JP2002055147A - 可搬形発電機の接地抵抗確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電機の据え付け後の接地抵抗値が、必要な
仕様を満足するか否かを知るために、複雑な３極法測定
により接地抵抗を求めるのではなく、容易に接地抵抗値
が仕様を満たしているか否かを知る可搬形発電機の接地
抵抗確認装置を提供することを技術的課題とする。 【解決手段】 三相同期発電機とは別に設けられるイン
バータ電源と、第１接地線及び第２接地線にインバータ
電源を介在させる結線と、第１接地線とインバータ電源
との間に、電源を三相同期発電機からインバータ電源に
切換えるリレーとを備えて、第１接地線に連絡する接地
抵抗及び前記第２接地線に連絡する接地抵抗を等価回路
に形成し、前記リレーにより該等価回路に前記インバー
タ電源を通電させる際、測定電流又は両接地極間の電圧
が予め定めたしきい値を越えたときに接地抵抗が適正か
否かの判断基準とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、負荷装置の電源と
なる可搬形発電機の接地抵抗確認装置に関するものであ
り、負荷又は発電機側の絶縁抵抗が劣化して、漏電が発
生した場合、漏電リレーにより発電機と負荷との間を断
電する動作の保証基準を設けたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、可搬形発電機には負荷側への電源
回路において、感電事故や地絡事故が発生しないように
漏電保護回路が設けられている。これを図５を参照して
説明する。符号１は三相同期発電機であり、その巻線
Ｕ、巻線Ｖ及び巻線Ｗの各端部から漏電遮断器２及び端
子台３を介して負荷（例えば電動機）４に接続されてい
る。負荷４の筐体４Ａからは接地線８を介して接地電極
ＥＤ２と機能接地され、発電機１の巻線Ｕ、巻線Ｖ及び
巻線Ｗの中性点Ｏからは、接地補償コンデンサＣを介し
て接地線５により可搬形発電機の筐体１Ａが接地電極Ｅ
Ｄ１と機能接地している。そして、接地補償コンデンサ
Ｃと接地電極ＥＤ１との間には電流センサＣＴを介して
漏電リレー５１Ｇが設けられており、この漏電リレー５
１Ｇの電源が電源線６及び電源線７により三相同期発電
機１から供給される。そして、電流センサＣＴからの電
流信号が漏電リレー５１Ｇに入力されたとき、漏電リレ
ー５１Ｇが漏電か否かの判断をし、漏電であれば漏電リ
レー５１Ｇからの出力信号が、漏電遮断器２に連絡され
（破線矢印）、漏電遮断器２を断路するような構成にな
っている。

【０００３】さらに、上記構成の作用を詳細に述べる。
いま、負荷４側の絶縁抵抗が劣化し、筐体４Ａに漏電が
発生したとすると、地絡電流Ｉｇが接地線８を通り大地
に流れる。すると、漏電リレー５１Ｇは電流センサＣＴ
を介して地絡電流Ｉｇを検知し、地絡電流Ｉｇがしきい
値Ｉｎ以上になると漏電とみなし、漏電遮断器２に信号
を送り、漏電遮断器２を作動させて負荷４への電源供給
を断つものである。三相同期発電機の絶縁抵抗が劣化し
て筐体１Ａに漏電が発生した場合も同様の制御がなされ
る。

【０００４】このような漏電が発生したとき、地絡点か
らの対地電圧をＶとし、接地電極ＥＤ１、ＥＤ２での接
地抵抗を仮にＲ１、Ｒ２とすると、オームの法則によ
り、

【０００５】

【数１】 となるが、漏電リレー５１Ｇの動作を保証するために
は、地絡電流Ｉｇがしきい値Ｉｎよりも大きくなるよ
う、接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）の管理が必要となる。

【０００６】このような接地抵抗の管理として、接地点
での接地抵抗Ｒ１、Ｒ２の値を知ることが重要である
が、従来はアース接地工事後に市販の接地抵抗計により
該接地抵抗計と１点の被測定地極及び２点の補助接地棒
とを接続する、いわゆる、３極法測定により接地抵抗Ｒ
１、Ｒ２を求めることが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような３
極法測定により接地抵抗を求めるには、測定器に付属の
補助接地棒を地面に打ち込む作業が必要であり、煩（わ
ずら）わしいものである。また、可搬形発電機において
は、設置場所を頻繁に移動する場合も多く、設置場所を
変更する都度、接地抵抗を求める必要があり、煩わしい
ものであった。

