JP4293662B2

JP4293662B2 - Ground resistance measurement method

Info

Publication number: JP4293662B2
Application number: JP01778599A
Authority: JP
Inventors: 良作中田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: JP2000214197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は配電線の柱上トランス等の接地抵抗を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、接地Ｅの接地抵抗を測定するのに、接地Ｅの他に、補助接地Ｐ１，Ｐ２を直線上に設け、接地Ｅと補助接地Ｐ２との間に、電源１と変圧器２の１次コイルとを接続し、変圧器２の２次コイルの電圧を可変抵抗器３で分圧して接地Ｅと補助接地Ｐ１間に印加し、検流計４の電流が０となるように抵抗Ｒｓを調整すると、
ｅ₂＝ｎｉＲｓ
である。従って、接地Ｅの接地抵抗Ｒｘは、
Ｒｘ＝ｅ₂／ｉ＝ｎＲｓ
として求めることができる。なお、変圧器２の巻数比はｎ：１である。
【０００３】
特開平６−２１３９４５号には、補助電極として適宜面積を有する一対のシート状電極を設ける接地抵抗測定方法が公開されている。この従来技術は図４に示すように、接地線５に補助電極１０，１１を並列に接続し、両補助電極を接地Ｅから適宜距離を離して接地し、接地Ｅと補助電極１０との間に電源６と電流計７を接続し、接地Ｅと補助電極１１との間に電圧計８を接続している。両補助電極１０，１１は同じ面積を有するシート状の電極である。両補助電極１０，１１の面積をＳ、真空誘導率をε₀、地表面のアスファルト層の厚さをｄ、アスファルトの比誘電率をεｓとすると、両補助電極１０，１１をそれぞれ地表面上においた際の静電容量Ｃは、
Ｃ＝Ｓ・ε₀・εｓ／ｄ（Ｆ）
と表される。また電源６の発振周波数をｆとして両補助電極１０，１１のインピーダンスＺを求めると、
Ｚ＝（２πｆｃ）^-1（Ω）
と表される。そして、電源６から流すべき電流Ｉを電源６の性能とインピーダンスＺとの関係で定め、これによって電源６の発振電圧Ｖ₀を設定し、補助電極１１に掛かる電圧を電圧計８で測定すれば、接地抵抗
Ｚ＝Ｖ／Ｉ
により測定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術の前者（図３）は、近時コンクリート地が多くなり、測定のための補助接地Ｐ１，Ｐ２を打つ場所が得にくくなっているばかりでなく、更に接地ＥとＰ１，Ｐ２はほぼ直線上にある必要があり、その場所を確保し難いという問題があった。
【０００５】
また、前記従来技術の後者（図４）は、補助電極１０と１１を配置する場所を要するだけでなく、アスファルトの厚みｄや、比誘電率εｓを正確に把握することが困難で、かかる不確定要素を含んで算出する接地抵抗は正確さに欠けるという問題点があった。又、補助電極を２カ所要し、狭い場所での測定に不便で、作業性も悪いという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、これらの問題点を解消できる接地抵抗測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、接地抵抗を測定すべき接地とは別に、地表面に対して絶縁された導体を設けて地表面との間にコンデンサを形成し、前記接地と導体との間に一定電圧の交流電圧源を印加して電流を流し、該電流と、前記電圧に対する電流の位相角を測定し、これら電圧、電流、及び電圧に対する電流の位相角に基づいて接地抵抗を求める接地抵抗測定方法であって、
前記位相角が３０°、４５°又は６０°の所定値になるように交流電圧源の周波数を加減すると共に、
前記電圧を｜ｅ｜、電流を｜ｉ｜、位相角をψとし、これらの値から接地抵抗Ｒｘを
Ｒｘ＝（｜ｅ｜／｜ｉ｜）ｃｏｓψ
として求めることを特徴とする接地抵抗測定方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面の実施例に従って説明する。
〔実施例１〕
図１（ａ）に示すように、接地Ｅとは別に、地表面９に対して絶縁された導体１２を設けて地表面９との間に容量ｃのコンデンサを形成し、測定しようとする接地Ｅと導体１２との間に、交流電圧源１３を接続して電流を流す。
【００１２】
交流電圧源１３の電圧ｅを、
