(57)【要約】  第一絶縁体に所定の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程αと、第二絶縁体に、前記工程αと同一の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程βと、前記工程αで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第一グラフと、前記工程βで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第二グラフと、を比較することで、前記直流電圧の印加に伴う前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する工程γと、を備える絶縁性能の評価方法。
2017150691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一絶縁体に所定の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程αと、
第二絶縁体に、前記工程αと同一の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程βと、
前記工程αで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第一グラフと、前記工程βで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第二グラフとを比較することで、前記直流電圧の印加に伴う前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する工程γと、を備え、
前記各積分値は、前記各絶縁体に直列に接続されるキャパシタと前記キャパシタにかかる電圧を測定する電圧計とを備え、前記電圧計の測定結果に基づいて前記各積分値を測定する電流積分計によって求め、
前記印加条件は、電圧を０ｋＶから所定の最終到達電圧まで昇圧する昇圧操作と、前記最終到達電圧で一定時間保持する電圧保持操作と、電圧の印加を停止して前記キャパシタの放電を行う放電操作と、前記キャパシタを接地する接地操作と、を含む絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項２】
前記第二絶縁体は、絶縁性能の変化を起こした前記第一絶縁体であり、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が同じである請求項１に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項３】
前記第二絶縁体は、前記第一絶縁体とは異なる材料で構成され、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が同じである請求項１に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項４】
前記第二絶縁体は、前記第一絶縁体と同じ材料で構成され、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が異なる請求項１に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項５】
前記第一絶縁体に、前記工程αとは前記最終到達電圧のみが異なる印加条件で直流電圧を印加して、その直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程δと、
前記第二絶縁体に、前記工程δと同一の印加条件で直流電圧を印加し、その直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程εと、を備え、
前記工程γにおいて、前記工程δと前記工程εの測定結果を含めて前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項６】
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の比誘電率であり、
前記比誘電率は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に蓄積される充電電流が関与する部分であって、前記直流電圧の印加開始から所定時間までの部分の前記積分値から求める請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項７】
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の電気伝導率であり、
前記電気伝導率は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に流れるリーク電流が関与する部分であって、前記直流電圧の印加開始から所定時間経過後の前記積分値の傾きから求める請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項８】
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の内部の放電空隙の存在状態であり、
前記放電空隙の存在状態は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に流れる部分放電電流が関与する部分を特定することで求める請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項９】
前記工程αおよび前記工程βにおいて、部分放電時に発生する高周波パルスを検知するセンサによって部分放電の発生のタイミングを検知し、前記第一グラフおよび前記第二グラフにおける前記部分放電電流を特定する請求項８に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項１０】
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体における空間電荷の蓄積挙動であり、
前記空間電荷の蓄積挙動の影響は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおけるＱＡ／Ｑ０を比較することにより求める請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
ここで、前記Ｑ０は、前記直流電圧の印加開始から所定時間経過後に前記各絶縁体に蓄積される充電電流が無視できるレベルにまで下がった時間Ｔ０における前記積分値であり、前記ＱＡは、前記時間Ｔ０から所定時間経過後の時間ＴＡにおける前記積分値である。
