(57)【要約】【課題】接地線電流から直流成分のみを高精度に測定でき、電力ケーブルの絶縁劣化の診断精度が向上する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を提供することにある。【解決手段】活線状態の電力ケーブル１に直流電圧をバイアスし、電力ケーブル１の接地線５ｂに流れる接地線電流Ｉｅを測定して電力ケーブル１の絶縁劣化を診断する方法において、接地線電流Ｉｅの測定値から直流電圧の変動による電流変動分を差し引いて接地線電流Ｉｅの直流成分を求め、その直流成分から電力ケーブル１の絶縁劣化を診断する方法である。【選択図】      図１
2005010030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスし、上記電力ケーブルの接地線に流れる接地線電流を測定して電力ケーブルの絶縁劣化を診断する方法において、上記接地線電流の測定値から上記直流電圧の変動による電流変動分を差し引いて上記接地線電流の直流成分を求め、その直流成分から上記電力ケーブルの絶縁劣化を診断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】
予め上記電力ケーブルの絶縁抵抗を測定し、上記直流電圧の測定値と上記絶縁抵抗の測定値とから上記電流変動分を求める請求項１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法。
【請求項３】
活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスする直流バイアス電源と、その直流バイアス電源の直流電圧を測定して直流電圧の変動を監視し、上記直流電圧の測定値と予め測定した上記電力ケーブルの絶縁抵抗の測定値とから上記直流電圧の変動による電流変動分を求める電源電圧監視回路と、上記電力ケーブルの接地線に流れる接地線電流を測定し、その接地線電流の測定値から上記電流変動分を差し引いて上記接地線電流の直流成分を求める直流成分測定回路とを備えたことを特徴とする電力ケーブルの絶縁劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスしたときの接地線電流を測定し、電力ケーブルの絶縁劣化を診断する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧の電力ケーブルには、布設および保守管理の容易さなどから架橋ポリエチレン電力ケーブル（ＣＶケーブル）が主に使用されている。ＣＶケーブルは、内側から順に導体（内導）、架橋ポリエチレンからなる絶縁体、遮蔽層（外導）、樹脂からなるシースなどで構成される。ＣＶケーブルの絶縁体は、電気性能に優れているが、水分がシースを透過して浸透すると、水トリー（絶縁体中に生じる樹枝状の欠陥）などが発生して絶縁劣化を起こす場合がある。
【０００３】
活線状態（商用波課電下）の絶縁劣化したＣＶケーブルに直流電圧をバイアスして充電電流を流すと、絶縁劣化した部分に蓄積される電荷によって整流作用が生じ、ＣＶケーブルの接地線に絶縁劣化に応じた微少な直流成分を含む接地線電流が流れる。この接地線電流の直流成分を、電力ケーブルの絶縁劣化の目安になる劣化信号として利用できることが知られている。
【０００４】
これを利用した従来の電力ケーブルの絶縁劣化を診断する方法としては、活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスし、電力ケーブルの接地線に流れる接地線電流を測定し、この接地線電流の測定値から電力ケーブルの絶縁劣化を診断する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−３５７４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、乾電池やバッテリなどの直流（ＤＣ）バイアス電源を用いて、活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスしているので、長時間にわたりバイアスを行ったときに、ＤＣバイアス電源出力（直流電圧）が変動し、直流電圧の変動による電流変動分が接地線電流に重畳される。すなわち、接地線電流は、直流成分と、直流電圧の変動による電流変動分とを含んでいる。
【０００７】
