JP3109633B2 - 絶縁劣化検出装置 - Google Patents
絶縁劣化検出装置Info
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
- H02H3/385—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current using at least one homopolar quantity
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- 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
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
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- G—PHYSICS
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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- Testing Relating To Insulation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源に接続された母線
に、それぞれ負荷電気機器を有する複数の配電線を接続
した系統の絶縁劣化を劣化初期の段階で検出する絶縁劣
化検出装置に関する。
に、それぞれ負荷電気機器を有する複数の配電線を接続
した系統の絶縁劣化を劣化初期の段階で検出する絶縁劣
化検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、図１に示すように電源変圧器１
に接続された母線３に複数の配電線を接続して成る系統
においては、母線３に接地形計器用変圧器ＧＰＴを接続
し、この接地形計器用変圧器ＧＰＴの三次の零相電圧Ｅ
0と、各配電線に設けた零相変流器ＺＣＴの二次の零相
電流Ｉ0との位相を比較することによって地絡回線と健
全回路とを判別して地絡事故を検出していた。また特開
平４−４２７２６号公報に記載のように、線間電圧と、
各配電線に設けた零相変流器ＺＣＴの二次の零相電流と
の位相を比較することによって、同一配電線の中での地
絡相とその地絡点とを特定するようにしたものが知られ
ている。
に接続された母線３に複数の配電線を接続して成る系統
においては、母線３に接地形計器用変圧器ＧＰＴを接続
し、この接地形計器用変圧器ＧＰＴの三次の零相電圧Ｅ
0と、各配電線に設けた零相変流器ＺＣＴの二次の零相
電流Ｉ0との位相を比較することによって地絡回線と健
全回路とを判別して地絡事故を検出していた。また特開
平４−４２７２６号公報に記載のように、線間電圧と、
各配電線に設けた零相変流器ＺＣＴの二次の零相電流と
の位相を比較することによって、同一配電線の中での地
絡相とその地絡点とを特定するようにしたものが知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の地絡検出装置は、例えば、絶縁物の劣化が進展し
て地絡事故に至った場合を検出するものであり、負荷電
気機器における絶縁物の劣化の初期状態を検出するには
更に高感度の検出装置が必要である。すなわち、このよ
うな高感度の検出をするためには、接地形計器用変圧器
ＧＰＴの三次で常時発生している零相電圧Ｅ0の残留値
以下の微小レベル領域の電圧を検出して、位相比較する
必要があるため、接地形計器用変圧器ＧＰＴの三次の零
相電圧Ｅ0を用いることができない。また図１に示すよ
うに、複数の配電線を有する電源系統で、一線地絡が発
生した場合、負荷電気機器であるケーブル８および電動
機９等の対地静電容量が大きな健全回線では、この対地
静電容量の不平衡分によって零相電流が流れてしまい、
特開平４−４２７２６号公報に記載のように、線間電圧
と、零相変流器ＺＣＴの二次の零相電流との位相を比較
すると、この健全回線も地絡事故のようになってしま
い、事故回線を特定化することができない。
従来の地絡検出装置は、例えば、絶縁物の劣化が進展し
て地絡事故に至った場合を検出するものであり、負荷電
気機器における絶縁物の劣化の初期状態を検出するには
更に高感度の検出装置が必要である。すなわち、このよ
うな高感度の検出をするためには、接地形計器用変圧器
ＧＰＴの三次で常時発生している零相電圧Ｅ0の残留値
以下の微小レベル領域の電圧を検出して、位相比較する
必要があるため、接地形計器用変圧器ＧＰＴの三次の零
相電圧Ｅ0を用いることができない。また図１に示すよ
うに、複数の配電線を有する電源系統で、一線地絡が発
生した場合、負荷電気機器であるケーブル８および電動
機９等の対地静電容量が大きな健全回線では、この対地
静電容量の不平衡分によって零相電流が流れてしまい、
特開平４−４２７２６号公報に記載のように、線間電圧
と、零相変流器ＺＣＴの二次の零相電流との位相を比較
すると、この健全回線も地絡事故のようになってしま
い、事故回線を特定化することができない。
【０００４】本発明の目的は、母線側における絶縁劣化
の初期段階を正確に検出することができる絶縁劣化検出
装置を提供するにある。
の初期段階を正確に検出することができる絶縁劣化検出
装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の１つは、電源に接続された母線に、それ
ぞれ負荷電気機器を有する複数の配電線を接続し、各配
電線にそれぞれ零相変流器を設けて成る絶縁劣化検出装
置において、上記母線の線間電圧から基準相電圧を作る
相電圧変換回路と、各相毎に、この基準相電圧と上記零
相変流器の二次の零相電流との位相差が所定の範囲に入
