JPH08114635A - 電力ケーブルの絶縁劣化診断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号の送受信を被測定電力ケーブルの静電容
量等を介して行い、直流電圧重畳装置と直流電流成分測
定装置とが、互いに遠く離れている場合でも、絶縁劣化
状態の診断測定が簡単にできるようにする。 【構成】 高電圧母線に接続した高圧リアクトルを介し
て高電圧母線を通して運転状態にある被測定電力ケーブ
ルに直流電圧を重畳して該電力ケーブルの接地線に流れ
る直流電流成分を検出し、該直流電流成分値又は絶縁抵
抗値によって該被測定電力ケーブルの絶縁劣化状態を診
断する方法において、上記被測定電力ケーブルに直流電
圧を重畳する装置の制御を、遠方の測定器側より該被測
定電力ケーブルの接地線から該電力ケーブルの静電容量
を介して制御信号を配電線に送信あるいは受信し、該制
御信号を上記高圧リアクトルに並列に設置したコンデン
サ又は同系統の近接した別の電力ケーブルの静電容量を
介して受信あるいは送信して行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電圧が印加されて
いる活線下の電力ケーブル、主として架橋ポリエチレン
絶縁電力ケーブル（ＣＶケーブル）の絶縁劣化診断法に
係り、特に、水トリーによる真の劣化信号（直流電流成
分）を検出し、精度が高く、簡便な電力ケーブルの絶縁
劣化診断法に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁材料、特に高分子材料は、使用中に
種々の原因により、次第にその絶縁性能が低下する所
謂、絶縁劣化現象が生じる。絶縁材料の劣化は使用され
る絶縁材料の種類、使用される場所によって劣化の状態
が異なる。この絶縁材料の劣化状態を知ることは、電力
ケーブルの絶縁破壊事故を予防する上で極めて重要であ
る。

【０００３】架橋ポリエチレンを絶縁材料とするＣＶケ
ーブルの絶縁劣化は主に、水トリーによることが知られ
ている。したがって、ＣＶケーブルの絶縁劣化による絶
縁破壊事故を未然に防ぐには、この水トリーの発生を知
ることが重要である。従来より、布設された電力ケーブ
ルの水トリーを活線下で直流電流成分を検出することに
よって検知する方法の開発が行われている。

【０００４】水トリーによる電力ケーブルの絶縁劣化に
は、内部半導電層から発生する内導水トリーと外部半導
電層から発生する外導水トリーとがあり、内導水トリー
の発生した劣化ケーブルの場合、導体側から正極性の直
流電圧を印加すると、その直流漏洩電流から計算される
絶縁抵抗は水トリーの発生していない正常ケーブルと大
きな差が認められないが、負極性の直流電圧を印加する
と正常ケーブルと顕著な差異を有することが認められ、
外導水トリーの発生した劣化ケーブルの場合には、内導
水トリーの発生したケーブルと全く逆の特性があること
が特開昭５９−２０２０７８号（特公平４−２５５０４
号）公報で明らかにされている。

【０００５】特開昭５９−２０２０７８号（特公平４−
２５５０４号）公報においては、活線下で測定対象とす
る電力ケーブルの導体と大地の間に、配電母線の接地用
変圧器の１次側中点あるいは交流ブロック用リアクトル
を通して直流電源により、正・負の直流電圧を印加し
て、測定対象ケーブルに流れる正・負電流を測定し、正
・負電流の差により絶縁劣化状態を活線状態で監視する
ことが提案されており、図６に示す如く構成されてい
る。

【０００６】図において、１は電源変圧器、２は高電圧
母線、３は接地用変圧器、４は接地用変圧器３の接地用
中点、５は直流電圧重畳装置であり、接地回路及びスイ
ッチ機構を有する。６はケーブル終端接続部、７は被測
定ケーブル、８はケーブルの金属遮蔽層から引き出され
た接地線、９は直流漏れ電流測定装置であり、濾波回
路、増幅回路、Ｅ／Ｏ変換器、Ｏ／Ｅ変換器等を備えて
いる。また、１０は子局であり、制御部、データ演算処
理部を有する。１１は親局であり、制御データ処理、デ
ータファイル、表示、データ解析機能を有し、且つＥ／
Ｏ変換器、Ｏ／Ｅ変換器を有している。

