JPH0778512B2 - 高圧系統への直流電圧印加装置 - Google Patents

高圧系統への直流電圧印加装置

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JPH0778512B2
JPH0778512B2 JP5326587A JP5326587A JPH0778512B2 JP H0778512 B2 JPH0778512 B2 JP H0778512B2 JP 5326587 A JP5326587 A JP 5326587A JP 5326587 A JP5326587 A JP 5326587A JP H0778512 B2 JPH0778512 B2 JP H0778512B2
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修 石田
堅二 安孫子
強 武田
忠晴 中山
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Tohoku Electric Power Co Inc
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【発明の詳細な説明】 (イ)利用分野 この発明は、電力ケーブルの活線下劣化診断に係り、さ
らに詳しくは非接地系高圧系統に連なる電力ケーブルの
絶縁抵抗を活線下で測定するために高圧系統の任意の場
所でリアクトル経由で交流高圧に重畳して直流電圧を印
加する、高圧系統への直流電圧印加装置に関する。
(ロ)従来技術 従来、前記直流電圧印加装置として第3図に示す構成が
知られている。第3図において、符号1は高圧母線(単
線で示す)を示し、該高圧母線の任意の場所にはメイン
リアクトル2(単相、2相、3相)が接続されており、
同図中の3はメインリアクトル2の直流巻線抵抗であ
り、その値をRL1とする。さらに、直流巻線抵抗3には
直流電流計8、抵抗4が順次接地点に対して直列に接続
され、抵抗9は接地点における抵抗を示し、その値をR
EL1とする。さらに、抵抗4と並列に直流電圧計7が接
続され、かつ抵抗4と並列に開閉器6を介して直流信号
電源装置5が接続されている。
前記高圧母線1には計器用接地変圧器(1台又は複数
台)10が接続されており、11はその直流巻線抵抗でその
値をRTとする。計器用接地変圧器10の接地場所における
接地抵抗を12とし、その値をRETとする。
さらに、高圧母線1には絶縁抵抗測定対象ケーブル13が
ケーブル端末を介して接続されている。そして、該ケー
ブル13のシースには接地線14が接続され、この接地線14
の接地場所における接地抵抗16の値をRECとする。接地
線14の途中には絶縁抵抗測定器15が割り込み接続され
る。
前述の直流電圧印加装置において、開閉器6を閉じて直
流信号電源装置5から直流勢力を送り出し、抵抗4の両
端に発生する電圧EVを直流電圧計7により測定しても、
その値は測定対象ケーブル13に印加されている直流電圧
値ではない。その理由は、高圧母線1に印加される電圧
は、メインリアクトル2を通じて高圧母線に流入する電
流IL1(その値は直流電流計8により測定される)とメ
インリアクトル2の直流巻線抵抗値RL1との積の電圧値
だけEVより降下した値となる。そこで、メインリアクト
ル2の直流巻線抵抗値RL1を既知としてこれに流れる電
流IL1を測定し、その電圧降下IL1RL1分だけ直流信号電
源装置5の出力電圧を増加させている。即ち、測定対象
ケーブル13に印加すべき目標電圧値をECとすれば、EV=
EC+IL1RL1となるように直流信号電源装置5の出力を調
整する。なお、直流電圧計の指示が抵抗4の両端の電圧
でなく、ECそのものを示すように第3図の装置を改良し
たものも知られている。
(ハ)この発明が解決しようとする問題点 前述の直流電圧印加装置は、測定対象ケーブルに所期の
直流電圧は印加されておらず、このため間違った電圧認
識のもとに行なった測定結果は著るしい誤差を含み、ケ
ーブルの絶縁抵抗(劣化状況)を正確に把握してないと
いう基本的欠陥があった。この理由は、第3図中のメイ
ンリアクトル2の接地抵抗値REL1と計器用接地変圧器10
の接地抵抗値RETがいずれも零でないからである。なか
でも、メインリアクトル2は高圧系統の任意の場所で設
置し、通常は電柱用に設けられた接地であるから数オー
ムから数十オームの接地抵抗しか期待できない。
第4図は、接地抵抗に基づく印加電圧の誤差を説明する
ため、第3図の等価回路図を示す。第4図において、目
標電圧値ECを40Vとして、既知であるRL1=10Ωと測定し
た通電電流0.5AとからEV=45Vに調整したものとする。
なお、抵抗4の値を100Ω、REL1……30Ω、REC=100Ω,
RT=48Ω、RET=2Ωとし、第4図に示すように電流が
分与するものとする。この状態において、RETで1V、R
EL1で15Vの電圧降下が生じ、実際にケーブルに印加され
た電圧は、EC=24V+1V=25V又はEC=−5V+45V−15V=
25Vである。このように、電圧値誤認の下に行なったケ
ーブルの絶縁抵抗測定結果は真値よりも60%も高くな
