JP2000292476A - Power cable deterioration diagnosis method - Google Patents
Power cable deterioration diagnosis methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号の検出感度を実用的なレベルで維持しつ
つ劣化診断に要するトータルコストを大幅に減らすこ
と。
【解決手段】 電源1,2から周波数f1を持つ第1の
電圧V1と、周波数f2を持つ第2の電圧V2(但しV
1≧V2とする)を重畳印加し、電力ケーブル4の絶縁
体中に流れる電流に含まれる周波数成分f1の容量性成
分を除去することで得られる損失電流成分を測定する。
そして、その電流成分及びその中に含まれる周波数成分
を調べ、周波数f1,f2の成分及びそれらの第3高調
波成分以外の周波数成分により電力ケーブル4の劣化診
断を行う。上記測定に際し、測定時の印加電圧として、
全電圧の瞬時ピーク値が10kVよりも低く、かつ、第
1の電圧成分を印加することによる絶縁体の平均ストレ
スが、実効値で0.1kV/mmよりは高い値を有する
第1、第2の電圧成分の重畳波形を用いる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To significantly reduce the total cost required for deterioration diagnosis while maintaining signal detection sensitivity at a practical level. SOLUTION: A first voltage V1 having a frequency f1 and a second voltage V2 having a frequency f2 (where V is
1 ≧ V2) is superimposed, and a loss current component obtained by removing a capacitive component of the frequency component f1 included in the current flowing through the insulator of the power cable 4 is measured.
Then, the current component and the frequency components contained therein are examined, and the deterioration diagnosis of the power cable 4 is performed based on the components of the frequencies f1 and f2 and the frequency components other than the third harmonic component. In the above measurement, as the applied voltage at the time of measurement,
First and second instantaneous peak values of the total voltage are lower than 10 kV and the average stress of the insulator by applying the first voltage component is higher than 0.1 kV / mm in effective value. Is used.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水トリー劣化した
電力ケーブルの劣化診断方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for diagnosing deterioration of a power cable having deteriorated water tree.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より交流電圧を印加して行う種々の
非活線化診断技術が提案されている。しかし、従来から
提案されているいずれの技術も、診断対象ケーブルが使
用される対地電圧における測定を行うものであった。こ
れらの従来技術では、交流電圧印加のために試験用変圧
器を使用して、電圧印加を行うのが通例であった。2. Description of the Related Art Conventionally, various non-live-line diagnostic techniques performed by applying an AC voltage have been proposed. However, any of the conventionally proposed technologies measure at a ground voltage at which the cable to be diagnosed is used. In these conventional techniques, it is customary to apply a voltage using a test transformer for applying an AC voltage.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】対地電圧は、例えば3
3kV線路の場合は19.1kV、66kV線路の場合
は、38.1kVであるため、このような電圧を実線路
に布設されたケーブルに印加するためには、大容量のト
ランスが必要となる。このようなトランスは発生電圧が
それほど高いものではないにもかかわらず、印加対象線
路の静電容量が大きいために、設備重量が非常に大きく
なってしまう問題点がある。例えば、線路の静電容量が
2.5μFの線路に19.1kVの印加が可能な20k
Vトランスを設計してみると、総重量が5tを越えてし
まう。The ground voltage is, for example, 3
Since it is 19.1 kV in the case of the 3 kV line and 38.1 kV in the case of the 66 kV line, a large-capacity transformer is required to apply such a voltage to the cable laid on the actual line. Such a transformer has a problem in that the equipment weight becomes very large because the applied line has a large capacitance, though the generated voltage is not so high. For example, 20 k capable of applying 19.1 kV to a line whose capacitance is 2.5 μF.
When designing a V transformer, the total weight exceeds 5t.
【0004】一般に電力ケーブル線路は過密な都市部の
地下に建設されるケースが多いため、こういつた大型設
備を試験のために持ち込むのは極めて困難なケースも存
在する。また、これら地下送電線にケーブルが使われる
場合、ケーブルの終端接続部はガス絶縁開閉器(GI
S)に直結された構造のものがよく用いられる。これは
高圧部分が絶縁性に優れる六弗化硫黄(SF6)ガス絶
縁されたケース内に収納される。このため、ビルの地下
などに設置された変電所の室内には、通常高圧露出部が
存在せず、絶縁離隔距離を考えずに機器を設置すること
ができ、変電所自身を小さくすることが可能になつてい
る。[0004] Generally, power cable lines are often constructed underground in an overcrowded urban area, so it is extremely difficult to bring such large-sized equipment for testing. Also, when cables are used for these underground transmission lines, the terminal connection of the cables should be a gas insulated switch (GI).
A structure directly connected to S) is often used. This is housed in a case where the high-pressure portion is insulated with sulfur hexafluoride (SF6) gas, which has excellent insulation properties. For this reason, there is usually no high-voltage exposed area in the substation room installed under the building, etc., and equipment can be installed without considering the insulation separation distance, and the substation itself can be made smaller. It is possible.
【0005】しかし、このことが逆に、ケーブル線路の
劣化診断のために電圧を外部から印加することを妨げて
いるのも事実である。高圧露出部がないために、ケーブ
ルの終端接続部に電圧を印加しようとする場合、GIS
内部のSF6ガスを一旦回収し、試験用の電圧印加用ア
ダプタを取付て再びSF6ガスを充填して測定を行い、
試験終了後には改めてガス回収を行つて電圧印加用アダ
プタを取り外し、GISを復帰する、という、極めて煩
雑な手続きを要する。これは単に時間のみならずコスト
もかかるものである。一般的に、劣化診断を1回行うの
に百万円程度の費用が必要であるが、GISの前記ガス
処理にもほぼ同等の金額を要する。すなわち、本来の測
定に要する費用と同額の付帯費用が発生してしまうため
に、経済性か極めて悪いという事態を生んでいる。However, on the contrary, it is a fact that the voltage is prevented from being applied from outside for the purpose of diagnosing the deterioration of the cable line. If voltage is to be applied to the end connection of the cable because there is no high voltage exposed part, GIS
Once the internal SF6 gas is recovered, a voltage applying adapter for testing is attached, SF6 gas is filled again, and measurement is performed.
After the test is completed, an extremely complicated procedure of collecting the gas again, removing the voltage application adapter, and restoring the GIS is required. This is costly as well as time-consuming. Generally, a cost of about one million yen is required to perform the degradation diagnosis once, but the gas processing of the GIS requires substantially the same amount. In other words, an incidental cost equal to the cost required for the original measurement is generated, resulting in a situation in which economic efficiency is extremely low.
【0006】以上の問題を解決するには、測定時にケー
ブルに印加する電圧を低くすればよい。これにより、ト
ランスの容量を小さくでき、トランスの小型化を達成す
ることができる。しかしながら、測定電圧を低くするこ
とで得られる劣化信号は小さくなるため、信号検出感度
が悪化する問題点があった。以上のように、従来技術に
おいては、試験用変圧器が大型となり、都市内での使用
が不自由でその運用に莫大なコストがかかること及び、
GIS線路に電圧を印加するため必要なガス処理のコス
トがかかることが問題であった。これを、測定電圧の低
電圧化によって設備を小型化すると劣化信号の検出感度
が悪くなり、実用性を失ってしまう。In order to solve the above problems, the voltage applied to the cable at the time of measurement may be reduced. Thus, the capacity of the transformer can be reduced, and the size of the transformer can be reduced. However, since the degradation signal obtained by lowering the measurement voltage becomes smaller, there is a problem that the signal detection sensitivity is deteriorated. As described above, in the prior art, the test transformer becomes large, it is inconvenient to use it in a city, and it takes enormous cost to operate it.
The problem is that the cost of gas treatment required for applying a voltage to the GIS line is high. If the size of the equipment is reduced by lowering the measurement voltage, the detection sensitivity of the deteriorated signal is deteriorated, and the practicality is lost.
