JPH02162267A - Ｃｖケーブルの水トリー電流検出方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、活線状態でＣＶケーブル（架橋ポリエチレ
ン絶縁ビニールシースケーブル）の絶縁劣化に基づいて
発生する水トリ−電流を測定するのに好適のＣＶケーブ
ルの水トリ−電流検出方法に関し、さらに詳しくは、Ｃ
Ｖケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接
地線交流電流を用いて迷走電流を求め、接地線に流れる
総直流成分から迷走電流を差し引くことにより水トリ−
電流を求めるＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法に関
する。

（従来の技術） 第６図、第７図に示すように、たとえば、ＣＶケーブル
１は、導体２を内部半導転層３で被覆し、外部半導伝Ｊ
Ｊ　４と内部半導転層３との間に絶縁体としての架橋ポ
リエチレン５を介在させ、外部半導転層４を遮蔽銅テー
プ６により被覆してシールドし、その遮蔽銅テープ６に
押さえ布７を巻き、その押さえ布７を絶縁ビニールシー
ス８により被覆して形成されている。なお、ＣＶケーブ
ル１には第８図に示すように遮蔽銅テープ６までを一体
化した構成体を３個設け、その遮蔽銅テープ６を互いに
接触させてその３個の構成体に押さえ布７を巻いて、そ
の押さえ布７を絶縁ビニールシース８により被覆したｃ
ｖケーブルであるいわゆるトリプレックス形のＣＶケー
ブル（ＣＶ　Ｔ　）もある。

符号９は介在物を示す。

このＣＶジグ−ル１はそれが絶縁劣化すると、第６図に
示すように水トリ−電ＭＩ　Ｉ　＋が発生する。

この第９図に示す例は、遮蔽銅テープ６の側か＋電位、
導体２の側が一電位である。また、水トリ−電流工１は
図面に示す方向と逆方向に流れる場合モアル、この水ト
リ−電流工１を測定するために、第１０図に示すように
、高圧配電線１ｏに一例が接続されかつ他側が負荷に接
続されたｃｖケーブル１の他側の遮蔽銅テープ６から接
地線１１を引き出し、その接地線１１の途中に絶縁劣化
関係量としての水トリ−電流１１を測定するための測定
器１２を接続する。この測定器１２は検出抵抗１３と交
流電流ｌ１１ｃを除去するためのフィルタを有する増幅
器１４および記録装置１５とから概略構成される。

ところが、絶縁ビニールシース８と大地との間には電池
作用起電力２審があり、またＧ　Ｐ　Ｔ　１６の接地線
１７と大地との間には系統負荷のアンバランスによる商
用周波起電力Ｅ＾Ｃがあり、ざらにＧＰＴｌＢの接地部
分には電池作用起電力Ｅεがある。この状態を等価回路
で示したのが第１１図である。この第１１図において、
Ｒ１はＣＶケーブル１の架橋ポリエチレン５の部分の絶
縁抵抗、Ｒ−は絶縁ビニールシース８の部分のシース抵
抗であり、起電力Ｅ１、絶縁抵抗Ｒ１と並列にコンデン
サＣ１があると考えられ、電池作用起電力Ｅｌ、シース
抵抗Ｒ＄と並列にコンデンサＣ＄があると考えられる。

これらの起電力Ｅ＄、ＥＥ、　　ＥＩＩＣがあると、迷
走電流工＄、ＩＥ、交流電流１１１ｅが発生し、迷走電
流■＄、ＩＥが総直流電流成分工として水トリ−電流工
１と共に測定器１２に流れることになる。その第１１図
に示す等価回路を総直流電流成分工のみに着目して、書
き換えて表現した等価回路が第１２図である。

