JP2008145155A - 零相電流の抵抗分電流検出装置および漏電監視装置 - Google Patents

零相電流の抵抗分電流検出装置および漏電監視装置 Download PDF

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Abstract

【課題】装置構成を複雑にすることなく零相電流の抵抗分電流を検出する零相電流の抵抗分電流検出装置および漏電監視装置を提供する。
【解決手段】Ｓ相の電路13を接地した三相３線電路11で、電圧入力線３，４で線間電圧Ｖ12を、零相変流器５で零相電流Ｉｏをそれぞれ器具本体２に入力する。零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12に基づき位相角θを演算する。零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（１／√３×ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）により演算する。器具本体２は｜Ｉgr｜が所定値以上になると漏電の警報をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、零相電流から対地容量分電流を除いた抵抗分電流を検出する零相電流の抵抗分電流検出装置および漏電監視装置に関する。
従来、零相電流から抵抗分電流を抽出する装置として、非接地式の高圧配電系統に三相接地型計器用変成器を接続し、高圧配電系統に商用周波数とは異なる低周波重畳信号を低周波重畳信号発振装置により重畳し、低周波重畳信号検出装置によりこの重畳された低周波重畳信号を検知して演算処理することにより対地抵抗成分電流を演算する装置が記載されている（たとえば、特許文献１参照。）。
また、単相電路の一端もしくは中性点が接地され、または一相が接地された三相電路に、零相電流を計測する零相電流センサと、たとえば二次巻線に中性点を持たせた変圧器などを用い位相判定信号を発生させる信号発生装置とを接続し、零相電流センサにより計測された零相電流と信号発生装置で発生した位相判定信号をベクトル演算信号に入力し、このベクトル演算手段で零相電流および位相判定信号をベクトル的に加減算して抵抗性地絡電流を演算する装置が記載されている（たとえば、特許文献２参照。）。
特開平９−２２２４５５号公報 特開２００２−１２５３１３号公報
しかしながら、特許文献１記載の装置では、低周波重畳信号発振装置および低周波重畳信号検出装置が必要となるため高価となるとともに、低周波重畳信号は高圧配電系統に悪影響を及ぼさない程度の低い電圧としなければならないため、低周波重畳信号の電流はかなり低い値となり検出精度を出すのが困難となる問題を有している。
また、特許文献２記載の装置では、信号発生装置により位相判定信号を生成し、位相判定信号のベクトルと零相電流のベクトルを加減算した後、スカラ量の演算で抵抗性地絡電流を求めることができるものの、位相判定信号によるベクトル演算が不可欠であり、位相判定信号は二次巻線に中性点を持たせた変圧器などを内蔵しなければならず、装置構成が複雑となる問題を有している。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、装置構成を複雑にすることなく零相電流の抵抗分電流を検出する零相電流の抵抗分電流検出装置および漏電監視装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、線間電圧を入力する電圧入力手段と、零相電流を入力する電流入力手段と、これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、線間電圧をＶn(n+1)、相番号をｎ（ただしｎ＝１，２，３、ｎ＋１が４の場合には１とする）としたときの、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n+1)との位相角をθ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、（ｎ＋１）相が接地された三相３線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n+1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（１／√３×ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）により演算するものである。
請求項２記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、線間電圧を入力する電圧入力手段と、零相電流を入力する電流入力手段と、これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、線間電圧をＶn(n-1)、相番号をｎ（ただしｎ＝１，２，３、ｎ−１が０の場合には３とする）としたときの、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n-1)との位相角をθ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、（ｎ−１）相が接地された三相３線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n-1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（ｃｏｓθ−１／√３×ｓｉｎθ）により演算するものである。
