JP4778922B2 - Ground resistance measuring method and ground resistance measuring apparatus - Google Patents
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本発明は、補助電極を使用することなく大地に埋設した接地電極の接地抵抗を測定する接地抵抗測定方法および接地抵抗測定装置に関する。 The present invention relates to a ground resistance measuring method and a ground resistance measuring apparatus for measuring the ground resistance of a ground electrode embedded in the ground without using an auxiliary electrode.
従来、大地に埋設した接地電極の接地抵抗を測定する方法として、3電極法が用いられてきた。この方法は測定精度が優れている一方で測定の際には補助電極を大地に打ち込む必要があり手間がかかるという問題があった。 Conventionally, a three-electrode method has been used as a method for measuring the ground resistance of a ground electrode embedded in the ground. While this method has excellent measurement accuracy, there is a problem in that it is necessary to drive the auxiliary electrode into the ground during measurement.
これに対し、近年では補助電極を使用することなく容易に接地抵抗を測定できる接地抵抗測定方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。この方法に使用する測定装置は、図17のブロック図に示すように、大地に配置された接地電極と、大地に配置されたリターン線と、コイル及び発振器を装置300内部に備える。測定の際には、図18に示すように、リターン線と大地との間のインピーダンスを静電容量C(未知数)のみと仮定し、接地抵抗Rgと、内部抵抗Riと、装置内部のコイルLと、静電容量Cとで構成されるRLC直列共振回路において共振点でのインピーダンスを求める。
On the other hand, in recent years, a ground resistance measurement method that can easily measure the ground resistance without using an auxiliary electrode has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As shown in the block diagram of FIG. 17, the measuring device used in this method includes a ground electrode disposed on the ground, a return line disposed on the ground, a coil, and an oscillator inside the
具体的には、図19のフローチャートに示すように、発振器の周波数fを変化させつつ直列共振回路のインピーダンスを測定する(S31)。インピーダンスの最小値をループ抵抗として測定する(S32)。内部抵抗Riは既知であるので接地抵抗Rgが求まる(S32)。この方法は接地抵抗が100Ω〜500Ωの範囲では測定精度が良好なことから最近では実用化されている。
しかしながら、従来の単電極接地抵抗測定方法により、更に低い接地抵抗を測定する場合にはリターン線と大地との間の静電容量Cだけでなく大地帰路インピーダンスの影響が無視できなくなる。図20のグラフは、従来の単電極接地抵抗測定方法による接地抵抗の測定精度を示すグラフである。図中の丸は単電極接地電極測定方法による測定値を示し、図中の菱形は測定誤差を示している。測定誤差は図中の直線で示した3電極法による測定値を真値としたときの真値からの誤差である。 However, in the case of measuring a lower ground resistance by the conventional single electrode ground resistance measuring method, not only the capacitance C between the return line and the ground but also the influence of the ground return impedance cannot be ignored. The graph of FIG. 20 is a graph showing the measurement accuracy of the ground resistance by the conventional single electrode ground resistance measurement method. Circles in the figure indicate measurement values obtained by the single electrode ground electrode measurement method, and diamonds in the figure indicate measurement errors. The measurement error is an error from the true value when the measured value by the three-electrode method indicated by the straight line in the figure is regarded as the true value.
図中の点線矢印で示すように、従来の単電極接地抵抗測定方法では測定対象の接地抵抗が100Ω以下に小さくなると、リターン線と大地との間の静電容量Cだけでなく大地帰路インピーダンスの影響を無視できなくなるため、3電極法と比べて誤差が拡大し測定精度が劣化するという問題があった。 As shown by the dotted line arrow in the figure, when the ground resistance of the measurement object is reduced to 100Ω or less in the conventional single electrode ground resistance measurement method, not only the capacitance C between the return line and the ground but also the ground return impedance. Since the influence cannot be ignored, there is a problem that the measurement accuracy is deteriorated because the error is enlarged as compared with the three-electrode method.
本発明は、上記問題点に鑑み、大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減し、低い接地抵抗の測定精度を向上させることを課題とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to reduce measurement errors caused by ground return impedance and improve measurement accuracy of a low ground resistance.
第1の本発明に係る接地抵抗測定方法は、一端が大地に埋設された接地電極と発振器と大地に配置された第1の金属部材との間で形成される第1の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、前記第1の金属部材と前記発振器と前記可変インダクタンス素子と前記第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、が切り替え手段により切り替え可能な接地抵抗測定装置を使用して接地抵抗を測定する接地抵抗測定方法であって、前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定する第1のステップと、前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定する第2のステップと、前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定する第3のステップと、前記第1及び第2のループ抵抗を加算した値から第3のループ抵抗を減算して2で割り接地抵抗を計算する第4のステップと、を有することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a ground resistance measuring method comprising: a first closed-loop circuit formed between a ground electrode having one end embedded in the ground; an oscillator; and a first metal member disposed on the ground; A second closed loop circuit formed between a ground electrode, the oscillator, the variable inductance element, and a second metal member disposed on the ground; the first metal member; the oscillator; the variable inductance element; A ground resistance measuring method for measuring a ground resistance using a ground resistance measuring device switchable by a switching means with a third closed loop circuit formed with a second metal member, wherein the switching means To switch to the first closed-loop circuit, change the frequency of the oscillator to resonate the first closed-loop circuit, and use an impedance meter to change the first closed-loop circuit between the first metal member and the ground. A first step of measuring a first loop resistance including a ground return impedance of the first and a second closed loop circuit is switched by the switching means, and the frequency of the oscillator is resonated when the first closed loop circuit resonates. While maintaining the frequency, the inductance of the variable inductance element is changed to resonate the second loop circuit, and the impedance measuring instrument includes a second ground return impedance between the second metal member and the ground. A second step of measuring a second loop resistance; and the switching means switches to the third closed loop circuit to maintain the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates and the variable. The inductance of the inductance element is changed to the inductance when the second closed loop circuit resonates. A third step of measuring a third loop resistance including the first ground return impedance and the second ground return impedance by means of an impedance measuring instrument, and the first and second loop resistances. And a fourth step of calculating a ground resistance by subtracting the third loop resistance from the added value and dividing by 2 .
本発明にあっては、一端が大地に埋設される接地電極と、可変インダクタンス回路と、大地に配置される第1の金属部材及び第2の金属部材とを備える接地抵抗測定装置を使用して3つの異なる経路の閉ループ回路に切り替えつつループ抵抗を測定する。第1の閉ループ回路では周波数を変えて共振させて第1のループ抵抗を測定し、第2の閉ループ回路では同一の周波数を維持しつつインダクタンスを変えて共振させて第2のループ抵抗を測定し、第3の閉ループ回路では同一の周波数およびインダクタンスを維持しつつ第3のループ抵抗を測定する。それぞれの閉ループ回路の共振点において実数成分のみで測定された第1乃至第3のループ抵抗から導出された接地抵抗を計算することで、周波数などの測定環境に依存する大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減することができる。 In the present invention, a ground resistance measuring device including a ground electrode, one end of which is embedded in the ground, a variable inductance circuit, and a first metal member and a second metal member disposed on the ground is used. The loop resistance is measured while switching to a closed loop circuit of three different paths. In the first closed-loop circuit, the first loop resistance is measured by resonating at a different frequency, and in the second closed-loop circuit, the second loop resistance is measured by resonating by changing the inductance while maintaining the same frequency. In the third closed loop circuit, the third loop resistance is measured while maintaining the same frequency and inductance. Measurement due to ground return impedance depending on the measurement environment such as frequency by calculating the ground resistance derived from the first to third loop resistances measured only by the real component at the resonance point of each closed loop circuit The error can be reduced.
