ケーブルの状態判定装置及び方法
【課題】帰線ケーブルの劣化の有無や、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定することができる、ケーブルの状態判定装置及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置１０であって、電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部１２と、レールと基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部１３と、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定した機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧測定部１３が測定したレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、ケーブルの状態を判定する判定部１４とを含む。
【解決手段】電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置１０であって、電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部１２と、レールと基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部１３と、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定した機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧測定部１３が測定したレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、ケーブルの状態を判定する判定部１４とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールから電気鉄道用変電所への帰線路に用いられる絶縁電線である帰線ケーブル等のケーブルの状態判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レールから電気鉄道用変電所への帰線路に用いられる帰線ケーブルの劣化は、漏れ電流の原因となる。そして、この漏れ電流は、電気鉄道用変電所に設置された機器を接地するための機器接地装置への電食、電気鉄道用変電所付近のガスや水道等の地下埋設管への電食の要因となる。また、電気鉄道用変電所においては、送電線と電気鉄道用変電所とを結ぶ特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線を誤接続してしまうことがある。
【０００３】
たとえば、レールからの漏洩電流を検出する電鉄用き電回路として、特開２００３−０４８４６５号公報に記載の漏洩電流検出装置がある。しかし、このような漏洩電流検出装置を利用したとしても、帰線ケーブルの劣化状況や特別高圧送電線ケーブルの接続状態までも判定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０４８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来は、レールから電気鉄道用変電所の帰線路に用いられる帰線ケーブルの劣化の有無や、送電線と電気鉄道用変電所とを結ぶ特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続の有無を判定する方法がないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、帰線ケーブルの劣化の有無や、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定することができる、ケーブルの状態判定装置及び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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係るケーブルの状態判定装置は、電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置であって、前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部と、前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部と、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定部とを含む。
【０００８】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが帰線ケーブルであって、前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、前記帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。
【０００９】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが特別高圧送電線ケーブルであって、前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、前記特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係るケーブルの状態判定方法は、電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定方法であって、前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定ステップと、前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定ステップと、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、帰線ケーブルの劣化の有無や、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態にかかるケーブル状態判定装置１０の一例の構成を示す図である。
【図２】ケーブル状態判定装置１０を用いて試験する帰線ケーブル２０が埋設された電気鉄道用変電所付近の概略図である。
【図３】ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブル２０の健全性を試験する手順を示す図である。
【図４】第１の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【図５】第２の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【図６】第３の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、本実施の形態にかかるケーブル状態判定装置１０の一例の構成を示す。
本実施形態に係るケーブル状態判定装置１０は、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。より具体的には、ケーブル状態判定装置１０は、電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と基準電極の間に生じた機器接地装置対地電圧と、レールと基準電極の間に生じたレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。なお、基準電極とは、機器接地装置、例えば電気鉄道用変電所構内に打設した鉄電極であって、機器接地装置及びレールのそれぞれに対して有意な電位差が得られるようにするための電極である。
【００１５】
