JPH0472580A - 誘電正接測定装置 - 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、活線状態で電カケープルの絶縁体の誘電正接
を測定する誘電正接測定装置に関する。

（従来の技術） 電カケープル送電線路は、停電事故を防止するために高
い信頼性が要求される。

この目的のために、従来より、電カケープルの絶縁劣化
等の電気特性を測定する保守点検作業が定期的に行なわ
れている。この種の電カケープルの電気特性試験は、送
電を停止することなく、できる限り活線状態で行なうこ
とが望ましい。ケープル絶縁体の重要な電気特性の１つ
である誘電正接（ｔａｎδ）の測定も、同様に活線状態
で行なうための装置が種々開発されている。

第４図に、このような従来の誘電正接測定装置実施例概
略図を示す。

図において、測定対象となる電カケープル、即ち被測定
ケーブル１には、終端２において給電線３を介して電源
電圧が印加されている。この給電線３には、接地型変圧
器（ＧＰＴ）４の一次側か電気接続され、この接地型変
圧器４の２次側は、基準電圧信号を受入れるべく、活線
ｔａｎδ測定演算回路１０に入力するよう結線されてい
る。また、被測定ケーブル１の遮蔽は、接地線５を介し
て接地されており、この接地線５に貫通型変流器（ＣＴ
）６が装着されている。この変流器６の出力は、充電電
流信号を受入れるへく、活線ｔａｎδ測定演算回路１０
に入力するよう結線されている。

以上の装置は、被測定ケーブル１の導体に印加される電
源電圧と、被測定ケーブルｌの導体と遮蔽との間に電源
電圧が印加されたことにより流れる充電電流とを、活線
ｔａｎδ測定演算回路１０に受入れて、両者の位相差か
ら誘電正接を求める。

尚、被測定ケーブル１の導体から基準電圧信号を受入れ
る方法としては、この他に、第５図に示すように、３Ｍ
Ω程度の適当な抵抗値を持つ分圧器８を介して、給電線
３と活線ｔａｎδ測定演算回路１０を接続する方法があ
る。

何れの場合にも、活線ｔａｎδ測定演算回路１０は、例
えば第６図に示すような構成とされていた。

第６図には、第５図に示した分圧器８により基準電圧信
号を受入れ、変流器６により充電電流信号を受入れて両
者の位相差からｔａｎδを得る回路である。この回路は
、本発明者等により開発され、既に市販されている。

図において、活線ｔａｎδ測定演算回路１０には、入力
部１０ａ、演算部１０ｂ及び表示部１０Ｃか設けられて
いる。入力部１０ａには、分圧器８の出力を受入れる電
流／電圧変換回路１１と、変流器６の出力を受入れる電
流／電圧変換回路１２が設けられている。また、演算部
１０ｂは、９０度位相回路１３、加算器１４、ゲイン調
整器１５、平衡検出器１６、ゲイン調整器１７及び平衡
検出器１８から構成される。

尚、ゲイン調整器１５の調整値はｔａｎδとして表示部
１０Ｃの表示器１９に表示され、ゲイン調整器１７の調
整値は表示器２０に表示される構成とされている。

この活線ｔａｎδ測定演算回路は次のように動作する。

先ず、被測定ケーブル１に印加される電圧は、分圧器８
に流れ込む電流信号として電流／電圧変換回路１１に人
力する。ここで、電流／電圧変換回路１１は、その信号
を電圧波形として取出すための変換を行なう。一方、変
流器６も、充電電流を変圧した２次コイルの電流信号を
電流／電圧変換回路１２に送り込む。電流／電圧変換回
路１２は、その信号を電圧信号に変換する。

電流／電圧変換回路１．１の出力する信号ｅＳは、被測
定ケーブル１の印加電圧と同相であり、被測定ケーブル
によらず電源電圧と等しい一定の大きさである。また、
電流／電圧変換回路１２の出力する信号ｅＸは、被測定
ケーブル１の充電電流に比例した大きさとなり、その位
相は信号ｅＳより約９０度進んでいる。

この充電電流のうちで、印加電圧より位相が完全に９０
度進んだ成分が被測定ケーブルｌの静電容量に比例する
。そこで、９０度位相回路１３て信号ｅＳの位相を９０
度だけ進ませ、その出力を平衡検出器１８に入力する。

信号ｅＸは、ゲイン調整器１７でゲインを調整され、平
衡検出器１８に入力する。平衡検出器１８は、両人力信
号の平衡を取るへ〈ゲイン調整器１７のゲインを変化さ
せる。こうして、平衡検出器１８の２つの入力信号ｅｓ
１とｅＸ′の大きさが等しくなるようにゲイン調整器１
７の調整が行なわれる。この調整は自動的に行なわれる
。

