JPH0221278A - 誘電正接測定方法 - 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］ 本発明は、分布定数系と見倣される電カケープルや発電
機コイルの絶縁状態を測定するための誘電正接測定方法
に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、分布定数系と見倣される電カケープルや発電機
コイルにおいては、電カケープルの絶縁抵抗が劣化する
と、供給交流電圧と交流電流との位相差が変動する。そ
こで、この位相変位を測定することによって電カケープ
ルの絶縁抵抗の劣化を計測することができ、誘電正接つ
まり　ｔａｎδを絶縁劣化の示標とする誘電正接測定方
法が知られている。

従来の誘電正接測定方法においては、供試体である電カ
ケープルを電源から切離し、新たに試験用電源と１１１
１定器を接続することによって　ｔａｎδの測定を行っ
ている。従って、　ｔａｎδの測定を行う度に電カケー
プルへの送電を停止して、電カケープルを電源から切り
離さねばならず、測定作業に長時間かつ多数の要員が必
要になるばかりでなく、供給先への送電が停止してしま
うための二次的な影響が生ずる問題点がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、電カケープルなどの三相電力供試体へ
の送電を行いながら、誘電正接を測定することが可能な
誘電正接測定方法を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、三相電力
供試体の各遮蔽層を接地線を介してそれぞれ接地し、こ
れらの接地線に各相毎に電流検出用部材を取り付けて、
前記三相電力供試体に三相電圧を印加し、前記接地線に
流れる洩れ電流を各相毎に前記電流検出用部材によって
検出し、前記三相電力供試体の各相に印加する三相電圧
との位相差から各相毎に誘電正接値を測定することを特
徴とする誘電正接測定方法である。

［発明の実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は三相型カケープルに対して本発明の方法を実施
するためのブロック回路構成図であり１．３木の電カケ
ープルＣａ、　Ｃｂ、　Ｃｃの導体は、それぞれトラン
スＴａ、　Ｔｂ、　Ｔｃの二次コイルを介して中性点Ｎ
で接地し、トランス↑ａ、　Ｔｂ、↑Ｃの一次コイルの
一端を電源ｌに接続し、他端をそれぞれ接地する。また
、電カケープルＣａ、　Ｃｂ、　Ｃｃの導体はそれぞれ
電圧検出用のトランスＰＴａ　、　ＰＴｂ　、　ＰＴｃ
を介して切換スイッチ２の端子２ａ、２ｂ、２Ｃに接続
する。そして、切換スイッチ２の出力はｔａｎδ測定器
３の電圧入力端子３ｖに接続する。また、電カケープル
Ｃａ、　Ｃｂ、　Ｃｃの遮蔽層はそれぞれ接地線Ｇａ、
　Ｇｂ、　Ｇｃ及びＧによって接地し、接地線Ｇａ。

Ｇｂ、　Ｇｃにはそれぞれ電流検出用部材としてコイル
から成る変流器ＣＴａ　、　（：Ｔｂ　、　ＣＴｃを取
り付け、その出力は切換スイッチ４の端子４ａ、４ｂ、
４Ｃに接続する。更に、切換スイッチ４の出力はｔａｎ
δ測定器３の電流入力端子３１に接続する。

なお、第１図では電圧検出用のトランスＰＴを用いた電
圧検出方法を示したが、その他の電圧検出方法を第２図
に示す０例えば、第２図（ａ）は標準コンデンサを用い
た方法、（ｂ）は検出電極を近接させて検出する方法、
（Ｃ）は光電界センサを用いた方法の等値検出回路図で
ある。

第２図（ａ）においては、一端を電源１に接続し他端を
接地したトランスＴの二次コイルのＸ端側は、供試ケー
ブルの導体と遮蔽層間の静電容量Ｃ！を介して接地し、
その接地線に変流器ＣＴを取り付け、変流器ＣＴの出力
をｔａｎδ測定器３の電流入力端子３１に接続する。一
方、トランスＴの二次コイルのＹ端側は直接接地する。

