(57)【要約】      （修正有）【課題】４００Ｖ級の星形配電方式の電源から給電される配電線、この配電線に接続される負荷設備の対地絶縁抵抗を通じて流れる漏洩電流の測定値の信頼度を向上する。【解決手段】処理演算部１６を備え、処理演算部は、星形配電方式の電源１から入力された三相のうちのいずれか１相の対地電圧及び３線のうちのいずれか２線間の線間電圧と、零相変流器９が配電線４から検出した零相電流Ｉ０とを信号処理し、入力電圧と零相電流Ｉ０との位相差を計測して信号処理する基本波処理部３と、演算部１４を備える。演算部は、零相電流Ｉ０の入力電圧に対する位相角θを演算し、零相電流Ｉ０の値とから、入力電圧に対する有効成分及び無効成分を算出し、その実効値から健全な１相を除く各相合計の漏洩電流Ｉｇｒの値及びその信頼度を演算する。漏洩電流Iｇｒの値、対地静電容量のアンバランスに起因するアンバランス差電流値は表示部１５に表示される。【選択図】図１
2010127860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器の二次側巻線を星形に結線し、三相の電圧端子をＲ，Ｓ，Ｔとし、星形結線の接地された中性点をＮとする電源から給電される三相４線式又は三相３線式の配電方式の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒを測定する漏洩電流測定装置において、
上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを測定する電圧検出手段と、
三相の各配電線に流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０を検出する零相電流検出手段と、
上記電圧検出手段によって検出された上記電圧線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかが入力され、上記入力されたいずれかの電圧線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴを基準電圧とし、この基準電圧と上記零相電流Ｉ０との位相を比較する位相比較手段と、
上記基準電圧に対して、上記零相電流Ｉ０を同相の有効成分Ａと、これと直角の位相差を有する無効成分Ｂに分離した計測値を求め、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたときに得られる上記零相電流Ｉ０の有効成分Ａとこれと直角の位相差を有する無効成分Ｂとに基づいて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの合計値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの１相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相間若しくは３相間に接続される負荷の内部で発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値を演算する演算手段と
を備えることを特徴とする漏洩電流測定装置。
【請求項２】
上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎとの間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧とするときの値をＥとするとき、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧とするときには、この基準電圧の値を√３Ｅとして上記零相電流Ｉ０との位相比較が行われ、上記漏洩電流Ｉｇｒの演算が行われることを特徴とする請求項１記載の漏洩電流測定装置。
【請求項３】
上記演算手段は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの電圧を基準電圧としたとき、式（Ｂ−√３Ａ）の値、式（Ｂ＋√３Ａ）の値、式（−２Ｂ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項４】
上記演算手段は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたとき、式（Ａ−√３Ｂ）の値、式（Ａ＋√３Ｂ）の値、式（−２Ａ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項５】
上記演算手段は、上記漏洩電流Ｉｇｒに含まれる上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される上記電路及び電気機器又はそのいずれか一方の各相の対地静電容量の値の不一致に起因する電流値を（−２Ｉ０）から（２Ｉ０）の間の値として演算することを特徴とする請求項３又は４に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項６】
当該漏洩電流測定装置は、さらに表示手段を備え、上記演算手段によって演算された結果が上記表示手段に表示されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項７】
当該漏洩電流測定装置は、さらに警報手段を備え、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値を超えたときに上記警報手段より警報を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項８】
当該漏洩電流測定装置は、さらに遮断手段を備え、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値を超えたときに上記遮断手段により電路を遮断することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の漏洩電流測定装置。
【請求項９】
変圧器の二次側巻線を星形に結線し、三相の電圧端子をＲ，Ｓ，Ｔとし、星形結線の接地された中性点をＮとする電源から給電される三相４線式又は三相３線式の配電方式の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒを測定する漏洩電流の測定方法において、
上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを測定する電圧検出工程と、
三相の各配電線に流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０を検出する零相電流検出工程と、
上記電圧検出工程によって検出された上記線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかが入力され、上記入力されたいずれかの線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴを基準電圧とし、この基準電圧と上記零相電流Ｉ０との位相を比較する位相比較工程と、
上記基準電圧に対して、上記零相電流Ｉ０を同相の有効成分Ａと、これと直角の位相差を有する無効成分Ｂに分離した計測値を求め、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたときに得られる上記零相電流Ｉ０の有効成分Ａとこれと直角の位相差を有する無効成分Ｂとに基づいて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの合計値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの１相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相間若しくは３相間に接続される負荷の内部で発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値を演算する演算工程と
