TWI557412B - Leakage current calculation device and leakage current calculation method - Google Patents

Leakage current calculation device and leakage current calculation method Download PDF

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TWI557412B
TWI557412B TW104131413A TW104131413A TWI557412B TW I557412 B TWI557412 B TW I557412B TW 104131413 A TW104131413 A TW 104131413A TW 104131413 A TW104131413 A TW 104131413A TW I557412 B TWI557412 B TW I557412B
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Tanashin Denki Co
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Description

漏電流算出裝置及漏電流算出方法
本發明係有關於一種用以抽出並測量流通於具有預定的保護導體的電路的漏電流中之起因於電路內的對地絕緣電阻值的成分之漏電流算出裝置及漏電流算出方法，尤其有關於一種用以抽出並測量流通於電路的漏電流中之已排除對地電容(earth capacity)成分之起因於對地絕緣電阻值的成分之漏電流算出裝置及漏電流算出方法。
已知有一種裝置，係用以將流通於預定的電路的漏電流作為零相電流Io予以測量，且抽出並測量該零相電流Io中之起因於電路內的對地絕緣電阻值之成分的漏電流Ior。
例如，專利文獻1所記載的漏電流測量裝置(以下稱為「裝置1」)係測量二次側繞線接線成△(三角(delta))形之三相變壓器的該二次側中R相與T相之間的線間電壓VRT(或者T相與S相之間的線間電壓VTS，或者S相與R相之間的線間電壓VSR)，並測量流通於用以連接該三相變壓器的二次側與負載裝置之配電線的零相電流Io，算出將線間電壓VRT(或者是VTS或VSR)作為基準電壓時的該基準電壓與零相電流Io之間的相位差，並將零相電流Io區分成與基準 電壓同相的有效成分以及相對於基準電壓具有90°的相位差的無效成分，藉此將有效成分作為漏電流Ior予以算出。
在該裝置1中，即使負載裝置(例如馬達)成為運轉狀態且電路成為熱線(hot line)狀態時，亦能算出漏電流Ior。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2011-153910號公報。
如上述裝置1般，測量漏電流Ior之裝置從以往就存在。
並且，在此種測量裝置中，要求更正確地測量漏電流Ior。
然而，在實際的測量裝置中，有因為各種因素而於所測量的漏電流Ior產生誤差之情形。
僅可能地排除此種誤差所產生的因素並精度佳地測量漏電流Ior係成為設計該測量裝置的課題。
此外，在占地面積廣大之大規模的工廠等中佈設電路之情形中，在建築物內廣範圍地配置複數個構成該電路之配電線或負載裝置等設備時，起因於該電路中的對地靜電電容而流通之漏電流Ioc亦增大。並且，亦有下述課題： 當隨著漏電流Ioc的增大而漏電流Io亦增大時，因為接地電阻所產生的電位差增加，於用以算出漏電流Ior之相位角產生誤差，故無法精度佳地算出該漏電流Ior。
本發明係為了解決該等課題而研創者，其目的在於提供一種漏電流算出裝置及漏電流算出方法，可精度佳地算出流通於電路的漏電流Io中之起因於電路的對地絕緣電阻值之成分的漏電流Ior，且即使在起因於佈設於大規模的工廠等的電路設備中的對地靜電電容而流通的漏電流Ioc較大之情形，亦可精度佳地算出漏電流Ior。
為了達成上述目的，本發明的漏電流算出裝置係用以抽出並測量流通於具有預定的保護導體的電路的漏電流中之起因於電路內的對地絕緣電阻值之成分，並具備有：電流測量手段，係測量流通於電路的漏電流；電壓測量手段，係在將保護導體作為E相時，測量各相-E相間電壓，前述各相-E相間電壓係電路的電源部的各相之各者與E相之間的電壓；電壓值算出手段，係依據各相-E相間電壓，算出已將因保護導體的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出而得的預定的電壓值；以及電流值算出手段，係依據預定的電壓值，抽出漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於對地絕緣電阻值之成分。
