JPH08248093A - 空間電荷の測定装置 - Google Patents

空間電荷の測定装置

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JPH08248093A
JPH08248093A JP7812395A JP7812395A JPH08248093A JP H08248093 A JPH08248093 A JP H08248093A JP 7812395 A JP7812395 A JP 7812395A JP 7812395 A JP7812395 A JP 7812395A JP H08248093 A JPH08248093 A JP H08248093A
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JP
Japan
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sample
measured
heating means
space charge
heating
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JP7812395A
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English (en)
Inventor
Ayako Yokoyama
綾子 横山
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、被測定用試料の空間電荷を温度制
御下で測定することができる空間電荷の測定装置を提供
せんとするものである。 【構成】 本発明は、被測定用試料Sの上面側に取り付
けられる耐熱性樹脂製の筒形セル1と、当該筒形セル1
内の前記被測定用試料S上に設置される一方の電極2
と、前記被測定用試料Sの前記一方の電極2の反対側に
設置される他方の電極3と、当該他方の電極3の外周に
設置されてかつ前記被測定用試料Sの底面側に当接する
下部加熱手段4と、当該下部加熱手段4を介して被測定
用試料Sを受ける試料下部押さえ台5と、前記筒形セル
1内に充填した絶縁オイル6と、当該絶縁オイル6を加
熱する上部加熱手段9とからなり、前記下部加熱手段4
及び上部加熱手段9によって、前記被測定用試料Sの温
度制御を行いつつ、当該前記被測定用試料Sの空間電荷
を測定する空間電荷の測定装置にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定用試料の空間電
荷を温度制御下で測定することができる空間電荷の測定
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリエチレンシート(フィルム)
などの絶縁体中の空間電荷を測定するには、通常常温
(室温=約25℃程度)下で行うことが多かった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電線やケー
ブルなどに使用されるポリエチレンシートなどのような
絶縁シートにおいては、室温状態だけではなく、高温下
(室温以上〜120℃程度まで)において、どのような
空間電荷を取り得るのか知りたい場合がある。例えば、
布設電線やケーブルの絶縁材料であるポリエチレンシー
トの高温時における、空間電荷の挙動がより的確に把握
できるようになるからである。
【0004】このような場合、従来の測定装置では、上
述したように、通常常温下で測定されるため、構成的に
高温下での測定には対応することができなかった。特
に、従来の測定装置では、被測定用試料の上面側に取り
付けられる筒形セルがアクリル樹脂などからなるため、
高温には耐えられず、また、被測定用試料を加温する適
当な加熱手段などもなかった。
【0005】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
なされたもので、被測定用試料を加熱すると同時に、そ
の温度を適宜制御して、現実の電線やケーブルにおけ
る、事故時などの高温状態を作り、この元での空間電荷
を測定するようにした測定装置を提供せんとするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かゝる本発明の特徴とす
