JP2006189300A - 絶縁抵抗測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な演算を必要とせず、各種の電路において絶縁抵抗の抵抗値を精度よく測定することである。
【解決手段】 クランプ１３で挟み込まれた単相三線式の三本の電線に流れる零相電流を零相電流検出器１７で検出し、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に可変コンデンサ１９を接続して零相電流の無効電流成分を零に調整し、また、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に可変抵抗２１を接続して零相電流の有効電流成分を零に調整する。そして、可変コンデンサ１９で零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と、可変抵抗２１で零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて、演算処理装置１８は電線の絶縁抵抗を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は低圧配電線や屋内配線の絶縁抵抗を測定する電線の絶縁抵抗測定装置及び方法に関する。

低圧配電線や屋内配線については、感電や火災を防止するために電線の絶縁性能が保持されていなければならない。そこで、これらの電線の絶縁抵抗を定期的に測定し点検することが行われている。電線の絶縁抵抗を測定するものとしては絶縁抵抗測定器やクランプ式電流計がある。絶縁抵抗測定器は、測定対象区間の電路を遮断して電線に接続し、電線の絶縁抵抗を測定するものである。一方、クランプ式電流計は、活線状態を維持したままで測定対象区間の電路の漏れ電流を測定し、その漏れ電流を電線の絶縁抵抗に換算して電線の絶縁抵抗を得るものである。

近年においては、ＯＡ機器やＦＡ機器などの著しい普及により、電線の絶縁抵抗の測定のために測定対象区間の電路を停電させることは困難となっているので、クランプ式電流計が広く採用されるようになっている。クランプ式電流計は、電路の２本の電線または３本の電線を一括して挟み込んで零相電流を測定する。この場合、各相の負荷電流は合成されて打ち消されるため、電路の漏れ電流だけが零相電流として計測される。

クランプ式電流計としては、零相電流に含まれる高調波電流に着目し、対地静電容量やラインフィルタ等の無効漏れ電流分を除去し、絶縁抵抗に起因する電流を分離して測定するようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照）。
「電気と工事」オーム社出版、２００４年６月号別刷、Ｐ１〜Ｐ４

しかし、電線の絶縁が良好であっても漏れ電流の測定値が絶縁抵抗値から換算した値を超えた電流値を示すことがある。これは、対地静電容量や家電機器等のラインフィルタに流れる無効分の漏れ電流を同時に計測してしまうためである。また、零相電流の計測では、各電圧相の漏れ電流がベクトル合成されて測定されるので、各電圧相の電圧線が同じ程度に絶縁劣化した場合には、不平衡分のみを測定することになり測定値が低めになってしまう。

図９は、電線の絶縁抵抗の測定対象区間における電路の回路図である。単相三線式の三本の電線は２本の電圧線１１ａ、１１ｂと中性線１２とからなり、中性線１２は接地されている。電圧線１１ａと中性線１２との間に電圧Ｖ１の電源が供給され、電圧線１１ｂと中性線１２との間に電圧Ｖ２の電源が供給される。屋内配線の場合には、通常、電圧Ｖ１、Ｖ２は９５Ｖ〜１０７Ｖである。そして、電圧線１１ａと中性線１２との間に単相１００Ｖ負荷２５ａが接続され、電圧線１１ｂと中性線１２との間に単相１００Ｖ負荷２５ｂが接続される。また、電圧線１１ａと電圧線１１ｂとの間に単相２００Ｖ負荷２６が接続される場合もある。

電圧線１１ａ、１１ｂは、それぞれ対地静電容量Ｃｇ１、Ｃｇ２を有し、また、絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２を有している。また、単相１００Ｖ負荷２５ａ、２５ｂや単相２００Ｖ負荷２６には静電容量を含んでいる負荷があり、例えば家電機器等はラインフィルタを含んでいる。そこで、図９では、これらラインフィルタの静電容量を一括して静電容量Ｃ２として示し、その静電容量Ｃ２が電圧線１１ｂに接続されている場合を示している。