此外，本發明的漏電流算出方法係用以抽出並測量流通於具有預定的保護導體的電路的漏電流中之起因於電路內的對地絕緣電阻值之成分，並具備有：電流測量步驟，係測量流通於電路的漏電流；電壓測量步驟，係在將保護導體作為E相時，測量電路的電源部的各相之各者與E相之間的電壓之各相-E相間電壓；電壓值算出步驟，係依據各相-E相間電壓，算出已將保護導體的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出的預定的電壓值；以及電流值算出步驟，係依據預定的電壓值，抽出漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於對地絕緣電阻值之成分。
依據本發明的漏電流算出裝置及漏電流算出方法，係依據各相-E相間電壓，算出已將保護導體的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出的預定的電壓值，並依據該預定的電壓值，從漏電流Io中抽出並算出已排除對地電容成分Ioc後之起因於對地絕緣電阻值之成分的漏電流Ior，因此能精度佳地算出該漏電流Ior。
此外，即使在起因於佈設於大規模的工廠等的電路中的對地靜電電容而流通的漏電流Ioc較大之情形，亦可精度佳地算出漏電流Ior。
1‧‧‧三相變壓器
2‧‧‧變換器機器
2b‧‧‧對地成分電路
3‧‧‧負載裝置
3a‧‧‧馬達
4‧‧‧配電線
5‧‧‧盤
10‧‧‧漏電流算出裝置
11‧‧‧零相變流器(ZCT、電流測量手段)
12‧‧‧電壓測量手段
13‧‧‧訊號處理部
14‧‧‧運算部
15‧‧‧顯示部
100‧‧‧漏電流測量裝置
121、121a、121b、121c、121d‧‧‧電壓取得部
122‧‧‧電壓訊號處理部
131‧‧‧電壓值算出部(電壓值算出手段)
132‧‧‧電流訊號處理部(電流測量手段)
141‧‧‧電流值算出部(電流值算出手段)
142‧‧‧電阻值算出部
A‧‧‧電路
AM1至AM4‧‧‧類比放大器
Cu、Cv、Cw‧‧‧對地靜電電容
Io‧‧‧零相電流(漏電流)
Ior‧‧‧漏電流
Ioc‧‧‧漏電流(對地電容成分)
VRG、VSG、VTG‧‧‧對地電壓
VERST‧‧‧合成電壓
VER‧‧‧R相-E相間電壓(各相-E相間電壓)
VES‧‧‧S相-E相間電壓(各相-E相間電壓)
VET‧‧‧T相-E相間電壓(各相-E相間電壓)
VERT‧‧‧電壓(R相-E相間電壓VER與T相-E相間電壓VET合成的電壓)
VR‧‧‧電壓(R相電壓)
VS‧‧‧電壓(S相電壓)
VT‧‧‧電壓(T相電壓)
VE‧‧‧電壓(E相電壓)
VTR、VRS、VST‧‧‧線間電壓
R‧‧‧R相
S‧‧‧S相
T‧‧‧T相
E‧‧‧E相
RB、RD‧‧‧接地電阻
Ru、Rv、Rw‧‧‧對地絕緣電阻
R0‧‧‧合成電阻值
G‧‧‧大地(接地)
gpb、gpd‧‧‧接地極
gcb、gcd‧‧‧接地線
gt‧‧‧接地端子
U、V、W‧‧‧電源輸入端子
圖1係顯示本發明實施形態之一的漏電流算出裝置及電路的構成之電路圖。
圖2係顯示漏電流算出裝置所具有的電壓訊號處理部與電壓值算出部的構成的一例之電路圖。
圖3係顯示各相-E相間電壓VER、VES、VET的各向量之圖。
圖4係顯示已將R相-E相間電壓VER與T相-E相間電壓VET予以合成的電壓VERT的向量之圖。
圖5係顯示已將各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成而得的合成電壓VERST的向量之圖。
圖6係顯示合成電壓VERST的向量、起因於對地絕緣電阻而流通之漏電流Ior的方向以及起因於對地靜電電容而流通之漏電流Ioc的方向。
圖7係顯示用以測量三相變壓器的二次側的各相的對地電壓VRG、VSG、VTG之漏電流算出裝置及電路的構成之電路圖。
圖8係顯示電路中的負載裝置的對地絕緣電阻成分、對地電容成分、D種接地的接地電阻以及B種接地的接地電阻之等效電路。
圖9係電路的等效電路，且為以各相表示負載裝置的對地絕緣電阻成分與對地電容成分之等效電路。
圖10係顯示本發明實施形態之一的漏電流算出方法 的各步驟之流程圖。
圖11係顯示未具備有變換器(inverter)機器的電路的構成之電路圖。
以下參照圖1至圖9說明本發明的漏電流算出裝置及漏電流算出方法的較佳實施形態。
在此，先說明用以將交流電源電壓供給至預定的負載裝置之電路的構成，之後再說明用以將該電路作為對象測量漏電流之漏電流算出裝置的構成。
[電路]
如圖1所示，電路A的配電方式為三相三線式。
該電路A係具備有三相變壓器1、變換器機器2、負載裝置3以及配電線4。
三相變壓器1係用以將一次側的交流電壓變換並輸出成二次側的電流電壓之電源部，且二次側繞線的接線方式係成為三角形接線。
在該三相變壓器1之二次側的各相的R相、S相、T相中的一個相(在圖1中為S相)施予有B種接地。
B種接地係以接地電阻值會變成與電性設備的技術基準的解釋所規定之B種接地工事的接地電阻值相同值或者其值以下的值之方式連接至大地之接地。
將該B種接地的接地電阻值設為RB。此外，將三相變壓器1的二次側的各相的R相、S相、T相中之施予有B種接地的相(在圖1中為S相)設為接地相。再者，將為了施予該B種接地而埋設至大地等之電極設為接地極gpb。並且，將用以將接地極gpb與接地相(S相)連接之配線設為接地線gcb。
