(57)【要約】【課題】併設されるケーブルの影響を低減させて正確な劣化診断を行うことができるＣＶケーブルの劣化診断方法及び劣化診断装置を提供する。【解決手段】ＣＶケーブルの第１相を構成する測定対象ケーブル１ａに直流電圧を課電した後に接地し、その後に交流電圧を課電することにより直流電圧の課電によって蓄積された電荷を放出させて残留電荷量を測定し、測定対象ケーブルの劣化を診断する方法において、電荷の放出によって測定対象ケーブル１ａに流れる第１電流の低周波成分を通過させる第１ローパスフィルタ７ａからの第１信号と、ＣＶケーブルの第２相を構成する測定補助ケーブル１ｂに流れる第２電流の低周波成分を通過させる第２ローパスフィルタ７ｂからの第２信号との差を差動増幅器８で算出し、算出された信号を残留電荷量を表す信号としてパーソナルコンピュータ１０で処理して測定対象ケーブル１ａの劣化を診断する。【選択図】図１
2005181208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルに直流電圧を課電した後に接地し、その後に交流電圧を課電することにより前記直流電圧の課電によって蓄積された電荷を放出させて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断するＣＶケーブルの劣化診断方法において、
前記電荷の放出によって前記測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分を抽出し、
前記ＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルに流れる第２電流の低周波成分を抽出し、
前記第１電流の低周波成分と前記第２電流の低周波成分との差分を算出し、
算出された差分に基づいて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断することを特徴とするＣＶケーブルの劣化診断方法。
【請求項２】
ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルに直流電圧を課電した後に接地し、その後に交流電圧を課電することにより前記直流電圧の課電によって蓄積された電荷を放出させて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断するＣＶケーブルの劣化診断装置において、
前記電荷の放出によって前記測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分を通過させる第１ローパスフィルタと、
前記ＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルに流れる第２電流の低周波成分を通過させる第２ローパスフィルタと、
前記第１ローパスフィルタから出力される第１信号と前記第２ローパスフィルタから出力される第２信号との差を算出する差動増幅器と、
前記差動増幅器から出力される信号を残留電荷量を表す信号として処理することにより前記測定対象ケーブルの劣化を診断する処理装置と、
を備えることを特徴とするＣＶケーブルの劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水トリー劣化したＣＶケーブルの絶縁体の残存性能を非破壊的に診断するＣＶケーブルの劣化診断法及び劣化診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中送電用ケーブルとして、優れた電気的特性、作業の容易性を有するＣＶケーブル（Cross-linked polyethylen insulated polyvinyl-chloride sheathed cable）が用いられている。このＣＶケーブルには、水が存在する環境で使用されることによって、その絶縁体中に水トリーという現象が発生し、絶縁劣化が生じる。
【０００３】
そこで、水トリー発生の有無を診断する技術として残留電荷測定法が検討されている。この残留電荷測定法は、ＣＶケーブルに直流電圧を課電し、その後に接地して直流電圧の課電を停止し、続いて交流電圧を課電し、これによりＣＶケーブルに生じた直流電流成分を検出する。そして、この検出により得られた直流電流成分を積分することにより残留電荷量を計算する。この残留電荷測定法は水トリーによる絶縁劣化の程度や破壊電圧との相関がよく、ＣＶケーブルの劣化診断方法として注目されている。
【０００４】
水トリーにより絶縁劣化した絶縁体の残留電荷発生のメカニズムは、例えば特許文献１に説明されている。即ち、絶縁体中に水トリーが存在していると、直流電圧の課電によって水トリー部と健全な絶縁体との界面に空間電荷が蓄積される。直流電圧の課電後に接地して直流電圧の課電を停止すると、絶縁体内部には空間電荷が残留しており、この空間電荷は電界によって移動を開始し、最終的には消滅する。
【０００５】
この空間電荷は、接地（短絡）が保たれている場合には、時間と共に指数関数的に移動・減衰し、直流電流（逆吸収電流）として接地回路に流れる。また、接地が開放された場合には、時間とともにある一定値で飽和するように直流電圧（残留電圧）が開放された電極間に回復してくる。この逆吸収電流と残留電圧の発生は、直流電圧の課電後の接地という急変に対する絶縁体内部の空間電荷の応答遅れに原因している。