【請求項１１】
前記工程αおよび前記工程βにおいて、前記空間電荷の蓄積挙動をＰＥＡ法によって検知し、前記第一グラフおよび前記第二グラフにおける前記空間電荷の蓄積挙動を特定する請求項１０に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項１２】
前記各絶縁体の接地側に前記電流積分計を配置して前記積分値を測定する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【請求項１３】
前記各絶縁体の高電圧側に前記電流積分計を配置して前記積分値を測定する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の絶縁体の絶縁性能の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁体の絶縁性能の評価方法に関するものである。
本出願は、２０１６年３月３日付の日本国出願の特願２０１６−０４１４５１に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から交流送電における電力ケーブルの絶縁層の劣化診断方法が種々検討されている。例えば、特許文献１では、実線路で適用されている交流電圧を用いた残留電荷法と損失電流法とを併用し、絶縁層の劣化診断を行っている。【０００３】
一方、絶縁体の絶縁性能の変化を推定する技術として、例えば非特許文献１に記載の技術がある。非特許文献１では、絶縁体に直流電圧を印加したとき、絶縁体の内部に蓄積される電荷量を推定し、絶縁体の絶縁性能の評価を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２９４５０号公報
【０００５】
【非特許文献１】高田達雄、堺孝夫、鳥山四男、「高分子フィルム内の電荷分布の推定法」、電気学会論文誌Ｖｏｌ．９２−Ａ，Ｎｏ．１２、ｐｐ５３７〜５４４、１９７２年
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法は、
第一絶縁体に所定の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程αと、
第二絶縁体に、前記工程αと同一の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程βと、
前記工程αで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第一グラフと、前記工程βで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第二グラフとを比較することで、前記直流電圧の印加に伴う前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する工程γと、を備え、
前記各積分値は、前記各絶縁体に直列に接続されるキャパシタと前記キャパシタにかかる電圧を測定する電圧計とを備え、前記電圧計の測定結果に基づいて前記各積分値を測定する電流積分計によって求め、
前記印加条件は、電圧を０ｋＶから所定の最終到達電圧まで昇圧する昇圧操作と、前記最終到達電圧で一定時間保持する電圧保持操作と、電圧の印加を停止して前記キャパシタの放電を行う放電操作と、前記キャパシタを接地する接地操作と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】絶縁性のサンプルに直流電圧を印加し、時間の経過に伴いサンプルに流れた電流の積分値を測定する電流積分計の概略回路図である。
【図２】絶縁性のサンプルを油中に配置した状態で測定した電流積分のグラフである。
【図３】絶縁性のサンプルを油中に配置した状態で測定した電流値のグラフである。
【図４】二カ月放置した絶縁性のサンプルを油中に配置した状態で測定した電流の積分値のグラフである。
【図５】絶縁体のサンプルを気中に配置した状態で測定した電流の積分値のグラフである。
【図６】図５のグラフの一部を拡大したグラフである。
【図７】空間電荷測定装置を併設した電流積分計の概略回路図である。
【図８】常温における低密度ポリエチレンの電流の積分値のグラフである。
【図９】常温における低密度ポリエチレンの電流値のグラフである。
【図１０】常温における低密度ポリエチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【図１１】常温における高密度ポリエチレンの電流の積分値のグラフである。
【図１２】常温における高密度ポリエチレンの電流値のグラフである。
【図１３】常温における高密度ポリエチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【図１４】常温におけるポリスチレンの電流の積分値のグラフである。
【図１５】常温におけるポリスチレンの電流値のグラフである。
【図１６】常温におけるポリスチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【図１７】８０℃における低密度ポリエチレンの電流の積分値のグラフである。
【図１８】８０℃における低密度ポリエチレンの電流値のグラフである。
【図１９】８０℃における低密度ポリエチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【図２０】８０℃における高密度ポリエチレンの電流の積分値のグラフである。
【図２１】８０℃における高密度ポリエチレンの電流値のグラフである。
【図２２】８０℃における高密度ポリエチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【図２３】８０℃におけるポリスチレンの電流の積分値のグラフである。
【図２４】８０℃におけるポリスチレンの電流値のグラフである。
【図２５】８０℃におけるポリスチレンのＱ３００／Ｑ０のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本開示が解決しようとする課題］
近年、高電圧の直流送電が検討されており、その電力ケーブルに備わる絶縁層（絶縁体からなる層）の状態診断の手法が必要になるものと考えられる。また、電力ケーブルだけでなく、種々の電気機器を直流で使用することが検討されている現状に鑑みても、直流電圧下の絶縁体の状態診断の手法が必要になると考えられる。しかし、直流電圧の印加に伴う絶縁体の状態を診断する有効な方法は現在のところ存在しない。
【０００９】
