(57)【要約】【課題】接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化有無を診断することが可能な接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造を提供する。【解決手段】電力ケーブルの接続部内から気中ガスをガス採取口を用いて採取し（Ｓ１００１）、採取したガスに対してガスの種類と濃度の分析を実施する（Ｓ１００２）。採取したガス成分の中にアセチレンガスが含まれるか否かを調べ（Ｓ１００３）、採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていれば、接続部に絶縁劣化が生じているものと判定する（Ｓ１００４）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項２】
前記気中ガスの直接採取は、特に構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部から行うことを特徴とする請求項１に記載の接続部の気中ガス分析診断方法。
【請求項３】
電力ケーブル線路における接続部の構造において、
前記接続部内の中空部に連通させて前記中空部内の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造。
【請求項４】
前記ガス採取口の封止栓は、開閉可能な弁構造を有することを特徴とする請求項３に記載の接続部の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブル線路の接続部における劣化診断方法および接続部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブル線路の接続部の絶縁劣化を診断する方法として、絶縁電力ケーブル接続部上に被せられた外部保護管にガス収集箱を取り付け、接続部内に発生したガスをガス収集箱に収集し、収集した水素、炭酸ガス、水、炭化水素（絶縁体がポリエチレンの場合にはブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素）のガスを分析して接続部の絶緑劣化を検知する方法が知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、電力ケーブル線路の接続部を解体し、その構成部材から試料小片を採取し、この試料小片を加熱して構成部材中に含まれるアセチレンまたはエチレンを検出した場合、周辺から複数の試料を採取し、それぞれにおけるアセチレンまたはエチレンの濃度分析から部分放電の部位を確認する方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、材料中のボイド放電によりアセチレンが生成され、材料周囲の空気層でアセチレンが検出されるか否かを検証した実験が行われており、電気トリーを伴う激しい放電形態ではアセチレンが生成され材料周囲の空気層でアセチレンガスが検出されたが、電気トリーを伴わない穏やかな放電形態ではアセチレンガスは材料周囲の空気層では検出されなかったと報告されている。（例えば、非特許文献２参照）
【特許文献１】特開昭６３−９８５４１号公報（２頁、図１）
【非特許文献１】電気学会技術報告第１００号（６頁、第３．１表）
【特許文献２】特開２０００−３２１３１７号公報（［０００６］〜［００１１］）
【非特許文献２】平成８年電気学会全国大会予稿Ｎｏ３３５（２−１１９頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の劣化診断方法によると、特許文献１および非特許文献１の方法では、水素、炭酸ガス、水、炭化水素（ブテン、プロピレンを主成分とする不飽和炭化水素）の分解ガスは、いずれも正常な接続部内でも微量存在する一般的なガスであり、それらのガス検知から直ちに接続部の絶縁劣化を断定することは難しい。また、特許文献２の方法によると、アセチレンの存在を確認するためには、電力ケーブル線路の接続部を解体して構成部材を取り出す必要がある。
【０００６】
また、電気トリーを伴う激しいボイド放電は、通常、接続部経年劣化の最終末期において生じる現象であると考えられており、接続部長期経年の途中段階で行われる劣化診断の主対象となる電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においては、非特許文献２で報告された実験結果に従い、材料周囲の空気中に存在するアセチレンガスを直接検出して劣化診断を行う方法は、実系統で運用されている接続部を対象とした解体を伴わないガス劣化診断技術としては、従来、不可能と考えられていた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化有無を診断することが可能な接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造を提供することにある。
【０００８】
