JPS63281075A - 絶縁劣化関係量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 見胛立且枚 （産業上の利用分野） この発明は、ケーブル、電気機器（たとえば。

変圧器）等の絶縁抵抗、誘電正接、ケーブルの絶縁劣化
に基づく水トリー電流等の絶縁劣化関係量を、活線状態
すなわちケーブルに電力を供給している状態あるいは電
気機器に電源電力を供給している状態で、ＷＲ定するこ
とのできる絶縁劣化関係量測定装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来から、ケーブル、電気機器等の測定対象回路の絶縁
抵抗、誘電正接等の絶縁劣化関係量を測定する手段とし
ては、ケーブル、電気機器を無課電の状態として電力の
供給を停止し、交流又は直流の高電圧を測定対象回路に
印加し、その絶縁抵抗、誘電正接等の絶縁劣化関係量を
測定するようにしたものが知られている。

次に、活線状態で絶縁劣化関係量を測定する手段として
は、たとえば、Ｃｖケーブルの絶縁抵抗を活線状態で測
定するために、ＧＰＴ中性点に直流低電圧を重畳し、Ｃ
ｖケーブルの遮蔽鋼と大地との間の接地線に流れる直流
電流成分を測定し、絶縁劣化関係量としての絶縁抵抗を
測定するようにしたものがある。また、絶縁劣化関係量
としてのＣｖケーブルの水トリー電流を測定する絶縁劣
化関係量測定装置としては、交流電圧を印加して遮蔽鋼
と大地との間の接地線に流れる直流電流成分を検出して
測定するようにしたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、絶縁劣化関係量測定装置としては、Ｃｖケー
ブル、電気機器等を活線状態で測定できるようにするこ
とが望ましいのであるが、しかしながら、従来のＣｖケ
ーブルの絶縁抵抗を活線状態で測定するために、ＧＰＴ
中性点に直流低電圧を重畳し、Ｃｖケーブルの遮蔽鋼と
大地との間の接地線に流れる直流電流成分を測定し、絶
縁劣化関係量としての絶縁抵抗（シース抵抗）を測定す
るようにしたものでは、電池作用に基づく迷走電流、絶
縁劣化に基づく水トリー電流が生じていると。

ＧＰＴ中性点に印加された直流低電圧に基づく直流測定
電流にその電池作用に基づく迷走電流、絶縁劣化に基づ
く水トリー電流が重畳されるため、測定した絶縁抵抗値
に電池作用による迷走電流、水トリー電流に基づく誤差
が含まれる不具合がある。

また、絶縁劣化関係量としてのＣｖケーブルの水トリー
電流を測定するために、交流電圧を印加して遮蔽鋼と大
地との間の接地線に流れる直流電流成分を検出するもの
では、迷走電流があると以下に説明する不具合がある。

第１図、第２図に示すように、たとえば、Ｃｖケーブル
１は、導体２を内部半導体層３で被覆し、外部半導体層
４と内部半導体層３との間に絶縁体としての架橋ポリエ
チレン５を介在させ、外部半導体層４を遮蔽銅テープ６
により被覆してシールドし、その遮蔽鋼テープ６に押さ
え布７を巻き。

その押さえ布７を絶縁ビニールシース８により被覆して
形成されている。なお、Ｃｖケーブル１には第３図に示
すように遮蔽銅テープ６まで構成した構成体を３個設け
、その遮蔽鋼テープ６を互いに接触させてその３個の構
成体に押さえ布７を巻いて、その押さえ布７を絶縁ビニ
ールシース８により被覆したＣ・Ｖケーブルである。ま
た、いわゆるトリプレックス形のＣｖケーブル（ＣＶ　
Ｔ）もある、符号９は介在物である。

このＣＶケーブル１はそれが絶縁劣化すると、第４図に
示すように水トリー電流工、が発生する。

この第４図に示す例は、遮蔽鋼テープ６の側が＋電位、
導体２の側が一電位である。また、逆の電位の場合もあ
る。この水トリー電流工、を測定するために、第５図に
示すように、高圧配電線ｌＯに一側が接続されかつ他側
が負荷に接続されたＣｖケーブル１の他側の遮蔽鋼テー
プ６から接地線１１を引き出し、その接地、１ｉｌｌの
途中に絶縁劣化関係量としての水トリーな流工、を測定
するための測定器１２を接続する。この測定器１２は検
出抵抗１３とフィルタを有する増幅器１４および記録装
置１５とから概略構成される。

