(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用していて、当該直流機器に異常はないのに当該直流機器が作動しなくなった場合において、この交流配電線路に直流電圧計又は半波整流型電圧計を接続した際、定格以上の電圧が測定され、かつ時間がたつに連れてこの測定電圧が減衰する場合に当該交流配電線路に直流電圧がかかっていると判定することを特徴とする、直流電圧の課電判別方法。
【請求項２】
請求項１において直流電圧がかかっていると判定された場合、上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器をそれぞれ接続して、課電された直流電圧を除去することを特徴とする、直流電圧の除去方法。
【請求項３】
高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用する場合において、予め上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器を夫れ夫れ接続しておくことにより、当該直流機器に異常はないのに当該直流機器が作動しなくなった際に当該交流配電線路に課電される直流電圧を除去することを特徴とする、直流電圧の除去方法。
【請求項４】
高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用する場合において、上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器を夫れ夫れ接続したことを特徴とする、地絡時における高圧三相交流配電線路の電位上昇防止装置。
【請求項５】
請求項４における各相のコンデンサと抵抗器は、上記のトランスごとに、並列に接続された上記コンデンサと抵抗器とが箱体に収納されていることを特徴とする、請求項４に記載の地絡時における高圧三相交流配電線路の電位上昇防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を使用している配電線路において、何らかの電気的不具合の際に生じた三相交流配電線路における直流電圧の課電状況の判別方法、その直流電圧の除去方法、及び、地絡事故により生じる対地電位上昇防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、工場では、高圧三相交流配電線路のトランスの２次側の各相を、屋内で地絡時等の異常電圧上昇を抑える目的と地絡事故電流を制限する目的でコンデンサ２を介して接地する場合がある。特に、電子機器や精密機械の工場では、電線路１の負荷側に電子機器等の直流機器（図示省略）を接続して使用しているだけでなく、帯電を除去するためにイオナイザ等を設置している。このような直流機器を接続した負荷側で何らかの電気的不具合が生じた際において、イオナイザや直流機器等には異常が発見されないが、当該直流機器等が実際作動しないことがある。これは工場の生産設備に障害を与えることになるため、原因究明が行われるが、簡単にその原因を突き止めることはできなかった。
【０００３】
また、従来、ビル等の屋内では、図７に示すように、高圧三相交流配電線路１のトランスの二次側のうち、たとえばＳ相を接地箇所３で接地し、このＳ相の接地線７を単相３線式等の交流低圧配電線路６のＮ相に接続して配線している場合が多い。この場合、三相交流配電線路１と交流低圧配電線路６とは接地が同一系統となっている。この方式の配電線において、接地していないＲ相やＴ相に地絡事故が発生した場合、中性点が接地された対地間電圧が１００Ｖの単相３線式の交流低圧配電線路６には、３００Ｖ以上の電圧がかかる。負荷側の接続機器には、通常、異常電圧がかからないように設けられたバリスタ（図示省略）が働き、バリスタを通して流れる地絡電流を交流低圧配電線路６に設置された漏電ブレーカ（図示省略）が検知して動作すると、負荷側への電源供給が遮断されるが、通常このバリスタは、３００Ｖ以下の電圧に対応するものが多いため、地絡事故には対応できない。
【０００４】
また、漏電ブレーカが設置されていない場合には、上記バリスタに過電流が流れて、上記バリスタが焼損し、配電用遮断器が動作することがある。その結果、工場の生産機器や、銀行のＡＴＭなど重要な装置が停止することがあり、大きな損害をもたらすことになる。
