JPH0675087B2 - Cvケーブルの水トリー電流検出方法 - Google Patents

Cvケーブルの水トリー電流検出方法

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JPH0675087B2
JPH0675087B2 JP31767088A JP31767088A JPH0675087B2 JP H0675087 B2 JPH0675087 B2 JP H0675087B2 JP 31767088 A JP31767088 A JP 31767088A JP 31767088 A JP31767088 A JP 31767088A JP H0675087 B2 JPH0675087 B2 JP H0675087B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (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
水トリー電流検出方法に関し、さらに詳しくは、CVケー
ブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接地線交
流電流を用いて迷走電流を求め、接地線に流れる総直流
成分から迷走電流を差し引くことにより水トリー電流を
求めるCVケーブルの水トリー電流検出方法に関する。
(従来の技術) 第6図、第7図に示すように、たとえば、CVケーブル1
は、導体2を内部半導伝層3で被覆し、外部半導伝層4
と内部半導伝層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、外部半導伝層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ル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8図に示すように遮蔽銅テープ6までを一体化した構
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
であるいわゆるトリプレックス形のCVケーブル(CVT)
もある。符号9は介在物を示す。
このCVケーブル1はそれが絶縁劣化すると、第9図に示
すように水トリー電流Iiが発生する。この第9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、水トリー電流Iiは図面に示す方向と逆
方向に流れる場合もある。この水トリー電流Iiを測定す
るために、第10図に示すように、高圧配電線10に一側が
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Ii
測定するための測定器12を接続する。この測定器12は検
出抵抗13と交流電流IACを除去するためのフィルタを有
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ESがあり、また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、さらに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11図であ
る。この第11図において、RiはCVケーブル1の架橋ポリ
エチレン5の部分の絶縁抵抗、RS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Ei、絶縁抵抗Ri
並列にコンデンサCiがあると考えられ、電池作用起電力
ES、シース抵抗RSと並列にコンデンサCSがあると考えら
れる。これらの起電力ES、EE、EACがあると、迷走電流IS,
IE、交流電流IACが発生し、迷走電流Is,IEが総直流成分
Iとして水トリー電流Iiと共に測定器12に流れることに
なる。その第11図に示す等価回路を総直流電流成分Iの
みに着目して、書き換えて表現した等価回路が第12図で
ある。
その第12図には、総直流電流成分としての迷走電流IS,I
Eが水トリー電流Iiと共に流れている状態が示されてい
る。この迷走電流IS,IEは抵抗RS,REと電池作用起電力
ES,EEによって定まるものであるが、迷走電流IEは測定
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IS
ついて考えると、水トリー電流Iiの起電力Eiは通常数10
ボルト程度以下、電池作用起電力ES,EEは0.5ボルト程度
以下である。また、絶縁抵抗Riは数十万MΩ、シース抵
抗RSは通常絶縁抵抗より小さく、シース抵抗RSが200MΩ