第2の本発明に係る接地抵抗測定方法は、一端が大地に埋設された接地電極と発振器と大地に配置された第1の金属部材との間で形成される第1の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と可変抵抗と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と前記第1の金属部材及び前記可変インダクタンス素子と前記可変抵抗と第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、が切り替え手段により切り替え可能な接地抵抗測定装置を使用して接地抵抗を測定する接地抵抗測定方法であって、前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定する第1のステップと、前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定しつつ前記可変抵抗の抵抗を変えて当該第2のループ抵抗が前記第1のループ抵抗と等しくなるように調整する第2のステップと、前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ前記可変抵抗の抵抗を前記第1及び第2のループ抵抗が等しくなったときの値に維持し、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定する第3のステップと、前記第3のループ抵抗を2倍した値から前記第1又は第2のループ抵抗の値を減算して接地抵抗を計算する第4のステップと、を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a ground resistance measuring method, comprising: a first closed loop circuit formed between a ground electrode having one end embedded in the ground; an oscillator; and a first metal member disposed on the ground; A second closed loop circuit formed between a ground electrode, the oscillator, a variable inductance element, a variable resistor, and a second metal member disposed on the ground; the ground electrode, the oscillator, and the first metal member; And a third closed loop circuit formed between the variable inductance element, the variable resistor, and the second metal member, and measuring a ground resistance using a ground resistance measuring device that can be switched by a switching unit. A method for measuring resistance, wherein the switching means switches to the first closed loop circuit, changes the frequency of the oscillator to resonate the first closed loop circuit, and uses an impedance measuring instrument. A first step of measuring a first loop resistance including a first ground return impedance between the first metal member and the ground, and switching to the second closed loop circuit by the switching means; The second loop circuit is resonated by changing the inductance of the variable inductance element while maintaining the frequency of the second closed loop circuit at the frequency when the first closed loop circuit resonates. Adjusting the second loop resistance to be equal to the first loop resistance by changing the resistance of the variable resistance while measuring the second loop resistance including the second ground return impedance with the ground. Switching to the third closed-loop circuit by the switching means, and the first closed-loop circuit shares the frequency of the oscillator. The first and second loop resistances are equalized while maintaining the frequency at the same time and maintaining the inductance of the variable inductance element at the inductance when the second closed loop circuit resonates. maintaining the value of time, a third step of measuring a third loop resistance including the first earth return impedance and the second earth return impedance by the impedance measuring device, said third loop resistance And a fourth step of calculating the ground resistance by subtracting the value of the first or second loop resistance from the doubled value .
本発明にあっては、可変抵抗により、第2の閉ループ回路において測定される第2のループ抵抗を第1のループ抵抗と等しくなるように調整すると共に、第3の閉ループ回路を接地抵抗に対して第1の大地帰路インピーダンスを含んだループ抵抗と第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗とが並列に接続された並列回路として扱うことができるので接地抵抗の計算が容易になる。また、第3の閉ループ回路は接地電極を経由したループ回路であるので、3つの閉ループ回路全てが接地電極を経由したループ回路となりそれぞれで測定されるループ抵抗が大地帰路インピーダンスに影響されにくくすることができる。 In the present invention, the variable resistance adjusts the second loop resistance measured in the second closed loop circuit to be equal to the first loop resistance, and the third closed loop circuit is adjusted with respect to the ground resistance. The loop resistance including the first ground return impedance and the second loop resistance including the second ground return impedance can be handled as a parallel circuit connected in parallel, so that the ground resistance can be easily calculated. . In addition, since the third closed loop circuit is a loop circuit that passes through the ground electrode, all three closed loop circuits become loop circuits that pass through the ground electrode, and the loop resistance measured in each circuit is less affected by the ground return impedance. Can do.
第3の本発明に係る接地抵抗測定装置は、一端が大地に埋設された接地電極と発振器と大地に配置された第1の金属部材との間で形成される第1の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、前記第1の金属部材と前記発振器と前記可変インダクタンス素子と前記第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、前記第1の閉ループ回路、前記第2の閉ループ回路、及び前記第3の閉ループ回路を切り替え可能な切り替え手段と、を備え、前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定し、前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定し、前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定し、前記第1及び第2のループ抵抗を加算した値から第3のループ抵抗を減算して2で割ることにより接地抵抗を計算可能にしたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a ground resistance measuring apparatus, comprising: a first closed loop circuit formed between a ground electrode having one end embedded in the ground; an oscillator; and a first metal member disposed on the ground; A second closed loop circuit formed between a ground electrode, the oscillator, the variable inductance element, and a second metal member disposed on the ground; the first metal member; the oscillator; the variable inductance element; A third closed loop circuit formed between the second metal member and the first closed loop circuit, the second closed loop circuit, and a switching unit capable of switching the third closed loop circuit. The switching means switches to the first closed-loop circuit, changes the frequency of the oscillator to resonate the first closed-loop circuit, and the impedance meter measures the first metal member and the ground. A first loop resistance including a first ground return impedance between the first closed loop circuit and the switching means to switch to the second closed loop circuit, and the frequency of the oscillator when the first closed loop circuit resonates. While maintaining the frequency, the inductance of the variable inductance element is changed to resonate the second loop circuit, and the impedance measuring instrument includes a second ground return impedance between the second metal member and the ground. The second loop resistance is measured, the switching means switches to the third closed loop circuit, the frequency of the oscillator is maintained at the frequency when the first closed loop circuit resonates, and the inductance of the variable inductance element is increased. While maintaining the inductance when the second closed loop circuit resonates, the impedance A third loop resistance including the first ground return impedance and the second ground return impedance is measured by a setting device, and the third loop resistance is calculated from a value obtained by adding the first and second loop resistances. The ground resistance can be calculated by subtracting and dividing by 2 .
第4の本発明に係る接地抵抗測定装置は、一端が大地に埋設された接地電極と発振器と大地に配置された第1の金属部材との間で形成される第1の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と可変抵抗と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、前記接地電極と前記発振器と前記第1の金属部材及び前記可変インダクタンス素子と前記可変抵抗と第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、前記第1の閉ループ回路、前記第2の閉ループ回路、及び前記第3の閉ループ回路を切り替え可能な切り替え手段と、を備え、前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定し、前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定しつつ前記可変抵抗の抵抗を変えて当該第2のループ抵抗が前記第1のループ抵抗と等しくなるように調整し、前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ前記可変抵抗の抵抗を前記第1及び第2のループ抵抗が等しくなったときの値に維持し、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定し、前記第3のループ抵抗を2倍した値から前記第1又は第2のループ抵抗の値を減算することにより接地抵抗を計算可能にしたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a ground resistance measuring apparatus comprising: a first closed loop circuit formed between a ground electrode having one end embedded in the ground; an oscillator; and a first metal member disposed on the ground; A second closed loop circuit formed between a ground electrode, the oscillator, a variable inductance element, a variable resistor, and a second metal member disposed on the ground; the ground electrode, the oscillator, and the first metal member; And a third closed loop circuit formed between the variable inductance element, the variable resistor, and the second metal member, the first closed loop circuit, the second closed loop circuit, and the third closed loop circuit. Switching means capable of switching, and switching to the first closed loop circuit by the switching means, changing the frequency of the oscillator to resonate the first closed loop circuit, and impedance Measuring a first loop resistance including a first ground return impedance between the first metal member and the ground by a setting device, and switching to the second closed loop circuit by the switching means; Is maintained at the frequency at which the first closed loop circuit resonates, and the second loop circuit is resonated by changing the inductance of the variable inductance element, and the second metal member and the ground are Adjusting the second loop resistance to be equal to the first loop resistance by changing the resistance of the variable resistance while measuring the second loop resistance including the second ground return impedance between Switching to the third closed loop circuit by the switching means, and maintaining the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates. And maintaining the resistance of the variable resistance at the value when the first and second loop resistances are equal while maintaining the inductance of the variable inductance element at the inductance when the second closed loop circuit resonates, A third loop resistance including the first ground return impedance and the second ground return impedance is measured by an impedance measuring instrument, and the first or second value is calculated from a value obtained by doubling the third loop resistance. The ground resistance can be calculated by subtracting the value of the loop resistance.