電圧線１１ａ、１１ｂの対地静電容量Ｃｇ１、Ｃｇ２には漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、Ｉ_ｃｇ２が流れ、電圧線１１ａ、１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２には漏れ電流Ｉ_ｒｇ１、Ｉ_ｒｇ２が流れる。また、家電機器等のラインフィルタによる静電容量Ｃ２には電流Ｉ_ｃ２が流れる。なお、２本の電線１１ａ、１１ｂや中性線１２は線路抵抗及び線路インダクタンスを有しているが、電線の絶縁抵抗を計測する場合には無視できるので無視している。

このような電路における電線の絶縁抵抗を測定するには、２本の電圧線１１ａ、１１ｂと中性線１２とを一括してクランプ電流計ＺＣＴで零相電流Ｉ_０を検出する。クランプ電流計ＺＣＴで測定される零相電流Ｉ_０は、（１）式で示される。なお、（１）式及び図面において、文字の上部の「・」は複素ベクトルであることを示し、本文中では「・」の表記は省略する。

図１０は従来のクランプ式電流計により測定対象区間の電路の零相電流Ｉ_０を測定した場合の電流ベクトル図であり、図１０（ａ）は電圧線１１ａの電線の絶縁抵抗が劣化している場合の電流ベクトル図、図１０（ｂ）は電圧線１１ａ、１１ｂ双方の電線の絶縁抵抗が劣化している場合の電流ベクトル図である。

図１０（ａ）に示すように、絶縁抵抗の劣化による漏れ電流は絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１だけであるが、電路の対地静電容量Ｃｇ１に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、Ｉ_ｃｇ２や家電機器のラインフィルタの静電容量Ｃ２に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃ２がベクトル合成されて計測されてしまうため、零相電流Ｉ_０の測定値は大きめになってしまう。

一方、図１０（ｂ）に示すように、電圧線１１ａ、１１ｂ双方の電線の絶縁抵抗が劣化している場合には、絶縁抵抗の劣化による漏れ電流は絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２であるが、漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と漏れ電流Ｉ_ｒｇ２とがベクトル合成され、不平衡分のみを測定することになり、また、電路の対地静電容量Ｃｇ１に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、Ｉ_ｃｇ２や家電機器のラインフィルタの静電容量Ｃ２に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃ２がベクトル合成されて計測されてしまうため、零相電流Ｉ_０の測定値は低めになってしまう。

このように、単相三線の電路においては、各電圧相の漏れ電流がベクトル合成され、さらに、電路の対地静電容量Ｃｇ１に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、Ｉ_ｃｇ２や家電機器のラインフィルタの静電容量Ｃ２に流れる無効分の漏れ電流Ｉ_ｃ２がベクトル合成されて計測されてしまうので、絶縁抵抗の劣化による漏れ電流の真値が得られない。

一方、非特許文献１のものでは、対地静電容量やラインフィルタ等の無効漏れ電流分を除去し、絶縁抵抗に起因する電流を分離して測定するように工夫されているが、零相電流に含まれる第５次高調波や第７次高調波を求め、第５次高調波電流の大きさとの比率を係数に取り入れて絶縁抵抗に起因する電流を求めているので、演算が複雑となる。また、係数の定め方は経験値を用いているので、別の電路での測定の際には精度が落ちる可能性がある。

本発明の目的は、複雑な演算を必要とせず、各種の電路において絶縁抵抗の抵抗値を精度よく測定できる電線の絶縁抵抗測定装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係わる電線の絶縁抵抗測定装置は、三線式の低圧屋内配線の三本の電線を一括して挟み込むクランプと、前記クランプで挟み込まれた三本の電線に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続され前記零相電流の無効電流成分を零に調整するための可変コンデンサと、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続され零相電流の有効電流成分を零に調整するための可変抵抗と、前記可変コンデンサで零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と前記可変抵抗で零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて前記電線の絶縁抵抗を算出する演算処理装置とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係わる電線の絶縁抵抗測定方法は、三線式の低圧屋内配線の三本の電線に流れる零相電流を検出し、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続された可変コンデンサの静電容量を変化させて前記零相電流の無効電流成分を零に調整し、三本の電線のうち中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続された可変抵抗の抵抗値を変化させて前記零相電流の有効電流成分を零に調整し、前記可変コンデンサで零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と前記可変抵抗で零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて前記電線の絶縁抵抗を算出することを特徴とする。

請求項３の発明に係わる電線の絶縁抵抗測定方法は、請求項２の発明において、前記電線のうち中性線以外の二本の電圧線のうちの一本の電圧線に前記可変コンデンサを接続する際には、可変コンデンサの静電容量を変化させたときに零相電流が小さくなる電圧線に接続することを特徴とする。