ると共に、上記零相変流器の二次の零相電流が所定の設
定値を越えたことを検出する第１の検出手段と、各配電
線の各相毎の上記第１の検出手段のうち少なくとも２つ
の配電線の同一相の第１の検出手段から検出信号が同時
に得られたことを検出する第２の検出手段と、この第２
の検出手段から検出信号が得られたときに上記母線側の
絶縁破壊と判定する判定手段とを設けたことを特徴とす
る。
めに、本発明の１つは、電源に接続された母線に、それ
ぞれ負荷電気機器を有する複数の配電線を接続し、各配
電線にそれぞれ零相変流器を設けて成る絶縁劣化検出装
置において、上記母線の線間電圧から基準相電圧を作る
相電圧変換回路と、各相毎に、この基準相電圧と上記零
相変流器の二次の零相電流との位相差が所定の範囲に入
ると共に、上記零相変流器の二次の零相電流が所定の設
定値を越えたことを検出する第１の検出手段と、各配電
線の各相毎の上記第１の検出手段のうち少なくとも２つ
の配電線の同一相の第１の検出手段から検出信号が同時
に得られたことを検出する第２の検出手段と、この第２
の検出手段から検出信号が得られたときに上記母線側の
絶縁破壊と判定する判定手段とを設けたことを特徴とす
る。
【０００６】
【作用】本発明による絶縁劣化検出装置は、接地形計器
用変圧器の中性点電位が変化した場合、これに伴って接
地形計器用変圧器の二次の相電圧も変動してしまうこと
に注目し、上述のように母線の変動しない線間電圧を用
いて絶対値で１／√３、位相で３０度遅れの基準相電圧
Ｅ1を作り、更に基準相電圧Ｅ1に対して１２０度位相差
の各基準相電圧Ｅ2，Ｅ3を作り、一方、負荷電気機器の
絶縁物を流れる対地漏洩電流は、絶縁耐力が正常な場
合、表面漏洩電流は小さくて殆んどが対地充電電流であ
り、従って、零相変流器の二次の零相電流は各基準相電
圧より９０度に近い進み位相となるが、絶縁耐力が低下
すると表面漏洩電流が増大した対地漏洩電流となり、零
相変流器の二次の零相電流は各基準相電圧と同位相に近
づいてくることに着目して、この位相差が所定の範囲に
入り、かつ零相変流器の二次の零相電流が所定の設定値
を越えたことを第１の検出手段によって検出するように
したため、負荷電気機器や母線側電気機器の絶縁物の劣
化が進展したことを絶縁劣化の初期段階で正確に検出す
ることができ、さらに、母線側で地絡事故が発生した場
合、各配電線に流れる対地漏洩電流の位相が全て同相と
なることに着目して、少なくとも２つの配電線の同一相
の第１の検出手段から検出信号が同時に得られたことを
第２の検出手段で検出するようにしたため、上記絶縁物
の劣化の進展が母線側で発生したと判定することができ
る。
用変圧器の中性点電位が変化した場合、これに伴って接
地形計器用変圧器の二次の相電圧も変動してしまうこと
に注目し、上述のように母線の変動しない線間電圧を用
いて絶対値で１／√３、位相で３０度遅れの基準相電圧
Ｅ1を作り、更に基準相電圧Ｅ1に対して１２０度位相差
の各基準相電圧Ｅ2，Ｅ3を作り、一方、負荷電気機器の
絶縁物を流れる対地漏洩電流は、絶縁耐力が正常な場
合、表面漏洩電流は小さくて殆んどが対地充電電流であ
り、従って、零相変流器の二次の零相電流は各基準相電
圧より９０度に近い進み位相となるが、絶縁耐力が低下
すると表面漏洩電流が増大した対地漏洩電流となり、零
相変流器の二次の零相電流は各基準相電圧と同位相に近
づいてくることに着目して、この位相差が所定の範囲に
入り、かつ零相変流器の二次の零相電流が所定の設定値
を越えたことを第１の検出手段によって検出するように
したため、負荷電気機器や母線側電気機器の絶縁物の劣
化が進展したことを絶縁劣化の初期段階で正確に検出す
ることができ、さらに、母線側で地絡事故が発生した場
合、各配電線に流れる対地漏洩電流の位相が全て同相と
なることに着目して、少なくとも２つの配電線の同一相
の第１の検出手段から検出信号が同時に得られたことを
第２の検出手段で検出するようにしたため、上記絶縁物
の劣化の進展が母線側で発生したと判定することができ
る。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を図面によって説明す
る。
る。
【０００８】図１は本発明の一実施例による絶縁劣化検
出装置を採用した系統の回路図である。
出装置を採用した系統の回路図である。
【０００９】電源である電源変圧器１には受電遮断器２
を介して母線３が接続され、この母線３に、それぞれ配
電用遮断器５を介して接続した複数の配電線が設けられ
ている。各配電線は、配電用遮断器５、変流器ＣＴ、零
相変流器ＺＣＴを有し、またケーブル８を介して接続し
た電動機９等で成る負荷電気機器を有して構成されてい
る。母線３には電圧測定用の接地形計器用変圧器ＧＰＴ
が接続されており、この接地形計器用変圧器ＧＰＴの線
間電圧Ｅ12を絶縁劣化検出装置６に取り込んでいる。
を介して母線３が接続され、この母線３に、それぞれ配
電用遮断器５を介して接続した複数の配電線が設けられ
ている。各配電線は、配電用遮断器５、変流器ＣＴ、零
相変流器ＺＣＴを有し、またケーブル８を介して接続し
た電動機９等で成る負荷電気機器を有して構成されてい
る。母線３には電圧測定用の接地形計器用変圧器ＧＰＴ
が接続されており、この接地形計器用変圧器ＧＰＴの線
間電圧Ｅ12を絶縁劣化検出装置６に取り込んでいる。
【００１０】この絶縁劣化検出装置６は、相電圧変換回
路１１によって線間電圧Ｅ12から各基準相電圧Ｅ1，
Ｅ2，Ｅ3から成る基準相電圧Ｅを作り、位相比較回路１
３に入力している。また各配電線の零相変流器ＺＣＴの
二次の零相電流Ｉ0を取り込んで商用周波数帯域フィル
タ１２を通した商用周波零相電流を、位相比較回路１３
と実効値演算回路１４に入力し、位相比較回路１３で各
相毎に基準相電圧Ｅと商用周波零相電流の位相を比較す
ると共に、実効値演算回路１４で商用周波零相電流の実
