(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電設備の高圧側に接続し、高圧側および低圧側電路を含めた電気抵抗を測定し、その得られたデータから電路の短絡等の検知を行う装置であって、
測定端子切替部に設け、多相交流回路の各相に各々接続する端子と、
前記多相交流回路のうち２相を順次選択して、前記２相の端子間に測定用交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記２相間で抵抗値を順次測定する測定手段と、
前記抵抗値のみによる測定手段により得られるデータにもとづいて短絡を判断する手段と、を有することを特徴とする短絡検知器。
【請求項２】
前記受電設備の停電状態から再び通電を開始する前に、電路の短絡の検知を行うことを特徴とする請求項１に記載の短絡検知器。
【請求項３】
前記測定手段により得られるデータにもとづいて短絡を判断する手段においては、高圧側母線短絡と、変圧器二次側短絡および計器用変圧器二次側短絡の、３種類の判断を行い得るものとすることを特徴とする請求項１に記載の短絡検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家用高圧電気設備等において、高圧側または変圧器二次側の短絡の検知を行うために用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自家用高圧電気設備等においては、自家用側の電気設備の工事や点検等を行う際には、例えば、休日等の設備が稼働しない日を選んで、工事区間を停電にして所要の工事を行っている。そして、前記自家用側の電気設備の工事や点検等を行った後に、工事した区間に通電する際には、高圧側および低圧側の電路に短絡等がないことを確認してから、受電する必要がある。そこで、前記工事の後に受電する場合には、短絡接地器具、ジャンパー線等の取付け場所、取付け数等をチェック表等を用いて確認を行い、さらに、取り外し時にも、チェック表等により確認するような手段を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記チェック表等を用いて確認を行った場合にも、時にはチェック漏れ等による短絡が発生する等の問題があり、重大な短絡事故が発生することがある。これは、前記短絡の検知がすべて人手に頼っていることから発生するものであるが、前述したような短絡事故の発生を完全に予防するためには、より厳密な確認を、人手を多くかけて行う必要がある。しかしながら、何度もチェック表による確認を行ったとしても、チェック作業員の思い込み等が働いた時等には、再受電時に短絡等の事故の発生を完全に避け得るものではなく、より効率の良い確認方法の開発が望まれているのが現状である。
【０００４】
本発明は、前述したような従来の電路の短絡確認の問題を解消しようとするもので、電路の抵抗値データの確認により、電気設備の安全性を容易に確保できる方法とそのための装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受電設備の高圧側に接続し、高圧側および低圧側電路を含めた電気抵抗を測定し、その得られたデータから電路の短絡等の検知を行う装置に関する。本発明の請求項１の発明は、測定端子切替部に設け、多相交流回路の各相に各々接続する端子と、前記多相交流回路のうち２相を順次選択して、前記２相の端子間に測定用交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記２相間で抵抗値を順次測定する測定手段と、前記抵抗値のみによる測定手段により得られるデータにもとづいて短絡を判断する手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、前記受電設備の停電状態から再び通電を開始する前に、電路の短絡の検知を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、前記測定手段により得られるデータにもとづいて短絡を判断する手段においては、高圧側母線短絡と、変圧器二次側短絡および計器用変圧器二次側短絡の、３種類の判断を行い得るものとすることを特徴とする。
