JP2008185449A - 電圧位相検出用端末具 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常使用されるクランプメーターおよび電流供給装置を備えた漏れ電流測定装置を用いて抵抗分漏れ電流を測定する場合に、電圧位相を測定しようとする電路の絶縁電線の大きさや形状のいかんに係らず、高い測定精度を得ることができる電圧位相検出用端末具を提供する。
【解決手段】 電路の抵抗分漏れ電流測定装置において電路の電圧位相を検出する電圧位相検出センサーによって把持可能な電圧位相検出用端末具であって、前記電路の充電部に接続可能な接続部と、当該接続部に電気的に接続された導体が絶縁材料で被覆され、前記電圧位相検出センサーによって把持されることで当該センサーとの間に実質的に一定の接触面積をもたらすように構成された被把持部とを備えたことを特徴とする電圧位相検出用端末具。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クランプメーターと電流供給装置とを備えた抵抗分漏れ電流測定装置において、当該電流供給装置が備え、電路の電圧位相を検出する電圧位相検出センサーに把持装着される電圧位相検出用端末具に関する。

電路の絶縁性能を確認するのに、当該電路の漏れ電流（以下、単にＩｏということがある。）を測定することが行われる。この漏れ電流（Ｉｏ）の測定は、一般的なクランプメーターを用い、例えば電路の接地線をクランプすることで簡便に測定できるが、その場合のクランプメーターの指示は、地絡事故などが生じていなくとも対地静電容量を通して恒常的に流れる容量分漏れ電流（以下、単にIｏｃということがある。）と、絶縁劣化、ひいては地絡事故に起因して流れる抵抗分漏れ電流（以下、単にＩｏｒということがある。）とが合成された値（両者のベクトル和）となることが知られている。

このことを説明するために、図５および図６に一般的なクランプメーターを用いた単相３線式電路および三相３線式電路の漏れ電流の測定例および測定結果（べクトル図）をそれぞれ示している。電圧線Ｌ１、Ｌ２および中性線Ｎからなる単相３線式電路の場合、図５（ａ）に示すように、電圧線Ｌ１に注目すると、当該電圧線Ｌ１からはＩｏｒおよびＩｏｃがＢ種接地線６１に流れ込むことになる。Ｌ１、Ｎ間の対地電圧（線間電圧）Ｖを基準とした場合、図５（ｂ）に示すように、Ｉｏｒは当該対地電圧Ｖと同位相になるのに対して、Ｉｏｃの位相は電圧Ｖに対して９０°進んでいるため、Ｂ種接地線６１をクランプメーターでクランプしてＩｏを測定した場合、当該クランプメーターにはこれらのベクトル和が表示されることになる。

また、スターデルタ結線の三相変圧器６３の２次側におけるＵ、Ｖ（接地相）、Ｗ各相からなる低圧三相３線式電路では、図６（ａ）に示すように、Ｕ相からはＩｏｒが、またＵ相およびＷ相からはＩｏｃ（Ｕ）およびＩｏｃ（Ｗ）がＢ種接地線６４に流れることになる。このＩｏｃ（Ｕ）およびＩｏｃ（Ｗ）は、図６（ｂ）に示すように、Ｗ−Ｕ間の線間電圧ＶwuおよびＵ−Ｖ間の線間電圧Ｖuvに対してそれぞれ位相が９０°進んでいるので、Ｕ相およびＶ相の対地静電容量が一致しバランスしている場合には、これらを合成したＩｏｃはＷ−Ｕ間の線間電圧Ｖwuと同位相となるのに対して、ＩｏｒはＵ−Ｖ間の線間電圧Ｖuv（Ｖwuとの位相差１２０°）と同位相となる。そのため、IｏｃとＩｏｒとのベクトル和であるＩｏがクランプメーターに表示されることになる。

このように、一般的なクランプメーターを用いて低圧電路の漏れ電流を測定した場合には、クランプメーターにはＩｏｒとＩｏｃとを合成した値として表示されるため、低圧電路の絶縁状態を維持、管理すべく、Ｉｏの変化から絶縁不良の可能性を判断し、地絡箇所の探査を行うには、Ｉｏｃの影響を除去してＩｏｒのみを抽出する必要があった。

