特許 5958318 放電電荷量測定方法及び放電電荷量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958318

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】放電電荷量測定方法及び放電電荷量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20060101AFI20160714BHJP

【ＦＩ】

   G01R31/12 A

【請求項の数】12

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-270994(P2012-270994)

(22)【出願日】2012年12月12日

(65)【公開番号】特開2014-115237(P2014-115237A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2014年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100105256

【弁理士】

【氏名又は名称】清野 仁

(72)【発明者】

【氏名】角 陽介

(72)【発明者】

【氏名】千綿 直文

(72)【発明者】

【氏名】菊池 英行

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−１９３４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１４１９６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−３１８３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８２０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０５６９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０７４９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０５１５９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２６５５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８２２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１９１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 高圧インバータケーブルのＥＭＣ対策技術ＷＧ，高圧インバータ使用ケーブルに関する調査報告，日本，社団法人日本電機工業会，２００５年 １月２７日，本体，ＵＲＬ，https://www.jema-net.or.jp/Japanese/pis/pdf/PDS_report.pdf

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２７／００−２７／３２

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｇ０１Ｒ ３１／０２−３１／０６

Ｇ０１Ｒ ３１／１２−３１／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導体及び前記導体の周囲を被覆するように形成された絶縁皮膜を備える電線に接続される課電装置から、前記絶縁皮膜の部分放電開始電圧よりも高い電圧を前記電線に印加し、前記絶縁皮膜に部分放電を発生させる部分放電発生工程と、
前記電線と接地との間に直列に接続されるコンデンサの端子電圧を、前記コンデンサの両端に接続される少なくとも２つのデータロガーを所定時間毎に交互に作動させて連続して測定して記録する電圧記録工程と、
前記電圧記録工程で記録した前記コンデンサの端子電圧の差に、前記コンデンサの静電容量を乗じることで、前記電線から放電され、前記コンデンサに残留する放電電荷量を算出する放電電荷量算出工程と、
前記絶縁皮膜に部分放電が発生してから前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの前記放電電荷量を累積して、電線が部分放電によって絶縁破壊に至るまでの指標となる累積放電電荷量を算出する累積放電電荷量算出工程と、を有する
ことを特徴とする放電電荷量測定方法。

【請求項2】

前記電圧記録工程では、
少なくとも２つの前記データロガーの作動の切り替えを、前記データロガーに接続されるタイマ機構によって行う
ことを特徴とする請求項１に記載の放電電荷量測定方法。

【請求項3】

前記電圧記録工程では、
少なくとも２つの前記データロガーの作動を切り替える際、一の前記データロガーの作動を開始した後、他の前記データロガーの作動を終了する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電電荷量測定方法。

【請求項4】

前記放電電荷量算出工程では、
一の前記データロガーの作動開始から作動終了までの所定期間毎に前記放電電荷量を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放電電荷量測定方法。

【請求項5】

前記放電電荷量算出工程では、
前記所定期間の前記放電電荷量を算出する際、少なくとも２つの前記データロガーを重複して作動させる重複期間の放電電圧を、前記データロガーのいずれかから減算する
ことを特徴とする請求項４に記載の放電電荷量測定方法。

【請求項6】

少なくとも前記電圧記録工程と前記放電電荷量算出工程とが併行して行われる
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の放電電荷量測定方法。

【請求項7】

前記電圧記録工程では、
前記コンデンサに過度の電荷が溜まった際、前記コンデンサの両端に接続される短絡回路により、前記コンデンサの両端を短絡させて放電させる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の放電電荷量測定方法。

【請求項8】

少なくとも前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの少なくとも前記放電電荷量を表示部に表示させる表示工程を有する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の放電電荷量測定方法。

【請求項9】

導体及び前記導体の周囲を被覆するように形成された絶縁皮膜を備える電線に接続され、前記絶縁皮膜に部分放電を発生させるように前記絶縁皮膜の部分放電開始電圧よりも高い電圧を前記電線に印加する課電装置と、
前記電線と接地との間に直列に接続されるコンデンサと、
前記コンデンサの端子電圧を測定して記録する少なくとも２つのデータロガーと、
少なくとも前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまで、少なくとも２つの前記データロガーを所定時間毎に交互に作動させて、前記コンデンサの端子電圧を連続して検出するように、少なくとも前記データロガーを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記データロガーにより検出した前記コンデンサの端子電圧の差に、前記コンデンサの静電容量を乗じることで、前記電線から放電され、前記コンデンサに残留する放電電荷量を算出し、
前記絶縁皮膜に部分放電が発生してから前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの前記放電電荷量を累積して、電線が部分放電によって絶縁破壊に至るまでの指標となる累積放電電荷量を算出する
ことを特徴とする放電電荷量測定装置。

【請求項10】

前記コンデンサの静電容量は、前記電線の静電容量よりも大きい
ことを特徴とする請求項９に記載の放電電荷量測定装置。

【請求項11】

前記データロガーには、タイマ機構が接続されている
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の放電電荷量測定装置。

