JP5631656B2

JP5631656B2 - 絶縁低下監視装置

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Publication number: JP5631656B2
Application number: JP2010178958A
Authority: JP
Inventors: 泰紀戸佐間
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: JP2012039796A

Description

本発明は、例えば、発電機の絶縁抵抗が低下していないかどうかを監視するための絶縁低下監視装置に関する。

従来、例えば、発電機が停止している間に、この発電機の絶縁抵抗を自動で測定し、所定の閾値を下回ったときに、これを異常と判断し、その結果を出力することができる絶縁低下監視装置（絶縁抵抗測定装置）が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−２９４０９０号公報

従来の絶縁低下監視装置では、発電機の絶縁低下を監視することはできるが、異常を検知した場合に、その異常を出力するだけであり、自動による監視の観点から、異常が生じた場合の対応をも自動で行えることができるようになれば、更に作業性を向上することが可能になる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、発電機の絶縁抵抗を自動で測定できるとともに、発電機に異常な絶縁低下が生じた場合に、この異常を自動で解消できる絶縁低下監視装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、発電機の絶縁抵抗を測定するとともにこの絶縁抵抗が低下しているか否かを監視する絶縁低下監視装置において、発電機の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定器と、この絶縁抵抗測定器に所定の時間間隔で発電機を測定させるためのタイマと、発電機の絶縁抵抗の低下による異常が発生したときに、この低下を改善するための送風機及び電熱器を有する絶縁抵抗改善手段と、絶縁抵抗測定器、タイマ、及び絶縁抵抗改善手段を制御するとともに、絶縁抵抗測定器によって測定される絶縁抵抗の低下の度合いに応じて適した絶縁抵抗改善手段を作動させる制御部と、を備え、前記制御部は、絶縁抵抗の測定値が正常な第１管理値以上である場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第１タイマ時間を設定して送風機及び電熱器を作動させず、絶縁抵抗の測定値が第１管理値よりも小さな第２管理値以上かつ第１管理値未満の場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第２タイマ時間を前記第１タイマ時間よりも短く設定して送風機のみを作動させ、絶縁抵抗の測定値が第２管理値よりも小さな第３管理値以上かつ第２管理値未満の場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第３タイマ時間を第２タイマ時間よりも短く設定して送風機及び電熱器を作動させることを特徴とする。

かかる構成によれば、絶縁抵抗測定器は、タイマによって、定期的に発電機の絶縁低下の有無を測定することができ、さらに、発電機の制御部によって絶縁抵抗改善手段を作動させることによって、発電機の異常の検知から、その後の対応まで自動で行うことができるようになる。

かかる構成によれば、絶縁低下が生じたときに、制御部が、タイマによる測定の時間間隔を短くするように設定できることで、絶縁抵抗改善手段を作動させなければならない時期を、より正確に把握できるようになる。

また、本発明に係る絶縁低下監視装置は、前記制御部は、前記発電機に設けられている接地線を接続・遮断するスイッチを制御可能に構成されることが望ましい。

かかる構成によれば、絶縁抵抗測定器によって発電機の絶縁抵抗を測定する場合に、制御部が前記スイッチを遮断するように制御して接地線を遮断することで、絶縁抵抗の測定に必要な準備をも自動で行うことができるようになる。

本発明によれば、発電機の絶縁抵抗を自動で測定できるとともに、発電機に異常な絶縁低下が生じた場合に、この異常を自動で解消できるようになる。

絶縁低下監視装置の全体図である。制御部を示すブロック図である。タイマ設定テーブルを示す。絶縁低下監視装置の他の実施形態を示す部分的な図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１〜図３は、本発明に係る絶縁低下監視装置の一実施形態を示す。図１に示すように、絶縁低下監視装置１は、回転子巻線２、固定子巻線３、コレクタリング（スリップリング）４等を有する発電機５に関して、その絶縁抵抗の低下の有無を監視するとともに、絶縁抵抗が低下したときに、これを回復するための措置を講じるためのものである。

発電機５は、円筒状に構成される固定子巻線３内を界磁された回転子巻線２が回転することにより、固定子巻線３に電力を誘起する。この発電機５には、その一部に、接地線６が設けられており、この接地線６には、接地線６の接続・遮断を行うための接地線用スイッチ７が設けられている。

