JPH0980113A - 誘導電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極に設けられた柱上開閉器と配電制御装置
との間の制御ケーブルに試験的に誘導電圧を発生して測
定し得るようにする。 【解決手段】 避雷器６の接地端子と大地との間に試験
開始用の開閉器１０と試験電流用のコンデンサ１１とを
直列接続した試験電流発生部９と、制御ケーブル５の表
面を覆った電極１５と接地された基準電位点との間に設
けられた分圧用のコンデンサ１６と、このコンデンサ１
６の端子間電圧を測定する電圧測定手段１７とを備え、
開閉器１０の投入によりコンデンサ１１の放電に基づく
試験電流を接地線７に通流し、この通流によりケーブル
５に生じた誘導電圧をケーブル５，電極１５間の容量と
コンデンサ１６とにより分圧し、ケーブル５，電極１５
間の容量及びコンデンサ１６の容量，電圧測定手段１７
の測定電圧から誘導電圧を求めて測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柱上開閉器とその
制御を行う配電制御装置とを結ぶ制御ケーブルに試験的
に誘導電圧を発生して測定する誘導電圧測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、配電系統においては、図２に示す
ように、電柱（図示せず）に柱上開閉器１，その開閉を
制御する配電制御装置２及びそれらに給電する電源変圧
器３が柱上設備として設けられる。

【０００３】このとき、外部環境から加えられる異常電
圧からの保護を図るため、柱上開閉器１，配電制御装置
２及び電源変圧器３は筐体等が接地線４を介して大地に
接地され、前記異常電圧に基づく過電圧の印加が防止さ
れる。

【０００４】なお、接地線４は機器側が途中から３本に
分かれて柱上開閉器１，配電制御装置２，電源変圧器３
それぞれに接続されている。

【０００５】そして、電源変圧器３は系統電源を変圧し
て制御電源を形成し、この電源を柱上開閉器１，配電制
御装置２に給電し、配電制御装置２は内部に開閉器制
御，通信制御等を行う電子回路を有し、制御ケーブル５
を介して開閉器１を制御する。

【０００６】ところで、柱上開閉器１が設けられた電柱
には、柱上設備として、配電系統の各相毎に配電線保護
用の避雷器（アレスタ）６も設けられ、各避雷器６の接
地端子は共通の接地線７を介して大地に接地される。

【０００７】そして、柱上開閉器１，配電制御装置２及
び電源変圧器３の接地に接地線７を利用する場合は、接
地線４の大地側の端部が接地線７に接続され、このと
き、柱上開閉器１，配電制御装置２，電源変圧器３及び
各避雷器６が大地に１点接地される。

【０００８】なお、柱上開閉器１，配電制御装置２及び
電源変圧器３の接地に接地線７を利用しない場合は、接
地線４の大地側の端部が直接大地に接地される。

【０００９】この場合、接地線４，７間の浮遊容量を極
力小さくするため、接地線４，７が長い距離にわたって
近接して平行にならないようにする必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記図２のように避雷
器６の接地線７が柱上開閉器１，配電制御装置２等の近
傍に配線され、接地線４，７が接続又は近接した状態に
なる場合、落雷等により接地線７を例えばその最大許容
電流に相当する２５００Ａの過大電流が瞬時通流する
と、このとき、電源変圧器３を除く図２の等価回路はほ
ぼ図３に示すようになり、接地線４，７間の浮遊容量８
等を介して柱上開閉器１，配電制御装置２及び制御ケー
ブル５に過大な誘導電圧が印加される。なお、図３の
６’は図２の各避雷器６を総合した等価避雷器である。

【００１１】そして、前記の誘導電圧は、とくに、微弱
な制御信号を扱う制御ケーブル５及びこの制御ケーブル
５に接続された配電制御装置２の電子回路等に悪影響を
与え、それぞれの耐圧を上回る誘導電圧が発生すると、
制御ケーブル５及び配電制御装置２が損傷を受ける。