請求項４の発明に係わる電線の絶縁抵抗測定方法は、請求項２の発明において、前記電線のうち中性線以外の二本の電圧線のうちの一本の電圧線に前記可変抵抗を接続する際には、可変抵抗の抵抗値を変化させたときに零相電流が小さくなる電圧線に接続することを特徴とする。

本発明によれば、可変コンデンサで零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と、その状態で、零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて電線の絶縁抵抗を算出するので、複雑な演算を必要とせず、精度よく絶縁抵抗を算出できる。

また、可変コンデンサを調整して零相電流の無効電流成分を零にして対地静電容量やラインフィルタ等の無効漏れ電流分を除去し、可変抵抗を調整して電線の絶縁抵抗を算出する際に必要な可変抵抗の抵抗値を得るようにしているので、電路に応じて精度よく絶縁抵抗を求めることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の構成図である。クランプ１３は測定対象の電線を一括して挟み込むものであり、絶縁抵抗測定装置本体１４に設けられたクランプ操作部１５によりクランプ駆動機構１６が駆動され、クランプ１３の先端部１３ａが開閉操作される。すなわち、クランプ１３の先端部１３ａを開き測定対象の電線をクランプ１３で形成される円環内に挿入してクランプ１３の先端部１３ａを閉じる。これにより、例えば、単相三線式の三本の電線が一括してクランプ１３で挟み込まれる。以下、単相三線式の三本の電線の絶縁抵抗を測定する場合について説明する。

零相電流検出器１７は、クランプ１３で挟み込まれた三本の電線に流れる零相電流Ｉ_０を検出するものであり、これら三本の電線に流れる各々の電流のベクトル和を求めることにより零相電流Ｉ_０を検出する。零相電流検出器１７で検出された零相電流Ｉ_０は演算処置装置１８に入力される。

絶縁抵抗測定装置本体１４には、可変コンデンサ１９が設けられており、接続端子２０により測定対象の電路の電圧線と接地線との間にそれぞれ接続可能となっている。可変コンデンサ１９は静電容量を変化させることにより零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整するものである。

同様に、絶縁抵抗測定装置本体１４には、可変抵抗２１が設けられており、接続端子２２により測定対象の電路の電圧線と接地線との間にそれぞれ接続可能となっている。可変抵抗２１は抵抗値を変化させることにより零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整するものである。

演算処理装置１８は、零相電流検出器１７で検出された零相電流Ｉ_０を表示装置２３に表示するとともに、可変コンデンサ１９で零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と、可変抵抗２１で零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて電線の絶縁抵抗を算出する。この電線の絶縁抵抗の算出については後述する。

また、演算処理装置１８は、算出した電線の絶縁抵抗を表示装置２３に表示するとともに記憶装置２４に記憶する。記憶装置２４には、零相電流検出器１７で検出された零相電流Ｉ_０、可変コンデンサ１９で零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流、可変抵抗２１で零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値等も記憶される。

ここで、可変コンデンサ１９や可変抵抗２１の調整操作は、絶縁抵抗測定装置本体１４に設けられた図示省略の操作部からの操作により行われる。また、表示装置２３への表示や記憶装置２４への記憶も操作部からの操作指令により行われる。

次に、測定対象電路の電線の絶縁抵抗を求めるにあたって、測定対象電路の単相三線式の三本の電線を一括してクランプ１３で挟み込み、零相電流Ｉ_０を検出可能とする。そして、測定対象電路の電線の電圧線１１に可変コンデンサ１９を接続して、零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整する。

