JPS5956814A

JPS5956814A - 非接地電路絶縁監視装置

Info

Publication number: JPS5956814A
Application number: JP57166166A
Authority: JP
Inventors: 村田　光章; 正彦藤井
Original assignee: HIKARI SHIYOUKOU KK
Current assignee: HIKARI SHIYOUKOU KK
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1984-04-02
Also published as: JPH0116088B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、電動ベッド、電気メス、人工心
肺等、多数の電力、′亀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（二非接地方式が採用されてい
る。非接地方式によれば、−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。従って
、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Ｃ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
、−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
に伴って変化する直流磁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って変化する低
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、ｅｌ端を半導体或は機械的な交互切替
スイッチを介して電路の各線に接続し、交互切替スイッ
チにより電流検出器を大地と電路の各線との間に交互（
＝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７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った。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、
及び電路の対地間の静′峨容量が大となった場合のイン
ピーダンスの低下を検出できない欠点があった。また、
上記（２）　ｌ　（３１の方式のものは、電路の対地間
の静電容量が大となっ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った。

また、上記（４）の方式のものは、−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＠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
切替スイッチによる切替を行／ｌ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った。

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ック線図であり、１は
絶縁変圧器、２Ａ、２Ｂは電路、６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は市原制限器、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５０
Ｈｚ　。

線間電圧を１００Ｖとする。また、補助電圧源１４０周
波数は系統周波数５ＱＩｈより僅かに離れた周波数（４
０＃ｚ〜６０１ｈ）から自由に選ぶことができるもので
あるが、ここでは５５１ｈとする。また、補助電圧源１
４の電圧は電路２Ａ、２Ｂの対地間電圧５０　Ｖとほぼ
等しく設定するものであり、ここでは５０　Ｖとする。

補助電圧源１４より、周波数５５Ｈｚ　、　’４圧５０
　Ｖ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（４）、
向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ＯＶ
、周波数５Ｈｚで緩に増減を繰返すものとなる。また、
同図（イ）、（５）からも明らかなように、′直路２Ａ
−犬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（４）、（５）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一対地インピーダンス１２−大地
一電流検出器７−電流制限器６−補助電圧源１４−中性
点乙の経路及び電路２Ｂ一対地インピーダンス１３−大
地−電流検出器７−硫流制限器６−補助電圧源１４−中
性点乙の経路で電流ｉが流れる。この電流ｉは電路２、
．４　、２　Ｂ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１２．１５の低
下（＝伴なっ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）二伴なって増加し、また
、Ｆｌ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の低下に伴って増加し、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ろうまた、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、Ｙ報器１１と動作させるものであり、従って
、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１２．１
３が低下し、増幅器９の出カフａ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′將報が発せ
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、２Ｅの絶縁監視を自動的に交互に行な
っていることになる。

ところで、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（２ｙｒｒＡ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、インピーダンスて′電流を制限する′電流
制限器６を中性点６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′
べ流が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口■能となる。

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。

即ち、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７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。

実効値、平均値的に上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、従っ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の中間タップを中
性点としたが、第３図（イ）〜ｑに示すように、インダ
クタンス１５、コンデンｆ１６α、１６ｂ、低抗１７α
、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６線。

６相４線の場合も、補助電圧源の電圧を線間電圧の１７
６とすることにより、本発明を適用することができる。

発明の詳細な説明したよう（＝、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−線ど大地との間の電圧が
最大となった時、他線と大地との間の゛電圧は最小とな
るものである。従って、′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１５る。また、
監視する′電路の切替えを、従来例のように機械的、゛
電気的なスイッチを用いて行なうものではなく、−線と
大地間の電圧が最大となった時、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、従って、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６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（＝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ック線図、第２図（４
）、（ロ）は電路と大地との間の電圧波形を示す波形図
、第３図（４）〜（ｑはそれぞれ異なる本発明の他の実
施例の要部ブロック線図である。１は絶縁変圧器、２Ａ、　２Ｂは電路、６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、１２．１５は接地インピーダン
ス、１４は補助′電圧源、１５はインダクタンス、１６
α、１６ｂはコンデンサ、１７α、１７ｂは抵抗である
。第１図第２図

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。６、　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。