(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶケーブルの劣化診断法であって、ＣＶケーブルに交流電圧を任意の位相で遮断する交流遮断波形を課電する前工程と、この前工程でＣＶケーブルの水トリー部に蓄積した電荷を放出させて残留電荷を測定する後工程とを備え、
上記前工程で課電する交流電圧の遮断する位相を変化させ、各遮断位相に対する残留電荷量を測定して遮断位相と残留電荷量との関係を求め、
その残留電荷量を微分して電流信号に変換した後に、当該電流信号の周波数解析により、前記電流信号中に含まれる高調波成分を取得し、診断を行う
ことを特徴とするＣＶケーブルの劣化診断方法。
【請求項２】
劣化診断に用いる前記高調波成分が、第３次高調波成分である
ことを特徴とする請求項１に記載のＣＶケーブルの劣化診断方法。
【請求項３】
高調波成分を取得した後の劣化診断は、第３次高調波成分の大きさおよびその電圧位相に対する位相差を用いて行われる
ことを特徴とする請求項２に記載のＣＶケーブルの劣化診断方法。
【請求項４】
請求項１に関わる劣化診断の実施の前あるいは後に、残留電荷測定を行い、残留電荷信号の電圧に対する成分を取得し、残留電荷法による劣化診断を行い、請求項１による劣化診断結果を合わせ、総合的に劣化診断結果を導き出す
ことを特徴とするＣＶケーブルの劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水トリー劣化したＣＶケーブルの絶縁劣化診断法に関し、ケーブル絶縁体の残存性能を非破壊的に診断し得る劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルの絶縁体に使用環境下において水分が浸入した場合、水分と電圧との作用により、絶縁体中に水トリーが発生する。水トリーは時間と共にその長さが伸展する。
水トリー内部は、低抵抗を有する水で充填されていることから、水トリーの発生および伸展は、絶縁体内において導電性異物として作用する結果を招き、電界の強調をもたらす。当該電界が絶縁破壊強度に達した場合には、絶縁体の絶縁破壊（全路破壊）となり、絶縁破壊事故となる。
この様な絶縁破壊事故を未然に防ぐためには、電力ケーブル絶縁体内に水トリーが発生しているか否か、あるいは水トリーは長いほど絶縁性能の低下の程度が高いことから、絶縁体内に発生している水トリーの長さがどの程度なのかを把握する診断手法による保全が重要である。
１１ｋＶ未満の電圧階級の電力ケーブルの場合、使用される電界強度が低く、かつ、水トリー自体もある程度の絶縁性能を有していることから、絶縁体中を水トリーが貫通する橋絡水トリーが発生しても、直ちに、絶縁破壊に至るというわけではない。このため、導体と絶縁層外周との間に直流電圧を課電し、絶縁体中を貫通している抵抗の低い水トリーを介して生じる漏れ電流を計測することにより、水トリーの存在の有無を判断でき、その簡便性から従来から用いられている。
【０００３】
一方、１１ｋＶ以上の特別高圧ケーブルにおいては、１１ｋＶ未満の電圧階級の電力ケーブルとは異なり、使用される電界強度が高いことから、発生した水トリーが絶縁体中を貫通する前に絶縁破壊に至る場合がほとんどである。この場合には、水トリーが絶縁体中を貫通していないことから、等価回路的には、低抵抗の水トリーと健全である絶縁体が直列に接続されていることになるので、直流電圧を課電し、漏れ電流を計測しても、大きな電流は流れず、水トリーの検出は困難である。
上記背景を基に、これまでに多くの診断手法が開発検討され、近年、電圧階級として１１ｋＶ以上の特別高圧ケーブルに属するケーブルの中で、２２／３３ｋＶ級あるいは６６／７７ｋＶ級のケーブルにおいて、残留電荷法および損失電流法が実際に保守診断技術として適用されている。
【０００４】
残留電荷法では、前工程として直流電圧あるいは、この代替波形を課電（前課電）し、続いて後工程で交流電圧をステップ状に課電（測定用課電）し、各電圧における残留電荷信号を検出し、このときに残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を劣化診断の指標として用いる手法である（例えば特許文献１参照）。なお、本発明者は残留電荷法において、測定時間の短縮化を図るため前工程の直流電圧の代替として交流遮断波形を用いた手法を提案した（例えば特許文献３参照）。さらに、残留電荷法において、後工程の課電をステップ状に行う代わりに所定の高圧交流電圧を一回課電することにより得られる残留電荷信号波形を波形分離することによって放出電圧（電界強度）を導くことも提案した（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
一方、損失電流法は、交流電圧をＣＶケーブルに課電した状態のときに絶縁体を流れる電流中から課電電圧の位相と同一の位相を有する抵抗性の成分である損失電流を検出し、これを分析して劣化診断をする方法である（例えば特許文献２、特許文献４参照）。すなわち、水トリーが絶縁体中に存在している場合には、損失電流波形中には高調波が含まれる様になり、その波形は正弦波形状から歪む様になる。これは、水トリー部の電圧−電流特性における非線形性に起因していると考えられている。損失電流法は、この歪波形の中の第３次高調波成分を抽出し、その電流の大きさおよび位相差により劣化診断を行う方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６２９４０９号公報
