活線下ケーブル絶縁測定装置および方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力ケーブルの活線下絶縁抵抗測定装置及び方法に関し、詳しくは測定対象ケーブルの防食尸絶縁不良抵抗の存在箇所の如何にかかわらず正確な絶縁尸絶縁抵抗を測定できる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、活線下で高圧電力ケーブルの絶縁尸絶縁抵抗を、交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加することによって測定する技術が知られている。この種の技術として、直流信号電源装置を設置した箇所の第１の接地点の接地抵抗に直流信号電流を通じることによる電圧降下に起因する絶縁尸絶縁抵抗測定誤差を是正する改良された方式が本出願人によって提案された。この方式は、前記第１の接地点の電圧降下により生じる地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点に絶縁抵抗測定回路の接地を接続したうえで通常の活線下絶縁抵抗測定を実施するもので、この方法を図６により説明する。
【０００３】図６において、高圧母線１にはＧＴＲ、ＧＰＴ等の高圧系統接地用機器２を介して直流信号電源装置Ｓから直流信号電圧が印加される。この直流信号電源装置Ｓは直流信号電源３、直流信号電圧開閉器４、低抵抗（非接地高圧系統の場合は蓄電器）５からなる。直流信号電源装置Ｓの接地側端は該装置を設置した場所にある第１の接地点ｅ1に接続される。しかし、第１の接地点ｅ1の現実の接続点は接地抵抗６に至る前のｅ0になる。前記高圧系統全体の対大地絶縁不良抵抗７の値をＲBとし、直流信号電圧が高圧母線に印加された場合のみ直流信号電流ＩBが大地ｅに流れる。そして、直流信号電流ＩBは接地抵抗６を通って直流信号電源装置に還流し、第１の接地点ｅ1と現実の接続点ｅ0との間に電圧降下ＥGを生じる。
【０００４】一方、高圧母線１に接続された測定対象ケーブル８の遮蔽には絶縁尸絶縁不良抵抗９と局部電池１０が存在し、その値をそれぞれＲI、ＥIとする。また遮蔽と大地ｅまたは接続点ｅ0との間には防食尸絶縁不良抵抗１１と局部電池１２が存在し、その値をそれぞれＲS、ＥSとする。測定対象ケーブル８の遮蔽の電位は絶縁抵抗測定回路Ｍに導かれる。また、測定対象ケーブル８の遮蔽端と接続点ｅ0の間には大地間短絡用の開閉器１３が接続されている。この開閉器１３は絶縁抵抗測定時には開放される替わりにフィルタ回路が入り、遮蔽の交流低インピィーダンス接地と交流分電圧の減衰を行う。フィルタ回路は交流分を除くためのコンデンサ１４、１６とチョークコイル１５から構成されて絶縁抵抗測定回路Ｍの一部をなし、さらに、絶縁抵抗測定回路Ｍはフィルタ回路の出力に接続されるＲMの値を有する入力抵抗１７と、該入力抵抗の両端に生じる電圧を測定する、内部抵抗が実用的に無限大の直流電圧計１８を備えている。絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端は、第１の接地点ｅ1において直流信号電流ＩBの通過により発生する電界の影響を受けない程度にｅ1から離隔した第２の接地点ｅ2に接続されている。
【０００５】次に、図６の装置を使用してケーブルの絶縁抵抗を測定する通常の活線下絶縁抵抗測定方法として最も簡単な漏洩電流法について図７に示す等価回路図を参照して説明する。まず、図７の（Ａ）に示すように、直流信号電圧Ｅを印加しない状態で、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧Ｅ0を直流電圧計１８によって測定する。この雑音電圧Ｅ0は雑音電流ｉM0とＲMとの積であり、ＲMは既知であるから、雑音電流ｉ1を測定したことに等しい。次に、開閉器４を閉じて直流信号電圧Ｅを印加した時の直流電圧計１８の読みＥ1を得る。図７の（Ｂ）に示すように、これは雑音電流ｉM1を測定したことに等しい。ｉM1−ｉM0＝（Ｅ1−Ｅ0）／ＲMを計算することにより局部電池ＥI，ＥSの影響を消去することができ、ケーブル絶縁尸絶縁抵抗ＲIは数１により計算される。
【０００６】
【数１】
【０００７】数１において用いられるＲS’は、ＲS’＝ＲIＲS／（ＲI＋ＲS）で示される。即ち、ＲS’はケーブル絶縁尸絶縁抵抗ＲIと防食尸絶縁抵抗ＲSとの並列抵抗であり、この値は別途実測により活線下で求められる（詳細は省略）が、活線下では防食尸絶縁抵抗ＲSだけを切離して実測することはできず、ＲIがＲSに並列に入った値ＲS’しか求められないのでＲS’を使用する。
【０００８】図７の（Ｂ）においては第１の接地点ｅ1における電圧降下ＥGはＥに対して逆極性で挿入されており、直流信号電圧ＥをＥ−ＥGに減少させたことと同じ働きをしている。この時、ｅ0の電位は大地よりＥGだけ低下したこととなる。しかし、ＥGの値は判らなくてもＥに比べて格段に小さい値であるとして数２に示すＥGを無視した式を用いて計算しても実用上ほとんど誤差がない測定ができるとしている。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【発明が解決しょうとする課題】上述の測定においては、防食尸絶縁不良抵抗ＲSが大地ｅに落ちている場合は上述のように処理できるものの、もしも第１の接地点ｅ1で発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域にＲSが存在する場合、即ち図６に点線で例示するようにＲSがｅ0に落ちている場合には問題が生じる。この場合にはＲIの真値より高い値が測定値として得られ、特に防食尸絶縁不良抵抗Ｒsが低いほど見かけのＲIが高く示されることになり、絶縁不良のケーブルを良好と誤判断することになり不都合となる。ケーブルに防食尸絶縁不良が発生する割合は経験上１０〜３０％であり、さらに大地ｅとの間に発生せずに接続点ｅ0との間に発生する確率もまた同程度と推測されるから、前記問題が発生するケーブルの割合は１〜１０％ほどとなり無視することはできない。
【００１１】図７の（Ｃ）は上述の問題の発生原因を説明する等価回路を示している。同図に示すように直流電圧印加時に発生する電圧降下ＥGは入力抵抗値ＲMと直列に挿入されることになる。この場合、直流電圧計１８で読む電圧Ｅ2はケーブル遮蔽端と大地間の電圧を測定しているものの、その値は防食尸絶縁不良抵抗ＲSの存在するｅ0と遮蔽端間の電圧よりＥGだけ小さい。このため、本来の値より測定電圧 Ｅ2が小さいだけ見かけの上ＲIを真値より高く算出する。本回路で正確にＲIを求めるためには数３に示すように分母に補正項ＲMＥGを加える必要がある。しかし、通常はＥGの値は判らないままに数２を用いて計算するのでプラスの誤差を発生する。
【００１２】
【数３】
【００１３】表１は、図７の（Ｃ）に示す回路における見かけのＲIの測定値をシミュレーション計算した結果である。前提条件としては、Ｅ＝５０Ｖ、ＲB＝５ＫΩ、ＩB＝１０ｍＡ、ｅ1の接地抵抗＝０．５Ω、ＥG＝５ｍＶ、ＲM＝５ＫΩ（ｅ2に落ちている）、ＲI＝１０００ＭΩ、ＲS＝１０ＭΩ以下（ｅ0に落ちている）として計算している。
【００１４】
【表１】
【００１５】ここで図８の（Ａ）に示すように、絶縁抵抗測定回路の接地側端ｅ2をｅ0に移すと、防食尸絶縁不良抵抗ＲSがｅ0に落ちている場合は誤差のほとんど無い測定ができる。しかし、ＲSがｅに落ちている場合はマイナスの誤差を発生するのでなお不都合となる。そこで、図６に示すように絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端を第１の接地点ｅ1（またはｅ0）から第２の接地点（ｅ2）に移す工夫がされたのである。図８の（Ｂ）はＲSがｅに落ち、かつＲMがｅ0に落ちている場合の等価回路を示している。図８の（Ｂ）によって正確にＲIを算出するには数４を使用する。
【００１６】
【数４】
【００１７】表２は、ＥGの値が判らないままに数２を使用して表１と同じ前提条件のもとに計算した図８の（Ｂ）の場合の見かけのＲIの測定値を示している。但し、ＲMはｅ0に落ち、ＲSはｅに落ちている。
