JP2729822B2 - 配線の絶縁抵抗測定方法 - Google Patents

配線の絶縁抵抗測定方法

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JP2729822B2 JP33254988A JP33254988A JP2729822B2 JP 2729822 B2 JP2729822 B2 JP 2729822B2 JP 33254988 A JP33254988 A JP 33254988A JP 33254988 A JP33254988 A JP 33254988A JP 2729822 B2 JP2729822 B2 JP 2729822B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は配線の絶縁抵抗測定手段に係かり,詳しくは
主として一般家庭等の一般電気工作物の絶縁抵抗を局部
的に監視検知できる低圧配線等の絶縁抵抗測定方法に関
する。
(従来技術) 電力送電設備では通前絶縁監視が行なわれ,より安定
した電力供給がはかられている。
しかし,一般家庭に於ける絶縁監視態勢は遅れており
極めて大ざっぱな計測を行なうための各種装置が設置さ
れているに止まっていた。
即ち,従来の一般家庭の負荷設備を含む屋内外配線の
絶縁抵抗測定方法としては,各家庭毎に分電盤にて給電
を停止し,被測定部分に高圧直流電圧を印加してそのリ
ーク電流を検知する所謂メカーを用いる方法が一般的で
あった。
又,給電を停止することなく測定する手段としては,
配電線に零相変流器をクランプし商用周波数成分の零相
電流成分を計測する方法が用いられていた。
しかし一方,近年家庭内の電気設備はCPU等を搭載し
た精巧な各種エレクトロニクス回路を用いたものが多
く,絶縁抵抗測定のために給電を中断することあるいは
高圧を印加することは事故等の発生を生じる虞れもある
為,極力避けるべき状況となっている。
更には,各種電子機器に付設したノイズ除去用各種フ
ィルタの増加に伴ない,電路あるいは負荷機器と大地間
の対地静電容量が増加し単に商用周波の零相電流を測定
するのみでは正確に絶縁状況の良否を判定することが困
難となってきた。又絶縁抵抗測定のために測定者が屋内
に立入らず,屋外で一般家庭等の屋内配線の絶縁抵抗を
測定する方法の実用化がのぞまれていた。
しかしながら,家庭等の一般電気工作物へ給電する低
圧電路例えば100Vあるいは200V等は柱上トランス又は地
下に埋設されたトランスで,一般に6.6KVから降圧され
たのち複数の家庭や電気設備へと配線されているが,こ
の受電トランスの低圧側出力電路の一つが,該変圧トラ
ンスの設置場所付近で接地されるのが一般的であり,こ
のため特定の家庭内の配線及びこれらに接続された電気
機器に関する絶縁抵抗を分離して測定するのが極めて困
難であった。
したがって,特定の家庭の電気絶縁抵抗測定に当って
は,他の家庭や他の電気設備の絶縁抵抗,対地静電容量
又上記トランスの低圧側電路接地抵抗の影響をうけない
方法でなければならない。
(発明の目的) 本発明は上記従来の問題点を解決すると同時に諸事情
に鑑みてなされたもので,一般家庭など一般用電気工作
物の電気絶縁抵抗の測定に当って屋内に立入ることな
く,無停電でしかも正確にかつ簡単に絶縁抵抗を測定す
る方法を提供することを目的とする。
(発明の概要) この目的を達成するために、本発明に係る配線の絶縁
抵抗測定方法の特許請求の範囲第1項記載の発明は、一
端が接地された配線の所要部に注入トランスと変流器と
を結合し、該注入トランスを介して周波数1なる測定
用信号を配線に印加すると共に、上記配線の所要部と大
地との間に存在する電圧を検出し、該電圧をコンデンサ
にて終端した導線に印加すると共に、上記導線は上記配
線に印加された測定用信号により上記変流器に誘起され
る磁束と反対向きの磁束が上記変流器に生じるように該
変流器を貫通せしめ、更に、上記コンデンサの容量値を
第1の値と第2の値に切り替えたときに夫々得られる上
記変流器出力中に含まれる周波数1の成分の夫々の大
きさから上記注入トランスと上記変流器とを結合せしめ
た部分より端方部の配線及び配線に接続した負荷機器等
の絶縁抵抗を測定した。
本発明に係る配線の絶縁抵抗測定方法の特許請求の範
囲第2項記載の発明は、特許請求の範囲第1項記載の発
明に加え、前記検出した電圧を整流して得た直流電圧で
上記変流器出力中に含まれる周波数1の成分の整流出
力を割り算して得られた夫々の大きさから絶縁抵抗を測
定した。
本発明に係る配線の絶縁抵抗測定方法の特許請求の範
囲第3項記載の発明は、特許請求の範囲第1項記載の発
明に加え、前記検出した電圧を整流して得た直流電圧で
上記変流器出力を割り算し、該割り算して得た出力中に
含まれる周波数1の成分の整流出力の夫々の大きさか
ら絶縁抵抗を測定した。
(実施例) 以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
第1図は本発明の方法を実施するために用いる装置の
一実施例を示す構成図である。