を備えることを特徴とする漏洩電流の測定方法。
【請求項１０】
上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎとの間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧とするときの値をＥとするとき、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧とするときには、この基準電圧の値を√３Ｅとして上記零相電流Ｉ０との位相比較が行われ、上記漏洩電流Ｉｇｒの演算が行われることを特徴とする請求項９記載の漏洩電流の測定方法。
【請求項１１】
上記演算工程は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの電圧を基準電圧としたとき、式（Ｂ−√３Ａ）の値、式（Ｂ＋√３Ａ）の値、式（−２Ｂ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算することを特徴とする請求項９又は１０に記載の漏洩電流の測定方法。
【請求項１２】
上記演算工程は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの電圧を基準電圧としたとき、式（Ｂ−√３Ａ）の値、式（Ｂ＋√３Ａ）の値、式（−２Ｂ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算することを特徴とする請求項９又は１０に記載の漏洩電流の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電路及び電気機器の電圧印加部分から接地部分へ流れる漏洩電流を測定する漏洩電流測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電路及び電気機器の絶縁状態を調べる方法として、被測定部分を停電させて、絶縁抵抗計で測定する方法が広く用いられている。このような方法は、停電が許されない配電線や連続操業の工場等に適用することができない。
【０００３】
そこで、被測定電路や電気機器を停電させることなく、活線のまま電路及び電気機器の絶縁状態を調べる技術が提案され、用いられている。この種の技術として、零相変流器を用いて、電路及び電気機器の電圧印加部分から接地部分へ流れる電流である零相電流Ｉ０を検知するようにしたものがある。この零相変流器によって検出される零相電流Ｉ０は、電路及び電気機器の電圧印加部分と接地部分間の絶縁抵抗を介して流れる漏洩電流Ｉｇｒと、この電圧印加部分と接地部分間に通常存在する対地静電容量を介して流れる漏洩電流Ｉｇｃとのベクトル和で構成されている。
【０００４】
ところで、現在一般に実用されている２００Ｖ級三相３線のうちの１線が接地されている配電方式で実用化されている漏洩電流を測定する技術は、近年大口需要家で採用が増加し、かつ、海外の配電方式の標準となっている変圧器の低圧側三相巻線を星形に結線し、この星形に結線した三相巻線の中性点を接地した電源から給電が行われる４００Ｖ級三相４線式又は三相３線式配電方式（以下、星形配電方式というの電線路及び機器の絶縁測定には適用できない。
【０００５】
現在、星形配電方式では、接地線や４本又は３本の配電線を一括して零相変流器によって零相電流Ｉ０を測定し、この値を基に絶縁を監視する方法が広く行われている。
【０００６】
このとき、電路や電気機器の電圧印加部分と接地部分との間に存在する対地静電容量の値が三相とも同じ（この状態をバランス状態という。）場合には、各相の対地静電容量を通じて流れる漏洩電流Ｉｇｃの３相分の合計値は０となり、したがって零相電流Ｉ０の値は、この配電系統のうちの１点で、対地絶縁抵抗を通じて地絡したときに流れる地絡電流の値を示す。
【０００７】
ところで、星形配電方式は、大きさが等しく、位相差を１２０度とする三相対地電圧や三相線間電圧、それに単相線間電圧や単相対地電圧が配電線を介して電気機器等の三相及び単相負荷設備に印加されている。これらの配電線や負荷設備の対地静電容量の値は、三相の各相で異なるアンバランス状態となっている。現在の方式では、このアンバランス状態が漏洩電流Ｉｇｒの測定値に及ぼす影響について明確にしたものはなく、漏洩電流Iｇｒの測定値の信頼性を大きく低下させている。
【０００８】
また、ある１相に対地絶縁抵抗に流れる漏洩電流Ｉｇｒが存在するとき、三相の各相で対地静電容量の値を異にするアンバランスの度合い軽微であれば、漏洩電流Ｉｇｒの値として零相電流Ｉ０の値を用いることができるが、例えば、同じ値の漏洩電流Iｇｒが２つの相に発生したときには、２つの相の漏洩電流の位相が１２０度異なっているため、２倍の値を示さず、ベクトル合成された１相分の漏洩電流Iｇｒの値しか示さない。また、この系統の負荷は、配電線の３〜４線間又は２線間にまたがって接続され、例えば２線間に接続された変圧器巻線の中央点が地絡したとき、漏洩電流Ｉｇｒの値は、この中央点の対地電圧が三相端子の対地電圧の半分の値であるので、漏洩電流の値も、同一の対地漏洩抵抗を通じて三相端子で地絡した値の半分になり、その大きさで故障程度を判断する漏洩電流測定装置にあっては、対地漏洩抵抗に対して、絶縁状態が良いという評価をしたことになる。その結果、絶縁状態の判断を誤ることになり、絶縁に対する対策を怠れば重大故障に発展する可能性がある。
【０００９】
さらに、接地線を計器に接続して対地電圧を入力して絶縁状態を測定するような方式を採用した装置にあっては、測定場所で有効な接地点が存在しない場合には絶縁状態の測定そのものが不可能となる。
【００１０】
絶縁状態を測定する他の方法として、配電線に低周波の低電圧を供給して漏洩電流Iｇｒを測定する方法ある。この方法は、全ての回路に適用可能ではあるが、設備が複雑であるうえ接地が必要であり、安価に提供することが困難である。
【００１１】
なお、この種の漏洩電流計測の先行技術として、特開平３−１７９２７１号公報（特許文献１）や、特開２００２−１２５３１３号公報（特許文献２）に記載されるものがある。
【特許文献１】特開平３−１７９２７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１２５３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、星形配電方式を採用した配電系統において、三相の各相で対地静電容量の値を異にするアンバランスの程度が電路及び電気機器の電圧印加部分と接地部分間の絶縁抵抗を介して流れる漏洩電流Ｉｇｒの測定値に及ぼす影響を明確にして、漏洩電流Iｇｒの測定値の信頼度を向上させ、２相又は相間に発生した漏洩電流Iｇｒの過小な計測値を、対地漏洩抵抗の値に相当する正常な値として計測し、測定の際に入力する電圧要素を三相対地電圧のうちの１相の対地電圧、又は３つの線間電圧のうちの１つの線間電圧のみとする漏洩電流測定装置及び測定方法を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述したような技術課題を解決するために提案される本発明は、変圧器の二次側巻線を星形に結線し、三相の電圧端子をＲ，Ｓ，Ｔとし、星形結線の接地された中性点をＮとする電源から給電される三相４線式又は三相３線式の配電方式の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒを測定する漏洩電流測定装置において、上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを測定する電圧検出手段と、三相の各配電線に流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