【００１２】ところで、誘導電圧の大きさ等は、柱上開
閉器１，配電制御装置２等の柱上設備機器の配置や接地
線４、７の引回し等により異なる。

【００１３】そこで、配電系統を新設した場合等には、
運用する前に、電柱に柱上設備を設けた状態で試験的に
誘導電圧を発生させ、制御ケーブル５に発生した誘導電
圧を測定して配電制御装置２，制御ケーブル５の耐圧評
価を行うことが望まれる。

【００１４】しかし、配電制御装置２は雨水の侵入等を
防ぐため、通常、気密に形成され、制御ケーブル５の信
号線に電圧計等を接続してその誘導電圧を外部から測定
することはできない。

【００１５】また、誘導電圧が生じるような系統電源周
波数より高い周波数の瞬時的な電流を接地線７に試験的
に通流させることも容易ではない。したがって、従来は
電柱に柱上設備を設けた状態で制御ケーブル５の前記誘
導電圧を測定することはできなかった。

【００１６】本発明は、電柱に取付けられた柱上開閉器
とその制御用の配電制御装置との間の制御ケーブルに試
験的に誘導電圧を発生させて測定することが、制御ケー
ブルの取外し等を行うことなく簡単に行えるようにし、
この測定結果に基づいて制御ケーブル等の耐圧評価が行
えるようにすることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この出願の請求項１に係る誘導電圧測定装置にお
いては、柱上開閉器とともに電柱に設けられた配電線保
護用の避雷器の接地端子と大地との間に試験開始用の開
閉器と試験電流用のコンデンサとを直列接続して形成さ
れた試験電流発生部と、柱上開閉器と該開閉器を制御す
る配電制御装置との間の制御ケーブルの表面を覆った電
極と、この電極と接地された基準電位点との間に設けら
れた分圧用のコンデンサと、このコンデンサの端子間電
圧を測定する電圧測定手段とを備え、試験開始用の開閉
器の投入により試験電流発生用のコンデンサの放電に基
づく試験電流を前記接地端子と大地との間の避雷器の接
地線に通流し、この通流により制御ケーブルに生じた誘
導電圧を制御ケーブル，電極間の容量と分圧用のコンデ
ンサとにより分圧し、制御ケーブルと電極との間の容量
及び分圧用のコンデンサの容量，測定手段の測定電圧に
より誘導電圧を求めて測定し得るようにする。

【００１８】したがって、制御ケーブルの取外し等を行
うことなく、試験電流発生用のコンデンサの放電により
周波数の高い瞬時的な試験電流を配電線保護用の避雷器
の接地線に通流し、制御ケーブルに誘導電圧を発生させ
てこの電圧を測定することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】発明の実施の１形態につき、図１
を参照して説明する。概略の接続構成を示した図１にお
いて、図２と同一符号は同一のものを示し、９は試験電
流発生部であり、避雷器６の接地端子と大地（接地線７
の接地点）との間に、試験開始用の開閉器１０と試験電
流用のコンデンサ１１とを直列接続し、開閉器１０，コ
ンデンサ１１の直列回路を接地線７に並列に接続して形
成されている。

【００２０】１２は電流測定手段であり、コンデンサ１
１と大地との間の配線に計器用変流器１３を設け、この
変流器１３に測定部１４を接続して形成され、開閉器１
０を閉成したときにコンデンサ１１の放電によって接地
線７を通流する電流を測定する。

【００２１】１５は制御ケーブル５を覆った電極であ
り、例えば、制御ケーブル５の柱上開閉器１側の表面に
約１ｍにわたって巻装されたアルミニューム箔等の金属
体からなり、制御ケーブル５との間に容量Ｃ₀ を発生さ
せる。

【００２２】１６は電極１５と接地された基準電位点と
しての柱上開閉器１の筐体との間に設けられた容量Ｃ₁
の分圧用のコンデンサである。１７はコンデンサ１６の
端子間の電圧を測定する電圧計等の電圧測定手段であ
る。なお、図１においては、図２の電源変圧器３等は省
略されている。

【００２３】そして、コンデンサ１１は接地線７に例え
ば５０Ａの試験電流が瞬時通流する程度の容量に設定さ
れ、発電機又は系統電源に接続したインバータ等の充電
手段により試験前に充電される。