即ち,第1図に於いてT,L1,L2及びLEは注上あるいは
地下に埋設された受電トランスとその低圧電路及び該電
路の一方と大地(E2)との間に接続された接地線である。
又,前記電路L1,L2は一般に複雑に分岐し,多数の各
家庭に配付され一般電気工作物H1,H2,H0等へ配線され
ており,これら一般電気工作物(負荷設備への配線も含
む)と大地との間には絶縁抵抗R1,R3,R0が存在し,又
低圧電路と大地間には絶縁抵抗R2,R4等が存在する。又
同時に該負荷設備(負荷設備の配線も含む)及び前記低
圧電路には夫々対地静電容量C1,C3,C0及びC2,C4等が
存在する。
このような状態の配電線路のうち負荷機器H0に関する
絶縁抵抗を本発明の方法によって測定する場合を例示す
る。
このために,この実施例においては同図に示す如く当
該負荷機器H0が設置された家庭の内部又は外部の電線
(電路)に注入トランスOTを結合すると共に,該注入ト
ランスOTに発振器OSCを接続し,周波数なる測定用
信号を前記電路L1,L2に注入する。
尚,この測定用信号周波数は商用周波数ならびに
その高調波成分の周波数とは異なるものとすることは云
うまでもない。
又,周波数は高い方が注入トランスOTは小型とな
る。
更に前記配線電路には零相変流器ZCTをクランプする
等してこれに貫通させ,その出力を増幅器AMPにて増幅
しその出力を周波数成分を波するフィルタFILに
入力する。フィルタFILの出力を整流器DTで整流し,そ
の出力を演算回路CPに入力する。注入トランスOTの結合
点近くの電路と大地(E3)間の電圧を高入力インピーダン
ス増幅器A1にて検出する。
増幅器A1出力を導線Lpを介してコンデンサCVにて終端
し、この際、導線Lpに印加された増幅器出力により変流
器ZCTに誘起される磁束が、電路L1、L2に印加された測
定信号により変流器ZCTに誘起される磁束と逆向きとな
るように前記導線Lpを変流器ZCTに貫通させ、コンデン
サCVの値を整流器DETの出力が所定値以下となるように
設定したときの前記整流器DETの出力と、コンデンサを
第2の値に切り替えた際の整流器DET出力とから絶縁抵
抗を算出するものである。
以下図面と数式を参照しつつ詳細に説明する。
第1図の実施例の動作を理解しやすくするために印加
した測定用低周波電圧による電流の流れる系に関して等
価回路を描くと第2図の如くなる。
即ち第2図でγは接地線LEとの接地抵抗である。Rお
よびCは低圧電路1,2に関する全絶縁抵抗と全対地静電
容量を示し各々 であり,又C0,R0は測定対象家庭内の負荷機器に於ける
静電容量と絶縁抵抗であって,今算出せんとするものは
R0,更に必要があればC0をも算出可能である。
この図では測定用信号として,即ち発振器OSC1
選定された場合を示しており,以下この状態を例にとり
数式を用いて説明する。周波数の電圧V1が注入トラ
ンスを介して電路に印加されると,このときの周波数
の漏洩電流I1となる。一般に接地抵抗γはγ《Rなるから(1)式は
整理すると となり,これは と表すことができる。ここで である。
又電路と大地間の周波数f1の電圧E1(2)式を代入して整理すると となり,これは (ここでB2=ωCγである。 …(7)) と表すことができる。
ところで注入した測定用信号電圧V1を正弦波のυsi
tとしたときの電流I1をi1と表せば,(3)式か
となり,またこのときの電圧E1をe1と表せば となる。
したがって、増幅器A1の入力として例えば接地側電路
L2と大地E3間の電圧e1を用い、該電圧e1を可変コンデン
サCVにて終端した導線Lpに印加する。また、導線Lpに印
加された電圧e1により変流器ZCTに誘起される磁束が電
路L1、L2に印加された測定用信号により変流器ZCTに誘
起される磁束と逆方向となるよう前記導線Lpを変流器ZC
Tに貫通せしめているため、フィルタFILの出力は電流i
と導線Lpに流れる電流の差となる。該導線Lpに流れる電
流i2(ここでCmは可変コンデンサの値) であるのでフィルタFIL出力i1−i2は(8),(10)式
より となり,この出力を次段の整流器DTにて整流すればその
出力Xは となる。(12)式のA3,B3,B1,B2を再変換すをと となり,したがって,整流器DETの出力Xが最小となる
ように可変コンデンサCVを調整すれば出力Xは であるので絶縁抵抗を測定することができる。しかし
(12)式から明らかなように1/R0《ωC0のとき,即ち
絶縁抵抗R0が高く,且つ対地静電容量C0が大きく,測定
用信号電圧の周波数が高いときには微かにCmの値がC0
らずれても絶縁抵抗の測定誤差は大きくなってしまう。
即ち最小値の検出誤差の影響が大であり,調整が難し
い。
そこで先ず,出力Xが所定値以下もしくは最小値に近
い値となるようにコンデンサの値をCm=C1に設定したと
きの出力Xの値をX1とすると(12)式から 次にコンデンサの値をCm=C2に切替えて設定したときの
出力Xの値をX2とすると,(12)式から (14),(15)式の両辺を2乗して差をとると X1 2−X2 2=V0 2ω 2(C1 2−C2 2)−2C0(C1−C2)V0 2ω1 2