【特許文献２】特許第３９１０８６７号公報
【特許文献３】特許第４３８３３９３号公報
【特許文献４】特許第４０９２６４５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】今博之、田中秀郎、塚本豊司、佐藤英章、「波形分離による残留電荷信号の評価方法」平成１９年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集（開催日２００７年９月１２日〜１４日）、２−５〜２−６、
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ＣＶケーブルの劣化診断方法としては、従来から残留電荷法及び損失電流法が知れている。しかし、残留電荷法と、損失電流法では、測定のために使用される設備・機器が異なっている。
すなわち、残留電荷法では、例えば特許文献１の図２，特許文献３の図１に示されるように、直流課電のための機器や交流電圧を課電した後に遮断するための機器が必要であり、一方、損失電流法では、特許文献２の図１、特許文献４の図１に示されるように、第３高調波の含有率が比較的低い交流電圧を課電するための機器や損失電流測定ブリッジ等の機器が必要であり、各々の診断手法に適した機器が必要である。
一方の手法において使用される機器を用いて他方の手法による劣化診断をも行うことができれば、それぞれの手法で使用される機器を用意することなく、一種類の機器を用いて残留電荷法、損失電流法による劣化診断を行うことが可能となり利便性が向上するが、現状では、それぞれに応じた機器を用意する必要がある。
【０００９】
ところで、変圧器、電動機などの電力機器における保守診断のための技術として、一つのみの劣化診断手法あるいは異常診断手法によらず、複数の手法により診断を行い、それらの結果を用いて総合的に診断を行う方法がある。これにより、各診断手法がお互いに補うことにより、最終的な診断結果の確度を上げることが可能となっている。
しかし、電力ケーブルの劣化診断では、上述したように、手法毎に用いる機器が異なるので、複数の手法を適用して総合的に診断を行うことはなされてはいない。このため、診断結果の確度は、用いる手法の精度に依存することになる。
なお、残留電荷法により実線路において劣化診断を行い、その後に破壊試験である耐圧試験を実施することにより、実験室レベルにおける評価結果と実線路における評価結果を対比させ、その有効性を検証する事例もあるが、これはあくまでも残留電荷法の精度を検証することを目的としたものであり、劣化診断測定を行った線路全てに対して同様な評価を行うことは現実的に不可能である（実線路では破壊を伴う試験を行うことは好ましくないことは言うまでもない。）。
【００１０】
つまり、一般に、劣化診断結果に対するその確度は、実験室などの事前検討の段階では、劣化診断を実施した試料に対して破壊試験を実施し、検証することによって可能であるが、実際に布設されている電力ケーブル線路においては、測定を実施することは可能であるものの、破壊試験を実施して診断測定結果の確度を明確にすることはできない。
そこで、残留電荷法及び損失電流法の２つの手法を用いて診断を行い、それらの結果を総合的に判断して、劣化診断を行うことにより、劣化診断結果の確度を向上させることが考えられる。
しかし、現状では、前記したように残留電荷法と、損失電流法では使用される機器が相違するため、仮に二つ以上の手法で一つの線路の診断を行う場合には、一つの診断が終了した後、診断のための機器を撤収し、あらためて次の診断実施のための機器を取り付ける必要があり、これに要する時間は多大であり、当該線路における診断のための停電の時間は長くできないことを考慮すれば、実現は困難である。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の第１の目的は、残留電荷法に使用される設備を用いて、損失電流法による劣化診断を行うことができる劣化診断方法を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、損失電流法と残留電荷法とを併用し劣化診断結果の精度向上を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記背景を鑑み、既に実線路に対して適用されている残留電荷法および損失電流法に注目し、一方の診断手法により得られた信号から他方の診断手法で用いる劣化診断の指標を導出する方法を検討した。その結果、本発明者は、残留電荷法において用いられる手法を基に、この結果より損失電流法で用いる劣化診断指標を導出する本願の発明を完成した。つまり、測定を実施するために用いる設備は残留電荷法に用いるものだけで済むことになる。
残留電荷法においては、従来、測定を実施する前に前工程として直流電圧課電を行い、水トリー部に電荷を蓄積させ、その後に後工程として測定用の交流電圧を課電して残留電荷測定を実施していた。しかしながら、実際の線路において直流電圧を課電する際には、電力ケーブルは大きな静電容量を有するために、電圧の昇圧、降圧に長い時間が必要であるという問題があった。この時間を短縮し、測定時間の短縮化を図るために、前述したように、本発明者は、先に、前工程において直流電圧の代替として交流遮断波形を用いた手法を提案した（前記特許文献３）。
