(57)【要約】【課題】電力ケーブルの劣化診断を行う前段階で、予め停電下で診断に必要な設備を取り付ける必要がなく、しかも活線状態で電力ケーブルの劣化診断を簡易に行える方法を提供する。【解決手段】  診断対象電力ケーブルを活線状態とした状況下で、シールド接地線に、少なくとも商用周波数の１００００倍以上の高周波パルス電流の検出が可能な高周波電流測定部を設置するステップと、高周波電流測定部で検出された電気信号に含まれる商用周波数の成分をカットオフするフィルタ部、及びフィルタ部を介して出力される電気信号の信号波形を検出する波形検出部を設置するステップと、波形検出部にて検出された信号波形に含まれる、離散的に繰り返される一対のパルス信号の時間差ｔを認定するステップと、時間差ｔを用いた所定の演算で得られた値に相当する長さ分だけ、診断対象電力ケーブルの一方端から他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを実行する。【選択図】        図１
2014190758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体、絶縁体、シールド層、及びケーブルシースが内側からこの順に同軸状に形成された電力ケーブルの絶縁劣化診断方法であって、
前記シールド層は、前記診断対象電力ケーブルの一方端でシールド接地線を介して接地される一方、他方端では開放状態にあり、
診断対象電力ケーブルを活線状態とした状況下で、
（ａ）前記シールド接地線に、少なくとも商用周波数の１００００倍以上の高周波パルス電流の検出が可能な高周波電流測定部を設置するステップと、
（ｂ）前記高周波電流測定部で検出された電気信号に含まれる前記商用周波数の成分をカットオフするフィルタ部、及び前記フィルタ部を介して出力される電気信号の信号波形を検出する波形検出部を設置するステップと、
（ｃ）前記波形検出部にて検出された信号波形に含まれる、離散的に繰り返される一対のパルス信号の時間差ｔを認定するステップと、
（ｄ）前記時間差ｔを用いた所定の演算を行なって得られた値に相当する長さ分だけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを行うことを特徴とする診断方法。
【請求項２】
３相分の前記診断対象電力ケーブルの前記一方端において、３相分の前記シールド層が前記シールド接地線によって一括接地されている場合において、
３相分の前記診断対象電力ケーブルを活線状態とした状況下で、更に、
（ｅ）３相それぞれの前記ケーブルシースの前記一方端の近傍箇所の表面に電極を設置するステップと、
（ｆ）３相それぞれの前記電極に誘起した電圧信号を信号処理部に入力して、位相判別及び波形処理を行うステップと、
（ｇ）前記信号処理部において波形処理がされた電圧信号を前記波形検出部に取り込み、前記離散的に繰り返される一対のパルス信号の極性の変動に対応した前記電圧信号の変動を示す相の前記診断対象電力ケーブルを、劣化した電力ケーブルと認定するステップを有し、
前記（ｄ）のステップでは、前記（ｇ）のステップで認定された前記劣化した電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを行うことを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
【請求項３】
前記（ｄ）のステップでは、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端までの長さＬ、前記シールド層を伝搬する前記高周波パルス電流の速度ｖ、及び前記時間差ｔに基づき、ｘ＝Ｌ−ｖ・ｔ／２にて算定される値ｘだけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の診断方法。
【請求項４】
（ｅ）前記ケーブルシースの前記一方端の近傍箇所の表面に電極を設置するステップと、
（ｅ２）前記電極から前記商用周波数よりも高周波の検査用パルスを注入し、当該検査用パルスを注入してから前記波形検出部にて前記検査用パルスの反射波由来の信号波形を検出するまでに要した検査用パルス伝搬時間ｔ０を測定するステップを更に有し、
前記（ｄ）のステップでは、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から他方端までの長さＬ、前記検査用パルス伝搬時間ｔ０、及び前記時間差ｔに基づき、ｘ／Ｌ＝１−ｔ／ｔ０の割合だけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを行うことを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
【請求項５】
（ｅ２）前記電極から前記商用周波数よりも高周波の検査用パルスを注入し、当該検査用パルスを注入してから前記波形検出部にて前記検査用パルスの反射波由来の信号波形を検出するまでに要した検査用パルス伝搬時間ｔ０を測定するステップを更に有し、
前記（ｄ）のステップでは、前記（ｇ）のステップで認定された前記劣化した電力ケーブルの前記一方端から他方端までの長さＬ、前記検査用パルス伝搬時間ｔ０、及び前記時間差ｔに基づき、ｘ／Ｌ＝１−ｔ／ｔ０の割合だけ、前記劣化した電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップを行うことを特徴とする請求項２に記載の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルの絶縁劣化診断方法に関し、特に活線での診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶケーブル等のゴム・プラスチック絶縁ケーブル（以下、「電力ケーブル」という。）の耐電圧寿命特性を決定する主要な絶縁劣化現象の一つとして、トリー劣化がある。
