JP2575210B2 - 非停電絶縁診断装置 - Google Patents

非停電絶縁診断装置

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JP2575210B2 JP1216936A JP21693689A JP2575210B2 JP 2575210 B2 JP2575210 B2 JP 2575210B2 JP 1216936 A JP1216936 A JP 1216936A JP 21693689 A JP21693689 A JP 21693689A JP 2575210 B2 JP2575210 B2 JP 2575210B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、運転中の受変電設備機器の絶縁診断を非
停電のもとで行うことができる非停電絶縁診断装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の装置として第3図に示すものがあっ
た。
図はビル等の受変電室に設置された電気機器の絶縁劣
化診断を活線の状態で行う非停電絶縁診断装置の構成図
であり、図において、1は母線、2はプッシング端子4
を介して母線1から課電される被診断機器、3は接地、
5は被診断機器2の接地線である。6は前記接地線5に
クランプしたクランプ型電流センサCT2、7は計測部、
8は標準抵抗を内蔵し、母線1に脱着可能な診断ロッ
ド、9は診断ロッド用のアース線である。
次に動作について説明する。最初に第5図(a)の等
価回路、および同図(b)のベクトル図を参照して説明
する。まず、被診断機器2の大地絶縁抵抗をRX、並列静
電容量をCXとすると、これらを経由して、接地線5に破
線で示す大地漏れ電流IXが流れる。第5図(b)はこれ
をベクトル図で示したもので、母線電圧Vに対して大地
漏れ電流IXは該母線電圧Vと同相の電流成分IRXで表わ
される。また、電流成分ICXは電圧成分Vよりもπ/2進
みの成分で表わされる。このうち機器の絶縁劣化と強い
相関を示す成分は大地絶縁抵抗RXの電流成分IRXであ
り、これと大地静電容量CXの電流成分ICXとの比をとっ
て誘電体損失率tanδを定義し、このtanδの大小で機器
絶縁劣化の程度を表わしている。
そこで、診断ロッド8を当該被診断機器2が接続され
ている母線1の一線に接触させると、内蔵された標準抵
抗RSを経由して、母線電圧Vと完全に同相の基準信号電
流ISが流れ、この基準信号電流ISを計測部7に入力す
る。一方、被診断機器2の大地漏れ電流IXはクランプ型
電流センサCT2(6)によって磁気結合的に検出され、
この漏れ電流iXを計測部7の他の端子に入力する。計測
部7では第5図(b)に示すように基準信号電流ISをπ
/2遅らせ、且つ静電容量CXの電流成分ICXと相殺するよ
うな利得制御を行うことにより、すなわちベクトル演算
関数φにて処理されたφ・IS成分を用いることで、大地
漏れ電流IXの中から絶縁抵抗RXの電流成分IRXを検出す
る。その後、計測部7においてtanδ=IRX/|φ・IS|,CX
=|φ|/ωRS,RX=1/ωCXtanδなる内部演算を実行し
て、tanδ,CX,RXをそれぞれ計測部7に表示させる。こ
こで、ωは母線交流電圧の角周波数である。また、クラ
ンプ型電流センサCT2(6)によって検出された漏れ電
流iXは大地漏れ電流IXと同価に扱っている。
このように被診断機器2が母線1の一線と大地との間
に電気的に設置されている場合には、機器を電路から切
り離すことなく絶縁診断することが可能である。
しかし、上記の計測方法では第4図に示すように被診
断機器2が母線1の二線間、あるいは三線相互間から課
電されている場合には、以下の理由により絶縁診断をす
ることが不可能となる。
例えば、第6図(a)の等価回路、および同図(b)
のベクトル図は上記理由を図示したものである。第4図
のように被診断機器2がu相とv相の母線から課電され
ている場合には、第6図(a)のように各相と大地間の
大地絶縁抵抗RXu,RXv、および大地静電容量CXu,CXvに対
応して、それぞれ大地漏れ電流IRXu,IRXvおよびICXu,I
CXvが流れる。第6図(b)はこれら各電流成分と母線
電圧Vu,Vvとの位相関係をベクトル的に示している。同
図には被診断機器2全体の大地漏れ電流IXがu相の成分
IXu、およびv相の成分IXvから構成されることが示され
ている。そして大地漏れ電流IXがICXuとICXvのベクトル
和ICX、およびIRXuとIRXvのベクトル和IRXの成分に分解
され、IRX/ICXがtanδであることも示している。
さて、大地漏れ電流ICXuとICXvが等しいときには、ベ
クトル和ICXは、各相母線から標準抵抗RSを経由して得