(17) となり,(16)式より対地静電容量C0となる。
(17)式のC0を(14)式に代入し整理すると となる。即ち(18)式でωは既知であるから,コンデ
ンサCVの値をC1,C2にしたときの整流器出力X1,X2を測
定し,(18)式の演算を演算回路CPで行えば,絶縁抵抗
を測定できることが分る。
又コンデンサの値C1,C2の選定に当って両者の差C1
C2を一定となるごとく,C2を選べば,(18)式の演算は
更に簡単となる。
又コンデンサCVの値は演算装置からの制御信号で整流
器DETの出力が所定値以下もしくは最小値に近くなるよ
うに制御して先ず,コンデンサの値C1を決定してもよ
い。このような制御方法は当業者の容易になしうること
なので詳細な説明は省略する。
第3図は本発明の他の実施例を示しており増幅器A1
出力e1を整流器DET2で整流すれば,その出力|e1|は
(9)式から となる。(4),(7)式のB1,B2を代入すれば となり,|e1|は(13)式のV0と等しくなる。|e1|は接
地抵抗γや他の対地静電容量Cの大きさにより変動する
為,この影響を以下の如く除去する。即ち整流器DET2
出力を割算器DIVの一方の入力に印加し,他の入力に増
幅器AMPの出力を印加すると共に,割算器のDIVの出力を
フィルタFILの入力に加えれば,このときの整流器DETの
出力X′は(12)式から となりX′はV0の影響を受けない。そこでコンデンサCV
の値をC1,C2にしたときの整流器DETの出力を夫々
X1′,X2′とすれば,(19)式のV0=1にしたものに等
価であるから, となり電圧V0に無関係に絶縁抵抗を算出しうることにな
る。
又割算器DIVを第3図に示された位置に挿入するので
はなく,整流器DETの出力を整流器DET2の出力で割算
し,これを演算回路Cpの入力としてもよいことは上記説
明の内容から明らかである。
なお注入トランスOTと変流器ZCTは分割型とし電路と
大地間の電圧検出用のプローブpも非接触形とすればポ
ータブルの測定器となる。このような非接触形の電圧検
出器については各種方法が提案されているので説明は省
略する。本実施例では単相2線式電路の場合について説
明したが,一端接地電路であれば,単相3線式,3相3線
式電路等であっても構わない。
(発明の効果) 本発明は以上詳細に述べた如き方法によって絶縁抵抗
を求めるものであるから,多数に分岐する電路のうち一
部分あるいは該部に接続された負荷機器についての絶縁
抵抗を他の部分のそれに影響されることなく簡易な方法
で正確に測定することができ,殊に各家庭内の絶縁監視
を個別に行なう上で極めて有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係かる測定回路の一実施例を示すブロ
ック図,第2図は第1図に示した電路及び測定回路の等
価回路図、第3図は本発明の他の実施例を示す図ブロッ
ク図である。 T……トランス,OSC……発振器,A1,AMP……アンプ,FIL
……フィルタ,OT−注入トランス,ZCT……零相変流器,DE
T,DET2……整流器,CP……演算回路。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端が接地された配線の所要部に注入トラ
    ンスと変流器とを結合し、該注入トランスを介して周波
    数1なる測定用信号を配線に印加すると共に、上記配
    線の所要部と大地との間に存在する電圧を検出し、該電
    圧をコンデンサにて終端した導線に印加すると共に、上
    記導線は上記配線に印加された測定用信号により上記変
    流器に誘起される磁束と反対向きの磁束が上記変流器に
    生じるように該変流器を貫通せしめ、更に、上記コンデ
    ンサの容量値を第1の値と第2の値に切り替えたときに
    夫々得られる上記変流器出力中に含まれる周波数1の
    成分の夫々の大きさから上記注入トランスと上記変流器
    とを結合せしめた部分より端方部の配線及び配線に接続
    した負荷機器等の絶縁抵抗を測定したことを特徴とする
    配線の絶縁抵抗測定方法。
  2. 【請求項2】前記検出した電圧を整流して得た直流電圧
    で上記変流器出力中に含まれる周波数1の成分の整流
    出力を割り算して得られた夫々の大きさから絶縁抵抗を
    測定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    配線の絶縁抵抗測定方法。
  3. 【請求項3】前記検出した電圧を整流して得た直流電圧
    で上記変流器出力を割り算し、該割り算して得た出力中
    に含まれる周波数1の成分の整流出力の夫々の大きさ
    から絶縁抵抗を測定したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の配線の絶縁抵抗測定方法。
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