【０００３】
図４は、電力ケーブルの断面を模式的に示したものである。電力ケーブル１０は、導体１１、絶縁体１３、シールド層１５、ケーブルシース１７が内側から同心円状に位置するように形成されている。
【０００４】
導体１１は、銅又アルミニウムを主材料とする素線の集合体である。絶縁体１３は、電気的絶縁の形成を目的として導体１１の外周に施されており、主に架橋ポリエチレンなどのプラスチック合成ゴムで構成される。シールド層１５は、保安上及びケーブル性能向上の観点から、導体１１からの電界がケーブル外部に放射されるのを防止するために絶縁体１３の外周に施されており、主に銅テープにて構成されている。ケーブルシース１７は、絶縁体１３を外傷、水分や有機物質の侵入から防護する目的で施されており、主にビニル、ネオプレンゴムで構成される。
【０００５】
なお、図４には図示していないが、導体１１と絶縁体１３の間に、導体１１と絶縁体１３の接着を良好にしてボイド（気泡）の発生を防止し、また電界集中を緩和する目的で内部半導電層が施されることがある。また、絶縁体１３とシールド層１５の間のボイドの発生を防止し、また電界集中を緩和する目的で、絶縁体１３とシールド層１５の間に外部半導電層が施されることがある。
【０００６】
図４のような構成で施工された電力ケーブル１０は、時間経過と共に、何らかの原因によって、内部にボイド２１が発生することがある。このような状態で電圧が印加された状態が継続すると、絶縁体１３よりも絶縁破壊の強さが低いボイド２１が先に放電し（部分放電）、この放電が繰り返されることで、絶縁体１３内に先端の鋭いくぼみ状のもの（突起形状）が形成される。このような形状が絶縁体１３内にいったん形成されると、当該箇所に電界が集中して樹枝状（トリー状）の絶縁破壊が生じる。この絶縁破壊がいったん生じると、この箇所に空気層が形成されるので、更に放電が進行する。
【０００７】
電力ケーブル１０は、ボイド２１以外にも、異物２３や水分２５が内部に発生することもある。絶縁体１３内に存在する水分２５は、異物２３やボイド２１又は突起物などに加わる局部的な高電界との相乗作用によって、トリー状の欠陥が更に進展する。
【０００８】
このようなトリー現象は、その成長とともに電力ケーブル１０の絶縁性能を低下させ、最終的には運転中における絶縁破壊事故の原因となる。このため、電力ケーブル１０の絶縁劣化診断において、トリー劣化を非破壊で信頼性高く検出することが要求されている。
【０００９】
これまで、高精度に電力ケーブルの劣化診断を行う方法として、いわゆる直流高圧漏れ電流法が知られている（例えば下記特許文献１参照）。しかし、この方法は、ケーブルに直流の高電圧を印加する必要があるため、診断対象となるケーブルを停電状態にしなければならず、需要家に対して不便を強いるという課題がある。また、需要家への負担をなるべく少なくするためには、できるだけ停電時間を少なくする必要があるため、限られた診断時間でケーブル診断を行わなければならない。このため、例えば需要家に引き込まれている全ての電力ケーブル１０を一度の作業で診断することが難しいという課題がある。
【００１０】
これに対し、下記特許文献２には、活線下で高圧ケーブルの絶縁劣化診断を行う方法が開示されている。この方法によれば、活線状態で高圧ケーブルの絶縁劣化診断を行えるため、診断作業中に需要家に停電を強いる必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１９５５０３号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に記載の方法は、トリーの整流効果による直流成分をシールド接地線に流れる漏れ電流から測定する方法である。この方法の場合、活線診断装置は負荷側シールドと接地間に挿入される。通常運転時では電源側シールドのみが接地されている。活線診断時には、漏れ電流が活線診断装置を通るように、診断装置を取り付けて電源側シールドを接地から切り離す必要がある。
【００１３】
従って、この方法の場合、活線診断をするためには事前にケーブルシールドの両端に接地線を接続できるようにしておき、電源側シールドには切り離しを行う開閉装置を、負荷側シールドと接地間には活線診断装置を取り付けられる端子を予め備える必要がある。つまり、活線診断を行うために必要な事前の作業中に中性点の接地を外す必要があるため、この間は停電作業が必要となる。つまり、いったん診断装置の取付けが完了した後は、活線下でのケーブル劣化診断作業を行うことができるが、その準備段階において数時間程度の停電が必要となるため、やはり需要家に対して不便を強いることとなる。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み、電力ケーブルの劣化診断を行う前段階で、予め停電下で診断に必要な設備を取り付ける必要がなく、しかも活線状態で電力ケーブルの劣化診断を簡易に行うことのできる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、導体、絶縁体、シールド層、及びケーブルシースが内側からこの順に同軸状に形成された電力ケーブルの絶縁劣化診断方法であって、前記シールド層は、前記診断対象電力ケーブルの一方端でシールド接地線を介して接地される一方、他方端では開放状態にあり、前記診断対象電力ケーブルを活線状態とした状況下で、以下の各ステップを実行することを特徴とする。
【００１６】
各ステップは、以下のとおりである。
（ａ）前記シールド接地線に、少なくとも商用周波数の１００００倍以上の高周波パルス電流の検出が可能な高周波電流測定部を設置するステップ；
（ｂ）前記高周波電流測定部で検出された電気信号に含まれる前記商用周波数の成分をカットオフするフィルタ部、及び前記フィルタ部を介して出力される電気信号の信号波形を検出する波形検出部を設置するステップ；
