(57)【要約】【課題】短尺であるモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価できるモデルケーブル評価システムを提供する。【解決手段】モデルケーブル評価システム１は、柱状の導体部８０と、導体部８０を取り囲む絶縁部８４，９０ａ，９０ｂとを含むモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、導体部８０の外周側に配置される主電極２２Ａ，２２Ｂと、モデルケーブル２０Ａ，２０Ｂに沿うように主電極２２Ａ，２２Ｂとは離れて配置される一対のガード電極２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂと、導体部８０に電圧を印加する課電部１０と、主電極接地線４４Ａ，４４Ｂと、ガード電極接地線４０Ａ，４０Ｂと、主電極接地線４４Ａ，４４Ｂに配置される主電極側電流検出器５０ｂ、５０ｄと、ガード電極接地線４０Ａ，４０Ｂに配置されるガード電極側電流検出器５０ａ、５０ｃと、を備える。【選択図】図１
2018048856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の形状を有する導体部と、前記導体部を取り囲むように配置される絶縁部と、を含むモデルケーブルと、
前記モデルケーブルの前記導体部の外周側に位置する前記絶縁部から見て前記導体部とは反対側に配置される主電極と、
前記導体部の長手方向において、前記導体部を挟み、前記モデルケーブルに沿うように前記主電極とは離れて配置される一対のガード電極と、
前記導体部に電気的に接続され、前記導体部に電圧を印加する課電部と、
前記主電極を接地する主電極接地線と、
前記一対のガード電極を接地するガード電極接地線と、
前記主電極接地線に配置され、前記主電極接地線を流れる電流を検出する主電極側電流検出器と、
前記ガード電極接地線に配置され、前記ガード電極接地線を流れる電流を検出するガード電極側電流検出器と、を備える、モデルケーブル評価システム。
【請求項２】
前記主電極側電流検出器および前記ガード電極側電流検出器は、高周波電流トランスを含む、請求項１に記載のモデルケーブル評価システム。
【請求項３】
複数の前記モデルケーブルと、
前記複数のモデルケーブルのそれぞれに対応して配置される前記主電極、前記一対のガード電極、前記主電極接地線、前記ガード電極接地線、前記主電極側電流検出器および前記ガード電極側電流検出器と、を含む、請求項１又は請求項２に記載のモデルケーブル評価システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモデルケーブル評価システムを準備するステップと、
前記課電部により前記導体部に電圧を印加するステップと、
前記主電極側電流検出器および前記ガード電極側電流検出器により、それぞれ前記主電極接地線を流れる電流および前記ガード電極接地線を流れる電流を検出するステップと、
前記主電極側電流検出器および前記ガード電極側電流検出器により検出された前記主電極接地線を流れる電流および前記ガード電極接地線を流れる電流に基づいて部分放電の発生箇所を特定するステップと、を備える、モデルケーブルの評価方法。
【請求項５】
前記部分放電の発生箇所を特定するステップでは、前記主電極接地線を流れる電流および前記ガード電極接地線を流れる電流の向きに基づいて前記部分放電の発生箇所が特定される、請求項４に記載のモデルケーブルの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁電線やケーブルの絶縁体の内部にボイドなどの異常が存在すると、部分放電が生じることが知られている。このような内部異常は、最終的に絶縁電線やケーブルの絶縁破壊に繋がるおそれがある。このような絶縁破壊を未然に防ぐためには、絶縁破壊の前駆現象である部分放電を精度よく検知することが有効である。
【０００３】
電線の部分放電を検出する方法はいくつか開示されている。例えば特許文献１においては、部分放電の発生箇所において発生した異常電流の、発生箇所から各検出器までの到達時間の差に基づいて部分放電の発生箇所を特定する方法が開示されている。また特許文献２には、絶縁破壊時に生じるサージ性電気エネルギーを利用した絶縁破壊検出回路が開示されている。この回路においては、サージ性電気エネルギーの高周波成分が絶縁破壊箇所から離れるに連れて急激に減衰するのを利用することにより、絶縁破壊箇所を特定できる点を特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１６１４１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電線の開発段階においては、実際の製品と同様の長尺のサンプルを作成して評価することは効率的ではない。そのため、電線の開発段階では絶縁性能を評価するために実際の電線を模した短尺のモデルケーブルの評価が実施される。一方、異常電流の到達時間の差やサージ性電気エネルギーの高周波成分の減衰を利用した従来の方法により部分放電の発生箇所を特定するには、ある程度の長さを有するケーブルが必要であり、短尺であるモデルケーブルに従来の方法を適用するのは難しい。そのため、短尺であるモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価できる評価システムおよび評価方法が求められている。