【請求項12】

前記コンデンサの両端には、前記コンデンサ内に過度の電荷が溜まった場合、前記コンデンサの両端を短絡させて放電させる短絡回路が接続されている
ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の放電電荷量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばエナメル線等の電線等の寿命評価の指標となる放電電荷量測定方法及び放電電荷量測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばエナメル線等の電線は、導体の周囲を囲うように絶縁体（絶縁皮膜）が設けられて形成されている。このような電線には、部分放電が発生する場合がある。部分放電は、電線の絶縁体中あるいは導体と絶縁体との間に微小な空隙があると、その空隙に電界が集中し、微弱な放電が発生することにより、発生するものである。部分放電が発生すると、絶縁体が劣化し、その結果、絶縁破壊に至る。

【0003】

また、近年、省エネルギ及び高効率化の観点から、インバータ電源を用いてモータを駆動させて可変速運転することが行われている。インバータ電源からモータに印加される電圧はパルス電圧（以下、インバータパルス電圧ともいう。）である。従って、インバータ電源を用いてモータを駆動させた場合、モータは、立ち上がり時間が短い高電圧パルスに晒される（以下、インバータサージ電圧ともいう）。すなわち、モータに使用される電線（導体）に大きな電流が流れるため、電線に急峻な過電圧（インバータサージ電圧）が印加されることがある。このインバータサージ電圧の印加によって、電線に強い電気的なストレスが加わることになる。従って、上述の空隙内の電界強度が高まり、電線に部分放電が発生することがある。その結果、電線が絶縁破壊を起こすことがある。

【0004】

そこで、電線の絶縁体が絶縁破壊するまでの時間、すなわち電線の寿命を推定する電線の寿命評価が行われることがある。電線の寿命は、印加（課電）される電圧の大きさと、電線に電圧を課電する課電時間とに基づいて決まる。そこで、従来、電線の寿命評価は、Ｖ−ｔ試験によって行われることが多かった。すなわち、例えば、電線等から成る試料に所定の大きさのインバータパルス電圧及び所定の周波数を印加し、絶縁破壊するまでの時間を測定して、電線の寿命評価を行っていた（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２７０２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、インバータサージ電圧下において、電線に部分放電が開始する電圧（部分放電開始電圧）は、インバータパルス電圧の立ち上がり時間の影響を受ける。インバータパルス電圧の立ち上がり時間は、正弦波電圧に比べて短い。このため、Ｖ−ｔ試験では、電線の正確な寿命を評価できない場合があった。

【0007】

そこで、本発明は、上記課題を解決し、電線の寿命評価をより正確に行うことが可能な放電電荷量測定方法及び放電電荷量測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様によれば、導体及び前記導体の周囲を被覆するように形成された絶縁皮膜を備える電線に接続される課電装置から、前記絶縁皮膜の部分放電開始電圧よりも高い電圧を前記電線に印加し、前記絶縁皮膜に部分放電を発生させる部分放電発生工程と、前記電線と接地との間に直列に接続されるコンデンサの端子電圧を、前記コンデンサの両端に接続される少なくとも２つのデータロガーを所定時間毎に交互に作動させて連続して測定して記録する電圧記録工程と、前記電圧記録工程で記録した前記コンデンサの端子電圧の差に、前記コンデンサの静電容量を乗じることで、前記電線から放電され、前記コンデンサに残留する放電電荷量を算出する放電電荷量算出工程と、前記絶縁皮膜に部分放電が発生してから前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの前記放電電荷量を累積して、電線が部分放電によって絶縁破壊に至るまでの指標となる累積放電電荷量を算出する累積放電電荷量算出工程と、を有する放電電荷量測定方法が提供される。

【0009】

本発明の第２の態様によれば、前記電圧記録工程では、少なくとも２つの前記データロガーの作動の切り替えを、前記データロガーに接続されるタイマ機構によって行う第１の態様の放電電荷量測定方法が提供される。

【0010】

本発明の第３の態様によれば、前記電圧記録工程では、少なくとも２つの前記データロガーの作動を切り替える際、一の前記データロガーの作動を開始した後、他の前記データロガーの作動を終了する第１又は第２の態様の放電電荷量測定方法が提供される。

【0011】

本発明の第４の態様によれば、前記放電電荷量算出工程では、一の前記データロガーの作動開始から作動終了までの所定期間毎に前記放電電荷量を算出する第１ないし第３の態様のいずれかの放電電荷量測定方法が提供される。

【0012】

本発明の第５の態様によれば、前記放電電荷量算出工程では、前記所定期間の前記放電電荷量を算出する際、少なくとも２つの前記データロガーを重複して作動させる重複期間の放電電圧を、前記データロガーのいずれかから減算する第４の態様の放電電荷量測定方法が提供される。

【0013】

本発明の第６の態様によれば、少なくとも前記電圧記録工程と前記放電電荷量算出工程とが併行して行われる第１ないし第５の態様のいずれかの放電電荷量測定方法が提供される。