請求項３記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、零相電流を入力する電流入力手段と、この零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、非接地の三相３線電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算するものである。
請求項４記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、零相電流を入力する電流入力手段と、この零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、中性点接地の三相電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算するものである。
請求項５記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、対地間電圧を入力する電圧入力手段と、零相電流を入力する電流入力手段と、これら電圧入力手段で入力された対地間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、対地間電圧をＶnN、零相電流Ｉｏと対地間電圧ＶnNとの位相角をθ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、Ｎ相が接地された単相３線電路で、零相電流Ｉｏと対地間電圧ＶnNに基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算するものである。
請求項６記載の零相電流の抵抗分電流検出装置は、線間電圧を入力する電圧入力手段と、零相電流を入力する電流入力手段と、これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、この制御手段は、零相電流をＩｏ、線間電圧をＶ12、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12との位相角をθ、零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、第２相が接地された単相２線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算するものである。
請求項７記載の漏電監視装置は、請求項１ないし６いずれか記載の零相電流の抵抗分電流検出装置を具備し、制御手段は、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜が所定値以上の際に警報を発生させるものである。
請求項１記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、（ｎ＋１）相が接地された三相３線電路で、電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき、制御手段は零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n+1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（１／√３×ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項２記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、（ｎ−１）相が接地された三相３線電路で、電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき、制御手段は零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n-1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（ｃｏｓθ−１／√３×ｓｉｎθ）により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項３記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、非接地の三相３線電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、制御手段は零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項４記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、中性点接地の三相電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、制御手段は零