變換器機器2係將從三相變壓器1的二次側輸出的交流電壓予以輸入，並輸出基於該交流電壓之電壓(例如將所輸入的交流電壓的頻率予以轉換而得的交流電壓)且輸送至負載裝置3。
此外，於變換器機器2的輸入側連接有三相變壓器1的R相、S相、T相。此外，於變換器機器2的輸出側連接有馬達3a的電源輸入端子U、V、W。
負載裝置3係用以將從變換器機器2所輸出的電壓予以輸入並進行預定的動作之裝置。以該負載裝置3的例子而言，能例舉馬達3a。
馬達3a係將從變換器機器2所輸出的交流電壓作為電源電壓予以輸入，並將交流電流流通於各繞線，使旋轉軸旋轉。
為了防止觸電，於馬達3a的外殼施予有D種接地。
D種接地係以接地電阻值會變成與電性設備的技術基準的解釋所規定之D種接地工事的接地電阻值相同值或者 其值以下的值之方式連接至大地之接地。
將該D種接地的接地電阻值設為RD。此外，於馬達3a的外殼設置有用以施予D種接地之端子的接地端子gt。再者，將為了施予該D種接地而埋設至大地等之電極設為接地極gpd。並且，將用以將馬達3a的接地端子gt與接地極gpd之間予以連接之配線設為接地線gcd。如此，以接地線gcd連接馬達3a的接地端子gt與埋設於地中的接地極gpd之間，藉此能對馬達3a的外殼施予D種接地。
此外，在本實施形態中，雖例舉馬達3a作為負載裝置3的例子，但負載裝置3並未限定於馬達3a，只要是用以輸入三相交流電壓並進行預定動作之機器即能作為負載裝置3來使用。
配電線4係用以將電源電壓供給至負載裝置3之電源線。該配電線4係包含有用以將三相變壓器1的二次側與變換器機器2予以連接之配電線以及用以將變換器機器2與負載裝置3予以連接之配電線。
此外，電路A係具有預定的保護導體。
所謂保護導體係指以安全目的例如為了觸電保護而設置的導體，且為使用於各種接地形態的導體。
該保護導體係包含有例如使用於B種接地或D種接地之導體(接地線gcb、接地線gcd、接地極gpb、接地極gpd)、 使用於IT、TT、TN各系統的接地之導體、使用於非接地式(醫用保護接地或伺服器中心等阻抗接地)之導體、設置於負載裝置3之接地端子gt、以及屬於配電線4之電源線等。
將這些保護導體作為E相。
具體而言，在圖1所示的電路A中，能例舉將用以將馬達3a的接地端子gt與接地極gpd予以連接之接地線gcd作為E相的例子。
[漏電流算出裝置]
本實施形態的漏電流算出裝置10係用以抽出並測量流通於電路A的漏電流中之起因於電路A內的對地絕緣電阻值之成分的裝置。
如圖1所示，該漏電流算出裝置10係具備有零相變流器(ZCT)11、電壓測量手段12、訊號處理部13、運算部14以及顯示部15。
零相變流器(ZCT)11係作為電流測量手段而動作，將流通於電路A的漏電流作為零相電流Io予以測量。
該零相電流Io係已將起因於負載裝置3中的各相的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)的電阻值之成分的漏電流Ior以及起因於各相的對地靜電電容(Cu、Cv、Cw)之成分的漏電流Ioc予以合成者。
此外，在圖1中，於顯示控制盤等之盤5的一點鍊線中顯示零相變流器11。此係假想以零相變流器11的箝夾(clamp)部夾住配設於盤5內部的配電線4，並測量流通於配電線4的零相電流Io之情形。然而，在盤5的外部中可測量零相電流Io之情形中，例如在可以零相變流器11的箝夾部夾住連接於三相變壓器1的二次側之配電線4、連接於馬達3a的電源端子之配電線4、或者將三相變壓器1的二次側的S相與B種接地的接地極gpb予以連接之接地線gcb等並測量零相電流Io之情形中，能使用該等方法。
電壓測量手段12係測量三相變壓器1的二次側(輸出側)的三相各相(R相、S相、T相)各者與E相之間的電壓之各相-E相間電壓。
該電壓測量手段12係具備有電壓取得部121以及電壓訊號處理部122。
電壓取得部121係電性連接至R相、S相、T相、E相的各者並用以取得各相-E相間電壓之構件。
電壓取得部121係在漏電流算出裝置10中連接成四條。分別將四條電壓取得部121作為電壓取得部121a、121b、121c、121d，這四條中的一條電壓取得部121a係連接於R相，另一條電壓取得部121b係連接於S相，另一條電壓取得部121c係連接於T相，剩餘的一條電壓取得部121d係連接於E相。
如外，在圖1中，於顯示盤5的一點鍊線中顯示三條電壓取得部121a至121c與配電線4的連接部分。然而，在盤5的外部中可連接三條電壓取得部121a至121c與配電線4的情形中，能使用此種方法進行連接。
再者，在圖1中，於顯示盤5的一點鍊線中顯示電壓取得部121d與接地線gcd的連接部分。然而，在盤5的外部中可連接電壓取得部121d與接地線gcd的情形中，能使用此種方法進行連接。
電壓訊號處理部122係通過連接於R相、S相、T相、E相各者的四條電壓取得部121a至121d輸入各相的電壓，並依據這些各相的電壓測量各相-E相間電壓。
於各相電壓存在有R相的電壓VR、S相的電壓VS、T相的電壓VT、E相的電壓VE。