電圧線１１ａ、１１ｂのうちいずれの電圧線１１に可変コンデンサ１９を接続するかは、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１に接続することになる。これは、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍによる無効電流Ｉ_ｃｍは、可変コンデンサ１９を接続した電圧線１１に無効電流を追加して流し、他方の電圧線１１の無効電流を相殺するものであるから、可変コンデンサ１９を接続した電圧線１１の無効電流が大きい場合には、他方の電圧線１１の無効電流を相殺することができないからである。従って、無効電流が小さい電圧線１１の方に可変コンデンサ１９を接続する。なお、無効電流が小さい電圧線１１であるかどうかは、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１であることで判別する。いま、電圧線１１ａが可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１であるとする。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ１９を測定対象電路の電圧線１１に接続した場合の電路の回路図である。図９と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図２において、可変コンデンサ１９は、その静電容量Ｃｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１ａと接地線との間に接続されている。この可変コンデンサ１９の接続により、電圧線１１ａには絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１及び対地静電容量Ｃｇ１の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１に加え、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを通した漏れ電流Ｉ_ｃｍが流れる。従って、電圧線１１ａには無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）が流れている。一方、電圧線１１ｂには、絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２、対地静電容量Ｃｇ２の漏れ電流Ｉ_ｃｇ２、及び家電機器等のラインフィルタによる静電容量Ｃ２の電流Ｉ_ｃ２が流れており、電圧線１１ｂには、無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２）が流れている。そこで、電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２）とが相殺されるように、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを変化させ、零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整する。

図３は可変コンデンサ１９により零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した場合の電流ベクトル図である。図３（ａ）に示すように、電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２）とは位相がπだけずれた電流であり逆向きの電流である。そこで、電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２）との大きさが等しくなるように、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを変化させ、静電容量Ｃｍを通した無効電流Ｉ_ｃｍを調整する。

零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した結果、図３（ｂ）に示すように、測定される漏れ電流Ｉ_ｒｇは、電圧線１１ａの絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２との差分となる。この測定された漏れ電流Ｉ_ｒｇは、零相電流Ｉ_０の有効電流成分であり、漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と漏れ電流Ｉ_ｒｇ２とは、位相がπだけずれた電流であり逆向きの電流であることから、２本の電圧線１１ａ、１１ｂが同じ程度に絶縁劣化した場合には、測定された漏れ電流Ｉ_ｒｇは小さいものとなる。

演算処理装置１８は、この零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した場合に測定された漏れ電流Ｉ_ｒｇを記憶装置２４に記憶する。また、その漏れ電流Ｉ_ｒｇは下記の（２）式で示される。

Ｉ_ｒｇ＝｜Ｉ_ｒｇ１｜−｜Ｉ_ｒｇ２｜
＝（｜Ｖ１｜／Ｒｇ１）−（｜Ｖ２｜／Ｒｇ２） …（２）
ここで、｜Ｉ_ｒｇ１｜、｜Ｉ_ｒｇ２｜、｜Ｖ１｜、｜Ｖ２｜は、それぞれ、Ｉ_ｒｇ１、Ｉ_ｒｇ２、Ｖ１、Ｖ２の大きさを表す。以下同様とする。

次に、可変コンデンサ１９により零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した状態で、さらに、可変抵抗２１を電圧線１１に接続して零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整する。電圧線１１ａ、１１ｂのうちいずれの電圧線１１に可変抵抗２１を接続するかは、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１に接続することになる。

これは、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍによる有効電流Ｉ_ｒｍは、可変抵抗２１が接続された電圧線１１に有効電流を追加して流し、他方の電圧線１１の有効電流を相殺するものであるから、可変抵抗２１を接続した電圧線１１の有効電流が大きい場合には、他方の電圧線１１の有効電流を相殺することができないからである。従って、有効電流が小さい電圧線１１の方に可変抵抗２１を接続する。有効電流が小さい電圧線１１であるかどうかは、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１であることで判別する。いま、電圧線１１ｂが可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１であるとする。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ１９及び可変抵抗２１を測定対象電路の電圧線１１に接続した場合の電路の回路図である。図２と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図４において、可変コンデンサ１９は電圧線１１ａと接地線との間に接続され、さらに、可変抵抗２１はその抵抗値Ｒｍを変化させたときに零相電流Ｉ_０が小さくなる電圧線１１ｂに接続されている。

電圧線１１ａには絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１、対地静電容量Ｃｇ１の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、可変コンデンサ１９の静電容量Ｃｍを通した漏れ電流Ｉ_ｃｍが流れる。従って、電圧線１１ａには漏れ電流（Ｉ_ｒｇ１＋Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）が流れている。一方、電圧線１１ｂには、可変抵抗２１の接続により、絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２、対地静電容量Ｃｇ２の漏れ電流Ｉ_ｃｇ２及び家電機器等のラインフィルタによる静電容量Ｃ２の電流Ｉ_ｃ２に加え、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを通した漏れ電流Ｉ_ｒｍが流れる。従って、電圧線１１ｂには漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２＋Ｉ_ｒｍ）が流れている。