【0007】本発明は上記した事情を考慮してなされた
ものであって、その目的とするところは、信号の検出感
度を実用的なレベルで維持しつつ上記問題点を除去し
て、劣化診断に要するトータルコストを大幅に減らすこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems while maintaining signal detection sensitivity at a practical level, and to perform deterioration diagnosis. To significantly reduce the total cost of
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】試験に要するトータルコ
ストを低減させるためには、やはり測定電圧を大幅に低
減して設備を小型軽量化することが基本にあることは変
わりない。そして、GIS終端線路において、ガス処理
なしに電圧を印加する方法を実現することが必要であ
る。このために種々検討した結果、いわゆるメガー測定
等の際に用いられる接地端子と呼ばれる端子がケーブル
終端部の導体引き出し棒からGISのガスケース外部に
取り付けられているが、これを使うことでガス処理を行
わずにスイッチ操作のみでケーブル導体への電圧印加部
分として利用することが可能であることがわかった。In order to reduce the total cost required for the test, it is still essential to greatly reduce the measurement voltage and to reduce the size and weight of the equipment. Then, it is necessary to realize a method of applying a voltage without gas processing in the GIS terminal line. As a result of various studies for this purpose, a terminal called a ground terminal used for so-called megger measurement, etc., was attached to the outside of the GIS gas case from the conductor lead-out rod at the end of the cable. It was found that it was possible to use it as a voltage application part to the cable conductor only by operating the switch without performing the above operation.
【0009】この部分の絶縁性能は直流電圧で概ね10
kV以下であることが調査により明らかとなった。従っ
て、この接地端子を利用して電圧印加を行う場合、これ
よりも低い電圧であれば可能であることがわかる。この
電圧値は、22kVケーブルの対地運転電圧である1
2.7kVよりも低いため、このような電圧で劣化診断
を有効に行うには、どのような診断法でも適用可能であ
るというわけではない。測定電圧が低いということは、
劣化信号の検出感度が低くなることにつながるが、これ
はノイズレベルが劣化信号に対して相対的に大きくなる
ことにより生じる現象である。[0009] The insulation performance of this part is approximately 10 DC voltage.
The investigation revealed that the voltage was kV or less. Therefore, it is understood that when a voltage is applied using this ground terminal, a voltage lower than this can be applied. This voltage value is 1 which is the ground operation voltage of the 22 kV cable.
Since it is lower than 2.7 kV, not all diagnostic methods can be applied to effectively perform the deterioration diagnosis at such a voltage. Low measurement voltage means that
This leads to lower detection sensitivity of the deteriorated signal, which is a phenomenon that occurs when the noise level becomes relatively higher than the deteriorated signal.
【0010】交流電圧による劣化診断法で問題となるノ
イズは、直流性ノイズ、印加電圧と同じ周波数成分のノ
イズ及び印加電圧の周波数の奇数次高調波ノイズ、特に
第3高調波ノイズである。たいていの劣化診断法におい
ては、劣化信号は直流、印加電圧と同じ周波数帯、印加
電圧の奇数次高調波帯に現れるのが通例であるため、測
定電圧を低下させると劣化信号がノイズに埋もれてしま
い、有効な診断ができなくなる場合が多い。しかし、劣
化した電力ケーブルに、周波数f1を持つ第1の電圧V
1と、周波数f2を持つ第2の電圧V2(但しV1≧V
2とする)を重畳印加し、電力ケーブルの絶縁体中に流
れる電流に含まれる周波数成分f1の容量性成分を除去
することで得られる損失電流成分を測定すると、その中
に上記周波数f1,f2の成分及びそれらの第3高調波
成分以外の周波数成分、例えば、f2+2×f1又は|
f2−2×f1|の周波数成分があらわれてくることが
明らかとなった。[0010] The noises which are problematic in the deterioration diagnosis method using the AC voltage include DC noise, noise having the same frequency component as the applied voltage, and odd harmonic noise of the frequency of the applied voltage, particularly third harmonic noise. In most degradation diagnosis methods, the degradation signal usually appears in the direct current, the same frequency band as the applied voltage, and the odd harmonic band of the applied voltage.Therefore, when the measurement voltage is reduced, the degradation signal is buried in noise. In many cases, an effective diagnosis cannot be made. However, the first voltage V having the frequency f1 is applied to the deteriorated power cable.
1 and a second voltage V2 having a frequency f2 (where V1 ≧ V
2) is superimposed, and the loss current component obtained by removing the capacitive component of the frequency component f1 included in the current flowing through the insulator of the power cable is measured. And other frequency components other than the third harmonic component thereof, for example, f2 + 2 × f1 or |
It became clear that a frequency component of f2-2 × f1 | appeared.
【0011】従って、これらの周波数成分の両方が入力
信号の第3高調波にならないように周波数f1,f2を
選択し、これらを劣化信号として取り出すことができれ
ば、電源の第3高調波ノイズの影響を受けずに感度良く
正確に劣化診断が可能となる。例えば、ケーブルへの印
加電圧として交流電圧成分として周波数fを持つ第1の
電圧と、第1の電圧よりも低い電圧値である交流電圧成
分として周波数2fを持つ第2の電圧を重畳印加し、ケ
ーブルから流れる全充電電流から第1の電圧の交流量圧
成分に対して90°進み成分である周波数fなる容量性
電流成分を除去して得られる損失電流を観測すると、劣
化信号として4fなる周波数成分を持つ信号の得られ
る。Therefore, if the frequencies f1 and f2 are selected so that both of these frequency components do not become the third harmonic of the input signal, and these can be taken out as a degraded signal, the influence of the third harmonic noise of the power supply can be obtained. Deterioration diagnosis can be performed with good sensitivity and high accuracy without receiving the noise. For example, a first voltage having a frequency f as an AC voltage component as an applied voltage to the cable and a second voltage having a frequency 2f as an AC voltage component having a voltage value lower than the first voltage are superimposed and applied, Observing a loss current obtained by removing a capacitive current component having a frequency f, which is a component that is 90 ° ahead of the AC voltage and pressure component of the first voltage, from the total charging current flowing from the cable, a frequency of 4f is obtained as a deterioration signal. A signal with components is obtained.
【0012】この方法であれば、4fなる周波数成分は
ケーブルに印加した2つの周波数成分いずれに対しても
偶数次の高調波となるため、元々ノイズレベルの低い領
域に劣化信号を発生させることが可能となり、信号レベ
ルが小さくなっても必要な検出感度を確保できることが
わかった。但し、この場合でもいくらでも電圧を低下さ
せて良いわけではなく、必要最低限のレベルは存在す
る。種々実験を行った結果、線路状況にもよるが、概ね
実効値で0.1kV/mm以上の電界を与えれば最低限
有効な測定を行えることが明らかになった。According to this method, since the frequency component of 4f becomes an even-order harmonic with respect to any of the two frequency components applied to the cable, a deteriorated signal can be generated in a region where the noise level is originally low. It became clear that the required detection sensitivity could be secured even if the signal level became low. However, even in this case, the voltage may not be reduced as much as possible, and a minimum level is required. As a result of various experiments, it has been clarified that the minimum effective measurement can be performed by applying an electric field having an effective value of 0.1 kV / mm or more, depending on the line condition.
【0013】以上のようにすれば、測定電圧を低下させ
て試験用変圧器の設備規模を小型化してこの取り扱いを
容易にし、運用コストの低減を図ることができる。ま
た、測定電圧を低下させることができるため、GIS接
地端子からの電圧印加が可能となり、GIS部における
ガス処理を省略してこれに要するコストを削減すること
ができる。同時に劣化診断測定として上述した方法を採
用することで測定電圧の低減による感度低下を防止する
ことができ、低コストで一定レベルの精度が得られる劣
化診断方法を得ることが可能となった。With the above arrangement, the measuring voltage can be reduced, the equipment scale of the test transformer can be reduced, the handling thereof can be facilitated, and the operating cost can be reduced. Further, since the measurement voltage can be reduced, it is possible to apply a voltage from the GIS ground terminal, and it is possible to omit the gas treatment in the GIS part and reduce the cost required for this. At the same time, by adopting the above-described method as the deterioration diagnosis measurement, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to a decrease in the measurement voltage, and to obtain a deterioration diagnosis method capable of obtaining a certain level of accuracy at low cost.
