JPS62209372A - 電流中和法による活線式配電線定数測定方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば商用周波数の電圧が供給されている
低圧需要家の配線について、活線状態のままで対地絶縁
抵抗等の配線定数を測定する方法に関する。

（従来技術） たとえば、一般の低圧需要家配線の対地絶縁抵抗測定方
法としては、当該需要家の引込み開閉器を開放し、その
負荷側を一括して大地との間をメガ−（直流型絶縁抵抗
計）で測定する方法が従来より慣用されているが、該方
法では需要家側が一時停電状態となる不都合があり、特
に近年のようにコンピュータ類似機器を備えた需要家が
増加すると、これら機器に対する影響が大きい、また。

家族構成、生活形態の変化によって昼間留守となる家゛
庭が増加しているために、一定期間ごとの測定義務の遂
行に支障をきたしているのが実情である。

そのため活線状態のままで対地絶縁抵抗が測定できるよ
うに過去法のような方式が提案された。

ａ、　零相変流器法により、クランプ形の変流器を使用
して需要家配′ｉ！線一括の漏洩電流を測定するもの。

ｂ、柱上変圧器の２次側に設けられている第２種接地工
事の接地線に直列に直流電圧を加え、そのときに流れる
漏洩電流中の直流成分と加えた直流電圧との関係から絶
縁抵抗を算出するもの。

Ｃ０前項の直流電圧に代えて低い周波数の交流電圧を使
用するもの。

しかし、ａ引力式のものは単相３線式配電方式の場合は
、接地線の両側電圧が逆相であるため互いに打消し合っ
て検出できない欠陥を持ち、また単相２線式配電の場合
には非接地側電線の漏洩のみしか検出できず、接地側電
線の絶縁抵抗は類推するの他はなく、全線一括でメガ−
により測定する正規の測定とは理論的にも一致しない致
命的な欠陥を包蔵している。

また、ｂ、ｃ項方式は柱上変圧器２次側に接がる全配電
線一括の値しか求められず、絶縁不良が屋外配電線に原
因があるか、若しくは何れかの需要家屋内配線に起因す
るかの特定ができないため目的を達し得ない。

そこで第８図に示すように、対象とする低圧需要家への
配電線一括でクランプ式注入器１を用いて商用Ｉ、１波
と異る高い周波数の正弦波電圧を直列に注入し、この注
入器１の近傍で同様に配電線一括で電磁結合した検出用
クランプ式変流器２により取出した電流のうち該注入周
波成分のみを抽出する方法も発表されている。この場合
、測定しようとする対地回路として書直すと第９図に示
す等価回路となるが、電鯨側配電線一括の対地インピー
ダンスに較べて接地抵抗ＲＧが甚だ小さいため第９図回
路は更に第１０図回路に置換えることができる。

尚、第８図乃至第１０図において、　ＲｓＯ’　　Ｒｓ
ｌ”　ｓ２は他需要家の配電線を含めた電源側各線の対
地絶縁抵抗、ＣｓＯ’　　Ｃｓ□”　ｓ２は同じく電源
側各線の対地静電容量、Ｒ６は中性点の接地抵抗、　Ｒ
ＰＯ、Ｒ、Ｒは対象需要家配線の各線の対地絶縁！！！
２ 抵抗、Ｃ，Ｃ，、、Ｃは同じく対地静電容量、柁　　　
　　　　　　　　１２ Ｚ　　Ｚ　は電源側の各線間負荷インピーダンス、ｓｌ
’　　ｓ２ ２、、．２　　は対象需要家の各線間インピーダンス。