る点は、被測定用試料の上面側に取り付けられる耐熱性
樹脂製の筒形セルと、当該筒形セル内の前記被測定用試
料上に設置される一方の電極と、前記被測定用試料の前
記一方の電極の反対側に設置される他方の電極と、当該
他方の電極の外周に設置されてかつ前記被測定用試料の
底面側に当接する下部加熱手段と、当該下部加熱手段を
介して被測定用試料を受ける試料下部押さえ台と、前記
筒形セル内に充填した絶縁オイルと、当該絶縁オイルを
加熱する上部加熱手段とからなり、前記下部加熱手段及
び上部加熱手段によって、前記被測定用試料の温度制御
を行いつつ、当該前記被測定用試料の空間電荷を測定す
る空間電荷の測定装置にある。
【0007】
【作用】本発明では、上記下部加熱手段及び上部加熱手
段によって、被測定用試料に対して、任意を温度制御を
適宜行うことができる。このため、被測定用試料の現実
における、種々の温度状態を想定するなどして、最適下
での当該被測定用試料の空間電荷を測定することができ
る。
【0008】
【実施例】図1〜図2は、本発明に係る空間電荷の測定
装置の一実施例を示したものである。図中、1はポリエ
チレンシートなどの被測定用試料Sの上面側に取り付け
られる耐熱性樹脂、例えばポリカーボネートなどの樹脂
製で、好ましくは透明又は半透明としてある筒形セル、
2は例えば概略ボタン形状の金属導体からなり、上記筒
形セル1内の被測定用試料S上に設置される一方の電極
(セル内電極)、3は被測定用試料Sの上記セル内電極
2の反対側に設置される、銅などの金属板からなる他方
の電極(外部電極)、4は他方の電極3の外周に設置さ
れてかつ被測定用試料Sの底面側に当接する、ヒラミッ
クヒータやその他の発熱体からなる下部加熱手段、5は
この下部加熱手段4を介して上記被測定用試料Sを受け
る試料下部押さえ台、6は筒形セル1内に充填したシリ
コンオイルなどの絶縁オイル、7は筒形セル1の底面と
被測定用試料S上面間に介在させたオイルシール用のパ
ッキング材、8は筒形セル1、下部加熱手段4、試料下
部押さえ台5を固定するための固定具、9は絶縁オイル
6を加熱する上部加熱手段、10はヒータなどの発熱体
が内蔵された外部加熱機器、11は筒形セル1中に設置
されたコイル状パイプ管などからなる熱循環器、12は
外部加熱機器10及び熱循環器11間に配管された循環
管路系、13は水などの循環用熱媒体、14は循環用ポ
ンプ、15は外部電極3の底面に当接された、PVDF
(ポリフッ化ビニリデン)フィルムなどからなる圧電素
子、16はPMMA(メタクリル樹脂)などからなり、
反射波などの影響を押さえるようにした圧電素子用支持
体、17は圧電素子の信号を取り出すための金属製検出
部、18は圧電素子15を外部電極3に弾性的に当接さ
せるためのスプリングなどからなる弾性体、19は上記
圧電素子13や支持体16、検出部17などを絶縁体ス
ペーサ20を介して内蔵させた金属製キャップなどから
なる外部電極用接続体、21はオシロスコープなどから
なる外部の測定部である。
【0009】しかして、この測定装置では、先ず、被測
定用試料Sの空間電荷の測定に先立って、下部加熱手段
4に通電すると共に、上部加熱手段9を駆動させる。そ
うすると、先ず、下部加熱手段4の発熱によって、被測
定用試料Sの下面側(底面側)が加熱される。一方、上
部加熱手段9の駆動によって、加熱された循環用熱媒体
13が外部加熱機器10から熱循環器11側に供給され
て循環されるため、筒形セル1内の絶縁オイル6が加熱
される。これによって、被測定用試料Sの上面側が加熱
される。これらの上下の各加熱手段4,9は、それぞれ
独立しているため、被測定用試料Sの温度制御にあたっ
ては、両者によって同時に加熱してもよく、タイミング
をずらして加熱(時差加熱)してもよい。さらにまた、
両者の加熱温度をほぼ同一にして均一加熱してもよく、
両者間に温度差を設けて不均一加熱してもよい。なお、
下部加熱手段4の通電による発熱にあっては、直流加熱
でもよく、或いは交流加熱でもよい。
【0010】上記のように両加熱手段4,9を同時に駆
動させれば、被測定用試料Sは、迅速に加熱される。そ
の際、両者の加熱温度をほぼ同一にすれば、被測定用試
