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JPH10253693A - ゴム・プラスチックケーブルの絶縁劣化検出方法 - Google Patents

ゴム・プラスチックケーブルの絶縁劣化検出方法

Info

Publication number
JPH10253693A
JPH10253693A JP5608297A JP5608297A JPH10253693A JP H10253693 A JPH10253693 A JP H10253693A JP 5608297 A JP5608297 A JP 5608297A JP 5608297 A JP5608297 A JP 5608297A JP H10253693 A JPH10253693 A JP H10253693A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cable
voltage
measurement
frequency
harmonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5608297A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Tanaka
秀郎 田中
Yukihiro Yagi
幸弘 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP5608297A priority Critical patent/JPH10253693A/ja
Publication of JPH10253693A publication Critical patent/JPH10253693A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴム・プラスチツクケーブルの絶縁劣化検出
を損失電流波形により検出する方法に関するものであ
る。 【解決手段】 ゴム・プラスチックケーブルに直列共振
型変圧器を用いて電圧を印加し、得られた損失電流波形
によりケーブルの絶縁劣化を検出する。劣化の判定が明
確に出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム・プラスチッ
クケーブル(以下、ケーブルと記述する)の絶縁体劣化
を非破壊にて検出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】絶縁体及びシースをゴム或いはプラスチ
ックで構成するケーブルを、水に浸る環境で長期にわた
り使用を続けると、水トリーと呼ばれる劣化が絶縁体中
を伸展してゆき、耐電圧性能の低下やひいては絶縁破壊
を引き起こし、電力の安定的供給に支障を来す可能性が
大きくなる。このため、絶縁劣化を検出するための種々
の手法が今までに提案されてきている。
【0003】その中に、絶縁体中を流れる損失電流波形
やこれに含まれる高調波、特に第3高調波を検出する方
法が、一つの有力手段として提案されており、その有効
性が報告されている。この方法は、絶縁体に水トリー劣
化が存在していないケーブルに正弦波交流電圧を印加す
ると、その絶縁体を流れる損失電流も同じ周波数の正弦
波のみから成る電流となるのに対し、水トリー劣化が存
在するケーブルの場合は、水トリー部分の電気伝導の電
圧非線形性に基づいて、本来は電圧波形に含有されない
2倍、3倍等の整数倍の高調波が発生する。中でも3、
5、7倍等の奇数次の高調波が多く発生し、特に第3高
調波の発生が大きいことが知られている。この大きさな
どを測定することにより、絶縁体の劣化を検出すること
ができる。
【0004】この様な測定において、測定対象のケーブ
ルが実線路に布設されている場合は、実線路の電圧(系
統電圧)を利用して測定を行なうのが最も便利でしばし
ば利用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な系統電圧波形には多くの高調波成分が含まれている。
また、実験室での測定においても高電圧発生の電源を系
統電圧から得ると、実線路におけるケーブルの測定の場
合と同様に少量とは言えない高調波成分が含まれるのが
通例である。
【0006】しかしながら、測定用の電源電圧に高調波
歪みがあると絶縁体の劣化検出に誤差が出ることは明ら
かである。更に第n次の高調波が商用周波電圧基本波成
分(通常は、50Hz又は60Hz)にa%含まれてい
る場合、絶縁体に全くの非線形性が存在しない理想的状
態であっても、その絶縁体から発生する損失電流には、
基本波のn2 a%のn次高周波が発生することが電気回
路計算より求められる。このことは、例えば電圧波形に
基本波の僅か1%の第3高調波が重畳している場合であ
っても、損失電流には32 ×1%=9%もの第3高調波
が発生することを意味する。仮に、理想的な正弦波電圧
が印加された状態で、水トリーが存在するための非線形
性によって発生する第3高調波が損失電流2%程度であ
るような試料が存在したとして、これに上述の1%の第
3高調波を含む正弦波電圧を印加すると、本来の非線形
性に起因する損失電流の歪み2%と電圧波形に含有され
る第3高調波に起因する損失電流の歪み9%が合成され
た電流となり、本来の非線形性に起因する歪みが電圧波
形の歪みに埋もれてしまい、目指す劣化を検出すること