【０００６】
この接地の開放後に回復してくる残留電荷は水トリーによる絶縁劣化の判定に利用できる。しかし、空間電荷の移動・消滅に要する時間が著しく長いので、測定回路で観測される残留電荷の回復時間が著しく遅くなり、測定時間が短いと大きな信号が得られない。ところが、交流電圧を課電すると、水トリー劣化部に存在していた空間電荷の移動速度が速められて、水トリー劣化に起因する残留電荷を短時間で顕在化できる。これが交流電圧を課電して残留電荷測定をする所以である。
【０００７】
上述した従来の残留電荷測定法を用いて多芯又は多撚りのＣＶケーブルの劣化診断を行う場合は、図４に示すように、複数のＣＶケーブルの中の１つが測定対象ケーブルＡとして選択される。そして、残留電荷測定装置５０は、選択された測定対象ケーブルＡに対して直流電圧の課電、直流電圧の課電の停止及び交流電圧の課電を順次行う。交流電圧の課電によって残留電荷測定装置５０から出力される信号は、ローパスフィルタ５１で高周波成分が除去された後に増幅器５２で増幅され、パーソナルコンピュータ５３に送られる。パーソナルコンピュータ５３は、増幅器５２からの信号を解析することにより、ＣＶケーブルの劣化を診断する。
【特許文献１】特開２００１−３４９９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の残留電荷測定法を用いてＣＶケーブルの劣化診断を行う場合は、ＣＶケーブルに併設される他ケーブルの誘導によって測定対象ケーブルに起電力が発生する。この起電力によって測定対象信号と同程度の低周波電流が誘起され、誘導ノイズとして、交流電圧の課電によって測定対象ケーブルに生じた直流電流成分に重畳される。
【０００９】
その結果、交流電圧を課電して残留電荷を測定する際に、正確な測定値が得られないという問題が生じている。特に、ＣＶケーブルに併設されたケーブルが超高圧ケーブルの場合は、測定対象ケーブルに重畳される誘導ノイズが極めて大きく残留電荷の測定が不可能になる場合がある。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、併設されるケーブルの影響を低減させて正確な劣化診断を行うことができるＣＶケーブルの劣化診断方法及び劣化診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るＣＶケーブルの劣化診断方法は、上記課題を達成するために、ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルに直流電圧を課電した後に接地し、その後に交流電圧を課電することにより前記直流電圧の課電によって蓄積された電荷を放出させて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断するＣＶケーブルの劣化診断方法において、前記電荷の放出によって前記測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分を抽出し、前記ＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルに流れる第２電流の低周波成分を抽出し、前記第１電流の低周波成分と前記第２電流の低周波成分との差分を算出し、算出された差分に基づいて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断することを特徴とする。
【００１２】
このＣＶケーブルの劣化診断方法によれば、ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルを流れる第１電流の低周波成分に、ＣＶケーブルに併設される他ケーブルの誘導によって発生された低周波成分が重畳される場合は、ＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルを流れる第２電流にも同様の低周波成分が重畳されるという性質を利用し、第１電流の低周波成分と第２電流の低周波成分との差分をとることにより、誘導によって重畳された低周波成分を相殺する。
【００１３】
従って、残留電荷量の測定は、測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分のみに基づいて行われるので、測定対象ケーブルに併設されたケーブルの影響を低減させることができ、正確な劣化診断を行うことができる。
【００１４】
また、本発明に係るＣＶケーブルの劣化診断装置は、ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルに直流電圧を課電した後に接地し、その後に交流電圧を課電することにより前記直流電圧の課電によって蓄積された電荷を放出させて残留電荷量を測定し、前記測定対象ケーブルの劣化を診断するＣＶケーブルの劣化診断装置において、前記電荷の放出によって前記測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分を通過させる第１ローパスフィルタと、前記ＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルに流れる第２電流の低周波成分を通過させる第２ローパスフィルタと、前記第１ローパスフィルタから出力される第１信号と前記第２ローパスフィルタから出力される第２信号との差を算出する差動増幅器と、前記差動増幅器から出力される信号を残留電荷量を表す信号として処理することにより前記測定対象ケーブルの劣化を診断する処理装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