マ１．マ２は各線間商用周波電圧、マロは注入電圧。

ｅ、は検出電圧、　ｉ、、ｉ、ｉ　　は需要家配線２１
！２ の各線に流れる注入電流である。

このとき Ｃ＋Ｃ＋Ｃ雪　Ｃ（ｌｂ） ＺＩ　　　Ｆｉｌ　　　！！ｒＪ　　　　ｘ但し　Ｒ；
全線一括対地絶縁抵抗 Ｃ；全線一括対地静電容量 ！ と表わし、重畳の理により注入電流のみを分離して考え
ると、注入電圧の角速度をωで表わしてと書くことがで
きる。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに絶縁抵抗を求めるために、注入電流ｉ！のうち
注入電圧マロと同相の成分を取出すべく（２）式の値を
同期スイッチングして得られる平均値電流　■は となるが、対地静電容量Ｃ２対地絶縁抵抗Ｒは何！　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉれも対象需要
家ごとに異なる値であり、また接地抵抗ＲＧは接地ごと
にその値を異にするから、一定の比率として取扱うこと
ができず、したがって誤差を避けることができない、特
に需要家配線亘長の増大や金属管内配線の普及によって
対地静電容量Ｃが大きくなり最大０　、３１ＬＦにも達
すること！ があるので、そのｌ＃響による誤差は無視できなくなっ
ている。

そのため既に発表されたこの方式も製品化されるに至っ
ていないのが実情である。

本発明は以上の点に鑑み、活線状態にある低圧需要家ご
との配線一括対地絶縁抵抗等の配電線定数を簡易に知る
ことのできる測定方法を提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明は、測定対象の配電線にクランプ式注入器を用い
試験電圧として三角波電圧を注入して該配電線の漏洩電
流をクランプ式変流器で検出すると共に、配電線の各定
数に対応する被制御定数要素を含んだ補助線によってク
ランプ式変流器の２次側に逆方向Ｔｆ、流を流し、該ク
ランプ式変流器の検出電圧が零となるように上記被制御
定数要素を制御して、配電線のもつ定数を被制御定数要
素に移し取る電流中和法による活線式配電線定数測定方
法を特徴とする。

（実施例） 以下、本発明の方法を第１図乃至第７図を用いて説明す
る。

第１図は本発明の原理を示すブロック図であり、　ＴＳ
は柱上変圧器の２次巻線、　Ｗｔ　、Ｗ２．Ｗ３は対象
需要家配線、ＩＴは試験電圧を注入するためのクランプ
式注入器、３は該クランプ式注入器ＩＴに三角波電圧を
供給する三角波電圧発生回路、ＣＴは対地漏洩電流を検
出するためのクランプ式変流器、４はクランプ式変流器
ＣＴの２次電圧を取出す検出回路、５はクランプ式変流
器ＣＴに逆方向電流を流すための電流中和用補助線、８
は補助５５につながれた被制御定１＆要素、７はクラン
プ式変流器ＣＴの２次′心圧が零となる方向へ被制御定
数要素６を制御する回路、ＲＲＲは対地絶縁抵抗、　Ｃ
Ａ。

Ａ’　　　Ｎ’　　　Ｂ ＣＭ、ＣＢは対地静電容量、Ｒ８は接地抵抗である。

本発明の理解を容易にするため、まず第１図の概略を説
明する。

低圧配電線から需要家に接がる配電線の途中に図示のよ
うに注入器ＩＴを結合させて試験電圧を注入すると、そ
の配電線の各線に同じ値で誘起した注入電圧ｅは、各線
の持つ対地静電容量および対地絶縁抵抗を通って大地に
導かれ、柱上変圧器２次側の中性点に設けられた第２種
接地工事の接地抵抗を通って電流を還流させる。このと
き補助線にも同じ注入電圧が誘起するが、この補助線５
を電流がクランプ式変流器ＣＴを逆方向に流れて被制御
定数要素８を還流するように繋げておけば、配電線を還
流する電流の作用を打消すので、配電線の持つ定数と被
制御定数要素６の値が一致すればクランプ式変流器ＣＴ
の鎖交磁束は相殺されてゼロとなり、当然に検出電圧も
ゼロとなる。したかって、検出電圧を監視し之がゼロと
なるように制御回路７を働かせ、被制御定数を自動調整
して検出電圧のゼロ点を求めれば、被制御定数要素６は
対象需要家配線の各定数と同じ値になり、被制御定数要
素Ｂの値を知ることによって逆に需要家配線の各定数を
知ることができる。