【0014】

本発明の第７の態様によれば、前記電圧記録工程では、前記コンデンサに過度の電荷が溜まった際、前記コンデンサの両端に接続される短絡回路により、前記コンデンサの両端を短絡させて放電させる第１ないし第６の態様のいずれかの放電電荷量測定方法が提供される。

【0015】

本発明の第８の態様によれば、少なくとも前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの少なくとも前記放電電荷量を表示部に表示させる表示工程を有する第１ないし第７の態様のいずれかの放電電荷量測定方法が提供される。

【0016】

本発明の第９の態様によれば、導体及び前記導体の周囲を被覆するように形成された絶縁皮膜を備える電線に接続され、前記絶縁皮膜に部分放電を発生させるように前記絶縁皮膜の部分放電開始電圧よりも高い電圧を前記電線に印加する課電装置と、前記電線と接地との間に直列に接続されるコンデンサと、前記コンデンサの端子電圧を測定して記録する少なくとも２つのデータロガーと、少なくとも前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまで、少なくとも２つの前記データロガーを所定時間毎に交互に作動させて、前記コンデンサの端子電圧を連続して検出するように、少なくとも前記データロガーを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記データロガーにより検出した前記コンデンサの端子電圧の差に、前記コンデンサの静電容量を乗じることで、前記電線から放電され、前記コンデンサに残留する放電電荷量を算出し、前記絶縁皮膜に部分放電が発生してから前記絶縁皮膜が絶縁破壊するまでの前記放電電荷量を累積して、電線が部分放電によって絶縁破壊に至るまでの指標となる累積放電電荷量を算出する放電電荷量測定装置が提供される。

【0017】

本発明の第１０の態様によれば、前記コンデンサの静電容量は、前記電線の静電容量よりも大きい第９の態様の放電電荷量測定装置が提供される。

【0018】

本発明の第１１の態様によれば、前記データロガーには、タイマ機構が接続されている第９又は第１０の態様の放電電荷量測定装置が提供される。

【0019】

本発明の第１２の態様によれば、前記コンデンサの両端には、前記コンデンサ内に過度の電荷が溜まった場合、前記コンデンサの両端を短絡させて放電させる短絡回路が接続されている第９ないし第１１の態様のいずれかの放電電荷量測定装置が提供される。

【発明の効果】

【0020】

本発明にかかる放電電荷量測定方法及び放電電荷量測定装置によれば、電線の寿命評価をより正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る放電電荷量測定装置の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る放電電荷量測定装置が備えるデータロガーによって記録される電圧データの一例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る放電電荷量測定装置が備えるデータロガーによって記録される電圧データの一例を示す図である。

【図4】本発明で好適に用いられる放電電荷量測定装置の制御部の概略構成図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る放電電荷量測定工程を示すフロー図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るデータロガーの作動状況の一例を示す模式図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る表示装置に表示される試料の放電電荷量の算出結果の一例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る表示装置に表示される試料の累積電荷量の算出結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、発明者等が得た知見について説明する。

【0023】

電線の寿命評価をより正確に行うために、電線が絶縁破壊するまでの電線（絶縁皮膜）の電荷量（累積電荷量）を算出することが考えられている。このとき、Ｖ−ｔ試験によって得られた放電電流波形から電荷量を算出することが考えられている。しかしながら、Ｖ−ｔ試験によって得られた放電電流波形（例えばオシロスコープによって得られた生波形データ）から電荷量を算出するには、立ち上がりが急峻な放電電流波形を、ナノ秒（ｎｓ）オーダのサンプルレートで積分する必要がある。このため、電荷量を算出するためには、莫大な数のデータが必要となる。特に、電線が絶縁破壊に至るまでの時間が長くなると、それだけ電荷量を算出するために必要なデータの数はさらに多くなる。その結果、データ処理に時間を要するとともに、莫大なデータを記憶する記憶領域も必要となることがあった。

【0024】

また、電線が絶縁破壊するまでの絶縁皮膜の累積電荷量を算出する際、莫大な数のデータを処理する必要があるため、データの取得漏れが発生することがあった。また、オシロスコープ等によって得られた生波形データから電荷量を算出していたため、例えばオシロスコープの性能等によって、データの取りこぼしが発生することがあった。このため、電線の寿命評価の精度が低下することがあった。

【0025】

本発明は、発明者が見出した上記知見に基づくものである。

【0026】

以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0027】

（１）放電電荷量測定装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる放電電荷量測定装置の構成について、主に、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態にかかる放電電荷量測定装置１の概略構成図である。

【0028】

図１に示すように、本実施形態にかかる放電電荷量測定装置１は、試料２に接続され、試料２に電圧を印加する課電装置３を備えている。試料２としては、例えば、導体と、導体の周囲を被覆するように、樹脂材料によって形成された絶縁体である絶縁皮膜とを備えるエナメル線等の電線を用いる。このような試料２に電圧が印加されると、試料２が備える絶縁皮膜中の微小な空隙や、導体と絶縁皮膜との間の微小な空隙に電界が集中し、微弱な放電（部分放電）が発生する。すなわち、試料２に部分放電が発生する。