る。しかも、接地抵抗値RET及びREL1は電気化学作用を
受けてその値が変化するから、予め接地抵抗計でその値
を実測したとしても問題は解決しない。なお、測定対象
ケーブル13の接地抵抗16を通じる電流は計器用接地変圧
器10を流れる電流に比して極端に小さいのでRECにおけ
る電圧降下は実用的に零となる。
この発明の目的は、測定対象ケーブルに印加されている
電圧値を誤差なく知ることができる、高圧系統への直流
電圧印加装置を提供することである。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は、高圧系統の任意の場所において、高圧母線
と第1の接地点間に直列に接続されたメインリアクトル
及び出力調整可能な直流信号電源装置と、前記メインリ
アクトルの高圧端子に一端が接続されたサブリアクトル
又は電圧抵抗と、前記サブリアクトル又は高抵抗の他端
と第2の接地点との間に接続された直流電圧計とを備
え、第1の接地点と第2の接地点間は、該第1の接地点
における接地抵抗に通じる電流による電圧降下の影響を
第2の接地点が受けないように十分隔離して構成され
る。
(ホ)作用 サブリアクトル又は高抵抗に接続された直流電圧計に流
れる電流は極めて小さいから、第2の接地点における電
圧降下はほぼ零であり、直流電圧計の指示は高圧母線へ
の印加電圧を示す。したがって、直流電圧計の指示が目
標印加電圧値になるように直流信号電源装置の出力を調
整するだけで良い。
(ヘ)実施例 第1図はこの発明の直流電圧印加装置の回路構成図を示
し、同図において、計器用接地変圧器10の接続部分及び
測定対象ケーブル13の接続部分は第3図と全く同一の構
成であるから省略されている。第1図において、第3図
と同一部分は同一符号を付して示され、また第3図にお
いて使用された直流電圧計7と直流電流計8は本発明に
おいて必須の構成でないから省略されている。メインリ
アクトル2の接地点を第1の接地点E1として注目する。
また、メインリアクトル2と並列してサブリアクトル17
が接続される。サブリアクトル17の高圧側端末はメイン
リアクトルの高圧側端末と予め接続しておく。前記サブ
リアクトルは単相又は三相星型でも良い。さらにサブリ
アクトルの使用目的は高圧母線に印加されている直流電
圧を交流高圧下で安全正確に測定するためであるから、
不必要な交流分電流をできるだけおさえるためにそのイ
ンダクタンスはできるだけ高いことが望ましく、鉄心入
りのコイルを使用する。また、サブリアクトルは後述の
倍率器抵抗を兼ねて高抵抗で代用できるが、高インダク
タンスの場合には問題にならなかった電力損失(発熱)
に注意を要する。
前記サブリアクトル17には直流電圧計19が接続される。
第1図において、直流電圧計19はその倍率器抵抗18と別
示しているので実質的には直流微少電流計である。この
倍率器抵抗18の値RMはサブリアクトルの直流巻線抵抗値
RL2を含んでいる。直流電圧計19は第2の接地点E2にお
いて接地され、その接地抵抗20の値をREL2とする。
前記第1の接地点E1と第2の接地点E2とは、例えば隣接
する電柱区間長に相当する程度の距離、具体的には20〜
50m離間されている、この理由は、第1の接地点E1にお
ける接地抵抗9に通じる直流電流(場合によっては重畳
して流れる交流電流も加えて)による土壌中電圧降下の
影響を受けない程度に第2の接地点E2を離し、直流電圧
計19の示す電圧値が真に高圧母線1と大地間に印加され
ている電圧、即ち測定対象ケーブルに印加される電圧を
示すことを期待するためである。接地抵抗値REL1とREL2
との大小関係については、REL1は第一種の接地(10Ω以
下)を満足させることが好ましく、REL2は第三種の接地
(100Ω以下)であっても構わない。第1の接地点E1
しての接地を利用すべき電柱は配電線用避雷器が接地さ
れている電柱が適当である。このとき、第2の接地点E2
はこれに隣接する電柱の接地が無条件に採用できる。第
1の接地点E1と第2の接地点E2との間にはネエンランプ
21が接続され、安全対策及び異常警告用に利用される。
前述した直流電圧印加装置を使用する場合には、高圧母
線1と大地間へ活線下で上述の接続を行なった後、開閉
器6を閉じて直流信号電源装置5から直流勢力を送り出
し、直流電圧計19の示す電圧値が目標印加電圧値ECとな
るように、直流信号電源装置5の出力を調整する。この
とき、接地抵抗値RET,REL1,REL2,直流巻線抵抗値RT,
RL1,RL2の大小は電圧印加操作にあたって考慮する必要
はない。さらに、メインリアクトル2に流れる電流IL1
を特に知る必要はない。さらに通電中にREL1,REL2,RET
の接地抵抗値が土壌中の電気化学作用で変化したとして
も、一定の目標印加電圧値ECを得るように直流信号電源
装置5の出力を追随調整するだけで良い。このように極
めて簡単な操作で所期の電圧を測定対象ケーブル13に印
加することができる。
第2図は第1図の接地の作用を説明するための第1図の
等価回路図である。第4図の回路と対応する第2図の回
路の抵抗の値は第4図中に示す値と同一とする。第2図
において、倍率器抵抗値RMを375KΩ、接地抵抗値REL2
