(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルに直流電源から直流電圧を課電後に接地し、その接地後に前記電力ケーブルに交流電源から交流電圧を課電して、前記電力ケーブルの残留電荷を測定する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、
前記交流電圧の課電に際して、交流電圧を短時間で昇降圧し、かつ、課電における昇降圧のピーク値をステップ状に上昇させながら、所定間隔で繰り返し課電する交流課電工程と、
前記交流課電工程において前記所定間隔で繰り返す課電毎に検出される残留電荷を測定し、各交流課電毎に検出した残留電荷値のうち、最大の残留電荷が検出された際に課電した交流電圧を劣化判定値とする残留電荷測定工程と、
を有することを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【請求項２】
前記交流課電工程において、前記各ステップで課電する交流電圧の昇降圧のトータル時間を一定にすることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【請求項３】
前記交流課電工程において、前記交流電圧のピーク値を、矩形状に昇圧、降圧して課電することを特徴とする請求項２記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【請求項４】
前記交流課電工程は、前記各交流課電を同ピーク値で複数回連続して行い、
前記残留電荷測定工程は、前記交流課電工程にて、複数回の交流電圧を課電する毎に現れる電荷を用いて、前記交流課電毎の残留電荷値を算出する、
ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【請求項５】
前記交流課電工程では、前記各ステップで同ピーク値での交流電圧の昇降圧を連続して３回ずつ繰り返して行い、
前記残留電荷測定工程では、前記各ステップで前記連続して行われた同ピーク値課電毎に現れる残留電荷の増加分をそれぞれ測定し、第１回目の交流電圧の課電による残留電荷の増加分をΔＱａとし、第２回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｂとし、第３回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｃとし、ΔＱａからΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を差し引いた電荷Ｑ０＝ΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を算出し、この算出した前記電荷Ｑ０を前記各交流課電時の残留電荷値とする、
ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【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、水トリーによる電力ケーブルの絶縁劣化を診断する絶縁劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（以下、ＣＶ（Cross-linked polyethyleninsulated polyvinyl-chloride sheathed cable）ケーブルという）等のゴム・プラスチック電力ケーブル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、水トリー劣化がある。
【０００３】
この水トリー劣化は、ゴム・プラスチック電力ケーブルに対して、水が存在する環境下で長期間に亘って交流電圧を課電していると、絶縁体中のボイド、異物、突起等の電界集中部に微小な水ボイド集団が形成されて、これが電界方向に進展して発生する現象である。この水トリーは、その成長とともに絶縁破壊電圧を低下させ、最終的には運転中の電力ケーブルの絶縁破壊事故の原因となる。このため、ＣＶケーブル等の電力ケーブルの絶縁劣化診断においては、水トリー劣化を信頼性高く検出することが重要な課題になっている。
【０００４】
そこで、ＣＶケーブル等の電力ケーブルの水トリー劣化を検出する有効な手法として残留電荷法が開発されている。この残留電荷法の手順について、図１７を参照して説明する。まず、図１７（ａ）に示すようにケーブルの絶縁体に直流電圧を課電し、次いで、同図（ｂ）に示すように絶縁体の電極間を短絡・接地し、そして、同図（ｃ）に示すように絶縁体に交流電圧等を課電して、この時に現れる直流成分を水トリーによる劣化信号として検出する方法である。
【０００５】
この残留電荷法は、電力ケーブルに直流電圧等の課電により絶縁体中に空間電荷を蓄積させた後に、接地して直流印加電圧を取り除き、その後に絶縁体内に拘束された電荷（水トリー中の空間電荷等）を、交流電圧等の課電により放出させ、電荷、または電荷の移動に伴う直流電流を劣化信号として検出器により検出する方法である。
【０００６】