【0014】また、第2高調波電圧を基本波に重畳させ
る場合のタイミング、すなわち重畳位相を変化させると
それに伴って第4高調波電流にも変化が起き、この電流
成分の大きさの変化の大小を測定することによってケー
ブルの劣化程度を診断することができる。さらに、ケー
ブルの劣化程度と発生する第4高調波電流との関係を検
討した結果、第3高調波成分の場合と同様に、第2の電
圧V2の第1の電圧V1に対する重畳位相と、発生する
第4高調波成分の第1の電圧に対する重畳位相の関係が
電力ケーブルの劣化程度に応じて変化するので、この関
係を利用して劣化程度を診断することができる。したが
って、これらの関係を利用しても、前記と同様、測定電
圧を低下させて運用コストの低減を図ることができる。Further, when the timing when the second harmonic voltage is superimposed on the fundamental wave, that is, when the superimposed phase is changed, the fourth harmonic current also changes accordingly, and the change of the magnitude of the current component changes. By measuring the magnitude, the degree of deterioration of the cable can be diagnosed. Further, as a result of examining the relationship between the degree of deterioration of the cable and the generated fourth harmonic current, the superimposed phase of the second voltage V2 with respect to the first voltage V1 and the generated Since the relationship of the superposed phase of the fourth harmonic component to the first voltage changes according to the degree of deterioration of the power cable, the degree of deterioration can be diagnosed using this relation. Therefore, even if these relationships are used, the operating voltage can be reduced by lowering the measured voltage as in the above case.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】ケーブル絶縁体が劣化すると電圧
−電流特性に非線形性が現れてくるが、その特性をテー
ラー展開近似により表すと、通常のオームの法則に従う
電圧と電流が比例する項に加えて、電圧の3乗に比例し
た電流成分が発生することが実験的に確認された。この
ように特性を表すことができる非線形系に、周波数f1
及びf2の2つの周波数を持つ入力信号を与えると、前
記したように、発生する周波数成分として、f1、f2
(入力周波数)、3×f1、3×f2(入力周波数の第
3高調波)の他に、f2+2×f1、|f2−2×f1
|、f1+2×f2、|f1−2×f2|なる周波数成
分が出力されることが、理論的計算によって明らかにな
った。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS When the cable insulator deteriorates, nonlinearity appears in the voltage-current characteristics. When the characteristics are expressed by the Taylor expansion approximation, the voltage and the current are proportional to the normal Ohm's law. In addition, it has been experimentally confirmed that a current component proportional to the cube of the voltage is generated. The nonlinear system capable of expressing the characteristics as described above includes the frequency f1
When an input signal having two frequencies of f1 and f2 is given, f1 and f2 are generated as frequency components as described above.
(Input frequency) In addition to 3 × f1, 3 × f2 (the third harmonic of the input frequency), f2 + 2 × f1, | f2-2 × f1
|, F1 + 2 * f2 and | f1-2 * f2 | are output by theoretical calculations.
【0016】ここで、周波数f1の電圧値をV1、周波
数f2の電圧値をV2とし、V2≦V1なる関係が成り
立つ場合には、入力周波数及びそれらの第3高調波以外
では、f2+2×f1及び|f2−2×f1|の2つの
周波数成分が大きく出力されることが見いだされた。従
って、これらの周波数成分の両方が入力信号の第3高調
波にならないように周波数f1,f2を選択し、これら
を劣化信号として取り出すことができれば、電源高調波
の影響を受けずに感度良く正確に劣化診断が可能とな
る。例えば、f1=50Hz、f2=70Hzとする
と、前記2つの周波数成分は30Hz、170Hzとな
り、周波数f1、f2の第3高調波である50×3=1
50Hz、70×3=210Hzのいずれでもないこと
がわかる。Here, when the voltage value of the frequency f1 is V1 and the voltage value of the frequency f2 is V2, and the relationship of V2 ≦ V1 holds, except for the input frequency and their third harmonics, f2 + 2 × f1 and It has been found that two frequency components | f2-2 × f1 | are output largely. Therefore, if the frequencies f1 and f2 are selected so that both of these frequency components do not become the third harmonic of the input signal, and if these can be extracted as a deteriorated signal, accurate and accurate without being affected by power supply harmonics This makes it possible to diagnose deterioration. For example, if f1 = 50 Hz and f2 = 70 Hz, the two frequency components are 30 Hz and 170 Hz, and 50 × 3 = 1 which is the third harmonic of the frequencies f1 and f2.
It can be seen that neither 50 Hz nor 70 × 3 = 210 Hz.
【0017】このような周波数成分を観測するために
は、通常の損失電流測定と同様に、ケーブル絶縁体中に
流れる電流に含まれる容量性成分を除去することが必要
である。このためには、例えば次のような操作を行う。 (1)電力ケーブルに、周波数f1を持つ第1の電圧V
1を印加した後に電力ケーブルの絶縁体中に流れる電流
に含まれる周波数f1の容量成分を除去することで得ら
れる損失電流成分を測定し、その電流波形及びその中に
含まれる周波数成分を調べ、次いで、前記第1の電圧を
同じに保ったままで、周波数f2を持つ第2の電圧V2
(但しV1≧V2とする)を更に重畳印加して、損失電
流成分を測定する。In order to observe such a frequency component, it is necessary to remove the capacitive component contained in the current flowing through the cable insulator, as in the usual measurement of the loss current. For this purpose, for example, the following operation is performed. (1) A first voltage V having a frequency f1 is applied to the power cable.
1 is applied, the loss current component obtained by removing the capacitance component of the frequency f1 included in the current flowing through the insulator of the power cable is measured, and the current waveform and the frequency component included therein are examined. Next, while maintaining the first voltage the same, the second voltage V2 having the frequency f2
(Where V1 ≧ V2) is further superimposed and applied, and the loss current component is measured.
【0018】(2)電力ケーブルに、周波数f1を持つ
第1の電圧V1を印加した場合に電力ケーブルの絶縁体
中に流れる電流に含まれる周波数f1の容量成分を除去
することで得られる損失電流成分を測定し、次いで、上
記容量性成分を除去する操作をそのままに静置した状態
で、周波数f1を持つ第1の電圧V1に変えて、周波数
f1を持つ第1の電圧と同一の電圧に周波数f2を持つ
第2の電圧V2(但しV1≧V2)を合成した電圧波形
を印加した場合の損失電流成分を測定する。具体的に
は、まず電圧V1を印加して損失電流を測定するための
ブリッジ操作を行って、そのバランス状態を固定したま
まで一旦電圧V1をオフにする。その後、電圧V1と電
圧V2が予め合成された波形を直接ケーブルに印加し
て、ブリッジの出力を観測する。上記のような方法によ
り損失電流を測定し周波数成分を観測することにより、
元電源に含まれる高調波の影響を受けることなく、ケー
ブルの劣化を検出でき、電源高調波含有率の大きい電源
を用いても、正確な劣化診断が可能となる。(2) Loss current obtained by removing the capacitance component of frequency f1 contained in the current flowing through the insulator of the power cable when the first voltage V1 having frequency f1 is applied to the power cable. After measuring the component, the operation for removing the capacitive component is left as it is, and then the first voltage V1 having the frequency f1 is changed to the same voltage as the first voltage V1 having the frequency f1. A loss current component is measured when a voltage waveform obtained by combining a second voltage V2 having a frequency f2 (where V1 ≧ V2) is applied. Specifically, first, a voltage V1 is applied to perform a bridge operation for measuring a loss current, and the voltage V1 is once turned off while the balance state is fixed. Thereafter, a waveform in which the voltage V1 and the voltage V2 are combined in advance is directly applied to the cable, and the output of the bridge is observed. By measuring the loss current and observing the frequency component by the method as described above,
Deterioration of the cable can be detected without being affected by harmonics included in the main power supply, and accurate deterioration diagnosis can be performed even if a power supply having a high power supply harmonic content is used.
【0019】周波数f1とf2の選択の仕方について
は、上述したようにf2+2×f1又は|f2−2×f
1|がf1及びf2いずれの第3高調波成分にも該当し
ないものであれば、いかなるf1,f2の組み合わせで
あっても、効果は理論上同様に発揮される。ただし、ケ
ーブル布設現場における実際上の測定を考えると、印加
電圧の大きさの関係がV1≧V2である場合、f2をf
1の2倍もしくはn分の1倍(ただし、nは3以上の整
数)とし、さらにf1を商用周波数とするのが最も合理
的なf1及びf2の組み合わせである。As for the method of selecting the frequencies f1 and f2, as described above, f2 + 2 × f1 or | f2-2 × f
As long as 1 | does not correspond to any of the third harmonic components of f1 and f2, the effect is theoretically exerted by any combination of f1 and f2. However, considering the actual measurement at the cable laying site, if the relationship between the magnitudes of the applied voltages is V1 ≧ V2, f2 is changed to f2.
