JPH09325164A - 絶縁体の損失電流測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源高調波による測定誤差を分離除去するこ
とができ、劣化に起因した損失電流中の高調波成分を正
確に測定できるようにすること。 【解決手段】 電流比較型損失電流ブリッジ２により、
試料絶縁体Ｃx に流れる電流波形から基本波電圧位相に
対して９０°進んだ基本波電流成分を除去した電流Ｉ、
および、試料絶縁体の静電容量Ｃ、 tanδを測定する。
また、分圧器ＤＩＶにより、試料絶縁体Ｃx に印加され
る電圧Ｖを測定する。波形解析用コンピュータ４は、上
記電圧Ｖ、静電容量Ｃ、誘電正接 tanδに基づき、上記
電流Ｉに含まれる上記電圧Ｖの高調波成分により生ずる
高調波成分を算出する。差動増幅器４は、上記電流Ｉか
ら算出した高調波成分を差し引くことにより、試料絶縁
体Ｃx に流れる損失電流を求める。上記分圧器ＤＩＶを
設ける代わりに、標準コンデンサＣs に流れる電流から
上記電圧Ｖを復元してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体、液体、気体
等より構成される絶縁体材料およびこれらより構成され
る電力ケーブル等に交流電圧が印加された場合に発生す
る損失電流を測定する絶縁体の損失電流測定方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、絶縁体材料およびこれらより構成
される電力ケーブル等に流れる損失電流を測定するに
は、測定対象に並列に損失のない標準コンデンサを配設
し、試料絶縁体に流れる電流成分から、電圧基本位相に
対して９０°進んだ基本波電流成分を除去することによ
り行っていた。

【０００３】図１３は従来の損失電流測定方法を説明す
る図である。同図において、１は高調波成分を殆ど含ま
ない正弦波電圧を発生する電源、２は電流比較型損失電
流ブリッジ、Ｃｓは無損失標準コンデンサ、Ｃx は被測
定試料である。電流比較型損失電流ブリッジ２は周知で
あるので詳細な説明は省略するが、上記電流比較型損失
電流ブリッジ２としては、例えば、図１４に示すものを
使用することができる。同図に示すように、電流比較型
損失電流ブリッジ２は直列接続された第１および第２の
巻線Ｎ１，Ｎ２と、第３の巻線Ｎ３を有するトランスＴ
ｒと、一端が上記トランスＴｒの第１の巻線Ｎ１の可動
端子Ａに接続された抵抗Ｒと、該抵抗Ｒに一端が接続さ
れ他端が接地された可変コンデンサＣｄから構成されて
いる。そして、上記抵抗Ｒの他端に標準コンデンサＣs
が接続され、第２の巻線Ｎ２に被測定試料Ｃx が接続さ
れる。また、トランスＴｒの第３の巻線Ｎ３から測定電
流Ｉが出力される。

【０００４】同図において、試料Ｃx の損失電流を測定
するには、まず、トランスＴｒの巻線Ｎ３の出力が最小
になるようにトランスＴｒの巻線Ｎ１の可動端子Ａの位
置と可変コンデンサＣｄを調整し、上記可動端子Ａの位
置および可変コンデンサＣｄの値から被測定試料Ｃx の
静電容量Ｃと誘電正接 tanδを求める。ついで、可変コ
ンデンサＣｄの値を０にすることにより、トランスＴｒ
の巻線Ｎ３から測定電流出力、すなわち、電圧基本位相
に対して９０°進んだ基本波電流成分を除去した被測定
試料に流れる損失電流を得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】劣化した絶縁体の損失
電流中には、電圧−電流特性の非線形性に基づく高調波
が含まれ、これを利用した電力ケーブル等の絶縁機器の
劣化診断が可能になる。しかし、この高調波成分は通常
微小な信号であるため、試料に加えられる電源電圧に高
調波が含まれる場合、この電源高調波による高調波成分
が、測定しようとする試料の損失電流中の高調波成分に
重畳してしまい、試料の劣化に起因した高調波成分を正
確に測定できない。このため、上記した従来の損失電流
測定方法においては、高調波が極めて少ない純粋の基本
波正弦波からなる電源を用意する必要があった。

