JPH0116088B2

JPH0116088B2 -

Info

Publication number: JPH0116088B2
Application number: JP57166166A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Murata; Masahiko Fujii
Original assignee: Hikari Trading Co Ltd
Current assignee: Hikari Trading Co Ltd
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1989-03-22
Also published as: JPS5956814A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は非接地電路の絶縁状態を監視する非接
地電路絶縁監視装置に関するものであり、更に詳
細には、病院手術室等に配線された電路のよう
に、微小な地絡電流も防止しなければならない電
路の絶縁状態を常時監視する非接地電路絶縁監視
装置に関するものである。

従来技術と問題点近年、病院手術室には、電動ベツド、電気メ
ス、人工心肺等、多数の電力、電子応用機器が設
置されており、治療を受ける患者が電路或は医用
機器の絶縁劣化等により、感電する危険性が増大
している。

手術室の電路は、地絡故障時の漏洩電流を極少
に押え、患者を保護する為に一般に非接地方式が
採用されている。非接地方式によれば、一線地絡
時の漏洩電流を極く小さなものとすることが可能
であるが、他の一線も地絡した場合は、大きな電
流が流れ、危険である。従つて、常時電路の絶縁
状態を監視する非接地電路絶縁監視装置が必要と
なる。

このような、非接地電路絶縁監視装置として
は、従来下記(1)〜(4)の方式のものが一般に用いら
れている。

(1) 抵抗接地方式；電路に抵抗器を接続して中性
点を作り、該中性点を電流検出器を介して大地
に接地し、一線地絡故障時に、大地から中性点
に流れる漏洩電流を電流検出器で検出すること
により、電路の絶縁状態を監視する方式。

(2) 直流重畳方式；電路の一線と大地との間に直
流電流検出器と直流電源とを接続し、電路の絶
縁抵抗の変化に伴つて変化する直流電流を直流
電流検出器で検出することにより、電路の絶縁
状態を監視する方式。

(3) 低周波数重畳方式；電路の一線と大地間に、
低周波電流検出器と系統周波数より十分低い周
波数の交流電源を接続し、電路の絶縁抵抗の変
化に伴つて変化する低周波電流を低周波電流検
出器で検出することにより、電路の絶縁状態を
監視する方式。

(4) 線路順次切替監視方式；電流検出器の一端を
大地に接続し、他端を半導体或は機械的な交互
切替スイツチを介して電路の各線に接続し、交
互切替スイツチにより電流検出器を大地と電路
の各線との間に交互に挿入し、電路の絶縁状態
により変化する大地から電路に流れる電流を電
流検出器により検出して電路の絶縁状態を監視
する方式。

しかし、上記(1)〜(4)の方式の非接地電路監視装
置には以下の欠点があつた。即ち、上記(1)の方式
のものは、電路の２線の絶縁抵抗が同時に低下し
た場合、及び電路に対地間の静電容量が大となつ
た場合のインピーダンスの低下を検出できない欠
点があつた。また、上記(2)、(3)の方式のものは、
電路の対地間の静電容量が大となつた場合のイン
ピーダンスの低下を検出できない欠点があつた。
また、上記(4)の方式のものは、一線毎に切替なが
ら絶縁状態を監視するものであるから、１線地
絡、２線地絡とも検出でき、且つ静電容量による
電路のインピーダンスの低下も検出できるが、電
気的或は機械的な交互切替スイツチによる切替を
行なう為にノイズが発生し、心電計等の医用機器
に障害を与える欠点があつた。

発明の目的本発明は前述の如き欠点を改善したものであ
り、その目的は電路の絶縁状態を確実に監視する
ことができ、且つノイズ源とならない非接地電路
絶縁監視装置を提供することにある。以下実施例
について詳細に説明する。

発明の実施例第１図は本発明の一実施例のブロツク線図であ
り、１は絶縁変圧器、２Ａ，２Ｂは電路、３は中
性点、４は発振器、５は発振器４の出力を非接地
電路２Ａ，２Ｂに結合する結合変圧器、６は電流
制限器、７は電流検出器、８は指示器、９は増幅
器、１０は極大レベル検出器、１１は警報器、１
２，１３は接地インピーダンス、１４は発振器
４、結合変圧器５から成る補助電圧源である。
尚、以下の説明に於いては、非接地電路の系統周
波数を50Hz、線間電圧を100Vとする。また、補
助電圧源１４の周波数は系統周波数50Hzより僅か
に離れた周波数（40Hz〜60Hz）から自由に選ぶこ
とができるものであるが、ここでは55Hzとする。
また、補助電圧源１４の電圧は電路２Ａ，２Ｂの
対地間電圧50Vとほぼ等しく設定するものであ
り、ここでは50Vとする。

