JP5475316B2 - 接地抵抗測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ａ種、Ｂ種、Ｄ種その他各種の接地極の接地抵抗を測定できる接地抵抗測定方法に関し、特に、電路の停電をとることなく夫々の接地極の接地抵抗値を常時測定、監視できるようにした測定方法に関する。

接地極の接地抵抗測定方法に関しては、従来から種々の方法が提案されており、その例を示せば次のものがある。

（１）一般的な方法としては、電路を停電して接地極に繋がる配線を外し、接地抵抗計を用いて測定する。これは、被測定接地極である第１の接地極と補助接地極である第２の接地極間に距離を離して測定信号発生器からの測定信号を印加し、夫々の接地極に発生した電圧の影響がおよばない距離に第３の接地極を設け、第１の接地極に発生する電圧を測定し、測定信号発生器に流れる電流で除して接地抵抗値を求める方法。

（２）２電極接地抵抗測定法の測定器と、３極以上の被測定接地極を用いて接地抵抗を測定する方法として特許文献１のように、３つの接地端子のうち２つを組み合わせ、測定信号発生器で測定信号を印加して２電極間の接地抵抗値を測定し、夫々の測定値のマトリックスから、各端子に接続した被測定接地極の接地抵抗値を演算により求める方法。

（３）特許文献２のように可変周波数の測定信号を接地線に重畳して共振点を求め、そのときの周波数信号の電圧と電流から接地抵抗を求める方法。

（４）特許文献３のように、測定信号を被測定接地電極１と電流補助電極３の間に挿入し、被測定接地極１に流れる電流の振幅と位相を測定し、電位補助電極２を使用し被測定接地電極１と電位補助電極２間に発生する電圧の振幅と位相を測定し、測定線などからの誘導による誤差を除去するため、測定した電圧及び電流の位相を用いて接地抵抗を測定する方法。

（５）特許文献４のように、被測定接地極とは別に、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、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、前記電圧を｜ｅ｜、電流を｜ｃ｜、位相角をθとし、これらの値から接地抵抗ＲｘをＲｘ＝（｜ｅ｜／｜ｃ｜）ｃｏｓθとして求める方法。

特開平８−２４８０７６号公報 特開２００１−２４２２０６号公報 特開平１１−２６５０号公報 特開２０００−２１４１９７号公報。

上記（１）乃至（５）に示した公知の接地抵抗測定方法には次のような課題がある。

（１）に示す接地抵抗測定方法は、被測定接地極に接続された電路に繋がる配線から浮遊容量で流れる漏れ電流を取り除く必要及び、被測定接地極が機器筐体に接続され大地と接触していたとき、筐体から大地に接触した箇所の接地抵抗を含めた抵抗値を計測することになるため、停電を取り被測定接地極に接続された配線を外して測定する必要がある。

（２）の測定方法は、印加した電圧を２電極間の電流で除して抵抗を求める方法で、被測定接地極が電路に接続された状態では、従来の接地抵抗計と同様、誤差を生じる。

（３）の方法は、可変周波数の測定信号を発生させる回路及び可変周波数に応じるフィルターが必要になり回路が複雑になる。高抵抗値の接地抵抗測定には向いているが、対地帰路インピーダンスによる影響が大きく低抵抗の接地抵抗測定では誤差が大きくなる。
被測定接地極が機器筐体に接続され大地と接触していたとき、筐体から大地に接触した箇所の接地抵抗を含めた抵抗値を計測することになるため、停電を取り被測定接地極に接続された配線を外して測定する必要がある。

（４）の方法は、接地電極１と電流補助電極３との間の導線の電流によって、電位補助電極２と同期検波測定部間の導線、及び接地電極１と同期検波測定部間の導線に誘導電圧が発生するために電位差の測定値に誘導電圧分が含まれ、接地電極１に流れる電流と位相とが９０°異なり、接地電極１に流れる電流と同相成分の電位差の比をとること、つまりベクトル量として求め、そのベクトル量の実部をとることによって誘導の影響をなくすことが目的でなされた発明で、接地電極１の電位を測定するために電位補助電極２を用いることによる弊害を除去するためのものであるが、被測定接地極が機器筐体に接続され大地と接触していたとき、筐体から大地に接触した箇所の接地抵抗を含めた抵抗値を計測することになるため、停電を取り被測定接地極に接続された配線を外して測定する必要がある。

（５）の方法は、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形成したコンデンサの下の地表面下に大地抵抗が存在し、大地抵抗が無視できないときは、これが測定誤差となる。また、被測定接地極が電路に接続された状態で測定したとき、従来の接地抵抗計と同様、誤差を生じる。そのため停電を取り接地極に接続された配線を外して測定する必要がある。

以上のように、何れの方法でも電路に接続された配線から流れる漏れ電流により、従来の接地抵抗計と同様誤差を生じる。そのため停電を取り接地極に接続された配線を外して測定する必要があり、また（３）の特許文献２の方法では、測定回路が複雑で対地帰路インピーダンスによる影響が大きく低抵抗の接地抵抗測定では誤差が大きい。（４）の特許文献３の方法では、２電極間の接地抵抗を測定ために第３の電位補助電極が必ず必要となる。（５）の特許文献４の方法では、大地抵抗が測定誤差となり、電路に接続された配線から流れる漏れ電流により、従来の接地抵抗計と同様、誤差を生じる。

