JPH02221873A - ケーブル活線下絶縁測定方法および装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は高圧電力ケーブルの活線運転中の絶縁抵抗を
、測定するケーブル活線下絶縁測定方法及びその装置に
関する。

（ロ）従来技術 従来、高圧電力ケーブルの活線運転中の絶縁抵抗は第２
図に示すように測定されていた。第２図において、符号
ｌは直流電圧が重畳印加される活線運転中の高圧母線を
示し、この高圧母線１は抵抗値Ｒｏの対大地漏洩抵抗２
と、静電容量値Ｃ０の対大地静電容量３を有している。

この高圧母線ｌには系統接地機器としてのＧＰＴ　（計
器用接地変圧器）が接続され、この−次側中性点と大地
の間には、コンデンサ５と振動抑制用抵抗６が直列に接
続され、さらにこれと並列に開閉器７″、電流計１０、
電流制限抵抗９′および直流信号電源８の直列回路が接
続されている。電流制限抵抗９′は直流信号電源８の内
部抵抗を含みその値はＲ１で、電流計１０は直流信号電
源８から送出された電流を読み取るためのものである。

開閉器７′を閉じると通常はプラス５０Ｖの直流電圧が
ＧＰＴ４を介して高圧母線１に印加される。

高圧母線ｌにはケーブルヘッドを介して測定対象として
選択されたケーブル１５が接続されている。このケーブ
ル１５には導体と遮蔽の間にその値をＲｉとする本体絶
縁抵抗１６と、遮蔽と大地の間にその値をＲｓとする遮
蔽絶縁抵抗１７が存在し、これらの抵抗値を活線下で測
定するものである。ケーブル１５の遮蔽端末と大地の間
には、スイッチ１８、コンデンサ１９、抵抗２０がそれ
ぞれ並列に接続され、さらにこの間には並列に接続され
たコンデンサ２２とディジタル電圧計２４′が抵抗２１
と直列に接続されて介挿されている。

前記スイッチ１８は遮蔽端末と大地間を常時短絡し、測
定時に解放するもので、コンデンサ１９はケーブル遮蔽
の交流インピーダンス接地用であり、コンデンサ２２と
抵抗２１はともにＲＣ型フィルタ回路を構成、交流分を
減衰させている。前記抵抗２０は直流電圧印加により本
体絶縁抵抗１６を通じて流れる漏洩電流を読むためのも
のである。

第２図に示した例では漏洩電流を直接読むのでなく、抵
抗２０の両端の電圧を読むように構成されている。ディ
ジタル電圧計２４″の内部抵抗は極めて高いので抵抗２
１がディジタル電圧計２４″に直列に入るための電圧測
定誤差はない。１１は高圧母線ｌにＧＰＴ４とは別に存
在する、ＧＰＴを示し、その−次側中性点はコンデンサ
１２と振動抑制用回路１３の直列回路を通じて接地され
ている。この直列回路と並列に直流電圧計１４が接続さ
れて、高圧母線１と大地間、即ち測定対象ケーブル１５
に実際に印加されている直流信号電圧が読めるようにな
っている。直流電圧計１４の内部抵抗は極めて高いので
ＧＰＴＩＩの巻線抵抗が直流電圧計１４に直列に入るた
めの電圧測定誤差は無い。

第２図の回路においてケーブルの絶縁抵抗の測定は次の
ように行う。まず、スイッチ１８を開いてケーブル１５
の遮蔽端末の対大地短絡状態を解放し、コンデンサ１９
による接地状態とする。この状態で抵抗２０の両端に生
じる雑音電圧Ｅ０を、その飽和を待ってディジタル電圧
計２４″により読み取る。飽和に要する時間は主として
コンデンサ１９の静電容量Ｃ２と抵抗２０の値Ｒ２との
積で決まる時定数ｒ２の数倍である。

