JPH0526950A - ケーブル絶縁体の欠陥部検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーブル絶縁体の欠陥部を破壊焼失させずに
容易に検出する。 【構成】 電力ケーブルに高電圧を印加して絶縁体の１
部を絶縁破壊させ、破壊せずに残ったケーブル部分に商
用周波交流電圧を課電しながら部分放電を測定して欠陥
部のトリーの芽の発生を検出し、この絶縁体欠陥部の破
壊焼失前に課電を停止することにより、絶縁体欠陥部を
破壊焼失させないで検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力ケーブルの破壊の
原因となる絶縁体欠陥部を検出する方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチック電力ケーブルにおけ
る絶縁体の欠陥を評価するには、ケーブルに高い電圧を
課電してケーブル絶縁体の欠陥部を破壊させ、その破壊
点を解体してその部分にある異物、ボイド、導電層突起
等の欠陥を除去すべきかを評価し、これに基づいてケー
ブルの製造方法を改善してケーブルの電気性能の向上を
図ってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、ケーブ
ル絶縁体中にある欠陥部を破壊させる従来の方法では、
絶縁体欠陥部の破壊時の熱や化学変化により絶縁体中に
大きな破壊口が形成されて欠陥部が破壊焼失してしまう
ことが多いので、その欠陥部を調べて絶縁体破壊原因の
特定をすることが困難であった。

【０００４】この点を改善するため、交流課電試験の際
に同時に部分放電測定を行い、ケーブル絶縁体中の欠陥
部を起点として発生するトリーと呼ばれる樹枝状の破壊
路の形成と進展にともなって起こる部分放電を絶縁体欠
陥部が破壊する直前に電気的に検出し、その欠陥部の破
壊が全面的な破壊に至る前に課電を停止することによ
り、絶縁体欠陥部を焼失させずに残して欠陥部の検出を
可能にする方法が開発された。

【０００５】前記の方法によれば、ケーブル絶縁体の欠
陥部を焼失させずに検出することが可能となったが、こ
れは商用周波交流電圧で有害となるケーブル絶縁体の欠
陥部を検出することのみに有効であり、それ以外の、た
とえば、ケーブル系統に落雷が発生することにより生ず
るインパルス電圧等や、電圧波形に高周波成分を含む高
電圧や、空間電荷の蓄積等のように、商用周波交流電圧
での破壊とは異なる要因を含む直流電圧で有害な欠陥部
を検出することはできない。

【０００６】また、商用周波で前記の方法により欠陥部
の検出を行う場合も、部分放電の発生により高電圧の課
電を停止する際に課電停止時の電圧がきわめて高い場合
は、ノイズ等の発生により部分放電の検知が困難になる
ため課電停止が間に合わず試料が絶縁破壊に至る場合が
多く、同時に通電等により絶縁体の温度を上げて部分放
電の測定を行う場合は通電電流に含まれるノイズが部分
放電測定系に侵入し、検出感度を著しく悪化させること
につながり、実験が困難になる。

【０００７】そこで本発明は、前記の問題点を解決し、
ケーブル絶縁体の欠陥部を検出するに当り、ケーブル絶
縁体において有害な欠陥部の検出を容易に行うことがで
きる方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明のケーブル絶縁体の欠陥部検出方法は、 （１）ケーブルに高電圧を課電して絶縁体の１部に絶縁
破壊を起こさせ、ついで絶縁破壊を起こしていない非破
壊ケーブル部分に対して、商用周波交流電圧を課電しな
がら部分放電を測定して、非破壊ケーブル部分における
絶縁体欠陥部の破壊の前兆となる部分放電を検出し、こ
の部分放電を検出したならば課電を停止することにより
絶縁体欠陥部が破壊する前に課電停止をして、絶縁体欠
陥部を焼失させずに検出できるようにしたことを特徴と
するものである。