このＣＶケーブルの劣化診断装置によれば、上述したＣＶケーブルの劣化診断方法と同様の作用及び効果を奏する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＣＶケーブルの所定相を構成する測定対象ケーブルを流れる第１電流の低周波成分とＣＶケーブルの他の相を構成する測定補助ケーブルを流れる第２電流の低周波成分との差分をとることにより、誘導によって重畳された低周波成分を相殺し、測定対象ケーブルに流れる第１電流の低周波成分のみに基づいて残留電荷量の測定を行うようにしたので、測定対象ケーブルに併設されたケーブルの影響を低減させることができ、正確な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】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、３芯のＣＶケーブルを構成する第１相の導線が測定対象ケーブル１ａとして、第２相の導線が測定補助ケーブル１ｂとしてそれぞれ使用され、第３相の導線は使用されないものとする。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置の構成を示すブロック図である。このＣＶケーブルの劣化診断装置は、切り替えスイッチ２、直流課電装置３、交流課電変圧器４、電圧調整装置５、残留電荷検出装置６、第１ローパスフィルタ７ａ、第２ローパスフィルタ７ｂ、差動増幅器８、増幅器９及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０から構成されている。
【００１９】
切り替えスイッチ２は、共通端子Ｔの接続を３つの接点２ａ、２ｂ及び２ｃに切り替えることができるスイッチである。この切り替えスイッチ２の共通端子Ｔには測定対象ケーブル１ａの一端が接続される。切り替えスイッチ２の接点２ａは、直流課電装置３に接続されている。直流課電装置３は、直流電圧ＶDCを発生する。切り替えスイッチ２の接点２ｂは、保護抵抗Ｒを介して接地されている。切り替えスイッチ２の接点２ｃは、交流課電変圧器４の二次巻線の一方の端子Ｕに接続されている。
【００２０】
交流課電変圧器４は、電圧調整装置５から供給される交流電圧を変圧して二次巻線に出力する。この交流課電変圧器４の二次巻線の一方の端子Ｕは、上述したように切り替えスイッチ２の接点２ｃに接続され、他方の端子Ｖは残留電荷検出装置６の入力端子に接続されている。また、交流課電変圧器４の一次巻線は、電圧調整装置５の出力端子に接続されている。電圧調整装置５の入力端子は交流電源に接続されている。この電圧調整装置５は、交流電源からの交流電圧値を変化させて交流課電変圧器４に供給する。これにより、交流課電変圧器４の二次側の出力電圧をゼロから所定電圧ＶACまで変化させることができる。
【００２１】
残留電荷検出装置６は、交流課電変圧器４とグランドとの間に設けられている。具体的には、残留電荷検出装置６の一方の端子は、交流課電変圧器４の端子Ｖに接続され、他方の端子は接地されている。この残留電荷検出装置６は、上記２つの端子間に並列に接続された、２つの端子間を短絡するためのスイッチＳＷ、交流バイパス用のコンデンサＣｄ及び検出抵抗Ｒｄから構成されている。残留電荷検出装置６は、上記２つの端子間に生じた信号を第１ローパスフィルタ７ａに送る。
【００２２】
第１ローパスフィルタ７ａは、残留電荷検出装置６から入力された信号の低周波成分（直流成分）を通過させ、差動増幅器８に送る。第２ローパスフィルタ７ｂの入力側には測定補助ケーブル１ｂの一端が接続されている。第２ローパスフィルタ７ｂは、測定補助ケーブル１ｂに流れる信号の低周波成分（直流成分）を通過させ、差動増幅器８に送る。
【００２３】
差動増幅器８は、第１ローパスフィルタ７ａからの信号と第２ローパスフィルタ７ｂからの信号との差を算出して増幅する。この差動増幅器８の出力は、増幅器９に送られる。増幅器９は、差動増幅器８のから出力される信号を増幅し、残留電荷量を表す信号としてパーソナルコンピュータ１０に送る。
【００２４】
パーソナルコンピュータ１０は、増幅器９から受け取った残留電荷量を表す信号に基づいてＣＶケーブルの劣化の有無や程度を診断する。
【００２５】
次に、このように構成された本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置の動作を説明する。
【００２６】
最初に、残留電荷量を測定する動作を、図２に示した課電パターンを参照しながら説明する。残留電荷量を測定する場合、まず、切り替えスイッチ２の共通端子Ｔが接点２ａに接続され、測定対象ケーブル１ａに直流課電装置３からの直流電圧ＶDCが所定時間だけ印加される。