（ｃ）前記波形検出部にて検出された信号波形に含まれる、離散的に繰り返される一対のパルス信号の時間差ｔを認定するステップ；
（ｄ）前記時間差ｔを用いた所定の演算を行なって得られた値に相当する長さ分だけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定するステップ。
【００１７】
なお、電力ケーブルのシールド接地線は、片側が接地されている状態で現場に設置されているのが一般的である。ただし、ケーブル長が長い等の理由で、シールド開放端の誘起電圧が高い場合にはシールド接地線が両端接地されている現場も存在する。このような現場において本発明の方法を用いて電力ケーブルの絶縁劣化診断を行う場合には、例えば一方の接地線の切り離し作業を行うものとしても構わない。
【００１８】
ここで、高周波電流測定部としては、例えばクランプ式のＣＴ（計器用変成器）を用いることができる。この場合、シールド接地線にこのＣＴを嵌め込むだけで設置ができる。シールド接地線には高い電流が流れておらず、シールド接地線にこのような高周波電流測定部を設置する作業は、活線状態でも安全且つ容易に行うことができる。
【００１９】
また、高周波電流測定部とフィルタ部を信号線で接続する作業、フィルタ部と波形検出部を信号線で接続する作業については、例えば通常行われるプラグ接続作業によって実行できるので、極めて容易な作業となり、活線状態であっても安全上問題がない。例えば、高周波電流測定部をシールド接地線に設置する作業の前に行っておけばよい。
【００２０】
なお、厳密には、ＣＴをシールド接地線に設置する前に、信号線を接続するものとしてよい。これは、小さいとはいえ接地線には電流が流れているため、ＣＴを先に設置するとＣＴの２次側回路が開放となり、ＣＴの絶縁破壊や接続時に測定器を損傷する可能性があるためである。
【００２１】
ここで、フィルタ部としては、一般的なハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタなどを採用することができる。
【００２２】
また、波形検出部としては、例えばオシロスコープなどの信号波形を表示する装置を採用することができる。
【００２３】
診断対象電力ケーブルに絶縁劣化が生じている場合、活線状態、すなわち電圧が印加された状態において絶縁体内で部分放電が生じる。この部分放電由来の電流パルスはシールド層を介してシールド接地された一方端と、その反対側の開放された他方端へと伝搬する。他方端に到達した電流パルスは、当該他方端で反射して前記一方端へと伝搬する。劣化箇所から直接前記一方端に向かう電流パルス（以下、「直達パルス」と呼ぶ。）と、前記他方端から反射されて前記一方端に向かう電流パルス（以下、「反射パルス」と呼ぶ。）は、時間差を有してそれぞれシールド接地線に設置された高周波電流測定部にて検出される。この検出された信号は、フィルタ部にて商用周波数成分がカットオフされた後、波形検出部にてパルス信号として現れる。
【００２４】
よって、波形検出部では、直達パルス由来のパルス信号と、反射パルス由来のパルス信号が、時間差を有して検出される。波形検出部を確認することで、この時間差ｔが認定できる。この時間差ｔは、劣化箇所が、診断対象電力ケーブルの一方端と他方端の間のうちのどの辺りにあるかによって変化する。つまり、診断対象電力ケーブルの一方端から劣化箇所までの長さは、時間差ｔの関数で表せる。よって、この時間差ｔに基づいて演算を行うことで、診断対象電力ケーブルの一方端から劣化箇所までの長さが得られるので、その長さ分だけ一方端から他方端まで進めた箇所を劣化箇所として特定することができる。
【００２５】
ここで、診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端までの長さＬ、前記シールド層を伝搬する前記高周波パルス電流の速度ｖが予め分かっている場合には、これらの値及び前記時間差ｔに基づき、ｘ＝Ｌ−ｖ・ｔ／２にて算定される値ｘだけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定することができる。この算定の根拠については、「発明の詳細な説明」の項でより詳細に後述される。
【００２６】
一方、診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端までの長さＬ、前記シールド層を伝搬する前記高周波パルス電流の速度ｖが予め分かっていない場合には、更に以下のステップを追加することで、劣化箇所を特定することを特徴とする。
【００２７】
具体的には、以下のステップである。
（ｅ）前記ケーブルシースの前記一方端の近傍箇所の表面に電極を設置するステップ；
（ｅ２）前記電極から前記商用周波数よりも高周波の検査用パルスを注入し、当該検査用パルスを注入してから前記波形検出部にて前記検査用パルスの反射波由来の信号波形を検出するまでに要した検査用パルス伝搬時間ｔ０を測定するステップ。
【００２８】
そして、前記（ｄ）のステップでは、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から他方端までの長さＬ、前記検査用パルス伝搬時間ｔ０、及び前記時間差ｔに基づき、ｘ／Ｌ＝１−ｔ／ｔ０の割合だけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定する。
【００２９】
前記ケーブルシースの前記一方端の近傍箇所の表面に取付けられた電極から、高周波の検査用パルスを注入すると、この検査用パルスによってシールド層に誘起電圧が生じる。この電圧に由来した高周波パルス電流は、直接シールド接地線を介して高周波電流測定部にて検出されるものと、シールド層を介して他方端に向かって流れ、他方端において反射された後に、シールド接地線を介して高周波電流測定部にて検出されるものに分かれる。いずれの信号も、フィルタ部にて商用周波数成分がカットオフされた後、波形検出部にてパルス信号として現れる。