以上の点に鑑み、本発明は電路の対地静電容量及び測定配線の浮遊容量による影響を受けず、また被測定接地極が機器筐体に接続され、大地と接触していたときでも、活線状態で正確な接地抵抗を求め、且つ停電の必要が無く接地抵抗の常時測定及び監視が出来るようにした接地抵抗測定方法を提供することを目的にとするものである。

本発明において上記課題を解決するための手段は、第１、第２、第３の接地極を有する接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１と第２の接地極間に印加し、第１と第３の接地極間には、容量性又は誘導性リアクタンスを介して該測定信号電圧を印加するか、若しくは位相を所定の値に変化させた該測定信号電圧を印加して、各接地極に流れる測定信号電流の位相を変化させ、印加した測定信号の電圧値及び位相を計測し、各接地極に流れる夫々の測定信号の電流値及び位相を計測するとともに、これら計測した測定信号の電圧値及び位相と、第１、第２及び第３の接地極に流れる測定信号電流の位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の接地極の測定信号電圧値を、先に計測した各接地極の測定信号電流値で除して第１の接地線及び／又は第２、第３の接地極の任意の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法にある。

従来の接地抵抗測定方法では、第１と第２の接地極間に測定信号電圧を印加すると、第１の接地極と第２の接地極に測定信号電圧が発生するが、この測定信号電圧は同相となり、どちらの接地極に何ボルトの電圧が発生したかは解らない。そのため補助接地極として使用する第２の接地極の抵抗値が非常に小さいか、また抵抗値が解っていないと正確な値が求められない。そのため従来の接地抵抗計では、夫々の接地極に発生した電圧の影響が及ばない距離に第３の接地極を設け、第３の接地極から第１の接地極間の測定信号電圧を測定し、その電圧を測定信号源に流れる電流で除して第１の接地極の接地抵抗を求めている。このとき、被接地抵抗測定極である第１の接地極に電路が接続されていると、電路と大地間の浮遊容量に漏れ電流が流れて、印加信号源に流れる電流が第１の接地極に流れる電流と等しくなくなり正確な抵抗値を測定できない。また、接地極によっては、機器の筐体に接続され大地に接触しているため、接地極以外に測定信号電流が流れ正確な抵抗値を測定できない。従って、被測定接地極を電路あるいは機器の筐体から切り離す必要があった。

本発明では、図１に示すように、測定信号電圧Ｖ０を第１と第２の接地極の間に印加し、第１と第３の接地極の間に容量性リアクタンスのコンデンサＣを介して印加し、また、夫々の接地極に流れる測定信号電流を電流検出手段ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３で検出するようにしている。

尚、停電を取らずに常時測定、若しくは常時監視する場合は、夫々の接地極に商用周波数の電流が流れていることがあるため、測定信号電流検出手段で検出された信号から測定信号の周波数を選別して取り出すようにする。

第２の接地極に流れる測定信号電流Ｉ２は抵抗成分であり、測定信号電圧Ｖ０と同相方向の電流となる。また、第３の接地極から流れる測定信号電流Ｉ３は、コンデンサＣを介して第２の接地極を介さずに第１の接地極に流れることになり、この測定信号電流Ｉ３は、コンデンサＣに流れる容量成分電流であるため測定信号電圧Ｖ０に対し進み方向の電流となる。第２及び第３の接地極から浮遊容量Ｃｇに流れる測定信号電流Ｉｇ及び筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流Ｉｇは、第１の接地極を介さずＣｇ又はＲｇに流れる。第１の接地極には、第２及び第３接地極の合成された測定信号電流（Ｉ２＋Ｉ３）から測定信号電流Ｉｇを差し引いた電流Ｉ１が流れることになる。

第１と第２の接地極に流れる測定信号電流の位相は、第３の接地極から流れるコンデンサＣによる進み方向の電流の影響で異なる位相となり、接地抵抗は抵抗成分であるから、この第１と第２の接地極の測定信号電流位相は、そのまま夫々の接地極の測定信号電圧の位相となる。また、第１と第２の接地極の測定信号電圧のベクトル和が印加した測定信号電圧Ｖ０になるから、第１と第２の接地極の測定信号電流Ｉ１、Ｉ２の値及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、印加した測定信号電圧Ｖ０の値及び位相を計測することで、測定信号電圧Ｖ０と測定信号電流Ｉ１、Ｉ２の位相差α、βから正弦定理の一辺の値と２つの位相角から各辺の値を求める方法により、第１と第２の接地極の測定信号電圧値Ｖ１、Ｖ２を求めることができる。

従って、夫々の接地極の測定信号電圧値を夫々の接地極に流れる測定信号電流値で割れば、第１と第２の接地極の一方又は両方の接地抵抗値を同時に求めることができる。

第１の接地極の測定信号電流Ｉ１には浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流Ｉｇは含まれないからその影響は受けない。第２の接地極の測定信号電圧Ｖ２は、第２の接地極から浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流を含めた測定信号電流Ｉ２で発生した測定信号電圧であるから誤差は発生しない。