【０００９】（２）また、前記（１）の方法において、
ケーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起こさせる高電圧課
電の前に、商用周波交流電圧を絶縁破壊をしないように
一定時間課電することを特徴とするものである。

【００１０】（３）また、前記（１）の方法におけるケ
ーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起こさせる高電圧課電
の前に、ケーブルに商用周波交流電圧を絶縁破壊を起こ
さないように一定時間課電し、同時に部分放電測定を行
い、これにより確認された部分放電が発生していないケ
ーブルに対して、前記（１）の方法を実施することを特
徴とするものである。

【００１１】（４）また、前記（１）、（２）、（３）
の方法において、ケーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起
こさせる課電高電圧として、１KHZ 以上の高周波成分を
含む単発の電圧波形の電圧を課電することを特徴とする
ものである。

【００１２】

【作用】高電圧を印加したケーブル絶縁体に欠陥がある
と、その欠陥部には絶縁破壊を起こすものもあれば、絶
縁破壊には至らずに欠陥部からトリーの芽が発生するも
のもあり、絶縁破壊を起こす場合は破壊口として外部に
検出される。絶縁破壊に至らずトリーの芽が発生する場
合は、破壊口を生じないために一見ケーブルは破壊され
ていないように認識されるが、このトリーの芽の発生は
絶縁破壊の前兆現象であるために再度高電圧を印加する
と容易に絶縁破壊する性質をもっているので、この絶縁
破壊には至らなかったがトリーの芽が発生している欠陥
部は明らかに絶縁破壊を起こす高電圧において有害な欠
陥部であり、したがってその位置を検出する必要があ
る。

【００１３】そこで、この位置を検出するために商用周
波交流電圧を課電しながら部分放電を測定して、部分放
電電荷量が発生または増大する信号、すなわちケーブル
にあらかじめ生じさせたトリーの芽を発生している欠陥
部が破壊に至る前兆を検知する。この絶縁体欠陥部の破
壊の前兆となる部分放電電荷量の発生または増大を検知
して、その破壊する以前に課電を遮断することにより、
絶縁体欠陥部の破壊焼失を回避しつつ欠陥部の位置を検
出することが可能となる。

【００１４】前記（１）の本発明の方法は、このように
して絶縁破壊を起こしていない非破壊ケーブル部分の絶
縁体欠陥部の破壊の前兆となる部分放電を検出し、絶縁
体欠陥部が破壊する前に課電停止することにより、絶縁
体欠陥部を焼失させずに検出することを可能にする。

【００１５】なお、前記の非破壊ケーブル部分に対して
部分放電検出のために商用周波の再課電を行う電圧は、
通常そのケーブルにトリーの芽が一切ない健全な絶縁体
であれば、前記の最初にケーブルに高電圧を課電して絶
縁破壊を起こさせた課電電圧に比べて1/2 〜1/3 の電圧
であることが解明された。したがって商用周波の課電に
よる部分放電発生電圧を確認することで、絶縁破壊を起
こす高電圧により既にトリーの芽が発生していたか否か
を調べることができる。

【００１６】ケーブルに絶縁破壊を起こさせる高電圧を
印加する前に、商用周波交流電圧をケーブルが絶縁破壊
を起こさない程度に適宜の電圧、時間印加し、同時に部
分放電の測定を行って、トリーの芽の発生がないことを
確認しておけば、トリーの発生は、絶縁破壊を起こさせ
た高電圧によりトリーの芽が欠陥部に発生したのであっ
て、その高電圧破壊後に非破壊部のケーブルに商用周波
交流電圧を印加して欠陥部から部分放電すなわち電気ト
リーが発生したのではないことを確証することができ
る。

【００１７】このため前記（２）、（３）の方法は、ケ
ーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起こさせる高電圧を課
電する前に、商用周波交流電圧を絶縁破壊をしないよう
に一定時間課電するものであり、同時に部分放電の測定
を行うものである。