【００３０】
よって、波形検出部においてこれらの時間差ｔ０を認定することで、高周波電流パルスの伝搬速度をｖとしたときに、診断対象電力ケーブルの一方端から他方端までの全長ＬをＬ＝ｖ・ｔ０／２と認定することができる。よって、ケーブルの全長Ｌに対する、一方端から劣化箇所までの距離ｘの割合であるｘ／Ｌを、１−ｔ／ｔ０と算定することができる。これにより、劣化箇所が特定される。なお、この算定の根拠については、「発明の詳細な説明」の項でより詳細に後述される。
【００３１】
また、前記診断対象電力ケーブルが３相であって、これらのシールド層が前記シールド接地線によって一括接地されている場合には、３相分の前記診断対象電力ケーブルを活線状態とした状況下で、上記（ａ）−（ｄ）のステップに加えて、更に以下のステップを実行することを特徴とする。
【００３２】
各ステップは、以下のとおりである。
（ｅ）３相それぞれの前記ケーブルシースの前記一方端の近傍箇所の表面に電極を設置するステップ；
（ｆ）３相それぞれの前記電極に誘起した電圧信号を信号処理部に入力して、位相判別及び波形処理を行うステップ；
（ｇ）前記信号処理部において波形処理がされた電圧信号を前記波形検出部に取り込み、前記離散的に繰り返される一対のパルス信号の極性の変動に対応した前記電圧信号の変動を示す相の前記診断対象電力ケーブルを、劣化した電力ケーブルと認定するステップ。
【００３３】
そして、（ｄ）のステップでは、（ｇ）のステップで認定された前記劣化した電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定する。
【００３４】
３相の診断対象電力ケーブルのシールド層が一括接地されている場合、波形検出部において、直達パルス由来のパルス信号と、反射パルス由来のパルス信号が、時間差を有して検出されたとしても、どの相の電力ケーブルから放出された部分放電由来の電流パルスであるかを判別することができない。
【００３５】
ここで、電力ケーブル内の絶縁体内で生じた部分放電由来の電流パルスは、当該ケーブルの電圧の極性に同期した極性を示す。これは、シールド層を通じて伝達されるパルスが、開放端で正転反射し、接地端で反転反射するためである。すなわち、上記構成の場合、パルスの反射端は開放されているため、直達パルスと反射パルスは同極性となる。よって、電圧の立ち上がり時期に発生する正パルスは、反射パルスも正となり、同様に立ち下がり時期に発生する負パルスは、反射パルスも負となる。
【００３６】
直達パルスと反射パルスは、ケーブル電圧のゼロクロス時から正電圧の波高値に達するまでの立ち上がり期間、並びにゼロクロス時から負電圧の波高値に達するまでの立ち下がり期間に、電圧変動の周期に同期して発生する。このため、各電力ケーブルの電圧信号の極性変動と、直達パルス及び反射パルスのパルス信号の極性変動を比較して、同期している電力ケーブルの相を確認することで、この相の電力ケーブルが劣化していると判断することができる。
【００３７】
ここで、各ケーブル電圧を波形検出部に取り込むために、ケーブルシースの表面に電極を設置している。ケーブルシースは絶縁体であるため、高い電流が流れておらず、ケーブルシースの表面に電極を設置する作業は、活線状態でも容易且つ安全に行うことができる。ケーブルシースの内側には絶縁体が形成され、その内側に電圧が印加された導体が形成されているため、電極には導体に印加された電圧が誘起する。よって、各相に取り付けた電極に誘起した電圧信号をそれぞれ取り出すことで、各ケーブルの導体に印加された電圧信号の位相差を認識することができる。
【００３８】
ここで、ステップ（ｆ）では、取り出した電圧信号をいったん信号処理部に入力して、位相判別と波形処理を行った後、当該処理後の信号を波形検出部に入力する構成としている。電圧信号の周期がｍ秒オーダーであるのに対し、ケーブル劣化認定のために確認する一対のパルス信号の周期がμ秒オーダーである。よって、電圧信号と同じスケールでこれらのパルス信号を波形検出部に同時に表示させると、電圧信号の極性変動とパルス信号の極性変動の対応関係を確認することが難しくなる。そこで、信号処理部において、パルス信号の周期のオーダーに合わせて電圧波形の処理を行なっている。
【００３９】
また、信号処理部では、入力された３相分の電圧信号の位相差に基づいて、各ケーブルがそれぞれどの相であるかを判別している。これは、例えば一般的な位相判別回路を用いることができる。
【００４０】
このような構成の下、波形検出部において、各相の電圧信号の変動と一対のパルス信号の出現タイミング及びその極性変動を比較し、電圧変動に同期している相をもって、劣化した電力ケーブルと特定することができる。
【００４１】
なお、より具体的な方法として、電圧信号から各相の電圧位相を求めて、測定する相、位相（位相角）に応じた信号を信号処理部から出力するものとしても構わない。このとき、測定する相、位相は測定者が自由に調整できるようにしておき、測定する相、位相（位相角）に応じた信号を波形検出部（例えばオシロスコープ）の外部トリガとすることで、目的の相、位相時の波形を測定することができまる。
【００４２】
なお、３相それぞれの電極と信号処理部を信号線で接続する作業、信号処理部と波形検出部を信号線で接続する作業については、例えば通常行われる接続作業によって実行できるので、極めて容易な作業となり、活線状態であっても安全上問題がない。
【００４３】