前工程で課電電圧として交流遮断波形を用いた残留電荷法は、交流電圧をゼロ位相付近で遮断する技術によって実現されている。この技術を用い、任意の位相で交流電圧を遮断し、その後の後工程において所定の交流電圧を課電すると残留電荷量を測定できる。
本発明はこの技術をさらに発展させたものである。本発明者は、前工程において任意の位相（θa）にて交流電圧を遮断した場合に検出される残留電荷量は、遮断した位相の前の半波長の間に蓄積した電荷量（Ｑ0）から、遮断した位相（θa）までの間の逆極性の電圧課電の下で移動した分を減じた電荷量であり、遮断する位相（θa）を変化させると検出される電荷量が変化することを見い出し、本発明に想到した。
【００１３】
これらの電荷量の移動は、交流電圧課電下における水トリー内部での電荷の移動を反映している。したがって、各遮断位相における残留電荷量を測定し、これを時間微分することにより電流波形を取得することができる。この電流波形は、水トリーに起因して流れる電流に他ならず、この電流波形を周波数解析することにより、前記特許文献２に記載の損失電流法で用いる第３次高調波成分の大きさおよび課電した交流電圧の位相に対する位相差を導くことができる。
また、このようにして導出された第３次高調波成分電流の大きさ（Ｉ3）および位相（θ3）を前記特許文献２に記載される損失電流法により評価することにより、劣化の程度を診断することができる。
【００１４】
ところで、劣化診断を行うに際しては、適切な診断結果を導くために複数の劣化診断手法を用いて総合的に判断することが望ましく、かつ、複数の診断手法を、限られた作業時間内で提供することが望ましい。
そこで、前記手順で損失電流法による劣化診断を行う前、あるいは後に、残留電荷法による劣化診断を行うことが望ましい。
残留電荷法として、前記特許文献１にて用いられているステップ課電法による残留電荷法を行えば、当該手法で劣化指標のパラメータとして用いる放出電圧（電界強度）を導くことができる。
あるいは、前記非特許文献１に示されている残留電荷法の様に、所定の交流電圧を一回課電することにより得られる残留電荷信号波形を波形分離することによっても放出電圧（電界強度）を導くことができる。
これにより、対象となるケーブルの劣化程度を損失電流法で評価することができるとともに、残留電荷測定法により評価することが可能となる。
【００１５】
本発明は、上記に基づき以下のようにして前記課題を解決する。
（１）ＣＶケーブルの劣化診断法であって、ＣＶケーブルに交流電圧を任意の位相で遮断する交流遮断波形を課電する前工程と、この前工程でＣＶケーブルの水トリー部に蓄積した電荷を放出させて残留電荷を測定する後工程とを備え、上記前工程で課電する交流電圧を遮断する位相を変化させ、各遮断位相に対する残留電荷量を測定して遮断位相と残留電荷量との関係を求め、その残留電荷量を微分して電流信号に変換した後に、当該電流信号の周波数解析により、前記電流信号中に含まれる高調波成分を取得し、診断を行う。
（２）上記（１）において、劣化診断に用いる前記高調波成分を第３次高調波成分とする。
（３）上記（２）において、高調波成分を取得した後の劣化診断は、第３次高調波成分の大きさおよびその電圧位相に対する位相差を用いて行う。
（４）上記（１）の劣化診断の実施の前あるいは後に、残留電荷測定を行い、残留電荷信号の電圧に対する成分を取得し、当該残留電荷法による劣化診断を行い、（１）の劣化診断結果を合わせ、総合的に劣化診断結果を導き出す。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明の劣化診断法によれば、残留電荷法を実施する装置で、損失電流法による劣化診断を実施できるので、診断装置を共用でき、手法ごとに診断装置を準備する必要がない。
（２）ＣＶケーブルに一つの診断装置を取り付ければ、残留電荷法による劣化診断と損失電流法による劣化診断を行えるので、２つの手法に対応した診断結果を得ることが、実際の診断実施に許容される時間内で十分に可能となり、これまでの一つの劣化診断手法による診断結果に依存していた従来の保守診断手法に比べ、確度の高い診断結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例の課電および測定装置の構成例を示す図である。
【図２】交流電圧の遮断波形の例（１）を示す図である。
【図３】交流電圧の遮断波形の例（２）を示す図である。
【図４】交流電圧の遮断位相を変えた際の残留電荷量の時間的変化を示す図である。
【図５】各遮断位相における電荷量を示す図である。
【図６】第３次高調波成分電流の大きさ（Ｉ3）および位相（θ3）から劣化判定を行う方法を説明する図である。
【図７】交流遮断法により得た残留電荷信号から損失電流信号と等価な電流信号が得られる理由を説明する図である。
【図８】交流遮断法により得た残留電荷信号、損失電流信号、第３次高調波成分を示す図である。
【図９】交流遮断法により得た残留電荷信号を用い、損失電流測定法およびステップ課電法による劣化診断を行う場合の測定パターンの例（１）を示す図である。