ところが、絶縁ビニールシース８と大地との間には電池
作用起電力ＥいＧＰＴ１６の接地線１７と大地との間に
は系統負荷のアンバランスによる商用周波起電力Ｅ　Ａ
ｍがあり、ＧＰＴ１６の接地部分には電池作用起電力Ｅ
、がある。この状態を等価回路で示したのが第６図であ
る。この第６図において、Ｒ５はＣｖケーブル１の架橋
ポリエチレン５を含む絶縁抵抗、Ｒ１は絶縁ビニールシ
ース８の部分のシース抵抗であり、起電力Ｅい絶縁抵抗
ＲＬと並列にコンデンサＣ５があると考えられ、電池作
用起電力Ｅいシース抵抗Ｒ，と並列にコンデンサＣ１が
あると考えられる。これらの起電力ＥいＥ、　、ＥＡ、
があると、迷走電流工い工６、交流電流工□が発生し、
迷走電流工い　工３が直流電流成分■として水トリー電
流工、と共に測定器１２に流れることになる。その第６
図に示す等価回路を直流電流成分工のみに着目して、書
き換えて表現した等価回路が第７図である。

その第７図には、直流電流成分としての迷走電流Ｉ、、
　　Ｉ、が水トリー電流■、と共に流れている状態が示
されている。この迷走電流Ｉい　工、は抵抗Ｒ，，Ｒ，
と電池作用起電力Ｅ、、Ｅ、によって定まるものである
が、迷走電流工、は測定器１２と大地との間の接地線１
１ａをＧＰＴ１６の接地線１７と共用化することにより
除去できる。そこで、迷走電流Ｉ、について考えると、
水トリー電流Ｉ、の起電力ＥＬは通常数１０ボルト程度
以下、電池作用起電力ＥいＲ６は０．５ボルト程度以下
である。また、絶縁抵抗Ｒ５は数十刃ＭΩ以下、シース
抵抗Ｒ１は通常絶縁抵抗より小さく、シース抵抗Ｒ１が
２００ＭΩ以上であると迷走電流■、は２．５ナノアン
ペア以下であり、これに対して劣化したケーブルでは水
トリー電流工、は数ナノアンペア程度以上あるので、通
常の条件下では迷走電流工、を考慮しなくともよいが、
シース抵抗Ｒ１は環境条件その他によって大きく変動し
、シース抵抗Ｒ１が２００ＭΩ以下になると相対的に迷
走電流工、の寄与する割合が大きくなって迷走電流工、
を測定しているのか水トリー電流工、を測定しているの
か識別できなくなる。このような場合、直流成分電流に
影響を受けることなくシース抵抗Ｒ１を測定することが
できれば、正確に水トリー電流ＩＬを測定できるので、
この観点からも測定対象回路に流れる直流成分電流に影
響を受けることなく絶縁劣化関係量としての絶縁抵抗（
シース抵抗も絶縁抵抗という意味で用いる）を測定でき
るようにすることが望ましい。なお、第５図において、
１８は電源、１９はＣ■ケーブル１の他方側の遮蔽銅テ
ープ６から引き出された接地線、２０は測定時に開放す
るスイッチである。

この発明は、上記の事情を考慮して為されたもので、そ
の目的とするところは、測定対象回路に直流電流成分が
流れている場合にも絶縁劣化に関係する絶縁劣化関係量
を測定することのできる絶縁劣化関係量測定装置を提供
することにある。

