| 【発明の名称】 |
高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山田 直也
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| 【要約】 |
【課題】ビルや工場等の高圧幹線ケーブルを活線のままで監視する必要性を満たし、且つ、絶縁監視による不良判定の確度を大幅に向上させる。
【解決手段】高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置は、複数の高圧幹線ケーブルの直流微少電流成分を検出する直流電流成分測定装置と、前記複数の高圧幹線ケーブルのシースに装着された電流変成器と、前記高圧幹線ケーブルからの基準ベクトル信号と前記電流変成器からの出力電流信号とを入力して活線ｔａｎδを計測するｔａｎδ計測装置と、前記直流電流成分測定装置と前記ｔａｎδ計測装置からの出力信号に基づいて前記高圧幹線ケーブルの絶縁評価を行う絶縁評価装置とを備える。前記複数の高圧幹線ケーブルの接続部にシース切換スイッチを設け、前記シース切換スイッチを相分離型に構成して、異相のケーブルシース間を流れる迷走電流を防止する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の高圧幹線ケーブルの直流微少電流成分を検出する直流電流成分測定装置と、前記複数の高圧幹線ケーブルのシースに装着された電流変成器と、前記複数の高圧幹線ケーブル及び前記電流変成器に接続され、前記高圧幹線ケーブルからの基準ベクトル信号と前記電流変成器からの出力電流信号とを入力して活線ｔａｎδを計測するｔａｎδ計測装置と、前記直流電流成分測定装置と前記ｔａｎδ計測装置とに接続され、それらの出力信号に基づいて前記高圧幹線ケーブルの絶縁評価を行う絶縁評価装置と、を備え、前記複数の高圧幹線ケーブルの接続部に、ケーブルシースを測定側と接地側とに選択的に切り換えるシース切換スイッチを設け、前記シース切換スイッチを相分離型に構成して、異相のケーブルシース間を流れる迷走電流を防止することを特徴とする高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置。
【請求項２】 請求項１記載の高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置において、前記直流電流成分測定装置及び前記ｔａｎδ計測装置の前段に選択スキャナを設け、この選択スキャナにより、前記複数の系統の高圧幹線ケーブル及び前記電流変成器からの基準ベクトル信号及び出力電流信号を各系統毎に切り換えて選択的に前記ｔａｎδ計測装置へ入力させると共に、前記複数の系統の高圧幹線ケーブルからの直流電流成分を各系統毎に切り換えて選択的に前記直流電流成分測定装置へ入力させることを特徴とする高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置。
【請求項３】 請求項１記載の高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置において、前記直流電流成分測定装置から前記絶縁評価装置へ入力される直流電流成分をケーブルシースの絶縁抵抗で換算・補正する補正演算回路を設けたことを特徴とする高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置。
【請求項４】 請求項１記載の高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置において、前記直流電流成分測定装置から前記絶縁評価装置へ入力される直流電流成分とｔａｎδの計測過程にそれぞれ校正過程を採り入れて計測の信頼度を向上させることを特徴とする高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビル等に敷設されている高圧ＣＶケーブル等の高圧幹線ケーブルの絶縁劣化の主原因である水トリーに注目した直流微少電流成分を検出する絶縁監視装置、特に、その検出確度を向上させるために、活線ｔａｎδ計測装置との複合化を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、三相トリプレックス形高圧電力ケーブルを対象とした、電力ケーブルの絶縁劣化を、ケーブル内部で発生する水トリーに伴う直流微少電流成分を検出することによって行う方式の従来の絶縁監視装置である。