【図１０】交流遮断法により得た残留電荷信号を用い、損失電流測定法およびステップ課電法による劣化診断を行う場合の測定パターンの例（２）を示す図である。
【図１１】交流遮断法により得た残留電荷信号を用い、損失電流測定法およびステップ課電法（波形分離）による劣化診断を行う場合の測定パターンの例（３）を示す図である。
【図１２】波形分離法を行う際に使用されるデータベースに格納されたデータ例を示す図である。
【図１３】波形分離を説明する図である。
【図１４】交流遮断法により得た残留電荷信号を用い、損失電流測定法およびステップ課電法（波形分離）による劣化診断を行う場合の測定パターンの例（４）を示す図である。
【図１５】本発明の手順に従い、交流電圧の遮断位相を変化させて取得した残留電荷量の位相特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜実施例１＞
図１は本発明の実施例の課電および測定装置の構成例を示す図である。
同図に示すように課電装置は、交流電圧を課電する試験用変圧器１と昇圧パターン発生器２からなる。試験用変圧器１には測定対象ケーブル３が接続される。
試験用変圧器１の一次側には昇圧パターン発生器２の出力が接続され、交流電圧課電時、試験用変圧器１の出力電圧は昇圧パターン発生器２の出力に応じたパターンで上昇する。また、昇圧パターン発生器２に遮断信号を与えることにより、測定対象ケーブル３に課電される交流電圧を任意の位相で遮断することができる。
本実施例の劣化診断法は、前工程と後工程と解析工程と診断工程とからなる。
前工程においては、試験用変圧器１より測定対象ケーブル３のケーブル導体−遮蔽間に交流電圧を課電（前課電）し、所定の位相で遮断（以下、「遮断位相」ということがある）する。この前工程により、水トリーに電荷が蓄積される。
後工程では、水トリーに蓄積された電荷を測定用課電により放出させ、放出されてくる電荷を測定して、残留電荷量を求める。
放出させる方法としては、電圧をステップ状に昇圧してそれぞれの段階で放出されてくる電荷を加算して測定する方法と、蓄積された電荷で放出可能なものは全て放出させることができるような十分に高い交流電圧（以下、「所定の交流電圧」という）一回課電して残留電荷を測定する方法がある。
前記前工程と後工程の操作を、前工程で課電する交流電圧の遮断位相を変えて繰り返す。
遮断波形の例を図２、図３に示す。同図の縦軸は正規化した課電電圧、横軸は位相であり、図２、図３は、それぞれＡ，Ｂの位相で遮断した場合を示している。
なお、以下ではこのように交流電圧を課電して所定の位相で遮断して残留電荷量を獲得する方法を「交流遮断法」ともいう。
【００１９】
上記のように、交流電圧（前課電）を任意の位相で遮断し、その後に所定の交流電圧を課電（測定用課電）して残留電荷量を測定する作業を、前記位相を変えて複数回行った結果を纏めると、図４に示す残留電荷量の波形（残留電荷信号）が得られる。同図において、縦軸は正規化した交流電圧および残留電荷量を示し、横軸は遮断位相を示す。また、実線は前課電した交流電圧を示し、点線は同図に示す交流電圧をそれぞれの位相で遮断したときに得られた残留電荷量をプロットしたもの（残留電荷信号）である。
ここで、後述するように、前課電をある位相（θa）にて遮断した後に、所定の交流電圧を課電（測定用課電）した際に検出される残留電荷量は、図５に示す様に、位相（θa）では、前の半波長の間に蓄積した電荷量（Ｑ0）の電荷が、位相（θa）までの間の逆極性の電圧課電の下で移動した分が減じられた電荷量Ｑａである。また、位相（θb）では、位相（θb）までの間の逆極性の電圧課電の下で移動した分の電荷量が前記Ｑ0から減じられた電荷量Ｑｂである。他の位相に関しても同様である。
これらの電荷量の移動は、交流電圧課電下における水トリー内部での電荷の移動を反映しており、全て交流電圧課電の下で取得されたものであることから、交流電圧を課電している間は常に生じている現象と考えられる。
【００２０】
ここで、図４および図５に示した残留電荷信号は、電荷量の変化であるので、これを時間微分することにより、電流波形を取得することができ、この電流波形は水トリーに起因して流れる電流に他ならず、この信号を周波数解析することにより、前記特許文献２に記載の損失電流法で用いる第３次高調波成分の大きさおよび課電電圧位相に対する位相差を導くことができる。
実際には、連続的に任意の位相で交流電圧の遮断を行い残留電荷測定を行うことは出来ないので、離散的な遮断位相にてそれぞれ残留電荷測定を行い、位相間の値に対して２点間の線形補完や、全体を適切な曲線にて近似を行えばよい。この様にして残留電荷量の波形を導出し、これに対応した電流信号を、電荷量の波形を微分することにより取得し、特許文献２に示されている損失電流法にて用いる診断パラメータである第３次高調波成分電流の大きさ（Ｉ3）および位相（θ3）を導出する。
【００２１】
図６は上記特許文献２に記載される判定法を説明する図である。なお、図６は線路長が１００ｍ以下の場合の判定ラインと測定データの例を示している。
特許文献２に記載される判定法は、予め長さの異なる水トリーが発生する高調波電流の大きさと位相を求めておき、これに基づき、図６に示すように、横軸を高調波成分の位相、縦軸を高調波成分の大きさとした直交平面に判定ライン曲線Ｓを描いておく。