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項５記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、Ｎ相が接地された単相３線電路で、電圧入力手段で入力された対地間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき、制御手段は零相電流Ｉｏと対地間電圧ＶnNに基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項６記載の零相電流の抵抗分電流検出装置によれば、第２相が接地された単相２線電路で、電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき、制御手段は零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算することにより、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出できる。
請求項７記載の漏電監視装置は、請求項１ないし６いずれか記載の零相電流の抵抗分電流検出装置を具備し、制御手段は零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜が所定値以上の際に警報を発生させるので、構成を複雑にすることなく、零相電流の抵抗分電流を検出して、漏電を警報できる。
以下、本発明の一実施の形態の漏電監視装置について図１を参照して説明する。
この図１に示す漏電監視装置１は、絶縁劣化を検出するもので、零相電流の抵抗分電流検出装置としての機能を有しており、演算および警報機能を有する制御手段としての器具本体２を有している。そして、この器具本体２には、電圧入力手段としての対をなす電圧入力線３，４および電流入力手段としての零相変流器５が接続されている。
また、図１は漏電監視装置１をたとえば低圧の２００Ｖの三相３線電路11に適用したもので、この三相３線電路11はそれぞれ第１相のＲ相の電路12、第２相のＳ相の電路13および第３相のＴ相の電路14を有しており、Ｓ相の電路13が接地線15により接地されている。
さらに、Ｒ相の電路12およびＳ相の電路13の間には交流電源16が、Ｓ相の電路13およびＴ相の電路14の間には交流電源17が、Ｔ相の電路14およびＲ相の電路12の間には交流電源18が接続され、交流電源16，17，18はΔ接続されている。
そして、Ｒ相の電路12は等価的に対地静電容量ＣRおよび絶縁抵抗ＲRを有しており、Ｔ相の電路14は等価的に対地静電容量ＣTおよび絶縁抵抗ＲTを有している。
ここで、漏電監視装置１の簡易ベクトル演算による零相電流の抵抗分電流の計算方法について説明する。
まず、第１相であるＲ相の電路12にて漏電が発生したと仮定した場合について図２に示すベクトルを用いて説明する。なお、電圧入力線３，４により、線間電圧Ｖ12を入力し、零相変流器５により零相電流Ｉｏを入力し、器具本体２で演算する。この図２に示すベクトルでは、第ｎ相であるＲ相の電路12と第（ｎ＋１）相である電路13との線間電圧Ｖ12、零相電流Ｉｏ、抵抗分電流Ｉgr、Ｒ相の電路12の対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣR、Ｔ相の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣT、対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣRおよびＴ相の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣTの合成の対地静電容量の容量分電流ＩＣとする。
まず、抵抗分電流Ｉgrは線間電圧Ｖ12と同相で、Ｒ相の電路12の容量分電流ＩＣRは線間電圧Ｖ12に対して９０°の位相角を持った方向、Ｔ相の電路14の容量分電流ＩＣTは線間電圧Ｖ12に対して６０°の位相角を有する線間電圧Ｖ32に対して９０°の位相角、つまり線間電圧Ｖ12に対して１５０°の位相角を持った方向にそれぞれ流れる。
また、合成の容量分電流ＩＣは、Ｓ相の電路13が接地されているため、実際にはＲ相の電路12の容量分電流ＩＣRとＴ相の電路14の容量分電流ＩＣTのベクトル合成となる。なお、対地静電容量ＣRと対地静電容量ＣTとが等しい場合には、合成の容量分電流ＩＣは容量分電流ＩＣRとＩＣTの位相角６０°の半分の位相角３０°となり、線間電圧Ｖ12に対して１２０°の位相角の方向に流れる。さらに、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと合成の容量分電流ＩＣの合成された電流なので、線間電圧Ｖ12に対して位相角θの方向に流れる。
ここで、零相電流Ｉｏから線間電圧Ｖ12に垂線を下ろして、この垂線をｙ、零相電流Ｉｏと抵抗分電流Ｉgrを結んだ辺をｚとする直角三角形を作り、この直角三角形の底辺から抵抗分電流Ｉgr分を差引いた長さをｘとすると、抵抗分電流Ｉgrは前記直角三角形の底からｘを差引けば求められる。
またさらに、抵抗分電流Ｉgrと容量分電流ＩＣの位相角が１２０°であることから、この直角三角形は一角が６０°の直角三角形となり、ｘ、ｙ、ｚは、三角関数からそれぞれ下式で求められる。