直流で使用される電力ケーブルや電気機器の絶縁体の内部には、交流電圧と比較すると直流電圧では空間電荷が蓄積し易く、絶縁体の内部電界に歪みを生じる。直流電圧が印加される絶縁体では、この空間電荷の蓄積や温度上昇による酸化の複合要因により絶縁劣化が促進されると考えられる。しかし、その空間電荷の蓄積の仕方に法則性がなく、絶縁体の劣化の詳しいメカニズムは解明されていない。例えば、直流送電に使用される電力ケーブルとして、導体に油浸紙を巻回してなる絶縁層（絶縁体）を備える油浸絶縁ケーブルや、架橋ポリエチレンのような固体絶縁体を導体に被覆した固体絶縁ケーブルがあるが、それぞれ絶縁体で空間電荷の蓄積の仕方が異なり、各絶縁体の劣化の仕方も異なる。このような事情から、直流送電を行なう電力ケーブルや直流で使用する電気機器の絶縁体の状態診断に繋がる技術として、直流電圧の印加に伴う絶縁体の絶縁性能の変化を経時的に監視し、直流電圧の印加に伴う絶縁体の絶縁性能の相違を評価する方法の開発が求められている。
【００１０】
本開示は、直流電圧の印加に伴う絶縁体の絶縁性能の相違を評価することができる絶縁体の絶縁性能の評価方法を提供することを目的の一つとする。
【００１１】
通常、絶縁体を電極で挟み込んで直流電圧を印加すると、絶縁体に微弱な電流が流れる。電流は、主として充電電流、空間電荷蓄積電流、リーク電流、および部分放電電流で構成される。
・充電電流（変位電流と呼ばれることもある）…電極で挟まれた絶縁体はちょうどキャパシタと同じ構成となっているため、直流電圧の印加開始により双極子配列の変化を伴う電荷蓄積が起こる。その際に流れる電流が充電電流であり、絶縁体の比誘電率によって変化する。この充電電流は、直流電圧の印加開始から所定時間だけ流れる電流である。
・空間電荷蓄積電流（吸収電流と呼ばれることもある）…絶縁体に直流電圧を印加したときに、絶縁体に空間電荷の生成・移動に伴って発生する電流である。この空間電荷蓄積電流は、充電電流と同様、直流電圧の印加開始から所定時間だけ流れる。
・リーク電流…絶縁体といえども非常に微弱ながら電流が流れる。つまり、絶縁体の電気伝導率に応じて流れる電流がリーク電流である。リーク電流は、直流電圧を印加している間中、流れる。
・部分放電電流…絶縁体の内部に放電空隙があると、その放電空隙で部分放電（コロナ）が発生する。そのとき、瞬間的に流れる電流が部分放電電流である。
【００１２】
前段で説明した絶縁体に流れる各電流は非常に微弱であるため、瞬間的な電流値を測定するだけでは絶縁体の絶縁性能に関連する絶縁体の物理量（比誘電率、空間電荷蓄積、電気伝導率、放電空隙の存在の４種類）の経時的な変化を十分に把握することができない。そこで、本発明者らは、絶縁体に直流電圧を印加し、直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに絶縁体に流れる電流の積分値を網羅的に測定することで、絶縁体に流れる各電流の挙動を明確にすることを試みた。電流の積分値は、絶縁体の静電容量に対して十分に大きなキャパシタを絶縁体と直列に接続し、キャパシタにかかる電圧を測定することで求めることができる。この積分値の測定に基づいて、本発明者らは、時間経過に伴う電流の挙動を比較することで、絶縁体の絶縁性能の相違を評価する方法に想到した。以下に、実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法を規定する。
【００１３】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
＜１＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法は、
第一絶縁体に所定の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程αと、
第二絶縁体に、前記工程αと同一の印加条件で直流電圧を印加して、前記直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程βと、
前記工程αで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第一グラフと、前記工程βで得られた経過時間と前記積分値との関係を示す第二グラフとを比較することで、前記直流電圧の印加に伴う前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する工程γと、を備え、
前記各積分値は、前記各絶縁体に直列に接続されるキャパシタと前記キャパシタにかかる電圧を測定する電圧計とを備え、前記電圧計の測定結果に基づいて前記各積分値を測定する電流積分計によって求め、
前記印加条件は、電圧を０ｋＶから所定の最終到達電圧まで昇圧する昇圧操作と、前記最終到達電圧で一定時間保持する電圧保持操作と、電圧の印加を停止して前記キャパシタの放電を行う放電操作と、前記キャパシタを接地する接地操作と、を含む。
【００１５】
上記絶縁体の絶縁性能の評価方法では、電流の時間積分値が電荷に相当することを用いている。絶縁体と直列に積分キャパシタを接続して直流電圧を印加すると、絶縁体に蓄積する電荷量と同じ電荷量が積分キャパシタにも蓄積する。この手法で計測するのは電流の時間積分値であることから、計測時間を長くとることにより、微小電流でも十分に検知することが可能となる。
【００１６】
上記絶縁体の絶縁性能の評価方法では、課電のスタート時から接地に至るまでの間、積分キャパシタにかかる電圧を計測している、即ち課電のスタート時から放電操作を経て接地に至るまでの間に絶縁体を流れる全電流の積分値を網羅的に計測している。上記操作を含む印加手順は、実際の直流機器の使用態様を模しており、そのため当該印加手順で得られた情報に基づいて、実際の使用態様に則した絶縁体の絶縁性能の評価を行なうことができる。
【００１７】
印加手順における昇圧操作時はまだ電圧が低く、積分値に対する充電電流による影響が支配的である。また、電圧保持操作の初期は、積分値に対する空間電荷蓄積電流の影響が大きく、電圧保持操作の後期は、積分値に対するリーク電流の影響が大きくなる。各操作時に得られた情報に基づけば、直流電圧の印加に伴って絶縁体に流れる電流の積分値を見れば、絶縁体に流れる各電流の変化の詳細を知ることができ、その電流の変化から絶縁体の絶縁性能の変化を知ることができる。そのため、工程αで得た第一絶縁体のデータと、工程βで得た第二絶縁体のデータと、を比較することで、両絶縁体の絶縁性能の相違を評価することができる。
【００１８】
＜２＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記第二絶縁体は、絶縁性能の変化を起こした前記第一絶縁体であり、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が同じである形態を挙げることができる。
【００１９】