また、第３の接地極の測定信号電流Ｉ３の値及び位相を計測することにより、第３の接地極の接地抵抗も同時に求めることができる。

第３の接地極の接地抵抗に発生する測定信号電圧Ｖ３は、第３の接地極の測定信号電流Ｉ３の位相と同位相となり、コンデンサＣに架かる測定信号電圧Ｖｃは、測定信号電流Ｉ３の９０°遅れ位相となる。測定信号電圧Ｖ１と測定信号電圧Ｖ３と測定信号電圧Ｖｃのベクトル和が印加した測定信号電圧Ｖ０となり、測定信号電圧Ｖ３と測定信号電圧Ｖｃのベクトル和が測定信号電圧Ｖ２と等しい、その内の測定信号電圧Ｖ１は既に求められているから演算で測定信号電圧Ｖ３を求めることができ、測定信号電圧値Ｖ３を測定信号電流値Ｉ３で除して第３の接地極の接地抵抗値を同時に求めることができる。また、測定信号電圧Ｖ２も既に求められているから、測定信号電圧Ｖ２から演算で測定信号電圧Ｖ３を求めてもよい。第２の接地極と同様に、第３の測定信号電圧Ｖ３は、浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流を含めた測定信号電流Ｉ３で発生した測定信号電圧であるから誤差は発生しない。

尚、以下の請求項の発明に於いても、浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流による誤差は、同様に発生しないため以降の説明においては省略する。

図１のコンデンサＣは、第１の接地極の測定信号電流位相を変化させ、位相差の測定を容易にするもので、対地静電容量により流れる測定信号電流を上回る測定信号電流を、誘導性リアクタンスのコイルＬを使用して流し、夫々の接地極の測定信号電流位相を変化させるか、若しくは、第１と第３の接地極間にリアクタンスを挿入する代わりに、位相を所定の値、例えば９０°進みに変化させた測定信号電圧を印加しても同様の検出が可能である。

請求項２の発明は、第１と第２の接地極を有する接地極の接地抵抗測定方法に於いて、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１と第２の接地極間に印加して、印加した測定信号電圧の電圧値及び位相を計測し、第２の接地極に接続された配線と大地間の対地静電容量を介して流れる測定信号電流により変化した各接地極の夫々の測定信号電流値及び位相を計測するとともに、これら計測した測定信号の電圧値及び位相と、第１と第２の接地極に流れる測定信号電流の位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の接地極の測定信号電圧値を、先に計測した各接地極の測定信号電流値で除して第１及び／又は第２の各接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法にある。

図５に示すように、測定信号電圧Ｖ０を第１と第２の接地極の間に印加し、また、夫々の接地極に流れる測定信号電流を電流検出手段ＣＴ１、ＣＴ２で検出するようにしている。

尚、請求項１と同様、停電を取らずに常時測定、若しくは常時監視する場合は、夫々の接地極に商用周波数の電流が流れていることがあるため、測定信号電流検出手段で検出された信号から測定信号周波数を選別して取り出すようにする。

本発明は、考え方としては請求項１における発明と同じで、異なる点は、第２の接地極に繋がる配線と大地の対地静電容量が大きい場合で、この対地静電容量に流れる容量成分の測定信号電流による第１と第２の接地極電圧の位相変化を利用するものである。従って、第３の接地極を必要とせず、測定のために接地極に接続された配線を取り外すことなく活線状態で正確に常時測定することができる。第２の接地極には、Ａ種、Ｃ種又はＤ種の接地極を補助極として使用し、この補助電極の接地抵抗も同時に測定することができる。

第２の接地極に流れる測定信号電流Ｉ２は抵抗成分であり、測定信号電圧Ｖ０と同相方向の電流となる。また、対地静電容量Ｃ０で流れる測定信号電流Ｉ０は、第２の接地極を介さずに第１の接地極に流れることになる。

この測定信号電流Ｉ０は、対地静電容量Ｃ０に流れる容量成分電流であるため測定信号電圧Ｖ０に対し進み方向の電流となる。

第２の接地極及び対地静電容量Ｃ０から浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れる測定信号電流Ｉｇは、第１の接地極を介さず浮遊容量Ｃｇ又は筐体と大地に接触する抵抗Ｒｇに流れ、第１の接地極には、第２の接地極及び対地静電容量Ｃ０から流れる合成測定信号電流（Ｉ２＋Ｉ０）から測定信号電流Ｉｇを差し引いた測定信号電流Ｉ１が流れることになる。

第１と第２の接地極に流れる測定信号電流Ｉ１、Ｉ２の位相は、対地静電容量Ｃ０から流れる進み方向の測定信号電流Ｉ０の影響で異なる位相となり、接地抵抗は抵抗成分であるから、この第１と第２の接地極の測定信号電流位相は、夫々の接地極の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２の位相となる。また、測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２のベクトル和が印加した測定信号電圧Ｖ０になるから、印加した測定信号電圧Ｖ０の値及び位相を計測し、夫々２の接地極の測定信号電流の値及び位相を測定信号周波数で選別して計測することで、測定信号電圧Ｖ０と測定信号電流Ｉ１、Ｉ２の位相差α、βから正弦定理により第１と第２の測定信号電圧値Ｖ１、Ｖ２を求めることができる。

