JP2018004329A - 対地静電容量測定装置および対地静電容量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧側電路側の下流側分岐電路における対地静電容量を正確かつ簡易な構成で測定すること。【解決手段】送信器兼主受信器１０によって、漏れ電流Ｉｇ０と合計対地静電容量Ｃａ０との比である基準比ｋ０を求めると共に、当該基準比ｋ０を副受信器３０に送信して、当該副受信器３０よって分流電流Ｉｇｐを基準比ｋ０で除することにより対地静電容量Ｃｐを算定する。このとき、基準比ｋ０が常に略同じ値となるように、印加する電圧信号Ｖ０は送信器兼主受信器１０によって補正される。これにより、極めて短い時間、かつ、簡易に対地静電容量Ｃｐを測定でき、しかも、基準比ｋ０が常に略同じ値に維持されるため、いずれかの下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐに変動が生じた場合であっても、対地静電容量Ｃｐを正確に測定することができる。【選択図】図６

Description

本発明は、電気設備の低圧側電路全体の合計対地静電容量および前記低圧側電路の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路それぞれの対地静電容量を測定可能な対地静電容量測定装置および対地静電容量測定方法に関する。

特開２０１４−９２３８６号公報（特許文献１）には、上流側が受電変圧器を介して高圧側電路に接続されると共に、下流側が複数系統に分岐されて負荷装置に接続された低圧側電路の対地絶縁抵抗を測定する対地絶縁抵抗測定装置が記載されている。当該装置は、受電変圧器のＢ種接地線に監視信号としての電圧信号を重畳すると共に当該交流電圧に起因してＢ種接地線に流れる漏れ電流を検出して対地絶縁抵抗を測定するように構成された固定型計測装置と、低圧側電路の所望位置を流れる電流を検出すると共に当該電流と固定型計測装置から送信される電圧信号とに基づき当該電流に含まれる抵抗成分を測定するように構成された可搬型計測装置と、を備えている。

当該対地絶縁抵抗測定装置では、固定型計測装置から可搬型計測装置に電圧信号が送信されるため、可搬型計測装置で電圧を検出する必要がなく、対地絶縁抵抗を測定するにあたって接続用のクリップを電線に接続する等の煩雑な作業が不要となる。また、可搬型計測装置によってどの系統に絶縁抵抗の劣化が発生しているかのかを簡易かつ迅速に知ることができる。

特開２０１４−１９４７２７号公報

ところで、近年、低圧側電路は長大になっており、また、コンデンサを構成素子とするラインフィルタ等を内蔵した電子機器が負荷として接続されることが多いため、低圧側電路の対地静電容量が大きくなってきている。このように、低圧側電路の対地静電容量が大きくなると、漏洩電流が流れ漏電遮断器や漏電警報器が作動してしまうため、対地静電容量の測定に対する要望が高まってきている。

そこで上述した公報に記載の対地絶縁抵抗測定装置を利用して低圧側電路の所望位置（低圧側電路側の各下流側分岐電路）における対地静電容量を測定することが考えられる。しかしながら、対地静電容量は、低圧側電路の下流側分岐電路に接続された負荷の作動状況（設備の動作モードや冷暖房器具のオンオフなど）などによって簡単に変動するため、対地静電容量を測定中に当該対地静電容量に変動が生じた場合には、上述した公報に記載の測定装置の構成では正確な測定を行うことができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、低圧側電路側の下流側分岐電路における対地静電容量を正確かつ簡易な構成で測定することができる対地静電容量測定装置および対地静電容量測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る対地静電容量測定装置の好ましい形態によれば、電気設備の低圧側電路全体の合計対地静電容量および低圧側電路の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路それぞれの対地静電容量を測定可能な対地静電容量測定装置が構成される。当該対地静電容量測定装置は、送信機兼主受信器と、副受信器と、を備えている。送信機兼主受信器は、低圧側電路のＢ種接地線に設置され当該Ｂ種接地線に商用周波数とは異なる周波数の電圧信号を印加すると共に、当該電圧信号に起因して低圧側電路および大地を介してＢ種接地線に環流する漏れ電流を所定時間毎に検出するように構成されている。また、送信器兼主受信器は、電圧信号および検出した漏れ電流に基づいて合計対地静電容量を算定する合計対地静電容量算定手段と、算定に用いた漏れ電流と合計対地静電容量との比である第１比を算定する第１比算定手段と、所定の条件が成立したか否かを判定する判定手段と、所定の条件が成立したときに検出した漏れ電流および電圧信号に基づいて合計対地静電容量を再算定する合計対地静電容量再算定手段と、再算定に用いた漏れ電流と再算定した合計対地静電容量との比である第２比を算定する第２比算定手段と、印加する電圧信号を第１比と第２比との比に基づいて補正する電圧信号補正手段と、を備えている。そして、送信機兼主受信器は、所定の条件が成立したときには、電圧信号に変えて電圧信号補正手段によって補正された補正電圧信号をＢ種接地線に印加するように構成されている。また、副送信機は、複数の下流側分岐電路のいずれかに設置されて当該下流側分岐電路を流れる漏れ電流の分流成分である分流電流を検出可能に構成されている。そして、当該副受信器は、検出した分流電流と、第１比および第２比の比と、に基づいて下流側分岐電路の対地静電容量を算定するように構成されている。