絶縁低下監視装置１は、発電機５のコレクタリング４に接触するブラシ１１と、回転子巻線２を初期励磁するための初期励磁回路１２と、回転子巻線２が回転して固定子巻線３に誘起された電圧を降圧するトランス１３と、トランス１３から生じる交流電力を直流に整流する整流器１４と、回転子巻線２に供給する界磁電力を遮断する界磁遮断器１５と、絶縁抵抗を測定するための絶縁抵抗測定器（一般に「メガー」という）１６と、絶縁抵抗測定器１６の測定端子をブラシ１１に対して接続・遮断する絶縁抵抗測定用スイッチ１７と、絶縁抵抗監視装置１の種々の制御を行うための制御部１８と、発電機５の絶縁抵抗が低下して異常が生じた場合に、この絶縁抵抗の低下を改善する複数の絶縁抵抗改善手段１９（１９ａ，１９ｂ）と、を備える。

ブラシ１１は、回転子巻線２が回転している状態において、コレクタリング４との接触を維持するとともに、コレクタリング４の回転により、このコレクタリング４に対して相対的に摺動するように構成される。初期励磁回路１２は、発電機５による発電を開始する際に、ブラシ１１、コレクタリング４を介して回転子巻線２に所定の電圧を加えるためのものである。

整流器１４は、トランス１３から供給される電力を整流するとともに、不作動状態（遮断していない状態）の界磁遮断器１５を通じてブラシ１１からコレクタリング４へと界磁電力（電流）を供給するためのものである。界磁遮断器１５は、絶縁抵抗測定器１６による発電機５の絶縁抵抗を測定する際に、制御部１８からの信号によって作動し、界磁回路を遮断するためのものである。

本実施形態では、絶縁抵抗改善手段１９として、１つの送風機１９ａ及び１つの電熱器１９ｂが採用されている。これらの送風機１９ａ、電熱器１９ｂの数は、これに限定されず、発電機５の規模や数に応じて適宜選択される。送風機１９ａ及び電熱器１９ｂは、制御部１８に接続されており、送風機１９ａと制御部１８との間には、送風機作動用スイッチ２１が設けられている。また、電熱器１９ｂと制御部１８との間には、電熱器作動用スイッチ２２が設けられている。

制御部１８は、図２に示すように、絶縁抵抗測定器１６の測定のタイミングを所定の時間ごとに行うために、この時間の間隔を設定可能なタイマ３１と、ブラシ１１に供給される電力を検知する電力検知手段３２と、絶縁抵抗測定器１６による測定結果を判定するための判定手段３３と、界磁遮断器１５を駆動するための電力を発生させる遮断器駆動部３４と、絶縁抵抗測定用スイッチ１７を駆動するためのスイッチ駆動部３５と、接地線用スイッチ７を駆動するための電力を発生させるスイッチ駆動部３６と、送風機作動用スイッチ２１を駆動するためのスイッチ駆動部３７と、電熱器作動用スイッチ２２を駆動するためのスイッチ駆動部３８と、これらを制御するともに所定の演算を行うＣＰＵ４１と、制御に必要なプログラムを記憶するＲＯＭ４２と、ワーキングメモリとして動作するＲＡＭ４３とを備える。

制御部１８は、発電機５が運転中か停止しているかを認識することができ、停止している場合に、絶縁抵抗測定器１６を作動させて発電機５の絶縁抵抗を測定させる。また、制御部１８は、絶縁抵抗測定器１６による測定結果に応じて、タイマ３１の設定を適宜変更し、その後の測定のタイミングを決定できる。また、制御部１８は、発電機５の絶縁抵抗が低下している場合に、絶縁抵抗改善手段１９を作動させる。

以下、この制御部１８による絶縁低下監視装置１の制御方法について具体的に説明する。

制御部１８は、ＣＰＵ４１及び電力検知手段３２によって、ブラシ１１に供給される電力の有無を検知することにより、発電機５が運転中であるかどうかを認識できる。電力検知手段３２がブラシ１１の電力を検知している場合には、発電機５が運転中であり、電力が検知されない場合には、発電機５が停止しているということがわかる。

なお、発電機５が運転中である場合には、接地線用スイッチ７がオンになっており、接地線６が発電機５を接地した状態となっている。また、発電機５が運転中である場合には、界磁遮断器１５が不作動状態（回路を遮断していない状態）になっている。また、発電機５が運転中の場合は、絶縁抵抗測定用スイッチ１７、送風機用スイッチ２１、及び電熱器用スイッチ２２がオフになっている。

制御部１８は、電力検知手段３２によって発電機５が停止していると認識した場合に、遮断器駆動部３４を介して界磁遮断器１５に信号を送信し、界磁遮断器１５を作動させて界磁回路を遮断する。また、制御部１８は、スイッチ駆動部３６を介して、接地線用スイッチ７を作動させる（オフにする）ことにより、接地線６の接地を遮断する。