従って、夫々の接地極の測定信号電圧値を夫々の接地極に流れる測定信号電流値で除して、第１と第２の接地極の一方又は両方の接地抵抗値を同時に求めることができる。

請求項３の発明は、図８に示すように、第１、第２の接地極を有し、第１の接地極Ｅ２１は電路の変圧器Ｔｒの低圧側の１線若しくは中性点をＢ種接地した接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧Ｖ０を第１の接地極Ｅ２１であるＢ種接地線２１に重畳用変成器２４を介して重畳し、第２の接地極Ｅ２２を補助接地極とし、第１と第２の接地極間に同じ測定信号電圧Ｖ０を接地線２２を介して印加し、印加した測定信号電圧Ｖ０の電圧値及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、また夫々の接地極に流れる測定信号電流値を電流検出手段ＣＴ１、ＣＴ２で検出し、検出した測定信号電流値Ｉ２１、Ｉ２２及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、これら計測値から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値Ｖ２１、Ｖ２２を演算により求め、求めた夫々の測定信号電圧値を計測した測定信号電流値Ｉ２１、Ｉ２２で除して各接地極の抵抗値Ｒ２１、Ｒ２２を求めるものである。

本発明では、Ｂ種接地線に繋がる電路と大地の対地静電容量Ｃ０に流れる容量成分の測定信号電流Ｉ０による第１と第２の接地極の測定信号電圧の位相変化を利用するため、第３の接地極を必要とせず、測定のために接地極に接続された配線を取り外すことなく活線状態で正確に常時測定することができる。

第２の接地極には、Ａ種、Ｃ種又はＤ種の接地極を補助極として使用し、この補助電極の接地抵抗も同時に測定することができる。

請求項４の発明は、図１１に示すように、第１、第２及び第３の接地極Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３を有し、第１の接地極Ｅ２１は電路の変圧器Ｔｒの低圧側の１線若しくは中性点をＢ種接地した接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧Ｖ０を第１の接地極の接地線２１に重畳させ、第１と第２の接地極間に同じ測定信号電圧Ｖ０を接地線２２を介して印加し、第１と第３の接地極間に同じ測定信号電圧Ｖ０をコンデンサＣを介して印加し、印加した測定信号電圧Ｖ０の測定信号電圧値及び位相を測定周波数で選別して計測し、また、夫々の接地極に流れる測定信号電流値及び位相を電流検出手段ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３で検出し、検出した測定信号電流値Ｉ２１、Ｉ２２、Ｉ２３及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、これら計測した測定信号電圧Ｖ０及び位相と、第１、第２及び第３の接地極に流れる測定信号の電流位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を演算により求め、求めた夫々の接地極の測定信号電圧値を、先に計測した夫々の接地極に流れる測定信号電流値で除して第１、第２及び第３の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする。

この発明は、考え方としては請求項３における発明と同じで、請求項３の発明における電路の対地静電容量Ｃ０が小さいとき、Ｂ種接地した第１の接地極Ｅ２１の測定信号電流Ｉ２１の位相変化も小さく位相差の測定が困難になるため、第３の接地極Ｅ２３にコンデンサＣを介して測定信号を印加することで、強制的にＢ種接地極の電流位相を変化させるようにしたもので、同時にコンデンサＣを挿入した第３の接地極Ｅ２３の接地抵抗値も測定することができる特徴がある。

上記の請求項１乃至４の各発明において接地抵抗値を常時監視する場合は、ディスプレーなどの表示手段で常時表示して監視する。また、あらかじめ設定した抵抗値以上となったときは、音声または点滅表示などの警報手段で知らせるようにする。

また、上述した請求項４の説明では、容量性リアクタンスのコンデンサＣで説明したが、対地静電容量により流れる測定信号電流を上回る測定信号電流を、誘導性リアクタンスのコイルＬを使用して流し、夫々の接地極の測定信号電流位相を変化させても同様な検出が可能である。

本発明は上述したように、接地極に流れる測定信号電流の位相を変化させて計測し、接地極に発生する測定信号電圧を演算により求めて、この求めた測定信号電圧値を計測した測定信号電流値で除して接地抵抗値を求めるようにしたので、次のような効果を発揮する。

（１）接地極に流れる測定信号電流で発生した電圧及び電流を計測しているため、電路の対地静電容量、測定用配線間の浮遊容量及び筐体と大地の接触等により接地極以外に流れる測定信号電流の影響は受けない。従って、被測定接地極を電路から切り離す必要がなく、停電せずに接地抵抗値の常時測定、監視ができる。

（２）一般的にＢ種接地極には、複数の変圧器が接続されるため電路の対地静電容量が大きくなる。この様な場合、請求項３の発明に於いては、第３の補助接地極を設けること無しに測定ができる。