ｅ＝ｅ₀ｓｉｎωｔ
とすれば、コンデンサのインピーダンスＺｃ＝（１／ωｃ）と、測定しようとする接地抵抗Ｒｘによる合成インピーダンスＺ＝（Ｒｘ²＋Ｚｃ²）^1/2によって、次の電流ｉが流れる。
【００１３】
ｉ＝（ｅ₀／Ｚ）ｓｉｎ（ωｔ＋ψ）
ψ＝ｔａｎ^-1（１／ωｃＲｘ）
ここで、電圧ｅ，電流ｉ及び電圧ｅに対する電流ｉの位相角ψは測定することができるから、
Ｚ＝｜ｅ｜／｜ｉ｜
Ｒｘ＝Ｚｃｏｓψ＝（｜ｅ｜／｜ｉ｜）ｃｏｓψ ・・・（１）
として求める接地抵抗Ｒｘを知ることができる。（図１（ｂ）参照）
【００１４】
即ちコンクリート地であっても、例えば薄い板状導体を絶縁シートで覆って作った極板等をコンクリート上に広げて、交流電圧源を接地Ｅと極板との間に接続し、電圧ｅ、電流ｉ、位相角ψを計測することで（１）式から接地抵抗Ｒｘを算出することができる。
【００１５】
コンデンサの静電容量ｃは特に限定された値とする必要はなく任意で良い。又交流の角周波数ωや周波数ｆ＝ω／２πも特に限定されるものではない。
しかし、測定の精度や便利さ等に応じて次のようにして実用化すると良い。
【００１６】
〔実施例２〕
前記実施例１で説明した図１（ａ）の構成で、位相角ψがちょうど４５°となるようにすれば、
ｃｏｓ４５°＝（２）^-1/2
であるため、（１）式は次の（２）式となる。
【００１７】
Ｒｘ＝Ｚ（２）^-1/2 ・・・（２）
位相角ψが４５度であることを知るには、図１（ｃ）のように、電圧ｅ、電流ｉの瞬時値が０になる時間ｔ_A，ｔ_Bにおいて、
ｔ_B／ｔ_A＝１／４
となることによっても良いし、オシログラフなどによっても良い。
【００１８】
また、ψが４５°でなく、６０°、３０°などでも同様に（１）式が簡略化されて、接地抵抗Ｒｘの測定算出が容易となる。
〔実施例３〕実施例１の（１）式そのものから算出する方法で、｜ｅ｜、｜ｉ｜、ψを知って、三角関数ｃｏｓψを演算して計算する。
計算は可搬式の計算機（電卓）や、数表を用いるとか、測定装置にこれらの演算機能を持たせることもできる。
【００２２】
なお、上記実施例で明らかなように、（１）式で代表される測定原理中に、接地Ｅと導体１２との距離の要素が入っていないから、導体１２を設ける位置は任意の場所で良く、接地Ｅの直上でも良いし、又、接地Ｅから数ｍ離れた位置でも良く、数十ｍ離れた位置でも良い。
【００２３】
従って建物内で接地抵抗を判定使用とする場合や、遠方の接地抵抗を測定しようとする場合などにおいて、何の制約もなく、極めて利便性が高いことを示している。
【００２４】
更に従来のように接地Ｅの他に補助電極２点を直線上に配列するなどの制約も全くない。
〔参考例〕
図１の実施例で、厳密には導体１２の下の地表面下に大地抵抗が存在する。その有様は、図２（ａ）のようで、電極１２Ａの下の地表面下に大地抵抗Ｒｃ₁が存在する。従って、この場合には、
ｅ＝ｅｏｓｉｎωｔ
Ｚ_ｃ＝１／ωｃ
Ｚ＝｛（Ｒｘ＋Ｒｃ₁）²＋（Ｚｃ）²｝^1/2
ｉ＝（ｅ₀／Ｚ）ｓｉｎ（ωｔ＋ψ）
ψ＝ｔａｎ^-1｛１／ωｃ（Ｒｘ＋Ｒｃ₁）｝
Ｚ＝｜ｅ｜／｜ｉ｜
Ｒｘ＋Ｒｃ₁＝Ｚｃｏｓψ＝（｜ｅ｜／｜ｉ｜）ｃｏｓψ ・・（１′）
となり、Ｒｃ₁≪Ｒｘならば、Ｒｘ≒Ｒｘ＋Ｒｃ₁で（１′）式から接地抵抗Ｒｘが求められる。しかし、大地抵抗Ｒｃ₁が無視できないときは、これが測定誤差となる。
【００２５】
このようなときの測定誤差をなくすのが参考例である。
この参考例では、図２（ｄ）のように接地Ｅの他に、地表面９と絶縁された第１の導体１２Ａと第２の導体１２Ｂとを設け、次の（ａ）（ｂ）（ｃ）のように３段階に分けて測定値を求める。
【００２６】
（ａ）．図２（ａ）のように、接地Ｅと導体１２Ａとの間に交流電圧源１３を接続して電流ｉを流す。電圧・電流位相角から（１′）式のように、
Ｒｘ＋Ｒｃ₁
が求められる。これをａとする。
【００２７】
ａ＝Ｒｘ＋Ｒｃ₁ ・・・（１Ａ）
（ｂ）．図２（ｂ）のように、接地Ｅと導体１２Ｂとの間に交流電圧源１３を接続して、同様に電圧、電流、位相角から、
ｂ＝Ｒｘ＋Ｒｃ₂ ・・・（１Ｂ）
が求められる。
【００２８】
（ｃ）．図２（ｃ）のように、導体１２Ａと１２Ｂとの間に交流電圧源１３を接続し、同様に電圧・電流・位相角とから、
ｃ＝Ｒｃ₁＋Ｒｃ₂ ・・・（１Ｃ）
が求められる。なお、この場合、（１Ｃ）式は計算式は省略するが、Ｒｃ₁＋Ｒｃ₂と１／｛（１／ｃ₁）＋（１／ｃ₂）｝の直列回路であるから求められるものである。
【００２９】
従って、（１Ａ）式、（１Ｂ）式、（１Ｃ）式から、Ｒｃ₁，Ｒｃ₂を消去してＲｘを求めることができる。即ち、