【０００７】そして、図６に図示の絶縁劣化診断装置
は、直流電圧重畳装置５、直流漏れ電流測定装置９、子
局１０、親局１１を、光ファイバケーブル１２によって
連結している点に特徴を有している。すなわち、絶縁劣
化状態の測定にあたっては、親局１１からの指令によっ
て行うことが主であるが、親局１１の指令とは別に子局
１０からの指令によって単独に操作することも可能であ
る。この親局１１から、又は子局１０からの指令は、光
ファイバケーブル１２を介して直流電圧重畳装置５、直
流漏れ電流測定装置９に送られ、直流電圧重畳装置５、
直流漏れ電流測定装置９は、親局１１又は子局１０によ
って制御される。

【０００８】測定時には主として親局１１からの指令に
より、直流電圧重畳装置５、直流漏れ電流測定装置９、
子局１０が動作開始となる。直流電圧重畳装置５からの
情報及び直流漏れ電流測定装置９からの情報は子局１０
で演算処理され、親局１１にデータが送信され、データ
がディジタル表示され、かつデータファイルされる。も
し、絶縁劣化状態が危険領域に入った場合には、ランプ
により危険表示が成される。もちろん、測定時には、正
極性及び負極性の電圧が印加される。なお、直流電圧重
畳装置５は、非測定時には親局１１からの指令により、
接地用変圧器３の中性点が大地に直接接地されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の絶
縁劣化診断装置は、直流電圧重畳装置５と子局１０、子
局１０と直流漏れ電流測定装置９、子局１０と親局１１
をそれぞれ光ファイバケーブル１２によって連結してい
る。このため、制御対象である直流電圧重畳装置５と直
流漏れ電流測定装置９とが、離れている場合には、直流
電圧重畳装置５、直流漏れ電流測定装置９と制御装置で
ある子局１０、親局１１とを接続する光ファイバケーブ
ル１２を配線しなければならず、距離が長い場合、測定
できないという状況も想定される。

【００１０】本発明の目的は、上述のような信号の送受
信を被測定電力ケーブルの静電容量等を介して行い、直
流電圧重畳装置と直流電流成分測定装置とが、互いに遠
く離れている場合でも、絶縁劣化の診断が簡単にできる
ようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る電力ケーブルの絶縁劣化診断法は、高電圧母線に接続
した高圧リアクトルを介して高電圧母線を通して運転状
態にある被測定電力ケーブルに直流電圧を重畳して該電
力ケーブルの接地線に流れる直流電流成分を検出し、該
直流電流成分値又は絶縁抵抗値によって該被測定電力ケ
ーブルの絶縁劣化状態を診断する方法において、上記被
測定電力ケーブルに直流電圧を重畳する装置の制御を、
遠方の測定器側より該被測定電力ケーブルの接地線から
該電力ケーブルの静電容量を介して制御信号を配電線に
送信あるいは受信し、該制御信号を上記高圧リアクトル
に並列に設置したコンデンサ又は同系統の近接した別の
電力ケーブルの静電容量を介して受信あるいは送信して
行うようにしたものである。

【００１２】請求項２記載の発明に係る電力ケーブルの
絶縁劣化診断装置は、高電圧母線に接続したコンデンサ
と高圧リアクトルの並列回路を介して高電圧母線を通し
て被測定電力ケーブルに重畳する直流電圧を供給すると
共に高電圧母線に接続したコンデンサを介して制御信号
を送受信する直流電圧重畳装置と，高電圧母線にケーブ
ル終端接続部を介して接続された被測定電力ケーブルの
接地線に接続され前記直流電圧重畳装置と制御信号の授
受を行うと共に前記直流電圧重畳装置から高電圧母線を
介して被測定電力ケーブルに印加された直流電圧に基づ
いて該被測定電力ケーブルの接地線に流れる直流電流成
分を測定する測定器とによって構成したものである。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明によると、高電圧母線に接
続した高圧リアクトルを介して高電圧母線を通して運転
状態にある被測定電力ケーブルに直流電圧を重畳して該
電力ケーブルの接地線に流れる直流電流成分を検出し、
該直流電流成分値又は絶縁抵抗値によって該被測定電力
ケーブルの絶縁劣化状態を診断する方法において、上記
被測定電力ケーブルに直流電圧を重畳する装置の制御
を、遠方の測定器側より該被測定電力ケーブルの接地線
から該電力ケーブルの静電容量を介して制御信号を配電
線に送信あるいは受信し、該制御信号を上記高圧リアク
トルに並列に設置したコンデンサ又は同系統の近接した
別の電力ケーブルの静電容量を介して受信あるいは送信
して行うので、直流電圧重畳装置と直流電流成分測定装
置とが、遠く離れている場合でも、互いに連携がとれ、
絶縁劣化状態の診断測定が簡単にできる。

