JPH11326436A - 閉鎖母線の絶縁劣化診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】閉鎖母線を特定の区間に分割切り離しや、全長
に渡っての点検を必要とすることなく、絶縁劣化を生じ
ている部位の特定を容易にする。 【解決手段】交流電圧発生器３の導体側測定線２ｆに電
圧計測手段４を接続し、外被側測定線２ｇに電流計測手
段５を接続する。電圧計測手段４と電流計測手段５の出
力側に記録出力手段９を接続する。記録出力手段９に位
相計測手段６，インピーダンス演算手段７および誘電正
接演算手段８を並列接続する。これにより、外被１ａの
各接続点における電流，回路インピーダンス，印加電圧
に対する回路電流位相，誘電正接（tan δ）の電気諸量
を測定記録し、閉鎖母線１の長手方向の距離と各電気諸
量の傾向変化により、閉鎖母線１の絶縁劣化部位の特定
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】導体を金属製外被で取巻く構
造を持つ閉鎖母線の絶縁劣化診断装置に係り、特に配電
盤や電気機器間を結ぶ閉鎖母線において絶縁劣化を生じ
ている部位の特定を可能とする閉鎖母線の絶縁劣化診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】閉鎖母線は、電圧を問わず大きな電流や
電力を供給するのに広く用いられるもので、導体と金属
製外被間に絶縁のために碍子や絶縁支持材を介在して支
持するか、または導体自身を絶縁材により取巻き金属製
外被に収納固定した構造となっている。

【０００３】これら閉鎖母線の絶縁劣化診断方法として
は、従来絶縁抵抗計により行われているのが一般であ
る。絶縁抵抗計は、測定対象物の閉鎖母線に直流電圧を
印加し導体と大地間の漏れ電流より絶縁抵抗値として測
定するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁抵
抗計による診断の場合、一次診断としては有効な手段で
あるものの、万一絶縁劣化等により絶縁抵抗の低下が認
められた場合、劣化部位の特定には向かず、測定対象物
である閉鎖母線を特定の区間に分割（切り離し）した上
で再度絶縁抵抗計により測定し、順に絶縁劣化部位を絞
り込み、特定していく必要があり、この特定に手間を要
する課題がある。

【０００５】また、絶縁抵抗の低下が認められた場合、
測定対象物である閉鎖母線全長に渡って金属製外被を開
放、または作業員が金属製外被内に入り、導体の絶縁支
持部を中心に点検する必要があり、何れも多くの労力を
必要とする課題がある。これらは、生産設備や発電プラ
ント等の定期点検等において、その対策期間の長期化を
招くことにもなり経済的損失をも生むことにもなる。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、絶縁抵抗計による一次診断により絶縁抵抗
の低下が認められた場合、閉鎖母線を特定の区間に分割
切り離しや、全長に渡っての点検を必要とすることな
く、絶縁劣化を生じている部位の特定を容易に行うこと
ができる閉鎖母線の絶縁劣化診断装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、金属
製外被で絶縁性支持材を介して導体を被覆してなる閉鎖
母線と、前記導体と前記外被に測定線を介して接続する
交流電圧発生器と、この交流電圧発生器の前記導体側測
定線に接続し前記閉鎖母線に印加されている交流電圧を
計測する電圧計測手段と、前記交流電圧発生器の前記外
被側測定線を流れる交流電流の計測を行う交流計測手段
と、前記交流電圧発生器により発生し前記閉鎖母線に印
加されている交流電圧と前記外被側測定線を流れる交流
電流から相互の位相の計測を行う位相計測手段と、前記
電圧計測手段と前記電流計測手段の計測値からインピー
ダンスを演算するインピーダンス演算手段と、前記位相
計測手段の計測値から誘電正接（tan δ）を演算する誘
電正接演算手段と、前記各々の計測手段および前記各々
の演算手段のデータを纏め記録および出力する記録出力
手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】請求項１の発明によれば、導体を金属製外
被で取巻く構造を持つ閉鎖母線の導体と、金属製外被の
間に商用周波数から数百Ｈｚ程度の高周波数まで可変、
またはある一定の周波数を発生し得る交流電圧発生器に
より交流電圧を印加し、外被側接続点を母線の距離毎に
変えていったときの各部測定点の電流，回路インピーダ
ンス，印加電圧に対する回路電流位相、または各部測定
点での相対電流位相，誘電正接（tan δ）の電気諸量の
一部、または複数電気諸量を測定記録することにより距
離と各電気諸量の傾向変化により、閉鎖母線の絶縁劣化
部位の特定を容易にすることができる。

【０００９】また、絶縁が健全であれば距離に応じて測
定電流，回路インピーダンス，回路電流位相，誘電正接
の各電気諸量が比例的に変化するのに対し、絶縁劣化が
生じている場合は、劣化部位の測定点近傍において測定
電気諸量が比例変化に対し急変する形で捉えることがで
き、劣化部位を容易に特定することができる。