従って、
Ｒｘ＝（ａ＋ｂ−ｃ）／２・・・（２）
によって接地抵抗Ｒｘを求めることができる。
【００３０】
この参考例では、コンデンサ電極となる第１の導体と第２の導体とを必要とするが、接地Ｅと直線的に配置する必要はなく、任意の場所で良いから建物の中などにおいて、容易に判定できる。
【００３１】
ａ，ｂ，ｃを求めるのに、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の各場合において、電圧、電流と位相差を測定する必要があり、また、接地抵抗Ｒｘを求めるのに（２）式の計算を要するが、測定装置に簡単なコンピュータを内蔵させることにより自動演算できる。なお、実施例５においても、上記実施例２，４のようにして、（ａ）（ｂ）（ｃ）の各場合においてａ，ｂ，ｃを求めることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の接地抵抗測定方法は上述のように構成されているので、請求項１では、コンクリート地でも１つの補助電極を接地するだけで簡単に測定できる。
【００３３】
また、計算が簡単になり、電卓でも容易に接地抵抗の演算ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で、（ａ）は測定回路の原理図、（ｂ）はインピーダンスベクトルの図、（ｃ）は電圧と電流の波形図である。
【図２】参考例を説明する図で、（ａ）は段階（ａ）の回路図、（ｂ）は段階（ｂ）の回路図、（ｃ）は段階（ｃ）の回路図、（ｄ）は接地電極と測定用の導体の配置図である。
【図３】従来技術の電気回路図である。
【図４】他の従来技術の電気回路図である。
【符号の説明】
９地表面
１２，１２Ａ，１２Ｂ導体
１３交流電圧源
ｅ電圧
ｉ電流
ψ 位相角
Ｒｘ接地抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring a ground resistance of a pole transformer or the like of a distribution line.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 3, in order to measure the ground resistance of the ground E, in addition to the ground E, auxiliary grounds P1 and P2 are provided on a straight line, and between the ground E and the auxiliary ground P2, the power source 1 and the transformer Is connected to the primary coil of the transformer 2, the voltage of the secondary coil of the transformer 2 is divided by the variable resistor 3 and applied between the ground E and the auxiliary ground P1, and the current of the galvanometer 4 becomes zero. When the resistance Rs is adjusted as follows,
e ₂ = niRs
It is. Therefore, the grounding resistance Rx of the grounding E is
Rx = e ₂ / i = nRs
Can be obtained as Note that the turns ratio of the transformer 2 is n: 1.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-213945 discloses a ground resistance measuring method in which a pair of sheet-like electrodes having an appropriate area is provided as an auxiliary electrode. In this prior art, as shown in FIG. 4,