絶縁性能の変化を起こした第一絶縁体とは、工程αで測定を行った第一絶縁体を環境下に放置したり、熱履歴を与えたり、所定の課電を行ったりした第一絶縁体のことである。言い換えれば、第一絶縁体は、状態変化する前の第二絶縁体である。つまり、上記構成の工程βでは、工程αを行ってから所定時間経過した後に、工程αで使用した第一絶縁体を工程αと同じ測定環境で再び測定する。工程γで、工程αの結果と工程βの結果とを比較することで、絶縁体の経時的な絶縁性能の変化を評価することができる。また、工程αの結果と工程βの結果とを比較することで、絶縁体の絶縁性能の変化のメカニズムの解明に迫ることができる可能性がある。
【００２０】
＜３＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記第二絶縁体は、前記第一絶縁体とは異なる材料で構成され、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が同じである形態を挙げることができる。
【００２１】
上記評価方法によれば、用途に応じた最適な絶縁体の材料を特定できる。例えば、絶縁性能のみならず機械的な強度が求められる使用態様において、機械的強度が同等程度の二つの材料があったときに、上記評価方法によって、所定の直流電圧下においてどちらの材料が絶縁体として好適であるかを調べることができる。
【００２２】
＜４＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記第二絶縁体は、前記第一絶縁体と同じ材料で構成され、
前記工程αと前記工程βにおける測定環境の条件が異なる形態を挙げることができる。
【００２３】
測定環境としては、例えば温度や湿度、雰囲気、圧力などを挙げることができる。例えば、工程αでは常温における測定を行い、工程βでは１００℃における測定を行なえば、常温から１００℃で変化する環境下で使用される絶縁体として好ましいか否かを調べることができる。
【００２４】
＜５＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記第一絶縁体に、前記工程αとは前記最終到達電圧のみが異なる印加条件で直流電圧を印加して、その直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第一絶縁体を流れる電流の積分値を測定する工程δと、
前記第二絶縁体に、前記工程δと同一の印加条件で直流電圧を印加し、その直流電圧の印加開始から印加終了後所定時間経過までに前記第二絶縁体に流れる電流の積分値を測定する工程εと、を備え、
前記工程γにおいて、前記工程δと前記工程εの測定結果を含めて前記第一絶縁体の絶縁性能と前記第二絶縁体の絶縁性能との相違を評価する形態を挙げることができる。
【００２５】
上記測定方法によれば、同一電圧における工程αと工程βの結果の比較だけでなく、異電圧における第一絶縁体および第二絶縁体の絶縁性能の情報を得ることができる。その結果、直流電圧下の各絶縁体の絶縁性能をより詳細に評価できる。
【００２６】
＜６＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の比誘電率であり、
前記比誘電率は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に蓄積される充電電流が関与する部分であって、前記直流電圧の印加開始から所定時間までの部分の前記積分値から求める形態を挙げることができる。
【００２７】
上述したように、充電電流は、絶縁体と絶縁体に直流電圧を印加する電極をキャパシタと見做したときに流れる電流であって、絶縁体の比誘電率に関連する電流である。充電電流は、直流電圧の印加開始から短時間の間だけ流れるので、グラフにおける印加開始初期における電流の積分値を見ることで、充電電流の大きさ、即ち絶縁体の比誘電率を把握・評価することができる。例えば、第二絶縁体が絶縁性能の変化を起こした第一絶縁体であると、工程αにおける上記積分値と工程βにおける上記積分値とを比較することで、経時的な絶縁体の比誘電率の変化を把握することができる。
【００２８】
＜７＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の電気伝導率であり、
前記電気伝導率は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に流れるリーク電流が関与する部分であって、前記直流電圧の印加開始から所定時間経過後の前記積分値の傾きから求める形態を挙げることができる。
【００２９】
上述したように、リーク電流は、絶縁体の電気伝導率に関連する電流であって、絶縁体に直流電圧を印加している間中、流れる。そのため、リーク電流の大きさを把握するには、直流電圧の印加開始から所定時間経過後、即ち直流電圧の印加開始後に短時間だけ流れる充電電流や空間電荷蓄積電流の影響が殆どないと考えられる時間帯に、電流の積分値の傾きを見ると良い。充電電流や空間電荷蓄積電流の影響が殆どない時間帯に電流の積分値の傾きを見ることで、リーク電流の大きさ、即ち絶縁体の電気伝導率を把握・評価することができる。例えば、第二絶縁体が絶縁性能の変化を起こした第一絶縁体であると、工程αにおける上記時間帯の電流の積分値の傾きと、工程βにおける上記時間帯の電流の積分値の傾きと、を比較することで、経時的な絶縁体の電気伝導率の変化を把握することができる。ここで、絶縁体の電気伝導率の逆数は、絶縁体の体積抵抗率であり、電気伝導率が分かれば、体積抵抗率も計算で求めることができる。
【００３０】
＜８＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体の内部の放電空隙の存在状態であり、
前記放電空隙の存在状態は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおける前記各絶縁体に流れる部分放電電流が関与する部分を特定することで求める形態を挙げることができる。
【００３１】
上述したように、部分放電電流は、絶縁体の内部の放電空隙に部分放電が発生することで生じる電流であって、絶縁体に直流電圧を印加している間中、ランダムに流れる。そのため、部分放電電流の発生を把握するには、電流の積分値の急激な増加（積分値の階段状の増加）を見ると良い。部分放電電流の大きさや頻度を見ることで、絶縁体の内部の放電空隙の存在状態（量や大きさ）を把握・評価することができる。例えば、第二絶縁体が絶縁性能の変化を起こした第一絶縁体であると、工程αにおける部分放電電流の発生頻度や大きさと、工程βにおける部分放電電流の発生頻度や大きさと、を比較することで、経時的な絶縁体の放電空隙の形成状態を把握することができる。
【００３２】
＜９＞前記グラフにおける部分放電電流が関与する部分を特定する実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記工程αおよび前記工程βにおいて、部分放電時に発生する高周波パルスを検知するセンサによって部分放電の発生のタイミングを検知し、前記第一グラフおよび前記第二グラフにおける前記部分放電電流を特定する形態を挙げることができる。
