JPH0627766B2 - Ｃｖケーブルの絶縁劣化診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＣＶケーブルと称する架橋ポリエチレン電力
ケーブルの絶縁劣化の程度を診断するＣＶケーブルの絶
縁劣化診断装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般的に、電力ケーブルは布設後の経年変化により電気
絶縁体の絶縁性能が低下する。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
に水分が侵入する所謂水トリーの発生が絶縁劣化の主な
原因であることが知られている。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
つながる虞れがある。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が極めて重要で
ある。このため、従来から種々の絶縁測定方法が知られ
ているが、特に近年では測定時に送電を停止することな
く活線状態で診断する方法が幾つか提案されており、常
時の状態監視も可能である等の有利な点が多いため注目
されている。

このような常時監視を行う方法としては、従来では例え
ば特公昭６０−８４６５号公報等に記載されているよう
に送電交流交流に直流電流を重畳させ、この結果として
検出されるケーブル漏洩電流の直流成分からケーブルの
絶縁抵抗を求めて評価する所謂直流重畳法や、或いは特
開昭６０−１８５１７１号公報等に記載されているよう
に送電電圧波形と電流波形とを測定し、誘電正接を求め
て評価する所謂 tanδ法が一般に用いられている。ま
た、特にＣＶケーブルの場合では特開昭５９−２０２０
７５号公報において水トリーに電流整流作用があるとし
て、交流送電中のケーブル漏洩電流の直流分を測定し、
その方法と絶対値とから水トリーの分布と長さ及び体積
を推定する方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来技術のうち、公知の従来方法は
何れも劣化の早期に正確に絶縁不良を発見したいという
要求を必ずしも充分に満足し得る方法ではない。即ち、
第１に述べた直流重畳法は一般的に劣化の程度に対する
検出感度が悪いとされ、相当に程度の激しい劣化でなけ
れば検出されないという問題がある。また測定時に数１
０Ｖ程度の直流重畳電圧を必要とし、このための直流電
源を準備しなければならない。

一方、 tanδ法ではケーブル全体に渡る劣化は検出され
るものの、水トリーのような局部的な劣化に対する検出
感度は悪いという欠点が知られている。

更に、水トリーの整流作用を利用する特開昭５９−２０
２０７５号公報の場合では、同公報に記述されているよ
うにケーブル絶縁体に導体側から発生する所謂内導水ト
リーとシース側から発生する外導水トリーとでは、発生
する直流電流が互いに逆極性であることから、両種の水
トリーが同時に発生した場合には検出される直流電流は
互いに打ち消し合って充分な測定ができなくなる虞れが
ある。

本発明者らは水トリー現象について研究した結果、次の
ような新事実を発見した。即ち、測定対象とする電力ケ
ーブルに交流電圧を印加し、この交流電圧の振幅を零か
ら次第に大きくしてゆく過程で、その接地線電流のうち
数Hz以下の準直流成分を検出した場合に、 (１)印加交流電圧の振幅が或る値に達すると脈動電流が
検出される。

(２)水トリー劣化が激しいケーブルほど、脈動の始まる
交流電圧の振幅値が小さい。

(３)電流脈動の振幅は印加交流電圧の振幅に対して単調
に増加する。

本発明の目的は、従来例の欠点を解消し、上述の新事実
を基に、劣化時に正確に絶縁不良を発見できるＣＶケー
ブルの絶縁劣化診断装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係るＣＶケーブ
ルの絶縁劣化診断装置においては、交流電圧が印加され
た測定対象とされる電力ケーブルの遮蔽層と電位基準と
の間を接続し、前記遮蔽層から前記電位基準に流れる接
地線電流を基に、前記電力ケーブルの絶縁劣化の診断す
る電力ケーブルの絶縁劣化診断装置であって、前記接地
線電流から数Hz以下の準直流電流を濾過するローパスフ
ィルタと、該ローパスフィルタの出力信号を直接又は増
幅して時間軸に表示する波形表示手段とを備え、該波形
表示手段に表示された前記出力信号の脈動成分の振幅値
を基に前記電力ケーブルの絶縁劣化を診断することを特
徴とするものである。