It is the most rational combination of f1 and f2 that is twice or 1 / n (n is an integer of 3 or more), and f1 is the commercial frequency.
【0020】これは次に示す理由からである。第1にf
1及びf2のいずれも商用周波数以外とすると、それぞ
れの周波数を発生させる装置(周波数変換電源装置)が
2台必要となるが、周波数f1である第1の電圧V1を
商用周波数とすることで用意すべき周波数変換電源装置
が1台で済み、かつ周波数変換電源装置の容量もf2を
商用周波数とするよりも小さいもので良くなる。第2に
f2をf1に同期した周波数とすることで、損失電流波
形取得の際にアベレージング処理を行えるので、より精
度の高い測定が可能となる。この2つの理由からf1が
商用周波数でf2がf1の整数倍もしくは整数分の1倍
であることが好ましいことになる。また、ケーブルが容
量性負荷であり印加する電圧が同じ場合には、その周波
数に比例して用意する電源装置容量が大型化することを
考えれば、f2の上限としてはf1(商用周波数)の2
倍が実用上限界である。This is for the following reason. First, f
If both 1 and f2 are other than the commercial frequency, two devices (frequency conversion power supply devices) for generating the respective frequencies are required. However, the first voltage V1 having the frequency f1 is prepared as the commercial frequency. Only one frequency conversion power supply device is required, and the capacity of the frequency conversion power supply device may be smaller than f2 when the commercial frequency is used. Second, by setting f2 to a frequency synchronized with f1, an averaging process can be performed at the time of obtaining a loss current waveform, so that more accurate measurement can be performed. For these two reasons, it is preferable that f1 be a commercial frequency and f2 be an integral multiple or an integral fraction of f1. When the cable is a capacitive load and the applied voltage is the same, considering that the capacity of the power supply device to be prepared increases in proportion to the frequency, the upper limit of f2 is 2 of f1 (commercial frequency).
Double is the practical limit.
【0021】仮にf2としてf1の3倍の周波数を用い
た場合は、本発明の原理で発生する劣化信号の周波数
(f2十2×f1=5×f1、|f2−2×f1|=f
1)が印加電圧そのもの、および、その第5次高調波成
分に該当するため、ノイズの影響を受けない周波数成分
に劣化信号を移行させるという本発明の目的に反する結
果となる。また、f2としてf1の4倍の周波数を用い
た場合には、診断精度に関してはf1の2倍の周波数を
用いたものと同じ効果を得られるが、同じ電圧を印加す
る場合、電源装置容量が2倍となってしまい実用上の優
位性はない。If a frequency three times as high as f1 is used as f2, the frequency of the degraded signal generated by the principle of the present invention (f22 × f1 = 5 × f1, | f2-2 × f1 | = f
Since 1) corresponds to the applied voltage itself and the fifth harmonic component thereof, the result is contrary to the object of the present invention in that the degraded signal is shifted to a frequency component not affected by noise. Further, when a frequency four times as high as f1 is used as f2, the same effect can be obtained as in the case where a frequency twice as high as f1 is used. However, when the same voltage is applied, the capacity of the power supply device is reduced. It is twice as large and has no practical advantage.
【0022】さらに、電圧V1及びV2の重畳電圧下で
劣化に起因して発生する周波数成分f2+2×f1又は
|f2−2×f1|がf1、f2及びそれらの第3高調
波成分や第3高調波成分の次にノイズ成分として現れる
影響の大きい第5高調波成分に該当しない周波数を選択
すると表1に示すようになる。なお、表1において、点
線で囲まれた部分が劣化信号が印加電圧の第3もしくは
第5高調波と同一のものである。Further, the frequency component f2 + 2 × f1 or | f2-2 × f1 | generated due to the deterioration under the superimposed voltage of the voltages V1 and V2 is f1, f2 and their third harmonic components and third harmonic components. If a frequency that does not correspond to the fifth harmonic component having a large influence that appears as a noise component next to the wave component is selected, the result is as shown in Table 1. In Table 1, the portion surrounded by the dotted line is the same as the third or fifth harmonic of the applied voltage whose deterioration signal is.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】表1から明らかなように、f2がf1の整
数分の1となる周波数では2分の1の場合を除けば、劣
化信号が印加電圧の高調波成分の影響を受けない周波数
成分に発生することがわかる。以上より、周波数f2を
f1の2倍もしくはn分の1倍(ただし、nは3以上の
整数)とし、さらにf1を商用周波数とするのが実用上
最も効果が大きい組み合わせであると分かる。ところ
で、第4高調波電流は、第2高調波電圧を基本波電圧に
重畳印加することで発生するものであり、第2高調波電
圧を基本波に重畳させる場合のタイミング、すなわち重
畳位相を変化させると、それに伴って第4高調波電流に
も変化が起きる。As is clear from Table 1, at frequencies where f2 is an integral part of f1, except for the case where the frequency is f / 2, the degraded signal is not affected by the harmonic components of the applied voltage. It can be seen that this occurs. From the above, it can be understood that setting the frequency f2 to twice or 1 / n (where n is an integer of 3 or more) of f1 and setting f1 to the commercial frequency is the most effective combination in practical use. By the way, the fourth harmonic current is generated by superimposing and applying the second harmonic voltage to the fundamental wave voltage, and changes the timing when the second harmonic voltage is superimposed on the fundamental wave, that is, changes the superimposed phase. Then, the fourth harmonic current also changes accordingly.
【0025】例えば、絶縁体が劣化を起こした試料にお
いて、θv2を−90°から90°まで変化させて重畳させた
ときの第4高調波電流の値を調べてみると、第4高調波
電流は−90°≦θv2≦90°において、図3に示すよ
うに一定の振幅で2周期振動するように変化する。この
第4高調波のθv2に対する変化の仕方はケーブルの劣化
程度によってかわり、劣化程度が進んでいる場合の第4
高調波電流は、θv2の変化による値の変化幅が大きくな
り、劣化が余り進行していない場合はその変化幅が比較
的小さい。従って、θv2に対する第4高調波電流の変化
特性を調べることによっても、ケーブルの劣化程度を診
断できることになる。For example, when the value of the fourth harmonic current is measured when θv2 is changed from −90 ° to 90 ° and superimposed on a sample in which the insulator is deteriorated, the fourth harmonic current is examined. Changes so as to oscillate for two cycles with a constant amplitude as shown in FIG. 3 at −90 ° ≦ θv2 ≦ 90 °. The manner in which the fourth harmonic changes with respect to θv2 depends on the degree of deterioration of the cable.
The harmonic current has a large variation in value due to a change in θv2, and the variation is relatively small when deterioration has not progressed much. Therefore, the degree of deterioration of the cable can be diagnosed by examining the change characteristic of the fourth harmonic current with respect to θv2.
【0026】さらに、ケーブルの劣化程度と発生する第
4高調波電流との関係を検討したところ、第2の電圧V
2の第1の電圧V1に対する重畳位相と、発生する第4
高調波成分の第1の電圧に対する重畳位相の関係が電力
ケーブルの劣化程度に応じて変化することがわかった。
すなわち、第4高調波電流は周波数fの基本波電圧V1
とその2倍の周波数2fの電圧V2をケーブルに重畳印
加することで、この2種類の周波数の電圧が水トリーの
非線形の下で相互に作用することにより発生するもので
あるから、基本波電圧V1と重畳位相V2の重畳状態す
なわち両者の重畳位相差(これをθv2で表す)に対応し
て、損失電流中に発生する第4高調波成分の重畳位相
(基本波電圧に対する位相差としてθ4 で表す)も当然
変化する。Further, when the relationship between the degree of deterioration of the cable and the generated fourth harmonic current was examined, the second voltage V
2 with respect to the first voltage V1 and the fourth
It has been found that the relationship of the superimposed phase of the harmonic component to the first voltage changes according to the degree of deterioration of the power cable.
That is, the fourth harmonic current is the fundamental voltage V1 of the frequency f.
