JP5743296B1 - 漏電箇所探査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確かつ効率的に探査することができる漏電箇所探査装置を提供する。【解決手段】全漏洩電流の大きさ及び位相角を検出し、前回値との差から抵抗分漏洩電流増加量と、漏電発生相を演算判定することにより、系統回路での上位・中位・下位系統のいずれの箇所でも同じ増加量となり、更にどの相で漏電が発生したかにも表示するので、単相３線式、三相３線式及び三相４線式において漏電を特定し易い方法で漏電箇所の探査を実施することが可能になる。【選択図】図８

Description

本発明は、低圧配電設備に接続された線路及び電気設備の漏電を探査する漏電箇所探査装置に関し、特に通電状態で抵抗分漏洩電流の増加量から漏電箇所を特定する漏電箇所探査装置に関する。

自家用電気工作物の低圧回路の絶縁抵抗の監視には、各電灯用及び動力用変圧器の２次側の接地線に全漏洩電流検出部を取り付けて絶縁監視装置に接続し、漏洩電流が５０ｍＡに達した時に警報を発するようになっている。又漏電火災警報器も同様に変圧器の２次側の接地線に全漏洩電流検出部を取り付けて全漏洩電流を検出して、全漏洩電流が２００ｍＡを超過すると警報を発するようになっている。そして警報が発せられると漏電箇所を探査するが、従来の漏電箇所探査方法には、各低圧回路の各所の漏洩電流を上位系統から順に測定して、下位系統の測定へと移り漏電箇所を特定したり、各所の漏洩電流を同時にデータロガーに記録して、その結果から漏電箇所を特定したり、配電線の電源側に探査信号を注入して負荷側で探査信号を検出して漏電箇所を特定する方法がある。

通電状態で漏電箇所を探査する際の唯一の判断指標になる漏洩電流には、絶縁抵抗の低下に起因する抵抗分漏洩電流と、抵抗分漏洩電流より９０°位相の進んだ対地静電容量分漏洩電流と、それらのベクトル和である全漏洩電流といろいろあるが、絶縁抵抗と整合が取れる抵抗分漏洩電流で把握するのが一番良い。

特開２０００−７４８７９号公報 特開２００５−２４４３４号公報

「電気技術者」２０１１年７月号第３６頁

従来、漏電箇所の探査方法は、図１で示すように、上位の系統回路から分電盤１２４など中位から下位の系統回路に向かって漏電箇所を特定していくことが一般的である。絶縁不良状態が継続している場合は探査に赴いた際に発見することが比較的容易であるが、間欠漏電などの場合、漏電箇所を特定することが困難な場合が少なくない。又、複数の漏洩電流検出部を各系統回路に設置し、同時にモニタリングして漏電箇所を探査する方法もあるが、各系統回路で接続されている負荷の数や配線路の条件が異なることから、漏電が発生しても各検出部の漏洩電流の表示がまちまちで漏電を判断することが難しい。種々の漏電箇所探査装置が提案・提供されているが、実用上効果をあげているものは未だない。上位系統から下位系統へ地道に漏洩電流を測定して、漏電箇所を特定していく根気のいる方法を取らざるを得ないのが実状である。

その大きな理由は、（１）漏洩電流には、絶縁抵抗の低下に起因する抵抗分漏洩電流５と抵抗分漏洩電流５より９０°位相の進んだ静電容量分漏洩電流９とそれらのベクトル和である全漏洩電流Ｉがあるが、漏洩電流測定装置によりそれぞれ表し方や数値が異なること、（２）系統回路での上位箇所、中位箇所、下位箇所の各部分において接続される回路数が異なり、各漏洩電流の大きさが異なり判断に迷うこと、（３）近年は電路の長距離化やインバータ機器等を多用する設備が増え、静電容量分漏洩電流９が増加していること、（４）単相３線式及びＹ結線三相４線式の場合にはそれぞれの電圧線による漏洩電流が相殺しあうので、全漏洩電流Ｉや抵抗分漏洩電流５の大きさだけでは正確に絶縁状態を把握できないこと、（５）間欠漏電の場合には漏電発生時刻に立ち合えるとは限らないこと、等が挙げられる。

