JP6722928B1 - 零相電流計測方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ結線を使用した電力設備において、零相電流の大きさ（値）を簡易かつ正確に計測することができる零相電流計測方法を提供する。【解決手段】Ｖ結線に接続された商用周波数の三相交流電路に商用周波数よりも高い注入周波数ｆｘの検査電圧を注入して三相交流電路の零相電流を検出する。そして、検出した零相電流から商用周波数成分の電流値と注入周波数成分の電流値とを抽出し、極性を有する直流電流に変換するとともに、注入周波数成分の電流値を零相電流から差し引く。【選択図】図１４

Description

本発明は、例えばＶ結線の三相交流電路において、商用周波数の絶縁抵抗に起因する零相電流を計測する方法及び装置に関する。

３相のＶ結線や灯動共用のＶ結線などの動力回路では、各相の電路の配置状況や基準となる電圧相のとり方によっては、実際の有効分の漏れ電流よりも大きく測定されたり、小さく測定される場合があり、何を測っているのかわからなくなる場合がある。
そのため、従来、Ｖ結線を使用する電気設備において、動力回路側で絶縁不良が生じた場合、零相電流、特に絶縁抵抗成分の漏れ電流を正しく計測することができないとされてきた。実際、本発明者らが把握しているどの計測器メーカの製品取扱説明書においても、そのことが記載されている。特許文献１に開示されている絶縁監視装置においても、Ｖ結線を使用した電気設備の場合は、電路の絶縁不良の有無を検出するにとどまっていた。

特開２００８−３２６３３号公報

しかし、近年、電力設備にＶ結線を使用する場合であっても絶縁不良の有無では足りず、漏れ電流の大きさを正しく計測する需要が高まっている。特に、再生可能な電力設備が普及して集合住宅の共用部分の電力設備にＶ結線、たとえば異容量Ｖ結線を使用する機会が増えている。このような電力設備では、１ｍＡ以上の零相電流が流れると異常とされ、必要な措置をとることが義務づけられる運用がなされている。
そのため、Ｖ結線の三相交流電路においても絶縁不良時の零相電流の大きさを正確かつ簡易に計測する技術の開発が急務となっている。
本発明は、Ｖ結線を使用する電力設備においても零相電流の大きさを簡易かつ正確に計測することができる零相電流測定方法及び装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の一側面によれば、Ｖ結線に接続された商用周波数の三相交流電路に前記商用周波数よりも高い注入周波数の検査電圧を注入して前記三相交流電路の零相電流を検出し、検出した前記零相電流から商用周波数成分の第１電流値と注入周波数成分の第２電流値とを抽出するとともに、前記第２電流値を前記第１電流値から差し引くことを特徴とする零相電流計測方法が得られる。

本発明の他の側面によれば、Ｖ結線に接続された商用周波数の三相交流電路に前記商用周波数と異なる注入周波数の検査電圧を注入する注入手段と、前記検査電圧が注入された前記三相交流電路の零相電流を検出する検出手段と、検出された前記零相電流から商用周波数成分の第１電流値と注入周波数成分の第２電流値とを抽出する抽出手段と、前記第１電流値を最も高い対地電圧で同期検波することにより、前記対地電圧に対して同相となる第３電流値と９０度の位相差が生じる第４電流値とを出力するとともに、前記第４電流値を前記第２電流値と相殺させる制御手段とを有する零相電流計測器が得られる。

本発明によれば、Ｖ結線を使用した電力設備において、零相電流の大きさ（値）を簡易かつ正確に計測することができる。

異容量Ｖ結線の状態説明図。 （ａ）は異容量Ｖ結線における線間電圧、（ｂ）は対地電圧のベクトル図。 異容量Ｖ結線における絶縁抵抗に起因する漏れ電流の説明図。 （ａ）、（ｂ）は充電電流、（ｃ）は絶縁抵抗に起因する電流のベクトル図。 （ａ）〜（ｄ）は絶縁不良が生じたときの零相電流のベクトル図。 注入周波数と注入電圧からみた対地間インピーダンスの変化を示す実測図。 本実施形態のＩ_ｏ置換法による零相電流の説明図。 各相の電路に注入電流が流れたときの零相電流の説明図。 各相の電路に注入電流が流れたときの零相電流の説明図。 各相の電路に注入電流が流れたときの零相電流の説明図。 本実施形態で用いる零相電流計測器の使用状態説明図。 注入周波数を決定する際の回路構成図。 注入周波数に対するトランスと対地間容量Ｃとの組み合わせ特性図。 零相電流計測器の構成図。