（３）Ｂ種接地線に測定用信号を重畳し、Ａ種、Ｃ種或いはＤ種の接地極があれば、Ａ種を第２の接地極とし、Ｃ又はＤ種接地極に測定用信号をコンデンサ介して接続すれば、新たな接地極を設ける必要がない。また、Ｄ種接地極に電路機器のフィルターが接続されているような場合は、フィルターに流れる測定信号を利用できるため、第３の接地極にコンデンサを入れる必要がなくなる。

本発明の第１の実施の形態の説明図。 図１の等価回路。 測定信号のベクトル図。 測定信号のベクトル図。 本発明の第２の実施の形態の説明図。 図５の等価回路。 測定信号のベクトル図。 本発明の第３の実施の形態の説明図。 図８の等価回路。 測定信号のベクトル図。 本発明の第４の実施の形態の説明図。 図１１の等価回路。 測定信号のベクトル図。 測定信号のベクトル図。

以下本発明の実施の形態を図面によって説明する。尚、実施の形態を説明するに当たり、全図において同一名称部分又は同じ機能を有する部分には、同じ記号を付して詳細な説明を省略する。

図１は請求項１の発明の実施の形態を説明するための構成図を示す。同図において、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は夫々第１、第２及び第３の接地極を示す。１０は接地抵抗測定装置、１１は接地抵抗測定装置１０内に有する測定信号発生手段で、商用周波数と異なる周波数の測定信号を発生し、該測定信号電圧Ｖ０を接地線１，および２を介して第１の接地極Ｅ１と第２の接地極Ｅ２間に印加する。また、第１の接地極Ｅ１と第３の接地極Ｅ３間にはコンデンサＣを介して印加する。ＣＴ１、ＣＴ２及びＣＴ３は、夫々接地線１，２及び３に設けられた測定信号電流検出手段としての変成器で、接地極に流れる測定信号電流を検出する。この検出された接地極に流れる測定信号電流は、接地抵抗測定装置１０に入力される。該接地抵抗測定装置１０には演算部１２を有し、該演算部１２には測定信号発生手段１１の測定信号電圧Ｖ０を、信号電圧入力回路１１ａ、増幅回路１１ｂ、Ａ／Ｄ変換回路１１ｃ、を介してデジタル信号に変換された測定信号が入力され、また、変成器ＣＴ１、ＣＴ２及びＣＴ３で検出された測定信号電流を夫々フィルター１Ｆ、２Ｆ及び３Ｆで測定信号の周波数が選別され、増幅器１Ａ，２Ａ，及び３Ａで増幅され、Ａ／Ｄ変換回路１Ｃ、２Ｃ及び３Ｃでデジタル信号に変換されて入力される。１３は位相検出回路で、前記の各増幅器の出力を入力して位相を検出し、演算部１２に入力する。演算部１２では、測定信号の電圧値及び位相と、夫々の接地極に流れる測定信号電流の電流値と位相から、演算により接地抵抗を測定する。１４はディスプレーなどの表示手段を示す。又、ここに必要に応じて警報手段を設ける。

図２は図１の等価回路を示し、図３、図４は測定信号のベクトルを示している。これらの図によって本実施の形態における接地抵抗値の測定方法を説明する。

第１と第２の接地極の夫々の測定信号電圧及び電流の関係は、図３に示すようになる。第３の接地極にコンデンサＣを介して流れる測定信号電流Ｉ３は、容量成分で測定信号電圧Ｖ０に対し進み位相であり、第２の接地極Ｅ２を介して流れる測定信号電流Ｉ２は抵抗成分で測定信号電圧Ｖ０と同相方向で、第１の接地極Ｅ１に流れる測定信号電流Ｉ１は抵抗成分と容量成分の合成電流となることから、第１の接地極Ｅ１に流れる電流で発生する測定信号電圧Ｖ１と、第２の接地極Ｅ２に発生する測定信号電圧Ｖ２は位相が異なることになる。

第１と第２の接地極の夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２は、接地抵抗が抵抗成分であることからそれぞれ接地極に流れる測定信号電流Ｉ１，Ｉ２と同相となり、測定信号電圧Ｖ０と夫々の測定信号電流の位相差α、及びβを計測することで夫々の測定信号電圧の位相を求めることができ、この位相α及びβから次の式（１）でγを求め、夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２を正弦定理により式（２）、（３）で求め、この夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２を夫々の測定信号電流Ｉ１，Ｉ２で除して、それぞれの接地抵抗Ｒ１、Ｒ２を式（４）、（５）で求めることができる。

γ＝１８０°−α−β ・・・（１）
Ｖ１＝Ｖ０×ｓｉｎα÷ｓｉｎγ ・・・（２）
Ｖ２＝Ｖ０×ｓｉｎβ÷ｓｉｎγ ・・・（３）
Ｒ１＝Ｖ１÷Ｉ１ ・・・（４）
Ｒ２＝Ｖ２÷Ｉ２ ・・・（５）
次に、第１と第３の夫々の測定信号電圧及び電流の関係は、図４に示すようになる。測定信号電圧Ｖ１は既に求められており、Ｖｃはコンデンサに架かる電圧で第３の接地極に流れる電流の９０°遅れ位相となるから、第３の接地極の測定信号電圧Ｖ３は、式（６）（７）（８）から式（９）で求められ、式（１０）で測定信号電圧Ｖ３を測定信号電流Ｉ３で除して、接地抵抗Ｒ３を求めることができる。