【００１８】
【表２】
【００１９】図９、は表１と表２のデータをグラフにして明確にしたもので、表１は曲線■に、表２は曲線■に対応している。
【００２０】前述のように、直流信号電圧印加時に第１の接地点ｅ1に発生する電圧降下ＥGに基づくケーブル絶縁抵抗測定誤差を避けるために、絶縁抵抗測定回路の接地を第２の接地点に接続するという本出願人による改良された技術を駆使してもなお誤差の発生は避けられなかった。この原因は、防食尸絶縁不良抵抗ＲSが第１の接地点ｅ1に発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域で発生しているためであることが判明した。しかし、防食尸絶縁不良がどこで発生しているかを活線下で調査することは不可能では無いが困難である。さらに、例えその発生位置が判ったとしてもＥGの影響を受けているか否かは判明しない。
【００２１】本発明の目的は、防食尸絶縁不良抵抗の発生領域の如何にかかわらず正確に絶縁尸絶縁抵抗測定を行うことができる活線下ケーブル絶縁測定装置および方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置は、第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求める演算手段と、を備えて構成されている。
【００２３】また、本発明の活線下ケーブル絶縁測定方法は、交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第１の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第２の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第３の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第４の測定段階と、を含み、前記第１、第２、第３及び第４の測定段階から得られた各標準偏差を比較し、前記第１または第２の接地点のうち標準偏差の少ないほうの接地点への接続を正規の絶縁抵抗測定法として採用することを特徴としている。
【００２４】また、本発明の第２の活線下ケーブル絶縁測定装置は、第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えて構成されている。
【００２５】また、本発明の第２の活線下ケーブル絶縁測定方法は、直流信号電源装置を動作せずに接地点切替手段を第１の接地点に接続し、絶縁抵抗測定回路により第１の雑音電圧を測定する第１の測定段階と、前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第１の直流信号電圧を測定する第２の測定段階と、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路により第２の雑音電圧を測定する第３の測定段階と、前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の直流信号電圧を測定する第４の測定段階と、前記測定された第１の直流信号電圧と第１の雑音電圧との差および第２の直流信号電圧と第２の雑音電圧との差を比較し、第１または第２の接地点のうち該差が小さい方の接地点に前記接地点切替手段を設定し、改めて前記直流電源装置から直流信号電圧を交流高圧母線に印加することにより絶縁抵抗を測定する段階と、を備えている。
【００２６】
【作用】本発明は、交流高圧母線に重畳印加される直流信号電圧により電力ケーブルの絶縁抵抗を活線下で測定するため、測定対象ケーブルの遮蔽端に接続した絶縁測定回路の接地側を、直流信号電源装置が設置されている場所の接地と、これより離隔して別に設けられた接地とに切替え接続して計２回の測定を行い、得られた測定値を比較して測定対象ケーブル毎に採用する絶縁抵抗値を決定する。この絶縁抵抗値の比較決定の装置及び方法として、測定値を構成した原サンプリング値の分散を求め、標準偏差の少ない方の接地方式により得られた絶縁抵抗値を採用する。また別の比較決定の装置および方法として、高圧系を経由せずに大地に直流信号電流を流し、その前後における測定値の差の小さいほうの接地方式により改めて正規に測定し、この結果得られた絶縁抵抗値を採用する。
【００２７】
【実施例】図１は本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置の一実施例を示し、図６と同一の構成は同一符号で示して説明を省略する。図１において、直流信号電源装置Ｓには開閉器４に代えて切替開閉器２１が接続されている。この切替開閉器２１は直流信号電源３の出力をＧＰＴ、ＧＴＲ等の高圧系統接地用機器２を通じて高圧母線１に送り出す場合のａ接点と、模擬系統絶縁抵抗２０を通じて模擬直流信号電流ＩB’を大地ｅ3に送り出す場合のｂ接点と、開放位置のｃ接点を有している。模擬系統絶縁抵抗２０の接地端は第２の接地点ｅ2に落とすと結果の判断に迷うことになるので、第１の接地点ｅ1および第２の接地点ｅ2から離隔し、それぞれの電界の影響を受けない第３の接地点ｅ3に落とすものとする。
【００２８】絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端は接地切替開閉器１９に接続されている。この接地切替開閉器１９は、接続点ｅ0に導く接点ａと、第２の接地点ｅ2に導く接点ｂを有している。この開閉器１９は安全のためにオーバラップ機構付きが好ましい。なお、ケーブルの遮蔽端と大地間の短絡用開閉器１３はその接地側を図１では接続点ｅ0に常時接続しているものの、絶縁抵抗測定回路Ｍの接地端側に接続しても良い。
【００２９】次に、原測定値の分散比較により絶縁測定値を決定する方法について説明する。この方法に使用される測定装置は、図１の模擬系統絶縁抵抗２０および第３の接地点ｅ3は不要である。しかし、測定値から標準偏差を求める必要上、絶縁抵抗測定回路Ｍには図示されていない計算機が接続されて該絶縁抵抗測定方法は自動化されており、以下に示す動作を実行する。まず、測定対象ケーブル８を選び、接地点切替開閉器１９を接点ａ側にに接続して絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を接続点ｅ0に接続して開閉器１３を開放する。なお、最初に接続点切替開閉器１９を接点ａに接続するか、または接点ｂに接続して開始するかは任意である。上述の状態において、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧を直流電圧計１８で測定する。この時、絶縁抵抗測定回路は相当な内部静電容量を有するから必ずある程度の時間を待って電圧を読み取る必要がある。この測定に使用される直流電圧計１８はデジタルマルチメータで、一定のサンプリング周期で所定の点数、例えば２０秒間に５０点の測定を行いそのデータをメモリに記憶する。そして測定データの平均値Ｅ01をＣＰＵ（中央処理装置）で計算して記憶し、さらに図２の（Ａ）または（Ｂ）の説明用等価回路に示すように、測定データ群の分散と標準偏差（標準偏差＝分散の平方根）を計算する。計算結果は代表として扱いやすい標準偏差だけでよいのでその値をσ01としてメモリに記憶する。
【００３０】次に、今までｃ接点の位置にあって開放されていた切替開閉器２１をａ接点側に投入して直流信号電圧Ｅを低抵抗５および接地用機器２を介して高圧母線１に印加する。再び、所要の時間を待ってから直流電圧計１８により入力抵抗１７の両端に発生する電圧のサンプリング測定を行い、図３の（Ａ）または（Ｂ）の説明用等価回路に示すように、その平均値Ｅ11の他に標準偏差σ11をＣＰＵで計算して記憶する。次いで、切替開閉器２１をｃ接点に切替えて直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じて遮蔽端を大地に短絡する。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明のままで、図２の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ01の測定と、図３R>３の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ11の測定を終了する。なお、図２の（Ａ）および図３の（Ａ）は防食尸絶縁不良抵抗が第１の接地点に発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域で発生している場合を、図２の（Ｂ）および図３の（Ｂ）は防食尸絶縁不良抵抗が大地ｅとの間で発生している場合を示している。