【０００６】しかし、一般に得られる電圧波形には、基
本波成分だけでなく、第２、第３次等の高調波成分が重
畳してるのが通例である。このため、劣化している試料
が発生する微小な高調波電流を測定しようとしても、上
記微小な高調波電流より電源の高調波によって発生する
信号の方が大きくなり、試料の劣化に起因した高調波成
分を正確に測定できないといった問題があった。これ
は、実系統に接続された電力ケーブル等の絶縁機器の劣
化診断を行う上で非常に大きな障害となっていた。

【０００７】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたものであって、高調波を含む電源電
圧を用いた場合でも、電源高調波による測定誤差を分離
除去することができ、劣化に起因した損失電流中の高調
波成分を正確に測定することができる絶縁体の損失電流
測定方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した従来方法では、
試料と並列に損失のない標準コンデンサを配置し、試料
に流れる電流信号と標準コンデンサに流れる電流信号を
バランスさせ、試料に流れる電流から電圧基本波の位相
に対して９０°進んだ電流を除去した電流信号Ｉを得て
いる。上記試料となる絶縁体に劣化現象が見られない場
合、絶縁体の等価回路は、図２に示す等価回路で表すこ
とができ、電源電圧Ｖが次に示す式（１）で表す高調波
成分を含んでいる場合、電気回路理論より次の式（２）
で示す電流Ｉが測定されることが示される。

【０００９】

【数１】

【００１０】なお、上記式（１）（２）において、ｎは
高調波の次数、ω₀ は基本波の角周波数、Ｃは試料の静
電容量、 tanδは試料の誘電正接である。上記式（２）
において、右辺の第１項が絶縁体の基本波電圧に対する
損失電流であり、右辺第２項は電源電圧に重畳した高調
波電圧成分により発生した電流の高調波成分である。劣
化した絶縁体においては、式（２）右辺に示される電流
の他に劣化信号に起因して発生する高調波成分が加わる
ことになるが、電源高調波により生じる高調波成分〔式
（２）の右辺第２項〕が存在すると、上記劣化信号を正
確に測定することができない。

【００１１】そこで、本発明においては、試料に印加さ
れる電圧もしくは標準コンデンサＣs に流れる電流を測
定することにより、試料に印加される電圧波形の基本波
を含めた高調波成分のスペクトルを求める。同時に前述
の電流比較型損失電流ブリッジにより試料の静電容量
Ｃ、および基本波に対する誘電正接 tanδを測定する。
そして、基本波の周波数をｆ₀ とした場合、ω₀ ＝２π
ｆ₀ なる関係でω₀ が与えられるため、上記静電容量
Ｃ、誘電正接 tanδから、上記式（２）の｛ ｝内の係
数を求める。そして、先に測定した個々の高調波成分の
係数Ｖ_n およびＶ_n ^* より第ｎ次高調波成分の電圧Ｖ_n
〔式（２）においては上にドットが付されている〕を復
元し、これに上記｛ ｝内の係数を乗じて第２次高調波
成分以上の成分の和を取ることによって、除去すべき上
記式（２）の右辺第２項、すなわち電源に重畳した高調
波成分を求める。

【００１２】そして、前述したブリッジ回路等で測定し
た電流信号Ｉ（試料に流れる電流から電圧基本波の位相
に対して９０°進んだ電流を除去した電流信号Ｉ）か
ら、上記のようにして求めた波形を差し引く。すなわ
ち、電源電圧に重畳する高調波成分を消去し、本来目的
とする損失電流成分を抽出する。被測定試料が劣化して
いて非線形特性を有しているため、理論的には計算する
ことができない高調波成分の電流が上記測定電流に含ま
れている場合、上記のようにして電源電圧に重畳する高
調波成分を消去することにより、被測定試料の劣化に起
因する微小電流を測定することができるようになる。