また、実際のケーブル線路においては、有害性の高い水トリー以外の箇所、例えば、接続部のゴムとエポキシ等の異種接続材料界面、及び水トリーまでに至らない微小な水ボイド等、絶縁性能に影響を及ぼさない箇所にも、直流課電によって電荷が蓄積し、絶縁劣化診断の精度を低下させる要因となっている。
【０００７】
この問題を解決する方法として、「有害な水トリーから発生する残留電荷信号は、交流課電に対する反応が他の成分からの残留電荷信号に比べて非常に早い」という知見に基づいて、図１８に示す交流課電方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この交流課電方法は、交流電圧を所定の電圧まで昇圧後、その電圧を保持することなく、直ちに降圧し、その時に現れる電荷ΔＱ１〜ΔＱ３を用いて、有害な水トリーから発生する電荷Ｑ０を、近似式Ｑ０＝ΔＱ１−ΔＱ２×（ΔＱ２／ΔＱ３ ）により算出する方法である。この交流課電方法を用いることにより、水トリーによる劣化信号と絶縁性能（交流破壊電圧）の相関を向上させて、絶縁劣化診断の精度を向上させている。    
【特許文献１】特許第３６６３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の知見に基づいた交流課電方法から算出される電荷Ｑ０ は、ケーブル線路全体の劣化状況を示すものであり、ケーブルが長くなるほど、相対的に大きな値として検出される。このため、実際の劣化判定に際しては、ケーブルの有効長Ｌ（新設スパンや、洞道布設スパン等の劣化が存在しにくい箇所を除いた残りの長さ）でＱ０を除算した値Ｑ０ ／Ｌを用いて劣化判定が行われている。
【００１０】
すなわち、ケーブル線路全体における劣化の程度を平均化した劣化信号を判定しているため、図１９に示すように、ケーブル線路全体が均一な劣化状態である場合と、不均一な劣化状態である場合とで、劣化診断に用いる値が同一のものとなり、均一劣化状態か、局所的な劣化状態との区別が曖昧になるという問題がある。
【００１１】
また、有効長Ｌの算出に際しては、ケーブルの布設年数や布設状態を記録した線路情報カード等を事前に用意する必要があり、試験前の手順が煩雑であるという問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は係る問題を解決するため、測定対象ケーブルの長さ及び長手方向における劣化程度の不均一性の影響を受けにくい電力ケーブルの絶縁劣化診断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】
【００１３】
本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、電力ケーブルに直流電源から直流電圧を課電後に接地し、その接地後に前記電力ケーブルに交流電源から交流電圧を課電して、前記電力ケーブルの残留電荷を測定する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記交流電圧の課電に際して、交流電圧を短時間で昇降圧し、かつ、課電における昇降圧のピーク値をステップ状に上昇させながら所定間隔で繰り返し課電する交流課電工程と、前記各交流課電工程において前記所定間隔で繰り返す課電毎に検出される残留電荷を測定し、各交流課電毎に検出した残留電荷値のうち、最大の残留電荷が検出された際に課電した交流電圧を劣化判定値とする残留電荷測定工程と、を有する方法を採る。
【００１４】
この方法によれば、電力ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であれば、長さの要素を無視した劣化判定、つまり、考慮せずに劣化判定が可能となり、また、電力ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、上記構成の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記交流課電工程において、前記各ステップで課電する交流電圧の昇降圧のトータル時間を一定にする方法を採る。
【００１７】
また、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、上記構成の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記交流課電工程において、前記交流電圧のピーク値を、矩形状に昇圧、降圧して課電にする方法を採る。また、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、上記構成の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記交流課電工程は、前記各交流課電を同ピーク値で複数回連続して行い、前記残留電荷測定工程は、前記交流課電工程にて、複数回の交流電圧を課電する毎に現れる電荷を用いて、前記交流課電毎の残留電荷値を算出する方法を採る。
【００１８】