効値とその値が所定の設定値Ｉorを越えたかどうかを演
算している。そして各相において、その位相差が所定の
範囲θ内に入ると、それを示す信号が各相毎に劣化判定
回路１５に入力される。一方、商用周波零相電流の実効
値が設定値Ｉorを越えると、その値が劣化判定回路１５
と最大値比較回路１６に入力される。劣化判定回路１５
では、位相比較回路１３および実効値演算回路１４から
それぞれ入力があると、すなわち、各相のうちのいずれ
か１つの相において、基準相電圧Ｅと商用周波零相電流
の位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ商用周波零相電
流の実効値が設定値Ｉorを越えると、その回線を劣化回
線と判定し、その判定信号を最大値比較回路１６へ送
る。最大値比較回路１６では、各回線毎に内蔵するスイ
ッチを上記判定信号によりオンして商用周波零相電流の
実効値を取り込み、劣化回線と判定された各回線の実効
値のうち最大値を示す回線を最終的に劣化回線として表
示器１９に表示する。
路１１によって線間電圧Ｅ12から各基準相電圧Ｅ1，
Ｅ2，Ｅ3から成る基準相電圧Ｅを作り、位相比較回路１
３に入力している。また各配電線の零相変流器ＺＣＴの
二次の零相電流Ｉ0を取り込んで商用周波数帯域フィル
タ１２を通した商用周波零相電流を、位相比較回路１３
と実効値演算回路１４に入力し、位相比較回路１３で各
相毎に基準相電圧Ｅと商用周波零相電流の位相を比較す
ると共に、実効値演算回路１４で商用周波零相電流の実
効値とその値が所定の設定値Ｉorを越えたかどうかを演
算している。そして各相において、その位相差が所定の
範囲θ内に入ると、それを示す信号が各相毎に劣化判定
回路１５に入力される。一方、商用周波零相電流の実効
値が設定値Ｉorを越えると、その値が劣化判定回路１５
と最大値比較回路１６に入力される。劣化判定回路１５
では、位相比較回路１３および実効値演算回路１４から
それぞれ入力があると、すなわち、各相のうちのいずれ
か１つの相において、基準相電圧Ｅと商用周波零相電流
の位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ商用周波零相電
流の実効値が設定値Ｉorを越えると、その回線を劣化回
線と判定し、その判定信号を最大値比較回路１６へ送
る。最大値比較回路１６では、各回線毎に内蔵するスイ
ッチを上記判定信号によりオンして商用周波零相電流の
実効値を取り込み、劣化回線と判定された各回線の実効
値のうち最大値を示す回線を最終的に劣化回線として表
示器１９に表示する。
【００１１】さらに、劣化判定回路１５では、回線の各
相毎に、上記位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ上記
実効値が設定値Ｉorを越えたかどうかを見て、各相毎に
その劣化を判定している。したがって、この各相毎の判
定信号と、最大値比較回路１６で劣化回線と判定された
回線を示す信号を全回線劣化相共通出力回路１７にそれ
ぞれ入力することにより、劣化回線のうちどの相が劣化
しているかを判定することができ、これを表示器１９に
表示する。
相毎に、上記位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ上記
実効値が設定値Ｉorを越えたかどうかを見て、各相毎に
その劣化を判定している。したがって、この各相毎の判
定信号と、最大値比較回路１６で劣化回線と判定された
回線を示す信号を全回線劣化相共通出力回路１７にそれ
ぞれ入力することにより、劣化回線のうちどの相が劣化
しているかを判定することができ、これを表示器１９に
表示する。
【００１２】このような絶縁劣化検出装置６の詳細ブロ
ック図を図２に示している。
ック図を図２に示している。
【００１３】相電圧変換回路１１は、接地形計器用変圧
器ＧＰＴを用いて取り出された母線３の線間電圧Ｅ12を
取り込み、この線間電圧Ｅ12を用いて絶対値で１／√
３、位相で３０度遅れの基準相電圧Ｅ1と、これに対し
てそれぞれ１２０度位相差の基準相電圧Ｅ2，Ｅ3とから
成る基準相電圧Ｅを作り、各相毎に位相比較回路１３に
入力している。また各配電線の零相変流器ＺＣＴの二次
の零相電流Ｉ0を取り込んで商用周波数帯域フィルタ１
２を通した商用周波零相電流を、各相の位相比較回路１
３に入力し、基準相電圧Ｅと商用周波零相電流の位相を
比較している。この比較回路１３は、その詳細を後述す
るように位相差が所定の範囲θ内に入った場合、それを
示す信号を劣化判定回路１５の各相のアンド回路１５ａ
の一方の入力端にそれぞれ入力している。実効値演算回
路１４は、帯域フィルタ１２を通した商用周波零相電流
を入力してその実効値を演算し、その値が所定の設定値
Ｉorを越えたとき、その実効値を各相のアンド回路１５
ａの他方の入力端にそれぞれ入力している。したがっ
て、各相のいずれかにおいて、上記位相差が所定の範囲
θ内に入り、かつ上記実効値が設定値Ｉorを越えた場
合、その相のアンド回路１５ａからそれを示す信号が出
力され、オア回路１５ｂを介して最大値比較回路１６に
入力する。最大値比較回路１６は、各回線から上記実効
値とオア回路１５ｂの出力を入力し、各回線毎に内蔵す
るスイッチをオア回路１５ｂの出力でオンして上記実効
値を取り込み、これらを互に比較して各回線の実効値の
うち最大値を示す回線を選択し、最終的にこれを劣化回
線として表示器１９に表示する。
器ＧＰＴを用いて取り出された母線３の線間電圧Ｅ12を
取り込み、この線間電圧Ｅ12を用いて絶対値で１／√
３、位相で３０度遅れの基準相電圧Ｅ1と、これに対し
てそれぞれ１２０度位相差の基準相電圧Ｅ2，Ｅ3とから
成る基準相電圧Ｅを作り、各相毎に位相比較回路１３に
入力している。また各配電線の零相変流器ＺＣＴの二次
の零相電流Ｉ0を取り込んで商用周波数帯域フィルタ１
