JPH04184269A - ケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信
号電圧を重畳印加する直流信号電源装置、および一端が
前記第１の接地点に接続され他端が測定対象ケーブルの
遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するため
の絶縁抵抗測定回路を備えたケーブル活線下絶縁測定装
置における絶縁測定操作において前記第ｌの接地点の接
地抵抗に直流信号電流が流れて電圧降下が生じることに
起因する絶縁測定誤差を補償する方法に関する。

（ロ）従来技術 活線下で直流電圧を交流高圧に重畳して電カケープルの
絶縁抵抗を測定する装置および方法として例えば特開昭
６０−５５２７１号に示される三電圧法が知られている
。第３図は三電圧法による絶縁抵抗測定装置の回路構成
図を示し、高圧母線１にはＧＴＰ、ＧＴＲ等の高圧系統
接地用機器２を介して直流信号電源装置Ｓから直流信号
電圧が印加される。この直流信号電源装置Ｓは直流信号
電源３、直流信号電圧開閉器４、低抵抗（非接地高圧系
統の場合は蓄電ＭＰ）５からなる。高圧系統全体の対大
地絶縁不良抵抗７の値をＲ，とじ、直流信号電圧が高圧
母線に印加された場合のみ直流信号電流１．が接地点Ｃ
に流れる。一方、高圧母線１と接続された測定対象ケー
ブル８の遮蔽には絶縁「絶縁不良抵抗９と局部電池１０
が存在し、また遮蔽と大地の間には防食ｒ絶縁不良抵抗
１１と局部電池１２が存在するものとする。ケーブル８
の遮蔽の電位は絶縁抵抗測定回路Ｍに導かれる。

この絶縁抵抗測定回路ＭはＲＩまたはＲ８の値を有する
入力抵抗１３と、これと並列に接続される直列接続の電
池（Ｅｌの値を有する）１４と抵抗（Ｒ３の値を有する
）と、入力抵抗１３の両端の電圧を測定し、その内部抵
抗が実用的に無限大の直流電圧計１６とからなる。絶縁
抵抗測定回路Ｍと直流信号電源装置Ｓの接地側とは一括
して通常は受電変電所である第１の接地点ｅ１に接続さ
れる。第１の接地点ｅ１の現実の接続点は接地抵抗６に
至る前のｅ、になる。

次に、第３図の絶縁抵抗測定装置を使用した従来の三電
圧法による測定方法を第４図の等何回路により説明する
。第１段階として直流信号電圧を印加しない状態にて、
入力抵抗１３の値をＲ１としてその両端に発生する電圧
Ｅ、を直流電圧計１６により測定する。第１段階の測定
には第４図（Ａ）の等何回路に示すように３つの起電流
展があって、第１の起電流能肢は絶縁「絶縁不良抵抗９
の値Ｒ，と絶縁１局部電池１０の値Ｅ１からなり、第２
の起電流能肢は防食ｒ絶縁不良抵抗１１の値Ｒ１と防食
１局部電池１２の値Ｅｓからなり、第３の起電流能肢は
第１および第２の起電流能肢が有効に働かない場合にも
測定回路を成立させるもので電池１４の値Ｅ、と抵抗１
５の値Ｒ１とからなる。第１段階の測定では直流電流１
．は零であるからｅ”ｅ、−ｅ、となり共に大地電位と
なる。このとき入力抵抗１３に発生する電圧Ｅ、は直流
電圧計１６で読み取られ、また式（１）により計算され
る。

第２段階として入力抵抗１３の値はＲ，にした状態で開
閉器４を閉じて低抵抗５の両端に発生させた電圧を直流
信号電圧Ｅとして高圧母線ｌに接地用機器２を経由して
印加する。この時１．が接地抵抗６に流れるので抵抗６
の両端に電圧降下Ｅ６を発生する。このＥＧは直流信号
電圧Ｅの逆起電力の一部であるからＥと極性は逆になる
。第４１！ｌ　（Ｂ）に示すように、第１の起電流能肢
はＲ。

に対してＥ、十Ｅとなり、第２の起電流能肢はＲ８に対
してＥ　ａ　＋Ｅ　ａとなり、第３の起電流能肢には変
化がない。直流電圧計１６はこの時の電圧Ｅ１を示し、
該電圧は遮蔽と大地間の電圧ではなく、遮蔽と接続点Ｒ
６間の電圧であり、この時の大地電位は第２の起電流能
肢内のＥ、とＥｏの接点へと移行している。また＋Ｅｌ
は式（２）により計算される。