【０００８】本発明は上記従来技術にかんがみ、可搬形
発電機の据え付け後の接地抵抗値が、必要な仕様を満足
するか否かを知るために、複雑な３極法測定により接地
抵抗を求めるのではなく、容易に接地抵抗値が仕様を満
たしているか否かを知る可搬形発電機の接地抵抗確認装
置を提供することを技術的課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

【００１０】上記課題を解決するため本発明は、可搬形
発電機と負荷機器とを連絡する電源回路に備えた漏電遮
断器と、前記可搬形発電機内に設けた三相同期発電機の
中性点から電流センサ及び漏電リレーを介して前記可搬
形発電機の筐体と連絡して接地を施す第１接地線と、前
記負荷機器の筐体から地絡電流を大地に流す第２接地線
とからなる漏電保護回路を備えた可搬形発電機の接地抵
抗確認装置であって、前記可搬形発電機には、前記三相
同期発電機とは別に設けられるインバータ電源と、前記
第１接地線及び第２接地線に前記インバータ電源を介在
させる結線と、前記第１接地線と前記インバータ電源と
の間に、供給電源を前記三相同期発電機から前記インバ
ータ電源に切換えるリレーとを備えて、前記第１接地線
に連絡する接地抵抗及び前記第２接地線に連絡する接地
抵抗を等価回路に形成し、前記リレーにより該等価回路
に前記インバータ電源を通電させる際、測定電流が予め
定めたしきい値を越えたときに接地抵抗が適正か否かの
判断基準とする、という技術的手段を講じた。

【００１１】これにより、第１接地線に連絡する接地抵
抗及び第２接地線に連絡する接地抵抗を等価回路とみな
し、リレーにより等価回路にインバータ電源を通電させ
るだけで、可搬形発電機の据え付け後の接地抵抗値が、
複雑な３極法測定により接地抵抗を求めるのではなく、
容易に接地抵抗値が仕様を満たしているか否かを知るこ
とができる。

【００１２】また、前記漏電リレーにより検知された測
定電流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判断する
ので、漏電リレーが作動したら、容易に接地抵抗値が仕
様を満たしていることを知ることができる。

【００１３】さらに、前記第１接地線に電流センサを介
して電流測定手段を設け、該電流測定手段により検知さ
れた測定電流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判
断するので、漏電遮断器を作動させることなく、接地抵
抗値が仕様を満たしているか否かを知ることができ、漏
電遮断器を作動させた場合の復帰作業を行う必要がなく
煩（わずら）わしくない。

【００１４】そして、前記第１接地線及び第２接地線に
前記インバータ電源と並列接続する電圧検出手段を設
け、該電圧検出手段により検知された測定電圧が予め定
めたしきい値を越えるか否かを判断するので、両接地極
間の電圧Ｖの大小によっても接地抵抗が適正か否かを知
ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は第１の実施形態を示す可搬形発電
機の接地回路図である。図１に示された実施形態が図５
の従来の回路と異なる箇所は、三相同期発電機１とは別
に設けられ、直流電源１０を交流電源に変換するＤＣ／
ＡＣインバータ電源９と、接地線５を中断してインバー
タ電源９のＡＣ端子１１を接続するリレーＲＹ１と、Ａ
Ｃ端子１２から端子１３を介して接地線８に接続するテ
スト線１４と、漏電リレー５１Ｇの供給電源を発電機１
から切り離すリレーＲＹ３と、漏電リレー５１Ｇの供給
電源をインバータ電源９のＡＣ端子１５，１６に接続す
るリレーＲＹ２とを備えた点にある。そして、インバー
タ電源９のＡＣ端子１２から、テスト線１４、接地線
８、接地端子ＥＤ２、接地端子ＥＤ１、接地線５及びリ
レーＲＹ１によりＡＣ端子１１に繋がる回路が形成され
るが、この回路は図２に示すような等価回路とみなすこ
とができる。つまり、接地端子ＥＤ２とＥＤ１の間の地
面に抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１とが直列に接続されていること
になる。一方、漏電リレー５１Ｇには、地絡電流Ｉｇが
しきい値Ｉｎ以上になると漏電とみなし、漏電の信号を
漏電遮断器２に送るようになっている。

