JPH0862267A - 絶縁体の誘電正接測定方法及び電力ケーブルの絶縁劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 健全部絶縁体の容量電流成分の影響を排除
し、信頼性の高い絶縁劣化診断を行う。 【構成】 周波数f₁の基本波電圧V₁に、周波数がf_n＝ｎ
・f₁の交流電圧V_nを重畳させた歪波交流電圧Ｖをケーブ
ル絶縁体試料と無損失の標準コンデンサに印加して、試
料に流れる電流I_xと標準コンデンサに流れる電流I_Sを検
出し、電流I_Sをｋ倍に増幅した後に、試料電流I_Xとｋ・
I_Sの差動電流Ｉを得る。差動電流Ｉ中の周波数f₁の電流
成分I₁を基本波電圧V₁と同相の損失電流I_R1 とπ／２進
み位相の容量電流成分I_C1 に分解し、増幅度ｋを変化し
て差動電流Ｉ＝I_x−ｋ・I_Sの平衡操作を行う。この平衡
が達成された状態下で、差動電流Ｉ中の基本波電流成分
I₁と周波数f_nの電流成分I_nを検出し、V₁、V_n、I₁、I_nの
大きさと倍数ｎ＝f_n／f₁から真の tanδを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁体の誘電正接測定
方法及び電力ケーブルの絶縁劣化診断法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶケーブル等の電力ケーブルの絶縁劣
化を診断する方法の１つとして、絶縁体の誘電正接（以
下 tanδと称する）を測定する方法がある。この tanδ
測定は古くから確立した手法であり、交流電圧課電下で
の絶縁体の誘電特性を測定する方法として広く知られて
いる。

【０００３】図５は絶縁体の tanδに関する説明図であ
る。空気や真空などの理想コンデンサに交流電圧Ｖを印
加した場合には、印加電圧Ｖに対してπ／２進み位相の
電流しか流れない。ところが、固体や液体から成る誘電
・絶縁材料に交流電圧を印加すると、これらに流れる交
流電流I_xはπ／２進み位相よりも僅かに遅れる。この電
流I_xは、印加電圧Ｖに対してπ／２進み位相の電流成分
I_C（以下、容量電流と称す）と、印加電圧Ｖと同相の電
流成分I_R（以下、損失電流と称す）に、I_x＝I_R＋I_Cとの
ように分解することができて、π／２進み位相からの交
流電流I_xの遅れδは、I_R、I_Cの大きさをそれぞれ｜I
_R｜、｜I_C｜とすると、 tanδ＝｜I_R｜／｜I_C｜として
表され、これを誘電正接又は tanδと称している。

【０００４】誘電・絶縁材料に流れる交流電流I_xのπ／
２進み位相からの遅れの発生、即ち損失電流成分I_Rの発
生は、印加電界の変化に対する材料中の極性分子等の分
極の時間遅れに関係する分極損失や、キャリアの電気伝
導に基づく電流損失などに原因している。通常、絶縁劣
化が発生すると絶縁体の分極損失や導電損失が増大する
ので、 tanδ或いは損失電流成分I_Rの大きさから絶縁体
の劣化状況を診断することができる。

【０００５】従来の tanδ測定方法には種々の方法があ
るが、一般的には試料と無損失の標準コンデンサに交流
電圧Ｖを印加して、位相が不明な試料電流I_Xと、印加電
圧Ｖに対してπ／２進み位相となる標準コンデンサ電流
I_Sを検出し、この電流I_Sの位相を基準にして試料電流I_X
を損失電流成分I_Rと容量電流成分I_Cにベクトル分解し
て、容量電流成分I_Cに対する損失電流成分I_Rの大きさの
割合｜I_R｜／｜I_C｜からtanδを求めている。