ここで、本発明における「複数の下流側分岐電路のいずれかに設置」される態様としては、副受信器が複数の下流側分岐電路のいずれか一つのみに設置される態様の他、複数の下流側分岐電路の一つ以上を含むように副受信器が設置される態様を好適に包含する。

本発明者は、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流と下流側分岐電路で測定される分流電流との比が、低圧側電路全体の合計対地静電流容量と当該下流側分岐電路の対地静電容量との比に等しいことに着目し、下流側分岐電路における対地静電容量を測定する際には、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流と合計対地静電流容量との比が常に略同じ値となるように、印加する電圧信号を補正する構成とした。これにより、いずれかの下流側分岐電路に接続された負荷の作動状況（設備の動作モードや冷暖房器具のオンオフなど）が変更されるなどして、当該下流側分岐電路における対地静電容量の測定中に当該対地静電容量に変動が生じた場合であっても、当該下流側分岐電路における対地静電容量を正確に測定することができる。また、当該下流側分岐電路を流れる分流電流と、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流および合計対地静電流容量の比と、に基づいて当該下流側分岐電路の対地静電容量を算定するのみであるため、極めて短い時間、かつ、簡易に当該下流側分岐電路の対地静電容量を算定することができる。

本発明に係る対地静電容量測定装置の更なる形態によれば、送信器兼主受信器は、電圧信号として商用周波数よりも高い周波数の高周波電圧信号をＢ種接地線に印加するように構成されている。

本形態によれば、低圧側電路全体の絶縁抵抗と合計対地静電容量とのインピーダンス比によって当該絶縁抵抗にほとんど漏れ電流を流さないようにすることができるため、対地静電容量を算定するに際して当該絶縁抵抗を無視することができる。これにより、対地静電容量の算定をより簡易にすることができ、測定時間をより一層短縮することができる。また、送信機兼主受信器にクランプタイプのものを使用する場合にあっては、鉄心の径を小さくすることができるため装置のコンパクト化や低コスト化を図ることができる。

本発明に係る対地静電容量測定方法の好ましい形態によれば、電気設備の低圧側電路全体の合計対地静電容量および前記低圧側電路の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路それぞれの対地静電容量を測定する対地静電容量測定方法が構成される。当該対地静電容量測定方法は、送信機兼主受信器と、副受信器と、を備えている。そして、送信機兼主受信器は、低圧側電路のＢ種接地線に設置され当該Ｂ種接地線に商用周波数とは異なる周波数の電圧信号を印加すると共に、当該電圧信号に起因して低圧側電路および大地を介してＢ種接地線に環流する漏れ電流を所定時間毎に検出するように構成されている。また、副受信器は、複数の下流側分岐電路のいずれかに設置され当該下流側分岐電路を流れる漏れ電流の分流成分である分流電流を検出可能に構成されている。そして、当該対地静電容量測定方法では、（ａ）電圧信号および検出した漏れ電流に基づいて合計対地静電容量を算定し、（ｂ）算定に用いた漏れ電流と合計対地静電容量との比である第１比を算定し、（ｃ）所定の条件が成立したか否かを判定し、（ｄ）所定の条件が成立したときには、当該所定の条件が成立したときに検出した漏れ電流および電圧信号に基づいて合計対地静電容量を再算定すると共に、再算定に用いた漏れ電流と再算定した合計対地静電容量との比である第２比を算定し、（ｅ）印加する電圧信号を第１比と第２比との比に基づいて補正すると共に、電圧信号に変えて補正された補正電圧信号をＢ種接地線に印加し、（ｆ）副送信器によって検出した分流電流と、第１比および第２比の比と、に基づいて下流側分岐電路の対地静電容量を算定する。

ここで、本発明における「複数の下流側分岐電路のいずれかに設置」される態様としては、副受信器が複数の下流側分岐電路のいずれか一つのみに設置される態様の他、複数の下流側分岐電路の一つ以上を含むように副受信器が設置される態様を好適に包含する。