これらの方法によれば、電力ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であれば、長さの要素を考慮しない劣化判定が可能となり、また、電力ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、上記構成の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法において、前記交流課電工程では、前記各ステップで同ピーク値での交流電圧の昇降圧を連続して３回ずつ繰り返して行い、前記残留電荷測定工程では、前記各ステップで前記連続して行われた同ピーク値課電毎に現れる残留電荷の増加分をそれぞれ測定し、第１回目の交流電圧の課電による残留電荷の増加分をΔＱａとし、第２回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｂとし、第３回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｃとし、ΔＱａからΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を差し引いた電荷Ｑ０＝ΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を算出し、この算出した前記電荷Ｑ０を前記各交流課電時の残留電荷値とする方法を採る。
【００２０】
この方法によれば、各ステップ毎の交流課電時の残留電荷値として、各ステップ毎で複数課電される交流電圧により現れる電荷ΔＱａ、ΔＱｂ、ΔＱｃを用いて、有害な水トリーから発生する電荷Ｑ０をΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）により算出して各ステップ毎の残留電荷値とする。
【００２１】
このように算出されたステップ毎の残留電荷値は、水トリー以外の電荷からなる誤差電荷が除去されたものとなり、これら誤差電荷が取り除かれた残留電荷値のうち、残留電荷値が最大となる交流電圧を劣化判定値として用いることによって、信頼性の高い絶縁劣化診断を行うことができる。
【００２２】
よって、測定対象である電力ケーブルに対する課電電圧が高くなり、水トリー以外の誤差電荷が増加する可能性が生じる場合であっても、本方法によれば、測定される残留電荷値には、増加する水トリー以外の誤差電荷が含まれることなく、信頼性の高い絶縁劣化診断を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電力ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であれば、長さの要素を考慮しない劣化判定が可能となり、また、電力ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を適用した一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態１の絶縁劣化診断装置の構成を示す図である。図１において、絶縁劣化診断装置１００は、直流電源１と、接地抵抗２と、交流電源３と、切換スイッチ４と、短絡スイッチ５と、検出用コンデンサ６と、交流電圧制御装置７と、直流電圧検出装置８と、から構成される。図中の２０は測定対象ケーブルである。
【００２６】
直流電源１は、正極側が接地され、負極側が切換スイッチ４の接点４ａに接続されており、直流電圧Ｖｄｃを出力する。この場合、直流電源１の直流電圧Ｖｄｃは負極性としたが、正極性であっても何等問題ない。接地抵抗２は、一端部が接地され、他端部が切換スイッチ４の接点４ｂに接続されている。交流電源３は、低圧部（図示せず）が検出用コンデンサ６に接続され、高圧部（図示せず）が切換スイッチ４の接点４ｃに接続され、交流電圧Ｖａｃを出力する。
【００２７】
切換スイッチ４は、３つの接点４ａ〜４ｃと、可動切片４ｄから構成され、可動切片４ｄの下流側は測定対象ケーブル２０の終端部２３に接続されている。切換スイッチ４は、測定対象ケーブル２０に直流電圧Ｖｄｃを課電する際は可動切片４ｄを接点４ａに接続し、測定対象ケーブル２０を接地する際は可動切片４ｄを接点４ｂに接続し、測定対象ケーブル２０に交流電圧Ｖａｃを課電する際は可動切片４ｄを接点４ｃに接続する。したがって、切換スイッチ４は、可動切片４ｄを切り換えることにより、測定対象ケーブル２０の終端部２３に対して、直流電圧Ｖｄｃの課電、接地及び交流電圧Ｖａｃの課電を行うことが可能である。
【００２８】
短絡スイッチ５は、一端部が接地され、他端部が交流電源３の低圧部と検出用コンデンサ６との接続部に接続されている。短絡スイッチ５は、その接点を閉じることにより検出用コンデンサ６を短絡する。
【００２９】
交流電圧制御装置（交流電圧制御部）７は、測定対象ケーブル２０に対して交流電源３から交流課電を行う際に、その交流電源３から出力する交流電圧の昇降圧時間とピーク値、及び課電間隔を制御する。具体的には、この交流電圧制御装置７は、測定対象ケーブル２０に対する交流電圧の課電に際して、交流電圧を短時間で昇降圧し、かつ、ステップ状にピーク値を上昇させながら所定間隔で繰り返し課電する制御を行う。
【００３０】
また、交流電圧制御装置７は、同ピーク値で複数回、連続して交流課電を行うことができるとともに、この複数回の連続した交流課電を行う際に、交流電源３から出力する交流電圧の昇降圧時間及び課電間隔を制御する。なお、交流電圧制御装置７が交流電源３を用いて行う、同ピーク値で連続して行われる交流課電のそれぞれの交流課電を便宜上、同ピーク値課電という。
