(57)【要約】【課題】停電を必要とせず、しかも安全かつ容易に電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良の検出を行なえるようにする。【解決手段】電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良検出装置２は、電力ケーブル１のシース８に当てる電極１０と、電極１０の電位がある閾値を越えた時に、それを識別して例えば発光ダイオード２１等で報知する判別器１１とからなる。活線状態の電力ケーブル１の遮蔽導体７が断線して接地不良となった場合、遮蔽導体７に電位Ｖ１が生じ、シース８を介して遮蔽導体７と静電結合している電極１０に電位Ｖ２が生じる。この電位Ｖ２が設定した閾値を越えた時、遮蔽導体の接地不良と判断できる。遮蔽導体のケーブル端部に検出機器やリード線を接続して行なう従来方法と異なり、充電露出部に近寄る必要がなく、安全かつ容易に検出作業ができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体の周りに少なくとも絶縁体、遮蔽導体、誘電性物質を順に被覆した電力ケーブルの前記遮蔽導体の接地不良を活線状態で検出する電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法であって、
前記誘電性物質を介して遮蔽導体と静電結合するように誘電性物質の外側に配置した電極に生じた電圧を検出し、この検出電圧が、設定した閾値を越えた時に、遮蔽導体が接地不良であると判断することを特徴とする電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法。
【請求項２】
中心導体の周りに少なくとも絶縁体、遮蔽導体、誘電性物質を順に被覆した電力ケーブルの前記遮蔽導体の接地不良を検出する電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置であって、
前記誘電性物質の外側に配置されて前記誘電性物質を介して遮蔽導体と静電結合する電極と、この電極に接続された判別器とからなり、前記判別器は、前記電極から取得した電圧が設定した閾値を越えたか否かを識別する識別手段と、前記閾値を越えた時に、遮蔽導体が接地不良である旨を外部に報知する報知手段とを備えたことを特徴とする電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置。
【請求項３】
前記報知手段は、前記電極から取得した電圧が設定した閾値を越えた時に発光する発光手段、または、音を発する発音手段、またはその両方を備えていることを特徴とする請求項２記載の電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置。
【請求項４】
前記電極が、一部開放リング状をなしケーブル外面に弾性的に装着可能なバネ性電極であることを特徴とする請求項２記載の電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
この発明は、電力ケーブル遮蔽導体の接地不良を検出する電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法および装置に関し、特に電力ケーブルが充電されている活線状態で、遮蔽導体の接地不良を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力ケーブルのうち、配電用の地中埋設ケーブルや変電所構内連絡ケーブルなどでは、遮蔽導体（一般的には銅テープ）が水の浸入による腐食や環境温度の変動による熱応力等によって切断する場合がある。このように遮蔽導体が切断した状態（即ち接地不良状態）で使用を続けると、遮蔽導体に電圧が発生して電力ケーブルのさらなる破壊に至る可能性があり、早期発見が必要である。
【０００３】
従来、このような遮蔽導体の切断等接地不良は一般に、電力ケーブルの両端間において遮蔽導体の抵抗を測定することによって検出している。または、電力ケーブルの片端と接地されている接地線間の抵抗を測定することによって検出する方法もある。
【０００４】