２を通した商用周波零相電流を、各相の位相比較回路１
３に入力し、基準相電圧Ｅと商用周波零相電流の位相を
比較している。この比較回路１３は、その詳細を後述す
るように位相差が所定の範囲θ内に入った場合、それを
示す信号を劣化判定回路１５の各相のアンド回路１５ａ
の一方の入力端にそれぞれ入力している。実効値演算回
路１４は、帯域フィルタ１２を通した商用周波零相電流
を入力してその実効値を演算し、その値が所定の設定値
Ｉorを越えたとき、その実効値を各相のアンド回路１５
ａの他方の入力端にそれぞれ入力している。したがっ
て、各相のいずれかにおいて、上記位相差が所定の範囲
θ内に入り、かつ上記実効値が設定値Ｉorを越えた場
合、その相のアンド回路１５ａからそれを示す信号が出
力され、オア回路１５ｂを介して最大値比較回路１６に
入力する。最大値比較回路１６は、各回線から上記実効
値とオア回路１５ｂの出力を入力し、各回線毎に内蔵す
るスイッチをオア回路１５ｂの出力でオンして上記実効
値を取り込み、これらを互に比較して各回線の実効値の
うち最大値を示す回線を選択し、最終的にこれを劣化回
線として表示器１９に表示する。
【００１４】また、各相のアンド回路１５ａの出力はオ
ア回路１５ｂを介さずに直接、全回線劣化相共通出力回
路１７のアンド回路１７ａの一方の入力端に入力し、他
方の入力端には最大値比較回路１６の出力が入力してい
る。したがって、最大値比較回路１６で選択された劣化
回線において、上記位相差が所定の範囲θ内に入り、か
つ上記実効値が設定値Ｉorを超えた相のアンド回路１７
ａから劣化相を示す信号がオア回路１７ｂを介して表示
器１９に入力し、その劣化相を表示する。オア回路１７
ｂには各回線からの劣化相を示す信号が入力しているの
で、各回線の劣化相を表示器１９に共通に表示すること
ができる。
ア回路１５ｂを介さずに直接、全回線劣化相共通出力回
路１７のアンド回路１７ａの一方の入力端に入力し、他
方の入力端には最大値比較回路１６の出力が入力してい
る。したがって、最大値比較回路１６で選択された劣化
回線において、上記位相差が所定の範囲θ内に入り、か
つ上記実効値が設定値Ｉorを超えた相のアンド回路１７
ａから劣化相を示す信号がオア回路１７ｂを介して表示
器１９に入力し、その劣化相を表示する。オア回路１７
ｂには各回線からの劣化相を示す信号が入力しているの
で、各回線の劣化相を表示器１９に共通に表示すること
ができる。
【００１５】なお、最大値比較回路１６とアンド回路１
７ａを省略し、劣化判定回路１５のオア回路１５ｂの出
力のみ、すなわち当該回線のいずれかの相において、上
記位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ上記実効値が設
定値Ｉorを超えた条件のみで、劣化回線と判定したり、
各相のアンド回路１５ａの劣化相を示す信号をアンド回
路１７ａを介さずに直接、オア回路１７ｂに入力したり
することもできるが、場合によっては複数の回線から同
時に劣化回線を示す信号や劣化相を示す信号が出力され
る虞れがあるので、最大値比較回路１６とアンド回路１
７ａを設けて、判定の信頼性を高めている。
７ａを省略し、劣化判定回路１５のオア回路１５ｂの出
力のみ、すなわち当該回線のいずれかの相において、上
記位相差が所定の範囲θ内に入り、かつ上記実効値が設
定値Ｉorを超えた条件のみで、劣化回線と判定したり、
各相のアンド回路１５ａの劣化相を示す信号をアンド回
路１７ａを介さずに直接、オア回路１７ｂに入力したり
することもできるが、場合によっては複数の回線から同
時に劣化回線を示す信号や劣化相を示す信号が出力され
る虞れがあるので、最大値比較回路１６とアンド回路１
７ａを設けて、判定の信頼性を高めている。
【００１６】次に、絶縁劣化検出装置６の機能を理解す
るために、図３に示す負荷電気機器の構成を説明する。
るために、図３に示す負荷電気機器の構成を説明する。
【００１７】電源変圧器１から配電用遮断器５および零
相変流器ＺＣＴを介してケーブル８および電動機９等か
ら成る負荷電気機器へ電力が供給されている。負荷電気
機器であるケーブル８は、中心導体７と外被接地層との
間の絶縁物に対地静電容量Ｃcを有しており、また負荷
電気機器である電動機９は、各相固定子巻線１０と接地
層との間の絶縁物に対地静電容量Ｃmを有している。
相変流器ＺＣＴを介してケーブル８および電動機９等か
ら成る負荷電気機器へ電力が供給されている。負荷電気
機器であるケーブル８は、中心導体７と外被接地層との
間の絶縁物に対地静電容量Ｃcを有しており、また負荷
電気機器である電動機９は、各相固定子巻線１０と接地
層との間の絶縁物に対地静電容量Ｃmを有している。
【００１８】上述した負荷電気機器の対地静電容量Ｃc
と、対地静電容量Ｃmとによって対地漏洩電流Ｉ0fが図
４に示すように流れる。つまり、零相変流器ＺＣＴを流
れる対地漏洩電流Ｉ0fはケーブル８と電動機９へ供給さ
れ、ケーブル８における対地漏洩電流Ｉocは、対地充電
電流Ｉccと、表面漏洩電流Ｉscとの合成電流となり、一
方、電動機９の対地漏洩電流Ｉomは、固定子巻線の対地
充電電流Ｉcmと、表面漏洩電流Ｉsmとの合成電流とな
り、この配電線に流れる対地漏洩電流Ｉ0fはケーブル８
の対地漏洩電流Ｉocと電動機９の対地漏洩電流Ｉomの合
成電流となり、零相変流器ＺＣＴで検出される商用周波
零相電流に対応する。なお、以下の説明においては対地
漏洩電流Ｉ0fと商用周波零相電流が等しいものとする。
と、対地静電容量Ｃmとによって対地漏洩電流Ｉ0fが図
４に示すように流れる。つまり、零相変流器ＺＣＴを流
れる対地漏洩電流Ｉ0fはケーブル８と電動機９へ供給さ
れ、ケーブル８における対地漏洩電流Ｉocは、対地充電
電流Ｉccと、表面漏洩電流Ｉscとの合成電流となり、一
方、電動機９の対地漏洩電流Ｉomは、固定子巻線の対地