【００３１】
直流電圧検出装置８は、測定対象ケーブル２０に対して交流課電を行う際に、検出用コンデンサ６に生ずる直流電圧を検出する。このように直流電圧検出装置８は、検出した直流電圧を用いて、測定対象ケーブル２０に対して交流課電を行う際の残留電荷値を測定できる。
【００３２】
また、直流電圧検出装置８は、交流課電が同電圧値（同ピーク値）で複数回連続して行われた際（同ピーク値課電時）に、複数回のそれぞれの交流課電（同ピーク値課電）において現れる電荷を用いて、同ピーク値課電で構成するステップ毎の交流課電時の残留電荷値を算出する。
【００３３】
例えば、交流電圧制御装置７によって交流電圧を短時間で昇降圧し、且つステップ状にピーク値を上昇させながら所定間隔で繰り返し課電するに際し、ステップ毎に３回、同電圧で交流電圧が課電されるものとする。この場合、直流電圧検出装置８は、各ステップにおける複数の交流電圧課電（同ピーク値課電）毎により現れる電荷を用いて、各ステップ毎、つまり、異なる交流電圧のピーク値毎の残留電荷値を算出する。
【００３４】
具体的には、直流電圧検出装置８は、同電圧（同ピーク値）の交流電圧課電毎、つまり、各ステップの交流課電を構成する同ピーク値課電による残留電荷の増加分を測定する。ここで、各ステップにおける測定した残留電荷の増加分について、第１回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱａとし、第２回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｂとし、第３回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｃとする。
【００３５】
これら残留電荷の増加分ΔＱａ，ΔＱｂ，ΔＱｃを用いて、直流電圧検出装置８は、ΔＱａからΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を差し引いた電荷Ｑ０＝ΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を各ステップ時の残留電荷値として算出する。
【００３６】
絶縁劣化診断装置１００は、直流電圧検出装置８を介して、算出した残留電荷値を用い、これら算出した残留電荷値が最大となる交流電圧を劣化判定値として劣化診断を行う。
【００３７】
測定対象ケーブル２０は、ＣＶケーブルであり、導体２１と、導体２１の周囲を覆う絶縁体２２及び絶縁体２２の周囲を覆う金属遮蔽層２４から構成される。また、測定対象ケーブル２０の終端部２３には、切換スイッチ４からのリード線が接続されている。なお、金属遮蔽層２４は接地されている。
【００３８】
次に、図１の絶縁劣化診断装置１００における測定対象ケーブル２０の測定手順について説明する。
【００３９】
まず、短絡スイッチ５を短絡状態とし、切換スイッチ４の可動切片４ｄを接点４ａに接続し、直流電源１の直流電圧Ｖｄｃを測定対象ケーブル２０の終端部２３に課電する。次いで、短絡スイッチ５の短絡状態を維持し、切換スイッチ４の可動切片４ｄを接点４ａから接点４ｂに切り換えて、測定対象ケーブル２０の終端部２３を接地して、課電した直流印加電圧を取り除く。
【００４０】
次いで、短絡スイッチ５を開放状態とし、切換スイッチ４の可動切片４ｄを接点４ｂから接点４ｃに切り換えて、交流電源３の交流電圧Ｖａｃを測定対象ケーブル２０の終端部２３に課電する。この時に、測定対象ケーブル２０の絶縁体２２から放電される電荷を、検出用コンデンサ６の端子間直流電圧Ｖｓとして直流電圧検出装置８で検出することにより、測定対象ケーブル２０の絶縁体２２内に拘束された残留電荷Ｑを測定する。
【００４１】
本実施の形態の絶縁劣化診断装置１００では交流課電方法に特徴があり、交流課電方法ついて図２及び図３を参照して説明する。
【００４２】
図２は、交流電圧Ｖａｃを短時間で昇降圧し、かつステップ状にピーク値を上昇させながら一定間隔で繰り返し課電し、各交流課電で検出される残留電荷Ｑの変化を示した図である。
【００４３】
図２において、まず、交流電圧制御装置７は、交流電圧をＶ１ まで昇圧後、電圧を保持せず直ちに降圧する。以後、同様の昇降圧動作をピーク値をＶ２，Ｖ３，・・・・，Ｖ１０ をステップ状に上昇させながら、一定の間隔で繰り返し行う。この交流課電により、検出用コンデンサ６により検出される残留電荷をＱ（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・・，Ｑ１０）とする。この時、図３に示すように、残留電荷Ｑが最も大きく現れる電圧値を、劣化判定値として用いる。図３の例では、交流電圧のピーク値をＶ４ とした場合に検出された残留電荷Ｑ４ が最も大きい値であるため、交流電圧値Ｖ４ を劣化判定値として用いる。
【００４４】
この交流課電方法を用いることにより、交流課電に対して応答が早い残留電荷の検出が可能になることについて、図４〜図７を参照して説明する。
【００４５】