なお、３相の電力ケーブルを有し、３相分のシールド層がシールド接地線によって一括接地されている場合も、同様に劣化箇所を具体的に特定することができる。すなわち、診断対象電力ケーブルの一方端から他方端までの長さＬ、シールド層を伝搬する高周波パルス電流の速度ｖの値が予め分かっている場合には、時間差ｔに基づき、ｘ＝Ｌ−ｖ・ｔ／２にて算定される値ｘだけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定する。また、診断対象電力ケーブルの一方端から他方端までの長さＬ、シールド層を伝搬する高周波パルス電流の速度ｖの値が分かっていない場合には、予め前記電極から検査用パルスを注入して、注入から検査用パルスの反射波由来の信号波形を検出するまでに要した検査用パルス伝搬時間時間ｔ０を測定しておき、このｔ０と時間差ｔに基づき、ｘ／Ｌ＝１−ｔ／ｔ０の割合だけ、前記診断対象電力ケーブルの前記一方端から前記他方端に進めた箇所を劣化箇所として特定する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の電力ケーブル劣化診断方法によれば、電力ケーブルの劣化診断を行う前段階で、予め停電下で診断に必要な設備を取り付ける必要がなく、しかも活線状態で電力ケーブルの劣化診断を簡易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の電力ケーブル劣化診断方法を模式的に示すブロック図である。
【図２】電極を取り付けた状態の電力ケーブルの断面を模式的に示す図である。
【図３】波形検出部の画面の一例を模式的に示す図である。
【図４】電力ケーブルの断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態につき、図面を参照して説明する。図１は、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を模式的に示すブロック図である。
【００４７】
（準備作業の説明）
図１では、診断対象電力ケーブルが３相である場合を想定している（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）。なお、各ケーブルの断面構造は、図４に示したものと共通している。なお、以下では、各相を意識して記載する場合には、符号の末尾にＡ，Ｂ，Ｃと付し、各相を意識せずに記載する場合はこの末尾の記号を省略する。つまり、「導体１１Ａ」と記載すれば、電力ケーブル１０Ａに含まれる導体を指しており、単に「導体１１」と記載すれば、電力ケーブル１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの全ての導体を指す。
【００４８】
なお、図１では、説明の便宜上、シールド層１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）を意識的にケーブルとは別に図示している。
【００４９】
各シールド層１５は、一方端４１（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）において、共通のシールド接地線４０を介して接地されている。また、他方端４３（４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ）は開放状態にある。
【００５０】
本実施形態では、このように診断対象となる電力ケーブル１０が３相構成（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）であり、各ケーブルのシールド層１５が一方端で一括接地され、他方端では開放状態にあるような現場を想定して説明する。
【００５１】
作業員は、高周波電流測定部２、フィルタ部３、信号処理部４、波形検出部５、及び電極６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）を持参して、現場にて、これらの装置の取付け作業を全て診断対象電力ケーブル１０が活線状態の下で行う。
【００５２】
高周波電流測定部２は、例えばクランプ式のＣＴ（計器用変成器）を採用することができる。作業員は、この高周波電流測定部２を、シールド接地線４０に取り付ける作業を行う。シールド接地線４０には高い電流が流れていないため、この作業は活線状態でも容易且つ安全に行うことができる。なお、この高周波電流測定部２は、例えば数ＭＨｚ程度の高周波の電流パルスの検出が可能な構成であればよい。つまり、少なくとも商用周波数の１００００倍以上の高周波パルス電流の検出が可能な構成である。
【００５３】
フィルタ部３は、例えば一般的なハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタなどを採用することができる。なお、このフィルタ部３は、少なくとも入力された信号のうち、商用周波数成分（例えば６０Ｈｚ）の信号をカットオフしてそれよりも高周波の信号を出力する機能を有していればよい。
【００５４】
また、波形検出部５としては、例えばオシロスコープなどの信号波形を表示する装置を採用することができる。
【００５５】
作業員は、高周波電流測定部２、フィルタ部３、及び波形検出部５を、それぞれ信号線を介して接続することで、高周波電流測定部２にて検出された電気信号のうち、商用周波数成分の信号がカットオフされた高周波成分の信号波形を、波形検出部５にて確認できるようにする。
【００５６】
また、作業員は、各電力ケーブル１０のケーブルシース１７の表面のうち、一方端４１の近傍箇所の表面に、それぞれ電極６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）を取り付ける（図２も併せて参照）。この電極６の取付け方法としては、例えば粘着の付いている銅箔テープを貼り付ける方法や、金属箔を電力ケーブル１０にテープで巻きつける方法などが採用され得る。電極６の設置箇所は、電力ケーブル１０のうち、シールド層１５がシールド接地線４０を介して設置されている側の端部（一方端）の近傍箇所とする。より具体的には、高周波の電流パルスが電極６と他方端４３の２倍の距離を伝搬するのに要する時間に対して、同パルスが電極６と一方端４１の距離を伝搬する時間を無視できる程度に、電極６を一方端４１の近傍に設置する。
【００５７】