本発明によれば、大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減し、低い接地抵抗の測定精度を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce a measurement error caused by the ground return impedance and improve the measurement accuracy of a low ground resistance.
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る接地抵抗測定装置の概略的な構成を示すブロック図である。同図に示すように、接地抵抗測定装置100は、接地電極1と、インピーダンス測定器2と、第1リターン線3と、第2リターン線4と、固定インダクタ5と、可変インダクタ6と、スイッチ7とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a ground resistance measuring apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the ground
接地電極1は、接地抵抗測定時には大地に埋設された状態で配置される。リード線10を介してスイッチ7の端子7cに接続される。
The
インピーダンス測定器2は、内部に発振器を備えており、周波数を変えながら一対の測定端子間のインピーダンスを測定可能である。ここで一方の測定端子はスイッチ7の端子7aに接続され、他方の測定端子は端子7bに接続される。
The impedance measuring
第1リターン線3は、第1の金属部材として例えば導電性の金属線が絶縁体で被覆された測定線である。接地抵抗測定時には大地に配置される。
The
第2リターン線4は、第2の金属部材としてここでも例えば導電性の金属線が絶縁体で被覆された測定線である。接地抵抗測定時には大地に配置される。ここでは第1リターン線3及び第2リターン線4には例えば同一の長さ、形状、材質の部材を使用する。
The second return line 4 is also a measurement line in which, for example, a conductive metal line is covered with an insulator as the second metal member. It is placed on the ground when measuring ground resistance. Here, for example, members having the same length, shape, and material are used for the
固定インダクタ5は、インダクタンス素子として、例えばインダクタンスL1が固定値のコイルを有する。固定インダクタ5の一端はスイッチ7の端子7eに接続され、他端は第1リターン線3に接続される。
The fixed
可変インダクタ6は、可変インダクタンス素子として、インダクタンスL2の値を変えることができるコイルを有する。可変インダクタ6の一端はスイッチ7の端子7dに接続され、他端は第2リターン線4に接続される。
The
スイッチ7は、インピーダンス測定器2の一方の測定端子に接続された端子7aと、インピーダンス測定器2の他方の測定端子に接続された端子7bと、リード線10を介して接地電極1に接続された端子7cと、固定インダクタ5の一端に接続された端子7eと、可変インダクタ6の一端に接続された端子7dとを有する。接地抵抗測定時には、切り替え手段として、第1閉ループ回路、第2閉ループ回路、及び第3閉ループ回路とを切り替え可能な構成である。ここでは測定者により手動で切り替え可能な構成とする。
The
第1閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7c、端子7bと7eに接続を切り替えて、一端が大地に埋設された接地電極1と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、固定インダクタ5と、大地に配置された第1リターン線3との間で形成される。図2の等価回路に示すように、第1閉ループ回路は、大地に配置された接地電極1の接地抵抗Rgと、固定インダクタ5のインダクタンスL1と、第1リターン線3と大地との間の静電容量C1とで構成されるRLC直列共振回路である。
The first closed loop circuit is connected to the
第2閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7c、端子7bと7dに接続を切り替えて、一端が大地に埋設された接地電極1と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、可変インダクタ6と、大地に配置された第2リターン線4との間で形成される。図3の等価回路に示すように、第2閉ループ回路は、大地に配置された接地電極1の接地抵抗Rgと、可変インダクタ6のインダクタンスL2と、第2リターン線4と大地との間の静電容量C2とで構成されるRLC直列共振回路である。
The second closed loop circuit is connected to the
第3閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7d、端子7bと7eに接続を切り替えて、大地に配置された第1リターン線3と、固定インダクタ5と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、可変インダクタ6と、大地に配置された第2リターン線4との間で形成される。図4の等価回路に示すように、第3閉ループ回路は、第1リターン線3と大地との間の静電容量C1と、固定インダクタ5のインダクタンスL1と、可変インダクタ6のインダクタンスL2と、第2リターン線4と大地との間の静電容量C2とで構成されるRLC直列共振回路である。
The third closed loop circuit switches the connection to the
次に、接地抵抗測定装置100を使用した接地抵抗測定方法について、図5のフローチャートも参照しながら具体的に説明する。
Next, a ground resistance measuring method using the ground
測定に先立って、測定者は、接地電極1を大地に埋設された状態で配置し、第1リターン線3及び第2リターン線4を地面に配置する。このとき第1リターン線3と第2リターン線4は、互いに影響し合うのを避けるために十分な距離を保った状態で地面に配置するのが望ましい。ここでは第1リターン線3と第2リターン線4は、例えば両者の角度が90度程度に十分な距離を保った状態で大地に配置する。
Prior to the measurement, the measurer places the
以下、測定者は、スイッチ7により、第1閉ループ回路、第2閉ループ回路及び第3閉ループ回路とを順次切り替えつつ接地抵抗の測定を行う。
Thereafter, the measurer measures the ground resistance while sequentially switching the first closed loop circuit, the second closed loop circuit, and the third closed loop circuit with the
第1のステップとして、最初に、スイッチ7により図2の第1閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数fを変えて第1閉ループ回路を共振させる。そして、インピーダンス測定器2により第1リターン線3と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗RL1を測定する(S11)。具体的には、インピーダンス測定器2により測定されるインピーダンスが最小となる周波数を共振周波数ω0(=2πf1)として、そのときのインピーダンスをループ抵抗RL1として測定する。
As a first step, first, the
リターン線と大地との間のインピーダンスZe(ω)は、実数成分をRe(Ze(ω))、虚数成分をIm(Ze(ω))としたとき、周波数ωの関数として次式(1)のように表すことができる。 The impedance Ze (ω) between the return line and the ground is expressed by the following equation (1) as a function of the frequency ω when the real component is Re (Ze (ω)) and the imaginary component is Im (Ze (ω)). It can be expressed as
Ze(ω) = Re(Ze(ω)) + Im(Ze(ω)) ・・・(1)
ここで第1リターン線3と大地との間のインピーダンスをZe1(ω)としたとき、共振点において測定される第1のループ抵抗RL1は、インピーダンスZe1(ω)の虚数成分がゼロとなる第1の大地帰路インピーダンスRε1を含んだ次式(2)で表すことができる。
Ze (ω) = Re (Ze (ω)) + Im (Ze (ω)) (1)
Here, when the impedance between the
RL1 = Rg + Re(Ze1(ω0))
= Rg + Rε1 ・・・(2)
第2のステップとして、最初に、スイッチ7により図3の第2閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数f1を第1閉ループ回路が共振したときの周波数ω0(=2πf1)に維持しつつ、可変インダクタ6のインダクタンスL2を変えて第2ループ回路を共振させる。そして、共振点においてインピーダンス測定器2により第2リターン線4と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗RL2を測定する(S12)。具体的には、インピーダンス測定器2により測定されるインピーダンスが最小となるようにインダクタンスL2を調整し、そのときのインピーダンスをループ抵抗RL2として測定する。
R L1 = Rg + Re (Ze1 (ω 0 ))
= Rg + R ε1 (2)
As a second step, first, the
ここで第2リターン線4と大地との間のインピーダンスをZe2(ω)としたとき、共振点において測定される第2のループ抵抗RL2は、インピーダンスZe2(ω)の虚数成分がゼロとなる第2の大地帰路インピーダンスRε2を含んだ次式(3)で表すことができる。 When herein as the impedance between the second return line 4 and the ground Ze2 (omega), the second loop resistance R L2 measured in resonance point, the imaginary component of the impedance Ze2 (omega) is zero It can be expressed by the following equation (3) including the second ground return impedance Rε2 .