充電電流Ｉcmと、表面漏洩電流Ｉsmとの合成電流とな
り、この配電線に流れる対地漏洩電流Ｉ0fはケーブル８
の対地漏洩電流Ｉocと電動機９の対地漏洩電流Ｉomの合
成電流となり、零相変流器ＺＣＴで検出される商用周波
零相電流に対応する。なお、以下の説明においては対地
漏洩電流Ｉ0fと商用周波零相電流が等しいものとする。
【００１９】図５（ａ），（ｂ）は絶縁物の正常時にお
ける対地漏洩電流の電流ベクトルおよび各相の位相関係
を示している。
ける対地漏洩電流の電流ベクトルおよび各相の位相関係
を示している。
【００２０】絶縁物の対地静電容量による対地充電電流
Ｉcc（Ｉcm）は基準相電圧Ｅに対し９０度進み位相であ
り、絶縁体の表面漏洩電流Ｉsc（Ｉsm）は基準相電圧と
同位相である。しかし、それらの大きさは正常時の表面
漏洩電流Ｉsc（Ｉsm）がほぼ零であり、従って、各配電
線の対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3は各相基準電圧
Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3に対してそれぞれ９０度に近い進み位相
となり、しかも、常時はその電流ベクトルの三相和は零
となる。これに対して負荷電気機器であるケーブル８や
電動機９の絶縁物が劣化すると、表面漏洩電流Ｉsc（Ｉ
sm）が増大し、対地充電電流Ｉcc（Ｉcm）との合成電流
である対地漏洩電流Ｉoc（Ｉom）は、図６（ａ）に示す
ように基準相電圧Ｅの位相に近づく。従って配電線の対
地漏洩電流Ｉ0fは、図６（ｂ）に示すように当該劣化相
の対地漏洩電流Ｉ0f1と、他の健全相の対地漏洩電流Ｉ
0f2，Ｉ0f3の合成電流となり、劣化に伴う表面漏洩電流
は増加分αだけ増加する。
Ｉcc（Ｉcm）は基準相電圧Ｅに対し９０度進み位相であ
り、絶縁体の表面漏洩電流Ｉsc（Ｉsm）は基準相電圧と
同位相である。しかし、それらの大きさは正常時の表面
漏洩電流Ｉsc（Ｉsm）がほぼ零であり、従って、各配電
線の対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3は各相基準電圧
Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3に対してそれぞれ９０度に近い進み位相
となり、しかも、常時はその電流ベクトルの三相和は零
となる。これに対して負荷電気機器であるケーブル８や
電動機９の絶縁物が劣化すると、表面漏洩電流Ｉsc（Ｉ
sm）が増大し、対地充電電流Ｉcc（Ｉcm）との合成電流
である対地漏洩電流Ｉoc（Ｉom）は、図６（ａ）に示す
ように基準相電圧Ｅの位相に近づく。従って配電線の対
地漏洩電流Ｉ0fは、図６（ｂ）に示すように当該劣化相
の対地漏洩電流Ｉ0f1と、他の健全相の対地漏洩電流Ｉ
0f2，Ｉ0f3の合成電流となり、劣化に伴う表面漏洩電流
は増加分αだけ増加する。
【００２１】図７（ａ）〜（ｃ）は、各配電線の零相変
流器ＺＣＴの一次に流れる対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，
Ｉ0f3と基準相電圧Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3との位相関係を示して
いる。図７（ａ）は当該劣化回線であり、図７（ｂ）お
よび（ｃ）は健全回線を示している。
流器ＺＣＴの一次に流れる対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，
Ｉ0f3と基準相電圧Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3との位相関係を示して
いる。図７（ａ）は当該劣化回線であり、図７（ｂ）お
よび（ｃ）は健全回線を示している。
【００２２】同図から分かるように、当該劣化回線の第
一相に接続されている絶縁物の劣化による対地漏洩電流
Ｉ0f1は、健全回線に影響を与えて、その第二相の近傍
の位相の対地漏洩電流Ｉ0f2，Ｉ0f3として現れる。しか
し、その対地漏洩電流Ｉ0f2，Ｉ0f3の電流値自体は小さ
い。
一相に接続されている絶縁物の劣化による対地漏洩電流
Ｉ0f1は、健全回線に影響を与えて、その第二相の近傍
の位相の対地漏洩電流Ｉ0f2，Ｉ0f3として現れる。しか
し、その対地漏洩電流Ｉ0f2，Ｉ0f3の電流値自体は小さ
い。
【００２３】上述した解析結果を基に絶縁劣化検出装置
６を説明すると、母線３の線間電圧Ｅ12から基準相電圧
Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3を求めているため、接地形計器用変圧器
ＧＰＴの中性点電位が変化し場合、従来のようにこれに
伴って接地形計器用変圧器ＧＰＴの二次の相電圧が変動
することがなく、検出の精度と信頼性を向上させること
ができる。しかも従来のように接地形計器用変圧器ＧＰ
Ｔの三次の零相電圧Ｅ0を用いていないため、零相電圧
Ｅ0による誤動作を防止してその残留値以下の高感度で
検出を行うことができる。図１に示す位相比較回路１３
は、図８に示すように当該劣化回線の対地漏洩電流Ｉ
0f1と、当該劣化回線の基準相電圧Ｅ1との位相差が、予
め設定した範囲θ内にあるのを検出すると、最大値比較
回路１５に入力される。また図８に示すように、対地漏
洩電流Ｉof1が設定値Ｉor以上となると、その値が実効
値演算回路１４から劣化判定回路１５と最大値比較回路
１６に入力される。その他の回線の対地漏洩Ｉof2，Ｉ
of3は第二相の近傍側に発生するが、設定値Ｉor以下で
あるので、実効値演算回路１４からその実効値は出力さ
れない。したがって、第一相が劣化相であり、この劣化
相を含む回線が劣化回線であることが判別される。な
お、対地漏洩電流Ｉ0f1と基準相電圧Ｅ1との位相差の設