以上であると迷走電流IS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Ii
は10ナノアンペア程度はあるので、通常の条件下では迷
走電流ISを考慮しなくともよいが、シース抵抗RSは環境
条件その他によって大きく変動し、シース抵抗RSが200M
Ω以下になると相対的に迷走電流ISの寄与する割合が大
きくなる。なお、第10図において、18は電源、19はCVケ
ーブル1の一側の遮蔽銅テープ6から引き出された接地
線、20′は測定時に開放するスイッチである。
(発明が解決しようとする課題) 従って、従来の直流成分のみを検出する測定器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Ii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ISを測定しているのか水トリー電流Iiを測定している
のか識別できなくなる。
このような場合、迷走電流ISに影響を受けることなく水
トリー電流Iiを測定できる方法があれば好ましい。
そこで、CVケーブル1の遮蔽銅6から引き出された接地
線11に流れる接地線交流電流IACを利用してCVケーブル
1の水トリー電流Iiを測定する方法が提案されている。
ところが、CVケーブル1の各相を一括して水トリー電流
Iiが測定するものとすると、各相毎の水トリー電流Ii
打ち消し合って、劣化した相の水トリー電流Iiを正確に
検出できない不具合がある。
そこで、各相毎にCVケーブル1の水トリー電流Iiを測定
することが望ましいが、各相毎にCVケーブル1の水トリ
ー電流Iiを測定する場合、接地線11に流れる接地線交流
電流IACが数mA程度に達し、これに対し迷走電流ISは数n
A〜数μA程度であるので、迷走電流ISを正確に測定で
きない不具合がある。
この発明は、上記観点から為されたもので、CVケーブル
の遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接地線交流電
流を利用して、各相毎にCVケーブルの水トリー電流を測
定する場合に、精度よく接地線交流電流に含まれている
迷走電流を検出でき、もって、正確に水トリー電流を測
定することのできる新規なCVケーブルの水トリー電流検
出方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) この発明のCVケーブルの水トリー電流検出方法は、CVケ
ーブルの遮蔽銅から引き出された接地線に流れる接地線
交流電流であって迷走電流と水トリー電流とからなる総
直流成分を含んだ接地線交流電流が前記CVケーブルに接
続された高圧配電線に基づく交流電流により打ち消され
る方向に、前記接地線交流電流と前記CVケーブルに接続
された高圧配電線に基づく交流電流とを合成して合成交
流電流を生成し、該合成交流電流に基づき前記水トリー
電流の影響分を除去する演算を行ってあらかじめ定めら
れた基準ゼロに対する該合成交流電流のシフト分として
前記迷走電流を求め、前記総直流成分から前記迷走電流
を差し引くことにより、水トリー電流を測定することを
特徴とする。
(実施例) 以下に、この発明に係るCVケーブルの水トリー電流検出
方法を図面を参照しつつ説明する。
第1図において、符号20は測定器である。この測定器20
は、接地線交流電流検出部21と直流成分電流検出部22
と、90度移相回路23とを有する。接地線交流電流検出部
21は入力端子21a、21bを有し、直流成分電流検出部22は
入力端子22a、22bを有する。その入力端子21aは遮蔽銅
6から引き出された接地線11に接続され、入力端子22b
はスイッチ24′を介して接地線11に接続され、入力端子
21b、22aは接地線11aを介してアースされている。
接地線交流電流検出部21には、第2図に示す接地線交流
電流IACが入力される。この接地線交流電流IACのマキシ
マム部分とミニマム部分とには、水トリー電流Iiが高調
波成分として現われる。この高調波成分は上側交流波形
部と下側交流波形部とで非対称である。水トリー電流Ii
は高圧配電線10の交流印加電圧に対して非線形であり、
かつ、極性によって差があるからである。すなわち、高
圧配電線10の交流印加電圧の上昇に伴って水トリー電流
Iiは大きくなり、また、その流れる方向が定まっている
からである。一方、迷走電流ISは測定器20の基準ゼロK2
に対する交流電流IACのシフト分として現われる。ここ
で、基準ゼロK2は測定器20をゼロ調整してセットしてお
くものである。
90度移相回路23は分圧器24に接続されている。ここで
は、相R1に関する水トリー電流Iiを測定するものとし
て、相R1の高圧配電線10′に接続されており、相R1の高