And a voltage V2 having a frequency 2f that is twice as high as that applied to the cable, the voltages of the two types of frequencies interact with each other under the non-linearity of the water tree. Corresponding to the superimposed state of V1 and the superimposed phase V2, that is, the superimposed phase difference between them (this is represented by θv2), the superposed phase of the fourth harmonic component generated in the loss current (the phase difference with respect to the fundamental wave voltage at θ4). Of course) also changes.
【0027】そこで、上記重畳位相差θv2と重畳位相θ
4 との関係を調べたところ、上記基本波電圧V1と重畳
電圧V2の重畳位相差θv2と、損失電流中の第4高調波
成分の重畳位相θ4 の間には、ケーブルの劣化に伴って
図4に示すように推移することが判明した。これによる
と、重畳電圧発生器側で、予め重畳位相差θv2を設定
し、ケーブルの損失電流中の第4高調波成分の重畳位相
θ4 を測定すれば、ケーブルの劣化程度が進行するに伴
い、前記重畳位相θ4 がマイナス側からプラス側に移動
し、ケーブルの劣化程度を診断することができる。Therefore, the superimposed phase difference θv2 and the superimposed phase θ
The relationship between the superimposed phase difference θv2 of the fundamental wave voltage V1 and the superimposed voltage V2 and the superimposed phase θ4 of the fourth harmonic component in the loss current are shown in FIG. It turned out that it changes as shown in FIG. According to this, the superimposed voltage generator side previously sets the superimposed phase difference θv2 and measures the superimposed phase θ4 of the fourth harmonic component in the loss current of the cable, and as the degree of deterioration of the cable progresses, The superimposed phase θ4 moves from the minus side to the plus side, and the degree of deterioration of the cable can be diagnosed.
【0028】また、電圧の重畳位相差θv2と、損失電流
中の第4高調波成分の重畳位相θ4の関係が、図4に示
すように一定の傾きの劣化程度に応じて定まる直線で近
似されることを利用することにより、重畳電圧発生装置
側で予め重畳位相差θv2を設定しておかず、ある電圧重
畳状態下において測定された第4高調波成分の重畳位相
と、そのときの第2の電圧の重畳位相から電力ケーブル
の劣化程度を診断することもでき、診断がより容易とな
る。したがって、第1の電圧V1に対する第2の電圧V
2の重畳位相差θv2と、損失電流中の第4高調波成分の
重畳位相θ4 の関係を利用して劣化診断を行うこともで
きる。Further, the relationship between the superimposed phase difference θv2 of the voltage and the superimposed phase θ4 of the fourth harmonic component in the loss current is approximated by a straight line determined according to the degree of deterioration of a constant slope as shown in FIG. By utilizing the fact that the superimposed voltage difference generator side does not set the superimposed phase difference θv2 in advance, the superimposed phase of the fourth harmonic component measured under a certain voltage superimposed state and the second superimposed phase at that time The degree of deterioration of the power cable can also be diagnosed from the superimposed phase of the voltage, which makes the diagnosis easier. Therefore, the second voltage V1 with respect to the first voltage V1
The deterioration diagnosis can be performed by utilizing the relationship between the superimposed phase difference θv2 of 2 and the superimposed phase θ4 of the fourth harmonic component in the loss current.
【0029】以上のような劣化診断方法によれば、電源
の第3高調波ノイズの影響を受けずに感度良く正確に劣
化診断をすることが可能となり、これに伴い、前記した
ように測定電圧を低下させて試験用変圧器の設備規模を
小型化してこの取り扱いを容易にすることができる。以
下、上記劣化診断手法を用いた本発明の具体的実施例に
ついて説明する。なお、以下の説明では、第4高調波電
流の大きさにより劣化診断を行う場合について説明する
が、上記したθv2に対する第4高調波電流の変化特性、
あるいは、第1の電圧V1に対する第2の電圧V2の重
畳位相差θv2と損失電流中の第4高調波成分の重畳位相
θ4 の関係等を利用した劣化診断を行う場合も同様であ
る。According to the above-described deterioration diagnosis method, it is possible to accurately and accurately perform the deterioration diagnosis without being affected by the third harmonic noise of the power supply. Is reduced, the equipment scale of the test transformer is reduced, and this handling can be facilitated. Hereinafter, a specific embodiment of the present invention using the above-described deterioration diagnosis technique will be described. In the following description, a case will be described in which the deterioration diagnosis is performed based on the magnitude of the fourth harmonic current, but the change characteristic of the fourth harmonic current with respect to θv2,
Alternatively, the same applies to the case where deterioration diagnosis is performed using the relationship between the superimposed phase difference θv2 of the second voltage V2 with respect to the first voltage V1 and the superimposed phase θ4 of the fourth harmonic component in the loss current.
【0030】(1)供試試料 実験における供試試料として、以下の2種類のケーブル
を用いた。 ・経年使用水トリー劣化ケーブル 浸水した環境下で25年使用されて撤去された、絶縁厚
6mmの22kVCVT3×150mm2 を用いた。湿
式架橋方式により製造され、内導は押し出し、外導はテ
ープのいわゆるE−Tタイプである。撤去後の調査で交
流破壊電圧を調査したところ40〜70kV程度であ
り、このクラスの製造当時の実力では150kV以上が
期待されるため、絶縁性能的には、当時の1/2以下に
低下している。サンプリングにより水トリー調査を行っ
たところ、ボウタイトリーが内導で約1000〜200
0μm、外周水トリーで約3000〜4000μm程度
まで伸びていることがわかった。 ・比較用新品ケーブル 劣化していないケーブルとして、新品の絶縁厚6mmの
22kVCVT3×150mm2 を用いた。破壊電圧は
350kV以上あり、現在の製造レベルのケーブルとし
ては十分な特性を有しているものである。(1) Test Samples The following two types of cables were used as test samples in the experiment. - aging was used used water tree degradation cable flooded 25 years in an environment dismantled by, using 22kVCVT3 × 150mm 2 insulation thickness 6 mm. Manufactured by a wet crosslinking method, the inner conductor is extruded and the outer conductor is a so-called ET type of tape. When the AC breakdown voltage was investigated in the investigation after the removal, it was about 40 to 70 kV. Since the capability at the time of manufacture of this class is expected to be 150 kV or more, the insulation performance is reduced to less than 1/2 of that time. ing. A water tree survey was conducted by sampling.
0 μm, and it was found that the outer water tree extended to about 3000 to 4000 μm. As compare for new not cable deteriorated cable, using 22kVCVT3 × 150mm 2 in new insulation thickness 6 mm. The breakdown voltage is 350 kV or more, which is sufficient for a cable of the present production level.
【0031】(2)実験1 以上のケーブルを用いて、印加電圧を下げた場合におけ
る劣化信号の測定結果を、商用周波交流電圧のみを印加
して損失電流中の第3高調波を測定したケースと、商用
周波交流電圧にその2倍の交流電圧を重畳印加して損失
電流中の商用周波の第4高調波を測定したケースの2つ
について比較してみた。今回の実験では、測定電圧を運
転電圧である12.7kVよりもかなり低くして、以下
の3つのケースについて測定した。 〔1〕50Hzの商用周波交流電圧のみ3kVを印加し
て損失電流中の第3高調波を測定した場合。 〔2〕50Hz商用周波交流電圧を2kV、その2倍の
周波数の100Hzの電圧を0.6kV印加して、損失
電流の第4高調波(200Hz)を測定した場合。 〔3〕50Hz商用周波交流電圧を1kV、その2倍の
周波数の100Hzの電圧を0.3kV印加して、損失
電流中の第4高調波(200Hz)を測定した場合。(2) Experiment 1 Using the above cable, the measurement result of the degradation signal when the applied voltage was lowered was measured, and the case where only the commercial frequency AC voltage was applied and the third harmonic in the loss current was measured. And a case where the AC voltage twice as high as that of the commercial frequency was applied and the fourth harmonic of the commercial frequency in the loss current was measured. In this experiment, the measurement voltage was considerably lower than the operation voltage of 12.7 kV, and the measurement was performed in the following three cases. [1] A case where 3 kV is applied only to a 50 Hz commercial frequency AC voltage and the third harmonic in the loss current is measured. [2] A case where the fourth harmonic (200 Hz) of the loss current is measured by applying a 50 Hz commercial frequency AC voltage of 2 kV and a voltage of 100 Hz having a frequency twice as high as 0.6 kV. [3] A case where the fourth harmonic (200 Hz) in the loss current is measured by applying a 50 Hz commercial frequency AC voltage of 1 kV and a voltage of 100 Hz having a frequency twice as high as 0.3 kV.