被測定ケーブル１の静電容量が大きく充電電流か大きい
場合には、信号ｅＸも大きいので、ゲイン調整器１７の
ゲインは下がる。例えば、ゲインが１／１０に下がり、
信号ｅｓ１と信号ｅＸ’が平衡したとすれば、被測定ケ
ーブル１の静電容量は、信号ｅｓ１に相当するレベルの
静電容量の１０倍となる。この信号ｅｓ１は、印加電圧
が一定なので常に一定である。従って、ゲイン調整器１
７のゲインを換算して静電容量を求めることができ、そ
の結果が表示部２０に表示される。

一方、充電電流には、印加電圧と同相成分が含まれる。

これは、被測定ケーブル１のケーブル絶縁体の誘電体損
に関与する電流である。ゲイン調整器１７から出力され
る信号ｅＸ’には、このように、印加電圧と同相成分、
及び、印加電圧より位相が９０度進んだ成分が混在して
おり、これが平衡検出器１６に入力する。

平衡検出器１８とゲイン調整器１７によって平衡を取っ
た後は、９０度位相回路Ｉ３の出力する信号ｅｓ１と充
電電流ｅＸ’の同相成分は、平衡検出器１６においても
完全に平衡する。一方、ｔａｎδに関与する成分につい
ては、ゲイン調整器１５を経て加算器１４に入力する。

即ち、ゲイン調整器１５の出力ｅδは、加算器１４にお
いてｅｓｌと加算され、平衡検出器１６に入力する。

この結果、ｔａｎδに相当する充電電流は、ゲイン調整
器１５と平衡検出器１６によって、信号ｅδと平衡か取
られる。平衡検出器１６において完全に平衡が取れた状
態では、ゲイン調整器１５のゲインがｔａｎδに相当す
る。そこで、ゲイン調整器１５のゲインがｔａｎδに換
算され、表示器１９においてディジタル表示される。

（発明か解決しようとする課題） ところで、上記のような従来の誘電正接測定装置の場合
、次のような解決すべき問題点が存在する。

先ず、第４図に示したような接地型変圧器４を使用する
場合、通常、配電設備に既に取付けられたものを使用し
、その２次巻線から出力信号を取る。しかしながら、配
電設備にそのような接地型変圧器が取付けられていない
ような場合には、新たに変圧器取付工事を実施する必要
かあり、変圧器自体、重量か重むため、その取付作業か
容易でないという問題かあった。

一方、第５図に示すような分圧器８を用いた場合、軽量
で取付等が簡便な利点がある反面、常時取付けたままの
状態にしようとすれば、信頼性の高い電気的保護が不可
欠となり、新たな技術的な問題点が生じる。

また、何れの場合においても、電力会社の送電系統から
、−変度圧器を介して各需要家の配電系統を構成してい
るような場合にのみ、分圧器や接地型変圧器の常時取付
けが可能である。即ち、変圧器等を介さないで配電系統
へ直接接続しているような線路においては、電力会社側
で地絡点検知のためのメガリング等の実施が可能なよう
に、高圧受電設備指針によって、分圧器等の取付けが禁
じられている。従って、この種の系統では、活線状態で
の誘電正接の測定が困難になるという問題もあった。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、比較的取
付工事等が容易で、かつ、常時監視システム等に最適な
誘電正接測定装置を提供することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明の誘電正接測定装置は、被測定ケーブルの導体か
ら、コンデンサを介して基準電圧信号を受入れ、前記被
測定ケーブルの遮蔽を接地する接地線から充電電流信号
を受入れて、両者の位相差から、前記被測定ケーブルの
誘電正接を求める測定演算回路を備えたことを特徴とす
るものである。

尚、基準電圧信号や充電電流信号は、回路部品の温度特
性による検出精度の変動を防止するため、何れも同一構
成の積分型電流／電圧変換回路とすることが好ましい。

（作用） 本発明の装置は、被測定ケーブルの導体からコンデンサ
を介して基準電圧信号を受入れ、接地線を介して流れる
充電電流信号との位相差を求めている。コンデンサとし
ては、例えば零相蓄電池を流用することが可能であり、
メガリング等の実施に支障を来すことがない接地型変圧
器の取付に比へ簡便である。また、抵抗器等を用いた分
圧器に比べ、構成上も信頼性が高く、常時取付けに好適
する。

（実施例） 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の誘電正接測定装置実施例を示す概略
図である。