【００３１】開閉器１３を閉じた状態で高圧系統全体の直流充電電圧の放電に要する時間を待って、接地点切替開閉器１９を接点ｂ側に切替えて絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を第２の接地点ｅ2に接続してから開閉器１３を開放する。上述した操作を繰り返すことにより雑音電圧Ｅ02、その時の標準偏差σ02、そして直流信号電圧印加時の測定電圧Ｅ12、その時の標準偏差σ12を求める。測定の終了後は直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。このようにして図２の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ02の測定と図３の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ12の測定が終了する。
【００３２】上述のように測定対象ケーブル毎に絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端を直流信号電源装置Ｓが接続されている第１の接地点ｅ1およびこれより離隔した第２の接地点ｅ2とに切替えて２回の測定を行い、その結果として２通りの電圧測定値、即ちＥ01、Ｅ11及びＥ02、Ｅ12と、２通りの標準偏差値、即ちσ01とσ11およびσ02とσ12が得られる。ここで、標準偏差値σ01とσ02同志、σ11とσ12同志、またはσ01とσ11の平均値とσ02とσ12の平均値同志を比較し、小さい値が得られた方の絶縁抵抗測定回路Ｍの接地方式から得られた電圧測定値によって計算された絶縁抵抗値ＲIを真値として採用する。
【００３３】上記標準偏差値の比較は、３通りが得られ、その結果は同一の絶縁抵抗測定回路接地方式を示す筈であるが、比較結果が異なる場合は直流信号電圧印加時の標準偏差に重み付けして判断される。その理由はσ11とσ12の比較の場合は雑音電圧として２種類含まれるからである。この雑音電圧の１つは直流信号電圧印時にのみ発生するＥGであり、他の１つは図２及び図３上に（ＥG）として表したものである。この（ＥG）は直流信号電圧の印加の有無とは無関係に常時第１の接地点ｅ1と大地ｅまたはｅ2との間に発生しているもので、図ではｅ1とｅ0の間ではなくてその外にあるように示されているが、実際にはｅ1とｅ0の間の抵抗６を起源としていると考えられる。即ち、（ＥG）は直流信号電源３とは別の雑音直流電源があって、常時抵抗６に雑音電流を流している結果発生するもので、安定に発生している限りその絶対値の大小は測定誤差の構成要因にならないが、変動している場合は問題となり、時としてはその変動幅はＥG以上になる。このため、第１の接地点ｅ1に働く電圧降下として実質的にＥG＋（ＥG）が働く。この（ＥG）の影響は、防食尸絶縁不良抵抗ＲSがｅ0に落ちている時は入力抵抗ＲMをｅ0に落とせば受けることはなく（図２の（Ａ）および図３の（Ａ）の場合）、またＲSが大地ｅに落ちているときはＲMを第２の接地点ｅ2に落とせば少なく押さえられる（図２の（Ｂ）および図３の（Ｂ）の場合）。前者の場合はσ01＜σ02またはσ11＜σ12であり、後者の場合はσ01＞σ02またはσ11＞σ12である。
【００３４】上述の方法に従って測定された実験例を表３に示す。この実験では同一の６ＫＶ変電所で入力抵抗値ＲM＝１００ＫΩにおいて測定されている。この変電所においてはＥGが５ｍＶ程度であるのに対し、（ＥG）が１００〜２００ｍＶと極めて大きく常時変動しているのが特徴である。表３において、Ｆ（フィーダ）１およびＦ３はともに防食尸絶縁抵抗がかなり高いので雑音電圧の影響は受け難いケーブルであるが、それでもＲMをｅ2に落として測定した方がσが小さく、測定結果は第２の接地点に接続した方式が採用される。模擬絶縁抵抗を備えたＦ１９ではＲMの接地場所の違いは歴然としており、この接地方式を誤ると１０００ＭΩのＲIを∞または１８５ＭΩと判断することになる。
【００３５】
【表３】
【００３６】次に、図１に示す装置を使用して絶縁抵抗値を決定する別の方法について説明する。この方法では、模擬系統絶縁抵抗２０、第３の接地点ｅ3を使用する代わりに、絶縁抵抗測定方法は前述のように自動化する必要はない。この方法は、正規に直流信号電圧を印加して本測定を行う前に防食尸絶縁不良抵抗ＲSの発生位置を判断するための測定を２回行って絶縁抵抗測定回路の接地方式を決定し、決定された接地方式のもとで正規に直流信号電圧を印加してさらに１回測定し、得られた絶縁抵抗値ＲIを真値として採用するものである。この方法を図１および図４と５を参照して以下に説明する。
【００３７】まず、測定対象ケーブル８を選び、接地点切替開閉器１９を接点ａ側にに接続して絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を接続点ｅ0に接続して開閉器１３を開放する。なお、最初に接続点切替開閉器１９を接点ａに接続するか、または接点ｂに接続して開始するかは任意である。上述の状態において、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧Ｅ01を直流電圧計１８で測定する。この時、絶縁抵抗測定回路は相当な内部静電容量を有するから必ずある程度の時間を待って電圧を読み取る必要がある。次に、今までｃ接点に接続されて開放状態にあった切替開閉器２１をｂ接点側へ投入して直流信号電圧Ｅを模擬系統絶縁抵抗２０に印加する。模擬系統絶縁抵抗の値をＲB’としてＥをＲB’で割った値を最大とする電流ＩB’が第３の接地点ｅ3と第１の接地点ｅ1を通じて接続点ｅ0に還流し、ｅ1とｅ0との間に電圧降下ＥG′を発生する。ここで入力抵抗１７の両端の電圧が変化するので、所要の時間を待って直流電圧計１８でその電圧を読み、その値をＥ11として記録する。次に、直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明の状態で図４の（Ａ）または図４の（Ｂ）に示す Ｅ01の測定と図５の（Ａ）または図５の（Ｂ）に示すＥ11の測定を終了する。
【００３８】次に、接地点切替開閉器２１をｂ接点側に切替え、絶縁抵抗測定回路の接地側を第２の接地点ｅ2に接続して開閉器１３を開く。上述の操作を行って、雑音電圧Ｅ02、直流信号電圧印加時の測定電圧Ｅ12を求める。次に、直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明の状態で図４の（Ａ）または図４の（Ｂ）に示すＥ02の測定と図５の（Ａ）または図５の（Ｂ）に示すＥ12の測定を終了する。
【００３９】ここで、（Ｅ11−Ｅ01）および（Ｅ12−Ｅ02）を求める。この差電圧の小さい方の絶縁抵抗測定回路接地方式が好ましいものであるから、この接地方式に限定、即ち接地点切替開閉器１９の接点をａかｂのいずれかに決定する。次に、決定された接地方式で改めて雑音電圧、および切替開閉器２１をａ接点側に投入して直流信号電圧Ｅを正規に高圧母線１に印加した時の測定電圧を得て絶縁抵抗値ＲIを得る。このため、合計で３回の直流電圧印加と電圧測定操作が必要になる。上記差電圧が等しい場合は、防食尸絶縁不良抵抗Ｒsの発生点がｅとｅ0の中間位置に存在していることになり、絶縁抵抗測定回路の接地方式はいずれでも差し支えない。