【0029】

課電装置３は、試料２に部分放電が生じるような電圧を印加するように構成されている。例えば、課電装置３は、試料２の部分放電開始電圧よりも高い電圧を試料２に印加するように構成されているとよい。すなわち、課電装置３は、インバータサージ電圧よりも高い電圧を試料２に印加するように構成されているとよい。課電装置３としては、例えば、インバータパルス発生器、サージパルス発生器等の電圧印加装置を用いることができる。

【0030】

試料２と接地との間には、コンデンサ４が試料２に直列に接続されている。コンデンサ４は、試料２に部分放電が発生することで生じた電荷を溜めるように構成されている。コンデンサ４としては、静電容量が十分に大きなコンデンサ４を用いるとよい。すなわち、試料２の静電容量よりも大きな静電容量を有するコンデンサ４が用いられるとよい。これにより、課電装置３から試料２に印加される印加電圧の大半を試料２にかけることができる。

【0031】

コンデンサ４の両端には、試料２に発生する部分放電によって、コンデンサ４内に過度の電荷が溜まった場合、コンデンサ４の両端を短絡させて放電させる短絡回路（リフレッシュ回路）５が接続されている。すなわち、短絡回路５は、コンデンサ４の両端を定期的に、そして強制的に短時間（例えばミリ秒（ｍｓ））の間短絡させる回路である。これにより、コンデンサ４内に電荷が蓄積することによって、後述のデータロガー６Ａ，６Ｂによって検出される電圧の変異を抑制できる。従って、コンデンサ４の端子電圧をより正確に測定することができる。

【0032】

短絡回路５は、例えばトリガ信号を発生するトリガ発生器５ａと、コンデンサ４への導通及び遮断を制御するリレー回路（スイッチ回路）５ｂとを備えて構成されている。短絡回路５は、リレー回路５ｂがトリガ発生器５ａからのトリガ信号を受け付けると、リレーを動作させてコンデンサ４の両端を短絡させるように構成されている。また、短絡回路５は、課電装置３に接続され、課電装置３と同期させることが可能なように構成されている。短絡回路５は、課電装置３が試料２への電圧の印加を開始すると、その開始の信号をトリガ発生器５ａが受信した後、トリガ発生器５ａが、課電装置３から試料２への電圧の印加開始から所定期間毎にトリガ信号（例えば１ミリ秒（ｍｓ）幅の駆動パルス）を出力するように構成されている。

【0033】

コンデンサ４の両端には、少なくとも２つ（本実施形態では、例えば２つ）のデータロガー６Ａ，６Ｂが接続されている。データロガー６Ａ，６Ｂはそれぞれ、コンデンサ４の端子電圧を測定するとともに、測定した電圧を例えば波形データ等で記録するように構成されている。データロガー６Ａ，６Ｂは、例えば図２及び図３に示すような波形データの形式で、コンデンサ４の端子電圧を記録することができる。なお、データロガーが１つであると、コンデンサ４の端子電圧を連続して記録することはできる。しかしながら、後述するように、データロガー６Ａ，６Ｂによって記録された電圧のデータから、コンデンサ４に残留する試料２から放電された放電電荷量をコントローラ８によって算出する際、コントローラ８が放電電荷量を算出するまでの時間が長くなる場合がある。また、例えば、試料２の経時変化が分かり難くなる場合もある。

【0034】

図１に示すように、データロガー６Ａ，６Ｂには、後述のコントローラ８が電気的に接続されている。データロガー６Ａ，６Ｂは、記録した電圧のデータを、後述のコントローラ８に転送するように構成されている。例えば、データロガー６Ａ，６Ｂは、データロガー６Ａ，６Ｂの作動開始からデータロガー６Ａ，６Ｂの作動停止までの間に（一回の作動で）記録した電圧のデータを例えば１ファイルとし、１ファイル毎に、後述のコントローラ８に転送するように構成されているとよい。

【0035】

データロガー６Ａ，６Ｂには、データロガー６Ａ，６Ｂの作動の切り替えを行うタイマ機構７が接続されている。タイマ機構７は、例えばデータロガー６Ａ又はデータロガー６Ｂの作動開始後、所定の時間（例えば１０秒）の監視を行うように構成されている。タイマ機構７は、例えば、データロガー６Ａの作動開始後、所定の時間（例えば１０秒）が経過すると、作動停止の信号をデータロガー６Ａに出力し、作動開始の信号をデータロガー６Ｂに出力するように構成されている。タイマ機構７としては、例えばタイマ装置やタイマ回路等を用いることができる。