図４及び図５は、劣化が大きい電力ケーブルに対して上記交流課電方法により交流電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・・，Ｖ１０を課電し、残留電荷Ｑを検出した場合を示している。図６及び図７は、劣化が小さい電力ケーブルに対して上記交流課電方法により交流電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，・・・・，Ｖ１０を課電し、残留電荷Ｑを検出した場合を示している。
【００４６】
図４及び図５に示す例では、劣化が大きい電力ケーブルに対して上記交流課電方法により交流電圧を課電した場合は、交流電圧Ｖ３ とした場合に残留電荷Ｑ３ が最も大きく現れている。また、図６及び図７に示す例では、劣化が小さい電力ケーブルに対して上記交流課電方法により交流電圧を課電した場合は、交流電圧Ｖ６ とした場合に残留電荷Ｑ６ が最も大きく現れている。
【００４７】
これらの結果により、劣化の程度が異なる２種類の電力ケーブルに対して上記交流課電方法により交流電圧を課電すると、劣化の程度が大きい場合は比較的低い交流電圧で残留電荷の最大値が現れることに対し、劣化の程度が小さい場合は比較的高い電圧で残留電荷の最大値が現れている。
【００４８】
すなわち、「劣化の程度が大きい電力ケーブルの方が交流電圧に対する反応が早い」ということが言える。言い換えれば、残留電荷の交流電圧に対する応答が、比較的低い電圧で活発に現れるということである。
【００４９】
次に、上記交流課電方法を採用することにより電力ケーブルの長さや、長手方向の劣化のバラツキが劣化診断に与える影響が小さくなることについて、図８〜図１２を参照して説明する。
【００５０】
図８は、ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一である場合の残留電荷Ｑの測定例を示している。同図において、（ａ）は劣化状態が均一である長さａの電力ケーブルを示し、（ｂ）は上記交流課電方法による残留電荷の測定結果を示し、（ｃ）は劣化状態が均一である長さ４ａの電力ケーブルを示し、（ｄ）は上記交流課電方法による残留電荷の測定結果を示す。
【００５１】
この場合、ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であれば、長さによって残留電荷Ｑの値は変わるものの、残留電荷Ｑの最大値が現れる電圧Ｖ３ は不変である。このため、同一の劣化状態であれば、長さの要素を無視した劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断が行える。
【００５２】
図９〜図１１は、ケーブル線路全体に亘って劣化状態が不均一の場合の残留電荷Ｑの測定例を示している。
【００５３】
図９において、（ａ）はケーブル線路全体に亘って劣化状態が大きい長さａの電力ケーブルを示し、（ｂ）は上記交流課電方法による残留電荷の測定結果を示す。また、図１０において、（ａ）はケーブル線路全体に亘って劣化状態が小さい長さａの電力ケーブルを示し、（ｂ）は上記交流課電方法による残留電荷の測定結果を示す。
【００５４】
図９は、上記図８（ａ）、（ｂ）と同様の測定結果であり、これに対して、図１０（ａ）に示す劣化状態が小さい同一長さのケーブルの残留電荷Ｑの最大値は、（ｂ）に示すように比較的高い交流電圧Ｖ８ に現れている。これら図９及び図１０に示す長さａで劣化状態が大きい領域と小さい領域が混在するケーブルの例を図１１（ａ）に示す。このケーブルに対して上記交流課電方法による残留電荷の測定結果を同図（ｂ）に示す。
【００５５】
この場合、ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、残留電荷Ｑの最大値は電圧Ｖ３ を課電した時に残留電荷Ｑ３ として現れており、劣化状態が最も大きい部分に蓄積される残留電荷Ｑの情報は失われていないことが判る。このため、ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断が行える。
【００５６】
以上のように、本実施の形態の絶縁劣化診断装置１００では、測定対象ケーブル２０に対して交流電圧を課電する際に、交流電圧Ｖａｃを短時間で昇降圧し、かつステップ状にピーク値を上昇させながら繰り返し課電し、各交流課電で検出される残留電荷Ｑのうち最大の残留電荷Ｑが現れる交流電圧Ｖを劣化判定値として用いるようにした。このため、電力ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であれば、長さの要素を考慮しない劣化判定が可能となり、また、電力ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない劣化判定が可能となり、より判りやすい劣化診断を行うことができる。
【００５７】
したがって、本実施の形態の交流課電方法を従来の絶縁劣化診断装置に適用することにより、測定対象ケーブルの長さ及び長手方向における劣化程度の不均一性の影響を受けにくい電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を提供することができる。
【００５８】