本発明者は、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流と下流側分岐電路で測定される分流電流との比が、低圧側電路全体の合計対地静電流容量と当該下流側分岐電路の対地静電容量との比に等しいことに着目し、下流側分岐電路における対地静電容量を測定する際には、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流と合計対地静電流容量との比が常に略同じ値となるように、印加する電圧信号を補正する構成とした。これにより、いずれかの下流側分岐電路に接続された負荷の作動状況（設備の動作モードや冷暖房器具のオンオフなど）が変更されるなどして、当該下流側分岐電路における対地静電容量の測定中に当該対地静電容量に変動が生じた場合であっても、当該下流側分岐電路における対地静電容量を正確に測定することができる。また、当該下流側分岐電路を流れる分流電流と、Ｂ種接地線に環流される漏れ電流および合計対地静電流容量の比と、に基づいて当該下流側分岐電路の対地静電容量を算定するのみであるため、極めて短い時間、かつ、簡易に当該下流側分岐電路の対地静電容量を算定することができる。

本発明に係る対地静電容量測定方法の更なる形態によれば、送信器兼主受信器は、電圧信号として商用周波数よりも高い周波数の高周波電圧信号をＢ種接地線に印加するように構成されている。

本形態によれば、低圧側電路全体の絶縁抵抗と合計対地静電容量とのインピーダンス比によって当該絶縁抵抗にほとんど漏れ電流を流さないようにすることができるため、対地静電容量を算定するに際して当該絶縁抵抗を無視することができる。これにより、対地静電容量の算定をより簡易にすることができ、測定時間をより一層短縮することができる。また、送信機兼主受信器にクランプタイプのものを使用する場合にあっては、鉄心の径を小さくすることができるため装置のコンパクト化や低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、低圧側電路側の下流側分岐電路における対地静電容量を正確かつ簡易な構成で測定することができる。

本発明の実施の形態に係る対地静電容量測定装置１を用いて電気設備８０の低圧側電路７０における合計対地静電容量Ｃａ，Ｃｐを測定する様子を示す説明図である。 送信器兼主受信器１０の構成の概略を示すブロック図である。 副受信器３０の構成の概略を示すブロック図である。 低圧側電路７における合計対地静電容量Ｃａを求めるための模擬回路を示す模擬回路図である。 低圧側電路７における合計対地静電容量Ｃａを求めるための等価回路を示す等価回路図である。 送信器兼主受信器１０の制御ユニット２２により実行される電圧信号補正処理の一例を示すフローチャートである。 副受信器３０の制御ユニット４２により実行される対地静電容量算定処理の一例を示すフローチャートである。 電圧信号Ｖ、漏れ電流Ｉｇ、合計対地静電容量Ｃａの両端の電位差Ｖｃおよび合成接地抵抗Ｒｅのベクトル関係を表すベクトル図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る対地静電容量測定装置１は、図１に示すように、受電変圧器９０，９２を挟んで電気設備８０の低圧側に配された低圧側電路７０における電路全体の合計対地静電容量Ｃａを測定可能に構成された送信器兼主受信器１０と、低圧側電路７０の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路７２それぞれにおける対地静電容量ＣＰを測定可能に構成された副受信器３０と、を備えている。

なお、受電変圧器９０，９２の２次巻線の中性点は、接地線Ｌ１を介してＢ種接地極ＥＢに接続されている。また、複数の下流側分岐電路７２の下流側には、図示は省略しているが様々な負荷（例えば、パソコンや冷暖房器具、加工装置、照明器具など）が接続されている共に、接地線Ｌ２を介してＤ種接地極ＥＤに接続されている。

送信器兼主受信器１０は、図２に示すように、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１にクランプされる信号注入クランプ１２およびクランプセンサ１４と、信号注入クランプ１２に電気的に接続された信号出力部１６と、クランプセンサ１４に電気的に接続されたフィルタ１８と、フィルタ１８に電気的に接続されたＡ／Ｄコンバータ２０と、信号出力部１６およびＡ／Ｄコンバータ２０に電気的に接続された制御ユニット２２と、制御ユニット２２に電気的に接続された操作部２４、表示部２６および通信部２８と、から主に構成されており、例えば、配電盤室等に設置される。