【0032】実験ではケーブルの長さを50mにして、
測定を行った。ケーブルへの電圧印加は、〔1〕の場合
は図1に示す回路にて試験用トランスを用いた。すなわ
ち、同図に示すように、電力ケーブル4と並列に標準コ
ンデンサ5を接続し、電源1(周波数f1)から試験用
トランス10を介して電圧を印加し、電力ケーブル4の
絶縁体中に流れる電流および標準コンデンサ5に流れる
電流を損失電流測定ブリッジ3に入力し、絶縁体中に流
れる電流から第1の電圧V1に対して90°位相が進ん
だ成分を除去して損失電流を抽出した。そして、損失電
流測定ブリッジ3の出力を、オシロスコープ6に導き、
コンピュータ7により波形を解析した。In the experiment, the length of the cable was set to 50 m, and
A measurement was made. In the case of [1], voltage was applied to the cable by using a test transformer in the circuit shown in FIG. That is, as shown in the figure, a standard capacitor 5 is connected in parallel with the power cable 4, a voltage is applied from the power source 1 (frequency f1) via the test transformer 10, and flows through the insulator of the power cable 4. The current and the current flowing through the standard capacitor 5 were input to the loss current measurement bridge 3, and a component having a phase advanced by 90 ° with respect to the first voltage V1 was removed from the current flowing through the insulator to extract a loss current. Then, the output of the loss current measurement bridge 3 is led to the oscilloscope 6,
The waveform was analyzed by the computer 7.
【0033】また、〔2〕,〔3〕の場合は、図2に示
す回路にて試験用トランスを用いた。すなわち、同図に
示すように電力ケーブル4と並列に標準コンデンサ5を
接続し、電源1(周波数50Hz)と電源2(周波数1
00Hz)から試験用変圧器10,11を介して電圧を
印加して、電力ケーブル4の絶縁体中に流れる電流およ
び標準コンデンサ5に流れる電流を損失電流測定ブリッ
ジ3に入力し、絶縁体中に流れる電流から第1の電圧V
1に対して90°位相が進んだ成分を除去して損失電流
を抽出した。そして、損失電流測定ブリッジ3の出力
を、オシロスコープ6に導き、コンピュータ7により波
形を解析した。In the case of [2] and [3], a test transformer was used in the circuit shown in FIG. That is, as shown in the figure, a standard capacitor 5 is connected in parallel with a power cable 4, and a power source 1 (frequency 50 Hz) and a power source 2 (frequency 1
00 Hz) through the test transformers 10 and 11, the current flowing through the insulator of the power cable 4 and the current flowing through the standard capacitor 5 are input to the loss current measuring bridge 3, and From the flowing current, the first voltage V
A component having a phase advanced by 90 ° with respect to 1 was removed to extract a loss current. Then, the output of the loss current measurement bridge 3 was led to the oscilloscope 6, and the waveform was analyzed by the computer 7.
【0034】電源は〔1〕ではある程度、高調波、特に
第3高調波の影響をある程度抑制することに注意を払っ
たものを用いた結果、印加電圧中の第3高調波含有率は
約0.4%程度にすることができた。一方、〔2〕,
〔3〕では、100Hzを重畳する際に50Hzの電圧
のAsin(ωt)+ Bsin(2ωt)となるようなゼロクロス
の一致させ方とし、かつ印加電圧中に発生する高調波に
ついては特段の配慮を行わなずに実験を行った。実験デ
ータの取り扱いとして、まず測定される電流の大きさに
ついて整理した結果を表2に示す。In [1], a power source was used in which attention was paid to a certain extent to suppress the influence of harmonics, particularly the third harmonic, to a certain extent. As a result, the content of the third harmonic in the applied voltage was about 0. .4%. On the other hand, [2],
In [3], a method of matching zero crossings such that Asin (ωt) + Bsin (2ωt) of a voltage of 50 Hz when superimposing 100 Hz is adopted, and special consideration is given to harmonics generated in the applied voltage. The experiment was performed without doing it. As treatment of the experimental data, Table 2 shows the result of organizing the magnitude of the measured current.
【0035】[0035]
【表2】 [Table 2]
【0036】これをみると明らかなように、〔1〕のケ
ースでは経年ケーブル、新品ケーブルいずれも測定結果
も同じ様な値を示しており、劣化進行の有無を判別する
ことができない。これに対して、〔2〕〔3〕のケース
では経年ケーブル、新品ケーブルいずれに対しても測定
される劣化信号の大きさに明瞭な違いが見られる。
〔1〕では測定時の印加電圧に高調波が入らないように
考慮しているにもかかわらず、劣化進行の有無を区別で
きないのに対して、〔2〕〔3〕では同様の高調波対策
を行っていなくても劣化進行の有無を判別できるといっ
たように、両者には際立った違いが見られる。このよう
に、単一の周波数を持つ電圧印加により、印加電圧第3
高調波により劣化診断を行う場合、測定電圧を低くする
と有効な劣化診断が行えないのに対して、ある周波数を
持つ基本波電圧と、その2倍の周波数を持つ電圧を重畳
印加して、基本波電圧の第4高調波により劣化診断を行
う方法の有効性が基本的に確認されたことになる。As is clear from this, in the case of [1], the measurement result shows the same value for both the aged cable and the new cable, and it is not possible to determine whether the deterioration has progressed. On the other hand, in the cases of [2] and [3], a clear difference is seen in the magnitude of the deterioration signal measured for both the aged cable and the new cable.
In [1], it is impossible to distinguish whether or not deterioration has progressed, even though consideration is made so that harmonics do not enter the applied voltage at the time of measurement. On the other hand, in [2] and [3], similar measures for harmonics are taken. There is a remarkable difference between the two, such that the presence or absence of the progress of deterioration can be determined without performing the above. Thus, by applying a voltage having a single frequency, the applied voltage third
When performing deterioration diagnosis using harmonics, effective deterioration diagnosis cannot be performed if the measurement voltage is lowered. On the other hand, a fundamental wave voltage having a certain frequency and a voltage having a frequency twice that of the fundamental wave voltage are superimposed and applied. The effectiveness of the method of performing the deterioration diagnosis using the fourth harmonic of the wave voltage has basically been confirmed.
【0037】(3)実験2 次に、本発明の手法で有効な劣化診断が行える下限電界
がどの程度になるかを調査した。実験では前述の経年ケ
ーブル及び新品ケーブルに対して、50Hz電圧を変化
させながら、その電圧の30%に相当する100Hz電
圧を重畳印加し、その時に観測される第4高調波電流を
測定した。その結果を表3に示す。(3) Experiment 2 Next, the extent of the lower limit electric field at which effective deterioration diagnosis can be performed by the method of the present invention was investigated. In the experiment, a 100 Hz voltage corresponding to 30% of the voltage was superimposed and applied to the aged cable and the new cable while changing the 50 Hz voltage, and the fourth harmonic current observed at that time was measured. Table 3 shows the results.
【0038】[0038]
【表3】 [Table 3]
【0039】これをみると、新品ケーブルで観測された
第4高調波電流は印加電圧を変化させても大きな変化が
ない。これは測定される電流がほぼノイズであることを
意味する。これに対し、経年ケーブルで観測された第4
高調波電流は印加電圧の低下に伴って次第に低下してく
ることがわかる。これより、ある基本周波数にその2倍
の周波数を持つ電圧を重畳印加して、基本周波数の第4
高調波電流を測定して劣化診断を行う方法においても、
測定電圧をむやみに低下させることで劣化診断の有効性
が損なわれることがわかる。そこで、低下させても良い
下限値を検討してみた。As can be seen, the fourth harmonic current observed in the new cable does not change significantly even when the applied voltage is changed. This means that the measured current is almost noise. On the other hand, the fourth
It can be seen that the harmonic current gradually decreases as the applied voltage decreases. Thus, a voltage having a frequency twice that of the fundamental frequency is superimposed and applied to the fourth fundamental frequency.