その第１２図には、総直流電流成分としての迷走電流Ｉ
ｓ、工εが水トリ−電流Ｉ＋と共に流れている状態が示
されている。この迷走電流工＄、ＩＥは抵抗Ｒ＄、Ｒｔ
と電池作用起電力Ｅ＠、Ｅｔによって定まるものである
が、迷走電流工εは測定器１２と大地との間の接地線１
１ａをＧ　Ｐ　Ｔ　１６の接地線１７と共用化すること
により除去できる。そこで、迷走電流Ｉｓについて考え
ると、水トリ−電流Ｘ＋の起電力Ｅ１は通常数１０ボル
ト程度以下、電池作用起電力Ｅ雪、ＥＥは０．５ボルト
程度以下である。また、絶縁抵抗Ｒ署は数十刃ＭΩ、シ
ース抵抗Ｒ＄は通常絶縁抵抗より小さく、シース抵抗Ｒ
ｓが２００ＭΩ以上であると迷走電流工＄は２．５ナノ
アンペア以下であり、これに対して劣化したケーブルで
は水トリ−電流工１は１０ナノアンペア程度はあるので
、通常の条件下では迷走電流工＄を考慮しなくともよい
が、シース抵抗Ｒ＠は環境条件その他によって大きく変
動し、シース抵抗Ｒ＄が２００ＭΩ以下になると相対的
に迷走電流Ｉｓの寄与する割合が大きくなる。なお、第
１０図において、１８は電源、１９はｃｖケーブル１の
一側の遮蔽鋼テープ６から引き出された接地線、２０′
は測定時に開放するスイッチである。

（発明が解決しようとする課題） 従って、従来の直流成分のみを検出する測定器１２を用
いてＣＶケーブル１の絶縁劣化による絶縁破壊事故を未
然に防止するために、ＣＶケーブル１の絶縁劣化に基づ
く水トリ−電流Ｉ＋を検出するＣＶケーブルの水トリ−
電流検出方法（たとえば、特開昭５９−２０２０７５号
公報）では、迷走電流１寥を測定しているのか水トリ−
電流工１を測定しているのか識別できなくなる。

このような場合、迷走電流ｒｓに影響を受けるこトナく
水トリ−電流工１を測定できる方法があれば好ましい。

そこで、ＣＶケーブル１の遮蔽銅６から引き出された接
地線１１に流れる接地線交流電流ｌｌＩｃを利用してＣ
Ｖケーブル１の水トリ−電流ｌ−を測定する方法が提案
されている。ところが、ＣＶケーブル１の各相を一括し
て水トリ−電流工１を測定するものとすると、各相毎の
水トリ−電流１１が打ち消し合って、劣化した相の水ト
リ−電流１番を正確に検出できない不具合がある。

そこで、各相毎にＣＶケーブル１の水トリ−電流１＋を
測定することが望ましいが、各相毎にＣＶケーブル１の
水トリ−電源１１を測定する場合、接地線１１に流れる
接地線交流電流Ｉ６Ｃが数ｍＡ程度番こ達し、これに対
し迷走電流！雲は数ｎＡ〜数μＡ程度であるので、迷走
電流Ｉ＄を正確に測定できなり１不興合がある。

この発明は、上記観点から為されたもので、ＣＶケーブ
ルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接地線交流
電流を利用して、各相毎にＣＶケーブルの水トリ−電流
を測定する場合に、精度よく接地線交流電流に含まれて
いる迷走電流を検出でき、もって、正確に水トリ−電流
を測定することのできる新規なＣＶケーブルの水トリ−
電流検出方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明のＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法は、Ｃ
Ｖケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接
地線交流電流であって迷走電流と水トリ−電流とからな
る総直流成分を含んだ接地線交流電流が前記ＣＶケーブ
ルに接続された高圧配電線に基づく交流電流により打ち
消される方向に、前記接地線交流電流と前記ＣＶケーブ
ルに接続された高圧配電線に基づく交流電流とを合成し
て合成交流電流を生成し、該合成交流電流に基づき前記
迷走電流を求め、前記総直流成分から前記迷走電流を差
し引くことにより、水トリ−電流を測定することを特徴
とする。

（実施例） 以下に、この発明に係るＣ■ケーブルの水トリ−電流検
出方法を図面を参照しつつ説明する。

第１図において、符号２０は測定器である。この測定器
２０は、接地線交流電流検出部２１と直流成分電流検出
部２２と、９０度移相回路２３とを有する。接地線交流
電流検出部２１は入力端子２１ａ、２１ｂを有し、直流
成分電流検出部２２は入力端子２２ａ、２２ｂを有する
。その入力端子２１ａは遮蔽銅６から引き出された接地
線１１に接続され、入力端子２２ｂはスイッチ２４を介
して接地線１１に接続され、入力端子２１ｂ、２２ａは
接地線１１ａを介してアースされている。

