JPH10177014A - ケーブルの劣化診断方法 - Google Patents
ケーブルの劣化診断方法Info
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- JPH10177014A JPH10177014A JP8336186A JP33618696A JPH10177014A JP H10177014 A JPH10177014 A JP H10177014A JP 8336186 A JP8336186 A JP 8336186A JP 33618696 A JP33618696 A JP 33618696A JP H10177014 A JPH10177014 A JP H10177014A
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- Pending
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Abstract
を非破壊的に精度よく検知することのできるケーブルの
劣化診断方法を提供する。 【解決手段】 超音波測定器を用い、その送波器及び受
波器をケーブルの任意の直径の両端に相対向して当接
し、超音波を前記直径によって2等分されるケーブルシ
ース中に分かれて伝搬させ、その伝搬時間を測定し、同
一種類のケーブルのオリジナルの前記伝搬時間と比較す
ることにより、その変化の程度から、ケーブルの劣化程
度を判定するケーブルの劣化診断方法。
Description
ーブルのシース及び絶縁体等の被覆材の劣化程度を診断
する方法に関し、特にケーブルの一部をサンプリングに
より破壊することなく非破壊的に検知するための劣化診
断方法に関するものである。
程度を、非破壊的に診断する方法として、高圧ケーブル
では直流漏れ電流試験、誘電正接試験等の電気的診断方
法が採用されているが、低圧ケーブルでは、遮蔽層とし
ての銅テープが巻き付けられていないため、このような
診断方法を適用することができない。このため、メガー
による絶縁抵抗の測定は行われているが、この方法だけ
では、ケーブル被覆材の様々な要因による電気的性質、
機械的性質などの経年的な劣化を検知することができな
いため、結局布設ケーブルを撤去し、ケーブルから被覆
材を破壊的に採取し、その伸び等を測定して、劣化程度
を判定せざるを得ないという問題があった。
波測定器を用いてケーブルのシースの劣化程度を診断す
る方法が提案されている(例えば、特開平7−3573
3号参照)。この方法は、図5に示すように、超音波測
定器として、超音波厚さ計M2 を用い、その送波器S2
から単心ケーブル20の導体21に向けて超音波を送信
し、被覆材22中を伝搬して被覆材内面I1 で反射した
超音波を受波器R2 で受信するまでの伝搬時間と被覆材
22の厚さとから、超音波の被覆材中の伝搬速度を求
め、オリジナルの(健全時の)それと比較することによ
り被覆材22の劣化の程度を判定する方法である(以下
この方法を「反射法」という)。この反射法では伝搬距
離が短いため、健全時と劣化時の伝搬時間の変化の絶対
値が小さく、測定値のバラツキが大きくなる。測定精度
をよくするためには、直進性のよい高周波(1MHz以
上)の超音波、従って波長の短い超音波を用いなければ
ならないが、波長の短い超音波は、減衰が大きくなるた
め、大きい超音波出力が必要となり、測定装置(超音波
厚さ計)が高価なものになるという問題がある。さら
に、測定対象が単心ケーブルのように被覆材内部が導体
のように均一な材質の充実体のものに限られる。理由
は、多心ケーブルのようにシース内部の境界面に線心や
介在や空間など、材質の異なるものがあると、測定場所
によって反射率や反射角度が異なり測定値のバラツキが
さらに大きくなり、また測定ができなかったりするから
である。
1 の送波器S1 及び受波器R1 を2心ケーブル10の外
周の長さ方向に比較的長い距離(例えば5cm)の区間
d1の両端に当接し、比較的低い周波数(50KHz〜
100KHz)の超音波を伝搬させて伝搬時間を測定し
たところ、同一箇所の測定に関してはバラツキはなくな
ったが、同じ距離の別の区間d2 ,d3 ・・・について
測定すると後述するように伝搬時間がばらつくことが分
かった。その原因を探究するため、シースの破断伸びの
試験をおこなったところ、各区間とも同一の値を示した
から、材質のバラツキによるものではないことが明らか
である。送波器S1 及び受波器R1 がケーブル10の外
周の長さ方向に比較的長い距離を隔てて設けられている
ため、送波器S1 から送波された超音波のうち、受波器
R1 に達する超音波はシース内部すなわちコア内を通る
割合が多く、このコア内の線心や介在等の配置が長さ方
向に変化するためであると思われる。
解決するためになされたもので、請求項1記載の発明
は、ケーブルの被覆材の劣化診断を行うにあたり、破壊