第３段階として直流信号電圧Ｅを印加した状態で入力抵
抗１３をＲ１に交換してその両端の電圧Ｅ２を測定する
。＃１４図（Ｃ）はこの時の等何回路を示し、ＲＩがＲ
６と変わった他は第４図（Ｂ）の等何回路と同様である
。この時のＥ、は式（３）により計算される。

上述の測定結果得られたＥｌ、Ｅ　ｒ、Ｅ　ｔの値と式
（１）、（２）、（３）がら絶縁抵抗Ｒ３とＲｓを計算
により分離して算出する。このＲ１とＲｓを算出するに
は％　　（Ｉ）Ｅｌ−Ｅｌ＋を求めることによりＥ、％
Ｅｓ、Ｅ、のような雑音電圧の影響は消去され、Ｒ１は
既知のＥ、Ｒ，％Ｒ１と測定値Ｅ９、Ｅ、および次の（
■）で求める測定回路全並列抵抗とにより表せること、
（ｉｉ）Ｅ、とＥ、との比より測定回路全並列抵抗を既
知のＲ，、Ｒ，と測定値Ｅ１、Ｒ２とで表せること、（
ｉｉｌ）防食ｒ絶縁不良抵抗Ｒｓは絶縁ｒ絶縁不良抵抗
値Ｒ１、測定回路全並列抵抗および既知の抵抗Ｒｓとか
ら算出されること、の考えに基づいている。実際には次
の式（４）と（５）が用いられ、ＥＧについては配慮さ
れてないので、結果的にはＥａを零として無視している
。

（ハ）この発明が解決しようとする課題上述のように従
来の絶縁測定装置を使用したケーブルの絶縁抵抗測定に
あっては直流信号電圧印加時にのみ発生する電圧降下Ｅ
６の存在に考慮を払わず、この値を零として扱っている
ので絶縁ｒ絶縁不良抵抗１１の値Ｒ０が真値より極めて
低く表されることがあるという問題が実地使用経験の積
重ねより明らかになった。Ｒ１の誤差が増大する場合と
しては（ｉ）高圧系統全体の対大地絶縁不良抵抗７の値
ＲＩｌが低下し従って■、が大となった場合、（ｉｉ）
第１の接地点の接地抵抗６の値が低い場合、（ｉｉ）防
食ｒ絶縁不良抵抗９の値Ｒｓが低い場合、（ｉｖ）絶縁
ｒ絶縁不良抵抗１１の値Ｒ１が高い場合がある。

上述のような要因が重複した時に従来技術の測定でどの
程度Ｒ３値を真値から離反した値として示すかを計算に
よりシミュレートした結果を第１表により示している。

第１表 従来技術での１条件下測定結果シミュレイション前提条
件；　　Ｒｍ−５Ｋ［ｌ、ｌ、ｍｌｏ、ＯｍＡ。

Ｅ−５０Ｖ、第１（７）接地点の接地抵抗　ｓ　ｏ　（
、’。

Ｅｏ＝５０ｍＶ）Ｒ，＝　１ＯＯＫΩ、Ｒ，−２０にΩ
、Ｒ１癖ψ、Ｒ，−３Ｋｆｌ〜ＩＯＭΩ 第１表は全ての前提条件を誤差が増大する方向に選んだ
うえで、防食ｒ絶縁不良抵抗Ｒｓとの対比で絶縁ｒ絶縁
不良抵抗値Ｒ５の測定、計算結果を示しているので誇張
されてはいるものの、真のＲ１は無限大であるにもかか
わらすＲ１に比例してＲ１は小さく求められている。前
述の（ｉ）〜（ｉｖ）の誤差原因を軽減しようとしても
測定する側からは困難な要因もある。

本発明の目的は前述の誤差増大原因は残存した状態で第
１の接地点の接地抵抗に直流信号電流が流れて電圧降下
が生じることに起因する絶縁抵抗測定誤差を補償できる
ケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法を提供することで
ある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明のケーブル活線下絶縁測定誤差補償方法は、第１
の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程
度に離隔した第２の接地点と、−端が前記第１の接地点
に接続された絶縁測定回路の他端（入力端）との間に模
擬防食尸絶縁抵抗および絶縁リードを直列接続し、前記
絶縁リードに対する所定の絶縁抵抗測定操作から得られ
る測定値により前記第１の接地点における電圧降下を計
算するための測定を測定対象ケーブルの接続無しに別個
に行い、この測定の結果算出された電圧降下の値を前記
測定対象ケーブルの測定後の絶縁抵抗計算に折込み補正
をすることを特徴としている。