【００１３】上記原理に基づき、本発明は次のようにし
て前記課題を解決する。 （１）試料絶縁体に流れる電流波形から基本波電圧位相
に対して９０°進んだ基本波電流成分を除去した第１の
電流波形を測定するとともに、試料絶縁体の静電容量Ｃ
と、基本波に対する誘電正接 tanδを測定し、また、上
記試料絶縁体に並列に接続した分圧器により、試料絶縁
体に印加される電圧波形Ｖを測定し、上記電圧波形Ｖ
と、静電容量Ｃと、誘電正接 tanδより、上記電圧波形
を試料絶縁体に印加した際に試料絶縁体に流れる電流波
形から、基本波電圧位相に対して９０°進んだ基本波電
流成分を除去した第２の電流波形を算出し、上記第１の
電流波形から、第２の電流波形を差し引くことにより試
料絶縁体に流れる損失電流を求める。

【００１４】（２）試料絶縁体に流れる電流波形から基
本波電圧位相に対して９０°進んだ基本波電流成分を除
去した第１の電流波形を測定するとともに、試料絶縁体
の静電容量Ｃと、基本波に対する誘電正接 tanδを測定
し、また、上記試料絶縁体に並列に配置された無損失標
準コンデンサに流れる電流を測定し、上記無損失標準コ
ンデンサに流れる電流から求めた試料絶縁体に印加され
る電圧波形と、静電容量Ｃと、誘電正接 tanδより、上
記電圧波形が試料絶縁体に印加された際に試料絶縁体に
流れる電流波形から、基本波電圧位相に対して９０°進
んだ基本波電流成分を除去した第２の電流波形を算出
し、上記第１の電流波形から、第２の電流波形を差し引
くことにより試料絶縁体に流れる損失電流を求める。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。 （１）第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
同図において、１’は電源であり、電源１’としては、
高調波成分を含む電源を使用することができる。Ｃx は
被測定試料、Ｃs は測定のための無損失標準コンデンサ
であり、前述したように被測定試料Ｃx 、無損失標準コ
ンデンサＣs の一端が上記電源１’に接続され、他端が
電流比較型損失電流ブリッジ２（以下ブリッジと略記す
る）に接続されている。

【００１６】ＤＩＶは上記電源１’に接続された分圧器
であり、分圧器ＤＩＶの帯域は１０Ｈｚから１０ｋＨｚ
まで振幅特性がフラットで、位相回転が極めて少ない理
想的なものである。上記分圧器としては、例えば、図３
に示すように抵抗とコンデンサを直並列に接続したＣＲ
形のものを使用することができる。３は波形解析用コン
ピュータであり、分圧器ＤＩＶにより電圧された電源
１’の電圧波形をフーリエ変換することにより前記した
高調波成分を求め、また、上記ブリッジ２により求めた
被測定試料の静電容量Ｃ、誘電正接 tanδにより上記式
（２）の｛ ｝内の係数を求め、前記式（２）の右辺を
計算する。４は差動増幅器であり、上記ブリッジ２によ
り求めた測定電流Ｉと、波形解析用コンピュータ３によ
り計算した前記式（２）の右辺の差を求めて試料絶縁体
の損失電流（劣化に起因した高調波成分を含む）を求め
る。

【００１７】次に従来法と本実施例による損失電流測定
の比較例について説明する。 (a) 従来法による損失電流の測定 未劣化試料の損失電流測定 まず、劣化していない架橋ポリエチレン（以下、ＸＬＰ
Ｅと記す）シート（厚さ２ｍｍ／有効電極半径６００ｍ
ｍ）を被測定試料Ｃx として損失電流の測定を行った。
印加電圧として、第２次高調波の各成分が基本波に対し
てそれぞれ０．３％以下の歪みの極めて少ない、５ｋＶ
／５０Ｈｚの商用周波電圧を用いた。電圧の歪みは、分
圧器ＤＩＶの出力を波形解析用コンピュータ３により高
速フーリエ変換（以下ＦＦＴという）処理を行うことで
確認した。