定値となる範囲θは、少なくとも進み側に設定すれば良
いが、ここでは回路構成の簡便さから進み側と遅れ側に
それぞれ設定した範囲θを定めている。
６を説明すると、母線３の線間電圧Ｅ12から基準相電圧
Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3を求めているため、接地形計器用変圧器
ＧＰＴの中性点電位が変化し場合、従来のようにこれに
伴って接地形計器用変圧器ＧＰＴの二次の相電圧が変動
することがなく、検出の精度と信頼性を向上させること
ができる。しかも従来のように接地形計器用変圧器ＧＰ
Ｔの三次の零相電圧Ｅ0を用いていないため、零相電圧
Ｅ0による誤動作を防止してその残留値以下の高感度で
検出を行うことができる。図１に示す位相比較回路１３
は、図８に示すように当該劣化回線の対地漏洩電流Ｉ
0f1と、当該劣化回線の基準相電圧Ｅ1との位相差が、予
め設定した範囲θ内にあるのを検出すると、最大値比較
回路１５に入力される。また図８に示すように、対地漏
洩電流Ｉof1が設定値Ｉor以上となると、その値が実効
値演算回路１４から劣化判定回路１５と最大値比較回路
１６に入力される。その他の回線の対地漏洩Ｉof2，Ｉ
of3は第二相の近傍側に発生するが、設定値Ｉor以下で
あるので、実効値演算回路１４からその実効値は出力さ
れない。したがって、第一相が劣化相であり、この劣化
相を含む回線が劣化回線であることが判別される。な
お、対地漏洩電流Ｉ0f1と基準相電圧Ｅ1との位相差の設
定値となる範囲θは、少なくとも進み側に設定すれば良
いが、ここでは回路構成の簡便さから進み側と遅れ側に
それぞれ設定した範囲θを定めている。
【００２４】次に、母線３側で発生した地絡事故の検出
について説明する。
について説明する。
【００２５】母線３側で地絡事故が発生した場合、絶縁
物の静電容量に基く対地充電電流が相電圧の変化により
三相の不平衡分としての差分が零相変流器ＺＣＴの一次
側に流れ込み、それぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に示す位相
関係で各配電線の対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3が
検出される。この対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3の
電流値は、図１０に示すように地絡事故の程度により相
電圧値および位相共大きく変化し、配電線の対地充電電
流の不平衡分に基く対地漏洩電流が重地絡となる程、全
て検出レベルＩor以上となり、かつ地絡相と異なる相電
圧との位相差が設定された範囲θ内に入る。しかしなが
ら、この場合には、図１０に示すように各回線の対地漏
洩電流Ｉof1，Ｉof2，Ｉof3の位相が全て同相となるの
で、図１の複数回線位相同時比較回路１８でこれを検出
することにより、母線側の事故と判定し、これを表示器
１９に表示する。なお、複数回線位相同時比較回路１８
は、図２にその詳細を示すように、各回線における各相
毎にアンド回路１５ａからの劣化判定信号を入力する２
回線以上演算回路１８ａとオア回路１８ｂから構成さ
れ、２回線以上演算回路１８ａで各回線のうち少なくと
も２つの回線の同一相から劣化判定信号が同時に入力さ
れたことを検出し、その検出信号をオア回路１８ｂを介
して、すなわち各相共通にして表示器１９に出力し、母
線地絡を表示する。
物の静電容量に基く対地充電電流が相電圧の変化により
三相の不平衡分としての差分が零相変流器ＺＣＴの一次
側に流れ込み、それぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に示す位相
関係で各配電線の対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3が
検出される。この対地漏洩電流Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3の
電流値は、図１０に示すように地絡事故の程度により相
電圧値および位相共大きく変化し、配電線の対地充電電
流の不平衡分に基く対地漏洩電流が重地絡となる程、全
て検出レベルＩor以上となり、かつ地絡相と異なる相電
圧との位相差が設定された範囲θ内に入る。しかしなが
ら、この場合には、図１０に示すように各回線の対地漏
洩電流Ｉof1，Ｉof2，Ｉof3の位相が全て同相となるの
で、図１の複数回線位相同時比較回路１８でこれを検出
することにより、母線側の事故と判定し、これを表示器
１９に表示する。なお、複数回線位相同時比較回路１８
は、図２にその詳細を示すように、各回線における各相
毎にアンド回路１５ａからの劣化判定信号を入力する２
回線以上演算回路１８ａとオア回路１８ｂから構成さ
れ、２回線以上演算回路１８ａで各回線のうち少なくと
も２つの回線の同一相から劣化判定信号が同時に入力さ
れたことを検出し、その検出信号をオア回路１８ｂを介
して、すなわち各相共通にして表示器１９に出力し、母
線地絡を表示する。
【００２６】なお、上述の実施例においては、母線３に
設けた接地形計器用変圧器ＧＰＴから母線３の線間電圧
を得たが、他の方法、例えば母線３に計器用変圧器を接
続し、この計器用変圧器から母線３の線間電圧を得ても
良い。
設けた接地形計器用変圧器ＧＰＴから母線３の線間電圧
を得たが、他の方法、例えば母線３に計器用変圧器を接
続し、この計器用変圧器から母線３の線間電圧を得ても
良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の絶縁劣化検
出装置によれば、配電線の零相変流器の二次の零相電流
と、母線の線間電圧から変換した基準相電圧とを第１の
検出手段で位相比較するようにしたため、従来のように
使用状態で発生する接地形計器用変圧器の三次の零相電