さらに、制御部１８は、ＣＰＵ４１及びスイッチ駆動部３５を介して絶縁抵抗測定用スイッチ１７を作動（ＯＮ）させることにより、絶縁抵抗測定器１６をブラシ１１及び発電機５に接続する。

この状態で、制御部１８は、絶縁抵抗測定器１６に制御信号を送信し、絶縁抵抗測定器１６は、この信号を受信すると、所定の測定電圧を発生させ、発電機５の絶縁抵抗を測定する。その後、絶縁抵抗測定器１６は、測定結果（絶縁抵抗の測定値）を制御部１８に送信する。

制御部１８は、判定手段３３を介して、絶縁抵抗測定器１６の測定結果が正常かどうかを判断するともに、判断結果に応じて、タイマ３１の時間間隔を設定する。具体的には、ＲＯＭ４２には、図３に示すように、タイマ設定テーブルが記憶されている。測定抵抗の判断基準として、複数の抵抗値の閾値（以下「管理値」という）Ｒが設定されている。本実施形態では、３つの管理値（以下、それぞれを、第１管理値、第２管理値、第３管理値という）Ｒ₁〜Ｒ₃が設定されている場合を例示する。各管理値Ｒ₁〜Ｒ₃の値は、Ｒ₁＞Ｒ₂＞Ｒ₃の関係に設定されている。制御部１８は、ＲＯＭ４２のタイマ設定テーブル、ＲＡＭ４３、及び判定手段３３を介して、所定の管理値Ｒ（Ｒ₁〜Ｒ₃）に応じたタイマ時間Ｔ（Ｔ₁〜Ｔ₃）を設定することができる。

なお、管理値Ｒは、第１管理値Ｒ₁乃至第３管理値Ｒ₃の３つの場合に限定されず、４つ以上の複数の管理値Ｒ₁〜Ｒ_N（Ｎは正の整数）が設定され得る。

タイマ設定テーブルには、各管理値Ｒ₁〜Ｒ₃に対応して、３つのタイマ時間（以下、それぞれを第１タイマ時間、第２タイマ時間、第３タイマ時間という）Ｔ₁〜Ｔ₃が設定されている。各タイマ時間Ｔ₁〜Ｔ₃の値は、Ｔ₁＞Ｔ₂＞Ｔ₃の関係に設定されている（例えば、Ｔ１：６０分、Ｔ２：３０分、Ｔ３：１０分）。

制御部１８は、絶縁抵抗測定器１６によって測定された測定値（抵抗）が第１管理値Ｒ₁（例えば１００ＭΩ）以上であるか否かを、判定手段３３を介して判定する。絶縁抵抗測定器１６の測定結果が第１管理値Ｒ₁以上である場合には、制御部１８は、発電機５の絶縁状態が正常であると判断するとともに、その後の測定を第１タイマ時間Ｔ₁にて行うように、タイマ３１の設定を行う。

制御部１８は、ＣＰＵ４１を介して、タイマ３１において第１タイマ時間Ｔ₁に達したときに、絶縁抵抗測定器１６を制御し、発電機５の絶縁抵抗の測定を行わせる。絶縁抵抗の測定値が第１管理値Ｒ₁以上である限り、制御部１８は、タイマ３１を第１タイマ時間Ｔ₁に設定し、この第１タイマ時間Ｔ₁を基準として絶縁抵抗測定器１６による測定を繰り返す。

絶縁抵抗測定器１６による発電機５の絶縁抵抗の測定値が第１管理値Ｒ₁未満である場合、制御部１８は、この測定値が第２管理値Ｒ₂以上であるか否かを、判定手段３３を介して判定する。測定値が第２管理値Ｒ₂以上である場合には、制御部１８は、タイマ３１を第２タイマ時間Ｔ₂に設定するとともに、この状態を異常であると判断し、スイッチ駆動部３７及び送風機用スイッチ２１を介して、絶縁抵抗改善手段１９としての送風機１９ａに制御信号を送信してこれを作動させる。

制御部１８は、タイマ３１が第２タイマ時間Ｔ₂に達したときに、絶縁抵抗測定器１６を再度作動させて発電機５の絶縁抵抗を測定する。このとき、制御部１８は、測定値が第１管理値Ｒ₁以上かどうかを判定手段３３によって判定する。測定値が第１管理値Ｒ₁以上である場合には、制御部１８は、絶縁抵抗改善手段１９（送風機１９ａ）によって、絶縁抵抗が正常に戻ったと判断し、スイッチ駆動部３７、送風機用スイッチ２１を介して、送風機１９ａを停止させる。