そこで図８に示すように、上記三相交流配電線路１のトランスの二次側の各相をコンデンサ２を介して接地箇所３で接地し、この接地線７を単相３線式等の交流低圧配電線路６のＮ相にコンデンサを介して接続している。これにより上記のような各相での地絡事故に対してすべて接地されているため、地絡時でも単相３線式等の交流低圧配電線路６には異常に高い電圧はかからないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器や精密機械等の工場において、直流機器の機器自体に異常が見つかった場合には、直ちに現場で原因を追求していたが、上述したような、直流機器に異常は見られないが、直流機器が作動しない場合には、配電系統に不具合が生じているのではないかとして、その工場の電気配線の布設を担当した電気工事会社に配線系統の原因の調査を依頼し、合わせて対応策も任せていた。また、このような事態は、めったに生じないため、工場内部で原因を追求することがほとんどなく、次に、同じようなことが発生しても、現場にはその理由を理解して対応できる技術者が、ほとんどいなかったからである。
また、このような事態に対処するため、通常は、クランプ型のミリアンペア計等の計測機器を使用するが、なかなかその原因を突き止めることも、困難であった。
【０００６】
本発明者も、通常の測定機器を使用して、原因を突き止めようとしたが、現場には、整流方式電圧計が常設されていたため、これを測定機器として使用し、電線路１の対地電圧の測定を試みた。
すると、当初、高い値を示していた対地電圧が、やがて徐々に減少して行くことに気が付いた。この減少に、本発明者は、各相に接続されているコンデンサが、直流機器から流れてきた直流電流を塞ぎ止めて、交流配電線路に直流電圧がかかったままになっていることによるのではないかと気付き、この発明を完成したのである。つまり、直流の漏電、直流電荷放電等の発生の際、上記直流機器から微量の直流電流が上記交流配電線路１に流れるが、上記交流配電線路１の接地箇所３には各相にコンデンサ２が接続されているため、これらの各コンデンサ２には直流電流は流れず、当該交流配電線路１には直流電圧がかかったままとなっている状態を思い出したのである。コンデンサ２を介して接地しているため、地絡事故の場合には交流電流は流れるが、直流に対しては絶縁の状態である。それ故、これまでは負荷側の交流配電線路１に異常な直流電圧がかかっているかどうかが発見しにくかったのである。従って、負荷側の直流機器を迅速に復帰させることができなかった。
【０００７】
また、図８の配線では、交流に対しては接地されているが、コンデンサ２を設けているため、直流に対しては絶縁状態となっている。そしてこの三相交流配電線路１にはインバータ等からの高周波電流によるノイズ電圧やその他の直流電圧が乗ることが多い。このような状況において、さらに、直流の漏れ電流やイオナイザの直流電荷放電が発生すると、接地線７に接続している単相の交流低圧配電線路６の負荷側の機器にその直流電圧が異常な高電圧としてかかり、これらの機器のトラブルが発生することがあった。
【０００８】
そこでこの発明は、何らかの電気的不具合が発生し、異常は発見されないが作動しない直流機器が生じた場合、それを早急に復帰させるために、交流配電線路に直流電圧がのっているか否かを極めて容易に判定できる方法を提供するとともに、その場合の直流電圧の除去方法を提供するものである。また、三相交流配電線路に地絡事故が発生した場合においても、地絡電流は支障なく流れるが、三相交流配電線路にのった直流電圧を常時接地させておくことにより、単相の交流低圧配電線路にも異常な高電圧が発生しない電位上昇防止装置を提供し、上記課題を解決するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用していて、当該直流機器に異常はないのに当該直流機器が作動しなくなった場合において、この交流配電線路に直流電圧計又は半波整流型電圧計を接続した際、定格以上の電圧が測定され、かつ時間がたつに連れてこの測定電圧が減衰する場合に当該交流配電線路に直流電圧がかかっていると判定する、直流電圧の課電判別方法とした。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１において直流電圧がかかっていると判定された場合、上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器をそれぞれ接続して、課電された直流電圧を除去する、直流電圧の除去方法とした。また、請求項３の発明は、高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用する場合において、予め上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器を夫れ夫れ接続しておくことにより、当該直流機器に異常はないのに当該直流機器が作動しなくなった際に当該交流配電線路に課電される直流電圧を除去する、直流電圧の除去方法とした。