信号注入クランプ１２は、信号出力部１６から出力される電圧信号ＶをＢ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に印加することができるように構成されている。図１に示すように、複数の受電変圧器９０，９２の接地線９０ａ，９２ａが共通の接地線Ｌ１を介してＢ種接地極ＥＢに接続されている場合には、各接地線９０ａ，９２ａが結合されているＢ種接地極ＥＢ直近の接地線Ｌ１に信号注入クランプ１２を設置することが望ましい。クランプセンサ１４は、低圧側電路７０に流れる電流信号（大地を環流する電流）を検出することができるように構成されている。フィルタ１８は、クランプセンサ１４で検出される電流信号から電圧信号Ｖ_０の周波数成分の電流信号、即ち、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に電圧信号Ｖ_０を印加したことに起因して低圧側電路７０に流れる漏れ電流Ｉｇ_０相当の信号を取り出すように構成されている。Ａ／Ｄコンバータ２０は、当該漏れ電流Ｉｇ_０相当の信号をデジタル値に変換するように構成されている。また、操作部２４は、電源をオンオフするためのスイッチや、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に印加する電圧信号Ｖ_０の値を設定するための操作ボタンなどを有している。

制御ユニット２２は、、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、図示しない入出力ポートと、を備えている。制御ユニット２２には、操作部２４からの電源オンオフ信号や電圧信号Ｖ_０、Ａ／Ｄコンバータ２０からの漏れ電流Ｉｇ相当のデジタル信号などが入力ポートを介して入力されている。ここで、電圧信号Ｖ_０の周波数は、本実施の形態では、商用周波数（５０Ｈｚないし６０Ｈｚ）よりも高い周波数、例えば、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲から選択して設定される構成とした。このように電圧信号Ｖの周波数を高周波数に設定する理由は以下の理由による。

本実施の形態の低圧側電路７０は、図４に示すように、当該低圧側電路７０全体の対地静電容量Ｃｐの合計である合計対地静電容量Ｃａと、当該低圧側電路７０全体の絶縁抵抗の全並列絶縁抵抗合成値Ｒと、が並列に接続された並列回路部５２を有する構成となっているが、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に印加する電圧信号Ｖ_０の周波数を上述したような高周波数に設定することにより、合計対地静電容量Ｃａと全並列絶縁抵抗合成値Ｒとのインピーダンス比により全並列絶縁抵抗合成値Ｒにはほとんど漏れ電流Ｉｇが流れなくなるため当該全並列絶縁抵抗合成値Ｒを無視することができる。これにより、本実施の形態の低圧側電路７０は、図５に示すように、合計対地静電容量Ｃａと、Ｂ種接地抵抗ＲｅｂおよびＤ種接地抵抗Ｒｅｄの直列合成絶縁抵抗Ｒｅと、が直列接続されたのみの等価回路に置換し得る。このように全並列絶縁抵抗合成値Ｒを無視することができるため、合計対地静電容量Ｃａの算定を簡易なものとすることができる。

また、制御ユニット２２からは、表示部２６への表示信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、送信器兼主受信器１０は、通信部２８を介して副受信器３０と無線により各種データや各種信号のやりとりを行っている。具体的には、送信器兼主受信器１０には、通信部２８を介して、副受信器３０からの後述する電源オンオフ信号が入力されると共に、後述する基準比ｋ_０が副受信器３０に向けて出力されている。

副受信器３０は、図３に示すように、低圧側電路７０（図１参照）の複数の下流側分岐電路７２のいずれかにクランプされるクランプセンサ３２と、クランプセンサ３２に電気的に接続されたフィルタ３４と、フィルタ３４に電気的に接続されたＡ／Ｄコンバータ３６と、Ａ／Ｄコンバータ３６に電気的に接続された制御ユニット３８と、制御ユニット３８に電気的に接続された操作部４０、表示部４２および通信部４４と、から主に構成されており、下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐを測定する測定者が持ち歩き可能なように構成されている。

クランプセンサ３２は、低圧側電路７０に流れる電流信号（大地を環流する電流）の分流成分として下流側分岐電路７２に流れる分流電流信号を検出することができるように構成されている。フィルタ３４は、クランプセンサ３２で検出される分流電流信号から電圧信号Ｖ_０の周波数成分の電流信号、即ち、漏れ電流Ｉｇの分流成分である分流電流Ｉｇｐ相当の信号を取り出すように構成されている。Ａ／Ｄコンバータ３６は、当該分流電流Ｉｇｐ相当の信号をデジタル値に変換するように構成されている。操作部４０は、電源をオンオフするためのスイッチなどを有している。

制御ユニット３８は、、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、図示しない入出力ポートと、を備えている。制御ユニット３８には、操作部４０からの電源オンオフ信号や、Ａ／Ｄコンバータ３６からの分流電流Ｉｇｐ相当のデジタル信号などが入力ポートを介して入力されている。また、制御ユニット３８からは、表示部４２への表示信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、副受信器１０は、通信部４４を介して送信器兼主受信器１０と無線により各種データや各種信号のやりとりを行っている。具体的には、副受信器３０には、通信部４４を介して、送信器兼主受信器１０からの後述する基準比ｋ_０が入力されると共に、操作部４０からの電源オンオフ信号が送信器兼主受信器１０に向けて出力されている。