【００３３】
部分放電時、絶縁体には高周波の電流が流れる。この高周波の電流のパルスをセンサにて検知し、部分放電の発生のタイミングを把握することで、電流の積分値のグラフにおける部分放電の発生箇所を確実に特定することができる。その結果、絶縁体の内部に形成される放電空隙の存在をより正確に推定することができる。
【００３４】
＜１０＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁性能は、前記各絶縁体における空間電荷の蓄積挙動であり、
前記空間電荷の蓄積挙動の影響は、前記第一グラフまたは前記第二グラフにおけるＱＡ／Ｑ０を比較することにより求める形態を挙げることができる。
ここで、前記Ｑ０は、前記直流電圧の印加開始から所定時間経過後に前記各絶縁体に蓄積される充電電流が無視できるレベルにまで下がった時間Ｔ０における前記積分値であり、前記ＱＡは、前記時間Ｔ０から所定時間経過後の時間ＴＡにおける前記積分値である。
【００３５】
電流の積分値のグラフにおいて、直流電圧の印加開始後に短時間だけ流れる充電電流の影響が大きい時間帯から、平衡状態になって流れるリーク電流の影響が大きい時間帯に移行する過程で、空間電荷が数分から数十分という時間をかけて絶縁体内を移動しながら、絶縁体内に蓄積する。この空間電荷蓄積は、電荷が生成し、移動したり、あるいは捕獲され蓄積したりする過程を繰り返している。この繰り返し時間は数分以上と長いものである。空間電荷は化学反応のポテンシャルエネルギーを持っているため、酸素、水分の存在に温度の影響が加わった複合的な絶縁劣化を促進する。そのため、直流電圧の印加に伴う計測は、絶縁体の絶縁性能の低下を評価する重要な要素となる。
【００３６】
上述したように、空間電荷蓄積は、絶縁体の絶縁性能の低下を評価する重要な要素となるため、その挙動の把握は非常に重要である。しかしながら、空間電荷蓄積電流が流れる時間帯では、充電電流は無視できるレベルにまで下がっているが、リーク電流と共存する形となる。そこで、空間電荷蓄積電流とリーク電流との分離が重要となるがその方法は以下のように考えることができる。印加初期の充電電流の区間が終わって空間電荷蓄積電流とリーク電流とが存在し得る区間に切り替わるとき（時間Ｔ０）における積分値Ｑ０と、時間Ｔ０から所定時間経過後の時間ＴＡにおける積分値ＱＡを求め、その比率ＱＡ／Ｑ０を見ることにより空間電荷の影響を知ることができる。例えば、空間電荷蓄積電流の影響が小さく、リーク電流がほとんど流れていない場合は、ＱＡ／Ｑ０はほぼ１に等しくなる。一方、空間電荷蓄積電流の影響が大きくなると、ＱＡ／Ｑ０は１．１〜１．５の値となる。さらにリーク電流が主成分となると、ＱＡ／Ｑ０は１．５を超える値となる。印加電圧に対してＱＡ／Ｑ０をグラフにプロットすることにより、空間電荷が影響を及ぼす電圧、リーク電流が主体となる電圧を把握・評価することができる。
【００３７】
＜１１＞空間電荷蓄積電流を求める実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記工程αおよび前記工程βにおいて、前記空間電荷の蓄積挙動をＰＥＡ法（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｍｅｔｈｏｄ；パルス静電応力法）によって検知し、前記第一グラフおよび前記第二グラフにおける前記空間電荷の蓄積挙動を特定する形態を挙げることができる。
【００３８】
ＰＥＡ法は、直流電圧を印加した絶縁体における空間電荷の量や位置情報を得ることができる測定方法である。そのため、電流の積分値のグラフから得られた空間電荷蓄積電流の情報と、ＰＥＡ法で得られた情報と、を複合的に分析することで、絶縁体の絶縁性能の変化、例えば局所的な絶縁性能の低下などを詳細に把握できると考えられる。
【００３９】
＜１２＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁体の接地側に前記電流積分計を配置して前記積分値を測定する形態を挙げることができる。
【００４０】
上記構成は、部分放電電流が流れたときの高周波パルスを検知する装置を電流積分計に併設させる場合に好適である。
【００４１】
＜１３＞実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の一形態として、
前記各絶縁体の高電圧側に前記電流積分計を配置して前記積分値を測定する形態を挙げることができる。
【００４２】
上記構成は、絶縁体における空間電荷の測定装置を電流積分計に併設させる場合に好適である。
【００４３】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法の実施形態を説明する。なお、本願発明は実施形態に示される構成に限定されるわけではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内の全ての変更が含まれることを意図する。
【００４４】
＜実施形態１＞
実施形態１では、図１に示す電流積分計１を用いて、直流電圧の印加に伴って絶縁体９に流れる電流の積分値を測定し、絶縁体９の絶縁性能の変化を評価する。測定に使用する絶縁体９は、ポリブテンを含浸した厚さ０．１ｍｍのクラフト紙を二枚重ねたものである。
【００４５】
図１の電流積分計１の構成を簡単に説明する。電流積分計１は、絶縁体９を挟み込む電極２Ａ，２Ｂと、直流電源３と、コンデンサ４と、アンプ５と、電圧計６と、リレー７と、高周波カレントトランス８と、を備える。
【００４６】
絶縁体９の一面側に取り付けられる電極２Ａは、抵抗とスイッチとを介して直流電源３に繋がる高電位側の電極である。一方、電極２Ｂは、絶縁体９における電極２Ａとは反対側の面に取り付けられる低電位側の電極である。電極２Ａ，２Ｂは、直径２８ｍｍの円形電極である。電極２Ａ，２Ｂ間の距離は、絶縁体９の厚さ、即ち０．２ｍｍである。
【００４７】
コンデンサ４は、絶縁体９に流れた電荷を蓄積する。その蓄積した電荷をアンプ５で増幅し、電圧計６で経時的に測定することで、絶縁体９を流れた電流の積分値を得ることができる。コンデンサ４の電圧を測定することで電流の積分値を得ることができるのは、Ｑ＝ＣＶが成り立つからである。Ｃ（コンデンサの静電容量）は既知（本例では１０μＦ）であり、電圧計６の電圧（Ｖ）が分かれば、電荷量（電流の積分値）を求めることができる。
【００４８】
その他、リレー７は、コンデンサ４に蓄積された電荷を接地に逃がし、測定結果をクリアするためのものである。また、高周波カレントトランス８は、絶縁体９で部分放電が生じたときに発生する高周波パルスを検知するセンサとして機能するものである。高周波カレントトランス８は、図示しないオシロスコープに繋がり、高周波パルス電流の発生のタイミングを検知できる。