これは第１図に示した電流検出方法の等価回路であり、
以上の回路構成は第２図（ｂ）　、　（ｃ）についても
同様である。

更に、第２図（ａ）ではＸ端側から印加電圧を取り出す
ために、標準コンデンサＣｓを静電容量Ｃ！と並列に接
続し、この標準コンデンサＣｓから得られる電圧出力と
接地電位との電位差がｔａｎδ測定器３の電圧入力端子
３ｖに入力する。

第２図（ｂ）では、Ｘ端側に課電極ＣＯを設け、この課
電極Ｇｏに検出電極Ｃｄを近接させて配置し、その出力
は接地電位との電位差としてｔａｎδ測定器３の電圧入
力端子３ｖに入力する。即ち、この方法では課電極Ｇｏ
に検出電極Ｃｄを近接させて静電誘導によって印加電圧
を検出しており非接触で測定が可能となる。

第２図（ｃ）は課電極Ｇｏに光電界センサＳｅを近接さ
せて配置し、その光出力は光電変換器１０、ｔａｎδ測
定器３の電圧入力端子３ｖに順次に接続する。この方法
も光電界センサＳｅを課電極Ｇｏに接触させることなく
印加電圧の検出が可能である。

以上何れの方法を用いても印加電圧の検出は可能である
が、周囲の雑音その他の環境要因に基づいて選択するこ
とが望ましい。

一方、電カケープルから接地線Ｇａ、Ｇｂ、　Ｇｃを流
れる電流検出方法についても、第１図に示した低圧側に
変流器ＣＴを設置して電流を検出する方法の他に１次の
第３図に示す方法が考えられる０例えば、第３図（ａ）
　、　（ｂ）は高圧側に変流器ＣＴを配置して検出する
方法を説明した等価回路図、（Ｃ）は光磁界センサによ
る検出方法を説明した等価回路図である。

ｉ　３　図（ａ）において、トランスＴの二次コイルの
両端Ｘ、Ｙから見て電圧検出用のトランスＰＴの一次コ
イルを供試ケーブルの静電容量Ｃ！と並列に接続しＹ端
側を接地する。また、トランスＰＴの二次コイルは一端
を接地し、他端をｔａｎδ測定器３の電圧入力端子３ｖ
に接続する０以上の回路構成は第３図（ｂ）　、　（Ｃ
）についても同様である。

更に、第３図（ａ）では供試ケーブルの静電容量Ｃｘの
高圧側、即ちＸ側端に電流検出用の変流器ＣＴを取り付
け、その出力を電流光変換器１１に接続する。電流光変
換器１１の光出力は光ファイバ１２を介して光電変換器
１３と接続し、その出力はｔａｎδ測定器３の電流入力
端子３１と接続する。このように構成することにより、
変流器０丁によって検出された電流成分は電流光変換器
１１によって光信号に変換され、光ファイバ１２を通っ
て光電変換器１３で電気信号に変換されて　ｔａｎδ測
定器３に入力する。従って、光ファイバ１２によって検
出回路と　ｔａｎδ測定器３が電気的にアイソレートさ
れているので、雑音等の影響を低減させることができる
。

第３図（ｂ）では、変流器ＣＴの出力はｔａｎδ測定器
３の電流入力端子３１に直接接続するが、他の構成は第
３図（ａ）と同様である。

第３図（Ｃ）は変流器ＣＴの代りに光磁界センサ１４を
取り付け、その出力は光ファイバ１２を介して光電変換
器１３と接続し、光電変換器１３の出力は　ｔａｎ　８
測定器３の電流入力端子３１に接続する。なお、他の構
成については第３図（ａ）（ｂ）と同様である。このよ
うに構成することにより、電流が作る磁界によって光磁
界センサ１４から出力される光は光ファイバ１２を通っ
て、光電変換器１３によって電気信号に変換され、　ｔ
ａｎδΔ１１定器３に入力し測定が行われる。この方法
では検出回路に非接触状態で電流の検出を行うことが可
能である。