RL2 = Rg + Re(Ze2(ω0))
= Rg + Rε2 ・・・(3)
このように、周波数ω0(=2πf1)を同一に維持しつつインダクタンスL2を調整してインピーダンスZe2(ω)の虚数成分をゼロにしている。これにより第1リターン線3を使用した第1のステップとは測定環境が異なった第2のステップにおいても第2のループ抵抗RL2を共振点で測定することができる。
R L2 = Rg + Re (Ze2 (ω 0 ))
= Rg + R ε2 (3)
As described above, the inductance L2 is adjusted while the frequency ω 0 (= 2πf1) is kept the same, so that the imaginary component of the impedance Ze2 (ω) is made zero. Accordingly, the second loop resistance RL2 can be measured at the resonance point even in the second step in which the measurement environment is different from the first step using the
第3のステップとして、最初に、スイッチ7により図4の第3閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数を図2の第1閉ループ回路が共振したときの周波数ω0(=2πf1)に維持すると共に可変インダクタ6のインダクタンスL2を図3の第2閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、インピーダンス測定器2により第1の大地帰路インピーダンス及び第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗RL3を測定する(S13)。
As a third step, first, the
ここで測定される第3のループ抵抗RL3は、インピーダンスZe1(ω)及びZe2(ω)の虚数成分がゼロとなる第1の大地帰路インピーダンスRε1及び第2の大地帰路インピーダンスRε2を含んだ次式(4)で表すことができる。 The third loop resistance R L3 measured here includes the first ground return impedance R ε1 and the second ground return impedance R ε2 at which the imaginary components of the impedances Ze1 (ω) and Ze2 (ω) are zero. It can be expressed by the following formula (4).
RL3 = Re(Ze1(ω0)) + Re(Ze2(ω0))
= Rε1 + Rε2 ・・・(4)
このように3つの異なる閉ループ回路のそれぞれにおいて、同一周波数で共振させて実数成分のみでループ抵抗を測定することができる。
R L3 = Re (Ze1 (ω 0 )) + Re (Ze2 (ω 0 ))
= R ε1 + R ε2 (4)
Thus, in each of three different closed loop circuits, it is possible to measure the loop resistance with only the real number component by resonating at the same frequency.
第4のステップとして、第1のステップ〜第3のステップで測定した第1ループ抵抗RL1、第2ループ抵抗RL2、及び第3ループ抵抗RL3に基づいて接地抵抗Rgを計算する(S14)。具体的には、次式(5)に表すように、第1ループ抵抗RL1及び第2ループ抵抗RL2を加算した値から第3ループ抵抗RL3を減算することで、ループ抵抗に含まれる大地帰路インピーダンスRε1、Rε2が除去された接地抵抗Rgが求まる。 As a fourth step, the ground resistance Rg is calculated based on the first loop resistance R L1 , the second loop resistance R L2 , and the third loop resistance R L3 measured in the first step to the third step (S14). ). Specifically, as represented by the following equation (5), the third loop resistance R L3 is subtracted from the value obtained by adding the first loop resistance R L1 and the second loop resistance R L2, thereby being included in the loop resistance. The ground resistance Rg from which the ground return impedances R ε1 and R ε2 are removed is obtained.
Rg = (RL1 + RL2 − RL3) / 2 ・・・(5)
これにより、周波数などの測定環境に依存する大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減することができる。もって、低い接地抵抗であっても精度よく測定することが可能となる。
Rg = (R L1 + R L2 −R L3 ) / 2 (5)
Thereby, the measurement error resulting from the earth return impedance depending on the measurement environment such as the frequency can be reduced. Therefore, it is possible to accurately measure even a low ground resistance.
したがって、第1の実施の形態によれば、大地に埋設される接地電極1と、大地に配置される第1リターン線3及び第2リターン線4と、可変インダクタ6とを備える接地抵抗測定装置100を使用して3つの異なる経路の閉ループ回路に切り替えつつ接地抵抗を測定する。第1閉ループ回路では周波数を変えて共振させてループ抵抗を測定し、第2閉ループ回路では同一の周波数を維持しつつインダクタンスを変えて共振させてループ抵抗を測定し、第3閉ループ回路では同一の周波数およびインダクタンスを維持しつつループ抵抗を測定する。各閉ループ回路の共振点において実数成分のみで測定されたループ抵抗から接地抵抗を計算することで、周波数などの測定環境に依存する大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減することができる。
Therefore, according to the first embodiment, the ground resistance measuring device including the
尚、第1の実施の形態において、接地抵抗測定装置100は、第1及び第2の金属部材として、導電性の金属線が絶縁体で被覆された測定線である第1及び第2リターン線を備える構成としたが、これに限られるものではなく、第1の金属部材と第2の金属部材の少なくとも一方を例えば銅板などの金属製の板とし、測定の際に大地に配置するような構成としてもよい。
In the first embodiment, the ground
また、第1の実施の形態において、第1閉ループ回路はインダクタンス素子としてインダクタンスが固定値である固定インダクタ5を使用したが、インダクタンスの値を変えることができる可変インダクタンス素子を使用してもよい。また、第1閉ループ回路がインダクタンス素子を使用することなく周波数を変えるだけで共振可能な構成であれば、必ずしも固定インダクタ5は必須な構成要素ではない。
In the first embodiment, the first closed loop circuit uses the fixed
[第2の実施の形態]
以下、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る接地抵抗測定方法において使用する接地抵抗測定装置の基本的な構成は、第1の実施の形態で説明したものと同様である。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment will be described. The basic configuration of the ground resistance measuring device used in the ground resistance measuring method according to the present embodiment is the same as that described in the first embodiment. The following description will focus on differences from the first embodiment.
第1の実施の形態における接地抵抗測定装置100の構成と異なる点は、図6のブロック図に示すように、接地抵抗測定装置200が、固定抵抗8及び可変抵抗9を更に備え、第1〜第3閉ループ回路の構成が異なる点である。
The difference from the configuration of the ground
以下、スイッチ7により切り替える閉ループ回路の構成について図7〜図9も参照しながら説明する。尚、第1の実施の形態と同様な構成部材については同一の番号を付している。
Hereinafter, the configuration of the closed loop circuit switched by the
第1閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7c、端子7bと7eに接続を切り替えて、一端が大地に埋設された接地電極1と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、固定インダクタ5と、固定抵抗8と、大地に配置された第1リターン線3との間で形成される。図7の等価回路に示すように、第1閉ループ回路は、大地に配置された接地電極1の接地抵抗Rgと、固定インダクタ5のインダクタンスL1と、固定抵抗8の抵抗R1と、第1リターン線3と大地との間の静電容量C1とで構成されるRLC直列共振回路である。
The first closed loop circuit is connected to the
第2閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7c、端子7bと7dに接続を切り替えて、一端が大地に埋設された接地電極1と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、可変インダクタ6と、可変抵抗9と、大地に配置された第2リターン線4との間で形成される。図8の等価回路に示すように、第2閉ループ回路は、大地に配置された接地電極1の接地抵抗Rgと、可変インダクタ6のインダクタンスL2と、可変抵抗9の抵抗R2と、第2リターン線4と大地との間の静電容量C2とで構成されるRLC直列共振回路である。
The second closed loop circuit is connected to the
第3閉ループ回路は、スイッチ7により、端子7aと7c、端子7bと7e及び7bと7dに接続を切り替えて、一端が大地に埋設された接地電極1と、インピーダンス測定器2内部の発振器と、固定インダクタ5と、固定抵抗8と、大地に配置された第1リターン線3と、可変インダクタ6と、可変抵抗9と、大地に配置された第2リターン線4との間で形成される。図9の等価回路に示すように、第3閉ループ回路は、接地抵抗Rgに対して、インダクタンスL1、抵抗R1、静電容量C1で構成される第1のRLC直列共振回路と、インダクタンスL2、可変抵抗R2、静電容量C2で構成される第2のRLC直列共振回路とが並列に接続された共振回路である。本実施の形態では第3閉ループ回路は接地電極1を経由したループ回路となる。
The third closed loop circuit switches the connection to
次に、接地抵抗測定装置200を使用した接地抵抗測定方法について、図10のフローチャートも参照しながら具体的に説明する。 Next, a ground resistance measuring method using the ground resistance measuring apparatus 200 will be specifically described with reference to the flowchart of FIG.