【００１１】
また、請求項４の発明は、高圧三相交流配電線路のトランスの二次側の各相をコンデンサを介して接地し、当該電線路の負荷側で直流機器を接続して使用する場合において、上記接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器を夫れ夫れ接続した、地絡時における高圧三相交流配電線路の電位上昇防止装置とした。また、請求項５の発明は、上記請求項４における各相のコンデンサと抵抗器は、上記のトランスごとに、並列に接続された上記コンデンサと抵抗器とが箱体に収納されている、地絡時における高圧三相交流配電線路の電位上昇防止装置とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図１乃至図３はこの発明の実施の形態例を示すものである。図１は、屋外から屋内に導入した交流配電線路１の、変圧器の二次側の配電線路の各相をコンデンサ２を介して接地箇所３で接地した状況を示している。当該電線路１の負荷側では、イオナイザや電子機器等の直流機器（図示省略）を接続して使用している。この負荷側の配電線路において、直流漏れ電流や、イオナイザ等による直流電荷放電現象を生じた場合、上記交流配電線路１に、図１に示すように、半波整流型電圧計４を接続すると、図３の実線に示すように、この半波整流型電圧計４により定格（点線で示したもの）以上の電圧が測定され、かつ時間がたつに連れてこの測定電圧が減衰した場合には当該交流配電線路に直流電圧がかかっていることがわかる。これは、この半波整流型電圧計４には抵抗器４ａが接続されており、この電圧計４を上記交流配電線路１に接続すると、この電圧計４の抵抗器４ａを伝わって直流電流が流れ、この抵抗器４ａの抵抗によって直流が消耗され、直流電圧が減衰することとなる。
このように、負荷側に何らかの電気的不具合が生じ、当該交流配電線路１に直流電圧計乃至半波整流型電圧計を接続したとき、当初、測定された定格以上の電圧が、時間の経過とともに減衰した場合、当該交流配電線路１には直流電圧がかかっていると判定するのである。
なお、上記半波整流型電圧計４の抵抗が１０ＫΩの場合、約１０秒で定格電圧に減衰した。
【００１３】
従って、上記のような状況の配線においては、予め、図２に示したように上記交流配電線路１の接地箇所３の各相のコンデンサ２に並列に抵抗器５を夫れ夫れ接続しておけば、交流配電線路１に流れる直流電流は接地箇所３の抵抗器５を通して、地中に流れ、当該交流電線路１に直流電圧がかかったままとはならない。また、地絡事故が発生しても、抵抗器５は地絡電流に支障をきたすことはない。つまり、課電される直流電圧を除去するには、上記のように、接地箇所の各相のコンデンサに並列に、予め、抵抗器をそれぞれ接続しておけば良いのである。また、予め接続しておく抵抗器の具体的な値については、１〜２０ＫΩ程度で良い。
【００１４】
次に図６は、図８のように、接地線７を、単相３線式の交流低圧配電線路６に接続している場合について説明したもので、屋外から屋内に導入した三相交流配電線路１のトランスの二次側の各相をコンデンサ２を介して接地箇所３で接地するが、この接地線７へは単相３線式の交流低圧配電線路６をコンデンサや抵抗器を介することなく接続したものである。
【００１５】
上記のような状況の配線においては、上記三相交流配電線路１の各相のコンデンサ２に並列に抵抗器５を夫れ夫れ接続しているため、上記三相交流配電線路１に流れる直流電流は抵抗器５を通って接地箇所３の地中に流れ、当該三相交流配電線路１に直流電圧がかかったままとはならない。それ故、上記三相交流配電線路１に、直流機器からの漏れ電流やイオナイザなどの直流電荷放電があっても、交流低圧配電線路６に異常な高電圧は発生しない。また、三相交流配電線路１に地絡事故が発生しても、地絡電流は接地箇所３から地中に流れるため、交流低圧配電線路６に異常な高電圧が発生せず、この交流低圧配電線路６の負荷側に接続された機器のトラブルが生じない。
この場合も、上記コンデンサ２に並列に接続する抵抗器５の具体的な値については、１〜２０ＫΩ程度で良い。
【００１６】
また、コンデンサ２と抵抗器５との並列接続については、どのような方法で接続しても良いが、図６の点線８が示しているように、予め、並列接続した状態のコンデンサ２と抵抗器５とを鉄製の箱体等に収納しておけば、現場でいちいち接続する際の煩わしさから開放され、布設時間も短縮される。