次に、開閉器７″を閉じて直流電圧をＧＰＴ４を通じて
高圧母線ｌに送り出す。送り出される電流は電流計ｌＯ
によって示され、開閉器７′を閉じた瞬間に最大値を示
し、漸次減少する。ディジタル電圧計２４″も開閉器７
″を閉じた瞬間に最大値を示して漸次減少するのでその
飽和を待ち、直流信号電圧印加による本体絶縁抵抗１６
（Ｒｉ）を介する漏洩電流と、先に測定された雑音電流
（Ｅ　ｏ　／　Ｒりとの和の電流により抵抗２０の両端
に生じる電圧Ｅｌを読み取る。飽和に要する時間は主と
して電流制限抵抗９′の抵抗値Ｒ３とコンデンサ３の静
電容量値ＣＯの積で決まる時定数ｒ、の数倍と考えられ
るのでさらに余裕をみて１０１１時間を待ってからＥｌ
を測定する。

次に、開閉器７′を開いて直流信号電圧の印加を停止し
、再び雑音電圧Ｅｏ’　を測定する。開閉器７″を開い
た瞬間にディジタル電圧計２４′の指示は大きく減少し
だ後漸次飽和値に近付くので、その飽和を待ち雑音電圧
Ｅｏ’　を読み取る。ただし、飽和の見極めをディジタ
ル電圧計の指示だけで確認することは通常難しいので、
測定時間として高圧系統の放電時定数τｏ−ＣｏＲｏの
１０倍の時間を待ってからＥＯ″を測定する。

上述のように雑音電圧測定を直流信号電圧印加の前後で
計２回行うのは雑音電圧がドリフトしていることが多く
、ＥＯとＥｏ’　との平均値をもってＥ、と対応させる
のが誤差の少ない測定値を得る方法であるからである。

このようにして得られた測定値から計算により本体絶縁
抵抗値Ｒｉを求める。この時単に雑音電流分を測定電流
から引いて漏洩電流分を求めたのでは不正確で、漏洩電
流の遮蔽絶縁抵抗１７によるバイパス効果を折り込んで
計算する必要があり、第２図では示されてないが、遮蔽
絶縁抵抗値Ｒｓを別途測定して求めることが必要になる
。

（ハ）この発明が解決しようとする課題上述の従来技術
においては次のような問題点がある。即ち、開閉器７″
を閉じて直流信号電圧を高圧母線に送り出した時、その
電圧上昇速度が時定数で、−ＣｏＲｉで期待されるもの
よりはるかに遅い事例がしばしば観測された。通常は意
識的に観測していないために認識されることが少なかっ
たものの、第２図に示すように直流電圧注入用のＧＰＴ
４とは別のＧＰＴＩＩを用いて直流電圧計１４によりケ
ーブル実印加電圧を実測する機会があって見い出される
ようになったものである。第３図は実測例を示すもので
、曲線ａはτ＋＝Ｃ。

Ｒ３から計算された予測曲線、曲線すは実測曲線である
。予測では３０秒も待てば完全に飽和すると思われるの
に実際は６０秒待ってもまだ飽和していない。従って、
直流電圧投入後３０秒待った後、Ｅ、値を得たとすると
、ケーブルの本体絶縁抵抗値Ｒｉを真値より低く測定し
てしまう。このことを数値的に検討した結果を第４図に
示す。第４図においては、測定対象ケーブルの静電容量
をパラメータとし、印加直流電圧の対時間変化率を横軸
に、その電圧変化率のもとて１０％誤差で測定可能な最
大絶縁抵抗値を縦軸に示している。

例えば、あるケーブルの長さが約３００ｍでその３相分
静電容量が１．０μＦであるとした場合、このケーブル
に印加された直流電圧の変動が５ｍＶ／秒以下に収まれ
ば１０％誤差で測定できるケーブル絶縁抵抗最大値は１
０００ＭΩであることを示している。第３図において３
０秒時点での電圧変化率は曲線ａ′１′０．１４ｒｎＶ
／秒、曲線すで０．６　Ｖ／秒であり、これを上記ケー
ブルに当てはめると曲線ａなら３０，０００ＭΩの絶縁
抵抗でも１０％の誤差内で測定し得るが、曲線すでは第
４図の範囲以外になるので計算により求める。