本出願人は、前記事情に鑑み、一般的なクランプメーターを用いた場合でもＩｏｒのみを確実かつ簡便に測定できる抵抗分漏れ電流測定装置を提案している（特許文献１参照）。この抵抗分漏れ電流測定装置は、電路の電圧位相を検出し、Ｉｏｃと逆位相の電流（以下、注入電流といい、単にＩｐということがある。）を発生させて、漏れ電流を測定するクランプメーターのクランプ部に該注入電流を通すことで、Ｉｏｃの影響を除去してＩｏｒのみを測定するものである。この抵抗分漏れ電流測定装置の機器構成およびその測定状況を図７および図８に示す。なお、これら各図に示す低圧電路は、それぞれ図５および図６に示した電路と同様である。

抵抗分漏れ電流測定装置５は、電路の漏れ電流（Ｉｏ）を測定表示するクランプメーター５０と、電路の対地電圧又は線間電圧の位相を検出するクリップ状の電圧位相検出センサー５２，５３と、電流供給装置５１とを備えている。この電流供給装置５１は、これに電圧位相入力線５２ａ、５３ａおよび注入電流出力線５４を接続することで、電圧位相検出センサー５２，５３で検出した電圧位相に対して位相が９０°遅れた電流を発生させ、その大きさをツマミ５１ａによって調整して注入電流として出力することができるように構成されている。この注入電流出力線５４は、クランプメーター５０のクランプ部５０ａを貫通するように配置される。

単相３線式における電圧線Ｌ１と中性線Ｎとからなる電路のＩｏｒを測定する場合、図７に示すように、クランプメーター５０によってＢ種接地線６１をクランプし、電圧位相入力線５２ａ、５３ａを介してそれぞれ電流供給装置５１に接続された電圧位相検出センサー５２，５３によって電圧線Ｌ１と中性線Ｎとをそれぞれ把持する。把持に際しては、電圧位相検出センサー５２についての図９に示すように、Ｌ１相の絶縁電線に対して直角にかつ当該絶縁電線が確実にセンサー５２内面のくぼみに収まるようにする。この電圧位相検出センサー５２、５３によってＬ１、Ｎ間の対地電圧（線間電圧）Ｖの位相を検出し、電流供給装置５１にてこの電圧Ｖの位相に対して位相が９０°遅れ、Ｉｏｃと逆位相となる電流を発生させる。この電流を注入電流（Ｉｐ）としてクランプメーター５０のクランプ部５０ａに通し、クランプメーターの表示値が最小となるようにその大きさをツマミ５１ａによって調整することで、ＩｐとＩｏｃとが相殺され、Ｉｏｃの影響を除去しＩｏｒのみを測定できる。

また、三相３線式電路の場合、図８に示すように、抵抗分漏れ電流測定装置５のクランプメーター５０によって三相変圧器６３のＢ種接地線６４をクランプし、電流供給装置５１にそれぞれで電圧位相入力線５２ａ、５３ａを介して接続された電圧位相検出センサー５２，５３によってＵ相およびＷ相の絶縁電線をそれぞれ把持し、この電路の線間電圧ＶuvおよびＶwvの位相をそれぞれ検出する。電圧位相検出センサー５２、５３による絶縁電線の把持方法は、前記と同様である。

Ｕ相およびＷ相から流れるＩｏｃ（Ｕ）およびＩｏｃ（Ｗ）の大きさがそれぞれ一致し、バランスがとれている場合、図８に示すように、これらを合成したＩｏｃは線間電圧Ｖwuと同位相となる。電流供給装置５１において、線間電圧Vwuに対して位相が１８０°遅れ、Ｉｏｃに対して逆位相となる電流を発生させる。この電流を注入電流（Ｉｐ）としてクランプメーター５０のクランプ部５０ａに通し、クランプメーターの表示値が最小となるようにツマミ５１ａを回してＩｐの大きさを調整することによってＩｏｃの影響を除去し、Ｉｏｒの最小値を得ることができる。このＩｏｒの最小値を求めた上で、所定の計算を行うことでＩｏｒを求めることができる。
特開２００６−２２６８７９号公報