【0036】

すなわち、データロガー６Ａ，６Ｂは、少なくとも試料２が絶縁破壊に至るまでの間、タイマ機構７によって、所定時間毎（例えば１０秒毎）に交互に作動されるように構成されている。このとき、データロガー６Ａ，６Ｂはそれぞれ、タイマ機構７によって、データロガー６Ａの作動が開始された後、データロガー６Ｂの作動が終了されるように構成されているとよい。これにより、データロガー６Ａ，６Ｂの切り替えによるコンデンサ４の端子電圧のデータの取りこぼしを抑制できる。

【0037】

データロガー６Ａ，６Ｂの一回の作動開始から作動終了までの時間（タイマ機構７が監視する時間）は、データロガー６Ａ，６Ｂの一回の作動によって記録され、後述のコントローラ８に転送される電圧のデータの大きさ等を考慮して決めるとよい。データロガー６Ａ，６Ｂの一回の作動時間が短かすぎると、後述のコントローラ８に転送され、コントローラ８で処理するデータの数が多くなることがある。従って、データ処理に時間を要するとともに、莫大なデータを記憶する記憶領域も必要となることがある。一方、データロガー６Ａ，６Ｂの一回の作動時間が長すぎると、１ファイルに格納されるデータの量が多くなりすぎる場合がある。従って、後述するように、コントローラ８が、電圧のデータから、試料２から放電されてコンデンサ４に残留する放電電荷量を算出する際、コントローラ８が放電電荷量を算出するまでの時間が長くなる場合がある。その結果、例えば電圧の記録と放電電荷量の算出とが併行して行われる場合、コントローラ８は、データロガー６Ａ，６Ｂから次の電圧のデータ（ファイル）が転送されてくるまでに、前の電圧のデータ（ファイル）の放電電荷量の算出を終了することができない場合がある。

【0038】

（制御部）
図４に示すように、制御部であるコントローラ８は、中央処理装置（ＣＰＵ）９と、内部にメモリ領域を有するメモリ（ＲＡＭ）１０と、例えばフラッシュメモリやＨＤＤ等の記憶装置１１と、を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１０、記憶装置１１は、ケーブル１３を介して、ＣＰＵ９とデータ交換可能なように構成されている。コントローラ８には、入出力装置１４として、例えばタッチパネル、マウス、キーボード等の操作端末が接続されていてもよい。また、コントローラ８には、表示装置１５として、例えばディスプレイ等が接続されていてもよい。なお、記憶装置１１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。

【0039】

記憶装置１１内には、放電電荷量を算出する手順などが記載されたプログラム、放電電荷量の累積値を算出する手順などが記載されたプログラム等が、読み出し可能に格納されている。ＣＰＵ９が記憶装置１１内に格納されているプログラムを読み出して実行することで、例えば放電電荷量の算出や、放電電荷量の累積値の算出、放電電荷量や放電電荷量の累積値の表示装置１５への表示等を実現させるように構成されている。例えば、放電電荷量の算出は、エクセルＶＢＡ（Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ｆｏｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）プログラムをＣＰＵ９が実行することで実現される。

【0040】

ＲＡＭ１０は、ＣＰＵ９によって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。プログラムがＲＡＭ１０に読み出されてＣＰＵ９に実行されることにより、後述する放電電荷量の算出や、放電電荷量の累積値の算出をコンピュータであるコントローラ８に実現されるように構成されている。

【0041】

（２）放電電荷量測定方法
続いて、本発明の一実施形態にかかる放電電荷量測定方法について、主に、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施形態にかかる放電電荷量の測定方法を示すフロー図である。図６は、本実施形態に係るデータロガー６Ａ，６Ｂの作動状況の一例を示す模式図である。なお、以下の説明において、放電電荷量測定装置１を構成する各部の動作は、コントローラ８により制御される。

【0042】

（部分放電発生工程）
まず、課電装置３から試料２に電圧を印加し、試料２に部分放電を発生させる。このとき、試料２の部分放電開始電圧よりも高い電圧を、課電装置３から試料２に印加するとよい。

【0043】

（電圧記録工程）
課電装置３による試料２への電圧の印加を開始すると同時に、データロガー６Ａ，６Ｂの作動を開始し、コンデンサ４の端子電圧の測定及び記録を開始する。そして、データロガー６Ａ，６Ｂを所定時間毎に交互に作動させて、少なくとも試料２が絶縁破壊に至るまで、試料２から出力された電圧を連続して測定し、電圧のデータを記録する。すなわち、試料２が絶縁破壊に至るまで、コンデンサ４の端子電圧を連続して測定し、記録する。

【0044】

具体的には、まず、データロガー６Ａを作動させて、データロガー６Ａによる電圧の記録を開始する。データロガー６Ａの作動開始から所定時間が経過したら、データロガー６Ｂを作動させて、データロガー６Ｂによる電圧の記録を開始する。データロガー６Ｂの作動を開始したら、データロガー６Ａの作動を終了する。そして、データロガー６Ｂの作動開始から所定時間が経過したら、データロガー６Ａの作動を開始する。データロガー６Ａの記録を開始したら、データロガー６Ｂの記録を終了する。このように、データロガー６Ａ，６Ｂを所定時間毎に交互に作動させて、少なくとも試料２が絶縁破壊に至るまでコンデンサ４の端子電圧を連続して記録する。

