JPH03218479A - ケーブルの絶縁劣化診断法 - 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、活線状態又は停電状態でケーブルの劣化度合
いを診断する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の絶縁劣化診断法としては、 （１）水トリーによる直流成分法、 （２）直流重畳法 （３）直流成分法と商用ｔａｎ　δの組み合わせ法等が
知られている。

まず、（１）の直流成分法は、ケーブルの絶縁層を形成
するポリエチレン中に絶縁破壊の原因となる木の枝状の
空隙（水トリー）が発生する過程で、この水トリーに整
流作用があることに着目し、この整流作用により得られ
た直流分を検出して劣化状態を判断するものである。

また、（２）の直流重畳法は、ケーブルの芯線に直流を
重畳し、漏洩電流を測定するものである。

（３）の組み合わせ法は、（１）の直流成分法と商用周
波数によるｔａｎ　　δ測定法を併用した方法である。

〔発明が解決しようとする課頚〕

しかしながら、（１）の直流成分法は、測定電流が１０
Ａ程度と非常に小さいさいた狛、自然界に存在する迷走
電流との区別が困龍であり実用的ではない。

また、（２）の直流重畳法は、直流を使用するため貫通
水トリーには有効であるが、未貫通水トリーは検出でき
ない。また、直流電圧が低いと劣化の検出が離しいとい
う問題がある。

最後の（３）の組み合わせ法も、（１）の直流成分法と
同様な問題があり、またｔａｎ　　δ測定は有効分電流
と無効分電流の比を求めるものであり、ケーブル長と劣
化度の双方に左右されるためケーブルの劣化度合いを正
確に判断することができない。

また、上述の何れの方法においても、劣化が極度に進ん
だ杖態、すなわち、破壊寸前でなければ検出することが
できず、劣化が検出された時点では対策をとるには遅す
ぎる場合があるという問題もある。

そこで本発明は、ケーブルの劣化度合いを活線状態又は
停電状態で正確に検出することを目的とする。

〔ｒｓ題を解決するための手段〕

本発明のケーブルの絶縁劣化診断法は、前記目的を達成
するため、活線又は停電状態にあるケーブルの芯線に商
用周波数より低い低周波信号を重畳し、前記ケーブルの
遮蔽層から漏洩電流を検出し、該漏洩電流から前記低周
波信号に対応する信号のみを抽出し、このとき前記低周
波発振器からの低周波信号を基準信号とし、この基準信
号に基づいて前記抽出された信号と同振輻逆相の逆加算
信号を生成する第１の工程と、前記低周波発振器からの
低周波信号を９０度進相させた信号を生成し、該９０度
進相信号と前記逆加算信号とを加算し、加算後の信号と
前記９０度進相信号を乗算することにより、前記ケーブ
ルの絶縁抵抗に流れる電流を検出する第２の工程とから
なることを特徴とする。

〔作用〕

ケーブルの芯線に低周波信号を印加すると、この低周波
信号は芯線から絶縁層を介して金属遮蔽層に流れ漏洩電
流となる。この漏洩電流には商用周波数成分も含まれて
いるので、フィルタ等により低周波信号に対応する信号
のみが抽出される。

この抽出された信号は、ケーブルの芯線と金属遮蔽層の
間に形成される絶縁抵抗に流れる電流と静電容量に流れ
る電流の双方を含んでいる。ここで、前記低周波信号の
振幅及び位相を調整して前記抽出された信号と同振幅逆
相の逆加算信号を生成し、これに前記低周波信号を加算
し、更に前記９０度進相信号と乗算すると、絶縁抵抗に
流れる電流に対応する電流が生成される。したがって、
この電流を測定することにより絶縁抵抗すなわちケーブ
ルの劣化度合いが検出される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の特
徴を具体的に説明する。

第１図は本発明のケーブルの絶縁劣化診断法を実施する
ための基本的な構成を示す配線図である。

測定の対象となる活線送電ラインＬには、接地用トラン
スＧＰＴＩが接続され、また、送電ライン対地静電容量
ＣＬが存在する。本実施例においては、活線送電ライン
Ｌに商用周波数より低い５〜３０｝１ｚ程度、たとえば
７．　５｝１ｚの低周波交流を重畳するための出力可変
の低周波発振器ＯＳＣが設けられ、この低周波発振器Ｏ
ＳＣの出力が、トランスＴを介してコンデンサＣ１に供
給され、更にコンデンサＣ２を介して第１のスイッチＳ
ｉ１ｌ　の可動端子ｔｌｏ　に供給されている。また、
コンデンサＣ１の電圧は、コンデンサＣ２，　Ｃ３と抵
抗器Ｒ１で分割され基準信号Ｙとされる。