ｘ＝｜Ｉｏ｜×ｃｏｓ（１８０°−θ）
ｙ＝｜Ｉｏ｜×ｓｉｎ（１８０°−θ）
ｚ＝ｙ×２÷√３
よって、抵抗分電流Ｉgrは、
｜Ｉgr｜
＝ｚ÷２−ｘ
＝｛｜Ｉｏ｜×ｓｉｎ（１８０°−θ）｝÷√３−｜Ｉｏ｜×ｃｏｓ（１８０°−θ）
＝｜Ｉｏ｜×｛１／√３×ｓｉｎ（１８０°−θ）−ｃｏｓ（１８０°−θ）｝
＝｜Ｉｏ｜×（１／√３×ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）
により求まる。
これらより抵抗分電流Ｉgrを求めるための条件は、Ｒ相の電路12とＳ相の電路13の線間電圧Ｖ12、零相電流Ｉｏおよび線間電圧Ｖ12と零相電流Ｉｏとの位相角θが分かれば良い。なお、線間電圧Ｖ12および零相電流Ｉｏについて基本波を抽出することにより、より正確な位相角θが求められる。
次に、第３相であるＴ相の電路14にて漏電が発生した場合について図３に示すベクトルを用いて説明する。なお、この場合にも電圧入力線３，４により、線間電圧Ｖ12を入力し、零相変流器５により零相電流Ｉｏを入力し、器具本体２で演算する。この図３に示すベクトルでも、図２に示すベクトルと同一の記号を用いる。
この場合の抵抗分電流Ｉgrは、線間電圧Ｖ12に対して６０°の位相角を持った方向に流れる。また、Ｒ相の電路12の対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣRおよびＴ相の電路14の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣTの合成による容量分電流ＩＣの流れる方向は図２に示すベクトルと同じであるため、容量分電流ＩＣの線間電圧Ｖ12に対する位相角についても同じ１２０°となる。また、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと合成した容量分電流ＩＣの合成であり、零相電流Ｉｏは線間電圧Ｖ12に対して位相角θの方向に流れる。
ここで｜Ｉgr｜＝｜Ｉgrｘ｜と仮定し、抵抗分電流Ｉgrｘを線間電圧Ｖ12と同相のベクトルとする。次に、零相電流Ｉｏと抵抗分電流Ｉgrｘを結んだ辺をｚ、零相電流Ｉｏから線間電圧Ｖ12に垂線を下ろし、この垂線をｙとした直角三角形を作り、この直角三角形の底辺から抵抗分電流Ｉgrｘ分を差引いた長さをｘとする。この直角三角形は図２のベクトルに示す第１相であるＲ相の電路12の漏電時の直角三角形と同じ関係となるため、第３相であるＴ相の電路14での漏電についても図２に示すベクトルで用いた式をそのまま利用でき、位相角θを求める場合の線間電圧は漏電が発生した相に関係なく、常に第１相であるＲ相の電路12と第２相であるＳ相の電路13の線間電圧Ｖ12と零相電流Ｉｏから求めれば良い。
次に、線間電圧Ｖ32を基準に零相電流Ｉｏの位相角をθとした場合の演算を説明する。この場合には、電圧入力線３，４により、線間電圧Ｖ32を入力する。
まず、第３相であるＴ相の電路14にて漏電が発生した場合を図４に示すベクトルのようになる。この場合の抵抗分電流Ｉgrは、第ｎ相である第３相のＴ相の電路14と第（ｎ−１）相である第２相のＳ相の電路13との線間電圧Ｖ32と同相となる。Ｔ相の電路14の容量分電流ＩＣTは線間電圧Ｖ32に対して９０°の位相角を持った方向、Ｒ相の電路12の容量分電流ＩＣRは線間電圧Ｖ12に対して９０°の位相角、すなわち線間電圧Ｖ32に対して３０°の位相角を持った方向にそれぞれ流れる。
また、合成の容量分電流ＩＣはＲ相の電路12の対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣRとＴ相の電路14の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣTのベクトルが合成された方向、すなわち線間電圧Ｖ32に対して６０°の位相角の方向に流れる。この理由としてはＲ相の電路12の対地静電容量ＣRおよびＴ相の電路14の対地静電容量ＣTが等しく、Ｒ相の電路12の容量分電流ＩＣRとＴ相の電路14の容量分電流ＩＣTの合成である容量分電流ＩＣは容量分電流ＩＣRとＩＣTの位相角６０°の半分の位相角３０°となるためである。さらに、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと容量分電流ＩＣの合成された電流なので、零相電流Ｉｏは線間電圧Ｖ32に対して位相角θの方向に流れる。
ここで、零相電流Ｉｏから線間電圧Ｖ32に垂線を下ろして、この垂線をｙとして、零相電流Ｉｏと抵抗分電流Ｉgrを結んだ辺をｚとする直角三角形を作り、この直角三角形の底辺をｘとする。ｚは線間電圧Ｖ32に対して容量分電流ＩＣと同じ位相角を持つためｘとｚの位相角は６０°となり、三角関数より、ｘ＝１／√３×ｙで求められる。
次に、ｙと零相電流Ｉｏとｘ＋抵抗分電流Ｉgrの直角三角形で考えると、同様に三角関数より、ｙ＝｜Ｉｏ｜×ｓｉｎθ、ｘ＋Ｉgr＝｜Ｉｏ｜×ｃｏｓθで求められる。
よって、抵抗分電流Ｉgrは、
｜Ｉgr｜
＝｜Ｉｏ｜×ｃｏｓθ−ｘ
＝｜Ｉｏ｜×ｃｏｓθ−１／√３×ｙ
＝｜Ｉｏ｜×ｃｏｓθ−１／√３×｜Ｉｏ｜×ｓｉｎθ
＝｜Ｉｏ｜×（ｃｏｓθ−１／√３×ｓｉｎθ）
により求まる。
次に、線間電圧Ｖ32を基準として第１相であるＲ相の電路12にて漏電が発生した場合について、図５に示すベクトルを用いて説明する。