【0045】

データロガー６Ａ，６Ｂの作動を切り替える際、所定の時間だけ、データロガー６Ａとデータロガー６Ｂとを、共に作動させるとよい。すなわち、データロガー６Ａ（又はデータロガー６Ｂ）の作動を開始した後、データロガー６Ｂ（又はデータロガー６Ａ）の作動を終了するとよい。このようにデータロガー６Ａとデータロガー６Ｂとを所定の時間重複して作動させることで、コンデンサ４の端子電圧のデータの取りこぼしを抑制できる。

【0046】

データロガー６Ａ及びデータロガー６Ｂの作動の切り替えは、データロガー６Ａ，６Ｂに接続されるタイマ機構７によって行う。すなわち、タイマ機構７は、データロガー６Ａ（データロガー６Ｂ）の作動開始後、所定の時間（例えば１０秒）を監視し、所定の時間が経過したら、データロガー６Ａ（データロガー６Ｂ）には作動停止の信号を出力し、データロガー６Ｂ（データロガー６Ａ）には作動開始の信号を出力する。これにより、データロガー６Ａ及びデータロガー６Ｂを所定時間毎に交互に作動させることができる。

【0047】

データロガー６Ａ，６Ｂは、記録したコンデンサ４の端子電圧のデータを、例えば波形データの形式でＣＰＵ９に転送する。すなわち、データロガー６Ａ，６Ｂは、データロガー６Ａ，６Ｂの作動停止から次にデータロガー６Ａ，６Ｂの作動が開始されるまでの間に、一回の作動で記録した電圧のデータを例えば１ファイルとし、ＣＰＵ９に転送する。このとき、データロガー６Ａ又はデータロガー６Ｂのどちらで記録したかを特定できるように、ＣＰＵ９に転送する電圧のデータにはデータロガーを特定する情報を付すとよい。また、ＣＰＵ９に転送する電圧のデータに、時間情報を付してもよい。

【0048】

なお、コンデンサ４に過度の電荷が溜まった際、コンデンサ４の両端に接続される短絡回路を作動させて、コンデンサ４の両端を短絡させて放電する。好ましくは、例えば、課電装置３により試料２への電圧の印加の開始から所定時間毎に、短絡回路５を作動させる。これにより、コンデンサ４に加わる電圧をより正確に測定できる。

【0049】

（放電電荷量算出工程）
ＣＰＵ９は、データロガー６Ａ，６Ｂから電圧のデータを受信すると、電圧のデータをＲＡＭ１０に送信するとともに、記憶装置１１内から放電電荷量を算出するプログラムをＲＡＭ１０に読み出す。そして、ＣＰＵ９は、ＲＡＭ１０で受信した電圧のデータからコンデンサ４内に残留する試料２から放電された放電電荷量を算出する。これにより、所定期間内に試料２が部分放電することで発生した電荷量を算出できる。

【0050】

具体的には、まず、ＣＰＵ９は、受信した電圧のデータから、コンデンサ４の端子電圧の差を算出する。そして、コンデンサ４の端子電圧の差に、コンデンサ４の静電容量を乗じることで、コンデンサ４内に残留する試料２から放電された放電電荷量を計算する。例えば、ＣＰＵ９に図３に示す電圧のデータが転送されてきた場合、コンデンサ４内に残留する試料２から放電された放電電荷量は下記（式１）により算出できる。なお、図３中の実線は、部分放電が発生していないときのコンデンサ４の端子電圧を示し、図３中の点線は、部分放電が発生しているときのコンデンサ４の端子電圧を示す。
（式１）
Ｑ＝Ｃｄ×（｜Ｖ２―Ｖ１｜＋｜Ｖ３―Ｖ２｜）
なお、Ｑはコンデンサ４内に残留する試料２から放電された放電電荷量であり、Ｃｄは、コンデンサ４の静電容量であり、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３はそれぞれ、部分放電が発生しているときのコンデンサ４の端子電圧の値と部分放電が発生していないときのコンデンサの端子電圧との差（コンデンサ４の端子電圧の差）の値である。

【0051】

このとき、ＣＰＵ９は、データロガー６Ａ（データロガー６Ｂ）の一回の作動開始から作動終了までの期間毎に放電電荷量を算出するとよい。すなわち、ＣＰＵ９は、例えば、データロガー６Ａ、６Ｂから転送されてきたファイル毎に放電電荷量を算出して記憶装置１１内に読み出し可能に保管するとよい。

