JPH0366809B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は変流器を用いて電路等の漏洩電流を検
出する場合の位相誤差を除去する方法に関する。

（従来技術） 従来、活線状態にて電路の絶縁抵抗を測定する
ために例えば第５図に示すような絶縁測定装置が
採用されている。

これは高圧電気を低圧電気に変換する受電トラ
ンスT₁の低圧２次側電路１，２の例えば電路２
に接続された接地線３に結合した注入トランス４
を介して電路に発振器５からの測定用低周波信号
を印加すると共に、一般的に非接地電路１と大地
との間に存在する大地静電容量C₁₀及び絶縁抵抗
R₁₀とを経て大地を介して前記接地線３に帰還す
る前記測定用低周波信号の漏洩成分を、同じく接
地線３に結合せしめた検流器例えば零相変流器
（以下ZCTと云う）によつて検出したのち該成分
を前記測定用低周波信号に基づいて同期検波等の
手段によつてその位相及びレベル値を求めこれら
から前記電路の絶縁状態つまり大地静電容量と絶
縁抵抗とを算出するものである。

この場合同図ZCT６により導出した測定用低
周波信号はこれに接続した増幅器７及び該測定周
波数成分のみを抽出するフイルタ８を経て同期検
波器９に入力されるが同期検波器９の比較信号に
は前記低周波発振器５の出力の一部を使用する。

尚、このような構成によつて電路の絶縁抵抗を
求める方法は電路を活生状態のまま測定ができ便
利であつて同一出願人によつて既に出願済みであ
るからその詳細説明は省略する。

（発明が解決せんとする問題点） しかしながら、ZCTの一次電流として比較的
大電流が流れる場合、この電流によつてZCTの
磁心インダクタンス特性等が変化するため、２次
巻線電流の位相が変動してしまい位相検出に誤差
を生じる。従つて電路の絶縁抵抗等の正確なる測
定ができないと云う第１の問題があつた。

即ち、上記接地線に帰還する漏洩電流中には商
用周波成分と印加した低周波成分の両者が含まれ
ているが、一般に測定用電圧としての印加電圧は
負荷機器への影響を考慮して電路の商用周波の２
次電圧にくらべて十分に低く設定する。（例えば
電路電圧100又は200Vに対して測定用印加電圧は
２〜3V程度）。したがつて商用周波の漏洩電流は
上記低周波成分のそれにくらべ著しく大きくなる
のが現状であり、このためZCTの２次巻線出力
中の低周波成分の位相は商用周波成分の増減に伴
つて大きく変動することが観測される。一方上述
の如く、低周波成分の中の印加電圧と同相の有効
分を検出するに当つてはこのような位相変動は結
果的に絶縁抵抗の測定値に直接誤差として影響す
ることになるためZCT出力の位相誤差変動が大
きく正確な測定が不可能であつた。

以下、零相変流器に大電流が流れる場合の磁心
インダクタンスの影響を説明する。

第６図は一次電流I〓の流れている線路３０を貫
通せしめたZCTの２次巻線（ｎターン）出力を
抵抗R₀にて終端した場合を示している。これを
等価回路で示せば第７図のようになる。

同図に於いてＬはZCTのインダクタンス、Ｒ
は実効抵抗であり終端抵抗R₀に得られる電圧V₀
は V〓₀＝１／ｎ・R₀X_L／X_L＋Ｒ＋R₀ ……(1) X_L＝jωL となる。又、V〓₀とI〓との位相差φは(1)式から φ＝tan^-1Ｒ＋R₀／ωL ……(2) となる。したがつて電流I〓による該ZCTの磁心の
ヒステリシスの影響でインダクタンスＬが変化す
れば位相φは変化することになる。

また(2)式のR₀はZCTの出力を電流電圧変換す
れば零とできることは明らかであるが、Ｒを零に
することは困難である。

第８図は電流Ｉの変化に対する位相の実測例で
ありこの場合電流の変化によつて数degにわたつ
て変化することが分る。このようにZCTの１次
電流の変化巾が大きいと位相変動も大きくなる。

又第２の問題として零相変流器出力に含まれる
測定用低周波の漏洩電流成分を増巾した後、フイ
ルタで選択出力した場合、零相変流器→増幅器→
フイルタの系で測定用周波数の漏洩電流は必ず位
相がずれるため、この位相ずれを補償する必要が
あり、従来固定移相器を用いて位相ずれを補つて
いた。

しかしながら上述の如き従来の方法では特に零
相変流器の位相特性が周囲の温度変化等によつて
変動すると最初の調整値との位相誤差が発生し、
正しい測定結果を提供できなくなる欠点があつ
た。これらに対処するためには従来は特性変動の
少ない極めて高品質な零相変流器等を必要とする
が、これらを採用しても位相誤差の影響をなくす
ことは困難であつた。即ちZCTの温度変動（例
えば−20〜60℃）に対する位相変動特性は周波数
25Hzにて±1degにも及んでしまうからである。