０を検出する零相電流検出手段と、上記電圧検出手段によって検出された上記電圧線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかが入力され、上記入力されたいずれかの電圧線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴを基準電圧とし、この基準電圧と上記零相電流Ｉ０との位相を比較する位相比較手段と、上記基準電圧に対して、上記零相電流Ｉ０を同相の有効成分Ａと、これと直角の位相差を有する無効成分Ｂに分離した計測値を求め、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたときに得られる上記零相電流Ｉ０の有効成分Ａとこれと直角の位相差を有する無効成分Ｂとに基づいて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの合計値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの１相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相間若しくは３相間に接続される負荷の内部で発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値を演算する演算手段とを備える。
【００１４】
そして、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧とするときの値をＥとするとき、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧とするときには、この基準電圧の値を√３Ｅとして上記零相電流Ｉ０との位相比較が行われ、上記漏洩電流Ｉｇｒの演算が行われる。
【００１５】
ここで、上記演算手段は、より具体的には、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの電圧を基準電圧としたとき、式（Ｂ−√３Ａ）の値、式（Ｂ＋√３Ａ）の値、式（−２Ｂ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算する。
【００１６】
また、上記演算手段は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたとき、式（Ａ−√３Ｂ）の値、式（Ａ＋√３Ｂ）の値、式（−２Ａ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算する。
【００１７】
さらに、上記演算手段は、上記漏洩電流Ｉｇｒに含まれる上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される上記電路及び電気機器又はそのいずれか一方の各相の対地静電容量の値の不一致に起因する電流値を（−２Ｉ０）から（２Ｉ０）の間の値として演算する。
【００１８】
本発明に係る漏洩電流測定装置は、表示手段を備え、上記演算手段によって演算された結果を上記表示手段に表示して告知することが望ましい。
【００１９】
さらに、本発明に係る漏洩電流測定装置は、警報手段を備え、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値を超えたときに上記警報手段より警報を発することにより、漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値を超えたことを告知することができる。
【００２０】
さらにまた、本発明に係る漏洩電流測定装置は、さらに遮断手段を備えることにより、上記演算手段において求められる上記漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値を超えたときに上記遮断手段により電路を遮断することを可能とする。
【００２１】
また、本発明は、変圧器の二次側巻線を星形に結線し、三相の電圧端子をＲ，Ｓ，Ｔとし、星形結線の接地された中性点をＮとする電源から給電される三相４線式又は三相３線式の配電方式の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒを測定する漏洩電流の測定方法において、上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び上記二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを測定する電圧検出工程と、三相の各配電線に流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０を検出する零相電流検出工程と、上記電圧検出工程によって検出された上記線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかが入力され、上記入力されたいずれかの線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴを基準電圧とし、この基準電圧と上記零相電流Ｉ０との位相を比較する位相比較工程と、上記基準電圧に対して、上記零相電流Ｉ０を同相の有効成分Ａと、これと直角の位相差を有する無効成分Ｂに分離した計測値を求め、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ又は上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたときに得られる上記零相電流Ｉ０の有効成分Ａとこれと直角の位相差を有する無効成分Ｂとに基づいて、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの合計値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの１相に発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちの２相間若しくは３相間に接続される負荷の内部で発生する上記漏洩電流Ｉｇｒの値を演算する演算工程とを備える。
【００２２】
そして、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧とするときの値をＥとするとき、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧とするときには、この基準電圧の値を√３Ｅとして上記零相電流Ｉ０との位相比較が行われ、上記漏洩電流Ｉｇｒの演算が行われる。
【００２３】
ここで、上記演算手段は、より具体的には、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの電圧を基準電圧としたとき、式（Ｂ−√３Ａ）の値、式（Ｂ＋√３Ａ）の値、式（−２Ｂ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算する。
【００２４】
また、演算工程は、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧としたとき、式（Ａ−√３Ｂ）の値、式（Ａ＋√３Ｂ）の値、式（−２Ａ）の値のうちの最大の値を、上記Ｒ，Ｓ，Ｔの各端子に接続される電路及び電気機器全体の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒとして演算する。
【発明の効果】
【００２５】