更に詳述すると、活線式絶縁抵抗計のクランプ式注入器
を用いて測定対象需要家の低圧配線に三角波電圧ｅ（ｔ
５２図に示す）を加えたとき、その等価回路は第３図に
よって示される。ただし、ｒ　；対象需要家低圧配線の 冨 全線一括対地絶縁抵抗 Ｒ；中性点接地抵抗 Ｃ；対象需要家低圧配線の ！ 全線一括対地静電容量 ｅ；注入三角波電圧 マ　：クランプ式検出器の検出電圧 である。

このとき ｑ、ｃに蓄植される電荷 ！ ｉ　：ｒを流れる電流 と表わすと ｑ＝ｃｒｉ　　　　　　　　　　　　　　　（１）！　
　！ であるから Ｒ（ｄｇ　＋ｉ）＋ｒｉ ｄｔ　　　　　ｘ −ＣｒＲＪ工＋（ｒ　＋Ｒ）ｉ　ｗ　ｅ　　　　　　（
２）ｘｘｘｄｔ　　　ｘｘ なる電圧方程式が成立つ、そこで ｅ　＝　Ｅ（Ｆ　−１）　（２Ｔ≧ｔ≧０）　　　　　
　（３）と表わすと（２）は と書替えられるから更に と置換えて演算子式に直し ’　＝　Ｒ４−Ｆ’　　ｑ＋　ａ　（ｐＴ−１）（５）
ｘ　　Ｉ　　！ を解いて ｉ＝了■「ココ（２（ｔづ）手工 ！　！　　　　　　　α Ｘ　（２ε−ｃｘｔ−−−””　）　）　　　　　（６
ａ）ｌ　　ε 一αｔ （１−（１＋αＴ）ε　　）　　　　　　　（８ｂ）を
得る。

したがって検出器を通る電流は ｉ＋　（！Ｊ−ｉ＋　ｃ　ｒｌｉｊ ｄｔ　　　　ｘ　ｘ　ｄｔ （ｒｃ「−丁］「：「　（を−丁　＋　　Ｃｒ　　−（
ｌ＋ａＴ）Ｃｒ　　ε−（ｘｔｘ　、　　　　　　ｘｘ
　　　　　ｘｘｌ゛αｔ　　−αｔ−−−２αＴ）） ＋２ｃｔ　（２ε　　　　１　　ε −αＴ ＋ｔ−（１−αＴ）（ｒ−Ｒ）　Ｃｅ　　　）　　（７
）ｘｐ　　　　ｘ である。

この′Ｉヒ涼は検出器を還流してその１次電流１１とな
り、その２次巻線に検出電圧マを誘起する。いま検出器
について 磁路平均長　　　　　　　　交 磁路平均断面積　　　　　　Ｓ 実効透磁率　　　　　　　　色 ２次ａｌａ　　　　　　　　　Ｎ ２次実効負担抵抗　　　　　Ｒ２ ２次電流　　　　　　　　　１２ 鎖交全磁束数　　　　　　　φ と表わすことにすると φ−Ｋ（ｉ、−Ｎｉ２）　　　　　　　　　　　　　　
（８）Ｋ＝　　４エエ主　　　　　　　　　　　　　　
　（８ａ）立 であり、また マーＮ　−”　　−Ｒｉ　　　　　　　　　　　　　　
　（９）ｔ２２ であるから之等を整理して −αｔ （１＋（ＥＣ（１÷ａＴ）（ｒ　　−Ｒ）　　ε　　　
　）　　　　　　　　（１Ｇ）ｘ　　　　　　　　　　
　　！　　ｐ が求められる。そこで と置直して（ｌＯ）式を解き が得られるが ｒ　＞＞　Ｒ＃Ｒ（ｌｌａ） ！！ｐ であるから、この条件を入れて（１１）を書直すととな
る。しかるに繰返し波形においてはマｔ＝ｏ　”−マｔ
＝２７　　　　　　　　　　　　（１２ａ）でなければ
ならないから、之によって積分定数Ａを定めると とぼる。

ここで第４図に示すように、ｒ　、Ｒ、Ｃに夫々！　　
　　ｘ　　　　　！ 対応するところのｒ　、Ｒ、Ｃなる３種類の被制ＣＣ 御定数要素を設は之によって検出器に逆電流を流し、電
流中和法を適用することを考えて見よう。