【００１８】ケーブルが実線路使用時に実際にさらされ
る高電圧は落雷時のインパルス電圧が殆どであり、した
がってケーブルの絶縁性能上特に雷インパルス電圧にお
いて有害な欠陥部を検出することはきわめて重要であ
る。そこで特に、１KHZ 以上の高周波成分を含む単発の
電圧波形を用いてケーブルに絶縁破壊を起こさせる。前
記（４）の方法はこのような電圧を課電するものであ
る。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例をつぎの（１）〜（４）
の実験例により説明する。

【００２０】実験例（１）：試料のプラスチック電力ケ
ーブルとして、絶縁厚６ｍｍの２２KVＣＶケーブル、全
長５０ｍのものを使用し、常温にて２００KVの商用周波
交流電圧の印加を１０分間行い、同時に部分放電の測定
を行ったが、部分放電の発生は確認されなかった。これ
により、このケーブルは完全に健全な状態であることが
証明された。このケーブルの常温における商用周波交流
電圧での絶縁破壊電圧は４００KV〜６００KVであり、２
００KV程度では絶縁破壊が発生するような電圧ではな
い。

【００２１】ついで、ケーブルを９０℃に保持し、雷イ
ンパルス電圧を最大で−１０００KV発生できるようにイ
ンパルスジェネレータを充電して、ケーブルに１回だけ
雷インパルスを印加したところ、ケーブルはインパルス
のピーク電圧−１０００KVに至る途中の−７８５KVで絶
縁破壊を起こした。インパルス破壊後に破壊口を調査し
たら、図１に示すように、ケーブル１の２か所３ａ、３
ｂに破壊口（×印）が発見された（２は電圧を印加する
端末である）。

【００２２】この絶縁破壊を起こしていない非破壊ケー
ブル部分１０に対して、端末を組み直し、常温にて商用
周波交流電圧を課電し同時に部分放電の測定をしたとこ
ろ、７０KVに達した時に部分放電の発生が測定された。
この電圧はインパルス電圧を印加する前に印加した商用
周波交流電圧よりも低い電圧であるため、インパルス電
圧の印加にともなって絶縁体中にトリーの芽が発生した
ものであることがわかる。

【００２３】前記の部分放電の検出により課電を停止
し、この破壊焼失していない非破壊ケーブル部分１０の
前記の部分放電の発生位置を標定してケーブルを切出
し、顕微鏡により欠陥および電気トリーの調査を行った
ところ、外部半導電層上に存在する高さ約２０μm 、幅
約１５μm の突起から電気トリーが延びていた。これに
よりインパルス電圧によってトリーの芽が発生したこと
が解明された。

【００２４】実験例（２）：試料としては前記実験例
（１）と同じ試料ケーブルを全長５０ｍのものを使用
し、常温にて２００KVの商用周波交流電圧の印加を１０
分間行い、同時に部分放電の測定を行ったが、部分放電
の発生は確認されなかった。これによりこのケーブルは
完全に健全な状態であることが証明された。このケーブ
ルの常温における商用周波交流電圧での絶縁破壊電圧は
４００KV〜６００KVであり、２００KV程度では絶縁破壊
が発生するような電圧ではない。

【００２５】ついで、ケーブルを９０℃に保持して、雷
インパルス電圧を初め−５００KVを３回づつ、以後−５
０KVづつ電圧を上昇させて各電圧で３回づつ、ケーブル
が絶縁破壊するまでインパルス電圧を印加した。

【００２６】その結果、ケーブルは−７５０KVを２回印
加した時点で絶縁破壊を起こした。このインパルス破壊
後に破壊口を調査したら、図２に示すように、ケーブル
１の３か所４ａ、４ｂ、４ｃに破壊口（×印）が発見さ
れた。

