JPH0582904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電力ケーブルの残留電圧測定方法の改
良に関するものである。

［発明の背景］ ケーブルの絶縁劣化診断に残留電圧測定法を使
用することがある。この残留電圧測定法は、被測
定ケーブルのケーブル導体に直流電圧を所定時間
例えば10分間課電し、次いで、ケーブル導体を所
定時間例えば10秒間接地し、然るのちに、ケーブ
ル導体の接地を開放し、この接地開放後にケーブ
ル導体に現われてくる電圧（残留電圧）を測定す
る方法である。

この残留電圧発生のメカニズムは次の通りであ
る。すなわち、直流課電によつてケーブル絶縁体
内部に空間電荷また分極が発生する。続くケーブ
ル導体の接地によりこの空間電荷に対応して、ケ
ーブル導体並びにケーブル外部遮蔽層間の電圧が
零となるようにケーブル導体並びに外部遮蔽層に
誘導電荷が発生する。然るのちにケーブル導体の
接地を開放すれば、ケーブル導体上の誘導電荷は
そのまま残り、一方、ケーブル絶縁体内部の空間
電荷または分極は熱的な拡散或は電界ドリフト等
によつて移動または消滅するので、時間の経過と
ともに空間電荷と誘導電荷とのバランスが崩れて
ケーブル導体とケーブル外部遮蔽層間に電圧が現
われてくるものである。

上記の残留電圧測定における直流高電圧課電中
に被測定ケーブルの端部の絶縁体が帯電している
と、帯電電荷に基因する残留電圧が発生し、ケー
ブルの残留電圧測定に対する誤差要因となり、こ
の影響は被測定ケーブルの静電容量が小さいほど
強く現われる。従つて静電容量が小さい短尺ケー
ブル試料の残留電圧測定には上記の帯電の影響を
除去することが必要である。

かかる目的のために本願の発明者は第４図に示
すように外部遮蔽層Ｓを有する短尺のケーブル試
料Ａの端部にガード電極Ｇを設けること、並びに
該ガード電極をケーブルの導体と電気的に連結し
た状態において、外部遮蔽層を接地したケーブル
の導体に直流高電圧を印加し、次にケーブルの導
体とガード電極とを接地し、然るのちに、ケーブ
ルの導体とガード電極との電気的接続を切り離し
てケーブルの導体の接地のみを開放し、接地開放
後にケーブル導体に現われる残留電圧を測定する
ことを提案した。

ところで、本願の発明者の経験によれば、終端
箱によつて終端接続したケーブルにおいては被測
定ケーブルの長さが充分に長い場合においても残
留電圧測定の誤差が大きい。これは、ケーブルの
終端箱においてはケーブルの外部遮蔽層端部での
電界集中を防ぐためのストレスコーンや沿面放電
防止用の絶縁油もしくは絶縁コンパウンド等、異
種の材料が複雑な形状に組合わされており、かか
る終端部に直流高電圧を印加すると、異種材料の
界面分極による空間電荷（以下界面電荷という）
が発生し、既に述べたところと同様なメカニズム
により、該界面電荷に基因する残留電圧が発生す
ることによるものである。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、本
発明の目的は、終端箱によつて終端接続されたケ
ーブルの残留電圧測定における界面電荷の影響を
実質的に解消もしくは大幅に軽減する改良された
残留電圧測定方法を提供することにある。

［発明の構成］ 本発明に係る電力ケーブルの残留電圧測定方法
は、被測定ケーブルの終端箱の高電圧側上部金具
と接地側下部金具との間の中間部の套管外周にガ
ード電極を設け、外部遮蔽層が接地された被測定
ケーブルの導体と上記のガード電極とを電気的に
接続した状態においてケーブルの導体に直流電圧
を課電し、次いでケーブルの導体及びガード電極
を接地し、然るのちに、ケーブルの導体と上記ガ
ード電極との電気的接続を切り離してケーブル導
体の接地のみを開放し、開放後においてケーブル
の導体に現われる電位を測定する残留電圧測定方
法であつて、上記の終端箱の高電圧側上部金具と
上記ガード電極の上端との間の間隔が、上記の電
位測定時の回路接続状態においてケーブルの導体
とアース間のリーク時定数を100分以上となし得
るように設定することを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の残留電圧測定方法においては、上記の
とおり、被測定ケーブルの終端箱の高電圧側上部
金具と接地側下部金具との間の中間部の套管外周
にガード電極を設け、しかも被測定ケーブルの導
体に直流電圧が課電されるときには、該ガード電
極はケーブルの導体と電気的に接続され同電位と
されているので、終端箱内の異種材料組合せ部分
の大部分が、上記の直流電圧課電時にはガード電
極により遮蔽され、電界が印加されず、界面電荷
が発生しない。