そして、上記のようにして得られた、第３次高調波成分の大きさおよび課電電圧位相に対する位相を図６上にプロットし、測定結果のプロット位置がこの軌跡の左側にある場合（白抜きのプロット）は良判定とし、右側にある場合（黒塗りのプロット）には不良判定と診断する。
【００２２】
次に、上述したように、交流遮断法により得た残留電荷信号から、損失電流法で用いる第３次高調波成分の大きさおよび課電電圧位相に対する位相差を導くことができる理由について、さらに説明する。
図７、図８は、上記交流遮断法により得た残留電荷信号から損失電流信号と等価な電流信号が得られる理由を説明する図である。図７（ａ）は交流電圧と遮断位相を示し、（ｂ）は水トリーへの電荷の蓄積状態の概略を示し、（ｃ）は残留電荷信号（残留電荷量）を示し、図８は上記交流電圧波形（同図Ａ）、残留電荷信号（同図Ｂ）、残留電荷信号の微分波形（電流波形）（同図Ｃ）、第３高調波成分（同図Ｄ）を示す。
【００２３】
図７（ａ）に示すように、交流電圧Ａを課電（前課電）した後に、位相が０付近であるθ0タイミングで交流電圧Ａを遮断すると、同図（ｂ）に示すように水トリーには、最大量の電荷が蓄積されている。その後に所定の交流電圧を課電（測定用課電）して残留電荷量を測定すると、同図（ｃ）に示すようにＳ0の信号が得られ、積分値の電荷量は−Ｑとなる。
次に、図７（ａ）中θ1のタイミングで遮断した場合には、同図（ｂ）に示すように幾分の電荷（図では１対の電荷）が緩和されると同時に、逆方向への電荷蓄積が行なわれる。この後に残留電荷測定を行なうと、同図（ｃ）に示すようにＳ1の信号が得られ、積分値の電荷量は−Ｑ＋Ｑ1となる。
次いで、θ2のタイミングで遮断した場合には、同図（ｂ）に示すように例えば３対の電荷が緩和されると同時に、逆方向への電荷蓄積が行なわれる。
この後に残留電荷測定を行うと、同図（ｃ）に示すようにＳ2の信号が得られ、積分値の電荷量は−Ｑ＋Ｑ2となる。
さらに、θ3のタイミングで遮断した場合には、同図（ｂ）に示すように例えば全ての電荷が緩和されると同時に、逆方向への電荷蓄積が行なわれている。
この後に残留電荷測定を行うと行なうと、同図（ｃ）に示すようにＳ3の信号が得られ、積分値の電荷量は＋Ｑとなる。
【００２４】
以上のようにして得られ各遮断位相における残留電荷信号を、横軸を遮断位相、縦軸を残留電荷量として、前記交流電圧波形を示したチャート上にプロットし、曲線近似を行うと、図８の曲線Ｂに示す残留電荷信号波形Ｑ（ｔ）が得られる。
また、この残留電荷信号波形Ｑ（ｔ）を時間（位相）で微分すると、図８の曲線Ｃに示す電流信号Ｉ（ｔ）を得ることができる。この電流信号は水トリーに起因して流れる電流であり、この信号を周波数解析することにより、図８の曲線Ｄに示す、損失電流法で用いる第３次高調波成分の大きさ［Ｉ3］および課電電圧位相に対する位相差［θ3］を導くことができる。
【００２５】
すなわち、本実施例においては、以下の原理により、交流遮断法により得た残留電荷信号から、損失電流信号とほぼ等価な電流信号を得る。
（１）電荷量の減少は、図７（ｂ）に示す様に、電荷の移動により生じるものである。電荷の移動があることは電流が流れることを意味する。
（２）この電荷の移動は、通常に交流電圧を印加している状態においても生じている。遮断のタイミングを変えた際に検出される電荷量は、交流電圧を印加している場合の電荷の移動を、止めて検出していることと同じである。
（３）損失電流法で測定する損失電流は、ＣＶケーブルに交流電圧を課電している状態のときに検出される電流信号である。この損失電流信号は水トリー内部の電荷の移動を反映している。当該損失電流信号中の第３次高調波成分は水トリーとの相関が特に高い。
（４）一方、遮断のタイミングを変えることにより図７（ｃ）に示すように測定された残留電荷量の波形（残留電荷信号）は電荷量の時間変化であるので、これを微分することにより、水トリーに起因して流れる電流成分を導くことができる。よって、上記遮断のタイミングを変えて測定した残留電荷信号波形を微分して得られる電流信号は損失電流信号とほぼ等価であるといえる。
【００２６】
上述の劣化診断法によれば、図１に示す残留電荷法用の装置で、損失電流法による劣化診断を実施できるので、損失電流法用の診断装置を準備せずに、損失電流法による劣化診断を行える利点がある。
【００２７】
なお、損失電流法による診断においては、電源電圧中に含まれる高調波成分の影響が懸念されることから、様々な対策が考案されているが（例えば前記特許文献４参照）、本実施例の劣化診断法によれば、低周波成分を測定対象としている残留電荷法を基本として、損失電流法よる劣化診断に用いる診断パラメータ（前記Ｉ3およびθ3）を導出しているので、電源電圧中に含まれる高調波成分の影響に関して特段考慮をせずとも診断パラメータを得ることができる特徴も有する。
【００２８】
＜実施例２＞
ところで、劣化診断を行うに際しては、適切な診断結果を導くために、前述したように複数の劣化診断手法を用いて総合的に判断することが望ましい。
そこで、この実施例では、上述した損失電流法により劣化診断をする前、あるいは後に、前記特許文献１にて用いられているステップ課電法による残留電荷法の評価を行う劣化診断法を説明する。
【００２９】