【００４９】
上述した電流積分計１を用いて、所定の印加条件で直流電圧を印加する。所定の印加条件とは、どのような昇圧速度（Ｖ／ｓｅｃ）で直流電圧を印加するか、最終的な直流電圧（印加電圧）をどの程度とするか、印加電圧をどの程度の時間印加するか、印加停止後にどの程度時間が経過してから接地するかである。本例では、次の三つの印加条件で直流電圧を印加した。図１の電流積分計１のスイッチを切って直流電圧の印加を終了した後も、接地するまで積分値Ｑを測定した。
（１）昇圧速度；１３３Ｖ／ｓｅｃ、最終到達電圧；２ｋＶ、印加時間；２ｋＶに到達後６００ｓｅｃ、印加停止後の保持時間；１８０ｓｅｃ
（２）昇圧速度；１３３Ｖ／ｓｅｃ、最終到達電圧；５ｋＶ、印加時間；５ｋＶに到達後６００ｓｅｃ、印加停止後の保持時間；１８０ｓｅｃ
（３）昇圧速度；１３３Ｖ／ｓｅｃ、最終到達電圧；８ｋＶ、印加時間；８ｋＶに到達後６００ｓｅｃ、印加停止後の保持時間；１８０ｓｅｃ
【００５０】
上記三つの印加条件で直流電圧を印加したときの電流の積分値Ｑをグラフにしたものを図２に示す。グラフの横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は電流の積分値Ｑ（クーロン）である。図２の細実線は上記（１）の印加条件、太実線は上記（２）の印加条件、点線は上記（３）の印加条件における電流の積分値Ｑの測定結果である。グラフは、電流積分の測定開始後６０ｓｅｃ後に電圧印加を開始し、所定の昇圧速度で最終到達電圧まで昇圧を行った後、最終到達電圧で６００ｓｅｃ保持し、電圧の印加を停止してさらに１８０ｓｅｃ保持し、最後に図１のリレー７を短絡接地させて得られたものである。昇圧速度、最終到達電圧、電圧保持時間、および印加停止後の保持時間は、実施する試験の内容によって適宜選択することができる。また、電圧の印加を停止して絶縁体および電流積分計を接地するまでの期間における積分値の変化の挙動も、絶縁体の絶縁性能の変化を分析する上で重要と考えられるので、積分値の測定は、昇圧から接地までを網羅的に測定する。ここで、電流の積分値の測定は、絶縁体９を絶縁油に浸漬した状態で行なった。そうすることで、部分放電の発生を抑制することができるので、測定結果における部分放電電流の影響を小さくできる。
【００５１】
図２に示すように、側定開始６０秒後に電圧印加を開始すると積分値Ｑが急激に上昇し始める。この積分値Ｑの急激な上昇は、絶縁体９と電極２Ａ，２Ｂとをキャパシタと見做したときに流れる充電電流である。Ｑ＝ＣｒＶｄｃ（Ｃｒ；キャパシタの静電容量、Ｖｄｃ；直流電源３の電圧）が成り立ち、Ｃｒ＝ε０×εｒ×Ｓ／ａ(ε０；真空の誘電率、εｒ；キャパシタの比誘電率、Ｓ；電極２Ａ，２Ｂの面積、ａ；電極２Ａ，２Ｂ間の距離)である。上記式のうち、未知の数値は、キャパシタの比誘電率（即ち、絶縁体９の比誘電率）εｒのみであるので、計算によってεｒを求めることができる。絶縁体９の比誘電率が増大すれば、直流電圧の印加によって絶縁体９が誘電分極し易くなるため、絶縁体９の絶縁性が低下していると見做すことができる。
【００５２】
さらに図２を見れば、積分値Ｑの急激な上昇の後、積分値Ｑの上昇が緩やかになる。これは、充電電流が殆ど流れなくなり、絶縁体９には専ら空間電荷蓄積電流およびリーク電流が流れる状態になったためである。グラフには非線形な変曲点ができるので、絶縁体９に充電電流が流れた状態から、空間電荷蓄積電流およびリーク電流が流れた状態に変化したことは、グラフを観察すれば容易に把握することができる。
【００５３】
上記空間電荷蓄積電流およびリーク電流が流れる時間帯（図２の白抜き矢印で示す変曲点以降の時間帯）のうち、空間電荷蓄積電流の影響が無視できる時間帯（図２の一点鎖線で囲った時間帯）では、電流の積分値Ｑの傾きから、絶縁体９の電気伝導率を求めることができる。絶縁体９の電気伝導率は、（１／Ｓ）×（ｄＱ／ｄｔ）×（ａ／Ｖｄｃ）によって求めることができる。この式のＳ，ａ，Ｖｄｃは、既に説明した通りであり、ｄＱ／ｄｔは、積分値Ｑの傾きである。電気伝導率が高くなるということは、絶縁体９の絶縁性が低下していると見做すことができる。
【００５４】
空間電荷の蓄積の影響は、リーク電流および空間電荷蓄積電流が流れる時間帯のうち、空間電荷蓄積電流が支配的である時間帯における電流の積分値から求める。具体的には、充電電流が無視できるレベルにまで下がったとき（時間Ｔ０）の積分値Ｑ０（図２の各グラフの白抜き矢印で示す変曲点の位置における電流の積分値）、およびＱ０の測定点から所定時間経過後の時間ＴＡにおける積分値ＱＡを求め、その比率ＱＡ／Ｑ０の値から空間電荷の蓄積の程度を見積もることができる。例えば、リーク電流が流れず、空間電荷蓄積がない場合にはＱＡ／Ｑ０はほぼ１となり、空間電荷蓄積電流の影響が大きくなるとＱＡ／Ｑ０は１．１〜１．５程度と大きくなる。さらに印加電圧が高く、リーク電流が主流になるとＱＡ／Ｑ０は１．５を超えて急激に増大する。但し、このような評価は、ΔＱ＜ＱＡの範囲内で行われる必要がある。
【００５５】
図２における積分値Ｑ０と、積分値Ｑ０の測定点から３００ｓｅｃ経過後の積分値Ｑ３００を抽出し、その比Ｑ３００／Ｑ０を算出した結果を表１に示す。２ｋＶの印加電圧ではＱ３００／Ｑ０は１．２０であり、８ｋＶの印加電圧ではＱ３００／Ｑ０は１．５７となっている。このことは、低電圧である２ｋＶ印加時には空間電荷蓄積電流が支配的であるが、高電圧である８ｋＶ印加時にはリーク電流が支配的になっていることを示していると考えられる。このように、ある日（『Ａ』ｄａｙ）に求めたＱＡ／Ｑ０と、別日（『Ｂ』ｄａｙ）に求めたＱＡ／Ｑ０と、を比較することにより、空間電荷蓄積の変化を把握することができる。
【００５６】
【表１】
2017150691.tif 000003
【００５７】
ここで、上記印加条件（１）から（３）で直流電圧を印加したときの電流値の測定結果を図３に示す。図３の横軸は直流電圧の印加開始からの時間（ｓｅｃ）、縦軸は電流値である。図３に示すように、電流値が非常に微弱なため、絶縁体９に流れる電流値の変化を把握することが難しく、従って絶縁体９の絶縁性能を評価することができなかった。なお、図３における７００ｓｅｃ前後で大きなマイナスの電流値が計測されたのは、直流電圧の印加を終了したため、絶縁体９に蓄積されたキャパシタとしての静電容量に見合う電荷が、放電電流として一気に放出されたからである。
【００５８】
図２を参照して説明したように、電流の積分値Ｑのグラフの各所を解析することで、絶縁体９の絶縁性能の変化を評価することができる。具体的には、ある日（『Ａ』ｄａｙ）に測定した電流の積分値Ｑの第一グラフと、別日（『Ｂ』ｄａｙ）に測定した電流の積分値Ｑの第二グラフと、を比較すれば、時間の経過に伴う絶縁体９の比誘電率εｒの変化、電気伝導率の変化を把握することができる。参考として、大気中で二カ月放置して絶縁体中に水分を含ませた絶縁体９の測定結果を図４に示す。測定時の直流電圧の印加条件は、図２の２ｋＶの印加条件と５ｋＶの印加条件と同じとした。