図において、被測定ケーブル１は、終端２を介して給電
線３に接続されている。また、この被測定ケーブル１の
遮蔽は、接地線５を介して接地されており、接地線５に
は例えば貫通型の変流器６が装着されている。また、給
電線３には、コンデンサ９の一端が接続され、このコン
デンサ９の他端は一対のダイオード２１．２２の並列回
路を介して接地されている。ダイオード２１，２２は、
それぞれ反対極性の電極を接続するよう並列接続されて
おり、安全性を確保すへく、端子電圧を一定に保持する
ためのいわゆるクランプ回路を形成している。コンデン
サ９には、地絡電流測定用の既設のものを使用する他、
新たに誘電正接測定専用のものを設けてもよい。尚、コ
ンデンサ９として、常相コンデンサ（ＺＰＣ）を使用す
ることもできる。

活線ｔａｎδ測定演算回路３０には、上記コンデンサ９
を介して基準電圧信号が入力し、変流器６から充電電流
信号が入力する構成とされている。

第２図に、活線ｔａｎδ測定演算回路３０の具体的なブ
ロック構成図を示す。この活線ｔａｎδ測定演算回路３
ｏは、人力部３０ａと、演算部３０ｂと、表示部３０ｃ
とから成る。

入力部３０ａは、第１の積分型電流／電圧変換回路３１
と、第２の積分型電流／電圧変換回路３２を有している
。また、演算部３０ｂには、第１の積分型電流／電圧変
換回路３１の出力を受入れるための９０度位相回路３３
、加算器３４、ゲイン調整器３５、平衡検出器３６、ゲ
イン調整器３７及び平衡検出器３８が設けられている。

また、表示部３０ｃには、ゲイン調整器３５の調整レベ
ルを換算して表示する表示器３９と、ゲイン調整器３７
の調整レベルを換算して表示する表示器４０が設けられ
ている。表示器３９はｔａｎδの表示に、表示器４０は
被測定ケーブル１の静電容量の表示に使用される。

この回路において、第１の積分型電流／電圧変換回路３
１及び第２の積分型電流／電圧変換回路３２は、何れも
第３図に示すような結線とされている。

第３図の回路は、オペアンプ３１１と、コンデンサ３１
２と、抵抗器３１３．３１４及びコンデンサ３１５から
構成される。

入力信号は、入力端子３１１ａを介してオペアンプ３１
１の反転入力端子に入力する。また、オペアンプ３１１
の非反転入力端子は接地されている。更に、オペアンプ
３１１の出力側の出力端子３１１ｂと入力端子３１１ａ
との間にコンデンサ３１２が挿入され、かつ、抵抗器３
１３及び３１４の直列回路が挿入されている。そして、
２つの抵抗器３１３，３１４の接続点は、コンデンサ３
１５を介して接地されている。

この積分型電流／電圧変換回路は、既知のミラー積分回
路を構成している。

このように、電流／電圧変換回路を積分型にしたのは、
次の理由による。

本発明では、基準電圧信号の取込みにコンデンサ９を使
用した。従って、コンデンサからは、基準電圧信号の微
分波形が入力する。しかし、それては高周波のノイズが
強調されることになって、測定演算回路の回路動作を不
安定にしてしまう。

そこて、コンデンサ９を介して入力する信号を積分し、
上記問題を解決している。

また、積分型電流／電圧変換器を、基準電圧信号の取込
みと充電電流信号の取込みの両方に設けたのは、次の理
由による。

即ち、第３図の回路では、コンデンサ３１２と３１５の
値が温度により変動すると、出力特性が変動する。しか
しながら、基準電圧信号と充電電流信号を共に同一回路
構成の積分型回路で構成すれば、出力の変動比率が等し
くなり、実質的に演算部における測定誤差を小さくでき
る。

即ち、第２図の演算部３０ｂと表示部３０ｃの動作原理
は、先に第４図で説明した回路と略同様であり、ｔａｎ
δと被測定ケーブルの静電容量を、基準電圧信号と充電
電流信号の位相や大きさを相対的に比較して求めている
。従って、上記基準電圧信号と充電電流信号の電流／電
圧変換回路の出力の温度特性を等しくすることにより、
測定誤差が小さくできる。

再び第２図に戻って、第２図の回路動作を簡単に説明す
る。

第２図の回路は、第６図の回路と比較すると、基準電圧
信号を受入れて電圧を変換する第１の積分型電流／電圧
変換回路３１の出力側が一部異なっている。即ち、９０
度位相回路が加算器３４の前でなく、ゲイン調整器３５
の前に配置されている。これは、第４図に示した従来装
置が抵抗器等から成る分圧器から基準電圧信号を受入れ
ているのに対し、本発明の装置か、コンデンサ９を介し
て基準電圧信号を受入れていることに起因する。

即ち、コンデンサ９を介して基準電圧信号を受入れれば
、基準電圧信号の位相が９０度進んでしまう。従って、
第１の積分型電流／電圧変換回路３１の出力と、第２の
積分型電流／電圧変換回路３２の出力は、実質的に同相
となり、そのまま平衡検出器３８により平衡をとること
が可能となる。

