JP3731107B2

JP3731107B2 - 非接触電圧測定装置および非接触電圧測定方法

Info

Publication number: JP3731107B2
Application number: JP2000032006A
Authority: JP
Inventors: 章岡田; 井上　　悟
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001221813A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁材で被覆された被測定導体の印加電圧を測定する非接触電圧測定装置および非接触電圧測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
導体に接することなく被測定導体の電圧を測定する非接触電圧測定の手法としては、従来様々な手法のものが提案されている。例えば、特開平１０−３３９７５４号公報に示された従来の表面電位検出装置では、被測定導体が露出した状態で、この被測定導体と所定距離へだてて音叉の一片に固定された検出電極を配置し、音叉を振動させることにより、検出電極と被測定導体との距離を変化させて、検出電極に帯電される電荷量の変位を検出する（被測定導体の電位を検出する）ようにしている。
【０００３】
しかしながら、上記特開平１０−３３９７５４号公報に記載された方法等の従来の手法では、被測定導体が露出した状態での測定には適しているが、ケーブル等、被測定導体が絶縁材で被覆されている状態での測定では、ケーブル周囲の環境の影響や被測定導体に印加された電圧に応じて絶縁材表面が帯電するため、被測定導体の電位のみを精度良く測定できなかった。
【０００４】
そこで、ケーブル周囲の環境の影響や被測定導体に印加された電圧に応じて発生する絶縁材表面の帯電等の静電気を除去するために、絶縁材表面をアルコール等の溶剤で濡らした後に被測定導体を測定する手法が用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の非接触電圧測定装置では、アルコール等の溶剤で絶縁材表面を濡らすことで、絶縁材で被覆された被測定導体の電圧を一時的に測定することは可能であるが、溶剤の乾燥等により、絶縁材表面に安定した、かつ一定の溶剤を塗布することができないので、被測定導体の電位を安定して測定できないという問題点があった。また溶剤を塗布するための装置を新たに設けると、装置が大型化、複雑化するという問題点があった。
【０００６】
なお、絶縁材を除去して被測定導体に接触できれば、テスター等により、被測定導体の電位を安定して測定することも可能であるが、絶縁材を破壊しなければ被測定導体の測定ができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、絶縁材で被覆された被測定導体の電圧を、精度良く、非接触で測定することが可能な非接触電圧測定装置および非接触電圧測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非接触電圧測定装置は、被測定導体を被覆している絶縁材を加熱し、上記絶縁材の温度を所定温度にする加熱手段と、上記加熱手段で加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定する電位測定手段とを備えたものである。
【０００９】
また、加熱手段が、絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にするようにしてもよい。
【００１０】
また、電位測定手段が、被測定導体の表面電位を検出する電圧検出電極部を有し、この電圧検出電極部の位置を移動させる移動手段を設けるようにしてもよい。
【００１１】
また、電圧測定時に、被測定導体を被覆する絶縁材の一側面を遮蔽するシールド手段を備えるようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明による非接触電圧測定方法は、被測定導体を被覆している絶縁材を加熱して上記絶縁材の温度を所定温度にし、この加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定するものである。
【００１３】
さらに、絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にするようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１による非接触電圧測定装置の構成を示す概略斜視図である。図２は図１に示した非接触電圧測定装置を構成する各部分及び被測定導体である被測定電線の関係を示した概略模式図である。図３は図１に示した非接触電圧装置に被測定導体である被測定電線を装着した場合を示す概略斜視図である。
【００１５】
図において、１は電圧検出電極部、２は電圧検出回路部、３は表面電位検出装置（電位測定手段）、４は被測定導体である被測定電線（ケーブル）、５は絶縁材で被測定導体４を被覆している絶縁被覆、６は加熱処理部（加熱手段）である赤外線照射素子、７は温度センサ、８は温度制御部、９はシールド板、１０は電圧検出電極移動部、１１は非接触電圧測定装置、１２は被測定電線固定治具である。
【００１６】
被測定電線４を被覆する絶縁被覆５としては、ビニル、ＥＰゴム、架橋ポリエチレン、耐熱ビニル、ハイパロン等が挙げられるが、なかでも、例えば、ＫＨＤ社製の器具用単身ビニルコード（ＶＳＦ）材料等に代表されるビニルでは、絶縁被覆５の温度が４５〜１００℃の範囲でも精度良く（１００Ｖ印加で誤差５％以内）被測定導体の電圧を測定することが可能であり、本発明の手法を適用するのに、より適している。
【００１７】
次に動作について説明する。