【００１８】ブリッジ２での測定結果によれば、基本波
に対して tanδ＝０．０２８２％、静電容量Ｃ＝１１７
ｐＦであった。試料の静電容量は理論的に１１５．２ｐ
Ｆと計算されるが、これは電極寸法の測定誤差等を考慮
すると、一致した値であるといえる。また、測定された
損失電流は基本波について５０．２ｎＡであり、理論値
５１．８ｎＡと殆ど一致した。また、ブリッジ２の出力
波形のスペクトル分析をＦＦＴにより行っても第２次以
上の高調波成分は基本波に対して１％以下であり、劣化
等が見られないことが合わせて確認された。

【００１９】ついで、前述のものとは異なり高調波が重
畳した電圧（５ｋＶ）により同様の測定を試みた。この
電圧波形のスペクトルをコンピュータによりＦＦＴ処理
を行って、基本波を１００とした％表示を行うと、図４
に示す結果を得た。図４には電源高調波により損失電流
中に生ずる高調波電流理論値（基本波の電流理論値を１
００とした％表示）、および、実測の高調波電流値（基
本波の電流実測値を１００とした％表示）をあわせて示
している。上記電流理論値は各高調波毎の各サンプリン
グタイミングにおけるデジタルデータに式（２）の右辺
第２項｛ ｝内の係数を乗じることにより得た。

【００２０】なお、この例では第１０次高調波までの測
定を行っており、それを越える周波数の測定は行わなか
った。これは、第１０次高調波の値自体が小さな値であ
るため、これを越える高調波の測定自身が実用上あまり
意味を持たないためである。上記測定を行うことによ
り、実測値と理論値とはかなり一致を見せることがわか
った。また、本来、歪みの極めて少ない正弦波電圧を印
加しても測定されることが少ない高調波電流が、電源電
圧波形に高調波成分が重畳している場合には大きく測定
され、結果に悪影響を及ぼすことが確認された。同時に
この値が大きな測定誤差となることが示される。

【００２１】 劣化試料の測定 今度は、水トリー劣化させたＸＬＰＥシートについて同
様の測定を試みた。この測定は先のものと同一サイズの
ＸＬＰＥシートを水トリー劣化させたものを被測定試料
Ｃx として、損失電流の測定を行ったものである。 tan
δの測定結果は０．３５４％であり、未劣化品と比較し
て１桁以上大きな値を示している（未劣化品は０．０２
８２％）。静電容量Ｃは１１４ｐＦであり、これについ
ては未劣化品と殆ど変化がなかった（未劣化品は１１７
ｐＦ）。まず、先に用いた高調波歪みの極めて少ない電
圧波形（５ｋＶ）により損失電流の測定を行った。その
結果、図５に示す結果が得られた。図５には図４と同
様、電源高調波により損失電流中に生ずる高調波電流理
論値、および、実測の高調波電流値をあわせて示してい
る。上記理論値以上の測定値は絶縁体の劣化に起因する
高調波成分が現れていることになる。

【００２２】図５から未劣化品では観測されることがな
かった損失電流の高調波成分も現れていることがわか
る。これは水トリー劣化したことによる劣化信号が検出
されたものである。ついで、この劣化した試料につい
て、先の高調波成分が重畳している電圧波形（５ｋＶ）
により損失電流の測定を行った。その結果、図６に示す
結果が得られた。図６には図４、図５と同様、電源高調
波により損失電流中に生ずる高調波電流理論値、およ
び、実測の高調波電流値をあわせて示している。図６か
ら明らかなように、劣化により発生した高調波成分と、
電源電圧に重畳した高調波成分に基づいて発生した成分
が混ざり合い、何を測定しているのかわからない結果と
なっている。