【００１４】請求項２記載の発明によると、高電圧母線
に接続したコンデンサと高圧リアクトルの並列回路を介
して高電圧母線を通して被測定電力ケーブルに重畳する
直流電圧を供給すると共に高電圧母線に接続したコンデ
ンサを介して制御信号を送受信する直流電圧重畳装置
と，高電圧母線にケーブル終端接続部を介して接続され
た被測定電力ケーブルの接地線に接続され前記直流電圧
重畳装置と制御信号の授受を行うと共に前記直流電圧重
畳装置から高電圧母線を介して被測定電力ケーブルに印
加された直流電圧に基づいて該電力ケーブルの接地線に
流れる直流電流成分を測定する測定器とによって構成し
てあるため、信号の送受信を電力ケーブルの静電容量等
を介して行い、直流電圧重畳装置と直流電流成分測定装
置とが、遠く離れている場合でも、互いに連携がとれ絶
縁劣化状態の診断測定が簡単にできる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１〜図３には、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診
断方法及び装置の一実施例が示されている。本実施例
は、３芯一括のＣＶケーブルを対象とした実施例であ
る。

【００１６】図において、１は電源変圧器、２は配電線
である高電圧母線である。３は高圧リアクトルで、一端
は高電圧母線２に接続されており、他端は直流電圧重畳
装置５に接続されている。そして、この高圧リアクトル
３に並列にコンデンサ４が接続されている。この直流電
圧重畳装置５は、直流電圧を高電圧母線２に重畳する機
能を有し、高電圧母線２に重畳する直流電圧の電圧、極
性、重畳時間等の制御を行う後述する測定装置９からの
制御信号を受信する機能、及び測定装置９から送信され
た制御信号に基づいて動作完了したことを応答する信号
を送信する機能を有する送受信装置を備えており、具体
的には、図２に示す如き構成を有している。すなわち、
後述するコンデンサ４には、制御部５０が接続されてい
る。また、同装置には、回路を短絡するスイッチ５１が
接続されており、このスイッチ５１に並列に、スイッチ
５２と直流電源５４の直列回路と、スイッチ５３と直流
電源５５の直列回路と、コンデンサ５６が接続されてい
る。スイッチ５２と直流電源５４の直列回路は、スイッ
チ５２の一端が中性点接地線４に接続され、他端に直流
電源５４の（−）端子が接続され、この直流電源５４の
（＋）端子が接地されている。また、スイッチ５３と直
流電源５５の直列回路は、スイッチ５３の一端が中性点
接地線４に接続され、他端に直流電源５５の（＋）端子
が接続され、この直流電源５４の（−）端子が接地され
ている。さらにコンデンサ５６は、一端が中性点接地線
４に接続され、他端が接地されている。

【００１７】このスイッチ５１、スイッチ５２、スイッ
チ５３はいずれも制御部５０によってコンデンサ４を介
して入力される制御信号に基づいてＯＮ・ＯＦＦや電圧
の制御が行われる。スイッチ５１は、コンデンサ４を介
して測定装置９から送信された制御信号に基づいて制御
部５０によって、通常はＯＮ状態に保持されており、直
流電流成分測定時にＯＦＦになるように制御される。こ
のようにスイッチ５１、５２、５３と、直流電源５４、
５５と、コンデンサ５６と、制御部とによって直流電圧
重畳装置５が構成されている。