電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２）とは相殺されているので、電圧線１１ａには漏れ電流の有効電流Ｉ_ｒｇ１が流れ、電圧線１１ｂには漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ）が流れていることになる。

この状態で、電圧線１１ａの漏れ電流の有効電流Ｉ_ｒｇ１と、電圧線１１ｂの漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ）とのベクトル和（漏れ電流Ｉ_ｒｇ）が零となるように、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを変化させ、零相電流Ｉ_０の有効電流成分（漏れ電流Ｉ_ｒｇ）を零に調整する。

図５は可変抵抗２１により零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整した場合の電流ベクトル図である。図５（ａ）に示すように、電圧線１１ａの絶縁抵抗Ｒｇ１を流れる有効電流Ｉ_ｒｇ１と、電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる有効電流Ｉ_ｒｇ２とは位相がπだけずれた電流であり逆向きの電流である。そして、その差分が漏れ電流Ｉ_ｒｇとして流れている。そこで、図５（ｂ）に示すように、この漏れ電流Ｉ_ｒｇを零とするように、可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを変化させ、可変抵抗２１を通した有効電流Ｉ_ｒｍを調整する。この調整により、電圧線１１ａの漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と電圧線１１ｂの調整された漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ）とが等しくなり、零相電流検出器１７で検出される電流値は零となる。

演算処理装置１８は、この零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整した場合の可変抵抗２１の抵抗値Ｒｍを記憶装置２４に記憶する。また、そのときの抵抗値Ｒｍ、電圧線１１ａの絶縁抵抗Ｒｇ１、電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２の関係は下記の（３）式で示される。

Ｒｇ１＝Ｒｇ２・Ｒｍ／（Ｒｇ２＋Ｒｍ） …（３）
すなわち、無効電流成分を含まない零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整した状態では、電圧線１１ａの漏れ電流Ｉ_ｒｇ１と電圧線１１ｂの調整された漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ）とが等しいことから、電圧線１１ａの絶縁抵抗Ｒｇ１と電圧線１１ｂの調整された絶縁抵抗｛Ｒｇ２・Ｒｍ／（Ｒｇ２＋Ｒｍ）｝とが等しい状態である。従って、（３）式が成立する。

これにより、（２）式と（３）式との連立方程式により、電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１と電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２とを求めることができる。電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１及び電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２は、（４）式及び（５）式で示される。

Ｒｇ１＝Ｒｍ・（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）／（Ｒｍ・｜Ｉ_ｒｇ｜−｜Ｖ２｜）…（４）
Ｒｇ２＝Ｒｍ・（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）／（Ｒｍ・｜Ｉ_ｒｇ｜−｜Ｖ１｜）…（５）
零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整したときの漏れ電流Ｉ_ｒｇ、無効電流成分を含まない零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整したときの抵抗値Ｒｍは、前述したように計測して得られ、電圧線１１ａと中性線１２との間の電圧Ｖ１、電圧線１１ｂと中性線１２との間の電圧Ｖ２は、既知であるから、（４）式及び（５）式より電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１及び電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２を求めることができる。電圧Ｖ１、Ｖ２は、電圧計で測定してその測定値を使用などする。両相に接続される負荷や絶縁抵抗等が平衡する状態はごく稀であることから、常識的にはＶ１，Ｖ２が全く同一値になる確立はきわめて低い。この絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２の算出は、演算制御装置１８で行われ、必要に応じて表示装置２３に表示され記憶装置２４に記憶される。