【０００３】図２において、１は主電気室（フィーダ室）から一番目の副電気室（第１サブ変８）へ至るトリプレックス（単芯ケーブル３本）形の第１ケーブル１Ｒ，１Ｓ，１Ｔの全体を示し、２は第１サブ変８から第２サブ変９に至る第２ケーブル２Ｒ，２Ｓ，２Ｔの全体をそれぞれ示す。
【０００４】上記のように構成された高圧電力ケーブル系において、水トリーの発生に伴う直流微少電流が第１種接地Ｅ１に流出するが、図２の従来例では、これをフィーダ室１０に接地した直流電流成分測定装置４で行おうとするものである。図２では、電力ケーブル系はＡ系統のみを示しているが、Ｂ以降複数の系統がある場合には、例えば図２のように、２０系統をスキャニング測定させることが行われている。
【０００５】そして、一つの系統内のケーブルシースの接続は、図２に示されるように、第１サブ変８では、ケーブル１の末端シース１Ｅｒをケーブル２の始端シース２Ｅｓに一括して接続するように第１シース切換器１３を測定側に切り換えることで行い、また第２サブ変９では、シース２Ｅｒとシース３Ｅｓが一括して接続されるように第２シース切換器１４を測定側に切り換えることで、フィーダ室１０のみでケーブルシース１Ｅｓが直流電流成分測定装置４を介して第１種接地Ｅ１に接地されるように構成されている。
【０００６】ところで、電力ケーブルの活線下での絶縁監視方式には、図４の表に示すように、直流電流成分の他に活線ｔａｎδ法がある。これらそれぞれ単独での判定結果を、最も信頼できる判定法とされている、停電させて直流高圧を印加して評価する停電測定の不良判定結果と比較した一致率で見ると、７０％前後である。しかし、直流電流成分と活線ｔａｎδ法の組み合わせで判定すると、不良ケーブルの発見率は１００％となることが電気学会の技術報告書にも記載されている。図３は、この一致率の関係を、横軸に直流電流成分、縦軸に活線ｔａｎδ値をとってプロットしたものである。
【０００７】このような調査結果を踏まえて、直流電流成分と組み合わせて活線ｔａｎδ法を実施しようとするときの説明を、図２の電力ケーブル系と対比して図５に示した活線ｔａｎδ法の部分構成図を基に行う。
【０００８】図５において、５は後述する活線ｔａｎδを測定するためのｔａｎδ測定装置、６は例えばＲ相の高圧母線に接続された標準コンデンサ（Ｃｓ）で、該高圧母線からこの標準コンデンサ（Ｃｓ）６を介して基準ベクトル信号Ｖｓ（図６の横軸Ｖｓ）がピックアップされる。７はＲ相の電力ケーブルのシースに装着された電流変成器で、その出力Ｉｘは上記基準ベクトル信号Ｖｓと共にｔａｎδ測定装置５に入力される。
【０００９】ｔａｎδ測定装置５では、その内部の演算回路により、図６のベクトル図に示すように、電流変成器７の出力電流信号Ｉｘは基準ベクトルＶｓと同相の成分Ｉｒとπ／２進みの成分Ｉｃとに分けられ、しかる後に、両者の比としてｔａｎδ値が計測される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような活線ｔａｎδの測定を、図５の電力ケーブル１が電力ケーブル２とカスケード接続されたような場合に行おうとすると、多くの場合、そのｔａｎδ測定は巧く実施できない。その理由は、図５に示すような電力ケーブルのシース回路を循環する迷走電流Ｉｒｓにある。迷走電流Ｉｒｓは、図５の場合、Ｒ相始端シースから流入し（２１）、シースを経由（２２）した後、Ｒ相終端シースからＳ相終端シースに入り（２３→２４）、Ｓ相シースを逆流（２５）してＳ相始端シースに戻る（２６）。その大きさはフィーダ室１０やサブ変内での隣接ケーブルの負荷状況により変動するが、通常１０００〜２０００ｍＡに達することがある。
【００１１】電流変成器７ではせいぜい数十ｍＡ程度のケーブル充電電流（１００〜２００ｍ長のケーブル亘長に対応）を対象としている上、位相関係のバラバラな迷走電流Ｉｒｓが流れると全く測定にならないという問題点があった。
【００１２】このように、絶縁監視装置の検出確度を向上させるために、活線ｔａｎδ計測装置との複合化を図る場合、ケーブルシースの迷走電流に影響されて、上記直流電流成分とｔａｎδの計測を両立させることが難しいという問題点があった。