図２は、単相３線式回路の漏洩電流のベクトルを示す。左図は変圧器Ｂ種接地線の各々の漏洩電流、右図は末端の負荷の各々の漏洩電流のベクトルで、上段は正常状態、下段は絶縁抵抗が低下し抵抗分漏洩電流５が増加した場合のベクトルを示す。単相３線式回路の場合、Ａ相対地電圧による漏洩電流とＢ相対地電圧による漏洩電流が相殺されるので、Ａ相側に全漏洩電流Ｉが流れている時に、Ｂ相側の末端下位の回路において警報設定値を超える漏電が発生して総合でＢ相側に全漏洩電流Ｉが流れても、全漏洩電流Ｉの大きさは警報設定値を下回り警報が出ないことになる。このように、単相３線式の場合には双方の電圧線による漏洩電流が相殺しあうので個別の相の絶縁状態を正確に把握できないこと、系統回路での各部分の各漏洩電流の大きさが異なり判断に迷うことが漏電探査を難しくしている。漏洩電流の相殺現象があるために、漏洩電流の絶対値で絶縁状態を管理することは、絶縁状態を正確に把握する上での根本的な課題となる。

図３は、Δ結線三相３線式回路の漏洩電流のベクトルを示す。左図は変圧器Ｂ種接地線の各々の漏洩電流、右図は末端の負荷の各々の漏洩電流のベクトルで、上段は正常状態、下段は絶縁抵抗が低下し抵抗分漏洩電流５が増加した場合のベクトルを示す。三相３線式の場合、単相３線式のような相殺現象は無いが、抵抗分漏洩電流５及び静電容量分漏洩電流９共に各相の漏洩電流のベクトル和になり全漏洩電流Ｉが大きくなる特徴がある。静電容量分漏洩電流９もＡ相及びＣ相のベクトル和で大きくなる上に、近年は電路の長距離化やインバータ機器等を多用する設備が増え、静電容量分漏洩電流９が増加している傾向にある。この静電容量分漏洩電流９が大きくなることで、抵抗分漏洩電流５の変化による全漏洩電流Ｉの大きさの変化が小さくなり判断が難しくなる。全漏洩電流Ｉから抵抗分漏洩電流５を算出する際にも静電容量分漏洩電流９が大きいために小さい抵抗分漏洩電流５の測定精度を低下させることになる。又、抵抗分漏洩電流５を算出する方法もいろいろ考案、商品化されているが、前提条件としてＡ相静電容量分漏洩電流６及びＣ相静電容量分漏洩電流８は同じ値としているのが一般的なのに対して、実際には、Ａ相静電容量分漏洩電流６及びＣ相静電容量分漏洩電流８も上位箇所、中位箇所、下位箇所でそれぞれ異なるので、各系統回路での各漏洩電流Ｉの測定誤差となり、漏電箇所探査の判断に迷うことになる。

Ｙ結線三相４線式回路の各漏洩電流のベクトルは省略するが、Ｙ結線三相４線式回路においても漏洩電流の相殺現象があるために、漏洩電流の絶対値で絶縁状態を管理することは、絶縁状態を正確に把握する上での根本的な課題となっている。

配電方式に限らずこれらの理由から、漏電箇所が特定し難い、特定するまでに時間が長くなるなどから既存の漏電箇所探査装置は実用的ではなく、結局、上位系統から下位系統へ地道に漏洩電流を測定して、漏電箇所を特定していく根気のいる方法を取らざるを得ないのが実状である。更に、各回路の漏洩電流の測定においても、相殺現象や前提条件を含む限り、抵抗分漏洩電流５の絶対値での漏電状態の把握には限界がある。以上のような従来の欠点に鑑み、探査範囲を順次狭めて漏電箇所を確実かつ迅速に特定できると共に、簡易かつ小型な構成にすることができる漏電箇所探査装置を提供する事を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、全漏洩電流Ｉの大きさ及び全漏洩電流ＩとＡ相対地電圧Ｖとの位相角αの検出手段と、全漏洩電流Ｉの大きさと位相角αから抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさと、どの相で抵抗分漏洩電流５が増加した、すなわち漏電が発生したかを判定する演算処理手段１０３で構成している。それにより、漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δで表示するので、上位箇所、中位箇所、下位箇所のいずれでも同じ抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、更にどの相で漏電が発生したかについても各箇所共に同じ状態を表示することになるので判断し易く、漏洩電流の絶対値で漏電箇所を特定するよりも漏電箇所の探査が容易になる。