In the method of performing deterioration diagnosis by measuring harmonic current,
It can be seen that the effectiveness of the deterioration diagnosis is impaired by unnecessarily lowering the measurement voltage. Then, the lower limit which may be reduced was examined.
【0040】ここで一つ基準となるのが、劣化信号とし
て得られた電流値がノイズレベルの2倍以上あるかどう
かという点である。いわゆるS/N比であるが、これが
2を越えるレベルにあれば、ノイズと信号の弁別が可能
となる。この観点で表1のデータを見ると、測定時の基
本電圧か0.6kVを越えていれば、満足することがわ
かる。今回の供試試料は絶縁厚が6mmであるので、ケ
ーブルの平均ストレスは、0.1kV/mmとなる。よ
って、少なくともこの程度のストレスを印加すれば、S
/N比が十分大きい測定か可能になることがわかった。One criterion here is whether or not the current value obtained as the deteriorated signal is twice or more the noise level. Although this is a so-called S / N ratio, if it is at a level exceeding 2, it is possible to discriminate noise from signals. Looking at the data in Table 1 from this viewpoint, it can be seen that if the basic voltage at the time of measurement exceeds 0.6 kV, it is satisfied. Since the test sample this time has an insulation thickness of 6 mm, the average stress of the cable is 0.1 kV / mm. Therefore, if at least this level of stress is applied, S
It has been found that the measurement can be performed with a sufficiently large / N ratio.
【0041】(4)検討 一方、劣化信号を大きく測定するためには、印加電圧を
大きくすれば良いが、現場における測定という性格上、
現場測定に用いる試験用変圧器は小さい事が必要とな
る。変圧器の大きさ及び重量は印加電圧及び印加するケ
ーブル線路の静電容量で定まる。劣化診断を行おうとす
るケーブル線路の静電容量を調査したところ、概ね3μ
F程度を上限としておけば、90%以上の線路をカバー
できることがわかった。そこで、最大静電容量3μF、
基本電圧周波数を50Hz、重畳印加する電圧の周波数
を100Hzとして、その最大電圧値を基本電圧の30
%とした条件にて、種々の最高発生電圧における試験用
変圧器の重量を試算した。これには、電圧調整器、補償
用リアクトル、制御盤等の付帯機器一切を含む課電シス
テムとしての設備を含むものである。その結果を表4に
示す。(4) Examination On the other hand, to measure the deteriorated signal largely, it is sufficient to increase the applied voltage.
The test transformer used for on-site measurement needs to be small. The size and weight of the transformer are determined by the applied voltage and the capacitance of the applied cable line. Investigation of the capacitance of the cable line for which the degradation diagnosis is to be performed reveals that it is approximately 3μ.
It was found that 90% or more of the track could be covered by setting the upper limit to about F. Therefore, the maximum capacitance is 3 μF,
Assuming that the basic voltage frequency is 50 Hz and the frequency of the voltage to be superimposed is 100 Hz, the maximum voltage value is 30% of the basic voltage.
%, The weight of the test transformer at various maximum generated voltages was estimated. This includes equipment as a power application system including all auxiliary devices such as a voltage regulator, a compensating reactor, and a control panel. Table 4 shows the results.
【0042】[0042]
【表4】 [Table 4]
【0043】劣化診断の機動性、という面からは試験設
備を汎用的に現場に持ち込める条件を満たすことが必要
となる。この意味からは、普通運転免許で運転可能な4
t車に積載可能なことが望ましい。この観点より考える
と、最高出力電圧10kVとした場合が上限になること
がわかる。これより小さい出力電圧であれば、大型車運
転免許等、必ずしも汎用的でない免許なしに試験装置を
現場に持ち込むことができる。From the viewpoint of the mobility of the deterioration diagnosis, it is necessary to satisfy the condition that the test equipment can be generally brought to the site. In this sense, you can drive with a normal driver's license.
It is desirable that the vehicle can be loaded on a t-car. From this viewpoint, it can be seen that the upper limit is the case where the maximum output voltage is 10 kV. If the output voltage is smaller than this, the test device can be brought to the site without a license that is not necessarily general-purpose such as a large vehicle driving license.
【0044】(5)まとめ 以上の実験及び検討の結果、以下の条件を満たす測定を
行えば、十分な測定感度にて劣化状態の判別が可能とな
り、かつ現場での測定を考えた上で機動性、汎用性のあ
る試験装置による測定が可能となることがわかった。 〔1〕測定方法として、印加電圧として第1の交流電圧
成分として周波数fを持つ電圧と、第1の電圧成分より
も低い電圧値である第2の交流電圧成分として周波数2
fを持つ電圧を重畳印加し、ケーブルから流れる全充電
電流のうちの周波数fの電流成分より、第1の交流電圧
成分に対して90°進み成分である周波数fなる容量性
電流成分を除去して得られる損失電流中の第4高調波成
分に着目して劣化程度を診断する方法を採用する。 〔2〕測定時の第1の交流成分電圧の印加ストレスとし
て少なくとも0.1kV/mm以上であること。 〔3〕測定時の第1の交流成分電圧の最大値が10kV
以下であること。(5) Conclusion As a result of the above experiments and examinations, if the measurement satisfying the following conditions is performed, it is possible to determine the deterioration state with sufficient measurement sensitivity, and it is necessary to consider the on-site measurement and to operate It has been found that the measurement can be performed with a test device having flexibility and general versatility. [1] As a measurement method, a voltage having a frequency f as a first AC voltage component as an applied voltage and a frequency 2 as a second AC voltage component having a voltage value lower than the first voltage component are used.
A voltage having a frequency f is superimposed and applied, and a capacitive current component having a frequency f which is a 90 ° lead component with respect to the first AC voltage component is removed from a current component having a frequency f in a total charging current flowing from the cable. A method of diagnosing the degree of deterioration by focusing on the fourth harmonic component in the loss current obtained by the above method is employed. [2] The applied stress of the first AC component voltage at the time of measurement is at least 0.1 kV / mm or more. [3] The maximum value of the first AC component voltage at the time of measurement is 10 kV
Must be:
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
必要充分な信号検出感度を維持し、かつ汎用的に可搬型
の試験設備を用いて劣化診断ができるようになるため、
現場運用性に富む、機動性の良い劣化診断を実現するこ
とが可能になる。As described above, according to the present invention,
Maintaining the necessary and sufficient signal detection sensitivity and making it possible to perform deterioration diagnosis using portable test equipment for general purposes,
Deterioration diagnosis with good maneuverability and excellent on-site operability can be realized.
【図1】本発明の実施例で用いた測定回路(1)の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a measurement circuit (1) used in an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例で用いた測定回路(2)の構成
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a measurement circuit (2) used in an embodiment of the present invention.
【図3】第2高調波電圧重畳位相に対する第4高調波電
流の変化の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing how a fourth harmonic current changes with respect to a second harmonic voltage superimposed phase.
【図4】基本波電圧と重畳電圧の重畳位相θv2と、この
重畳電圧下において測定される損失電流中の第4高調波
電流の重畳位相θ4 の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a superimposed phase θv2 of a fundamental wave voltage and a superimposed voltage and a superimposed phase θ4 of a fourth harmonic current in a loss current measured under the superimposed voltage.
1,2 電源 3 損失電流測定ブリッジ 4 電力ケーブル 5 標準コンデンサ 6 オシロスコープ 7 コンピュータ 10,11 試験用トランス 1, 2 power supply 3 loss current measurement bridge 4 power cable 5 standard capacitor 6 oscilloscope 7 computer 10, 11 test transformer
Claims (7)
の電圧V1と、周波数f2を持つ第2の電圧V2(但し
V1≧V2とする)を重畳印加した場合に、電力ケーブ
ルの絶縁体中に流れる電流に含まれる周波数成分f1の
容量性成分を除去することで得られる損失電流成分を測
定し、その電流成分及びその中に含まれる周波数成分を
調べ、それに含まれる周波数f1,f2の成分及びそれ
らの第3高調波成分以外の周波数成分により劣化診断を
行う電力ケーブルの劣化診断方法であって、 その測定時の印加電圧として、全電圧の瞬時ピーク値が
10kVよりも低く、かつ、第1の電圧成分を印加する
ことによる絶縁体の平均ストレスが、実効値で0.1k
V/mmよりは高い値を有する第1、第2の電圧成分の
重畳波形を用いることを特徴とする電力ケーブルの劣化
診断方法。1. A first power cable having a frequency f1.
