JPH0529268B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は、活線状態でCVケーブル（架橋ポ
リエチレン絶縁ビニールシースケーブル）の絶縁
劣化に基づいて発生する水トリー電流を測定する
のに好適のCVケーブルの水トリー電流測定方法
に関する。

（従来の技術） 第１図、第２図に示すように、たとえば、CV
ケーブル１は、導体２を内部半導体層３で被覆
し、外部半導体層４と内部半導体層３との間に絶
縁体としての架橋ポリエチレン５を介在させ、外
部半導体層４を遮蔽銅テープ６により被覆してシ
ールドし、その遮蔽銅テープ６に押さえ布７を巻
き、その押さえ布７を絶縁ビニールシース８によ
り被覆して形成されている。なお、CVケーブル
１には第３図に示すように遮蔽銅テープ６まで構
成した構成体を３個設け、その遮蔽銅テープ６を
互いに接触させてその３個の構成体に押さえ布７
を巻いて、その押さえ布７を絶縁ビニールシース
８により被覆したCVケーブルである。またいわ
ゆるトリプレツクス形のCVケーブル（CVT）も
ある。符号９は介在物である。

このCVケーブル１はそれが絶縁劣化すると、
第４図に示すように水トリー電流I_iが発生する。
この第４図に示す例は、遮蔽銅テープ６の側が＋
電位、導体２の側が−電位である。また逆方向に
流れる場合もある。この水トリー電流I_iを測定す
るために、第５図に示すように、高圧配電線１０
に−側が接続されかつ他側が負荷に接続された
CVケーブル１の他側の遮蔽銅テープ６から接地
線１１を引き出し、その接地線１１の途中に絶縁
劣化関係量としての水トリー電流I_iを測定するた
めの測定器１２を接続する。この側定器１２は検
出抵抗１３とフイルタを有する増幅器１４および
記録装置１５とから概略構成される。

ところが、絶縁ビニールシース８と大地との間
には電池作用起電力E_S、GPT１６の接地線１７
と大地との間には系統負荷のアンバランスによる
商用周波起電力E_ACがあり、GPT１６の接地部分
には電池作用起電力E_Eがある。この状態を等価
回路で示したのが第６図である。この第６図にお
いて、R_iはCVケーブル１の架橋ポリエチレン５
を含む絶縁抵抗、R_Sは絶縁ビニールシース８の
部分のシース抵抗であり、起電力E_i、絶縁抵抗R_i
と並列にコンデンサC_iがあると考えられ、電池作
用起電力E_S、シース抵抗R_Sと並列にコンデンサ
C_Sがあると考えられる。これらの起電力E_S，E_E，
E_ACがあると、迷走電流I_S，I_E、交流電流I_ACが発
生し、迷走電流I_S，I_Eが直流電流成分Ｉとして水
トリー電流I_iと共に側定器１２に流れることにな
る。その第６図に示す等価回路を直流電流成分Ｉ
のみに着目して、書き換えて表現した等価回路が
第７図である。

その第７図には、直流電流成分としての迷走電
流I_S，I_Eが水トリー電流I_iと共に流れている状態
が示されている。この迷走電流I_S，I_Eは抵抗R_S，
R_Eと電池作用起電力E_S，E_Eによつて定まるもの
であるが、迷走電流I_Eは側定器１２と大地との間
の接地線１１ａをGPT１６の接地線１７と共用
化することにより除去できる。そこで、迷走電流
I_Sについて考えると、水トリー電流I_iの起電力E_i
は通常数10ボルト程度以下、電池作用起電力E_S，
E_Eは0.5ボルト程度以下である。また、絶縁抵抗
R_iは数十万ＭΩ、シース抵抗R_Sは通常絶縁抵抗
より小さく、シース抵抗R_Sが200MΩ以上である
と迷走電流I_Sは2.5ナノアンペア以下であり、これ
に対して劣化したケーブルでは水トリー電流I_iは
数10ナノアンペア程度以上あるので、通常の条件
下では迷走電流I_Sを考慮しなくともよいが、シー
ス抵抗R_Sは環境条件その他によつて大きく変動
し、シース抵抗R_Sが200MΩ以下になると相対的
に迷走電流I_Sの寄与する割合が大きくなる。な
お、第５図において、１８は電源、１９はCVケ
ーブル１の他方側の遮蔽銅テープ６から引き出さ
れた接地線、２０は測定時に開放するスイツチで
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 従つて、従来の側定器１２を用いてCVケーブ
ル１の絶縁劣化による絶縁破壊事故を未然に防止
するために、CVケーブル１の絶縁劣化に基づく
水トリー電流I_iを検出するCVケーブルの水トリ
ー電流検出方法（たとえば、特開昭59−202075号
公報）では、迷走電流I_Sを測定しているのか水ト
リー電流I_iを測定しているのか識別できなくな
る。