さらに、制御部１８は、ＣＰＵ４１を介して、タイマ３１を第１タイマ時間Ｔ₁に設定し、この第１タイマ時間Ｔ₁を基準に、その後の測定を継続する。一方、測定値が第１管理値Ｒ₁未満である場合、制御部１８は、測定値が第２管理値Ｒ₂以上であるか否かを、判定手段３３を介して判定する。測定値が第２管理値Ｒ₂以上である場合には、制御部１８は、既に作動している送風機１９ａを作動させ続けるとともに、タイマ３１を第２タイマ時間Ｔ₂のままにしておき、この第２タイマ時間Ｔ₂を基準として、その後の測定を行う。

また、前記測定値が第２管理値Ｒ２未満である場合、制御部１８は、測定値が第３管理値Ｒ₃以上であるか否かを、判定手段３３を介して判定する。測定値が第３測定Ｒ₃以上である場合、制御部１８は、発電機５の絶縁状態がさらに悪化しているものと判断し、スイッチ駆動部３８、及び電熱器用スイッチ２２を介して、絶縁抵抗改善手段１９としての電熱器１９ｂを作動させる。これにより、絶縁抵抗改善手段１９としての送風機１９ａと電熱器１９ｂの両方が作動している状態となる。

さらに、制御部１８は、上記の措置をとるとともに、タイマ３１を第３タイマ時間Ｔ₃に設定し、この第３タイマ時間Ｔ₃を基準として、その後の測定を行う。

また、前記測定値が第３管理値Ｒ₃未満である場合には、制御部１８は、判定手段３３を通じて、管理センター等に配設される外部装置としての警報機が警報を発するように制御信号を送信する。

このように、制御部１８は、発電機５の絶縁抵抗の低下の度合いに応じて、タイマ時間Ｔ（Ｔ₁〜Ｔ₃）を適宜変更しながら、測定値と管理値Ｒ（第１管理値Ｒ₁〜第３管理値Ｒ₃）との比較を繰り返し、絶縁低下の度合いに応じて、これを改善するのに適した絶縁抵抗改善手段１９（送風機１９ａ、電熱器１９ｂ）を選択して作動させるのである。

なお、発電機５が再び始動する場合には、制御部は、スイッチ駆動部３５〜３８を介して、接地線用スイッチ７をオンにし、絶縁抵抗測定用スイッチ１７をオフにし、さらに、送風機用スイッチ２１、電熱器用スイッチ２２をオフにする。さらに、制御部１８は、遮断器駆動部３５を介して、界磁遮断器１５を不作動状態（遮断解除状態）にする。

以上説明した絶縁低下監視装置によれば、発電機５が停止している間に、この発電機５の絶縁抵抗が低下しているか否かを定期的に自動で監視するとともに、絶縁抵抗が低下している場合には、この低下の度合いに応じて、改善に適した絶縁抵抗改善手段１９（１９ａ，１９ｂ）を自動で作動させることができる。

さらに、絶縁低下監視装置は、各管理値Ｒ（Ｒ₁〜Ｒ₃）が小さくなるにつれて、対応するタイマ時間Ｔ（Ｔ₁〜Ｔ₃）を短くすることにより、発電機５の絶縁抵抗の低下に応じて、監視の間隔を短くして、異常の状態を早期に発見するとともに、これに応じて適切なタイミングで、絶縁抵抗改善手段１９（１９ａ，１９ｂ）を作動させることができるようになる。

また、制御部１８によって、接地線６の接続・遮断の動作をも自動でできるため、絶縁抵抗の測定に必要な準備をも自動で行うことができ、絶縁抵抗監視装置１は、さらに作業性の良いものとなる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限らず、種々の変更・変形が可能である。

上記の実施形態では、ブラシ１１をスリップリングに常時接触させて、発電機５が停止したときに、絶縁抵抗測定用スイッチ１７を作動させ、絶縁抵抗測定器１６による測定を行うようにした例を示したが、これに限定されない。例えば、パンタグラフを応用したもの、シリンダ等の伸縮可能な部材をブラシ１１に連結し、ブラシ１１を進退させることにより、コレクタリング４への接触・接触解除を行うようにしてもよい。

さらなる変形例として、図４に示すように、例えば、モータ５１によって回動自在にされる回動軸５２の先端に、接触子５３を有する回動部材５４を設け、制御部１８によってモータ５１を制御することで、接触子５３のコレクタリング４への接触・接触解除を行うようにしてもよい。

回動軸５２には、２つのカム（以下、一方を「第１カム」、他方を「第２カム」という）５６，５７が設けられ、それぞれのカム５６，５７に対応して、２つのリミットスイッチ（以下、第１カム５６に対応するものを「第１リミットスイッチ」、第２カム５７に対応するものを「第２リミットスイッチ」という）５８，５９が接触して設けられている。第１カム５６と第１リミットスイッチ５８は、接触子５３がコレクタリング４に接触したときに、第１リミットスイッチ５８が作動するように関係づけられる。