ここでも測定に先立って、測定者は、接地電極1を大地に埋設された状態で配置し、第1リターン線3及び第2リターン線4を地面に配置する。スイッチ7により、第1閉ループ回路、第2閉ループ回路及び第3閉ループ回路とを順次切り替えつつ接地抵抗の測定を行う。
Here, prior to the measurement, the measurer places the
また、第1の実施の形態では、第1リターン線3と第2リターン線4は、互いに影響し合うのを避けるために十分な距離を保った状態で地面に配置したが、本実施の形態では第1閉ループ回路〜第3閉ループ回路の全てが接地電極を経由したループ回路となるので、測定者は必ずしも第1リターン線3と第2リターン線4の配置の際に位置関係を考慮する必要はなく利便性が向上する。
In the first embodiment, the
第1のステップとして、最初に、スイッチ7により図7の第1閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数fを変えて第1閉ループ回路を共振させる。そして、インピーダンス測定器2により第1リターン線3と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗RL1’を測定する(S21)。具体的には、インピーダンス測定器2により測定されるインピーダンスが最小となる周波数を共振周波数ω0(=2πf1)として、そのときのインピーダンスをループ抵抗RL1’として測定する。
As a first step, first, the
ここで第1リターン線3と大地との間のインピーダンスをZe1(ω)としたとき、共振点において測定される第1のループ抵抗RL1’は、インピーダンスZe1(ω)の虚数成分がゼロとなる第1の大地帰路インピーダンスRε1’を含んだ次式(2)’で表すことができる。
Here, when the impedance between the
RL1’ = Rg + R1 + Re(Ze1(ω0))
= Rg + Rε1’ ・・・(2)’
第2のステップとして、最初に、スイッチ7により図8の第2閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数f1を第1閉ループ回路が共振したときの周波数ω0(=2πf1)に維持しつつ、可変インダクタ6のインダクタンスL2を変えて第2ループ回路を共振させる。そして、共振点においてインピーダンス測定器2により第2リターン線4と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗RL2’を測定する。このとき可変抵抗9の抵抗R2を変えて第2のループ抵抗RL2’が第1のループ抵抗RL1’と等しくなるように調整する(S22)。
ここで第2リターン線4と大地との間のインピーダンスをZe2(ω)としたとき、共振点において測定される第2のループ抵抗RL2’は、インピーダンスZe2(ω)の虚数成分がゼロとなる第2の大地帰路インピーダンスRε2’を含んだ次式(3)で表すことができる。
R L1 ′ = Rg + R1 + Re (Ze1 (ω 0 ))
= Rg + R ε1 '(2)'
As a second step, first, the
Here, when the impedance between the second return line 4 and the ground is Ze2 (ω), the second loop resistance R L2 ′ measured at the resonance point has an imaginary component of the impedance Ze2 (ω) of zero. It can be expressed by the following equation (3) including the second ground return impedance R ε2 ′.
RL2’ = Rg + R2 + Re(Ze2(ω0))
= Rg + Rε2’ ・・・(3)’
このように、周波数ω0(=2πf1)を同一に維持しつつインダクタンスL2を調整してインピーダンスZe2(ω)の虚数成分をゼロにしている。これにより第1リターン線3を使用したステップ1とは測定環境が異なったステップ2においても第2のループ抵抗RL2を共振点で測定することができる。
R L2 ′ = Rg + R2 + Re (Ze2 (ω 0 ))
= Rg + R ε2 '(3)'
As described above, the inductance L2 is adjusted while the frequency ω 0 (= 2πf1) is kept the same, so that the imaginary component of the impedance Ze2 (ω) is made zero. As a result, the second loop resistance RL2 can be measured at the resonance point even in
第3のステップとして、最初に、スイッチ7により図9の第3閉ループ回路に切り替える。次に、インピーダンス測定器2内部の発振器の周波数を図7の第1閉ループ回路が共振したときの周波数ω0(=2πf1)に維持すると共に可変インダクタ6のインダクタンスL2を図8の第2閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、可変抵抗9の抵抗R2を第2のループ抵抗RL2’が第1のループ抵抗RL1’と等しくなった値に維持し、インピーダンス測定器2により第1の大地帰路インピーダンス及び第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗RL3’を測定する(S23)。
As a third step, first, the
ここで測定される第3のループ抵抗RL3’は、接地抵抗Rgに対して、インピーダンスZe1(ω)の虚数成分がゼロとなる第1の大地帰路インピーダンスRε1’と、インピーダンスZe2(ω)の虚数成分がゼロとなる第2の大地帰路インピーダンスRε2’とが並列に接続されたものとして次式で表すことができる。 The third loop resistance R L3 ′ measured here is the first ground return impedance R ε1 ′ in which the imaginary component of the impedance Ze1 (ω) is zero with respect to the ground resistance Rg, and the impedance Ze2 (ω). The second ground return impedance R ε2 ′ in which the imaginary component is zero can be expressed by the following equation as being connected in parallel.
RL3’=Rg + (Rε1’ × Rε2’)/(Rε1’ + Rε2’)
更に、第2のステップにおいて、第1のループ抵抗RL1’と第2のループ抵抗RL2’とは等しくなるように調整されているので次式(4)’が成立する。
R L3 ′ = Rg + (R ε1 ′ × R ε2 ′) / (R ε1 ′ + R ε2 ′)
Further, in the second step, since the first loop resistance R L1 ′ and the second loop resistance R L2 ′ are adjusted to be equal, the following expression (4) ′ is established.
RL3’ = Rg + Rε1’/ 2
= Rg + Rε2’/ 2 ・・・(4)’
ここでも3つの異なる閉ループ回路のそれぞれにおいて、同一周波数で共振させて実数成分のみでループ抵抗を測定することができる。
R L3 ′ = Rg + R ε1 ′ / 2
= Rg + R ε2 '/ 2 (4)'
Again, in each of three different closed-loop circuits, the loop resistance can be measured with only real components by resonating at the same frequency.
第4のステップとして、第1のステップ〜第3のステップで測定した第1ループ抵抗RL1’、第2ループ抵抗RL2’、及び第3ループ抵抗RL3’に基づいて接地抵抗Rgを計算する(S14)。具体的には、次式(5)’に表すように、第1ループ抵抗RL1’及び第2ループ抵抗RL2’を加算した値から第3ループ抵抗RL3’を減算することで、ループ抵抗に含まれる大地帰路インピーダンスRε1’、Rε2’が除去された接地抵抗Rgが容易に求まる。 As the fourth step, the ground resistance Rg is calculated based on the first loop resistance R L1 ′, the second loop resistance R L2 ′, and the third loop resistance R L3 ′ measured in the first step to the third step. (S14). Specifically, as represented by the following equation (5) ′, the third loop resistance R L3 ′ is subtracted from the value obtained by adding the first loop resistance R L1 ′ and the second loop resistance R L2 ′, thereby obtaining a loop. The ground resistance Rg from which the ground return impedances R ε1 ′ and R ε2 ′ included in the resistance are removed can be easily obtained.