【００４０】前記模擬系統絶縁抵抗の値ＲB’は５ＫΩ〜５０ＫΩ程度の値を選び、ＩB’として１０〜１００ｍＡ程度が確保されるように設定する。場合によっては第３の接地点ｅ3の接地抵抗そのものがＲB’となることがある。結果的には、数十ｍＶの電圧降下ＥG’が得られれば上述の接地方式の決定に十分な感度が得られる。なお、図４および図５では第１の接地点ｅ1と大地ｅまたは第２の接地点ｅ2の間に発生している、直流信号電圧Ｅの印加の有無とは無関係な雑音電圧（ＥG）は無視されて示されていない。これはその値が一定であれば（Ｅ11−Ｅ01）および（Ｅ12−Ｅ02）の計算でその影響は消去されるからである。ＥG’が加わることによる影響はＲSがｅ0に落ちている時はＲMをｅ0に落とせば入らず、ＲSがｅに落ちている場合はＲMをｅ2に落とせば入り方が少ない。図４の（Ａ）および図５の（Ａ）が前者の場合を示し（Ｅ11−Ｅ01）＜（Ｅ12−Ｅ02）であり、図４の（Ｂ）および図５の（Ｂ）は後者の場合を示し（Ｅ11−Ｅ01）＞（Ｅ12−Ｅ02）である。
【００４１】上述の方法によって測定した実験例を表４に示す。この実験例では大地に流した電流は約２５ｍＡである。表４に示されるように、防食尸絶縁抵抗ＲSの接地場所と絶縁抵抗測定回路の接地場所が一致している場合は、直流信号電流通電の前後におけるケーブル遮蔽端電圧測定値の差は極小であり、一致してない場合とはっきり弁別できる。参考までに同時に測定した標準偏差も同様な傾向を示していることが判る。
【００４２】
【表４】
【００４３】上述の方法は第３の接地点と、少なくとも３回の測定を要する等の欠点があるが、自動測定機構は必要でないし、原理的には先に述べた標準偏差による方法よりも防食尸絶縁不良抵抗の存在箇所を判定するにはすぐれている。故に、既述の二つの比較決定方法を敢えて行ってもしも相反する結果が得られたなら、後述の方法で得られた結果に従えば良い。普通は自動測定方式採用なら前者の方法を手動測定方式採用なら後者の方法を採用する。
【００４４】
【効果】本発明は、防食尸絶縁不良の存在箇所と、絶縁抵抗測定回路の接地点との位置関係により、真の絶縁抵抗値より高い値或いは低い値を得て誤判断のもとにケーブルの処置を決定するような事がなくなり、電力ケーブルの活線下劣化監視技術の信頼性向上および多重接地系統のように大地に大きい直流信号電流を流さざるを得ない高圧系統に連なるケーブルの監視に資するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置の一実施例を示す測定回路図である。
【図２】本発明の絶縁抵抗値の測定を、標準偏差を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を高圧母線に印加してない場合の図である。
【図３】本発明の絶縁抵抗値の測定を、標準偏差を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を高圧母線に印加した場合の図である。
【図４】本発明の絶縁抵抗値の測定を、第３の接地点を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を印加してない場合の図である。
【図５】本発明の絶縁抵抗値の測定を、第３の接地点を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を第３の接地点に対して印加した場合の図である。
【図６】従来の活線下ケーブル絶縁電圧測定装置を示す図である。
【図７】図６の装置を使用して絶縁抵抗測定を行う従来の漏洩電流法を説明する等価回路図である。
【図８】図６の装置を使用することにより測定誤差の発生を説明する等価回路図である。
【図９】表１と表２をグラフ化した図である。
【符号の説明】
１ 高圧母線
８ 測定対象ケーブル
９ 絶縁尸絶縁不良抵抗
１１ 防食尸絶縁不良抵抗
１９ 接地点切替開閉器
２０ 模擬系統絶縁抵抗
２１ 切替開閉器
Ｓ 直流信号電源装置
Ｍ 絶縁抵抗測定回路
ｅ1 第１の接地点
ｅ2 第２の接地点
ｅ3 第３の接地点
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力ケーブルの活線下絶縁抵抗測定装置及び方法に関し、詳しくは測定対象ケーブルの防食尸絶縁不良抵抗の存在箇所の如何にかかわらず正確な絶縁尸絶縁抵抗を測定できる装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、活線下で高圧電力ケーブルの絶縁尸絶縁抵抗を、交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加することによって測定する技術が知られている。この種の技術として、直流信号電源装置を設置した箇所の第１の接地点の接地抵抗に直流信号電流を通じることによる電圧降下に起因する絶縁尸絶縁抵抗測定誤差を是正する改良された方式が本出願人によって提案された。この方式は、前記第１の接地点の電圧降下により生じる地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点に絶縁抵抗測定回路の接地を接続したうえで通常の活線下絶縁抵抗測定を実施するもので、この方法を図６により説明する。
【０００３】図６において、高圧母線１にはＧＴＲ、ＧＰＴ等の高圧系統接地用機器２を介して直流信号電源装置Ｓから直流信号電圧が印加される。この直流信号電源装置Ｓは直流信号電源３、直流信号電圧開閉器４、低抵抗（非接地高圧系統の場合は蓄電器）５からなる。直流信号電源装置Ｓの接地側端は該装置を設置した場所にある第１の接地点ｅ1に接続される。しかし、第１の接地点ｅ1の現実の接続点は接地抵抗６に至る前のｅ0になる。前記高圧系統全体の対大地絶縁不良抵抗７の値をＲBとし、直流信号電圧が高圧母線に印加された場合のみ直流信号電流ＩBが大地ｅに流れる。そして、直流信号電流ＩBは接地抵抗６を通って直流信号電源装置に還流し、第１の接地点ｅ1と現実の接続点ｅ0との間に電圧降下ＥGを生じる。
【０００４】一方、高圧母線１に接続された測定対象ケーブル８の遮蔽には絶縁尸絶縁不良抵抗９と局部電池１０が存在し、その値をそれぞれＲI、ＥIとする。また遮蔽と大地ｅまたは接続点ｅ0との間には防食尸絶縁不良抵抗１１と局部電池１２が存在し、その値をそれぞれＲS、ＥSとする。測定対象ケーブル８の遮蔽の電位は絶縁抵抗測定回路Ｍに導かれる。また、測定対象ケーブル８の遮蔽端と接続点ｅ0の間には大地間短絡用の開閉器１３が接続されている。この開閉器１３は絶縁抵抗測定時には開放される替わりにフィルタ回路が入り、遮蔽の交流低インピィーダンス接地と交流分電圧の減衰を行う。フィルタ回路は交流分を除くためのコンデンサ１４、１６とチョークコイル１５から構成されて絶縁抵抗測定回路Ｍの一部をなし、さらに、絶縁抵抗測定回路Ｍはフィルタ回路の出力に接続されるＲMの値を有する入力抵抗１７と、該入力抵抗の両端に生じる電圧を測定する、内部抵抗が実用的に無限大の直流電圧計１８を備えている。絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端は、第１の接地点ｅ1において直流信号電流ＩBの通過により発生する電界の影響を受けない程度にｅ1から離隔した第２の接地点ｅ2に接続されている。
【０００５】次に、図６の装置を使用してケーブルの絶縁抵抗を測定する通常の活線下絶縁抵抗測定方法として最も簡単な漏洩電流法について図７に示す等価回路図を参照して説明する。まず、図７の（Ａ）に示すように、直流信号電圧Ｅを印加しない状態で、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧Ｅ0を直流電圧計１８によって測定する。この雑音電圧Ｅ0は雑音電流ｉM0とＲMとの積であり、ＲMは既知であるから、雑音電流ｉ1を測定したことに等しい。次に、開閉器４を閉じて直流信号電圧Ｅを印加した時の直流電圧計１８の読みＥ1を得る。図７の（Ｂ）に示すように、これは雑音電流ｉM1を測定したことに等しい。ｉM1−ｉM0＝（Ｅ1−Ｅ0）／ＲMを計算することにより局部電池ＥI，ＥSの影響を消去することができ、ケーブル絶縁尸絶縁抵抗ＲIは数１により計算される。
【０００６】
【数１】