【００２４】この充電の終了後、開閉器１０が投入され
て試験が始まると、コンデンサ１１が開閉器１０，接地
線７，コンデンサ１１のループにより放電し、接地線７
を落雷の場合に類似した周波数の高い瞬時的な試験電流
が流れる。

【００２５】この試験電流は計器用変流器１３を介して
電流測定手段１２の測定部１４により測定され、その最
大値（瞬時値）が測定電流として測定部１４に表示され
る。

【００２６】また、接地線７を試験電流が通流すると、
接地線４を介して配電制御装置２，制御ケーブル５等に
誘導電圧が発生し、制御ケーブル５の誘導電圧は容量Ｃ
₀ ，コンデンサ１６（容量Ｃ₁ ）の直列回路により分圧
され、コンデンサ１６の端子間電圧Ｖ₁ が電圧測定手段
１７により測定され、その測定電圧が表示される。

【００２７】ところで、容量Ｃ₀ は、制御ケーブル５を
単心ケーブルとみなすことにより、その線心（導体）と
電極１５との間に制御ケーブル５の絶縁材，被覆材等の
誘電体が介在した同軸円筒の静電容量として求めること
ができ、つぎの数１の式で示される。

【００２８】

【数１】 Ｃ₀ ＝２×π×ε₀ ×ε_r ×ｌ／ｌｏｇ（ｂ／ａ）

【００２９】なお、ε₀ は真空中の誘電率、ε_r は比誘
電率、ｌは制御ケーブル５の電極１５に覆われたケーブ
ル長、ａは制御ケーブル５の線心の半径、ｂは制御ケー
ブル５の外周面の半径であり、電極１５の半径に相当す
る。

【００３０】そして、ε₀ ＝８．８５４×１０^-12 ，ε
_r ＝２，ｌ＝１ｍ，ａ＝１ｍｍ，ｂ＝１０ｍｍの場合、
容量Ｃ₀ はつぎの数２の式に示すように約１１１ｐＦに
なる。

【００３１】

【数２】 Ｃ₀ ＝２×π×８．８５４×１０^-12 ×２×１／ｌｏｇ（１０／１） ≒１１１ｐＦ

【００３２】さらに、制御ケーブル５に発生する誘導電
圧をＶｉとすると、容量Ｃ₀ ，Ｃ₁及び電圧測定手段１
７の測定電圧Ｖ₁ に基づき、誘導電圧Ｖｉはつぎの数３
の式から求めて測定することができる。

【００３３】

【数３】Ｖｉ＝｛（Ｃ₀ ＋Ｃ₁ ）／Ｃ₀ ｝×Ｖ₁

【００３４】そして、例えばコンデンサ１６の容量Ｃ₁
を容量Ｃ₀ に等しくして試験を行うと、誘導電圧Ｖｉが
測定電圧Ｖ₁ の２倍の電圧になり、極めて容易に測定で
きる。

【００３５】なお、容量Ｃ₁ を容量Ｃ₀ の整数倍等の適
当な値にしても誘導電圧Ｖｉは数３の式から測定できる
のは勿論である。

【００３６】したがって、従来は不可能であった電柱に
柱上設備を設けた状態での制御ケーブル５の誘導電圧の
試験的な発生及びその測定が、制御ケーブル５の取外し
等を行うことなく、極めて容易に行える。

【００３７】つぎに、測定された誘導電圧に基づく配電
制御装置２，制御ケーブル５の耐圧評価について説明す
る。

【００３８】まず、説明を簡単にするため、コンデンサ
１１の放電により接地線７に１０００Ａの試験電流が流
れ、この試験電流の通流により、測定電圧Ｖ₁ が５００
Ｖになって誘導電圧Ｖｉが（２×Ｖ₁ ＝）１０００Ｖと
して測定されたとする。

【００３９】また、避雷器６の容量規格等に基づき、接
地線７を通流する最大許容電流を２５００Ａとし、配電
制御装置２，制御ケーブル５が耐え得る誘導電圧を一般
的な７．０ＫＶとする。