（発明の目的） この発明は、上記の事情に鑑みて為されてもの
で、その目的とするところは、測定器に流れる直
流成分電流に迷走電流が含まれている場合にあつ
ても、活線状態にあるCVケーブルの絶縁劣化に
関係する水トリー電流を測定することのできる
CVケーブルの水トリー電流測定方法を提供する
ことにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明に係るCVケーブルの水トリー電流測
定方法の特徴は、迷走電流に対して反比例の関係
を有するシース抵抗値と活線状態にあるCVケー
ブルの遮蔽銅から引き出されて接地される接地線
に流れる直流成分電流の直流成分電流値とをその
接地線の途中に設けた測定器によつて略同時期に
測定し、そのシース抵抗の変化に基づいてそろシ
ース抵抗値とその直流成分電流値との組合せを少
なくとも２組求め、そのシース抵抗値とその直流
成分電流値との関係曲線を推定し、そのシース抵
抗値の増大側の極限を水トリー電流として推定
し、CVケーブルの水トリー電流を測定するよう
にしたところにある。

（実施例） 以下、この発明に係るCVケーブルの水トリー
電流の測定方法を、この測定方法に用いる測定器
である絶縁劣化関係量測定装置と共に説明する。

第８図、第９図において、３０は絶縁劣化関係
量が測定される測定対象回路である。この測定対
象回路３０は、ここではCVケーブル１であるが、
変圧器その他の電気機器でも構わない。３１はこ
の測定対象回路３０の絶縁劣化関係量を測定する
絶縁劣化関係量測定装置である。絶縁劣化関係量
測定装置３１は、測定対象回路３０が活線状態で
ある場合にあつても測定できるもので、絶縁劣化
関係量測定装置３１は低周波電圧印加部３２、低
周波電流検出部３３、低周波無効電流発生部３
４、差動回路部３５、絶縁抵抗演算部３６、絶縁
抵抗記録部３７、誘電正接演算部３８、誘電正接
記録部３９、直流電流成分検出部４０、直流成分
記録部４１を有する。

低周波電圧印加部３２は低周波電圧としての正
弦波電圧を測定対象回路３０に印加する機能を有
する。測定対象回路３０に正弦波電圧V_Fが印加
されるとその測定対象回路３０を経由して低周波
電流としての正弦波電流I_Fが流れる。この正弦波
電流I_Fは第１０図、第１１図に示すように絶縁抵
抗R_S，R_iに寄与する有効分電流Iuと絶縁抵抗に寄
与しない無効分電流Imとからなる。低周波電流
検出部３３は検出抵抗R_Pとアンプ４２とフイル
ター４３とから概略構成され、正弦波電流I_Fを検
出する機能を有する。

アンプ４２には正弦波電流I_Fに基づいて、正弦
波電流I_Fに対応する電圧V_T′＝R_P×I_Fが入力され、
アンプ４２はその電圧V_T′をβ倍に増幅してフイ
ルター４３にβV_T′の電圧を出力し、フイルター
４３は直流分電圧βV_Tを後述する差動増幅器に向
かつて出力する。低周波無効電流発生部３４は低
周波電圧印加部３２に同期して正弦波電流I_Fの打
ち消し無効電流Im′を発生する機能を有する。そ
の低周波無効電流発生部３４は抵抗ｒとコンデン
サｃとアンプ４４と利得制御回路４５とから概略
構成されている。アンプ４４には、無効分電流
Imに基づいて検出電圧V_C′が印加され、そのアン
プ４４はその検出電圧をα倍してαV_C′の電圧を
利得制御回路４５に出力する機能を有する。差動
回路３５は差動増幅器４６と絶縁抵抗演算部３６
の一部回路３６′とから構成されている。差動増
幅器４６にはフイルター４３の出力電圧βV_Tと利
得制御回路４５の電圧αV_Cとが入力され、その差
分電圧V_Xを一部回路３６′を介して絶縁抵抗演算
部３６と誘電正接演算部３８とに出力する機能を
有する。