ができなくなるおそれがある。
【0007】実験室で理想的な電源を用いて測定を行う
場合は、上記の如き高調波は含まれないので、問題とな
らないが、実線路に布設されたケーブルの測定を考える
場合は、実線路の電圧を印加するために高調波成分が多
いので、測定結果の殆どが誤差となる恐れがあり、この
測定法を実適用することは大変困難な問題を伴うことと
なる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
し、高調波を含有しない電源を現場での試験に際して使
用することを目的とするものである。
【0009】請求項1の発明は、ゴム・プラスチックケ
ーブルに直列共振型変圧器を用いて電圧を印加し、得ら
れた損失電流波形によりケーブルの絶縁劣化を検出する
ことを特徴とする絶縁劣化検出方法である。請求項2の
発明は、請求項1記載の直列共振型変圧器が、測定ケー
ブルの静電容量に周波数を合わせることにより共振をさ
せる方式の直列共振型変圧器であることを特徴とする絶
縁劣化検出方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明における直列共振型変圧器
とは、ケーブル線路を静電容量とし、これと直列にイン
ダクタンスを接続して共振現象により高電圧を発生させ
る変圧器で、本発明者等はこの直列共振型変圧器を用い
ることが、電圧波形の歪みを極小化させる上で最も効果
のあることを見出した。直列共振型変圧器は、回路の固
有振動により基本波の高電圧波形を発生させるため、基
本波以外の高調波成分に対しては共振しないので高電圧
を発生させない。このため、高調波成分が極めて抑制さ
れた理想に近い基本波の正弦波が発生する。
【0011】電気回路の直列共振現象は、図3に示すよ
うな静電容量CとインダクタンスLの直列回路におい
て、周波数fの正弦波を印加した場合に以下の式(1)
の条件を満足する場合に、回路のインピーダンスが0と
なる。すなわち回路に発生する電圧が無限大になる現象
である。実際の回路は巻線や導体の抵抗が存在するた
め、発生する電圧は無限大にならないが、極めて低い励
起電圧11を印加するだけで、所望の高電圧を発生させ
ることが可能となる。 f=1/[2π√(LC)]・・・・・(1)
【0012】本発明における直列共振させる第1の方法
は、図3に示すように、ケーブル線路の静電容量Cに変
圧器のインダクタンスLをチューニングして、商用周波
(f=50Hz又は60Hz)の励起電圧11を高電圧
として静電容量Cの両端に発生させる直列共振型変圧器
を用いることである。また第2の方法として、変圧器の
インダクタンスLを固定として、ディーゼル発電機等に
より現地で発生させる正弦波電圧の発生周波数fをケー
ブル線路の静電容量Cにチューニングさせて高電圧を静
電容量Cの両端に発生させる周波数可変型直列共振変圧
器を用いることである。いずれの方法でも、変圧器に与
えるべき電源容量は少なくて済み、現地でのケーブル試
験に十分適用可能である方法である。この様な方法によ
り電源に含有される高調波を極小化させることにより、
絶縁体の水トリー劣化に起因する損失電流波形中の高調
波電流、特に第3高調波電流を感度良く検出できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の具体的方法について、実施例
を用いて詳細に説明を行う。測定の対象としたケーブル
は、線路長200m、絶縁厚さ6mmの22kV1×1
50mm2 CVケーブルであり、運転年数15年後に布
設していた実線路から撤去されてきた経年劣化ケーブル
である。このケーブルにおいては、絶縁体の顕微鏡観察
により、内部に水トリー劣化を起こしていることが確認
されているものである。本ケーブルの静電容量は測定の
結果53.4nFであった。また、比較対象として、同
一線路長、同一絶縁厚さ、同一導体サイズの新品ケーブ
ルによる測定も実施した。このケーブルの静電容量は、
測定の結果57.9nFであった。
【0014】第1の実施例 まず、撤去ケーブルに対して、周波数可変直列共振型変
圧器を電源に用いて、損失電流測定を実施した結果につ
いて述べる。本実施例においては、図1に示すように、
発生電圧の周波数を変化させることのできるディーゼル
発電機4を用い、直列インダクタンス3として225H
のものを用いた。このときの直列共振による発生周波数
は46.2Hzであり、理論値45.9Hzとほぼ等し
い値であった。測定では、無損失の標準コンデンサ2と
して50pFのものを並列に接続してあるが、この静電
容量50pFは試料ケーブル1の静電容量53.4nF
と比較して充分に小さいものである。また、測定は標準
コンデンサ2及び試料ケーブル1の接地側端子を損失電
流測定用ブリッジ6に接続し、オシロスコープ7による
波形観測及び高速フーリエ交換(FFT)アナライザ8
による周波数分析等をおこなった。ここで使用した測定
器は、本手法実施の一例として示しており、一般的には
図1に示される測定法のみになんら拘束されるものでは
ない。また、以下の実施例における測定値評価方法とし
ては、波形のFFT分析データを用いているが、これ以
外の適宜の波形評価方法によることも可能である。
【0015】測定は22kVCVケーブル1の対地運転
電圧である12.7kVで実施した。このときの発生電
圧波形(印加電圧波形)を標準コンデンサ2の電流波形