【０００６】
そこで、短尺であるモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価することが可能なモデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価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】
【０００７】
本願のモデルケーブル評価システムは、柱状の形状を有する導体部と、導体部を取り囲むように配置される絶縁部と、を含むモデルケーブルと、モデルケーブルの導体部の外周側に位置する絶縁部から見て導体部とは反対側に配置される主電極と、導体部の長手方向において、導体部を挟み、モデルケーブルに沿うように主電極とは離れて配置される一対のガード電極と、導体部に電気的に接続され、導体部に電圧を印加する課電部と、主電極を接地する主電極接地線と、一対のガード電極を接地するガード電極接地線と、主電極接地線に配置され、主電極接地線を流れる電流を検出する主電極側電流検出器と、ガード電極接地線に配置され、ガード電極接地線を流れる電流を検出するガード電極側電流検出器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記モデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価方法によれば、短尺であるモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価することが可能なモデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モデルケーブル評価システムの全体の構造を示す概略図である。
【図２】図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。
【図３】モデルケーブル及び主電極の図２の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。
【図４】本実施の形態のモデルケーブル評価システムにおける電流検出器により検出された信号の出力波形の一例である。
【図５】モデルケーブル評価システムにおける異常電流の流れを示す概略図である。
【図６】モデルケーブル評価システムにおける異常電流の流れを示す概略図である。
【図７】モデルケーブル評価システムにおける異常電流の流れを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願のモデルケーブル評価システムは、柱状の形状を有する導体部と、導体部を取り囲むように配置される絶縁部と、を含むモデルケーブルと、モデルケーブルの導体部の外周側に位置する絶縁部から見て導体部とは反対側に配置される主電極と、導体部の長手方向において、導体部を挟み、モデルケーブルに沿うように主電極とは離れて配置される一対のガード電極と、導体部に電気的に接続され、導体部に電圧を印加する課電部と、主電極を接地する主電極接地線と、一対のガード電極を接地するガード電極接地線と、主電極接地線に配置され、主電極接地線を流れる電流を検出する主電極側電流検出器と、ガード電極接地線に配置され、ガード電極接地線を流れる電流を検出するガード電極側電流検出器と、を備える。
【００１１】
モデルケーブル評価システムにおいては、導体と主電極の間に評価対象の試験用絶縁材料を配置し、導体に電圧を印加した際の所定の有効試験領域における試験用絶縁材料の部分放電特性が評価される。試験用絶縁材料内で部分放電が発生すると、主電極に接続された接地線に異常電流（パルス電流）が流れる。この異常電流を高周波電流トランス（高周波変流器）などのセンサを備えた電流検出器で検出することにより、主電極に対応する試験用絶縁材料内での部分放電の発生を検知する。
【００１２】
試験用絶縁材料の部分放電特性を評価するには、所定の有効試験領域内で発生する部分放電と、有効試験領域外で発生する部分放電やその他の異常による放電とを区別する必要がある。例えば所望の評価位置から外れたモデルケーブル端部においても部分放電が発生する場合がある。またモデルケーブル評価システム内の、モデルケーブル以外の外部回路で発生した異常により異常電流が流れる場合もある。このような外部要因で発生する異常と、所定の有効試験領域において発生した部分放電とを区別して検知する必要がある。