１．０．ｕＦの静電容量を通じる充電電流は０．６ｖ／
秒の電圧変化率では、 ０．６（Ｖ／秒）Ｘ　Ｉ　Ｘ　１０−’（Ｆ）−６８１
０”’（Ａ）である。誤差率１０％として測定可能最大
絶縁抵抗値は直流信号電圧を５０Ｖとして８．３ＭΩに
過ぎない。本体絶縁抵抗値が仮に１０，０００ＭΩであ
ったとしても実際は８３ＭΩと誤測定してしまう不都合
がある。

同様な現象が開閉器７″を開いて放電状態とし、雑音電
圧Ｅｏ’　を測定する際にも認められた。即ち、放電時
定数τｏ＝ｃｏＲｏにより予測した待ち時間でＥｏ’　
を測定すると雑音電圧を大きく誤測定する可能性がある
。これはケーブル絶縁抵抗を実際より高めに判断するこ
とになり、本体絶縁抵抗値Ｒｉに誤差を導入することと
なり好ましくない。

上述のように直流電圧の上昇、下降曲線の実際が予測と
かけ離れている原因は、高圧系統の対大地静電容量Ｃｏ
の実効値が計算で予測する値より極めて大きいためと推
測される。原因のひとつとしてはＧＰＴの巻線が変化電
流に対して大きいインピード効果を持ち、実効的にＲ１
を増大させることも考えられる。さらに、この現象は高
圧系統全体の絶縁性能が悪く、直流電圧印加時に大きい
吸収電流が長時間流れる際に顕著になるので、同一系統
でも時々の温度、湿度により大きく変化する。従って、
時定数τ０、τ１の実効値を予め定めておくことは不可
能である。しかもすべての高圧系統がこのような現象を
示すわけでもない。従って、極めて長い測定時間を常に
設定しておくことは非現実的である。

この発明は高圧電力ケーブルの活線運転中の絶縁抵抗を
測定誤差なくしかも適切な測定時間で自動的に測定でき
るケーブル活線下絶縁測定方法および装置を提供するこ
とである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明の方法は、印加された直流信号電圧の充電電圧
の時間変化率を逐次測定し、該時間変化率が前記測定対
象ケーブルの静電容量値と測定希望最大抵抗値の積によ
って予め定められた限界値以下になるまで該変化率を監
視する段階と、前記限界値に前記変化率が達しｔ；時か
ら所定時間経過後に測定対象ケーブルの遮蔽と接地点と
の間に接続された測定抵抗を介して流れる漏洩電流によ
り生じる電圧を測定する段階と、を有している。

また本発明はさらに、前記直流信号電圧の印加を停止し
て前記充電された電圧を放電する段階と、前記放電電圧
の時間変化率を逐次測定し、該時間変化率が前記限界値
以下になるまで該変化率を監視する段階と、前記限界値
に前記変化率が達した時から所定時間経過後に前記測定
抵抗を介して流れる雑音電流により生じる電圧を測定す
る段階とを含んでいる。

また、本発明の装置は、活線運転下の高圧電力ケーブル
に系統接地機器を通じて直流信号電圧を印加する直流信
号電源と、前記系統接地機器が直流回路的には前記直流
信号電源を経由してか、または直接に、一端が接地され
た変化率測定抵抗に切換え接続される第１の切換開閉器
と、測定対象ケーブルの遮蔽と接地点間に並列に接続さ
れたコンデンサおよび電流測定抵抗と、前記変化率測定
抵抗または前記電流測定抵抗の電圧を測定するディジタ
ル電圧計と、前記ディジタル電圧計の接続を前記電流測
定抵抗または前記変化率測定抵抗のいずれかに切り換え
る第２の切換開閉器と、前お第１および第２の切換開閉
器、および前記ディジタル電圧計に接続され、該ディジ
タル電圧計から送られる前記変化率測定抵抗の電圧信号
を逐次受信して該電圧の時間変化率を算定し、該時間変
化率が前記測定対象ケーブルの静電容量と測定希望最大
抵抗値の積によって予め定められた限界値以下になると
前記第２の切換開閉器を電流測定抵抗の側へ切り換える
よう制御する制御装置と、を備えている。