【０００６】例えば、検出した標準コンデンサ電流I_Sを
ｋ倍に増幅した後に、試料電流と標準コンデンサ電流の
ベクトルの差をとり、この差動電流Ｉ＝I_x−ｋ・I_Sが印
加電圧Ｖと同相になるように増幅度ｋを調整すると、差
動電流Ｉ＝I_x−ｋ・I_S＝I_R＋I_C−ｋ・I_S中のπ／２進み
位相成分I_C−ｋ・I_Sは零になるので、結局は差動電流Ｉ
は試料電流中の損失電流成分I_Rと等しくなり、またｋ・
I_Sは試料電流中の容量電流成分I_Cと等しくなる。即ち、
この操作によって試料電流I_xが印加電圧Ｖと同相の損失
電流I_Rとπ／２進み位相の容量電流成分I_Cに分解されて
tanδが求まる。

【０００７】なお、広く知られているシェーリングブリ
ッジによる tanδ測定では、ブリッジ回路の平衡操作に
よって損失電流成分I_Rと容量電流成分I_Cの分解を行って
いるので、本明細書では、ブリッジ回路以外の手法によ
る損失電流成分I_Rと容量電流成分I_Cの分解操作に対して
もこれを平衡操作と呼称し、損失電流成分I_Rと容量電流
成分I_Cが正確に分離できた状態を平衡状態と云うことに
する。なお、本明細書では特に断らない限り、Ｖ、V₁、
V_n、Ｉ、I₁、I_n、I_R、I_C、I_S、I_X等の交流電圧、交流電
流はベクトル量である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電力ケーブ
ルに対して上述の tanδ測定による絶縁劣化診断を行う
と、必ずしも信頼性の高い診断結果が得られないという
問題がある。この主な原因としては、電力ケーブルに発
生する絶縁劣化が、必ずしもケーブル全長に亘って均一
に発生しないことが挙げられる。例えば、ＣＶケーブル
の水トリー劣化を例に挙げると、水トリーは絶縁体中に
極く僅かに存在するボイドや異物・突起等の電界集中部
を起点として発生するので、ケーブル全長に対する劣化
部絶縁体の占める割合は極めて僅かである。

【０００９】従って、劣化部絶縁体の tanδが著しく増
大しても、並列に存在する健全部絶縁体に流れる容量電
流成分が圧倒的に大きいことから、ケーブル全体として
測定される tanδは、劣化部絶縁体の真の tanδよりも
はるかに小さな値となり、その結果、 tanδによる劣化
診断の信頼性が著しく低下することになる。

【００１０】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
ために、並列に存在する静電容量の影響を排除して信頼
性の高い絶縁体の誘電正接測定方法及び電力ケーブルの
絶縁劣化診断方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る絶縁体の誘電正接測定方法は、周波数f₁
の基本波電圧V₁に周波数f₁とは異なる周波数f_nの電圧成
分V_nを重畳させた歪波交流電圧Ｖ( ＝V₁＋V_n) を、絶縁
体試料と無損失の標準コンデンサに印加して試料電流I_X
と標準コンデンサ電流I_sを検出し、試料電流I_X中の周波
数f₁なる基本波電流成分I_x1 の印加電圧基本波成分V₁に
対してπ／２進み位相の電流成分を打ち消すように試料
電流I_xとコンデンサ電流I_sの差動平衡をとり、この平衡
達成時の差動平衡電流Ｉから周波数f₁の基本波成分I₁と
周波数f_nの電流成分I_nを抽出し、印加電圧Ｖと差動平衡
電流Ｉの周波数成分V₁、V_n、I₁、I_nの大きさと周波数f₁
に対する周波数f_nの倍数ｎ＝f_n／f₁を用いて、試料の並
列静電容量の影響を除いた場合の基本波電圧V₁に対する
tanδ（誘電正接）に相当する量T₁を検出することを特
徴とする。

【００１２】

【作用】上述の構成を有する電力ケーブルの絶縁劣化診
断方法では、周波数f₁なる基本波電圧V₁に、周波数がf_n
＝ｎ・f₁（ｎ≠１）の交流電圧V_nを重畳させた歪波交流
電圧Ｖ（＝V₁＋V_n）をケーブル絶縁体試料と無損失の標
準コンデンサに印加して、試料に流れる電流I_xと標準コ
ンデンサに流れる電流I_Sを検出し、電流I_Sをｋ倍に増幅
した後に、試料電流I_Xとｋ・I_Sの差動電流Ｉ＝I_x−ｋ・
I_Sを得る。この差動電流Ｉ中には、印加電圧の２つの周
波数による電圧成分V₁とV_nによって生ずる電流成分I₁と
I_nが存在している。