【００１３】
本願のモデルケーブル評価システムは、短尺であるモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価できるシステムである。本願のモデルケーブル評価システムは、モデルケーブルと、主電極と、一対のガード電極と、主電極接地線に配置された主電極側電流検出器と、ガード電極接地線に配置されたガード電極側電流検出器とを備える。このシステムにおいては、部分放電や異常の発生箇所に応じて主電極側電流検出器で検出される異常電流およびガード電極側電流検出器で検出される異常電流のパターンの組み合わせが異なる。そのため、このシステムによれば、主電極側電流検出器とガード電極側電流検出器とが検出する異常電流の信号に基づき、モデルケーブル評価システム内部での部分放電や異常の発生箇所を特定することができる。このように、本願のモデルケーブル評価システムによれば、短尺のモデルケーブルの部分放電特性を適切に評価することが可能なモデルケーブル評価システムを提供することができる。
【００１４】
主電極側電流検出器およびガード電極側電流検出器は、それぞれ高周波電流トランス（高周波変流器）を含んでもよい。高周波電流トランスを含む電流検出器を用いることで、その電流検出器が設置された接地線を流れる異常電流をより精度よく検出することができる。
【００１５】
モデルケーブル評価システムは、複数のモデルケーブルと、複数のモデルケーブルのそれぞれに対応して配置される主電極、一対のガード電極、主電極接地線、ガード電極接地線、主電極側電流検出器およびガード電極側電流検出器と、を含んでもよい。これにより、部分放電の発生箇所の特定をより確実に行うことができる。
【００１６】
本願のモデルケーブルの評価方法は、上述のモデルケーブル評価システムを準備するステップと、課電部により導体部に電圧を印加するステップと、主電極側電流検出器およびガード電極側電流検出器により、それぞれ主電極接地線を流れる電流およびガード電極接地線を流れる電流を検出するステップと、主電極側電流検出器およびガード電極側電流検出器により検出された主電極接地線を流れる電流およびガード電極接地線を流れる電流に基づいて部分放電の発生箇所を特定するステップと、を備える。
【００１７】
この評価方法においては、部分放電や異常の発生箇所に応じて主電極側電流検出器で検出される異常電流およびガード電極側電流検出器で検出される異常電流のパターンの組み合わせが異なる。そのため、この方法によれば、モデルケーブルの有効試験領域、モデルケーブルの端部、およびモデルケーブル評価システム内の外部回路のどの箇所で部分放電または異常が発生したかを区別して検出することができる。
【００１８】
部分放電の発生箇所を特定するステップでは、主電極接地線を流れる電流およびガード電極接地線を流れる電流の向きに基づいて部分放電の発生箇所が特定されてもよい。流れる電流の向きに基づき判断することで、より確実にモデルケーブル評価システム内部での部分放電または異常の発生箇所を特定することができる。
【００１９】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願の一実施形態にかかるモデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価方法を、図１を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２０】
［モデルケーブル評価システムの構成］
図１は、一実施形態にかかるモデルケーブル評価システムの全体の構造を示す概略図である。図１を参照して、本実施の形態におけるモデルケーブル評価システム１は、課電部１０と、モデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、主電極２２Ａ，２２Ｂと、ガード電極２４Ａ，２６Ａ，２４Ｂ，２６Ｂと、接地線４０Ａ，４０Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂと、電流検知センサとしての高周波電流トランスを備えたガード電極側電流検出器５０ａ、５０ｃと、電流検知センサとしての高周波電流トランスを備えた主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄと、を備える。モデルケーブル２０Ａ，２０Ｂの一端には、課電部１０と接続するためのリードピン３０Ａ，３０Ｂが挿入されている。またモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、主電極２２Ａ，２２Ｂと、ガード電極２４Ａ，２６Ａ，２４Ｂ，２６Ｂとは碍子９５Ａ，９５Ｂの内部に収容されている。
【００２１】