【００２３】(b) 本実施例による損失電流の測定 未劣化試料の損失電流の測定 上記(a) の従来方法で用いたものと同一の劣化してい
ないＸＬＰＥシートを被測定試料Ｃx として、図１に示
した本実施例により損失電流の測定を行った。電源電圧
としては、上記(a) の従来方法で用いた高調波成分が重
畳している波形のものを使用した。印加電圧は上記(a)
と同様５ｋＶである。上記(a) の従来方法と同一の試料
であるため、 tanδおよび静電容量Ｃの測定値は同一で
あった。また、図１に示すように試料Ｃx に並列に例え
ば前記図２に示したＣＲ形分圧器ＤＩＶを接続し、波形
解析用コンピュータ３により印加電圧波形のＦＦＴ解析
を行った。

【００２４】図８は上記波形解析用コンピュータ３によ
り行ったＦＦＴ解析処理を示す図である。すなわち、分
圧器ＤＩＶの測定電圧波形を、同図に示すように、アナ
ログ／デジタル変換器３ａによりＡ／Ｄ変換し、これを
ＦＦＴ処理手段３ｂによりＦＦＴ処理した。ＦＦＴ処理
の結果、各高調波の成分が分離される。また、上記Ａ／
Ｄ変換を行う際には、原波形のサンプリングを行うが、
この測定例ではサンプリング周波数として２０００Ｈｚ
を採用した。先の(a) の従来方法で述べたように、この
測定では第１０次高調波までを解析することとしたた
め、標本化定理によると１０００Ｈｚのサンプリングを
行えば充分である。そこで、この２倍の周期まで考慮し
ておけば十二分であると判断した。解析の対象とすべき
高調波は、最低でも第３次以上が必要であり、上限は第
２０次までを考慮すれば必要十分である。したがって、
Ａ／Ｄ変換の際のサンプリングレートとしては最低で３
００Ｈｚ（５０Ｈｚの第３次高調波の２倍）、最大でも
２４００Ｈｚ（５０Ｈｚの第２０次高調波の２倍）とす
れば問題がないことが種々の高調波の解析から明らかと
なった。

【００２５】さて、Ａ／Ｄ変換され、ＦＦＴ処理された
電圧波形は、各周波数成分に分解され、あわせて基本波
の位相に対する各周波数成分の位相のずれも同時に測定
できた。一方、前記図１に示したブリッジ２により tan
δおよび静電容量Ｃの値を測定し、図８の演算手段３ｃ
により、基本波および各高調波（第２高調波以上）に対
して、先に記した式（２）によって、高調波が電圧波形
に重畳していることにより発生する理論値を考慮した電
圧波形を計算した。これは、各高調波毎のサンプリング
タイミングにおけるデジタルデータに式（２）の右辺に
示した各係数を基本波および各高調波に乗じることによ
り得た。

【００２６】次に、各サンプリングタイミングにおける
前述の計算により得た各高調波毎の数値を加算手段３ｄ
により加算し、これを標本化定理に基づいてデジタル／
アナログ変換器３ｅによりＤ／Ａ変換するすることによ
り式（２）の右辺に相当する電流波形を求めた。この波
形を図１に示した差動増幅器４によりブリッジ２の測定
電流Ｉから差し引き、増幅して測定出力を得た。以上の
ようにして得た波形のＦＦＴ処理を行ったところ、第２
次以上の高調波は基本波に対して１％以下となり、あわ
せて測定された基本波損失電流は４９．７ｎＡと求めら
れた。理論値と比較しても良い一致を見ており、本発明
の効果が確認された。

【００２７】 次に、前記(a) の比較例で用いたもの
と同一サイズのＸＬＰＥシートを水トリー劣化させたも
のを被測定試料Ｃx として、本実施例により損失電流の
測定を行った。tanδおよび静電容量Ｃの測定値は前述
の(a) と同一であり、電源電圧は上記と同じ高調波
成分が重畳した波形のものを用いた。印加電圧は上記
と同様５ｋＶである。測定の要領も上記と同様であ
り、その結果、図７に示す測定結果を得た。この結果
は、前記した図５に示した歪みのない電圧波形で測定し
た結果と良く一致しており、本実施例により電源高調波
の影響が除去されていることがわかる。同時にこのよう
な測定により、高調波成分が重畳した電圧波形において
も、初めて正確に劣化に起因する損失電流の高調波成分
を検出することができることが立証された。