［作用］ 上記の構成を有するＣＶケーブルの絶縁劣化診断装置
は、ローパスフィルタにより接地線電流から数Hz以下の
準直流電圧成分を濾過し、この濾過信号を波形表示手段
で時間軸に表示し、その脈動の振幅が測定対象とされる
電力ケーブルの水トリー劣化の判断基準とされる。

［実施例］ 本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明のＣＶケーブルの絶縁劣化診断装置を測
定対象とされるＣＶケーブルに接続した構成図であり、
活線状態における三芯一括のＣＶケーブルＣを対象とし
た場合の回路構成を示している。即ち、第２図に周波数
特性を示すようなローパスフィルタ１及びＣＲＴから成
る波形スコープやペンレコーダ等の波形表示装置２から
成っており、入力端子間に流れる電流のうちローパスフ
ィルタで濾過された数Hz以下の準直流成分の時間的変動
が、波形表示装置２に表示される構成となっている。

一方、測定対象のＣＶケーブルは三相高電圧母線に接続
され、この三相高電圧母線はＹ−Δ結線の変圧器Trの二
次側にそれぞれ接続され、一次側に接続された図示しな
い三相交流電源からの電力を受電している。また、三層
高電圧母線に接続された接地用変圧器GPT の一次巻線の
中性点は直接大地に接地されている。このような接続の
結果、アース電位を基準とした三相交流電圧がＣＶケー
ブルに印加され、ＣＶケーブルＣは活線状態となってい
る。

測定に際しては、前述した構成を有する絶縁劣化診断装
置の入力端子の一端をＣＶケーブルＣの遮蔽層Ｓに接続
し、他端を接地する。このとき、ＣＶケーブルＣの遮蔽
層Ｓには内部導体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大地との間
に印加交流電圧の周波数と同程度の周期で変動する電流
が流れることになる。これに加えて、ＣＶケーブルＣに
水トリー劣化がある場合には前述の脈動電流が重畳さ
れ、ローパスフィルタ１が脈動電流のみを抽出する。即
ち、印加交流電圧の周波数は通常５０Hz又は６０Hzであ
るから、第２図に例示する特性を有するローパスフィル
タ１を選択すれば、所望の準直流成分だけを良好に濾過
させることが可能である。波形表示装置２では、第３図
に示すように濾過された準直流成分の変動を適当な時間
軸に表示する。検者はこの表示波形を観察することで脈
動電流の振幅を容易に求めることができ、この脈動の振
幅Ａは水トリー劣化の程度が激しいほど大きくなるの
で、この振幅Ａを求めることにより、ＣＶケーブルＣの
水トリー劣化の程度を推測できることになる。

なお、上述の実施例において、ローパスフィルタ１と波
形表示装置２の途中にローパスフィルタ１の出力を増幅
する増幅器３を挿入すれば、ＣＶケーブルＣに印加され
る交流電圧の振幅が小さくても、良好な観測が可能とな
る。

また、ＣＶケーブルが単心三線のケーブル群Ｃ′である
場合にも、同様の装置で診断することができる。即ち、
この場合には第４図の部分図に示すように、ケーブル群
Ｃ′を構成する各ケーブルの遮蔽層Ｓ′を並列的に装置
の入力端子に接続すれば、上述の方法と全く同様であ
り、一方でケーブル群Ｃ′を構成する各ケーブルの遮蔽
層Ｓ′の何れか１つを装置の入力端子に接続すれば、各
ケーブルの水トリー劣化を独立に診断することが可能で
ある。

この第４図の例は第５図の構成図に示すように、一端を
接地した単相電源Ｐによる活線状態のケーブルＣ″を診
断する場合と回路的に同等であり、三相交流のみならず
単相交流による活線ケーブルの診断も可能であることは
勿論である。

