JP2007333604A - 絶縁状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給電路の変圧器に共通のＢ種接地工事を施し、共通接地線に電路電源とは別の絶縁監視信号の電圧を重畳し、各給電路はこの信号を絶縁監視手段で検出して抵抗成分電流を演算により求め、この電流値で電路の絶縁状態を監視する際、接地相がアースと混触して絶縁監視信号の電圧が低下し、各絶縁監視手段は抵抗成分電流値の演算を停止して絶縁監視の機能を果たせなくなる。
【解決手段】
絶縁監視信号の電圧が正常のときは抵抗成分電流値を演算し、その電流値を表示して電路の絶縁状態を監視し、絶縁監視信号の電圧が低下したときは絶縁インピーダンス値を電流に換算した電流値を表示し、混触電路を特定出来るようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、直接接地系低電圧電路の絶縁を常時通電状態で監視する絶縁状態監視装置に関し、特に、従来の絶縁状態監視機能に加え、電路の接地相がアースと混触して絶縁監視用の監視電圧信号の電圧が低下した場合の混触電路の発見を容易にするための機能を付加した技術に関する。

低圧の一線接地電路において電路の絶縁劣化が進行して漏電事故に至ると、変電所等に設置されている漏電継電器が動作して遮断器が遮断される。遮断器が遮断すると広範囲に停電するばかりでなく、事後処理として事故点の調査および復旧などに長時間を要する。このため事故の発生を未然に防止するための対策として電路の絶縁状態を常時監視するための絶縁状態監視装置が用いられている。

図８は一般に知られている一線接地電路の絶縁状態監視装置の説明図で、次のように構成されている。即ち、同図において２１は変圧器で、低圧配電線である被監視電路２０に電力を供給している。２２はＢ種接地線、２３は絶縁監視電圧信号（以下、絶縁監視信号と称す）を発生させる絶縁監視信号発生装置で、（以下、監視信号発生装置と称す）重畳用の変成器２４及びＢ種接地線２２を介して被監視電路に絶縁監視信号の電圧を重畳させる。絶縁監視信号の電圧は２０Ｈｚ，１０Ｖ程度の低周波低電圧信号を発生させ、０．５Ｖ程度に変成して印加される。２５は監視信号発生装置２３からの戻りの絶縁監視信号の電圧を検出する絶縁監視装置で零相変流器２６を介して信号を取り込む。この零相変流器は、必ずしも接地線に設ける必要はなく、点線で示すように給電路に設けても同じである。なお、図中Ｃは電路の対地静電容量、Ｒは電路の対地絶縁抵抗を示している。

今、監視信号発生装置２３から、絶縁監視信号の電圧を発生させＢ種接地線２２に重畳すると、該絶縁監視信号は被監視電路２０、電路の対地静電容量Ｃ、対地絶縁抵抗Ｒ間を循環して電流がＩｇとして流れる。

即ち、監視信号発生装置２３から印加された絶縁監視信号の電流Ｉｇは電路の対地静電容量Ｃ、対地絶縁抵抗Ｒによるインピーダンスをとおして流れる。この絶縁監視信号の電流Ｉｇは、対地静電容量Ｃに流れる静電容量成分電流Ｉｇｃと、絶縁劣化による抵抗成分電流Ｉｇｒとの合成された電流で、これらの電流のベクトルは図９のようになる。

同図の位相θは、印加した絶縁監視信号の電圧（基準電圧）Ｖｓと零相変流器２６で検出された電流Ｉｇとの位相差で、絶縁劣化がない場合は９０度となるが、絶縁劣化が進むと抵抗成分電流Ｉｇｒが大きくなり、それに伴って位相差θが変化する。従って、この抵抗成分電流Ｉｇｒおよび位相差θの変化を監視することで電路の絶縁状態を監視することができる（例えば、特許文献１，２）。
特公平７−４３４０３号公報 特公平７−２１５２２号公報。

上記説明の絶縁状態監視装置は一台の場合であるが、高層ビルなどのように多数の給電所（例えば、各階に）が設けられ、各給電所の変圧器の二次接地線を共通の接地線で接地する共通接地方式がとられる場合が多くなっている。この場合、図１０に示すように共通接地線Ｅｃに監視信号発生装置３を設け、絶縁監視は夫々の被監視電路に設けられた絶縁監視手段５−１，５−２，５−３によって行われる。