【００２８】（２）第２の実施例 図９は本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付
されており、１’は電源であり、電源１’としては、第
１の実施例と同様、高調波成分を含む電源を使用するこ
とができる。Ｃx は被測定試料、Ｃs は測定のための無
損失標準コンデンサであり、前述したように被測定試料
Ｃx 、無損失標準コンデンサＣs の一端が上記電源１’
に接続され、他端がブリッジ２に接続されている。３１
は波形解析用コンピュータであり、波形解析用コンピュ
ータ３１には、上記ブリッジ２により測定された、基本
波に対する tanδ、静電容量Ｃ、標準コンデンサＣs に
流れる電流Ｉs およびブリッジ２の測定電流Ｉ（試料Ｃ
x に流れる電流から電圧基本波の位相に対して９０°進
んだ電流を除去した電流信号）が取り込まれる。

【００２９】波形解析用コンピュータ３１は、上記電流
ＩをＡ／Ｄ変換したのち、ＦＦＴ処理を行い、基本波お
よび各高調波成分に分離した後、基本波および各高調波
成分を加算して、波形解析用コンピュータ３１の内部で
電流Ｉを復元する。また、標準コンデンサＣs に流れる
電流Ｉs をＡ／Ｄ変換した後、ＦＦＴ処理を行い、基本
波および各高調波成分に分離し、それぞれに１／ｎωＣ
s （ｎ＝１，２，…）を乗じ、位相を９０°遅らせるこ
とで電源電圧Ｖの基本波および各高調波成分を復元す
る。なお、上記ｎは高調波次数、ωは基本波の角速度、
Ｃs は標準コンデンサの静電容量である。そして、上記
電源電圧Ｖの基本波および各高調波成分と上記 tanδ、
静電容量Ｃにより前記式（２）の右辺を求め、これを波
形解析用コンピュータ２の内部で上記電流Ｉより差し引
くことにより目的とする試料絶縁体の損失電流（劣化に
起因した高調波成分を含む）を求める。

【００３０】次に従来法と本実施例による損失電流の測
定の比較例について説明する。測定試料は、第１の実施
例で用いたものと同一のものを使用した。 (a) 高調波成分を殆ど含まない電源電圧を用いた場合の
従来法と本実施例の測定値の比較 高調波成分を殆ど含まない電源電圧を用いた場合の
従来方法の測定結果 これは図５に示した第１の実施例（ａ）の測定結果と
同一であった。 高調波成分を殆ど含まない電源電圧を用いた場合の
本実施例の測定結果 次に、上記と同じ水トリー劣化したＸＬＰＥシートを被
測定試料Ｃx として、本実施例の方法により損失電流を
測定した。 tanδ、静電容量Ｃの値とも上記と同様で
ある。また、印加電圧としては上記と同様、高調波成
分を殆ど含まない５ｋＶ／５０Ｈｚの商用周波電圧を用
いた。 本実施例では、図９に示したように、 tanδ、静電容量
Ｃ、標準コンデンサＣs に流れる電流Ｉs およびブリッ
ジ２の測定電流Ｉを波形解析用コンピュータ３１に取り
込み解析を行った。

【００３１】図１０は上記波形解析用コンピュータ３１
により行ったＦＦＴ解析処理を示す図である。すなわ
ち、波形解析用コンピュータ３１に標準コンデンサＣs
に流れる電流信号Ｉs 、および、ブリッジ２の測定電流
Ｉを取り込み、アナログ／デジタル変換器３１ａ，３１
ｆによりＡ／Ｄ変換し、この離散数値をＦＦＴ処理手段
３１ｂ，３１ｇによりＦＦＴ処理し、第１０次高調波ま
での各高調波成分に分離した。