料Sの上下の面は、ほぼ均一に加熱される。この状態を
安定して維持すれば、本装置は、被測定用試料Sに対し
て、一種の恒温装置としての機能も果たす。一方、上記
両加熱手段4,9間に温度差を設ければ、被測定用試料
Sの上下面に、温度勾配を持った温度分布を形成するこ
とができる。また、この温度勾配、時差をもって形成す
ることもできる。例えば一方の温度を固定し、他方の温
度を昇温させたり、逆に降温させたり、さらには、両者
を変動させることもできる。また、この際、筒形セル1
は、ポリカーボネートなどの耐熱性樹脂からなるため、
被測定用試料Sを室温以上〜120℃程度まで加温する
ことができる。おな、当該設定温度の制御は、被測定用
試料Sの周辺部分に熱電対などの温度センサを設置して
行うものとする。
【0011】このようにして、例えば被測定用試料Sが
所定の制御温度に達したら、上記両電極2,3に測定電
圧(パルス電圧)を印加する。この電圧印加によって、
外部電極3の底面側に設けた圧電素子15に、被測定用
試料S中の空間電荷に対応した変化が現れるため、この
変化を、オシロスコープなどの外部の測定部21で捉え
ればよい。これによって、被測定用試料Sの上下面の均
一加熱下における、被測定用試料S中の空間電荷の状態
(挙動)や、被測定用試料Sの上下面に温度勾配を設け
た不均一加熱下における、被測定用試料S中の空間電荷
の状態(挙動)を、詳しく測定することができる。或い
は、被測定用試料Sの温度を徐々に昇温させる過程や、
逆に降温させる過程において、ある温度時点における、
被測定用試料S中の空間電荷を、詳しく測定することが
できる。
【0012】この測定時、筒形セル1がポリカーボネー
トなどの耐熱性樹脂からなるため、上記のように下部加
熱手段4や上部加熱手段9で加熱しても、当該筒形セル
1が熱変形したりすることはない。また、この筒形セル
1内には、絶縁オイル6が充填されているため、高い沿
面電圧が得られる。さらにまた、この絶縁オイル6を加
熱する上部加熱手段9は、循環用熱媒体13を用いた閉
管路系を取っているため、加熱によって、絶縁オイル6
の絶縁特性などが変わることもない。また、セル内電極
2として、概略ボタン形状の金属導体からなる円盤状本
体部2aの外周に電解緩和部2bを設けたものを用いれ
ば、良好な放電防止機能が得られる。もちろん、より高
い電圧を印加する場合には、下部加熱手段4への通電を
切断して行うこともできる。
【0013】このような温度制御による高温下での空間
電荷の測定によって、例えば電線やケーブルなどに使用
されるポリエチレンシートなどの絶縁シートにおいて、
布設状態の電線やケーブルに何らかの原因で、熱的要素
が加わったときにおける、種々の場合に対応した絶縁材
料の挙動をより的確に把握することが可能となる。
【0014】図3は、本発明に係る空間電荷の測定装置
の他の実施例を示したもので、この実施例も、基本的に
は、上記図1〜図2の場合とほぼ同様であるが、絶縁オ
イル6を加熱する上部加熱手段9が異なる。この上部加
熱手段9は、ヒータなどの発熱体が内蔵された外部加熱
機器10と、当該外部加熱機器10及び前記筒形セル1
間に配管された循環管路系12とからなり、上記外部加
熱機器10によって、絶縁オイル6を直接加熱し、循環
させるようになっている。したがって、本実施例でも、
上記図1〜図2の場合とほぼ同様の作用、効果が得られ
る。
【0015】因みに、この測定装置において、上部加熱
手段9及び下部加熱手段4の設定温度を種々の値に設定
し、それぞれの厚さの被測定用試料Sについて、その温
度分布を求めたところ、表1の結果が得られた。なお、
この温度分布は、示差走査熱量計(DSC)によって、
測定した。この結果から、本測定装置では、上部加熱手
段9及び下部加熱手段4の設定温度を適宜設定すること
によって、被測定用試料Sを任意に温度制御できること
が判る。即ち、被測定用試料Sの上下面の均一加熱制御
や、温度勾配を持たせる不均一加熱制御などを容易に行
うことができることが判る。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る空間電荷の測定装置によると、電線やケーブルなど
に使用されるポリエチレンシートなどのような絶縁シー
トの空間電荷の測定において、下部加熱手段及び上部加