図３に示すように、絶縁被覆５により被覆された被測定電線４を被測定電線固定治具１２のＶ型溝部に装着した後、シールド板９を被測定電線４にかぶせる。なお、このシールド板９は電圧検出回路部２のアースに接続されており、このシールド板９により、外来ノイズの影響が抑制されるようになっている。図３には、被測定電線４の上面と側面の１部を覆う平板折り曲げ構造のシールド板９についてのみ示したが、被測定電線４の全周を覆う構造にしてもよい。
【００１８】
一方、電圧検出電極部１の加熱処理時の昇温を防止するために、測定前には、電圧検出電極移動部１０により電圧検出電極部１を下降しておく。（電圧検出電極部１は矢印Ａ方向に移動可能である）。その後、被測定電線４の加熱処理を赤外線照射素子６により開始する。図１には赤外線照射素子６を６つ設置しているが、１つでも複数個でもよい。またＶ型溝部の片側のみに設置し、片側から加熱する構成にしてもよい。
【００１９】
この加熱処理により絶縁被覆５が設定温度（４５〜１００℃程度）に達したことを温度センサ７が検知したら、加熱処理を中止する。そして、電圧検出電極移動部１０により電圧検出電極部１をＶ型溝部の底面である測定位置まで上昇させ、被測定電線４の印加電圧を表面電位検出装置３により測定する。
【００２０】
このように絶縁被覆５を加熱した状態で、被測定電線４の印加電圧を検出する理由について説明する。
絶縁抵抗の高い絶縁被覆５をもつ被測定電線４に直流電圧を印可すると、導体電位と絶縁被覆の帯電間で電位が相殺される。この状態で被測定電線４の電位を表面電位検出装置３で測定すると、誤った電位が測定されることになる。
【００２１】
それに対して、絶縁被覆５を加熱処理部６により所定温度まで温めると、絶縁被覆５に自由電子が生じ、絶縁被覆表面の電荷を移動、減少させる。これは絶縁物の体積抵抗率は、温度の上昇で減少する性質があるためで、漏れ電流となる。したがって、昇温後に測定を行うと、被測定電線４の導体電位の測定が正しく行えることになる。
【００２２】
上記絶縁被覆表面の電荷を移動、減少させるために必要な温度は、絶縁被覆５の材質により変動するが、一般には、４５〜１００℃、好ましくは、６０〜１００℃に設定するのがよい。図４からもわかるように、温度を６０〜１００℃にした場合には、ほとんどの材質の絶縁被覆５に対して、電圧値を精度良く測定することができる。
【００２３】
図４は、測定電圧の精度と絶縁被覆の温度との関係を示す図である。なお、ケーブルとしては、ＬＭＦＣ（６６００Ｖ難燃可とう性架橋ポリエチレン絶縁電線：三和電線工業）と、ＨＫＩＶ（６００Ｖ電機機器用耐熱ビニル電線：太陽電線）とを用いた。図からわかるように、温度を６０〜１００℃にした場合には、上記各々のケーブルに対して、５％以内の測定誤差で電圧値を測定することができる。
【００２４】
図５は被測定電線４への印加電圧と表面電位検出装置３で検出された計測電圧との関係を示す図である。なお、図５では、横軸は印加電圧（Ｖ）、縦軸は計測電圧（Ｖ）を示したおり、温度６０〜１００℃における測定データを示したものである。図からわかるように、温度６０〜１００℃では、２００（Ｖ）前後まで、ほとんど誤差なく被測定電線４の電位を測定できることがわかる。
【００２５】
また、この実施の形態では、加熱処理部に赤外線照射素子を用いているが、これは特に限定するものではなく、熱風吹付け、電磁誘導加熱、電熱線等により被測定電線の昇温を行う等、被測定電線の温度を上げられるものであればよい。
【００２６】
図６はこの実施の形態１における他の非接触電圧測定装置の構成を示す概略斜視図である。図において、９ａ、９ｂは被測定電線固定治具１２、被測定電線固定治具１３内の治具外周に沿って配置したシールド板、１３はＶ型溝部を有した被測定電線固定治具で、この被測定電線固定治具内には、矢印Ａ方向に移動可能な電圧検出電極部１を含む表面電位検出装置３、及び電圧検出電極移動部１０が設けられている。一方、被測定電線固定治具１２内には、温度制御部８が設けられている。
【００２７】
なお、動作については、被測定電線固定治具１２、１３で被測定電線４を挟み込むこと以外は図１に示した非接触電圧測定装置と同じであるので説明は省略する。
【００２８】
図６に示した非接触電圧測定装置では、シールド板９を被測定電線固定治具１２、１３内の治具外周に沿って設置したが、治具内に収めずに治具の外側に設置してもよい。
【００２９】
なお、この実施の形態では、電圧検出電極移動部１０により電圧検出電極部１を移動したが、加熱処理時、昇温の影響を受けない測定位置に電圧検出電極部１を設置できれば、特に電圧検出電極移動部１０を設けなくともよい。
【００３０】
この実施の形態では、加熱手段により、被測定導体を被覆している絶縁材を加熱し、この絶縁材の表面温度を所定温度にした状態で、電位測定手段により被測定導体の電位を測定するようにしているので、絶縁材で被覆されている被測定導体の電位を、非接触で、かつ絶縁材を介した状態で精度良く測定できる。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１では、温度センサにより、絶縁被覆が所定温度になるように加熱処理を制御するようにしていたが、この実施の形態２では、加熱処理時間管理部を設けて加熱処理時間を管理することにより、絶縁被覆が所定温度になるようにしたものである。
【００３２】
図７はこの実施の形態２の非接触電圧測定装置を構成する各部分及び被測定導体である被測定電線の関係を示した概略模式図である。図において、７ａは加熱処理時間管理部（タイマー）である。なお、この実施の形態２は、実施の形態１の温度センサ７を加熱処理時間管理部（タイマー）７ａに置き換えた以外は同じであるので他の説明は省略する。
【００３３】
次に、動作について説明する。
測定前に、加熱処理手段別に、絶縁被覆（被測定導体）の加熱時間−温度特性を予め把握しておき、絶縁材が所定温度になるのに必要な加熱時間を予め把握しておく。そして、加熱開始後の加熱処理時間を加熱処理時間管理部（タイマー）７ａにおいて測定し、絶縁被覆（被測定導体）に応じて定められた一定時間経過後、加熱処理を中止し、表面電位検出装置３により、被測定導体の印加電圧を測定する。