図４に、単相３線式回路の漏洩電流のベクトルを示す。左図は変圧器Ｂ種接地線の各々の漏洩電流、右図は末端の負荷の各々の漏洩電流のベクトルで、上段は正常状態、下段は絶縁抵抗が低下し抵抗分漏洩電流５が増加した場合のベクトルを示す。上位、中位、下位のいずれの箇所でも抵抗分漏洩電流増加量Δは同じになることを示している。又抵抗分漏洩電流５が増加したすなわち漏電した相も判定できるので、単相３線式回路の場合には、末端の負荷は単相２線式の負荷が多く、絶縁状態が悪化し漏電した時にも、どちらかの電圧線によるものか判定できるので、漏洩電流の絶対値で漏電箇所を特定するよりも漏電箇所探査が効率的にできることになる。

図５に、Δ結線三相３線式回路の漏洩電流のベクトルを示す。左図は変圧器Ｂ種接地線の各々の漏洩電流、右図は末端の負荷の各々の漏洩電流のベクトルで、上段は正常状態、下段は絶縁抵抗が低下し抵抗分漏洩電流５が増加した場合のベクトルを示す。上位、中位、下位のいずれの箇所でも抵抗分漏洩電流増加量Δは同じになることを示している。更にどの相で漏電が発生したかについても各箇所共に同じ状態を表示することになるので、漏洩電流の絶対値で漏電箇所を特定するよりも漏電箇所の探査が容易になる。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）単相３線式回路、Δ結線三相３線式回路及びＹ結線三相４線式回路のいずれの場合でもどの相がどれ位の大きさ漏電しているかを各相の抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさと位相角Φで判定できるので、漏電の有無を正確に判断できる。特に単相３線式及びＹ結線三相４線式の漏洩電流の相殺現象の影響を受けずに各相別の漏電発生を探査できることは、今までに実現できなかった有用な方法及び装置になる。

（２）単相３線式回路、Δ結線三相３線式回路及びＹ結線三相４線式回路のいずれの場合でも、上位・中位・下位系統回路のどの部分で測定した結果も同じ抵抗分漏洩電流増加量Δとなり漏電箇所の特定が容易になる。三相回路の各々の回路で各相の静電容量分漏洩電流９の大きさが異なる場合でも、各相の抵抗分漏洩電流増加量Δを正確に測定することができる。

（３）装置の入力は全漏洩電流検出部１０１による全漏洩電流Ｉの信号と各相の電圧線と接地線１２７による電圧信号だけであり、コンパクトかつ安価な構成とすることができる。特に、従来の漏洩電流測定装置や漏電箇所探査装置に本発明の機能を付与することで、安価に本発明を構築することができ、漏電箇所探査をより効果的に実施することが可能になる。

（４）無停電で漏電箇所の探査が可能で、かつ無人で監視できるので、特に間欠漏電の探査に有効である。

（５）単相３線式回路においての漏洩電流の相殺現象は漏電警報や絶縁監視などの漏電電流管理に大きな課題であったが、本発明は相殺現象の影響を受けずに実際の漏電状態を示すことが可能になり、一般家庭や事務所・工場等で最も使用され回路数も非常に多い単相負荷の絶縁抵抗の低下による感電災害防止や火災発生防止に貢献できることになる。