【０００７】数１において用いられるＲS’は、ＲS’＝ＲIＲS／（ＲI＋ＲS）で示される。即ち、ＲS’はケーブル絶縁尸絶縁抵抗ＲIと防食尸絶縁抵抗ＲSとの並列抵抗であり、この値は別途実測により活線下で求められる（詳細は省略）が、活線下では防食尸絶縁抵抗ＲSだけを切離して実測することはできず、ＲIがＲSに並列に入った値ＲS’しか求められないのでＲS’を使用する。
【０００８】図７の（Ｂ）においては第１の接地点ｅ1における電圧降下ＥGはＥに対して逆極性で挿入されており、直流信号電圧ＥをＥ−ＥGに減少させたことと同じ働きをしている。この時、ｅ0の電位は大地よりＥGだけ低下したこととなる。しかし、ＥGの値は判らなくてもＥに比べて格段に小さい値であるとして数２に示すＥGを無視した式を用いて計算しても実用上ほとんど誤差がない測定ができるとしている。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【発明が解決しょうとする課題】上述の測定においては、防食尸絶縁不良抵抗ＲSが大地ｅに落ちている場合は上述のように処理できるものの、もしも第１の接地点ｅ1で発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域にＲSが存在する場合、即ち図６に点線で例示するようにＲSがｅ0に落ちている場合には問題が生じる。この場合にはＲIの真値より高い値が測定値として得られ、特に防食尸絶縁不良抵抗Ｒsが低いほど見かけのＲIが高く示されることになり、絶縁不良のケーブルを良好と誤判断することになり不都合となる。ケーブルに防食尸絶縁不良が発生する割合は経験上１０〜３０％であり、さらに大地ｅとの間に発生せずに接続点ｅ0との間に発生する確率もまた同程度と推測されるから、前記問題が発生するケーブルの割合は１〜１０％ほどとなり無視することはできない。
【００１１】図７の（Ｃ）は上述の問題の発生原因を説明する等価回路を示している。同図に示すように直流電圧印加時に発生する電圧降下ＥGは入力抵抗値ＲMと直列に挿入されることになる。この場合、直流電圧計１８で読む電圧Ｅ2はケーブル遮蔽端と大地間の電圧を測定しているものの、その値は防食尸絶縁不良抵抗ＲSの存在するｅ0と遮蔽端間の電圧よりＥGだけ小さい。このため、本来の値より測定電圧 Ｅ2が小さいだけ見かけの上ＲIを真値より高く算出する。本回路で正確にＲIを求めるためには数３に示すように分母に補正項ＲMＥGを加える必要がある。しかし、通常はＥGの値は判らないままに数２を用いて計算するのでプラスの誤差を発生する。
【００１２】
【数３】
【００１３】表１は、図７の（Ｃ）に示す回路における見かけのＲIの測定値をシミュレーション計算した結果である。前提条件としては、Ｅ＝５０Ｖ、ＲB＝５ＫΩ、ＩB＝１０ｍＡ、ｅ1の接地抵抗＝０．５Ω、ＥG＝５ｍＶ、ＲM＝５ＫΩ（ｅ2に落ちている）、ＲI＝１０００ＭΩ、ＲS＝１０ＭΩ以下（ｅ0に落ちている）として計算している。
【００１４】
【表１】
【００１５】ここで図８の（Ａ）に示すように、絶縁抵抗測定回路の接地側端ｅ2をｅ0に移すと、防食尸絶縁不良抵抗ＲSがｅ0に落ちている場合は誤差のほとんど無い測定ができる。しかし、ＲSがｅに落ちている場合はマイナスの誤差を発生するのでなお不都合となる。そこで、図６に示すように絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端を第１の接地点ｅ1（またはｅ0）から第２の接地点（ｅ2）に移す工夫がされたのである。図８の（Ｂ）はＲSがｅに落ち、かつＲMがｅ0に落ちている場合の等価回路を示している。図８の（Ｂ）によって正確にＲIを算出するには数４を使用する。
【００１６】
【数４】
【００１７】表２は、ＥGの値が判らないままに数２を使用して表１と同じ前提条件のもとに計算した図８の（Ｂ）の場合の見かけのＲIの測定値を示している。但し、ＲMはｅ0に落ち、ＲSはｅに落ちている。
【００１８】
【表２】
【００１９】図９、は表１と表２のデータをグラフにして明確にしたもので、表１は曲線
【００２０】前述のように、直流信号電圧印加時に第１の接地点ｅ1に発生する電圧降下ＥGに基づくケーブル絶縁抵抗測定誤差を避けるために、絶縁抵抗測定回路の接地を第２の接地点に接続するという本出願人による改良された技術を駆使してもなお誤差の発生は避けられなかった。この原因は、防食尸絶縁不良抵抗ＲSが第１の接地点ｅ1に発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域で発生しているためであることが判明した。しかし、防食尸絶縁不良がどこで発生しているかを活線下で調査することは不可能では無いが困難である。さらに、例えその発生位置が判ったとしてもＥGの影響を受けているか否かは判明しない。
【００２１】本発明の目的は、防食尸絶縁不良抵抗の発生領域の如何にかかわらず正確に絶縁尸絶縁抵抗測定を行うことができる活線下ケーブル絶縁測定装置および方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置は、第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求める演算手段と、を備えて構成されている。
【００２３】また、本発明の活線下ケーブル絶縁測定方法は、交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第１の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第２の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第３の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第４の測定段階と、を含み、前記第１、第２、第３及び第４の測定段階から得られた各標準偏差を比較し、前記第１または第２の接地点のうち標準偏差の少ないほうの接地点への接続を正規の絶縁抵抗測定法として採用することを特徴としている。
【００２４】また、本発明の第２の活線下ケーブル絶縁測定装置は、第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えて構成されている。
【００２５】また、本発明の第２の活線下ケーブル絶縁測定方法は、直流信号電源装置を動作せずに接地点切替手段を第１の接地点に接続し、絶縁抵抗測定回路により第１の雑音電圧を測定する第１の測定段階と、前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第１の直流信号電圧を測定する第２の測定段階と、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路により第２の雑音電圧を測定する第３の測定段階と、前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の直流信号電圧を測定する第４の測定段階と、前記測定された第１の直流信号電圧と第１の雑音電圧との差および第２の直流信号電圧と第２の雑音電圧との差を比較し、第１または第２の接地点のうち該差が小さい方の接地点に前記接地点切替手段を設定し、改めて前記直流電源装置から直流信号電圧を交流高圧母線に印加することにより絶縁抵抗を測定する段階と、を備えている。
【００２６】
【作用】本発明は、交流高圧母線に重畳印加される直流信号電圧により電力ケーブルの絶縁抵抗を活線下で測定するため、測定対象ケーブルの遮蔽端に接続した絶縁測定回路の接地側を、直流信号電源装置が設置されている場所の接地と、これより離隔して別に設けられた接地とに切替え接続して計２回の測定を行い、得られた測定値を比較して測定対象ケーブル毎に採用する絶縁抵抗値を決定する。この絶縁抵抗値の比較決定の装置及び方法として、測定値を構成した原サンプリング値の分散を求め、標準偏差の少ない方の接地方式により得られた絶縁抵抗値を採用する。また別の比較決定の装置および方法として、高圧系を経由せずに大地に直流信号電流を流し、その前後における測定値の差の小さいほうの接地方式により改めて正規に測定し、この結果得られた絶縁抵抗値を採用する。
