JPH0429067A - 水トリー劣化診断装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、活線状態にあるＣＶケーブルの水トリーによ
る絶縁劣化度合を診断するための装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般的に、電カケープルは布設後の経年変化により電気
絶縁体の絶縁性能か低下する。特に、ＣＶケーブルでは
架橋ポリエチレン絶縁体に樹状の亀裂が生じ、この亀裂
に水分か侵入する所謂水トリーの発生か絶縁劣化の主な
原因であることか知られている。このような絶縁性能の
低下は、放置すると進展して早晩大きな絶縁破壊事故に
つながる慣れかある。従って、ケーブルの絶縁抵抗の変
化を把握し、劣化を早期に発見することか極めて重要で
ある。

ケーブル絶縁体の水トリー劣化に起因する絶縁抵抗の変
化を常時監視する一つの方法として、本出願人の提案に
かかる脈流検出法かある。脈流検出法とは、交流課電中
のケーブルの接地線を流れる電流を検出した場合、ケー
ブル絶縁体中に水トリーが存在すると概ね数Ｈｚ以下の
周期で変動する脈動電流が発生し、しかも水トリー劣化
が激しい程この脈動電流成分は大きくなるという新知見
に基づいて案出されたものである。かかる脈動電流によ
り劣化診断を行う具体的手段としては、先ずローパスフ
ィルタによって接地線電流から交流充電電流成分を除去
して脈流成分を取り出し、これを増幅して波形表示手段
に表示させ、該表示波形を時間解析する如き手段が本出
願人により提案されている。

［発明が解決しようとする課運］ しかしながら本発明者らが脈流法についてざらに研究を
重ねた結果、脈流成分を単に波形表示させたのみではそ
の時間解析が困難であることがわかった。すなわち、前
述の通り脈流成分は水トリー劣化程度に応じてその大き
ざが変化するので、脈流の大きさを検知することが当該
劣化診断法においては重要となるのであるが、脈流波形
は極めて不定的な波形であり、該波形そのものから脈流
成分本来の大きざを評価するのは非常に困難であるとい
うことを知見した。

従フて本発明は、脈流法において、接地線より検出した
脈流成分の時間解析を容易とし、水トリー劣化診断を正
確に行い得る装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水トリー劣化診断装置は、 活線状態にあるＣＶケーブル線路の接地線に結合される
劣化診断装置であって、 接地線電流から交流充電′Ｒｆ−成分を除去するフィル
ター回路と、 該フィルター回路の出力を特定周波数において選択的に
増幅する狭帯域増幅回路と、 該増幅回路出力を整流する検波回路、及び検波回路出力
を平滑化して直流電流出力を得るための積分回路とを具
備することを特徴とす７＋ｔ＋のである。

［作用］ 接地！＃！電流中には、ケーブルへの印加交流電圧の周
波数と同程度の周期で変動する交流充電電流成分と、何
らかの影響で発生する雑音電流成分と、ざらに前述した
通り上記ケーブル絶縁体中に水トリー劣化部が存在する
場合は脈動電流成分とが含まれている。

そこで本発明装置では、先ずフィルター回路で上記交流
充電電流成分を除去し、狭帯域増幅することにより雑音
電流の影響を少なくし、水トリー劣化の有無及び劣化程
度に応じて発生する脈動電流成分を検出する。そして、
この脈動電流を整流し、さらに積分することにより、不
定的電流波形である脈動電流を準直流的波形に変換し脈
動電流本来の大きざを知見し易くしたものである。なお
、積分回路を通過きせることにより突発的な雑音電流の
影響を除去することができ、より正確な水トリー劣化診
断を行うことができる。

［実施例Ｊ 以下図面に基づいて本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明にかかる水トリー劣化診断装置１のブロ
ック図を示し、第２図は単心ＣＶケーブル２の絶縁劣化
診断に該診断装置１を使用する場合の使用例を示す図で
ある。図において、２は供試ＣＶケーブルであり、２１
は導体、２２は架橋ポリエチレン絶縁体、２３は遮蔽層
をそれぞれ示している。５は交流電源で、一端を接地し
、他端を供試ＣＶケーブル１の導体２１に接続している
。

なお、供試ＣＶケーブル２が活線状態の場合において本
発明を実施するときは、印加されている線路電圧をその
まま利用すれば良く、この場合は交流電源５は不要とな
る。

Ｇは供試Ｃｖケーブル２の遮蔽層２３と大地との間を接
続する接地線であり、接地線Ｇには変流Ｎ３が結合され
ている。接地線Ｇ中を流れる接地線電流ｉｅは変流器３
によって検出され、該電流は本発明の劣化診断装置１に
送出される。接地線電流ｉｅの他の検出手段としては、
接地線Ｇの中間部に抵抗を挿入し、該抵抗の両端に現れ
る端子電圧を利用する方法等が挙げられる。