的な試料の採取を行うことなく、布設状態のままケーブ
ルの被覆材の劣化程度を非破壊的に精度よく検知するこ
とのできる劣化診断方法を提供することを課題とする。
明の目的に加えて、より安価で、より精度の高いケーブ
ルの劣化診断方法の提供を課題とする。
請求項1記載のケーブルの劣化診断方法は、超音波測定
器を用い、その送波器及び受波器をケーブル外周上の2
点に当接してケーブル被覆材中に超音波を伝搬させ、前
記2点間の超音波伝搬時間を測定し、同一種類のケーブ
ルのオリジナルの前記伝搬時間と比較して、その変化の
程度から、ケーブルの劣化程度を判定するケーブルの劣
化診断方法であって、前記送波器及び受波器は、前記ケ
ーブルの任意の直径の両端に相対向して当接し、前記超
音波を前記直径によって2等分されるケーブルシース中
に分かれて伝搬させ、その伝搬時間を測定することを特
徴とする。
ーブルの劣化診断方法において、前記超音波の周波数
が、30KHz以上1000KHz以下であることを特
徴とする。
て、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施
の形態を説明するための摸式図である。図1において、
符号10は劣化診断をしようとするケーブルであり、M
1 は劣化診断をするために用いる超音波測定器であり、
その本体M10と送波器S1 及び受波器R1 からなる。ケ
ーブル10は、導体11aに絶縁体11bを被覆した線
心11と、導体12aに絶縁体12bを被覆した線心1
2とを介在13とともに撚り合わせた上にシース14を
被覆したものである。また、超音波測定器M1 は図6の
それと同じであり、送波器S1 を駆動する送信機1、受
波器R1 によって受信された超音波信号を検知し増幅す
る超音波受信機2、超音波送信機1と基準クロック発生
器4を起動する同期信号発生器3、受信機2からの信号
と基準クロック発生器4からの基準信号を受信し、送信
から受信までの超音波の伝搬時間を計測するカウンタ
5、カウンタ5の計数値を読み取り、予め記憶させたオ
リジナルの(健全時の)計数値と比較して、その比率な
どを算出するコンピュータ6及びコンピュータ6の演算
値を表示する表示器7からなる。
ーブル10の劣化程度を診断する本発明のケーブルの劣
化診断方法について説明する。超音波測定器M1 の図示
しない電源をオンすると、超音波送信機1により駆動さ
れた送波器S1 から発信される超音波Wは、その周波数
を適宜に選択することにより、その大半がケーブルのシ
ース14内を二つの波W1 及びW2 に分かれて伝搬し、
再び合流して受波器R1 によって受信される。受信され
た超音波は超音波受信機2によって検出され、増幅され
て、カウンタ5に送られる。同期信号発生器3によっ
て、超音波送信機1と同時に起動された基準クロック発
生器4からの出力パルスは、カウンタ5によって計数さ
れるが、超音波受信機2からの信号によって計数を停止
する。このカウンタ5によって計数されたパルス数から
超音波の伝搬時間TX が分かる。コンピュータ6内のR
AMには、予め同一種類のケーブルの超音波伝搬時間と
シース材の伸びとの関係式が記憶されている。例えば、
ある種類のケーブルについて、老化試験機によって老化
させた数点のサンプルについて、上記の方法で、超音波
の伝搬時間を測定し、且つそのシースをサンプリングし
ておこなった破断伸びの値との関係をプロットしたと
き、図2の直線αが得られたものとする。老化させる前
のサンプルA1 の伸びがE1 =360%、そのときの超
音波の伝播時間T1 =32μsec、伸びがゼロになっ
たときの超音波の伝播時間が20μsecであったとす
ると、直線αは、 EX =30TX −600 で表される。
された超音波伝搬時間TX をコンピュータ6が読み取
り、コンピュータ内のROM又はRAMに記憶させたプ
ログラム又は計算式やテーブルによって、式による演
算をおこなうようにしておけば、超音波の伝播時間TX
の値から、シースの伸びの値EX が計算されることにな
る。そして、劣化の程度が伸びの低下の程度E1 −EX
で代表されるものとすると、 E1 −EX =30(T1 −TX ) であるから、伸びの低下の程度E1 −EX は、超音波の
伝播時間の変化の程度であるT1 −TX から求められる
ことになる。また、伸びの低下率をδX とすると、 δX =〔(E1 −EX )/E1 〕×100% =〔30(T1 −TX )/(30T1 −600)〕×100% で表される。この式、式の演算もコンピュータによ
って自動的に行われるようにしておき、その計算結果で
ある上記伸びの低下率δX 及び必要に応じてその計算過
程の数値が表示器7に表示されるようにしておけば、超
音波伝播時間の変化の程度から、劣化の程度が分かるわ
けである。
あるが、予めシース14の伸びを測定するのと並行し
て、絶縁体11b,12bの伸びを測定し、その相関性