（ホ）作用 本発明の方法は活線運転下の高圧系統に、系統接地機器
を通じて送出された直流信号電圧の対時間変化率が、測
定対象ケーブルの静電容量値と測定希望絶縁抵抗値の積
によって予め定められた限界値以下になったことを送出
される直流電流の対時間変化を刻々測定することにより
確認した後に、測定対象ケーブルの絶縁体を通じての漏
洩電流を測定しているので、不必要に長く待時間をとる
必要はなく、しかも測定誤差がない。

さらに、非印加時の雑音電流の測定も帰還されるＭ流電
流の対時間変化を限界値以下になるまで刻々測定するこ
とにより確認した後に測定されるから、時間の無駄およ
び測定誤差がなく測定できる。

本発明の装置は、変化率測定抵抗に生じる電圧信号をデ
ィジタル電圧計で刻々測定して制御装置に送り、該制御
装置は該電圧の時間変化率が限界値以下になると自動的
に第２の切換開閉器を電流測定抵抗−の側に切り換えて
、それに流れる漏洩電流または非印加時の雑音電流を測
定するように構成されている。

（へ）実施例 第１図はこの発明の一実施例を示し、同図中符号ｌ〜６
、および１５〜２２は第２図の説明と重複するためその
説明を省略する。第１図において、ＧＰＴ４の一次側中
性点には切換開閉器７が接続され、それがａ接点に接続
された時は直流信号源８が介挿されて、ｂ接点に接続さ
れた時は直接に変化率測定抵抗９へと導かれ、該抵抗９
の一端は接地される。変化率測定抵抗９と並列にＲＣフ
ィルタ回路を構成する抵抗２５とコンデンサ２６が接続
されている。ディジタル電圧計２４は一端が接地され他
端は切換開閉器２３に接続されており、そのａ接点に接
続されると抵抗２５を介して変化率測定抵抗９の両端に
発生する直流電圧を測定し、そのｂ接点に接続されると
抵抗２１を介して抵抗２０の両端に発生する直流電圧を
測定するように構成されている。なお、ディジタル電圧
計２４の内部抵抗は極めて高いので抵抗２１，２５が測
定時に直列の入るための誤差は無い。

スイッチ１８、切換開閉器７．２３、Ｂよびディジタル
電圧計２４は制御装置としてのＣＰＵ２７に電気的に接
続されている。ＣＰＵ２７はスイッチ１８の開閉、切換
開閉器７．２３の切換制御を行い、またディジタル電圧
計２４から刻々送られてくる測定電圧信号を受信し、そ
の電圧変化率を判断し予め記憶されている限界値と比較
し、最終的には測定対象ケーブル１５の本体絶縁抵抗値
Ｒｉ１遮蔽絶縁抵抗値Ｒｓ、高圧系統全体の対大地漏洩
抵抗Ｒｏの算出とその表示を行う。なお、本説明では遮
蔽絶縁抵抗Ｒｓと対大地漏洩抵抗Ｒ。

の測定に関してはとくに言及されてない。

ＣＰＵ２７に予め記憶される電圧変化率の限界値は次の
ように設定する。個々の測定対象ケーブル毎に異なるそ
の静電容量値を測定の都度用いても良いが、非実用的で
あるので、通常は一つの高圧系統毎にその系統下にある
ケーブルの内での最大静電容量値（３相−括）を採用し
てＣＩＩＦとし、さらに測定希望最大絶縁抵抗値を設定
してＲ（ＭΩ）として電圧変化率の限界値ΔＥ／Δｔを
次式より求める。