Rg = 2RL3’ − RL1’
= 2RL3’ − RL2’ ・・・(5)’
これにより、周波数などの測定環境に依存する大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減することができる。もって、低い接地抵抗であっても精度よく測定することが可能となる。
Rg = 2R L3 '- R L1 '
= 2R L3′− R L2 ′ (5) ′
Thereby, the measurement error resulting from the earth return impedance depending on the measurement environment such as the frequency can be reduced. Therefore, it is possible to accurately measure even a low ground resistance.
したがって、第2の実施の形態によれば、可変抵抗により、第2閉ループ回路において測定される第2のループ抵抗を第1のループ抵抗と等しくなるように調整すると共に、第3閉ループ回路を接地抵抗に対して第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗と第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗とが並列に接続された並列回路として扱うことができるので第1の実施の形態と比べて接地抵抗の計算が容易になる。また、第3閉ループ回路は接地抵抗を経由したループ回路であり、3つの閉ループ回路全てが接地抵抗を経由したループ回路となるので、それぞれで測定されるループ抵抗が大地帰路インピーダンスに影響されにくくすることができる。これにより、測定者は必ずしも第1リターン線3と第2リターン線4の配置の際に位置関係を考慮する必要はないので第1の実施の形態と比べて利便性が向上する。
Therefore, according to the second embodiment, the variable loop adjusts the second loop resistance measured in the second closed loop circuit to be equal to the first loop resistance, and grounds the third closed loop circuit. Since the first loop resistance including the first ground return impedance and the second loop resistance including the second ground return impedance with respect to the resistance can be handled as a parallel circuit connected in parallel, the first The ground resistance can be easily calculated as compared with the embodiment. In addition, the third closed loop circuit is a loop circuit via a ground resistance, and all the three closed loop circuits are loop circuits via a ground resistance, so that the measured loop resistance is less affected by the ground return impedance. be able to. Thereby, since the measurer does not necessarily need to consider the positional relationship when arranging the
尚、第2の実施の形態において、接地抵抗測定装置100は、第1の金属部材及び第2の金属部材として導電性の金属線が絶縁体で被覆された測定線を備える構成としたが、これに限られるものではなく、例えば第1の金属部材と第2の金属部材のすくなくとも一方が銅板などの金属製の板を備え、測定の際には大地に配置するようにしてもよい。
In the second embodiment, the ground
[比較例]
次に、上記各実施の形態の理解を容易にするために、比較例として図11のブロック図に示すような接地抵抗測定装置300を使用した接地抵抗測定方法においてリターン線と大地との間に生じる大地帰路インピーダンスについて説明する。比較例の接地抵抗測定装置300は、大地に配置された接地電極と、例えば大地から3cm〜40cmの厚さで舗装されたアスファルトの上に配置されたリターン線と、コイル及び発振器を装置300内部に備える。測定の際には、リターン線と大地との間の大地帰路インピーダンスを静電容量C(未知数)のみと仮定した直列共振回路において、周波数を変えて共振点において測定されたインピーダンスの値から接地抵抗Rgを求める。ここでは3電極法との差分(平均値)を補正テーブルとして利用することで、得られた値から大地帰路インピーダンスの影響を補正していた。
[Comparative example]
Next, in order to facilitate understanding of each of the above embodiments, a ground resistance measurement method using a ground
しかしながら、大地帰路インピーダンスは、静電容量C以外にも、大地とリターン線の間の距離d、大地の導電率σ(0.003[1/Ωm]〜0.2[1/Ωm])、大地誘電率ε、測定器の周波数fなどのパラメータに依存する。比較例の接地抵抗測定方法では、100Ω以下の低い接地抵抗を測定する際には大地帰路インピーダンスを補正できなくなってしまうという問題がある。 However, the ground return impedance is not only the capacitance C, but also the distance d between the ground and the return line, the ground conductivity σ (0.003 [1 / Ωm] to 0.2 [1 / Ωm]), It depends on parameters such as earth permittivity ε and measuring device frequency f. The ground resistance measuring method of the comparative example has a problem that the ground return impedance cannot be corrected when measuring a ground resistance of 100Ω or less.
本発明者は上記大地帰路インピーダンスの特性を考慮して、比較例の接地抵抗測定装置について分布定数回路を用いて表した。図12はその等価回路を示している。 In consideration of the characteristics of the ground return impedance, the present inventor expressed the ground resistance measuring device of the comparative example using a distributed constant circuit. FIG. 12 shows an equivalent circuit thereof.
図13は、図12の等価回路において発振器から矢印方向を見たときのインピーダンスを示したグラフである。横軸は発振器の周波数を示している。ここではRg+Ri=10Ωの場合を示している。同図に示すように、インピーダンスが最小となる共振点であっても大地帰路インピーダンスに起因した誤差を含んだ値となる。 FIG. 13 is a graph showing the impedance when the arrow direction is viewed from the oscillator in the equivalent circuit of FIG. The horizontal axis indicates the frequency of the oscillator. Here, the case of Rg + Ri = 10Ω is shown. As shown in the figure, even if the resonance point has the minimum impedance, the value includes an error caused by the ground return impedance.
更に、比較例の接地抵抗測定装置において接地抵抗を測定する際の、大地帰路インピーダンスに起因した誤差について解析した。この場合、リターン線と大地との間に図14の左図に示すような物理現象が生じる。(1)リターン線に電流I1が流れる。(2)電流I1により発生した磁束Φが大地を通過する。(3)磁束Φを打ち消す向きに磁束が発生するように電流I2が流れる。(4)磁束Φを打ち消す向きに磁束Φ’が発生する。 Furthermore, the error due to the ground return impedance when the ground resistance was measured in the ground resistance measuring device of the comparative example was analyzed. In this case, a physical phenomenon as shown in the left diagram of FIG. 14 occurs between the return line and the ground. (1) current I 1 flows through the return line. (2) The magnetic flux Φ generated by the current I 1 passes through the ground. (3) current I 2 as magnetic flux direction is generated to cancel out the magnetic fluxes from Φ flows. (4) Magnetic flux Φ ′ is generated in a direction that cancels the magnetic flux Φ.
図14の右図は上記物理現象(1)〜(4)を相互誘導回路によりモデル化した等価回路である。式で表すと以下のようになる。
ここで電源側からみたインピーダンスZは以下のように導かれる。
このようにインピーダンスZの実数成分と虚数成分は共に周波数の関数となり、ここでも
比較例の接地抵抗測定方法では周波数に依存する誤差を含んだ値となる。
As described above, both the real component and the imaginary component of the impedance Z are functions of the frequency, and here again, the ground resistance measurement method of the comparative example has a value including an error depending on the frequency.