課電部１０には、配線１２が接続されている。配線１２には配線１４および配線１６が接続されている。配線１４はモデルケーブル２０Ａの一端に挿入されたリードピン３０Ａと接続されている。配線１６はモデルケーブル２０Ｂの一端に挿入されたリードピン３０Ｂと接続されている。リードピン３０Ａ，３０Ｂは、後述するモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂ内部の導体部と連結されている。すなわち、配線１２、１４および１６を介して、課電部１０と、モデルケーブル２０Ａ，２０Ｂの導体部とは電気的に接続されている。
【００２２】
接地線４０Ａ，４１Ａ，４２Ａおよび接地線４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂはそれぞれガード電極接地線を構成する。接地線４１Ａ，４１Ｂは、それぞれガード電極２４Ａ，２４Ｂと接続されている。接地線４２Ａ，４２Ｂは、それぞれもう一方のガード電極２６Ａ，２６Ｂと接続されている。接地線４１Ａ，４２Ａは、接地線４０Ａと接続されている。接地線４１Ｂ，４２Ｂは、接地線４０Ｂと接続されている。接地線４０Ａの接地線４１Ａとの接続部および接地線４２Ａとの接続部よりも接地側にはガード電極側電流検出器５０ａが配置されている。ガード電極接地線の４０Ｂの接地線４１Ｂとの接続部および接地線４２Ｂとの接続部よりも接地側にはガード電極側電流検出器５０ｃが配置されている。接地線４０Ａ，４０Ｂは接地部７０と接続されることにより接地されている。
【００２３】
接地線４４Ａおよび接地線４４Ｂはそれぞれ主電極接地線を構成する。接地線４４Ａ，４４Ｂは、それぞれ主電極２２Ａ，２２Ｂと接続されている。接地線４４Ａには主電極側電流検出器５０ｂが配置されている。接地線の４４Ｂには主電極側電流検出器５０ｄが配置されている。接地線の４４Ａ，４４Ｂは接地部７０と接続されることにより接地されている。
【００２４】
［モデルケーブル、主電極、ガード電極の構造］
次に、図２および図３を参照してモデルケーブル２０Ａ、主電極２２Ａおよびガード電極２４Ａ，２６Ａの構造を説明する。なお、モデルケーブル２０Ｂ、主電極２２Ｂおよびガード電極２４Ｂ，２６Ｂは、それぞれモデルケーブル２０Ａ、主電極２２Ａおよびガード電極２４Ａ，２６Ａと同様の構造を有するので説明を省略する。
【００２５】
図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。図３は図２の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面を矢印の向きに見た状態に対応する概略断面図である。図２および図３を参照して、本実施の形態におけるモデルケーブル２０Ａは、多層からなる中実円柱状の形状を有する。モデルケーブル２０Ａは、径方向内側から順に、導体部８０と、内側半導電層８２と、外周側絶縁部８４と、外側半導電層８６と、を備える。
【００２６】
導体部８０は、軸方向に一様な外径を有する中実円柱体である本体部７８と、本体部７８の両端に一体に設けられ、本体部７８側から両端側に向かって外径が次第に小さくなる錐台部７９ａ，７９ｂとを備える。導体部８０が、本体部７８と、本体部７８から両端側に向かって先細る錐台部７９ａ，７９ｂとを備えることで、リードピン３０Ａを介して導体部８０に電圧を印加した際、電界は本体部７８で最大となり、錐台部７９ａ，７９ｂの先端側ほど小さくなる。そのため、導体部８０の本体部７８の外周領域を有効試験領域とすることができる。
【００２７】
また導体部８０の本体部７８の両端に上記錐台部７９ａ，７９ｂを備える構成とすることで、電界の集中を緩和させるストレスコーンに相当する部分を上記錐台部７９ａ，７９ｂの外周上に形成することができる。ストレスコーンとは、ケーブルの末端部における電界の集中を緩和し、電界ストレスによるケーブル末端部での絶縁破壊を防止するために設けられるものである。一般的にはケーブルの端部近傍に長い又は厚いストレスコーンが設けられる。それに対し、本実施形態にかかるモデルケーブル評価システム１においては、上記導体部８０が本体部７８の両端に上記錐台部７９ａ，７９ｂを備えることにより、ケーブル端部近傍に長い又は厚いストレスコーンを設ける必要がない。そのためモデルケーブル２０Ａを小型化できる。また、そのような小型化されたモデルケーブル２０Ａであっても、電界の集中に起因するモデルケーブル２０Ａ端部での絶縁破壊を充分に抑制することができる。
【００２８】
導体部８０の錐台部７９ａ，７９ｂは樹脂などの絶縁材料からなる保持部９２ａ，９２ｂにより軸方向に支持されている。導体部８０の錐台部７９ａの一方の先端には、保持部９２ａを貫通するリードピン３０Ａが接続される。導体部８０のもう一方の錐台部７９ｂの先端にもリードピン３０Ａとは別のリードピンが接続されてもよい。リードピン３０Ａは図１の配線１２，１４を介して課電部１０と電気的に接続される。本実施の形態において、導体部８０の材質は銅である。ただし導体部８０は導電材料であれば特に限定されず、アルミニウム、ステンレス鋼等の他の導電材料であってもよい。