【００１３】そこで、この発明は、上述した従来の絶縁監視装置の問題点を解消しようとするものであり、ビルや工場等の高圧幹線ケーブルを活線のままで監視する必要性を満たし、且つ、絶縁監視による不良判定の確度を大幅に向上させ得る絶縁監視装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置は、複数の高圧幹線ケーブルの直流微少電流成分を検出する直流電流成分測定装置と、前記複数の高圧幹線ケーブルのシースに装着された電流変成器と、前記複数の高圧幹線ケーブル及び前記電流変成器に接続され、前記高圧幹線ケーブルからの基準ベクトル信号と前記電流変成器からの出力電流信号とを入力して活線ｔａｎδを計測するｔａｎδ計測装置と、前記直流電流成分測定装置と前記ｔａｎδ計測装置とに接続され、それらの出力信号に基づいて前記高圧幹線ケーブルの絶縁評価を行う絶縁評価装置とを備え、前記複数の高圧幹線ケーブルの接続部に、ケーブルシースを測定側と接地側とに選択的に切り換えるシース切換スイッチを設け、前記シース切換スイッチを相分離型に構成して、異相のケーブルシース間を流れる迷走電流を防止するように構成したものである。
【００１５】請求項２の発明に係る高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置は、前記直流電流成分測定装置及び前記ｔａｎδ計測装置の前段に選択スキャナを設け、この選択スキャナにより、前記複数の系統の高圧幹線ケーブル及び前記電流変成器からの基準ベクトル信号及び出力電流信号を各系統毎に切り換えて選択的に前記ｔａｎδ計測装置へ入力させると共に、前記複数の系統の高圧幹線ケーブルからの直流電流成分を各系統毎に切り換えて選択的に前記直流電流成分測定装置へ入力させるように構成したものである。
【００１６】請求項３の発明に係る高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置は、前記直流電流成分測定装置から前記絶縁評価装置へ入力される直流電流成分をケーブルシースの絶縁抵抗で換算・補正する補正演算回路を設けたものである。
【００１７】請求項４の発明に係る高圧幹線ケーブルの絶縁監視装置は、前記直流電流成分測定装置から前記絶縁評価装置へ入力される直流電流成分とｔａｎδの計測過程にそれぞれ校正過程を採り入れて計測の信頼度を向上させるように構成したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】実施の形態１．図１はこの発明の一実施の形態によるを示す概略図である。図１において、１乃至４及び６乃至１０は図２或いは図５に示された上記従来例と同様の構成要素を示しているので、それらの説明を省略する。
【００２０】５は、活線ｔａｎδを測定するためのｔａｎδ測定装置で、各相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）の母線に各標準コンデンサ（Ｃｓ）６を介して接続されると共に、各電力ケーブル１のシースに装着された各電流変成器７に接続されている。
【００２１】１１は、第１サブ変８内の電力ケーブル１、２のシース１Ｅｒ、２Ｅｓを相分離的に測定側と接地側に切換え可能な第１シース切換器であり、１２は、第２サブ変９内での電力ケーブル２、３のシース２Ｅｒ、３Ｅｓを相分離的に切換える第２シース切換器である。
【００２２】１５は、ｔａｎδ測定装置５及び直流電流成分測定器４に接続され、それらの出力ｔａｎδ及びＩｄｃを入力して、図３のチャート等を参照して絶縁評価を行う絶縁評価装置である。
【００２３】以下、図１のＡ系統でさらに電力ケーブルがカスケード的に接続されている場合、全てのシース接続部を相分離可能なようにする。すなわち、第１サブ変８内において同一相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）の電力ケーブル１、２のシース１Ｅｒ、２Ｅｓ同士を各切換スッチ１１ｒ、１１ｓ、１１ｔを介して接続し、各切換スッチ１１ｒ、１１ｒ、１１ｔの個別の切換により同相のケーブルシース１Ｅｒ、２Ｅｓ同士の閉回路が断接される。同様に、第２サブ変９内においても、同一相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）の電力ケーブル２、３のシース２Ｅｒ、３Ｅｓ同士を各切換スッチ１２ｒ、１２ｓ、１２ｔを介して接続し、各切換スッチ１２ｒ、１２ｒ、１２ｔの個別の切換により同相のケーブルシース２Ｅｒ、３Ｅｓ同士の閉回路が断接される。
【００２４】このようなシース接続構成とすることで、図５に図示したＲ相とＳ相、Ｓ相とＴ相、Ｔ相とＲ相のケーブルシースがループ状になって生ずる循環迷走電流Ｉｒｓ、Ｉｓｔ、Ｉｔｒ等はすべて解消することができる。従って各相の基準ベクトル信号Ｖｓを標準コンデンサ（Ｃｓ）６を介して、また電力ケーブルの各相シースの漏れ電流Ｉｘを各電流変成器７を介して、同時にｔａｎδ測定装置５に入力することによって、上記迷走電流の影響を受けずにｔａｎδの測定を所期の性能通りに実施することができる。