この複合給電方式において、監視信号発生装置３は正常に絶縁監視信号の電圧を発信しているにもかかわらず、何らかの原因で電圧が低下して絶縁監視手段５−１，５−２，５−３が正常に動作し得ない現象が生じた。その原因を調査した結果、給電路の接地相Ｎがアースと混触して対地インピーダンスが短絡状態となり、監視信号発生装置３からの発生電圧で、共通接地線Ｅｃ、接地線、接地相、及び接地を介してそこに大きな監視電流が流れ、絶縁監視手段が検出する絶縁監視信号の電圧が低下し、この絶縁監視信号電圧の低下によって、絶縁監視信号の電圧を基準として抵抗成分電流の値を演算する各絶縁監視手段は、正常な絶縁監視信号の電圧の検出ができなくなり、抵抗成分電流値演算の機能は停止し、絶縁監視機能を喪失していることが分かった。そして、この演算機能を復旧させるには、その原因となっている混触給電路を調査し、混触部分を修復しなければならない。しかし、接地相とアースの混触と同時に絶縁監視手段は、その機能を失っているため絶縁監視手段により混触電路を特定することはできない、という課題があった。

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、通常状態においては従来の給電路と大地間の絶縁状態を監視し、絶縁監視信号の電圧が低下した場合は混触給電路の表示をして、混触給電路を特定できるようにした絶縁状態監視装置を提供することにある。

本発明は、前記課題の解決を図るために、複数の給電所に有する変圧器の二次接地線を共通にした共通接地線でＢ種接地し、この共通接地線に給電路の周波数と異なる低周波の絶縁監視信号を発生させる絶縁監視信号発生手段を設け、この絶縁監視信号を共通接地線に重畳用の変成器を介して重畳するとともに、各給電所には前記絶縁監視信号を零相変流器を介して検出する絶縁監視手段を設け、該絶縁監視手段は、検出した絶縁監視信号の電圧、電流から抵抗成電流値を演算する機能及び絶縁監視信号の電圧が正常か、又は所定値より低下しているかの判定をする機能を有し、正常のときは抵抗成分電流値を演算して表示し、接地相がアースと混触して絶縁監視信号の電圧が所定値より低下した時には、自動的に混触状態を表示する混触表示手段で混触状態を表示するようにしたことを特徴とする。
前記の混触表示手段での表示の態様は、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇを演算して表示するようにする。
また、前記の混触表示手段の他の実施例は、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇの大きさを判定し、予め設定した設定値より大きいときのみ混触していることを表示して混触電路を特定するようにする。
混触表示手段の他の実施例は、給電路の周波数の零相電流Ｉ０を入力し、該零相電流Ｉ０と絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇとを比較し、該電流値Ｉｇと前記零相電流値Ｉ０との差が予め設定した設定値を超えたときに混触している事を表示して混触電路を特定するようにする。
また、混触表示手段の他の実施例は、共通接地線で接地されている各給電路の絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇを比較し、予め設定した設定値より大きい電流が流れたときに混触していることを表示して混触電路を特定するようにする。

以上示したように本発明によれば、混触の無い状態では通常の絶縁状態の監視を行い、接地相とアースの混触が発生すると同時に演算機能を停止していた絶縁監視手段に、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値が表示されるためその表示値によって、混触の程度が判断でき、また、その表示によって接地相とアースの混触給電路を特定することができる。

また、絶縁監視信号の電圧が所定値より低下した場合に即、混触状態を表示するのではなく、更にＩｇ値（絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値）の大きさや、零相電流との比較、又は他のＩｇとの比較によって混触の状態を判断することによって混触の判断の程度を上げることが出来る。

このように混触の判断を自動化し、予め設定したＩｇ値、又はユーザーが任意に整定したＩｇ値を超えたときに混触と判断して「コンショク、ハッセイ」の表示や警報を即、出して早急な対策を取らせることが出来る。このため従来混触給電路を特定するために要した時間を大幅に短縮できる。