【００１３】これら電流の中で、基本波電流成分I₁（＝
I_R1 ＋I_C1 ）を基本波電圧成分V₁と同相の損失電流成分
I_R1 とπ／２進み位相の容量電流成分I_C1 に分解するよ
うに、増幅度ｋを変化して差動電流Ｉ＝I_x−ｋ・I_Sの平
衡操作を行う。この基本波成分に対する平衡が達成され
た状態下で、差動電流Ｉ中の基本波成分I₁（＝I_R1 ）と
周波数f_nの電流成分I_nを検出すると、V₁、V_n、I₁、I_nの
大きさと周波数f₁に対する周波数f_nの倍数ｎ＝f_n／f₁か
ら、劣化部と並列に存在する健全部絶縁体の容量電流成
分の影響を排除した劣化部絶縁体の真の tanδに相当す
るT₁が算出され、これによって信頼性の高い絶縁劣化診
断を行う。

【００１４】

【実施例】本発明を図１〜図４に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１に示すように交流電圧が印加さ
れた場合の絶縁体は、図２(a) の交流等価回路に近似す
ることができる。Coは絶縁体の幾何容量を含む瞬時分極
に相当する静電容量であり、印加電圧の位相をφとする
と、この部分に流れる電流の位相はφ＋π／２となって
容量電流成分のみとなる。Rcは電極間に渡るキャリアの
移動に係わる現象を抵抗要素として示したものであり、
この部分に流れる電流の位相θは位相φと等しくなり、
キャリアの伝導現象による損失電流成分のみが流れる。

【００１５】直列ＣＲ回路部分は配向分極などに基づく
分極損失や複合誘電体におけるキャリアの導電損失等に
相当するもので、この部分に流れる電流の位相θは直列
ＣＲ回路の緩和時間τ＝ＣＲの大きさによって、φ＜θ
＜φ＋π／２の範囲で変化し、印加電圧の角周波数をω
＝２πｆとすると、ωＣＲが無限大の場合は電流の位相
θが印加電圧の位相φに等しくなり、無限小の場合は電
流が電圧に対してπ／２進み位相になる。つまり、この
直列ＣＲ回路に流れる電流には容量電流成分と損失電流
成分の両者が存在し、その tanδは緩和時間τ＝ＣＲに
角周波数ωを乗じたωＣＲで表される。

【００１６】図２(a) の絶縁体等価回路の抵抗要素Rcの
部分は直列ＬＲ回路でωＣＲを無限大にした場合に近似
できるので、図２(a) は図２(b) に近似可能である。ま
た、損失電流成分が無視できるような絶縁体がこの等価
回路と並列に存在している場合には、その部分は静電容
量要素として静電容量Coに含めて考えることができる。

【００１７】即ち、劣化部絶縁体が健全な絶縁体と並列
に存在する場合の劣化部絶縁体の真の tanδを検出する
方法は、図２(b) の劣化部絶縁体の損失電流発生に関係
する直列ＣＲ回路部分と、劣化部絶縁体に健全部絶縁体
の静電容量Coが並列に存在する場合に近似して、この直
列ＣＲ回路部分に流れる電流の tanδを検出する問題と
して考察することができる。

【００１８】図２(b) の等価回路において、従来の tan
δ測定では、並列に存在する静電容量Coに流れる容量電
流を含んだ結果が得られる。本発明に係る測定では、静
電容量Coの影響を排除して直列ＣＲ回路に相当する tan
δのみを測定する。