を求めておけば、上記方法でシース14の劣化程度が分
かれば、絶縁体11b,12bの劣化程度も推定するこ
とができ、従って、ケーブルを布設した状態のままで非
破壊的にケーブル被覆材の劣化の程度を測定することが
できる。また、以上の説明では、劣化を示す特性を伸び
としたが、必要に応じて、その他の特性を選ぶことがで
きる。要は、その特性値の変化と超音波伝播時間との関
係を予め求めておけばよいわけである。
効性を実証するため、ケーブル試料について、超音波の
伝搬時間を測定し、且つそのシースをサンプリングして
その伸びを測定した結果について説明する。試料に用い
た特殊耐熱ビニル絶縁特殊耐熱ビニルシースケーブル
(以下「SHVVケーブル」という)の構造を表1に示
す。
て、A1 :熱老化しないもの、A2 :130℃で40日
加熱したもの、A3 :130℃で80日加熱したもの及
びA4:130℃で120日加熱したもの、計4種類を
準備した。これらの試料について、超音波の伝搬時間T
X とシースの伸びEX を測定した結果を図3に示す。超
音波の周波数は50KHzとし、シースの伸びは、JI
SC 3005「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方
法」によって測定した。この結果から、超音波の伝搬時
間TX とシースの伸びEX とは偏差の少ない直線関係に
あることがわかった。
ルにしてコンピュータ6内のRAMに記憶させておけ
ば、前記のとおり、対象ケーブルの超音波伝搬時間TX
を測定し、コンピュータ6内のRAMに記憶された数式
又はテーブルから、そのケーブルのシースの伸びEX が
求められる。直線a,b,c,d,e,fはそれぞれ欄
外に示した線心数と導体断面積を有するSHVVケーブ
ルを示す。直線cと直線dは重なっているが、これは表
1から明らかなようにシース厚さ及び外径が等しいこと
による。また、このことは、コアの線心数や導体の断面
積が異なっても、超音波の伝搬時間に影響しないことを
示しており、超音波が送波器S1 からシースを通って受
波器R1 に伝搬していることを示すものである。さら
に、図1では、送波器S1 と受波器R1 を線心の中心を
結ぶ直径と直角方向の直径の両端に当接しているが、線
心の中心を結ぶ直径の両端に当接しても、その他の直径
の両端に当接しても超音波の伝搬時間は同じであった。
このことからも、超音波の伝搬時間TX はシース内の構
成に左右されないことが分かる。
ラメータとしてまとめなおし、ケーブル外径DX と超音
波の伝搬時間TX との関係を示したものである。この図
から明らかなように、ケーブル外径DX が小さくなるほ
ど劣化の程度を示す超音波の伝搬時間TX が小さくな
り、その差も小さくなるが、図3に関して説明したよう
に、超音波伝搬時間とシースの伸びとは偏差の少ない直
線関係にあるため、式乃至から伸びの変化を十分な
精度で検知することができる。このように本発明の診断
方法によれば、超音波がシース14内を伝搬し、その距
離が十分あるので、反射法のように誤差を生じない。但
し、超音波の周波数が1000KHzを超えると、超音
波はコア内を直進するので、その伝搬時間は、シースの
劣化程度を反映しない。また、30KHz未満であると
超音波が広範囲に拡散するので、やはりシースの劣化度
を反映しなくなる。したがって、超音波の周波数は、3
0KHz以上1000KHz以下とするのが好ましく、
さらに測定精度をよくするためには、50KHz以上1
00KHz以下とするのが好ましい。
波器S1 及び受波器R1 をケーブル外周の長さ方向の2
点間に当接して超音波を伝搬させる方法(以下「長さ
法」という)についても試してみた。超音波測定器M1
は、図1のものと同じものを用いたので、その説明を省
略する。ケーブル10としては、SHVVケーブル2×
38mm2 (ケーブルe)及び同じく2×60mm
2 (ケーブルf)を対象とした。撚り合わせピッチL
は、ケーブルeは319mm,ケーブルfは381mm
であった。送波器S1 と受波器R1 の位置を区間d1 、
d2 、d3 と変えて測定した結果を表2に示す。なお、
区間d1 、d2 、d3 の距離はいずれも5cmとした。
定する区間によって超音波伝播時間が異なるが、これに
対し、本発明の劣化診断方法によれば、先に述べたとお
り同一断面のどの直径間について測定しても、また別の
断面について測定してもその伝搬時間TX はケーブルシ
ースの材質、外径、厚さと劣化の程度によってのみ変化
し、その他の要因によるバラツキなかった。
いておこなったが、超音波を伝搬する各種の有機被覆材
料、例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、クロロプレン
ゴム、ポリクロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレ
ンプロピレンゴム、シリコンゴム等の被覆材にも適用で