ｘＥ／”ｔ−ＩＱ（Ｒ ここでＥの値は通常５０Ｖを用いる。第４図でも求のら
れるが、例えばＣ−１，０μＦ、Ｒ請１０゜０θＯＭΩ
とすると、 と得られる。

上述の回路によりケーブルの本体絶縁抵抗値Ｒｉｆｃ測
定するには、まず、ＣＰＵ２７からの信号によりスイッ
チ１８を開き、測定対象のケーブル遮蔽端末の対大地短
絡状態を解放し、コンデンサ１９による接地状態とする
。この時、切換開閉器７と２３はそれぞれ常時位置（ｂ
接点）にある。

この状態で抵抗２０の両端に生じる雑音電圧Ｅ。

をディジタル電圧計２４により測定し、この測定値をＣ
ＰＵ２７に転送する。この場合の測定待時間はコンデン
サ１９の静電容量値Ｃ２と抵抗２゜との積で決まる時定
数τｚ−ｃｚＲｚの１０倍と設定する。この時定数ｒ、
はケーブルや高圧系統によって変わらず、本回路固有の
ものである。このＥｏ測定時は高圧系統へ先に印加した
直流電圧は完全に放電を完了していることが前提である
。次に、ＣＰＵ２７は切換開閉器２３をａ接点に切換え
る。同時に切換開閉器７もａ接点に切換える。

これにより、直流信号電圧源８から直流信号電圧がＧＰ
Ｔ４を通じて高圧母線１に送出される。ディジタル電圧
計２４はその固有サンプリング周期またはＣＰｔＪ２７
からのタイミング制御に従って抵抗９の両端の電圧を刻
々測定し、ＣＰＵに測定値を転送する。ＣＰＵ２７は測
定された電圧の対時間変化率を算定し、前記電圧変化率
の限界値と比較する。そして、電圧の対時間変化率が限
界値以下になったことを確認した後、切換開閉器２３を
ｂ接点に切換える。さらに、この切換時からｌＯτ、の
時間経過後に抵抗２０の両端の電圧がディジタル電圧計
２４により測定され、その値はＣＰＵに転送されて電圧
Ｅ、として記憶される。

電圧Ｅ、が測定された後、ＣＰＵ２７は切換開閉器７を
ｂ接点に、切換開閉器２３をａ接点に切り替える。この
状態で高圧系統に残留する電荷は対大地漏洩抵抗Ｒｏだ
けでなく抵抗９を通じても放電されるので、放電速度は
従来の方法、装置よりも速かとなる。この放電状態でデ
ィジタル電圧計２４はその固有サンプリング周期、また
はＣＰＯ２７からのタイミング制御に従って抵抗９の両
端の電圧を刻々測定し、その測定値をＣＰＵ２７ニ転送
スる。ＣＰＵ２７は測定された電圧の対時間変化率を算
定し、この値が予め定められた限界値以下になったこと
を確認した後、切換開閉器２３をｂ接点に切換える。さ
らに、ＣＰＵ２７は切換から１０τ８時間経過後に抵抗
２０の両端の電圧をディジタル電圧計２４により測定し
た値の転送を得て電圧Ｅｏ’　として記憶する。

上述の測定をもろて本体絶縁抵抗値Ｒｉに関する主測定
は終了し、Ｒｉの正確な数値を算出するには遮蔽絶縁抵
抗値Ｒｓによる漏洩電流のバイノ（ス効果を折り込んで
補正する必要があるので、ＣＰＵ２７は引き続きＲｓの
測定を進行する（説明路）。このＲｓを得た後、先に得
られたＥ　ｏ　、　Ｅ　ｒ、Ｅｏ″の値と共にＣＰＵ２
７は計算を行い本体絶縁抵抗値Ｒｉを得て表示を行う。

なお、対大地漏洩抵抗値ＲＯの測定もケーブル絶縁の測
定の前後に行うことが普通である。

なお、上記実施例においては高圧系統が非接地方式の場
合について説明したが、抵抗接地系であっても別に問題
はなく、ＧＰＴをＧＴＲ（接地変圧器）またはＮＣＲ（
中性点接地抵抗器）に変更すれば良い。