により取り出し、周波数成分解析を高速フーリエ交換
(FFT)により実施したところ、表1に示す結果を得
た。 表1 第1の実施例における印加電圧のFFT解析結果
【0016】この印加電圧波形を用い、図1に示した測
定回路構成によって撤去ケーブル1の損失電流波形測定
を行った。図1中の損失電流測定ブリツジ6の詳細を図
2に示す。図2において、1は測定対象の試料ケーブ
ル、2は標準コンデンサ、9はブリツジ用トランスであ
り、10は測定電流の出力端子である。図2のブリツジ
は一般的なものであり、その他の方法を用いても良い。
測定結果を表2に示す。表2には理論的に計算される、
理想的な場合(絶縁体に全く非線形性が存在しない場
合)の高調波電流n2 a%の値も示してある。結果は第
5高調波まで示した。 表2 第1の実施例におけるケーブル損失電流の測定結
【0017】このように、高調波含有率を極小化した電
圧波形により劣化ケーブルの損失電流を測定した結果、
理論的に計算される値(絶縁体に全く非線形性が存在し
ない場合の高調波電流n2 a%の値)よりも大きな高調
波が観測されることがわかった。特にこれらの中でも第
3高調波の発生割合が大きいことが理解できる。従っ
て、劣化ケーブルの損失電流測定においては、特に第3
高調波に着目した測定を行うことが、合理的であること
がわかる。
【0018】第2の実施例続いて、同じ測定系により比
較としての新品ケーブル1による測定を行った。このケ
ーブル1の場合の共振周波数は44.1Hzであるが、
12.7kV発生時の共振周波数は43.8Hzであっ
た。表3にそのときの印加電圧高調波含有率、ケーブル
の損失電流及び理論的に計算されるケーブルの損失電流
について、それぞれの高調波含有率を第5高調波まで示
す。 表3 第2の実施例におけるケーブル損失電流の測定結
【0019】この結果から分かるように、損失電流の測
定結果と、絶縁劣化による非線形の存在しない場合の理
論値は、ほぼ一致する。このように、理想的に高調波含
有率が極小化されている印加電圧波形下における測定で
は、なんらの問題なく損失電流の測定ができ、第1の実
施例と第2の実施例の比較よりわかるように、劣化状態
と非劣化状態の判別は容易に行える。
【0020】
【比較例】続いて、試験用変圧器として、高調波含有率
に対する配慮を一切行っていない通常の商用周波高電圧
発生用変圧器を用い、撤去ケーブルによる測定と新品ケ
ーブルによる測定を行った。電源は系統電圧(実線路電
圧)を用いているので、測定周波数は商用周波数の50
Hzとなる。表4にそのときの印加電圧高調波含有率、
ケーブルの損失電流及びケーブルの理論的に計算される
損失電流について、それぞれの高調波含有率を第5高調
波まで示す。 表4 比較例における損失電流の測定結果
【0021】表4に示すように、電源に多くの高調波を
含有している電圧波形を用いた場合、新品ケーブルにお
いてさえも、その損失電流測定値に極めて多くの高調波
を検出する。印加電圧波形のきれいな場合とは大きく異
なり、明瞭な劣化判定は困難なことがわかる。これは、
損失電流波形の測定、特にその高調波による歪みをもと
に劣化を判定しようとする場合に、その判定を不可能に
してしまうことを意味する。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、印加電圧に含有する
高調波含有率を直列共振型変圧器により極小化すること
によって、印加電圧の高周波成分に起因する、測定電流
中に発生する高調波の発生を抑えることが可能となる。
これにより、損失電流中の高調波成分測定を誤差少なく
行えるようになり、正確な劣化判定を可能にする効果を
発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディーゼルエンジンおよび固定リアクトルより
成る周波数可変直列共振型変圧器を用いた現地での損失
電流測定方法を説明するためのブロック図である。
【図2】一般に用いられている損失電流等の測定に用い
られるブリッジの回路の一例を示したものである。
【図3】交流回路におけるL(インダクタンス)、C
(コンデンサ)直列共振現象を説明するための回路図で
ある。
【符号の説明】
1 試料ケーブル 2 無損失標準コンデンサ 3 直列インダクタンス 4 ディーゼル発電機 5 ディーゼルエンジン 6 損失電流測定ブリツジ 7 オシロスコープ 8 FFTアナライザ 9 ブリツジ用トランス 10 測定電流出力端子 11 励起電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム・プラスチックケーブルに直列共振
    型変圧器を用いて電圧を印加し、得られた損失電流波形
    によりケーブルの絶縁劣化を検出することを特徴とする
    絶縁劣化検出方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の直列共振型変圧器が、測
    定ケーブルの静電容量に周波数を合わせることにより共
    振をさせる方式の直列共振型変圧器であることを特徴と
    する絶縁劣化検出方法。
JP5608297A 1997-03-11 1997-03-11 ゴム・プラスチックケーブルの絶縁劣化検出方法 Pending JPH10253693A (ja)

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