JPH0142596B2 - - Google Patents
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- JPH0142596B2 JPH0142596B2 JP58170286A JP17028683A JPH0142596B2 JP H0142596 B2 JPH0142596 B2 JP H0142596B2 JP 58170286 A JP58170286 A JP 58170286A JP 17028683 A JP17028683 A JP 17028683A JP H0142596 B2 JPH0142596 B2 JP H0142596B2
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- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
- H05B2214/03—Heating of hydrocarbons
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T137/6606—With electric heating element
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- Electromagnetism (AREA)
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- Resistance Heating (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、いわゆる直列型表皮電流発熱管にお
いて、電線の一部に絶縁不良が発生した場合の保
護方法の改善に関するものである。
いて、電線の一部に絶縁不良が発生した場合の保
護方法の改善に関するものである。
ここに、直列型表皮電流発熱管とは、本質的に
強磁性管（例えば鋼管。以下鋼管で代表させて説
明する。）に絶縁電線を通し、電源に近い同じ側
の鋼管の一端と通された電線の一端を単相交流電
源の２つの端子に接続し、電源と反対側の前記鋼
管と電線の他端を相互に接続したものをいう。
強磁性管（例えば鋼管。以下鋼管で代表させて説
明する。）に絶縁電線を通し、電源に近い同じ側
の鋼管の一端と通された電線の一端を単相交流電
源の２つの端子に接続し、電源と反対側の前記鋼
管と電線の他端を相互に接続したものをいう。
前記保護方法として、本発明者は、先に特公昭
49−14018号（特許第753736号）「表皮電流発熱管
回路」なる発明を公開した。以下この発明を図面
（第１，２図）によつて簡単に説明する。
49−14018号（特許第753736号）「表皮電流発熱管
回路」なる発明を公開した。以下この発明を図面
（第１，２図）によつて簡単に説明する。
まず第１図は公知の直列表皮電流発熱管の原理
を示すもので、図において１は強磁性鋼管、２は
これに通された絶縁電線、３は交流電源であり、
電源３に対し、電線２と鋼管１は直列負荷となつ
ている。もしこのような場合μを鋼管の比透磁
率、ρを抵抗率（Ωcm）、ｆを電源周波数、とし
たときＳ（cm）として Ｓ＝5030√ (1) を交流電流の表皮の深さと呼び、鋼管の肉厚をｔ
（cm）としたとき ｔ＞2S (2) とすれば、鋼管を流れる交流電流はＳの深さの範
囲でほぼ均一に流れると考えることができ交流電
流は実用上鋼管より外部に流出せず発熱管として
安全に利用できるものである。
を示すもので、図において１は強磁性鋼管、２は
これに通された絶縁電線、３は交流電源であり、
電源３に対し、電線２と鋼管１は直列負荷となつ
ている。もしこのような場合μを鋼管の比透磁
率、ρを抵抗率（Ωcm）、ｆを電源周波数、とし
たときＳ（cm）として Ｓ＝5030√ (1) を交流電流の表皮の深さと呼び、鋼管の肉厚をｔ
（cm）としたとき ｔ＞2S (2) とすれば、鋼管を流れる交流電流はＳの深さの範
囲でほぼ均一に流れると考えることができ交流電
流は実用上鋼管より外部に流出せず発熱管として
安全に利用できるものである。
ところで、第１図においてもし電線２において
６で示すような位置に絶縁破壊（短絡）が発生す
ると、電線２の電源側の一端に流れる電流をi2、
電源と反対側の一端に流れる電流をi1とすれば、
本来i1＝i2であるべきものがi1＜i2となるので変流
器４でi2を、変流器５でi1を測定さてその差をと
れば６のような絶縁破壊が、発熱管のどの位置に
発生しても保護リレーを作動させるなどして保護
できる。
６で示すような位置に絶縁破壊（短絡）が発生す
ると、電線２の電源側の一端に流れる電流をi2、
電源と反対側の一端に流れる電流をi1とすれば、
本来i1＝i2であるべきものがi1＜i2となるので変流
器４でi2を、変流器５でi1を測定さてその差をと
れば６のような絶縁破壊が、発熱管のどの位置に
発生しても保護リレーを作動させるなどして保護
できる。
このような保護方法は表皮電流発熱管が数100
ｍ以下と比較的短い場合はさして不経済ではない
が、数Km以上と長くなると、変流器４，５の電流