圧配電線10′に流れる交流電流を分圧して分圧交流電流
を取り出す機能を有する。その高圧配電線10′に流れる
交流電流は、絶縁劣化に寄与しない無効分電流であり、
分圧交流電流は90度移相回路23により、90度位相をずら
されてゲイン調整器25に入力される。
ゲイン調整器25は後述する合成交流電流GAC(第2図参
照)の波高値aの絶対値が最小となるように分圧交流電
流の出力を調整するもので、そのゲイン調整器25から出
力される交流電流を、高圧配電線10′に基づく交流電流
I′ACと呼ぶことにする。接地線交流電流IACと交流電
流I′ACとは加算器26に入力され、加算器26は基準ゼロ
K2を基準に、接地線交流電流IACと交流電流I′ACとを
合成して合成交流電流GACを生成する機能を有する。こ
の合成交流電流GACは平衡検出器27とゼロクロス検出部2
8とに入力されると共に、スイッチ29を介してA/D変換部
30に入力されている。平衡検出器27は合成交流電流GAC
の波高値aが最小となるようにゲイン調整器25を制御す
る。
このゲイン調整器25の制御により、加算器26から第2図
に示すように波高値aが最小に調整された合成交流電流
GACが得られる。この合成交流電流GACは、ここでは、迷
走電流ISが横切る箇所の近傍に水トリー電流含んでい
る。この合成交流電流GACは絶縁劣化に寄与する水トリ
ー電流Iiを含む有効分電流であり、合成交流電流GAC
大きさは接地線交流電流IACの大きさの100分の1から10
00分の1程度である。
ゼロクロス検出部28の出力は迷走電流演算部32に入力さ
れ、直流成分電流検出部22の出力はA/D変換部31に入力
される。A/D変換部31、迷走電流演算部32、直流成分電
流演算部33の出力は水トリー電流演算部34に入力され
る。
ゼロクロス検出部28は、第3図に拡大して示すように合
成交流電流GACの一周期内で、合成交流電流GACが測定器
20の基準ゼロK2を横切る時刻T0、T1、T2を検出する機能を
有し、このゼロクロス検出部28には公知のものを使用す
る。ここで、合成交流電流GACが基準ゼロK2を横切る点
をB′、G、Hとすると、点B′から点Gまでのゼロク
ロス距離B′Gは時間幅T1-T0に等しい。また、点Gか
ら点Hまでのゼロクロス距離GHは時間幅T2-T1に等し
い。
今、合成交流電流GACが迷走電流ISを横切る点C、Fに
ついて考え、時間軸方向にC点を境にB′と対称な位置
に点D、時間軸方向にF点を境にG点と対称な位置に点
Eを考えると、ゼロクロス距離DEはゼロクロス距離GHに
等しい。また、ゼロクロス距離FGはゼロクロス距離B′
Cに等しい。というのは、合成交流電流GACは迷走電流I
Sを基準に考えると、水トリー電流Iiに関する部分を除
けば点Fを境に正の半周期と負の半周期とが対称性を有
するからである。
したがって、B′C=CD=EF=FGであるので、ゼロクロ
ス距離B′Cは、以下の式によって与えられる。
B′C=(1/4)・(2T1-T0-T2)… 一方、合成交流電流GACはその基準周波数をωとする
と、 GAC=a・sin(ω・t) で表わされ、点Cにおいての合成交流電流GACの接線M
の傾きを求めるため、合成交流電流GACを時間tについ
て微分すると、 接線Mの傾きはa・ω・cos(ω・t)となる。ここ
で、この接線Mが基準ゼロK2を横切る点をBとすると、
接線Mの傾きは、(IS/BC)によって表わされる。とこ
ろで、点Bと点B′とは略等しいとみなせるので、接線
Mの傾きは(IS/B′C)となる。
したがって、下記の式が成り立つ。
(IS/B′C)=a・ω・cos(ω・t)… この式を変形すると、 IS=a・ω・B′C・cos(ω・t)… この式において、基準ゼロK2に対する迷走電流ISを求
めるため、t=0とし、且つ、式のB′Cに式の
B′Cを代入すれば、 下記の式を得る。
IS=(1/4)・a・ω・(2T1-T0-T2) ここで、t=0としたのは、合成交流電流GACが迷走電
流ISを横切る点M′における接線Mの傾きを得るためで
ある。
よって、波高値a、基準周波数ωをあらかじめ測定器を
用いて求めておいて、上記式に従って迷走電流演算部32
に演算を行わせれば、迷走電流ISの値を得る。
なお、ゼロクロス時刻T0、T1、T2を各周期毎に複数回サン
プリングしてその平均値を求めれば、より一層正確に迷
走電流ISの値を得ることができる。
この迷走電流ISを意味する値は、水トリー電流演算部34
に入力される。この水トリー電流演算部34には、スイッ
チ24′が閉じているとき、直流成分電流検出部22の出力
がA/D変換部31を介して入力される。その直流成分電流
検出部22は水トリー電流Iiと迷走電流ISとを含む総直流
成分を検出する機能を有するもので、交流成分IACを除