従来、このような遮蔽導体の切断等接地不良は一般に、電力ケーブル遮蔽導体のケーブル両端間の抵抗を測定する等、遮蔽導体のケーブル両端部に検出機器またはリード線を接続する方法を採用している。例えば、遮蔽導体の端部から遮蔽導体に切断検出用信号（特開２００１−２６８７３６）ないし監視信号（特開２００１−１４１７７０）、あるいは矩形波電圧（特開平８−３０４４８７）を印加する方法がある。また、ケーブル端末部における遮蔽導体の接地線に接続して遮蔽導体の接地不良を検出する方法もある（特開２０００−３２４６３８）。また、ケーブル片端で中心導体と遮蔽層とを短絡し、反対端で中心導体と遮蔽導体間に交流電圧を印加する方法もある（特開平８−２２３７２６）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２６８７３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４１７７０号公報
【特許文献３】
特開平８−３０４４８７号公報
【特許文献４】
特開２０００−３２４６３８号公報
【特許文献５】
開平８−２２３７２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ケーブル両端間の遮蔽導体の抵抗を測定する等、遮蔽導体のケーブル両端部に検出機器またはリード線を接続する従来方法では、安全上、および必要上、電力ケーブルの停電を伴う。現在、種々の事情により、電力ケーブルを停電させることは非常に難しい。故に遮蔽導体の接地不良が懸念される場合でさえも、確認作業が先送りされている現状にある。
通常、電力ケーブルの遮蔽導体は、端末部で外部に露出されている。端末部は、高圧充電部に接近している場合が多く、充電状態で電力ケーブルの遮蔽導体の抵抗を測定することは、感電の危険があり、作業者の精神的ストレスを伴う。また両端末部が遠隔地に存在する場合、測定用の長尺な補助電線等が必要となり、かつ、被測定物を誤る可能性がある。
さらに、測定用の補助電線等で電力ケーブルの遮蔽導体を短絡することにより、平時の接地形態が変わることになり、循環電流が発生あるいは変動し、電力供給に影響を与えかねない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、停電を必要とせず、また、充電露出部に近寄る必要もなく、電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良を検出することができ、また、長尺の補助電線等を必要とせず、簡単に、かつ、検査対象電力ケーブルを見間違える恐れもなく、遮蔽導体の接地不良を検出することができる電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１の発明は、中心導体の周りに少なくとも絶縁体、遮蔽導体、誘電性物質を順に被覆した電力ケーブルの前記遮蔽導体の接地不良を検出する電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法であって、
前記誘電性物質を介して遮蔽導体と静電結合するように誘電性物質の外側に配置した電極に生じた電圧を検出し、この検出電圧が、設定した閾値を越えた時に、遮蔽導体が接地不良であると判断することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、中心導体の周りに少なくとも絶縁体、遮蔽導体、誘電性物質を順に被覆した電力ケーブルの前記遮蔽導体の接地不良を検出する電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置であって、
前記誘電性物質の外側に配置されて前記誘電性物質を介して遮蔽導体と静電結合する電極と、この電極に接続された判別器とからなり、前記判別器は、前記電極から取得した電圧が設定した閾値を越えたか否かを識別する識別手段と、前記閾値を越えた時に、遮蔽導体が接地不良である旨を外部に報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３は、請求項２における報知手段が、前記電極から取得した電圧が設定した閾値を越えた時に発光する発光手段、または、音を発する発音手段、またはその両方を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４は、請求項２における電極が、一部開放リング状をなしケーブル外面に弾性的に装着可能なバネ性電極であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法ないし装置により遮蔽導体の接地不良検出を行なう状態を示した模式図である。同図において、１は検査対象の電力ケーブル、２は電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置（以下、単に接地不良検出装置という）である。この電力ケーブル１は、例えば配電用の地中埋設ケーブルや変電所構内連絡ケーブル等であり、図３にも示すように、中心導体３の周りに、内部半導電層４、架橋ポリエチレン等の絶縁体５、外部半導電層６、例えば銅テープ等の遮蔽導体７、ゴムまたはプラスチックからなるシース（誘電性物質）８を順に被覆した構造である。遮蔽導体７は電力ケーブル１の一端側で接地（接地線９）されている。矢印Ａは遮蔽導体７が破断しているとして、その破断個所を示している。