なお、上記実施の形態の絶縁劣化診断装置１００では、交流課電方法として、交流電圧を短時間で昇降圧し、かつステップ状にピーク値を上昇させながら一定間隔で繰り返し課電する場合を示したが、この課電パターンに限るものではない。以下に、他の交流課電パターンについて、図１２〜図１４を参照して説明する。
【００５９】
図１２は、各ステップの交流電圧の昇降圧速度を一定にした例を示す。図１３は、交流電圧の昇降圧を行い、各ステップのトータルの課電時間ｔを一定にする例を示す。図１４は、交流電圧のピーク値を突印し、各ステップのトータルの課電時間ｔを一定にする例を示す。これらの交流課電方法によっても、各交流課電で検出される残留電荷Ｑのうち最大の残留電荷Ｑが現れる交流電圧Ｖを劣化判定値として用いることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態の絶縁劣化診断装置１００における上述した交流課電方法において、ピーク値が異なる各交流電圧Ｖの課電、つまり、ステップ毎の交流電圧の課電により測定される残留電荷Ｑは、上記構成を逸脱しない限りどのように検出されてもよい。
【００６１】
例えば、残留電荷Ｑは、ピーク値が異なる交流電圧課電の各ステップにおいて、交流電圧を零から規定値（Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖ１０）まで昇降圧する動作を複数回連続して行い、これら複数回連続して交流課電を行うことにより現れる残留電荷を用いて算出するものであってもよい。
【００６２】
すなわち、電力ケーブルに直流電源から直流電圧を課電後に接地し、その接地後に前記電力ケーブルに交流電源から交流電圧を短時間で昇降圧し、かつステップ状にピーク値を上昇させながら所定間隔で繰り返し課電する交流課電工程において、各ステップ毎に、同ピーク値での交流電圧の昇降圧を連続して３回ずつ繰り返して行う。
【００６３】
この交流課電工程に次いで行われる残留電荷測定工程において、各ステップにおいて、連続して行われた同ピーク値課電による残留電荷の増加分をそれぞれ測定し、第１回目の交流電圧の課電による残留電荷の増加分をΔＱａとし、第２回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｂとし、第３回目の交流電圧課電による残留電荷の増加分をΔＱｃとし、ΔＱａからΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を差し引いた電荷Ｑ０＝ΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）を算出する。この算出した電荷Ｑ０を前記各交流課電時の残留電荷値とし、これらピーク値が異なる交流課電時毎の残留電荷値が、最大となる交流電圧を劣化判定値とする。
【００６４】
このような本実施の形態の絶縁劣化診断装置１００における交流課電方法について、交流課電方法の別例として図１５及び図１６を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図１５は、本実施の形態に係る交流課電方法の別例による交流電圧と残留電荷の関係を示す図である。なお、この図１５は、図２において交流電圧Ｖａｃを短時間で昇降圧し、かつステップ状にピーク値を上昇させながら一定間隔で繰り返し課電した各交流課電のステップにおいて、同じ交流電圧を複数回（ここでは３回）課電して、検出される残留電荷Ｑの変化を示した図である。
【００６６】
図１５において、まず、交流電圧制御装置７は、交流電圧をＶ１まで昇圧後、電圧を保持せず直ちに降圧する。これを複数回、ここでは３回繰り返す。このように同電圧Ｖ１で複数回（ここでは、３回）繰り返して行う交流課電Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が、１ステップの交流課電Ｖ１を構成している。なお、昇降圧する時間は、劣化とは無関係な残留電荷の緩和時間よりも短い時間などが挙げられる。
【００６７】
以後、同様の昇降圧動作及び繰り返し動作をピーク値Ｖ２，Ｖ３，・・・・，Ｖ１０ をステップ状に上昇させながら、それぞれのステップ毎において、つまり、それぞれのピーク値において複数回、ここでは３回ずつの交流電圧の昇降圧（ピーク値課電）を繰り返し行う。具体的には、ピーク値Ｖ２における複数回の交流電圧の課電Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２３、ピーク値Ｖ３における複数回の交流電圧の課電Ｖ３１，Ｖ３２，Ｖ３３、…、ピーク値Ｖ１０における複数回の交流電圧の課電Ｖ１０１，Ｖ１０２，Ｖ１０３を実施する。このように３回ずつの同じ電圧値での課電（ピーク値課電）を、一定の間隔で繰り返し行い、各ステップ毎に電圧をステップ状に上昇させる。この一定の間隔は、ステップ間の間隔と同じにしてもよい。
【００６８】
なお、各ピーク値課電では、交流電圧を零から所定の値まで、劣化部分から発生する残留電荷の緩和時間と同等以上で、かつ劣化とは無関係な残留電荷の緩和時間よりも短い時間（約５秒）で昇圧した後、電圧を保持することなく零まで降下させている。なお交流電圧の昇圧から０までの降下時間は約５〜１５秒程度である。
【００６９】