接地線交流電流検出部２１には、第２図に示す接地線交
流電流１１１１ｅが入力される。この接地線交流電７Ｊ
Ｅ１１１８のマキシマム部分とミニマム部分とには、水
トリ−電流ＩＩが高調波成分として現われる。この高調
波成分は上側交流波形部と下側交流波形部とで非対称で
ある。水トリ−電流工１は高圧配電線１０の交流印加電
圧に対して非線形であり、かつ、極性によって差がある
からである。すなわち、高圧配電線ｌＯの交流印加電圧
の上昇に伴って水トリ−電源工１は大きくなり、また、
その流れる方向が定まっているからである。一方、迷走
電流ＩＩは測定器２０の基準ゼロに２に対する交流電涼
工ＩＩＣのシフト分として現われる。ここで、基準ゼロ
に２は測定器２０をゼロ調整してセットしておくもので
ある。

９０度移相回路２３は分圧器２４に接続されている。

ここでは、相Ｒ，に関する水トリ−電流工１を測定する
ものとして、相Ｒ＋の高圧配電線１０゛に接続されてお
り、相Ｒ＋の高圧配電線１０′に流れる交流電流を分圧
して分圧交流電流を取り出す機能を有する。その高圧配
電線１０′に流れる交流電流は、絶縁劣化に寄与しない
無効分電流であり、分圧交流電流は９０度移相回路２３
により、９０度位相をすらされてゲイン調整器２５に入
力される。

ゲイン調整器２５は後述する合成交流電流Ｇ１１ｃ（第
２図参照）の波高値ａの絶対値が最小となるように分圧
交流電流の出力を調整するもので、そのゲイン調整器２
５から出力される交流電流を、高圧配電線１０＝に基づ
く交流電流Ｉ−ＡＣと呼ぶことにする。接地線交流電流
工ｌｌｃと交流電流Ｉ−ｊｌｃとは加算器２６に入力さ
れ、加算器２６は基準ゼロに２を基準に、接地線交流電
流ｌ１１ｅと交流電流Ｉ”＊ｃとを合成して合成交流電
流Ｇ１１ｃを生成する機能を有する。この合成交流電流
Ｇ１１ｅは平衡検出器２７とゼロクロス検出部２８とに
入力されると共に、スイッチ２９ヲ介してＡ／Ｄ変換部
３０に入力されている。平衡検出器２７は合成交流電流
Ｇａｃの波高値ａが最小となるようにゲイン調整器２５
を制御する。

このゲイン調整器２５の制御により、加算器２６から第
２図に示すように波高値ａが最小に調整された合成交流
電流Ｇａｃが得られる。この合成交流電流Ｇ６Ｃは、こ
こでは、迷走電流工８が横切る箇所の近傍に水トリ−電
流工１を含んでいる。この合成交流電流ＧＩＩｃは絶縁
劣化に寄与する水トリ−電流工１を含む有効分電流であ
り、合成交流電流ＧＩＩＣの大きさは接地線交流電流１
１１Ｃの大きさの１００分の１から１０００分の１程度
である。

ゼロクロス検出部２Ｂの出力は迷走電流演算部３２に入
力され、直流成分電流検出部２２の出力はＡ／Ｄ変換部
３１に入力される。Ａ／Ｄ変換部３１、迷走電流演算部
ｎ、直流成分電流演算部３３の出力は水トリ−電流演算
部３４に入力される。

ゼロクロス検出部２８は、第３図に拡大して示すように
合成交流電流Ｇａｃの一周期内で、合成交流電流０１１
Ｇが測定器２０の基準ゼロＫＺを横切る時刻Ｔ・、Ｔ＋
、　　Ｔａを検出する機能を有し、このゼロクロス検出
部２８には公知のものを使用する。ここで、合成交流電
流ＧＡｃが基準ゼロに２を横切る点をＢ′Ｇ、　　Ｈと
すると１点Ｂ゛から点Ｇまでのゼロクロス距１１１１３
”Ｇは時間幅Ｔ＋−Ｔｓに等しい、また、点Ｇから点Ｈ
までのゼロクロス距ＭＧＨは時間幅Ｔ＊−Ｔ菅に等しい
。