（ホ）作用 上述の測定時には、絶縁ｒ絶縁不良抵抗の値が無限大と
仮定でき、第４図に示す第１の起電流能肢は働かず、無
効となる。さらに、第２の段階の測定により得られた電
圧値Ｅ、から第１の段階の測定により得られた電圧Ｅ、
との差を求めると第３の起電流能肢と、第２の起電流膜
の内の局部電池の値Ｅ、による働きは共に消去される結
果、第１の接地点における直流電圧降下Ｅ０の影響のみ
となり、既知の模擬防食尸絶縁抵抗値等から該電圧降下
が計算される。この値を測定対象ケーブルの通常の絶縁
測定の結果に算入することにより正確な絶縁ｒ絶縁不良
抵抗値が求められる。

（へ）実施例 第１図はこの発明の方法を実施するために使用される、
第１の接地点における電圧降下Ｅａを求める測定装置の
一実施例を示す図である。第１図において符号１〜７お
よび１３〜１６は第３図の場合と同じであるので説明は
省略する。絶縁測定回路Ｍの入力端は現在測定対象とし
ているケーブルでは無く、絶縁リードとしての遮蔽付絶
縁電線１７の一端に接続されている。遮蔽付絶縁電線１
７の他端は模擬防食尸絶縁抵抗１９が接続されて第２の
接地点ｅ、に接地されている。遮蔽付絶縁電線１７の遮
蔽１８は防食ｒ（図示されてない）が施されて、対地絶
縁されている。遮蔽１Ｂの一方の端末は絶縁抵抗測定回
路Ｍの接地側に接続されて接続点ｅ０の電位を遮蔽の電
位とし、他方の端末はフロートさせている。

前記模擬防食尸絶縁抵抗１９は第２の接地点Ｃ１側に設
置するものと限らず、保守の都合上絶縁抵抗測定回路Ｍ
の入力端側に直列に設置しても良い。この場合は第２の
接地点ｅ、側の遮蔽付絶縁電線１７の心線は直接第２の
接地点ｅ！に接地し、遮蔽１８も第２の接地点側で接地
する。遮蔽１８の絶縁測定回路側は７０−トする。上述
の如き遮蔽接地の理由は遮蔽付測定線の心線と遮蔽間の
電位差を少なくするためであり、遮蔽を必要とする理由
は直流信号電流■、の一部が直接絶縁測定回路に入って
くる可能性を遮断するためである。

ここで、上記第２の接地点ｅ、とは、直流信号電源装置
Ｓおよび絶縁抵抗測定回路Ｍの共通接地点（第１の接地
点ｅ＋）における直流信号電流通電に伴う地中電界が、
接地抵抗形成域を侵食しない程度に第１の接地点から離
隔した地点に設けられた接地点である。第２の接地点ｅ
２と第１の接地点ｅ、との具体的な離隔距離は少なくと
も２０ｍ以上、通常は５０ｍ以上離れていることが望ま
しい。第１の接地点は通常は成る面積をもっているから
第１の接地点を構成している変電所域の外周包路線又は
フェンスの何れの地点からも２０〜５０ｍ以上離れた地
点が第２の接地点となる。なお、第２の接地点の接地抵
抗は低い値を要求されず、第３種の接地抵抗ＺｏｏΩを
満足すれば充分である。

上述の測定装置を使用して通常の活線下絶縁抵抗測定操
作を実施する。この場合、遮蔽付絶縁電線１７は高圧母
線との直接接続関係は無いから、その見かけの絶縁ｒ絶
縁抵抗は無限大である。三電圧法を使用し、第１の段階
として直流信号電圧非印加時の入力抵抗Ｒ，の両端の電
圧Ｅ、を直流電圧計１６により得る。次に、第２の段階
として直流信号電圧Ｅを印加し、その結果得られるＥｌ
と、第３の段階において入力抵抗をＲ，からＲ８に変換
した結果得られるＥ、とをそれぞれ測定する。ところで
、第４１！ｌにおいて、絶縁ｒ絶縁不良抵抗Ｒ１は無限
大であるから第１の起電流能肢では局部電池の値Ｅ１に
直流信号電圧Ｅが加わっても依然として起電流能は働か
ず無効である。ここでＥ、−Ｅ、を求めると、第３の起
電流能肢と第２の起電流能肢内の局部電池の値Ｅ８によ
る働きは共に消去される。この結果、Ｅ　ｌ−Ｅ　＊に
働く起電流能は第１の接地点における直流電圧降下Ｅ０
の影響のみとなる。即ち、次の（６）式が得られる。