このように同ピーク値の交流課電を複数繰り返してステップ毎の交流課電を行うことにより、検出用コンデンサ６により検出されるそれぞれの残留電荷をΔＱ１１，ΔＱ１２，ΔＱ１３，・・・・，ΔＱ１０３とする。
【００７０】
例えば、図１５では、最初の１ステップ交流課電（ピーク値Ｖ１）において、複数回行われるステップ内交流電圧（Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３）により検出用コンデンサ６で検出される残留電荷は、（ΔＱ１１、ΔＱ１２、ΔＱ１３）となっている。また、２番目のステップ交流課電（ピーク値Ｖ２）において、複数回行われるステップ内交流電圧（Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３）により検出用コンデンサ６で検出される残留電荷は、（ΔＱ２１，ΔＱ２２，ΔＱ２３）となっている。
【００７１】
同様に、ピーク値が順に上昇する各ステップ交流課電（ピーク値Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，…，Ｖ１０）では、それぞれのステップ内交流電圧は、Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３，Ｖ４１、Ｖ４２、Ｖ４３，Ｖ５１、Ｖ５２、Ｖ５３，…，Ｖ１０１、Ｖ１０２、Ｖ１０３である。そして、これらステップ内交流電圧により検出用コンデンサ６で検出される残留電荷は、ΔＱ３１、ΔＱ３２、ΔＱ３３，ΔＱ４１、ΔＱ４２、ΔＱ４３，ΔＱ５１、ΔＱ５２、ΔＱ５３，…，ΔＱ１０１、ΔＱ１０２、ΔＱ１０３となっている。
【００７２】
このように検出用コンデンサ６において検出された残留電荷（測定されるピーク値課電による残留電荷Ｑの増加分ΔＱ）を用いて、直流電圧検出装置８は、同電圧で交流課電する各ステップにおける残留電荷Ｑを誤差電荷を除去した状態で算出する。
【００７３】
例えば、同電圧Ｖ１で複数回（ここでは、３回）交流課電した際に、検出用コンデンサ６により検出される残留電荷（ΔＱ１１，ΔＱ１２，ΔＱ１３）を用いて、直流電圧検出装置８は、Ｖ１のときの残留電荷Ｑ１をΔＱ１１からΔＱ１２×（ΔＱ１２／ΔＱ１３）を差し引いた電荷Ｑ１＝ΔＱ１１−ΔＱ１２×（ΔＱ１２／ΔＱ１３）を算出する。同様に、Ｖ２のときの残留電荷値Ｑ２はΔＱ２１−ΔＱ２２×（ΔＱ２２／ΔＱ２３）で算出し、Ｖ３のときの残留電荷Ｑ３はΔＱ３１−ΔＱ３２×（ΔＱ３２／ΔＱ３３）で算出する。また、Ｖ４のときの残留電荷Ｑ４はΔＱ４１−ΔＱ４２×（ΔＱ４２／ΔＱ４３）で算出する。Ｖ５のときの残留電荷Ｑ５はΔＱ５１−ΔＱ５２×（ΔＱ５２／ΔＱ５３）で算出し、…、Ｖ１０のときの残留電荷Ｑ１０はΔＱ１０１−ΔＱ１０２×（ΔＱ１０２／ΔＱ１０３）で算出する。
【００７４】
なお、この電荷を求める式（Ｑ０＝ΔＱａ−ΔＱｂ×（ΔＱｂ／ΔＱｃ）は、周知のように、有害性の高い水トリー（長い水トリーまたは内部導電率の高い水トリー）が起源の残留電荷は、それ以外（微小な水トリー、接続部界面、等）の要因が起源の残留電荷に比べて、交流課電に対する応答速度が非常に速く、数秒程度で応答が完了するという性質を有するという知見に基づき導出されている。すなわち、劣化による電荷の応答は速く、誤差要因による電荷は遅く、応答の速い残留電荷成分（劣化信号）のみを抽出しようとするものである。この式を用いた手法により、交流課電に対する応答の速い電荷のみを抽出でき、診断の信頼性が飛躍的に向上する。
【００７５】
このように直流電圧検出装置８は、測定した同電圧値（同ピーク値）での交流電圧課電するステップ毎における同ピーク課電毎の残留電荷を用いて、ステップ毎の交流電圧課電による残留電荷値Ｑとして算出する。この算出した残留電荷値Ｑの一例を図１６に示す。
【００７６】
図１６は、本実施の形態に係る図１５に示す各ステップにおける交流課電時の残留電荷値の変化を示す図である。
【００７７】
図１６に示すように、残留電荷Ｑが最も大きく現れる電圧値を、劣化判定値として用いる。図１６の例では、図３と同様に、交流電圧のピーク値をＶ４とした場合に検出された残留電荷Ｑ４ が最も大きい値であるため、交流電圧値Ｖ４を劣化判定値として用いる。
【００７８】
このように、本実施の形態の絶縁劣化診断装置１００を用いた交流課電方法の別例によれば、同電圧を交流課電して、その電圧のピーク値をステップ状に上昇させながら所定間隔で繰り返し課電する。これに加えて、ステップ毎においても複数の交流課電を繰り返し、これらステップ毎の交流課電での残留電荷を用いて、ステップ自体の残留電荷値を算出している。
【００７９】
詳細には、直流電圧検出装置８は、検出用コンデンサ６を用いて、同電圧値（同ピーク値、例えばＶ１）で交流課電する交流課電ステップ毎において、第１回目の交流課電前後における残留電荷の増加分ΔＱ（例えば、ΔＱ１１）を測定する。
【００８０】
この第１回目の交流課電前後における残留電荷の増加分ΔＱを測定した後に、第１回目と全く同様にして第２回目の交流課電（例えば、Ｖ１２）を行い、第２回目の交流課電前後における残留電荷の増加分（例えば、ΔＱ１２）を測定する。
【００８１】
次いで、第１回目と全く同様にして第３回目の交流課電（例えば、Ｖ１３）を行い、第３回目の交流課電前後における残留電荷の増加分（例えば、ΔＱ１３）を測定する。