（問題を解決するための手段） 本発明は上述のような従来の電路等の絶縁抵抗
等の測定において使用するZCTの１次電流の大
小による位相変動及びZCTの周囲温度の変化に
よる位相変動を併せて補償する方法を提供するこ
とを目的とし、このため本発明では接地線に貫通
させ、零相電流を検出する第１のZCTとほゞ同
一特性をもつた第２のZCTを用意しこれに接地
線に帰還する商用周波の零相電流とほゞ同等の電
流と、測定用低周波電圧による固定の電流を加算
して同時に流し、これによつて得られる第２の
ZCTの２次電流中の測定用低周波数の成分を用
いて第１のZCTの２次電流中に含まれる測定用
低周波成分の漏洩電流を同期検波し、有効分を得
る如く構成する。これによれば、両ZCTには同
等の商用周波数の１次電流が流れるため、この電
流によつて発生する位相変動は相対的にほゞ同じ
になり前述の第１の問題が解決されると共に両
ZCTの周囲温度変動による位相変動は相対的に
同じになるため前述の第２の問題が解決される。
かくして第１、第２のZCTの位相的性の変動は
相対的に等しくすることができるため、個々の
ZCTの位相特性が変動しても同期検波に際して
の位相変動の影響は補償されることになる。ま
た、測定用の低周波成分の漏洩電流検出のために
第１のZCTの出力に接続されるフイルタと同等
のフイルタを第２のZCT出力にも付加すればフ
イルタの周囲温度による位相特性の変化も相互に
打消し合うことになり、更に絶縁検出器の温度特
性を向上させることが可能となる。

（実施例） 以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。

第１図は前述の第５図に本発明に適用する場合
を示すブロツク図であつて、同一符号は同一のも
のを示すものとする。

即ち、T₁は受電トランス、１及び２はその低
圧二次電路、３は該電路２に施した接地線、
ZCT６及び５はこの接地線に結合せしめた零相
変流器と低周波発振器である。

この零相変流器ZCT６の二次コイル出力は増
幅器７、フイルタ８を経て同期検波器９に入力せ
しめる。

この実施例では以上の構成の他、該同期検波器
９に入力せしめる比較信号を第２の零相変流器を
用いて前記第１の零相変流器の位相変化を打ち消
すことを行う。そのために、前記接地線３に結合
した注入トランス１０として２つの二次コイルを
もちその一方には前記低周波発振器５を接続し、
もう一方の二次コイルには第２の零相変流器
ZCT₁₁に貫通し、更に電流調整用抵抗器R₁₂と増
幅器１３を直列に接続した信号線１４をループ状
に接続する。

又、該信号線１４に接続した増幅器１３と第１
の零相変流器ZCT６に接続した増幅器７の出力
端との間にフイルタ１５を挿入する。

一方前記第２の零相変流器１１の二次コイル出
力を増幅器１６、フイルタ１７及び移相器１８を
経て同期検波器９の比較信号として入力する。

尚、前記各々のフイルタのうち同期検波器９の
前段のフイルタ８は測定用低周波信号のみを通過
するバンドパスフイルタ、又１５は商用電源変流
器成分のみを通過するバンドパスフイルタ又はハ
イパスフイルタとし、又１７は前述の測定用低周
波信号成分のみを選択通過するバンドパスフイル
タである。

以上の構成に於いてその動作を説明する。

まず、注入トランス１０に結合した変流器５か
らの測定用低周波信号出力は接地線３を介して電
路に印加され、この低周波信号は該電路１と大地
との間の大地容量C₁₀及び絶縁抵抗R₁₀とを介して
流れ、漏洩信号として前記接地線３に帰還し、こ
れは同じく接地線３に結合せしめた零相変流器
ZCT６によつて導出されたのち増幅器７、フイ
ルタ８を経て同期検波器９に入力する。

しかしこのとき該零相変流器には前記電路の大
地容量C₁₀及び絶縁抵抗R₁₀を介して流れる商用電
源成分によつて測定用低周波信号検出の際の位相
ずれを生ずること前述の通りである。

そこでこの零相変流器ZCT６に作用する商用
電源成分出力をフイルタ１５によつて選別したの
ち増幅器１３の出力として前記第２の零相変流器
ZCT１１に貫通したループ信号線１４に印加す
る。この信号線１４には前記注入トランス１０を
介して測定用低周波信号も印加されこれらの両方
の信号は第２の零相変流器を介して同期検波器９
に入力される。