差をとるための導線が長くなり、保護が不正確、
不経済となる。
ｍ以下と比較的短い場合はさして不経済ではない
が、数Km以上と長くなると、変流器４，５の電流
差をとるための導線が長くなり、保護が不正確、
不経済となる。
そこで前記特許発明では第２図に示すように鋼
管１に相当して、比較的短い標準部となる鋼管１
５、と長い鋼管７に分割し、この間に電流i1，i2
の差を検出できるようにした装置を設けるもので
ある。これにより鋼管７に通された電線８に１１
で示すような絶縁破壊が発生し短絡したとき、発
熱管回路の電流異状の検出が可能となる。
管１に相当して、比較的短い標準部となる鋼管１
５、と長い鋼管７に分割し、この間に電流i1，i2
の差を検出できるようにした装置を設けるもので
ある。これにより鋼管７に通された電線８に１１
で示すような絶縁破壊が発生し短絡したとき、発
熱管回路の電流異状の検出が可能となる。
しかし前記電流差検出装置１０又は１０′は、
i1とi2の差として２％程度以下を検出しようとす
ると誤動作が発生して保護が正確でなくなる。す
なわち、鋼管７の全長を１とし、先端からの位置
をｘ（０≦ｘ≦１）とすると、i1はほぼ（１−ｘ）
に逆比例するので電線８の先端部分１９が全長の
２％以下であり、この部分で電線の絶縁破壊によ
る短絡が発生しても（i2−i2）／i2は２％以下と
なるので前記誤動作のため先端部分１９の保護が
できない。そこで、前記特許発明は、先端部分１
９および標準側電線１６の絶縁層の耐熱性及び耐
電圧性を他の残部より高くして、この部分での絶
縁破壊を全くなくしようとしている。
i1とi2の差として２％程度以下を検出しようとす
ると誤動作が発生して保護が正確でなくなる。す
なわち、鋼管７の全長を１とし、先端からの位置
をｘ（０≦ｘ≦１）とすると、i1はほぼ（１−ｘ）
に逆比例するので電線８の先端部分１９が全長の
２％以下であり、この部分で電線の絶縁破壊によ
る短絡が発生しても（i2−i2）／i2は２％以下と
なるので前記誤動作のため先端部分１９の保護が
できない。そこで、前記特許発明は、先端部分１
９および標準側電線１６の絶縁層の耐熱性及び耐
電圧性を他の残部より高くして、この部分での絶
縁破壊を全くなくしようとしている。
この表皮電流発熱管をパイプラインの温度保持
に利用する場合、標準部１５の長さは数10ｍ、被
検出部である鋼管７の部分は、例えば10Kmとし
て、上記のような耐熱、耐電圧のレベルを上げる
としても全長は200ｍ前後であるから第１図の場
合と比較しても経済的であることは勿論である
が、先端部１９の部分の回路に万一の絶縁破壊が
発生し短絡した場合、電流i1の異状検出が不可能
であることにかわりはない。
に利用する場合、標準部１５の長さは数10ｍ、被
検出部である鋼管７の部分は、例えば10Kmとし
て、上記のような耐熱、耐電圧のレベルを上げる
としても全長は200ｍ前後であるから第１図の場
合と比較しても経済的であることは勿論である
が、先端部１９の部分の回路に万一の絶縁破壊が
発生し短絡した場合、電流i1の異状検出が不可能
であることにかわりはない。
本発明はこのような前記特許の欠点のない、発
熱管に通された電線の絶縁破壊の検出をその全長
に亘つて可能な直列表皮電流発熱管を提供するこ
とである。
熱管に通された電線の絶縁破壊の検出をその全長
に亘つて可能な直列表皮電流発熱管を提供するこ
とである。
即ち、本発明は、次に記載する事項を要旨とす
る。
る。
(1) 強磁性管７に絶縁電線８を通し、電源に近い
側の、前記管の一端と、通された電線の一端を
単相交流電源９の２つの端子にそれぞれ接続し
電源とは反対側の前記管と電線の他端を相互に
接続した、いわゆる直列型表皮電流発熱管にお
いて、電源と反対側の電線端と鋼管端との間に
インピーダンス２０を挿入し、通された絶縁電
線の全長上任意の点において絶縁電線の絶縁不
良１１が発生したことによる電流異常を、前記
直列表皮電流発熱管の電源側において検出する
設備を設けた前記直列表皮電流発熱管回路。
側の、前記管の一端と、通された電線の一端を
単相交流電源９の２つの端子にそれぞれ接続し
電源とは反対側の前記管と電線の他端を相互に
接続した、いわゆる直列型表皮電流発熱管にお
いて、電源と反対側の電線端と鋼管端との間に
インピーダンス２０を挿入し、通された絶縁電
線の全長上任意の点において絶縁電線の絶縁不
良１１が発生したことによる電流異常を、前記
直列表皮電流発熱管の電源側において検出する
設備を設けた前記直列表皮電流発熱管回路。
そして本発明は次の(2)〜(8)に記載の事項を実施
態様として包含する。
態様として包含する。
(2) 前記インピーダンスがコンデンサである第(1)
項記載の発熱管回路。
項記載の発熱管回路。
(3) 前記インピーダンスがリアクトルである第(1)
項記載の発熱管回路。
項記載の発熱管回路。
(4) 前記電流異状を検出する設備が、前記絶縁電
線８上の前記電源に近い側に、又は前記強磁性
管の前記電源側の一端を該電源の一端子に接続
する電線上に設けられた電流異状検出装置３
０，３１である第(1)項、第(2)項又は第(3)項に記
載の発熱管回路。
線８上の前記電源に近い側に、又は前記強磁性
管の前記電源側の一端を該電源の一端子に接続
