JP3301627B2 - 負荷機器の絶縁抵抗測定装置及びその方法 - Google Patents

負荷機器の絶縁抵抗測定装置及びその方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電路に接続された負荷
機器の絶縁抵抗を測定する方法に関する。
【0002】
【従来技術】一線を接地した電路に接続された負荷機器
の絶縁抵抗を測定する方法の1例として同一出願人によ
る発明が特公平1−45589号公報に開示されてい
る。この方法は、図4に示すように受電トランスTの低
圧側1、2のうち電路を接地する接地線ELに低周波測
定信号電圧発生器OSCを接続したトランスOTを結合
することによって、前記電路に低周波信号を印加し、電
路1、2を貫通するよう結合した変流器ZCTによって
電路に接続された負荷機器を経て大地に流れる上記低周
波の漏洩電流を検出し、これによって当該負荷機器の絶
縁抵抗を測定するものである。この方法では負荷機器に
電力を供給する電路のうち、接地側電路と大地間の電圧
を検出することにより、前記測定用信号と同相分の電圧
を検出し、この電圧を基準電圧として、上記ZCTによ
って検出した漏洩電流を同期検波することによって負荷
機器の絶縁抵抗を測定するものであった。
【0003】この方法を詳細に記すると、即ち第2種接
地線ELに注入トランスOTを介して、低周波発振器O
SCの出力電圧を印加すると共に、負荷機器Zの筐体
第3種接地線Epにて接地する。第3種接地線Epと接
地側電路2間の電圧を高入力インピーダンス増幅器A1
で検出し、その出力中の低周波(一般に10〜20Hz
程度)の測定信号電圧をフィルタF1で検出する。負荷
機器の漏洩電流を検出する変流器ZCTの出力は増幅器
A2で増幅され、フィルタF1と同等の特性をもつフィ
ルタF2に加え、その出力を同期検波器Mの一方の入力
に加え、先に得られている測定用信号電圧で同期検波す
ると、その出力には、絶縁抵抗に逆比例した電圧が得ら
れるものであった。しかし、このような絶縁抵抗測定方
法を装置化するに当っては、高価な零相電流器や2つの
フィルタ、同期検波器を必要とし、測定方法としての精
度はよいが、経済的に安価な装置を提供するのが困難で
あった。
【0004】
【発明の目的】本発明は経済的に負荷機器の絶縁抵抗を
測定する方法を提供するものであり、その原理は従来の
方法と全く異なるものである。
【0005】
【発明の概要】以上目的を達成するために本発明では次
のような原理に基づいて測定を行なう。即ち、一端を接
地した電路の接地線に低周波の測定電圧(電圧e、周波
数f1)を印加する。該低周波信号は従来から所謂Ig
r絶縁抵抗検出器等でも同様に電路に印加することが多
いから、これを兼用して利用してもよい。図4に示した
電路を例にすると測定信号電圧による漏洩電流の流れ
は、図3の如き等価回路で示すことができる。図3に於
いて、抵抗r2、r3は夫々、接地線ELの第2種接地抵
抗、機器Zの第3種接地線の接地抵抗であり、また負荷
機器の絶縁抵抗をR0、対地静電容量をC0である。この
ように表わせば接地電路と第3種接地線間の電圧e
0は、次式(1)
【0006】
【数1】 e=1/(r+r{(1/R)+(1/(r+r)} +( ω −1/2e ・・・(1) となる。
【0007】ところで地絡状態でなければ接地抵抗r
2 、r3 <<R0 となるから(1)式は、次式
【0008】
【数2】となり、例えば、r=10Ω、r=300
Ω、f=10Hz、C=5μF程度としても上記式
右辺の一部は {ω (r+r)}=9.5×10−3 となり、{ω ((r+r))<<1であるか
ら、次式(2)のようになる。
【0009】
【数3】 ところで、図2のように第3種接地線に直列するスイッ
チSWを挿入し、常時はスイッチSWを接点S0 に設定
する。この場合の漏洩電流の流れは図3と等価となるか
ら上記各式にて示した通りとなる。
【0010】次に、接点をS1 に設定した場合は、抵抗
1 が介在することからスイッチSと接地電路間の電圧
1 は、 e1=1/(r2+r3+R1)[ {(1/R0)+ ( 1/(r2+r3+R1))}2+(ω1c0)2]-1/2e ・・・(3) となる。ところでr2、3 <<R1 となるように抵抗値
1 を選べば、 e1=(1/R1)[{(1/R0) + (1/R1)}2+(ω1 c0)2]-1/2e ・・・(4) となる。
【0011】同様に、接点をS2 に設定すれば、抵抗R
2 が介在しスイッチSと接地側電路間の電圧e2 は次式
(5)
【0012】