漏電箇所探査方法 単相３線式回路の漏洩電流のベクトル Δ結線三相３線式回路の漏洩電流のベクトル 単相３線式回路の漏洩電流増加量を示すベクトル Δ結線三相３線式回路の漏洩電流増加量を示すベクトル 漏電箇所探査の全体ブロック構成 漏電箇所探査装置のブロック構成（実施例１） 単相３線式回路の漏電箇所探査動作フローチャート 単相３線式回路における抵抗分漏洩電流増加量を得る方法のベクトル Δ結線三相３線式回路の漏電箇所探査動作フローチャート（実施例２） Δ結線三相３線式回路における抵抗分漏洩電流増加量を得る方法のベクトル Ｙ結線三相４線式回路の漏電箇所探査動作フローチャート（実施例３） Ｙ結線三相４線式回路における抵抗分漏洩電流増加量を得る方法のベクトル 抵抗分漏洩電流増加量による漏電警報装置のブロック構成（実施例４）

以下、本発明の実施の形態としての漏電箇所探査方法及び装置について説明する。

図６は、漏電箇所探査の全体ブロック構成を示す。上位の電灯用や動力用変圧器１２１の接地線Ａ部での漏電状態調査、中位の分岐用配線用遮断器１２３のＢ部での漏電状態調査、下位の分電盤１２４の配線用遮断器１２３のＣ部及びＤ部での漏電状態調査に、本発明に示す抵抗分漏洩電流の増加量Δの大きさと漏電箇所の相別表示が出来る漏電箇所探査装置１００を使用して漏電箇所を特性する方法を示している。漏電が発生し抵抗分漏洩電流が増加したことにより、上位・中位・下位系統に設置している装置が同じ抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさと漏電発生相を表示することにより、漏電箇所の探査を効率的に実施することが可能になる。更に各漏電箇所探査装置１００を複数設置して漏電を特定した場合に、各漏電箇所探査装置１００から受信装置１１８に漏電信号を送信すれば、系統回路の中で漏電した系統を探査することが可能になる。例えば漏電機器１０６で漏電が発生した場合には、Ｃ部の箇所に設置した漏電箇所探査装置１００を除いて他の全ての漏電箇所探査装置１００で、同じ抵抗分漏洩電流増加量Δの値と漏電している相を示すことになり、受信装置１１８で同じ時刻に漏電信号を受信することになり、系統の探査が効率的に行える。

図７は、漏電箇所探査装置１００のブロック構成を示す。入力信号は各相の対地電圧信号ＶA・ＶB・ＶＣ及び中性相Ｎと全漏洩電流Ｉであり、それぞれ絶縁回路１０４とフィルタ回路１０５を経由して測定部に導かれている。全漏洩電流の大きさＩ及び全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αを測定し、それらの値と、前回サンプル時に同様に測定した全漏洩電流の大きさＩ‘、及び全漏洩電流Ｉ’のＡ相対地電圧からの位相角α’から演算処理部１０３で演算して、抵抗分漏洩電流増加量Δ及び増加量ΔのＡ相対地電圧からの位相角Φを演算し、その増加量Δが警報設定値より大きければ、位相角Φよりいずれかの相で漏電が発生したと判定し、漏電相別表示ランプ１１５を点灯し、漏電警報リレー１１４を出力し、漏電送信部１０８を駆動する。全ての回路種別に同じ方法で漏電探査ができるので、単相３線式、Δ結線三相３線式及びＹ結線三相４線式の回路種別を選択するスイッチ１１１を設けている。又試験/探査/測定の選択スイッチ１１２を設けている。探査は全漏洩電流Ｉや位相角αを測定し、抵抗分漏洩電流の増加量Δの大きさと漏電発生相の表示をする機能で、測定は全漏洩電流Ｉや位相角αを測定するだけの機能で、試験は模擬的に設定した相に抵抗分漏洩電流５の１５ｍＡに相当する漏洩電流を流す試験用抵抗１１７で接地して、それにより漏電発生信号が出ることを試験確認をする機能で、この場合には警報設定値を自動的に１０ｍＡに下げて、模擬地絡により漏電遮断器や漏電リレーが誤動作するのを防止している。本発明による漏電箇所探査装置１００は単体で設けるよりも、既存のリーククランプメータや絶縁監視装置に本発明の機能を付与することで、安価かつ容易に本発明を実現することが可能になる。