【００１３】
前記接地不良検出装置２は、シース８の外側に配置されてこのシース８を介して遮蔽導体７と静電結合する電極１０と、この電極１０に接続された判別器１１とからなっている。判別器１１は、電極１０に生じた電圧を検出し、その検出電圧が、設定した閾値を越えた時に、遮蔽導体７が接地不良であると判断し、かつ、遮蔽導体７が接地不良である旨を外部に報知する。図示の判別器１１は、電極１０がシース８に確実に接触したことを圧力で検知（判別器内部に圧力センサがある）するためのスプリング１１ａ、および、取っ手１１ｂを持つ。
【００１４】
上記の遮蔽導体の接地不良検出方法の原理を図２を参照して説明する。遮蔽導体７が正しく接地されている正常時には、遮蔽導体の電位（対地電圧Ｖ１）は、他相などからの誘導による影響は微弱であり無視できるものとすると、
Ｖ１＝２π×ｆ×Ｃ１×Ｖ０×Ｒ
で表され、ケーブル全長に渡り、ほぼ零である。但し、ｆ＝商用周波数、Ｃ１＝ケーブル絶縁体静電容量、Ｖ０＝中心導体の対地電圧、Ｒ＝遮蔽導体の接地抵抗である。
しかし、遮蔽導体７が例えば切断して接地不良状態となると、切断個所におけるその両側の遮蔽導体７どうしの電気的接続は、切断個所の外部半導電層６を介しての電気的接続になるため、遮蔽導体７の接地抵抗が変化し、このため、遮蔽導体７の電位（対地電圧Ｖ１）が上昇する。したがって、この電圧Ｖ１を検出することで、遮蔽導体７の接地不良を検出することができる。
そこで、ケーブルの外側に配置されて遮蔽導体７とケーブルの外側で静電結合された電極１０により、前記電圧Ｖ１の分圧比分の電圧Ｖ２を取得し、電圧Ｖ２が判別回路に設定された閾値を超えた時、異常（遮蔽導体７が接地不良）と判定する。前記電圧Ｖ２は、次の式で表せすことができる。
Ｖ２＝（Ｃ２／（Ｃ２＋Ｃ３））×Ｖ１
但し、Ｖ１＝遮蔽導体の電圧（対地電位）、Ｖ２＆ｓｈｙ；＆ｓｈｙ；＝電極における電圧（対地電位）、Ｃ２＝シースの静電容量、Ｃ３＝判別回路における静電容量、である。なお、Ｃ１はケーブルの導体断面積、長さ等の固有常数により決定される。通常、Ｖ０は一定（公称電圧定格）、Ｃ１も一定である。
【００１５】
上記の接地不良検出装置２における電極１０の具体例を図３に示す。図３に示した電極１０’は、金属板１２に導電性スポンジ１３を貼り付けた構造であり、金属板１２にステンレス板を用い、導電性スポンジ１３に厚み１〜３０ｍｍで比抵抗１０３〜１０５［Ω・ｃｍ］のクロロプレンゴムスポンジを用いており、静電容量（金属板面積）Ｃ２は３０〜１１０［ｐＦ］である。
【００１６】
図４に上記接地不良検出装置２における判別器１１の具体的な判別回路１４を示す。この判別回路１４は、市販９Ｖ乾電池１個からなる電源１５、電源スイッチ１６、電源電圧を調整するレギュレータ１７、可変抵抗１８、比較器１９、トランジスタ２０、発光ダイオード２１、ブザー２２等を備えている。また、入力側にダイオード２３、コンデンサ２４、ツエナーダイード２５等を備えている。レギュレータ１７の出力電圧は可変抵抗１８で調整され、遮蔽導体の接地不良と判定するために設定した閾値の電圧が比較器１８に供給される。この接地不良検出装置２は上記の通り電池式なので現場携帯が可能である。
比較器１９は、電極１０から取得した電圧が設定した閾値を越えたか否かを識別する識別手段を構成する。発光ダイオード２１およびブザー２２は、遮蔽導体の接地不良である旨を外部に報知する報知手段を構成する。
【００１７】
遮蔽導体７が接地不良であると判断する閾値の電圧の具体例を説明すると、電極１０の電位（対地電圧）は、電力ケーブルの太さ、シース厚み等によって異なってくるので、対象の電力ケーブル毎に、前述の［Ｃ２／（Ｃ２＋Ｃ３）］が一定になるように接地不良検出装置２の静電容量Ｃ３を調整するが、このＣ３の調整は主としてコンデンサ２４の調整により行なう。なお、接地不良検出装置２の静電容量Ｃ３は、主としてコンデンサ２４の静電容量に近いが、他のコンデンサの影響もあるのでは正確にはＣ３そのものではない。
【００１８】