以上に述べたように、電流の検出方法についても種々の
方法が考えられるが、これも周囲の環境要因に基づいて
選択することが望ましい。

第４図はｔａｎδ測定器３の構成図であり、電圧入力端
子３ｖには狭帯域で５０〜６０Ｈ２の周波数を十分に通
すようなバンドパスフィルタ２０ａ、ゲイン調整器２１
ａ、入力の直流成分をカー／　トするオフセット調整器
２２ａ、零点を基準レベルとしたコンパレータ２３ａ、
位相比較器２４を順次に接続している。一方、電流入力
端子３１にも同様に、バンドパスフィルタ２０ｂ、ゲイ
ン調節器２．１ｂ、オフセット調整器２２ｂ、コンパレ
ータ２３ｂが順次に接続されている。更に、コンパレー
タ２３ｂの出力には位相遅延回路２５を接続し、その出
力は位相比較器２４の他方の入力端子に接続し、位相比
較器２４の出力はデジタル表示器等の表示手段２６に接
続されている。

第５図は交流電流工と交流電圧Ｖどの位相関係を示し、
（ａ）は交流電流工の波形図、（ｂ）は交流電圧Ｖの波
形図、（ｃ）は複素平面における交流電流工と交流電圧
Ｖの位相関係図である。減衰のない静電容量のみを持つ
電カケープルであれば、交流電圧Ｖは電流Ｉに対して位
相が９０°遅れるため、第５図（ｂ）の実線で示すよう
な位相関係となる。しかし、電カケープルの絶縁が劣化
し減衰が生ずると、交流電圧Ｖの交流電流■に対する位
相遅れは減少し、交流電圧Ｖは例えば第５図（ｂ）の矢
印の方向に位相差δだけ移動して、点線で示すような位
相関係となり、交流電流工に対する位相遅れは（９０°
−δ）となる、第５図（ａ）　、　（ｂ）の位相関係の
みを複素平面上に描くと、（ｃ）に示すようになる。交
流電圧Ｖの位相変化量δはケーブルの絶縁劣化に伴って
一様に大きくなるため、この位相変化量δを求めること
により、電カケープルの絶縁劣化の程度を知ることがで
きる。

第１図に示す３木の三和電カケープルＣａ、　Ｃｂ、Ｃ
ｃには電源１から三相交流電力が供給されている。ここ
では、例えば切換スイッチ２を端子２ａに、切換スイッ
チ４を端子４ａに接続するとして電カケープルＣａの測
定について説明する。先ず、電カケープルＣａの導体を
流れる三相交流電力からトランスＰＴａを介して電圧成
分が検出され、切換スイッチ２を通ってｔａｎδ測定器
３の電圧入力端子３ｖに入力する。一方、電カケープル
Ｃａの遮蔽層を流れる交流電流工は、接地線Ｇａから変
流器０丁ａによって電流成分が取り出され、切換スイッ
チ４を介してｔａｎδ測定器３の電流入力端子３ｉに入
力する。

上述のようにして、　ｔａｎδ測定器３の電圧入力端子
３ｖに入力した電カケープルＣａの交流電圧成分は、バ
ンドパスフィルタ２０ａでノイズ等による歪が除去され
正弦波となり、ゲイン調整器２１ａで一定の大きさの振
幅となり、オフセット調整器２２ａで直流成分をカット
して、零レベルを中心として正弦波となる。続いて、コ
ンパレータ２３ａで零レベルを基準として２値化して位
相比較器２４に入力される。

一方、電流入力端子３１に入力した電カケープルＣａの
交流電流成分は、電圧成分の場合と同様にしてバンドパ
スフィルタ２０ｂ、ゲイン調整器２１ｂ、オフセット調
整器２２ｂ、コンパレータ２３ｂを介して２値化されて
、位相遅延回路２５に入力される６位相遅延回路２５で
は絶縁劣化のない通常の場合の交流電流Ｉに対する交流
電圧Ｖの位相遅れ分、即ち９０’分だけ交流電流工の位
相を遅延させて、交流電流成分の位相が交流電圧成分の
位相と一致するようにする。なお、実際には測定回路等
の問題で正確に遅延量が９０’のとき位相が一致すると
は限らないので、絶縁劣化のない状態での装置の較正が
必要となるため。