この場合の抵抗分電流Ｉgrは、線間電圧Ｖ32に対して−６０°の位相角を持った方向に流れ、Ｒ相の電路12の対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣRは線間電圧Ｖ32に対して３０°の位相角を持った方向に流れ、Ｔ相の電路14の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣTは線間電圧Ｖ32に対して９０°の位相角を持った方向に流れる。また、容量分電流ＩＣはＲ相の電路12の対地静電容量ＣRの容量分電流ＩＣRとＴ相の電路14の対地静電容量ＣTの容量分電流ＩＣTのベクトルが合成された方向、すなわち線間電圧Ｖ32に対して６０°の位相角の方向に流れる。この理由としてはＲ相の電路12の対地静電容量ＣRおよびＴ相の電路14の対地静電容量ＣTが等しく、Ｒ相の電路12の容量分電流ＩＣRとＴ相の電路14の容量分電流ＩＣTの合成である容量分電流ＩＣは容量分電流ＩＣRとＩＣTの位相角６０°の半分の位相角３０°となるためである。また、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと合成した容量分電流ＩＣの合成であり、零相電流Ｉｏは線間電圧Ｖ32に対して位相角θの方向に流れる。
ここで｜Ｉgr｜＝｜Ｉgrｘ｜と仮定し、抵抗分電流Ｉgrｘを線間電圧Ｖ32と同相のベクトルとする。次に、零相電流Ｉｏから線間電圧Ｖ32に垂線を下ろし、この垂線をｙとし、抵抗分電流Ｉgrｘからｙとの交点を差引いた辺をｘとした直角三角形を作る。この直角三角形は図５に示すベクトルのＴ相の電路14の漏電時の直角三角形と同じｘとｙの関係となるため、Ｒ相の電路12での漏電についても図５に示すベクトルで用いた式をそのまま利用でき、位相角θを求める場合の線間電圧は漏電が発生した相に関係なく、常に第３相であるＴ相の電路14と第２相であるＳ相の電路13との線間電圧Ｖ32と零相電流Ｉｏから求めれば良い。
次に、他の実施の形態を図６を参照して説明する。
この図６では、漏電監視装置１を非接地の三相３線電路に適用したものである。
この図６に示す構成は、図１に示す構成において、Ｓ相の電路13を接地せずに、接地変圧器（ＥＶＴ）21で中性点を接地したものである。
そして、この接地変圧器21は、Ｒ相の電路12と接地線22の間に一次巻線211が接続され、Ｓ相の電路13と接地線22の間に一次巻線212が接続され、Ｔ相の電路14と接地線22の間に一次巻線213が接続されている。また、これら一次巻線211、一次巻線212および一次巻線213に対応して、二次巻線214、二次巻線215および二次巻線216が設けられ、これら二次巻線214、二次巻線215および二次巻線216は制限抵抗23と直列に接続されている。なお、漏電監視装置１は、電圧入力線３，４により線間電圧Ｖ12を入力し、零相変流器５はＲ相の電路12、Ｓ相の電路13およびＴ相の電路14に巻回され零相電流Ｉｏを入力する。
この場合について、図７に示すベクトルを用いて説明する。
なお、Ｒ相の電路12の対地静電容量ＣR、Ｓ相の電路13の対地静電容量ＣSおよびＴ相の電路14の対地静電容量ＣTが等しい場合、容量分電流ＩＣ＝ＩＣR＋ＩＣS＋ＩＣT＝０となる。
そして、零相電流Ｉｏは合成された容量分電流ＩＣと抵抗分電流Ｉgrをベクトル合成した電流であり、容量分電流ＩＣ＝０とすると、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと等しくなる。したがって、抵抗分電流Ｉgrを求める場合の演算式は、｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜で求まる。
次に、他の実施の形態を図８を参照して説明する。
この図８では、漏電監視装置１を中性点接地の三相電路に適用したものである。
この図８に示す構成は、図６に示す構成において、交流電源16，17，18をＹ接続し、これら交流電源16，17，18の中性点を接地線25を介して接地し、接地変圧器（ＥＶＴ）21を無くしたものである。
そして、この場合にも、図７に示すベクトルのように、Ｒ相の電路12の対地静電容量ＣR、Ｓ相の電路13の対地静電容量ＣSおよびＴ相の電路14の対地静電容量ＣTが等しい場合、容量分電流ＩＣ＝ＩＣR＋ＩＣS＋ＩＣT＝０となる。
したがって、抵抗分電流Ｉgrを求める場合の演算式は、｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜で求まる。
次に、他の実施の形態を図９を参照して説明する。
この図９では、漏電監視装置１をＮ相接地の単相３線電路に適用したものである。
図９に示すように、入力巻線31の一端側に第１相の電路32が接続され、他端側に第２相の電路33が接続され、入力巻線31の中性点であるＮ相34は接地線35にて接地されている。
そして、第１相の電路32は等価的に対地静電容量Ｃ1および絶縁抵抗Ｒ1を有しており、第２相の電路33は等価的に対地静電容量Ｃ2および絶縁抵抗Ｒ2を有している。
なお、零相電流Ｉｏは、抵抗分電流Ｉgrと第１相の電路32の対地静電容量Ｃ1の容量分電流ＩＣ1および第２相の電路33の対地静電容量Ｃ2の容量分電流ＩＣ2とのベクトルを合成した電流である。