られる基準信号電流ISuおよびISvのベクトル和IS(図示
せず)をベクトル演算関数φにて処理されたφ・IS成分
によって相殺される。したがって漏れ電流IXの中から正
確にIRXuとIRXvのベクトル和であるIRXを検出すること
ができるので、計測部7の内部演算からtanδ等を計測
できる。
しかし、一般に各相の接地に対する大地静電容量CXu
およびCXvは1〜5%程度相異しているので、上記した
φ・Is成分によって大地漏れ電流ICXを正確に相殺させ
ることは不可能であり、よってtanδや絶縁抵抗を演算
表示させると誤差が大となって計測の意味を失う。
このことは被診断機器2が母線の三線間から課電され
る場合についても同様である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の非停電絶縁診断装置は以上のように構成されて
いるので、被診断機器が母線の一つの相から課電される
場合のみしか有効な絶縁診断結果を出力することはでき
なかった。また、現場安全の見地からすれば診断ロッド
を直接母線に接触させる行為が伴う作業は大変危険であ
るという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、被診断機器が複数の相から課電されている場
合であっても非停電で絶縁診断することができ、また診
断ロッドを母線に接触させる必要がなくして安心して現
場作業を実行できる非停電絶縁診断装置を得ることを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る非停電絶縁診断装置は、母線に接続さ
れた被診断装置の接地線にクランプ型変成器を磁気誘導
セットし、商用周波より充分高い周波数の高周波電流を
高周波電源より供給し、前記被診断機器の接地線に計測
部の一方の入力端子を接続する。そして、他の入力端子
を、母線に繋がれた他の機器の接地相当線にクランプ型
電流センサを介して磁気誘導セットし、前記計測部にお
いて検出した高周波電流に起因する漏れ電流より演算に
よって絶縁抵抗、誘電体損失率及び静電容量を求め表示
するようにしたものである。
〔作 用〕
この発明における非停電絶縁診断装置は被診断機器の
接地線にクランプ型変成器を磁気誘導セットと、そのク
ランプ型変成器の1次側から高周波電源により高周波の
電流を供給すると共に、前記被診断機器の接地線に計測
部の一方の入力端子を接続し、他の入力端子を母線に接
続した他の機器の接地相当線にクランプ型電流センサを
介して磁気誘導セットし、前記高周波電流によって接地
線に誘起された電圧による被診断機器の絶縁状態に対応
した漏れ電流を検出して、演算によって誘電体損失率等
を求めるので、良好な検出信号下での非停電絶縁診断を
可能とする。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第3図及び第4図と同一の部分は同一の符号をもっ
て図示した第1図において、10は被診断機器2の接地線
5にクランプされた磁気誘導セットのクランプ型変成器
CT1(10)、11はクランプ型変成器CT1(10)の一次側に
電流を供給し接地線5に高周波電圧を磁気誘導する高周
波電源、13は被診断機器2に隣接する比較的静電容量の
大きい他の機器、6は前記他の機器13の接地線14にクラ
ンプして取り付けたクランプ型電流センサCT2(6)、2
0はクランプ型電流センサCT2(6)により検出された電
流から周波数fの漏れ電流Ixfを抽出する電流抽出部、
7は被診断機器2の接地線5に印加される電圧Vfを基準
にして、電流抽出部20により抽出された漏れ電流Ixfか
ら被診断機器2の誘電体損失率を演算する計測部であ
る。
次に第2図(a),(b)を参照して動作について説
明する。
まず、クランプ型変成器CT1(10)はその1次側巻線
のターン数、高周波電源11の周波数及び、インピーダン
ス等を適当に選ぶことにより、鉄心磁束密度1〜1.5テ
スラにて、接地線のa点と接地3間に1ターン当り、例
えば1035Hz、10Vの電圧Vfを誘導することができる。こ
の誘起電圧Vfは母線電圧6600Vに比較すると充分低く、
機器の絶縁に悪影響を与えることはない。ここで、例え
ば被診断機器2が三相機器の場合には、第2図(a)に
示すようにu,v,w相と接地(3)間にはそれぞれ静電容
量Cxu,Cxv,Cxw、および絶縁抵抗Rxu,Rxv,Rxwが存在す
る。被診断機器2が変圧器の場合には静電容量CXの大き
さは1,000〜5,000pF程度、また、計器用変圧器等では50
〜100pF程度である。一方、受変電設備機器で静電容量
の大きい引込用ケーブルや進相コンデンサ等では静電容
量Cou,Cov,Cowとして10,000〜100,000pFが存在し、これ