この場合、接地線電流を測定すると、電流変動分だけ測定誤差が生じるという問題がある。したがって、接地線電流の測定値から電力ケーブルの絶縁劣化を診断すると、診断精度が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、接地線電流から直流成分のみを高精度に測定でき、電力ケーブルの絶縁劣化の診断精度が向上する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスし、上記電力ケーブルの接地線に流れる接地線電流を測定して電力ケーブルの絶縁劣化を診断する方法において、上記接地線電流の測定値から上記直流電圧の変動による電流変動分を差し引いて上記接地線電流の直流成分を求め、その直流成分から上記電力ケーブルの絶縁劣化を診断する電力ケーブルの絶縁劣化診断方法である。
【００１０】
請求項２の発明は、予め上記電力ケーブルの絶縁抵抗を測定し、上記直流電圧の測定値と上記絶縁抵抗の測定値とから上記電流変動分を求める請求項１記載の電力ケーブルの絶縁劣化診断方法である。
【００１１】
請求項３の発明は、活線状態の電力ケーブルに直流電圧をバイアスする直流バイアス電源と、その直流バイアス電源の直流電圧を測定して直流電圧の変動を監視し、上記直流電圧の測定値と予め測定した上記電力ケーブルの絶縁抵抗の測定値とから上記直流電圧の変動による電流変動分を求める電源電圧監視回路と、上記電力ケーブルの接地線に流れる接地線電流を測定し、その接地線電流の測定値から上記電流変動分を差し引いて上記接地線電流の直流成分を求める直流成分測定回路とを備えた電力ケーブルの絶縁劣化診断装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１３】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す電力ケーブルの絶縁劣化診断装置を使用した測定回路図である。
【００１４】
図１に示すように、被測定電力ケーブル１は、内側から順に導体（内導）、架橋ポリエチレンからなる絶縁体、遮蔽層、樹脂からなるシースなどで構成される架橋ポリエチレン電力ケーブル（ＣＶケーブル）である。本例では、ケーブル１として単心ケーブル三条を適当なピッチで撚り合わせたトリプレックス形ＣＶケーブル（ＣＶＴ）を使用した。
【００１５】
ケーブル１は、片側の終端接続部４ａにおいて、受電側の接地線５ａを介して遮蔽層３が接地される。また、ケーブル１は、反対側の終端接続部４ｂにおいて、導体２が高圧母線（ＣＶケーブル）６に接続され、交流電源側の接地線５ｂを介して遮蔽層３が接地される。高圧母線６の途上には接地用変圧器（ＧＰＴ）７が接続され、そのＧＰＴ７が接地線８を介して接地される。
【００１６】
さて、本発明に係る電力ケーブルの絶縁劣化診断装置１１は、主に据え置き型として使用され、ＧＰＴ７の中性点と接地線８間に接続される直流（ＤＣ）バイアス電源１２と、そのＤＣバイアス直流電源１２に接続される電源電圧監視回路１３と、ケーブル１の電源側の接地線５ｂに接続されて接地線に流れる接地線電流Ｉｅから商用波成分を除去する商用波除去フィルタ１４と、一方が商用波除去フィルタ１４に接続されると共に他方が電源電圧監視回路１３に接続される直流成分（接地線電流）測定回路１５とを備えている。
【００１７】
ＤＣバイアス電源１２は、診断時にケーブル１の受電側の接地線５ａを接地から開放した上で、活線状態（商用波課電下）のケーブル１の導体２に、ＧＰＴ７、高圧母線６を介して直流電圧をバイアスする。
【００１８】
電源電圧監視回路１３は、ＤＣバイアス電源１２の出力電圧（直流電圧）を測定して直流電圧の変動を逐次監視し、直流電圧の測定値と予め測定したケーブル１の絶縁抵抗の測定値とから直流電圧の変動による電流変動分を求める。
【００１９】
電源電圧監視回路１３は、より詳細には、図２に示すように、ＤＣバイアス電源１２に並列接続され、ＤＣバイアス電源１２の直流電圧を分圧する分担抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分担抵抗Ｒ２の低電位側に＋端子が接続されると共に分担抵抗Ｒ２の高電位側に−端子が接続され、ＤＣバイアス電源１２の出力電圧を測定するための差動オペアンプ２１と、予め測定したケーブル１の絶縁抵抗の測定値が記憶される図示しないメモリと、直流電圧の測定値と予め測定したケーブル１の絶縁抵抗の測定値とから直流電圧の変動による電流変動分を求める図示しない電圧−電流換算部とを備えている。電圧−電流換算部で求めた電流変動分は、上述したメモリに記憶される。