する電線上に設けられた電流異状検出装置３
０，３１である第(1)項、第(2)項又は第(3)項に記
載の発熱管回路。
(5) 前記電流異状を検出する設備が、前記強磁性
管の前記電源側の一端を、他の強磁性管１５、
その中に通された絶縁電線１６及び他の交流電
源１４を含む回路を経由して、前記の始めの電
源９の一端子に接続する手段並びに前記の他の
電源１４から前記の始めの電源への電流の経路
と前記の始めの強磁性管７から前記の他の強磁
性管１５への電流の経路とを電流経路１３で結
びそれに流れる電流の異状を検出する装置１０
又は前記他の強磁性管中に通された絶縁電線１
６と前記の始めの強磁性管中に通された絶縁電
線８とに各々流れる電流の差の異状を検出する
装置１７，１８，１０′からなる第(1)項から第
(4)項までのいずれかに記載の発熱管回路。
管の前記電源側の一端を、他の強磁性管１５、
その中に通された絶縁電線１６及び他の交流電
源１４を含む回路を経由して、前記の始めの電
源９の一端子に接続する手段並びに前記の他の
電源１４から前記の始めの電源への電流の経路
と前記の始めの強磁性管７から前記の他の強磁
性管１５への電流の経路とを電流経路１３で結
びそれに流れる電流の異状を検出する装置１０
又は前記他の強磁性管中に通された絶縁電線１
６と前記の始めの強磁性管中に通された絶縁電
線８とに各々流れる電流の差の異状を検出する
装置１７，１８，１０′からなる第(1)項から第
(4)項までのいずれかに記載の発熱管回路。
(6) 前記他の強磁性管１５が、インピーダンス２
１を経由して、その中に通される前記絶縁電線
１６に接続されている第(5)項に記載の発熱管回
路。
１を経由して、その中に通される前記絶縁電線
１６に接続されている第(5)項に記載の発熱管回
路。
(7) 前記他の強磁性管１５が、それを経由して、
その中に通されている絶縁電線１６に接続され
ているところの、インピーダンス２１が、コン
デンサである第(6)項に記載の発熱管回路。
その中に通されている絶縁電線１６に接続され
ているところの、インピーダンス２１が、コン
デンサである第(6)項に記載の発熱管回路。
(8) 前記他の強磁性管１５が、それを経由してそ
の中に通されている絶縁電線１６に接続されて
いるところのインピーダンス２１が、リアクト
ルであることを特徴とする第(6)項に記載の発熱
管回路。
の中に通されている絶縁電線１６に接続されて
いるところのインピーダンス２１が、リアクト
ルであることを特徴とする第(6)項に記載の発熱
管回路。
前記第(5)項のようにすれば、前記の始めの強磁
性管とその中に通された絶縁電線との間に置かれ
たインピーダンス２０が小さいものですむという
利点がある。
性管とその中に通された絶縁電線との間に置かれ
たインピーダンス２０が小さいものですむという
利点がある。
以下に本発明を図面によつて説明するが、本発
明における好ましい態様である前記電流異状を検
出する設備が、前記他の電源１４、前記他の強磁
性管１５及びその中に通された絶縁電線１６（以
下これらから成る発熱管回路を「標準回路」とい
う。）を含む場合（第(5)項の場合）を第３図に示
し、これについて説明した後、本発明の原理を示
す基本的な実施態様の回路を示す第５図について
言及する。第４図は第３図に示した回路の電圧、
電流のベクトル図である。
明における好ましい態様である前記電流異状を検
出する設備が、前記他の電源１４、前記他の強磁
性管１５及びその中に通された絶縁電線１６（以
下これらから成る発熱管回路を「標準回路」とい
う。）を含む場合（第(5)項の場合）を第３図に示
し、これについて説明した後、本発明の原理を示
す基本的な実施態様の回路を示す第５図について
言及する。第４図は第３図に示した回路の電圧、
電流のベクトル図である。
まず、第３図における番号は第２図と共通であ
るが、第３図において改めて説明すると、絶縁電
線８は強磁性管７と共に電源９に直列に接続され
通常の発熱状態では電流i1を通し、被加熱物であ
る、図示はされていないが、パイプライン等の加
熱源となる。絶縁電線１６は強磁性鋼管１５と共
に標準回路を構成し電源１４に直列に接続され電
流i2を通しているものとする。１２，１３は接続
電線、１７，１８は各々電流i1，i2を測定するた
めの変流器、１０，１０′はi1−i2を検出するため
の電流差検出装置で何れか１つを採用するがこの
場合は後述するようにi1，i2のベクトル差を読む
ようにするのがより望ましい。
るが、第３図において改めて説明すると、絶縁電
線８は強磁性管７と共に電源９に直列に接続され
通常の発熱状態では電流i1を通し、被加熱物であ
る、図示はされていないが、パイプライン等の加
熱源となる。絶縁電線１６は強磁性鋼管１５と共
に標準回路を構成し電源１４に直列に接続され電
流i2を通しているものとする。１２，１３は接続
電線、１７，１８は各々電流i1，i2を測定するた
めの変流器、１０，１０′はi1−i2を検出するため
の電流差検出装置で何れか１つを採用するがこの
場合は後述するようにi1，i2のベクトル差を読む
ようにするのがより望ましい。
また２０はi1を流す発熱管回路の電源９の反対
側において電線８と鋼管７の各端の間に挿入され