【０００８】
前述したように構成することにより、本発明の装置においては、多相交流回路のうち２相ずつを組み合わせて抵抗値の測定繰り返して行うことにより、得られる測定値にもとづいて、短絡部位の判定を容易に行うことができる。そして、装置により得られるデータが、抵抗値のみであるために、短絡の状態の判定が容易に行い得る。したがって、重大事故の発生することを未然に防止できて、電路の短絡箇所の外し忘れによる短絡事故で、送配電系統に接続された多数の電気設備の停電、短絡電流による機器破損、人身事故等の重大事故の発生を未然に防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図示される例にしたがって、本発明の装置を説明する。図１に示す短絡検知器１０は、図２に示すように、高圧側母線２の３相の各給電線２ａ、２ｂ、２ｃの各々に対して、接続する端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有し、前記３つの端子を測定端子切替回路１２に接続して設ける。前記測定端子切替回路１２は、主制御回路１３と抵抗成分検出回路１６に接続し、前記主制御回路１３には、制御・記憶および装置の操作情報を入力するための回路等を設けている。また、前記主制御回路１３にはディスプレイ１７と抵抗成分検出回路１６とを接続し、前記抵抗成分検出回路１６には交流信号発生回路１５を各々接続して、ディスプレイ１７には装置の動作状況や各線の間の測定された抵抗値等の表示を行うように構成している。なお、前記装置１０の電源としては、以下に説明する装置での消費電力が非常に少ないものであるから、電池等を用いることが可能であリ、その他に、付近にある給電可能なコンセントから１００Ｖの給電を受けるようにして、装置の電源として用いても良い。
【００１０】
前記短絡検知器１０に配置する各回路において、主制御装置１３は、制御・記憶・操作回路からなるものであり、各構成部材（回路）に対する制御の情報を出力する等の動作を指令し、各回路での動作によるデータを得るための制御手段と、データの記憶を行うためのＣＰＵとメモリー、および操作ボタン等を組み合わせたものとして構成され、装置の総合的な制御を行う。また、交流信号発生回路１５では測定周波数を発生させる発振回路および、電圧増幅回路または定電流発生回路等から構成され、被検知物としての高圧側母線２に印加する電圧・電流を発生する。
【００１１】
前記主制御回路１３と交流信号発生回路１５に接続される測定端子切替回路１２においては、前述したように、３つの端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有し、主制御回路１３からの信号により、それ等の端子のうちの２つを組み合わせて切替えながら、前記選択した２つの端子間の抵抗を測定する。前記測定端子切替回路１２での端子の切替えの動作は、主制御回路に設けている制御・記憶・操作部に設定しているプログラムにもとづいて、自動的に測定端子を切替えながら行うもので、各２つの端子間での抵抗値を測定して、抵抗成分検出回路１６に向けてその検知した情報を伝達する。前記測定端子切替回路１２での端子の切替えの動作の順序は、▲１▼端子１１ａ−１１ｂ間、▲２▼端子１１ｂ−１１ｃ間、▲３▼端子１１ａ−１１ｃ間のように、多相の電路または、多線の電路の端子間を順次切替えながら、各端子間での抵抗値を測定する動作を繰り返して行う。
【００１２】
前記抵抗成分検出回路１６において、同期検波回路または、後述する補正電流［Ｉｄ］により被検知物１に流れる抵抗成分電流Ｉ′を検出し、演算処理すること等により抵抗値を検出し、主制御回路１３へデータを送出する。前記被検知物として示される回路は、図３の等価回路図に示すが、高圧側母線２および自家用受電設備の変圧器、低圧側電路のすべてを含む回路を対象とするものである。なお、前記図１の装置において、各回路間での信号の流れを実線で示し、制御信号の流れを点線で示している。また、前記抵抗成分検出回路１６により抵抗値を検出するタイミングは、測定端子切替回路１２における測定端子の切替えの動作と、同期した状態で行うように構成する。そして、前述したように、本実施例に示す短絡検知器１０においては、２相の端子間に接続して抵抗値の測定を行う動作を行うことができる装置であるから、三相交流電路のみでなしに、多線式電路および多相式電路のいずれに対しても、２相間での短絡の検知を行うことができるものとして構成される。
【００１３】
前記短絡検知器１０における短絡検知の動作の基本的な原理は、まず、図３に示すような等価回路を用いて説明することができる。例えば、自家用電気設備等の電路は、電力コンデンサ等の静電容量Ｃ、変圧器や電線等の抵抗Ｒ、インダクタンスＸ等の等価回路で表すことができる。そして、前記被検知物１の端子ａ、ｂ間に短絡検知器１０から交流電圧Ｖを印加すると、被検知物１には電流Ｉが流れる。前記印加電圧Ｖと流れる電流Ｉの位相関係は、図４のグラフの例に示すように、φの位相のずれが生じる。また、前記位相の関係は、電路の静電容量Ｃ、インダクタンスＸの相関関係により変化する。
【００１４】
前記図４に示したようなベクトル関係において、短絡検知器１０から電圧Ｖを印加した際に、短絡を検知できるための必要要件としては、図５のグラフに示されるように、被検知物に流れる電流をＩとした場合に、電流Ｉは等価回路のＲ、ＣおよびＸの値に関連した大きさおよび位相φとなる。この電流Ｉは、電路の短絡とは無関係のＣおよびＸにより大きさと位相が変化し、ＩおよびＶの検知のみでは電路の短絡検知は困難である。したがって、前記等価回路のＣおよびＸに関連したデータは極力無視し、前記等価回路の抵抗成分のみを計測することにより、確実な短絡検知が可能となる。
【００１５】
そこで、前記図５のグラフにおいて、前記Ｒ、Ｃ、Ｘの値と位置によるベクトルの変化をみるに、印加電圧ベクトルＶ、被検知物に流れる電流（以下「測定電流」という）をＩとし、双方の位相のずれをφとする。前記位相のずれφの角度は、電路のＲ、Ｃ、およびＸの相互の値により変化し、さらに、電路の回路条件により図３のＲ、ＣまたはＸの位置が変化した場合に、図５の破線で示されたベクトルＩａの位置となることもある。
【００１６】
また、短絡検知を行うためには、前述したように、電路の抵抗成分Ｒを検知する必要がある。前記図５のグラフにおいて、印加電圧ベクトルＶと同じ方向の電流ベクトル成分Ｉ′が電路の抵抗成分を多く含み、印加電圧ベクトルＶと９０°位相の異なる電流ベクトル成分Ｉ"が、ＣおよびＸに関する成分を多く含むことがわかる。そこで、測定電流Ｉ′成分を検知するためには、同期検波回路により、Ｉ′＝Ｉ cosφを求める方法と、図６に示すように、印加電圧Ｖと９０°位相の異なる補正電流Ｉｄを、電流ベクトル成分Ｉに加えてベクトル補正を行い、補正電流Ｉｄの大きさを可変とし、合成された電流値が最も小さくなる点を求める動作によりＩ′を求める方法もある。これらの方法により求めたＩ′は、ＣおよびＸ成分が少なく、抵抗成分を多く含むことから、電路の短絡を検知するデータとして用いるのに適している。
【００１７】
以上の操作から得られた印加電圧ＶとＩ′の値から、電路の短絡状態を判断しやすい抵抗値（以下「Ｒｓ」という）に換算する。前記Ｒｓの値は、単純なオームの法則による演算処理（Ｒｓ＝Ｖ／Ｉ′）、または定電流電源を用いた回路を採用する場合は、Ｉ′の大きさを抵抗値に換算することにより求める。
【００１８】
次に本発明の装置における短絡検知部位と等価回路に関して説明する。まず、本実施例においては、自家用電気設備の高圧側および低圧側電路の短絡を一括して検知できるように構成している。つまり、前記短絡検知器１０を用いて検知した場合に、
（ａ）高圧側母線などの短絡。
（ｂ）変圧器二次側の短絡（低圧側電路短絡）：測定値は変圧器二次回路の一次換算抵抗値と、一次回路抵抗値の和となる。
（ｃ）計器用変圧器（以下「ＶＴ」という）二次側の短絡（低圧側電路短絡）：測定値は変圧器二次回路の一次換算抵抗値と一次回路抵抗値の和となる。
【００１９】
前記（ａ）の高圧側母線などの短絡時の等価回路とデータを説明するに、前記高圧側母線の短絡は、図７に示す等価回路において、ａ、ｂ端子間の短絡で表すことができる。前記図７の等価回路のａ〜ｂ端子間の短絡状態は、短絡検知器１０における印加電圧Ｖと測定電流Ｉの位相が同じ（φが０）となり、容易に回路の抵抗成分を検知できる。なお、前記高圧側母線などの短絡時には、測定値はほぼ０［Ω］となる。また、前記変圧器、ＶＴの等価回路を示す図７の回路において、変圧器の励磁アドミタンスは非常に小さい値であるため、その値を無視した等価回路として説明している。前記回路の説明において、ｒ１：一次抵抗、ｒ２：二次抵抗、ｘ１：一次漏れリアクタンス、ｘ２：二次漏れリアクタンスを各々説明している。
【００２０】
前記（ｂ）、（ｃ）の変圧器二次側の短絡時の等価回路は、図８に示されるようになると想定される。この場合に、印加電圧Ｖと測定電流Ｉの関係は、図４と類似したものとなる。そして、本実施例に示した装置の測定原理から、図８のＣ、Ｘ１および二次漏れリアクタンスの一次換算値Ｘ２′は無視され、測定値は一次抵抗ｒ１と二次抵抗の一次側換算抵抗ｒ２′の和が表示される、
前記（ｂ）、（ｃ）の変圧器、ＶＴ等の二次側開放時の等価回路とデータを説明すると、電力コンデンサ等のＣを接続した二次側の等価回路は、変圧器、ＶＴの逆起電力により図９に示すような回路が形成される。この回路に示されるように、印加電圧Ｖと測定電流Ｉの位相差が９０°となり（ＶよりＩが９０°進む）、一次端子ａ−ｂ間（高圧側）から短絡検知器により測定すると、高圧コンデンサの静電容量Ｃおよび変圧器一次漏れリアクタンスｘ１、一次抵抗成分ｒ１を無視するため、測定抵抗値は無限大となる。
【００２１】
前述したような動作原理よりなる本実施例において、以下に説明するように、測定周波数、測定電流および電圧の設定が行われる。つまり、測定精度は、電路の電磁誘導、静電誘導等によるノイズの影響を受け易く、さらに、電路の静電容量Ｃの影響を大きく受ける。このため、次のような条件を設定して、測定の作業を行うようにする。
＊測定周波数は、電路の静電容量Ｃおよびノイズの影響を受け難い周波数として、例えば、商用周波数よりも小さい値の周波数を採用する。
＊また、測定波形は、一般的には正弦波交流を用いているが、回路の簡略化、電子回路の電力効率を高める目的等のため、方形波状の波形を採用することもできる。
＊電流および電圧は、被検知物の電路のノイズの影響を受け難い適度な大きさで、かつ、電気設備に影響を与えにくく、感電の危険の少ない値とする。
【００２２】
前記構成を有する短絡検知器１０を、自家用電気設備の高圧側母線等に接続し、被検知物の短絡の検知を行う場合には、まず、自家用電気設備を停電状態に設定して、所定の工事を行った後で再通電を行う前に、高圧側および低圧側の電路に短絡等がないことを確認してから、受電する必要がある。そこで、前記従来例に説明したように、短絡接地器具、ジャンパー線等の取付け場所、取付け数等をチェック表等を用いて確認を行う。さらに、前記短絡接地器具等の各種の部材を取り外した時にも、その取り外したことを、チェック表等により確認するような手段を用いる。前記確認の作業と平行して、または、従来の方法による確認を行った後で、短絡検知器１０の端子を、図２の例に示すように、三相交流の３本の高圧側母線に対して接続し、短絡検知器１０の測定端子切替回路１２で測定端子の切替えを行いながら、２相間での抵抗値の測定を行う。そして、前述したような確認の作業を行うことで、作業停電後の再送電を行うことが可能か否か、または電路の安全が確保されていること等の確認の作業を行う。
【００２３】
前記短絡検知器１０による抵抗値の測定を行った場合に、例えば、
（ａ）高圧側母線などの短絡の場合には、０Ωの値となり、
（ｂ）変圧器二次側の短絡（低圧側電路短絡）の場合には、１〜１００Ω程度の値が得られるが、変圧器の定格容量が大きい程、測定値は小さくなることが判明している。
（ｃ）ＶＴ（計器用変圧器）の二次側の短絡の場合は、１０００〜１５００Ω程度の測定値が得られる。
（ｄ）被検知物の電路に短絡がない状態、つまり正常な状態では、抵抗値データとしての測定値は無限大の値となる。
【００２４】
また、本発明の装置を用いることにより、交流電圧、電流による抵抗測定機能は、前記短絡検知を行うことの他に、次のような測定にも、前記実施例に示された機構を活用することが可能である。