次に、こうして構成された対地静電容量測定装置１の動作、特に、電気設備８０の低圧側電路７０における下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐを測定する際の動作について説明する。図６は、送信器兼主受信器１０の制御ユニット２２により実行される電圧信号補正処理の一例を示すフローチャートであり、図７は、副受信器３０の制御ユニット３８により実行される対地静電容量算定処理の一例を示すフローチャートである。これらの処理は送信器兼主受信器１０および副受信器３０の電源がいずれもオンされたときに実行される。まず、送信器兼主受信器１０による電圧信号補正処理について説明し、その後、副受信器３０による対地静電容量算定処理について説明する。

電圧信号補正処理が実行されると、送信器兼主受信器１０の制御ユニット２２のＣＰＵは、まず、信号注入クランプ１２を介してＢ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に電圧信号Ｖ_０を印加する（ステップＳ１００）。そして、当該電圧信号Ｖ_０に起因して低圧側電路７０に流れる漏れ電流Ｉｇ_０をクランプセンサ１４によって検出すると共に、電圧信号Ｖ_０および当該検出した漏れ電流Ｉｇ_０に基づいて位相差θ_０、合計対地静電容量Ｃａ_０および直列合成絶縁抵抗Ｒｅ_０を算定する（ステップＳ１０２）。

即ち、電圧信号Ｖ、漏れ電流Ｉｇ、合計対地静電容量Ｃａの両端の電位差Ｖｃおよび直列合成絶縁抵抗Ｒｅの両端の電位差Ｖｒの関係は、図８に示す通りであるため、次式（１），（２），（３），（４）によって位相差θ_０、電位差Ｖｃ，Ｖｒ，合計対地静電容量Ｃａ_０および直列合成絶縁抵抗Ｒｅ_０を求めるのである。なお、電圧信号Ｖ_０および検出した漏れ電流Ｉｇ_０に基づいて合計対地静電容量Ｃａ_０算定するステップＳ１０２の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「合計対地静電容量算定手段」に対応する実施構成の一例である。

（数１）
Ｖｒ＝Ｖ・Ｃｏｓθ・・・（１）
Ｖｃ＝Ｖ・ｓｉｎθ・・・（２）
Ｃａ＝Ｉｇ／（２πｆ・Ｖｃ・ｓｉｎθ）・・・（３）
Ｒｅ＝Ｖｒ・ｃｏｓθ／Ｉｇ・・・（４）

そして、検出した漏れ電流Ｉｇ_０および算定した合計対地静電容量Ｃａ_０、直列合成絶縁抵抗Ｒｅ_０を表示部２６に表示すると共に（ステップＳ１０４）、副受信器３０からの電源オン信号を受信したか否かの判定を行う処理を実行する（ステップＳ１０６）。ここで、副受信器３０からの電源オン信号は、送信器兼主受信器１０の通信部２８に入力される。なお、副受信器３０から電源オン信号が送信されたということは、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が開始されたことを意味する。なお、副受信器３０からの電源オン信号を受信したか否かの判定を行うステップＳ１０６の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「判定手段」に対応する実施構成の一例である。

送信器兼主受信器１０が副受信器３０からの電源オン信号を受信していない場合には、送信器兼主受信器１０が副受信器３０からの電源オン信号を受信するまでステップＳ１０２からステップ１０６までの処理を繰り返し実行する。一方、送信器兼主受信器１０が副受信器３０からの電源オン信号を受信した場合、即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が開始された場合には、漏れ電流Ｉｇ_０と合計対地静電容量Ｃａ_０との基準比ｋ_０（ｋ_０＝Ｉｇ_０／Ｃａ_０）を算定する処理を実行すると共に（ステップＳ１０８）、算定した基準比ｋ_０を副受信器３０に向けて送信する（ステップＳ１１０）。なお、送信器兼主受信器１０が副受信器３０からの電源オン信号を受信したとき、即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が開始されたときは、本発明における「所定の条件が成立したとき」に対応する実施構成の一例である。また、漏れ電流Ｉｇ_０と合計対地静電容量Ｃａ_０との基準比ｋ_０を算定するステップＳ１０８の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「第１比算定手段」に対応し、基準比ｋ_０は、本発明における「第１比」に対応する実施構成の一例である。