【数4】 e/(r +R [{(1/R 1/(r+r+R+(ω−1/2e ・・・(5) となり、r、r<<Rとなるように抵抗値R
選べば、 e=(1/R)[{(1/R)+(1/R)}+(ω 1/2 e ・・・(6) となる。
【0013】即ち、(4)(6)式から明らかなように
上記測定電圧e1 、e2 には対地静電容量C0 の影響が
含まれている。そこで、この影響を次の方法で除去しつ
つ絶縁抵抗を求める。
【0014】即ち(4)式から {(1/R0)+(1/R1)}2+(ω1 c0)2={e/(R1e1)}2・・・(4)’ (6)式から {(1/R0)+(1/R2)}2+(ω1 c0)2={e/(R2e2)}2・・・(6)’ (4)’(6)’式の差をとると、 {(1/R0)+(1/R1)}2− {(1/R0)+(1/R2)}2={e/(R1e1)}2-{e/(R2e2)}2 ・・・(7) (7)式を整理すると、 1/R0=[(R2/R1){(e/e1)2-1}-(R1/R2){(e/e2)2-1}] /(R2-R1) ・・・(8) となり、(8)式で、R1 、R2 は定数値、e1 、e2
は測定値、又、電圧eは一定であるから、静電容量C0
の影響なく絶縁抵抗R0 を算出することができる。
【0015】
【実施例】以下、図示した実施例に基づいて、本発明を
更に詳細に説明する。本発明の実施例を図1に示す。
【0016】同図に於いてTは受電トランスであって、
その低圧側電路1、2の一方(ここでは電路2)を、
地線ELを介して第2種接地したものであり、この接地
線ELに結合した注入トランスOTを介して電路1、2
に低周波発振器OSCの出力を印加する。この注入回路
は図示していない既存のIgr絶縁検出器用のものを流
用してもよいことは上述した通りである。また、負荷機
器Zの接地端子GにスイッチSWを設け、その一つの接
点S0に設定されている時は直接第3種接地され、接点
1に設定されている時は抵抗R1を、又接点S2に設定
されている場合は抵抗R2を介して接地されるように接
続し、更に抵抗R3をスイッチSWのコモン端子と接地
3間に接続することによって接地端子と接地間がオー
プンになるのを防ぐようにしている。更に、接地電路2
と接地端子G間の電圧を高入力インピーダンス増幅器A
で検出し、フィルタFによりその出力中に含まれる商用
周波の成分を除去し、周波数f1の測定信号成分を検出
する。フィルタFの出力は整流回路Dで整流し、その出
力はアナログデジタル変換器A/Dにてデジタル信号に
変換して演算回路COMPに入力する。一方、演算回路
COMPにはスイッチSWの設定状態を表わす信号線3
が入力される。
【0017】かくして、スイッチSWが、接点S 0 に設
定されている場合、A/D変換器出力には、前記(2)
式で示されるように測定信号電圧eが測定され、デジタ
ル値として演算回路COMPに入力される。
【0018】次にスイッチSWがS1 に設定されている
場合、抵抗R1'が(1/R1')+(1/R3 )=1/R
1 となるように前もって抵抗値を定めておけば、A/D
変換器出力には、前記(4)式に等価な電圧e1 のデジ
タル値が出力される。また、演算回路COMPは上記ス
イッチの切替えによる各値を記憶するメモリを具える。
【0019】次に、スイッチSWが接点S2に設定され
ている場合、抵抗R2’を、(1/R2’)+(1/
3)=1/R2となるように前もって抵抗値を定めてお
けば、A/D変換器の出力には前記(6)式に等価なデ
ジタル値が出力される。各スイッチの設定状態を信号線
3にて演算回路に入力するから、演算回路では、例えば
(8)式の右辺の演算を測定量e、e1、e2として前も
って演算回路に初期値として設定してある定数値
(R1、R2)から絶縁抵抗R0が算出される。演算結果
が求まれば、スイッチSWを接点S0に復帰させること
により測定は終了する。なお、電圧eは注入電圧値であ
るから測定しなくても定数値として取扱うことが可能で
ある。
【0020】なお、スイッチがS0に設定されている状
態で接地側電路2と第3種接地線間の電圧が電路1、2
間の商用電圧に近い場合、負荷機器Zは地絡状態か、第
3種接地線が断線もしくは不完全な状態となっていると
判定することができる。これは増幅器Aの出力を整流回
路DETで検出し、この値が異常性を示すか否かを確認
することで判定される。もしこの値が異常なときは筐体
等が漏電しており感電事故の可能性があるから人体への
感電防止のためスイッチS1、S2に設定しないよう制御
する。また、S1、S2設定中に、整流回路DETの値が
異常値となることが発生したならば速やかにスイッチの
設定をS0に復帰させる必要のあることは同様に感電防
止上有効である。