逆電流を流したとき積出電圧マは −５，１゜ で与えられる。

測定を開始するとき ｒｃ＝ｌＯＯ（１５ａ） Ｒ−０（１５ｂ） Ｃ＝Ｏ（１５Ｃ） から出発する。これは（１３）式の状態である。

（１３）式の第１項について注入三角波電圧ｅの偏向時
刻で。から一定時間Ｔｃだけ経過した時刻τ。

まで積分して見ると 口“ ＝口ｌ＋ε　　）＋−ε 一２αＴ　　　２　−α　　　　　Ｃ α　　　　　　Ｏ −α丁 ・Ｔ　（１＋　ε−２”）＋　Ｌ（Ｃ０−１）　　　（
１Ｂ）Ｃα となるから之がゼロとなる条件は である。

もう一度説明すると（１３）式によっても与えられる検
出電圧マは第５図上部に示すような波形の電圧であり、
之は第５図下部に示すような１曲線で表わす絶縁抵抗ｒ
に反比例する成分と、　Ｃ曲線型　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　αで表わす減
衰定数αなる成分およびＣβ曲線で表わす減衰定数βな
る成分とから成立っているが、このうちｒに反比例する
成分は第５図の斜線部分！ で示すように曲線の立上り時刻で。から一定時間Ｔが経
過した時刻で　まで積分平均すると正負打ＣＣ 消し合ってゼロとなることが（ｌｅａ）式で判る。した
がって之を満足する一定時間Ｔだけ検出電圧マをスイッ
チングして積分電圧を求めれば、その積分電圧には絶縁
抵抗ｒに関わる成分は含まれず、！ 専ら静電容量Ｃのみに関わる積分電圧が得られる。

そこで、この積分電圧の存在を検出したとき（１５ｃ）
式の状態からＣを増加する方向に制御するに とによってＣの動作を打消す、その動作は第６！ 図に示すブロック図のような回路によって行われるが、
それを説明すると次のようになる。

スイッチング回路８に与えられた検出電圧は。

ここで前述したような時間巾Ｔのスイッチングを施され
、さらに積分回路３によって平均化されて静電容量Ｃ−
Ｃに比例した直流電圧となる。こｘ　　　　　　ｘ の電圧は比較回路１０．１１において正の検出水準電圧
または負の検出水準電圧と比較され、雨水準電圧間の範
囲から外れたときはアップダウン計数回路１２に駆動用
のクロックパルスを供給する。このとき正側へ外れたと
きはアップダウン計数回路は加算計数動作を行い、逆に
負側へ外れたときは減算動作を行う、計数回路の出力は
順次に判別記憶素子１３に与えられ、信号を与えられた
チャンネルのスイッチング機構の状態を判別した上で加
算または減算するように動作し、その状態を記憶しその
信号をスイッチング機構１４に４えて保持させる。

被制御定数要素８は２９〜２°に比例する値の静電容量
によって構成されており、スイッチング機構１４の保持
されているチャンネルの要素が選択的に外部端子Ｃ９土
間に接がれる。

これらの結果、Ｃの動作がＣの補償動作によっＣＩ て打消され、積分電圧が先述の雨水準電圧の範囲内に落
着いたところで動作が停止する。このとき当然 Ｃ’ｖ　　Ｃ，（１７） となっている。

したがって（１４）式は ・ＣＣ２ε−ｌ−−２１３Ｔ）（ｒ−六）！　　　　　
　ε と書替えられる。このとき（＋５ｂ）式によって、この
式の第３項中の第２項はゼロとなる筈であるが、逆方向
電流（中和のための補償電流）を流す回路には僅かなが
ら抵抗および誘導リアクタンスが存在し、そのため小さ
い値ではあるが同項による極めて高速で変化する成分が
波形の立上り部分に負の電圧となって表れる。そこで、
印加三角波電圧の偏向点の直前と直後の電圧を取出して
比較すれば前述の高速パルス成分の有無を知ることかで
きる。即ち、第７図に示すように三角波電圧の偏向点の
直前のサンプリング指令パルスφｌと、直後のサンプリ
ング指令φ２によって、夫々の検出電圧瞬時値をサンプ
ルホールドし、その値を比較すれば高速パルス成分を検
知できるから、先述した静・這容量の補償と全く同様の
回路と方法で接地抵抗Ｒを被制御定数要素Ｒ８によって
補償すること！ ができる。