が被診断機器2と並列に入るの合前記10V程度の高周波
の誘導電圧Vfはそのほとんどが被診断機器2に加わるこ
ととなる。
したがって絶縁抵抗RX、および静電容量CXに起因する
周波数fの漏れ電流IXfは三相一括的に母線1を経由し
てケーブルやコンデンサ等の他の機器13に流入する。こ
の漏れ電流IXfは他の機器13の接地15を通って高周波電
圧注入点の接地3へ戻ってくるので、接地線5にクラン
プ型電流センサを磁気誘導セットして検出すれば良いと
考えられるが、被診断機器2の架台が据え付けられてい
るコンクリート床の抵抗を介する循環電流も接地3へ戻
ることとなり、漏れ電流IXfの検出を接地線5で行うこ
とは困難である。そこで、第1図、および第2図(a)
に示すように計測部7の一方の入力端子をケーブルやコ
ンデンサの接地線14にクランプ型電流センサCT2(6)
を介して磁気誘導セットすることによりこれを可能にす
る。クランプ型電流センサCT2(6)の出力には漏れ電
流IXf以外に静電容量C0の大きさに相応する商用周波の
電流Icoも含まれるので、電流抽出部20が商用周波数の
電流Icoを除去して周波数fの漏れ電流Ixfを抽出する。
そして、計測部7は他の入力端子からa点の誘起電圧
Vfを入力するが、これをベクトル演算関数θにて処理さ
せることにより、第2図(b)ベクトル図のようにθ・
Vfを用いてICXfを相殺させ、漏れ電流IXfを誘起電圧Vf
と同相成分のIRXfとπ/2進みのICXfに分解する。その
後、tanδ=IRX/|θ・Vf|,CX=|θ|2πf,RX=1/2πfCX
tanδなる内部演算を行って、tanδ,CX,RXをそれぞれ計
測部7に表示させる。
なお、上記実施例ではクランプ型電流センサCT
2(6)は静電容量の大きい他の機器13の接地線14に取
り付ける例について説明したが、第2図(a)の破線で
示すように、接地線5と14のそれぞれb点とc点に接地
相当線としての電流リターン線15Lを取り付け、このリ
ターン線15Lにクランプ型電流センサCT2(6)を設ける
ようにしてもよい。この方式の場合には静電容量の大き
い他の機器13が複数個ある場合に、それら機器の接地点
からそれぞれリターン線を取り付け、これらリターン線
を一括してクランプ型電流センサCT2(6)でクランプ
できる特長がある。
また、上記実施例では被診断機器2が三相の場合につ
いて説明したが、二相から課電される機器、あるいは一
つの相から課電される機器であってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、インダクタンス成
分を接続しない被診断装置の接地線に高周波電流を供給
し、その被診断装置の接地線に印加される電圧を基準に
して、電流抽出部により抽出された高周波電流から被診
断装置の誘電体損失率を演算するように構成したので、
単相の被診断装置に限らず、三相の被診断装置の絶縁診
断を非停電の条件下で安全確実に行うことができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による非停電絶縁診断装置
を示す構成図、第2図(a),(b)は第1図の等価回
路図およびベクトル図、第3図および第4図は従来の停
電絶縁診断装置を示す構成図、第5図および第6図は夫
々第3図及び第4図の等価回路図およびベクトル図であ
る。 図において、1は母線、2は被診断機器、5,14は接地
線、6はクランプ型電流センサ、7は計測部、10はクラ
ンプ型変成器、11は高周波電源、13は他の機器、20は電
流抽出部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−27971(JP,A) 特開 昭55−57159(JP,A) 特開 昭63−135876(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧母線に接続されたインダクタンス成分
    を接続しない被診断装置の接地線に磁気誘導セットした
    クランプ型変成器と、前記クランプ型変成器の1次側に
    所定周波数の高周波電流を供給する高周波電源と、前記
    高圧母線に接続された他の機器の接地線に磁気誘導セッ
    トしたクランプ型電流センサと、前記クランプ型電流セ
    ンサにより検出された電流から前記所定周波数の高周波
    電流を抽出する電流抽出部と、前記被診断装置の接地線
    に印加される電圧を基準にして、前記電流抽出部により
    抽出された高周波電流から前記被診断装置の誘電体損失
    率を演算する計測部とを備えた非停電絶縁診断装置。
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