図９は、測定パターンの例（１）を示す図であり、上述した交流遮断法により得た残留電荷信号から損失電流測定法による劣化診断、及び、前記特許文献１に示されるステップ課電法による劣化診断を併せて行う場合を説明する図である。図９（ａ）は測定パターンＰ１による残留電荷の測定を示し、同図（ｂ）は測定された残留電荷量を利用して前記図６で説明した損失電流法により劣化診断を行う場合の手順を示し、同図（ｃ）は、残留電荷法の一種であるステップ課電法による劣化診断の測定パターンＢと、それぞれの課電電圧で検出された残留電信号を示す。
交流遮断法により得た残留電荷信号から損失電流による劣化診断を行う場合には、同図（ａ）に示すように、前工程として交流電圧の前課電を行って遮断位相θ0で交流電圧を遮断し（前課電電圧(1)：図中では丸数字で示している。以下同じ）、次に後工程として遮断位相θ0に対する残留電荷を取り出すために測定用の交流電圧を課電する（測定電圧課電(1)）。これにより、遮断位相θ0に対する残留電荷量が得られる。なお、測定電圧課電の電圧は、水トリーに蓄積された電荷で放出可能なものが全て放出されるような高い電圧である。
次いで、上記と同様に、交流電圧の前課電を行って遮断位相θ1で交流電圧を遮断し（前課電電圧(2)、次に遮断位相θ1に対する残留電荷を取り出すために交流電圧を課電する（測定電圧課電(2)）。これにより、遮断位相θ1に対する残留電荷が得られる。同様に、遮断位相を変えながら各遮断位相に対する残留電荷信号を取り出し、これを遮断位相θmになるまで繰り返し、各遮断位相に対する残留電荷量を得る。
そして、前記したように電荷量の位相変化分より電流値相当波形を取得し、同図（ｂ）に示すように、この電流相当波形の解析により、第３次高調波成分を取得する。このようにして得た第３次高調波成分電流の大きさ（Ｉ3）および位相（θ3）を前記図６に示したグラフ上にプロットし、判定カーブのどちら側の領域にあるかにより、（損失電流法による）劣化診断を行う。
【００３０】
また、上記劣化診断の前、あるいは後に、図９（ｃ）に示されるステップ課電法による残留電荷法の評価を行う。
すなわち、前課電として交流電圧を課電したのち（前課電電圧Ａ）、遮断位相θ0（＝０°）で前課電の交流電圧を遮断し、次いで、交流電圧をステップ状に昇圧しながら課電し（測定用課電Ｖ１〜Ｖ５）、各測定用課電Ｖ１〜Ｖ５毎に電圧Ｖ１〜Ｖ５における残留電荷信号を検出し、このときに残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を残留電荷法による劣化診断の指標とする。同図（ｃ）の場合には、残留電荷信号が検出される最大の交流電圧はＶ３であり、この電圧Ｖ３からＣＶケーブルの破壊値を推定する。
この様にして、損失電流法、残留電荷法の両者の診断指標を獲得することができ、２つの劣化診断に対応した診断結果を総合的に判断することで、確度の高い診断結果を得ることができる。
【００３１】
図１０は、他の測定パターンの例（２）を示す図であり、同図（ａ）は、測定パターンＰ２による残留電荷の測定を示し、同図（ｂ）は残留電荷量を利用して前記図６で説明した損失電流法により劣化診断を行う場合の手順を示し、同図（ｃ）は、ステップ課電法による劣化診断の測定パターンＢ（図９と同じ）と、それぞれの課電時の残留電信号を示す。
【００３２】
同図（ａ）に示す測定パターンＰ２は、前工程の前記前課電と後工程の測定用の交流電圧の課電を併用した例である。この例においては、同図（ａ）に示すように、交流電圧の前課電を行って遮断位相θ0で交流電圧を遮断し（前課電電圧(1)）、次に遮断位相θ0に対する残留電荷を取り出すと同時に新たに電荷を蓄積する“測定電圧課電(1)兼前課電電圧(2)”を課電する。
この課電は遮断位相θ1で遮断する。これにより、前の遮断位相θ0に対する残留電荷を得るとともに、次の残留電荷測定のための前課電が行われる。
次に遮断位相θ1に対する残留電荷を取り出すと同時に新たに電荷を蓄積する“測定電圧課電(2)兼前課電電圧(3)”を課電する。この課電は遮断位相θ2で遮断する。これにより、前の遮断位相θ1に対する残留電荷が得られるとともに、次の残留電荷測定のための前課電が行われる。同様に、遮断位相を変えながら各遮断位相に対する残留電荷信号を取り出し、前記したように、各遮断位相に対する残留電荷量を得る。
そして、前記したように電荷量の位相変化分より電流値相当波形を取得し、同図（ｂ）に示すように、この電流相当波形の解析により、第３次高調波成分を取得する。
また、図１０（ｃ）に示すように、図９（ｃ）と同様にステップ課電法による残留電荷法の評価を行い、このときに残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を劣化診断の指標とする。
【００３３】
図１１は、他の測定パターンの例（３）を示す図であり、同図（ａ）は、交流遮断法により得た残留電荷信号から損失電流法による劣化診断を行う場合の測定パターンＰ１を示し（図９（ａ）と同じ）、同図（ｂ）は、残留電荷量を得て前記図６で説明した損失電流法により劣化診断を行う場合の手順を示す。図１１の特徴は、同図（ｃ）に示すように、前記非特許文献１に記載される波形分離法による残留電荷法を行っている点である。
損失電流法による劣化診断は、図９と同様である。すなわち。図１１（ａ）に示すように、遮断位相を変えながら各遮断位相に対する残留電荷信号を取り出し、これを遮断位相θmになるまで繰り返し、各遮断位相に対する残留電荷量を得て、前記したように電荷量の位相変化分より電流値相当波形を取得し、図１１（ｂ）に示すように、この電流相当波形の解析により、第３次高調波成分を取得して、劣化診断を行う。