Ｖ１ａ＝Ｖ１×ｓｉｎ（θ−β）÷ｓｉｎ（１８０°−θ） ・・・（６）
Ｖ１ｂ＝Ｖ１×ｓｉｎβ÷ｓｉｎ（１８０°−θ） ・・・（７）
Ｖｃｂ＝（Ｖ０−Ｖ１ａ）×ｃｏｓθ ・・・（８）
Ｖ３＝Ｖｃｂ−Ｖ１ｂ ・・・（９）
Ｒ３＝Ｖ３÷Ｉ３ ・・・（１０）
これらの演算は、すべて接地抵抗測定装置１０の演算部１２によって行われる。

図５は請求項２の発明の実施の形態を説明するための構成図を示す。図６は図５の等価回路を示し、第１と第２の接地極の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２及び電流Ｉ１、Ｉ２と、対地静電容量Ｃ０から大地抵抗Ｒｅに流れる測定信号により大地に発生する測定信号電圧Ｖｅ及び電流Ｉ０の関係は、図７に示す。

請求項１との相違は、対地静電容量が大きい場合、この対地静電容量を利用するもので、対地静電容量Ｃ０から大地に流れる測定信号電流Ｉ０は、容量成分で測定信号電圧Ｖ０に対し進み位相であり、第２の接地極Ｅ２を介して流れる測定信号電流Ｉ２は抵抗成分で測定信号電圧Ｖ０と同相方向で、第１の接地極Ｅ１に流れる測定信号電流Ｉ１は抵抗成分と容量成分の合成電流となることから、第１の接地極Ｅ１に流れる電流で発生する測定信号電圧Ｖ１と、第２の接地極Ｅ２に発生する測定信号電圧Ｖ２は位相が異なることになる。

第１と第２の接地極の夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２は、接地抵抗が抵抗成分であることからそれぞれ接地極に流れる測定信号電流Ｉ１，Ｉ２と同相となり、測定信号電圧Ｖ０と夫々の測定信号電流の位相差α、及びβを計測することで夫々の接地極の測定信号電圧の位相を求めることができ、この位相α及びβから前述同様、式（１）でγを求め、夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２を正弦定理により式（２）、（３）で求め、この夫々の測定信号電圧Ｖ１、Ｖ２を夫々の測定信号電流Ｉ１，Ｉ２で除して、それぞれの接地抵抗Ｒ１、Ｒ２を式（４）、（５）で求めることができる。

対地静電容量Ｃ０に流れる測定信号電流Ｉ０は、第１と第２の測定信号電圧の位相を変化させるためのもので電圧Ｖｅ、電流Ｉ０及び夫々の位相、及び大地抵抗Ｒｅを求める必要はない。

図８は請求項３の発明の実施の形態を説明するための構成図、図９はその等価回路、図１０は測定信号のベクトルを示す。図８においてＴｒは電路の変圧器を示す。基本的には図５と同様であるが、変圧器Ｔｒの低圧側が接地線２１を介してＢ種接地され、この接地線２１に測定信号発生手段１１から測定信号が重畳用変成器２４を介して重畳される点異なる。

Ｅ２１は変圧器低圧側を接地線２１を介してＢ種接地した第１の接地極、Ｅ２２は接地線２２を介してＡ種、Ｃ種又はＤ種接地極を補助接地極として使用する第２の接地極を示す。接地抵抗測定装置の測定信号電圧を入力する回路は図１及び図５と異なり、フィルター１１Ｆで入力し測定信号周波数を選別する。

第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２間に印加して流れる測定信号電流Ｉ２２は、抵抗成分であり測定信号電圧Ｖ０と同相方向の電流となる。一方、第１の接地極の接地線２１に測定信号を重畳しているため、電路と大地間の対地静電容量Ｃ０を介して測定信号電流Ｉ０が流れる。

この電流Ｉ０は大地を通して流れ、第２の接地極Ｅ２２を介さず第１の接地極Ｅ２１に流れることになり、容量成分の電流であるため測定信号電圧Ｖ０に対し進み方向の電流となる。第１の接地極Ｅ２１に流れる測定信号電流Ｉ２１は、第２の接地極Ｅ２２に流れる測定信号電流Ｉ２２と対地静電容量Ｃ０を介して流れる測定信号電流Ｉ０の合成電流となることから、第１の接地極Ｅ２１に流れる測定信号電流Ｉ２１で発生する測定信号電圧Ｖ２１と、第２の接地極Ｅ２２に発生する測定信号電圧Ｖ２２は位相が異なる。第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２の夫々の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２は、接地抵抗が抵抗成分であることから夫々の接地極Ｅ２１、Ｅ２２に流れる測定信号電流Ｉ２１，Ｉ２２と同相となり、測定信号電圧Ｖ０との夫々の測定信号電流の位相差α及びβを計測することで測定信号電圧の位相を求めることができ、この位相α及びβから式（１１）でγを求め、夫々の接地極の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２を正弦定理により式（１２）、（１３）で求め、この夫々の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２を夫々の測定信号電流Ｉ２１，Ｉ２２で除して夫々の接地極抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を式（１４）、（１５）で求めることができる。これらの演算は、すべて接地抵抗測定装置１０の演算部１２によって行われる。