次に、本発明を異容量Ｖ結線を使用した電力設備の零相電流の計測に適用した場合の実施の形態例を説明する。ここでは、まず、異容量Ｖ結線の電力設備の特徴を説明し、その後に、本発明者らによる零相電流計測方法の実施の形態と、この零相電流計測方法の実施に適した零相電流検出器の動作について説明する。

［異容量Ｖ結線の特徴］
図１は、Ｖ結線の動力電路の一例となる異容量Ｖ結線電路の状態説明図である。図中、符号「ａ」，「ｂ」，「ｃ」は、互いに１２０度の位相差を持つ３相の電路の端子を表す。それぞれの端子に繋がる電路を「相」（たとえばａ端子に繋がる電路を「ａ相」）、電路間を「相間」という場合がある。端子ａと端子ｂの中間の端子ｎには、Ｂ種接地線Ｅ_ｂが接続される。相間の電圧は線間電圧と呼ばれる。本明細書では、たとえば端子ｂから端子ａを見た電圧を線間電圧Ｖ_ａｂとし、この線間電圧Ｖ_ａｂを基準の標準電圧２００ｖとすると，端子ｃから端子ｂを見た線間電圧Ｖ_ｂｃは１２０度遅れの２００ｖとなり，端子ａから端子ｃを見た線間電圧Ｖ_ｃａは２４０度位相が遅れた２００ｖとなる。つまり、Ｖ結線の各線間電圧の位相は、図２（ａ）のベクトル図に示される通り、それぞれ１２０度ずつずれている。なお、標準電圧２００ｖは、電気事業法施工規則によれば，２０２ｖを中心としてその１０％の範囲を逸脱しない値に維持される必要がある。

各相の電路と大地との間の電圧は、対地電圧（あるいは対地間電圧）と呼ばれる。ａ相における対地電圧Ｖ_ａｎとｂ相における対地電圧Ｖ_ｂｎは、上記標準電圧の１／２の１００ｖであり、互いの対地電圧の位相は、図２（ｂ）のベクトル図に示される通り、１８０度異なっている。ｃ相における対地電圧Ｖ_ｃｎは、ａ相における対地電圧Ｖ_ａｎ及びｂ相における対地電圧Ｖ_ｂｎのルート３倍、すなわち約１７３ｖであり，ａ相における対地電圧Ｖ_ａｎの位相に対して９０度進み、ｂ相における対地電圧Ｖ_ｂｎの位相に対して９０度遅れている。

各相の電路には、大地との間の静電容量が生じる。この静電容量を対地間容量という。ａ相の１００ｖ側には対地間容量Ｃ_ａ１、２００ｖ側には対地間容量Ｃ_ａ３が生じる。同様に、ｃ相の１００ｖ側には対地間容量Ｃ_ｃ１、２００ｖ側には対地間容量Ｃ_ｃ３が生じる。ｂ相については２００ｖ側だけであり、その電路には対地間容量Ｃ_ｂ３が生じる。ｎ端子の１００ｖ側の電路には対地間容量Ｃ_ｏｎ１が生じる。各電路には各対地間容量の大きさに起因する電流が充電される。このような電流を、本明細書では充電電流、その大きさ（値）を充電電流値と呼ぶ。ａ相に流れる充電電流値は、１００ｖ側でＩ_０ａ１、２００ｖ側でＩ_０ａ３となる。また、ｂ相の２００ｖ側でＩ_０ｂ３となる。また、ｃ相の１００ｖ側でＩ_０ｃ１、２００ｖ側でＩ_０ｃ３となる。ｎ端子とＢ種接地線Ｅ_ｂとの間に流れる電流が零相電流であり、その大きさ（値）がＩ_０となる。