ここで、（Ｒ８）は模擬防食尸絶縁抵抗値である。

次に、第３図に示す通常の三電圧法を使用して測定対象
ケーブルの絶縁測定をおこない測定電圧Ｅ　ｅ、Ｅ　＋
、Ｅ、を得る。この測定対象ケーブルの各測定値および
（６）式より得られたＲ６を用いて真の絶縁ｒ絶縁不良
抵抗値Ｒ１及び防食ｒ絶縁不良抵抗値Ｒ，を求めるにに
は次の（７）式及び（８）式を使用する。

（７）式及び（８）式においてＥＣ，−０と置くと、従
来技術において使用した（４）式及び（５）式に相当す
る。測定対象ケーブルの数が多くなると時間が推移し、
対大地絶縁不良抵抗値Ｒ１及び直流信号電流１．が変イ
しし、従って電圧降下Ｅ６も変化する。このため、繰り
返し遮蔽付絶縁電線１７を測定してその都度の最新のＥ
。を用いて測定対象ケーブルの絶縁ｒ絶縁不良抵抗値Ｒ
１を求めることが誤差の少ない測定をするために重要で
ある。

次に上述の本方法を適用した具体例を示す。模擬防食尸
絶縁抵抗値として１００にΩを使用して次の表２に示す
ような遮蔽付絶縁電線１７の測定データが得られた。

表２ これからＥ。を求めると、 ＥＧ”（Ｓ　４．４７−４９．５０）Ｘ　１０−３１１
．０２　Ｉ　１’０−’Ｘ　ｔｏ’−０，０ｔＧｏ（Ｖ
）即ち１０．０ｍＶの電圧降下が第１の接地点ｅ１の接
地抵抗６において生じていることが判る。続いて測定対
象ケーブルの絶縁測定を行い次の表３に示すような測定
値を得た。

表３ 表３においては比較のために従来の（４）及び（５）式
により求めた絶縁ｒ絶縁不良抵抗値をＲ１’、防食ｒ絶
縁不良抵抗値をＲ１′とじて掲げているものの、本方法
では本来計算の必要はない。

（７）および（８）式にＥ、＝ＩＯ，ＯｍＶを代入して
計算すると表４に示す結果になる。

表４ 表３と４を比較すると、防食ｒ絶縁不良抵抗値は従来技
術とほとんど変わりはないが、絶縁ｒ絶縁不良抵抗値は
従来技術では非常に低く評価されていることが判る。

次に本発明の第２の実施例について第２図に基づいて説
明する。第２図において符号１〜７および１３〜１６は
第３図の場合と同様であるのでその説明は省略する。測
定対象ケーブルの内からその絶縁ｒ絶縁抵抗および防食
ｒ絶縁抵抗が共に良好であることが予め判明している１
条を絶縁リードとして選択する。選択されたケーブル２
０の遮蔽の一端は絶縁抵抗測定回路Ｍの入力端に接続さ
れ、遮蔽の他端は第２の接地点ｅ、にに模擬防食尸絶縁
抵抗２１を通じて接地される。この第２の接地点ｅ！は
前述の説明に沿うもので、本実施例の場合は同時にケー
ブル２０の一端末が存在する地点、即ち対象ケーブルを
選択すると自動的に決定される既設のものでもある。

第２図の様に構成された装置を使用してケーブル２０の
見かけの絶縁抵抗測定を通常の活線下絶縁抵抗測定操作
により行い、ＥＯ１Ｅ１％　Ｅ、の測定値を得る。そし
て、Ｒ，を無限大として扱い、（６）式を使用してＲ６
を求める。続いてケーブル２０自体の絶縁抵抗を得られ
たＲ６を使用して求め、また他の測定対象ケーブルの絶
縁測定を通常の方法で実施した結果得られた測定値と前
記Ｅ６を用いて該測定対象ケーブルの絶縁抵抗値を求め
る。このとき、測定対象ケーブルの数が多くなればケー
ブル２０の測定を繰り返し、常に最新のＥｃを入手して
測定誤差の軽減を図ることが重要である。