【００４０】この場合、接地線７を２５００Ａの最大許
容電流が通流したときの実際の誘導電圧は、つぎの数４
の式から２５００Ｖとして求まる。

【００４１】

【数４】 １０００Ｖ×（２５００Ａ／１０００Ａ）＝２５００Ｖ

【００４２】そして、数４の式から求まる誘導電圧（２
５００Ｖ）が７．０ＫＶより十分小さいため、この場合
は、配電制御装置２，制御ケーブル５が実用に耐える十
分な耐圧を有すると評価される。

【００４３】ところで、試験電流は電流測定手段１２に
より測定され、実際には、電流測定手段１２の測定電流
と、電圧測定手段１７の測定電圧に基づく誘導電圧とに
より、数４の式と同様の式の演算から接地線７を最大許
容電流が通流したときに発生する誘導電圧を求めて配電
制御装置２，制御ケーブル５の耐圧評価が行われる。

【００４４】したがって、測定された誘導電圧に基づ
き、配電制御装置２，制御ケーブル５等の耐圧評価が極
めて容易に行える。なお、試験が終了すると、本装置は
柱上設備から取外される。

【００４５】そして、本装置の取付け，取外しを容易に
するため、例えば、開閉器１０の避雷器６側の配線端
部，コンデンサ１１の大地側の配線端部及びコンデンサ
１６の両端等はクリップ等により着脱自在に接続するこ
とが好ましい。

【００４６】また、電極１５により制御ケーブル５の他
の部分を覆うようにしてもよく、電極１５により覆われ
る制御ケーブル５の長さ（ケーブル長）は誘導電圧の大
きさ等を考慮して適当に設定すればよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。試験電流発生部９の試験開始用の開閉器１０の投入
により試験電流発生用のコンデンサ１１の放電に基づく
瞬時的な試験電流が避雷器６の接地端子と大地との間の
接地線７を通流する。

【００４８】そして、この通流により制御ケーブル５に
生じた誘導電圧を制御ケーブル５，電極１５間の容量と
分圧用のコンデンサ１６とにより分圧し、制御ケーブル
５，電極１５間の容量及び分圧用のコンデンサ１６の容
量，電圧測定手段１７の測定電圧から前記誘導電圧を求
めて測定し得るようにしたため、制御ケーブル５の取外
し等を行うことなく、周波数の高い瞬時的な試験電流を
接地線７に通流し、制御ケーブル５に試験的に誘導電圧
を発生してこの電圧を測定することができる。

【００４９】したがって、従来は測定し得なかった電極
に柱上設備を設けた状態での接地線７の電流の通流に基
づく制御ケーブル５の試験的な誘導電圧の発生及びその
測定を容易にすることができ、この測定結果に基づき、
制御ケーブル５等の耐圧評価が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の１形態の結線図である。

【図２】配電系統の柱上設備の結線図である。

【図３】図２の等価回路図である。

【符号の説明】

１ 柱上開閉器 ２ 配電制御装置 ４，７ 接地線 ５ 制御ケーブル ６ 避雷器 ９ 試験電流発生部 １０ 試験開始用の開閉器 １１ 試験電流用のコンデンサ １５ 電極 １６ 分圧用のコンデンサ １７ 電圧測定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱上開閉器とともに電柱に設けられた配
   電線保護用の避雷器の接地端子と大地との間に試験開始
   用の開閉器と試験電流用のコンデンサとを直列接続して
   形成された試験電流発生部と、 前記柱上開閉器と該開閉器を制御する配電制御装置との
   間の制御ケーブルの表面を覆った電極と、 前記電極と接地された基準電位点との間に設けられた分
   圧用のコンデンサと、 前記分圧用のコンデンサの端子間電圧を測定する電圧測
   定用手段とを備え、 前記試験開始用の開閉器の投入により前記試験電流発生
   用のコンデンサの放電に基づく試験電流を前記接地端子
   と大地との間の前記避雷器の接地線に通流し、 前記接地線の前記試験電流の通流により前記制御ケーブ
   ルに生じた誘導電圧を前記制御ケーブル，前記電極間の
   容量と前記分圧用のコンデンサとにより分圧し、 前記制御ケーブル、前記電極間の容量及び前記分圧用の
   コンデンサの容量，前記電圧測定手段の測定電圧から前
   記誘導電圧を求めて測定し得るようにしたことを特徴と
   する誘導電圧測定装置。