図８は、単相３線式の動作フローチャートを示す。各相の対地電圧の大きさ及び相互の位相角は理論値としている。最初に、全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角α、及び全漏洩電流Ｉの大きさを測定し、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δは、下記の数式１によって求められ、抵抗分漏洩電流増加量ΔのＡ相対地電圧Ｖからの位相角Φは、下記の数式２によって求められる。その抵抗分漏洩電流増加量Δが漏電箇所の抵抗分漏洩電流の増加量Δとなる。その増加量Δを警報設定値と比較して、警報設定値より大きければ漏電発生と判定し、位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相であればＡ相で漏電発生と判定し、位相角ΦがＢ相対地電圧と同相であればＢ相で漏電発生と判定し、抵抗分漏洩電流増加量Δ及び漏電発生時刻を表示し、漏電相別表示ランプ１１５を点灯し、漏電警報リレー１１４を出力し、漏電送信部１０８を駆動する。抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさが警報設定値より小さい場合や、抵抗分漏洩電流増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧ＶやＢ相対地電圧のいずれか共に同相にならない場合には、Ａ相及びＢ相で同時に漏電が発生した可能性や、Ａ相及びＢ相の静電容量分漏洩電流６及び７が変化した可能性があるとして、漏電発生とは判定しないで、全漏洩電流Ｉの大きさ、位相角αを前回値と置き換えて記憶し、これらの処理を繰返し行い、次に発生する漏電を探査することが可能になる。

図９は、単相３線式回路における抵抗分漏洩電流増加量Δを得る方法のベクトルを示す。上段左図は、漏電発生前に測定した前回値の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＡ相で漏電が発生した場合に、Ａ相の抵抗分漏洩電流がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。上段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルと前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘とのベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相になることで、Ａ相で漏電発生と判定することができることを示している。

下段左図は、漏電発生前に測定した前回サンプル時の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＢ相にて漏電が発生した場合に、Ｂ相の抵抗分漏洩電流がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。下段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルと前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと逆相すなわちＢ相対地電圧と同相になることで、Ｂ相で漏電発生と判定することができることを示している。

このように単相３線式において、従来のように全漏洩電流Ｉや抵抗分漏洩電流５の絶対値で漏電箇所の探査をおこなっても、探査箇所により漏洩電流の大きさやベクトルが異なることや、単相３線式の欠点である漏洩電流の相殺現象により漏洩電流が小さく表されることから、正確に漏電箇所の探査が出来なかったが、抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさで判定することにより、探査箇所の上位・中位・下位系統のどの箇所でも、抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさは同じ値となり、かつどの相で漏電しているかの特定も可能となることから漏電箇所の探査が容易になるり、特に単相負荷が多数集合して構成されている単相３線式回路においては、Ａ相又はＢ相の特定が出来ることで、調査対象箇所が概ね半分になり効率向上につながる。

図１０は、Δ結線三相３線式の動作フローチャートを示す。各相の対地電圧の大きさ及び相互の位相角は理論値としている。最初に、全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角α、及び全漏洩電流Ｉの大きさを測定し、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δは、上記の数式１によって求められ、抵抗分漏洩電流増加量ΔのＡ相対地電圧Ｖからの位相角Φは、上記の数式２によって求められる。その抵抗分漏洩電流増加量Δが漏電箇所の抵抗分漏洩電流の増加量Δとなる。その増加量Δを警報設定値と比較して、警報設定値より大きければ漏電発生と判定し、位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相であればＡ相で漏電発生と判定し、位相角ΦがＣ相対地電圧と同相であればＣ相で漏電発生と判定し、抵抗分漏洩電流増加量Δ及び漏電発生時刻を表示し、漏電相別表示ランプ１１５を点灯し、漏電警報リレー１１４を出力し、漏電送信部１０８を駆動する。抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさが警報設定値より小さい場合や、抵抗分漏洩電流増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧やＣ相対地電圧のいずれか共に同相にならない場合には、Ａ相及びＣ相で同時に漏電が発生した可能性や、Ａ相やＣ相の静電容量分漏洩電流６や８が変化した可能性があるとして、漏電発生とは判定しないで、全漏洩電流Ｉの大きさ、位相角αを前回値と置き換えて記憶し、これらの処理を繰返し行い、次に発生する漏電を探査することが可能になる。なお、Ａ相及びＣ相の静電容量分漏洩電流６及び８の大きさは異なっていても問題はなく、多くの負荷が接続されている上位の回路でも、中位の回路でも、下位の回路でもそれぞれ静電容量分漏洩電流６及び８の大きさは異なるが、それの影響を受けずにＡ相又はＣ相の抵抗分漏洩電流の増加分Δを演算することが可能であり、各箇所においても抵抗分漏洩電流増加量Δの値を同じ値で表示することができるので特定し易くなる。