【００２７】
【実施例】図１は本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置の一実施例を示し、図６と同一の構成は同一符号で示して説明を省略する。図１において、直流信号電源装置Ｓには開閉器４に代えて切替開閉器２１が接続されている。この切替開閉器２１は直流信号電源３の出力をＧＰＴ、ＧＴＲ等の高圧系統接地用機器２を通じて高圧母線１に送り出す場合のａ接点と、模擬系統絶縁抵抗２０を通じて模擬直流信号電流ＩB’を大地ｅ3に送り出す場合のｂ接点と、開放位置のｃ接点を有している。模擬系統絶縁抵抗２０の接地端は第２の接地点ｅ2に落とすと結果の判断に迷うことになるので、第１の接地点ｅ1および第２の接地点ｅ2から離隔し、それぞれの電界の影響を受けない第３の接地点ｅ3に落とすものとする。
【００２８】絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端は接地切替開閉器１９に接続されている。この接地切替開閉器１９は、接続点ｅ0に導く接点ａと、第２の接地点ｅ2に導く接点ｂを有している。この開閉器１９は安全のためにオーバラップ機構付きが好ましい。なお、ケーブルの遮蔽端と大地間の短絡用開閉器１３はその接地側を図１では接続点ｅ0に常時接続しているものの、絶縁抵抗測定回路Ｍの接地端側に接続しても良い。
【００２９】次に、原測定値の分散比較により絶縁測定値を決定する方法について説明する。この方法に使用される測定装置は、図１の模擬系統絶縁抵抗２０および第３の接地点ｅ3は不要である。しかし、測定値から標準偏差を求める必要上、絶縁抵抗測定回路Ｍには図示されていない計算機が接続されて該絶縁抵抗測定方法は自動化されており、以下に示す動作を実行する。まず、測定対象ケーブル８を選び、接地点切替開閉器１９を接点ａ側にに接続して絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を接続点ｅ0に接続して開閉器１３を開放する。なお、最初に接続点切替開閉器１９を接点ａに接続するか、または接点ｂに接続して開始するかは任意である。上述の状態において、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧を直流電圧計１８で測定する。この時、絶縁抵抗測定回路は相当な内部静電容量を有するから必ずある程度の時間を待って電圧を読み取る必要がある。この測定に使用される直流電圧計１８はデジタルマルチメータで、一定のサンプリング周期で所定の点数、例えば２０秒間に５０点の測定を行いそのデータをメモリに記憶する。そして測定データの平均値Ｅ01をＣＰＵ（中央処理装置）で計算して記憶し、さらに図２の（Ａ）または（Ｂ）の説明用等価回路に示すように、測定データ群の分散と標準偏差（標準偏差＝分散の平方根）を計算する。計算結果は代表として扱いやすい標準偏差だけでよいのでその値をσ01としてメモリに記憶する。
【００３０】次に、今までｃ接点の位置にあって開放されていた切替開閉器２１をａ接点側に投入して直流信号電圧Ｅを低抵抗５および接地用機器２を介して高圧母線１に印加する。再び、所要の時間を待ってから直流電圧計１８により入力抵抗１７の両端に発生する電圧のサンプリング測定を行い、図３の（Ａ）または（Ｂ）の説明用等価回路に示すように、その平均値Ｅ11の他に標準偏差σ11をＣＰＵで計算して記憶する。次いで、切替開閉器２１をｃ接点に切替えて直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じて遮蔽端を大地に短絡する。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明のままで、図２の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ01の測定と、図３R>３の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ11の測定を終了する。なお、図２の（Ａ）および図３の（Ａ）は防食尸絶縁不良抵抗が第１の接地点に発生する電圧降下ＥGの影響を受ける領域で発生している場合を、図２の（Ｂ）および図３の（Ｂ）は防食尸絶縁不良抵抗が大地ｅとの間で発生している場合を示している。
【００３１】開閉器１３を閉じた状態で高圧系統全体の直流充電電圧の放電に要する時間を待って、接地点切替開閉器１９を接点ｂ側に切替えて絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を第２の接地点ｅ2に接続してから開閉器１３を開放する。上述した操作を繰り返すことにより雑音電圧Ｅ02、その時の標準偏差σ02、そして直流信号電圧印加時の測定電圧Ｅ12、その時の標準偏差σ12を求める。測定の終了後は直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。このようにして図２の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ02の測定と図３の（Ａ）または（Ｂ）に示すσ12の測定が終了する。
【００３２】上述のように測定対象ケーブル毎に絶縁抵抗測定回路Ｍの接地側端を直流信号電源装置Ｓが接続されている第１の接地点ｅ1およびこれより離隔した第２の接地点ｅ2とに切替えて２回の測定を行い、その結果として２通りの電圧測定値、即ちＥ01、Ｅ11及びＥ02、Ｅ12と、２通りの標準偏差値、即ちσ01とσ11およびσ02とσ12が得られる。ここで、標準偏差値σ01とσ02同志、σ11とσ12同志、またはσ01とσ11の平均値とσ02とσ12の平均値同志を比較し、小さい値が得られた方の絶縁抵抗測定回路Ｍの接地方式から得られた電圧測定値によって計算された絶縁抵抗値ＲIを真値として採用する。
【００３３】上記標準偏差値の比較は、３通りが得られ、その結果は同一の絶縁抵抗測定回路接地方式を示す筈であるが、比較結果が異なる場合は直流信号電圧印加時の標準偏差に重み付けして判断される。その理由はσ11とσ12の比較の場合は雑音電圧として２種類含まれるからである。この雑音電圧の１つは直流信号電圧印時にのみ発生するＥGであり、他の１つは図２及び図３上に（ＥG）として表したものである。この（ＥG）は直流信号電圧の印加の有無とは無関係に常時第１の接地点ｅ1と大地ｅまたはｅ2との間に発生しているもので、図ではｅ1とｅ0の間ではなくてその外にあるように示されているが、実際にはｅ1とｅ0の間の抵抗６を起源としていると考えられる。即ち、（ＥG）は直流信号電源３とは別の雑音直流電源があって、常時抵抗６に雑音電流を流している結果発生するもので、安定に発生している限りその絶対値の大小は測定誤差の構成要因にならないが、変動している場合は問題となり、時としてはその変動幅はＥG以上になる。このため、第１の接地点ｅ1に働く電圧降下として実質的にＥG＋（ＥG）が働く。この（ＥG）の影響は、防食尸絶縁不良抵抗ＲSがｅ0に落ちている時は入力抵抗ＲMをｅ0に落とせば受けることはなく（図２の（Ａ）および図３の（Ａ）の場合）、またＲSが大地ｅに落ちているときはＲMを第２の接地点ｅ2に落とせば少なく押さえられる（図２の（Ｂ）および図３の（Ｂ）の場合）。前者の場合はσ01＜σ02またはσ11＜σ12であり、後者の場合はσ01＞σ02またはσ11＞σ12である。
【００３４】上述の方法に従って測定された実験例を表３に示す。この実験では同一の６ＫＶ変電所で入力抵抗値ＲM＝１００ＫΩにおいて測定されている。この変電所においてはＥGが５ｍＶ程度であるのに対し、（ＥG）が１００〜２００ｍＶと極めて大きく常時変動しているのが特徴である。表３において、Ｆ（フィーダ）１およびＦ３はともに防食尸絶縁抵抗がかなり高いので雑音電圧の影響は受け難いケーブルであるが、それでもＲMをｅ2に落として測定した方がσが小さく、測定結果は第２の接地点に接続した方式が採用される。模擬絶縁抵抗を備えたＦ１９ではＲMの接地場所の違いは歴然としており、この接地方式を誤ると１０００ＭΩのＲIを∞または１８５ＭΩと判断することになる。