【００１８】６はケーブル終端接続部で、被測定電力ケ
ーブルであるＣＶケーブル７（３心のケーブルを例にと
っている）を高電圧母線２に接続するものである。８は
ＣＶケーブル７の遮蔽層（具体的には、銅遮蔽テープ）
と大地とを接続する接地線で、この接地線８の途中には
測定装置９が接続されている。したがって、測定装置９
から出力される制御信号は、接地線８からＣＶケーブル
７の静電容量を介して高電圧母線２に送出される。測定
装置９は、ＣＶケーブル７の導体と遮蔽層間（絶縁体
中）に流れる直流電流成分を検出する機能を有すると共
に、直流電圧重畳装置５の制御を行う制御信号を直流電
圧重畳装置５へ送出する機能と、測定装置９から送信し
た制御信号に基づいて行った動作が完了したときに直流
電圧重畳装置５から送信されてくる完了信号を受信する
機能を有する送受信装置を備えている。

【００１９】この測定装置９は、具体的には図３に示す
如く、接地線８に直流電流成分測定器９１が接続されて
おり、この直流電流成分測定器９１は接地線８に流れる
直流電流成分を測定するものである。また、この直流電
流成分測定器９１には、図示されていないが、接地線８
を短絡するスイッチが挿入されており、このスイッチ
は、通常はＯＮ状態になっており直流電流成分測定時に
ＯＦＦに制御されるようになっている。また、直流電流
成分測定器９１は、接地線８に流れる直流電流成分を測
定する計測部（具体的には、フィルタと増幅器）と、計
測部で測定した直流電流成分を演算してデジタル表示す
る表示演算部とを有している。また、この直流電流成分
測定器９１には、直流電圧重畳装置５の制御を行う制御
信号の送受信装置が内蔵されている。また、接地線８に
は、直流電流成分測定時にＣＶケーブル７の遮蔽層の交
流電位を低くするため、直流電流成分測定器９１の直列
回路に並列にコンデンサ９２が接続されており、このコ
ンデンサ９２の両端には、図示されていないが地絡時安
全装置が接続されている。

【００２０】４はコンデンサで、測定器９からＣＶケー
ブル７の静電容量を介して高電圧母線２に送出された制
御信号を直流電圧重畳装置５に供給するためのものであ
る。接地線８からＣＶケーブル７の遮蔽層から静電誘導
によって高電圧母線２に送出された制御信号は、高電圧
母線２からコンデンサ４の静電容量を介して直流電圧重
畳装置５の制御部５０に入力される。この直流電圧重畳
装置５の制御部５０は、コンデンサ４を介して入力され
る制御信号に基づいてスイッチ５１を開閉したり、スイ
ッチ５２、５３のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う。なお、この
コンデンサ４は、高圧リアクトルのインダクタンスと並
列共振させ、リアクトルのインピーダンスを大きくする
ために挿入されたコンデンサを用いてもよく、また、コ
ンデンサ４に代わるべき適当なコンデンサがない場合に
は、高電圧母線２に接続されている近接した別の電力ケ
ーブルの銅遮蔽テープを測定器９へ接続することによ
り、導体・銅遮蔽テープ間の静電容量をコンデンサ４の
代替とすることもできる。

【００２１】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、図４のＡに図示の如く、測定装置９より接地線８
からＣＶケーブル７の遮蔽層から静電誘導によって高電
圧母線２に送出して直流電流成分の測定準備を指示する
制御信号を直流電圧重畳装置５に送信する。直流電圧重
畳装置５では、コンデンサ４を介して高電圧母線２に送
出された直流電流成分の測定準備を指示する制御信号を
受信し、スイッチ５１をＯＦＦし、測定準備を行う。こ
の測定準備制御信号を図４のＢに図示の如く受信する
と、直流電圧重畳装置５は、開閉器２３のスイッチをＯ
ＦＦする信号を出力し、開閉器２３のスイッチをＯＦＦ
して測定準備を完了する。直流電流成分の測定準備完了
後、直流電圧重畳装置５は、図４のＤに図示の如く、測
定装置９に測定準備が完了したことを示す応答信号を高
電圧母線２に送信する。この測定準備完了の応答信号
は、ＣＶケーブル７の静電容量を介して接地線８から測
定装置９に図４のＣに図示の如く受信される。