補助電圧源１４より、周波数55Hz、電圧50Vの
補助電圧を印加することにより、電路２Ａと大地
間及び電路２Ｂと大地間には、それぞれ第２図
Ａ，Ｂに示す波形の合成電圧が発生する。この合
成電圧は、系統周波数と補助電圧源周波数との差
の周波数で、系統周波数の電圧の振幅を緩かに増
減させたものに相当し、本実施例に於いては、最
大振幅100V、最小振幅0V、周波数５Hzで緩に増
減を繰返すものとなる。また、同図Ａ，Ｂからも
明らかなように、電路２Ａ―大地間の電圧が最大
の時、電路２Ｂ―大地間の電圧は最小となり、電
路２Ａ―大地間の電圧が最小の時、電路２Ｂ―大
地間の電圧は最大となるものである。

第２図Ａ，Ｂに示す波形の合成電圧が、それぞ
れ電路２Ａ―大地間及び電路２Ｂ―大地間に加え
られることにより、電路２Ａ―対地インピーダン
ス１２―大地―電流検出器７―電流制限器６―補
助電圧源１４―中性点３の経路及び電路２Ｂ―対
地インピーダンス１３―大地―電流検出器７―電
流制限器６―補助電圧源１４―中性点３の経路で
電流ｉが流れる。この電流ｉは電路２Ａ，２Ｂの
絶縁抵抗の低下及び電路―大地間の静電容量の増
加による対地インピーダンス１２，１３の低下に
伴なつて増加するものであるから、電流ｉに比例
した電圧を発生する電流検出器７の出力電圧も対
地インピーダンス１２，１３の低下に伴なつて増
加し、また波器（図示せず）を備えた増幅器９
の出力電圧も対地インピーダンス１２，１３の低
下に伴つて増加し、指示器８及び極大レベル検出
器１０に加えられる。

指示器８は増幅器９の出力電圧に基づいて、電
流ｉの値を表示するものである。また、極大レベ
ル検出器１０は増幅器９の出力電圧の極大レベル
を検出し、検出した極大レベルが所定レベル以上
となると警報器１１に制御信号を加え、警報器１
１と動作させるものであり、従つて、電路２Ａ，
２Ｂの絶縁抵抗の劣化、或は電路―大地間の静電
容量の増加により対地インピーダンス１２，１３
が低下し、増幅器９の出力電圧の極大レベルが前
記所定レベル以上となると、警報器１１より警報
が発せられることになる。この際、電路２Ｂ―大
地間の電圧は、前述したように、電路２Ａ―大地
間の電圧が最大の時、最小となり、電路２Ａ―大
地間の電圧が最小の時、最大となるものであるか
ら、電路２Ａ，２Ｂの絶縁監視を自動的に交互に
行なつていることになる。

ところろで、人体が電路２Ａ，２Ｂに接触する
と、人体を介して電流が流れるが、この時、流れ
る電流を人体に危険の無い程度の電流（2mA以
下）に制限することが必要である。本実施例に於
いては、この目的を達成する為に、極大値レベル
検出器１０の検出結果が一定値以下の場合は、イ
ンピーダンスが非常に低く、極大値レベル検出器
１０の検出結果が一定値以上の場合は、インピー
ダンスが増加して電流を制限する電流制限器６を
中性点３と大地との間に接続し、電路２Ａ，２Ｂ
に人体が接触した場合に於いても、人体を流れる
電流が2mA以下となるようにしており、これに
より、絶縁監視をより安全に行なうことが可能と
なる。

また、本実施例に於いては、極大レベル検出器
１０を用い、合成電圧の最大振幅時に流れる電流
に基づいて絶縁状態を監視するようにしているも
のであるから、１線の絶縁が劣化した場合、実効
値、平均値に基づいて絶縁の劣化を検出するより
も、少ない電流で絶縁の劣化を検出することがで
きる。阻ち、１線の絶縁が劣化した場合に流れる
電流の実効値、平均値は２線の絶縁が劣化した場
合の1/2となるが、極大値は両方の場合も等しい
ものであるから、１線の絶縁が劣化した場合に於
いては、実効値、平均値、に基づいて絶縁の劣化
する場合に比べて、実効値、平均値的に1/2の電
流が流れただけでも絶縁の劣化を検出することが
でき、従つてより安全に電路の絶縁劣化を検出す
ることが可能となる。