以上のことから、常時の絶縁状態監視の機能に加えて、接地相とアースの混触をも常時監視する機能も加わり、更に、接地相などの誤配線をしたときは混触と同様な絶縁監視信号の電流が流れて警報が出され、三相コンセントの接地相と非接地相の誤配線の検出等が可能となる。

以下、本発明の実施の形態における実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の接地相とアースの混触のない状態のときの表示例を、図３は接地相とアースの混触発生後の表示例を示す。同図において１−１，１−２，１−３は各給電所の変圧器、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は変圧器１−１，１−２，１−３の二次側の被監視電路である給電路を示し、各給電路における接地は、接地線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を介して共通接地線ＥｃによってＢ種接地される。３は監視信号発生手段で、給電路の周波数とは異なる低周波数（例えば、２０Ｈｚ）、低電圧（例えば、１０Ｖ）の基準となる絶縁監視信号の電圧を発生させ、重畳用の変流器４を介して共通接地線Ｅｃに絶縁監視信号を重畳させる。５−１，５−２，５−３は各給電路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に設けられた絶縁監視手段で、共通接地線Ｅｃに重畳された絶縁監視信号を、各接地線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に設けられた各零相変流器６−１、６−２、６−３を介して検出する。各絶縁監視手段５−１，５−２，５−３は、従来の抵抗成分電流を演算する機能に加え、図２に示す演算機能を有する。即ち、図２は演算手法のフローチャートを示し、第一及び第二のステップＳ１、Ｓ２で絶縁監視信号（図示では監視信号と略称）の電圧分と電流分を入力し、ステップＳ３で、監視信号の電圧分の低下の有無を判定する。電圧の低下が無い通常のときはステップＳ４で、監視信号の電圧分と電流分から電路と大地間の絶縁抵抗値を演算し、ステップＳ５でこの抵抗値から抵抗成分電流値Ｉｇｒを求め、この抵抗成分電流値Ｉｇｒを図１の表示手段２−１，２−２，２−３に表示し、また、電流値が所定値より大きくなったときは警報を発するなどして電路の絶縁状態を常時監視する。この表示された電流値Ｉｇｒにより電路の絶縁状態を監視する。

ステップ３で検出した監視信号の電圧の低下があったときは、混触表示手段Ｍｉ側に自動的に切り換えられ、ステップＳ７で、絶縁監視信号の電流分をもとに、絶縁インピーダンス値を演算し、ステップＳ８で絶縁インピーダンス値を電流（Ｉｇ）値に換算し、ステップＳ９で、図３のように表示手段２−１，２−２，２−３に電流値Ｉｇを表示する。

図３は給電路Ｆ３で接地相とアースの混触が発生した場合を示し、接地相がアースと混触すると、図３の太い矢印で示すように、接地相−アース−共通接地線Ｅｃ−接地線Ｅ３を介して大きい電流が流れる。このとき重畳用の変成器３から重畳された絶縁監視信号の電圧分は、変成器４の所で示すように、点線から実線のように低下する。この電圧の低下を絶縁監視手段５−３は検出してステップＳ８で絶縁インピーダンス値を電流値に換算した「Ｉｇ：９９９ｍＡ」を表示し、絶縁監視手段５−２，５−３も同様の動作をするが、混触がないので図示のように７ｍＡ、５ｍＡとあまり大きくならない電流値Ｉｇを表示する。従って、混触電路は即判別でき、また表示された電流値で混触の程度が判断できる。

図４は他の表示例（混触表示手段の第２の実施例）で、接地相のアースとの混触した給電路には大きな電流が流れるのでこの電流を検出した絶縁監視手段のみが［コンショク ハッセイ］の表示（又は警報）をし、混触給電路を特定できるようにしたものである。即ち、図２のステップＳ８で絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値（Ｉｇ）を図５のステップ９−１でその大小を判定し、予め設定した設定値に達しないときはステップ１０で「‐‐‐」を表示し、大きいときはステップ１１で「コンショク ハッセイ」を表示し、また警報を発する。
図６は混触表示手段Ｍｉの第３の実施例で、前記の電流値Ｉｇが設定値以上となった後、更に精度を高めるために、ステップＳ２１で給電路の周波数による零相電流Ｉ０を入力し、ステップ２２でこの零相電流Ｉ０と前記電流値Ｉｇと比較し、その差の電流値が予め設定した設定値より大きくなった時にステップ２３で「コンショク」の表示をするようにしたものである。絶縁状態監視装置は、一般に絶縁監視部と漏電検出部を有し、零相変流器６からフィルターによって絶縁監視信号の電流と給電路の周波数による零相電流を分けて検出されており、この零相電流を利用するものである。