【００２２】測定装置９は、直流電圧重畳装置５からの
測定準備完了の応答信号を受信すると、図４のＥに図示
の如く、所定の正極性直流電圧の課電の開始を指示する
制御信号を接地線８からＣＶケーブル７の静電容量を介
して高電圧母線２に送出して、直流電圧重畳装置５に送
信する。直流電圧重畳装置５では、高電圧母線２に送出
された正極性直流電圧の課電の開始を指示する制御信号
をコンデンサ４を介して図４のＦに図示の如く受信し、
スイッチ５３をＯＮし、課電を開始し徐々に電圧を上昇
させていき、所定電圧まで昇圧する。所定電圧まで昇圧
すると直流電圧重畳装置５は、図４のＨに図示の如く、
測定装置９に課電したことを示す昇圧完了信号を高電圧
母線２に送信する。この昇圧完了信号は、ＣＶケーブル
７の静電容量を介して接地線８から測定装置９に図４の
Ｇに図示の如く受信される。

【００２３】測定装置９が昇圧完了信号を受信すると、
測定装置９の直流電流成分測定器９１の計測部によって
接地線８に流れる直流電流成分の測定を開始する。この
測定中、直流電圧重畳装置５は、所定の正極性直流電圧
を課電し続ける。直流電流成分の測定結果は、表示演算
部で演算してデジタル表示する。この直流電流成分の測
定が終了すると、測定装置９は、図４のＩに図示の如
く、直流電圧重畳装置５に正極性直流電圧の課電を停止
することを指示する制御信号を接地線８からＣＶケーブ
ル７の静電容量を介して高電圧母線２に送出して、直流
電圧重畳装置５に送信する。直流電圧重畳装置５では、
高電圧母線２に送出された正極性直流電圧の課電の停止
を指示する制御信号をコンデンサ４を介して図４のＪに
図示の如く受信し、降圧後、スイッチ５３をＯＦＦし、
課電を停止する。課電を停止すると直流電圧重畳装置５
は、図４に図示の如く、測定装置９に課電を停止したこ
とを示す課電停止信号を接地用変圧器３を介して高電圧
母線２に送信する。この課電停止信号は、ＣＶケーブル
７の静電容量を介して接地線８から測定装置９に受信さ
れる。

【００２４】同様の動作によって、測定準備完了後、所
定の負極性直流電圧の課電を開始し徐々に電圧を上昇さ
せていき、所定電圧まで昇圧し、測定装置９の直流電流
成分測定器９１の計測部によって接地線８に流れる直流
電流成分を測定し、直流電流成分の測定結果を、表示演
算部で演算してデジタル表示する。

【００２５】図５には、本発明に係る電力ケーブルの絶
縁劣化診断方法及び装置の別な実施例が示されている。
本実施例は、単心型のＣＶケーブルを対象とした実施例
である。ＣＶケーブル７の絶縁劣化状態を診断する方法
は、図１に示す電力ケーブルの絶縁劣化診断方法と異な
るところはない。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、高電圧母
線に接続した高圧リアクトルを介して高電圧母線を通し
て運転状態にある被測定電力ケーブルに直流電圧を重畳
して該電力ケーブルの接地線に流れる直流電流成分を検
出し、該直流電流成分値又は絶縁抵抗値によって該被測
定電力ケーブルの絶縁劣化状態を診断する方法におい
て、上記被測定電力ケーブルに直流電圧を重畳する装置
の制御を、遠方の測定器側より該被測定電力ケーブルの
接地線から該電力ケーブルの静電容量を介して制御信号
を配電線に送信あるいは受信し、該制御信号を上記高圧
リアクトルに並列に設置したコンデンサ又は同系統の近
接した別の電力ケーブルの静電容量を介して受信あるい
は送信して行うように構成してあるため、直流電圧重畳
装置と直流電流成分測定装置とが、互いに遠く離れてい
る場合でも、絶縁劣化状態の診断測定を簡単にできる。