利得制御回路４５には、差分電圧V_Xの一部が
帰還され、差動回路３５は低周波電流と無効電流
とが入力され、低周波電流と無効分電流Imとを
重畳して差分を検出し、有効分電流Iuを取り出す
ためにV_Xが最小となるように低周波無効電流発
生部３４を制御すると共に、有効分電流Iuを少な
くとも絶縁抵抗演算部３６に向かつて出力する機
能を有する。ここで、差分電圧V_Xが最小値にな
るようにすると、検出抵抗R_Pには無効分電流Im
を打ち消す打ち消し無効電流Im′が仮想的に流れ
ていると考えられる。そして、フイルター４３か
ら出力される電圧βV_Tには打ち消し無効電流
Im′と検出抵抗R_Pとの積をβ倍した電圧βIm′×R_P
が含まれており、この電圧βIm′×R_Pが無効分電
流Imを打ち消すための電圧αV_Cと等しく、かつ、
打ち消し無効電流Im′は符号が逆で大きさは無効
電流Imと等しいので、βIm×R_P＝αV_Cの式を得
る。

また、差分電圧V_Xの最小値は、無効電流分Im
を除去した低周波電流I_F（すなわち有効分電流Iu）
に対応する交流の有効分の電圧βV_T（交流の電圧
βV_T′＝βR_P×I_F」から交流の無効分を除去したも
の）に相当するので、I_FをIuに形式的に置き換え
て、V_X＝βV_T＝βR_P×Iuの式を得る。

従つて、 Im＝αV_C／（β・R_P） Iu＝V_X／（β・R_P） 測定回路の絶縁抵抗Ｒは低周波電圧V_Fを有効
分電流Iuで割つたものであるから、 Ｒ＝（β・R_P・V_F）／V_X の式から絶縁抵抗Ｒが求められる。

なお、ここで、絶縁抵抗Ｒは、シース抵抗R_S
と絶縁抵抗R_iとの並列抵抗であり、下記の式で表
わされる。

Ｒ＝R_S／｛（R_S／R_i）＋１｝ ここで、R_iはR_Sよりも通常非常に大きいので、 R_S＝（β・R_P・V_F）／V_X 絶縁抵抗演算部３６は絶縁抵抗値を演算し、そ
の演算結果を絶縁抵抗記録部３７に出力する機能
を有し、誘電正接演算部３８は誘電正接値を演算
し、その演算結果を誘電正接演算部３９に出力す
る機能を有する。また、直流成分電流検出部４０
は直流成分電流Ｉを検出する機能を有し、記録部
４１はその直流成分電流Ｉを記録する機能を有す
る。

なお、測定対象回路３０には低周波電圧を印加
する前にすでに低周波が流れていることも考えら
れるので、低周波電圧印加前に有効分電流をあら
かじめ測定し、その次に低周波電圧を印加して有
効分電流Iuを測定してその差分に基づいて絶縁抵
抗値を決定するようにすることが正確に絶縁抵抗
を測定するうえで好ましい。また、低周波の周波
数が低ければ交流インピーダンスが大きくなるた
めに、無効分電流Imが小さくなり、絶縁抵抗R_i
に基づく有効分電流Iuの大きさとの差が小さくな
るので、測定精度が向上するが、低周波の周波数
としては１Hz〜10Hzが望ましい。更に、この実施
例では、低周波として正弦波を用いたが、三角
波、矩形波を用いることもできる。

この絶縁劣化関係量測定装置３１によれば、シ
ース抵抗値R_Sと直流成分電流Ｉとを同時に測定
できるので、この絶縁劣化関係量測定装置３１を
第５図に示す側定器１２の代わりに接続する。そ
して、シース抵抗R_Sと直流成分電流Ｉとを略同
時に測定し、シース抵抗R_Sと直流成分電流Ｉと
の組合せを少なくとも３組求め、第１２図に示す
ように曲線回帰式により関係曲線Ａを求める。こ
の関係曲線Ａにおいて、そのシース抵抗R_Sの増
大側の極限を求めれば、これが水トリー電流I_iで
ある。このようにして、水トリー電流I_iが推定さ
れる。

また、シース抵抗R_Sと直流成分電流Ｉとは反
比例の関係にあるので、第１３図に示すように関
係曲線としての双曲線Ｂに従うと予想して、少な
くともシース抵抗R_Sと直流成分電流Ｉとの組合
せを２組求め、このシース抵抗R_Sと直流成分電
流Ｉの組合せから双曲線Ｂの係数を求め、その双
曲線Ｂを用いてシース抵抗R_Sの増大側の極限と
して水トリー電流I_iを求めることもできる。