λ肌座青處 （問題点を解決するための手段） この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置は、上記の目的
を達成するために、絶縁劣化関係量が測定される測定対
象回路に低周波電圧を印加する低周波電圧印加部と、該
低周波電圧に基づいて前記測定対象回路を経由して流れ
る低周波電流を検出する低周波電流検出部と、前記低周
波電圧印加部に同期して前記低周波電流と同位相でかつ
絶縁抵抗に寄与しない低周波無効電流を発生する低周波
無効電流発生部と、前記低周波電流と前記無効電流とが
入力され、該低周波電流と前記無効電流とを重畳して差
分を検出し、絶縁抵抗に寄与する有効分電流を取り出す
ために前記低周波電流が最小となるように前記低周波無
効電流発生部を制御すると共に、前記有効分電流を絶縁
抵抗演算部に向かって出力する差動回路部と、前記絶縁
抵抗演算部の出力に基づいて絶縁抵抗を記録する記録部
と。

前記測定対象回路に流れる直流成分電流を検出する直流
成分電流検出部と、該直流成分電流を記録する記録部と
を有する構成としたのである。

（実施例） 以下、この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置の第１実
施例を第８図〜第１１図を参照しつつ説明する。

第８図、第９図において、３０は絶縁劣化関係量が測定
される測定対象回路である。この測定対象回路３０は、
ここではＣ■ケーブル１であるが、変圧器その他の電気
機器でも構わない。３１はこの測定対象回路３０の絶縁
劣化関係量を測定する絶縁劣化関係量測定装置である。

絶縁劣化関係量測定装置３１は、測定対象回路３０が活
線状態である場合にあっても測定できるもので、絶縁劣
化関係量測定装置３１は低周波電圧印加部３２．低周波
電流検出部３３、低周波無効電流発生部３４、差動回路
部３５．絶縁抵抗演算部３６、絶縁抵抗記録部３７．誘
電正接演算部３８、誘電正接記録部３９、直流電流成分
検出部４０、直流成分記録部４１を有する。

低周波電圧印加部３２は低周波電圧としての正弦波電圧
を測定対象回路３０に印加する機能を有する。

測定対象回路３０に正弦波電圧■、が印加されるとその
測定対象回路３０を経由して低周波電流としての正弦波
電流Ｉ、が流れる。この正弦波電流■２は第１０図、第
１１図に示すように絶縁抵抗ＲいＲ５に寄与する有効分
電流Ｎｕと＃！縁低抵抗寄与しない無効分電流Ｉｓとか
らなる。低周波電流検出部３３は抵抗Ｒ２とアンプ４２
とフィルター４３とから概略構成され、正弦波電流工、
を検出する機能を有する。

アンプ４２には正弦波電流工、に基づいて、正弦波電流
Ｉ、に対応する電圧Ｖ？Ｉが入力され、アンプ４２はそ
の電圧Ｖ、Ｉをβ倍に増幅してフィルター４３にβｖ７
′の電圧を出力し、フィルター４３は直流分電圧βｖ７
を後述する差動増Ｍ＃Ｉに向かって出力する。低周波無
効電流発生部３４は低周波電圧印加部３２に同期して正
弦波電流工、の打ち消し無効電流Ｉｓ’を発生する機能
を有する。その低周波無効電流発生部３４は抵抗ｒとコ
ンデンサＣとアンプ４４と利得制御回路４５とから概略
構成されている。アンプ４４には、無効分電流ｌ■に基
づいて検出電圧Ｖ、′が印加され、そのアンプ４４はそ
の検出電圧をα倍してαｖ６′の電圧を利得制御回路４
５に出力する機能を有する。差動回路３５は差動増幅器
４６と絶縁抵抗演算°部３６の一部回路３６′とか。

ら構成されている。差動増幅器４６にはフィルター４３
の出力電圧βｖ７と利得制御回路４５の電圧αＶ。

とが入力され、その差分電圧Ｖ、を一部回路３６′を介
して絶縁抵抗演算部３６と誘電正接演算部３８とに出力
する機能を有する。

利得制御回路４５には、差分電圧Ｖ、の一部が帰還され
、差動回路３５は低周波電流と無効電流とが入力され、
低周波電流と無効分電流Ｉ■とを重畳して差分を検出し
、有効分電流Ｉｕを取り出すためにＶ、が最小となるよ
うに低周波無効電流発生部３４を制御すると共に、有効
分電流Ｉｕを少なくとも絶縁抵抗演算部３６に向かって
出力する機能を有する。この発明に係る絶縁劣化関係量
測定装置によれば、 有効分電流Ｉｕは、 無効分電流工■は。