しかし、前記抵抗分漏れ電流測定装置における電圧位相検出センサーは、工場出荷時に所定の電圧が印加された特定の形状の絶縁電線を用いて調整されているのに対して、実際に漏れ電流を測定する現場では、電圧位相検出センサーによって把持される電路の絶縁電線は、工場出荷時に調整に用いられた絶縁電線とは異なり大きさや形状がさまざまであるため、絶縁電線と電圧位相検出センサーとによって形成されるコンデンサーの静電容量が変化する。電流供給装置内の電圧位相検出回路には他のインピーダンス成分が含まれているため、この静電容量が変化することにより、当該回路で検出される電圧位相が変化してしまうことになる。また、電流供給装置は、前記のように検出された電圧位相に対して９０°または１８０°位相が遅れた電流を発生させ、これを注入電流（Ｉｐ）として出力するように構成されているため、検出される電圧位相が変化することで、Ｉｐの位相も変化してＩｐと電路の容量分漏れ電流との位相差が１８０°でなくなり、結果として測定精度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、通常使用されるクランプメーターと電流供給装置とを備えた漏れ電流測定装置を用いて抵抗分漏れ電流を簡便に測定する場合に、電路の電圧位相を測定しようとする絶縁電線の大きさや形状のいかんに係らず、高い測定精度を得ることができる電圧位相検出用端末具を提供することを目的とする。

前記目的は、本発明によれば、電路の抵抗分漏れ電流測定装置において電路の電圧位相を検出する電圧位相検出センサーによって把持可能な電圧位相検出用端末具であって、前記電路の充電部に接続可能な接続部と、当該接続部に電気的に接続された導体が絶縁材料で被覆され、前記電圧位相検出センサーによって把持されることで当該センサーとの間に実質的に一定の接触面積をもたらすように構成された被把持部とを備えたことを特徴とする電圧位相検出用端末具によって達成される。

前記被把持部は、電圧位相検出センサーによって把持された場合に当該センサーとの間で実質的に一定の接触面積をもたらすことができればその外形形状には特に限定されないが、所定の長さの略円柱状の外形形状を有していることが好ましい。ここで、用語「略円柱」には、円柱のほか、周面の一部をその全長にわたり切り欠いた円柱や楕円柱などを含む意味で用いている。さらに、前記被把持部は、毎回の測定において電圧位相検出センサーが一定の位置を把持するように把持位置規制手段を備えていることがより好ましい。このような把持位置規制手段としては、例えば被把持部の長さ方向中間における電圧位相検出センサーの把持位置を挟むようにその両側の周面から当該被把持部の径方向外方に突設された突起、突条又は鍔などが挙げられる。

前記被把持部における導体と前記接続部とは、直接電気的に接続してもよく、絶縁被覆が施された絶縁電線や被覆導体などを介して接続してもよい。

本発明の電圧位相検出用端末具によれば、電路の２相の充電部にそれぞれ電気的に接続された２つの接続部を介してこれらの被把持部内の導体間に電路の対地電圧または線間電圧が印加された状態とすることができ、また被把持部は電圧位相検出センサーによって実質的に一定の接触面積をもって把持されるように構成され、当該電圧位相検出センサーと前記被把持部とによって形成されるコンデンサーの静電容量を一定にすることができる。これにより、検出する電圧位相を正確に検出でき、電路の容量分漏れ電流とは逆の位相の注入電流をクランプメーターに対して出力できるようになるので、結果として電路を構成する絶縁電線の大きさや形状のいかんにかかわらず、高い測定精度にて抵抗分漏れ電流の測定を行うことができる。

以下、添付の図１ないし図４を参照して、本発明の電圧位相検出用端末具の実施形態について詳細に説明する。なお、図３および図４に示す低圧電路および漏れ電流測定装置の構成については、図５ないし図８に示した電路および漏れ電流測定装置の構成と同様であるので、これらの各部については同一の符号を用い、以下では重複した説明は省略する。

図１は、本発明の電圧位相検出用端末具の実施形態の一例を模式的に示す斜視図である。この図において、本発明の電圧位相検出用端末具１は、円柱状の導体２４を絶縁材料２１〜２３で被覆した被把持部２と、接続部３と、被把持部２の図面に向って下側から引き出され、導体２４と接続部３の間を電気的に接続する絶縁電線４とからなる。また、図２は、本発明の電圧位相検出用端末具１における被把持部２に電圧位相検出センサー５２によって把持した状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