上述したように、本発明は、変圧器の二次側巻線の３端子Ｒ，Ｓ，Ｔが、接地極Gに接続されている２次側巻線の中性点Ｎに対して三相対地電圧を発生する星形配電方式において、従来過小な値として測定されていた、２相間若しくは３相間に接続される負荷の内部の漏電故障の際発生する地絡電流の測定値を、電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒの値に相当した値として測定するので、高い信頼性をもって対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒを測定できる。
【００２６】
特に、本発明を、配電線に接続される負荷設備に漏電故障が生じたような場合に、大きな事故を誘発する危険性が大きい４００Ｖ級の高電圧の配電系統に用いられる星形配電方式に適用することにより、漏電事故を高い信頼性をもって防止することが可能となる。
【００２７】
また、本発明は、変圧器の二次側巻線の３端子Ｒ，Ｓ，Ｔが、接地極Gに接続されている２次側巻線の中性点Ｎに対して三相対地電圧を発生する星形配電方式において、電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒを測定する際、電圧入力のための接地端子を必要としない線間電圧を入力しても漏洩電流Ｉｇｒの測定が可能であるので、確実な接地端子が欠如している配電系統の末端部分でも確実な計測が可能である。
【００２８】
さらに、従来用いられ、あるいは提案されている漏洩電流Ｉｇｒを検出して電路を遮断する遮断装置においては、電路や電気機器の電圧印加部分と接地部分との間に存在する対地静電容量の値を三相間で異にするアンバランスに起因する零相電流Ｉ０の増加を見込んで、零相電流Ｉ０を検知して動作する漏電遮断器の故障動作電流を過大な値に設定していたが、本発明においては、上述したようなアンバランス状態が計測結果に及ぼす影響の程度を数値で示すことが可能となり、故障動作電流値設定時に、この数値を反映させた調整を行うことで、故障動作電流を過大な値に設定することなく漏電遮断機を動作させることができるので、より安全に、系統や負荷の保護が可能になり、不測の停電事故を少なくすることができる。
【００２９】
さらにまた、本発明は、演算手段によって演算された結果を表示手段に表示するようにしているので、配電系統の状態を常時監視することができる。
【００３０】
さらにまた、本発明は、警報手段を備えることにより、漏洩電流Ｉｇｒが異常状態になったことを音などの警報により告知することができるので、事故を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を適用した漏洩電流測定装置及びその測定方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は、変圧器の低圧側三相巻線を星形に結線した星形配電方式を採用した配電系統に、本発明に係る漏洩電流測定装置を適用した一例を示す概略系統図である。なお、星形配電方式は、変圧器の低圧側の三相巻線を星形に結線した電源から給電される４００V級の三相３線方式、若しくは図１に示すように、星形巻線の中性点に接続されて接地された中性線を含む三相４線方式がある。
【００３３】
本発明に係る漏洩電流測定装置は、この星形の三相３線若しくは三相４線の配電方式を採用した配電系統の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒを測定する。
【００３４】
本発明に係る漏洩電流測定装置が適用される三相３線若しくは三相４線の星形の配電方式を採用した配電系統は、図１に示すように、配電用の三相変圧器の低圧側に星形に結線された巻線１を備える。この星形巻線１は、三相の接続線である配電線４を介して負荷設備５に接続されている。
【００３５】
この星形巻線１をさらに具体的に説明すると、星形巻線１は、星形を構成するように結線された３つの巻線１ａ，１ｂ，１ｃを有し、これらの巻線１ａ，１ｂ，１ｃの一方の端子である三相端子Ｒ，Ｓ，Ｔのそれぞれに三相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔを接続し、各巻線１ａ，１ｂ，１ｃの他端を共通に結合して中性点Ｎとしている、この中性点Ｎは、接地線８を介して接地極Gに接続されている。なお、三相４線式の配電系統にあっては、中性点Ｎには、さらに配電線としての中性線４Ｎが接続されている。
【００３６】
そして、星形巻線１を構成する３つの巻線１ａ，１ｂ，１ｃの一方の端子である三相端子Ｒ，Ｓ，Ｔの間には、図１に示すように三相の線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴが発生している。また、これらの巻線１ａ，１ｂ，１ｃの他端を結合した接地点である中性点Ｎから三相の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔに対する間には三相の対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴが発生している。三相の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び中性点Ｎから三相の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔに対し発生する三相の対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴは、各配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及び中性線４Ｎを介して、負荷設備５に印可される。なお、中性線４Ｎと各配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔとの間には対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴが印可され、線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴが例えば４４０Ｖのとき、対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴは、その√３分の１の２５４Ｖで、照明や家庭内で使用可能な電圧とされている。そのため、三相４線式配電方式は、三相動力負荷や照明などの単相負荷が混在する配電系統を用いる需要家や海外で広く普及している。
【００３７】
また、三相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及びそれらに接続された負荷設備５には対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴが存在する。具体的には、三相のうちの端子Ｒと負荷設備５とを接続する配電線４Ｒ及び負荷設備５のＲ相には対地静電容量ＣＲが存在し、これらの静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴには、常時、対地電流IｇｃＲ，IｇｃＳ，IｇｃＴが流れている。また、三相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及びそれらに接続された負荷設備５には対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴが生ずることがある。これら対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴには、漏洩電流IｇｒＲ，IｇｒＳ，IｇｒＴが流れる。なお、中性線４Ｎにも対地静電容量は存在するが、対地電圧がほぼ０であるため、対地漏洩電流は省略する。
【００３８】