従つて、界面電荷による残留電圧の発生が大幅
に軽減され、ケーブルの残留電圧測定に及ぼす悪
影響が実質的に解消され、もしくは大幅に軽減さ
れる。

また、ケーブルの残留電圧測定においては、ケ
ーブルの導体とアースとの間の絶縁抵抗が充分に
大きければ、導体上の誘導電荷がアース側にリー
クし、残留電圧の測定値が真の値よりも小さくな
る。従つて、残留電圧測定法においては、ケーブ
ルの導体の接地開放後に導体に現われる残留電圧
を測定する回路接続状態においてケーブルの導体
とアースとの間のリーク時定数が100分以上であ
ることが必要とされている。ケーブルの終端箱に
上記のようにガード電極を設ける場合、ケーブル
の導体と接地されたガード電極との間のリーク抵
抗が著しく小さくなり残留電圧測定値に大きな誤
差を与える危険があるが、本発明においては、終
端箱の高電圧側上部金具とガード電極の上端との
間の間隔が、ケーブル導体の電位測定時の回路接
続状態においてケーブルの導体とアース間のリー
ク時定数を100分以上になし得るように選ばれる
ので、リーク時定数を100分以上に保つことがで
き、リークの影響による誤差は小さく、実線路の
絶縁診断に当つては実際上これを無視することが
できる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の詳細を説明する。

第１図は本発明の方法による電力ケーブルの残
留電圧測定の系統図を示すものであり、図におい
て１は被測定ケーブルであり、１０はその導体で
ある。ケーブル１の外部遮蔽層１１は常時接地さ
れている。２，２はケーブルの気中終端箱であ
り、該終端箱２，２には、第２図により詳細説明
するように、ガード電極３，３が設けられてい
る。３１は上記 のガード電極３，３を接続する導線である。
SW₁，SW₂及びSW₃はスイツチであり、ａ及びｂ
は接点である。DCは直流高圧電源であり、Ｖは
電位計である。

第２図は終端箱２の説明図（一部縦断正面図）
であり、套管２１には、高電圧側上部金具２２と
接地側下部金具２３との間の中間部の外周上にア
ルミ箔等の金属箔或は半導電テープが巻付けられ
てガード電極３が形成されている。

ガード電極３は終端箱２内部を広く遮蔽するた
めに套管２１の外表面になるべく広い範囲にわた
つて設けることが望ましいが、ガード電極３の下
端と接地側下部金具２３との間の間隔l₁及びガー
ド電極３の上端と高電圧側上部金具２２との間の
間隔l₀については、それぞれ次に述べる制限条件
を満たすことが必要である。

すなわち、間隔l₁は、後述するように、ガード
電極３がケーブルの導体１０と電気的に接続され
た状態で直流電圧を課電されたときに、ガード電
極３と接地側下部金具２３との間の絶縁を確保し
得る間隔であることが必要である。一方、間隔l₁
は短かければ短いほどガード電極３による遮蔽効
果が優るので、間隔l₁は上記の絶縁が確保されて
いる限り最短間隔に設定されるのが望ましい。こ
のため、ガード電極３の下端と接地側下部金具２
３との間の套管外周上に絶縁テープ巻付層２４を
設けて放電を抑制するようにしてもよい。

ガード電極３の上端と高電圧側上部金具２２の
下端との間の間隔l₀についても、短かければ短い
ほどガード電極３の遮蔽効果は優るが、l₀が短い
と導体上の誘導電荷のアース側へのリークが大き
くなり残留電圧測定の誤差が大きくなる。従つ
て、間隔l₀は、ガード電極３がケーブルの外部遮
蔽層１１と共に接地され、ケーブルの導体が接地
から開放されている状態すなわちケーブルの導体
に現われる残留電圧を測定する回路接続状態にお
いて導体とアースとの間のリーク時定数を100分
以上になし得るように選ばれる。尤も、よく知ら
れているように、上記のリーク時定数τは、 τ＝CR ただし、Ｃ：ケーブルの静電容量 Ｒ：ケーブルの導体とアースの間のリ
ーク抵抗 として与えられ、リーク抵抗Ｒは測定器すなわち
電位計Ｖの入力インピーダンス、ケーブル１の絶
縁抵抗、ケーブル終端部の表面抵抗等の並列接続
となる。従つて、リーク時定数τは上記の間隔l₀
のみによつて定まるものではないが、通常の実線
路測定においては、静電容量Ｃは充分に大きく、
電位計も高入力インピーダンス電位計を用いるの
で、実際上は上記のリーク時定数τはガード電極
３の上端と高電圧側上部金具２２との間のリーク
抵抗によつて支配され、従つて、上記の間隔l₀に
よつて支配される。