第２カム５７と第２リミットスイッチ５９は、接触子５３がコレクタリング４から離れた所定の待機位置にあるときに、第２リミットスイッチ５９が作動するように関係づけられる。制御部１８は、発電機５が停止している状態で、モータ５１を介して回動軸５２を回動方向一方側に回動させ、接触子５３をコレクタリング４に接触させる。接触子５３がコレクタリング４に接触したとき、第１カム５６に対応する第１リミットスイッチ５８が作動し、これを制御部１８が検知して、モータ５１を停止させる。この状態で、制御部１８は、絶縁抵抗測定器１６に制御信号を送信し、発電機５の絶縁抵抗を測定させることができる。

発電機５が作動したとき、制御部１８はこれを検知して、回動部材５２の接触子５３をコレクタリング４から離すべく、モータ５１に制御信号を送信する。モータ５１の駆動により、回動軸５２が回動方向他方側に回動し、接触子５３がコレクタリング４から離れるように回動部材５４が回動する。回動部材５４が回動を続け、所定の待機位置に達したときに、第２カム５７に対応する第２リミットスイッチ５９が作動する。この場合には、発電機５を停止させた状態で、接触子５３をコレクタリング４に接触させ、この接触子５３に接続される絶縁抵抗測定器１６によって、発電機５の絶縁抵抗を測定することができる。

また、発電機５の回転子巻線２の回転を制動するブレーキ等を絶縁低下監視装置１に利用することも可能である。この場合には、回転子巻線２の所定の部位に接触するブレーキの制動部材に接触子を設け、発電機５が停止し、制動部材が回転子巻線２に接触して制動しているときに、これと同時に接触子を回転子巻線２側に接触させて絶縁抵抗測定器１６による発電機５の絶縁抵抗の測定を行うようにしてもよい。

１…絶縁低下監視装置、２…回転子巻線、３…固定子巻線、４…コレクタリング、５…発電機、６…接地線、７…接地線用スイッチ、１１…ブラシ、１２…初期励磁回路、１３…トランス、１４…整流器、１５…界磁遮断器、１６…絶縁抵抗測定器（メガー）、１７…絶縁抵抗測定用スイッチ、１８…制御部、１９…絶縁抵抗改善手段、１９ａ…送風機、１９ｂ…電熱器、２１…送風機用スイッチ、２２…電熱器用スイッチ、３１…タイマ、３２…電力検知手段、３３…判定手段、３４…遮断器駆動部、３５…スイッチ駆動部、３６…スイッチ駆動部、３７…スイッチ駆動部、３８…スイッチ駆動部、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＯＭ、４３…ＲＡＭ、５１…モータ、５２…回動軸、５３…接触子、５４…回動部材、５６…第１カム、５７…第２カム、５８…第１リミットスイッチ、５９…第２リミットスイッチ

Claims

発電機の絶縁抵抗を測定するとともにこの絶縁抵抗が低下しているか否かを監視する絶縁低下監視装置において、
発電機の絶縁抵抗を測定する絶縁抵抗測定器と、この絶縁抵抗測定器に所定の時間間隔で発電機を測定させるためのタイマと、発電機の絶縁抵抗の低下による異常が発生したときに、この低下を改善するための送風機及び電熱器を有する絶縁抵抗改善手段と、絶縁抵抗測定器、タイマ、及び絶縁抵抗改善手段を制御するとともに、絶縁抵抗測定器によって測定される絶縁抵抗の低下の度合いに応じて適した絶縁抵抗改善手段を作動させる制御部と、を備え、
前記制御部は、絶縁抵抗の測定値が正常な第１管理値以上である場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第１タイマ時間を設定して送風機及び電熱器を作動させず、絶縁抵抗の測定値が第１管理値よりも小さな第２管理値以上かつ第１管理値未満の場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第２タイマ時間を前記第１タイマ時間よりも短く設定して送風機のみを作動させ、絶縁抵抗の測定値が第２管理値よりも小さな第３管理値以上かつ第２管理値未満の場合に、絶縁抵抗を今回測定してから次回測定するまでの第３タイマ時間を第２タイマ時間よりも短く設定して送風機及び電熱器を作動させることを特徴とする絶縁低下監視装置。
前記制御部は、前記発電機に設けられている接地線を接続・遮断するスイッチを制御可能に構成される請求項１に記載の絶縁低下監視装置。