ここで、第１相の電路32にて漏電が発生したと仮定した場合について図１０に示すベクトルを用いて説明する。なお、電圧入力線３，４により第１相の電路32の対地間電圧である相電圧Ｖ1Ｎを入力し、零相変流器５により零相電流Ｉｏを入力し、器具本体２で演算する。
まず、抵抗分電流Ｉgrは漏電による絶縁抵抗Ｒ1に流れる電流のため、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎと同相の電流が流れる。これに対して、合成の容量分電流ＩＣは、第１相の電路32の対地静電容量Ｃ1の容量分電流ＩＣ1と、第２相の電路33の対地静電容量Ｃ2の容量分電流ＩＣ2との合成となり、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎに対して９０°または−９０°の位相角を持った方向に流れる。なお、この図１０では容量分電流ＩＣは第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎに対して９０°の位相角を持ったものとしている。
また、零相電流Ｉｏは抵抗分電流Ｉgrと容量分電流ＩＣの合成された電流であるため、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎに対して位相角θの方向に流れる。さらに、抵抗分電流Ｉgrは第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎと零相電流Ｉｏの位相角θと零相電流Ｉｏから、三角関数により｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜で求められる。
これらより、抵抗分電流Ｉgrを求めるための条件は、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎと零相電流Ｉｏの入力から計測した位相角θと零相電流Ｉｏが分かれば良い。また、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎと零相電流Ｉｏについて基本波を抽出することにより、より正確な位相角θが求められる。
次に、第２相の電路33にて漏電が発生した場合について、図１１に示すベクトルを用いて説明する。
この場合の抵抗分電流Ｉgrは、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎに対して１８０°の位相角を持った方向に流れる。第１相の電路32の対地静電容量Ｃ1の容量分電流ＩＣ1および第２相の電路33の対地静電容量Ｃ2の容量分電流ＩＣ2の合成による容量分電流ＩＣの流れる方向は図１０に示すベクトルと同じであるため、零相電流Ｉｏは、第１相の電路32の相電圧Ｖ1Ｎに対して位相角θの方向に流れる。
これらの計算式は絶対値による演算であることから、第２相の電路33での漏電についても図１０に示すベクトルの計算式をそのまま利用できる。したがって、位相角θを求める場合の相電圧は、漏電が発生した相に関係なく、常に第１相の電路32とＮ相の電路34による相電圧Ｖ1Ｎと零相電流Ｉｏから求めれば良い。
なお、単相２線電路の場合には、相電圧に代えて線間電圧を用いれば同様に抵抗分電流を算出できる。
そして、器具本体２は、いずれの場合にも抵抗分電流｜Ｉgr｜が所定値以上の場合に漏電が生じているものと設定しておくことにより、抵抗分電流｜Ｉgr｜が所定値以上の場合に、漏電の警報をするようにしておく。
いずれの実施の形態の場合にも、零相電流の抵抗分電流Ｉgrを演算するための入力として、零相変流器５と、電路において計測している電圧から演算するため、その他の特別な演算用の入力や入力回路を一切必要とせず、簡易な構成で抵抗分電流を検出できる。
本発明の一実施の形態の監視装置をＳ相を接地した三相３線電路に用いる場合を示す回路図である。 同上図１に示す回路図でＲ相にて漏電が発生した場合の線間電圧Ｖ12を基準とした場合を示すベクトルである。 同上図１に示す回路図でＴ相にて漏電が発生した場合の線間電圧Ｖ12を基準とした場合を示すベクトルである。 同上図１に示す回路図でＴ相にて漏電が発生した場合の線間電圧Ｖ32を基準とした場合を示すベクトルである。 同上図１に示す回路図でＲ相にて漏電が発生した場合の線間電圧Ｖ32を基準とした場合を示すベクトルである。 同上他の実施の形態の監視装置を非接地の三相３線電路に用いる場合を示す回路図である。 同上図６に示す回路のベクトルである。 同上他の実施の形態の監視装置を中性点接地の三相電路に用いる場合を示す回路図である。 同上他の実施の形態の監視装置を中性点接地の単相３線電路に用いる場合を示す回路図である。 同上図９に示す回路図で第１相にて漏電が発生した場合を示すベクトルである。 同上図９に示す回路図で第３相にて漏電が発生した場合を示すベクトルである。
符号の説明
１ 零相電流の抵抗分検出装置としての機能を有する漏電監視装置
２ 制御手段としての器具本体
３，４ 電圧入力手段としての電圧入力線
５ 電流入力手段としての零相変流器
11 三相３線電路
12，13，14，32，33 電路

Claims (7)

  1. 線間電圧を入力する電圧入力手段と、
    零相電流を入力する電流入力手段と、
    これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    線間電圧をＶn(n+1)、
    相番号をｎ（ただしｎ＝１，２，３、ｎ＋１が４の場合には１とする）としたときの、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n+1)との位相角をθ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    （ｎ＋１）相が接地された三相３線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n+1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（１／√３×ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  2. 線間電圧を入力する電圧入力手段と、
    零相電流を入力する電流入力手段と、
    これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    線間電圧をＶn(n-1)、
    相番号をｎ（ただしｎ＝１，２，３、ｎ−１が０の場合には３とする）としたときの、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n-1)との位相角をθ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    （ｎ−１）相が接地された三相３線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖn(n-1)に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜（ｃｏｓθ−１／√３×ｓｉｎθ）により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  3. 零相電流を入力する電流入力手段と、
    この零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    非接地の三相３線電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  4. 零相電流を入力する電流入力手段と、
    この零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    中性点接地の三相電路で、各電路の対地静電容量が等しい場合には、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  5. 対地間電圧を入力する電圧入力手段と、
    零相電流を入力する電流入力手段と、
    これら電圧入力手段で入力された対地間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    対地間電圧をＶnN、
    零相電流Ｉｏと対地間電圧ＶnNとの位相角をθ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    Ｎ相が接地された単相３線電路で、零相電流Ｉｏと対地間電圧ＶnNに基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  6. 線間電圧を入力する電圧入力手段と、
    零相電流を入力する電流入力手段と、
    これら電圧入力手段で入力された線間電圧および電流入力手段で入力された零相電流に基づき零相電流の抵抗分電流を演算する制御手段とを具備し、
    この制御手段は、
    零相電流をＩｏ、
    線間電圧をＶ12、
    零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12との位相角をθ、
    零相電流の抵抗分電流をＩgrとしたとき、
    第２相が接地された単相２線電路で、零相電流Ｉｏと線間電圧Ｖ12に基づき位相角θを演算し、零相電流｜Ｉｏ｜と位相角θより演算して、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜を｜Ｉgr｜＝｜Ｉｏ｜×｜ｃｏｓθ｜により演算する
    ことを特徴とした零相電流の抵抗分電流検出装置。
  7. 請求項１ないし６いずれか記載の零相電流の抵抗分電流検出装置を具備し、
    制御手段は、零相電流の抵抗分電流｜Ｉgr｜が所定値以上の際に警報を発生させる
    ことを特徴とした漏電監視装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010127860A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Patokkusu Japan Kk 漏洩電流測定装置及び測定方法
JP2021056066A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 佐鳥電機株式会社 監視装置、監視方法および監視プログラム

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