前記第１のスイッチ亀１の一方の固定接点ｔｌｌは、活
線送電ラインＬを構成するケーブルの芯線Ｌａに接続さ
れ、他方の固定接点ｔｌ２は、模擬接地トランスＧＰＴ
２及び模擬コンデンサＶＣに接続され、更に標準コンデ
ンサＣＳを介して、第１のスイッチＳＷＩ　と連動する
第２のスイッチＳＩｌｌ２の一方の固定接点ｔ２２　に
接続される。この第２のスイッチＳＩ１２の他方の固定
接点ｔ２１　は、ケーブルの金属遮蔽層Ｌｂ　に接続さ
れ、可動接点ｔ２０　は検出抵抗器Ｒ２を介して接地さ
れている。この検出抵抗器Ｒ２の両端から検出借号Ｘが
取り出される。

ケーブルは、第２図に模式的に示すように、芯線Ｌａの
周囲に絶縁層Ｌｃ，金属遮蔽層Ｌｂ，シースＬｄを順次
配胃した構成となっており、芯線Ｌａと金属遮蔽層Ｌｂ
との間に絶縁抵抗と静電容量が存在する。

したがって、ケーブルは、破碑内に示す抵抗器ＲＸとコ
ンデンサＣｘの並列回路で示す等価回路で表される。な
お、ケーブルの金属遮蔽層Ｌｂは、通常接続点Ｐを介し
て接地されている。

前記検出信号Ｘは、商用周波数成分を除去するフィルタ
Ｐｉに供給され、低周波発振器ＯＳＣからの低周波の漏
洩電流に対応した信号のみが取り出されて、加算回路八
〇〇　の一方の入力ｖｘとなる。この信号ｖｘが、低周
波の漏洩電流１１（第３図参照）に対応している。また
、前記基準電圧Ｙは、フィルタＦ１と同様なフィルタＦ
２に供給されて低周波電圧のみとされ、移相器ＰＳｌ　
及び増幅器八ＭＰ４を介して加算回路＾ＤＤの他方の入
力ＶＹとなる。加算回路八〇〇の出力は、増幅器＾ＭＰ
１を介して乗算回路ＭｔｌＬの一方の入力ＶＸＩ　とな
り、また、フィルタＦ２の出力は、移相器ＰＳ２及び増
幅器八ＭＰ２を介して乗算回路ＭＬＩＬの他方の入力Ｖ
ＹＩ　　となる。最後に乗算回路ＭｔｌＬの出力は直流
増幅器八ＭＰ３で増幅され最終出力ｖ６υ丁となる。

次に、ケーブルの劣化度の測定手順について説明する。

まず、第１図に示す送電ラインにおいて、第１，第２の
スイッチＳＷＩ，　Ｓ稠２を、固定接点ｔｌｌ．　ｔ２
１側に切り換えるとともに、接続点Ｐを開放する。これ
により、低周波発振器ＯＳＣからの低周波信号を、トラ
ンスＴ．コンデンサＣ２及び第１のスイッチＳｗ１を介
して活線送電ラインＬに重畳する。この低周波信号は、
ケーブルの芯線Ｌａから、絶縁層Ｌｃを通り金属遮蔽層
Ｌｂに流れる。いま、接続点Ｐは開放されているので、
金属遮蔽層Ｌｂに流れ込む電流、すなわち漏洩電流は、
第２のスイッチＳＮ２を介して検出抵抗器Ｒ２に流れて
検出信号Ｘを発生させる。

検出抵抗器Ｒ２に流れる漏洩電流の中の低周波電流Ｉ１
は、第３図（ａ）のベクトル図に示すように、ケーブル
の等価回路の抵抗器ＲＸに流れる電流ＩＲＸ　と、コン
デンサＣｘに流れる電流ＩＣＸを含んでいる。電流ＩＣ
Ｘは、ケーブルの寸法及び絶縁層の誘電率等で決まる値
であり、ケーブルの劣化度を表すものではないのでこれ
を取り除き、劣化に応じて変化する電流ＩＲＸのみを取
り出す必要がある。

