JP2003232821A - 電路の絶縁抵抗値の測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受電用トランスのＢ種接地線に、交流信号を
注入させて電路の絶縁抵抗値を計測する方法において、
電路に使用されている絶縁体の静電容量及び誘電体損分
による影響を受けずに、正確に絶縁抵抗値のみを計測す
る方法及び装置を提供する。 【解決手段】 受電用トランスのＢ種接地線を介し当該
電路に２つ以上の低周波交流電圧を連続的、段階的又は
同時に加え、前記電圧により還流する電流のうち電圧と
同相成分の電流値により抵抗値の大きさを求め、その抵
抗値が周波数の変化に対してどのように変化しているか
を求めることにより、誘電体損分による誤差を補正し真
の絶縁抵抗値を計測できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は活線状態での、電路
の絶縁抵抗値の測定方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来は、活線での電路の絶縁状態の測定
として、Ｂ種の接地線に注入用トランスを介し、商用周
波数よりも低い低周波電圧を重畳し、この電圧により前
記接地線に還流する電流のうち、前記低周波電圧と同相
の成分を検出することにより、電路の絶縁抵抗値として
測定表示している。または電路電圧から換算して絶縁抵
抗値による電流値Ｉｇｒとして表示している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の測定方法にあっては、実験室レベルでは電路と大
地間を等価的に絶縁抵抗値に相当する抵抗体と静電容量
との並列回路に置き換えて計測し、その後電気を止めて
直流の絶縁抵抗計で同じ回路を測定すると近似した値と
なるが、実電路上で使用されている電線では、近似せ
ず、特に電路恒長が長く電路と大地間との静電容量が１
μＦ以上になるとその差は大きい。実測では例えば電路
を止めて直流の絶縁抵抗計での計測値が１０ＭΩであっ
たものが活線状態で注入周波数が１０Ｈｚ〜２０Ｈｚで
重畳させて注入電圧と同相分から求めた絶縁抵抗値は１
００ＫΩ〜３００ＫΩとなることが多い。 【０００４】この為、理論上は周波数をより小さくする
と、直流の絶縁抵抗計の値に近づくが、実際上は周波数
を下げると注入電圧は低くなり、電路ノイズとのＳ／Ｎ
比が悪くなりほとんど信号が検出できず効果がない。注
入電圧を高くしようとすると注入用トランスの大きさが
大きくしかも重くなり実用的ではなくなる。周波数を
１．５Ｈｚで注入トランスの大きさを無視し実験したと
ころ、電路と大地間の静電容量が１０μＦの電路で、停
電してメガー値を測定した所１０ＭΩであった需要家で
は２ＭΩの絶縁抵抗値となった。 【０００５】尚この絶縁抵抗値と電路電圧から換算した
電流値表示方式に於いては、表示させた電流値は何を意
味しているか不明なものとなり、絶縁の良し悪しの判断
基準には使用できない事が多い。 【０００６】従って、本発明の目的は、電路の電線及び
負荷機器の絶縁材に含まれる誘電体損に起因する抵抗成
分に影響を受けることなく、真の絶縁抵抗値を計測でき
る方法を提供する事にある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する
為、本発明は発信装置側に於いて変圧器のＢ種接地線に
２つ以上の周波数の電圧を連続的又は段階的又は同時に
重畳させる機能を有し、検出装置側に於いては前記接地
線に帰還する漏洩電流を計測し、各々の周波数の重畳電
圧と同一位相成分から２つ以上の抵抗成分値を算出さ
せ、注入周波数に対する抵抗値の変化を検出装置内部に
記憶している校正用カーブと比較選択する機能を持た
せ、その選択されたカーブに課せられている重み付けに
より、この重み付けと計測された抵抗値を乗算させるこ
とにより真の絶縁抵抗値を算出する事を特徴とする電路
の絶縁抵抗値の測定方法を提供する。 【０００８】この測定方法によれば、２つ以上の周波数
に対する各々の対地間抵抗値成分の値により、周波数に
対する抵抗値の変化の大きさと、検知器内部に記憶され
ている周波数に対する抵抗値変化カーブとの比較選択に