此外，於各相-E相間電壓存在有R相與E相之間的電壓之R相-E相間電壓VER、S相與E相之間的電壓之S相-E相間電壓VES、T相與E相之間的電壓之T相-E相間電壓VET。
該電壓訊號處理部122係能使用用以依據各相的電壓測量各相-E相間電壓之電壓取入裝置。
電壓取入裝置係輸入R相電壓VR與E相電壓VE，並將這些電壓VR與電壓VE之間的差作為R相-E相間電壓 VER予以輸出。此外，電壓取入裝置係輸入S相電壓VS與E相電壓VE，並將這些電壓VS與電壓VE之間的差作為S相-E相間電壓VES予以輸出。再者，電壓取入裝置係輸入T相電壓VT與E相電壓VE，並將這些電壓VT與電壓VE之間的差作為T相-E相間電壓VET予以輸出。
此外，電壓訊號處理部122係能具備有針對通過電壓取得部121a至121d所輸入的電壓將雜訊(諧波成分)予以去除的功能等。
此外，屬於電壓訊號處理部122之電壓取入裝置係能作成例如圖2所示般使用類比放大器AM1至AM3的電路構成。
然而，圖2所示的類比放大器AM1至AM3的電路構成係電壓訊號處理部122的電路構成的一例。使用類比放大器以外的電路，只要為可取得各相-E相間電壓之電路即能作為電壓訊號處理部122使用。
訊號處理部13係具備有(前述)電壓訊號處理部122、電壓值算出部131以及電流訊號處理部132。
電壓值算出部131係作為電壓值算出手段而動作，當從電壓訊號處理部122接受各相-E相間電壓時，將這些各相-E相間電壓予以合成。
該電壓值算出部131係能使用用以將各相-E相間電 壓予以合成之加算裝置。
加算裝置係將屬於各相-E相間電壓之R相-E相間電壓VER、S相-E相間電壓VES以及T相-E相間電壓VET予以輸入且將該等予以合成，並輸出該合成電壓VERST。
使用向量說明該加算裝置的動作。
以向量來表示屬於各相-E相間電壓之R相-E相間電壓VER、S相-E相間電壓VES以及T相-E相間電壓VET時，係如圖3所示。
此外，圖3所示的虛線係將相同的電路A作為對象，並顯示測量T相與R相之間的線間電壓VTR、R相與S相之間的線間電壓VRS以及S相與T相之間的線間電壓VST時，顯示這些線間電壓VTR、VRS、VST的向量之位置。
首先，將T相-E相間電壓VET與R相-E相間電壓VER予以合成。如圖4所示，將該合成所獲得的電壓作為VERT。
接著，將合成電壓VERT與S相-E相間電壓VES予以合成。如圖5所示，將該合成所獲得的電壓作為VERST。
該合成電壓VERST係成為各相-E相間電壓的合成電壓，亦即成為R相-E相間電壓VER、S相-E相間電壓VES以及T相-E相間電壓VET的合成電壓。
電壓值算出部131係將合成電壓VERST輸送至運算部14的電流值算出部141。
在此，為了方便說明，雖然針對將T相-E相間電壓VET與R相-E相間電壓VER予以合成後再將S相-E相間電壓VES合成至該合成電壓VERT並算出合成電壓VERST之順序，但合成電壓VERST的算出順序並未限定於此順序。
此外，例如圖2所示般，屬於電壓值算出部131之加算裝置係能作成使用類比放大器AM4的電路構成。
然而，圖2所示的類比放大器AM4的電路構成係電壓值算出部131的電路構成的一例。使用類比放大器以外的電路，只要是可將各相-E相間電壓予以合成的電路或可可將各相-E相間電壓予以合成的裝置，即能作為電壓值算出部131來使用。
此外，合成電壓VERST的向量的方向係與流通於電路A的漏電流Io中之起因於負載裝置3的對地絕緣電阻值之成分的漏電流Ior的相位相同(參照圖6)。
此是由於合成電壓VERST為將各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成之電壓，而各相-E相間電壓VER、VES、VET為已排除D種接地及B種接地的接地電阻所產生的電位差且由負載裝置3的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)所產生電壓之故。
並且，相對於合成電壓VERST的向量的方向偏移90°相位之方向係成為與流通於電路A的漏電流Io中之起因於負載裝置3的對地靜電電容之成分的漏電流Ioc的相位相同 (參照圖6)。
電流訊號處理部132係作為電流測量手段而動作，將從零相變流器11所輸出的電流作為零相電流Io予以輸入，並輸送至運算部14的電流值算出部141。
此外，電流訊號處理部132係具備有針對從零相變流器11所輸入的零相電流Io予以放大之功能或去除雜訊(諧波成分)之功能等。
運算部14係例如由具備有中央運算處理裝置(CPU)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、I/O(輸入/輸出)等界面等之電腦所構成，並具備有電流值算出部141與電阻值算出部142。
電流值算出部141係作為電流值算出手段而動作，將從電壓值算出部131所輸送來的合成電壓VERST予以輸入，且將從電流訊號處理部132所輸送來的零相電流Io予以輸入，並依據這些合成電壓VERST與零相電流Io，抽出並算出起因於對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)而流通的漏電流Ior。