るインピーダンスで、理由は後述するがコンデン
サであることが好ましい。
側において電線８と鋼管７の各端の間に挿入され
るインピーダンスで、理由は後述するがコンデン
サであることが好ましい。
２１はi2を流す発熱管回路の電源１４の反対側
において電線１６と鋼管１５の各端の間に好まし
くは挿入されるインピーダンスで、これもコンデ
ンサであることが望ましいが、標準回路が数10ｍ
と短い場合は省略も可能である。
において電線１６と鋼管１５の各端の間に好まし
くは挿入されるインピーダンスで、これもコンデ
ンサであることが望ましいが、標準回路が数10ｍ
と短い場合は省略も可能である。
第４図は第３図における電源９、絶縁電線８及
び鋼管７の側の回路の電圧、電流のベクトル図
で、図において次の記号は次の意味を表わす。
び鋼管７の側の回路の電圧、電流のベクトル図
で、図において次の記号は次の意味を表わす。
Vs：インピーダンス２０がゼロで電流がi1のとき
の電源９の電圧（線分で表わされる） Vc：インピーダンス２０がコンデンサで電流が
i1のときの電源電圧（線分で表わされ
る）（Vscはこのときのコンデンサ電圧） Vl：インピーダンス２０がリアクトルで電流がi1
のときの電源電圧（線分で表わされる）
（Vslはこのときのリアクトル電圧） θs：２０のインピーダンスがゼロのときの電源９
における電圧Vs、電流i1間の位相差角 θc：２０がコンデンサで電流がi1、コンデンサ電
圧がVscのときのVcとi1の位相差角 θl：２０がリアクトルで電流がi1、リアクトル電
圧がVslのときのVlとi1の位相差角 とし、ひとまずインピーダンス２０，２１がコン
デンサでi1＝i2で、以下第４図のベクトル値はす
べて電流（i1，i1′，i1″，is等）を位相の基準とし
て表わしている。
の電源９の電圧（線分で表わされる） Vc：インピーダンス２０がコンデンサで電流が
i1のときの電源電圧（線分で表わされ
る）（Vscはこのときのコンデンサ電圧） Vl：インピーダンス２０がリアクトルで電流がi1
のときの電源電圧（線分で表わされる）
（Vslはこのときのリアクトル電圧） θs：２０のインピーダンスがゼロのときの電源９
における電圧Vs、電流i1間の位相差角 θc：２０がコンデンサで電流がi1、コンデンサ電
圧がVscのときのVcとi1の位相差角 θl：２０がリアクトルで電流がi1、リアクトル電
圧がVslのときのVlとi1の位相差角 とし、ひとまずインピーダンス２０，２１がコン
デンサでi1＝i2で、以下第４図のベクトル値はす
べて電流（i1，i1′，i1″，is等）を位相の基準とし
て表わしている。
ここにi1′，i1″は、それぞれ２０がコンデンサ
又はリアクトルであるときに、これらに絶縁破壊
が生じ短絡したとき電流i1が変化した電流を表わ
す。isは電線７に絶縁破壊が生じてこれと鋼管７
との間が短絡したときの故障電流を表わす。
又はリアクトルであるときに、これらに絶縁破壊
が生じ短絡したとき電流i1が変化した電流を表わ
す。isは電線７に絶縁破壊が生じてこれと鋼管７
との間が短絡したときの故障電流を表わす。
さて第３図に示す加熱回路で、もしコンデンサ
２０が絶縁破壊し短絡したとすると、電源電圧
Vcとi1との位相差は、Vcが第４図でより
OC′に移つたことになるのでθc→θsに変わる。こ
の場合電源電圧の大きさは、勿論VsでなくVcで
あるから、i1→i1′に減少するであろう。そうする
と△i1＝i1−i1′がi1に対して２％以上あれば電流
差検出装置１０又は１０′がこれを検出して示し
又は保護リレーなどを動作させ、警報なり、開路
をすることになろう。
２０が絶縁破壊し短絡したとすると、電源電圧
Vcとi1との位相差は、Vcが第４図でより
OC′に移つたことになるのでθc→θsに変わる。こ
の場合電源電圧の大きさは、勿論VsでなくVcで
あるから、i1→i1′に減少するであろう。そうする
と△i1＝i1−i1′がi1に対して２％以上あれば電流
差検出装置１０又は１０′がこれを検出して示し
又は保護リレーなどを動作させ、警報なり、開路
をすることになろう。
次に第３図で先端部よりｘの点１１で電線８が
絶縁破壊して電線８と鋼管７間が短絡したとする
とこのときの故障電流isは、鋼管７の長さを１と
し電源インピーダンスを無視すると、近似的に is≒i1′／（１−ｘ） (3) となるのでi1−i1′をi1′に対して、１０又は１０′
による検出限界の0.02％とすればｘ≒0.02のとき
のisは is＝i1 (4) となつて電流の絶対値では電流差検出装置１０又
は１０′は動作しないことになる。
絶縁破壊して電線８と鋼管７間が短絡したとする
とこのときの故障電流isは、鋼管７の長さを１と
し電源インピーダンスを無視すると、近似的に is≒i1′／（１−ｘ） (3) となるのでi1−i1′をi1′に対して、１０又は１０′
による検出限界の0.02％とすればｘ≒0.02のとき
のisは is＝i1 (4) となつて電流の絶対値では電流差検出装置１０又
は１０′は動作しないことになる。
しかし短絡発生前のi1と(4)式のisは、第４図に
かかわらず、本来は、短絡前のVcと短絡後のVs
が同一位相なのだから、 △θ＝θs−θc (5) だけの位相差角をもつているので、この位相差角