【００１０】さらに、高周波数の可変、またはある一定
の高周波数を発生し得る交流電圧発生器を用いることに
より被測定対象である閉鎖母線の構造や長さにあわせ
て、最適な測定電気諸量が得られるようになり、より高
い精度で絶縁劣化部位の特定をすることができる。

【００１１】請求項２の発明は、前記閉鎖母線と前記電
圧計測手段および電流計測手段を接続する測定線におい
てブリッジ回路を構成したことを特徴とする。請求項２
の発明によれば、被測定対象である閉鎖母線と絶縁劣化
診断装置および測定線においてブリッジ回路を構成し、
高周波数の取扱いにおける測定線での測定値の減衰を低
減することができる。また、高周波数の電気諸量を取り
扱う上で測定線での電気諸量の減衰を解消でき、より高
い精度で計測が可能となり、絶縁劣化部位の特定判断に
おける信頼性の向上を図ることができる。

【００１２】請求項３の発明は、前記記録出力手段の出
力側に測定記録したデータを入力する絶縁劣化部位を自
動的に特定判別する特異点判別手段を設けてなることを
特徴とする。請求項３の発明によれば、請求項１または
２の発明において、得られたデータにより速やかに絶縁
劣化部位を自動的に特定判別することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１から図７により本発明に係る
閉鎖母線の絶縁劣化診断装置の第１の実施の形態を説明
する。図１は、本発明に係る第１の実施例の形態を説明
するためのもので、閉鎖母線として低圧回路で用いられ
るバスダクトまたは高圧回路で用いられる相非分割母線
を例にして絶縁劣化診断装置により測定する状態の概要
を示している。

【００１４】すなわち、図１中符号１は閉鎖母線で、金
属製外被（以下、外被と記す）１ａの一部を切欠してい
る。閉鎖母線１は、その本体である外被１ａに絶縁支持
材１ｂまたは絶縁材（図示せず）を介して設けた導体１
ｃ等からなり、通常配電盤や電気機器間に接続され電力
の受給に用いられるが、図中は簡単のため省略してい
る。閉鎖母線は、配電盤や電気機器との接続部において
必ず片側の１点において外被１ａを接地している。

【００１５】閉鎖母線１の導体１ｃの一端は図２に示す
ように絶縁診断装置２の交流電圧発生器３の一端に端子
２ａを介して接続し、交流電圧発生器３の他端を端子２
ｂを介して閉鎖母線１の外被１ａに接続している。外被
１ａの接続点は、閉鎖母線１の長手方向に随時接続点を
移動させるものとする。

【００１６】絶縁診断装置２は、図２に示したように閉
鎖母線１の外被１ａの各接続点における電流，回路イン
ピーダンス，印加電圧に対する回路電流位相，誘電正接
（tan δ）の電気諸量の一部もしくは複数電気諸量を測
定記録し、閉鎖母線１の長手方向の距離と各電気諸量の
傾向変化により、閉鎖母線１の絶縁劣化部位の特定を行
うものである。

【００１７】すなわち、交流電圧発生器３の導体側計測
線２ｆに電圧計測手段４が分岐接続し、外被側測定線２
ｇに電流計測手段５が接続しており、電圧計測手段４と
電流計測手段５の出力側に記録出力手段９が接続してい
る。記録出力手段９には位相計測手段６，インピーダン
ス演算手段７および誘電正接演算手段８が並列接続され
ている。

【００１８】図２は、絶縁劣化診断装置２の内容の一例
を示すものである。交流電圧発生器３は、商用周波数か
ら数百Ｈｚの高周波数まで可変またはある一定の周波数
の電圧を発生し得るもので、端子２ａを閉鎖母線１の導
体１ｃに接続し、端子２ｂを閉鎖母線１の外被１ａの測
定部位に、端子２ｃを大地に接続する。

【００１９】電圧計測手段４は、交流電圧発生器３によ
り発生し、閉鎖母線１に印加されている交流電圧の計測
を行うものである。電流計測手段５は、閉鎖母線１の外
被１ａの各測定部位における測定線を流れる交流電流の
計測を行うものである。

【００２０】位相計測手段６は、交流電圧発生器３によ
り発生し、閉鎖母線１に印加されている交流電圧と閉鎖
母線１の外被１ａの各測定部位における測定線２ｇを流
れる交流電流から相互の位相の計測を行うものである。
インピーダンス演算手段７は、電圧計測手段４と電流計
測手段５の計測値からインピーダンスを演算するもので
ある。