被把持部２における導体２４は、円柱状の外形形状を備えている。この導体２４の長さ方向中間部分は、図１に示すように、一定の厚さの絶縁材料によって被覆されており、この絶縁材料を含めた被把持部２の外径は一定とされている。この外径は、具体的には絶縁材料にビニル樹脂を用いる場合には、通常、約６〜２６ｍｍ程度、好ましくは約１０〜２５ｍｍ程度とされる。また、絶縁材料２１は、このような外径を備え、常用されているビニル絶縁電線の被覆材の厚さと同程度とすることができる。なお、使用する絶縁材料については不導電性であれば特に制限がなく、公知の種々の材質のものが使用でき、この絶縁材料の材質に応じて導体２４の中間部分２１の被覆厚さを設定できる。被把持部２の中間部分をこのように構成しその外径を一定にすることで、電圧位相検出センサー５２又は５３の内面のくぼみ面にちょうど収まり、両者の間にて実質的に一定の接触面積をもたらすことができる。

被把持部２の長さ方向両端にはそれぞれ全周にわたり、電圧位相検出センサー５２，５３の把持位置を規制する把持位置規制手段として絶縁材料からなる外鍔２２，２３が被把持部２の径方向外方に突設されている。この絶縁材料としては、被把持部２の中間部分を被覆する絶縁材料と同種又は異種のいずれであってもよい。このように外鍔２２、２３を設けることで、毎回の抵抗分漏れ電流の測定において電圧位相検出センサー５２、５３によって必ず一定の位置を把持することができるようになる（図２参照）。

接続部３は、この実施形態においてはワニ口クリップ３１に絶縁カバー３２を装着したものを用いている。このワニ口クリップ３１の圧着部に前記した絶縁電線４の他端を圧着などの方法によって接続することができる。このワニ口クリップ３１によって、例えば電路の開閉器の２次側の端子台における端子ねじを挟むなどして電路の充電部に接続することができる。このようにワニ口クリップを用いることで、電路の充電部に本発明の検出用端末具を着脱自在に接続することができる。なお、この接続部としては、このようなワニ口クリップなどのクリップ類に限定されず、電路の充電部に接続可能であれば制限なく使用できる。例えば、端子ねじを含む電路の充電部などに対しては当該端子ねじを締め付けることで接続可能な各種圧着端子や各種圧縮端子などを使用でき、また充電部の端子などに半田付けなどの方法により固着して接続可能な端部を備えた導体なども使用できる。

次に、本実施形態の電圧位相検出用端末具１の使用方法について説明する。図３は、低圧単相３線式電路の電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの間のＩｏｒの測定に本発明の電圧位相検出用端末具１を使用した例を示している。本発明の電圧位相検出用端末具１をこの図に示すように２組用い、これらの接続部３，３によって電路の充電部が露出した開閉器６２の２次側の電圧線Ｌ１および中性線Ｎの各端子ねじ(不図示）をそれぞれ挟み込み、これら２相に本発明の電圧位相検出用端末具１、１をそれぞれ接続する。そして、各電圧位相検出用端末具１の被把持部２を電圧位相入力線５２ａ、５３ａを介して漏れ電流測定装置５に接続された電圧位相検出センサー５２、５３によってそれぞれ把持する。把持に際しては、図２に示すように、外鍔（把持位置規制手段）２２，２３によって把持位置は決まるので、被把持部２の長さ方向中間部分２１に対して直角にセンサー５２、５３をその内面に設けられたくぼみに確実に当該中間部分２１が収まるようにする。

このように、本発明の電圧位相検出用端末具１、１の被把持部２、２を電圧位相検出センサー５２、５３によってそれぞれ把持することで、被把持部２と電圧位相検出センサー５２および被把持部２と電圧位相検出センサー５３はそれぞれ一定の接触面積で接触するようになる。これにより、被把持部２、２内部の導体２４、２４のそれぞれの間に印加される電路の対地電圧Ｖの位相が正確に検出され、電流供給装置５１においてこの電圧位相に対して位相が９０°遅れ、電路のＩｏｃとは正確に１８０°位相がずれた電流を発生させる。この電流をＩｐとしてクランプメーター５０のクランプ部５０ａに通し、クランプメーター５０の表示値が最小となるように電流供給装置５１のツマミ５１ａを回してＩｐの大きさを調整することで、高い測定精度にてＩｏｒの測定を行うことができる。