【００３２】なお、上記Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波
数は第１の実施例と同様、２０００Ｈｚとした。また、
解析範囲を上記のように第１０次高調波（〜５００Ｈ
ｚ）までとしたのは、前述したように、電源電圧波形に
含まれる高調波を見ると第１０次高調波の値が十分小さ
く、これを越える高調波の測定自身が実用上あまり意味
を持たないためである。上記のようにして得た標準コン
デンサＣs の電流Ｉs の各高調波成分にそれぞれ１／ｎ
ωＣs （ｎ＝１，２，…）を乗じ、９０°位相を遅らせ
ることで、電源電圧波形の各高調波成分を求めた。そし
て、被測定試料の静電容量Ｃ、 tanδを用いて、演算手
段３１ｃにより前記式（２）の右辺の各項を計算し、加
算手段３１ｄにより各高調波成分を加算した。

【００３３】一方、ブリッジ測定電流ＩをＦＦＴ処理し
て得た各高調波成分を加算手段３１ｈにより加算してブ
リッジ測定電流Ｉを復元し、減算手段３１ｅにより、ブ
リッジ測定電流Ｉと、前記式（２）の右辺の差を求めて
被測定試料の劣化に起因する損失電流を求めた。上記の
ようにして測定した損失電流の基本波に対する各高調波
成分の割合を％表示すると図１１に示す結果（図１１に
おける本発明品測定値）を得た。図１１には図５に示し
た電流測定値を本実施例測定値と対比させるために示し
た。この値と本実施例の測定値はほぼ一致していること
がわかる。

【００３４】(b) 高調波成分を含んだ電源電圧を用いた
場合の従来法と本実施例の測定値の比較 高調波を含む電源電圧を用いた場合の従来方法の測
定結果 上記(a) と同じ水トリー劣化したＸＬＰＥシートを被測
定試料Ｃx として、従来方法により損失電流を測定し
た。印加電圧としては高調波成分を含んだ５ｋＶ／５０
Ｈｚの商用周波電圧を用いた。図１２にその測定結果を
示す。 tanδ、静電容量Ｃの値、損失電流の基本波成分
の値は、上記(a) の理想電源を用いた場合と同等であっ
たが、従来方法においては、基本波成分に対する高調波
成分の割合が理想電源を用いた場合と較べて軒並み増加
している。

【００３５】 高調波を含む電源電圧を用いた場合の
本実施例の測定結果 上記(a) と同じ水トリー劣化したＸＬＰＥシートを被測
定試料Ｃx として、本実施例により損失電流を測定し
た。印加電圧としては上記と同様、高調波成分を含ん
だ５ｋＶ／５０Ｈｚの商用周波電圧を用いた。本実施例
においては、図１２に示すように、 tanδ、静電容量Ｃ
の値、損失電流の基本波成分の値は、もちろん図５に示
した理想電源を用いた場合と同等であり、かつ、基本波
成分に対する高調波成分の割合も電源高調波の影響を受
けることなく、理想電源とほぼ同じ値を測定できた。

【００３６】以上のように、従来方法では電源電圧の高
調波による誤差のため測定値が理想電源を用いた場合と
比較して、すべて大きめの値となり正確な測定ができて
いない。これに対し、本実施例では、電源電圧に高調波
が含まれていても理想電源を用いた場合の測定結果とほ
ぼ一致した結果が得られ、電源電圧の含まれる高調波成
分による誤差の影響を除去できることが確認できた。な
お、以上の説明では、劣化した絶縁体の等価回路とし
て、図２に示すＣＲ直列回路に基づく計算を行ったが、
実際の計算ではＣＲの並列回路を或いはこれらの複合し
た回路など、実際の劣化形態を考慮して適宜の等価回路
を用いて前記式（２）に相当する高調波成分の補正を行
うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
試料絶縁体に流れる電流波形から基本波電圧位相に対し
て９０°進んだ基本波電流成分を除去した第１の電流波
形を測定し、試料絶縁体に印加される電圧波形Ｖと、試
料絶縁体の静電容量Ｃと、誘電正接 tanδより、上記電
圧波形を試料絶縁体に印加した際に試料絶縁体に流れる
電流波形から、基本波電圧位相に対して９０°進んだ基
本波電流成分を除去した第２の電流波形を算出し、上記
第１の電流波形から、第２の電流波形を差し引くことに
より試料絶縁体に流れる損失電流を求めているので、以
下の効果を得ることができる。