なお、ケーブルシース１７は絶縁体であるため、高い電流が流れていない。このため、このケーブルシース１７の表面に電極６を取り付ける作業は、電力ケーブル１０が活線状態でも安全且つ容易に行うことができる。
【００５８】
各相のケーブルシース１７に電極６が取付けられると、ケーブルシース１７の内側には絶縁体１３が形成され、その内側に電圧が印加された導体１１が形成されているため、電極６には導体１１に印加された電圧が誘起する。よって、各相に取り付けた電極６に誘起した電圧信号をそれぞれ取り出すことで、各ケーブル１０の導体に印加された電圧信号の位相差を認識することができる。
【００５９】
そして、作業員は、各相に取り付けた電極６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）と、信号処理部４とを信号線にて接続する。
【００６０】
この信号処理部４は、各電極６からの電圧信号が入力されることで、その位相差に基づいて各ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の位相を判別する機能（位相判別機能）を有する。また、各電極６から供給される電圧信号の波形（正弦波形）に対して、視覚的に見やすくする目的で、周期の延長や短縮処理を行ったり、波形そのものを三角波や矩形波に変更したりする機能（波形処理機能）を有する。位相判別機能の実現には、例えばゼロクロスを通過する時間差に基づいて位相を特定する一般的な位相判別装置を利用することができる。また、波形処理機能は、一般的な画像処理回路などを利用することができる。なお、位相判別装置には、前記の波形処理機能を有するものもあり、この場合は、一の位相判別装置にて信号処理部４とすることができる。
【００６１】
また、信号処理部４は、測定者によって指定された測定対象となる相、位相に応じた信号を波形検出部５へ出力する機能を有する。この信号は、波形検出部５（例えばオシロスコープ）の外部トリガとなる。
【００６２】
そして、作業員は、信号処理部４と波形検出部５を信号線にて接続する。これにより、波形検出部５では、信号処理部４において信号処理が施された状態の各ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の電圧変動の態様を確認することができる。
【００６３】
これにより、波形検出部５では、高周波電流測定部２にて検出された電気信号のうち、商用周波数成分がカットされた信号と、各ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の電圧変動を示す信号とを同時に確認することができる。なお、後述するように高周波電流測定部２にて検出される電気信号の周期はμ秒オーダーであるのに対し、各電極６から供給される電圧信号の周期はｍ秒オーダーである。よって、これらの極性変動の同期が分かるように、同時に波形検出部５にて表示させる目的で、信号処理部４では、各電極６から供給される電圧信号の波形処理を行なっている。
【００６４】
（検出作業の説明）
上述した準備作業が完了すると、作業員は、波形検出部５の画面を確認する。図３は、ケーブル１０Ａが劣化している場合における波形検出部５の画面を模式的に示す一例である。以下、図１及び図３を参照して説明する。
【００６５】
電力ケーブル１０Ａの劣化箇所３０にて絶縁劣化が生じている場合、活線状態、すなわち電圧が印加された状態において絶縁体１３Ａ内で部分放電が生じる。この部分放電は、シールド層１５Ａを介してシールド接地線４０側の一方端４１Ａに進む直達パルス３１と、その反対側の開放された他方端４３Ａへと伝搬した後、他方端４３Ａにおいて反射して一方端４１Ａへと進行する反射パルス３２を形成する。
【００６６】
直達パルス３１は劣化箇所３０から一方端４１Ａに直接到達した後、シールド接地線４０を介して大地へと流れる。一方、反射パルス３２は、劣化箇所から他方端４３Ａに到達し、当該他方端４３Ａにて反射して一方端４１Ａに到達した後、シールド接地線４０を介して大地へと流れる。つまり、直達パルス３１がシールド接地線４０を流れるタイミングと、反射パルス３２がシールド接地線４０を流れるタイミングには時間差ｔが存在することになる。
【００６７】
高周波電流測定部２は、シールド接地線４０を高周波電流が流れると、当該電流信号を検出する。この検出された信号は、フィルタ部３にて商用周波数成分がカットオフされた後、波形検出部５に送られる。
【００６８】
絶縁体１３Ａ内で生じる部分放電由来の電流パルスは、例えば数ＭＨｚ程度もの高周波電流となる。このため、上述したように、高周波電流測定部２は、この程度の高周波電流を検出する機能が必要となる。
【００６９】
上述したように、高周波電流測定部２によって直達パルス３１由来の電流信号を検出されるタイミングと、反射パルス３２由来の電流信号が検出されるタイミングには時間差ｔが生じる。よって、波形検出部５には、時間差ｔを有する一対のパルス信号が表示される（図３における信号５１ｄ及び５１ｒ、信号５２ｄ及び５２ｒ）。なお、直達パルス３１由来の電流信号に比べて、反射パルス３２由来の電流信号は、伝搬距離が長いことからそのレベルが減衰している。
【００７０】
また、波形検出部５には、各ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の電圧変動の態様が同時に表示される（波形６１，６２，６３）。作業員は、このような波形検出部５の画面から、一対のパルス信号５１，５２の極性と、電圧波形の極性の変動態様を対比する。部分放電由来の一対の高周波信号パルス（５１，５２，…）は、劣化が生じているケーブルのケーブル電圧のゼロクロス時から正電圧の波高値に達するまでの立ち上がり期間、並びにゼロクロス時から負電圧の波高値に達するまでの立ち下がり期間に、電圧変動の周期に同期して発生する。
【００７１】