また、この並列接続した状態のコンデンサ２と抵抗器５の箱体等への収納にあたっては、箱体の形状を小さくするように設計することにより、スペースをとることはない。このため、新設の工場に対してだけでなく、工場のリニューアル時におけるコンデンサ２と抵抗器５の布設においても、簡単に適用することができる。
【００１７】
なお、上記実施の形態例では、交流配電線路１に直流電圧がのっているか否かは、半波整流型電圧計４を接続して判定したが、これに限らず直流電圧計を用いても同様の結果が得られる。また、上記の実施の形態例では、この発明をデルタ結線型の変圧器の二次側の交流配電線路で説明したが、これらに限らず、スター結線型の変圧器の二次側の交流配電線路においても同様である。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、何らかの電気的不具合により、異常ではないが動作しない直流機器が生じた場合、交流配電線路に直流電圧がのっているか否かを極めて容易に判定できる。請求項２の発明では、直流電圧がかかっていると判定した場合、上記のように接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器をそれぞれ接続することにより、課電された直流電圧を、簡単に除去することができる。このため、直流機器の運転を迅速に復帰させることができる。
請求項３の発明では、予め、接地箇所の各相のコンデンサに並列に抵抗器を接続しておくので、交流配電線路の直流電圧は、常時除去されていて、直流機器の運転に支障を来すことはない。とくに、最近は、半導体工場のみでなく、病院、銀行、オフィス等、計測機器、コンピュータ等直流の電子機器を設置している企業が多くなっているが、何らかの電気的不具合が生じた場合の対策は万全ではない。この発明は、このような多くの直流の電子機器が設置されている箇所において、上記したような効果を奏するものである。
【００１９】
また、請求項４の発明では、三相交流配電線路に流れる直流電流は接地箇所の抵抗器を通して、地中に流れ、当該交流電線路や単相の交流低圧配電線路に直流電圧がかかったままとはならない。それ故、上記三相交流配電線路に地絡事故が発生しても、地絡電流は接地箇所から地中に流れ、単相の交流低圧配電線路に異常な高電圧が発生せず、この単相の交流低圧配電線路の負荷側に接続された機器のトラブルが生じない。従って、現在の建家が三相交流配電線路の接地と交流低圧配電線路とが同一系統となっている場合においても、当該接地箇所の各コンデンサに抵抗器を接続するだけで容易に地絡時の電位の上昇を防止でき、極めて便利である。
また、請求項５の発明では、コンデンサと抵抗器との並列接続を、現場で行うのではなく、工場等で、予め、並列接続したコンデンサと抵抗器を箱体に収納しておくことにより、現場では、箱体を接続すればよいので、施工時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の交流電線路における直流電圧の課電判別方法の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図２】この発明の交流電線路における直流電圧除去方法の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図３】この発明の交流電線路における直流電圧の課電判別方法の実施の形態例の課電判定時の電圧波形を示すグラフ図である。
【図４】この発明の交流電線路における直流電圧の課電判別方法の他の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図５】この発明の交流電線路における直流電圧の課電判別方法を使用する箇所の概略構成図である。
【図６】この発明の地絡時の異常電位上昇防止装置の実施の形態例の概略構成図である。
【図７】従来の地絡時の異常電位上昇防止装置の概略構成図である。
【図８】従来の地絡時の改良型の異常電位上昇防止装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１    交流配電線路                ２    コンデンサ
３    接地箇所                    ４    半波整流型電圧計
５    抵抗器                      ６    交流低圧配電線路
７    接地線                    ＥＢ    漏電ブレ−カ
８    箱体
【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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