供試ＣＶケーブル２に交流電圧が印加されると、導体２
１と遮蔽層２３との静電結合により印加交流電圧に応じ
た電荷が誘起され、この時間変化のため印加交流電圧の
周波数と同程度の周期で変動する電流（交流充電電流）
が通常発生し、接地線Ｇｌ’ｆ’ｌを流れることとなる
。これに加え、絶縁体２２に水トリー劣化が存在する場
合には前述の脈動電流が重畳きれることとなる。脈動電
流とは、交流電圧課電状態において絶縁体中の水トリー
劣化部の静電容量が変化することにより発生する印加交
流電圧の周波数以下の周波数の電流である。従って水ト
リー劣化ケーブルの接地線電流ｉｅ中には、交流充電電
流成分、脈動電流成分、及び何らかの影響で発生する雑
音電流成分が存在していることになる。

劣化診断装置１の入力端ａは接地線電流ｉｅを検出する
変流器３に、出力端すはペンレコーダやシンクロスコー
プ等の表示装置４にそれぞれ接続される。劣化診断装置
１は、例えば変流器３が検出した接地ＩＩＡ電流ｉｅか
ら上記交流充電電流成分を除去して脈流成分を取り出す
フィルター回路としてのローパスフィルター（以下ＬＰ
Ｆ）１１及びこの信号を増幅する増幅器１５、検出され
た全脈流成分の中から特定周波数成分のみを選択出力す
るバンドパスフィルター（以下ＢＰＦ）１２及びこの信
号を増幅する増幅Ｍ１６（狭帯域増幅器）、そしてこの
出力信号を整流する検波回路１３、及び検波回路１３の
出力を平滑な直流信号出力とするための積分回路１４等
からなっている。

上述の積分回路１４としては例えばＣＲ積分回路を使用
することができるが、脈流成分をより直流的に変換して
評価を容易とするために時定数は長くすることが好まし
く、少なくともＣＲ＝５以上、好ましくはＣＲ＝２０程
度であれば良い。また、ＬＰＦＩＩとしては例えばＬＣ
型の所謂定に型フィルタを使用することができ、ＢＰＦ
１２及び増幅器１６の働きをするものとして例えば並列
Ｔ型ＣＲ回路（Ｔｗｉｎ−Ｔ型狭帯域増幅回路）を使用
することができる。

劣化診断装置１の出力は表示装置４にて波形表示させて
も良いが、該出力は直流信号であるのでディジタル変換
が容易であり、この出力をＡ／Ｄ変換しコンピュータで
出力処理することもてきる。

次いで、上述の水トリー劣化診断装置１の動作を第３図
を参照しながら説明する。

第３図（ａ）は、変流Ｍ３が検出した接地線電流ｉｅの
電流波形を示しており、交流充電電流（図中実線で記載
）をベースとし、水トリー劣化の存在によって発生する
脈流成分（図中点線の包絡線で記載）及び雑音電流成分
が重畳された形の波形となっている。なお、水トリー劣
化が存在しない場合は交流充電電流波形の振幅は一定と
なる。

このような接地線電流ｉｅはＬＰＦＩＩに入力され、交
流充電電流成分が除去される。供試ＣＶケーブルか活線
状態の場合、交流充電電流の周波数は５０Ｈｚ　（又は
６０Ｈｚ）であり、一方脈流成分は概ね数Ｈｚ以下の周
波数であるので、ＬＰＦｌｌとしては例えば１０Ｈｚ程
度以下の電流成分を通過きせる如き回路を用いれば良い
。ＬＰＦｌｌの出力（脈流成分）は非常に微弱な信号で
あるので、増幅器１５により増幅し、しかる後ＢＰＦ１
２に入力される。ＢＰＦ１２では脈流成分の中から単一
周波数信号を取り出し、次段の増幅器１６でこの信号を
増幅する。すなわち、脈流成分のある単一周波数におい
て狭帯域増幅を行う。

狭帯域増幅を行う周波数は１０Ｈｚ以下であることが望
ましい。これは狭帯域増幅回路の前段で交流除去フィル
タ（ＬＰＦＩＩ）を使用している関係で、１０Ｈｚを越
える周波数成分の減衰度合か大きくなり脈流の検出効率
か低下するからである。また、脈流成分は交流課電状態
において水トリー劣化部の静電容量の変化により発生す
ることは前述したか、この静電容量の変化速度か遅いた
め脈流成分は主に数Ｈｚ以下の極めて低い周波数成分で
構成されている。これらの理由で、脈流成分を狭帯域増
幅する周波数は低い方か良く、好ましくは１０Ｈｚ以下
、より好ましくはＩＨｚ程度か微小な脈動電流成分の検
知を可能とし測定精度を向上きせるという点て好適であ
る。

第３図（ｂ）の電流波形（時間軸のスケールを同図（ａ
）よりも縮小している）は前記増幅器１６の出力波形を
示すものであり、この波形は脈流成分の中の単一周波数
信号成分を表している。ＢＰＦ１２を使用するのは、全
脈流成分を増幅すると雑音電流成分も同時に増幅してし
まい測定に悪影響を及ぼす可能性があるためで、ＢＰＦ
１２及び増幅Ｍ１６で脈流成分を狭帯域増幅することに
より雑音成分の影響を小きくするためである。従って本
発明を実施するに際しては、上述のような脈流成分の狭
帯域増幅回路を使用することが望ましい。