ケーブル状態判定装置１０は、制御部１１、機器接地装置対地電圧測定部１２、レール対地電圧測定部１３、及び判定部１４を備える。制御部１１は、例えば、マイクロプロセッサ及びメモリ等を有してケーブル状態判定装置１０内の各部の動作を制御する。
【００１６】
機器接地装置対地電圧測定部１２は、基準電極と電気鉄道用変電所に設置された機器接地装置３０との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する。また、レール対地電圧測定部１３は、基準電極と帰線ケーブル２０が接続されたレール４０との間に生じたレール対地電圧を測定する。
【００１７】
判定部１４は、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定した機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧測定部１３が測定したレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。
【００１８】
たとえば、判定部１４は、機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧の電圧値が変動しない場合は、何れのケーブルにも問題はない旨の判定を行う。
【００１９】
このように、ケーブル状態判定装置１０は、機器接地装置対地電圧と、レール対地電圧との単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。
【００２０】
次に、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係について説明する。
図２は、ケーブル状態判定装置１０を用いて試験する帰線ケーブル２０が埋設された電気鉄道用変電所の概略図である。電車は、電気鉄道用変電所から電力の供給を受けて、レール４０上を走行する。図示しない架線から電車へ入った電車負荷電流は、電車を出た後にレール４０を抜け、帰線ケーブル２０を通って電気鉄道用変電所へ戻る。
【００２１】
このとき、レール４０には、電車負荷電流が流れることによって電圧（以下、レール電圧とする）が発生する。レール電圧は、電車が接触している時に高くなり、基準電極５０に対して正となる。そして、電車負荷電流の一部はレール４０から大地に漏れて迷走電流となる。迷走電流は、電気鉄道用変電所付近のレール４０の大地に対する電位が負の時に大地からレールに戻る。
【００２２】
ところで、電気鉄道用変電所付近の地中には、機器接地装置３０が埋設されている。レールの電圧が正の時は、機器接地装置３０に迷走電流が流入することにより、機器接地装置３０の対地電圧が大地に対して低くなる。このような状態の場合、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧は、単位時間当たりの増減量の正負が逆転する。一方、レール電圧が負の時は、機器接地装置３０から迷走電流が流出することにより、機器接地装置３０の対地電圧が大地に対して高くなる。このような状態の場合、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧は、単位時間当たりの増減量の正負が一致する。
【００２３】
次に、ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブル２０の健全性を試験する手順について説明する。
図３は、ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する手順を示す。まず、ケーブル状態判定装置１０の機器接地装置対地電圧測定部１２、及びレール対地電圧測定部１３は、それぞれ機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧を、０．１秒程度のサンプリング間隔で同時に５分程度計測する（Ｓ１０１）。
【００２４】
次に、判定部１４は、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定する機器接地装置対地電圧と、レール対地電圧測定部１３が測定するレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する（Ｓ１０２〜Ｓ１０８）。
【００２５】
まず、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高いか否か判定する（Ｓ１０２）。そして、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合には（Ｓ１０２；Ｙｅｓ）、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上か否か判定する（Ｓ１０３）。そして、判定部１４は、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上であれば（Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、電気鉄道用変電所における帰線ケーブルが劣化していると判定する（Ｓ１０４）。
【００２６】
また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が低い場合には（Ｓ１０２；Ｎｏ）、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高いか否か判定する（Ｓ１０５）。そして、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合には（Ｓ１０５；Ｙｅｓ）、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上か否か判定する（Ｓ１０６）。そして、判定部１４は、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上であれば（Ｓ１０６；Ｙｅｓ）、電気鉄道用変電所における特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続されていると判定する（Ｓ１０７）。
【００２７】
また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高いが、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以下の場合（Ｓ１０３；Ｎｏ）、又は機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高いが、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以下の場合（Ｓ１０６；Ｎｏ）、もしくは機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が低い場合（Ｓ１０５；Ｎｏ）、帰線ケーブルにも特別高圧送電線ケーブルにも問題はないと判定する（Ｓ１０８）。
【００２８】
次に、ケーブル状態判定装置１０を用いて測定を行った３つの事例について、実際のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す波形を基に検証する。各事例を説明するための図面においては、上のチャートがレール対地電圧のチャートであって、下のチャートが機器接地装置対地電圧のチャートである。また、各チャートにおいては、縦軸が時間、横軸が電圧値を示す。
【００２９】
図４は、第１の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、帰線ケーブルが健全であると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、本事例の場合、レール対地電圧が変動しているのに対し、機器接地装置対地電圧は一定値を示している。したがって、ケーブル状態判定装置１０でも判定された通り、この電気鉄道用変電所における帰線ケーブルと特別高圧送電線ケーブルには、問題は生じていないと判断できる。