該漏電流Ior的算出係能使用下述式1。
Ior=Io‧cosθ (式1)
在該式1中，Io為從電流訊號處理部132所輸入的零 相電流Io的實效值。此外，θ為合成電壓VERST與零相電流Io的相位差。
能使用式1算出漏電流Ior之理由係如下述。
本實施形態的漏電流算出裝置10係在測量各相-E相間電壓VER、VES、VET時，算出已將這些各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成的合成電壓VERST。將該合成電壓VERST以向量來表示時，係如圖6所示。
如圖6所示，合成電壓VERST係與漏電流Ior同相。並且，該合成電壓VERST與零相電流Io的相位差係成為式1的θ。
因此，能使用式1算出漏電流Ior。
並且，在式1中，θ為合成電壓VERST與零相電流Io的相位差，合成電壓VERST為各相-E相間電壓的合成電壓，各相-E相間電壓VER、VES、VET係作為未含有由保護導體的接地電阻所產生的電位差且由對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)所產生的電壓予以測量。因此，本實施形態的漏電流算出裝置10係能精度佳地算出θ，並能精度佳地算出漏電流Ior。
如此，電流值算出部141係能依據合成電壓VERST，從漏電流Io抽出並算出已排除對地電容成分Ioc後之起因於對地絕緣電阻值的成分之漏電流Ior。
此外，在此算出的漏電流Ior係已將起因於對地絕緣電阻Ru而流通的漏電流、起因於對地絕緣電阻Rv而流通的漏電流以及起因於對地絕緣電阻Rw而流通的漏電流予以合成者。
電流值算出部141係使各種資料(例如零相電流Io、合成電壓VERST、漏電流Ior等)記憶至RAM等記憶部(未圖示)。此外，電流值算出部141係將這些資料輸送至電阻值算出部142。再者，電流值算出部141係能將這些資料輸送至顯示部15。
電阻值算出部142係使用合成電壓VERST與漏電流Ior，算出負載裝置3中對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)的合成電阻值R0。
合成電阻值R0係能使用下述式2算出。
合成電阻值R0=合成電壓VERST÷漏電流Ior (式2)
電阻值算出部142係使各種資料(例如所算出的對地絕緣電阻的合成電阻值R0等)記憶至記憶部(未圖示)。此外，電阻值算出部142係將這些資料輸送至顯示部15。
顯示部15係將從運算部14所輸送來的各種資料予以輸入，並將預定的資料予以畫面顯示。此外，顯示部15係藉由使用者操作由物理按鍵或軟體按鍵等所構成的輸入 操作部(未圖示)，將所指定的資料予以畫面顯示。顯示部15所顯示的各種資料係有從電阻值算出部142或電流值算出部141輸送來的資料，或者從記憶部取出的資料。該顯示部15係能使用例如液晶顯示器等。
[測量各相-E相間電壓的理由]
接著，說明測量各相-E相間電壓的理由。
在此，為了比較，依序說明下述測量方法。
(1)測量R相、S相、T相的對地電壓之情形。
(2)測量R相、S相、T相的線間電壓之情形。
(3)測量各相-E相間電壓之情形。
在此，參照圖7至圖9說明(1)至(3)。圖7係顯示用以測量R相、S相、T相的對地電壓之漏電流測量裝置100及電路A的構成之電路圖。圖8係圖7所示的電路A中漏電流Io所流通的路徑之等效電路。圖9係顯示圖7所示的電路A中漏電流Io所流通的路徑之圖，且為顯示在負載裝置3的對地絕緣電阻Ru與對地靜電電容Cu的並聯電路、對地絕緣電阻Rv與對地靜電電容Cv的並聯電路、以及對地絕緣電阻Rw與對地靜電電容Cw的並聯電路各者的兩端施加各相-E相間電壓之圖。為了簡單且容易理解(1)至(3)的說明，這些圖7至圖9係顯示未連接變換器機器2之電路A的電路構成或該電路A的等效電路。以下針對將這些圖7至圖9所示的電路A作為對象測量對地電壓、線間電 壓、各相-E相間電壓之情形，區分成(1)至(3)來說明。
(1)測量R相、S相、T相的對地電壓之情形
在此情形中，如圖7所示，所測量的電壓為相對於大地(G：Ground；亦稱為接地)之R相的電壓VRG、相對於大地(G)之S相的電壓VSG以及相對於大地(G)之T相的電壓VTG。
如圖8所示，該等效電路係將負載裝置3的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)與對地靜電電容(Cu、Cv、Cw)的並聯電路(以下稱為「負載裝置3的對地成分電路2b」)、D種接地的接地電阻RD、以及B種接地的接地電阻RB的串聯電路作為串聯連接的電路予以顯示。
此外，在圖8所示的等效電路中，將三相變壓器1的二次側與負載裝置3的對地成分電路2b之間設為點x，將負載裝置3的對地成分電路2b與D種接地的接地電阻RD之間設為點y，將D種接地的接地電阻與B種接地的接地電阻之間設為點z。