つまり、作業員は、図３の画面を確認して、一対のパルス信号５１（５１ｄ，５１ｒ）が正極性を示している間に、電圧値が正の範囲内で上昇傾向にあり、一対のパルス信号５２（５２ｄ，５２ｒ）が負極性を示している間に、電圧値が負の範囲内で下降傾向にあるような電圧変動曲線を示す相を特定すればよい。図３の場合は、曲線６１がこれに対応する。そして、信号処理部４の位相判別機能により、この曲線６１のような電圧変動を示しているのが、電力ケーブル１０Ａの相であることが特定される。
【００７２】
以上により、３相のうち、劣化している電力ケーブル１０は電力ケーブル１０Ａであると判定できる。
【００７３】
次に、この電力ケーブル１０Ａのどの箇所に劣化が生じているかを特定する方法について説明する。
【００７４】
まず、電力ケーブル１０Ａの一方端４１Ａから他方端４３Ａまでの長さＬ、及びシールド層１５を伝搬する高周波パルス電流の伝搬速度ｖが予め分かっている場合について説明する。なお、以下では、電力ケーブル１０Ａの一方端４１Ａから劣化箇所３０までの距離をｘとする。
【００７５】
直達パルス（直達波）３１は、劣化箇所３０からｘだけ進行した後、高周波電流測定部２にて検出される。つまり、直達パルス３１の進行距離Ｚｄは、以下の数１によって表される。
（数１）
Ｚｄ＝ｘ
【００７６】
一方、反射パルス（反射波）３２は、劣化箇所３０から他方端４３Ａまで進行し、その後反射して高周波電流測定部２で検出されるため、その進行距離Ｚｒは、以下の数２によって表される。
（数２）
Ｚｒ＝２（Ｌ−ｘ）＋ｘ＝２Ｌ−ｘ
【００７７】
なお、現実的には、一方端４１Ａからシールド接地線４０を介して高周波電流測定部２まで移動する距離ｄも加算されることになるが、ケーブル長Ｌが一般的に１０数ｍから１００ｍ超のオーダーであるのに対し、距離ｄは高々１０数ｃｍから３０ｃｍ程度のオーダーであるので、計算上は無視して構わない。
【００７８】
この直達パルス３１の進行距離Ｚｄと、反射パルス３２の進行距離Ｚｒの差は、以下の数３のように、時間差ｔとパルス伝搬速度ｖの積に一致する。
（数３）
Ｚｒ−Ｚｄ＝ｖ・ｔ
【００７９】
数１及び数２を数３に代入し、ｘについて解くと、以下の数４が得られる。
（数４）
ｘ＝Ｌ−ｖ・ｔ／２
【００８０】
よって、作業員は、図３に示す波形検出部５の画面から、直達パルス３１由来の高周波信号パルス５１ｄと、反射パルス３２由来の高周波信号パルス５１ｒの時間差ｔを読み取り、上記数４にこのｔの値、並びに予め分かっているＬ及びｖの値を代入して演算することで、ｘの値を知ることができる。このｘの値は、電力ケーブル１０Ａの一方端４１Ａから劣化箇所３０までの距離に対応するので、劣化箇所３０の位置が特定される。
【００８１】
次に、電力ケーブル１０Ａの一方端４１Ａから他方端４３Ａまでの長さＬ、及びシールド層を伝搬する高周波パルス電流の伝搬速度ｖが分からない場合について説明する。
【００８２】
作業員は、電極６Ａから高周波の検査用パルス電流を注入する。このとき、この検査用パルスによってシールド層１５Ａに誘起電圧が生じる。この電圧に由来した高周波パルス電流は、直接シールド接地線４０を介して高周波電流測定部２にて検出されるもの（以下、「直達検査パルス」と呼ぶ。）と、シールド層１５Ａを介して他方端４３Ａに向かって流れ、他方端４３Ａにおいて反射された後に、シールド接地線４０を介して高周波電流測定部２にて検出されるもの（以下、「反射検査パルス」と呼ぶ。）に分かれる。
【００８３】
よって、波形検出部５では、時間差ｔ０を有した一対のパルス信号が検出される。なお、このパルス信号を検出する際に、部分放電由来の一対のパルス信号（５１，５２，……）と混在しないよう、予め電流量を高めにして入力したり、所定の時間にわたって繰り返し離散的に検査用パルス電流を入力するものとしても構わない。
【００８４】
直達検査パルスと反射検査パルスの移動距離の差は、電力ケーブルの一方端４１Ａから他方端４３Ａまでの距離の２倍、すなわち２Ｌに相当する。この距離の差が、時間差ｔ０となって現れる。つまり、以下の数５が成立する。
（数５）
２Ｌ＝ｖ・ｔ０
【００８５】
これをｖについて解くと、数６が得られる。
（数６）
ｖ＝２Ｌ／ｔ０
【００８６】
数６を数４に代入すると、以下の数７が得られる。
（数７）
ｘ＝Ｌ−（ｔ／２）・（２Ｌ／ｔ０）＝（１−ｔ／ｔ０）・Ｌ
【００８７】
数７を変形すると、以下の数８が得られる。
（数８）
ｘ／Ｌ ＝ １−（ｔ／ｔ０）
【００８８】
よって、作業員は、波形検出部５の画面から、直達パルス（直達波）３１由来の高周波信号パルス５１ｄと、反射パルス（反射波）３２由来の高周波信号パルス５１ｒの時間差ｔを読み取ると共に、このｔの値と予め測定した検査用パルスの時間差ｔ０の値を数８に代入して演算することで、ｘ／Ｌの値を知ることができる。このｘ／Ｌの値は、電力ケーブル１０Ａの全長Ｌに対する、一方端４１Ａから劣化箇所３０までの距離ｘの割合に対応するので、劣化箇所３０の位置が特定される。
【００８９】
なお、上述の実施形態では、高周波の検査用パルス電流を、電力ケーブル１０Ａに取付けられた電極６Ａから注入するものとした。この作業は、時間差ｔ０を測定することで、電力ケーブル１０の長さＬとパルス伝搬速度ｖの関係を認識するためのものである。よって、各相の電力ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）の長さと材質にほとんど差がない場合には、検査用パルス電流を印加する相は、どの相でも構わない。３相構造の電力ケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）が付設されている現場は、概ね各ケーブルの長さと材質にほとんど差がないのが通常である。
【００９０】
上述した方法によれば、作業員は、劣化診断を行う対象となっている現場に到着してから、劣化診断の準備を行い、実際に診断を行なって撤収するまでの間、全ての作業を活線状態で行うことができる。これにより、需要家に対して全く停電を強いることなく電力ケーブルの劣化診断が行える。