このようにして補償が終了したとき Ｒ〜　Ｒｏ（１９） ！ となっているから、（１７）式と併せ考えると（１４）
式のＣ，Ｃに比例する成分、即ち第２項および第３！　
　　　Ｃ 項は消滅し、ｒに反比例する成分のみが残留して！ いる。

そこで今度は第７図に示すように三角波電圧の半径の終
了直前にφ３なるサンプリング指令によって別のサンプ
ルホールド回路に検出電圧の瞬時値を保持させると、そ
の値は（１４）式の第１項にｔ　−２７（２０） を入れたイｔとなるから となっている。この値を検出したら静電容量および接地
抵抗の場合と全く同様な方法で絶縁抵抗を補償でき ｒ　　　”ｔ　　ｒｏ（２１） ！ となった時点で補償動作は完了する。

これらの結果、補償動作が終了した時点で検出器の検出
電圧は殆どゼロとなり、対象需要家の対地絶縁抵抗、対
地静電容量および配電線中性点の接地抵抗は、被制御３
要素に写し取られたことになり、このうち対地絶縁抵抗
は被制御定数要素の値を別に測ることによって知ること
ができる。

（効果） 以上詳述したように本発明は、第８図方法のように配電
線に正弦波電圧を注入し、クランプ式変流器により取出
した電流のうち注入周波成分のみを抽出するものとは異
なり、三角波電圧を注入して配電線の漏洩電流をクラン
プ式変流器で取出すと共に、配′ｒｒｔ線の各定数に対
応する被制御定数要素を含んだ補助線によってクランプ
式変流器の２次側に逆電流を流し、該クランプ式変流器
の検出電圧が零となるように被制御定数要素を制御して
、配電線のもつ定数を被制御定数要素に移し取るように
したから、求めようとする配電線の定数。

たとえば絶縁抵抗を簡易に、そして正確に測定すること
ができる。

しかも、この方法は検出器を通る電流を中和してその零
点を検出する方法であるため、検出器の繰返し使用によ
る磁気回路の再現特性や磁気回路その他に付随している
非直線性の影響を全く受けないため、極微量の検出のた
めの高増巾にも精度が損なわれない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる活線式配電線定数測定方法の原
理を説明するためのブロック図、第２図は配電線に注入
する三角波電圧の波形図、第３図は三角波電圧注入時の
等価回路、第４図は第１図の等価回路、第５図はクラン
プ式変流器の検出電圧波形とその分解波形図、第６図は
被制御定数要素の制御例を説明するためのブロック図、
第７図は検出電圧波形とサンプリング指令のための信号
波形図である。 第８図は従来提案された活線対地絶縁抵抗測定法の概念
図、第９図は第８図の等価回路、第１０図は第９図を更
に簡略化した等価回路である。 ＩＴ・・・クランプ式注入器 ＣＴ・・・クランプ式変流器 「　Ｃ・・・配電線定数 ｘ、ｘ ｒ、Ｃ・・・被制御定数要素 ＣＣ ５・・・補助線 特許出願人　　　関西電力株式会社 東光精機株式会社 代　理　人　　　弁理士　鈴江　孝− 第１図 柱Ｉ変圧外 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象の配電線にクランプ式注入器を用い試験
   電圧として三角波電圧を注入して該配電線の漏洩電流を
   クランプ式変流器で検出すると共に、配電線の各定数に
   対応する被制御定数要素を含んだ補助線によってクラン
   プ式変流器の２次側に逆方向電流を流し、該クランプ式
   変流器の検出電圧が零となるように上記被制御定数要素
   を制御して、配電線のもつ定数を被制御定数要素に移し
   取る電流中和法による活線式配電線定数測定方法。