熱手段を備えているため、被測定用試料に対して、任意
の温度制御を適宜行うことができる。このため、現実の
事故時などにおける、種々の温度状態を想定して、最適
下での被測定用試料の空間電荷を測定することができ
る。
【0018】例えば、布設状態の電線やケーブルにおい
て、導体側が発熱して事故が生じる場合、導体側の温度
が高く、シースや絶縁体側の温度が低くなるわけである
が、このようなケースに対して容易に対処することがで
きる。逆に、電線やケーブルが火炎や近接した機器の発
熱などによって外部から過熱される場合、シースや絶縁
体側の温度が高く、導体側の温度が低くなるわけである
が、このようなケースに対しても容易に対応することが
できる。さらには、上記のような事故に至る過程を想定
して、導体側の温度やシースや絶縁体側の温度を徐々に
上げていき、或いはこれら両側の温度を徐々に上げてい
き、その途中温度時点での空間電荷も適宜測定すること
ができる。いずれにしても、過熱下での絶縁材料の挙動
を、より速く、的確に把握することができる。もちろ
ん、これらとは逆の温度降下時における測定も可能であ
る。
【0019】また、上記両加熱手段の独立した存在によ
って、迅速な加熱が可能となり、測定開始時間の短縮を
図ることもできる。さらに、上部加熱手段による絶縁オ
イルの加温にあたって、循環用熱媒体を用いた閉管路系
にあっては、塵埃や異物の混入が効果的に防止されるた
め、絶縁オイルの絶縁特性などを安定して保持すること
ができる。一方、絶縁オイルを直接加熱する方法にあっ
ては、高い印加電圧の場合には不向きであるが、簡易な
構成でよいという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空間電荷の測定装置の一実施例を
示した縦断面図である。
【図2】図1の測定装置における下方部分を示した部分
拡大縦断面図である。
【図3】本発明に係る空間電荷の測定装置の他の実施例
を示した縦断面図である。
【符号の説明】
1 筒形セル 2 一方の電極(セル内電極) 3 他方の電極(外部電極) 4 下部加熱手段 5 試料下部押さえ台 6 絶縁オイル 9 上部加熱手段 10 外部加熱機器 11 熱循環器 12 循環管路系 13 循環用熱媒体 S 被測定用試料(絶縁シート)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定用試料の上面側に取り付けられる
    耐熱性樹脂製の筒形セルと、当該筒形セル内の前記被測
    定用試料上に設置される一方の電極と、前記被測定用試
    料の前記一方の電極の反対側に設置される他方の電極
    と、当該他方の電極の外周に設置されてかつ前記被測定
    用試料の底面側に当接する下部加熱手段と、当該下部加
    熱手段を介して被測定用試料を受ける試料下部押さえ台
    と、前記筒形セル内に充填した絶縁オイルと、当該絶縁
    オイルを加熱する上部加熱手段とからなり、前記下部加
    熱手段及び上部加熱手段によって、前記被測定用試料の
    温度制御を行いつつ、当該前記被測定用試料の空間電荷
    を測定することを特徴とする空間電荷の測定装置。
  2. 【請求項2】 前記上部加熱手段が、外部加熱機器と、
    前記筒形セル中に設置された熱循環器と、前記外部加熱
    機器及び熱循環器間に配管された循環管路系と、循環用
    熱媒体とからなり、当該循環用熱媒体を、前記外部加熱
    機器で加熱すると共に前記熱循環器中に循環させて、前
    記筒形セル内の絶縁オイルを加熱させるようにしたこと
    を請求項1記載の空間電荷の測定装置。
  3. 【請求項3】 前記上部加熱手段が、外部加熱機器と、
    当該外部加熱機器及び前記筒形セル間に配管された循環
    管路系とからなり、前記外部加熱機器により絶縁オイル
    を加熱し、循環させるようにしたこと特徴とする請求項
    1記載の空間電荷の測定装置。
JP7812395A 1995-03-09 1995-03-09 空間電荷の測定装置 Pending JPH08248093A (ja)

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