図１１は、Δ結線三相３線式回路における抵抗分漏洩電流増加量Δを得る方法のベクトル示す。上段左図は、漏電発生前に測定した前回サンプル時の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＡ相で漏電が発生した場合に、Ａ相の抵抗分漏洩電流２’がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。上段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相になることで、Ａ相で漏電発生と判定することができることを示している。

下段左図は、漏電発生前に測定した前回サンプル時の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＣ相で漏電が発生した場合に、Ｃ相の抵抗分漏洩電流４’がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。下段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖより６０°進んでいる、すなわちＣ相対地電圧と同相になることで、Ｃ相で漏電発生と判定することができることを示している。

図１２は、Ｙ結線三相４線式の動作フローチャートを示す。各相の対地電圧の大きさ及び相互の位相角は理論値としている。最初に、全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角α、及び全漏洩電流Ｉの大きさを測定し、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δは、上記の数式１によって求められ、抵抗分漏洩電流増加量ΔのＡ相対地電圧Ｖからの位相角Φは、上記の数式２によって求められる。その抵抗分漏洩電流増加量Δが漏電箇所の抵抗分漏洩電流の増加量Δとなる。その増加量Δを警報設定値と比較して、警報設定値より大きければ漏電発生と判定し、位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相であればＡ相で漏電発生と判定し、位相角ΦがＢ相対地電圧と同相であればＢ相で漏電発生と判定し、位相角ΦがＣ相対地電圧と同相であればＣ相で漏電発生と判定し、抵抗分漏洩電流増加量Δ及び漏電発生時刻を表示し、漏電相別表示ランプ１１５を点灯し、漏電警報リレー１１４を出力し、漏電送信部１０８を駆動する。抵抗分漏洩電流増加量Δの大きさが警報設定値より小さい場合や、抵抗分漏洩電流増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧ＶやＢ相対地電圧及びＣ相対地電圧のいずれか共に同相にならない場合には、Ａ相、Ｂ相及びＣ相で同時に漏電が発生した可能性や、Ａ相やＢ相やＣ相の静電容量分漏洩電流６や７や８が変化した可能性があるとして、漏電発生とは判定しないで、全漏洩電流Ｉの大きさ、位相角αを前回値と置き換えて記憶し、これらの処理を繰返し行い、次に発生する漏電を探査することが可能になる。なお、Ａ相やＢ相及びＣ相の静電容量分漏洩電流６及び７及び８の大きさは異なっていても問題はなく、多くの負荷が接続されている上位の回路でも、中位の回路でも、下位の回路でもそれぞれ静電容量分漏洩電流６及び７及び８の大きさは異なるが、それの影響を受けずにＡ相又はＢ相又はＣ相抵抗分漏洩電流増加分Δを演算することが可能であり、各箇所においても抵抗分漏洩電流増加量Δの値を同じ値で表示することができるので特定し易くなる。

図１３は、Ｙ結線三相４線式回路における抵抗分漏洩電流増加量Δを得る方法のベクトル示す。上段左図は、漏電発生前に測定した前回サンプル時の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＡ相で漏電が発生した場合に、Ａ相の抵抗分漏洩電流がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。上段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖと同相になることで、Ａ相で漏電発生と判定することができることを示している。