在該等效電路中，R、S、T各相的對地電壓VRG、VSG、VTG係成為點x與點z之間地電壓。
然而，由於該對地電壓VRG、VSG、VTG為這些點x與點z之間地電壓，因此亦包含在接地電阻RD所產生的電位差VeD。亦即，對地電壓VRG、VSG、VTG係成為比在對地絕緣 電阻(Ru、Rv、Rw)的兩端間的電壓(點x與點y之間的電壓)還多出在接地電阻RD所產生的電位差VeD的程度。
此外，於接地電阻RD不僅流通漏電流Ior，亦流通漏電流Ioc。
因此，即使使用該對地電壓VRG、VSG、VTG，亦無法精度佳地算出起因於對地絕緣電阻值而流通的漏電流Ior。
(2)測量R相、S相、T相的線間電壓之情形
線間電壓係三相變壓器1的二次側中R相與T相之間的電壓VRT、T相與S相之間的電壓VTS、以及S相與R相之間的電壓VSR。
在圖8所示的等效電路中，該線間電壓不僅是在對地成分電路2b，亦成為施加於接地電阻RD或接地電阻RB之電壓(圖8中未顯示線間電壓)。
相對於此，漏電流Ior為起因於對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)而流通的漏電流。並且，雖然該漏電流Ior亦流通於接地電阻RD或接地電阻RB，但於這些接地電阻RD或接地電阻RB亦流通漏電流Ioc。
因此，僅測量線間電壓VRT、VTS、VSR並無法精度佳地算出漏電流Ior。
(3)測量各相-E相間電壓之情形
如圖8所示，各相-E相間電壓VER、VES、VET係成為對地成分電路2b的兩端間的電壓(點x與點y之間的電 壓)。亦即，如圖9所示，各相-E相間電壓VER、VES、VET係成為R、S、T各相中之對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)與對地靜電電容(Cu、Cv、Cw)的並聯電路的兩端間的電壓。
再者，已將各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成的合成電壓VERST係成為已將分別流通於負載裝置3的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)的漏電流予以合成的漏電流Ior同相。再者，相對於合成電壓VERST超前90°相位的電流係成為已將分別流通於對地靜電電容(Cu、Cv、Cw)的漏電流予以合成的漏電流Ioc同相(參照圖6)。
亦即，合成電壓VERST係成為已將排除D種接地及B種接地的接地電阻所產生的電位差且將施加於負載裝置3的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)的電壓成分予以抽出之預定的電壓值。
因此，藉由使用已將各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成的合成電壓VERST，能精度佳地算出漏電流Ior。
此外，假設即使在用以算出漏電流Ior之習知技術中存在用以測量各相與E相之間的電壓者，該習知技術亦是將其測量值作為對地電壓或線間電壓，並據以算出漏電流Ior。因此，即使在此種習知技術中，亦無法精度佳地算出漏電流Ior。
在此，在以未連接變換器機器2之電路A作為對象測 量對地電壓、線間電壓、各相-E相間電壓之情形中，已區分成(1)至(3)進行說明。然而，即使在以連接有變換器機器2的電路A作為對象測量各相-E相間電壓之情形中，亦認為與(3)所說明的內容同樣。亦即，即使在使用本發明的漏電流算出裝置10並將連接有變換器機器2的電路A作為對象測量各相-E相間電壓VER、VES、VET之情形中，已將這些各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成的合成電壓VERST係成為已將D種接地及B種接地的接地電阻所產生的電位差予以排除且將施加至負載裝置3的對地絕緣電阻(Ru、Rv、Rw)的電壓成分予以抽出的預定的電壓值。因此，藉由使用該合成電壓VERST，能精度佳地算出漏電流Ior。
[漏電流算出方法]
接著，參照圖1及圖10說明本實施形態的漏電流算出方法。
圖10係顯示漏電流算出裝置10所執行的漏電流算出方法的各步驟之流程圖。
以準備階段而言，係藉由零相變流器11的箝夾部夾住配電線4或接地線gcb。
此外，電壓測量手段12的電壓取得部121係電性連接至電路A的配電線4(R相、S相、T相)與接地線gcd(E相)。具體而言，電壓取得部121a係連接至R相，電壓取得部 121b係連接至S相，電壓取得部121c係連接至T相，電壓取得部121d係連接至E相。
零相變流器11係依據流通於電路A(配電線4或接地線gcb)的零相電流Io，將藉由在配電線4或接地線gcb的周圍所產生的磁場而於箝夾內的磁性磁心所產生的感應電流輸送至電流訊號處理部132。
電流訊號處理部132係將從零相變流器11所輸送來的感應電流作為零相電流Io輸送至運算部14的電流值算出部141(電流測量步驟，S10)。