【００２９】
導体部８０の外周上には、本実施の形態のように内側半導電層８２を設けてもよい。内側半導電層８２を設けることで、より安定した電気特性を有するモデルケーブル２０Ａとすることができる。内側半導電層８２は、例えば半導電性塗料を塗布することにより形成することができる。別の方法として、内側半導電層８２は、半導電性布テープまたは半導電性架橋ポリエチレンテープなどの半導電性テープを巻きつけることにより形成することもできる。なお図２では、リードピン３０Ａと保持部９２ａとの間の内側半導電層８２の図示は省略しているが、その間にも内側半導電層８２を設けてもよい。
【００３０】
モデルケーブル２０Ａにおいては、導体部８０を取り囲むように絶縁部が配置される。絶縁部は、導体部８０の錐台部７９ａ，７９ｂの径方向外側に配置された端部絶縁部９０ａ，９０ｂと、内側半導電層８２および端部絶縁部９０ａ，９０ｂの径方向外側に配置された外周側絶縁部８４と、を含む。また保持部９２ａ，９２ｂが絶縁材料から形成されたものである場合には、保持部９２ａ，９２ｂも絶縁部の一部を構成する。
【００３１】
保持部９２ａ，９２ｂは、シリコーンゴムやエポキシ樹脂、繊維補強プラスチックなどの絶縁材料から成形されたものであってもよい。端部絶縁部９０ａ，９０ｂは、導体部８０から離れるにしたがって外径が次第に大きくなる円錐台形状の保持部９２ａ，９２ｂを設置した後、形成される谷部の外周に沿ってその谷部を埋めて外周面が内側半導電層８２の外周面と実質的に面一となるように、錐台部７９ａ，７９ｂ及び保持部９２ａ，９２ｂの外周にテープ状の絶縁紙を巻きつけて形成する。即ち、端部絶縁部９０ａ，９０ｂの内周面は、導体部８０の錐台部７９ａ，７９ｂ（内側半導電層８２を設ける場合はその外周面）及び保持部９２ａ，９２ｂの外周面に沿っている。上記テープ状の絶縁紙としては、例えばクレープ紙が挙げられる。また端部絶縁部９０ａおよび保持部９２ａは、絶縁材料から一体成型してもよい。端部絶縁部９０ｂおよび保持部９２ｂについても同様である。
【００３２】
導体８０の本体部７８の外周側には、外周側絶縁部８４が設けられる。外周側絶縁部８４としては、絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料を配置することができる。外周側絶縁部８４は、端部絶縁部９０ａ，９０ｂを形成した後、シート状又はテープ状の絶縁紙を内側半導電層８２および端部絶縁部９０ａ，９０ｂの外周に沿って巻きつけることで形成することができる。他にも押出成形した成形体を外周側絶縁部８４として配置することもできる。この外周側絶縁部８４は、絶縁性能の測定試験を行いたい絶縁材料で構成すればよい。例えば、外周側絶縁部８４は、油浸絶縁層に使用する絶縁材料（油浸用絶縁材料）、超電導ケーブルにおける冷媒が含浸される絶縁層などに利用する絶縁材料（超電導ケーブル用絶縁材料）などで形成してもよい。外周側絶縁部８４を油浸用絶縁材料で形成する場合、試験用絶縁材料に絶縁油に含浸させて絶縁性能の試験を行う。外周側絶縁部８４を超電導ケーブル用絶縁材料で構成する場合、試験用絶縁材料に液体冷媒を含浸させて絶縁性能の試験を行う。その他、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（ＣＶケーブル：ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ＰＶＣ  ｓｈｅａｔｈｅｄ  ｃａｂｌｅ）の絶縁体やソリッドケーブルの絶縁層などに利用する絶縁材料で構成することもできる。外周側絶縁部８４は、一方側の端部絶縁部９０ａ上から他方側の端部絶縁部９０ｂ上にまで至るように形成されている。
【００３３】
外周側絶縁部８４の外周には、本実施の形態のように外側半導電層８６を設けてもよい。外側半導電層８６を設けることで、より安定した電気特性を有するモデルケーブル２０Ａとすることができる。外側半導電層８６は、例えば半導電性塗料を塗布することにより形成することができる。別の方法として、外側半導電層８６は、半導電性布テープまたは半導電性架橋ポリエチレンテープなどの半導電性テープを巻きつけることにより形成することもできる。なお内側半導電層８２および外側半導電層８６は省略することも可能である。
【００３４】
［電極］
外周側絶縁部８４から見て導体部８０の本体部７８とは反対側、すなわち図２において外側半導電層８６の外周上には主電極２２Ａが配置される。また外側半導電層８６の外周上の、導体部８０の長手方向の両端側に、一対のガード電極２４Ａ，２６Ａが主電極２２Ａとは離れて配置される。一対のガード電極２４Ａ，２６Ａは、外周側絶縁部８４から見て導体部８０の錐台部７９ａ，７９ｂとは反対側に配置される。
【００３５】