△θに対応する電流ベクトルｉ・sとｉ・1とのベクト
ル差電流△ｉ・ △ｉ・＝ｉ・s−ｉ・1 (6) を電流差検出装置１０又は１０′が検出出来るこ
とになる。
かかわらず、本来は、短絡前のVcと短絡後のVs
が同一位相なのだから、 △θ＝θs−θc (5) だけの位相差角をもつているので、この位相差角
△θに対応する電流ベクトルｉ・sとｉ・1とのベクト
ル差電流△ｉ・ △ｉ・＝ｉ・s−ｉ・1 (6) を電流差検出装置１０又は１０′が検出出来るこ
とになる。
ｘ＝0.02（２％）の点で(5)、又は(6)の値が検出
可能なら、ｘの他の点でも(5)、又は(6)式の値を検
出することは一層可能であるから、ｘの全長（０
→１）の範囲で短絡（絶縁異状）が検出可能にな
る。
可能なら、ｘの他の点でも(5)、又は(6)式の値を検
出することは一層可能であるから、ｘの全長（０
→１）の範囲で短絡（絶縁異状）が検出可能にな
る。
なお、前述した２％は本発明の現時点での１つ
の態様としての値であつて、これは５〜10％とい
うこともありうる。
の態様としての値であつて、これは５〜10％とい
うこともありうる。
なお以上の説明には電源１４の側の標準部回路
には回路に流れる電流i2にi1と同一位相をもたせ
るためにコンデンサ２１があるものとしたが、検
出装置１０又は１０′の調整のしかたによつては
省略も可能であり、更にはコンデンサ２０の容量
を大きくすれば電源１４側の標準回路全体の省略
も可能である。この場合の回路を第５図に示す。
この場合、電流異常検出装置３０又は３１は単に
過電流継電器でもよい。３２は電流異常検出装置
３０への電源電圧を供給するための電線を示す。
には回路に流れる電流i2にi1と同一位相をもたせ
るためにコンデンサ２１があるものとしたが、検
出装置１０又は１０′の調整のしかたによつては
省略も可能であり、更にはコンデンサ２０の容量
を大きくすれば電源１４側の標準回路全体の省略
も可能である。この場合の回路を第５図に示す。
この場合、電流異常検出装置３０又は３１は単に
過電流継電器でもよい。３２は電流異常検出装置
３０への電源電圧を供給するための電線を示す。
電源１４側の標準回路は他のパイプラインの加
熱のための独立した直列型表皮電流発熱管回路で
あつてもよく、一系列のパイプライン加熱のため
の直列型表皮電流発熱管回路を分割して、鋼管を
７と１５の２つの部分に分け、これらを鋼製ジヨ
イントボツクスで連結し、そのボツクスから両側
の管に絶縁電線を挿入して８，１６とし、そのボ
ツクスの底部（これはパイプラインが鋼管で構成
されているときはその鋼管の部分であつてもよ
い。）に電線１３を接続したものであつてもよい。
熱のための独立した直列型表皮電流発熱管回路で
あつてもよく、一系列のパイプライン加熱のため
の直列型表皮電流発熱管回路を分割して、鋼管を
７と１５の２つの部分に分け、これらを鋼製ジヨ
イントボツクスで連結し、そのボツクスから両側
の管に絶縁電線を挿入して８，１６とし、そのボ
ツクスの底部（これはパイプラインが鋼管で構成
されているときはその鋼管の部分であつてもよ
い。）に電線１３を接続したものであつてもよい。
さて以上はインピーダンス２０，２１がコンデ
ンサである場合について説明したが、２０，２１
がリアクトルでも(5)式の△θ又は(6)式の△ｉ・は検
出可能である。
ンサである場合について説明したが、２０，２１
がリアクトルでも(5)式の△θ又は(6)式の△ｉ・は検
出可能である。
それは第４図を参照して、まずリアクトル２０
が短絡したときは電源電圧Vlがより′の位
置に移動するから電流はi1よりi1″に移動し常に i1″＞i1 (7) であるから(4)式でのような問題は発生せず、又(3)
式に相当して is＝i1″／（１−ｘ）＞i1 (8) であるから△ｉ＝i1−i1″がi1に対して２％以上に
なるようにリアクトル電圧Vslを選定しておけば
良い。さらにこの際位相差角 △θ＝θs−θl (9) を電流差検出装置１０又は１０′で検出できるよ
うにしておいても良いことは言うまでもない。ま
た２１がリアクトルであるときに、これらの省略
可能なこと、更には標準回路の省略可能なことも
同様である。
が短絡したときは電源電圧Vlがより′の位
置に移動するから電流はi1よりi1″に移動し常に i1″＞i1 (7) であるから(4)式でのような問題は発生せず、又(3)
式に相当して is＝i1″／（１−ｘ）＞i1 (8) であるから△ｉ＝i1−i1″がi1に対して２％以上に
なるようにリアクトル電圧Vslを選定しておけば
良い。さらにこの際位相差角 △θ＝θs−θl (9) を電流差検出装置１０又は１０′で検出できるよ
うにしておいても良いことは言うまでもない。ま
た２１がリアクトルであるときに、これらの省略
可能なこと、更には標準回路の省略可能なことも
同様である。
以上にインピーダンス２０，２１がコンデンサ
又はリアクトルの場合について説明したが、これ
らがレジスタンスの場合についても(6)式に類似し
て電流のベクトル差△ｉを、又は(5)、(9)式に類似
して位相差角を作るようにすることができる。こ
の回路にレジスタンスを挿入することは回路電流