【００３５】
【表３】
【００３６】次に、図１に示す装置を使用して絶縁抵抗値を決定する別の方法について説明する。この方法では、模擬系統絶縁抵抗２０、第３の接地点ｅ3を使用する代わりに、絶縁抵抗測定方法は前述のように自動化する必要はない。この方法は、正規に直流信号電圧を印加して本測定を行う前に防食尸絶縁不良抵抗ＲSの発生位置を判断するための測定を２回行って絶縁抵抗測定回路の接地方式を決定し、決定された接地方式のもとで正規に直流信号電圧を印加してさらに１回測定し、得られた絶縁抵抗値ＲIを真値として採用するものである。この方法を図１および図４と５を参照して以下に説明する。
【００３７】まず、測定対象ケーブル８を選び、接地点切替開閉器１９を接点ａ側にに接続して絶縁抵抗測定回路Ｍの接地を接続点ｅ0に接続して開閉器１３を開放する。なお、最初に接続点切替開閉器１９を接点ａに接続するか、または接点ｂに接続して開始するかは任意である。上述の状態において、入力抵抗１７の両端に発生する雑音電圧Ｅ01を直流電圧計１８で測定する。この時、絶縁抵抗測定回路は相当な内部静電容量を有するから必ずある程度の時間を待って電圧を読み取る必要がある。次に、今までｃ接点に接続されて開放状態にあった切替開閉器２１をｂ接点側へ投入して直流信号電圧Ｅを模擬系統絶縁抵抗２０に印加する。模擬系統絶縁抵抗の値をＲB’としてＥをＲB’で割った値を最大とする電流ＩB’が第３の接地点ｅ3と第１の接地点ｅ1を通じて接続点ｅ0に還流し、ｅ1とｅ0との間に電圧降下ＥG′を発生する。ここで入力抵抗１７の両端の電圧が変化するので、所要の時間を待って直流電圧計１８でその電圧を読み、その値をＥ11として記録する。次に、直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明の状態で図４の（Ａ）または図４の（Ｂ）に示す Ｅ01の測定と図５の（Ａ）または図５の（Ｂ）に示すＥ11の測定を終了する。
【００３８】次に、接地点切替開閉器２１をｂ接点側に切替え、絶縁抵抗測定回路の接地側を第２の接地点ｅ2に接続して開閉器１３を開く。上述の操作を行って、雑音電圧Ｅ02、直流信号電圧印加時の測定電圧Ｅ12を求める。次に、直流信号電圧Ｅの印加を停止し、開閉器１３を閉じる。この測定により防食尸絶縁不良抵抗の存在位置は不明の状態で図４の（Ａ）または図４の（Ｂ）に示すＥ02の測定と図５の（Ａ）または図５の（Ｂ）に示すＥ12の測定を終了する。
【００３９】ここで、（Ｅ11−Ｅ01）および（Ｅ12−Ｅ02）を求める。この差電圧の小さい方の絶縁抵抗測定回路接地方式が好ましいものであるから、この接地方式に限定、即ち接地点切替開閉器１９の接点をａかｂのいずれかに決定する。次に、決定された接地方式で改めて雑音電圧、および切替開閉器２１をａ接点側に投入して直流信号電圧Ｅを正規に高圧母線１に印加した時の測定電圧を得て絶縁抵抗値ＲIを得る。このため、合計で３回の直流電圧印加と電圧測定操作が必要になる。上記差電圧が等しい場合は、防食尸絶縁不良抵抗Ｒsの発生点がｅとｅ0の中間位置に存在していることになり、絶縁抵抗測定回路の接地方式はいずれでも差し支えない。
【００４０】前記模擬系統絶縁抵抗の値ＲB’は５ＫΩ〜５０ＫΩ程度の値を選び、ＩB’として１０〜１００ｍＡ程度が確保されるように設定する。場合によっては第３の接地点ｅ3の接地抵抗そのものがＲB’となることがある。結果的には、数十ｍＶの電圧降下ＥG’が得られれば上述の接地方式の決定に十分な感度が得られる。なお、図４および図５では第１の接地点ｅ1と大地ｅまたは第２の接地点ｅ2の間に発生している、直流信号電圧Ｅの印加の有無とは無関係な雑音電圧（ＥG）は無視されて示されていない。これはその値が一定であれば（Ｅ11−Ｅ01）および（Ｅ12−Ｅ02）の計算でその影響は消去されるからである。ＥG’が加わることによる影響はＲSがｅ0に落ちている時はＲMをｅ0に落とせば入らず、ＲSがｅに落ちている場合はＲMをｅ2に落とせば入り方が少ない。図４の（Ａ）および図５の（Ａ）が前者の場合を示し（Ｅ11−Ｅ01）＜（Ｅ12−Ｅ02）であり、図４の（Ｂ）および図５の（Ｂ）は後者の場合を示し（Ｅ11−Ｅ01）＞（Ｅ12−Ｅ02）である。
【００４１】上述の方法によって測定した実験例を表４に示す。この実験例では大地に流した電流は約２５ｍＡである。表４に示されるように、防食尸絶縁抵抗ＲSの接地場所と絶縁抵抗測定回路の接地場所が一致している場合は、直流信号電流通電の前後におけるケーブル遮蔽端電圧測定値の差は極小であり、一致してない場合とはっきり弁別できる。参考までに同時に測定した標準偏差も同様な傾向を示していることが判る。
【００４２】
【表４】
【００４３】上述の方法は第３の接地点と、少なくとも３回の測定を要する等の欠点があるが、自動測定機構は必要でないし、原理的には先に述べた標準偏差による方法よりも防食尸絶縁不良抵抗の存在箇所を判定するにはすぐれている。故に、既述の二つの比較決定方法を敢えて行ってもしも相反する結果が得られたなら、後述の方法で得られた結果に従えば良い。普通は自動測定方式採用なら前者の方法を手動測定方式採用なら後者の方法を採用する。
【００４４】
【効果】本発明は、防食尸絶縁不良の存在箇所と、絶縁抵抗測定回路の接地点との位置関係により、真の絶縁抵抗値より高い値或いは低い値を得て誤判断のもとにケーブルの処置を決定するような事がなくなり、電力ケーブルの活線下劣化監視技術の信頼性向上および多重接地系統のように大地に大きい直流信号電流を流さざるを得ない高圧系統に連なるケーブルの監視に資するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活線下ケーブル絶縁測定装置の一実施例を示す測定回路図である。
【図２】本発明の絶縁抵抗値の測定を、標準偏差を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を高圧母線に印加してない場合の図である。
【図３】本発明の絶縁抵抗値の測定を、標準偏差を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を高圧母線に印加した場合の図である。
【図４】本発明の絶縁抵抗値の測定を、第３の接地点を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を印加してない場合の図である。
【図５】本発明の絶縁抵抗値の測定を、第３の接地点を利用して求める方式について説明するための等価回路図であって、直流信号電圧を第３の接地点に対して印加した場合の図である。
【図６】従来の活線下ケーブル絶縁電圧測定装置を示す図である。
【図７】図６の装置を使用して絶縁抵抗測定を行う従来の漏洩電流法を説明する等価回路図である。
【図８】図６の装置を使用することにより測定誤差の発生を説明する等価回路図である。
【図９】表１と表２をグラフ化した図である。
【符号の説明】
１ 高圧母線
８ 測定対象ケーブル
９ 絶縁尸絶縁不良抵抗
１１ 防食尸絶縁不良抵抗
１９ 接地点切替開閉器
２０ 模擬系統絶縁抵抗
２１ 切替開閉器
Ｓ 直流信号電源装置
Ｍ 絶縁抵抗測定回路
ｅ1 第１の接地点
ｅ2 第２の接地点
ｅ3 第３の接地点
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求める演算手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置。
【請求項２】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求めて記憶する演算手段とを備えた活線下ケーブル絶縁抵抗測定装置を使用して前記測定対象ケーブルの絶縁抵抗を測定する方法であって、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第１の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第２の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第３の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第４の測定段階と、を含み前記第１、第２、第３及び第４の測定段階から得られた各標準偏差を比較し、前記第１または第２の接地点のうち標準偏差の少ないほうの接地点への接続を正規の絶縁抵抗測定として採用することを特徴とする活線下ケーブル絶縁測定方法。