今、合成交流電流Ｇ＾Ｃが迷走電流ニーを横切る点Ｃ，
Ｆについて考え、　　時間軸方向に０点を境にＢ゛と対
称な位置に点Ｄ、時間軸方向にＦ点を境にＧ点と対称な
位置に点Ｅを考えると、ゼロクロス距ｗＩＤＥはゼロク
ロス距１１１ｉＧＨに等しい、また、ゼロクロス距離Ｆ
Ｇはゼロクロス距離Ｂ＝Ｃに等しい、というのは、合成
交流電流ＧＩＩｃは迷走電流ニ＄を基準に考えると、水
トリ−電流Ｉ＋に関する部分を除けば点Ｆを境に正の半
周期と負の半周期とが対称性を有するからである。

したがって、Ｂ”Ｃ＝ＣＤ＝ＥＦ＝ＦＧであるので、ゼ
ロクロス距＠Ｂ−Ｃは、以下の式によって与えられる。

Ｂ″Ｃ＝（１／４）・（２Ｔ＋−Ｔ・−Ｔ＋）・・・■
一方、合成交流電流Ｇ１１ｃはその基準周波数をωとす
ると、 Ｇ１１ｃ＝ａ−ｓｉｎ　　（ω・ｔ） で表わされ、点Ｃにおいての合成交流電流Ｇ＾Ｃの接線
Ｍの傾きを求めるため、合成交流電流Ｇｏｔを時間ｔに
ついて微分すると、 接線Ｍの傾きはａ・ω・ｓｉｎ　（ω・ｔ）となる。

ここで、この接線Ｍが基準ゼロＫＺを横切る点をＢとす
ると、接線Ｍの傾きは、　（Ｉｓ／ＢＣ）によって表わ
される。ところで、点Ｂと点Ｂ′とはは略等しいとみな
せるので、接線Ｍの傾きは　（Ｉｔ／Ｂ　＝Ｃ）となる
。

したがって、下記の式が成り立つ。

（１雲／Ｂ−Ｃ）＝ａ−ω・５ｉｎ（ω・　ｔ）−■こ
の式を変形すると、 Ｉ参＝ａ　・ω・　Ｂ−Ｃ−ｓｉｎ（ω　・　ｔ）−■
この０式において、基準ゼロＫｚに対する迷走電流ニ＄
を求めるため、１＝０とし、且つ、　０式のＢ−Ｃに■
式のＢ−Ｃを代入すれば、 下記の式を得る。

Ｉ＊＝　（１／４）　・ａ　・ωＨ（２Ｔ＋−Ｔａ−Ｔ
ｅ）ここで、１＝０としたのは、合成交流電流ＧＡＣが
迷走電流Ｉ＄を横切る点Ｍ′における接線Ｍの傾きを得
るためである。

よって、波高値ａ、基準周波数ωをあらかじめ測定器を
用いて求めておいて、上記式に従って迷走電流演算部３
２に演算を行わせれば、迷走電流ニ＄の値を得る。

なお、ゼロクロス時刻Ｔ＠、Ｔ１、Ｔ２を各周期毎に複
数回サンプリングしてその平均値を求めれば、より一層
正確に迷走電流ニ＄の値を得ることができる。

この迷走電流ニ＄を意味する値は、水トリ−電流演算部
３４に入力される。この水トリ−電流演算部３４には、
スイッチ２４゛が閉じているとき、直流成分電流検出部
２２の出力がＡ／Ｄ変換部３１を介して入力される。そ
の直流成分電流検出部２２は水トリ−電流ニーと迷走電
流Ｉｓとを含む総直流成分を検出する機能を有するもの
で、交流成分１１１Ｃを除去するフィルターを有してい
る。

水トリ−電流演算部３４は、その総直流成分から迷走電
流ニ＄を差し引いて、水トリ−電流工＄を求める機能を
有し、このようにして求められた水トリ−電流Ｉ＋を意
味する情報は表示部３５に向かって出力される。