この状態でいずれかの電路に絶縁劣化などに起因する絶縁不良が生じると、大地に電流が流れる。この電流は、絶縁抵抗成分に起因する漏れ電流である。図３は、この漏れ電流の状態を示す図である。便宜上、ａ相、ｂ相、ｃ相のすべての電路における漏れ電流が示されているが、実際の絶縁不良は、いずれか一つ、多くても二つの相の電路において生じるのが通常である。本明細書では、ａ相の漏れ電流の大きさ（値）をＩ_ｒａ３、ｂ相の漏れ電流の大きさ（値）をＩ_ｒｂ３、ｃ相の漏れ電流の値をＩ_ｒｃ３とする。Ｖ結線部分の各相の漏れ電流は、図２（ａ），（ｂ）の各電圧のベクトルの状態と各相の対地間容量の大きさ及び絶縁抵抗値で決まる。

図４（ａ）は、設置状態時における各相における充電電流のベクトル図である。各相の対地間容量はほぼ等しいが，ａ相における充電電流値Ｉ_０ａ３とｂ相における充電電流値Ｉ_０ｂ３とは、位相が１８０度異なる。そのため、ａ相における充電電流値Ｉ_０ａ３とｂ相における充電電流値Ｉ_０ｂ３は、互いに相殺されて零となる。一方、ｃ相における充電電流値Ｉ_０ｃ３は、充電電流値Ｉ_０ａ３とＩ_０ｂ３の約１．７３倍であり，位相が当該相の対地電圧（Ｖ_ｃｎ）の９０度進みとなる。

零相電流値Ｉ_ｏは、２００ｖ側の充電電流値の合成値（＝Ｉ_０ａ３＋Ｉ_０ｂ３＋Ｉ_０ｃ３）であり、各充電電流の位相が図４（ａ）のようなベクトル関係となるため、ｃ相におけるベクトルがそのまま零相電流値Ｉ_０として残る。この状態を示したのが図４（ｂ）である。

図４（ｃ）は、各相の絶縁抵抗成分に起因して流れる漏れ電流のベクトル図である。大地から見た当該相の電圧と漏れ電流の位相は同じであるが、ｃ相における漏れ電流値Ｉ_ｒｃ３は、ａ相における漏れ電流値Ｉ_ｒａ３よりも９０度位相が進み、ｂ相における漏れ電流値Ｉ_ｒｂ３よりも９０度位相が遅れている。また、ｃ相における漏れ電流値Ｉ_ｒｃ３は、他相の漏れ電流値Ｉ_ｒａ３，Ｉ_ｒｂ３の約１．７３倍となる。

図５（ａ）は各相における電路の絶縁が良好の場合の零相電流の状態を示すベクトル図であり、設置時の状態である図４（ａ），（ｂ）と等価となる。すなわち、ａ相とｂ相の電路の充電電流の大きさは等しく、位相だけが１８０度異なるので、ベクトル和は零となり、ｃ相の電路の充電電流のみが零相電流値Ｉ_ｏとして残る。しかし、各電路の絶縁が良好の場合、漏れ電流は本来的に流れないはずなので、この状態で計測される零相電流値Ｉ_ｏが真値でないことは明らかである。

図５（ｂ）は、ａ相の電路で絶縁不良が起きたときの電流のベクトル関係を示した図である。零相電流値Ｉ_ｏは、ａ相の絶縁不良による漏れ電流値Ｉ_ｒａ３とｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３とのベクトル和となる。そのため、零相電流値Ｉ_ｏはｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３に大きく影響を受け（ｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３に相殺され）、真値とはならない。図５（ｃ）はｂ相で絶縁不良が生じたときの電流のベクトル関係、図５（ｄ）はｃ相で絶縁不良が生じたときの電流のベクトル関係を示す。いずれの場合も、当該相で絶縁不良が生じたときはｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３に大きく影響を受け、漏れ電流値Ｉ_ｏの真値が求まらない。

［零相電流計測方法］
上記の異容量Ｖ結線のうちＶ結線部分では，対地電圧と対地間容量に起因する零相の充電電流のベクトル関係は常に一定となる。たとえばｃ相の充電電流値Ｉ_ｏｃとｃ相の対地電圧値Ｖ_ｃｎとの間には必ず位相のずれが生じる。本発明者らは、この現象を利用して、従来は不可能であった漏れ電流の真値Ｉ_ｏの測定を可能にするものである。
具体的には、商用周波数ｆ_ｏよりも高い注入周波数ｆ_ｘの検査電圧を各電路に注入し、これにより各相の電路に流れる商用周波数ｆ_ｏ成分の零相電流値Ｉ_ｏと注入周波数ｆ_ｘ成分の注入電流値Ｉ_ｏｘを計測する。検査電圧の注入周波数ｆ_ｘの範囲については後述する。その後、注入電流値Ｉ_ｏｘを零相電流値Ｉ_ｏから差し引く。つまり、零相電流値Ｉ_ｏに含まれているｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３を注入電流値Ｉ_ｏｘで相殺する。これにより、零相電流値Ｉ_ｏを限りなく真値に近づけることができる。