【００２７】
次に、切り替えスイッチ２の共通端子Ｔの接続が接点２ｂに切り替えられる。これにより、測定対象ケーブル１ａが保護抵抗Ｒを介して時間ｔ１（接地時間ｔ１）だけ接地される。次に、切り替えスイッチ２の共通端子Ｔの接続が接点２ｃに切り替えられる。これにより、測定対象ケーブル１ａが交流課電変圧器４に接続され、残留電荷測定が可能な状態にされる。
【００２８】
この状態で、電圧調整装置５が調整され、交流課電変圧器４の二次側から交流課電電圧がＶ1→Ｖ2→Ｖ3→Ｖ4→・・・（Ｖ1＜Ｖ2＜Ｖ3＜Ｖ4＜・・・）とステップ状に出力される。同時に、各ステップの交流課電電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、・・・毎に残留電荷検出装置６で残留電荷量が検出され、第１ローパスフィルタ７ａに送られる。
【００２９】
第１ローパスフィルタ７ａは、残留電荷検出装置６から送られてくる信号の低周波成分（直流成分）を通過させて差動増幅器８に送る。この一連の動作中に、ＣＶケーブルに併設される他ケーブル（図示しない）の誘導によって低周波成分が誘起され、誘導ノイズとして、測定対象ケーブル１ａに流れる信号に重畳される。従って、第１ローパスフィルタ７ａは、本来は放出された残留電荷が検出抵抗Ｒｄを流れることによって発生される直流電圧信号のみを出力すべきところ、図３に示すように、誘導ノイズが重畳されることにより歪んだ波形の信号Ｓ１を出力する。
【００３０】
上記動作と並行して、第２ローパスフィルタ７ｂは、測定補助ケーブル１ｂからの信号の低周波成分（直流成分）を通過させて差動増幅器８に送る。この際、ＣＶケーブルに併設される他ケーブルの誘導によって低周波成分が誘起され、誘導ノイズとして、測定補助ケーブル１ｂに流れる信号に重畳される。従って、第２ローパスフィルタ７ｂは、本来はグランドレベルの直流電圧信号のみを出力すべきところ、図３に示すように、誘導ノイズが重畳されることにより歪んだ波形の信号Ｓ２を出力する。
【００３１】
ＣＶケーブルに併設される他ケーブルの誘導は、測定対象ケーブル１ａ及び測定補助ケーブル１ｂに同様に作用する。従って、第１ローパスフィルタ７ａから出力される信号Ｓ１の波形と第２ローパスフィルタ７ｂから出力される信号Ｓ２の波形とは、図３に示すように、電圧レベルが異なることを除けば、略同一の形状を有する。
【００３２】
差動増幅器８は、第１ローパスフィルタ７ａからの信号Ｓ１と第２ローパスフィルタ７ｂからの信号Ｓ２との差分を算出する。この際、第１ローパスフィルタ７ａから出力される信号Ｓ１の波形と第２ローパスフィルタ７ｂから出力される信号Ｓ２の波形とは略同一の形状を有するので、差分が算出されることにより誘導ノイズが相殺される。
【００３３】
従って、差動増幅器８は、図３に示すように、誘導ノイズが存在しない場合に残留電荷が検出抵抗Ｒｄを流れることによって発生される直流電圧信号と同等の信号Ｓ３を出力する。この信号Ｓ３が、残留電荷量を表す信号としてパーソナルコンピュータ１０に送られる。パーソナルコンピュータ１０は、増幅器９から送られてくる残留電荷量を表す信号に基づいて測定対象ケーブル１ａの劣化を診断する。
【００３４】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置によれば、ＣＶケーブルの第１相を構成する測定対象ケーブル１ａを流れる第１電流の低周波成分に、ＣＶケーブルに併設される他ケーブルの誘導によって発生された低周波成分が重畳される場合は、ＣＶケーブルの第２相を構成する測定補助ケーブル１ｂを流れる第２電流にも同様の低周波成分が重畳されるという性質を使用し、第１電流の低周波成分と第２電流の低周波成分との差分をとることにより、誘導によって重畳された低周波成分を相殺する。従って、残留電荷量の測定は、測定対象ケーブル１ａに流れる第１電流の低周波成分のみに基づいて行われるので、測定対象ケーブル１ａに併設されたケーブルの影響を低減させることができ、正確な劣化診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置の動作を説明するための課電パターンを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＣＶケーブルの劣化診断装置において、測定対象ケーブルに重畳された誘導ノイズと測定補助ケーブルに重畳された誘導ノイズが相殺される状態を示す波形図である。
【図４】従来の劣化診断方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ  測定対象ケーブル
１ｂ  測定補助ケーブル
２  切り替えスイッチ
３  直流課電装置
４  交流課電変圧器
５  電圧調整装置
６  残留電荷検出装置
７ａ  第１ローパスフィルタ
７ｂ  第２ローパスフィルタ
８  差動増幅器
９  増幅器
１０  パーソナルコンピュータ
【図１】
2005181208.tif 000003
【図２】
2005181208.tif 000004
【図３】
2005181208.tif 000005
【図４】
2005181208.tif 000006