100Ωとし、直流信号電源装置5の出力電圧値は72Vに調
整されている。この値は特に読む必要はない。このと
き、メインリアクトル2に流れる電流IL1は0.8Aで、サ
ブリアクトル17に流れる電流I L2は実用的には零とみな
すことができる。高圧母線1に印加される目標電圧値EC
は第2図に示すように、EC=38.4V+1.6V=40V又はEC
−8V+72V−24V=40Vが高圧母線1に印加される。この
時、直流電圧計19に流れる電流は正確には0.0001066Aで
あり、フルスケール75V(200μA)の直流電圧計19は3
9.99Vを分担しているが、実質的には40Vを指示する。
なお、前述の場合において、サブリアクトル17の接地点
をE2でなくE1で共通にすると、直流電源装置5の出力電
圧が72Vのままであれば直流電圧計19の指示はEV=−8V
+27V=64Vを示すことになる。そこで、出力電圧を下げ
て直流電圧計指示を40Vにしたとすると、測定対象ケー
ブル13に実際に印加される電圧はEC=22.5Vとなり、ケ
ーブル絶縁抵抗測定に与える誤差は莫大となる。
(ト)効 果 この発明は、直流電圧を高圧母線に送り込むためのメイ
ンリアクトルの第1の接地点と、高圧母線と大地間に実
際に印加されている直流電圧を実測するためのサブリア
クトルの第2の接地点とを、第1の接地点に通じる電流
による土壌中電圧降下の影響を第2の接地点が受けない
ように離間しているから、次の効果を有する。
(i) 直流電圧計の指示は、測定対象ケーブルに印加
されている真の電圧値を誤差なく直接的に示している。
(ii) 所期電圧に直流出力を調整するのに必要な読取
り計器は直流電圧計1台で良く、操作が簡便である。
(iii) 予め各所の接地抵抗を測定したり、メインリ
アクトルの直流巻線抵抗値を知る必要はない。
(iv) 通電中に各所の接地抵抗の電気化学用による変
化が生じても印加電圧の追随調整は容易である。
(v) メインリアクトルとサブリアクトルの高圧端子
は予め相互接続されるので、高圧母線への活線下接続作
業は1ケ所のみで良く、メインリアクトルのみの場合と
同様の活線作業量に止まる。
このように、正確なケーブル劣化診断を容易に行えるの
で、ケーブル予防保全の実効が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第2図
はこの発明の作用を説明するための具体的な等価回路
図、第3図は従来の直流電圧印加装置の回路構成図、第
4図は第3図の作用を説明するための具体的な等価回路
図である。 1……高圧母線、2……メインリアクトル 3……直流巻線抵抗、4……抵抗 5……直流信号電源装置、9,20……接地抵抗 13……測定対象ケーブル、17……サブリアクトル 18……倍率器抵抗、19……直流電圧計 E1……第1の接地点、E2……第2の接地点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安孫子 堅二 宮城県仙台市宮町4丁目5番57−101号 (72)発明者 武田 強 宮城県仙台市郡山1丁目2番1号 北日本 電線株式会社内 (72)発明者 中山 忠晴 東京都港区元赤坂1丁目3番12号 住電エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−105871(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧系統の任意の場所において、高圧母線
    と第1の接地点間に直列に接続されたメインリアクトル
    及び出力調整可能な直流信号電源装置と、 前記メインリアクトルの高圧端子に一端が接続されたサ
    ブリアクトル又は高抵抗と、 前記サブリアクトル又は高抵抗の他端と第2の接地点と
    の間に直列接続された直流電圧計とを備え、 前記第1の接地点と前記第2の接地点の間は、該第1の
    接地点における接地抵抗に通じる電流による電圧降下の
    影響を第2の接地点が受けないように十分離隔されてお
    り、前記直流電圧計の指示が所期のケーブル絶縁測定用
    直流電圧値を表示するものとして前記直流電源装置の出
    力を調整する、ことを特徴とする高圧系統への直流電圧
    印加装置。
  2. 【請求項2】前記サブリアクトルは単相又は三相星型結
    線の高インダクタンスであることを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項記載の高圧系統への直流電圧印加装置。
  3. 【請求項3】前記高抵抗は単相又は三相星型結線の高抵
    抗であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    高圧系統への直流電圧印加装置。
  4. 【請求項4】前記第1の接地及び第2の接地は隣接する
    電柱の接地を利用することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の高圧系統への直流電圧印加装置。
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