JP4378749B2 - 工事用絶縁監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、建設現場の通電前の電気配線を主体とした電気設備の絶縁状態を工事期間中、常時監視し、異常があった場合にはリアルタイムで警報を発信する工事用絶縁監視装置に関する。

建設現場内での屋内配線の絶縁管理、監視体制としては、工事担当者が工事現場の工程進捗に合わせてその都度絶縁抵抗計で測定値を確認している。電気設備技術基準では電路における絶縁抵抗値を対地電圧が１５０ｖ以下の場合は０．１ＭΩ以上、３００ｖ以下の場合は０．２ＭΩ以上とし、漏電、感電などの電気事故を未然に防止するために実施されている。尚、この技術基準値以下の場合は改修工事による改善が義務付けられるものである。

建設工事中の電気工事での新規布設電気設備の絶縁抵抗値は、５０ＭΩ以上が望ましいが、使用材料、環境、諸条件等により、この数値に変化がおきる。
工事担当者は技術基準値を最低ライン限界値として絶縁管理を実施するものであるが、新規の場合は、事業所ごとにより安全を求めて、技術基準値以上の絶縁数値により管理されている。

工事現場内の電気工事布設配線は、多工種による各種作業での巻き込みによる損傷事故が容易に想像され、その要因での布設電線の絶縁低下、劣化を不定期な絶縁抵抗測定試験により発見し、原因究明と改修工事による改善が実施されている。

又、電気工事の仕上げ作業にアース付きの照明器具、コンセントの取り付け作業があるが、誤って電源線とアース線を取り違える人的作業ミスも数多く発生している。
その発見方法としては、前述と同じで、作業後の絶縁抵抗測定試験の実施によるところがほとんどであり、その改修工事としては、対象回路内の各器具の接続確認を１箇所ずつ次々と実施し、原因究明及び改修工事が実施されている。

工事現場内での通電前の布設電気設備に対する絶縁管理、監視方法としての現状では、絶縁抵抗計でのマニュアル操作による測定検査の回数を多く実施する方法しかなく、その測定器としては一般的な絶縁抵抗計のほかに（特開平１０−１７０５７１）がある。

一方、工事完了後である通電後の活線に対する絶縁監視装置としては（特開平１１−０１４６８７）等、常時監視するシステムが数多く存在する。
特開平１０−１７０５７１号公報 特開平１１−０１４６８７号公報 特開平１０−３１９０７７号公報 特開平１０−２５３６８５号公報

このように工事完了通電後の活線電気設備に対する絶縁監視装置システムは多数存在するが、工事施工中の電気設備を常時絶縁監視する装置、システムがない為、繰り返し実施される不定期な絶縁抵抗測定試験により電気設備の異常の有無を発見し、異常があった場合はその都度手さぐりの原因究明と改修工事を強いられている。

そこで本発明は上述の課題を解消するべく考案されたものであり、通電前の工事現場内での布設電気設備の絶縁状態を常時監視し、異常に対してはリアルタイムでその情報を提供し、原因と改修が速やかに対応可能とする装置の提供を目的とするものである。

上述の課題を解決達成するため、本発明は、工事布設電線の電灯・コンセント回路電源側に取り付けられ、外部より取り込む装置用の基準アースが、監視・測定用アースとしての仕様が満たされているかをマイコン制御する絶縁監視システムを有し、取り込んだアースが基準アースとして可能であればその情報を測定可能ランプで表示し、警戒測定用の高電圧が測定端子に印加されるものであり、取り込んだアースが基準アースに満たされない時は、高電圧が印加されず、その情報を測定不能ランプで表示する工事用絶縁監視装置であって、測定体の絶縁低下に合わせて監視測定用高圧電源電圧も低下し、測定端子の監視測定用出力電圧は測定体が人体抵抗値に近づくに従い低下する手段を構成する。
また、前記絶縁監視システムは、対地間、線間、自動より構成され、自動は対地間、線間を設定時間々隔で繰り返し監視する絶縁監視モードを有し、さらに警戒中の絶縁警戒設定値に対して、その数値以下になったら直ちに警報を発信せず、設定時間の再測定で同じように設定値以下の場合に初めて警報を発信する情報蓄積発信型としたものである。
本発明のシステム構成としては、一般交流１００ｖ電源を使用し、装置の主要構成ブロックとしては、装置電源・電圧印加部、情報検出・制御部、接地検知部、各種情報表示・警報出力部より構成するものであり、図１は本装置の回路ブロック構成及び、フローチャートである。