【００１９】図３は上述の静電容量Coの影響を排除する
tanδ測定の測定原理を説明するための交流回路であ
る。Csは無損失の標準コンデンサの静電容量を表し、Cx
は試料を表している。試料Cxは図２(b) の絶縁体等価回
路に近似しており、Coは試料の並列静電容量、ＣとＲは
試料の直列ＣＲ回路を構成する静電容量と抵抗である。
この直列ＣＲ回路は試料の真の tanδ発生部分を近似し
たものであり、静電容量Coは tanδ発生とは無関係な絶
縁体部分を近似したものである。また、交流印加電圧Ｖ
には、角周波数がω₁ になる基本波電圧成分V₁に角周波
数ω_n の電圧成分V_nが重畳されている。

【００２０】この回路に交流電流Ｖ＝V₁＋V_nが印加され
ると、標準コンデンサには(1a)〜(1c)式に示される電流
Isが流れる、また、試料には、(2a)〜(2c)式に示される
電流I_xが流れる。 I_S＝I_S1 ＋I_Sn …(1a) I_S1 ＝ｊω₁ Cs・V₁ …(1b) I_Sn ＝ｊω_n Cs・V_n＝ｊ・ｎω₁ Cs・V_n …(1c) I_x＝I_x1 ＋I_xn …(2a) I_x1 ＝｛T₁ ² ／（１＋T₁ ²)} ・（V₁／Ｒ） ＋ｊ{(T₁／（１＋T₁ ² )}・（V₁／Ｒ）＋ｊω₁ Co・V₁ …(2b) I_xn ＝｛ｎ² T₁ ² ／（１＋ｎ² T₁ ²)} ・（V_n／Ｒ） ＋ｊ｛ｎT₁／（１＋ｎ² T₁ ²)} ・（V_n／Ｒ）＋ｊ・ｎω₁ Co・V_n …(2c) ただし、T₁≡ω₁ ＣＲ

【００２１】ここで、I_S1 とI_Sn は標準コンデンサ電流
I_Sの角周波数ω₁ とω_n の周波数成分であり、I_x1 とI
_xn は試料電流I_xのω₁ とω_n の周波数成分である。ま
た、ｎは角周波数ω₁ に対する角周波数ω_n の大きさの
割合でω_n ／ω₁ （ｎ≠１）である。

【００２２】(2b)式と(2c)式中に現れるT₁＝ω₁ ＣＲ
は、試料に基本波電圧成分V₁が単独で印加された場合の
直列ＣＲ回路部分に流れる電流の tanδであり、このT₁
が本発明の測定方法で検出を目的とする試料中の劣化部
絶縁体の真の tanδに相当する。

【００２３】上記の標準コンデンサ電流I_Sと試料電流I_x
を検出して、電流I_Sをｋ倍にした後にこれら電流の差動
を求めると、その差動電流Ｉは(3a)から(3c)式で表され
る。 Ｉ＝I₁＋I_n＝I_x−ｋ・I_S＝（I_x1 −ｋ・I_S1)＋（I_xn −ｋ・I_Sn) …(3a) I₁＝｛T₁ ² ／（１＋T₁ ²)} ・（V₁／Ｒ） ＋ｊ［{(T₁／（１＋T₁ ²)} ・（１／Ｒ）＋ω₁ （Co−ｋ・Cs)]・V₁ …(3b) I_n＝｛ｎ² T₁ ² ／（１＋ｎ² T₁ ²)} ・（V_n／Ｒ） ＋ｊ｛ｎT₁／（１＋ｎ² T₁ ²)・（１／Ｒ） ＋ｎω₁ （Co−ｋ・Cs)}・V_n …(3c)

【００２４】ここで、I₁＝I_x1 −ｋ・I_S1 は、差動電流
Ｉ中の角周波数がω₁ なる基本波成分であり、I_n＝I_xn
−ｋ・I_Sn はＩ中の角周波数がω_n の成分である。

【００２５】次に、差動電流Ｉの基本波成分I₁の虚数部
が零になるように、標準コンデンサ電流I_Sの倍率ｋを平
衡調整した場合には、(3b)式の関係から(4a)式の平衡条
件が得られる。 Co−ｋ・Cs＝−｛T₁／（１＋T₁ ²)} ・｛１／（ω₁ Ｒ)} ＝−｛Ｃ／（１＋T₁ ²)} …(4a)