主電極２２Ａは、モデルケーブル２２Ａの導体部８０の外周側に位置する外周側絶縁部８４から見て導体部８０とは反対側に配置される。主電極２２Ａは、外側半導電層８６（外側半導電層８６を省略する場合には外周側絶縁部８４）の直上であって導体部８０の本体部７８の外周領域に設けられる。主電極２２Ａを設けることにより、導体部８０の本体部７８を含む有効試験領域における部分放電の発生を検知することができる。主電極２２Ａに取り囲まれる領域において部分放電が発生すると、主電極２２Ａに電流が流れる。例えば、外周側絶縁部８４を構成する試験用絶縁材料の絶縁特性が低い場合には、主電極２２Ａに電流が流れる。
【００３６】
ガード電極２４Ａ，２６Ａは、導体部８０の長手方向において、導体部８０を挟み、モデルケーブル２０Ａに沿うように主電極２２Ａとは離れて配置される。図２に示すように、ガード電極２４Ａ，２６Ａは主電極２２Ａから見て導体部８０の長手方向両端側に、主電極２２Ａとの間に分断箇所を介して設けられる。ガード電極２４Ａ，２６Ａを設けることにより、モデルケーブル２０Ａの端部領域における部分放電の発生を検知することができる。モデルケーブル２０Ａの端部領域で部分放電が発生するとガード電極２４Ａ，２６Ａに電流が流れる。例えば、モデルケーブル２０Ａの端部の絶縁が確実に行われていない場合や端部の各層の間に空隙が存在する場合には、ガード電極２４Ａ，２６Ａに電流が流れる。またガード電極２４Ａ，２６Ａは、絶縁体に電圧が印加されると必然的に生じる漏れ電流と呼ばれる微弱電流を吸収し、漏れ電流に起因する電流の誤検出を防止する。そのため、ガード電極２４Ａ，２６Ａは測定精度を高める役割も有する。
【００３７】
主電極２２Ａおよびガード電極２４Ａ，２６Ａは、アルミ箔や錫箔などと、軟銅線や錫メッキ銅線などとを組み合わせて各形成領域に巻きつけて形成することができる。
【００３８】
［その他］
モデルケーブル２０Ａと、主電極２２Ａと、ガード電極２４Ａ，２６Ａとは、碍子９５Ａに収容されている。碍子９５Ａは、磁器製またはＦＲＰなどの樹脂製のものを用いることができる。碍子９５Ａは省略することも可能である。
【００３９】
［検出される異常電流について］
次にモデルケーブル評価システム１において検出される信号の状態を説明する。図４は本実施の形態のモデルケーブル評価システム１における電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにより検出された異常電流の信号の出力波形の一例である。信号開始時１０２から最初に現れる第１ピーク１００は下に凸の形状を有する。この第１ピーク１００の形状は、電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを通過する電流の向きが変わると凹凸が入れ替わる。したがって第１ピーク１００の凹凸と電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを電流の流れる向きとの対応が明らかであれば、第１ピーク１００の形状から電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを通過する電流の向きを特定することができる。第１ピーク１００の凹凸と電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄに流れる電流の向きとの対応を調べる方法としては、正常な状態において、標準パルス発生器を用いて標準パルス電流を所定の方向に試験的に入電し、そのときに観測される第１ピーク１００の凹凸と電流の向きの対応を調べる校正を別途行うことで確認することができる。
【００４０】
［モデルケーブルの評価方法］
次に、図５〜図７を参照して、本実施の形態におけるモデルケーブルの評価方法を説明する。図５〜図７は、本実施の形態におけるモデルケーブル評価システム１における異常電流の流れを示す概略図である。本実施の形態におけるモデルケーブルの評価方法においては、まず上述のモデルケーブル評価システム１を準備する。次にモデルケーブル評価システム１の課電部１０からモデルケーブル２２Ａおよびモデルケーブル２２Ｂの導電部８０に電圧を印加する。次に、モデルケーブル評価システム１の主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄおよびガード電極側電流検出器５０ａ，５０ｃにより、それぞれ主電極接地線４４Ａ，４４Ｂを流れる電流およびガード電極接地線４０Ａ，４０Ｂを流れる電流を検出する。その後、モデルケーブル評価システム１の主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄおよびガード電極側電流検出器５０ａ，５０ｃにより検出された主電極接地線４４Ａ，４４Ｂを流れる電流およびガード電極接地線４０Ａ，４０Ｂを流れる電流に基づいて部分放電の発生箇所を特定する。
【００４１】