以下、漏洩電流Ｉ１から電流ＩＲＸ　を取り出す方法に
ついて説明する。

まず、第１図に示す低周波発振器ＯＳＣの出力を調整し
て増幅器八ＭＰ２の出力ＶＹＩ　を一定値に合わせる。

次に、移相器ＰＳｌ　及び増幅器＾ＭＰ４を調整一て、
増幅器＾ＭＰＩの出力ＶＸＩ　が０となるようにする。

このときのベクトル図を第３図ら）に示す。すなわち、
検出電流１ｌとは同振幅逆相の電流Ｉ２を生成して加算
することにより検出電流Ｉ１を打ち消している。

次に、第１，第２のスイッチｓｗｔ，　ｓｗ２を固定接
点ｔｌ２．　ｔ２２側に切り換え、模擬容量ＶＣを調整
して増幅器ＡＭＰ２の出力ｖＹ１　を一定値に合わせる
。これにより、模擬接地用トランスＧＰＴ２及び模擬容
量ＶＣからなる模擬回路の条件が、実際の活線送電ライ
ンＬの大地間インピーダンスに対応したものとなる。な
お、接続点Ｐは接続状態に戻しておく。

次に、標準コンデンサＣＳを調整して増幅器＾ＭＰＩの
出力ＶＸＩ　が最小になるようにすれば、第３図ら）の
ベクトル図に示すように、基準信号Ｙの位相から９０’
進んだ電流ＩＣＳが生成された状態となり、この標準コ
ンデンサＣＳによる電流ＩＣＳ　と、基準信号Ｙを移相
．振幅調整して得た逆加算電流１２とを加算回路＾ＯＤ
で加算することにより、目的とする電流ＩＲＸ　に対応
する電流ＩＲＸ．が生成される。この加算回路＾ＤＯか
ら電流［ＲＸ．は増幅器＾ＭＰＩを介して乗算回路ＭＯ
Ｌの一方の入力ＶＸＩ　となる。乗算回路ＭｔｌＬの他
方の入力νＹｌ　としては、電流ＩＲＸ．と同相の信号
が供給されているので、乗算回路ＭＯＬ　における乗算
により直流分と交流分に分かれるため、直流分のみが直
流増幅器八ＭＰ３で増幅されて最終出力ｖａｕｔとなる
。

この最終出力Ｖ。ＵＴ　は、ケーブルの絶縁抵抗に流れ
る電流ＩＲＸ　に対応するものであるので、ケーブルが
劣化して絶縁抵抗が低下すると、最終出力ｖｏｕｔが上
昇し、この最終出力Ｖ。。，を測定すればケーブルの劣
化の度合いを確実に検出することができる。

次に、本発明の絶縁劣化診断法を３相の活線送電ライン
に対して適用した実施例について第４図を参照して説明
する。なお、第１図に示す実施例に対応する各部材等に
は同一符号を付している。

但し、検出信号Ｘ及び基準信号Ｙに対する演算処理は第
１図に示す実施例と同様であるので説明は省略する。

第４図に示す実施例においては、３相用の接地トランス
ＧＰＴ３が設けられるととともに、送電ライン対地静電
容１ｃＬＩ〜ＣＬ３が存在する。また、各相の活線送電
ラインＬｌ−Ｌ３に対応して、それぞれＹ接続されたス
イッチＳＷ３〜ＳＷ５及びコンデンサＣ４〜Ｃ６，　Ｃ
７〜Ｃ９が設けられる。スイッチＳｗ３〜ＳＷ５の共通
接続点は、標準コンデンサＣＳの一端に接続され、コン
デンサＣ４〜Ｃ６の共通接続点はコンデンサＣｌの一端
に接続され、コンデンサＣ７〜Ｃ９の共通接続点は抵抗
器Ｒ１の一端に接続されている。また、各相の活線送電
ラインし１〜Ｌ３のケーブルの金属遮蔽層シｂＩ，　Ｌ
ｂ２，　Ｌｂ３が共通に接続され、接続点Ｐを介して接
地されている。なお、他の部材については各相で共通に
使用される。

第４図に示す実施例においては、低周波発振器ＯＳＣか
らの出力は、コンデンサＣ４〜Ｃ６の共通接続点、すな
わち３相交流の中性点である点Ｑに接続されているので
、点Ｑには商用交流電圧が現れることはない。したがっ
て、低周波信号を重畳するための回路が、活線送電ライ
ンし１〜Ｌ３の影響を受けることなく、また、低周波信
号を効率的に活線送電ラインし１〜Ｌ３に重畳すること
ができる。また、コンデンサＣ４〜Ｃ６に代えて抵抗器
を介して信号を重畳することもできるが、コンデンサに
よる信号重畳の方が、抵抗器を使用した場合に比べて発
熱が抑えられる。