【００１６】上記構成の作用を図１及び図２を参照して
説明する。電気設備技術基準では接地工事の種類により
接地抵抗値が法令で定められており、例えば、Ｄ種接地
工事においては、100Ω以下と定められている。ただ
し、低圧電路において、当該電路に地絡を生じた場合に
0.5秒以内に自動的に電路を遮断する装置を施設すると
きは、500Ω以下と定められている。

【００１７】本発明では漏電遮断器２が設けられている
ので、上記基準により、例えば、目標とするＲ１及びＲ
２の接地抵抗値はそれぞれ500Ωとする。ところで、接
地端子ＥＤ１，ＥＤ２は一般に別の場所に接地するた
め、Ｒ１＝Ｒ２になるとは考えにくい。しかし、Ｒ１と
Ｒ２の値の差が数十メートル離れた地点で著しく大きく
なるとは考え難く、絶対値|Ｒ１−Ｒ２|は実験データの
統計値から求めることにし、その差を考慮してＲ１＋Ｒ
２の値を決定するものとする。また、漏電リレー５１Ｇ
が漏電であると感知する電流Ｉｎ（しきい値）を、例え
ば、0.１Ａとする。このとき、予め大地に印加する電圧
Ｖは以下の式により決定される。

【００１８】

【式２】

【００１９】予め大地に印加する電圧は上記

【式２】より100Ｖと決定されるが、このときの電源周
波数は商用電源として使われる周波数（例えば、50Ｈｚ
又は60Ｈｚ）よりも高くするのが望ましい。つまり、商
用電源を使用する電機機器などは商用電源の周波数と同
じ50Ｈｚ又は60Ｈｚでノイズが発生する割合が大きいた
め、大地に印加する電圧は商用電源として使われる周波
数より高く設定すると、他の電機機器から発生するノイ
ズの影響を受けにくく、誤動作を防止することができ
る。

【００２０】いま、Ｉｇは測定のための擬似的に流す電
流であるから、本来の地絡電流とは区別して測定電流Ｉ
ｇ’と仮定する。Ｉｇ’＝Ｉｎであるとき漏電リレー５
１Ｇが作動すると仮定すれば、電圧100Ｖをインバータ
電源９から出力するとよい。もし、電圧100Ｖをインバ
ータ電源９から出力して漏電リレー５１Ｇが作動しなか
ったら、漏電遮断器２測定電流Ｉｇ’がしきい値Ｉｎ以
下で、接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）は1000Ω以上ということ
が分かり、接地抵抗計を用いなくても法令による仕様を
満足しないことが分かる。反対に電圧100Ｖをインバー
タ電源９から出力して漏電リレー５１Ｇが作動したら、
測定電流Ｉｇ’がしきい値Ｉｎ以上で、接地抵抗（Ｒ１
＋Ｒ２）は1000Ω以下ということが分かる。

【００２１】図３は第２の実施形態を示す可搬形発電機
の接地回路図である。図３に示された実施形態では、漏
電リレー５１Ｇを介することがないので、漏電遮断器２
を作動させることなく、接地抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２）が法
令による仕様を満たしているか否かを知ることができる
ものである。

【００２２】図３に示された実施形態が図５の従来の回
路と異なる箇所は、三相同期発電機１とは別に設けら
れ、直流電源１０を交流電源に変換するＤＣ／ＡＣイン
バータ電源９と、接地線５を中断してインバータ電源９
のＡＣ端子１１を接続するリレーＲＹ１と、ＡＣ端子１
２から端子１３を介して接地線８に接続するテスト線１
４と、リレーＲＹ１と接地電極ＥＤ１との間の接地線５
に変流器ＣＴを介して設けた電流測定手段２０を備えた
点にある。電流測定手段２０としては、Ａ／Ｄコンバー
タ１７、コンパレータ１８及びランプ１９からなる極め
て簡単な装置から構成される。Ａ／Ｄコンバータ１７に
は測定電流Ｉｇ’が入力されてこの電流がアナログ信号
からデジタル信号に変換される。コンパレータ１８では
Ａ／Ｄコンバータ１７からの測定電流Ｉｇ’が入力さ
れ、これと予め設定されたしきい値Ｉｎと比較される。
ランプ１９では測定電流Ｉｇ’がしきい値Ｉｎを越える
と点灯するように設定されている。なお、電流測定手段
２０としてはアナログの電流計を使用してもよい。この
とき、アナログの電流計を目視してしきい値Ｉｎと測定
電流Ｉｇ’とを比較するとよい。