そこで、このような周波数などの測定環境に依存する誤差を除去するために、上記実施の形態では、大地に埋設される接地電極1と、大地に配置される第1リターン線3及び第2リターン線4と、可変インダクタ6とを備える接地抵抗測定装置100を使用して3つの異なる経路の閉ループ回路に切り替えつつ接地抵抗を測定する。第1閉ループ回路では周波数を変えて共振させてループ抵抗を測定し、第2閉ループ回路では同一の周波数を維持しつつインダクタンスを変えて共振させてループ抵抗を測定し、第3閉ループ回路では同一の周波数およびインダクタンスを維持しつつループ抵抗を測定する。
Therefore, in order to remove such errors depending on the measurement environment such as the frequency, in the above embodiment, the
以下、上記実施の形態に係る接地抵抗測定方法と比較例の接地抵抗測定方法による測定結果を比較する。図15は、上記実施の形態による効果を確認するための実験で使用した測定系の概略図である。インピーダンス測定器2には、周波数10kHz〜150MHzの範囲でインピーダンスを測定可能なADVANTEST社製のR3754を使用した。測定対象の接地電極1には、予め3電極法による測定結果が9Ωと12Ωの2つの接地電極を使用した。第1リターン線3と第2リターン線4には同一の面積2mm2、同一の長さ20mの測定線を使用した。これにより可変抵抗を用いることなく第1のループ抵抗及び第2のループ抵抗を等しい値にしている。第1リターン線3と第2リターン線4はアスファルトで舗装された大地に配置した。インダクタ5にはインダクタンスが固定なインダクタンス素子を使用し、可変インダクタ6にはインダクタンス1mH〜10mHの範囲で可変な可変インダクタンス素子を使用した。スイッチ7による閉ループ回路の切り替えは測定者が手動で行った。
Hereinafter, the measurement results of the ground resistance measurement method according to the above embodiment and the ground resistance measurement method of the comparative example are compared. FIG. 15 is a schematic diagram of a measurement system used in an experiment for confirming the effect of the above embodiment. The
このような測定系において、第1の実施の形態及び第2の実施の形態に係る測定方法により接地抵抗をそれぞれ測定した。 In such a measurement system, the ground resistance was measured by the measurement method according to the first embodiment and the second embodiment.
図16は、その測定結果を示すグラフである。図中の三角形はそれぞれの測定結果を示している。図中の斜めの直線は3電極法による測定値を示している。9Ω、12Ωの接地抵抗を測定した結果は共に3電極法による測定値に近い値となっている。これに対し、比較例の測定方法により12Ωの接地抵抗を測定した測定結果は、3電極法による測定値と比べて誤差が大きい。更に詳しくは、3電極法による真値に対する測定値の誤差が比較例の測定方法では140%であったのに対して、本発明による測定方法では誤差が5%と大幅に改善された結果となった。すなわち、本発明によれば、大地帰路インピーダンスに起因した測定誤差を低減し、低い接地抵抗の測定精度を向上させることが可能となる。 FIG. 16 is a graph showing the measurement results. The triangles in the figure indicate the respective measurement results. The diagonal line in the figure shows the measured value by the three-electrode method. The results of measuring 9 Ω and 12 Ω ground resistance are both close to the values measured by the three-electrode method. On the other hand, the measurement result obtained by measuring the ground resistance of 12Ω by the measurement method of the comparative example has a larger error than the measurement value by the three-electrode method. More specifically, the error of the measurement value relative to the true value by the three-electrode method was 140% in the measurement method of the comparative example, whereas the error was greatly improved by 5% in the measurement method according to the present invention. became. That is, according to the present invention, it is possible to reduce the measurement error caused by the ground return impedance and improve the measurement accuracy of the low ground resistance.
[応用例]
尚、上記各実施の形態において、スイッチにより第1〜第3の閉ループ回路への切り替えは手動で行うような構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、スイッチに対して、タイミング信号と共に第1〜第3の閉ループ回路を順次切り替えるための命令を送信する制御手段を備え、スイッチにより受信した命令に基づいて順次切り替えを行うような構成としてもよい。これにより、測定者は手動で切り替え動作を行うことなく利便性が向上する。
[Application example]
In each of the above embodiments, the switch to the first to third closed loop circuits is manually performed by the switch. However, the present invention is not limited to this. For example, a timing signal is sent to the switch. In addition, a control means for transmitting a command for sequentially switching the first to third closed-loop circuits may be provided, and the switching may be performed sequentially based on the command received by the switch. As a result, the user can improve convenience without manually performing the switching operation.
更に、上記制御手段により発振器の周波数、可変インダクタンス素子のインダクタンス及び可変抵抗の抵抗値を調整し、第1から第3ループ抵抗を一時的に格納しておく記憶手段と、記憶手段からループ抵抗を読み出して接地抵抗を計算する演算手段とを更に備え、上記各実施の形態で説明した接地抵抗測定方法の各ステップを自動化するような構成にしてもよい。 Furthermore, the control means adjusts the frequency of the oscillator, the inductance of the variable inductance element, and the resistance value of the variable resistance, and the storage means for temporarily storing the first to third loop resistances, and the loop resistance from the storage means. An arithmetic means for reading and calculating the ground resistance may be further provided, and the steps of the ground resistance measuring method described in the above embodiments may be automated.
1…接地電極
2…インピーダンス測定器(周波数可変)
3…第1リターン線
4…第2リターン線
5…固定インダクタ
6…可変インダクタ
7…スイッチ
7a…インピーダンス測定器の一方の測定端子に接続された端子
7b…インピーダンス測定器の他方の測定端子に接続された端子
7c…リード線を介して接地電極に接続された端子
7d…可変インダクタの一端に接続された端子
7e…固定インダクタの一端に接続された端子
8…固定抵抗
9…可変抵抗
10…リード線
100…接地抵抗測定装置(実施例1)
200…接地抵抗測定装置(実施例2)
300…従来の接地抵抗測定装置(比較例)
f…周波数
f1…共振周波数
RL1…第1の閉ループ回路における第1のループ抵抗
RL2…第2の閉ループ回路における第2のループ抵抗
RL3…第3の閉ループ回路における第3のループ抵抗
Rg…接地抵抗
L1…固定インダクタ(コイル)のインダクタンス
L2…可変インダクタ(コイル)のインダクタンス
R1…固定抵抗の抵抗値
L2…可変抵抗の抵抗値
C1…第1のリターン線と大地との間の静電容量
C2…第2のリターン線と大地との間の静電容量
1 ...
3 ... 1st return line 4 ...
200: Grounding resistance measuring device (Example 2)
300 ... Conventional ground resistance measuring device (comparative example)
f ... frequency f1 ... resonance frequency R L1 ... first loop resistance R L2 in the first closed loop circuit second loop resistance R L3 in the second closed loop circuit third loop resistance Rg in the third closed loop circuit ... ground resistance L1 ... inductance L2 of fixed inductor (coil) ... inductance R1 of variable inductor (coil) ... resistance value L2 of fixed resistance ... resistance value C1 of variable resistance ... electrostatic capacitance between the first return line and the ground Capacitance C2: Capacitance between the second return line and the ground
Claims (4)
前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定する第1のステップと、
前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定する第2のステップと、
前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定する第3のステップと、
前記第1及び第2のループ抵抗を加算した値から第3のループ抵抗を減算して2で割り接地抵抗を計算する第4のステップと、
を有することを特徴とする接地抵抗測定方法。 A first closed loop circuit formed between a ground electrode having one end buried in the ground, an oscillator, and a first metal member disposed on the ground, the ground electrode, the oscillator, the variable inductance element, and the ground disposed on the ground A second closed loop circuit formed between the second metal member formed, and a first closed loop circuit formed between the first metal member, the oscillator, the variable inductance element, and the second metal member. A ground resistance measuring method for measuring a ground resistance using a ground resistance measuring device that can be switched by a switching means.