電壓測量手段12的電壓訊號處理部122係通過電壓取得部121將R相、S相、T相、E相的各相的電壓VR、VS、VT、VE予以輸入，並依據所輸入的各相的電壓VR、VS、VT、VE，分別將R相與E相之間的電壓之R相-E相間電壓VER、S相與E相之間的電壓之S相-E相間電壓VES、T相與E相之間的電壓之T相-E相間電壓VET作為各相-E相間電壓予以測量(電壓測量步驟，S11)。
電壓值算出部131係將各相-E相間電壓予以合成(電壓值算出步驟，S12)。電壓值算出部131係將合成電壓VERST輸送至電流值算出部141。
電流值算出部141係依據從電流訊號處理部132所輸送來的零相電流Io以及從電壓值算出部131所輸送來的合 成電壓VERST，算出起因於對地絕緣電阻值而流通的漏電流Ior(電流值算出步驟，S13)。
電阻值算出部142係依據漏電流Ior與合成電壓VERST，算出負載裝置3中的對地絕緣電阻的電阻值R0(S14)。
這些測量或算出的零相電流Io、各相-E相間電壓、合成電壓VERST、漏電流Ior、對地絕緣電阻的電阻值R0等係記憶至記憶部(未圖示)。此外，零相電流Io等係能使顯示部15顯示。
如上所說明般，依據本實施形態的漏電流算出裝置及漏電流算出方法，由於依據各相-E相間電壓，算出已將保護導體的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出的預定的電壓值，並依據該預定的電壓值，從漏電流Io中抽出並算出已排除對地電容成分Ioc後之起因於對地絕緣電阻值之成分的漏電流Ior，因此能精度佳地算出該漏電流Ior。
此外，即使在起因於佈設於大規模的工廠等的電路中的對地靜電電容而流通的漏電流Ioc較大之情形，亦可精度佳地算出漏電流Ior。
以上雖已說明本發明的漏電流算出裝置及漏電流算出方法的較佳實施形態，但本發明的漏電流算出裝置及漏電流算出方法並未僅限定於上述實施形態，在本發明的範圍 內可進行各種變化實施。
例如，在圖1中，雖然將電路的配電方式設定成三相三線式，但並未限定於三相三線式，亦可為三相四線式、單相三線式、單相雙線式。再者，在電路的配電方式為三相四線式的情形中，各相-E相間電壓係能作為R相與E相之間的電壓、T相與E相之間的電壓、S相與E相之間的電壓、N相與E相之間的電壓。此外，在電路的配電方式為單相三線式之情形中，各相-E相間電壓係能作為L1相與E相之間的電壓、L2相與E相之間的電壓、N相與E相之間的電壓。再者，在電路的配電方式為單相雙線式之情形中，各相-E相間電壓係能作為a相與E相之間的電壓、b相與E相之間的電壓。
此外，在圖1中，雖然將三相變壓器的二次側繞線的接線方式作成三角形接線，但亦可為V形接線或星形接線。
再者，在圖1中，雖然將三相變壓器的一次側的接線方式作成星形接線，但亦可為三角形接線。
此外，電路除了包含有三相變壓器、負載裝置、配電線之外，亦包含有連結至負載裝置的電源纜線。
再者，在上述實施形態中，雖然電路為具備有三相變壓器、變換器機器以及負載裝置之構成，但並未限定於該構成，如圖11所示，亦可為未具備有變換器機器之構成。在此情形中，負載裝置係將從三相變壓器的二次側所輸出 的交流電壓作為電源電壓予以輸入，並進行預定的動作。
此外，即使在電路的構成為圖11所示的構成之情形中，本發明的漏電流算出裝置亦與上述實施形態所說明的內容同樣，能算出合成電壓VERST。
然而，本發明的漏電流算出裝置係以下述方式進行漏電流Ior的算出。
例如，以在算出漏電流Ior時所使用的公知的公式而言，有下述式3。
Ior=Io‧sinθ/cos30° (式3)
該式3為在未連接有變換器機器的電路(圖11所示的電路A)中在算出漏電流Ior時所使用的公知的公式。
在該式3中，Io為零相電流Io的實效值。
此外，式3係將T相與R相之間的線間電壓VTR作為基準。因此，式3的θ為合成電壓VTR與零相電流Io的相位差。
相對於此，本發明的漏電流算出裝置係用以算出已將各相-E相間電壓VER、VES、VET予以合成的合成電壓VERST。又，將該合成電壓VERST作為基準的測量方法係相對於以線間電壓VTR作為基準的公知的測量方法產生90°的相位差。
此種產生90°的相位差的理由係如下所述。在此，為了簡單且容易理解地說明，以條件而言係將接地電阻設為0Ω，將E相與S相的電位差設為0V。此外，R相的對地絕緣電阻Ru的電阻值與T相的對地絕緣電阻Rw的電阻值設 為相同，流通於對地絕緣電阻Ru的漏電流Ior-R的大小與流通於對地絕緣電阻Rw的漏電流Ior-T的大小設為相同。在此種條件下，在以合成電壓VERST作為基準之情形中，漏電流Ior的向量相對於該合成電壓VERST的相位差為0°；相對於此，在以線間電壓VTR作為基準之情形中，漏電流Ior的向量相對於該線間電壓VTR的相位差為90°。因此，以合成電壓VETST作為基準之測量方法係相對於與以線間電壓VTR作為基準之公知的測量方法產生90°的相位差。
因此，使用於式3的θ加上其相位差之下述式4，可算出以合成電壓VERST作為基準時的漏電流Ior。
Ior=Io‧sin(θ+90°)/cos30° (式4)