【００２３】この実施形態においても上記同様、例え
ば、目標とする接地抵抗値Ｒ１及びＲ２はそれぞれ500
Ωとし、コンパレータ１８に予め設定したしきい値電流
Ｉｎを0.１Ａとし、予め大地に印加する電圧Ｖを100Ｖ
とすればよい。また、上記同様このときの電源周波数は
商用電源として使われる周波数（例えば、50Ｈｚ又は60
Ｈｚ）よりも高くするのが望ましい。

【００２４】図３を参照してその作用を説明すると、電
圧100Ｖをインバータ電源９から出力してランプ１９が
点灯しなかったら、測定電流Ｉｇ’がしきい値Ｉｎ以下
で、接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）は1000Ω以上ということが
分かり、接地抵抗計を用いなくても法令による仕様を満
足しないことが分かる。反対に電圧100Ｖをインバータ
電源９から出力してランプ１９が点灯したら、測定電流
Ｉｇ’がしきい値Ｉｎ以上で、接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）
は1000Ω以下ということが分かる。

【００２５】図４は第３の実施形態を示す可搬形発電機
の接地回路図である。上記図４に示された実施形態は、
測定電流Ｉｇ’を一定にしておき、両接地極間の電圧Ｖ
の大小により接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ２）が適正か否かを知
ることができるものである。

【００２６】図４に示された実施形態が図５の従来の回
路と異なる箇所は、三相同期発電機１とは別に設けら
れ、直流電源１０を交流電源に変換するＤＣ／ＡＣイン
バータ電源９と、接地線５を中断してインバータ電源９
のＡＣ端子１１を接続するリレーＲＹ１と、ＡＣ端子１
２から端子１３を介して接地線８に接続するテスト線１
４と、リレーＲＹ１と接地電極ＥＤ１との間の接地線５
及びＡＣ端子１２と端子１３との間の線に結線する電圧
検出手段３０と、該電圧検出手段３０に接続された表示
手段３１とを備えた点である。なお、電圧検出手段３０
としてはアナログの電圧計を使用してもよい。このと
き、電圧計を目視して予め定めたしきい値Ｖｎと接地端
子ＥＤ１及びＥＤ２間の電圧Ｖｇとを比較するとよい。

【００２７】つまり、目標とする接地抵抗値（Ｒ１＋Ｒ
２）と、漏電リレー５１Ｇが漏電であると感知する電流
Ｉｎ（この場合、0.1Ａ）をインバータ電源９から出力
すれば、接地抵抗値（Ｒ１＋Ｒ２）を接地電極ＥＤ１及
び接地電極ＥＤ２の電圧を計ることにより知ることがで
きる。接地電極ＥＤ１及び接地電極ＥＤ２間の電圧Ｖｇ
は

【００２８】

【数３】

【００２９】つまり、電圧Ｖｇをしきい値Ｖｎ（例え
ば、Ｖｎ＝(500＋500)×0.1＝100Ｖ）と比較して、電圧
Ｖｇがしきい値Ｖｎ以上となれば、接地抵抗（Ｒ１＋Ｒ
２）は1000Ω以上ということが分かり、接地抵抗計を用
いなくても法令による仕様を満足できないと分かる。反
対に電圧Ｖｇがしきい値Ｖｎ以下であれば、接地抵抗
（Ｒ１＋Ｒ２）は1000Ω以下ということが分かる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、前記三相同期発電機と
は別に設けられるインバータ電源と、前記第１接地線及
び第２接地線にインバータ電源を介在させる結線と、前
記第１接地線とインバータ電源との間に、電源を三相同
期発電機からインバータ電源に切換えるリレーとを備え
て、前記第１接地線に連絡する接地抵抗及び前記第２接
地線に連絡する接地抵抗を等価回路に形成し、前記リレ
ーにより該等価回路に前記インバータ電源を通電させる
際、測定電流が予め定めたしきい値を越えたときに接地
抵抗が適正か否かの判断基準とするので、第１接地線に
連絡する接地抵抗及び第２接地線に連絡する接地抵抗を
等価回路とみなし、リレーにより等価回路にインバータ
電源を通電させるだけで、可搬形発電機の据え付け後の
接地抵抗値が、複雑な３極法測定により接地抵抗を求め
るのではなく、容易に接地抵抗値が仕様を満たしている
か否かを知ることができる。