【００２６】(3b)と(3c)式に(4a)式を代入すると、平衡
条件達成時の差動電流Ｉの基本波成分I₁とω_n 成分のI_n
が得られ、これらは(4b)、(4c)式で表される。 I₁＝｛T₁ ² ／（１＋T₁ ²)} ・（V₁／Ｒ） …(4b) I_n＝[{ｎT₁／（１＋ｎ² T₁ ²)＋ｊ｛１／（１＋ｎ² T₁ ²) −１／（１＋T₁ ²)}]・（ｎT₁・V_n／Ｒ） ＝［ｎ／（１＋ｎ² T₁ ²)＋ｊ（１−ｎ²)T₁／{(１＋ｎ² T₁ ²) ・（１＋T₁ ²)}]・（ｎT₁ ² ・V_n／Ｒ） ＝｛ｎ＋ｊ（１−ｎ²)T₁／（１＋T₁ ²)} ・（ｎT₁ ² ・V_n／{(１＋ｎ² T₁ ²)Ｒ｝ …(4c)

【００２７】このときのI_nの大きさ｜I_n｜とその位相θ
_n は、V_nの大きさと位相を｜V_n｜、φ_n とすると、次の
ようになる。 ｜I_n｜＝[(ｎT₁ ² ｜V_n｜）／{(１＋T₁ ²)Ｒ}] ・{(ｎ² ＋T₁ ²)／（１＋ｎ² T₁ ²)}^1/2 …(4d) θ_n −φ_n ＝ tan^-1{(１−ｎ²)T₁／｛ｎ（１＋T₁ ²)} …(4e)

【００２８】ここで、印加電圧の波形歪率をV_n1 ≡｜V_n
｜／｜V₁｜、差動平衡電流Ｉの波形歪率をI_n1 ≡｜I_n｜
／｜I₁｜とし、また電圧歪に対する電流歪の入出力応答
χ≡I_n1 ／V_n1 と定義すると、(4a)式の平衡条件達成時
のχは、(4b)、(4d)式の関係より(5a)式で与えられる。 χ≡I_n1 ／V_n1 ＝（｜I_n｜／｜I₁｜）／（｜V_n｜／｜V₁｜） ＝｜I_n｜・｜V₁｜／（｜I₁｜・｜V_n｜） ＝ｎ{(ｎ² ＋T₁ ²)／（１＋ｎ² T₁ ²)}^1/2 …(5a)

【００２９】ここで、ｎ＝ω_n ／ω₁ （≠１）、ω₁ は
印加電圧基本波成分V₁の角周波数、ω_n はV₁に重畳する
電圧V_nの角周波数、T₁は直列ＣＲ回路部分が単独に存在
する場合のV₁に対する tanδ（＝ω₁ ＣＲ）となる。ま
た、次の(5b)式は(5a)式を変形したものであり、(4a)式
の平衡条件達成時の電圧歪に対する電流歪の入出力応答
χから直列ＣＲ回路部分の tanδに相当するT₁が求めら
れることを示している。 T₁＝[{ｎ² −（χ／ｎ)²｝／（χ² −１)]^1/2 …(5b)

【００３０】即ち、周波数の異なる２つの周波数成分か
ら成る歪波交流電圧を絶縁体試料と標準コンデンサに印
加して、試料電流I_xと標準コンデンサ電流I_Sの差動平衡
電流Ｉ＝I_x−ｋ・I_Sを検出し、その基本波成分I₁に対し
て試料電流I_x中の基本波容量電流成分I_C1 を除去するよ
うに、電流I_Sの倍率ｋを変更する平衡操作を行うと、劣
化部絶縁体を直列ＣＲ回路として置き換えた場合の tan
δに相当するT₁（＝ω₁ ＣＲ）が求められ、このT₁は試
料の健全部絶縁体に相当する並列静電容量Coの影響を受
けないことが示される。