【００３４】
この実施の形態では、実施の形態１の温度センサに代えて加熱処理時間管理部（タイマー）を設け、この加熱処理時間管理部により、絶縁材が所定温度になるように設定しているので、実施の形態１の効果に加えて、装置を簡略化することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図８はこの実施の形態３による非接触電圧測定装置を構成する各部分及び被測定導体である被測定電線の関係を示した概略模式図である。図において、１４は直流カットコンデンサ、１５はＡＣ／ＤＣ変換部、１６は交流電圧表示器、１７は直流電圧表示器である。この実施の形態３は、実施の形態２に交流電圧測定部を加え、直流、交流を分けて表示する機能を備えたものである。
【００３６】
直流、交流を分けて測定し、表示する機能を備えたことにより、被測定導体に印可された電圧が直流、交流いずれの場合においても精度良く検出できる効果がある。
【００３７】
また、この実施の形態３においては、加熱処理時間管理部（タイマー）８を用いているが、実施の形態１のように温度センサ７を用いるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る非接触電圧測定装置は、被測定導体を被覆している絶縁材を加熱し、上記絶縁材の表面温度を所定温度にする加熱手段と、上記加熱手段で加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定する電位測定手段とを備えているので、絶縁材で被覆されている被測定導体の電位を精度よく測定することができる。
【００３９】
また、加熱手段が、絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にする場合には、絶縁材で被覆されている被測定導体の電位を精度よく測定することができる。
【００４０】
また、電位測定手段が、被測定導体の表面電位を検出する電圧検出電極部を有し、この電圧検出電極部の位置を移動させる移動手段を設けた場合には、加熱処理によって電圧検出電極部が昇温するのを防止することができる。
【００４１】
さらに、電圧測定時に、被測定導体を被覆する絶縁材の一側面を遮蔽するシールド手段を備えた場合には、外来ノイズの影響が抑制することができ、より正確な測定をすることができる。
【００４２】
また、本発明に係る非接触電圧測定方法は、被測定導体を被覆している絶縁材を加熱して上記絶縁材の温度を所定温度にし、この加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定するので、絶縁材で被覆されている被測定導体の電位を精度よく測定することができる。
【００４３】
さらに、絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にするので、絶縁材で被覆されている被測定導体の電位を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による非接触電圧測定装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した非接触電圧測定装置及び被測定電線の関係を示した概略模式図である。
【図３】図１に示した非接触電圧装置に被測定導体である被測定電線を装着した場合を示す概略図である。
【図４】測定電圧の精度と絶縁被覆の温度との関係を示す図である。
【図５】被測定電線への印加電圧と表面電位検出装置で検出された計測電圧との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による他の非接触電圧測定装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２による非接触電圧測定装置及び被測定電線の関係を示した概略模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３による非接触電圧測定装置及び被測定電線の関係を示した概略模式図である。
【符号の説明】
１電圧検出電極部２電圧検出回路部
３表面電位検出装置４被測定電線
５絶縁被覆６加熱処理部
７温度センサ７ａ加熱処理時間管理部
８温度制御部９、９ａ、９ｂシールド板
１０電圧検出電極移動部１１非接触電圧測定装置
１２被測定電線固定治具１３被測定電線固定治具
１４直流カットコンデンサ１５ＡＣ／ＤＣ変換部
１６交流電圧表示器１７直流電圧表示器

Claims

被測定導体を被覆している絶縁材を加熱し、上記絶縁材の温度を所定温度にする加熱手段と、上記加熱手段で加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定する電位測定手段とを備えたことを特徴とする非接触電圧測定装置。
加熱手段は、絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にすることを特徴とする請求項１記載の非接触電圧測定装置。
電位測定手段は、被測定導体の表面電位を検出する電圧検出電極部を有し、この電圧検出電極部の位置を移動させる移動手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触電圧測定装置。
電圧測定時に、被測定導体を被覆する絶縁材の一側面を遮蔽するシールド手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の非接触電圧測定装置。
被測定導体を被覆している絶縁材を加熱して上記絶縁材の温度を所定温度にし、この加熱された絶縁材上から上記被測定導体の電位を測定することを特徴とする非接触電圧測定方法。
絶縁材の表面温度を４５〜１００℃にすることを特徴とする請求項５記載の非接触電圧測定方法。