続いて、信号注入クランプ１２を介してＢ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に電圧信号Ｖ_ｎを印加する処理を実行する（ステップＳ１１２）。ここで、ステップＳ１１２の処理を行うのが初めての場合にはｎ＝０となっているため、接地線Ｌ１には電圧信号Ｖ_０が印加される。そして、当該電圧信号Ｖ_０に起因して低圧側電路７０に流れる漏れ電流Ｉｇ_ｎ＋１をクランプセンサ１４によって検出すると共に、電圧信号Ｖ_０および当該検出した漏れ電流Ｉｇ_ｎ＋１に基づいて位相差θ_ｎ＋１、合計対地静電容量Ｃａ_ｎ＋１および直列合成絶縁抵抗Ｒｅ_ｎ＋１を算定する（ステップＳ１１４）。なお、電圧信号Ｖ_０および当該検出した漏れ電流Ｉｇ_ｎ＋１に基づいて合計対地静電容量Ｃａ_ｎ＋１を算定するステップＳ１１４の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「合計対地静電容量再算定手段」に対応する実施構成の一例である。

続いて、漏れ電流Ｉｇ_ｎ＋１と合計対地静電容量Ｃａ_ｎ＋１との比ｋ_ｎ＋１（ｋ_ｎ＋１＝Ｉｇ_ｎ＋１／Ｃａ_ｎ＋１）を算定する処理を実行すると共に（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０８で算定した基準比ｋ_０と今回算定した比ｋ_ｎ＋１との比に電圧信号Ｖ_０を乗じることにより補正電圧信号Ｖ_ｎ＋１（Ｖ_ｎ＋１＝（ｋ_０／ｋ_ｎ＋１）・Ｖ_０）を算定する（ステップＳ１１８）。なお、漏れ電流Ｉｇ_ｎ＋１と合計対地静電容量Ｃａ_ｎ＋１との比ｋ_ｎ＋１を算定するステップＳ１１６の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「第２比算定手段」に対応し、比ｋ_ｎ＋１は、本発明における「第２比」に対応する実施構成の一例である。また、基準比ｋ_０と比ｋ_ｎ＋１との比に電圧信号Ｖ_０を乗じることにより補正電圧信号Ｖ_ｎ＋１を算定するステップＳ１１８の処理を実行する制御ユニット２２は、本発明における「電圧信号補正手段」に対応する実施構成の一例である。

このように電圧信号Ｖ_０を補正するのは、下流側分岐電路７２に接続された図示しない負荷（例えば、パソコンや冷暖房器具、加工装置、照明器具など）の作動状況（パソコンや冷暖房器具、照明器具などの電源のオンオフ、加工装置などの設備の動作モード変更）が変更されるなどして、当該下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定中に当該対地静電容量Ｃｐに変動が生じた場合であっても、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に環流される漏れ電流Ｉｇと合計対地静電容量Ｃａとの基準比ｋ_０を略同じ値に維持して、下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定を正確に行うことができるようにするためである。

こうして補正電圧信号Ｖ_ｎ＋１が算定されると、制御ユニット２２のＣＰＵは、副受信器３０からの電源オン信号の受信が維持されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が継続中であるか否かを判定する。副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が継続中である場合には、値ｎを値１だけインクリメントすると共に（ステップＳ１２２）、算定した補正電圧信号Ｖ_ｎ＋１を信号注入クランプ１２を介してＢ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に印加するべくステップＳ１１２に戻り、その後、副受信器３０からの電源オン信号の受信がなくなるまで、即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が停止されるまで、ステップＳ１１２からステップＳ１２２までのステップを繰り返し実行する。

一方、ステップＳ１２０において電源オン信号の受信が維持されていない場合、即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が停止された場合には、値ｎを値０にセットすると共に（ステップＳ１２４）、ステップＳ１００に戻って上記した処理（ステップＳ１００〜Ｓ１２４）を繰り返し実行する。

次に、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定について説明する。下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定を開始するべく副受信器３０の電源をオンにすると対地静電容量算定処理が実行される。電対地静電容量算定処理が実行されると、副受信器３０の制御ユニット３８のＣＰＵは、まず、電源オン信号を送信器兼主受信器１０に送信すると共に当該送信器兼主受信器１０から基準比ｋ_０を受信する処理を実行する（ステップＳ２００）。

続いて、下流側分岐電路７２を流れる分流電流Ｉｇｐ（漏れ電流Ｉｇの分流成分）をクランプセンサ３２によって検出すると共に（ステップＳ２０２）、当該検出した分流電流Ｉｇｐと受信した基準比ｋ_０に基づいて下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐを算定する（ステップＳ２０４）。対地静電容量Ｃｐは、検出した分流電流Ｉｇｐを基準比ｋ_０で除することにより求めることができる（Ｃｐ＝Ｉｇｐ／ｋ_０）。これは、Ｂ種接地極ＢＥに接続された接地線Ｌ１に環流される漏れ電流Ｉｇと下流側分岐電路７２で測定される分流電流Ｉｇｐとの比が、低圧側電路７０全体の合計対地静電容量Ｃａと下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐとの比に等しいことに基づいている。