また、図１１（ｃ）に示すように波形分離により残留電荷法の評価を行う場合には、遮断位相θ0（＝０°）で前課電の交流電圧を遮断し、次いで、測定用課電として交流電圧を課電し残留電荷信号を検出する。このとき、水トリーに蓄積された電荷で放出可能なものは全て放出させることができるような十分に高い交流電圧を一回課電する。この例では電圧Ｖ４の交流電圧を課電する。この後、このようにして得た残留電荷信号から波形分離法により波形分離し、残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を求めて、劣化診断の指標とする。
【００３４】
以下、上記波形分離法について、説明する。
波形の分離をするには、まず、低圧から高圧まで段階的に昇圧しながら測定用交流電圧を課電する（ステップ課電。例えば、前記の交流電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を荷電する）ことにより得られる残留電荷信号を格納したデータベースを予め用意しておく。
ＣＶケーブルの劣化診断を行うに際しては、残留電荷信号が得られる最高の電圧以上の交流電圧を１回課電して残留電荷信号を得る。この実測した残留電荷信号から、データベースに格納された各交流印加電圧に対する残留電荷信号を、波形分離する。すなわち、データベースに格納された残留電荷信号のうち最も低圧の測定用課電で得られた残留電荷信号を実測した残留電荷信号から取り除き、残余の残留電荷信号を得る。次に、この残余の残留電荷信号から次に低圧の測定用課電で得られた残留電荷信号を取り除き、残余の残留電荷信号を得る。これを繰り返して、残余の残留電荷信号が無くなったときの測定用課電の電圧から劣化診断を行いう。これにより、任意のステップで交流電圧を印加した場合と同等の残留電荷信号を得ることができ、短い測定時間で精度よくＣＶケーブルの水トリー劣化の診断を行うことができる。
すなわち、１回課電法により残留電荷信号を得て、得られた残留電荷信号を、予め用意した任意のステップ回数により得られる残留電荷信号を格納したデータベースのデータを用いて波形分離する。この波形分離は、例えばコンピュータのソフトウェア等を用いて自動的に行うことができる。
【００３５】
図１２に具体例を示す。
同図（ａ）は、一回課電法により得られた残留電荷信号（波形Ａ）と、その時に課電（測定用課電）した交流電圧課電パターン（波形Ｅ１）を示す。この例では、交流電圧Ｅ１を印加したとき、波形Ａの残留電荷信号が立ち上がっている。Ｓ秒後に交流電圧Ｅ１は電圧Ｖ３に達し、交流電圧Ｅ１が電圧Ｖ３に達した時点から、残留電荷信号がｔ１秒持続する場合を示している。
また、同図（ｂ）は、データベースに格納されているデータが示されている。
すなわち、同図（ｂ）には、交流電圧Ｖ１（波形Ｅ２）を課電したときに得られる残留電荷信号（波形Ｂ）と、交流電圧Ｖ２（波形Ｅ３）を課電したときに得られる残留電荷信号（波形Ｃ）と、交流電圧Ｖ３（波形Ｅ４）を課電したときに得られる残留電荷信号（波形Ｄ）を示している。
【００３６】
同図（ｂ）に示すように、残留電荷信号の波形Ｂは、波形交流電圧Ｅ２が課電されたとき、交流電圧Ｅ２が立ち上がるのと同時に、残留電荷信号が立ち上がり（時点ａ１）、交流電圧Ｅ２が立ち上がってからＳ１秒後に交流電圧Ｅ２が電圧Ｖ１に達した後、残留電荷信号がｔ１秒間持続し、時点ｂ１で残留電荷信号は０となるものである。
波形Ｃは、交流電圧Ｅ３が課電され、上記交流電圧Ｅ２と同じ電圧Ｖ１に達したとき、残留電荷信号が立ち上がり（時点ａ２）、交流電圧Ｅ３が立ち上がってからＳ２（＝２Ｓ１）秒後に交流電圧Ｅ３がＶ２（＝２Ｖ１）に達した後、残留電荷信号がｔ１秒間持続し、時点ｂ２で残留電荷信号は０となるものである。
波形Ｄは、交流電圧Ｅ４が課電され、上記交流電圧Ｅ３と同じ電圧Ｖ２に達したとき、残留電荷信号が立ち上がり（時点ａ３）、交流電圧Ｅ４が立ち上がってからＳ３（＝３Ｓ１）秒後に交流電圧Ｅ４がＶ３（＝３Ｖ１）に達した後、残留電荷信号はｔ１秒間持続し、時点ｂ３で残留電荷信号は０となるものである。
【００３７】
データベースに格納された上記図１２（ｂ）に示したデータに基づき、所定の最高交流課電電圧を１回課電したときに得られる残留電荷信号を、図１３に示すように波形分離する。
一回課電により、図１３（ａ）に示すような波形Ａに示す残留電荷信号が得られたとする。まず、図１２（ｂ）に示すように交流電圧Ｖ１を課電したときに得られる残留電荷信号を波形分離する。
データベースから図１２（ｂ）に示す交流電圧Ｖ１を課電したときに得られる残留電荷信号波形Ｂを取り出す。次に、図１３（ｂ）に示すように、残留電荷信号の波形Ａと波形Ｂの始点を合わせ、波形Ａの立ち上がり領域と波形Ｂの立ち上がり領域が重なるように波形Ｂを縦軸方向にｎ倍し（このとき波形Ｂの始点ａ１と終点ｂ１の距離は変えない）、波形に補正する。
このｎ倍した波形をＢ’とする。この波形Ｂ’は、波形Ａ中に含まれる電圧Ｖ１を課電したときに得られる残留電荷信号成分である。
次に、波形Ａから波形Ｂ’を差し引くことにより、波形Ａ中に含まれる電圧Ｖ１の残留電荷信号成分を除去し、残りの残留電荷信号成分である波形Ａ１の残留電荷信号成分を求める。