【００２１】誘電正接演算手段８は、位相計測手段８の
計測値から誘電正接（tan δ）を演算するものである。
記録出力手段９は、各計測手段，演算手段４，５，６，
７，８のデータを纏め記録および出力するものである。

【００２２】図３は、閉鎖母線１の一般的な等価回路を
示すもので、閉鎖母線１の導体１ｃは、単位長さ当たり
固有の直流抵抗ＲｂとインダクタンスＬｂを持ち、外被
１ａについても同様に直流抵抗Ｒｃ，インダクタンスＬ
ｃを持っている。また、閉鎖母線１の導体１ｃと外被１
ａの間には、単位長さ当たり固有の静電容量Ｃを持って
いる。

【００２３】図３中の測定位置５における静電容量Ｃと
並列に接続された直流抵抗Ｒｇは、絶縁劣化部位におけ
る絶縁抵抗を示すもので測定位置において絶縁劣化し
ている例である。絶縁診断装置２は、図２の２ａ，２ｂ
部と測定位置，，，，…間に各々接続し測定
記録していることになる。

【００２４】図４は、図３の各測定位置において測定記
録したのに等価で、閉鎖母線１の長手方向の距離である
測定位置と電流値の関係をグラフに示した例である。絶
縁劣化部位である測定位置を超えると測定電流がか
らまでの変化に対し急激に低下する傾向変化を示した
ものである。

【００２５】図５は、図３の各測定位置において測定記
録したのに等価で、閉鎖母線１の長手方向の距離である
測定位置と印加した交流電圧と測定電流値より回路イン
ピーダンスを演算しグラフに示した例である。絶縁劣化
部位である測定位置を超えると回路インピーダンスが
からまでの変化に対し急激に上昇する傾向変化を示
したものである。

【００２６】図４と図５は、先の図３の等価回路からも
明らかな通り測定位置が遠くなるに従い閉鎖母線１の導
体１ｃにおける直流抵抗ＲｂとインダクタンスＬｂが距
離に比例し加算されることにより回路インピーダンスが
比例的に増加していくため、電流がそれに反比例し減少
することとなる。

【００２７】しかし、絶縁劣化を生じていると、絶縁劣
化部位での絶縁抵抗Ｒｇに電流が集中する形となり、絶
縁劣化部位以降の測定位置では電流が外被１ａを介し外
被１ａの接地点を経由し流れる電流と測定線を経由して
流れる電流の間の分流比が変わるために現れるものであ
る。

【００２８】なお、これまでの説明は、閉鎖母線１の外
被１ａの接地点を絶縁劣化診断装置２の電圧印加側に施
してあった場合の例であり、閉鎖母線１の外被１ａの接
地点が電圧印加側と反対側に施してあった場合は、変化
の傾向は、逆の傾向を示すこととなる。

【００２９】図６は、図３の各測定位置において測定記
録したのに等価で、閉鎖母線の長手方向の距離である測
定位置と印加した交流電圧と測定電流値の位相関係もし
くは測定電流の相互位相関係をグラフに示した例であ
る。絶縁劣化部位である測定位置において位相が最も
遅れる傾向変化を示したものである。

【００３０】図７は、図３の各測定位置にて測定記録し
たのに等価で、閉鎖母線の長手方向の距離である測定位
置と印加した交流電圧と測定電流値の位相差から誘電損
失角δを求め誘電正接tan δをグラフに示した例であ
る。絶縁劣化部位である測定位置にて誘電正接tan δ
が最も大きい値となる傾向変化を示したものである。

【００３１】図６と図７は、図３の等価回路からも明ら
かな通り絶縁劣化部位における絶縁抵抗Ｒｇと静電容量
Ｃ間の電流の分流により電流が静電容量Ｃのみを介した
健全な測定部位での電流に比べ位相は遅れる方向となる
ために現れるものである。

【００３２】なお図６，図７の測定記録では、図４，図
５の場合のように閉鎖母線１の外被１ａの接地点の位置
による傾向変化の影響がないことが分かる。また、図
４，図５の電流およびインピーダンスによる場合で閉鎖
母線１の端部付近で絶縁劣化していた場合、劣化部位の
特定判断が難しいのに比べ、図６，図７の位相または誘
電正接による場合は問題なく劣化部位の特定判断ができ
る点で有効といえる。

【００３３】つぎに図８により本発明に係る閉鎖母線の
絶縁劣化診断装置の第２の実施の形態を説明する。図８
中、図１から図３と同一部分には同一符号を付して重複
する部分の説明は省略する。本実施の形態が第１の実施
の形態と異なる点は被測定対象である閉鎖母線１と絶縁
劣化診断装置２の測定線補償用可変インピーダンスＺ_VL
と計測用可変インピーダンスＺ_V および測定線10により
ブリッジ回路を構成したことにある。