装置電源・電圧印加部は直流低圧電源部、直流高圧電源部、絶縁測定用電圧印加部より構成され、直流低圧電源部は、装置内で使用する各種直流低圧電源を作り、直流高圧電源部は、絶縁監視測定用の印加直流高圧電源を作り出すものであり、絶縁測定用電圧印加部はその作り出された高圧電圧を線間・対地間の絶縁監視測定用として印加するための端子が設けられたものである。

情報検知・制御部は、測定値比較部と条件設定・マイコン制御部から構成され、測定値比較部はコンパレータを主体とした測定値の比較・検出を主とした情報検出構成であり、条件設定・マイコン制御部は、絶縁監視設定の条件と、各種検知情報をマイコンに取り込み、各種設定条件に対しての絶縁関連情報を発信するものである。
各種設定条件は、絶縁監視モード切替スイッチ（図２−６）、絶縁監視警戒設定値切替スイッチ（図２−７）、警戒情報蓄積時間設定切替スイッチ（図２−８）によるものである。
絶縁監視モード切替スイッチは、線間・対地間・自動の測定モード切替用のスイッチであり、自動とは、設定時間々隔に従い、線間・対地間の絶縁状態を交互に繰り返して監視するモードである。
絶縁監視警戒設定値切替スイッチは、各監視モードの警戒絶縁値を設定するものである。
警戒情報蓄積時間設定切替スイッチは、各監視モードによる絶縁監視状態で、設定値以下になった場合に、直ちに警戒警報情報を発信せず、この切替えスイッチによる設定時間後の再測定で同じように設定値以下の場合に警戒警報情報を発信するように、再測定するまでの時間を切替設定できるスイッチであり、警戒警報信号の作動蓄積タイムチャートとしては図６の通りである。本装置は設定時間をｔ秒とした場合、絶縁異常信号を初めにキャッチしてから、設定したｔ秒後の再計測時に同じように絶縁異常信号をキャッチした場合に警報を発信するようなタイムチャートを持った装置である。又、装置の情報発信の基礎でもある印加高圧電圧の漏れ電流値の測定用として押しボタン（図２−３）も備え、随時漏れ電流計（図２−９）で測定可能としたものである。

接地検知部は、絶縁監視装置の作動条件となる外部より取り込んだ基準アースの良否を判断し、その情報を制御部に発信するものである。

各種情報表示・警報出力部は、条件設定・マイコン制御部の情報を出力表示するものであり、電源表示灯（図２−１２）、測定可能表示灯（図２−１０）、測定不能表示灯（図２−１１）、監視作動表示灯（図２−１３）、異常警報表示灯（図２−１４）、警報ブザー（図２−１７）、漏れ電流計（図２−９）、警報出力接点（図２−１５）、警報出力電源（図２−１６）より構成するものである。

これらの構成からなる絶縁監視装置を工事布設電線の電灯・コンセント回路電源側に取り付け、監視スイッチを入りにすることで、常時、各種設定に基づいた絶縁監視情報を逐次提供するものである。又、アースを含む３線式の照明・コンセントのアース線と電源線の取り付け作業ミスも、アース線を装置のアース端子に接続することにより、こちらについても常時監視状態となり、その絶縁情報をリアルタイムで提供するものである。

本発明は上記の如く構成したことにより、当初の目的を達する。

即ち、電気工事担当者は本装置を使用することで、工事現場内での多工種の各種作業による布設電線への釘の打ち込み、ネジの打ち込み、建設資材による挟み込み等の予期しない電線損傷事故が発生した場合、その損傷事故が要因として引き起こす絶縁低下、劣化をリアルタイムでその絶縁情報を得られることにより、その原因究明が容易となり、その改修工事も従来に比較し、飛躍的な時間短縮を可能とさせるものである。
また、工事布設電線の電灯・コンセント回路電源側に取り付けられ、工事中の絶縁状態を常時監視するシステムであるため、監視測定用に使用する高圧電源と不意に接触した時の電気ショック等による人体に対する安全対策が行われている。

電気工事のアースを含む３線式の照明器具・コンセントの取り付け作業で、電源線とアース線を取り違えた作業ミスをした場合、現状としては、これらの作業完了後の絶縁抵抗測定試験で発見するものであるが、従来の原因究明方法としては、対象回路の取り付け器具を１箇所ずつ次々と見直しする方法及び改修をしている。本発明装置を使用することにより、その作業ミスが起きた時点でのリアルタイムな警報情報が発信され、原因究明、改修工事に要する時間がほとんど必要とされなくなる。

電気工事における布設電気設備の絶縁抵抗値は、電気保安技術基準で決められており、安全上、絶対的位置づけにあるため、電気工事の担当者は工事完了までに、絶縁抵抗測定を何度も作業進捗に合わせて、不定期的に繰り返し実施している。
本装置を使用することにより、監視絶縁状態が設定値以下になった時、リアルタイムでその絶縁情報を得ることが出来るので、従来のような不定期的な繰り返しの絶縁抵抗測定を必要とせず、工事完了後の絶縁抵抗値の測定だけで済むものである。