【００３０】
図５は、第２の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。
本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、帰線ケーブルが劣化していると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、この事例の場合には、レール対地電圧の波形と機器接地装置対地電圧の波形が同一方向に大きく振れており、各電圧の変動幅も±０．５Ｖ以上である。したがって、この電気鉄道用変電所では、帰線ケーブルが劣化して漏れ電流が生じ、その漏れ電流が機器接地装置に流れ込んでいる可能性があると判断できる。実際に電食調査を行ってみると、この電気鉄道用変電所の帰線ケーブルは、劣化が進み絶縁電線と機器接地装置が抵抗を介して接続状態にあった。
【００３１】
図６は、第３の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。
本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続であると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、この事例の場合には、レール対地電圧の波形と機器接地装置対地電圧の波形が反対方向に大きく振れている。したがって、この電気鉄道用変電所では、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の片端が誤って機器接地装置に接続されている可能性があると判断できる。実際に電食調査を行ってみると、この電気鉄道用変電所では、受電用特別高圧ケーブルの遮蔽層の接地線の片端が機器接地装置へ、もう片端が構外の鉄塔の接地装置へ接続されており、電気鉄道用変電所構内の接地装置で吸い上げられた漏れ電流が、このケーブルの遮蔽層を通って構外の鉄塔の接地装置へ流れていた。
【００３２】
これらの実施例から本発明に係るケーブルの状態判定装置及び方法によれば、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧を比較して判定することができることが確認された。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ケーブル状態判定装置
１１ 制御部
１２ 機器接地装置対地電圧測定部
１３ レール対地電圧測定部
１４ 判定部
２０ 帰線ケーブル
３０ 機器接地装置
４０ レール
５０ 基準電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レールから電気鉄道用変電所への帰線路に用いられる絶縁電線である帰線ケーブル等のケーブルの状態判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レールから電気鉄道用変電所への帰線路に用いられる帰線ケーブルの劣化は、漏れ電流の原因となる。そして、この漏れ電流は、電気鉄道用変電所に設置された機器を接地するための機器接地装置への電食、電気鉄道用変電所付近のガスや水道等の地下埋設管への電食の要因となる。また、電気鉄道用変電所においては、送電線と電気鉄道用変電所とを結ぶ特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線を誤接続してしまうことがある。
【０００３】
たとえば、レールからの漏洩電流を検出する電鉄用き電回路として、特開２００３−０４８４６５号公報に記載の漏洩電流検出装置がある。しかし、このような漏洩電流検出装置を利用したとしても、帰線ケーブルの劣化状況や特別高圧送電線ケーブルの接続状態までも判定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０４８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来は、レールから電気鉄道用変電所の帰線路に用いられる帰線ケーブルの劣化の有無や、送電線と電気鉄道用変電所とを結ぶ特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続の有無を判定する方法がないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、帰線ケーブルの劣化の有無や、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定することができる、ケーブルの状態判定装置及び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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係るケーブルの状態判定装置は、電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置であって、前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部と、前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部と、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定部とを含む。
【０００８】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが帰線ケーブルであって、前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、前記帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。
【０００９】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが特別高圧送電線ケーブルであって、前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、前記特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係るケーブルの状態判定方法は、電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定方法であって、前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定ステップと、前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定ステップと、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、帰線ケーブルの劣化の有無や、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態にかかるケーブル状態判定装置１０の一例の構成を示す図である。
【図２】ケーブル状態判定装置１０を用いて試験する帰線ケーブル２０が埋設された電気鉄道用変電所付近の概略図である。
【図３】ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブル２０の健全性を試験する手順を示す図である。
【図４】第１の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【図５】第２の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【図６】第３の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、本実施の形態にかかるケーブル状態判定装置１０の一例の構成を示す。