【００３８】（１）電源に高調波成分が重畳している場
合であっても、その影響を取り除き基本波に対する損失
電流成分を正確に測定することができる。 （２）劣化した試料のように、その非線形特性によって
理論値以上に高調波成分が発生する場合、印加電圧に高
調波が重畳していても、試料の劣化に起因する成分のみ
を取り出すことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】絶縁体の等価回路の一例を示す図である。

【図３】ＣＲ形分圧器の一例を示す図である。

【図４】従来方法による測定値を示す図（その１）であ
る。

【図５】従来方法による測定値を示す図（その２）であ
る。

【図６】従来方法による測定値を示す図（その３）であ
る。

【図７】本発明の第１の実施例による測定値を示す図で
ある。

【図８】波形解析用コンピュータ３により行ったＦＦＴ
解析処理を示す図である。

【図９】本発明の第２の実施例のブロック図である。

【図１０】波形解析用コンピュータ３１により行ったＦ
ＦＴ解析処理を示す図である。

【図１１】従来方法と第２の実施例による測定値を示す
図（その１）である。

【図１２】従来方法と第２の実施例による測定値を示す
図（その２）である。

【図１３】従来の絶縁体の損失電流の測定方法を示す図
である。

【図１４】電流比較型損失電流ブリッジの構成の一例を
示す図である。

【符号の説明】

１，１’ 電源 ２ 電流比較型損失電流ブリッジ ３，３１ 波形解析用コンピュータ ４ 差動増幅器 Ｃs 標準コンデンサ Ｃx 試料 ＤＩＶ 分圧器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料絶縁体に流れる電流波形から基本波
   電圧位相に対して９０°進んだ基本波電流成分を除去し
   た第１の電流波形を測定するとともに、試料絶縁体の静
   電容量Ｃと、基本波に対する誘電正接 tanδを測定し、 また、上記試料絶縁体に並列に接続した分圧器により、
   試料絶縁体に印加される電圧波形Ｖを測定し、 上記電圧波形Ｖと、静電容量Ｃと、誘電正接 tanδよ
   り、上記電圧波形を試料絶縁体に印加した際に試料絶縁
   体に流れる電流波形から基本波電圧位相に対して９０°
   進んだ基本波電流成分を除去した第２の電流波形を算出
   し、 上記第１の電流波形から、第２の電流波形を差し引くこ
   とにより試料絶縁体に流れる損失電流を求めることを特
   徴とする絶縁体の損失電流測定方法。
2. 【請求項２】 試料絶縁体に流れる電流波形から基本波
   電圧位相に対して９０°進んだ基本波電流成分を除去し
   た第１の電流波形を測定するとともに、試料絶縁体の静
   電容量Ｃと、基本波に対する誘電正接 tanδを測定し、 また、上記試料絶縁体に並列に配置された無損失標準コ
   ンデンサに流れる電流を測定し、 上記無損失標準コンデンサに流れる電流から求めた試料
   絶縁体に印加される電圧波形と、静電容量Ｃと、誘電正
   接 tanδより、上記電圧波形が試料絶縁体に印加された
   際に試料絶縁体に流れる電流波形から基本波電圧位相に
   対して９０°進んだ基本波電流成分を除去した第２の電
   流波形を算出し、 上記第１の電流波形から、第２の電流波形を差し引くこ
   とにより試料絶縁体に流れる損失電流を求めることを特
   徴とする絶縁体の損失電流測定方法。