【００２７】この絶縁破壊していない非破壊ケーブル部
分１０に対して、端末を組み直し、常温にて商用周波交
流電圧を課電し同時に部分放電の測定をしたところ、９
０KVに達した時に部分放電の発生が測定された。この電
圧はインパルス電圧を印加する前に印加した商用周波交
流電圧よりも低い電圧であるため、インパルス電圧の印
加にともなって絶縁体中にトリーの芽が発生したもので
あることがわかる。

【００２８】前記の部分放電の検出により課電を停止
し、前記の非破壊ケーブル部分１０の部分放電の発生位
置を標定してケーブルを切出し、顕微鏡により欠陥およ
び電気トリーの調査を行ったところ、内部半導電層上に
存在する高さ約１５μm 、幅約７μm の突起から電気ト
リーが延びていた。これによりインパルス電圧によって
トリーの芽が発生していることが解明された。

【００２９】実験例（３）：試料としては前記の実験例
（１）と同じく絶縁厚６ｍｍの２２KVＣＶケーブル、全
長３０ｍのものを使用し、常温にて２００KVの商用周波
交流電圧の印加を１０分間行い、同時に部分放電の測定
を行ったが、部分放電の発生は確認されなかった。これ
により、このケーブルは完全に健全な状態であることが
証明された。このケーブルの常温における商用周波交流
電圧での絶縁破壊電圧は４００KV〜６００KVであり、２
００KV程度では絶縁破壊が発生するような電圧ではな
い。

【００３０】ついで、常温にてケーブルに正極性の直流
電圧を２００KV、５分から５０KV、５分づつ電圧を上昇
させて、ケーブルが絶縁破壊するまで直流電圧を上昇さ
せ印加した。

【００３１】その結果、ケーブルは６５０KVを１分印加
した時点で絶縁破壊を起こした。直流破壊後に破壊口を
調査したら、図３に示すように、ケーブル１の２か所５
ａ、５ｂに破壊口（×印）が発見された。

【００３２】この絶縁破壊を起こしていない非破壊ケー
ブル部分１０に対して、端末を組み直し、常温にて商用
周波交流電圧を課電し同時に部分放電の測定をしたとこ
ろ、６５KVに達した時に部分放電の発生が測定された。
この電圧は直流電圧を印加する前に印加した商用周波交
流電圧よりも低い電圧であるため、直流電圧の印加にと
もなって絶縁体中にトリーの芽が発生したものであるこ
とがわかる。

【００３３】前記の部分放電の検出により課電を停止
し、前記の非破壊ケーブル部分１０の部分放電の発生位
置を標定してケーブルを切出し、顕微鏡により欠陥およ
び電気トリーの調査を行ったところ、絶縁体中に存在す
る長さ約２０μm、幅約９μmの異物から電気トリーが延
びていた。これにより直流電圧によってトリーの芽が発
生していることが解明された。

【００３４】実験例（４）：試料のプラスチック電力ケ
ーブルとして、絶縁厚６ｍｍの２２KVＣＶケーブル、全
長２５ｍのものを使用し、ケーブルを９０℃に保持し
て、商用周波交流電圧を２００KV、１０分から２０KV、
１０分づつ昇圧させ、ケーブルが絶縁破壊するまで課電
を続けた。

【００３５】その結果、ケーブルは３８０KV、７分課電
の時に絶縁破壊を起こした。この破壊後に破壊口を調査
したら、図４に示すように、ケーブル１の１か所６ａに
破壊口（×印）が発見された。

【００３６】この絶縁破壊を起こしていない非破壊ケー
ブル部分１０に対して、端末を組み直し、常温にて商用
周波交流電圧を課電し同時に部分放電の測定をしたとこ
ろ、１００KVに達した時に部分放電の発生が測定され
た。この電圧は最初の商用周波交流電圧で破壊した電圧
値よりも低い電圧であるため、絶縁破壊を起こさせた交
流電圧の印加にともなって絶縁体中にトリーの芽が発生
していることがわかる。