遮蔽導体７が断線して接地不良状態になっている場合、前述したように、切断個所におけるその両側の遮蔽導体７どうしの電気的接続は、切断個所の外部半導電層６を介しての電気的接続になるため、遮蔽導体７の接地抵抗が変化し、このため、遮蔽導体７の電位（対地電圧Ｖ１）が上昇する。したがって、遮蔽導体７が接地不良状態になっている時は、電極１０を活線状態の電力ケーブル１の外面（シース８の表面）に当てると、シース８を介して遮蔽導体７と静電結合している電極１０に電圧Ｖ２（誘起電圧）が生じ、この電圧Ｖ２がダイオード２３を経て比較器１９に入力される。比較器１９は、その入力電圧Ｖ２と前記の予め設定した前記閾値の電圧とを比較し、入力電圧が閾値の電圧を越えた時、トランジスタ２０を作動させて、これに接続された発光ダイオード２１およびブザー２２を作動させ、遮蔽導体７の接地不良を報知する。なお、電力ケーブル１の遮蔽導体７自体に断線がある場合に限らず、遮蔽導体７の接地線９に異常（腐食や断線等）がある場合でも、遮蔽導体７が接地不良状態であることは同じであるから、当然その異常を検出できる。
【００１９】
対象電力ケーブルが電圧＝６〜３３ｋＶ、絶縁体静電容量＝０．２〜０．９［μＦ／ｋｍ］、外径＝φ１５〜φ９０ｍｍ、条長＝１〜８０ｍ、遮蔽導体＝銅のテープまたは平編組線なるＣＶケーブルである場合、図３の電極１０および図４の判別回路１４を用いた接地不良検出装置２において、閾値は１１０ｍＶ以上である。
【００２０】
なお、判別回路１４に、自ら模擬的な電力ケーブル１の遮蔽導体７の接地不良状態相当の方形信号波を作り出すチェッカ回路を内蔵させることもできる。図４に内蔵させるチェッカ回路２６の部分を１点鎖線で示す。この場合、チェッカ回路２６は同図のように、電極１０からの入力と並列の回路構成となる。このチェッカ回路は、一般に検電器のチェックを行なう検電器チェッカと同様な回路構成でよい。例えば図示略のチェッカボタンを押す等して内蔵するチェッカ回路２６からの方形信号波を入力することで、当該接地不良検出装置２が遮蔽導体の接地不良の検出を正しくできるか否かをチェックすることができる。
【００２１】
図５に他の実施形態の接地不良検出装置２’を示す。この接地不良検出装置２’は、遠隔地の電力ケーブル１を常時監視する遠隔地・常時監視用であって、電極１０と判別器１１’とを長いリード線３３で接続している。この場合の電極１０は電力ケーブル１に装着できる構造とする。図６に示した電極１０”は、そのような用途に試作した電極であり、例えばりん青銅やステンレス等の金属板を一部開放リング状に形成して、ケーブル外面に弾性的に装着可能にしたバネ性電極であり、静電容量（金属板面積）Ｃ２は３０〜１１０［ｐＦ］である。
【００２２】
また、この実施形態の表示手段は液晶パネル３４であり、遮蔽導体の接地不良時に「異常」という文字を表示する。この判別器１１’は無電源であり、これを作動させるために、ケーブル電圧による誘起電圧を利用している。すなわち、ケーブル（中心導体３）を課電することにより遮蔽導体７に流れる充電電流に、接地抵抗を乗じた電圧（Ｖ１）で、液晶パネル３４を含めた内部の判別回路を駆動させる。この場合の内部の判別回路は、主要な回路構成は図４の判別回路１４と同様であるが、電池１５や発光ダイオード２１、ブザー２２等は無い。対象電力ケーブルが前記と同様なＣＶケーブルである場合、図６の電極１０”、および、前記液晶パネル３４を用いた判別器１１’による接地不良検出装置において、閾値は３５０［ｍＶ］以上である。
【００２３】
本発明は、基本的には遮蔽導体のケーブル片端側のみを接地する１点接地系統用であるが、多点接地系統においても、遮蔽導体の両端の接地の一方を非接地状態にすれぱ、当該電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良検出が可能である。
また、近くに特別高圧電線等があり誘導の影響がある場合でも、電極１０の近傍に電極１０を覆う様な形で、接地された遮蔽板を付属させることで、当該電力ケーブルの遮蔽導体７の接地不良検出が可能である。
【００２４】
電極１０の材料としては、上述のものに限らず、例えばゴム製静電マット、銅メッシュテープ、アルミホイル等、種々の材料を使用できる。
【００２５】
また、上述の実施形態は電極１０を電力ケーブル１のシース８の外面に当てて遮蔽導体７の接地不良検出を行なうものであるが、電極をセットする個所として種々の場合が考えられる。例えば図７は、電極４０を電力ケーブル端末部に設ける場合であるが、電極４０を例えばケーブル端末部のストレスコーン（ストレス緩和用半導電層）４１に内蔵ないし添わせる形で配置することができる。この場合、この電極４０にリード線で接続した判別回路をその近傍に設置することができる。また、ストレスコーンが露出するタイプの場合は、電極４０と一緒に、報知手段を含めた判別回路をストレスコーンに内蔵ないし添わせる形で装着することもできる。図７において、４２は端子、４３はがい管、４４はコンパウンド、４５は電力ケーブル支持金具である。