上述したような星形の三相３線若しくは三相４線の配電方式を採用した配電系統の電路及び電気機器の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒを測定する本発明に係る漏洩電流測定装置は、基本波処理部３、演算部１４、表示部１５を備えた処理演算部１６を備える。そして、三相３線式の配電方式を採用した配電系統に発生する漏洩電流Ｉｇｒを測定する場合には、処理演算部１６を構成する基本波処理部３に、各配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔに流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０が、これを検出する零相変流器９を介して入力される。そして、三相４線式の配電方式を採用した配電系統に発生する漏洩電流Ｉｇｒを測定する場合には、処理演算部１６を構成する基本波処理部３に、各配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及び中性線４Ｎに流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０が、これを検出する零相変流器９を介して入力される。
【００３９】
さらに、配電線４Ｒ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＲを流れる対地電流IｇｃＲ、配電線４Ｓ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＳを流れる対地電流ＩｇｃＳ、配電線４Ｔ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＴを流れる対地電流ＩｇｃＴ、配電線４Ｒ及び負荷設備５に生じた対地漏洩抵抗ｒＲを流れる漏洩電流IｇｒＲ，配電線４Ｓ及び負荷設備５に生じた対地漏洩抵抗ｒＳを流れる漏洩電流ＩｇｒＳ、配電線４Ｔ及び負荷設備５に生じた対地漏洩抵抗ｒＴを流れる漏洩電流ＩｇｒＴの各電流のベクトル和である零相電流Ｉ０が接地線８を経由して三相巻線の中性点Ｎに帰還されるとともに零相変流器９を介して基本波処理部３に入力される。
【００４０】
ここで、星形結線された三相３線又は三相４線式の配電方式を採用した配電系統で発生する対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒの測定方法及びその原理、さらに上記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Iｇｒの測定値に含まれる、三相Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴの値の不一致に起因する電流値を測定する測定方法及びその原理について説明する。
【００４１】
図１に示すように変圧器の低圧側三相巻線を星形に結線した三相３線又は三相４線の配電方式を用いた配電系統図において、各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴと、各端子Ｒ，Ｓ，Ｔから星形巻線の接地点である中性点Ｎに対して発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴは、ベクトルで図２のように示すことができる。
【００４２】
ここで、漏洩電流Iｇｒ等を測定する際、漏洩電流測定装置に入力する測定の基準になる基準電圧Ｅは、図３に示すように、横軸である実数軸上で基準ベクトルとして表される。
【００４３】
ところで、星形結線された三相３線又は三相４線の配電方式においては、各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかの値をＥとするとき、各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかの値は√３Ｅとなる。
【００４４】
そこで、端子Ｓと端子Ｒとの間に発生する線間電圧ＥＳＲを基準電圧とするとき、その値は対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴの値Ｅに対し√３Ｅとして示され、対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴは下記の式（１）〜（３）のようにベクトル記号法により示すことができる。
【００４５】
ＥＲ＝０．５√３Ｅ−ｊ０．５Ｅ      ・・・（１）
ＥＳ＝−０．５√３Ｅ−ｊ０．５Ｅ    ・・・（２）
ＥＴ＝ｊＥ                          ・・・（３）
そして、Ｒ相の配電線４Ｒ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＲを流れる対地電流ＩｇｃＲ、Ｓ相の配電線４Ｓ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＳを流れる対地電流ＩｇｃＳ、Ｔ相の配電線４Ｔ及び負荷設備５に生じた対地静電容量ＣＴを流れる対地電流ＩｇｃＴは、２π×商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）を角周波数ωとすると、下記の式（４）〜（６）で示すことができる。
【００４６】
ＩｇｃＲ＝ｊωＣＲＥＲ＝０．５ωＣＲＥ＋ｊ０．５√３ωＣＲＥ  ・・・（４）
ＩｇｃＳ＝ｊωＣＳＥＳ＝０．５ωＣＳＥ−ｊ０．５√３ωＣＳＥ  ・・・（５）
ＩｇｃＴ＝ｊωＣＴＥＴ＝−ωＣＴＥ                           ・・・（６）
また、端子Ｒに接続されたＲ相の配電線４Ｒ及び負荷設備５、S相の配電線４Ｓ及び負荷設備５、Ｔ相の配電線４Ｔ及び負荷設備５にそれぞれ対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴが存在するとすれば、対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴ中を流れる漏洩電流ＩｇｒＲ，ＩｇｒＳ，ＩｇｒＴは、下記の式（７）〜（９）で示すことができる。
【００４７】
ＩｇｒＲ＝ＥＲ／ｒＲ＝０．５√３Ｅ／ｒＲ−ｊ０．５Ｅ／ｒＲ    ・・・（７）
ＩｇｒＳ＝ＥＳ／ｒＳ＝−０．５√３Ｅ／ｒＳ−ｊ０．５Ｅ／ｒＳ   ・・・（８）
ＩｇｒＴ＝ＥＴ／ｒＴ＝ｊＥ／ｒＴ                               ・・・（９）
巻線１の中性点Ｎと接地極Ｇとの間を接続する接地線８に流れる電流である零相電流Ｉ０は、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔに流れる電流、さらに、三相４線式にあっては中性点Ｎに接続される中性線４Ｎに流れる電流をも加えた電流のベクトル和、つまり上記式（４）〜（６）及び式（７）〜（９）を加えたものであり、下記の式（１０）で表すことができる。
Ｉ０＝｛０．５√３（１／ｒＲ−１／ｒＳ）＋０．５ωＣＲ＋０．５ωＣＳ−ωＣＴ｝Ｅ＋
ｊ｛１／ｒＴ−０．５／ｒＲ−０．５／ｒＳ＋０．５√３（ωＣＲ−ωＣＳ）｝Ｅ
・・・（１０）
ここで、漏洩電流Ｉｇｒを測定する際、この漏洩電流測定装置に入力される線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ中のいずれかを基準電圧√３Ｅとするとき、上記式（１０）で表される零相電流Ｉ０と、基準電圧√３Ｅと同位相の零相電流Ｉ０の有効成分Ａと、基準電圧√３Ｅより９０度位相が進んだ零相電流Ｉ０の無効成分Ｂの関係は図３のベクトル図のように表される。
【００４８】
ここで、ＥωＣＲはＲ相の対地静電容量ＣＲの中を流れる漏洩電流ＩｇｃＲであり、ＥωＣＳ及びＥωＣＴはＳ相及びＴ相の対地静電容量ＣＳ，ＣＴの中を流れる漏洩電流ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴであり、Ｅ／ｒＲ，Ｅ／ｒＳ，Ｅ／ｒＴは、それぞれ対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴ中を流れる漏洩電流ＩｇｒＲ，ＩｇｒＳ，ＩｇｒＴとなるので、基準電圧として入力された例えば線間電圧ＥＳＲと同位相の零相電流Ｉ０の有効成分Ａは、図３に示すベクトル図のＩ０及び上記式（１０）の実数部分であるので、下記の式（１１）により示すことができる。