auxiliary electrodes

10 and 11 are connected in parallel to the ground wire 5, both auxiliary electrodes are grounded at an appropriate distance from the ground E, and the ground E is connected between the auxiliary electrode 10 and the ground E. A power source 6 and an ammeter 7 are connected to each other, and a voltmeter 8 is connected between the ground E and the auxiliary electrode 11. Both

auxiliary electrodes

10 and 11 are sheet-like electrodes having the same area. Assuming that the area of the

auxiliary electrodes

10 and 11 is S, the vacuum induction rate is ε ₀ , the thickness of the asphalt layer on the ground surface is d, and the relative permittivity of the asphalt is εs, the

auxiliary electrodes

10 and 11 are respectively on the ground surface. The capacitance C when placed is
C = S · ε ₀ · εs / d (F)
It is expressed. Further, when the oscillation frequency of the power source 6 is set to f and the impedance Z of both

auxiliary electrodes

10 and 11 is obtained,
Z = (2πfc) ⁻¹ (Ω)
It is expressed. Then, the current I to be supplied from the power source 6 is determined by the relationship between the performance of the power source 6 and the impedance Z, thereby setting the oscillation voltage V ₀ of the power source 6 and measuring the voltage applied to the auxiliary electrode 11 with the voltmeter 8. , Ground resistance Z = V / I
Measured by
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The former of the prior art (FIG. 3) has recently become more and more difficult to obtain a place for hitting auxiliary grounding P1 and P2 for measurement, and further, grounding E and P1 and P2 are almost the same. There was a problem that it was necessary to be on a straight line and it was difficult to secure the place.
[0005]
Further, the latter of the prior art (FIG. 4) not only requires a place for arranging the