【００３８】
次にデータベースから交流電圧Ｖ２を課電したときに得られる残留電荷信号波形Ｃを取り出す。次に、図１２（ｃ）に示すように、上記残りの残留電荷信号成分である波形Ａ１と波形Ｃの始点を合わせ、波形Ａ１の領域Ｂｒに一致するように、波形Ｃを縦軸方向にｍ倍する。このｍ倍した波形をＣ’とする。この波形Ｃ’は、波形Ａ１中に含まれる電圧Ｖ２を課電したときに得られる残留電荷信号成分に相当する。
次に、波形Ａ１から波形Ｃ’を差し引くことにより、波形Ａ１中に含まれる電圧Ｖ２の残留電荷信号成分を除去し、残りの残留電荷信号成分である波形Ａ２の残留電荷信号成分を求める。
以下、同様な手順により、残留電荷信号成分を除去し、必要数だけ残留電荷信号を分割することにより、前記ステップ課電法により得られる残留電荷信号と同様の残留電荷信号を得ることができる。そして、前記したように、残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を劣化診断の指標とする。
【００３９】
図１４は、他の測定パターンの例（４）を示す図であり、同図（ａ）は、測定パターンＰ２による残留電荷の測定を示し、同図（ｂ）は残留電荷量を得て前記図６で説明した損失電流測定法により劣化診断を行う場合の手順を示し、同図（ｃ）は前記非特許文献１に記載される波形分離法による残留電荷法の評価を行う場合を示している。
同図（ａ）に示す測定パターンは、前記図１０に示した前課電と測定用の交流電圧の課電を併用した例である。この例においては、同図（ａ）に示すように、交流電圧の前課電を行って遮断位相θ0で交流電圧を遮断し、次に遮断位相θ0に対する残留電荷を取り出すために測定用の交流電圧を課電する。これにより、遮断位相θ0に対する残留電荷が得られる。
そして、上記測定用の交流電圧を前課電として、遮断位相θ1で交流電圧を遮断し、次に遮断位相θ1に対する残留電荷を取り出すために交流電圧を課電する。これにより、遮断位相θ1に対する残留電荷が得られる。同様に、遮断位相を変えながら各遮断位相に対する残留電荷信号を取り出し、前記したように、各遮断位相に対する残留電荷量を得る。
そして、前記したように電荷量の位相変化分より電流値相当波形を取得し、同図（ｂ）に示すように、この電流相当波形の解析により、第３次高調波成分を取得する。
【００４０】
また、波形分離により残留電荷法の評価を行う場合には、同図（ｃ）に示すように、前課電として最高の交流電圧Ｖ３を課電したのち、遮断位相θ0（＝０°）で前課電の交流電圧を遮断し、次いで、交流電圧を課電し残留電荷信号を検出する。このようにして得た残留電荷信号を、上述した波形分離法により波形分離し、図９（ｃ）、図１０（ｃ）で説明したように残留電荷信号が検出される最大の交流電圧を劣化診断の指標とする。
【００４１】
本発明の手法に従い、評価を行った結果を以下に示す。
２０年以上の経年を経た特別高圧の撤去ケーブルにおいて、本発明の手順に従い、交流電圧の遮断位相を変化させて取得した残留電荷量の位相特性を図１５に示す。
当該データに対して、破線で示す近似曲線を適用し、当該波形の微分波形を求め、周波数解析により損失電流法の劣化診断パラメータである第３次高調波成分の大きさ（Ｉ3）、課電電圧位相に対する位相差（θ3）を求めた。
導出された結果を表１に示す。また、比較例として、同一試料に対して損失電流法により取得した前記パラメータを同表に示した。
【００４２】
【表１】
0005541463.tif 000002
【００４３】
本発明による残留電荷法から導かれる損失電流における劣化診断パラメータは、損失電流法から導かれる劣化診断パラメータと整合性があることが確認される。
これら表１に示された数値から供試試料は、特許文献２に示される損失電流法における劣化判定結果において、要注意判定、つまりは改修を推奨するレベルの劣化を呈していると判断される。
一方、特許文献１に示されている残留電荷法における劣化判定手法に従えば、残留電荷信号は所定の課電最大交流電圧まで検出されたことから、その絶縁性能は、改修を推奨する程度にまで低下していると判断でき、両者の劣化判定結果も同じであることも確認できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    試験用変圧器
２    昇圧パターン発生器
３    測定対象ケーブル
４    ローパスフィルタ
５    増幅器
【図１】
0005541463.tif 000003
【図２】
0005541463.tif 000004
【図３】
0005541463.tif 000005
【図４】
0005541463.tif 000006
【図５】
0005541463.tif 000007
【図６】
0005541463.tif 000008
【図７】
0005541463.tif 000009
【図８】
0005541463.tif 000010
【図９】
0005541463.tif 000011
【図１０】
0005541463.tif 000012
【図１１】
0005541463.tif 000013
【図１２】
0005541463.tif 000014
【図１３】
0005541463.tif 000015
【図１４】
0005541463.tif 000016
【図１５】
0005541463.tif 000017