第２図の装置を使用し、模擬防食「絶縁抵抗２１として
１ｏＯＫＧを用いて得られたケーブル２０の測定データ
の具体例を表５に示す。

表５ 表５において防食ｒ絶縁不良抵抗値Ｒ，は模擬防食尸絶
縁抵抗値がそのまま測り出されているだけなので真のＲ
ｓの値は無限大である。なお％ＲＩ’、Ｒ，Ｉは比較の
ために従来技術による計算式を用いたもの、Ｒ１、Ｒ３
は本発明の方法による計算を行ったもので定数は次の値
になる。但し、Ｒ１−■と置いている。

これからＥＧを求めると、 ｔｏ＝（Ｓｏ、ｏｘ−ｔｔ、５ｏ）ｘｎ−ｓＢ　、・！
０ＸＩＯ−ｊＸｌ・１「１．・Ｓ（ｍｙ）Ｒ６−１，０
５ｍＶを用いて他のケーブルを測定した１例は表６にな
る。

表６ 表６に示すように、測定されたケーブルの絶縁ｒ絶縁不
良抵抗値Ｒ１はほぼ１０万ＭΩであるのに対し、従来技
術では１／３に誤って評価していたことになる。

第２１！ｌに示す装置を利用すると新たに遮蔽付絶縁電
線を布設する必要は無いが、電圧降下Ｅ６を求めるため
に選択したケーブル２０の絶縁抵抗が低下していること
に気が付かずに運用すると、全ての測定対象ケーブルの
測定値が過補正されて実際より高く示されるおそれがあ
るので注意を要する。

（ト）効果 本発明の各活線下ケーブル絶縁測定誤差補償方法によれ
ば、従来技術では考慮対象となっていなかった、直流信
号電圧印加時のみに発生して絶縁測定回路に入り込み絶
縁ｒ絶縁不良抵抗の測定に誤差を生じていた電圧降下（
Ｅ６）を求めて、測定対象ケーブルの測定値に折り込み
補正することができるので、絶縁抵抗の真値を求めるこ
とができる。本発明の方法によれば、ケーブル劣化の初
期においてまだ絶縁抵抗が十分に高いレベルにある時期
から要注意ケーブルを監視してその劣化の傾向を正確に
把握でき、活線下ケーブル絶縁監視技術の水準を大いに
向上させることができる。このため、代替ケーブルの準
備、取替工事工程の設定等に時間的余裕を与える等実務
面での利益は大きい。特に、−旦劣化が始まるとその劣
化速度が早いと予想される特別高圧ケーブルを多重分布
接地系で使用する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一実施例を示す
構成図、第２図は本発明の方法を実施する装置の第２実
施例を示す構成図、第３図は従来の方法を実施する装置
の構成図、第４図は第３図の装置を使用した絶縁抵抗測
定の各段階別の等価回路図である。 １・・・高圧母線、６・・・接地抵抗、７・・・対大地
絶縁　　　−不良抵抗、８・・・測定対象ケーブル、９
・・・絶縁ｒ絶縁不良抵抗、１０．１２・・・局部電池
、１１・・・防食ｒ絶縁不良抵抗、１７・・・遮蔽付絶
縁電線、１８・・・遮蔽、１９．２１・・・模擬防食尸
絶縁抵抗、２０・・・ケーブル、ｅｌ・・・接続点、ｅ
、・・・第１の接地点、ｅ、・・・第２の接地点、Ｓ・
・・直流信号電源装置、Ｍ・・・絶縁抵抗測定回路。 特許出願人　住友電気工業株式会社 （外４名） ＄　　１　凹 （ｅ＋） ′＄　２　図 第　３　凹 Ｃ巳、）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（ｅン１ｆ２４　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧
   を重畳印加する直流信号電源装置、および一端が前記第
   １の接地点に後続され他端が測定対象ケーブルの遮蔽に
   接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁
   抵抗測定回路を備えたケーブル活線下絶縁測定装置にお
   ける所定の絶縁測定操作において前記第１の接地点の接
   地抵抗に直流信号電流が流れて電圧降下が生じることに
   起因する絶縁測定誤差を補償する方法であって、前記第
   １の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない
   程度に離隔した第２の接地点と前記絶縁測定回路の他端
   との間に模擬防食尸絶縁抵抗および絶縁リードを直列接
   続し、前記絶縁リードに対する前記所定の絶縁抵抗測定
   操作から得られる測定値により前記第１の接地点におけ
   る電圧降下を計算するための測定を前記測定対象ケーブ
   ルの接続無しに別個に行い、この測定の結果算出された
   電圧降下の値を前記測定対象ケーブルの測定後の絶縁抵
   抗計算に折込み補正をすることを特徴とするケーブル活
   線下絶縁測定誤差補償方法。