従つて、第１と第２の零相変流器にほゞ等しい
商用電源成分が流れるように各増幅器及び抵抗器
R₁₂を調整すればこれら零相変流器を介して導出
する測定用低周波信号の前記商用電源成分による
位相ずれは互いに等しくなるから同期検波器９に
於ける両信号の位相は常に所望の関係を保ち得
る。

尚、このとき前記ループ信号線１４に接続した
増幅器１３の出力インピーダンスは低いものとし
かつ第１と第２の零相変流器の特性をできるだけ
同じものとする他、該ループ信号線１４とこれを
貫通した第２の零相変流器ZCT１１との関係は
前記接地線３とこれを貫通せしめた第１の零相変
流器ZCT６との関係及び同期検波器９に至る２
つの信号の通過経路にあるフイルタの特性等を極
力同じになるように構成した方が目的とする効果
が大きい。

又、一般に温度変化によつて零相変流器の特性
が変化すること前述の通りであるが、この発明の
如く同期検波器９に至る２つの信号経路中にほゞ
同じ特性の零相変流器を介在せしめれば温度変化
によつて両信号が共に同じ変化をうけるから同期
検波出力には悪影響をおよぼすことがない。

尚同期検波器９の前段に入れた移相器１８は同
期検波器９の２つの入力信号間に残るわずかな位
相ずれを調整するものであつて、これは対地静電
容量C₀＝０の状態において上記２つの入力間の
位相差が零となるごとく調整すればよい。かくし
て同期検波器９の出力には絶縁抵抗R₁₀に逆比例
した電圧を測定することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すブロツク
図である。同図において第１図と同一の内容を示
すものは同一の記号にて示されている。第２図に
おいて、ZCT６の出力は増幅器７で増幅された
後、フイルタ８に印加され測定用低周波信号の漏
洩電流成分のみが検出され同期検波器９の一方の
入力端に印加される。増幅器７の出力は加算増幅
回路１９の一方の入力に加えられる。また、トラ
ンス１０の一次側に得られる基準電圧の出力は加
算増幅回路１９の他の入力に加えられ、かくして
この加算増幅回路１９の出力には前記増幅器７に
流れる商用電源成分と接地線３に印加した測定用
低周波信号の両者が含まれる。

更にこの信号は増幅器１３に印加され、その出
力は抵抗R₁₂を負荷としてループ２０に電流を流
す。抵抗R₁₂に流れる商用周波数成分の電流の大
きさは接地線３に流れる電流の大きさでほゞ同じ
くなるごとくとする。抵抗R₁₂を負荷とするルー
プ線に流れる電流はこれを貫通せしめた零相変流
器ZCT１１にて検出され、増幅器１６で所要の
増幅を行つたのち、フイルタ１７に加えられその
出力は移相器１８を介して同期検波器９の他の一
方の入力に印加される。かくして第１図のブロツ
ク図におけると同様に同期検波器９の出力には対
地絶縁抵抗R₀に逆比例した電圧が得られるがこ
のとき前記第１図に於いて説明したものと同じよ
うに２つの零相変流器の位相特性が変化しても、
同期検波器９の２つの入力信号間の相対位相を
ほゞ等しくできるため前述の位相変動の影響を補
償しうることになる。なお、増幅器７の出力を加
算増幅回路１９に印加するに当つて、第１図のよ
うにフイルタ１５を挿入してないが、これは商用
周波数成分にくらべ測定用低周波信号成分は著し
く小さいためトランス１０の一次側から得られる
基準電圧がこれにくらべて十分大きければフイル
タ１５を省略してもその影響は少ないためであ
る。

尚、精密な絶縁抵抗の測定に当つてはこのため
のフイルタを増幅器７と加算増幅回路１９との間
に挿入することがのぞましい。

第３図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。同図において第１図と同一の内容を示す
ものは同一の記号で示している。

この実施例では第２の零相変流器ZCT１１を
第１の零相変流器と同様に接地線３に結合せしめ
ることとし、更に測定用低周波信号を該第２の零
相変流器に印加するために接地線に結合した注入
トランス１０の二次側コイルの一方をこの第２の
零相変流器に貫通せしめた構成とする。他の構成
は第１図と変りはなく、ただこの実施例では第１
図のフイルタ１５と増幅器１３とが不要となり経
済的である。

なお、抵抗R₁₂に流れる測定用低周波信号電流
は接地線３に帰還するものより十分大きくしてお
くように設定することがのぞましい。さもなけれ
ば、フイルタ１７の出力に得られる同期検波の基
準信号の位相が対地絶縁抵抗R₁₀、対地静電容量
C₁₀の大きさにより変動することになるためであ
り注意を要する。