【００５９】
図４に示すように、電流の積分値Ｑの第二グラフは、図２の第一グラフと大きくかけ離れたものとなっており、絶縁体９の状態変化が顕著であることが分かった。図４の例では、絶縁体９を気中放置したために、絶縁体９の状態変化が激しかったが、絶縁体９の保存方法を工夫したり、測定スパンを短くしたりすることで、絶縁体９の絶縁性能の変化を詳細に追跡できると考えられる。なお、比較する第一グラフと第二グラフは、同じ日の異なる時間（例えば、午前９時と午後６時など）に取得したものでも構わない。また、課電や加熱の影響を受ける前後で、第一グラフと第二グラフを取得し、その課電や加熱による絶縁体の絶縁性能の変化を見ても構わない。
【００６０】
＜実施形態２＞
実施形態２では、図１の電流積分計１において、絶縁油（ポリブテン）を含浸した絶縁体９を気中に配置した状態で電流の積分値Ｑを測定した。その結果を図５に示す。直流電圧の印加条件は、実施形態１と同様である。
【００６１】
図５のグラフに示すように、電流の積分値Ｑは、測定開始６０ｓｅｃ後の直流電圧の印加開始からある時間まで（特に昇圧中）の間、上昇し、ある時間を超えるとほぼ横ばい（一点鎖線で囲った部分を参照）となった。急激に積分値Ｑが上昇する部分は、充電電流に関与する部分であるが、気中で測定する場合にはここに部分放電による部分放電電流が反映されると考えられる。
【００６２】
実施形態２では、絶縁体９を気中に配置した状態で電流の積分値Ｑを測定しているため、当該積分値Ｑには部分放電電流が反映され易くなっている。図６は、図５の第一グラフの５０ｓｅｃから１５０ｓｅｃまでの積分値Ｑの変化を示したものである。図６に矢印で示すように、充電電流の影響が支配的な時間帯に、充電電流の増加分とは異なる急激な積分値Ｑの上昇が見られる。この急激な積分値Ｑの上昇は、部分放電電流によってもたらされたものである。急激な積分値Ｑの上昇が部分放電によるものであることを特定するために、部分放電を同時測定することが好ましい。ここでは、図１に示す高周波カレントトランス８を使用した。この急激な積分値Ｑの上昇頻度、上昇割合を分析すれば、絶縁体９の内部の放電空隙の量・大きさなどを推定することができる。また、『Ａ』ｄａｙの第一グラフと、『Ｂ』ｄａｙの第二グラフと、を比較することで、絶縁体９における放電空隙の生成状態を評価することができる。
【００６３】
＜実施形態３＞
実施形態３では、空間電荷測定装置を併設した電流積分計１０を図７に基づいて説明する。図７の構成のうち、図１と同一の構成については、図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
この電流積分計１０では、絶縁体９の高電圧側（直流電源３に繋がる電極２Ａよりも上流側）に、電流の積分値Ｑを測定するコンデンサ４とアンプ５が配置されている。この配置は、上記積分値Ｑに、後述するパルス発生器１４のパルス電圧の影響が及ばないようにするための配置である。本例の電流積分計１０では、アンプ５に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１と、ＺｉｇＢｅｅ規格の近距離無線通信機１２と、アンテナ１３と、が接続されており、積分値Ｑの測定結果を無線送信できるようになっている。
【００６５】
本例の電流積分計１０では、コンデンサ４とアンプ５よりも下流側に、空間電荷測定装置が設けられている。空間電荷測定装置は、公知の構成（例えば、ＪＥＣ−ＴＲ−６１００４「パルス静電応力法による空間電荷分布測定の校正法」、ＩＥＣ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  “Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｐａｃｅ  ｃｈａｒｇｅ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｐｕｌｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ”，  ＩＥＣ  ＴＳ  ６２７５８，  １８  Ｓｅｐ．  ２０１２）である。空間電荷測定装置は、絶縁体９にパルス電圧を印加するパルス発生器１４と、絶縁体９の内部の電荷が移動することによって生じる振動を検知する圧電素子１５と、圧電素子１５の測定結果をモニタするオシロスコープ１６と、を備える。
【００６６】
空間電荷測定装置は、絶縁体９における空間電荷の生成・移動、即ち絶縁体９における空間電荷の偏在を把握するための装置である。空間電荷が偏在するということは、絶縁体９に何らかの局所的な絶縁性能の変化が生じていると見るべきである。空間電荷は、絶縁体９に空間電荷蓄積電流を発生させる要因となるため、電流の積分値Ｑの結果と合わせて、空間電荷の測定を行なうことで、絶縁体９の絶縁性能の変化をより詳細に評価できると考えられる。
【００６７】
＜実施形態４＞
実施形態４では、図１に示す電流積分計１を用いて、直流電圧の印加時における三つの絶縁材料の絶縁性能の評価を行なった。
【００６８】
≪低密度ポリエチレン≫
一つ目の絶縁材料は、低密度ポリエチレン（ｌｏｗ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＬＤＰＥ）である。ＬＤＰＥの絶縁体９の厚さは約０．２ｍｍ、電極２Ａの直径は７３ｍｍ、電極２Ｂの直径は５４ｍｍであった。測定環境は常温で、絶縁体９と電極２Ａ，２Ｂの界面には油の塗布を行なわなかった。
【００６９】
印加条件は、最終到達電圧が異なる次の８つとした。最終到達電圧以外の条件は、昇圧速度；１３３Ｖ／ｓｅｃ、印加時間；最終到達電圧に到達後６００ｓｅｃ、印加停止後の保持時間；３００ｓｅｃで、共通であった。各印加条件における電流の積分値Ｑをグラフにしたものを図８に示す。横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は電流の積分値Ｑ（クーロン）である。
（１）０．５ｋＶ（極太破線）
（２）１ｋＶ（太実線）
（３）２ｋＶ（太点線）
（４）４ｋＶ（太破線）
（５）７ｋＶ（細実線）
（６）１０ｋＶ（細点線）
（７）１５ｋＶ（細破線）
（８）２０ｋＶ（極太実線）
【００７０】
ここで、実施形態１で既に説明したように、絶縁体９に流れる電流値が非常に微弱なため、電流値Ｉを直接測定することは難しい。しかし、電流の積分値Ｑを時間で微分する、即ち特定時間における電流の積分値Ｑのグラフの傾きを求めることで、その特定時間に絶縁体９に流れる電流値Ｉを知ることはできる。そこで、電流の積分値Ｑを微分し、時間ｔと電流値Ｉとの関係を求めた。その結果を図９のグラフに示す。図９の横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）、縦軸は電流値Ｉ（アンペア）である。