【００２７】請求項２記載の発明によれば、高電圧母線
に接続されるコンデンサと，高電圧母線に接続した高圧
リアクトルを介して高電圧母線を通して被測定電力ケー
ブルに重畳する直流電圧を供給すると共に高電圧母線に
接続したコンデンサを介して制御信号を送受信する直流
電圧重畳装置と，高電圧母線にケーブル終端接続部を介
して接続された被測定電力ケーブルの接地線に接続され
前記直流電圧重畳装置と制御信号の授受を行うと共に前
記直流電圧重畳装置から高電圧母線を介して被測定電力
ケーブルに印加された直流電圧に基づいて該電力ケーブ
ルの接地線に流れる直流電流成分を測定する測定器とに
よって構成してあるため、信号の送受信を電力ケーブル
の静電容量等を介して行い、直流電圧重畳装置と直流電
流成分測定装置とが、遠く離れている場合でも、互いに
連携がとれ絶縁劣化状態の診断測定を簡単に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断方法
及び装置の３芯一括のＣＶケーブルを対象とする実施例
を示す回路構成図である。

【図２】図１に図示の直流電圧重畳装置の構成図であ
る。

【図３】図１に図示の測定装置の構成図である。

【図４】図１に図示の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法
及び装置の直流電圧重畳装置と測定装置の信号授受を示
すタイムチャートである。

【図５】本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断方法
及び装置の単芯型のＣＶケーブルを対象とする実施例を
示す回路構成図である。

【図６】従来の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を示す
３芯一括のＣＶケーブルを対象とした回路構成図であ
る。

【符号の説明】

１……………………………………………………………電
源変圧器 ２……………………………………………………………高
電圧母線 ３……………………………………………………………高
圧リアクトル ４……………………………………………………………コ
ンデンサ ５……………………………………………………………直
流電圧重畳装置 ６……………………………………………………………ケ
ーブル終端接続部 ７……………………………………………………………Ｃ
Ｖケーブル ８……………………………………………………………接
地線 ９……………………………………………………………直
流漏れ電流測定装置 ５０…………………………………………………………制
御部 ５１，５２，５３，………………………………………ス
イッチ ５４，５５…………………………………………………直
流電源 ５６，９３…………………………………………………コ
ンデンサ ９１…………………………………………………………逆
起電力印加回路 ９２…………………………………………………………直
流電流成分測定器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧母線に接続した高圧リアクトルを
   介して高電圧母線を通して運転状態にある被測定電力ケ
   ーブルに直流電圧を重畳して該電力ケーブルの接地線に
   流れる直流電流成分を検出し、該直流電流成分値又は絶
   縁抵抗値によって該被測定電力ケーブルの絶縁劣化状態
   を診断する方法において、上記被測定電力ケーブルに直
   流電圧を重畳する装置の制御を、遠方の測定器側より該
   被測定電力ケーブルの接地線から該電力ケーブルの静電
   容量を介して制御信号を配電線に送信あるいは受信し、
   該制御信号を上記高圧リアクトルに並列に設置したコン
   デンサ又は同系統の近接した別の電力ケーブルの静電容
   量を介して受信あるいは送信して行うことを特徴とする
   電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
2. 【請求項２】 高電圧母線に接続されるコンデンサと，
   高電圧母線に接続した高圧リアクトルを介して高電圧母
   線を通して被測定電力ケーブルに重畳する直流電圧を供
   給すると共に高電圧母線に接続したコンデンサを介して
   制御信号を送受信する直流電圧重畳装置と，高電圧母線
   にケーブル終端接続部を介して接続された被測定電力ケ
   ーブルの接地線に接続され前記直流電圧重畳装置と制御
   信号の授受を行うと共に前記直流電圧重畳装置から高電
   圧母線を介して被測定電力ケーブルに印加された直流電
   圧に基づいて該被測定電力ケーブルの接地線に流れる直
   流電流成分を測定する測定器と，によって構成してなる
   電力ケーブルの絶縁劣化診断装置。