【００２０】
この電源電圧監視回路１３では、入力バイアス電流が小さい差動オペアンプ２１を用いることにより、ＤＣバイアス電源１２の出力電圧を高精度に測定できる。また、電源電圧監視回路１３では、ＤＣバイアス電源１２の出力電圧が高いので、分担抵抗Ｒ１，Ｒ２を使用するが、差動オペアンプ２１を用いることにより、分担抵抗Ｒ１，Ｒ２を使用したときのＤＣバイアス電源１２の出力電圧値の誤差（分担抵抗Ｒ１，Ｒ２を流れる電流から差動アンプ２１に流出する電流分）を少なくできるので、精度の高い電圧測定が可能となる。ＤＣバイアス電流の出力電圧が低い場合には、分担抵抗Ｒ１，Ｒ２を使用せず、ＤＣバイアス電源１２に差動オペアンプ２１を直接並列接続すればよい。
【００２１】
図１に示すように、直流成分測定回路１５は、ケーブル１の電源側の接地線５ｂに流れる接地線電流Ｉｅを測定し、その接地線電流Ｉｅの測定値から電源電圧監視回路１３で求めた電流変動分を図示しない差分処理部で差し引いて接地線電流Ｉｅの直流成分を求める。
【００２２】
本例では、電源電圧監視回路１３と直流成分測定回路１５とを直接接続した例で説明するが、電源電圧監視回路１３と直流成分測定回路１５間にパソコンを接続し、そのパソコンに上述したメモリ、電圧−電流換算部、差分処理部などの機能を行わせるようにしてもよい。
【００２３】
次に、電力ケーブルの絶縁劣化診断方法を説明する。
【００２４】
診断に先立ち、予めケーブル１の絶縁抵抗を測定しておく。診断装置１１では、導体（内導）２にＤＣバイアスするので、予めケーブル１の絶縁体の抵抗を測定しておく。測定した絶縁体の抵抗値は、電源電圧監視回路１３のメモリに記憶される。
【００２５】
まず、ケーブル１の受電側の接地線５ａを接地から開放した上で、ＤＣバイアス電源１２によって活線状態のケーブル１の導体２に直流電圧をバイアスして充電電流を流す。ＤＣバイアスによる充電電流が安定したら、診断を開始する。
【００２６】
このとき、導体２、遮蔽層３、接地線５ｂ、大地、接地線８、ＧＰＴ７、高圧母線６を経由して微少な直流成分を含む接地線電流Ｉｅが流れる。この接地線電流Ｉｅは、商用波除去フィルタ１４で商用波成分が除去され、直流成分測定回路１５で測定される。ＤＣバイアス電源１２の出力電圧（直流電圧）が変動している場合には、直流成分測定回路１５により、例えば図３に示すように、直流成分Ｉｄを含む接地線電流Ｉｅ３として測定される。
【００２７】
接地線電流Ｉｅ３の測定と同時に、電源電圧監視回路１３は、ＤＣバイアス電源１２の直流電圧を測定して直流電圧の変動を逐次監視し、例えば図４（ａ）に示すように、電源電圧の変動が重畳された直流電圧Ｖ４を得る。電源電圧監視回路１３は、直流電圧Ｖ４を得ると、予めメモリに記憶されたケーブル１の絶縁体の抵抗値を用いて、直流電圧Ｖ４を図４（ｂ）に示すような電流Ｉ４に換算する。この電流Ｉ４は、電源電圧監視回路１３のメモリに記憶される。図４（ｂ）の電流Ｉ４とグランド（ＧＮＤ）ｇで挟まれた斜線部分が電源電圧の変動による電流変動分ΔＩである。
【００２８】
ここで、直流成分測定回路１５は、電源電圧監視回路１３のメモリにアクセスして電流Ｉ４を得た後、図３の接地線電流Ｉｅ３から図４（ｂ）の電流Ｉ４（電流変動分ΔＩ）を差し引くことにより、図５に示すように、接地線電流Ｉｅ３から電源電圧の変動による電流変動分ΔＩを除去し、接地線電流Ｉｅ３から微少な直流成分Ｉｄのみを高精度に測定する。
【００２９】
これにより、測定した直流成分Ｉｄが基準値よりも大きい場合は、水トリーなどの絶縁劣化が進行しているので、ケーブル１が絶縁劣化していると正確に診断でき、測定した直流成分Ｉｄが基準値よりも小さい場合には、ケーブル１が健全であると正確に診断できる。
【００３０】
このように、本発明に係る診断装置１１は、電源電圧監視回路１３により、ＤＣバイアス電源１２の直流電圧の変動を逐次監視して電源電圧の変動による電流変動分を求め、さらに直流成分測定回路１５により、接地線電流Ｉｅの測定値から電流変動分を差し引いて電源電圧の変動によるノイズ成分を除去しているので、ＤＣバイアス電源１２の出力が不安定になったり経時変化したりしても、接地線電流Ｉｅからケーブル１の絶縁劣化信号の目安となる直流成分のみを高精度に測定でき、ケーブル１の絶縁劣化の診断精度を向上させることができる。