なお、図８において１５は警報手段で、接地抵抗値が予め定めた抵抗値以上となったとき音声、又は点滅信号などの警報手段で警報を発する。

γ＝１８０°−α−β ・・・（１１）
Ｖ２１＝Ｖ０×ｓｉｎα÷ｓｉｎγ ・・・（１２）
Ｖ２２＝Ｖ０×ｓｉｎβ÷ｓｉｎγ ・・・（１３）
Ｒ２１＝Ｖ２１÷Ｉ２１ ・・・（１４）
Ｒ２２＝Ｖ２２÷Ｉ２２ ・・・（１５）
この発明は、第３の接地極を必要とせず、測定のために接地線に接続された配線を外すことなく活線状態で正確な接地抵抗を常時測定、監視することができる。

図１１は請求項４の発明の実施の形態を説明するための構成図を示す。
基本的には図８と同様であるが、測定信号Ｖ０は接地線２１及び２２を介して第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２間に印加され、また第１接地極Ｅ２１と第３接地極Ｅ２３間には接地線２３からコンデンサＣを介して印加される。

図８における電路の対地静電容量Ｃ０が小さいとき、第１の接地極の測定信号電流位相の変化も小さく位相差の測定が困難になるため、第３の接地極にコンデンサＣを介して測定信号を印加することで、第１の接地極の測定信号電流位相を変化させるようにしたもので、同時にコンデンサＣを挿入した第３の接地極Ｅ２３の抵抗値も測定することができる。

図１２は図１１の等価回路を示し、その測定信号のベクトルを図１３及び図１４に示す。

第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２間に印加して流れる測定信号電流Ｉ２２は、抵抗成分であり測定信号電圧Ｖ０と同相方向の電流となる。一方、第１の接地極の接地線２１に測定信号を重畳しているため、電路と大地間の対地静電容量Ｃ０を介して測定信号電流Ｉ０が流れる。

また、この測定信号電流Ｉ０は大地を通して流れ、第２の接地極Ｅ２２を介さず第１の接地極Ｅ２１に流れることになり、容量成分の電流であるため測定信号電圧Ｖ０に対し進み方向の電流となる。この電路の対地静電容量Ｃ０による測定信号電流Ｉ０が小さいとき第１の接地極Ｅ２１の測定信号電流位相の変化も小さく接地抵抗測定が困難になる。

そこで、第３の接地極Ｅ２３にコンデンサＣを介して測定信号を印加することにより測定信号電流Ｉ２３が流れ、この電流Ｉ２３も第２の接地極Ｅ２２を介さず第１の接地極Ｅ２１に流れることになり、容量成分の電流であるため測定信号電圧Ｖ０に対し進み方向の電流となる。第１の接地極Ｅ２１には、これらの合成測定信号電流Ｉ２１が流れる。従って、第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２に流れる測定信号電流の測定信号電圧Ｖ０に対する位相差が大きくなり、夫々の接地極に発生する測定信号電圧が求め易くなる。

第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２の夫々の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２は、接地抵抗が抵抗成分であることから夫々の接地極に流れる測定信号電流と同相となり、測定信号電圧Ｖ０と測定信号電流の位相差α及びβを計測することで夫々の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２の位相を求めることができ、この位相α及びβから前記の式（１１）でγを求め、夫々の接地極の測定信号電圧を正弦定理により式（１２）（１３）で求め、この夫々の接地極の測定信号電圧Ｖ２１、Ｖ２２を夫々の接地極の測定信号電流Ｉ２１，Ｉ２２で除して夫々の接地抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を式（１４）、（１５）で求めることができる。

次に、第１の接地極Ｅ２１と第３の接地極Ｅ２３の夫々の測定信号電圧の関係は、図１４に示すようになる。第１の接地極の測定信号電圧Ｖ２１は既に求められており、Ｖ２３ｃはコンデンサに架かる測定信号電圧で第３の接地極Ｅ２３に流れる電流の９０°遅れ位相となるから、第３の接地極の測定信号電圧Ｖ２３ｒは、式（１６）（１７）（１８）から式（１９）で求められ、式（２０）で側衛信号電圧Ｖ２３ｒを測定信号電流Ｉ２３で除して、接地抵抗Ｒ２３を求めることができる。

Ｖ２１ａ＝Ｖ２１×ｓｉｎ（θ−β）÷ｓｉｎ（１８０°−θ） ・・・（１６）
Ｖ２１ｂ＝Ｖ２１×ｓｉｎβ÷ｓｉｎ（１８０°−θ） ・・・（１７）
Ｖ２１ｃ＝（Ｖ０−Ｖ２１ａ）×ｃｏｓθ ・・・（１８）
Ｖ２３ｒ＝Ｖ２１ｂ−Ｖ２１ｃ ・・・（１９）
Ｒ２３＝Ｖ２３ｒ÷Ｉ２３ ・・・（２０）
これらの演算は、接地抵抗測定装置１０の演算部１２によって行われる。