i1，i2等による損失が常時発生することになり、
通常は有利な方法とは言えない。しかしこれらの
損失熱が他の目的に使用できるとき、例えば発熱
管７，１５が燃料重油加熱パイプライン加熱保温
のために用いられるとき、その両端にはポンプ又
はタンク等が設備されるのが通常であり、これら
のポンプ又はタンクも加熱保温が必要である場合
には、前記損失熱をこれらポンプ又はタンクの加
熱の一部又は全部として利用できるときは、前記
レジスタンスも十分その有用性を発揮することが
できる。
又はリアクトルの場合について説明したが、これ
らがレジスタンスの場合についても(6)式に類似し
て電流のベクトル差△ｉを、又は(5)、(9)式に類似
して位相差角を作るようにすることができる。こ
の回路にレジスタンスを挿入することは回路電流
i1，i2等による損失が常時発生することになり、
通常は有利な方法とは言えない。しかしこれらの
損失熱が他の目的に使用できるとき、例えば発熱
管７，１５が燃料重油加熱パイプライン加熱保温
のために用いられるとき、その両端にはポンプ又
はタンク等が設備されるのが通常であり、これら
のポンプ又はタンクも加熱保温が必要である場合
には、前記損失熱をこれらポンプ又はタンクの加
熱の一部又は全部として利用できるときは、前記
レジスタンスも十分その有用性を発揮することが
できる。
以上には、リアクタンス、コンデンサ、レジス
タンスのそれぞれを単独に挿入した場合について
説明したが、インピーダンスとしては、それらの
混合もありうる。
タンスのそれぞれを単独に挿入した場合について
説明したが、インピーダンスとしては、それらの
混合もありうる。
以上第３，４図によつて説明したように本発明
によれば、第２図による公知の方法に比べて絶縁
電線８又は１６の全長にわたつて何れの点に絶縁
不良が発生しても、それを検出し警報又は保護す
ることが可能となつたが、インピーダンスとして
コンデンサーを利用した方が表皮電流発熱管回路
の通常の力率85〜90％を90％以上に改善すること
ができ、電源電圧Vcも、コンデンサが設備され
ない場合のVsより低くすることができ、結果的
に電源変圧器の容量を小さくし、絶縁電線８の絶
縁定路レベルを低くすることができて、リアクト
ルより有利になることは第４図より理解できる。
によれば、第２図による公知の方法に比べて絶縁
電線８又は１６の全長にわたつて何れの点に絶縁
不良が発生しても、それを検出し警報又は保護す
ることが可能となつたが、インピーダンスとして
コンデンサーを利用した方が表皮電流発熱管回路
の通常の力率85〜90％を90％以上に改善すること
ができ、電源電圧Vcも、コンデンサが設備され
ない場合のVsより低くすることができ、結果的
に電源変圧器の容量を小さくし、絶縁電線８の絶
縁定路レベルを低くすることができて、リアクト
ルより有利になることは第４図より理解できる。
なおすでにのべたように第４図では電流iz，
i1′，is等をすべて同一位相にあるとしてベクトル
図が描かれているが、これは本来は電源電圧を位
相の基準として描かれなければならない。すなわ
ちVcは′、Vlは′上、つまり同位相で、これ
に対してi1はコンデンサのときθc、リアクトルの
ときθlの角度になるように描かれるのが正しい。
しかし、i1，i1′，i″，is等の絶対値の大小関係が
見にくくなるので、便宜上第４図のように表わし
ている。
i1′，is等をすべて同一位相にあるとしてベクトル
図が描かれているが、これは本来は電源電圧を位
相の基準として描かれなければならない。すなわ
ちVcは′、Vlは′上、つまり同位相で、これ
に対してi1はコンデンサのときθc、リアクトルの
ときθlの角度になるように描かれるのが正しい。
しかし、i1，i1′，i″，is等の絶対値の大小関係が
見にくくなるので、便宜上第４図のように表わし
ている。
第１図は直列表皮電流発熱管回路の原理図、第
２図は特許753736号の表皮電流発熱管の回路、第
３図は本発明の１つの態様の直列表皮電流発熱管
回路及び第５図は本発明の原理を示す基本的な実
施態様の回路をそれぞれ示す図、第４図は第３図
における電源９側の電圧、電流のベクトル図であ
る。 これらの図において１，７，１５は発熱管とな
る強磁性鋼管、２，８，１６は発熱管に通され、
電源３，９，１４に、発熱管と直列に結線される
絶縁電線又はケーブル、４，５，１７，１８は変
流器、１０，１０′，３０，３１は電流i1，i2の、
好ましくはそれらのベクトルの差を検出する装置
又は過電流継電器、２０，２１はインピーダンス
（コンデンサ、リアクトル等）６，１１は電線の
絶縁破壊による短絡をそれぞれ示す。
２図は特許753736号の表皮電流発熱管の回路、第
３図は本発明の１つの態様の直列表皮電流発熱管
回路及び第５図は本発明の原理を示す基本的な実
施態様の回路をそれぞれ示す図、第４図は第３図
における電源９側の電圧、電流のベクトル図であ
る。 これらの図において１，７，１５は発熱管とな
る強磁性鋼管、２，８，１６は発熱管に通され、
電源３，９，１４に、発熱管と直列に結線される
絶縁電線又はケーブル、４，５，１７，１８は変
流器、１０，１０′，３０，３１は電流i1，i2の、
好ましくはそれらのベクトルの差を検出する装置