より、一致したカーブに付属した重み付けの係数から周
波数が零であるところの直流電圧印加時の抵抗値、即ち
絶縁抵抗値の計測が可能になる。更に小型軽量化、及び
ローコスト化が可能になる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は装置全体を示している。 【００１０】図１において、受電用トランス１は高圧電
圧を低圧電圧に低下させるトランスでＢ種接地線２は大
地に接地されており、接地線には注入用トランス３と検
出用ＣＴ４が備えられている。 【００１１】注入用トランス３を介して電路に電圧を注
入する為に、発信器５、フィルタ６、電力増幅器７を有
し、ＣＰＵ８からの切り替え信号により発信器５は２つ
以上の異なる周波数を発生させる機能も有する。検出Ｃ
Ｔ４は注入電圧により、還流された電流を検出し、増幅
器９で増幅し、注入用トランス３に巻回された３次巻き
線の誘起電圧と共に同期検波回路１０に入力させる。注
入周波数に応じての電路の抵抗値成分が求まる同期検波
回路１０の出力はフィルタ１１を通りＣＰＵ８に入力さ
せる。 【００１２】ＣＰＵ８の内部では注入周波数の変化に対
する、抵抗値成分の変化率に応じて決められた係数を選
択させて注入周波数により求めた抵抗値成分に乗算させ
て、直流電圧を印加させたときの絶縁抵抗値として、表
紙部ないしは警報装置１２に入力させる。 【００１３】図１の中で電線及び負荷機器の芯線と大地
間の静電容量Ｃに流れる電流は注入電圧に対し周波数の
変化にかかわりなく９０度の進み電流、電路や負荷機器
の絶縁抵抗値Ｒｐに流れる電流は周波数の変化にかかわ
りなく注入電圧と同位相、電路の電線や負荷機器の絶縁
体が引き起こす、誘電分極効果の等価回路Ｒｉ，Ｃｉに
流れる電流の位相は周波数に対して変化する。Ｒｉ、Ｃ
ｉに流れる電流のうち、注入電圧と同相分のものと絶縁
抵抗値Ｒｐに流れる電流の和が抵抗成分値による電流値
である。 【００１４】図２は図１の装置において、全長が２００
ｍのＩＶ（ビニル）電線を大地に這わし、絶縁抵抗値の
低下に対しＢ種接地線に還流する電流のうち注入電圧と
同相分から求まる抵抗成分値を測定したものである。カ
ーブ（イ）は絶縁抵抗値が１００ＭΩの時、（ロ）は１
０ＭΩに低下した時、（ハ）は４．８ＭΩに低下した
時、（ニ）は１ＭΩに低下した時、（ホ）は５００ＫΩ
に低下した時、（ヘ）は２００ＫΩに低下した時、
（ト）は１００ＫΩに低下した時での値である。 【００１５】図３は図２に示す各絶縁抵抗値の電線にお
いて、注入電圧の周波数が１０Ｈｚ時に、抵抗成分値が
２００ＫΩになるように長さを変えたものである。
（ａ）は電線の長さがなく２００ＫΩの絶縁抵抗値のみ
の時であり、（ｂ）は図２で絶縁抵抗値が２００ＫΩの
電線（ヘ）で１０Ｈｚの抵抗成分値も２００ＫΩなので
長さは現状のままである。（Ｃ）は絶縁抵抗値が５００
ＫΩの電線（ホ）で（ホ）の時は１０Ｈｚでは４００Ｋ
Ωであるから、この長さを２倍にして１０Ｈｚの抵抗成
分値を２００ＫΩにしたもので、絶縁抵抗計メガーによ
る絶縁抵抗値は２５０ＫΩである。（ｄ）は絶縁抵抗値
が４．８ＭΩの電線（ハ）で１０Ｈｚでは１．２ＭΩな
ので、この長さを現状の６倍の長さにして１０Ｈｚでの
抵抗成分値を２００ＫΩにしたものである。この時のメ
ガーによる絶縁抵抗値は８００ＫΩである。（ｅ）は絶
縁抵抗値が１０ＭΩの電線（ロ）で１０Ｈｚでは１．６
ＭΩなので、この長さを現状の８倍長くし、１０Ｈｚの
抵抗成分値を２００ｋΩにしたものである。メガーによ
る絶縁抵抗値は１２５０ＫΩである。（ｆ）は絶縁抵抗
値が１００ＭΩの電線（イ）で１０Ｈｚでは２ＭΩなの
で、この長さを現状の１０倍にして１０Ｈｚでの抵抗成
分値が２００ＫΩとなるようにしたものである。メガー
による絶縁抵抗値は１０ＭΩである。 【００１６】図３より注入電圧の周波数が１０Ｈｚの時
に同じ抵抗成分値であっても絶縁抵抗値は異なる事がわ
かる。これより各周波数に対する抵抗成分値の変化の大
きさに応じて重み付けを付けることにより１０Ｈｚの抵
抗成分値にこの重み付けを乗算させる事により絶縁抵抗
値が求まる事ができる。 【００１７】図３のカーブ（ａ）、（ｂ）は重荷付けの