第１の実施の形態によれば、可変コンデンサ１９で零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整したときの零相電流Ｉ_０の有効電流Ｉ_ｒｇと、その状態で、零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値Ｒｍとに基づいて電線の絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２を算出するので、複雑な演算を必要とせず、精度よく絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２を算出できる。また、可変コンデンサ１９を調整して零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零にして対地静電容量やラインフィルタ等の無効漏れ電流分を除去し、可変抵抗２１を調整して電線の絶縁抵抗を算出する際に必要な可変抵抗の抵抗値Ｒｍを得るようにしているので、電路に応じて精度よく絶縁抵抗を求めることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図６は本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、２個の可変コンデンサ１９ａ、１９ｂ及び２個の可変抵抗２１ａ、２１ｂを設け、電圧線１１ａと接地線の間に可変コンデンサ１９ａ及び可変抵抗２１ａを接続するとともに、電圧線１１ｂと接地線の間に可変コンデンサ１９ｂ及び可変抵抗２１ｂを接続するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図６に示すように、絶縁抵抗測定装置本体１４には、２個の可変コンデンサ１９ａ、１９ｂが設けられており、接続端子２０ａ、２０ｂにより測定対象の電路の二本の電圧線１１ａ、１１ｂと接地線との間にそれぞれ接続可能となっている。２個の可変コンデンサ１９ａ、１９ｂは静電容量を変化させることにより零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整するものである。

同様に、絶縁抵抗測定装置本体１４には、２個の可変抵抗２１ａ、２１ｂが設けられており、接続端子２２ａ、２２ｂにより測定対象の電路の二本の電圧線１１ａ、１１ｂと接地線との間にそれぞれ接続可能となっている。２個の可変抵抗２１ａ、２１ｂは抵抗値を変化させることにより零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整するものである。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ１９ａ、１９ｂを測定対象電路の電圧線１１ａ、１１ｂに接続した場合の電路の回路図である。図２と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図７において、可変コンデンサ１９ａは電圧線１１ａと接地線の間に接続され、可変コンデンサ１９ｂは電圧線１１ｂと接地線の間に接続される。

この場合、可変コンデンサ１９ａ、１９ｂは電圧線１１ａ、１１ｂの双方の電圧線１１ａ、１１ｂに接続されるので、第１の実施の形態の場合のように、１個の可変コンデンサ１９を電圧線１１に接続する際に、いずれの電圧線１１ａ、１１ｂに接続するかを確認しなくてもよい。

この可変コンデンサ１９ａ、１９ｂの接続により、電圧線１１ａには絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１及び対地静電容量Ｃｇ１の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１に加え、可変コンデンサ１９ａの静電容量Ｃｍ１を通した漏れ電流Ｉ_ｃｍ１が流れる。従って、電圧線１１ａには無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ１）が流れる。

一方、電圧線１１ｂには、絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２、対地静電容量Ｃｇ２の漏れ電流Ｉ_ｃｇ２、及び家電機器等のラインフィルタによる静電容量Ｃ２の電流Ｉ_ｃ２に加え、可変コンデンサ１９ｂの静電容量Ｃｍ２を通した漏れ電流Ｉ_ｃｍ２が流れる。従って、電圧線１１ｂには無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２＋Ｉ_ｃｍ２）が流れる。

そこで、電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ１）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２＋Ｉ_ｃｍ２）とが相殺されるように、可変コンデンサ１９ａ、１９ｂの静電容量Ｃｍ１、Ｃｍ２を変化させ、零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整する。演算処理装置１８は、この零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した場合に測定された漏れ電流Ｉ_ｒｇを記憶装置２４に記憶する。また、その漏れ電流Ｉ_ｒｇは前述の（２）式で示される。

次に、可変コンデンサ１９ａ、１９ｂにより零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整した状態で、さらに、可変抵抗２１ａ、２１ｂを電圧線１１ａ、１１ｂに接続して零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整する。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ１９ａ、１９ｂ及び可変抵抗２１ａ、２１ｂを測定対象電路の電圧線１１ａ、１１ｂに接続した場合の電路の回路図である。図７と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図８において、電圧線１１ａと接地線との間には可変コンデンサ１９ａに加え可変抵抗２１ａが接続され、電圧線１１ｂと接地線との間には可変コンデンサ１９ｂに加え可変抵抗２１ｂが接続される。この場合、可変抵抗２１ａ、２１ｂは、電圧線１１ａ、１１ｂの双方の電圧線１１ａ、１１ｂに接続されるので、第１の実施の形態の場合のように、１個の可変抵抗２１を電圧線１１に接続する際に、いずれの電圧線１１ａ、１１ｂに接続するかを確認しなくてもよい。