又は過電流継電器、２０，２１はインピーダンス
（コンデンサ、リアクトル等）６，１１は電線の
絶縁破壊による短絡をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 強磁性管７に絶縁電線８を通し、電源に近い
側の、前記管の一端と、通された電線の一端を単
相交流電源９の２つの端子にそれぞれ接続し、電
源とは反対側の前記管と電線の他端を相互に接続
した、いわゆる直列表皮電流発熱管において、電
源と反対側の電線端と鋼管端との間にインピーダ
ンス２０を挿入し、通された絶縁電線の全長上任
意の点において絶縁電線の絶縁不良１１が発生し
たことによる電流異常を、前記直列表皮電流発熱
管の電源側において検出する設備を設けたことを
特徴とする前記直列表皮電流発熱管回路。 ２ 前記インピーダンスがコンデンサであること
を特徴とする第１項記載の発熱管回路。 ３ 前記インピーダンスがリアクトルであること
を特徴とする第１項記載の発熱管回路。 ４ 前記電流異状を検出する設備が、前記絶縁電
線８上の前記電源に近い側に、又は前記強磁性管
の前記電源側の一端を該電源の一端子に接続する
電線上に設けられた電流異状検出装置３０，３１
であることを特徴とする第１項、第２項又は第３
項に記載の発熱管回路。 ５ 前記電流異状を検出する設備が、前記強磁性
管の前記電源側の一端を、他の強磁性管１５、そ
の中に通された絶縁電線１６及び他の交流電源１
４を含む回路を経由して、前記の始めの電源９の
一端子に接続する手段並びに前記の他の電源１４
から前記の始めの電源への電流の経路と前記の始
めの強磁性管７から前記の他の強磁性管１５への
電流の経路とを電流経路１３で結びそれに流れる
電流の異状を検出する装置１０又は前記他の強磁
性管中に通された絶縁電線１６と前記の始めの強
磁性管中に通された絶縁電線８とに各々流れる電
流の差の異状を検出する装置１７，１８，１０′
からなることを特徴とする第１項から第４項まで
のいずれかに記載の発熱管回路。 ６ 前記他の強磁性管１５がインピーダンス２１
を経由してその中に通される前記絶縁電線１６に
接続されていることを特徴とする第５項に記載の
発熱管回路。 ７ 前記他の強磁性管１５が、それを経由してそ
の中に通されている絶縁電線１６に接続されてい
るところのインピーダンス２１が、コンデンサで
あることを特徴とする第６項に記載の発熱管回
路。 ８ 前記他の強磁性管１５が、それを経由してそ
の中に通されている絶縁電線１６に接続されてい
るところのインピーダンス２１が、リアクトルで
あることを特徴とする第６項に記載の発熱管回
路。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170286A JPS6062088A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 異状検出設備を設けた直列表皮電流発熱管回路 |
| KR1019840004483A KR890003054B1 (ko) | 1983-09-14 | 1984-07-27 | 이상검출 설비를 갖춘 직렬표피 전류 발열관 회로 |
| US06/647,474 US4578564A (en) | 1983-09-14 | 1984-09-05 | Series-connected, skin-current heating pipe including current trouble detector |
| CA000462480A CA1219625A (en) | 1983-09-14 | 1984-09-05 | Series-connected, skin-current heating pipe including current trouble detector |
| EP84306312A EP0137754B1 (en) | 1983-09-14 | 1984-09-14 | Series-connected, skin-current heating pipe including current trouble detector |
| DE8484306312T DE3479243D1 (en) | 1983-09-14 | 1984-09-14 | Series-connected, skin-current heating pipe including current trouble detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170286A JPS6062088A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 異状検出設備を設けた直列表皮電流発熱管回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062088A JPS6062088A (ja) | 1985-04-10 |
| JPH0142596B2 true JPH0142596B2 (ja) | 1989-09-13 |
Family