下段左図は、漏電発生前に測定した前回サンプル時の抵抗分漏洩電流５‘、静電容量分漏洩電流９’のベクトル和の全漏洩電流Ｉ’、その全漏洩電流Ｉ‘のＡ相対地電圧Ｖからの位相角α‘の状態にある時にＣ相で漏電が発生した場合に、Ｃ相の抵抗分漏洩電流がΔだけ増加した時の抵抗分漏洩電流５、静電容量分漏洩電流９のベクトル和の全漏洩電流Ｉ、その全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αになった場合の各ベクトルの関係を示す。下段右図は、本発明で示す通り、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回サンプル時の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧Ｖから１２０°進んでいる、すなわちＣ相対地電圧と同相になることで、Ｃ相で漏電発生と判定することができことを示している。

Ｂ相で漏電が発生した場合もＡ相やＣ相の場合と同様に、全漏洩電流Ｉのベクトルから前回の全漏洩電流Ｉ‘のベクトルの差から、抵抗分漏洩電流増加量Δ及び抵抗分漏洩電流増加量ΔのＡ相対地電圧Ｖからの位相角Φを演算すると、その大きさが漏電発生による抵抗分漏洩電流増加量Δとなり、増加量Δの位相角ΦがＡ相対地電圧より１２０°遅れている、すなわちＢ相対地電圧と同相になることで、Ｂ相で漏電発生と判定することができる。

このようにΔ結線三相３線式回路及びＹ結線三相４線式回路において、従来のように全漏洩電流Ｉや抵抗分漏洩電流５の絶対値で漏電箇所の探査をおこなっても、探査箇所により各漏洩電流の大きさやベクトルが異なることから、正確に漏電箇所の探査が出来なかったが、抵抗分漏洩電流増加量Δで判定することにより、探査箇所の上位・中位・下位系統のどの箇所でも、抵抗分漏洩電流増加量Δは同じ値となり、かつどの相で漏電しているかの特定も可能となることから漏電箇所の探査が容易になる。

単相３線式回路、Δ結線三相３線式回路及びＹ結線三相４線式回路の漏電箇所探査装置の共通事項として、（１）実施例では警報設定値は２０ｍＡとしているが、１０ｍＡ、３０ｍＡ、４０ｍＡ、そして絶縁監視装置の警報設定値５０mＡの選択方式にすればよい。（２）各位相角はＡ相対地電圧を基準で表しているが、位相角測定精度を向上させるために他の相の対地電圧からの位相角を測定してもよい。（３）Ａ相やＢ相及びＣ相対地電圧と同相か否か決めるのはそれぞれ±１０°の裕度を持たして判定することで、全漏洩電流Ｉの大きさや全漏洩電流ＩのＡ相対地電圧Ｖからの位相角αの測定誤差の影響を許容している。（４）サンプル周期は、フィルタ機能やノイズ影響を考慮して１秒から５秒間隔が望ましい。

図１４は、単相３線式分電盤１２４での抵抗分漏洩電流増加量Δによる漏電警報装置１３０のブロック構成を示す。単相３線式の場合には漏電が発生しても、双方の電源による相殺現象により正確な各相の絶縁状態の監視が不可能だったが、本発明による抵抗分漏洩電流増加量Δと増加量ΔのＡ相対地電圧からの位相角Φから、相別の漏電発生状態を特定して漏電相別表示ランプ１１５を点灯し、漏電警報リレー１１４を出力し、音声出力装置１１６を駆動する。これにより、家庭などの分電盤１２４を初めとして一般的に多数使用されている単相２線式、単相３線式回路の絶縁状態の監視を正確に行うことができ、感電災害防止や火災発生防止に有効となる。この漏電警報装置１３０は、回路種別選択スイッチ１１１を選択して、Δ結線三相３線式、Ｙ結線三相４線式回路にも同じように使用できる。