係数は１、（Ｃ）は１．２５、（ｄ）は４、（ｅ）は
６．２５、（ｆ）は５０である。これより少なくとも２
つ以上の周波数に対する抵抗成分値を計測し、変化の大
きさから重み付けを選び出し、これと１０Ｈｚの抵抗成
分値から電路の絶縁抵抗値が求めることができる。 【００１８】図４は実稼動状態の４００ＫＶＡの動力用
トランスに於いて、本発明による測定を行ったものであ
る。年次点検時で、停電をして絶縁抵抗計で測定した３
相１活の値は０．３ＭΩであった。 【００１９】図４のカーブで１０Ｈｚ時の抵抗成分値は
５０ＫΩであり、２３Ｈｚでは３０ＫΩ、７０Ｈｚでは
１０ＫΩ、１６０Ｈｚでは４．５ＫΩであった。このカ
ーブを図３のカーブと比較すると（ｅ）のカーブと一致
する事がわかる。（ｅ）のカーブは重み付けが６．２５
であるので、５０ＫΩに６．２５を乗算すると０．３１
２５ＭΩ（３１２．５ＫΩ）となる。 【００２０】本発明の方法は実負荷で稼動中であるにも
かかわらず絶縁抵抗計での測定値とほぼ同一値である。
電線の種類や太さ、誘電体損（ｔａｎδ）の大きさによ
り周波数に対する抵抗成分値の変化の大きさ（カーブ）
は異なり、このカーブの重み付けは厳密には一つしか存
在しないので多くのカーブをＣＰＵのテーブルに記憶さ
せ選択させる事により広範囲の電路で正確に電路の絶縁
抵抗の測定に使用することが出来る。 【００２１】 【発明の効果】以上より明らかなように本発明によれ
ば、従来電気を止めなければ絶縁抵抗値が計測できなか
ったものが、２つ以上の周波数をＢ種接地線に注入させ
る事により算出される２つ以上の抵抗成分値の値とその
大きさの変化により真の絶縁抵抗値が求まる様になった
ので電路の絶縁管理が大幅に向上する。又従来から行な
われている１つないしは２つの周波数から当該周波数で
の抵抗成分値を絶縁抵抗値と表示する方法においては真
の絶縁抵抗値と大きくかけ離れている為、電流表示をす
る等行っていたが、本発明により容易に真の絶縁抵抗値
を正確に表示できる事により、電気安全の管理が大幅に
向上する事が図れる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の装置のブロック図である。 【図２】ＩＶ線２００ｍを一定として大地に這わした
時、図１に示す絶縁抵抗値Ｒｐのみを（イ）〜（ト）ま
で変化させたときの注入周波数に対する抵抗成分値であ
る。 【図３】図２のグラフで抵抗成分値が１０Ｈｚで同じ値
になるように、電線路の長さを各々変化させて一つの表
に纏めたものである。 【図４】本発明方式により実電路で負荷が稼動している
状態でＢ種接地線に電圧を注入し注入周波数を変えた時
の実測された抵抗成分値のカーブである。 【符号の説明】 １ 受電用トランス ２ Ｂ種接地線 ３ 注入用トランス ４ 検出ＣＴ ５ 発振器 ６ フィルタ ７ 電力増幅器 ８ ＣＰＵ ９ 増幅器 １０ 同期検波回路 １１ フィルタ １２ 表示部ないしは警報装置部 Ｃ 電路と大地間の静電容量値 Ｒｐ 電路と大地間の絶縁抵抗値 Ｒｉ、Ｃｉ 電路電線及び負荷機器の絶縁体が引き起こ
す、誘電分極効果の等価回路である。 （イ） ＩＶ線を大地に這わせた状態で電路の絶縁抵抗
値がＲｐ＝１００ＭΩの時に於ける注入周波数と抵抗成
分値の関係 （ロ） Ｒｐ＝１０ＭΩの時 （ハ） Ｒｐ＝４．８ＭΩの時 （ニ） Ｒｐ＝１ＭΩの時 （ホ） Ｒｐ＝５００ＫΩの時 （ヘ） Ｒｐ＝２００ＫΩの時 （ト） Ｒｐ＝１００ＫΩの時 ａ Ｒｐ＝２００ＫΩのみ ｂ （ヘ）の電路 ｃ （ホ）の電路の長さが２倍の時 ｄ （ハ）の電路の長さが６倍の時 ｅ （ロ）の電路の長さが８倍の時 ｆ （イ）の電路の長さが１０倍の時

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】受電用トランスのＢ種接地線に注入する周
   波数を２つ以上とし連続的に、又は段階的に、又は同時
   に注入し、前記周波数の変化に応じ、前記接地線に還流
   する電流から注入電圧と同相の電流値を検出することに
   より電路と大地間の抵抗値成分を求め、この抵抗値成分
   と周波数にたいする変化特性により誘電体損による誤差
   分を補正し真の絶縁抵抗値を求める方法及び装置。