図４は、低圧三相３線式電路における漏れ電流の測定に本発明の電圧位相検出用端末具１を用いた例を示している。この図において、電路の充電部である三相開閉器６５の負荷側のＵ相およびＷ相の各端子ねじを２組の検出用端末具１の接続部３、３によってそれぞれ挟み込み、これら２相に本発明の電圧位相検出用端末具１，１をそれぞれ接続する。そして、各電圧位相検出用端末具１の被把持部２を、電流供給装置５１に電圧位相入力線５２ａ、５３ａを介して接続された電圧位相検出センサー５２、５３によってそれぞれ把持する。把持の方法は、前記の通りである。

このように、本発明の検出用端末具１、１の被把持部２、２を電圧位相検出センサー５２、５３によってそれぞれ把持することで、被把持部２と電圧位相検出センサー５２および被把持部２と電圧位相検出センサー５３はそれぞれ一定の接触面積で接触するようになる。これにより、被把持部２、２内部の導体２４、２４のそれぞれの間に印加される電路の線間電圧Ｖwuが正確に検出され、電流供給装置５１においてこの電圧位相に対して位相が１８０°遅れ、電路のＩｏｃに対して正確に１８０°位相がずれた電流を発生させる。この電流をＩｐとしてクランプメーター５０のクランプ部に通し、クランプメーター５０の指示値が最小となるように電流供給装置５１のツマミ５１ａを回してＩｐの大きさを調整することで、高い測定精度にてＩｏｒの測定を行うことができる。

以上説明したように、本発明の検出用端末具を用いることで、当該電路の対地電圧又は線間電圧の位相を正確に検出し、電流供給装置から出力される注入電流と電路の容量分漏れ電流との位相差を正確に１８０°とすることができるので、電路を構成する絶縁電線の大きさや形状のいかんにかかわらず、高い測定精度にて抵抗分漏れ電流の測定を行うことができる。

本発明の検出用端末具の実施形態の一例を示す説明図である。 本発明の検出用端末具を電圧位相検出センサーが把持した状態を示す図である。 低圧単相３線式電路における本発明の検出用端末具の使用状況を示す図である。 低圧三相３線式電路における本発明の検出用端末具の使用状況を示す図である。 一般的なクランプメーターを用いた単相３線式電路の漏れ電流測定例およびその測定結果を示す図である。 一般的なクランプメーターを用いた三相３線式電路の漏れ電流測定例およびその測定結果を示す図である。 抵抗分漏れ電流測定装置を用いた低圧単相３線式電路の抵抗分漏れ電流測定例およびその測定結果を示す図である。 抵抗分漏れ電流測定装置を用いた低圧三相３線式電路の抵抗分漏れ電流測定例およびその測定結果を示す図である。 電圧位相検出センサーの電線把持部による電路の絶縁電線の把持状態を示す図である。

符号の説明

１ 電圧位相検出用端末具
２ 被把持部
２１ 中間部
２２、２３ 外鍔
２４ 導体
３ 接続部
３１ ワニ口クリップ
３２ 絶縁カバー
４ 絶縁電線
５ 漏れ電流測定装置
５０ クランプメーター
５１ 電流供給装置
５１ａ （注入電流調整）ツマミ
５２、５３ 電圧位相検出センサー
５２ａ，５３ａ 電圧位相入力線
５４ 注入電流出力線
６０ 単相変圧器
６２、６５ 開閉器
６３ 三相変圧器（スターデルタ結線方式）
Ｉｏｃ 容量分漏れ電流
Ｉｏｒ 抵抗分漏れ電流
Ｉｐ 注入電流
Ｉｏ 漏れ電流

Claims (4)

1. 電路の抵抗分漏れ電流測定装置に用いられ、当該電路の電圧位相を検出する電圧位相検出センサーによって把持可能な電圧位相検出用端末具であって、前記電路の充電部に接続可能な接続部と、当該接続部に電気的に接続された導体が絶縁材料で被覆され、前記電圧位相検出センサーによって把持されることで当該センサーとの間に実質的に一定の接触面積をもたらすように構成された被把持部とを備えたことを特徴とする電圧位相検出用端末具。
2. 前記被把持部は、所定の長さの円柱状の外形形状を有する請求項１に記載の電圧位相検出用端末具。
3. 前記被把持部は、前記電圧位相検出センサーが一定の位置を把持するように規制する把持位置規制手段を有する請求項２に記載の電圧位相検出用端末具。
4. 前記被把持部における前記導体は、前記接続部と絶縁被覆が施された絶縁電線又は被覆導体を介して電気的に接続されてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧位相検出用端末具。

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