【0052】

なお、上述したように、データロガー６Ａ及びデータロガー６Ｂを重複して作動させる期間がある。従って、放電電荷量を算出する際、データロガー６Ａ，６Ｂを重複して作動させる期間（以下、重複期間ともいう。）の電圧を、データロガー６Ａで測定した電圧又はデータロガー６Ｂで測定した電圧のいずれかから減算する。例えば、図６に示すように、データロガー６Ａとデータロガー６Ｂとが重複して作動される期間Ｔ１の電圧は、データロガー６Ｂの電圧Ｂ１から減算する。また、重複期間Ｔ２の電圧は、データロガー６Ａの電圧Ａ２から減算する。すなわち、重複期間の電圧は、作動を開始したデータロガー６Ａ，６Ｂの電圧から減算する。

【0053】

ＣＰＵ９は、算出した放電電荷量を所定期間（データロガー６Ａ，６Ｂから転送されてきたファイル）毎に記憶装置１１内に読み出し可能に保管する。

【0054】

（累積放電電荷量算出工程）
放電電荷量算出工程が終了し、ＣＰＵ９が放電電荷量算出終了の指令を受信すると、ＣＰＵ９は、記憶装置１１内から放電電荷量をＲＡＭ１０に読み出すとともに、記憶装置１１内から累積放電電荷量を算出するプログラムをＲＡＭ１０に読み出す。そして、ＣＰＵ９は、試料２が絶縁破壊に至るまで、放電電荷量を算出する毎に累積していき、累積放電電荷量を算出する。すなわち、試料２が絶縁破壊に至るまでの全てのファイルに記載された放電電荷量を累積する。これにより、試料２が部分放電の発生によって絶縁破壊に至るまでの電荷量の総和（以下、「総放電電荷量」ともいう。）を確認でき、電線の部分放電に対する寿命を評価することができる。

【0055】

（表示工程）
ＣＰＵ９が入出力装置１４から試料２が絶縁破壊するまでのコンデンサ４の放電電荷量（すなわち、試料２から放電された電荷量）の表示要求の指令を受信すると、ＣＰＵ９は、記憶装置１１内から、試料２から放電された電荷量の算出結果を読み出し、表示装置１５に表示する。このとき、例えば図７に示すように、試料２から放電された電荷量の算出結果をグラフ化して表示装置１５に時系列表示するとよい。なお、表示装置１５に表示するグラフは、図７に示すような折れ線グラフに限定されず、例えば棒グラフ等であってもよい。

【0056】

また、ＣＰＵ９が入出力装置１４から試料２が絶縁破壊するまでのコンデンサ４の累積放電電荷量（すなわち、試料２から放電された累積電荷量）の表示要求の指令を受信すると、ＣＰＵ９は、記憶装置１１内から試料２の累積電荷量の算出結果を読み出して表示装置１５に表示する。このとき、例えば図８に示すように、試料２から放電された累積電荷量の算出結果をグラフ化して表示装置１５に時系列で表示するとよい。なお、表示装置１５に表示するグラフは、図８に示すような折れ線グラフに限定されず、例えば棒グラフ等であってもよく、また試料２から放電された累積電荷量の数値のみを表示装置１５に表示してもよい。

【0057】

なお、上述の電圧記録工程と、放電電荷量算出工程と、累積放電電荷量算出工程と、表示工程とを併行して行うとよい。これにより、例えば、試料２が絶縁破壊に至ったことをより早く検知できる。また、例えば、試料２や放電電荷量測定装置に異常が発生した場合、異常をより早く検知できる。

【0058】

試料２が絶縁破壊に至ったことが確認できたら、課電装置３から試料２への電圧の印加を停止するとともに、データロガー６Ａ，６Ｂによる測定を停止し、本実施形態にかかる放電電荷量の測定を終了する。

【0059】

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0060】

（ａ）本実施形態によれば、課電装置３から電圧を印加し、試料２に部分放電を発生させ、少なくとも試料２が絶縁破壊するまで、コンデンサ４の両端に接続される２つのデータロガー６Ａ，６Ｂを所定時間毎に交互に作動させ、コンデンサ４の端子電圧を連続して測定し、記録している。また、データロガー６Ａ，６Ｂで記録したコンデンサ４の端子電圧の差に、コンデンサ４の静電容量を乗じることで、試料２から放電されてコンデンサ４に残留する放電電荷量を算出している。そして、少なくとも試料２が絶縁破壊するまでの放電電荷量の値を累積して累積放電電荷量を算出している。これにより、試料２が絶縁破壊するまでに生じる電荷量の総和（総放電電荷量）を知り、試料２である電線の寿命評価の指標とすることができる。また、試料２が部分放電することで生じる電荷量を、少ないデータ数で正確に算出することができる。これにより、試料２が部分放電することで生じる電荷量を、短時間で算出することができる。

【0061】

（ｂ）本実施形態によれば、データロガー６Ａの作動を開始した後、データロガー６Ｂの作動を終了するように、２つのデータロガー６Ａ，６Ｂの作動の切り替えをタイマ機構７によって行っている。これにより、コンデンサ４の端子電圧のデータの取りこぼしを抑制できる。従って、試料２の寿命評価をより正確に行うことができる。

