JPH02162268A

JPH02162268A - Ｃｖケーブルの水トリー電流検出方法

Info

Publication number: JPH02162268A
Application number: JP31767188A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iga; 淳伊賀
Original assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Shikoku Research Institute Inc; Shikoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-21
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658385B2

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−電源検出方法に関し、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４図、第５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、外部半導低層
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、外部半導低層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６図に示すように遮蔽銅チー１６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Ｃｖ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ケーブル１はそれが絶縁劣化すると、第７図に
示すように水トリ−電流１１が発生する。

この第７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Ｉ＋は
図面に示す方向と逆方向に流れる場合もある。この水ト
リ−電流Ｉ＋を測定するために、第８図に示すように、
高圧配電線１０に一側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−電流工１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１１１Ｃ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Ｅｓ、　　ＧＰ７１６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、Ｇ　Ｐ　Ｔ　１６の接地部分には電池作
用起電力ＥＥがある。この状態を等価回路で示したのが
第９図である。この第９図において、Ｒ１はＣｖケーブ
ル１の架橋ポリエチレン５を含む絶縁抵抗、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Ｅ
Ｉ、絶縁抵抗Ｒ１と並列にコンデンサＣＩがあると考え
られ、電池作用起電力Ｅ＄、シース抵抗Ｒｓ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Ｅ６
、ＥＥ、　　Ｅａｃがあると、迷走電流工＄、ＩＥ、交
流電源工ＡＣが発生し、迷走電流ＩＳ、ＩＥが直流電流
成分工として水トリ−電流１＋と共に測定器１２に流れ
ることになる。その第９図に示す等価回路を直流電流成
分工のみに着目して、書き換えて表現した等価回路が第
１０図である。

その第１０図には、直流電流成分としての迷走電流１．
、Ｘｓが水トリ−電流Ｘ１と共に流れている状態が示さ
れている。この迷走電流Ｉｔ、ＩＥは抵抗Ｒａ、　　Ｒ
Ｅと電池作用起電力Ｅ＄、ＥＥによって定まるものであ
るが、迷走電流工〔は測定器１２と大地との間の接地線
１１ａ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Ｉ＋の起電力Ｅ＋は通常数１０ボ
ルト程度以下、電池作用起電力Ｅｓ、Ｅｔは０．５ボル
ト程度以下である。また、絶縁抵抗Ｒ＋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＄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−電沫工ｉ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ＩＳを考慮しなくともよ
いが、シース抵抗Ｒｓ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
的に迷走電流工＄の寄与する割合が大きくなる。なお、
第８図において、１８は電源、１９はＣｖケーブルｌの
一側の遮蔽銅テープ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−電流工１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Ｉ＄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ＩＳに影響を受けることなく
水トリ−電流Ｉ＋を測定できる方法があれば好ましい。

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交流電流を
利用して、迷走電流を測定することにより迷走電流が流
れいても正確に水トリ−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
とにある。

（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縁に流れる交
流電流のマキシマム部分とミニマム部分とに重畳してい
る水トリ−電流を検出するため、前記交流電流の一周期
内で、該交流電流が測定器の基準ゼロを横切る時刻Ｔ・
、Ｔ＋、　　Ｔｔを検出し、この時刻Ｔ・、Ｔ１．Ｔ２
を用いて下記の式により、前記交流電流のシフト分とし
゛て現われる迷走電流Ｉｓを求め、前記接地線に流れる
総直流成分から前記迷走電流Ｉｓを差し引くことにより
、前記水トリ−電流を求めることを特徴とする釦すし；
Ｉｓ＝　（１／４）　　・ａ　・ω・　（２Ｔ＋−Ｔｓ
　　Ｔ２）上記式において、記号ａは交流電流の波高値
、記号ωは交流電流の周波数である。

（実施例）以下に、この発明に係るＣｖ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
遮蔽胴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２３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の出力は、　スイッチ２４′
とＡ／Ｄ変換部２４とを介して直流成分電流演算部２５
に入力されると共に、ゼロクロス検出部２６を介して迷
走電流演算部２７に入力される。また、直流成分電流検
出部２２の出力はＡ／Ｄ変換部２８に入力される。直流
成分電流演算部２５、迷走電源演算部２’ｌ、Ａ／Ｄ変
換部２８の出力は水トリ−電流演算部２９に入力される
。

接地線交流電流検出部２１には、第２図に示す交流電流
工１１ｃが入力される。この交流電流工Ｉｌｃのマキシ
マム部分とミニマム部分とには、水トリ−電流Ｉ＋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
Ｉ＋は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、印加電圧の上昇に
伴って水トリ−電流１１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Ｉ＄
は測定器２０の基準ゼロに２に対する交流電流工＾Ｃ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。

ゼロクロス検出部２６は交流電流１１１Ｃの一周期内で
、交流電流１１１Ｃが測定器２０の基準ゼロに２を横切
る時刻Ｔａ、　　Ｔ＋、Ｔ２を検出するｍｅ、を有し、
このゼロクロス検出部２６には公知のものを使用する。

ここで、交流電流Ｉｎｃが基準ゼロＫＺを横切る点をＢ
′、Ｇ、　　Ｈとすると、点Ｂ′から点Ｇまでのゼロク
ロス距ｌｌ１ＩＢ−Ｇは時間幅Ｔ＋−Ｔ・に等しい。

また、点Ｇから点Ｈまでのゼロクロス距＃ｌＧＨは時間
幅Ｔ　＊　−Ｔ　Ｉに等しい。

今、交流電流工＾Ｃが迷走電流Ｉｓを横切る点Ｃ１Ｆ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、ゼロクロス距離ＤＥはゼロクロス距ＪＩ
ＩＱＨに等しい、また、ゼロクロス距離ＦＧはゼロクロ
ス距＠Ｂ−Ｃに等しい。