【００３１】図４は本発明を実施するための測定用ブロ
ック回路構成図を示すものである。周波数f₁なる基本波
電圧V₁に周波数がf_n＝ｎ・f₁（ｎ≠１）なる交流電圧成
分V_nを重畳させた歪波交流電圧Ｖ（＝V₁＋V_n）を交流課
電装置１から電力ケーブルなどの絶縁体試料Cxと無損失
の標準コンデンサCsに印加する。試料Cxには電流I_xが流
れ、標準コンデンサCsには電流I_Sが流れる。I_xには周波
数f₁なる基本波成分I_x1 に周波数fnの成分I_xn が重畳し
ており（I_x＝I₁＋I_n）、また標準コンデンサ電流I_Sには
周波数f₁なる基本波成分I_S1 に周波数fnの成分I_Sn が重
畳している（I_S＝I_S1 ＋I_Sn)。ここで、印加電圧の２つ
の周波数の電圧成分V₁、V_nの位相をそれぞれφ₁ 、φ_n
とすると、標準コンデンサ電流の２つの周波数の電流成
分I_S1 、I_Sn の位相は、それぞれφ₁ ＋π／２、φ_n ＋
π／２になる。

【００３２】これらの電流は検出インピーダンスが零に
近い電流−電圧変換回路２ａ、２ｂによって検出され
る。検出された標準コンデンサ電流I_Sの一方は、増幅度
ｋが可変の増幅器３を通過させることによって大きさが
ｋ倍に増幅される。検出された標準コンデンサ電流I_Sの
他方は積分回路４を通過させることによって、印加電圧
Ｖと同相の電圧信号V_S＝ａ・Ｖ（ａは比例定数）に変換
される。差動増幅器５によって試料電流I_xとｋ倍に増幅
された標準コンデンサ電流（ｋ・I_S）の差動電流Ｉ＝I_x
−ｋ・I_Sを得る。

【００３３】この差動電流Ｉには、周波数f₁なる基本波
成分I₁と周波数fnの成分I_nが含まれており、I₁＝I_x−ｋ
・I_S1 、I_n＝I_xn −ｋ・I_Sn となる。また、電圧検出信
号V_Sには印加電圧Ｖの２つの周波数成分V₁とV_nに比例し
た２つの周波数の電圧成分V_S1 、V_Sn が含まれており、
つまりV_S＝V_S1 ＋V_Sn であり、これら２つの周波数成分
の大きさの割合｜V_Sn ｜／｜V_s1 ｜は、｜V₁｜／｜V_n｜
に等しく、またそれらの周波数成分の位相は印加電圧の
２つの周波数成分の位相φ₁ とφ_n に等しくなる。

【００３４】ここで、波形解析装置６を用いて、試料と
標準コンデンサの差動電流Ｉと印加電圧に比例した検出
信号V_Sをそれぞれの周波数成分I₁とI_n、V_S1 とV_Sn に分
解して、それぞれの信号成分の大きさと位相を測定す
る。このときに、増幅器３の増幅度ｋを変化させて差動
増幅器５の出力中の基本波成分I₁＝I_x1 −ｋ・I_S1 が電
圧検出信号V_Sの基本波成分V_S1 と同相になるように平衡
調整を行い、この平衡達成時の差動電流ＩのI₁とI_n、及
び印加電圧検出信号V_SのV_S1 とV_Sn の大きさを測定し
て、印加電圧の波形歪に対する検出電流の波形歪の入出
力応答χ＝（｜I_n｜／｜I₁｜）／（｜V_Sn ｜／｜V_S1
｜）を算出し、更にこの測定によって得られた入力応答
χと２つの周波数成分の比率ｎ＝fn／f₁を(5b)式に代入
すれば、並列の静電容量の影響を受けることなく、試料
の損失電流発生部分を直列ＣＲ回路として置き換えた場
合における基本波電圧V₁に対する tanδに相当するT
₁（＝ω₁ ＣＲ）が求められる。

【００３５】本発明によるT₁の測定結果例を表１に示
す。印加電圧Ｖとしては、基本波成分V₁が５０Hzで約２
％前後の第２高調波歪を有する試験用変圧器を用いた。
即ち、印加電圧Ｖには周波数f₁が５０Hzの基本波電圧成
分V₁に周波数fn＝５０×２＝１００HzのV_nが重畳されて
おり、ｎはfn／f₁＝２である。