好ましくは、検出した零相電流値Ｉ_ｏを、３相のうち最も高い対地電圧となり且つ零相電流値Ｉ_ｏに最も大きな影響を与えるｃ相の対地電圧で同期検波（位相分別）する。すなわち、ｃ相の対地電圧値Ｖ_ｃｎに対して同相分の電流値Ｉ_ｏ（_ｆｏ）と９０度の位相差が生じる電流値Ｉ_ｏｃ（_ｆｏ）とを出力するとともに、電流値Ｉ_ｏｃ（_ｆｏ）を注入電流値Ｉ_ｏｘで相殺する。
その際、注入電流値Ｉ_ｏｘについては整流回路で直流電流値に変換し、同期検波後の上記電流値Ｉ_ｏｃ（_ｆｏ）、Ｉ_ｏｃ（_ｆｏ）をそれぞれＬＰＦ（ローパスフィルタ）を通過させることで極性を持つ直流の電流値に変換するとともに、これらの各電流値の振幅を増幅器などで同一に調整する。
これにより、単純な加減算により、ｃ相の充電電流値Ｉ_０ｃ３が完全に除去された零相電流値（真値）を得ることができる。

次に、最適な注入周波数ｆ_ｘの範囲について説明する。注入周波数ｆ_ｘは、できるだけ低いことが望ましい。なぜならば、異容量Ｖ結線の電力設備を構成するトランスには漏れリアクタンスや接続線路のインダクタンスがあり、これが大きかったり、逆に零（並列共振）であると計測結果に影響を与えるためである。しかしながら、逆に低すぎると注入電流値Ｉ_ｏｘに抵抗分の電流が付加されてしまい、誤差が生じてしまう。そのため、注入周波数ｆ_ｘには、最適な範囲がある。

図６は、注入周波数（横軸）と電路の対地間インピーダンス（縦軸）の関係を示した実測図である。注入周波数ｆ_ｘが１Ｈｚ〜１０ｋＨｚを少し超えた範囲では、対地間インピーダンスの変化線６１は、注入周波数ｆ_ｘが高くなるにつれて小さくなる。つまり、周波数に反比例して対地間インピーダンスが変化する。周波数が高くなるにつれて、電路のインダクタンスに影響されて直列共振回路に近づき，やがて並列共振を起こして対地間インピーダンスが零になり、計測結果が不安定になる。注入周波数ｆ_ｘが並列共振周波数を超えるようになると対地間インピーダンスの変化線６２は周波数に比例して大きくなってしまう。そのため、最適な注入周波数ｆ_ｘは、計測結果が安定し、かつ、計測結果の誤差を無視できる１ｋＨｚ〜１０Ｈｚの範囲が望ましいことがわかる。

［ベクトル図による説明］
上述した零相電流計測方法の概要を、電流のベクトル図を用いて説明する。
図７は、絶縁が良好のときの電流のベクトル関係を示す図である。図上段は図５（ａ）と同じである。計測された零相電流値Ｉ_ｏは図中段に示される電流値（＝Ｉ_０ｃ３＋Ｉ_ｒａ３＋Ｉ_０ｂ３）であるが、注入電流値Ｉ_ｏｘをｃ相の対地電圧Ｖ_ｃｎから９０度進んだ充電電流値Ｉ_ｏｃ３と同じ位相で，ベクトルの方向が１８０度異なる電流ベクトルに置き換えた後，これを零相電流値Ｉ_ｏとベクトル的に加算することで、図下段に示される通り、ベクトル和は０となる。絶縁不良が生じていないのであるから、このベクトル和（＝０）が真値の絶縁抵抗成分の漏れ電流Ｉ_ｏｒであることは明らかである。