尚、実施例に於いては、絶縁変圧器１の中間タ
ツプを中性点としたが、第３図Ａ〜Ｃに示すよう
に、インダクタンス１５、コンデンサ１６ａ，１
６ｂ、抵抗１７ａ，１７ｂを用いて中性点を作る
ようにしても良いことは勿論である。また、実施
例に於いては、単相２線の場合について説明した
が、３相３線、３相４線の場合も、補助電圧源の
電圧を線間電圧の１／√３とすることにより、本
発明を適用することができる。

発明の効果以上説明したように、第１の発明は、中性点と
大地との間に補助電圧を印加する補助電圧源と、
中性点と大地との間を流れる電流を検出する電流
検出器を備えたものであり、前記補助電圧を印加
することにより、電路と大地間の電圧は補助電圧
の周波数と系統周波数との差の周波数で緩かに増
減し、且つ一線と大地との間の電圧が最大となつ
た時、他線と大地との間の電圧は最小となるもの
である。従つて、電路の絶縁状態を一本ずつ順次
電流検出器で監視することになるので、二線の絶
縁抵抗がバランスして低下した場合にも、電路の
絶縁抵抗の劣化を検出することができる利点があ
る。また、緩かに増減を繰返す交流電圧により絶
縁監視を行なうものであるから、電路と大地間の
静電容量の増加に伴なう対地インピーダンスの低
下も検出できる利点がある。また、監視する電路
の切替えを、従来例のように機械的、電気的なス
イツチを用いて行なうものではなく、一線と大地
間の電圧が最大となつた時、他線と大地間の電圧
が最小となることを利用して行なうものであるか
ら、監視する電路の切替に際してノイズが発生す
ることは全く無く、従つて、精密な医療用測定器
等に雑音障害を与えることが全くなくなる利点が
ある。

また、第２の発明は、中性点と大地との間に所
定レベル以上の電流が流れないようにする電流制
限器を更に備えているものであるから、電路の対
地インピーダンスが極端に低下した場合に於いて
も、人体に危険のない大きさに電流を制限して人
体を保護することができる利点がある。

また、第３の発明は、中性点と大地間を流れる
電流の極大値を検出する極大レベル検出器を更に
備えたものであるから、人体に危険を与えるレベ
ルの電流を流すことなく、電路の絶縁劣化を検出
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク線図、第
２図Ａ，Ｂは電路と大地との間の電圧波形を示す
波形図、第３図Ａ〜Ｃはそれぞれ異なる本発明の
他の実施例の要部ブロツク線図である。１は絶縁変圧器、２Ａ，２Ｂは電路、３は中性
点、４は発振器、５は結合変圧器、６は電流制限
器、７は電流検出器、８は指示器、９は増幅器、
１０は極大レベル検出器、１１は警報器、１２，
１３は接地インピーダンス、１４は補助電圧源、
１５はインピーダンス、１６ａ，１６ｂはコンデ
ンサ、１７ａ，１７ｂは抵抗である。

Claims

【特許請求の範囲】１非接地電路の中性点と大地との間に、周波数
が系統周波数と僅かに異なり、電圧が電路の対地
電圧とほぼ等しい補助電圧を印加する補助電圧源
と、前記中性点と大地との間を流れる電流を検出
する電流検出器とを備えたことを特徴とする非接
地電路絶縁監視装置。２非接地電路の中性点と大地との間に、周波数
が系統周波数と僅かに異なり、電圧が電路の対地
電圧とほぼ等しい補助電圧を印加する補助電圧源
と、該補助電圧源に直列に接続され、前記中性点
と大地との間を流れる電流を検出する電流検出器
と、該電流検出器に直列に接続され、前記中性点
と大地との間に所定レベル以上の電流が流れない
ようにする電流制限器とを備えたことを特徴とす
る非接地電路絶縁監視装置。３非接地電路の中性点と大地との間に、周波数
が系統周波数と僅かに異なり、電圧が電路の対地
電圧とほぼ等しい補助電圧を印加する補助電圧源
と、前記中性点と大地との間を流れる電流を検出
する電流検出器と、該電流検出器の検出結果に基
づいて前記電流の極大値を検出する極大レベル検
出器とを備えたことを特徴とする非接地電路絶縁
監視装置。