JP2012215423A - 給電系統における漏洩電流測定装置及び漏洩電流測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理演算部16は、交流給電線2の線間電圧、零相変流器9が給電電源から交流/直流変換装置3、直流給電線4から負荷装置5へ流れる電流のベクトル和として検出した零相電流I0を分流器10により分流した交流電流Iaoを信号処理し、入力電圧と交流電流Iaoとの位相差を計測する信号処理部13と、演算部14を備える。演算部は、交流電流Iaoの入力電圧に対する位相角θを演算し、位相角θと交流電流Iaoの値とから入力電圧に対する有効成分Aと無効成分Bを算出し、その実効値から、対地漏洩コンダクタンス7を経由して流れる各電流の絶対値の合計の故障電流Igrの値及び対地静電容量6を経由して流れる漏洩電流Igcを演算する。
【選択図】 図1
Description
直流については、対地漏洩電流が直流故障電流となり、対地絶縁コンダクタンスGp,Gnに流れる直流故障電流をそれぞれIdp,Idnとすると、IdpはEpGp,IdnはEnGnとなり、また直流電圧Ep,Enに起因する直流故障電流をIdoとすると、IdoはIdpとIdnの和になり、前述した交流給電線線間電圧がEのとき、Epは+0.5√2E、Enは−0.5√2Eとなる関係から、下記の式2のように示すことができる。
直流給電線の正極線(以下、p相という。)及び負極線(以下、n相という。)のいずれかに故障電流が発生した場合は、上記式1、式2による検出が可能であるが、p相とn相に、同時に故障電流が発生したときは、式2ではその差の電流しか検出できない。特に、p相及びn相の故障電流が等しいときは検出が不可能となる。
Igc=B ・・・(4)
また、交流電路及び交流負荷装置の電圧印加部分から接地部分へ流れる零相電流I0の値は、下記の式5によって求められる。
前述の位相比較の際に必要となる交流の電圧として、高調波成分を多く含み接地接続などに不安要素が多い重畳電圧Eoの直接入力を避け、Eoとある定まった位相角を保つ交流給電線の線間電圧Eを入力し、これと零相電流I0の交流分として含まれている交流重畳電流Iaoとの位相差及び電流Iaoの大きさとを測定することにより、故障電流Igr、漏洩電流Igc、零相電流I0の値を求めることができる。
(イ)最初にのべた、単相三線方式の接地中点端子と他のいずれかの端子とから給電する方式。
(ロ)ヨーロッパを初めとして全世界に普及している、三相給電変圧器の給電側巻線をY形に結線し、その中点を接地して、その電圧端子から380V〜440Vの三相を給電し、接地された中点と電圧端子とから交流線間電圧Eが220V〜254Vの単相を給電する3相4線式給電方式(以下Y方式という)の接地点と電圧端子のいずれか1端子とから給電する単相給電方式。
(ハ)上記のY方式の3つある電圧端子のうちの2つの端子から、交流線間電圧Eが380V〜440Vの単相で給電する方式。
(ニ)三相3線のうちの1線が接地されている給電方式であるΔ方式の3つある端子の2つから単相で給電する方式。
(ホ)Δ方式の3つある端子で三相給電する方式。
(ヘ)単三変圧器にもう1台変圧器を追加したV結線方式(以下V方式という)による3相給電方式。
上記式6のEoとの同位相成分(Gp+Gn)EoをAとおき、この値Aを電流Iaoから検出する。ちなみに、Aの値が重畳電圧Eoに起因する故障電流Igp,Ignの合計であり、これと直角の位相差を有する成分ω(Cp+Cn)EoをBとしたとき、Bの値が重畳電圧Eoに起因する電圧印加部分と接地部分間に通常存在する対地静電容量6を介して流れる漏洩電流Igcの値になる。
ここで、演算部14は、I0cosθの値を電流Iaoの有効成分Aの値として、Iaosinθの値を電流Iaoの無効成分Bの値として演算し出力する。これら電流Iaoと、電流Iaoの有効成分A及び無効成分Bの関係は、前述したように、図10のベクトル図に示すように表される。即ち、有効成分Aは、式8のように表され、無効成分Bは式9のように表される。
B=Iaosinθ ・・・(9)
そして、演算部14において、上述したような演算処理が行われる。
同じ条件で、対地漏洩コンダクタンス7に起因し、直流電流に交流電流が重畳する故障電流Igrは、下記の式11示すようになる。
演算部14において、演算処理が行われる漏洩電流Igcの値と、故障電流Igrの値は、必要に応じて表示部15に表示される。
また、重畳電圧Eoは基準電圧Eの1/(2√3)倍であるので前記式11は下記の式13に示すようになる。
また、基準電圧Eと重畳電圧Eoとの位相差が90度の関係にある図7、図8に示した、三角形に結線され、その1端子が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源から三相の交流給電線が導出されるときは、図12に示すように角θは90度大きく測定されるので式10は式12に示すようになり、重畳電圧Eoは基準電圧Eの1/√3倍であるので式11は下記の式14に示すようになる。
また、基準電圧Eと重畳電圧Eoとの位相差が90度の関係にある図5、図6に示された、V字形に結線され、その一方の巻線の中点が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源の中点以外の3点から導出される三相の交流給電線のときは、図12に示すように角θは90度大きく測定されるので式10は式12に示すようになり、重畳電圧Eoは基準電圧Eの1/(2√3)倍であるので式11は式13に示すようになる。
演算部14は、このIdoの値を故障電流Igrの値として検出する。
Claims (14)