電圧線１１ａには、可変コンデンサ１９ａ及び可変抵抗２１ａの接続により、絶縁抵抗Ｒｇ１に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ１、対地静電容量Ｃｇ１の漏れ電流Ｉ_ｃｇ１、可変コンデンサ１９ａの静電容量Ｃｍ１を通した漏れ電流Ｉ_ｃｍ１、可変抵抗２１ａに流れるＩ_ｒｍ１が流れる。従って、電圧線１１ａには漏れ電流（Ｉ_ｒｇ１＋Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ１＋Ｉ_ｒｍ１）が流れる。

一方、電圧線１１ｂには、可変コンデンサ１９ｂ及び可変抵抗２１ｂの接続により、絶縁抵抗Ｒｇ２に流れる漏れ電流Ｉ_ｒｇ２、対地静電容量Ｃｇ２の漏れ電流Ｉ_ｃｇ２、家電機器等のラインフィルタによる静電容量Ｃ２の電流Ｉ_ｃ２、可変コンデンサ１９ｂの静電容量Ｃｍ２を通した漏れ電流Ｉ_ｃｍ２、可変抵抗２１ｂの抵抗値Ｒｍ２を通した漏れ電流Ｉ_ｒｍ２が流れる。従って、電圧線１１ｂには漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２＋Ｉ_ｃｍ２＋Ｉ_ｒｍ２）が流れる。

電圧線１１ａを流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ１＋Ｉ_ｃｍ１）と電圧線１１ｂに流れる無効電流（Ｉ_ｃｇ２＋Ｉ_ｃ２＋Ｉ_ｃｍ２）とは相殺されているので、電圧線１１ａには漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ１＋Ｉ_ｒｍ１）が流れ、電圧線１１ｂには漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ２）が流れていることになる。

この状態で、電圧線１１ａの漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ１＋Ｉ_ｒｍ１）と、電圧線１１ｂの漏れ電流の有効電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ２）とのベクトル和（漏れ電流Ｉ_ｒｇ）が零となるように、可変抵抗２１ａ、２１ｂの抵抗値Ｒｍを変化させ、零相電流Ｉ_０の有効電流成分（漏れ電流Ｉ_ｒｇ）を零に調整する。演算処理装置１８は、この零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整した場合の可変抵抗２１ａ、２１ｂの抵抗値Ｒｍ１、Ｒｍ２を記憶装置２４に記憶する。また、そのときの抵抗値Ｒｍ１、Ｒｍ２、電圧線１１ａの絶縁抵抗Ｒｇ１、電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２の関係は下記の（６）式で示される。

Ｒｇ１・Ｒｍ１／（Ｒｇ１＋Ｒｍ１）＝Ｒｇ２・Ｒｍ２／（Ｒｇ２＋Ｒｍ２）…（６）
すなわち、無効電流成分を含まない零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整した状態では、電圧線１１ａの調整された漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ２）と電圧線１１ｂの調整された漏れ電流（Ｉ_ｒｇ２＋Ｉ_ｒｍ２）とが等しいことから、電圧線１１ａの絶縁抵抗｛Ｒｇ１・Ｒｍ１／（Ｒｇ１＋Ｒｍ１）｝と電圧線１１ｂの調整された絶縁抵抗｛Ｒｇ２・Ｒｍ２／（Ｒｇ２＋Ｒｍ２）｝とが等しい状態である。従って、（６）式が成立する。

これにより、（２）式と（６）式との連立方程式により、電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１と電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２とを求めることができる。電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１及び電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２は、（７）式及び（８）式で示される。