【００３１】
また、診断装置１１は、ケーブル１の導体２にＤＣバイアスを行っており、ＤＣ漏れ電流（接地線電流の直流成分に対するノイズ成分）の発生が少ないので、この点からも、接地線電流Ｉｅの直流成分の測定精度が非常に高く、ケーブル１の絶縁劣化の診断精度が非常に高い。
【００３２】
診断装置１１は、大規模回路網（ＧＰＴ７に複数の電力ケーブルが接続され、電力ケーブルの総延長が非常に長い）や、電力会社向け等の大規模設備群の電力ケーブルに使用すると、ＤＣバイアスによる充電電流が安定するのに時間がかかる場合もあるが、例えば、民間設備等の比較的小規模な設備の電力ケーブルに使用すると、ＤＣバイアスによる充電電流がすばやく安定するのでよい。
【００３３】
次に、第二の実施の形態を説明する。
【００３４】
図６に示すように、電力ケーブルの絶縁劣化診断装置６１は、主として携帯型（ポータブルタイプ）として使用され、ケーブル１の遮蔽層３と接地線５ｂ間に、活線状態のケーブル１の遮蔽層（外導）３に直流電圧を直接バイアスするバッテリ（図１のＤＣバイアス電源１２に相当）６２を接続し、そのバッテリ６２に電源電圧監視回路としての電池電圧監視回路６３を並列接続すると共に商用波除去フィルタ１４を接続し、その商用波除去フィルタ１４に直流成分測定回路１５を接続したものである。
【００３５】
診断装置６１を使用したケーブル１の絶縁劣化診断方法も、図１の診断装置１１を使用したケーブル１の絶縁劣化診断方法とほぼ同じである。ただし、診断に先立ち、予めケーブル１の絶縁抵抗を測定しておく。装置６１では、遮蔽層（外導）３にＤＣバイアスするので、予めケーブル１のシースの抵抗を測定しておく。測定したシースの抵抗値は、電池電圧監視回路６３のメモリに記憶される。この場合、診断を開始すると、遮蔽層３、接地線５ｂ、大地を経由して微少な直流成分を含む接地線電流Ｉｅ６が流れる。
【００３６】
診断装置６１を診断装置１１と同様にして使用すれば、上述と同様の理由で、バッテリ６２の出力が不安定になったり経時変化したりしても、接地線電流Ｉｅ６からケーブル１の絶縁劣化信号の目安となる直流成分のみを高精度に測定でき、ケーブル１の絶縁劣化の診断精度を向上させることができる。
【００３７】
診断装置６１は、ケーブル１の遮蔽層３にＤＣバイアスを直接行っており、（ＤＣバイアスが加えられるのはケーブル１のみ）、ＤＣバイアスによる充電電流が比較的短時間で安定するので、ケーブル設備の敷設形態（大規模回路網、電力会社向け等の大規模設備群）にかかわらず、いかなる電力ケーブルにも使用でき、しかも短時間で診断を開始できる。
【００３８】
また、診断装置６１は、ＤＣ漏れ電流（接地線電流の直流成分に対するノイズ成分）の発生が多い（特に、シース抵抗が低下している場合）ので、診断装置１１と比べると、診断精度が低下するものの、各機器の取り付け、取り外しなどの診断作業が容易になる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００４０】
（１）接地線電流から直流成分のみを高精度に測定でき、電力ケーブルの絶縁劣化の診断精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す回路図である。
【図２】電源電圧監視回路の一例を示す回路図である。
【図３】直流成分測定回路で測定した接地線電流の一例を示す波形図である。
【図４】図４（ａ）は電源電圧監視回路で測定したＤＣバイアス電源の直流電圧の一例を示す波形図、図４（ｂ）はその電流換算後の波形図である。
【図５】直流成分測定回路で得られる接地線電流の直流成分の一例を示す波形図である。
【図６】第二の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  電力ケーブル
２  導体
３  遮蔽層
５ｂ  電源側の接地線
１０  電力ケーブルの絶縁劣化診断装置
１２  ＤＣバイアス電源
１３  電源電圧監視回路
１５  直流成分測定回路
Ｉｅ  接地線電流
【図１】
2005010030.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005010030.tif 000006
【図５】
2005010030.tif 000007
【図６】
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