そして増幅Ｗ１６の出力は検波回路１３へ入力きれて整
流きれ、次いで積分回路１４を通過させることにより第
３図（ｃ）の如き電流波形を得ることができる。

第３図（ｂ）の波形において、振幅に若干の大小はある
ものの比較的安定した微動部ａ１と、振幅が突出的に大
となる変動部ｂ１とが存在しているが、前記微動部ａｌ
を水トリー劣化度合に応じて生ずる脈動電流として、変
動部す、を突発的雑音電流としてとらえることができる
。従来は本波形をもって脈流成分の大きざを評価してい
たが、微動部ａ１の波形は安定していないため正確な脈
流成分の大きざを特定することが困難であった。そこで
本発明の如く当該脈流成分を整流及び積分することによ
り、第３図（ｃ）に示すように、同図（ｂ）における変
動部ｂ１は波形の突出する部分ｂ２として残存するもの
の、劣化診断に必要である微動部ａ１は連続的に低いレ
ベルの平滑な安定部ａ２に変換されることになる。劣化
診断を行うに際しては、突出部ｂ２は雑音として無視し
、安定部ａ２を脈流成分の大きざに応じた直流出力とし
てとらえれば良く、第３図（ｂ）の波形に比べ脈流成分
本来の大きざを評価するには非常に都合が良くなるもの
である。

なお、供試ＣＶケーブル２の絶縁体２２に水トリー劣化
が存在しない場合、増幅Ｎ１６の出力信号は第４図に示
す通りとなる。このような健全ケーブルの場合、突発的
雑音電流による変動部ｂ１°は存在するものの、それ以
外の′Ｉｌ流成分成分出されない。

第５図はＣＶケーブル２を三本使用した三相−括遮蔽構
造の三相ケーブル線路２０に、本発明の劣化診断装置１
を適用する場合の具体例を示しており、各ケーブル２の
遮蔽層を一括して接地する接地１ｓＧに変流器３を結合
し、本発明装置１及び表示装置４を接続して測定が行わ
れる。この場合、各ケーブル２の遮蔽層に発生する交流
充電電流は一括遮蔽構造ときれることにより打消あって
ほぼ零となるが、脈動電流は各ケーブルまちまちに発生
するので全て打ち消しあうことばなく、従って三相−括
遮蔽構造のＣＶケーブル線路２０にも本発明装置１は適
用し得る。なお、前述した突発的雑音電流は、主に電源
電圧に含まれるパルス的な変動に劣化診断装置１の増幅
器が応答したものと考えられるが、三相−括遮蔽の場合
は電源電圧が零相化されるので雑音ＪＲ流の影響が小ざ
くなり列定が容易となる。

［発明の効果］ 以上説明した通りの本発明の水トリー劣化診断装置によ
れば、接地線より脈流成分を検出し、ざらに整流して積
分することにより、不定的な微動電流である脈流成分を
直流に変換するので、脈流成分本来の大きさを評価し易
くなる。すなわち脈流成分の微妙な大小を直流信号であ
るがため判断し易くなるため、従って正確な水トリー劣
化度合を知見できるものである。また脈流成分を積分す
ることにより、雑音電流の影響も小さくすることができ
る。

また脈流成分の大きざを直流成分に変換するのでＡ／Ｄ
変換が容易となり、パソコン等で劣化診断を行うのに有
利になるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる水トリー劣化診断装置の一例を
示すブロック図、第２図は本発明装置の使用状態を示す
回路構成図、第３図（ａ）〜（ｃ）は第２図の回路にお
ける各部の電流波形を表すグラフ図、第４図は健全ケー
ブルを測定した場合の電流波形を示すグラフ図、第５図
は三相ケーブル線路に本発明装置を使用した状態を示す
回路構成図である。 １・・・劣化診断装置、１１・・・ローパスフィルター
１２・・・バンドパスフィルター　１３・・・検波回路
、１４・・・積分回路、１５．１６・・・増幅器、２・
・・供試ＣＶケーブル、２２・−・絶縁層、２３・・・
遮蔽層、３・・・変流器、４・−表示装置、５・・交流
電源、Ｇ・・・接地線、ｉｅ・・・接地線電流

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）活線状態にあるＣＶケーブル線路の接地線に結合
   される劣化診断装置であって、 接地線電流から交流充電電流成分を除去するフィルター
   回路と、 該フィルター回路の出力を特定周波数において選択的に
   増幅する狭帯域増幅回路と、 該増幅回路出力を整流する検波回路、及び検波回路出力
   を平滑化して直流電流出力を得るための積分回路とを具
   備することを特徴とする水トリー劣化診断装置。
2. （２）上記狭帯域増幅回路において増幅される周波数が
   、１０Ｈｚ以下の特定周波数であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の水トリー劣化診断装置。