こうして算定した対地静電容量Ｃｐを表示部４２に表示すると共に（ステップＳ２０６）、ステップ２０２に戻って副受信器３０の電源がオフされるまで、即ち、副受信器３０による下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定が停止されるまでステップＳ２０２からステップ２０６の処理を繰り返し実行する。

以上説明した本実施の形態に係る本発明の対地静電容量測定装置１によれば、Ｂ種接地極ＢＥに接続された接地線Ｌ１に環流される漏れ電流Ｉｇと下流側分岐電路７２で測定される分流電流Ｉｇｐとの比が、低圧側電路７０全体の合計対地静電容量Ｃａと下流側分岐電路７２の対地静電容量Ｃｐとの比に等しいことに着目して、分流電流Ｉｇｐを、漏れ電流Ｉｇ_０と合計対地静電容量Ｃａ_０との比である基準比ｋ_０で除することにより対地静電容量Ｃｐを求める構成であるため、極めて短い時間、かつ、簡易に対地静電容量Ｃｐを測定できる。しかも、基準比ｋ_０が常に略同じ値となるように、印加する電圧信号Ｖ_０を補正する構成であるため、いずれかの下流側分岐電路７２に接続された負荷の作動状況（設備の動作モードや冷暖房器具のオンオフなど）が変更されるなどして、当該下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐの測定中に当該対地静電容量Ｃｐに変動が生じた場合であっても、当該下流側分岐電路７２における対地静電容量Ｃｐを正確に測定することができる。

また、本実施の形態に係る本発明の対地静電容量測定装置１によれば、電圧信号Ｖ_０の周波数を商用周波数（５０Ｈｚないし６０Ｈｚ）よりも高い周波数、例えば、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲から選択して設定する構成であるため、全並列絶縁抵抗合成値Ｒを無視することができ、低圧側電路７０を簡易な等価回路に置換し得る。これにより、合計対地静電容量Ｃａの算定を簡易なものとすることができると共に、測定時間をより一層短縮することができる。また、信号注入クランプ１２の鉄心の径を小さくすることができるため装置のコンパクト化や低コスト化を図ることができる。

本実施の形態では、電圧信号Ｖ_０の周波数を商用周波数（５０Ｈｚないし６０Ｈｚ）よりも高い周波数、例えば、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲から選択して設定する構成としたが、周波数はこれに限らない。例えば、１００Ｈｚよりも低い周波数であっても良いし、５００Ｈｚよりも高い周波数であっても良い。また、５０Ｈｚよりも低い周波数であっても構わない。

本実施の形態では、信号注入クランプ１２を用いて信号出力部１６から出力される電圧信号ＶをＢ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１に印加する構成としたが、これに限らない。例えば、信号注入クランプ１２に変えて、Ｂ種接地極ＥＢに接続された接地線Ｌ１とＤ種接地極ＥＤに接続された接地線Ｌ２とをケーブル等により接続し、当該ケーブル等に信号出力部１６から出力される電圧信号Ｖを直接印加する構成としても良い。

本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。なお、本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。

１ 対地静電容量測定装置（対地静電容量測定装置）
１０ 送信器兼主受信器（送信器兼主受信器）
１２ 信号注入クランプ
１４ クランプセンサ
１６ 信号出力部
１８ フィルタ
２０ Ａ／Ｄコンバータ
２２ 制御ユニット（合計対地静電容量算定手段、第１比算定手段、判定手段、
合計対地静電容量再算定手段、第２比算定手段、電圧信号補正手段
２４ 操作部
２６ 表示部
２８ 通信部
３０ 副受信器（副受信器）
３２ クランプセンサ
３４ フィルタ
３６ Ａ／Ｄコンバータ
３８ 制御ユニット
４０ 操作部
４２ 表示部
４４ 通信部
５２ 並列回路部
７０ 低圧側電路（低圧側電路）
７２ 下流側分岐電路（下流側分岐電路）
８０ 電気設備（電気設備）
９０ 受電変圧器
９０ａ 接地線
９２ 受電変圧器
９２ａ 接地線
Ｃａ 合計対地静電容量（合計対地静電容量）
Ｃｐ 対地静電容量（対地静電容量）
Ｒ 全並列絶縁抵抗合成値
Ｒｅｂ Ｂ種接地抵抗
Ｒｅｄ Ｄ種接地抵抗
Ｒｅ 直列合成絶縁抵抗
Ｌ１ 接地線（Ｂ種接地線）
Ｌ２ 接地線
ＥＢ Ｂ種接地極
ＥＤ Ｄ種接地極
Ｖ_０ 電圧信号（電圧信号）
Ｖ_ｎ＋１ 補正電圧信号（補正電圧信号）
Ｉｇ_０ 漏れ電流（漏れ電流）
ｋ_０ 基準比（第１比）
ｋ_ｎ＋１ 比（第２比）