第４図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
であつて、第１図と同一の記号は同一の意味をも
つ、第１図においては、増幅器１９の出力電圧と
注入トランス１０から出力される低周波の基準電
圧を直列に接続してインピーダンス素子（抵抗）
R₁₂に電流を流し、この接続線１４に流れる電流
を第２のZCT１１に貫通させた場合を示したが、
この実施例では増幅器１９の出力を第１のインピ
ーダンス素子R₁₂を負荷とするループ線１４と注
入トランス１０の二次コイルからのループ線２１
に挿入した負荷２０との２つに分けてこの両方の
ループ線を第２の零相変流器ZCT１１に貫通せ
しめる。この実施例によれば注入トランス１０の
出力が増幅器１９の出力と直列に接続されないた
め、接地線３に雷等による異常に大きな電流が流
れたとしても増幅器１９を破壊する可能性が少な
くなる。

上述の実施例ではすべて説明を省略したが、接
地線３に雷等による異常に大きな電流が流れたと
き注入トランス１０の発振器の接続された巻線、
又基準電圧を導出する巻線には大きな電圧が発生
することになるが、これに対処するためのアレス
タ等を各巻線に挿入する必要のあることは明らか
であろう。

なお、上記実施例においては同期検波に必要な
測定用低周波の基準電圧を注入トランス１０の一
次側に設けられた巻線から得ているが必ずしもこ
の必要はなく発振器から直接得る等種々の方法が
とりうることは明らかである。また同期検波する
にあたつて移相器の出力をリミツタアンプに通し
矩形波状にした後、同期検波器の他の一方の入力
に印加すれば、移相器出力の振幅変動が同期検波
器出力に誤差としてあらわれないことも明らかで
ある。

更に本発明の実施例に於ては零相変流器を用い
て説明したが零相に限る理由でなく零相以外の結
合場所に変流器を用いても同等の効果が得られる
ことは明らかである。

（発明の効果） 本発明は以上説明した如く構成するから、電流
検波器として使用する変流器に流れる測定用低周
波信号以外の信号による検出信号の位相ずれ或は
温度変化に伴う同様の位相ずれを防止し正確な電
路の絶縁抵抗測定を行ううえで効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図、第３図及び第４図は本発明の他の実施例
を示すブロツク図、第５図乃至第８図は従来技術
の欠点を説明するための図であつて、第５図は従
来の電路測定装置を示すブロツク図、第６図は零
相変流器を貫通した接地線に流れる電流による位
相変化を説明する図、第７図はその等価回路図、
第８図は接地線に流れる電流による位相変化特性
図である。 １及び２……電路、３……接地線、４及び１０
……注入トランス、５……低周波発振器、６及び
１１……零相変流器（ZCT）、７，１３，１６及
び１９……増幅器、８，１５及び１７……フイル
タ、９……同期検波器、１８……移相器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変圧器の接地線を介して電路に又は該電路に
   直接商用周波数と異なる低周波信号を印加し、前
   記接地線に還流する前記測定用低周波信号の漏洩
   電流成分を接地線に結合せしめた変流器の出力中
   から検出し、前記測定用低周波信号電圧を基準信
   号として同期検波することによつて電路の絶縁抵
   抗を測定する方法において、前記測定用低周波信
   号の一部を前記同期検波手段の基準信号として印
   加するに際し、前記接地線に結合せしめた第１の
   変流器とほゞ同一特性をもつた第２の変流器であ
   つてかつ前記接地線に結合した第１の変流器に流
   れる商用電源成分とほゞ等しいものを印加した変
   流器を介在せしめたことを特徴とする電路の絶縁
   抵抗測定等に於ける変流器の位相補償方法。 ２ 前記第２の変流器に商用電源信号を印加する
   にあたつて、前記第１の変流器の出力の一部を増
   幅したのち第２の変流器に結合しかつ所定のイン
   ピーダンス素子を負荷として終端せしめた信号線
   に通ぜしめたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電路の絶縁抵抗測定等に於ける変流器
   の位相補償方法。 ３ 前記第１の変流器の出力の一部を増幅し前記
   信号線に印加するにあたつて商用電源成分のみを
   抽出するためのフイルタを介在せしめたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の電路の絶縁
   抵抗測定等に於ける変流器の位相補償方法。 ４ 前記第１の変流器ならびに第２の変流器出力
   中に含まれる測定用低周波信号成分を検出するた
   めの挿入するそれぞれのフイルタの特性を同一特
   性として選んだことを特徴とする特許請求の範囲
   １、２及び３記載の電路の絶縁抵抗測定等に於け
   る変流器の位相補償方法。 ５ 前記第１と第２の変流器の両方をともに電路
   に施した接地線に結合せしめることにより両変流
   器に流れる商用電源成分を均一ならしめたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記載
   の電路の絶縁抵抗測定等に於ける変流器の位相補
   償方法。