auxiliary electrodes

10 and 11, but it is difficult to accurately grasp the asphalt thickness d and the relative dielectric constant εs. There is a problem that the grounding resistance calculated including the deterministic element is not accurate. In addition, two auxiliary electrodes are required, which is inconvenient for measurement in a narrow place and has poor workability.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a ground resistance measurement method that can eliminate these problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 provides a conductor insulated from the ground surface separately from the ground to be measured for ground resistance to form a capacitor between the ground surface, A constant voltage AC voltage source is applied between the ground and the conductor to cause a current to flow, and the current and the phase angle of the current with respect to the voltage are measured. Based on the voltage, the current, and the phase angle of the current with respect to the voltage A ground resistance measuring method for obtaining ground resistance,
While adjusting the frequency of the AC voltage source so that the phase angle becomes a predetermined value of 30 °, 45 ° or 60 °,
The voltage is | e |, the current is | i |, the phase angle is ψ, and the ground resistance Rx is determined from these values.
Rx = (| e | / | i |) cosψ
It is a ground resistance measurement method characterized by obtaining as follows.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to examples of the drawings.
[Example 1]
As shown in FIG. 1A, separately from the ground E, a conductor 12 insulated from the ground surface 9 is provided, and a capacitor of capacitance c is formed between the ground surface 9 and the ground to be measured. An AC voltage source 13 is connected between E and the conductor 12 to allow current to flow.
[0012]
The voltage e of the AC voltage source 13 is
e = e ₀ sin ωt
Then, the following current i flows by the impedance Zc = (1 / ωc) of the capacitor and the combined impedance Z = (Rx ² + Zc ² ) ^1/2 due to the ground resistance Rx to be measured.
[0013]
i = (e ₀ / Z) sin (ωt + ψ)
ψ = tan ⁻¹ (1 / ωcRx)
Here, the voltage e, the current i, and the phase angle ψ of the current i with respect to the voltage e can be measured.
Z = | e | / | i |
Rx = Zcosψ = (| e | / | i |) cosψ (1)
It is possible to know the ground resistance Rx obtained as follows. (See Fig. 1 (b))
[0014]
That is, even in concrete ground, for example, a plate made by covering a thin plate conductor with an insulating sheet is spread on the concrete, an AC voltage source is connected between the ground E and the plate, and the voltage e, The ground resistance Rx can be calculated from the equation (1) by measuring the current i and the phase angle ψ.
[0015]
The capacitance c of the capacitor is not particularly limited and may be arbitrary. The AC angular frequency ω and the frequency f = ω / 2π are not particularly limited.
However, it may be put into practical use as follows according to the accuracy and convenience of measurement.
[0016]
[Example 2]
In the configuration of FIG. 1A described in the first embodiment, if the phase angle ψ is exactly 45 °,
cos45 ° = (2) ^-1/2
Therefore, the equation (1) becomes the following equation (2).
[0017]
Rx = Z (2) ^-1/2 (2)
In order to know that the phase angle ψ is 45 degrees, as shown in FIG. 1C, at times t _A and t _B when the instantaneous values of the voltage e and the current i become 0,
t _B / t _A = 1/4
It may be by oscillograph or the like.
[0018]
Similarly, when ψ is not 45 °, 60 °, 30 °, etc., the expression (1) is similarly simplified, and the measurement calculation of the ground resistance Rx becomes easy.
[Embodiment 3] Using the method of calculating from the expression (1) itself of Embodiment 1, knowing | e |, | i |, ψ, and calculating the trigonometric function cos ψ.
For the calculation, a portable calculator (calculator) or a numerical table can be used, or the measurement device can have these calculation functions.
[0022]
As is clear from the above embodiment, since the element of distance between the ground E and the conductor 12 is not included in the measurement principle represented by the equation (1), the position where the conductor 12 is provided is an arbitrary place. It may be just above the grounding E, may be a few meters away from the grounding E, or may be a few tens of meters away.
[0023]
Therefore, there is no restriction in the case where the ground resistance is used for judgment in the building, or in the case where the ground resistance in a distant place is to be measured.
[0024]
Further, there is no restriction such as arranging two auxiliary electrodes on a straight line in addition to the ground E as in the prior art.
[ Reference example ]
In the embodiment of FIG. 1, there is strictly a ground resistance below the ground surface under the conductor 12. The state is as shown in FIG. 2A, and the ground resistance Rc ₁ exists under the ground surface under the electrode 12A. Therefore, in this case,
e = eosinωt
Z _c = 1 / ωc
Z = {(Rx + Rc ₁ ) ² + (Zc) ² } ^1/2
i = (e ₀ / Z) sin (ωt + ψ)
ψ = tan ⁻¹ {1 / ωc (Rx + Rc ₁ )}
Z = | e | / | i |
Rx + Rc ₁ = Z cos ψ = (| e | / | i |) cos ψ (1 ′)
If Rc ₁ << Rx, then Rx≈Rx + Rc ₁ and the ground resistance Rx can be obtained from equation (1 ′). However, when the ground resistance Rc ₁ cannot be ignored, this becomes a measurement error.
[0025]
A reference example is to eliminate measurement errors in such a case .
In this reference example , in addition to the ground E as shown in FIG. 2D, a first conductor 12A and a second conductor 12B insulated from the ground surface 9 are provided, and the following (a), (b) ( As shown in c), the measured values are obtained in three stages.
[0026]
(A). As shown in FIG. 2A, the AC voltage source 13 is connected between the ground E and the conductor 12A to pass the current i. From the voltage / current phase angle,
Rx + Rc ₁
Is required. This is a.
[0027]
a = Rx + Rc ₁ (1A)
(B). As shown in FIG. 2B, an AC voltage source 13 is connected between the ground E and the conductor 12B, and similarly, from the voltage, current, and phase angle,
b = Rx + Rc ₂ (1B)
Is required.
[0028]
(C). As shown in FIG. 2 (c), an AC voltage source 13 is connected between the