圧よりも低い電圧で、しかも相電圧が変化する影響を無
視して絶縁劣化の検出を行うことができ、高い感出検度
で初期段階から正確に絶縁劣化を検出することができ
る。さらに、少なくとも２つの配電線の同一相の第１の
検出手段から検出信号が同時に得られたことを第２の検
出手段で検出するようにしたため、上記絶縁劣化が母線
側で発生したと判定することができる。
出装置によれば、配電線の零相変流器の二次の零相電流
と、母線の線間電圧から変換した基準相電圧とを第１の
検出手段で位相比較するようにしたため、従来のように
使用状態で発生する接地形計器用変圧器の三次の零相電
圧よりも低い電圧で、しかも相電圧が変化する影響を無
視して絶縁劣化の検出を行うことができ、高い感出検度
で初期段階から正確に絶縁劣化を検出することができ
る。さらに、少なくとも２つの配電線の同一相の第１の
検出手段から検出信号が同時に得られたことを第２の検
出手段で検出するようにしたため、上記絶縁劣化が母線
側で発生したと判定することができる。
【図１】本発明の一実施例による絶縁劣化検出装置を用
いた系統の回路図である。
いた系統の回路図である。
【図２】図１に示した絶縁劣化検出装置の詳細ブロック
図である。
図である。
【図３】図１に示した負荷電気機器の概略構成図であ
る。
る。
【図４】図３に示した負荷電気機器の等価回路図であ
る。
る。
【図５】正常状態における基準相電圧と対地漏洩電流の
ベクトル図である。
ベクトル図である。
【図６】絶縁劣化状態における基準相電圧と対地漏洩電
流のベクトル図である。
流のベクトル図である。
【図７】複数の配電線の各対地漏洩電流と各基準相電圧
のベクトル図である。
のベクトル図である。
【図８】図１に示した劣化判定回路の動作特性図であ
る。
る。
【図９】母線側地絡事故時の各対地漏洩電流と各基準相
電圧のベクトル図である。
電圧のベクトル図である。
【図１０】図１に示した複数回線位相同時比較回路の動
作特性図である。
作特性図である。
１ 電源変圧器 ３ 母線 ６ 絶縁劣化検出装置 ８ ケーブル ９ 電動機 １１ 相電圧変換回路 １３ 位相比較回路 １４ 実効値演算回路 １５ 劣化判定回路 １６ 最大値比較回路 １７ 全回線劣化相共通出力
回路 １８ 複数回線位相同時比較
回路 １９ 表示器 ＧＰＴ 接地形計器用変圧器 ＺＣＴ 零相変流器 Ｉ0 零相電流 Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3 対地漏洩電流
回路 １８ 複数回線位相同時比較
回路 １９ 表示器 ＧＰＴ 接地形計器用変圧器 ＺＣＴ 零相変流器 Ｉ0 零相電流 Ｉ0f1，Ｉ0f2，Ｉ0f3 対地漏洩電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｈ 7/26 Ｈ０２Ｈ 7/26 Ｃ Ｆ (72)発明者 阿部 寛延 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１ 号 東北電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−42726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−97326（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−169326（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 3/00 H02H 7/26 H02H 3/34
Claims (1)
- 【請求項１】 電源に接続された母線に、それぞれ負荷
電気機器を有する複数の配電線を接続し、各配電線にそ
れぞれ零相変流器を設けて成る絶縁劣化検出装置におい
て、上記母線の線間電圧から基準相電圧を作る相電圧変
換回路と、各相毎に、この基準相電圧と上記零相変流器
の二次の零相電流との位相差が所定の範囲に入ると共
に、上記零相変流器の二次の零相電流が所定の設定値を
越えたことを検出する第１の検出手段と、各配電線の各
相毎の上記第１の検出手段のうち少なくとも２つの配電
線の同一相の第１の検出手段から検出信号が同時に得ら
れたことを検出する第２の検出手段と、この第２の検出
手段から検出信号が得られたときに上記母線側の絶縁破
壊と判定する判定手段とを設けたことを特徴とする絶縁
劣化検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05122956A JP3109633B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 絶縁劣化検出装置 |
| FR9405982A FR2709385B1 (fr) | 1993-05-25 | 1994-05-17 | Dispositif de détection de détérioration d'isolation de lignes de distribution raccordées à des barres omnibus pour l'alimentation en énergie. |
| DE4418124A DE4418124C2 (de) | 1993-05-25 | 1994-05-24 | Vorrichtung zum Erkennen einer Isolationsverschlechterung an Stromversorgungsleitungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05122956A JP3109633B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 絶縁劣化検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339218A JPH06339218A (ja) | 1994-12-06 |