ここで、シース抵抗R_Sと直流成分電流Ｉとの
組合せを少なくとも２組以上求めるためには、シ
ース抵抗R_Sを変化させることが必要であるが、
第１４図に示すように、CVケーブル１を温水６
０に浸漬し、かつ、絶縁ビニールシース８のシー
ス抵抗部分６２に損傷を与え、水温と損傷の程度
とを変化させると、シース抵抗R_Sを人為的に変
化させることができる。なお、この方法は、CV
ケーブル１に損傷を与えると共に温水に浸漬させ
なければならないので、CVケーブル１の実布設
状態で測定することができないが、CVケーブル
１に導電性加温帯６１を巻回し、その導電性加温
帯６１に通電して導電性加温帯６１の巻回部分の
絶縁ビニールシース８を加熱することによりシー
ス抵抗R_Sを人為的に変化させることにすれば、
CVケーブル１の実布設状態で測定を行なうこと
ができる。

また、第１５図に示すように、模擬電池作用起
電力E_SMと模擬シース抵抗R_SMとからなる直列回
路を、シース抵抗R_Sと電池作用起電力E_Sとから
なる直列回路に並列に接続し、かつ、模擬電池作
用起電力E_SMの大きさを電池作用起電力E_Sの大き
さと同じ大きさに設定し、模擬シース抵抗R_SMを
変化させると、模擬シース電流I_SMが変化するか
ら、これに基づいて迷走電流I_Sが変化し、シース
抵抗R_Sを変化させたと同様の効果を生じ、これ
によりシース抵抗R_Sを人為的に変化させて測定
することもできる。この方法によれば、CVケー
ブル１の実布設状態でCVケーブル１を傷付ける
ことなく直流成分電流Ｉとシース抵抗R_Sとを測
定できる。

以上、実施例について説明したが、シース抵抗
R_Sと直流成分電流Ｉとの組合せの個数が多けれ
ば多いほど測定精度が向上すること、シース抵抗
R_Sの増大側の極限に近い方で測定値を得ること
ができれば測定精度が向上することは、自明であ
る。

発明の効果 この発明は、以上説明したように、直流成分電
流値とシース抵抗値とをそれぞれ同時に測定し、
その組合せを少なくとも２組求め、直流成分電流
値とシース抵抗値との関係曲線を推定し、シース
抵抗の増大側の極限を水トリー電流とみなし、
CVケーブルの水トリー電流を測定するのである
ので、側定器に流れる直流成分電流に迷走電流が
含まれている場合であつても、活線状態にある
CVケーブルの絶縁抵抗に関係する水トリー電流
を正確に測定できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るCVケーブルの断面図、
第２図はその側面図、第３図はこの発明に係る
CVケーブルの断面図、第４図はこの発明に係る
水トリー電流の発生機構の説明図、第５図は従来
の側定器のCVケーブルへの接続図、第６図、第
７図はその第５図に示す接続図の等価回路、第８
図はこの発明に係る絶縁劣化関係量測定装置のブ
ロツク回路図、第９図はその絶縁劣化関係量測定
装置の要部回路図、第１０図はその絶縁劣化関係
量測定装置の出力波形図、第１１図はその絶縁劣
化関係量測定装置の有効分電流、無効分電流、打
ち消し無効分電流の関係を示すベクトル図、第１
２図、第１３図はこの発明に係る関係曲線の説明
図、第１４図はこの発明に係るCVケーブルのシ
ース抵抗を人為的に変化させる一例を示す図、第
１５図はこの発明に係るCVケーブルのシース抵
抗を人為的に変化させる他の例を示す説明図であ
る。 １…CVケーブル、１０…高圧配電線、１１…
接地線、１２…側定器、１６…GPT、１７…接
地線、C′…コンデンサ、I_i…水トリー電流、I_S…
迷走電流、Ａ，Ｂ…関係曲線、R_S…シース抵抗。

【特許請求の範囲】

１ 検出目標となる物体からの放射電磁波を受信
するアンテナと、このアンテナで受信した信号を
和信号と差信号に分離するためのモノパルスコン
パレータと、上記モノパルスコンパレータの和信
号出力端子に接続した和信号ミキサと、上記和信
号端子に接続した和信号ミキサの線路に対して差
信号出力端子に一定の電気長差Δl_RFをもつ線路を
介して接続された差信号ミキサと、上記和・差信
号ミキサに局部電力を供給する局部発振器と、一
方の入力端子に上記和信号ミキサの中間周波数出
力端子が接続され、また他方の入力端子には上記
和信号ミキサと前記一方の入力端子をつなぐ線路
に対して、一定の電気長差Δl_IFをもつ線路を介し
て上記差信号ミキサの中間周波数出力端子が接続
された位相検波器とを備え、前記の電気長差Δl_IF
により中間周波数で前記の和信号ミキサと位相検
波器間、及び前記の差信号ミキサと位相検波器間
で発生する位相差φ_IFと、前記の一定の電気長差
Δl_RFにより局部発振周波数より中間周波数だけ高