給電路の周波数による零相電流Ｉ０は、非接地相と大地間の絶縁抵抗の劣化によって流れる電流であるが、この零相電流が増加した場合は、先の絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇも増加する。この電流値Ｉｇの増加が零相電流Ｉ０の増加に起因するものであるか否かは両者を比較しその差を求めることで判断出来、これにより混触を表示することは無い。

図７は混触表示手段Ｍｉの第４の実施例で、集中形監視制御のように、各給電路の絶縁監視信号を一箇所で管理可能な場合に、ステップ３１で他の全ての給電路の電流Ｉｇを入力し、ステップ３２で自給電路のＩｇ値が、他の給電路のＩｇ値に対し非常に大きいかを判断し、非常に大きい場合（予め設定した設定値以上となった場合）にステップ３３で「コンショク」を表示する。
上記の各設定値は、混触の程度の判断を自動化する為に予め電流値Ｉｇ値を設定、又はユーザーが任意に設定し、混触の程度が設定値を超えたとき速やかな対応を促すようにする。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

本実施の形態における正常時の表示例。 本実施の形態における演算例のフローチャート。 本実施の形態における接地相とアースの混触発生時の表示例。 本実施の他の実施の形態における接地相とアースの混触発生時の表示例。 混触表示手段の第２の実施の形態におけるフローチャート。 混触表示手段の第３の実施の形態におけるフローチャート。 混触表示手段の第４の実施の形態におけるフローチャート。 一般の絶縁状態監視装置の説明図。 一般の絶縁状態監視装置の説明のためのベクトル図。 共通接地方式における絶縁監視の説明図。

符号の説明

１−１，１−２，１−３…変圧器
２−１，２−２，２−３…表示手段
３…監視信号発生手段
４…変成器
５−１，５−２，５−３…絶縁監視手段
６−１，６−２，６−３…零相変流器
Ｅｃ…共通接地線
Ｍｉ…混触表示手段

Claims (5)

1. 複数の給電所に有する変圧器の二次接地線を共通にした共通接地線でＢ種接地し、この共通接地線に給電路の周波数と異なる低周波の絶縁監視信号を発生させる絶縁監視信号発生手段を設け、この絶縁監視信号を共通接地線に重畳用の変成器を介して重畳するとともに、各給電所には前記絶縁監視信号を零相変流器を介して検出する絶縁監視手段を設け、該絶縁監視手段は、検出した絶縁監視信号の電圧、電流から抵抗成分電流値を演算する機能及び絶縁監視信号の電圧が正常か、又は所定値より低下しているかの判定をする機能を有し、正常のときは抵抗成分電流値を演算して表示し、接地相がアースと混触して絶縁監視信号の電圧が所定値より低下した時には、混触状態を表示する混触表示手段で混触状態を表示するようにしたことを特徴とする絶縁状態監視装置。
2. 混触表示手段は、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇを演算して表示するようにしたことを特徴とする請求項１記載の絶縁状態監視装置。
3. 混触表示手段は、絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇの大きさを判定し、予め設定した設定値より大きいときのみ混触していることを表示して混触電路を特定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の絶縁状態監視装置。
4. 混触表示手段は、給電路の周波数の零相電流Ｉ０を入力し、該零相電流Ｉ０と絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇとを比較し、該電流値Ｉｇと前記零相電流値Ｉ０との差が予め設定した設定値を超えたときに混触している事を表示して混触電路を特定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の絶縁状態監視装置。
5. 混触表示手段は、共通接地線で接地されている各給電路の絶縁インピーダンス値を電流値に換算した電流値Ｉｇを比較し、予め設定した設定値より大きい電流が流れたときに混触していることを表示して混触電路を特定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の絶縁状態監視装置。

Images