Ｒｇ１＝Ｒｍ１・Ｒｍ２・（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）
／｛Ｒｍ１・Ｒｍ２・｜Ｉ_ｒｇ｜−（Ｒｍ１−Ｒｍ２）｜Ｖ２｜｝…（７）
Ｒｇ２＝Ｒｍ１・Ｒｍ２・（｜Ｖ１｜−｜Ｖ２｜）
／｛Ｒｍ１・Ｒｍ２・｜Ｉ_ｒｇ｜−（Ｒｍ１−Ｒｍ２）｜Ｖ１｜｝…（８）
零相電流Ｉ_０の無効電流成分を零に調整したときの漏れ電流Ｉ_ｒｇ、無効電流成分を含まない零相電流Ｉ_０の有効電流成分を零に調整したときの抵抗値Ｒｍ１、Ｒｍ２は、前述したように計測して得られ、電圧線１１ａと中性線１２との間の電圧Ｖ１、電圧線１１ｂと中性線１２との間の電圧Ｖ２は、既知であるから、（７）式及び（８）式より電圧線１１の絶縁抵抗Ｒｇ１及び電圧線１１ｂの絶縁抵抗Ｒｇ２を求めることができる。電圧Ｖ１、Ｖ２は、屋内配線の場合は、通常、１００Ｖ程度であるからその値を使用してもよいし、別途、電圧計で測定してその測定値を使用してもよい。この絶縁抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２の算出は、演算制御装置１８で行われ、必要に応じて表示装置２３に表示され記憶装置２４に記憶される。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、可変コンデンサ１９ａ及び可変抵抗２１ａは電圧線１１ａに接続され、可変コンデンサ１９ｂ及び可変抵抗２１ｂは電圧線１１ｂに接続され、双方の電圧線１１ａ、１１ｂに可変コンデンサ１９及び可変抵抗２１が接続されるので、いずれの電圧線１１ａ、１１ｂに可変コンデンサ１９または可変抵抗２１を接続するかを確認しなくてもよい。従って、電線の絶縁抵抗の測定作業が軽減される。

本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサを測定対象電路の電圧線に接続した場合の電路の回路図。 本発明の第１の実施の形態における可変コンデンサにより零相電流の無効電流成分を零に調整した場合の電流ベクトル図。 本発明の第１の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ及び可変抵抗を測定対象電路の電圧線に接続した場合の電路の回路図。 本発明の第１の実施の形態における可変抵抗により零相電流の有効電流成分を零に調整した場合の電流ベクトル図。 本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の構成図。 本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサを測定対象電路の電圧線に接続した場合の電路の回路図。 本発明の第２の実施の形態に係わる電線の絶縁抵抗測定装置の可変コンデンサ及び可変抵抗を測定対象電路の電圧線に接続した場合の電路の回路図。 電線の絶縁抵抗の測定対象区間における電路の回路図。 従来のクランプ式電流計により測定対象区間の電路の零相電流を測定した場合の電流ベクトル図。

符号の説明

１１…電圧線、１２…中性線、１３…クランプ、１４…絶縁抵抗測定装置本体、１５…クランプ操作部、１６…クランプ駆動機構、１７…零相電流検出器、１８…演算処置装置、１９…可変コンデンサ、２０…接続端子、２１…可変抵抗、２２…接続端子、２３…表示装置、２４…記憶装置、２５…単相１００Ｖ負荷、２６…単相２００Ｖ負荷、２７…三相負荷

Claims (4)

1. 三線式の低圧屋内配線の三本の電線を一括して挟み込むクランプと、前記クランプで挟み込まれた三本の電線に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続され前記零相電流の無効電流成分を零に調整するための可変コンデンサと、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続され零相電流の有効電流成分を零に調整するための可変抵抗と、前記可変コンデンサで零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と前記可変抵抗で零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて前記電線の絶縁抵抗を算出する演算処理装置とを備えたことを特徴とする電線の絶縁抵抗測定装置。
2. 三線式の低圧屋内配線の三本の電線に流れる零相電流を検出し、三本の電線のうちの中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続された可変コンデンサの静電容量を変化させて前記零相電流の無効電流成分を零に調整し、三本の電線のうち中性線以外の少なくとも一本の電圧線に接続された可変抵抗の抵抗値を変化させて前記零相電流の有効電流成分を零に調整し、前記可変コンデンサで零相電流の無効電流成分を零に調整したときの零相電流の有効電流と前記可変抵抗で零相電流の有効電流成分を零に調整したときの可変抵抗の抵抗値とに基づいて前記電線の絶縁抵抗を算出することを特徴とする電線の絶縁抵抗測定方法。
3. 前記電線のうち中性線以外の二本の電圧線のうちの一本の電圧線に前記可変コンデンサを接続する際には、可変コンデンサの静電容量を変化させたときに零相電流が小さくなる電圧線に接続することを特徴とする請求項２記載の電線の絶縁抵抗測定方法。
4. 前記電線のうち中性線以外の二本の電圧線のうちの一本の電圧線に前記可変抵抗を接続する際には、可変抵抗の抵抗値を変化させたときに零相電流が小さくなる電圧線に接続することを特徴とする請求項２記載の電線の絶縁抵抗測定方法。
   
   

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