又、本発明装置は、監視設定値に対しての絶縁不良情報をリアルタイムで発信するため、工事担当者が絶縁不良に対しての原因及び復旧改修作業を素早い対応を可能にしたことで、いつ、どこで絶縁不良が発生するかと悩まされていた工事完了までの絶縁不良に対する不安から、逃れることができ、従来のような絶縁不良に対する精神的負担を軽減させてくれる装置である。

本発明品は、建設工事現場の布設電気設備の絶縁監視装置として考案されたものであり、設定後の監視測定で異常を検知した場合には警報を発信するシステムである。又、警報信号の出力接点を無線式の送信器に接続することで、その信号情報をキャッチする受信器を電気工事責任者が携行することにより、工事現場内の絶縁状況を他の仕事をしながら常時監視できるといった複合的作業を可能とさせる装置である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の工事用絶縁監視装置のシステム構成としては、一般交流１００ｖ電源を使用し、装置電源・電圧印加部、情報検出・制御部、接地検知部、各種情報表示・警報出力部より構成され、その回路ブロック構成及びフローチャートは、図１の通りある。

直流低圧電源部は、一般交流１００ｖ電源から本装置で使用する各電圧電源を作り出すものであり、ここで作り出された電源は、各必要構成部に供給するものである。

直流高圧電源部は、絶縁監視用の印加直流高圧電源を直流低圧電源部からの供給電源で作り出し、絶縁監視用の電圧印加部に供給するものである。

絶縁測定用電圧印加部は、測定体の線間、対地間に印加する絶縁監視用の直流高圧電源を、印加するために２つの測定端子（図２−４）が設けられものであり、この端子が線間測定の場合、２端子は高圧側と接地側となる。又、対地間測定の場合の２端子は、両方高圧になるような測定モード切替スイッチの付いた装置である。
尚、工事中の絶縁状態を常時監視するシステムであるため、監視測定用に使用する高圧電源と不意に接触した時の電気ショック等による人体に対する安全対策が必要不可欠であるため、本装置は測定体の１つを人体として捕らえ、測定体の絶縁低下に合わせて、監視測定用高圧電源電圧も低下する回路を取り入れたもので、回路図としては、図３の通りである。
例えば、直流高圧電源部で２５０ｖを作り出し、この電圧を使用し、図３の回路で絶縁監視警戒測定をした場合、人体の抵抗を仮に１０〜１００ｋΩと想定した時、人体にかかる電圧は、３ｖ〜２１ｖ程度である。それは、この回路の電流計、線路抵抗を無視した場合、Ｒ１、Ｒ２により電圧が分圧され、測定用出力電圧はこの時点で１２５ｖとなり、さらに測定体の抵抗数値変化により、その出力端子電圧、電流も変化するものである。この変化をまとめたものが図７である。
即ち、測定端子の監視測定用出力電圧は測定体が人体抵抗値に近づくに従い低下するものであり、電流についてもＲ１で制限するものである。

測定値比較検知部は、本装置の監視測定用出力電圧を常時監視するものであり、測定体とＲ２（図３）の合成抵抗により発生する電圧変化を絶縁値に置き換えた計測及び処理により絶縁監視設定との比較を行い、その検出情報をマイコン制御部に送信するものであり、コンパレータを主とした回路構成である。

接地検知部は本装置に必要な外部より取り込んだアースが、本装置の基準アースとしての良否を判定し、その情報をマイコン制御部に情報を発信する重要な回路である。
原理としては、図４の通りであり、交流１００ｖを整流し、基準アースとして取り込んだアースとで回路を組み、フォトカプラでその情報をマイコン制御部に送信するものである。尚、安全面を考慮し、測定対のひとつが人体であると考え、交流電源の回りこみ対策として、整流回路前のコンデンサ、光電流による情報信号処理をするフォトカプラ使用による二重の絶縁対策を施している。
尚、アースの取り込みは、アース端子への接続の他にアース付きコンセントによっても可能とした装置である。