The first closed loop circuit is switched by the switching means, the first closed loop circuit is resonated by changing the frequency of the oscillator, and a first ground between the first metal member and the ground is measured by an impedance measuring device. A first step of measuring a first loop resistance including a return impedance;
Switching to the second closed loop circuit by the switching means, and maintaining the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, while changing the inductance of the variable inductance element, the second loop circuit A second step of measuring a second loop resistance including a second ground return impedance between the second metal member and the ground by means of an impedance meter;
The switching means switches to the third closed loop circuit, maintains the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, and the second closed loop circuit resonates the inductance of the variable inductance element. A third step of measuring a third loop resistance including the first ground return impedance and the second ground return impedance by an impedance meter while maintaining the inductance at the time;
A fourth step of calculating a ground resistance by subtracting a third loop resistance from a value obtained by adding the first and second loop resistances and dividing by 2 ;
A grounding resistance measurement method comprising:
前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定する第1のステップと、
前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定しつつ前記可変抵抗の抵抗を変えて当該第2のループ抵抗が前記第1のループ抵抗と等しくなるように調整する第2のステップと、
前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ前記可変抵抗の抵抗を前記第1及び第2のループ抵抗が等しくなったときの値に維持し、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定する第3のステップと、
前記第3のループ抵抗を2倍した値から前記第1又は第2のループ抵抗の値を減算して接地抵抗を計算する第4のステップと、
を有することを特徴とする接地抵抗測定方法。 A first closed loop circuit formed between a ground electrode having one end buried in the ground, an oscillator, and a first metal member disposed on the ground; the ground electrode, the oscillator, a variable inductance element, and a variable resistor; A second closed loop circuit formed between a second metal member disposed on the ground, the ground electrode, the oscillator, the first metal member, the variable inductance element, the variable resistor, and a second resistor. A third closed loop circuit formed between the metal member and the ground resistance measuring method using a ground resistance measuring device switchable by the switching means to measure the ground resistance,
The first closed loop circuit is switched by the switching means, the first closed loop circuit is resonated by changing the frequency of the oscillator, and a first ground between the first metal member and the ground is measured by an impedance measuring device. A first step of measuring a first loop resistance including a return impedance;
Switching to the second closed loop circuit by the switching means, and maintaining the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, while changing the inductance of the variable inductance element, the second loop circuit And the second loop resistance including the second ground return impedance between the second metal member and the ground is measured by an impedance measuring instrument, and the resistance of the variable resistance is changed to change the second resistance. A second step of adjusting a loop resistance to be equal to the first loop resistance;
The switching means switches to the third closed loop circuit, maintains the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, and the second closed loop circuit resonates the inductance of the variable inductance element. The resistance of the variable resistor is maintained at the value when the first and second loop resistances are equal while maintaining the inductance at the time, and the first ground return impedance and the second ground are measured by an impedance meter. A third step of measuring a third loop resistance including a return impedance;
A fourth step of calculating a ground resistance by subtracting the value of the first or second loop resistance from a value obtained by doubling the third loop resistance;
A grounding resistance measurement method comprising:
前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、
前記第1の金属部材と前記発振器と前記可変インダクタンス素子と前記第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、
前記第1の閉ループ回路、前記第2の閉ループ回路、及び前記第3の閉ループ回路を切り替え可能な切り替え手段と、を備え、
前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定し、
前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定し、
前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定し、
前記第1及び第2のループ抵抗を加算した値から第3のループ抵抗を減算して2で割ることにより接地抵抗を計算可能にしたことを特徴とする接地抵抗測定装置。 A first closed-loop circuit formed between a ground electrode having one end buried in the ground, an oscillator, and a first metal member disposed on the ground;
A second closed loop circuit formed between the ground electrode, the oscillator, the variable inductance element, and a second metal member disposed on the ground;
A third closed loop circuit formed between the first metal member, the oscillator, the variable inductance element, and the second metal member;
Switching means capable of switching between the first closed loop circuit, the second closed loop circuit, and the third closed loop circuit, and
The first closed loop circuit is switched by the switching means, the first closed loop circuit is resonated by changing the frequency of the oscillator, and a first ground between the first metal member and the ground is measured by an impedance measuring device. Measure the first loop resistance including the return impedance,
Switching to the second closed loop circuit by the switching means, and maintaining the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, while changing the inductance of the variable inductance element, the second loop circuit And a second loop resistance including a second earth return impedance between the second metal member and the earth is measured by an impedance measuring instrument,
The switching means switches to the third closed loop circuit, maintains the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, and the second closed loop circuit resonates the inductance of the variable inductance element. A third loop resistance including the first ground return impedance and the second ground return impedance is measured by an impedance meter while maintaining the inductance at the time,
3. A ground resistance measuring apparatus, wherein a ground resistance can be calculated by subtracting a third loop resistance from a value obtained by adding the first and second loop resistances and dividing by two .
前記接地電極と前記発振器と可変インダクタンス素子と可変抵抗と大地に配置された第2の金属部材との間で形成される第2の閉ループ回路と、
前記接地電極と前記発振器と前記第1の金属部材及び前記可変インダクタンス素子と前記可変抵抗と第2の金属部材との間で形成される第3の閉ループ回路と、
前記第1の閉ループ回路、前記第2の閉ループ回路、及び前記第3の閉ループ回路を切り替え可能な切り替え手段と、を備え、
前記切り替え手段により前記第1の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を変えて当該第1の閉ループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第1の金属部材と大地との間の第1の大地帰路インピーダンスを含んだ第1のループ抵抗を測定し、
前記切り替え手段により前記第2の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持しつつ、前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを変えて当該第2のループ回路を共振させ、インピーダンス測定器により前記第2の金属部材と大地との間の第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第2のループ抵抗を測定しつつ前記可変抵抗の抵抗を変えて当該第2のループ抵抗が前記第1のループ抵抗と等しくなるように調整し、
前記切り替え手段により前記第3の閉ループ回路に切り替え、前記発振器の周波数を前記第1の閉ループ回路が共振したときの周波数に維持すると共に前記可変インダクタンス素子のインダクタンスを前記第2の閉ループ回路が共振したときのインダクタンスに維持しつつ前記可変抵抗の抵抗を前記第1及び第2のループ抵抗が等しくなったときの値に維持し、インピーダンス測定器により前記第1の大地帰路インピーダンス及び前記第2の大地帰路インピーダンスを含んだ第3のループ抵抗を測定し、
前記第3のループ抵抗を2倍した値から前記第1又は第2のループ抵抗の値を減算することにより接地抵抗を計算可能にしたことを特徴とする接地抵抗測定装置。 A first closed-loop circuit formed between a ground electrode having one end buried in the ground, an oscillator, and a first metal member disposed on the ground;
A second closed loop circuit formed between the ground electrode, the oscillator, a variable inductance element, a variable resistor, and a second metal member disposed on the ground;
A third closed loop circuit formed between the ground electrode, the oscillator, the first metal member, the variable inductance element, the variable resistor, and a second metal member;
Switching means capable of switching between the first closed loop circuit, the second closed loop circuit, and the third closed loop circuit, and
The first closed loop circuit is switched by the switching means, the first closed loop circuit is resonated by changing the frequency of the oscillator, and a first ground between the first metal member and the ground is measured by an impedance measuring device. Measure the first loop resistance including the return impedance,
Switching to the second closed loop circuit by the switching means, and maintaining the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, while changing the inductance of the variable inductance element, the second loop circuit And the second loop resistance including the second ground return impedance between the second metal member and the ground is measured by an impedance measuring instrument, and the resistance of the variable resistance is changed to change the second resistance. Adjusting the loop resistance to be equal to the first loop resistance;
The switching means switches to the third closed loop circuit, maintains the frequency of the oscillator at the frequency when the first closed loop circuit resonates, and the second closed loop circuit resonates the inductance of the variable inductance element. The resistance of the variable resistor is maintained at the value when the first and second loop resistances are equal while maintaining the inductance at the time, and the first ground return impedance and the second ground are measured by an impedance meter. Measure the third loop resistance including the return impedance,
A ground resistance measuring apparatus, wherein the ground resistance can be calculated by subtracting the value of the first or second loop resistance from a value obtained by doubling the third loop resistance.
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