本実施形態に係るケーブル状態判定装置１０は、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。より具体的には、ケーブル状態判定装置１０は、電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と基準電極の間に生じた機器接地装置対地電圧と、レールと基準電極の間に生じたレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。なお、基準電極とは、機器接地装置、例えば電気鉄道用変電所構内に打設した鉄電極であって、機器接地装置及びレールのそれぞれに対して有意な電位差が得られるようにするための電極である。
【００１５】
ケーブル状態判定装置１０は、制御部１１、機器接地装置対地電圧測定部１２、レール対地電圧測定部１３、及び判定部１４を備える。制御部１１は、例えば、マイクロプロセッサ及びメモリ等を有してケーブル状態判定装置１０内の各部の動作を制御する。
【００１６】
機器接地装置対地電圧測定部１２は、基準電極と電気鉄道用変電所に設置された機器接地装置３０との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する。また、レール対地電圧測定部１３は、基準電極と帰線ケーブル２０が接続されたレール４０との間に生じたレール対地電圧を測定する。
【００１７】
判定部１４は、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定した機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧測定部１３が測定したレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。
【００１８】
たとえば、判定部１４は、機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う。また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧の電圧値が変動しない場合は、何れのケーブルにも問題はない旨の判定を行う。
【００１９】
このように、ケーブル状態判定装置１０は、機器接地装置対地電圧と、レール対地電圧との単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する。
【００２０】
次に、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係について説明する。
図２は、ケーブル状態判定装置１０を用いて試験する帰線ケーブル２０が埋設された電気鉄道用変電所の概略図である。電車は、電気鉄道用変電所から電力の供給を受けて、レール４０上を走行する。図示しない架線から電車へ入った電車負荷電流は、電車を出た後にレール４０を抜け、帰線ケーブル２０を通って電気鉄道用変電所へ戻る。
【００２１】
このとき、レール４０には、電車負荷電流が流れることによって電圧（以下、レール電圧とする）が発生する。レール電圧は、電車が接触している時に高くなり、基準電極５０に対して正となる。そして、電車負荷電流の一部はレール４０から大地に漏れて迷走電流となる。迷走電流は、電気鉄道用変電所付近のレール４０の大地に対する電位が負の時に大地からレールに戻る。
【００２２】
ところで、電気鉄道用変電所付近の地中には、機器接地装置３０が埋設されている。レールの電圧が正の時は、機器接地装置３０に迷走電流が流入することにより、機器接地装置３０の対地電圧が大地に対して低くなる。このような状態の場合、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧は、単位時間当たりの増減量の正負が逆転する。一方、レール電圧が負の時は、機器接地装置３０から迷走電流が流出することにより、機器接地装置３０の対地電圧が大地に対して高くなる。このような状態の場合、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧は、単位時間当たりの増減量の正負が一致する。
【００２３】
次に、ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブル２０の健全性を試験する手順について説明する。
図３は、ケーブル状態判定装置１０を用いて帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する手順を示す。まず、ケーブル状態判定装置１０の機器接地装置対地電圧測定部１２、及びレール対地電圧測定部１３は、それぞれ機器接地装置対地電圧、及びレール対地電圧を、０．１秒程度のサンプリング間隔で同時に５分程度計測する（Ｓ１０１）。
【００２４】
次に、判定部１４は、機器接地装置対地電圧測定部１２が測定する機器接地装置対地電圧と、レール対地電圧測定部１３が測定するレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を判定する（Ｓ１０２〜Ｓ１０８）。
【００２５】
まず、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高いか否か判定する（Ｓ１０２）。そして、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合には（Ｓ１０２；Ｙｅｓ）、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上か否か判定する（Ｓ１０３）。そして、判定部１４は、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上であれば（Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、電気鉄道用変電所における帰線ケーブルが劣化していると判定する（Ｓ１０４）。
【００２６】
また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が低い場合には（Ｓ１０２；Ｎｏ）、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高いか否か判定する（Ｓ１０５）。そして、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合には（Ｓ１０５；Ｙｅｓ）、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上か否か判定する（Ｓ１０６）。そして、判定部１４は、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以上であれば（Ｓ１０６；Ｙｅｓ）、電気鉄道用変電所における特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続されていると判定する（Ｓ１０７）。
【００２７】
また、判定部１４は、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高いが、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以下の場合（Ｓ１０３；Ｎｏ）、又は機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高いが、各電圧の変動幅が±０．５Ｖ以下の場合（Ｓ１０６；Ｎｏ）、もしくは機器接地装置対地電圧とレール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が低い場合（Ｓ１０５；Ｎｏ）、帰線ケーブルにも特別高圧送電線ケーブルにも問題はないと判定する（Ｓ１０８）。
【００２８】
次に、ケーブル状態判定装置１０を用いて測定を行った３つの事例について、実際のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す波形を基に検証する。各事例を説明するための図面においては、上のチャートがレール対地電圧のチャートであって、下のチャートが機器接地装置対地電圧のチャートである。また、各チャートにおいては、縦軸が時間、横軸が電圧値を示す。