実際の位相遅延量を図示しない表示器等に表示させるこ
とが便利である。

このようにして、位相を所定量遅延された交流電流成分
は、位相比較器２４の他方の入力端子に入力される０位
相比較器２４では両者の位相差が検出されるが、この位
相差はもし電カケープルＣａに絶縁劣化が生じていなけ
れば、電流の位相が９０°遅延されているので零となる
。一方、電カケープルＣａに絶縁劣化が生じている場合
には、第５図に示したように角度δ分だけ位相差が検出
される６位相比較器２４で検出された位相差δに対応し
た誘電正接値ｔａｎδは表示手段２６に百分率で表示さ
れるが、位相差との対応は例えば以下の第１表 位相差　　　時間　　　　ｔａｎδ（％）４５°　　　
　２．５ｍｓ　　　１００％４．５６　　２５０ルｓ　
　　１０％ ０．４５　　　２５弘Ｓ　　　　１％ ０．０４５°　　２．５ｐＬｓ　　　　Ｑ、１％０．０
０４５　　０．２５ルｓ　　　　０．０１％第１表で実
際に表示手段２６に表示されるのはｔａｎδ（％）の値
であり、これを指標として電カケープルＣａの絶縁状態
を評価すればよい、なお、ｔａｎδが大きい場合には、
ｔａｎδ（％）の真値は１００＊　　ｔａｎ（４５ｍ読
み値／１００）で表される。

以下、同様にして切換スイッチ２及び４を切換えれば、
電カケープルＣｂ、　Ｃｃについての　ｔａｎδの値を
測定することが可能となる。

また、発電所や工場等の三相型カケープルの系統が無数
に分岐している場所では、ｔａｎδの観測点を各ケーブ
ル系毎に複数個所に設置して、これらのｖｓｍ点からの
検出信号を自動的に選択してｔａｎδ測定器に入力する
ように、コンピュータ等の自動制御装置を設けて自動測
定を行うことも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る誘電正接測定方法は、
三相電力供試体の各遮蔽層を接地する接地線に、各相毎
に電流検出用部材を取り付けて接地線に流れる洩れ電流
を各相毎に検出し、三相電力供試体に印加する三相電圧
との位相差を各相毎に測定するので、三相電力供試体に
三相電圧を印加したままの活線状況で、各相毎に誘電正
接値の測定ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る誘電正接Δ１１定方法の実施例を示
し、第１図はこの方法を実行するためのブロック回路構
成図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は電圧検出方法の回路構成
図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は電流検出方法の回路構成図
、第４図はｔａｎδ測定器の構成図、第５図（ａ）は交
流電流波形図、（ｂ）は交流電圧波形図、（ｃ）は交流
電流と交流電圧との位相関検図である。 符号１は電源、２．４は切換スイッチ、３はｔａｎδ測
定器、１０．１３は光電変換器、１１は電流光変換器、
１２は光ファイバ、１４は光磁界センサ、２４は位相比
較器、２５は位相遅延回路、２６は表示手段、　ＰＴは
トランス、ＣＴは変流器である。 特許出願人　　　三菱電線工業株式会社第２図 （Ｏ） （ｂ） （Ｃ） 第１図 第３図 （ＣＩ） 〉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、三相電力供試体の各遮蔽層を接地線を介してそれぞ
   れ接地し、これらの接地線に各相毎に電流検出用部材を
   取り付けて、前記三相電力供試体に三相電圧を印加し、
   前記接地線に流れる洩れ電流を各相毎に前記電流検出用
   部材によって検出し、前記三相電力供試体の各相に印加
   する三相電圧との位相差から各相毎に誘電正接値を測定
   することを特徴とする誘電正接測定方法。