絶縁抵抗ＲＬは、 絶縁抵抗演算部３６は絶縁抵抗値を演算し、その演算結
果を絶縁抵抗記録部３７に出力する機能を有し、誘電正
接演算部３８は誘電正接値を演算し、その演算結果を誘
電正接演算部３９に出力する機能を有する。また、直流
成分電流検出部４０は直流成分電流工を検出する機能を
有し、記録部４１はその直流成分電流Ｉを記録する機能
を有する。

なお、測定対象回路３０には低周波電圧を印加する前に
すでに低周波が流れていることも考えられるので、低周
波電圧印加前に有効分電流をあらかじめ測定し、その次
に低周波電圧を印加して有効分電流Ｉｕを測定してその
差分に基づいて絶縁抵抗値を決定するようにすることが
正確に絶縁抵抗を測定するうえで好ましい、また、低周
波の周波数が低ければ交流インピーダンスが大きくなる
ために、無効分電流Ｉｍが小さくなり、絶縁抵抗Ｒ５に
基づく有効分電流Ｉｕの大きさとの差が小さくなるので
、測定精度が向上するが、低周波の周波数としてはＩ　
Ｈｚ　＝ｌＧ）（ｚが望ましい、更に、この実施例では
、低周波として正弦波を用いたが。

三角波、矩形波を用いることもできる。

次に、この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置を用いて
のＣｖケーブル１のシース抵抗の測定結果と従来の絶縁
抵抗測定器による測定結果とを以下の表に示す。

なお、Ｃｖケーブル１の全長は４０メートル、断面積は
２２ｍｍ”であり、絶縁抵抗測定器には１０００ボルト
印加用のものを用い、シース抵抗を人為的に変化させな
がら測定した。また、単位はメグオームである。

（課電） 次に、この発明に係る第２実施例を説明する。

第１２図はこの発明に係る絶縁劣化関係量測定装置を用
いてＣｖケーブル１の接地線１１に流れる水トリー電流
工、と絶縁抵抗Ｒ１とを連続的に測定する場合の接続回
路図を示すもので、低周波電圧印加部３２のみをＧＰＴ
１６の接地線１７に設け、第８図に示す接続線５０を接
地線１７に接続し、残余の回路部３３．３４等を接地線
１１にそのまま接続しておき。

すなわち、Ｃｖケーブル１の遮蔽銅テープ６に接続して
おき、しかも烏用周波をバイパスさせかつ電池制御に基
づく迷走電流工、をカットするためのコンデンサＣ′を
接地線１７に介装する構成とし、このコンデンサＣ′を
介装することによって迷走電流１．をカットして水トリ
ー電流Ｉ、と絶縁抵抗ＲＬとを測定するようにしたもの
である。なお、絶縁抵抗Ｒ５のみの測定であれば、コン
デンサＣ′は不要である。

また、第１３図はＣｖケーブル１の絶縁抵抗Ｒ４と静電
容量Ｃ４とを同時に連続的に測定する例を示すもので、
ＧＰＴ１６の接地線１７にスイッチ５１を設け、スイッ
チ５１の高電位側から接続線５２を引き出すと共にスイ
ッチ５１の低電位側から接続線５３を引き出し、そのス
イッチ５１と並列にコンデンサＣ４，可変抵抗器Ｒいを
設け、接続線５２の途中には抵抗Ｒ１と低周波電圧印加
部３２とを接続し、その抵抗Ｒ１を接地線１１を介して
遮蔽銅テープ６に接続し、低周波電圧印加部３２と抵抗
Ｒユとの接続線５２の途中と接続線５３のとの間に可変
抵抗器Ｒ７を接続し、低周波電流検出部３３を接地線１
１と接続線５３とに接続して、第１４図に等価回路で示
すブリッジ回路を楕成し、低周波電流検出部３３の正弦
波電流工、がゼロとなるように調整する構成としたもの
で、ブリッジの平行条件により以下の式が成立する。