- 端子の1つ又は巻線の中点が接地された単相又は三相に結線された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源から導出される単相又は三相の交流給電線に接続される交流/直流変換装置と、この交流/直流変換装置から導出される直流給電線と、この直流給電線に接続される直流装置及び直流/交流変換装置と、この直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置とを備える給電システムの直流及び交流電圧印加部分と接地部分間の絶縁抵抗を介して流れる漏洩電流Igrと、上記電圧印加部分と上記接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる漏洩電流Igcを測定する漏洩電流測定装置において、
上記交流給電線の線間電圧を測定する電圧検出手段と、
上記交流給電線又は上記直流給電線に流れる電流のベクトル和である零相電流I0を検出する零相電流検出手段と、
上記零相電流I0から交流電流Iaoを検出する交流電流検出手段と、
上記電圧検出手段によって検出された上記線間電圧を基準電圧とし、この基準電圧と上記交流電流Iaoとの位相を比較する位相比較手段と、
上記絶縁抵抗を介して流れる漏洩電流Igrと上記対地静電容量を介して流れる漏洩電流Igcを演算する演算手段とを備え、
上記演算手段は、
上記基準電圧に対して、上記交流電流Iaoを同相の有効成分Aと、これと直角の位相差を有する無効成分Bに分離した計測値を求め、
上記線間電圧を基準電圧としたときに得られる上記交流電流Iaoの有効成分Aとこれと直角の位相差を有する無効成分Bとに基づいて、上記交流/直流変換装置と、この変換装置から導出される直流給電線及びこの直流給電線に接続される直流装置及び直流/交流変換装置と、この直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置全体の直流正極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの値、直流負極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの絶対値、上記直流正極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの値と直流負極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの絶対値との合計値である直流正極側及び直流負極側に発生する上記漏洩電流Igrの絶対値の合計値、及び上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの値、交流配電線及び上記交流/直流変換装置及び上記直流/交流変換装置と上記直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置の1相に発生する上記漏洩電流Igrの値、交流装置の2相に発生する上記漏洩電流Igrの絶対値の合計値を演算することを特徴とする漏洩電流測定装置。 - 上記零相電流I0から交流電流Iaoを検出すると共に、上記零相電流I0をも検出可能な分流器を更に備えることを特徴とする請求項1記載の漏洩電流測定装置。
- 上記演算手段は、交流給電線が単相で、上記交流給電線のいずれか一方が接地されているとき、上記有効成分Aの値の√3倍を、上記直流正極側に発生する漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記無効成分Bの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と上記接地部分との間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項1記載の漏洩電流測定装置。
- 上記単相の交流給電線が、星形に結線され、その中点が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源の中点以外の2点から導出されるとき、
上記演算手段は、上記無効成分Bの値の√7倍を、上記直流正極側に発生する漏洩電流Igrの近似値と上記直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項1記載の漏洩電流測定装置。 - 上記三相の交流給電線が、三角形に結線され、その1端子が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源から導出されるとき、
上記演算手段は、上記無効成分Bの値の√2.5倍を、上記直流正極側に発生する漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項1記載の漏洩電流測定装置。 - 上記三相の交流給電線が、V字形に結線され、その一方の巻線の中点が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源の中点以外の3点から導出されるとき、
上記演算出段は、上記無効成分Bの値の√7倍を、上記直流正極側に発生する上記漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項1記載の漏洩電流測定装置。 - 更に表示手段を備え、上記表示手段は、上記演算手段によって演算された結果を表示することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1に記載の漏洩電流測定装置。