Ａ＝０．５√３（ＩｇｒＲ−ＩｇｒS）＋０．５ＩｇｃＲ＋０．５ＩｇｃS−ＩｇｃＴ
・・・（１１）
上記基準電圧として入力された線間電圧ＥＳＲから９０度位相が進んだ零相電流Ｉ０の無効成分Ｂは、ベクトル図である図３のＩ０及び式（１０）の虚数部分であるので、下記の式（１２）により示すことができる。
Ｂ＝ＩｇｒＴ−０．５ＩｇｒＲ−０．５ＩｇｒＳ＋０．５√３（ＩｇｃＲ−ＩｇｃＳ ）
・・・（１２）
ここで、零相電流Ｉ０と、基準電圧√３Ｅとの間の位相角をθとすると、図３から分かるように、上記有効成分ＡはＩ０ｃｏｓθで表され、上記無効成分ＢはＩ０ｓｉｎθで表される。
【００４９】
ところで、零相電流Ｉ０の有効成分Ａ、無効成分Ｂの値を実際に測定して求めるにあたっては、処理演算部１６の基本処理部３へ入力される基準電圧√３Ｅと零相電流Ｉ０の波形から、後述する図５に示すように、基準電圧√３Ｅと零相電流Ｉ０との間の位相の遅れを測定し、演算部１４で零相電流Ｉ０を基準電圧√３Ｅと同位相の有効成分Ａと基準電圧√３Ｅより９０度位相が進んだ無効成分Ｂとに分解して出力する。すなわち、演算部１４は、基準電圧√３Ｅと零相電流Ｉ０との位相角θに基づいて、上記有効成分Ａと無効成分Ｂとを検出する。
【００５０】
次に、
Ｘ＝Ｂ−√３Ａ  ・・・（１３）
Ｙ＝Ｂ＋√３Ａ  ・・・（１４）
Ｚ＝−２Ｂ      ・・・（１５）
とおき、上記式（１３）〜（１５）に上記式（１１）、（１２）のＡ，Ｂを代入すると次の式（１６）〜（１８）が得られる。
【００５１】
Ｘ＝ＩｇｒＴ＋ＩｇｒＳ−２ＩｇｒＲ＋√３（ＩｇｃＴ−ＩｇｃＳ ）・・・（１６）
Ｙ＝ＩｇｒＲ＋ＩｇｒＴ−２ＩｇｒＳ＋√３（ＩｇｃＲ−ＩｇｃＴ ）・・・（１７）
Ｚ＝ＩｇｒＳ＋ＩｇｒＲ−２ＩｇｒＴ＋√３（ＩｇｃＳ−ＩｇｃＲ ）・・・（１８）
ここで、三相の配電方式においては、三相の各相に同時に漏洩電流Ｉｇｒは流れないものとすれば、上記式（１６）の−２ＩｇｒＲ、式（１７）の−２ＩｇｒＳ、式（１８）の−２ＩｇｒＴ部分は抹消され、且つ、ＩｇｃＲ，ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴの値が等しいバランス状態のときは、Ｘ、Ｙ、Ｚの値は、１相に漏洩電流Ｉｇｒが流れた場合のＩｇｒの測定値、又は２相に漏洩電流Ｉｇｒが流れた場合の２相分合計の漏洩電流Ｉｇｒの値を示す。
【００５２】
従って、上記式（１３）〜（１５）で示されるＸ、Ｙ、Ｚの値のうちの最大の値が１相の漏洩電流Ｉｇｒの測定値又は２相の漏洩電流Ｉｇｒの合計の測定値、さらには後で説明する線間負荷中に発生した対地漏洩抵抗に相当する対地漏洩電流Ｉｇｒの測定値として出力される。
【００５３】
以上式（１）〜（１８）を含んだ部分の説明では、端子Ｓと端子Ｒとの間に発生する線間電圧ＥＳＲを基準電圧としていたが、他の線間電圧ＥＴＳ，ＥＲＴを基準電圧としても、上述の式（１３）〜（１５）は全く同様に適用が可能で、式（１６）〜（１８）のＸ、Ｙ、Ｚとその右辺の式との組み合わせが入れ替わるだけであり、それらの最大の値を漏洩電流Ｉｇｒの測定値とする漏洩電流Ｉｇｒの値は同じ値であるので、三相線間電圧のいずれの相の電圧を入力しても同じ測定結果が得られ、測定の際の入力電圧の選定間違いが発生することはない。
【００５４】
前述の式（１６）〜（１８）からは、漏洩電流Ｉｇｒの測定値は、配電線又はその接続端子で１相又は２相が地絡したときの測定値を表しているが、線間にまたがる負荷中で発生したときも対地漏洩電流Ｉｇｒの測定には同じ式（１６）〜（１８）が適用可能であることを以下に説明する。
【００５５】
例えば、二次側巻線を星形に結線した星形結線変圧器の二次側巻線の接地された中性点Ｎに対して対地電圧がＥであるＲ相とＳ相の２線間に接続された負荷変圧器コイルの中央点である線間負荷中央点Ｍが漏洩抵抗ｒを通じて地絡したとき、この線間負荷中央点Ｍの接地点Ｎに対する対地電圧ＥＮＭの大きさは、図２のベクトル図から明らかなように０．５Ｅであり、対地漏洩電流は０．５Ｅ／ｒとなり、零相電流Ｉ０の値を漏洩電流Ｉｇｒの値とする従来の漏洩電流の計測器はこの値を計測する。
【００５６】
しかるに、上記地絡が線間負荷中央点Ｍでなく、対地電圧がＥである端子Ｒ又はＳ付近で発生すると対地漏洩電流はＥ／ｒとなり、同じ漏洩抵抗ｒに対して、線間負荷中央点Ｍでの地絡による対地漏洩電流の測定値はこの値の半分となってしまう。そこで、漏電故障の程度を定格電圧時の対地漏洩電流値で評価するような漏洩電流測定装置にあっては、故障の程度を過小評価することになってしまう。その結果、適確に漏電故障を発見することが困難となり、漏洩電流の測定を行いながら漏電による事故を発見できなくなる虞がある。
【００５７】
本発明は上述のような過小な値を示す漏洩電流Ｉｇｒの測定値でなく、対地電圧Ｅを対地漏洩抵抗ｒの値で除して得られる漏洩電流Ｉｇｒの測定値は、２相が地絡したときは２倍の測定値を示すことを上述した式（１）〜（１５）を使用し検証する。なお、二次側巻線の端子Ｒと端子Ｓとの間に発生する線間電圧ＥＳＲの値は、対地電圧の値をＥとしたとき√３Ｅとなり、三相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及びそれらに接続された負荷設備５に存在するそれぞれの対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴは等しいものとして検証する。
【００５８】
まず、線間負荷中央点Ｍのみに対地漏洩抵抗ｒが存在する場合は、線間負荷中央点Ｍの接地点Ｎに対する対地電圧ＥＮＭは−ｊ０．５Ｅとなるので、線間負荷中央点Ｍから対地漏洩抵抗ｒを通過する対地漏洩電流ＩＮＭは、−ｊ０．５Ｅ／ｒ，ＩｇｒＲ，ＩｇｒＳ，ＩｇｒＴがすべて０であり、対地電流ＩｇｃＲ，ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴの値は全て等しくなる。これを前述の式（１０）〜（１２）に代入すると、Ａは０、Ｂは−０．５Ｅ／ｒとなる。このＡ、Ｂを前述の式（１３）〜（１５）に代入すると、Ｘ、Ｙは共に−０．５Ｅ／ｒとなり、ＺはＥ／ｒとなり、Ｘ，Ｙ，Ｚの値の最大値Ｅ／ｒが漏洩電流Ｉｇｒの測定値、つまり定格電圧時の対地漏洩電流値として表示される。本発明に係る漏洩電流測定装置においては、対地漏洩電流値の表示は、処理演算部１６の表示部１５で行われる。
【００５９】
次に、Ｒ相及びＳ相に対地漏洩抵抗ｒが存在する場合には、Ａは０となり、Ｂは−Ｅ／ｒとなる。このＡ及びＢを式（１３）〜（１５）に代入すると、Ｘ及びＹは共に−Ｅ／ｒとなり、Ｚは２Ｅ／ｒとなり、Ｘ，Ｙ，Ｚの値の最大値２Ｅ／ｒがＲ相とＳ相の合計漏洩電流Ｉｇｒの測定値として表示される。この表示も、処理演算部１６の表示部１５で行われる。
【００６０】
次に、前述の式（１６）〜（１８）のＸ，Ｙ，Ｚの右辺の√３以下の値は、バランス状態のときは、ＩｇｃＲ，ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴが等しいため０となり、Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの最大値が前述したＩｇｒ測定値となるが、アンバランス状態では対地電流ＩｇｃＲ，ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴの値が等しくないため、それらの差の値の√３倍の値が、アンバランス状態に起因する値として漏洩電流Ｉｇｒの測定値に含まれる。以下、上記アンバランス状態に起因する値を零相電流Ｉ０の値から求める。
【００６１】
零相電流Ｉ０の値は、前記式（１１）、（１２）のＡ，Ｂの値から、下記の式（１９）により示すことができる。
【００６２】
Ｉ０２＝Ａ２＋Ｂ２