【００３６】 表１ 試料 交流破壊 従来手法による 本発明による （２２kVＣＶケーブル） 電圧Ｖ_BD tanδ測定結果 tanδ測定結果 ［kV］ tanδ［％］ T₁［％］ 試料Ａ（劣化小） ＞１８０ ０．０６３ １２ 試料Ｂ（水トリー劣化） １００ ０．０５１ ７２ 試料Ｃ（水トリー劣化） ６５ ０．０４５ ９７

【００３７】試料Ａは実使用後に撤去された２２kVＣＶ
ケーブルであり、交流破壊電圧は１８０kV以上で殆ど劣
化が進行していない。試料Ｂと試料Ｃは、実使用後に撤
去された２２kVＣＶケーブルに浸水課電試験を施して水
トリー劣化を発生させたものであり、試料Ｂは試料Ａに
比べて交流破壊電圧が低下し、また試料Ｃは試料Ｂより
も更に交流破壊電圧が低下している。

【００３８】シェーリングブリッジを用いた従来手法に
よる tanδ測定では、これらケーブル試料の tanδが約
０．０５％前後の値を示しており、試料間の有意差は殆
ど認められず、絶縁劣化診断手法としては信頼性の低い
結果を示している。一方、並列に存在する静電容量の影
響を除去した場合の基本波電圧V₁に対する tanδに相当
するT₁は、交流破壊電圧の低下と共にその値が増大して
おり、このT₁を利用した絶縁劣化診断が有効であること
を示している。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る絶縁体
の誘電正接測定方法及び電力ケーブルの絶縁劣化診断方
法は、周波数の異なる２つの電圧成分が重畳した歪波交
流電圧を用いることによって、従来の tanδ測定では原
理的に不可能であった劣化部と並列に存在する静電容量
の影響を排除した tanδに相当する物理量を検出できる
ので、従来の方法に比べて信頼性の高い水トリー劣化診
断を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な絶縁体の交流等価回路の説明図であ
る。

【図２】図１を直列ＣＲ回路と並列静電容量に近似した
場合の絶縁体の交流等価回路図である。

【図３】並列静電容量の影響を排除する tanδの測定原
理を説明するための交流回路図である。

【図４】実施例の測定用ブロック回路構成図である。

【図５】絶縁体の tanδの説明図である。

【符号の説明】

１ 交流課電装置 ２ 電流−電圧変換回路 ３ 増幅器 ４ 積分回路 ５ 差動増幅器 ６ 波形解析装置

フロントページの続き (72)発明者 坂本 中 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内 (72)発明者 中川 雅善 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数f₁の基本波電圧V₁に周波数f₁とは
   異なる周波数f_nの電圧成分V_nを重畳させた歪波交流電圧
   Ｖ( ＝V₁＋V_n) を、絶縁体試料と無損失の標準コンデン
   サに印加して試料電流I_Xと標準コンデンサ電流I_sを検出
   し、試料電流I_X中の周波数f₁なる基本波電流成分I_x1 の
   印加電圧基本波成分V₁に対してπ／２進み位相の電流成
   分を打ち消すように試料電流I_xとコンデンサ電流I_sの差
   動平衡をとり、この平衡達成時の差動平衡電流Ｉから周
   波数f₁の基本波成分I₁と周波数f_nの電流成分I_nを抽出
   し、印加電圧Ｖと差動平衡電流Ｉの周波数成分V₁、V_n、
   I₁、I_nの大きさと周波数f₁に対する周波数f_nの倍数ｎ＝
   f_n／f₁を用いて、試料の並列静電容量の影響を除いた場
   合の基本波電圧V₁に対する tanδ（誘電正接）に相当す
   る量T₁を検出することを特徴とする絶縁体の誘電正接測
   定方法。
2. 【請求項２】 前記量T₁を用いて電力ケーブルの絶縁体
   の誘電正接を測定し、その絶縁劣化を診断する請求項１
   に記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。