というのは、交流電流ＩＩＩｅは迷走電凍Ｉｓを基準に
考えると、水トリ−電流１目こ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象性を有するから
である。

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

Ｂ　−Ｃ＝　　（１／４）　　・　（２Ｔ＋−Ｔｓ−Ｔ
＋）−■一方、交流電流Ｉａｃは波高値をａ、その基準
周波数をωとすると、交流電流ＩＡＣはＩｓｃ＝ａ−ｓｉｎ　　（ω°ｔ）で表わされ、点Ｃにおいての交流電流Ｉ＋ｉｃの接線Ｍ
の傾きを求めるため、交流電流Ｉｎｃ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Ｈ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′とは交流電流ＩＡＣの
波高値ａが迷走電流工＄に較べてはるかに大きい場合に
は略等しいとみなせるので、接線Ｍの傾きは（ｌ−／Ｂ
″Ｃ）となる。

したがって、下記の式が成り立つ。

（Ｉｓ／Ｂ″Ｃ）＝ａ・ω・８１ｎ（ω・ｔ）・・・■
この式を変形すると、ｌ５＝ａ・ω・Ｂ”Ｃ−５ｉｎ（ω・ｔ）”■この■式
において、基準ゼロに２に対する迷走電流ニ・を求める
ため、１＝０とし、且つ、　■式のＢ″Ｃに■式のＢ″
Ｃを代入すれば、下記の式を得る。

Ｉｓ＝　（１／４）　　・ａ　・ｔｄ　・　（２Ｔ＋−
Ｔｏ−Ｔｅ）ここで、１＝０としたのは、交流電流Ｉａ
ｅが迷走電流ニーを横切る点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をあらかじめ他の測定
器を用いて求めておいて、迷走電流演算部２７に上記式
に従って演算を行わせれば、迷走電流Ｉ＄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Ｉｓの値を得ることができる。

この迷走電流Ｉ＄を意味する値は、水トリ−電流演算部
２９に入力される。この水トリ−電流演算部２９には、
スイッチ２３が閉じているとき、直流成分電流検出部２
２の出力がＡ／Ｄ変換部２８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−電流工１と迷走電流
Ｉ＄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ｌｌＩｃを除去するフィルターを有している
。

水トリ−電流演算部２９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Ｉ＋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３０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
２３を開き、かつ、スイッチ２４゛を閉じ、直流電流成
分演算部２６を用いて、第３図に示すように水トリ−電
流工１と迷走電流Ｉｓとを含む総直流成分を交流電流工
ａｃ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
＄を差し引くことにより水トリ−電流１１を求めてもよ
い。

また、本発明に係わるＣＶケーブルの水トリ−電流検出
方法は、特に以下のような場合に有効である。

すなわち、Ｃｖケーブル１の各相Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を一
括して水トリ−電流工１を測定する場合、各相の不平衡
に基づき接地線１１に流れる交流電流Ｉ＠Ｃの波高値ａ
は小さい、これに対して、各相毎に水トリ−電流工１を
測定する場合、たとえば、ＣＶケーブル１と相Ｒ２、相
Ｒｓとの接続を断って相Ｒ＋のみがＣｖケーブル１に接
続された状態で相Ｒ１についてＣｖケーブル１の水トリ
−電ｆｌｔ　Ｉ　＋を測定するとき、接地線１１に流れ
る交流電流Ｘｍｃの波高値ａが一括して測定する場合に
較べてはるかに大きい、このような場合に、本発明に係
わるＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法は、接尾＠１
１に流れる交流電流ｌｌＩｃの波高値ａが大きくなるに
伴って近似条件が向上するので、各相毎に水トリ−電流
Ｉ＋を測定するのに有効である。

（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、交流波形に重畳されている
水トリ−電流と迷走電流とを分離して迷走電流を測定で
き、したがって、総直沫成分から迷走電流を差し引くこ
とにより、活線状態でも水トリ−電流そのものを正確に
測定できる効果がある。

【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３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４図はこの発明に係るＣｖケーブルの断面
図、第５図はその側面図、第６図はこの発明に係る他の
ＣＶケーブルの断面図、第７図はこの発明に係る水トリ
−電流の発生機構の説明図、第８図は従来の測定器のＣ
Ｖケーブルへの接続図、第９図、第１０図はその第８図
に示す接続図の等価回路、である。１・・・Ｃｖケーブル、　　　　６・・・遮蔽胴１０・
・・高圧配電線、　　　　　１１・・・接地線２０・・
・測定器、１６・・・ＧＰＴ工１・・・水トリ−電流、　　　　ＫＺ・・・基準ゼロ
エ＄・・・迷走電流、　　　　　　ｌ１１ｃ・・・交流
電流出願人　株式会社四国総合研究所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＣＶケーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に
流れる交流電流のマキシマム部分とミニマム部分とに重
畳している水トリ−電流を検出するため、前記交流電流
の一周期内で、該交流電流が測定器の基準ゼロを横切る
時刻Ｔ＿０、Ｔ＿１、Ｔ＿２を検出し、この時刻Ｔ＿０
、Ｔ＿１、Ｔ＿２を用いて下記の式により、前記交流電
流のシフト分として現われる迷走電流Ｉ＿ｓを求め、前
記接地線に流れる総直流成分から前記迷走電流Ｉ＿ｓを
差し引くことにより、前記水トリ−電流を求めることを
特徴とするＣＶケーブルの水トリ−電流検出方法。Ｉ＿ｓ＝（１／４）・ａ・ω・（２Ｔ＿１−Ｔ＿０−Ｔ
＿２）上記式において、記号ａは交流電流の波高値、記
号ωは交流電流の周波数である。