【００３４】測定線補償用可変インピーダンスＺ_VLは、
あらかじめ測定線10のインピーダンスに設定しておき、
計測用可変インピーダンスＺ_V をバランス検出手段11が
振れない値に調整することにより、計測用可変インピー
ダンスＺ_V が閉鎖母線の測定点における回路インピーダ
ンス値として得られる。

【００３５】その他の電気諸量は、計測用可変インピー
ダンスＺ_V を適当な値に固定した上で絶縁劣化診断装置
２内の２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅの各部位の電流お
よび位相を、交流電圧発生器３の電圧を計測記録するこ
とにより得られる。

【００３６】つぎに図９により本発明に係る閉鎖母線の
絶縁劣化診断装置の第３の実施の形態を説明する。本実
施の形態は図２で説明した記録出力手段９に電気諸量急
変点および特異点判別手段12を接続したことにある。

【００３７】本実施の形態によれば、第１または第２の
実施の形態において計測および演算され記録出力手段９
により得られたデータより各電気諸量の急変点および特
異点判別手段12により自動的に絶縁劣化部位を特定し出
力させることができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、閉鎖母線の測
定点各部での計測および演算された電気諸量の変化傾向
を見ることにより容易に閉鎖母線の絶縁劣化部位の特定
ができ劣化部位調査の労力を必要とせず正常な状態への
復旧修理の早期化が可能となる。また、請求項２の発明
によれば、測定線での電気諸量の減衰を無視することが
できることにより高精度の計測が可能となり信頼性の高
い絶縁劣化部位の特定が可能となる。さらに、請求項３
の発明によれば、統計処理等の分析を自動で行うことに
より、速やかに絶縁劣化部位の特定判断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る閉鎖母線の絶縁劣化診断装置の第
１の実施の形態を説明するための概略系統図。

【図２】図１における閉鎖母線の絶縁劣化診断装置を示
すブロック結線図。

【図３】図１の閉鎖母線における一般的な等価回路の一
例を示す回路図。

【図４】図２の記録出力手段により得られる測定点にお
ける電流変化の一例を示す特性図。

【図５】図２の記録出力手段により得られる測定点にお
けるインピーダンス変化の一例を示す特性図。

【図６】図２の記録出力手段により得られる測定点にお
ける電流位相変化の一例を示す特性図。

【図７】図２の記録出力手段により得られる測定点にお
ける誘電正接変化の一例を示す特性図。

【図８】本発明に係る閉鎖母線の絶縁劣化診断装置の第
２の実施の形態を示すブロック結線図。

【図９】本発明に係る閉鎖母線の絶縁劣化診断装置の第
３の実施の形態の要部を示すブロック図。

【符号の説明】

１…閉鎖母線、１ａ…外被、１ｂ…絶縁支持材、１ｃ…
導体、２…絶縁劣化診断装置、２ａ〜２ｅ…端子、２ｆ
…導体側測定線、２ｇ…外被側測定線、３…交流電圧発
生器、４…電圧計測手段、５…電流計測手段、６…位相
計測手段、７…インピーダンス演算手段、８…誘電正接
演算手段、９…記録出力手段、10…測定線、11…バラン
ス検出手段、12…電気諸量急変点および特異点判別手
段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製外被で絶縁性支持材を介して導体
   を被覆してなる閉鎖母線と、前記導体と前記外被に測定
   線を介して接続する交流電圧発生器と、この交流電圧発
   生器の前記導体側測定線に接続し前記閉鎖母線に印加さ
   れている交流電圧を計測する電圧計測手段と、前記交流
   電圧発生器の前記外被側測定線を流れる交流電流の計測
   を行う交流計測手段と、前記交流電圧発生器により発生
   し前記閉鎖母線に印加されている交流電圧と前記外被側
   測定線を流れる交流電流から相互の位相の計測を行う位
   相計測手段と、前記電圧計測手段と前記電流計測手段の
   計測値からインピーダンスを演算するインピーダンス演
   算手段と、前記位相計測手段の計測値から誘電正接（ta
   n δ）を演算する誘電正接演算手段と、前記各々の計測
   手段および前記各々の演算手段のデータを纏め記録およ
   び出力する記録出力手段とを具備したことを特徴とする
   閉鎖母線の絶縁劣化診断装置。
2. 【請求項２】 前記閉鎖母線と前記電圧計測手段および
   電流計測手段を接続する測定線においてブリッジ回路を
   構成したことを特徴とする請求項１記載の閉鎖母線の絶
   縁劣化診断装置。
3. 【請求項３】 前記記録出力手段の出力側に測定記録し
   たデータを入力する絶縁劣化部位を自動的に特定判別す
   る特異点判別手段を設けてなることを特徴とする請求項
   １ないし２記載の閉鎖母線の絶縁劣化診断装置。