本発明者らは、１）電気トリーを伴わない穏やかな放電状態においても微量ではあってもアセチレンガスは生成されること、２）放電期間が十分に長ければ電気トリーを伴わない穏やかなボイド放電において生成されたアセチレンが、材料界面あるいは材料内のガス拡散により接続部内の空気層に達し、接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されて行くこと、３）接続部内の空気層中にアセチレンガスが次第に蓄積されれば、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を用いることにより、アセチレンガスの存在を検知することが可能である、との新たな見方から、非特許文献２でアセチレンの非検出を確認した１２０時間を越える長期間の穏やかな放電実験を実施するとともに、アセチレンガス濃度が低すぎて非検出となった可能性を考慮し、従来よりも高感度なアセチレンガス分析技術を適用したガス分析装置を使用することにより上記仮説の検証実験を行い、その結果、材料周囲の空気層中にガス分析によって検出可能な濃度のアセチレンガスが存在しうること、接続部内の空気層中のアセチレンガスを検出することにより接続部の劣化診断が可能であることを新たに見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、これらの新たな実験事実に基づき、電力ケーブル線路における接続部内から気中ガスを直接採取して前記気中ガスの種類及び濃度を分析し、前記気中ガス成分の中に少なくともアセチレンガスが含まれているか否かにより前記接続部の劣化状態を診断することを特徴とする接続部の気中ガス分析診断方法を提供する。
【００１０】
更に、本発明は、上記目的を達成するため、電力ケーブル線路における接続部の構造において、前記接続部内の空洞部に連通させて前記空洞部の気中ガスを外部に取り出すためのガス採取口とガス採取口を封止する封止栓を前記接続部に設けたことを特徴とする接続部の構造を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の接続部の気中ガス分析診断方法および接続部の構造によれば、接続部を解体することなく、接続部劣化診断の主対象となる穏やかな放電が発生していることを示す特定の診断ガスの有無から、接続部の劣化の有無を診断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（接続部の劣化診断方法）
図１は、本発明の実施の形態に係る接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。まず、ガス採取シリンジにより、電力ケーブルのガス採取口から接続部内の気中ガスを直接採取する（Ｓ１００１）。ついで、採取したガスに対してガス分析装置によりガスの種類と濃度の分析を実施する（Ｓ１００２）。次に、採取したガス成分の中にアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスが含まれるか否かを調べる（Ｓ１００３）。採取したガス成分中にアセチレンガスが含まれていた場合、接続部に絶縁劣化が生じていると判定する（Ｓ１００４）。
【００１３】
ここで、診断ガスとしてアセチレンガスが最適である理由を説明する。本発明者らは、電力ケーブル線路の接続部の劣化診断において、劣化品では検出されるが、正常品では検出されないガスの種類を選定し、接続部を解体することなく、選定した診断ガスの存在の有無から、接続部の部分放電等による絶縁劣化の有無を診断する簡便で有効な新たな方法を見いだした。
【００１４】
（ガス選定に用いた測定システム）
図２は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。この測定システム１は、高電圧電極２及び接地された接地電極３からなる一対の電極にシート試料４を介挿した状態で、ガス採取口５ａを備える試験密閉容器５と、この試験密閉容器５のガス採取口５ａから取り出されたガス１０を測定してガスの種類及び濃度を分析するガス分析装置７と、高電圧電極２に高電圧を印加する高電圧発生源８とを備えて構成されている。
【００１５】
シート試料４は、乾式の接続部の標準的な構成部材として使用されている架橋ポリエチレン、ゴムおよびエポキシの組み合わせとし、中央部分に空隙（ボイド）４ａを設け、ゴムの表面にはシリコーン油９を塗布した。
【００１６】
図２において、高電圧電極２と接地電極３との間に高電圧発生源８から高電圧を印加して放電を生じさせた場合と、放電を生じさせない（高電圧を印加しない）場合とについて実験した。実験後、試験密閉容器５のガス採取口５ａから、試験密閉容器内のガス１０を回収し、回収したガス１０をガス分析装置７によってガスの種類と濃度を測定した。なお、ガス分析装置７には、従来使用されているガス分析装置よりも高感度なアセチレンガス分析技術を採用したガス分析装置を使用した。
【００１７】
（ガス分析装置による分析結果）
図３は、ガス分析装置７による分析結果の一例を示すグラフである。図３から明らかなように、放電を生じないシート試料４からは検出されず、放電が生じたシート試料４から検出された特異ガスとして、アセチレン、エタン及びエチレンの各ガスが検出された。
【００１８】
放電により、これら各ガスを生成させるためのエネルギーを比べた結果を表１に示す。
【表１】