一方、ｔａｎδを求めるために平衡検出器３６において
平衡をとるための信号は、第１の積分型電流／電圧変換
回路３１の出力信号を９０度進めて得るようにしなけれ
ばならない。そのために、ゲイン調整器３５の前段に９
０度位相回路３３を設けているのである。

以下の動作は、第６図において説明した演算回路と同様
であって、平衡検出器３８で平衡をとり、ゲイン調整器
３７の調整レベルを換算したものが、被測定ケーブル１
の静電容量となる。これが、表示器４０により表示され
る。また、平衡検出器３６において平衡をとり、ゲイン
調整器３５のゲインを換算すれば、ｔａｎδが求められ
る。これが、表示器３９に表示される。

尚、地絡電流検出に使用されるコンデンサを利用する場
合、コンデンサの接地側端子を全て外して個々に測定演
算回路に接続することになる。

従って、測定終了時は、再びコンデンサの！端を一括接
地しなければならない。この場合、結線の手間がかかる
が、既存設備を利用できる利点がある。

一方、専用のコンデンサを取付ける場合には、その出力
端子を開放すると高電圧が加わることになる。そこで、
危険防止上、ダイオード２１゜２２によるクランプ回路
を設け、出力端子を安全な電圧に保持するようにしてい
る。

本発明は以上の実施例に限定されない。

活線ｔａｎδ測定演算回路の演算部以下の構成は、同等
の機能を持つ種々の回路に置き換えて差し支えない。

（発明の効果） 以上説明したように請求項１記載の誘電正接測定装置に
よれば、被測定ケーブルの導体からコンデンサを介して
基準電圧信号を受入れるので、分圧器や接地型変圧器の
取付が禁じられている系統においても、活線状態て誘電
正接の測定が可能になると共に、接地型変圧器等の取付
に比へ、基準電圧信号を受入れる部分の取付工事が容易
になり、誘電正接の常時監視システムに最適な測定装置
を提供することができる。

また、請求項２記載の誘電正接測定装置によれば、基準
電圧信号の入力部と充電電流信号の入力部を同一の回路
構成の積分型電流／電圧変換回路を用いて構成したので
、温度に起因する入力部の変動特性が等しくなり、温度
変化による測定誤差が小さくなって高精度の測定が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘電正接測定装置の実施例を示す概略
図、第２図はその活線ｔａｎδ測定演算回路の具体的な
ブロック構成図、第３図は第２図の回路に使用される第
１の積分型電流／電圧変換回路３１の具体的な結線図、
第４図と第５図は従来の誘電正接測定装置を示す概略図
、第６図は従来の装置の活線ｔａｎδ測定演算回路の具
体的な結線図である。 １−−−−−−−一被測定ケーブル、 ２−−−−−−ｍ＝終端、 ３−−−一〜−−−給電線、 ５−−−−−−−一接地線、 ６−−−−−−−−変流器、 ９−−−−−−−−コンデンサ、 ２１　　２２−−−−ダイオード、 ３０−−−−−−一活線ｔａｎδ測定演算回路。 ″−τ二］ 代理人　弁理士　佐　藤　幸　男−：Ｈ，（（他１−τ
汁 １−−−−−−一被測定ケーアル ２−−−−−−−終端 ３−−−−−−一給１１ｗＡ Ｄ　−−−−−−一接地線 ６−−−−−−−変流器 ９−−−−一一一コンデンサ ２１．２２−−−ダイオード ３０−−−−−一活線しａｎδ測定演算回路１１ａ 図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定ケーブルの導体から、コンデンサを介して基
   準電圧信号を受入れ、 前記被測定ケーブルの遮蔽を接地する接地線から充電電
   流信号を受入れて、 両者の位相差から、前記被測定ケーブルの誘電正接を求
   める測定演算回路を備えたことを特徴とする誘電正接測
   定装置。 ２、被測定ケーブルの導体から基準電圧信号を受入れ 前記被測定ケーブルの遮蔽を接地する接地線から充電電
   流信号を受入れて、 両者の位相差から、前記被測定ケーブルの誘電正接を求
   める測定演算回路を備え、 この測定演算回路は、 基準電圧信号を受入れる第１の積分型電流／電圧変換回
   路と、 この第１の積分型電流／電圧変換回路と同一の回路構成
   から成り、前記接地線から充電電流信号を受入れる第２
   の積分型電流／電圧変換回路と、前記第１の積分型電流
   ／電圧変換回路と第２の積分型電流／電圧変換回路の出
   力信号の位相差から、前記被測定ケーブルの誘電正接を
   求める演算部とを備えたことを特徴とする誘電正接測定
   装置。