きることはいうまでもない。
超音波測定器を用い、その送波器及び受波器を、ケーブ
ルの任意の直径の両端に相対向して当接し、超音波をケ
ーブルシース中に伝搬させるので、伝搬経路が比較的長
く、シースの劣化による伝搬時間の変化を非破壊的に精
度よく検知することができるという効果を奏する。
明の効果に加えて、超音波の周波数が30〜1000K
Hzであるから、直進性が小さく、且つあまり拡散もし
ないので、丁度送波器からケーブルのシースの両側にわ
かれてシース中を伝搬し、受波器に達する。従って、ケ
ーブルの外径及びシースの厚さと材質が等しければ、伝
搬時間はコアの内容如何にかかわらず劣化の程度によっ
てのみ変化するので、ケーブルの劣化をより安価に且つ
より精度よく検知することができるという効果を奏す
る。
る。
伝搬時間の測定値と伸びの関係を説明する概念図であ
る。
伝搬時間の測定値と伸びの関係の実験データを示す図で
ある。
外径と超音波伝搬時間の測定値との関係の実験データを
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 超音波測定器を用い、その送波器及び受
波器をケーブル外周上の2点に当接してケーブル被覆材
中に超音波を伝搬させ、前記2点間の超音波伝搬時間を
測定し、同一種類のケーブルのオリジナルの前記伝搬時
間と比較して、その変化の程度から、ケーブルの劣化程
度を判定するケーブルの劣化診断方法であって、 前記送波器及び受波器は、前記ケーブルの任意の直径の
両端に相対向して当接し、前記超音波を前記直径によっ
て2等分されるケーブルシース中に分かれて伝搬させ、
その伝搬時間を測定することを特徴とするケーブルの劣
化診断方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のケーブルの劣化診断方法
において、 前記超音波の周波数が、30KHz以上1000KHz
以下であることを特徴とするケーブルの劣化診断方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8336186A JPH10177014A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | ケーブルの劣化診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8336186A JPH10177014A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | ケーブルの劣化診断方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10177014A true JPH10177014A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18296545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8336186A Pending JPH10177014A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | ケーブルの劣化診断方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10177014A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103995056A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-20 | 国核电站运行服务技术有限公司 | 电缆护套轴向声速测量夹具及装置 |
CN106950281A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-14 | 国网浙江省电力公司电力科学研究院 | 基于磁致式扭转波的高压电缆铝护套检测系统及检测方法 |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP8336186A patent/JPH10177014A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103995056A (zh) * | 2014-05-14 | 2014-08-20 | 国核电站运行服务技术有限公司 | 电缆护套轴向声速测量夹具及装置 |
CN106950281A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-14 | 国网浙江省电力公司电力科学研究院 | 基于磁致式扭转波的高压电缆铝护套检测系统及检测方法 |
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