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【００１９】
表１に示すように、ガスの生成に必要なエネルギーについて、エタンに対してエチレンはかなり大きく、アセチレンになるとさらに大きくなるとされている。従って、アセチレンが生成されるためには、エタンおよびエチレンよりも高いエネルギーが必要であり、正常な接続部では検出されないガスであると考えられることから、放電の有無を調べる劣化診断ガスとしては最も適している。
【００２０】
図３に示した分析結果の一例のうち、特に、アセチレンガス濃度と試験時間（３３６時間まで）の関係を表２に示す。
【表２】
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【００２１】
表２に示すように、試験６日（１４４時間）後に至って初めて試験容器空気中にアセチレンガスが存在することを確認することができ、試験１４日（３３６時間）後には試験６日（１４４時間）後よりもアセチレンガス濃度の増加が認められた。
【００２２】
アセチレンガスは、放電が生じた空隙４ａ内及びその近傍のシート試料４中には存在することが分かっていたが、試験密閉容器５内のシート試料４の周囲の空気１１中にも微量存在するという新たな事実が得られた。この事実から、接続部内部の気中ガスを直接採取し、そのガス成分のうち、アセチレンガスの有無を検出することにより、接続部の劣化有無を診断できることを見いだした。
【００２３】
（実施例）
次に、接続部の劣化診断の実施例について説明する。図４は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【００２４】
この終端接続部４０の場合は、プレモールド絶縁体２７をエポキシ碍管２８で覆って構成されており、絶縁筒４６にナット４７によって固定された保護金具４１の端部にはケーブル３１に防水テープ３７が巻き回されている。ガス採取口４３は保護金具４１（または４２）に取り付けることが可能である。ガス４５の採取者は、保護金具４１に取り付けられたガス採取口４３にガス採取用シリンジ４４の先端部４４Ａを接続して、ガス採取用シリンジ４４に設けられる開閉コック４４Ｃを反時計方向に回転させて開き、ピストン４４Ｂを操作して終端接続部４０内のガス４５を採取する。
【００２５】
ガス４５の採取後、採取者は開閉コック４４Ｃを時計方向に回転させて閉じ、採取したガス４５がガス採取用シリンジ４４から漏れないようにしてガス採取用シリンジ４４の先端部４４Ａをガス採取口４３から取り外す。
【００２６】
ガス採取用シリンジ４４に採取したガス４５は、ガスクロマトグラフなどのガス分析装置４８でガス４５の種類と濃度を分析し、アセチレンガスの有無、量を確認し、その結果により終端接続部４０の劣化状態を診断する。
【００２７】
（ガス採取口の構造１）
次に、終端接続部に取り付けるガス採取口の構造について説明する。図５は、終端接続部に取り付けたガス採取口（封止栓タイプ）の構造例を示す図である。
【００２８】
このガス採取口４３は、図５（ａ）に示すように、終端接続部の保護金具４１にガス抜き口４１Ａとして開けた穴にガス採取口４３を設けたものであり、ガス採取口４３は、通常は封止栓４３２によって閉じ、終端接続部４０内のガス４５と外気とを遮断させるようにしたものである。
【００２９】
ガス採取口４３は、保護金具４１に設けられる口金４３０と、この口金４３０の雄ねじ部４３０ａに雌ねじ部４３１ｂによってねじ係合するキャップ４３１と、キャップ４３１によって口金４３０との間に挟持される封止栓４３２とを有し、封止栓４３２の一部はキャップ４３１に設けられた貫通孔４３１ａを介して外部に露出した構成を有する。図５（ａ）においては封止栓４３２はキャップ４３１の締め付けによってガス抜き口４１Ａを封止している。
【００３０】
終端接続部４０内のガスを採取する場合には、図５（ｂ）に示すように、封止栓４３２を取り外し、すばやくガス採取栓４３３と取り替える。このガス採取栓４３３には通気孔４３３ａが設けられている。ガス採取栓４３３は、口金４３０とキャップ４３１との間に設けられることによって、その一部が貫通孔４３１ａを介してキャップ４３１の外側に露出し、保護金具４１の内部から貫通孔４３１ａを介してキャップ４３１の外側にかけて連続した通気孔４３３ａを形成する。ガス４５の採取者は、キャップ４３１の外側に露出したガス採取栓４３３にガス採取用シリンジ４４の先端部４４Ａを接続し、ガス採取用シリンジ４４に設けられる開閉コック４４Ｃを反時計方向に回転させて栓４４ａを開き、ピストン４４Ｂを矢印方向に移動させることによってガス抜き口４１Ａから終端接続部４０内のガス４５を採取する。
【００３１】
終端接続部４０内のガス４５を採取した後には、採取者は開閉コック４４Ｃを時計方向に回転させて栓４４ａを閉じ、採取したガス４５がガス採取用シリンジ４４から漏れないようにしてガス採取栓４３３からガス採取用シリンジ４４の先端部４４Ａを取りはずす。そして、キャップ４３１を口金４３０から取りはずしてガス採取栓４３３を封止栓４３２に取り替え、キャップ４３１を口金４３０に取り付けることによって、終端接続部４０内のガス４５と外気とを遮断させておく。
【００３２】
（ガス採取口の構造２）