Claims (4)

1. 電気設備の低圧側電路全体の合計対地静電容量および前記低圧側電路の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路それぞれの対地静電容量を測定可能な対地静電容量測定装置であって、
   前記低圧側電路のＢ種接地線に設置され該Ｂ種接地線に商用周波数とは異なる周波数の電圧信号を印加すると共に、該電圧信号に起因して前記低圧側電路および大地を介して前記Ｂ種接地線に環流する漏れ電流を所定時間毎に検出するよう構成された送信器兼主受信器と、
   複数の前記下流側分岐電路のいずれかに設置され該下流側分岐電路を流れる前記漏れ電流の分流成分である分流電流を検出可能に構成された副送信器と、
   を備え、
   前記送信器兼主受信器は、
   前記電圧信号および検出した前記漏れ電流に基づいて前記合計対地静電容量を算定する合計対地静電容量算定手段と、
   算定に用いた前記漏れ電流と前記合計対地静電容量との比である第１比を算定する第１比算定手段と、
   所定の条件が成立したか否かを判定する判定手段と、
   前記所定の条件が成立したときに検出した前記漏れ電流および前記電圧信号に基づいて前記合計対地静電容量を再算定する合計対地静電容量再算定手段と、
   再算定に用いた前記漏れ電流と再算定した前記合計対地静電容量との比である第２比を算定する第２比算定手段と、
   印加する前記電圧信号を前記第１比と前記第２比との比に基づいて補正する電圧信号補正手段と、
   を備え、
   前記所定の条件が成立したときには、前記電圧信号に変えて前記電圧信号補正手段によって補正された補正電圧信号を前記Ｂ種接地線に印加するよう構成されており、
   前記副送信器は、検出した前記分流電流と、前記第１比および前記第２比の比と、に基づいて前記下流側分岐電路の対地静電容量を算定するよう構成されている
   対地静電容量測定装置。
2. 前記送信器兼主受信器は、前記電圧信号として前記商用周波数よりも高い周波数の高周波電圧信号を前記Ｂ種接地線に印加するよう構成されている
   請求項１に記載の対地静電容量測定装置。
3. 電気設備の低圧側電路全体の合計対地静電容量および前記低圧側電路の下流側で分岐された複数の下流側分岐電路それぞれの対地静電容量を測定する対地静電容量測定方法であって、
   前記低圧側電路のＢ種接地線に設置され該Ｂ種接地線に商用周波数とは異なる周波数の電圧信号を印加すると共に、該電圧信号に起因して前記低圧側電路および大地を介して前記Ｂ種接地線に環流する漏れ電流を所定時間毎に検出するよう構成された送信器兼主受信器と、
   複数の前記下流側分岐電路のいずれかに設置され該下流側分岐電路を流れる前記漏れ電流の分流成分である分流電流を検出可能に構成された副送信器と、
   を備え、
   （ａ）前記電圧信号および検出した前記漏れ電流に基づいて前記合計対地静電容量を算定し、
   （ｂ）算定に用いた前記漏れ電流と前記合計対地静電容量との比である第１比を算定し、
   （ｃ）所定の条件が成立したか否かを判定し、
   （ｄ）前記所定の条件が成立したときには、該所定の条件が成立したときに検出した前記漏れ電流および前記電圧信号に基づいて前記合計対地静電容量を再算定すると共に、再算定に用いた前記漏れ電流と再算定した前記合計対地静電容量との比である第２比を算定し、
   （ｅ）印加する前記電圧信号を前記第１比と前記第２比との比に基づいて補正すると共に、前記電圧信号に変えて補正された補正電圧信号を前記Ｂ種接地線に印加し、
   （ｆ）前記副送信器によって検出した前記分流電流と、前記第１比および前記第２比の比と、に基づいて前記下流側分岐電路の対地静電容量を算定する
   対地静電容量測定方法。
4. 前記送信器兼主受信器は、前記電圧信号として前記商用周波数よりも高い周波数の高周波電圧信号を前記Ｂ種接地線に印加するよう構成されている
   請求項３に記載の対地静電容量測定方法。

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