去するフィルターを有している。
水トリー電流演算部34は、その総直流成分から迷走電流
ISを差し引いて、水トリー電流Iiを求める機能を有し、
このようにして求められた水トリー電流Iiを意味する情
報は表示部35に向かって出力される。
なお、この実施例では、直流成分電流検出部22の出力に
基づき総直流成分を検出することにしたが、スイッチ2
4′を開き、かつ、スイッチ29を閉じ、直流電流成分演
算部33を用いて、第4図に示すように水トリー電流Ii
迷走電流ISとを含む総直流成分を、合成交流電流GAC
一周期全域に渡ってサンプリングすることにより求め、
このようにして求めた総直流成分から迷走電流ISを差し
引くことにより水トリー電流Iiを求めてもよい。
上記の実施例では、合成交流電流GACにはその合成交流
電流GACが迷走電流ISを横切る箇所の近傍に、水トリー
電流Iiが重畳されていたが、水トリー電流Iiは第5図に
示すように合成交流電流GACのマキシマム部分とミニマ
ム部分とに重畳されている場合もある。
このような場合には、以下に説明する方法を採用するこ
ともできる。
すなわち、ゼロクロス検出部28を設けずに、合成交流電
流合成交流電流GACを直接迷走電流演算部32に入力さ
せ、迷走電流演算部32には、合成交流電流GACの少なく
とも一周期内で水トリー電流Iiが重畳されているマキシ
マム部分とミニマム部分とを避けつつ、測定器20の基準
ゼロK2に対する電流値をサンプリングさせる機能を付与
する。このサンプリングは、たとえば、交流電流IAC
一周期を等しく時分割することによって行う。ここで、
そのサンプリングされた電流値をS1〜S16とする。迷走
電流演算部32は、そのマキシマム部分とミニマム部分と
を避けた電流値S1〜S16の総和を求め、その総和を集計
個数で除して、平均値を求める。
このようにして求めた平均値には、水トリー電流Iiを含
む電流値が除かれているため、得られた平均値は基準ゼ
ロK2からのシフト分として現われる迷走電流ISを意味す
る値となる。この迷走電流ISを意味する値は、水トリー
電流出力部34に入力される。このようなサンプリングを
数周期に渡って繰り返せば、より一層正確な水トリー電
流Iiを求めることができる。
(発明の効果) この発明のCVケーブルの水トリー電流検出方法は、以上
説明した方法であるので、CVケーブルの遮蔽銅から引き
出された接地線に流れる接地線交流電流を利用して、各
相毎にCVケーブルの水トリー電流を測定する場合に、精
度よく接地線交流電流に含まれている迷走電流を検出で
き、もって、正確に水トリー電流を測定することができ
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のCVケーブルの水トリー電流検出方法
を説明するための回路図、第2図〜第4図はこの発明の
CVケーブルの水トリー電流検出方法を説明するための波
形図、第5図はこの発明のCVケーブルの水トリー電流検
出方法の他の例を説明するための波形図、第6図はこの
発明に係るCVケーブルの断面図、第7図はその側面図、
第8図はこの発明に係る他のCVケーブルの断面図、第9
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10図は従来の測定器のCVケーブルへの接続図、第11
図、第12図はその第10図に示す接続図の等価回路、であ
る。 1…CVケーブル、6…遮蔽銅 10、10′…高圧配電線、11…接地線 20…測定器、16…GPT Ii…水トリー電流、K2…基準ゼロ IS…迷走電流、IAC…接地線交流電流 IAC′…交流電流、GAC…合成交流電流

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CVケーブルの遮蔽銅から引き出された接地
    線に流れる接地線交流電流であって迷走電流と水トリー
    電流とからなる総直流成分を含んだ接地線交流電流が前
    記CVケーブルに接続された高圧配電線に基づく交流電流
    により打ち消される方向に、前記接地線交流電流と前記
    CVケーブルに接続された高圧配電線に基づく交流電流と
    を合成して合成交流電流を生成し、該合成交流電流に基
    づき前記水トリー電流の影響分を除去する演算を行って
    あらかじめ定められた基準ゼロに対する該合成交流電流
    のシフト分として前記迷走電流を求め、前記総直流成分
    から前記迷走電流を差し引くことにより、水トリー電流
    を測定することを特徴とするCVケーブルの水トリー電流
    検出方法。
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