この式において、実部と虚部とが等しいとおくと、Ｃｖ
ケーブル１の絶縁抵抗Ｒい静電容量Ｃ５はそれぞれ以下
の式によって求められる。

Ｒ３僧 なお、可変抵抗器Ｒ３，可変抵抗器Ｒ４はたとえば抵抗
Ｒ工をＩＭΩ、コンデンサＣ４を５００μＦとし。

Ｒ１の変更範囲を２〜１０００Ω、Ｒ４の変更範囲を２
００Ω〜２００ＭΩとすると、絶縁抵抗Ｒ４は１００Ｍ
Ωからｌ０００００ＭΩ、静電容量Ｃ５は０．００１μ
Ｆ〜１μＦの範囲で測定できる。

以上、実施例について説明したが、第５図、第６図に示
す測定器１２の代りにこの発明に係る絶縁劣化関係量測
定装置３１を用いれば、直流成分電流工とシース抵抗Ｒ
１とを同時に測定でき、シース抵抗Ｒ１を人為的に変化
させれば、第１５図に示すように直流成分電流工とシー
ス抵抗Ｒ，との関係曲線を得ることができるので、シー
ス抵抗Ｒ，の増大側の極限として水トリー電流Ｉ、を推
定により求めることもできる。

月１１Ｉ弧展 この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置は１以上説明し
たように低周波用いるものであるから。

測定対象回路に直流成分電流が流れている場合にも絶縁
劣化に関係する絶縁劣化関係量を精度良く測定できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＣｖケーブルの断面図。 第２図はその側面図、第３図はこの発明に係るＣＶケー
ブルの断面図、第４図はこの発明に係る水トリー電流の
発生機構の説明図、第５図は従来の測定器のＣｖケーブ
ルへの接続図、第６図、第７図はその第５図に示す接続
図の等価回路、第８図はこの発明に係る絶縁劣化関係量
測定装置のブロック回路図、第９図はその絶縁劣化関係
量測定装置の要部回路図、第１θ図はその絶縁劣化関係
量測定装置の出力波形図、第１１図はその絶縁劣化関係
量測定装置の有効分電流、無効分電流、打ち消し無効分
電流の関係を示すベクトル図、第１２図はこの発明に係
る絶縁劣化関係量測定装置を用いて絶縁抵抗と水上り一
電流とを同時に測定する場合の回路接続図、第１３図は
この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置を用いて絶縁抵
抗と静電容量とを同時に測定する場合の接続図、第１４
図はその第１３図に示す接続図の等価回路、第１５図は
この発明に係る絶縁劣化関係量測定装置を用いてシース
抵抗と直流成分電流とを測定し、水トリー電流を推定し
て求めるための関係を示す関係曲線図である。 ３２・・・低周波印加部 ３３・・・低周波電流検出部 ３４・・・無効電流発生部 ３５・・・差動回路部 ３６・・・絶縁抵抗演算部 ３７・・・絶縁抵抗記録部 ４０・・・直流成分電流検出部 呂願人四国電力株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁劣化関係量が測定される測定対象回路に低周
   波電圧を印加する低周波電圧印加部と、該低周波電圧に
   基づいて前記測定対象回路を経由して流れる低周波電流
   を検出する低周波電流検出部と、前記低周波電圧印加部
   に同期して前記低周波電流と同位相でかつ絶縁抵抗に寄
   与しない低周波無効電流を発生する低周波無効電流発生
   部と、前記低周波電流と前記無効電流とが入力され、該
   低周波電流と前記無効電流とを重畳して差分を検出し、
   絶縁抵抗に寄与する有効分電流を取り出すためにに前記
   低周波電流が最小となるように前記低周波無効電流発生
   部を制御すると共に、前記有効分電流を絶縁抵抗演算部
   に向かって出力する差動回路部と、前記絶縁抵抗演算部
   の出力に基づいて絶縁抵抗を記録する記録部と、前記測
   定対象回路に流れる直流成分電流を検出する直流成分電
   流検出部と、該直流成分電流を記録する記録部とを有す
   ることを特徴とする絶縁劣化関係量測定装置。