更に、同様な装置で停止状態のケーブルを診断すること
も可能である。この場合に、別途に交流電圧を印加する
電源装置が必要となるが、この際に印加交流電圧の振幅
が可変の交流可変電源Ｓ′とし、この交流可変電源Ｓ′
の出力電圧振幅を零から次第に増加してゆくことによ
り、より一層正確な診断ができる。この場合の準直流成
分の時間変化は、例えば第６図のグラフ図に示すように
なる。なお、横軸は時間ｔ或いはこれに比例した電源電
圧振幅Ｖ、縦軸は電流Ｉとしている。前述したように印
加交流電圧の振幅を増加してゆくと、第６図に示すよう
に或る振幅値V0から準直流成分に脈動が認められ、また
この脈動開始電圧V0は水トリー劣化が激しいほど低くな
る。従って、この脈動開始電圧V0を求めても、水トリー
劣化の程度を測定することが可能となる。

なお、脈動開始電圧V0を用いて診断を行う場合の判定の
目安として、第７図に測定対象のケーブルの静電容量Ｆ
と脈動開始電圧V0のグラフ図を示す。横軸は静電容量Ｆ
を対数目盛で示し、縦軸には脈動開始電圧V0を示してい
る。第７図において、水トリー劣化のない健全ケーブル
に静電容量Ｆと脈動開始電圧V0を示す状態点Ｘが概ね実
線Ｂ−Ｂ′上に存在するのに対し、水トリー劣化が生じ
たケーブルでは同じ静電容量Ｆでの脈動開始電圧V0は低
下し、状態点Ｘ′は矢印で示すように実線Ｂ−Ｂ′でか
ら外れることになる。従って、実線Ｂ−Ｂ′でから状態
点Ｘ′のずれを基に、水トリー劣化の程度を定量的に評
価することが可能となる。

更に、上述した本発明に係るＣＶケーブルの絶縁劣化診
断装置は、診断すべき全てのケーブルに個々に設けて据
置型として常時監視に用いてもよいし、或いは運搬が容
易な図示しない筺体に組み入れた可搬型とし、複数のケ
ーブルに共通して用いてもよい。

なお、上述の何れの場合においても、実用する際にはケ
ーブルに印加される交流電圧の雑音等の出力変動分を別
途に測定して相殺するための除算手段や、変動波形の周
波数の信号を除去するノッチフィルタ等を設けることが
望ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るＣＶケーブルの絶縁劣
化診断装置は、ローパスフィルタが電力ケーブルの接地
線電流の準直流成分を濾過し、波形表示手段がこの濾過
成分を時間軸に表示するので、この濾過成分の脈動の振
幅から電力ケーブルの水トリー劣化の容易に推測するこ
とが可能で、ケーブルの絶縁破壊事故をひいては停電事
故を未然に防ぐことができ、電力需要家の損害を大幅に
低減できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るＣＶケーブルの絶縁劣化診断装置の
実施例を示し、第１図は三芯一括の電力ケーブルの活線
診断に適用した場合の回路構成図、第２図はローパスフ
ィルタの特性図、第３図は活線状態での測定における表
示波形のグラフ図、第４図は単心３線の電力ケーブルの
活線診断における部分構成図、第５図は単相活線状態の
ケーブルの診断における部分構成図、第６図は停止線路
の診断における。表示波形のグラフ図、第７図は停止線
路の診断基準のグラフ図である。 符号１はローパスフィルタ、２は波形表示装置、３は増
幅器、Ｃ、Ｃ′、Ｃ″は電力ケーブル、Ｓ、Ｓ′、Ｓ″
は遮蔽層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電圧が印加された測定対象とされる電
   力ケーブルの遮蔽層と電位基準との間を接続し、前記遮
   蔽層から前記電位基準に流れる接地線電流を基に、前記
   電力ケーブルの絶縁劣化の診断する電力ケーブルの絶縁
   劣化診断装置であって、前記接地線電流から数Hz以下の
   準直流電流を濾過するローパスフィルタと、該ローパス
   フィルタの出力信号を直接又は増幅して時間軸に表示す
   る波形表示手段とを備え、該波形表示手段に表示された
   前記出力信号の脈動成分の振幅値を基に前記電力ケーブ
   ルの絶縁劣化を診断することを特徴とするＣＶケーブル
   の絶縁劣化診断装置。