【００３１】また、前記漏電リレーにより検知された測
定電流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判断する
ので、漏電リレーが作動したら、容易に接地抵抗値が仕
様を満たしているか否かを知ることができ新たに電流検
出手段を設ける必要がない。

【００３２】さらに、前記第１接地線に電流センサを介
して電流測定手段を設け、該電流測定手段により検知さ
れた測定電流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判
断するので、漏電遮断器を作動させることなく、接地抵
抗値が仕様を満たしているか否かを知ることができ、漏
電遮断器を作動させた場合の復帰作業を行う必要がなく
煩（わずら）わしくない。

【００３３】そして、前記第１接地線及び第２接地線に
インバータ電源と並列接続した電圧検出手段を設け、該
電圧検出手段により検知された測定電圧が予め定めたし
きい値を越えるか否かを判断するので、両接地極間の電
圧Ｖの大小によっても接地抵抗が適正か否かを知ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図である。

【図２】図１の等価回路を示す回路図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す回路図である。

【図４】本発明の第３の実施形態を示す回路図である。

【図５】従来の漏電保護回路を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 三相同期発電機 ２ 漏電遮断器 ３ 端子台 ４ 負荷 ５ 接地線 ６ 電源線 ７ 電源線 ８ 接地線 ９ ＤＣ／ＡＣインバータ電源 １０ 直流電源 １１ ＡＣ端子 １２ ＡＣ端子 １３ 端子 １４ テスト線 １５ ＡＣ端子 １６ ＡＣ端子 １７ Ａ／Ｄコンバータ １８ コンパレータ １９ ランプ ２０ 電流測定手段 ３０ 電圧測定手段 ３１ 表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 秀春 広島県東広島市西条西本町２番30号 株式 会社佐竹製作所内 (72)発明者 中岡 清典 広島県東広島市西条西本町２番30号 株式 会社佐竹製作所内 Ｆターム(参考） 2G016 BA03 BB00 BB02 BC02 BD07 BD09 2G028 AA02 BC06 BE08 CG05 DH05 FK01 FK02 MS05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可搬形発電機と負荷機器とを連絡する電
   源回路に備えた漏電遮断器と、前記可搬形発電機内に設
   けた三相同期発電機の中性点から電流センサ及び漏電リ
   レーを介して前記可搬形発電機の筐体と連絡して接地を
   施す第１接地線と、前記負荷機器の筐体から地絡電流を
   大地に流す第２接地線とからなる漏電保護回路を備えた
   可搬形発電機の接地抵抗確認装置であって、前記可搬形
   発電機には、前記三相同期発電機とは別に設けられるイ
   ンバータ電源と、前記第１接地線及び第２接地線に前記
   インバータ電源を介在させる結線と、前記第１接地線と
   前記インバータ電源との間に、供給電源を前記三相同期
   発電機から前記インバータ電源に切換えるリレーとを備
   えて、前記第１接地線に連絡する接地抵抗及び前記第２
   接地線に連絡する接地抵抗を等価回路に形成し、前記リ
   レーにより該等価回路に前記インバータ電源を通電させ
   る際、測定電流が予め定めたしきい値を越えたときに接
   地抵抗が適正か否かの判断基準とすることを特徴とする
   可搬形発電機の接地抵抗確認装置。
2. 【請求項２】 前記漏電リレーにより検知された測定電
   流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判断する請求
   項１記載の接地抵抗確認装置。
3. 【請求項３】 前記第１接地線に電流センサを介して電
   流測定手段を設け、該電流測定手段により検知された測
   定電流が予め定めたしきい値を越えるか否かを判断する
   請求項１記載の接地抵抗確認装置。
4. 【請求項４】 前記第１接地線及び第２接地線に前記イ
   ンバータ電源と並列接続する電圧検出手段を設け、該電
   圧検出手段により検知された測定電圧が予め定めたしき
   い値を越えるか否かを判断する請求項１記載の接地抵抗
   確認装置。