【００９１】
また、作業員が現場に持参する必要のある装置類としては、クランプ式のＣＴ（計器用変成器）などで構成される高周波電流測定部２、ハイパスフィルタなどで構成されるフィルタ部３，位相判別装置などで構成される信号処理部４、オシロスコープなどで構成される波形検出部５、及び箔電極などで構成される電極６であり、これらは作業員が片手で容易に持参できる程度のものである。従って、単独の作業員で簡単に作業を行うことができる。
【００９２】
また、この方法によれば、現場に到着してから、準備作業、診断作業及び撤収作業を含めて３０分程度で全ての作業を完了させることができる。これにより、一日に多くの現場の電力ケーブルの劣化診断を行うことが可能となる。
【００９３】
また、この方法によれば、電力ケーブル１０の一方端４１側に対してのみ、上述した設備を取り付けることで測定が可能である。このため、電力ケーブル１０の長さが極めて長い現場であっても、短時間で劣化診断作業を完了させることができる。
【００９４】
更に、この方法によれば、劣化した電力ケーブルの劣化箇所３０の位置を特定することができる。これにより、例えば当該劣化箇所３０が電力ケーブル１０の端部である場合には、後日に当該端部のみの補修作業をすれば対応可能である旨を知ることができる。一方、電力ケーブル１０のほぼ中央部である場合には、後日電力ケーブル１０そのものを交換する必要がある旨を知ることができる。これにより、劣化診断作業の終了後、需要家に対して、その後に行うべき適切な処置内容を説明することができる。
【００９５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態につき、第１実施形態と異なる箇所のみを説明する。
【００９６】
第１実施形態では、電力ケーブル１０が３相構造（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）であり、全ての相のケーブルのシールド層１５が一括接地されている現場において、劣化診断を行う場合を想定していた。これに対し、単相構造である場合、又は相毎にシールド層１５が接地されている場合には、より簡易な方法で診断を行うことができる。
【００９７】
すなわち、第１実施形態では、３相のケーブル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）が、全て共通のシールド接地線４０を介して接地されていたため、高周波電流測定部２にて高周波パルス電流を検出しても、この検出されたパルス電流が、どの相の電力ケーブル１０のシールド層１５から伝搬されたものかを特定することができなかった。このため、第１実施形態では、電極６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）に誘起された電圧の波形（に基づいて信号処理がされた波形）と、高周波電流パルスを波形検出部５にて同時に表示させて、極性の変動態様を対比することで、作業員は初めてどの相のケーブルに劣化が生じているかを知ることができる構成であった。
【００９８】
これに対し、単相構造である場合、又は相毎にシールド層１５が接地されている場合には、高周波電流測定部２にて高周波パルス電流が検出された時点で、劣化しているケーブルを一に特定することができる。よって、電極６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）に誘起された電圧信号を信号処理部４によって信号処理する必要がない。すなわち、信号処理部４は本実施形態において不要である。
【００９９】
更に、電力ケーブル１０の一方端４１から他方端４３までの長さＬと、シールド層１５を伝搬する高周波パルス電流の伝搬速度ｖが分かっている場合には、検査用パルス電流を電極６からケーブルに注入する必要がないので、電極６の設置作業も不要となる。
【符号の説明】
【０１００】
２      ：    高周波電流測定部
３      ：    フィルタ部
４      ：    信号処理部
５      ：    波形検出部
６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）      ：    電極
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）      ：    電力ケーブル
１１      ：    導体
１３      ：    絶縁体
１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）      ：    シールド層
１７      ：    ケーブルシース
２１      ：    ボイド
２３      ：    異物
２５      ：    水滴
３０      ：    劣化箇所
３１      ：    部分放電由来の直達パルス
３２      ：    部分放電由来の反射パルス
４０      ：    シールド接地線
４１（４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ）      ：    シールド層の一方端（シールド接地線側）
４３（４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ）      ：    シールド層の他方端（開放端側）
５１，５２      ：    一対のパルス信号
５１ｄ，５２ｄ      ：    直達パルス由来のパルス信号
５１ｒ，５２ｒ      ：    反射パルス由来のパルス信号
６１，６２，６３      ：    電力ケーブルの電圧変動態様を示す信号
【図１】
2014190758.tif 000003
【図２】
2014190758.tif 000004
【図３】
2014190758.tif 000005
【図４】
2014190758.tif 000006