【００２６】
ケーブル端末部に設ける場合に、同じく図７に示した電極５０のように、電力ケーブル支持金具４５に装着する形で配置することも可能である。この場合も、電極５０とともに、報知手段を含めた判別回路をケーブル支持金具４５に装着することができる。また、ケーブル端末部に限らず、ケーブルの中間部であっても、ケーブル自身を固定している例えばケーブルクリートやケーブルブラケットに設けることが可能である。
【００２７】
また、図８に示すように、電極６０を、電力ケーブル１に巻き付けた螺旋状のプレフォームドバインド６１で挟み込むようにして、ケーブル外周に配置することもできる。この場合も、電極６０とともに、報知手段を含む判別回路も電力ケーブル１に装着することができる。
また、螺旋状のプレフォームドバインドを押さえ金具兼電極として利用することも可能である。すなわち、プレフォームドバインドは一般に金属芯材を持つが、金属芯材の幅を広くして、電極として有効な一定面積以上を確保することで、このプレフォームドバインドの金属芯材を電極として利用できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法または装置によれば、活線状態の電力ケーブルの外側に配置した電極に生じた電圧を検出し、この検出電圧が、設定した閾値を越えた時に、遮蔽導体の接地不良と判断する構成なので、次のような効果を奏する。
▲１▼遮蔽導体のケーブル端部に検出機器やリード線を接続して行なう従来方法と異なり、停電を必要とせず、充電露出部に近寄る必要もないため、作業員が安全にかつ精神的ストレスから解放されて、電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良の検出を行なうことができる。
▲２▼その他の機材を必要とせず、単身で、また対象電力ケーブルを見間違えることなく、電力ケーブルの遮蔽導体の接地不良を検出することができる。
▲３▼遮蔽導体の切断点位置に拘わらずにかつ対象電力ケーブルの任意の箇所において遮蔽導体の接地不良の検出を行なうことができる。
▲４▼電力ケーブルの遮蔽導体自体に断線がある場合に限らず、遮蔽導体の接地線に異常（腐食や断線等）がある場合でも、その異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出方法ないし装置により遮蔽導体の接地不良検出を行なう状態を示した模式図である。
【図２】本発明の接地不良検出方法ないし装置の原理を説明する図である。
【図３】図１の接地不良検出方法ないし装置に用いて好適な電極の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の接地不良検出装置に用いる判別回路の一例を示す回路図である。
【図５】本発明の他の実施形態の接地不良検出方法ないし装置により遮蔽導体の接地不良検出を行なう状態を示した模式図である。
【図６】図５の接地不良検出方法ないし装置に用いて好適な電極の一例を示す断面図である。
【図７】電極をセットする個所についての他の実施形態を示すもので、電力ケーブル端末部の一部切欠図である。
【図８】電極をセットする個所についてのさらに他の実施形態を示すもので、プレフォームドバインドを利用して電力ケーブルに電極を装着する状況を示す図である。
【符号の説明】
１  電力ケーブル
２、２’  接地不良検出装置（電力ケーブル遮蔽導体の接地不良検出装置）
３  中心導体
４  内部半導電層
５  絶縁体
６  外部半導電層
７  遮蔽導体
８  シース（誘電性物質）
９  接地線
１０、１０’、１０”、４０、５０，６０    電極
１１、１１’  判別器
１２  金属板
１３  導電性スポンジ
１４  判別回路
１５  電源、
１６  電源スイッチ
１７  レギュレータ
１８  可変抵抗
１９  比較器
２０  トランジスタ
２１  発光ダイオード（報知手段）
２２  ブザー（報知手段）
２３  ダイオード
２４  コンデンサ
２５  ツェナーダイオード
２６  チェッカ回路
３３  リード線
３４  液晶パネル（報知手段）
４１  ストレスコーン
４５  電力ケーブル支持金具
６１  プレフォームドバインド
【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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