図５は、モデルケーブル２０Ａの中央にある、導体部８０の本体部７８を含む有効試験領域内の地点Ａで部分放電が発生した場合の例である。地点Ａで部分放電が発生すると、主電極２２Ａに異常電流が流れる。その後、異常電流は主電極２２Ａから、主電極２２Ａに接続された接地線４４Ａを矢印Ｄ１の方向に流れ、主電極側電流検出器５０ｂを矢印Ｄ２の方向、すなわち上から下に通過する。その後、主電極側電流検出器５０ｂを通過した異常電流は、接地部７０を矢印Ｄ３の方向に流れた後、ガード電極２４Ａ，２６Ａに接続された接地線４０Ａを通じてガード電極側電流検出器５０ａを矢印Ｄ４のように下から上に通過する。また主電極側電流検出器５０ｂを通過した異常電流は、接地部７０を矢印Ｄ５の方向に流れた後、ガード電極２４Ｂ，２６Ｂに接続された接地線４０Ｂを通じてガード電極側電流検出器５０ｃを矢印Ｄ６のように下から上に通過する。また異常電流は、接地部７０を矢印Ｄ５の方向に流れた後、主電極２２Ｂに接続された接地線４４Ｂを通じて主電極側電流検出器５０ｄを矢印Ｄ７のように下から上に通過する。このように、導体部８０の本体部７８を含む有効試験領域内の地点Ａで部分放電が発生すると、電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きは、順に上、下、上、上となる。
【００４２】
図６は、モデルケーブル２０Ａの端部領域内の地点Ｂで部分放電が発生した場合の例である。地点Ｂで部分放電が発生すると、ガード電極２４Ａに異常電流が流れる。その後、異常電流はガード電極２４Ａから、接地線４１Ａ、次に接地線４０Ａを矢印Ｄ１１の方向に流れ、ガード電極側電流検出器５０ａを矢印Ｄ１２の方向、すなわち上から下に通過する。その後、異常電流は接地部７０を矢印Ｄ１３の方向に流れた後、接地線４４Ａを通じて主電極側電流検出器５０ｂを矢印Ｄ１４のように下から上に通過する。また矢印Ｄ１３の方向に流れた異常電流は、ガード電極２４Ｂ，２６Ｂに接続された接地線４０Ｂを通じてガード電極側電流検出器５０ｃを矢印Ｄ１５のように下から上に通過する。また矢印Ｄ１３の方向に流れた異常電流は、主電極２２Ｂに接続された接地線４４Ｂを通じて主電極側電流検出器５０ｄを矢印Ｄ１６のように下から上に通過する。その結果、各電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きは、順に下、上、上、上となる。このように、モデルケーブル２０Ａの端部領域内の地点Ｂで部分放電が発生すると、各電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きは、順に下、上、上、上となる。
【００４３】
図７は、配線１４上に存在する接点などの、モデルケーブル２０Ａの外部の回路上の地点Ｃで異常が発生した場合の例である。モデルケーブル２０Ａの外部の回路上で発生する異常の例としては、配線１２，１４または１６内のコネクターや接点における放電などがある。地点Ｃで異常が発生すると、導体部８０を通じた電流の一部が、絶縁部を超えて漏れ電流としてガード電極２４Ａおよび主電極２２Ａの両方に流れる。ガード電極２４Ａに流れた漏れ電流に起因する異常電流は、接地線４０Ａを矢印Ｄ２１の方向に流れ、ガード電極側電流検出器５０ａを矢印Ｄ２３の方向、すなわち上から下に通過する。主電極２２Ａに流れた異常電流は、接地線４４Ａを矢印Ｄ２２の方向に流れ、主電極側電流検出器５０ｂを矢印Ｄ２４の方向、すなわち上から下に通過する。その後、異常電流は接地部７０を矢印Ｄ２５の方向に流れた後、ガード電極２４Ｂ，２６Ｂに接続された接地線４０Ｂを通じてガード電極側電流検出器５０ｃを矢印Ｄ２６のように下から上に通過する。また矢印Ｄ２５の方向に流れた異常電流は、主電極２２Ｂに接続された接地線４４Ｂを通じて主電極側電流検出器５０ｄを矢印Ｄ２７のように下から上に通過する。その結果、各電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きは、順に下、下、上、上となる。このように、モデルケーブル２０Ａの外部の回路上の地点Ｃで部分放電が発生すると、各電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きは、順に下、下、上、上となる。
【００４４】
このように、本実施の形態のモデルケーブル評価システム１においては、部分放電の発生箇所に応じて、電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きの特有の組み合わせが生じる。その組み合わせをまとめたものを表１に示す。
【００４５】
【表１】
2018048856.tif 000003
【００４６】
このように、電流検出器５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを流れる異常電流の向きの組み合わせを解析することで、モデルケーブル評価システム１内のモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂの有効試験領域、モデルケーブル２０Ａ，２０Ｂの端部、およびモデルケーブルの外部の回路のうちいずれの箇所において部分放電または異常が発生したかを特定することができる。