（ト）効果 本発明はケーブル絶縁抵抗測定のために高圧系統の接地
機器を通じて直流信号電圧を送出した時にその電圧の上
昇時間特性、放電時の電圧減衰時間特性を各ケーブル毎
に逐次に実測し、ケーブルの静電容量値と測定希望最大
絶縁抵抗値とよって予め決定した電圧の対時間変化率以
下に電圧が落ち着いたことを確認した後、漏洩電流に比
例する電圧値、雑音電流に比例する電圧値を測定してケ
ーブル絶縁抵抗値を算出している。従って、予期以上に
長時間要する充放電電圧飽和現象に遭遇した場合でも、
測定誤差を導入することなしに正確な値を得ることがで
きる。また、徒に長い測定時間を予め設定してそれが不
必要な場合にも適用する無駄を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
は従来のケーブル活線下絶縁測定を示す回路構成図、第
３図は直流電圧印加中のケーブル充電電圧上昇特性図、
第４図は印加直流電圧の対時間変化率に対して１０％誤
差で測定可能最大絶縁抵抗値を示す図である。 ｌ・・・高圧母線、　　７．２３・・・切換開閉器、８
・・・直流信号電圧源、 ９・・・電流制限抵抗（変化率測定抵抗）、１５・・・
ケーブノ呟　　　１６−・・本体絶縁抵抗、１７・・・
遮蔽絶縁抵抗、２０・・・抵抗（電流測定抵抗）。 晃１図 ！ 尾２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活線運転下の高圧電力ケーブルに系統接地機器を通
   じて直流信号電圧を印加する段階と、前記印加された直
   流信号電圧の充電電圧の時間変化率を逐次測定し、該時
   間変化率が前記測定対象ケーブルの静電容量値と測定希
   望最大抵抗値の積によって予め定められた限界値以下に
   なるまで該変化率を監視する段階と、 前記限界値に前記変化率が達した時から所定時間経過後
   に測定対象ケーブルの遮蔽と接地点との間に接続された
   測定抵抗を介して流れる漏洩電流により生じる電圧を測
   定する段階と、を含むケーブル活線下絶縁測定方法。 ２、請求項第１項記載の方法において、さらに、前記直
   流信号電圧の印加を停止して前記充電された電圧を放電
   する段階と、 前記放電電圧の時間変化率を逐次測定し、該時間変化率
   が前記限界値以下になるまで該変化率を監視する段階と
   、 前記限界値に前記変化率が達した時から所定時間経過後
   に前記測定抵抗を介して流れる雑音電流により生じる電
   圧を測定する段階と、を含むケーブル活線下絶縁測定方
   法。 ３、活線運転下の高圧電力ケーブルに系統接地機器を通
   じて直流信号電圧を印加する直流信号電源と、 前記系統接地機器が直流回路的には前記直流信号電源を
   経由してか、または直接に一端が接地された変化率測定
   抵抗に切り換え接続される第１の切換開閉器と、 測定対象ケーブルの遮蔽と接地点間に並列に接続された
   コンデンサおよび電流測定抵抗と、前記変化率測定抵抗
   または前記電流測定抵抗の電圧を測定するディジタル電
   圧計と、 前記ディジタル電圧計の接続を前記電流測定抵抗または
   前記変化率測定抵抗のいずれかに切り換える第２の切換
   開閉器と、 前記第１および第２の切換開閉器、および前記ディジタ
   ル電圧計に接続され、該ディジタル電圧計から送られる
   前記変化率測定抵抗の電圧信号を逐次受信して該電圧の
   時間変化率を算定し、該時間変化率が前記測定対象ケー
   ブルの静電容量と測定希望最大抵抗値の積によって予め
   定められた限界値以下になると前記第２の切換開閉器を
   電流測定抵抗の側へ切り換えるよう制御する制御装置と
   、を備えてなるケーブル活線下絶縁測定装置。