１００・・・漏電箇所探査装置
１０１・・・全漏洩電流検出部
１０２・・・位相角検出部
１０３・・・演算処理部
１０４・・・入力回路
１０５・・・フィルタ回路
１０６・・・出力部
１０７・・・表示部
１０８・・・漏電送信部
１０９・・・時計処理部
１１０・・・電源部
１１１・・・回路種別選択スイッチ
１１２・・・試験/探査/測定選択スイッチ
１１３・・・警報設定選択スイッチ
１１４・・・漏電出力リレー
１１５・・・漏電相別表示ランプ
１１６・・・音声出力装置
１１７・・・試験用抵抗
１１８・・・受信装置
１２１・・・変圧器
１２２・・・絶縁監視装置
１２３・・・配線用遮断器
１２４・・・分電盤
１２５・・・高圧盤
１２６・・・漏電発生機器
１２７・・・電圧検出部
１３０・・・漏電警報装置
Ｖ・・・基準Ａ相対地電圧
Ｉ、Ｉ‘・・・全漏洩電流、全漏洩電流の前回値
α、α‘・・・全漏洩電流のＡ相対地電圧からの位相角、位相角の前回値
Δ・・・抵抗分漏洩電流増加量
Φ・・・抵抗分漏洩電流増加量ΔのＡ相対地電圧Ｖからの位相角
２、２‘・・・Ａ相抵抗分漏洩電流、Ａ相抵抗分漏洩電流の前回値
３、３‘・・・Ｂ相抵抗分漏洩電流、Ｂ相抵抗分漏洩電流の前回値
４、４‘・・・Ｃ相抵抗分漏洩電流、Ｃ相抵抗分漏洩電流の前回値
５、５‘・・・合成抵抗分漏洩電流、合成抵抗分漏洩電流の前回値
６、６‘・・・Ａ相静電容量分漏洩電流、Ａ相静電容量分漏洩電流の前回値
７、７‘・・・Ｂ相静電容量分漏洩電流、Ｂ相静電容量分漏洩電流の前回値
８、８‘・・・Ｃ相静電容量分漏洩電流、Ｃ相静電容量分漏洩電流の前回値
９、９‘・・・合成静電容量分漏洩電流、合成静電容量分漏洩電流の前回値

Claims (3)

1. 低圧配電方式が単相２線式、単相３線式、Δ結線三相３線式及びＹ結線三相４線式回路のいずれかの配電設備において、被測定電線路に流れている全漏洩電流を検出する全漏洩電流検出手段と、全漏洩電流の接地相を除く相の対地電圧からの位相角を検出する位相角検出手段により、全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角を測定し、それらの値と、前回サンプル時に同様に測定した全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角の値から演算処理部で演算して、抵抗分漏洩電流増加量及び抵抗分漏洩電流増加量の対地電圧からの位相角を算出する。その抵抗分漏洩電流増加量が警報設定値より大きければ、更に抵抗分漏洩電流増加量の位相角からいずれかの相で漏電が発生したと判定し、警報表示や警報出力をして漏電箇所を探査することを特徴とする漏電箇所探査方法
2. 低圧配電方式が単相２線式、単相３線式、Δ結線三相３線式及びＹ結線三相４線式回路のいずれかの配電設備において、被測定電線路に流れている全漏洩電流を検出する全漏洩電流検出手段と、全漏洩電流の接地相を除く相の対地電圧からの位相角を検出する位相角検出手段により、全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角を測定し、それらの値と、前回サンプル時に同様に測定した全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角の値から演算処理部で演算して、抵抗分漏洩電流増加量及び抵抗分漏洩電流増加量の対地電圧からの位相角を算出する。その抵抗分漏洩電流増加量が警報設定値より大きければ、更に抵抗分漏洩電流増加量の位相角からいずれかの相で漏電が発生したと判定し、警報表示や警報出力をして漏電箇所を探査することを特徴とする漏電箇所探査装置
3. 低圧配電方式が単相２線式、単相３線式、Δ結線三相３線式及びＹ結線三相４線式回路のいずれかの配電設備において、被測定電線路に流れている全漏洩電流を検出する全漏洩電流検出手段と、全漏洩電流の接地相を除く相の対地電圧からの位相角を検出する位相角検出手段により、全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角を測定し、それらの値と、前回サンプル時に同様に測定した全漏洩電流の大きさ、及び全漏洩電流の対地電圧からの位相角から演算処理部で演算して、抵抗分漏洩電流増加量を算出する。その抵抗分漏洩電流増加量が警報設定値より大きければ、更に抵抗分漏洩電流増加量の位相角からいずれかの相で漏電が発生したと判定し、警報表示や警報出力することを特徴とする漏電警報装置

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