【００２５】実施の形態２．図１において、Ａ系統と並列して複数の系統がある場合、ｔａｎδ測定装置５のＶｓ入力部とＩｘ入力部に当該測定相のＶｓとＩｘを同時に演算部に入力可能な相選択スキャナを設け、且つ、Ｉｘ入力部に直流電流成分測定装置４のシース選択スキャナと同期した複数ケーブルからのＩｘ選択スキャナを設けることで、絶縁評価装置１５に同一系統のケーブルのｔａｎδデータと直流電流成分Ｉｄｃデータとを伝送可能とする。これによって、図３に示した、電気学会の推奨するｔａｎδと直流電流成分Ｉｄｃの二次元データによる絶縁不良の判定確度の高い絶縁監視装置を、各１台づつのｔａｎδ測定装置５及び直流電流成分測定装置４のみで構成することができる。
【００２６】絶縁評価装置１５は図３のような評価帳票を出力できるほか、ｔａｎδと直流電流成分Ｉｄｃのレベル設定の組み合わせによる各種の警報信号９を出力できる機能を具備させることで、きめ細い電力ケーブルの常時絶縁監視装置が得られる。
【００２７】実施の形態３．図１における絶縁評価装置１５に入力される直流電流成分Ｉｄｃは、シースの絶縁抵抗Ｒｓｈと反比例的に増減することが知られている。
【００２８】従って、冬期にはＲｓｈ＝５００ＭΩでＩｄｃ＝０．５ｎＡのデータは、ケーブルが劣化していなくても、夏期にはＲｓｈ＝５０ＭΩでＩｄｃ＝５ｎＡ程度となることが普通である。
【００２９】そこで、上記の絶縁評価装置１５に入力する直流電流成分Ｉｄｃとして、絶縁評価装置１５のＩｄｃ入力部に、例えばＲｓｈ＝１００ＭΩに換算したＩｄｃが得られるような補正演算回路を設けることで、絶縁評価装置１５の出力帳票としての図３のデータチャートをＲｓｈに左右されない普遍的なものとすることが可能である。
【００３０】実施の形態４．図１のような絶縁監視装置は長期間に亘って稼動をするものであり、従って、使用時間の経過と共にｔａｎδ測定装置５及び直流電流成分測定装置４そのものの精度が悪くなって、このため、絶縁評価装置１５が誤った警報１６を出すことが懸念される。
【００３１】そこで、ｔａｎδの測定スキャニング及び直流電流成分Ｉｄｃの測定スキャニングの間に、それぞれｔａｎδとＩｄｃの校正計測のプロセスを組み込み、この校正結果が定められたゾーンを逸脱した時には、絶縁評価装置１５から計測異常の警報を出すようにして、絶縁監視システムの計測の信頼度を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数の幹線ケーブルの接続部のシース切換スイッチを相分離型とすることで、迷走電流の影響を無くし、直流電流成分とｔａｎδとの複合計測が可能となり、従って、ビルや工場等の高圧幹線ケーブルを活線のままで監視することができ、且つ、絶縁監視による不良判定の確度を大幅に向上させることができる。
【００３３】請求項２の発明によれば、直流電流成分測定装置及びｔａｎδ計測装置の前段に選択スキャナを設け、この選択スキャナにより、複数の系統の高圧幹線ケーブル及び電流変成器からの基準ベクトル信号及び出力電流信号を各系統毎に切り換えて選択的に前記ｔａｎδ計測装置へ入力させると共に、前記複数の系統の高圧幹線ケーブルからの直流電流成分を各系統毎に切り換えて選択的に前記直流電流成分測定装置へ入力させることにより、複数の系統の高圧幹線ケーブルの場合であっても、各１台の直流電流成分測定装置及びｔａｎδ計測装置によって不良判定確度の高い絶縁監視装置を得ることができる。
【００３４】請求項３の発明によれば、直流電流成分をケーブルシースの絶縁抵抗で換算・補正したものを入力できるようにしたので、シースの絶縁抵抗が季節の温度変化等により変動しても、常に確度の高い不良判定を行うことができる。
【００３５】請求項４の発明によれば、直流電流成分とｔａｎδとの計測過程にそれぞれ校正過程を採り入れることにより、計測の信頼度を一層向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３６０５６
【氏名又は名称】三菱電機ビルテクノサービス株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月１９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２７１３８３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月８日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７０４９８ |
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