【００２９】
図４は、第１の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、帰線ケーブルが健全であると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、本事例の場合、レール対地電圧が変動しているのに対し、機器接地装置対地電圧は一定値を示している。したがって、ケーブル状態判定装置１０でも判定された通り、この電気鉄道用変電所における帰線ケーブルと特別高圧送電線ケーブルには、問題は生じていないと判断できる。
【００３０】
図５は、第２の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。
本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、帰線ケーブルが劣化していると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、この事例の場合には、レール対地電圧の波形と機器接地装置対地電圧の波形が同一方向に大きく振れており、各電圧の変動幅も±０．５Ｖ以上である。したがって、この電気鉄道用変電所では、帰線ケーブルが劣化して漏れ電流が生じ、その漏れ電流が機器接地装置に流れ込んでいる可能性があると判断できる。実際に電食調査を行ってみると、この電気鉄道用変電所の帰線ケーブルは、劣化が進み絶縁電線と機器接地装置が抵抗を介して接続状態にあった。
【００３１】
図６は、第３の事例のレール対地電圧、及び機器接地装置対地電圧の変化を示す。
本事例は、ケーブル状態判定装置１０によって、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線が誤接続であると判定された事例である。上下のチャートを比較すると分かるように、この事例の場合には、レール対地電圧の波形と機器接地装置対地電圧の波形が反対方向に大きく振れている。したがって、この電気鉄道用変電所では、特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の片端が誤って機器接地装置に接続されている可能性があると判断できる。実際に電食調査を行ってみると、この電気鉄道用変電所では、受電用特別高圧ケーブルの遮蔽層の接地線の片端が機器接地装置へ、もう片端が構外の鉄塔の接地装置へ接続されており、電気鉄道用変電所構内の接地装置で吸い上げられた漏れ電流が、このケーブルの遮蔽層を通って構外の鉄塔の接地装置へ流れていた。
【００３２】
これらの実施例から本発明に係るケーブルの状態判定装置及び方法によれば、帰線ケーブルの劣化の有無や特別高圧送電線ケーブルの遮蔽層の接地線の誤接続の有無を、機器接地装置対地電圧とレール対地電圧を比較して判定することができることが確認された。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ケーブル状態判定装置
１１ 制御部
１２ 機器接地装置対地電圧測定部
１３ レール対地電圧測定部
１４ 判定部
２０ 帰線ケーブル
３０ 機器接地装置
４０ レール
５０ 基準電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置であって、
前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部と、
前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部と、
前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定部と
を含むケーブルの状態判定装置。
【請求項２】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが帰線ケーブルであって、
前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、前記帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う請求項１に記載のケーブルの状態判定装置。
【請求項３】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが特別高圧送電線ケーブルであって、
前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、前記特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う請求項１に記載のケーブルの状態判定装置。
【請求項４】
電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定方法であって、
前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定ステップと、
前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定ステップと、
前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定ステップと
を含むケーブルの状態判定方法。
【請求項１】
電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定装置であって、
前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定部と、
前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定部と、
前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定部と
を含むケーブルの状態判定装置。
【請求項２】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが帰線ケーブルであって、
前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が一致する一致度が高い場合、前記帰線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う請求項１に記載のケーブルの状態判定装置。
【請求項３】
前記電気鉄道用変電所におけるケーブルが特別高圧送電線ケーブルであって、
前記判定部は、前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の正負が逆転する一致度が高い場合、前記特別高圧送電線ケーブルの状態に問題がある旨の判定を行う請求項１に記載のケーブルの状態判定装置。
【請求項４】
電気鉄道用変電所におけるケーブルの状態を判定するケーブルの状態判定方法であって、
前記電気鉄道用変電所内の各機器を接地する機器接地装置と、前記電気鉄道用変電所構内に打設した基準電極との間に生じた機器接地装置対地電圧を測定する機器接地装置対地電圧測定ステップと、
前記レールと前記基準電極の間に生じたレール対地電圧を測定するレール対地電圧測定ステップと、
前記機器接地装置対地電圧測定部が測定した前記機器接地装置対地電圧、及び前記レール対地電圧測定部が測定した前記レール対地電圧の単位時間当たりの増減量の関係に基づいて、前記ケーブルの状態を判定する判定ステップと
を含むケーブルの状態判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２２３６１６（Ｐ２０１０−２２３６１６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８４６１（Ｐ２００９−６８４６１）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【Ｆターム（参考）】
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