なお、上述のケーブルの絶縁劣化診断法を実施するに際
し、模擬容量ＶＣの値から送電ラインの対地静電容量を
判定することができる。また、ケーブルの単位長当たり
の静電容量は決まっているので、標準コンデンサＣＳＯ
値から、ケーブルの長さを判定することができる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、被測定ケーブル
の漏洩電流に対して同振幅逆相の信号を内部的に生成し
、これに対して更に基準信号から移相した信号を加算す
ることにより、測定ケーブルの絶縁抵抗に流れる電流に
対応する電流を生成することができる。したがって、こ
の電流を測定すれば、静電容量の影響を受けることなく
、ケーブルの劣化に応じて変化する絶縁抵抗のみを測定
することが可能となり、ケーブルの劣化度合いを正確に
測定できる。また、測定のためにケーブルに重畳される
信号は、低周波の交流信号であるため、周波数フィルタ
処理をすることにより、迷走電流，大地電流２熱電対効
果等の自然界に存在する直流分との区別を容易に行うこ
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の絶縁劣化診断法を実施する
ための基本的な構成を示す配線図、第２図はケーブルの
構造を模式的に示す断面説明図、第３図（ａ），（ｂ）
は本発明の絶縁劣化診断法を説明するだめのベクトル図
、第４図は本発明の絶縁劣化診断法を３相の活線送電ラ
インに対して適用した実施例を部分的に示す配線図であ
る。 ＾ＤＤ：加算回路　　　八ＭＰ１〜八ＭＰ４　：増幅器
Ｃ１〜Ｃ９，ＣＸ　　：　：］　ンｆ　ンサＣＬ，　Ｃ
ＬＩ　−ＣＬ３　：対地静電容量ＣＳ：ｔｌ！コンデン
サ　Ｆｌ，Ｆ２：フィルタＧＰＴＩ，　ＧＰＴ２．　Ｇ
ＰＴ３　：接地用トランスＬ乱１，　Ｌ２，　Ｌ３　：
活線送電ラインＬａ：芯線　　　　　　ＬＣ：絶縁層 Ｌｂ：金属遮蔽層　　　Ｌｄ：シース Ｍ［ＩＬ　：乗算回路　　　ＯＳＣ　：低周波発振器Ｐ
ｓｉ，ＰＳ２　：移相器　　Ｒｌ，　Ｒ２．　ＲＸ　：
抵抗器Ｓｋｉ〜ＳＷ５　：スイッチ　Ｔ：トランス１０
＋。ｔｌｌ，　ｔｌ２，　ｔ２０，　ｔ２１．　ｔ２２
　：接点ＶＣ ：模擬容量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、活線又は停電状態にあるケーブルの芯線に商用周波
   数より低い低周波信号を重畳し、前記ケーブルの遮蔽層
   から漏洩電流を検出し、該漏洩電流から前記低周波信号
   に対応する信号のみを抽出し、このとき前記低周波発振
   器からの低周波信号を基準信号とし、この基準信号に基
   づいて前記抽出された信号と同振幅逆相の逆加算信号を
   生成する第１の工程と、 前記低周波発振器からの低周波信号を９０度進相させた
   信号を生成し、該９０度進相信号と前記逆加算信号とを
   加算し、加算後の信号と前記９０度進相信号を乗算する
   ことにより、前記ケーブルの絶縁抵抗に流れる電流を検
   出する第２の工程とからなることを特徴とするケーブル
   の絶縁劣化診断法。 ２、前記第１の工程において、前記抽出された信号を加
   算回路の一方の入力とし、前記基準信号を移相器及び増
   幅器に通過させた信号を前記加算回路の他方の入力とし
   、該加算回路の出力が最小となるように前記移相器及び
   増幅器を調整することにより、ケーブルの有効分電流を
   取り出すことを特徴とする請求項１記載のケーブルの絶
   縁劣化診断法。 ３、前記第２の工程において、前記低周波発振器と前記
   加算回路の一方の入力との間の信号回路に並列に接続さ
   れた模擬容量を調整して前記基準信号のレベルを設定す
   ることを特徴とする請求項２記載のケーブルの絶縁劣化
   診断法。 ４、前記第２の工程において、前記低周波信号のレベル
   が減少するように前記低周波発振器と前記加算回路の一
   方の入力との間の信号回路に直列に接続された標準コン
   デンサを調整することにより、前記９０度進相信号を生
   成することを特徴とする請求項３記載のケーブルの絶縁
   劣化診断法。 ５、前記ケーブルは３相であり、前記低周波信号をコン
   デンサまたは抵抗器を介して３相の中性点に重畳するこ
   とを特徴とする請求項１記載のケーブルの絶縁劣化診断
   法。