【0062】

（ｃ）本実施形態によれば、データロガー６Ａ，６Ｂは、一回の作動開始から作動終了までの所定期間毎に、電圧のデータをコントローラ８に転送している。そして、コントローラ８は、データロガー６Ａ，６Ｂから転送されてきた所定期間の電圧のデータ毎に、コンデンサ４の放電電荷量及び累積放電電荷量を算出している。これにより、試料２が絶縁破壊するまでに放電する総放電電荷量を、より少ない数のデータで、正確に算出することができる。

【0063】

（ｄ）本実施形態によれば、試料２が部分放電することで、コンデンサ４に過度の電荷が溜まった際、コンデンサ４の両端に接続される短絡回路５により、コンデンサ４の両端を短絡させて放電させている。これにより、試料２の寿命の評価をより正確に行うことができる。

【0064】

（ｅ）本実施形態によれば、試料２が絶縁破壊するまで、放電電荷量及び累積放電電荷量を、所定の形式で表示部に時系列表示させている。これにより、試料２の寿命の評価をより容易に行うことができる。

【0065】

（ｆ）本実施形態では、電圧記録工程と、放電電荷量算出工程と、累積放電電荷量算出工程と、表示工程とを併行して行っている。これにより、試料２が絶縁破壊に至ったことを素早く、かつ容易に検知できる。また、例えば試料２や放電電荷量測定装置１に異常が発生した場合、異常を素早く、かつ容易に検知できる。

【0066】

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0067】

上述の実施形態では、２つのデータロガー６Ａ，６Ｂを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、放電電荷量測定装置１は、３つ以上のデータロガーを備えていてもよい。

【0068】

上述の実施形態では、データロガー６Ａの作動から開始したが、これに限定されるものではなく、データロガー６Ｂの作動から開始してもよい。また、放電電荷量測定装置１が３つ以上のデータロガーを備える場合、３つのデータロガーを所定時間毎に交互に作動させて、コンデンサ４に加わる電圧を連続して測定し、記録することができれば、いずれのデータロガーの作動から開始してもよい。

【0069】

上述の実施形態では、電圧記録工程と、放電電荷量算出工程と、累積放電電荷量算出工程と、表示工程とを併行して行ったが、これに限定されるものではない。すなわち、放電電荷量算出工程、累積放電電荷量算出工程、表示工程はそれぞれ、例えばＣＰＵ９が入出力装置１４から各工程の開始のコマンドの入力を受け付けたときに、開始するようにしてもよい。この場合、データロガー６Ａ，６Ｂは、コンデンサ４に加わる電圧を測定して記録した後、電圧のデータを記憶装置１１に転送し、記憶装置１１内に読み出し可能に保管するように構成されている。そして、例えばＣＰＵ９が入出力装置１４から放電電荷量の算出開始のコマンドの入力を受け付けると、ＣＰＵ９は、記憶装置１１内から所定のプログラム及び電圧のデータを読み出し、放電電荷量を算出するように構成されている。

【0070】

上述の実施形態では、放電電荷量算出工程において、データロガー６Ａ，６Ｂの一回の作動毎に放電電荷量を算出したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、課電装置３から試料２に印加される電圧の１パルス毎に放電電荷量を算出してもよい。

【0071】

上述の実施形態では、放電電荷量算出工程において、重複期間の電圧を、作動を開始したデータロガー６Ａ，６Ｂの電圧から減算したが、これに限定されるものではない。例えば、作動を終了したデータロガー６Ａ，６Ｂの電圧から減算してもよい。すなわち、重複期間Ｔ１の電圧をデータロガー６Ａの電圧Ａ１から減算し、重複期間Ｔ２の電圧をデータロガー６Ｂの電圧Ｂ１から減算してもよい。また、例えば、重複期間の電圧をデータロガー６Ａの電圧から減算してもよい。すなわち、重複期間Ｔ１の電圧をデータロガー６Ａの電圧Ａ１から減算し、重複期間Ｔ２，Ｔ３の電圧を、データロガー６Ａの電圧Ａ２から減算してもよい。また、例えば、重複期間の電圧をデータロガー６Ｂの電圧から減算してもよい。すなわち、重複期間Ｔ１，Ｔ２の電圧をデータロガー６Ｂの電圧Ｂ１から減算してもよい。

【0072】

上述の実施形態では、表示工程において、試料２の電荷量及び累積電荷量を時系列の折れ線グラフでそれぞれ表示したが、これに限定されるものではない。

【0073】

上述の実施形態では、放電電荷量や、放電累積電荷量等の算出をＲＡＭ１０を介して行ったが、これに限定されるものではない。すなわち、ＣＰＵ９は、ＲＡＭ１０を介さずに、記憶装置１１内からＣＰＵ９内に所定のプログラムを読み出し、ＣＰＵ９内で放電電荷量や、放電累積電荷量等の算出を行ってもよい。

【符号の説明】

【0074】

１ 放電電荷量測定装置
２ 試料
３ 課電装置
４ コンデンサ
６Ａ，６Ｂ データロガー
８ コントローラ（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】