【００８２】
これらの測定完了後、絶縁劣化診断装置１００は、直流電圧検出装置８を介して、Ｑ１＝ΔＱ１１−ΔＱ１２×（ΔＱ１２／ΔＱ１３）として得られる緩和時間の短い残留電荷Ｑ１をステップ自体の残留電荷値として劣化診断に用いる。
【００８３】
これにより、電力ケーブルに課電される交流電圧が高くなるにつれて、水トリー以外からの電荷としての誤差電荷が増加する可能性があっても、交流課電ステップ毎に算出される残留電荷値では、誤差電荷は除去されているため、信頼性の高い残留電荷値となっている。
【００８４】
つまり、各ステップ毎に算出される残留電荷値では、誤差電荷の影響が著しく低減されている。したがって、電力ケーブル線路全体に亘って劣化状態が均一であっても、長さの要素を考慮せずに劣化判定を信頼性の高い状態で実現することができる。また、電力ケーブルの長手方向で劣化状態にバラツキが存在する場合でも、均一劣化状態のケーブルと大差ない信頼性の高い劣化判定を行うことができるため、より判りやすい信頼性の高い劣化診断を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断方法は、測定対象ケーブルの長さ及び長手方向における劣化程度の不均一性の影響を受けにくい電力ケーブルの絶縁劣化診断を実現し、特に、現地線路の絶縁劣化診断に適用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る絶縁劣化診断装置の構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態に係る交流課電方法による交流電圧と残留電荷の関係を示す図
【図３】本実施の形態に係る図２の各ステップの交流課電時の残留電荷値の変化を示す図
【図４】本実施の形態に係る交流課電方法を劣化が大きい電力ケーブルに適用した場合の交流電圧と残留電荷の関係を示す図
【図５】本実施の形態に係る図４の各ステップの交流課電時の残留電荷値の変化を示す図
【図６】本実施の形態に係る交流課電方法を劣化が小さい電力ケーブルに適用した場合の交流電圧と残留電荷の関係を示す図
【図７】本実施の形態に係る図６の各ステップの交流課電時の残留電荷値の変化を示す図
【図８】本実施の形態に係る（ａ）は長さａで均一劣化状態の電力ケーブル例を示す図、（ｂ）は（ａ）の電力ケーブルにステップ状の交流課電を行った場合の残留電荷値の変化を示す図、（ｃ）は長さ４ａで均一劣化状態の電力ケーブル例を示す図、（ｄ）は（ｃ）の電力ケーブルにステップ状の交流課電を行った場合の残留電荷値の変化を示す図
【図９】本実施の形態に係る（ａ）は長さａで劣化状態が大きい電力ケーブル例を示す図、（ｂ）は（ａ）の電力ケーブルにステップ状の交流課電を行った場合の残留電荷値の変化を示す図
【図１０】本実施の形態に係る（ａ）は長さａで劣化状態が小さい電力ケーブル例を示す図、（ｂ）は（ａ）の電力ケーブルにステップ状の交流課電を行った場合の残留電荷値の変化を示す図
【図１１】本実施の形態に係る（ａ）は長さ方向の劣化にバラツキがある電力ケーブル例を示す図、（ｂ）は（ａ）の電力ケーブルにステップ状の交流課電を行った場合の残留電荷値の変化を示す図
【図１２】本実施の形態に係る各ステップの交流電圧の昇降圧速度を一定にした例を示す図
【図１３】本実施の形態に係る交流電圧の各ステップにおけるトータルの課電時間を一定にする例を示す図
【図１４】本実施の形態に係る交流電圧のピーク値を突印して各ステップにおけるトータルの課電時間を一定にする例を示す図
【図１５】本実施の形態に係る交流課電方法による交流電圧と残留電荷の関係を示す図
【図１６】本実施の形態に係る図１５に示す各ステップにおける交流課電時の残留電荷値の変化を示す図
【図１７】従来の残留電荷法の手順として、（ａ）は直流電圧の課電状態を示す図、（ｂ）は接地状態を示す図、（ｃ）は交流電圧の課電状態を示す図
【図１８】従来の交流課電方法を示す図
【図１９】従来のケーブル線路における均一な劣化状態と不均一な劣化状態の例を示す図
【符号の説明】
【００８７】
１  直流電源
２  接地抵抗
３  交流電源
４  切換スイッチ４
４ａ〜４ｃ  接点
４ｄ  可動切片
５  短絡スイッチ
６  検出用コンデンサ
７  交流電圧制御装置
８  直流電圧検出装置
２０  測定対象ケーブル
２１  導体
２２  絶縁体
２３  終端部
２４  金属遮蔽層
１００  絶縁劣化診断装置
【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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【図７】
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【図８】
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【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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