＝ＩｇｒＲ（ＩｇｒＲ−ＩｇｒＳ）＋ＩｇｒＳ（ＩｇｒＳ−ＩｇｒＴ）＋ＩｇｒＴ（ＩｇｒＴ−ＩｇｒＲ）＋（ＩｇｃＲ＋√３ＩｇｒＴ）（ＩｇｃＲ−ＩｇｃＳ）＋（ＩｇｃＳ＋√３ＩｇｒＲ）（ＩｇｃＳ−ＩｇｃＴ）＋（ＩｇｃＴ＋√３ＩｇｒＳ）（ＩｇｃＴ−ＩｇｃＲ）      ・・・・・（１９）
この式（１９）で、漏洩電流ＩｇｒＲ，ＩｇｒＳ，ＩｇｒＴの値を０とおくと、零相電流Ｉ０の値は下記の式（２０）に示すようになる。
【００６３】
Ｉ０２＝ＩｇｃＲ（ＩｇｃＲ−ＩｇｃＳ）＋ＩｇｃＳ（ＩｇｃＳ−ＩｇｃＴ）＋ＩｇｃＴ（ＩｇｃＴ−ＩｇｃＲ）                                      ・・・・・（２０）
ここで、零相電流Ｉ０の最小値を求めるため、上記式（２０）中のＩｇｃＲを変数として微分し０とおくと、下記の式（２１）の条件を得る。
【００６４】
ＩｇｃＲ＝０．５（ＩｇｃＳ＋ＩｇｃＴ）    ・・・（２１）
次に、上記式（２１）を上記式（２０）に代入すると、零相電流Ｉ０の最小値として下記の式（２２）を得る。
【００６５】
Ｉ０＝（√３／２）（ＩｇｃＴ−ＩｇｃＳ）    ・・・（２２）
そして、上記式（２２）の結果を式（１６）に代入すると、下記の式（２３）を得る。
【００６６】
Ｘ＝ＩｇｒＴ＋ＩｇｒＳ−２ＩｇｒＲ＋２Ｉ０  ・・・（２３）
漏洩電流Ｉｇｒは、三相同時に流れることはないので、上記式（２３）中の（−２ＩｇｒＲ）を抹消し、ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴを変数として零相電流Ｉ０の最小の値を計算し、その結果を前記式（１６）〜（１８）に代入すると下記の式（２４）〜（２６）を得る。
【００６７】
Ｘ＝ＩｇｒＴ＋ＩｇｒＳ±２Ｉ０    ・・・（２４）
Ｙ＝ＩｇｒＲ＋ＩｇｒＴ±２Ｉ０    ・・・（２５）
Ｚ＝ＩｇｒＳ＋ＩｇｒＲ±２Ｉ０    ・・・（２６）
式（２４）〜（２６）から、Ｘ、Ｙ、Ｚの最大値である漏洩電流Ｉｇｒの測定値の中に、上述したように三相Ｒ，Ｓ，Ｔの各相に発生するの対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴの値が異なるアンバランス状態にあるとき、漏洩電流Ｉｇｒの測定値に影響を及ぼす値である±２Ｉ０を含む。
【００６８】
なお、上記式（２４）〜（２６）中の２Ｉ０の値は、零相電流Ｉ０が最小条件で求めた値であるが、他の条件では２倍より小さな値、例えば、対地電流ＩｇｃＳ，ＩｇｃＴが共に０のときには√３倍を示すので、最大の値の２倍が限界の値となる。
【００６９】
また、零相電流Ｉ０の値は、基本的な測定値であるので、±２Ｉ０の値で、漏洩電流Ｉｇｒの測定値を修正することができるが、零相電流Ｉ０の値が過大なときはアンバランスの度合いも過大であり、漏洩電流Ｉｇｒの測定値の信頼性は低下する。
【００７０】
上述の式（１）〜（２６）を用いた説明は、二次側巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧として入力した場合について説明したが、接地点である中性点Ｎに対して発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴを基準電圧として入力した場合にも、同じ理論で同じ結果を得ることができる。例えば、基準電圧Ｅとして入力された対地電圧ＥＲと同位相の零相電流Ｉ０有効成分ＡＳは下記の式（２７）により示すことができる。    
【００７１】
ＡＳ＝ＩｇｒＲ−０．５ＩｇｒＳ−０．５ＩｇｒＴ＋０．５√３（ＩｇｃＳ−ＩｇｃＴ ）
・・・（２７）
上記基準電圧Ｅから９０度位相が進んだ零相電流Ｉ０の無効成分ＢＳは、下記の式（２８）により示すことができる。
ＢＳ＝０．５√３（ＩｇｒＴ−ＩｇｒＳ）＋ＩｇｃＲ−０．５ＩｇｃＳ−０．５ＩｇｃＴ
・・・（２８）
また、
ＸＳ＝ＡＳ−√３ＢＳ  ・・・（２９）
ＹＳ＝ＡＳ＋√３ＢＳ  ・・・（３０）
ＺＳ＝−２ＡＳ        ・・・（３１）
とおき、上記式（２９）〜（３１）に前記式（２７）、（２８）のＡＳ，ＢＳを代入すると下記の式（３２）〜（３４）が得られる。
【００７２】
ＸＳ＝ＩｇｒＲ＋ＩｇｒＳ−２ＩｇｒＴ＋√３（ＩｇｃＳ−ＩｇｃＲ）・・・（３２）
ＹＳ＝ＩｇｒＲ＋ＩｇｒＴ−２ＩｇｒＳ＋√３（ＩｇｃＲ−ＩｇｃＴ）・・・（３３）
ＺＳ＝ＩｇｒＳ＋ＩｇｒＴ−２ＩｇｒＲ＋√３（ＩｇｃＴ−ＩｇｃＳ）・・・（３４）
上記式（３２）〜（３４）で示されるＸＳ、ＹＳ、ＺＳの値のうちの最大の値が、１相又は２相の合計、又は線間負荷中に発生し対地漏洩抵抗に相当する対地漏洩電流Ｉｇｒの測定値となるが、式（３２）〜（３４）の右辺は、Ｘ、Ｙ、Ｚを表す式（１６）〜（１８）の右辺のいずれかと一致しており、それらのうちの最大の値を漏洩電流Ｉｇｒの値とするので、両者の漏洩電流Ｉｇｒの値は同じものとなる。
【００７３】
次に、図１に示す処理演算部１６を構成する基本波処理部３の具体的な構成について、図４を参照して説明する。この基本波処理部３は、電圧検出器２１と、第１の増幅器２２と、第１のローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３と、第１の実効値変換器２８と、零相電流（Ｉ０）検出器２４と、第２の増幅器２５と、第２のローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６と、第２の実効値変換器２９と、位相差計測器２７とを備える。
【００７４】
図４において、電圧検出器２１には、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれか、又は変圧器巻線の各端子Ｒ，Ｓ，Ｔと中性点Ｎ間に発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかが基準電圧として入力される。ここで、対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかを基準電圧とするときの値をＥとするとき、上記各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかを基準電圧とするときの値は√３Ｅとされる。
【００７５】
なお、図１に示す系統図においては、線間電圧ＥＳＲが入力されている。そして、第１の増幅器２２は電圧検出器２１の検出感度に応じて、電圧検出器２１から出力される基準電圧を適切な値になるまで増幅する。第１のローパスフィルタ２３は、基準電圧として入力される電圧の周波数である基本波周波数を超える周波数成分を減衰させて基準電圧基本波周波数波形を取り出す。
【００７６】
そして、零相電流検出器２４には、三相３線式の配電方式にあっては、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔに流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０が入力される。また、三相４線式の配電方式にあっては、Ｒ，Ｓ，Ｔ及び接地相であるＮ相の各相の配電線４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ及び中性線４Ｎの４線に流れる電流のベクトル和である零相電流Ｉ０が入力される。第２の増幅器２５は、零相電流検出器２４の検出感度に応じて、零相電流検出器２４から出力される零相電流Ｉ０を適切な値になるまで増幅する。第２のローパスフィルタ２６は、零相電流Ｉ０の基本波周波数を超える周波数成分を減衰させて基本波周波数波形を取り出す。
【００７７】