在該式4中，θ為合成電壓VERST與零相電流Io的相位差。此外，合成電壓VERST為各相-E相間電壓的合成電壓，各相-E相間電壓VER、VES、VET係作為未包含有保護導體的接地電阻所產生的電位差且由對地絕緣電阻(Ru、Rv、RW)所產生的電壓予以測量。因此，即使對於未連接有變換器機器的電路，本發明的漏電流算出裝置亦能精度佳地算出θ，而能精度佳地算出漏電流Ior。
(產業可利用性)
本發明係能廣泛地利用於用以測量電路的漏電流之裝置。
1‧‧‧三相變壓器
2‧‧‧變換器機器
3‧‧‧負載裝置
3a‧‧‧馬達
4‧‧‧配電線
5‧‧‧盤
10‧‧‧漏電流算出裝置
11‧‧‧零相變流器(ZCT、電流測量手段)
12‧‧‧電壓測量手段
13‧‧‧訊號處理部
14‧‧‧運算部
15‧‧‧顯示部
121、121a、121b、 121c、121d‧‧‧電壓取得部
122‧‧‧電壓訊號處理部
131‧‧‧電壓值算出部(電壓值算出手段)
132‧‧‧電流訊號處理部(電流測量手段)
141‧‧‧電流值算出部(電流值算出手段)
142‧‧‧電阻值算出部
A‧‧‧電路
Cu、Cv、Cw‧‧‧對地靜電電容
R‧‧‧R相
S‧‧‧S相
T‧‧‧T相
E‧‧‧E相
G‧‧‧大地(接地)
Ru、Rv、Rw‧‧‧對地絕緣電阻
gpb、gpd‧‧‧接地極
gcb、gcd‧‧‧接地線
gt‧‧‧接地端子
U、V、W‧‧‧電源輸入端子

Claims (4)

  1. 一種漏電流算出裝置，係用以抽出並測量流通於具有D種接地的電路的漏電流中之起因於前述電路內的對地絕緣電阻值之成分，並具備有：電流測量手段，係測量流通於前述電路的漏電流；電壓測量手段，係在將前述D種接地作為E相時，測量各相-E相間電壓，前述各相-E相間電壓係前述電路的電源部的各相之各者與前述E相之間的電壓；電壓值算出手段，係依據前述各相-E相間電壓，算出已將因前述D種接地的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至前述對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出而得的預定的電壓值；電流值算出手段，係依據前述預定的電壓值，抽出前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值之成分；以及合成電阻值算出手段，係以前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值之成分除算前述預定的電壓值，算出已將前述電路內的對地絕緣電阻值予以合成的合成電阻值；前述電壓值算出手段係將已加算前述各相-E相間電壓而得之電壓的合成電壓作為前述預定的電壓值予以算出； 前述電流值算出手段係將前述漏電流中之與前述合成電壓的相位為相同相位的成分作為前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值之成分予以抽出。
  2. 如請求項1所記載之漏電流算出裝置，其中前述電源部的各相為R相、S相以及T相；前述各相-E相間電壓為前述R相與前述E相之間的電壓之R相-E相間電壓、前述S相與前述E相之間的電壓之S相-E相間電壓以及前述T相與前述E相之間的電壓之T相-E相間電壓；前述電壓值算出手段係將已將前述R相-E相間電壓、前述S相-E相間電壓以及前述T相-E相間電壓予以加算而得的電壓作為前述合成電壓予以算出。
  3. 如請求項1或2所記載之漏電流算出裝置，其中前述電路係具備有：變換器，係將從前述電源部輸出的交流電壓予以轉換並輸出成預定的電壓；以及負載裝置，係將從前述變換器輸出的預定的電壓予以輸入而動作。
  4. 一種漏電流算出方法，係用以抽出並測量流通於具有D種接地的電路的漏電流中之起因於前述電路內的對地絕緣電阻值之成分，並具備有： 電流測量步驟，係測量流通於前述電路的漏電流；電壓測量步驟，係在將前述D種接地作為E相時，測量各相-E相間電壓，前述各相-E相間電壓係前述電路的電源部的各相之各者與前述E相之間的電壓；電壓值算出步驟，係依據前述各相-E相間電壓，算出已將前述D種接地的接地電阻所產生的電位差予以排除並將施予至前述對地絕緣電阻的電壓成分予以抽出的預定的電壓值；電流值算出步驟，係依據前述預定的電壓值，抽出前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值之成分；以及合成電阻值算出步驟，係以前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值的成分除算前述預定的電壓值，算出已將前述電路內的對地絕緣電阻值予以合成的合成電阻值；前述電壓值算出步驟係將已將前述各相-E相間電壓予以加算而得的電壓之合成電壓作為前述預定的電壓值予以算出；前述電流值算出步驟係將前述漏電流中之與前述合成電壓的相位為相同相位的成分作為前述漏電流中之已排除對地電容成分後之起因於前述對地絕緣電阻值之成分予以抽出。
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