ID=15902128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58170286A Granted JPS6062088A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 異状検出設備を設けた直列表皮電流発熱管回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4578564A (ja) |
| EP (1) | EP0137754B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6062088A (ja) |
| KR (1) | KR890003054B1 (ja) |
| CA (1) | CA1219625A (ja) |
| DE (1) | DE3479243D1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5869810A (en) * | 1995-05-23 | 1999-02-09 | Victor Reynolds | Impedance-heated furnace |
| DE19603643A1 (de) * | 1996-02-01 | 1997-08-07 | Bodenseewerk Perkin Elmer Co | Elektrothermische Atomisierungseinrichtung für die analytische Spektrometrie |
| JP6162473B2 (ja) * | 2012-08-21 | 2017-07-12 | トクデン株式会社 | 流体加熱装置 |
| US10072399B2 (en) * | 2014-08-22 | 2018-09-11 | MIchael John Gilles | Electrical pipe thawing system and methods of using the same |
| EP3337290B1 (en) * | 2016-12-13 | 2019-11-27 | Nexans | Subsea direct electric heating system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3293407A (en) * | 1962-11-17 | 1966-12-20 | Chisso Corp | Apparatus for maintaining liquid being transported in a pipe line at an elevated temperature |
| DE1909661C3 (de) * | 1968-03-08 | 1974-06-06 | Chisso Corp., Osaka (Japan) | Meßanordnung zum Feststellen von abnormalen Zuständen in elektrischen Heizrohren |
| JPS4840493B1 (ja) * | 1969-04-22 | 1973-11-30 |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP58170286A patent/JPS6062088A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-27 KR KR1019840004483A patent/KR890003054B1/ko not_active Expired
- 1984-09-05 CA CA000462480A patent/CA1219625A/en not_active Expired
- 1984-09-05 US US06/647,474 patent/US4578564A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-09-14 DE DE8484306312T patent/DE3479243D1/de not_active Expired
- 1984-09-14 EP EP84306312A patent/EP0137754B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3479243D1 (en) | 1989-09-07 |
| US4578564A (en) | 1986-03-25 |
| EP0137754A3 (en) | 1986-05-21 |
| KR890003054B1 (ko) | 1989-08-19 |
| EP0137754B1 (en) | 1989-08-02 |
| CA1219625A (en) | 1987-03-24 |
| EP0137754A2 (en) | 1985-04-17 |
| JPS6062088A (ja) | 1985-04-10 |
| KR850002548A (ko) | 1985-05-13 |
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