When the voltage V1 and the second voltage V2 having the frequency f2 are superimposed and applied, the capacitive component of the frequency component f1 included in the current flowing through the insulator of the power cable is removed. The current component and the frequency component contained therein are examined, and the deterioration diagnosis is performed based on the frequency components other than the frequency f1 and f2 components and the third harmonic component contained therein. A power cable deterioration diagnosis method, wherein as an applied voltage at the time of measurement, the instantaneous peak value of all voltages is lower than 10 kV, and the average stress of the insulator caused by applying the first voltage component is reduced. , Effective value 0.1k
A method for diagnosing deterioration of a power cable, comprising using a superimposed waveform of first and second voltage components having a value higher than V / mm.
の電圧V1と、周波数f2を持つ第2の電圧V2(但し
V1≧V2とする)を重畳印加した場合に、電力ケーブ
ルの絶縁体中に流れる電流に含まれる周波数成分f1の
容量性成分を除去することで得られる損失電流成分を測
定し、損失電流中に含まれる周波数成分の内、f2+2
×f1又は|f2−2×f1|の周波数成分に着目して
診断を行う電力ケーブルの劣化診断方法であって、 その測定時の印加電圧として、全電圧の瞬時ピーク値が
10kVよりも低く、かつ、第1の電圧成分を印加する
ことによる絶縁体の平均ストレスが、実効値で0.1k
V/mmよりは高い値を有する第1、第2の電圧成分の
重畳波形を用いることを特徴とする電力ケーブルの劣化
診断方法。2. A power cable having a first frequency f1.
When the voltage V1 and the second voltage V2 having the frequency f2 are superimposed and applied, the capacitive component of the frequency component f1 included in the current flowing through the insulator of the power cable is removed. The loss current component obtained by performing the above is measured, and of the frequency components included in the loss current, f2 + 2
Xf1 or | f2-2 × f1 | is a method of diagnosing deterioration of a power cable which performs diagnosis by focusing on the frequency component, wherein the instantaneous peak value of all voltages is lower than 10 kV as an applied voltage at the time of measurement. In addition, the average stress of the insulator caused by applying the first voltage component is 0.1 k in effective value.
A method for diagnosing deterioration of a power cable, comprising using a superimposed waveform of first and second voltage components having a value higher than V / mm.
2の組み合わせとして、周波数f2がf1の2倍である
組み合わせを用いることを特徴とする請求項1または請
求項2の電力ケーブルの劣化診断方法。3. The frequencies f1 and f of the two types of AC voltages
3. The method for diagnosing deterioration of a power cable according to claim 1, wherein a combination having a frequency f2 twice as large as f1 is used as a combination of the two.
2の組み合わせとして、f2がf1のn分の1倍(nは
3以上の整数)である組み合わせを用いることを特徴と
する請求項1または請求項2の電力ケーブルの劣化診断
方法。4. The frequencies f1 and f of the two types of AC voltages
3. The method for diagnosing deterioration of a power cable according to claim 1 or 2, wherein a combination in which f2 is 1 / n times f1 (n is an integer of 3 or more) is used as a combination of the two.
電力ケーブルの劣化診断方法であって、 電力ケーブルに、周波数f1を持つ第1の電圧V1を印
加した後に電力ケーブルの絶縁体中に流れる電流に含ま
れる周波数f1の容量成分を除去することで得られる損
失電流成分を測定し、その電流波形及びその中に含まれ
る周波数成分を調べ、 次いで、前記第1の電圧を同じに保ったままで、周波数
f2を持つ第2の電圧V2(但しV1≧V2とする)を
更に重畳印加した場合の前記損失電流成分を測定し、 その電流波形及びその中に含まれる周波数成分を調べ
て、その両者の損失電流中の周波数f1,f2の成分及
びそれらの第3高調波成分以外の周波数成分により劣化
診断を行うことを特徴とする電力ケーブルの劣化診断方
法。5. The method for diagnosing deterioration of a power cable according to claim 1, wherein the first voltage V1 having a frequency f1 is applied to the power cable. The loss current component obtained by removing the capacitance component of the frequency f1 included in the current flowing therein is measured, and the current waveform and the frequency component included therein are examined. Then, the first voltage is made the same. The loss current component when the second voltage V2 having the frequency f2 (where V1 ≧ V2) is further superimposed and applied is measured while maintaining the current waveform, and the current waveform and the frequency component included therein are examined. A deterioration diagnosis method for a power cable, characterized in that the deterioration diagnosis is performed based on the components of the frequencies f1 and f2 in the loss current of both of them and the frequency components other than the third harmonic component thereof.
電力ケーブルの劣化診断方法であって、 電力ケーブルに、周波数f1を持つ第1の電圧V1を印
加した場合に電力ケーブルの絶縁体中に流れる電流に含
まれる周波数f1の容量成分を除去することで得られる
損失電流成分を測定し、 次いで、上記容量性成分を除去する操作をそのままに静
置した状態で、周波数f1を持つ第1の電圧V1に変え
て、周波数f1を持つ第1の電圧と同一の電圧に周波数
f2を持つ第2の電圧V2(但しV1≧V2)を合成し
た電圧波形を印加した場合の損失電流成分を測定し、 その電流波形及びその中に含まれる周波数成分を調べ
て、その両者の損失電流中の周波数f1,f2の成分及
びそれらの第3高調波成分以外の周波数成分により劣化
診断を行うことを特徴とする電力ケーブルの劣化診断方
法。6. The method of diagnosing deterioration of a power cable according to claim 1, wherein the power cable is insulated when a first voltage V1 having a frequency f1 is applied to the power cable. The loss current component obtained by removing the capacitive component of the frequency f1 included in the current flowing through the body is measured. Then, the operation of removing the capacitive component is left as it is and the frequency f1 is maintained. Loss current component when a voltage waveform obtained by combining the first voltage having the frequency f1 and the second voltage V2 having the frequency f2 (where V1 ≧ V2) is applied instead of the first voltage V1. Is measured, the current waveform and the frequency components contained therein are examined, and deterioration diagnosis is performed based on the frequency components f1 and f2 and the frequency components other than their third harmonic components in the loss current of both. And a power cable deterioration diagnosis method.
6の電力ケーブルの劣化診断方法であって、 第1の電圧V1を商用周波電圧とすることを特徴とする
電力ケーブルの劣化診断方法。7. A method for diagnosing deterioration of a power cable according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6, wherein the first voltage V1 is a commercial frequency voltage. Deterioration diagnosis method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104131A JP2000292476A (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Power cable deterioration diagnosis method |
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| JP2000292476A true JP2000292476A (en) | 2000-10-20 |
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|---|---|---|---|
| JP11104131A Pending JP2000292476A (en) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | Power cable deterioration diagnosis method |
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| JP (1) | JP2000292476A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016217948A (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 三菱電線工業株式会社 | Insulation deterioration diagnosis method for power cable, insulation deterioration diagnosis device, insulation deterioration diagnosis vehicle, and ac voltage superposition device |
| CN107728020A (en) * | 2017-10-12 | 2018-02-23 | 国家电网公司 | A kind of high voltage capacitive apparatus defect rapid diagnosis system |
| CN117538707A (en) * | 2023-12-06 | 2024-02-09 | 西南交通大学 | A method to evaluate the water tree aging degree of 10kV XLPE cable based on comprehensive water tree evaluation factors |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP11104131A patent/JP2000292476A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016217948A (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 三菱電線工業株式会社 | Insulation deterioration diagnosis method for power cable, insulation deterioration diagnosis device, insulation deterioration diagnosis vehicle, and ac voltage superposition device |
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| CN107728020B (en) * | 2017-10-12 | 2020-06-23 | 国家电网公司 | A Rapid Diagnosis System for Defects of High Voltage Capacitive Equipment |
| CN117538707A (en) * | 2023-12-06 | 2024-02-09 | 西南交通大学 | A method to evaluate the water tree aging degree of 10kV XLPE cable based on comprehensive water tree evaluation factors |
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