リーク時定数τを100分以上に保ちながら、上
記の間隔l₀を可及的に小さくするためにガード電
極３の上端と高電圧側上部金具２２との間の套管
２１の外周上にシリコーン等のコーテイング材を
塗布して面抵抗を増大させるようにしてもよい。

本発明による残留電圧測定方法を実施するに
は、第１図において、先ず、スイツチSW₁を開に
し、スイツチSW₂を接点ａに接触させて、ケーブ
ル導体１０及び終端箱２，２のガード電極３，３
に直流高電圧DCを所定時間（約10分）課電する。
このときスイツチSW₂は閉じておく。このように
直流課電することによりケーブル１の絶縁層には
空間電荷が発生するが、終端箱２内の異種材料複
合部の大部分は、ケーブル導体１０と同電位のガ
ード電極３によつて電気的に遮蔽されるため電界
が印加されず、界面電荷が発生しない。従つて、
前述の通り界面電荷に基づくケーブルの残留電圧
測定の誤差を実質的に解消もしくは大幅に軽減で
きる。

上記のようにケーブルに直流電圧を前課電した
のち、スイツチSW₁を閉にし、スイツチSW₂をｂ
接点に接触させて（スイツチSW₃は閉のままであ
る）、ケーブルの導体１０及びガード電極３を所
定時間（約10秒）接地する。次いで、スイツチ
SW₃を開にしてケーブル導体１０の接地を開放し
（スイツチSW₂は接点ｂに接触させたままであ
る）、ガード電極３，３は接地したままとして
（スイツチSW₁は閉のまま）、その後に、ケーブル
導体１０に現われる電位すなわち残留電圧を電位
計Ｖにより測定する。通常、接地開放後10分間の
ケーブル導体の電位を測定することが多い。

なお、この測定におけるケーブル導体からアー
ス側への誘導電荷のリークについて本願の発明者
が行つた実験によれば、リーク時定数が1000分以
上のリークなしの場合に4.55Vの残留電圧（接地
開放後10分、以下同じ）が測定され、リーク時定
数が100分の場合に4.0Vの残留電圧（リークなし
の85％）が策定されたのに対し、リーク時定数が
30分の場合は3.10Vの残留電圧（リークなしの65
％）しか得られず、リークの影響による誤差が大
きかつた。

第３図は三心ケーブル（各心遮蔽であり、Ａ，
Ｂ，Ｃは各相を示している）に対する実施例を示
しており、特定相例えばＣ相ケーブル心線の測定
に対し、他の特定相、例えばＢ相ケーブル心線を
ガード電極３Ｃ，３Ｃの接続用導線に使用してい
る。Ａ相ケーブル心線は、当該測定中、ガード電
極３ａ，３ａ、ケーブル導体、ケーブル外部遮蔽
層１１ａとも接地である。

［発明の効果］ 本発明に係る電力ケーブルの残留電圧測定法に
おいては、上述した通り、ケーブル終端箱におけ
る界面電荷並びに電流リークの影響による誤差を
実際上解消もしくは大幅に軽減できる。従つて、
本発明は実線路を現場で絶縁劣化診断する場合に
極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法による電力ケーブル
の残留電圧測定の系統図、第２図は本発明におい
て使用するガード電極を備えた終端箱の説明図、
第３図は本発明の測定方法による電力ケーブルの
残留電圧測定の他の実施例を示す系統図である。
第４図は短尺ケーブル試料の残留電圧測定法を示
す説明図である。 図において、１は被測定ケーブル、２，２は終
端箱、３，３はガード電極、SW₁，SW₂，SW₃は
スイツチ、DCは直流高電圧電源、Ｖは電位計で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定ケーブルの終端箱の高電圧側上部金具
   と接地側下部金具との間の中間部の套管外周にガ
   ード電極を設け、外部遮蔽層が接地された被測定
   ケーブルの導体と上記のガード電極とを電気的に
   接続した状態においてケーブルの導体に直流電圧
   を課電し、次いで、ケーブルの導体及びガード電
   極を接地し、然るのちに、ケーブルの導体と上記
   ガード電極との電気的接続を切り離してケーブル
   導体の接地のみを開放し、開放後においてケーブ
   ルの導体に現われる電位を測定する残留電圧測定
   方法であつて、上記の終端箱の高電圧側上部金具
   と上記ガード電極の上端との間の間隔が、上記の
   電位測定時の回路接続状態においてケーブルの導
   体とアース間のリーク時定数を100分以上となし
   得るように設定することを特徴とする電力ケーブ
   ルの残留電圧測定方法。