図８は、ａ相の電路が絶縁不良の状態を示す。この状態では、図上段に示される通り絶縁抵抗成分の漏れ電流値Ｉ_ｒａ３が流れるが、実際に計測された零相電流値Ｉ_ｏは、図中段に示される通り、ｃ相における充電電流値Ｉ_ｏｃ３に影響を受けて真値（＝Ｉ_ｒａ３）よりも小さくなってしまう。
しかし、零相電流計測方法によれば、充電電流値Ｉ_ｏｃ３が注入電流値Ｉ_ｏｘにより相殺されるため、図下段に示される通り、真値と一致する零相電流値Ｉ_０ｒが得られる。

図９は、ｂ相の電路が絶縁不良の状態を示す。この状態では、図上段に示される通り漏れ電流値Ｉ_ｒｂ３が流れるが、計測された零相電流値Ｉ_ｏは、図中段に示される通り、ｃ相における充電電流値Ｉ_ｏｃ３に影響を受けて真値（＝Ｉ_ｒｂ３）よりも大きくなってしまう。
しかし、零相電流計測方法によれば、充電電流値Ｉ_ｏｃ３が注入電流値Ｉ_ｏｘにより相殺されるため、図下段に示される通り、真値（＝Ｉ_ｒｂ３）と一致する絶縁抵抗成分の漏れ電流値Ｉ_０ｒが得られる。

図１０はｃ相の電路が絶縁不良の状態を示す。この状態では、図上段左に示される通り漏れ電流値Ｉ_ｒｃ３が流れるが、計測された零相電流値Ｉ_ｏは、図中段右に示される通り、ｃ相における充電電流値Ｉ_ｏｃ３に影響を受けて真値（＝Ｉ_ｏｃ３）よりも大きく且つ位相が異なるものとなってしまう。
しかし、零相電流計測方法によれば、充電電流値Ｉ_ｏｃ３が注入電流値Ｉ_ｏｘにより相殺されるため、図下段に示される通り、真値（＝Ｉ_ｒｃ３）と一致する絶縁抵抗成分の漏れ電流値Ｉ_０ｒが得られる。

［数式による説明］
図７〜図１０のベクトル関係を数式を用いて説明する。ここでは、注入周波数ｆ_ｘ（Ｈｚ）の検査電圧を、断面積Ｓ（ｍ^２）の変流器（Current Transformer：ＣＴ）を用いてＶ結線の動力電路に注入するものとする。これにより電路に誘起される電圧値（誘起電圧値）をＶ_ｘ，電圧発生時の磁束密度をＢ（Ｔ），動力電路の１相当たりの対地間容量値をＣ（Ｆ）とすると、誘起電圧値Ｖ_ｘは、（１）式で表される。

注入周波数ｆ_ｘにおける対地間のリアクタンスＸ_ｃｆは、（２）式で表される。ただしω_ｘは２πｆ_ｘである。

検査電圧の電路への注入により流れる注入電流値Ｉ_{ｏ（ｆｘ）}は、（３）式で表される。

商用周波数ｆ_ｏにおける零相電流値Ｉ_ｏは（４）式で表される。Ｖ_ｃｎはｃ相の対地電圧である。

（１）〜（４）式より大地に流れる注入電流Ｉ_{ｏ（ｆｘ）}の絶対値は（５）式で表される。

電路のインピーダンス（あるいはリアクタンス）が対地間容量のみの場合，商用周波数ｆ_ｏによる零相電流値Ｉ_ｏと注入周波数ｆ_ｘによる零相電流値Ｉ_ｏ（ｆ_ｘ）の振幅を等しくさせた場合，（６）式が成り立つ。この（６）式に（４）式と（５）式を代入すると，（７）式が得られる。注入周波数ｆ_ｘは（８）式で求めることができる。

たとえば、Ｓ＝１０．１０ｍｍ^２，Ｂ＝０．３Ｔ，Ｖ_ｃｎ＝１７３ｖ，ｆ０＝５０Ｈｚである場合，注入周波数ｆ_ｘは、以下の（９）式より得られ、誘起電圧値Ｖ_ｘは（１０）式より得られる。