そして、位相差計測器２７は、基準電圧として入力された各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれか、三相変圧器の巻線１ａ，１ｂ，１ｃの接地点である中性点Ｎに対して発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかと、零相電流Ｉ０との位相差を計測する。ここで基準電圧Ｅとして入力された各端子Ｒ，Ｓ，Ｔ間に発生する線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴのいずれかと、三相変圧器の巻線１ａ，１ｂ，１ｃの接地点である中性点Ｎに対して発生する対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴのいずれかと、零相電流Ｉ０との位相差を図５に示す。基本波処理部３において、第１のローパスフィルタ２３は出力された基準電圧Ｅの波形と、第２のローパスフィルタ２６から出力された零相電流Ｉ０の波形を、例えばオペアンプゼロクロッシング回路に入力すると、それらの出力波形は、図５に示すように、基準電圧Ｅに対してはＥＺで示すようになり、零相電流Ｉ０に対してはＩＺで示すようになる。基準電圧Ｅ及び零相電流Ｉ０の出力波形の波高値を一致させて、出力波形ＥＺとＩＺの差を求める。その差の絶対波形は、図５に示す｜ＥＺ−ＩＺ｜波形になる。図５に示す｜ＥＺ−ＩＺ｜波形及びＩＺ波形の突出部分の面積をそれぞれＳ１，Ｓ２とすれば、Ｓ１は基準電圧Ｅと零相電流Ｉ０との位相差角θに比例し、Ｓ２は位相差１８０度に比例する。このＳ１，Ｓ２に比例した電圧は、演算部１４に出力される。
【００７８】
そして、第１の実効値変換器２８は、基準電圧Ｅの基本周波数波形を両波整流して実効値に比例したアナログ値に変換し、演算部１４に入力する。第２の実効値変換器２９は、零相電流Ｉ０の基本周波数波形を両波整流して実効値に比例したアナログ値に変換して演算部１４に入力する。
【００７９】
そして、演算部１４は、位相差計測器２７が計測した基準電圧Ｅと零相電流Ｉ０との位相差角θを用いて、零相電流Ｉ０を基準電圧Ｅと同位相の有効成分Ａと、基準電圧Ｅより９０度位相が進んだ無効成分Ｂとに分解して出力する。
【００８０】
なお、位相差計測器２７が検出する基準電圧Ｅと零相電流Ｉ０との位相差角θは、次の式（３５）から算出される。
【００８１】
θ＝（１８０Ｓ１）／Ｓ２        ・・・（３５）
ここで、演算部１４は、Ｉ０ｃｏｓθの値を零相電流Ｉ０の有効成分Ａの値として、Ｉ０ｓｉｎθの値を零相電流Ｉ０の無効成分Ｂの値として演算し出力する。これら零相電流Ｉ０と、零相電流Ｉ０の有効成分Ａ及び無効成分Ｂの関係は、前述したように、図３のベクトル図に示すように表される。
【００８２】
そして、演算部１４において、上述したような演算処理が行われ、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴが１相又は２相、あるいは２相間にまたがる負荷の中に存在しているとき、それらの中に流れる電流値又は２相分の合計電流値を漏洩電流Ｉｇｒの値として測定し、その値を必要に応じて表示部１５に表示させる。さらに、演算部１４は、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴの中に流れる電流値に含まれる、対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴのアンバランスに起因するアンバランス差電流値を演算して測定し、この値を必要に応じて表示部１５に表示させる。
【００８３】
本発明に係る漏洩電流測定装置及びこの測定装置を用いた測定方法においては、前述した零相電流Ｉ０の有効成分Ａと無効成分Ｂを上述した式（１３）〜（１５）又は式（２９）〜（３１）に代入する演算処理を演算部１４により行うことにより、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴが１相又は２相、あるいは２相間にまたがる負荷の中に存在しているとき、それらの中に流れる電流値又は２相分の合計電流値の値の測定が実現される。また、前述の零相電流Ｉ０の値の±２倍の値を、対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴ中を流れる電流値に含まれる、対地静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴのアンバランスに起因する、アンバランス差電流値の測定が実現される。
【００８４】
また、本発明に係る漏洩電流測定装置は、図６に示すように、配電線４の途中に遮断器１９を設け、演算部１４の演算の結果により、遮断器の遮断動作を制御する構成としてもよい。本発明に係る漏洩電流測定装置は、演算部１４により演算されて測定された対地漏洩抵抗ｒＲ，ｒＳ，ｒＴの中を流れる漏洩電流Ｉｇｒの測定結果を制御信号とし、この制御信号に基づいて配電線４の途中に設けた遮断器１９を動作させることにより、配電線４及び負荷設備５を電源供給部から遮断する。
【００８５】
本発明に係る漏洩電流測定装置においては、上述のようにさらに遮断器１９を設けることにより、漏洩電流Ｉｇｒの検出と共に、漏洩電流Ｉｇｒが所定の値を超えたとき配電線４及び負荷設備５を電源供給部から遮断するようにすることができるので、三相３線又は三相４線の配電回路及びこの配電回路に接続された負荷設備を絶縁不良に伴う重大事故から守ることができる。
【００８６】
さらに、本発明に係る漏洩電流測定装置では、演算部１４の演算の結果により、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒの値が所定の値より大きくなったことが判定された場合には、その判定信号を制御信号として、音や発光等の警報装置１８を動作させ、音や発光等を用いて警報を発するようにしてもよい。このような警報装置１８を設けることにより、漏電に起因する事故を確実に防止することができる。なお、この警報装置１８は、図６に示すように、演算部１４の判定信号を制御信号として動作されるものであるので、演算部１４からの判定信号が入力されるように、この演算部１４に接続される。
【００８７】
本発明に係る漏洩電流測定装置及び測定方法は、国際標準方式として広く世界の配電系統において採用されている４００Ｖ級星形配電方式を採用した配電系統や電気機器における絶縁測定に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】三相星形電源で配電される配電線、この配電線に接続された負荷設備の漏洩電流Ｉｇｒの測定に本発明に係る漏洩電流測定装置を適用した構成例を示す概略系統図である。
【図２】星形電源系統の対地電圧対地電圧ＥＲ，ＥＳ，ＥＴ、線間電圧ＥＳＲ，ＥＴＳ，ＥＲＴ及び負荷中央点Ｍの接地点Ｎに対する対地電圧ＥＮＭの関係を示すベクトル図である。
【図３】零相電流Ｉ０、基準電圧として入力される対地電圧ＥＲ又は線間電圧ＥＳＲ、位相角θ、零相電流Ｉ０の有効成分Ａ、零相電流Ｉ０の無効成分Ｂの関係を示すベクトル図である。
【図４】本発明に係る漏洩電流測定装置を構成する信号処理部の詳細を示すブロック図である。
【図５】位相差がθの入力電圧Ｅと零相電流Ｉ０の波形と、位相判定のためのゼロクロッシング回路の出力波形の関係を示す。
【図６】本発明に係る漏洩電流測定装置に遮断器及び警報装置を配置した配置構成の一例を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  星形配電電源、３  基本波処理部、４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ  配電線、４Ｎ  中性線、５  負荷設備、８  接地線  ９  零相変流器、１４  演算部、１５  表示部、１６  処理演算部、１８  警報装置、１９  遮断器、ＣＲ，ＣＳ，ＣＴ  対地静電容量、ｒＲ，ｒＳ，ｒＴ  対地漏洩抵抗
【図１】
2010127860.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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