conductors

12A and 12B. Similarly, from the voltage, current, and phase angle,
c = Rc ₁ + Rc ₂ (1C)
Is required. In this case, the formula (1C) is calculated because it is a series circuit of Rc ₁ + Rc ₂ and 1 / {(1 / c ₁ ) + (1 / c ₂ )}, although the calculation formula is omitted. .
[0029]
Therefore, Rx can be obtained by eliminating Rc ₁ and Rc ₂ from the equations (1A), (1B), and (1C). That is,

Therefore,
Rx = (a + b−c) / 2 (2)
The ground resistance Rx can be obtained by
[0030]
In this reference example , the first conductor and the second conductor to be the capacitor electrodes are required, but it is not necessary to arrange them linearly with the ground E, and any place can be used. Can be determined.
[0031]
In order to obtain a, b, and c, it is necessary to measure the voltage, current, and phase difference in each of the cases of FIGS. 2A, 2B, and 2C, and to obtain the ground resistance Rx (2 ) Equation calculation is required, but automatic calculation can be performed by incorporating a simple computer in the measuring apparatus. In the fifth embodiment, as in the second and fourth embodiments, a, b, and c can be obtained in the cases (a), (b), and (c).
[0032]
【The invention's effect】
Since the ground resistance measuring method of the present invention is configured as described above, in claim 1, it can be easily measured even by grounding one auxiliary electrode even in a concrete ground.
[0033]
In addition, calculation is simplified, and the ground resistance can be calculated easily with a calculator .
[Brief description of the drawings]
1A is a principle diagram of a measurement circuit, FIG. 1B is an impedance vector diagram, and FIG. 1C is a voltage and current waveform diagram.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a reference example, in which FIG. 2A is a circuit diagram of a step (a), FIG. 2B is a circuit diagram of a step (b), FIG. 2C is a circuit diagram of a step (c); ) Is a layout diagram of a ground electrode and a conductor for measurement.
FIG. 3 is an electric circuit diagram of the prior art.
FIG. 4 is another electrical circuit diagram of the prior art.
[Explanation of symbols]

9 Ground surface

12, 12A, 12B Conductor 13 AC voltage source e Voltage i Current ψ Phase angle Rx Ground resistance

Claims

Separately from the ground where the ground resistance is to be measured, a conductor insulated from the ground surface is provided to form a capacitor between the ground surface, and a constant voltage AC voltage source is applied between the ground and the conductor. A current resistance and a ground resistance measurement method for measuring the current and a phase angle of the current with respect to the voltage, and obtaining a ground resistance based on the voltage, the current, and the phase angle of the current with respect to the voltage,
While adjusting the frequency of the AC voltage source so that the phase angle becomes a predetermined value of 30 °, 45 ° or 60 °,
The voltage is | e |, the current is | i |, the phase angle is ψ, and the ground resistance Rx is determined from these values.
Rx = (| e | / | i |) cosψ
A grounding resistance measuring method characterized by: