(57)【要約】【課題】簡単な構成でトラッキング現象の発生を検出する。【解決手段】トラッキング現象検出装置を、電路５の電流を検出する電流検出手段としての変流器１と、検出した電路５の電流に含まれた高周波信号成分を抽出及び増幅するハイパスフィルタを内蔵した高周波信号抽出手段としての増幅器２と、トラッキング現象を検出するトラッキング現象検出部３と、電路５を遮断する遮断手段４と、所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路５に印加して商用電力に結合する高周波信号供給器５０と、を有して構成する。トラッキング現象検出部３の演算器１０で、５．２５ｋＨｚの周波数付近に閾値以上を示す高周波信号が観測された場合、炭化導電路３１を介してトラッキング現象に伴う高周波信号が流れたものと判定し、判定信号を判定出力回路１１へ送る。そして、遮断手段４の作動信号を出力し、電路５を遮断する。【選択図】図１
2010151663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路電流波形を検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電流波形から予め設定した周波数以上の高周波成分を抽出する高周波抽出手段と、前記高周波波形の周波数別レベルを演算するレベル演算手段と、トラッキング現象発生を判断する判断手段と、所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路に印加する高周波信号供給手段と、を有し、
前記周波数別レベルに閾値を設定し、
前記判断手段は、
前記レベル演算手段による演算結果が、前記高周波信号供給手段により印加された高周波信号と等しい周波数であり、かつ前記閾値を越えたらトラッキング現象発生と判断して報知信号を出力する、
ことを特徴とするトラッキング現象検出装置。
【請求項２】
所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路に印加する高周波信号供給ステップと、
電路電流から予め設定した周波数以上の高周波電流を抽出する抽出ステップと、
抽出した高周波電流の周波数別レベルを演算するレベル演算ステップと、
前記周波数別レベルに閾値を設定する設定ステップと、
前記レベル演算ステップによる演算結果が、前記高周波信号供給ステップにより印加された高周波信号と等しい周波数であり、かつ前記閾値を越えたらトラッキング現象発生と判断する判断ステップと、を有する、
ことを特徴とするトラッキング現象検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コードプラグ等のコンセント部分に主に生ずるトラッキング現象を検出するトラッキング現象検出装置およびトラッキング現象検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラッキング現象は、トラッキング破壊とトラッキング劣化の２つの現象に分類できることが知られている。トラッキング破壊は、特にコンセント部分を構成する絶縁材料の表面が湿潤汚損した場合に、埃の汚れや水分等の付着物を通して表面に電流が流れ、これが繰り返されて付着物に沿うように炭化導電路が形成され、この炭化導電路を通して電流が流れる現象である。またトラッキング劣化は、コンセント部分等を構成する導体に電流が流れることによって損失熱が過度に生じた場合に、熱劣化によって有機絶縁材料表面に形成された炭化導電路を通して電流が流れる現象である。
【０００３】
このトラッキング現象で生成された炭化導電路は、詳細には、炭化物と多種の不純物とからなる混合物と言える。そして、炭化導電路は、不純物の組成比率に関わらず、周波数に影響されない純抵抗素子と等価な振る舞いをすることを特徴とする。
【０００４】
従来、このトラッキング現象検出に関する技術として、特許文献１のものが案出されている。この技術は、トラッキング現象によって生成された炭化導電路に流れる微少のトラッキング放電電流を検出するトラッキング放電検出装置に関するものである。検出手段によって検出した微少電流に基づき、判断手段によって、電荷演算手段の演算結果、発生頻度監視手段による発生頻度数値、レベル演算手段による演算結果のうち少なくとも２つが閾値を超えたらトラッキング放電発生と判断して報知信号を出力するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７９２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術は、トラッキング放電による初期の微少放電電流を検知可能に構成されたものである。したがって、この微少放電電流が発生する程度までトラッキング現象が進行しないと判断できない点で問題があった。また、トラッキング現象により微少放電電流が発生して初めて応答する受動的なものであり、放電電流が発生しない程度の炭化導電路を検知する等、積極的に劣化診断ができない点で問題があった。さらに、微少放電電流の検出結果を基に劣化を判断するため、劣化とは無関係な原因で類似波形の微少電流が偶然に生じた場合等、短絡放電の可能性が極めて小さい場合であっても電路が遮断することがあり、無用な遮断動作が生じ易い点で問題があった。
【０００７】
そこで、本発明では上記課題を鑑み、トラッキング現象を簡単な構成で積極的に検出でき、トラッキング現象の初期段階でも診断し易く、無用な遮断動作が生じないトラッキング現象検出装置及び検出方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係るトラッキング現象検出装置は、電路電流波形を検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電流波形から予め設定した周波数以上の高周波成分を抽出する高周波抽出手段と、前記高周波波形の周波数別レベルを演算するレベル演算手段と、トラッキング現象発生を判断する判断手段と、所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路に印加する高周波信号供給手段と、を有し、前記周波数別レベルに閾値を設定し、前記判断手段は、前記レベル演算手段による演算結果が、前記高周波信号供給手段により印加された高周波信号と等しい周波数であり、かつ前記閾値を越えたらトラッキング現象発生と判断して報知信号を出力するものであるように構成される。
【０００９】
請求項２の発明に係るトラッキング現象検出方法は、所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路に印加する高周波信号供給ステップと、電路電流から予め設定した周波数以上の高周波電流を抽出する抽出ステップと、抽出した高周波電流の周波数別レベルを演算するレベル演算ステップと、前記周波数別レベルに閾値を設定する設定ステップと、前記レベル演算ステップによる演算結果が、前記高周波信号供給ステップにより印加された高周波信号と等しい周波数であり、かつ前記閾値を越えたらトラッキング現象発生と判断する判断ステップと、を有するように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１、２の発明によれば、高周波信号供給手段または高周波信号供給ステップを追加するだけの簡単な構成でトラッキング現象の発生を検出できる。また、より積極的なトラッキング現象の予見も可能となる。さらに、短絡放電に伴う発火等をより確実に防止するように無用な電路の遮断動作を減少できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るトラッキング現象検出装置のブロック図であり、トラッキング現象を検出したら電路を遮断する遮断装置を示している。
【００１２】
図１において、１は電路５の電流を検出する電流検出手段としての変流器、２は検出した電路５の電流に含まれた高周波信号成分を抽出及び増幅するハイパスフィルタを内蔵した高周波信号抽出手段としての増幅器、３はトラッキング現象を検出するトラッキング現象検出部、４は電路５を遮断する遮断手段、５０は所定周波数の高周波信号を生成するとともに電路５に印加して商用電力に結合する高周波信号供給器である。
【００１３】
高周波信号供給器５０は、所定周波数の高周波信号を生成して出力する発振回路５１と、出力された高周波信号を電路５に印加して商用電力に結合する高周波信号結合回路５２とを有している。発振回路５１は、誘導性素子及び容量性素子からなるＬＣ発振回路として例えばコルビッツ発振回路を用いて構成されている。発振周波数は、電路５に接続された他の電気機器が異常動作をしないようにするとともに、透過効率の観点から例えば５．２５ｋＨｚ付近に設定されている。高周波信号結合回路５２は、後述するコンセント２１に形成された炭化導電路３１の抵抗成分と発振回路の出力インピーダンスと整合させるとともに、５．２５ｋＨｚを中心周波数とする所定幅の高周波信号のみを通過させるバンドパスフィルタによって構成されている。
【００１４】
図２に示すように、トラッキング現象検出部３は、変流器１で検出し増幅器２で抽出した高周波電流波形を周波数分解するために高速フーリエ変換する高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴとする。）６、抽出した高周波電流波形から予め設定された周波数帯の波形を抽出して放電電流波形として出力する波形抽出回路７、ＦＦＴ６及び波形抽出回路７の出力を夫々Ａ／Ｄ変換する第１Ａ／Ｄ変換回路８及び第２Ａ／Ｄ変換回路９、周波数分解した結果及び抽出した波形からトラッキング現象を判断する演算回路１０、遮断手段４の動作信号となる演算結果を出力する判定出力回路１１を有している。尚、１２は判断要素や演算値を格納するレジスタ回路である。
【００１５】
図３は、本トラッキング検出装置の構成を部分的に適用した漏れ（湿潤）電流検出実験回路である。この実験回路において、コンセント２１のプラグ２２とソケット２３の間には、１ｍｍの間隙に挟み込んだ埃を総量８．２４ｍｍ３の水滴で湿潤させ、この湿潤した埃に事前に所定量の放電電流を流すことにより、人為的にトラッキング放電に伴う炭化導電路３１が等価的に形成されている。この電路５に、発振回路５１に相当するファンクションジェネレータ６１で生成された高周波信号を、高周波信号結合回路５２に相当する高周波信号結合器６２を介して印加する。結果、図４に示すように、炭化導電路３１が形成された場合には、電路５に高周波信号電圧が印加され、トラッキング現象検出部３に相当するスペクトラムアナライザ６３は、高周波信号に含まれる５．２５ｋＨｚの電流成分を検出する。
【００１６】
上記装置によるトラッキング現象検出動作は次のように実施される。