なお、この実施例では、直流成分電流検出部２２の出力
に基づき総直流成分を検出することにしたが、スイッチ
２４′を開き、かつ、スイッチ２９を閉じ、直流電流成
分演算部３３を用いて、第４図に示すように水トリ−電
流工１と迷走電流ニ＄とを含む総直渣成分を、合成交流
電流Ｇｅｅの一周期全域に渡ってサンプリングすること
により求め、このようにして求めた総直流成分から迷走
電流ニーを差し引くことにより水トリ−電流工１を求め
てもよい。

上記の実施例では、合成交流電流Ｇｓｃにはその合成交
流電流Ｇ１１ｅが迷走電流Ｉｓを横切る箇所の近傍に、
水トリ−電流工１が重畳されていたが、　水トリ−電流
１１は第５図に示すように合成交流電流ＣｌＩＣのマキ
シマム部分とミニマム部分とに重畳されている場合もあ
る。

このような場合には、以下に説明する方法を採用するこ
ともできる。

すなわち、ゼロクロス検出部２８を設けずに、合成交流
電流合成交流電流Ｇ＊ｃを直接迷走電流演算部３２に入
力させ、迷走電流演算部３２には、合成交流電流ＧＩＩ
Ｃの少なくとも一周期内で水トリ−電流工１が重畳され
ているマキシマム部分とミニマム部分とを避けつつ、測
定器２０の基準ゼロＫＺに対する電流値をサンプリング
させる機能を付与する。このサンプリングは、たとえば
、交流電流Ｉｎｃの一周期を等しく時分割することによ
って行う、ここで、そのサンプリングされた電流値を３
＋−３＋ａとする。迷走電流演算部３２は、そのマキシ
マム部分とミニマム部分とを避けた電流値Ｓ＋−３＋＊
の総和を求め、その総和を集計個数で除して、平均値を
求める。

このようにして求めた平均値には、水トリ−電流工１を
含む電流値が除かれているため、得られた平均値は基準
ゼロに２からのシフト分として現われる迷走電流ニ＄を
意味する値となる。この迷走電流Ｉｓを意味する値は、
水トリ−電流出力部３４に入力されるφ　このようなサ
ンプリングを数周期に渡って繰り返せば、より一層正確
な水トリ−電源工１を求めることができる。

（発明の効果） この発明のＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法は、以
上説明した方法であるので、ＣＶケーブルの遮蔽網から
引き用された接地線に流れる接地線交流電流を利用して
、各相毎にＣＶケーブルの水トリ−電流を測定する場合
に、精度よく接地線交流電流に含まれている迷走電流を
検出でき、もって、正確に水トリ−電流を測定すること
ができるという効果を突する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のＣＶケーブルの水トリ−電流検出方
法を説明するための回路図、第２図〜第４図はこの発明
のＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法を説明するため
の波形図、第５図はこの発明のＣＶケーブルの水トリ−
電流検出方法の他の例を説明するための波形図、第６図
はこの発明に係るＣＶケーブルの断面図、第７図はその
側面図、第８図はこの発明に係る他のＣＶケーブルの断
面図、第９図はこの発明に係る水トリ−電流の発生機構
の説明図、第１０図は従来の測定器のＣＶケーブルへの
接続図、第１１図、第１２図はその第ｉ図に示す接続図
の等価回路、である。 １０．１０′・・・高圧配電線、 ２０・・・測定器、 工じ・・水トリ−電流、 ■雲・・・迷走電流、 １１１Ｃ・・・交流電流、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に
   流れる接地線交流電流であって迷走電流と水トリ−電流
   とからなる総直流成分を含んだ接地線交流電流が前記Ｃ
   Ｖケーブルに接続された高圧配電線に基づく交流電流に
   より打ち消される方向に、前記接地線交流電流と前記Ｃ
   Ｖケーブルに接続された高圧配電線に基づく交流電流と
   を合成して合成交流電流を生成し、該合成交流電流に基
   づき前記迷走電流を求め、前記総直流成分から前記迷走
   電流を差し引くことにより、水トリ−電流を測定するこ
   とを特徴とするＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法。