【0021】又、本発明の実施例は一端接地した単相2
線式電路の場合について説明したが、受電電圧器の低圧
側を一端を接地した単相3線式電路、三相3線式電路等
にも本発明の測定法方が適用可能なことは明らかであ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明の方法によれば、高価な零相変流
器を用いる必要がなく装置化が容易であり、安価な測定
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の原理を示すための等価回路図である。
【図3】漏洩電流の流れを示す等価回路図である。
【図4】従来の方法を示す図である。
【符号の説明】
T 受電トランス Z 負荷 OT 注入トランス A 増幅器 A1 増幅器 A2 増幅器 F フィルタ F1 フィルタ F2 フィルタ D 整流回路 A/D アナログデジタル変換器 COMP 演算回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−36567(JP,A) 特開 昭59−212783(JP,A) 特開 昭58−10668(JP,A) 特開 平3−156382(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 27/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一端が接地された電路に接続
    された負荷機器の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定装置
    において、 前記 一端接地された電路の接地線を介して、該電路に
    低周波の測定用信号電圧を印加する信号印加手段と、前
    記負荷機器の接地端子と負荷機器接地線との間の抵抗
    値を切り替える抵抗切替手段と、接地側電路と前記接地
    端子間の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手
    段の出力電圧値と所定の定数から絶縁抵抗値を算出する
    演算手段と、を備えていることを特徴とする絶縁抵抗測
    定装置。
  2. 【請求項2】 前記抵抗切替手段により選択される抵抗
    値は、前記負荷機器側の接地抵抗が無視できる程度の大
    きい値であることを特徴とする請求項1記載の絶縁抵抗
    測定装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも一端が接地された電路に接続
    された負荷機器の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定方法
    において、 前記一端が接地された電路の接地線を介して、該電路に
    低周波の測定用信号電圧を印加し、前記負荷機器の接地
    端子と負荷機器部接地線との間の抵抗値を切り替えなが
    ら、接地側電路と前記接地端子間の電圧を検出して、該
    検出した電圧値と所定の定数から絶縁抵抗値を算出する
    ことを特徴とする絶縁抵抗測定方法。
  4. 【請求項4】 一端接地電路の接地線を介して電路に低
    周波の測定用信号電圧を印加し、 該電路の負荷機器の接地端子と負荷機器部接地線との間
    に第1の所定値の抵抗R を挿入したときの該接地端子
    と接地側電路間の低周波の電圧値e と、 前記第1の抵抗を第2の所定値の抵抗R に切替えたと
    きの前記接地端子と接地側電路間の低周波の電圧値e
    とを測定し、 前記測定した電圧値e 及びe を用いて、該電圧値に
    共通に含まれる不知の成分である絶縁抵抗R と静電容
    量C のうち、静電容量C の影響を相殺するように演
    算することによって、 該負荷機器の絶縁抵抗R を算出することを特徴とする
    負荷機器の絶縁抵抗測定方法。
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JP2008239324A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Hitachi Building Systems Co Ltd エレベータの絶縁抵抗測定方法
JP5770903B1 (ja) * 2014-09-26 2015-08-26 タナシン電機株式会社 漏洩電流算出装置及び漏洩電流算出方法

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