・変圧器等のレアショート等の検知：変圧器の二次側を短絡し、一次側から測定した各相間の抵抗値表示により、レアショートが検知できる。
・高圧コンデンサの短絡検知：高圧母線間の測定により、短絡が検知できる。
【００２５】
前記本実施例の装置を用いて、自家用電気設備の工事や点検後等に、高圧側および低圧電路側の短絡がないことを確認する場合には、短絡検知器１０の３つの端子を３相の高圧側に接続する。そして、前記３相のケーブルのうちから２相を選択して、高圧側および低圧側電路を含めた電気抵抗を測定することにより、そのデータから電路の短絡等を検知することができる。さらに、従来は人手にのみ頼っていた確認作業が、抵抗値データによる確認方式を用いることにより、または従来方式と抵抗値データを得る方式との併用により、より確実に行うことができる。したがって、本発明の方式を用いることによって、自家用電気設備の点検等の後で、電路の短絡箇所の外し忘れ等による短絡検知の他に、変圧器の断線、層間短絡（レアショート）確認、電力コンデンサの短絡確認等にも応用が可能である。
【００２６】
前記本実施例に示した装置を用いる場合には、次のような特徴を発揮できる。
・重大事故の未然防止：電路の短絡箇所の外し忘れによる短絡事故で、送配電系統に接続された多数の電気設備の停電、短絡電流による機器破損、人身事故等の重大事故の発生を未然に防ぐことができる。
・装置により得られるデータが、抵抗値のみであるために、短絡の状態の判定が容易に行い得る。
・得られる測定値により、短絡部位の判定を容易に行うことができる。即ち、高圧側母線短絡（０Ω）、変圧器二次側短絡（定格容量が大きい程、測定値は小さくなり、一般に１〜１００Ω程度となる。）、ＶＴ二次側短絡（１０００〜１５００Ω程度）、これに対して、短絡がない状態では、無限大の抵抗値となる。
・各相間（３相のＲ−Ｓ、Ｓ−Ｔ、Ｔ−Ｒなど）の抵抗値を個別に表示するために、得られた抵抗値のデータから短絡相が判明する。
・一度の操作で、高圧側から低圧電路側までの短絡を、一括して検知できる。
・測定電圧、電流が小さいので、感電や被測定機器の破損がない。
・小型軽量に構成でき、使用方法が簡便である。
・低消費電力の測定回路を構成できるので、電池を電源として使用でき、作業性の良好な装置として構成可能である。
【００２７】
【発明の効果】
前述したように構成したことにより、本発明の装置においては、３相のケーブルのうちの２相を組み合わせて抵抗値を測定し、得られる測定値にもとづいて、短絡部位の判定を容易に行うことができる。そして、装置により得られるデータが、抵抗値のみであるために、短絡の状態の判定が容易に行い得る。したがって、重大事故の発生することを未然に防止できて、電路の短絡箇所の外し忘れによる短絡事故で、送配電系統に接続された多数の電気設備の停電、短絡電流による機器破損、人身事故等の重大事故の発生を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置の構成を示す回路図である。
【図２】  高圧側母線に装置を接続する状態の説明図である。
【図３】  本発明の装置を接続した状態での等価回路図である。
【図４】  印加電圧と流れる電流の関係を示すベクトル図である。
【図５】  Ｉａ成分の例を示すベクトル図である。
【図６】  補正電流ＩｄとＩ′の関係を示すベクトル図である。
【図７】  変圧器の等価回路図である。
【図８】  二次側短絡時の等価回路の説明図である。
【図９】  変圧器等二次側開放時の等価回路の説明図である。
【符号の説明】
２    高圧側母線、  １０    短絡検知器、  １１    端子、
１２    測定端子切替部  １３    主制御回路、
１５    交流信号発生回路、  １６    抵抗成分検出回路、
１７    ディスプレイ。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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