- 更に警報手段を備え、上記警報手段は、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Igrの値が所定の値を超えたときに警報を発することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1に記載の漏洩電流測定装置。
- 更に遮断手段を備え、上記遮断手段は、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Igrの値が所定の値を超えたときに電路を遮断することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1に記載の漏洩電流測定装置。
- 端子の1つ又は巻線の中点が接地された単相又は三相に結線された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源から導出される単相又は三相の交流給電線に接続される交流/直流変換装置と、この交流/直流変換装置から導出される直流給電線と前記直流給電線に接続される直流装置及び直流/交流変換装置と、この直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置とを備える給電システムの直流及び交流電圧印加部分と接地部分間の絶縁抵抗を介して流れる漏洩電流Igrと、上記電圧印加部分と上記接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる漏洩電流Igcを測定する漏洩電流測定方法において、
上記交流給電線の線間電圧を測定する電圧検出工程と、
上記交流給電線又は直流給電線に流れる電流のベクトル和である零相電流I0を検出する零相電流検出工程と、
上記零相電流I0から交流電流Iaoを検出する交流電流検出工程と、
上記電圧検出工程によって検出された上記線間電圧を基準電圧とし、この基準電圧と上記交流電流Iaoとの位相を比較する位相比較工程と、
上記基準電圧に対して、上記交流電流Iaoを同相の有効成分Aと、これと直角の位相差を有する無効成分Bに分離した計測値を求める工程と、
上記線間電圧を基準電圧としたときに得られる上記交流電流Iaoの有効成分Aとこれと直角の位相差を有する無効成分Bとに基づいて、上記交流/直流変換装置と、この交流/直流変換装置から導出される直流給電線及びこの直流給電線に接続される直流装置及び直流/交流変換装置と、この直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置全体の直流正極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの値、直流負極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの絶対値、上記直流正極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの値と直流負極側のみに発生する上記漏洩電流Igrの絶対値との合計値である直流正極側及び直流負極側に発生する上記漏洩電流Igrの絶対値の合計値、及び上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの値、交流配電線及び上記交流/直流変換装置及び上記直流/交流変換装置とこの直流/交流変換装置を経由して接続される交流装置の1相に発生する上記漏洩電流Igrの値、上記交流装置の2相に発生する上記漏洩電流Igrの絶対値の合計値を演算する演算工程と
を備えることを特徴とする漏洩電流測定方法。 - 上記演算工程は、上記交流給電線が単相で、給電線のいずれか一方が接地されているとき、上記有効成分Aの値の√3倍を、上記直流正極側に発生する上記漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する上記漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記無効成分Bの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項10記載の漏洩電流測定方法。
- 上記単相の交流給電線が、星形に結線され、その中点が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源の中点以外の2点から導出されるとき、
上記演算工程において、上記無効成分Bの値の√7倍を、上記直流正極側に発生する漏洩電流Igrの近似値と上記直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項10記載の漏洩電流測定方法。 - 上記三相の交流給電線が、三角形に結線され、その1端子が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源から導出されるとき、
上記演算工程において、上記無効成分Bの値の√2.5倍を、上記直流正極側に発生する漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項10記載の漏洩電流測定方法。 - 上記三相の交流給電線が、V字形に結線され、その一方の巻線の中点が接地された変圧器の二次側巻線で形成される交流電源の中点以外の3点から導出されるとき、
上記演算工程において、上記無効成分Bの値の√7倍を、上記直流正極側に発生する上記漏洩電流Igrの近似値と直流負極側に発生する漏洩電流Igrの絶対値の近似値との合計値とし、上記有効成分Aの値を上記交流電圧及び直流電圧印加部分と接地部分間に存在する対地静電容量を介して流れる全体の漏洩電流Igcの近似値として演算することを特徴とする請求項10記載の漏洩電流測定方法。
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