【００３７】前記の部分放電の検出により課電を停止
し、非破壊ケーブル部分１０の部分放電の発生位置を標
定してケーブルを切出し、顕微鏡により欠陥および電気
トリーの調査を行ったところ、絶縁体中に存在する長さ
約３０μm 、幅約２１μm の異物から電気トリーが延び
ていた。これにより最初に課電した商用周波交流電圧に
よってトリーの芽が発生していることが解明された。

【００３８】なお、通常、外部の電気ヒータ等によって
ケーブルを９０℃など室温よりも高い温度に保持する場
合に部分放電を測定すると、ヒータを加熱する際に通電
する電流に含まれるノイズが侵入することで、測定の感
度が著しく悪化する場合がある。したがってこのような
条件の下では部分放電を検出して課電を停止させること
はきわめて困難であるが、本発明によればそのような障
害もなくきわめて容易に欠陥を検出することが可能であ
る。

【００３９】

【発明の効果】前記のように本発明は、商用周波交流電
圧による課電を行い、後に高電圧でケーブルに絶縁破壊
を起こさせ、ケーブルの非破壊部分に商用周波交流電圧
を課電して同時に部分放電を測定して絶縁体欠陥部の破
壊前兆を検知して絶縁体欠陥部が破壊する以前に課電を
停止するようにしたので、絶縁体欠陥部を破壊焼失させ
ることなく、雷インパルスに代表されるような高周波電
圧や空間電荷が問題となる直流電圧などの様々な電圧波
形での有害となる欠陥を検出することが可能となり、こ
れによりケーブルの特性向上のための情報が大幅に増
え、しかもインパルスのような高周波高電圧を課電する
ことは、これが実際のケーブル系統に侵入する高電圧で
あるため実際的、直接的な性能向上につながるものであ
るため、ケーブルの電気性能の向上を図ることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明図

【図２】本発明の第２の実施例の説明図

【図３】本発明の第３の実施例の説明図

【図４】本発明の第４の実施例の説明図

【符号の説明】

１；ケーブル ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，４ｃ，５ａ，５ｂ，６ａ；絶
縁破壊箇所

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年６月６日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーブルに高電圧を課電してケーブル絶縁
   体の１部に絶縁破壊を起こさせ、ついで絶縁破壊を起こ
   していない非破壊ケーブル部分に対して、商用周波交流
   電圧を課電しながら部分放電を測定することにより、非
   破壊ケーブル部分における絶縁体欠陥部の破壊の前兆と
   なる部分放電を検出し、この絶縁体欠陥部の破壊前に課
   電を停止することを特徴とするケーブル絶縁体の欠陥部
   検出方法。
2. 【請求項２】ケーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起こさ
   せる高電圧課電の前に、商用周波交流電圧を絶縁破壊を
   しないように一定時間課電することを特徴とする請求項
   １のケーブル絶縁体の欠陥部検出方法。
3. 【請求項３】ケーブルに商用周波交流電圧を絶縁破壊を
   起こさないように一定時間課電するとともに部分放電測
   定を行い、部分放電が発生していないケーブルに対し
   て、高電圧を課電してケーブル絶縁体の１部に絶縁破壊
   を起こさせ、ついで絶縁破壊を起こしていない非破壊ケ
   ーブル部分に対して、商用周波交流電圧を課電しながら
   部分放電を測定することにより、非破壊ケーブル部分に
   おける絶縁体欠陥部の破壊の前兆となる部分放電を検出
   し、この絶縁体欠陥部の破壊前に課電を停止することを
   特徴とするケーブル絶縁体の欠陥部検出方法。
4. 【請求項４】ケーブル絶縁体の１部に絶縁破壊を起こさ
   せる課電高電圧として、１KHZ 以上の高周波成分を含む
   単発の波形電圧を課電することを特徴とする請求項１ま
   たは２または３のケーブル絶縁体の欠陥部検出方法。