【００４７】
なお、本実施形態においては、複数の２つのモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、それらのモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂのそれぞれに対応して配置される主電極２２Ａ，２２Ｂ、二対のガード電極２４Ａ，２６Ａ、２４Ｂ，２６Ｂ、主電極接地線４４Ａ，４４Ｂ、ガード電極接地線４０Ａ，４０Ｂ、主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄおよびガード電極側電流検出器５０ａ，５０ｃとを備えるモデルケーブル評価システム１について説明したが、モデルケーブルは単数でも構わない。ただし、モデルケーブルが単数の場合、主電極側電流検出器とガード電極側電流検出器とで検出される信号の出力波形の第１ピーク１００が判別しづらい場合もある。その結果、単独のモデルケーブルと、一組の主電極側電流検出器とガード電極側電流検出器を備えたモデルケーブル評価システム１では、主電極側電流検出器側とガード電極側電流検出器側の異常電流の信号の出力波形のうちいずれかが変化したことにより部分放電が発生したことは確認できても、どちらの電流検出器に最初に異常電流が流れたかを直ちに判別することが難しい場合がある。例えば、別途所定の向きに人工的に電流を流して、電流検出器で検出される信号の波形と電流の向きの対応を調べる予備試験を行ったり、信号の波形データを専用のアプリケーションなどで解析したりすれば判別は可能であるが、部分放電の発生箇所を特定するまでに時間を要する。
【００４８】
それに対し、複数のモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、それに対応する複数組の主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄとガード電極側電流検出器５０ａ，５０ｃとを用いる場合、多数決の原理により多数の正常な出力波形と、少数の異常な出力波形とを見分けることができる。このように、複数のモデルケーブル２０Ａ，２０Ｂと、それに対応する複数組の主電極側電流検出器５０ｂ，５０ｄとガード電極側電流検出器５０ａ，５０ｃとを備えたモデルケーブル評価システム１を用いることで、より即時判断性に優れたシステムを提供することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態において説明したモデルケーブル評価システム１は例示であって、各構成部材は発明概念の範囲内において適宜変更が可能である。例えば本実施の形態においては、モデルケーブル２０Ａの導体部８０は本体部７８と錐台部７９ａ，７９ｂを備えているが、導体部８０の形状はこれに限定されず適宜変更が可能である。また、主電極２２Ａ、ガード電極２４Ａ，２６Ａについても導体部８０の形状や電気特性、その他の構成部材の形状や特性等に応じて適宜変更することが可能である。
【００５０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
上述のモデルケーブル評価システムおよびモデルケーブルの評価方法は、短尺であるモデルケーブルの評価に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００５２】
１  モデルケーブル評価システム
１０  課電部
１２，１４，１６  配線
２０Ａ，２０Ｂ  モデルケーブル
２２Ａ，２２Ｂ  主電極
２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ  ガード電極
３０Ａ，３０Ｂ  リードピン
４０Ａ，４０Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ  接地線
５０ａ，５０ｃ  ガード電極側電流検出器
５０ｂ，５０ｄ  主電極側電流検出器
７０  接地部
７８  本体部
７９ａ，７９ｂ  錐台部
８０  導体部
８２  内側半導電層
８４  外周側絶縁部
８６  外側半導電層
９０ａ，９０ｂ  端部絶縁部
９２ａ，９２ｂ  保持部
９５Ａ，９５Ｂ  碍子
１００  第１ピーク
１０２  信号開始時
【図１】
2018048856.tif 000004
【図２】
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【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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