【請求項３】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置。
【請求項４】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置を使用して前記測定対象ケーブルの絶縁抵抗を測定する方法であって、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路により第１の雑音電圧を測定する第１の測定段階と、前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第１の直流信号電圧を測定する第２の測定段階と、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続した状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の雑音電圧を測定する第３の測定段階と、前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の直流信号電圧を測定する第４の測定段階と、前記測定された第１の直流信号電圧と第１の雑音電圧との差および第２の直流信号電圧と第２の雑音電圧との差を比較し、第１または第２の接地点のうち該差が小さい方の接地点に前記接地点切替手段を設定し、改めて前記直流電源装置から直流信号電圧を交流高圧母線に印加することにより絶縁抵抗を測定する段階と、を含む活線下ケーブル絶縁測定方法。
【請求項１】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求める演算手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置。
【請求項２】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記絶縁抵抗測定回路から得られるサンプリング測定値の分散を求め、標準偏差を求めて記憶する演算手段とを備えた活線下ケーブル絶縁抵抗測定装置を使用して前記測定対象ケーブルの絶縁抵抗を測定する方法であって、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第１の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第２の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第３の測定段階と、前記交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加しかつ前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路から測定サンプリング値を得て、前記演算手段により該サンプリング値の分散および標準偏差を演算して記憶する第４の測定段階と、を含み前記第１、第２、第３及び第４の測定段階から得られた各標準偏差を比較し、前記第１または第２の接地点のうち標準偏差の少ないほうの接地点への接続を正規の絶縁抵抗測定として採用することを特徴とする活線下ケーブル絶縁測定方法。
【請求項３】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置。
【請求項４】 第１の接地点を有して交流高圧母線に直流信号電圧を重畳印加する直流信号電源装置と、一端が測定対象ケーブルの遮蔽に接続されて該ケーブルの絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定回路と、前記絶縁抵抗測定回路の他端の接続を、前記第１の接地点と該第１の接地点の電圧降下による地中電界の影響を受けない程度に離隔した第２の接地点とのいずれかに選択する接地点切替手段と、前記第１および第２の接地点からの電界の影響を受けない第３の接地点へ前記直流信号電源装置から直流電流を送り出す電流供給手段と、を備えてなる活線下ケーブル絶縁測定装置を使用して前記測定対象ケーブルの絶縁抵抗を測定する方法であって、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、前記絶縁抵抗測定回路により第１の雑音電圧を測定する第１の測定段階と、前記接地点切替手段を第１の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第１の直流信号電圧を測定する第２の測定段階と、前記直流信号電源装置を動作せずに前記接地点切替手段を第２の接地点に接続した状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の雑音電圧を測定する第３の測定段階と、前記接地点切替手段を第２の接地点に接続し、かつ前記直流電源装置から第３の接地点に直流電流を供給する状態において、前記絶縁抵抗測定回路により第２の直流信号電圧を測定する第４の測定段階と、前記測定された第１の直流信号電圧と第１の雑音電圧との差および第２の直流信号電圧と第２の雑音電圧との差を比較し、第１または第２の接地点のうち該差が小さい方の接地点に前記接地点切替手段を設定し、改めて前記直流電源装置から直流信号電圧を交流高圧母線に印加することにより絶縁抵抗を測定する段階と、を含む活線下ケーブル絶縁測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図７】
【図９】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図５】
【図７】
【図９】
【図８】
【特許番号】第２７６０９０５号
【登録日】平成１０年（１９９８）３月２０日
【発行日】平成１０年（１９９８）６月４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３８７７０
【出願日】平成３年（１９９１）３月５日
【公開番号】特開平４−２７６５６６
【公開日】平成４年（１９９２）１０月１日
【審査請求日】平成７年（１９９５）７月１０日
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【参考文献】
【文献】特開 平４−２０４１６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１８４２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−３６５６７（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１０年（１９９８）３月２０日
【発行日】平成１０年（１９９８）６月４日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）３月５日
【公開番号】特開平４−２７６５６６
【公開日】平成４年（１９９２）１０月１日
【審査請求日】平成７年（１９９５）７月１０日
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【参考文献】
【文献】特開 平４−２０４１６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１８４２６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−３６５６７（ＪＰ，Ａ）
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