【００７１】
また、電流の積分値Ｑの結果から、実施形態１と同様にＱ３００／Ｑ０を求めた。既に説明したように、Ｑ３００／Ｑ０は、絶縁体９における空間電荷の蓄積の程度を見積もる指標となる。横軸を電界Ｅ（ｋＶ／ｍｍ）、縦軸をＱ３００／Ｑ０の値としたグラフを図１０に示す。ここで、電界Ｅは、印加電圧を絶縁体９の厚さで割ったもので、例えば２０ｋＶの印加電圧であれば、絶縁体９の厚さが約０．２ｍｍであるので、電界は１００ｋＶ／ｍｍとなる。
【００７２】
≪高密度ポリエチレン≫
二つ目の絶縁材料は、高密度ポリエチレン（ｈｉｇｈ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＨＤＰＥ）である。ＨＤＰＥの絶縁体９について、ＬＤＰＥの絶縁体９と同様にして、電流の積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０を求めた。電流の積分値Ｑの結果を図１１に、電流値Ｉの結果を図１２に、Ｑ３００／Ｑ０の結果を図１３に示す。
【００７３】
≪ポリスチレン≫
三つ目の絶縁材料は、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ：ＰＳ）である。ＰＳの絶縁体９について、ＬＤＰＥの絶縁体９と同様にして、電流の積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０を求めた。電流の積分値Ｑの結果を図１４に、電流値Ｉの結果を図１５に、Ｑ３００／Ｑ０の結果を図１６に示す。
【００７４】
≪評価≫
電流の積分値Ｑに係る図８，１１，１４を比較することで、最終到達電圧が２ｋＶ以下程度という低い値のうちは、各素材における電荷の蓄積量（電流の積分値Ｑ）にあまり差はないが、印加電圧が高くなるほど、ＬＤＰＥの電荷の蓄積量がＨＤＰＥおよびＰＳに比べて大幅に大きくなることが分かった。特に、測定開始１０秒前後から６００秒前後までの空間電荷蓄積電流とリーク電流が支配的な時間で、ＬＤＰＥの電荷の蓄積量は１０−５レベルに上昇するのに対して、ＨＤＰＥおよびＰＳの電荷の蓄積量は１０−６レベルに留まっている。
【００７５】
また、Ｑ３００／Ｑ０に係る図１０，１３，１６を比較すると、ＨＤＰＥ（図１３）およびＰＳ（図１６）のＱ３００／Ｑ０が１．０前後で安定しているのに対して、ＬＤＰＥ（図１０）のＱ３００／Ｑ０は電界Ｅの上昇に伴い大きくなっていた。特に、図１０に示すように、電界Ｅが３５ｋＶ／ｍｍ（印加電圧７ｋＶ）を超えると、ＬＤＰＥのＱ３００／Ｑ０が１．５を超えており、ＬＤＰＥのリーク電流の上昇が顕著となることが分かった。リーク電流が大きくなるということは、ＬＤＰＥの電気伝導率が高くなってしまっていることを示す。以上の結果から、印加電圧を高くする場合（例えば、５ｋＶ以上）、ＬＤＰＥよりもＨＤＰＥおよびＰＳの方が、絶縁体として好ましいと推察される。
【００７６】
次に、電流値Ｉに係る図９，１２，１５を比較することで、電荷の蓄積時における電流のバラツキを知ることができる。図９を見ると、ＬＤＰＥでは、ＬＤＰＥに流れる電流が大きいだけでなく、経時的な電流の変化が激しいことが分かる。また、図１２，１５を比較すると、ＨＤＰＥ（図１２）とＰＳ（図１５）とで電流値Ｉにもその経時的な電流の変化にも殆ど差異は見られなかった。
【００７７】
＜実施形態５＞
実施形態５では、実施形態４とは異なる測定温度で実施形態４の三つの絶縁材料について積分値Ｑを測定し、実施形態４の測定結果と比較を行った。
【００７８】
測定温度が８０℃であること以外、実施形態４と同様にして電流の積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０を求めた。
ＬＤＰＥの積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０をそれぞれ、図１７，１８，１９に示す。
ＨＤＰＥの積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０をそれぞれ、図２０，２１，２２に示す。
ＰＳの積分値Ｑ、電流値Ｉ、およびＱ３００／Ｑ０をそれぞれ、図２３，２４，２５に示す。
【００７９】
ＬＤＰＥに係る図８（図１０）と図１７（図１９）との比較、ＨＤＰＥに係る図１１（図１３）と図２０（図２２）との比較、およびＰＳに係る図１４（図１６）と図２３（図２５）との比較によって、８０℃の高温環境下でも良好な絶縁性能を発揮するのは、ＰＳ（図２３，２５）であることが分かった。
【００８０】
また、電流値Ｉに係る図１８，２１，２４を比較することで、８０℃の高温環境下では、ＬＤＰＥ（図１８）とＨＤＰＥ（図２１）は共に、電流値Ｉもその変化も大きいのに対して、ＰＳ（図２４）は、電流値Ｉもその変化も小さいことがわかった。
【００８１】
＜用途＞
実施形態に係る絶縁体の絶縁性能の評価方法は、経時的な絶縁体の絶縁性能の変化を評価することに好適に利用することができる。将来的には、実施形態の絶縁体の絶縁性能の評価方法は、直流送電を行なう電力ケーブル、例えば超電導ケーブルの絶縁層の劣化診断や、油浸絶縁ケーブルの絶縁層（絶縁体）の劣化診断、固体絶縁ケーブルの固体絶縁体の劣化診断に利用できると期待される。また、電力ケーブル以外の直流電圧を印加して使用する電気機器、例えばキャパシタや電池などに備わる絶縁体の劣化診断にも利用できると期待される。さらに、交流で使用される電気機器であっても、その電気機器に備わる絶縁体の状態変化、例えば水トリー劣化や高温、放射線照射による絶縁体の劣化などが、本発明の監視方法にて捉えられるものであれば、交流での絶縁体の状態変化の追跡手法として本発明の監視方法を利用する手立てがあるものと考えられる。
【符号の説明】
【００８２】
１，１０  電流積分計
２Ａ，２Ｂ  電極  ３  直流電源  ４  コンデンサ  ５  アンプ
６  電圧計  ７  リレー  ８  高周波カレントトランス
９  絶縁体
１１  ＡＣ／ＤＣコンバータ  １２  近距離無線通信機  １３  アンテナ
１４  パルス発生器  １５  圧電素子  １６  オシロスコープ
【図１】
2017150691.tif 000004
【図２】
2017150691.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017150691.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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