まず、電路５には、高周波信号供給器５０によって、所定周波数の高周波信号が印加される。この状態で、変流器１により検出された電路５に流れる電流は、トラッキング現象検出に不要な５０Ｈｚ、６０Ｈｚ等の低周波成分が増幅器２に内蔵されるハイパスフィルタで除去される。加えて、増幅器２では、１ｋＨｚ以上の高周波成分が増幅される。
コンセント部分２１に埃が湿潤して炭化導電路３１が生じた場合、炭化導電路３１が有する抵抗成分を介して、高周波信号供給器５０から印加された高周波信号により、漏れ（湿潤）電流が流れる。
【００１７】
変流器１で検出された漏れ電流は、トラッキング現象検出部３に入力され、ＦＦＴ６にて周波数分解される一方、波形抽出回路７にて所定条件を満たす放電電流波形が抽出され、デジタルデータに変換された後に双方のデータは演算回路１０に入力される。そして、演算回路１０で、周波数成分に基づく予め設定された設定値に対する判断が成され、トラッキング現象の発生有無を判断する判断要素が演算される。
【００１８】
演算回路１０は、周波数別レベルを演算するレベル演算手段として電路５を流れる信号の周波数成分を解析するとともに、発振回路５１の発信周波数と等しい５．２５ｋＨｚの周波数付近に予め設定した閾値以上を示す高周波信号が観測された場合、トラッキング現象の発生に伴い炭化導電路３１が形成されたものと判定する。ここで、閾値は、例えば、高周波信号供給器５０によって電路５０に印加される高周波信号の信号強度（ｄＢ）に１０ｄＢを加えた値に設定されるものとする。
【００１９】
そして、演算回路１０は、レジスタ回路１２に随時演算データを取り込んで演算を実施し、判定信号が判定出力回路１１へ送られる。そして、判定出力回路１１はその信号に応じて遮断手段４の作動信号を出力し、電路５を遮断する。
【００２０】
このように、電路５に所定周波数の高周波信号を印加し、検出した電流波形から周波数別レベルを求め所定周波数成分の有無によって炭化導電路３１が形成されているか否かを判断するので、高周波信号供給器５０を追加するだけの簡単な構成でトラッキング現象の発生を検出できる。また、微少放電電流が発生する前であっても、発生する恐れのある炭化導電路３１が形成されてさえいればトラッキング現象を検出可能となり、トラッキング現象の発生を待つことなく、より積極的なトラッキング現象の予見も可能となる。
【００２１】
また、トラッキング現象により形成された炭化導電路３１だけでなく、他の原因により形成された炭化導電路の発生も検出可能となる。よって、炭化導電路の形成に起因する短絡放電の可能性を全般的に小さくでき、短絡放電に伴う発火等をより確実に防止するように無用な電路５の遮断動作を減少できる。また例えば、電気機器の経年劣化診断にも応用できる。
【００２２】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、下記のように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）高周波信号結合回路は、電路に電気的に接続するものであれば、トランス結合により接続しても良い。この場合も図１の装置と同様の作用効果を得ることが可能である。
（２）高周波信号供給手段は、高周波信号を連続して電路に印加させるものに限らず、所定間隔で所定印加時間だけ断続的に印加させるものとしても良い。
（３）発振回路の発信周波数の設定値は、５．２５ｋＨｚに限らず、炭化導電路の抵抗成分値等に合わせて、３ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの間で可変可能である。
（４）発振回路は、コルビッツ発振回路に限らず、他の方式の発振回路によって所定周波数の高周波信号を発振出力するものとしても良い。その場合には、高周波信号結合回路の構成を、発振回路の出力インピーダンスに合わせて必要に応じて調整する。
（５）閾値は、印加される高周波信号の信号強度に１０ｄＢを加えた値に限らず、トラッキング現象検出部の波形抽出回路によって予め設定された周波数帯の範囲内で、印可される高周波信号と異なる他の周波数の信号波形を抽出し、抽出した他の周波数の信号強度に５ｄＢを加えた値としても良い。閾値は、ケーブル長や印可する高周波電源の電圧、フィルタの性能等により変化する高周波信号の強度に合わせて調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るトラッキング現象検出装置の回路ブロック図である。
【図２】本発明のトラッキング現象検出部の回路ブロック図である。
【図３】本発明の一部構成による漏れ電流検出実験回路のブロック図である。
【図４】高周波信号の電流スペクトルを示す特性図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・変流器（電流検出手段）、２・・増幅器（高周波信号抽出手段）、３・・トラッキング現象検出部、６・・高速フーリエ変換回路、７・・波形抽出回路、１０・・演算回路（レベル演算手段、判断手段）、１１・・判定出力回路、１２・・レジスタ回路、５０・・高周波信号供給器（高周波信号供給手段）、５１・・発振回路、５２・・高周波信号結合回路、３１・・炭化導電路。
【図１】
2010151663.tif 000003
【図２】
2010151663.tif 000004
【図３】
2010151663.tif 000005
【図４】
2010151663.tif 000006