請求項３及び４において、説明を容易にするため第１の接地極Ｅ２１と第２の接地極Ｅ２２を接地線２２で直接接続して説明したが、第１の接地極Ｅ２１がＢ種接地で第２の接地極Ｅ２２がＡ、Ｃ、Ｄ種の接地極のとき電気技術基準の規定により第２の接地極Ｅ２２は直接接続できない。その場合、抵抗値が既知の抵抗器を接地線２２と第２の接地極Ｅ２２の間に挿入して接続し、上述した測定方法で得られた第２の接地極Ｅ２２の接地抵抗値Ｒ２２から、既知の抵抗器の抵抗値を差し引いて求めればよい。

１，２，３，２１，２２，２３・・・・接地線
１Ｆ，２Ｆ，３Ｆ，１１Ｆ・・・測定信号周波数選別フィルター
１Ａ，２Ａ，３Ａ，１１ｂ・・・増幅器
１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ，１１ｃ・・・Ａ／Ｄ変換器
１０・・・・接地抵抗測定装置
１１・・・・測定信号発生手段
１１ａ・・・測定信号電圧入力回路
１２・・・・演算部
１３・・・・位相検出回路
１４・・・・表示手段
１５・・・・警報手段
２４・・・・重畳用変成器
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３・・・接地極
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３・・・接地極抵抗
ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３・・・測定信号電流検出手段

Claims (5)

1. 第１、第２、第３の接地極を有する接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１と第２の接地極間に印加し、第１と第３の接地極間には、容量性又は誘導性リアクタンスを介して該測定信号電圧を印加するか、若しくは位相を所定の値に変化させた該測定信号電圧を印加して、各接地極に流れる測定信号電流の位相を変化させ、印加した測定信号の電圧値及び位相を計測し、各接地極に流れる夫々の測定信号の電流値及び位相を計測するとともに、これら計測した測定信号の電圧値及び位相と、第１、第２及び第３の接地極に流れる測定信号電流の位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の接地極の測定信号電圧値を、先に計測した各接地極の測定信号電流値で除して第１の接地線及び／又は第２、第３の接地極の任意の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法。
2. 第１、第２の接地極を有する接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１と第２の接地極間に印加して、印加した測定信号電圧の電圧値及び位相を計測し、第２の接地極に接続された配線と大地間の対地静電容量を介して流れる測定信号電流により変化した各接地極の夫々の測定信号電流値及び位相を計測するとともに、これら計測した測定信号の電圧値及び位相と、第１と第２の接地極に流れる測定信号電流の位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の接地極の測定信号電圧値を、先に計測した各接地極の測定信号電流値で除して第１及び／又は第２の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法。
3. 第１と第２の接地極を有し、第１の接地極は電路の変圧器低圧側の１線、若しくは中性点をＢ種接地した接地極とし、第２の接地極を補助接地極とした接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１の接地極の接地線に重畳させ、第１と第２の接地極間に該測定信号電圧を印加し、印加した測定信号の電圧値及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、第１の接地極に接続された電路と大地間の静電容量を介して流れる測定信号電流により位相が変化した各接地極の夫々の測定信号電流値及び位相を測定信号周波数で選別して計測するとともに、これら計測された測定信号の電圧値及び位相と、第１と第２の接地極に流れる測定信号電流位相から夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の測定信号電圧を夫々の測定信号電流値で除して、第１及び／又は第２の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法。
4. 第１、第２、第３の接地極を有し、第１の接地極は電路の変圧器低圧側の１線、若しくは中性点をＢ種接地した接地極の接地抵抗測定方法において、商用周波数と異なる周波数の測定信号電圧を第１の接地極の接地線に重畳させ、第１と第２の接地極間に該測定信号電圧を印加し、第１と第３の接地極間には該測定信号電圧を容量性又は誘導性リアクタンスを介して印加して、印加した測定信号の電圧値及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、第３の接地極に接続された容量性又は誘導性リアクタンス及び第１の接地極に接続された電路と大地間の対地静電容量を介して流れる測定信号電流により変化した第２、第３の夫々の接地極に流れる測定信号電流値及び位相を測定信号周波数で選別して計測し、第２の接地極から第１の接地極に流れる測定信号電流と、第３の接地極から第１の接地極に流れる測定信号電流及び第１の接地極に接続された電路から対地静電容量を介して第１の接地極に流れる合成測定信号の電流値及び位相を測定信号周波数で選別して計測するとともに、これら計測した測定信号の電圧及び位相と、夫々の接地極に流れる測定信号電流の位相から、夫々の接地極に発生する測定信号電圧値をベクトル演算により求め、求めた夫々の測定信号電圧値を、先に計測した各接地極の測定信号電流値で除して第１の接地線及び／又は第２、第３の接地極の任意の接地極の接地抵抗値を求めるようにしたことを特徴とする接地抵抗測定方法。
5. 前記第１の接地線及び／又は第２、第３の接地極の任意の接地極の接地抵抗値を表示手段及び／又は警報手段で常時監視するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の接地抵抗測定方法。

Images