条件設定・マイコン制御部は、常時絶縁状態を監視するため、現場環境及び測定条件に合わせた絶縁監視モード切替スイッチ（図２−６）、警戒設定値切替スイッチ（図２−７）、蓄積時間設定切替スイッチ（図２−８）の設定条件下の元、電源、監視各スイッチを入りにして、設定内での絶縁監視測定をスタートさせるための部門である。
スタートに当っては、外部より取り込んだアースが、接地検知部からの基準アースとしての良否情報をマイコンで処理し、取り込んだアースが基準アースとして可能であればその情報を測定可能ランプ（図２−１０）で表示し、警戒測定用の高電圧が測定端子に印加されるものであり、その反対に、取り込んだアースが基準アースに満たされない時は、高電圧が印加されず、その情報を測定不能ランプ（図２−１１）で表示し、監視測定準備に対しての警告を発するものである。
又、本装置が警戒監視中に何らかの原因により基準アースが欠落、又は仕様を満たさないといった事故が発生した場合、本装置は直ちに警戒監視状態を停止し、その事故情報を外部に発信するため、絶縁監視で作動する警報システムを利用し情報を発信するものである。
更にここでは測定値比較検知部からの各種情報もマイコンに取り込み、その情報に基づいた情報発信処理を行うものであり、これらの各信号による絶縁監視装置の作動フローチャートとしては図５の通りである。

各種情報表示・警報出力部は、条件設定・マイコン制御部からの信号を情報として表示、出力するものであり、各表示ランプ（図２−１０，１１，１２，１３，１４）、ブザー（図２−１７）、外部出力接点（図２−１５）、外部出力電源（図２−１６）から構成され、作動フローチャートは図５の通りである。又、測定体の絶縁監視測定検出信号の源となる漏れ電流を表示する電流計（図２−９）も備え、測定体の絶縁状況を随時確認できる装置である。

本発明の実施例としては、建設現場の分電盤設置部である各布設電気設備回路の大元となる電源線を本発明装置の測定端子にクリップ等で接続して取り付け、通電前の工事期間内における、敷設電気設備の絶縁を監視する装置である。
絶縁監視装置の使用手順及び絶縁異常作動フローチャートは図５の通りであり、装置の監視状況下での多業種の各種作業による布設電線への釘の打ち込み、ネジの打ち込み、資材による挟み込み等の損傷事故による、布設電気設備の絶縁低下、劣化が発生した時、リアルタイムでその情報を警報発信する装置である。

アースを必要とする照明器具、コンセントの取り付け作業では、本装置のアース取り付け端子に器具からのアース線を取り込むことにより、対地間モードの設定で絶縁異常情報をリアルタイムで警報発信させることができ、電源線とアース線を取り違えた作業ミスに対して、その状況を把握することが可能となり、作業ミスが発生した場合、最小限の手直しで食い止めることができる。
尚、アースの取り込みは、アース端子への接続の他にアース付きコンセントによっても可能とした装置である。

本発明品の工事用絶縁監視装置システムブロック構成図。 本発明品の外観図。 本発明品の直流高圧出力電源回路図。 本発明品の接地検知回路図。 本発明品の使用手順及び絶縁異常作動フローチャート図。 本発明品の警報信号蓄積タイムチャート図。 本発明品の測定体絶縁抵抗値と出力端子電圧、漏れ電流値の関係表。

１ 電源スイッチ
２ 監視開始スイッチ
３ 漏れ電流マニュアル測定用押しボタン
４ 測定端子
５ アース端子
６ 絶縁監視モード切替スイッチ
７ 測定値切替スイッチ
８ 蓄積時間設定切替スイッチ
９ 漏れ電流計
１０ 測定可能ランプ
１１ 測定不能ランプ
１２ 電源ランプ
１３ 監視作動ランプ
１４ 絶縁異常ランプ
１５ 絶縁異常出力接点
１６ 絶縁異常出力電源
１７ 異常発信ブザー
１８ 回路保護ヒューズ
１９ 装置電源取り込みコンセント

Claims (2)

1. 工事布設電線の電灯・コンセント回路電源側に取り付けられ、外部より取り込む装置用の基準アースが、監視・測定用アースとしての仕様が満たされているかをマイコン制御する絶縁監視システムを有し、取り込んだアースが基準アースとして可能であればその情報を測定可能ランプで表示し、警戒測定用の高電圧が測定端子に印加されるものであり、取り込んだアースが基準アースに満たされない時は、高電圧が印加されず、その情報を測定不能ランプで表示する工事用絶縁監視装置であって、測定体の絶縁低下に合わせて監視測定用高圧電源電圧も低下し、測定端子の監視測定用出力電圧は測定体が人体抵抗値に近づくに従い低下する手段を構成し、前記絶縁監視システムは、対地間、線間、自動より構成され、自動は対地間、線間を設定時間々隔で繰り返し監視する絶縁監視モードを有することを特徴とする工事用絶縁監視装置。
2. 前記絶縁監視システムは、警戒中の絶縁警戒設定値に対して、その数値以下になったら直ちに警報を発信せず、設定時間の再測定で同じように設定値以下の場合に初めて警報を発信する情報蓄積発信型とする請求項１記載の工事用絶縁監視装置。

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