一例として，１相当たりの対地間容量Ｃが０．１μＦのとき，商用周波数による零相電流値Ｉ_{０（ｆ０）}は、（３）式に数値を代入すると５．４ｍＡとなる。また、注入周波数ｆ_ｘの検査電圧の注入より流れる電流値Ｉ_{０（ｆｘ）}は、（４）式に数値を代入すると、やはり５．４ｍＡとなる。つまり、両者は一致する。
商用周波数における零相電流値が５．４ｍＡで，その電流がすべて絶縁抵抗に起因する電流の場合，例えば４６５１Ｈｚで検査電圧が０．６２Ｖのときに流れる電流は，ｃ相の電路が絶縁不良のときで０．０１９３５ｍＡ，ａ相又はｂ相の電路が絶縁不良のときで０．０３３４８ｍＡであった。これらの値は，上記の５．４ｍＡに比べて１％以下（０．３６％又は０．６２％）と十分小さく，計算上無視できる程度である。

求めたい絶縁抵抗の漏れ電流値Ｉ_ｏｒは、値の絶対値をｃ相の対地電圧Ｖ_ｃｎから９０度進んだ商用周波数の電流値に置き換えてからベクトル減算させることで得られる。式で表すと以下の（１１）式のようになる。Ｉ_ｏの上のドッド１つはｃ相と同じ位相を表す。

電路の絶縁が良好であったとき（つまり真値が判明している場合）の零相電流計測方法による誤差は，注入周波数ｆ_ｘが４．６５ｋＨｚで０．６％，２．３２５ｋＨｚで１．２４％で２．４８％である。これは実用上無視できる程度の誤差である。

［零相電流計測器］
上述した零相電流計測方法は、携帯可能な小型の零相電流計測器を用いて実施することができる。図１１は、零相電流計測器の使用形態を示す図である。この零相電流計測器１０は、ケースから露出するＣＴ２０及び二つのクリップ３０，３１を有する。ＣＴ２０は、活線状態の異容量Ｖ結線の動力電路にセットする。二つのプローブの一方３０はｃ相の任意の場所にクリップし、他方のプローブ３１をアースに接続した後、注入電圧をＣＴ２０を介して電路に注入するとともに、これにより計測される零相電流Ｉ_ｏと注入電流Ｉ_ｏｘの演算を行うだけで、真値に限りなく近い絶縁抵抗成分の漏れ電流Ｉ_ｏｒを計測することができる。

検査対象となる電力設備によっては、上述した理由で各相の電路に繋がるトランスの漏れリアクタンスなどが無視できなくなるので、適切な注入周波数ｆ_ｘを決定するための予備検査を行う。図１２は、予備検査回路であり、一次側スイッチ１２０２と二次側スイッチ１２０３を有するトランス１２０１と、約０．１μＦのコンデンサＣと、約１０Ωの抵抗Ｒにより、実際の電路とほぼ等価の電気回路を実現している。二次側スイッチ２０３の一方端には周波数可変の電源Ｖ_ｏが接続され、他方端はコンデンサＣと抵抗Ｒを介して接地されている。

この予備検査回路において、トランス１２０１の二次側スイッチ１２０３をＯＮ（ショート）にすると、一次側スイッチ１２０２の状態に関わらず、電源Ｖ_ｏとコンデンサＣ及び抵抗Ｒの直列回路になる。一方、一次側スイッチをＯＮ（ショート）にすると、トランス１２０１は、二次側スイッチ１２０３の状態に関わらず、インダクタとして機能する。実際の各相の電路は、一次側スイッチ１２０２をＯＮにして，二次側スイッチ１２０３をＯＦＦ（オープン）にした状態となる。このような実験回路を用いて、電源Ｖ_ｏの周波数（注入周波数）を変化させたときのトランスとコンデンサＣの組み合わせ特性の実験結果を図１３に示す。図１３の横軸は注入周波数（Ｈｚ）、縦軸は抵抗Ｒの両端電圧（ｍＶ）である。図１３から両端電圧の変化量が小さいのは、注入周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚであり、上述した通り、この範囲の周波数が最適の注入周波数範囲であることがわかる。

零相電流計測器１０の内部の構成例を図１４に示す。零相電流計測器１０は、注入ＣＴ２０ａと検出ＣＴ２０ｂとを有する。注入ＣＴ２０ａは発振器１０１から出力される注入周波数ｆ_ｘの検査電圧を注入する。検出ＣＴ２０ｂは、検査電圧が注入された電路の零相電流Ｉ_ｏを検出する。フィルタ回路１０２は、検出された零相電流Ｉ_ｏから注入周波数成分の電流値Ｉ_ｏｘを抽出する。もう一つのフィルタ回路１０３は、検出された零相電流Ｉ_ｏから商用周波数成分の電流値Ｉ_{ｏ（ｆｏ）}を抽出する。整流回路１０４は、注入周波数成分の電流値Ｉ_ｏｘを直流電流値Ｉ_ｏｘにＡＣ／ＤＣ変換する。