図６は、終端接続部に取り付けたガス採取口（バルブ栓タイプ）の構造例を示す図である。
【００３３】
このガス採取口４３は、図６（ａ）に示すように、終端接続部の保護金具４１にガス抜き口４１Ａとして開けた穴にガス採取口４３を設けたものであり、ガス採取口４３は、通常は開閉バルブ５０のバルブ栓５２を閉めることによって閉じられており、終端接続部４０内のガス４５と外気とが遮断されている。
【００３４】
開閉バルブ５０は、口金４３０に設けられるバルブ本体５１と、バルブ本体５１の雌ねじ部５１ａにねじ係合する雄ねじ部５２ａを形成されたバルブ栓５２と、バルブ栓５２を回転操作するためのコック５２Ａとを有して形成されており、コック５２Ａを時計方向に回転させることによってバルブ栓５２が突出してガス抜き口４１Ａを封止し、コック５２Ａを反時計方向に回転させることによってバルブ栓５２が退避してガス抜き口４１Ａを開放する。
【００３５】
終端接続部４０内のガスを採取する場合には、ガス４５の採取者は、図６（ｂ）に示すように、キャップ４３１の外側に露出したガス採取栓４３３にガス採取用シリンジ４４の先端部４４Ａを接続し、ガス採取用シリンジ４４に設けられる開閉コック４４Ｃを反時計方向に回転させて栓４４ａを開く。次に、開閉バルブ５０のコック５２Ａを反時計方向に回転させてバルブ栓５２をガス抜き口４１Ａから退避させて開放し、終端接続部４０内のガス４５が通過できるようにする。しかるのち、ガス採取用シリンジ４４のピストン４４Ｂを矢印方向に移動させることによって終端接続部４０内のガス４５を採取する。
【００３６】
終端接続部４０内のガス４５を採取した後には、採取者は開閉コック４４Ｃを時計方向に回転させて栓４４ａを閉じ、採取したガス４５がガス採取用シリンジ４４から漏れないようにして開閉バルブ５０のコック５２Ａを時計方向に回転させてバルブ栓５２を閉じ、終端接続部４０内のガス４５と外気とを遮断させた状態でガス採取栓４３３からガス採取用シリンジ４４を取り外す。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、接続部は接続部内のガスが採取できる乾式接続部であれば型式を問わないため、上記した終端接続部の他にも中間接続部や分岐接続部でも良い。
【００３８】
特に、電力ケーブル線路のうち、乾式の接続部あるいは接続部構成部材の界面部分に油を含む接続部、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部においては、界面部分のシリコーン油を含む空隙で生じる放電によりシリコーン油が高温分解されてアセチレンが生成される現象が起こるため、界面部分に油を含まない接続部よりも、アセチレンがより多く生成される。
【００３９】
このため、特に、接続部構成部材の界面部分にシリコーン油を含む接続部であれば、接続部の劣化診断にアセチレンガスが最適であるが、アセチレンガス生成量がより多くなることから、接続部内の気中ガスを採取してガスの成分分析を行い、ガス成分としてアセチレンガスが含まれるか否かを調べることにより、接続部の劣化状態を診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電力ケーブル線路接続部の劣化診断方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、接続部の劣化診断に有効なガスを選定するために用いた測定システムの構成を示す構成図である。
【図３】図３は、ガス分析装置による分析結果の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、終端接続部に本発明を適用した実施例を示す断面図である。
【図５】図５は、終端接続部に取り付けたガス採取口（封止栓タイプ）の構造例を示す図である。
【図６】図６は、終端接続部に取り付けたガス採取口（バルブ栓タイプ）の構造例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  測定システム、２  高電圧電極、３  接地電極、４  シート試料、４ａ  空隙、５  試験密閉容器、５ａ  ガス採取口、７  ガス分析装置、８  高電圧発生源、９  シリコーン油、１０  ガス、１１  空気、３１  ケーブル、４０  終端接続部、４１  保護金具、４１Ａ  ガス抜き口、４２  保護金具、４３  ガス採取口、４４  ガス採取用シリンジ、４４Ａ  先端部、４４Ｂ  ピストン、４４Ｃ  開閉コック、４４ａ  栓、４５  ガス、４６  絶縁筒、４７  ナット、４８  ガス分析装置、４３０  口金、４３０ａ  雄ねじ部、４３１  キャップ、４３１ａ  貫通孔、４３１ｂ  雌ねじ部、４３２  封止栓、４３３  ガス採取栓、４３３ａ  通気孔、５０  開閉バルブ、５１  バルブ本体、５１ａ  雌ねじ部、５２  バルブ栓、５２ａ  雄ねじ部
【図１】
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【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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