作しているかどうかのチエツクが行なわ
れる（ステップＳｌ　５）。

この自己チエツクの結果をもとに、測定器が正常である
か否かが判断され（ステップ５１６）、異常であれば、
再び表示パネル３４を利用してステップＳｌｌと同様の
異常表示（ｂ）を行ない（ステップ５１７）、測定を終
了する。

一方、測定器が正常であると判断された場合には、その
とき表示パネル３４に表示したｔａｎδと静電容量が有
効になり、第１図に示した第２の演算部１１において、
損失抵抗１２の計算が実行される（ステップ３１８）。

そして、損失抵抗データが第２図に示した表示パネル３
４に表示される（ステップ５１９）。その後、第２図に
示したグラフに基づいて劣化判定が行なわれ（ステップ
５２０）、その判定結果が第３図に示した表示パネル３
５に表示され、判定結果ランプの３つのうちの１つが点
灯する（ステップ５２１）。尚、この判定動作は第１図
に図示しないマイクロプロセッサ等から成る判定回路に
より実行されるものとする。

以上の処理によってケーブルの診断作業が終了し、測定
スイッチ３８のオフ（ステップ５２２）及び電源スィッ
チ４０のオフ（ステップ５２３）により全ての処理が終
わる。

本発明のケーブル診断装置は以上の実施例に限定されな
い。

第１図に示した第１の演算部８と第２の演算部１１とは
、それぞれ一体に構成された１つのマイクロプロセッサ
等から構成されても良く、又、第３図の装置に設けた表
示パネルやボタン等は、必要に応じて適宜増設し、ある
いは省略して差し支えない。

（発明の効果） 以上説明した本発明のケーブル診断装置によれば、活線
状態で被診断ケーブルに印加される印加電圧とその充電
電流とを測定し、ｔａｎδ、静電容量及び損失抵抗を演
算によって求めるようにしたので、ケーブル全体に渡る
絶縁劣化も局部的な絶縁劣化も、送電を停止することな
く直ちに診断することができる。従って、ケーブルの絶
縁劣化判定。

の信頼性が向上し、又、ケーブル線路の絶縁破壊事故等
の未然防止に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のケーブル診断装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図はその絶縁劣化判定方法を示す説明図、
第３図は本発明のケーブル診断装置の具体的な実施例を
示す正面図、第４図はその使用方法を説明するフローチ
ャートである。 Ｌ　−−−一−−−−−−被診断ケーブル、２−一−−
−−−−−−導体、 ３−−−−−一−−−−接地線、 ４−−−−−−−一−−変流器、 ５−−−−−−一−−−電圧測定部、 ６−−−−−−−−−−電流測定部、 ７−−−−−−−−−−位相差別検出部、８−−−−−
−一−−−第１の演算部、９−−−−−−−−−一誘電
正接ｔａｎδ、１０−−一一−−−−−静電容量、 １１−−−一−−−−−第２の演算部、１２−−−−−
−−−一損失抵抗、 １３−一−−−−−−−電源。 （（ｔ！！１名〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被診断ケーブルに印加される印加電圧を測定する電圧測
   定部と、前記被診断ケーブルに充電される充電電流を測
   定する電流測定部と、前記充電電流を前記印加電圧と同
   相分及びπ／２進相分に分けて検出する位相差別検出部
   と、この位相差別検出部の出力に基づいて前記被診断ケ
   ーブルの誘電正接と静電容量とを演算する第１の演算部
   と、この第１の演算部の出力に基づいて前記被診断ケー
   ブルの損失抵抗を演算する第２の演算部とを備えたこと
   を特徴とするケーブル診断装置。