位相分別回路１０５は、商用周波数成分の電流値Ｉ_{ｏ（ｆｏ）}の同期検波（位相分別）を行う。そのために、一方のプローブ３０を、図示の例では対地電圧が最も高くなるｃ相の電路にクリップし、他方のプローブ３１をＢ種接地線Ｅ_ｂにクリップする。そして、ｃ相の対地電圧Ｖ_ｃｎに対して同相となる電流値と９０度の位相差が生じる充電電流値を出力する。ＬＰＦ１０６は、位相分別回路１０５を経て直流化された充電電流値（ｃ相の対地電圧Ｖ_ｃｎに対して９０度の位相差が生じ、これによりプラスまたはマイナスの極性を有する直流電流値）Ｉ_ｏｃを出力する。もう一つのＬＰＦ１０７は、位相分別回路１０５を経て直流化された零相電流値（ｃ相の対地電圧Ｖ_ｃｎに対して同相となる直流電流値）Ｉ_ｏｒを出力する。演算回路は、各電流値Ｉ_ｏｃ、Ｉ_ｏｘ、Ｉ_ｏｒを加算することで電流値Ｉ_ｏｒを出力する。この電流値Ｉ_ｏｒは、絶縁抵抗成分の漏れ電流値の真値である。
なお、図１４では、整流回路１０４から出力される注入電流値が「−Ｉ_ｏｘ」と表現される一方、ＬＰＦ１０６から出力される電流値が「Ｉ_ｏｃ」と表現されているが、時間の経過とともに、これらの極性は逆転する。

このように、本実施形態によれば、従来は不可能とされていた、Ｖ結線を使用した電力設備における零相電流の大きさ（値）を簡易かつ正確に計測することができる。
なお、図１４では、注入ＣＴ２０ａと検出ＣＴ２０ｂとを別々のＣＴで構成した場合の例が示されているが、一つのＣＴを使い分けることもできる。

１０・・・零相電流計測器、２０・・・ＣＴ、２０ａ・・・注入ＣＴ、２０ｂ・・・検出ＣＴ、１０１・・・発振器、１０２，１０３・・・フィルタ回路、１０４・・・整流回路、１０５・・・位相分別回路、１０６，１０７・・・ＬＰＦ、１０８・・・演算回路。

Claims (6)

1. Ｖ結線に接続された商用周波数の三相交流電路に前記商用周波数よりも高い注入周波数の検査電圧を注入して前記三相交流電路の零相電流を検出し、
   検出した前記零相電流から商用周波数成分の第１電流値と注入周波数成分の第２電流値とを抽出するとともに、
   前記第２電流値を前記第１電流値から差し引くことを特徴とする、
   零相電流計測方法。
2. 前記第１電流値を最も高い対地電圧で同期検波することにより、前記対地電圧に対して同相分の第３電流値と９０度の位相差が生じる第４電流値とを出力するとともに、前記第４電流値を前記第２電流値で相殺することを特徴とする、
   請求項１に記載の零相電流計測方法。
3. 前記第２電流値及び前記第４電流値を各々直流電圧に変換した後、変換された前記第２電流値と前記第１電流値とを極性を含めて加算することを特徴とする、
   請求項２に記載の零相電流計測方法。
4. 前記注入周波数が１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下の周波数であることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の零相電流計測方法。
5. 前記三相交流電路が異容量Ｖ結線構成された電路であることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の零相電流計測方法。
6. Ｖ結線に接続された商用周波数の三相交流電路に前記商用周波数と異なる注入周波数の検査電圧を注入する注入手段と、
   前記検査電圧が注入された前記三相交流電路の零相電流を検出する検出手段と、
   検出された前記零相電流から商用周波数成分の第１電流値と注入周波数成分の第２電流値とを抽出する抽出手段と、
   前記第１電流値を最も高い対地電圧で同期検波することにより、前記対地電圧に対して同相となる第３電流値と９０度の位相差が生じる第４電流値とを出力するとともに、前記第４電流値を前記第２電流値と相殺させる制御手段と、
   を有することを特徴とする零相電流計測器。

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