| JP3109633B2 true JP3109633B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=14848792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05122956A Expired - Lifetime JP3109633B2 (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 絶縁劣化検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109633B2 (ja) |
| DE (1) | DE4418124C2 (ja) |
| FR (1) | FR2709385B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000307749A (ja) | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Sharp Corp | 携帯無線機 |
| FR2810117B1 (fr) * | 2000-06-13 | 2002-08-23 | Electricite De France | Procede de detection de defauts resistants |
| JP4702726B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2011-06-15 | 日置電機株式会社 | 電力測定器におけるベクトル線の表示方法 |
| JP2003202357A (ja) * | 2001-11-01 | 2003-07-18 | Toshiba Corp | 絶縁監視方法および装置 |
| JP4020304B2 (ja) | 2002-08-09 | 2007-12-12 | 株式会社東芝 | 地絡方向継電器および地絡方向継電装置 |
| EP2756571B1 (de) * | 2011-10-28 | 2016-04-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und schutzgerät zum erkennen eines erdfehlers in einem mehrphasigen elektrischen energieversorgungsnetz mit kompensiertem oder isoliertem sternpunkt |
| JP5963560B2 (ja) * | 2012-06-19 | 2016-08-03 | 日置電機株式会社 | 電力測定装置および電力測定装置におけるベクトル図表示方法 |
| KR101844825B1 (ko) * | 2017-03-31 | 2018-04-04 | 한국전력공사 | 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법 |
| JP6757868B1 (ja) * | 2020-06-03 | 2020-09-23 | 日本テクノ株式会社 | 高圧ｃｖケーブル絶縁劣化情報取得装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3019363B2 (ja) * | 1990-06-06 | 2000-03-13 | 株式会社明電舎 | 配電線の地絡表示装置 |
| KR960003360B1 (ko) * | 1991-06-03 | 1996-03-09 | 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 | 영상전압측정장치 |
| JP3160612B2 (ja) * | 1991-06-17 | 2001-04-25 | 株式会社日立製作所 | 電力系統の絶縁劣化検出方法及び装置 |
| FR2682190B1 (fr) * | 1991-10-07 | 1995-08-04 | Electricite De France | Procede de detection selective d'un defaut resistant dans un reseau de distribution d'energie electrique et dispositif pour sa mise en óoeuvre. |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP05122956A patent/JP3109633B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-05-17 FR FR9405982A patent/FR2709385B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-24 DE DE4418124A patent/DE4418124C2/de not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06339218A (ja) | 1994-12-06 |
| FR2709385A1 (fr) | 1995-03-03 |
| FR2709385B1 (fr) | 1998-11-06 |
| DE4418124A1 (de) | 1994-12-01 |
| DE4418124C2 (de) | 1998-12-24 |
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