(57)【要約】【課題】消費電力が低く、高い検知精度を有する漏洩電流検知装置を提供する。【解決手段】漏洩電流検知装置１００は、磁性体コアに挿通された被検知電路１の零相電流を検知するための零相変流器２と、被検知電路の零相電流を校正して漏洩電流を取得するための零相電流校正部２０，３０とを備える。零相電流校正部は、被検知電路に沿って零相変流器の磁性体コアに挿通される校正用電流線２１を含み、活線状態の被検知電路により生じる磁界を模擬した磁界を発生させる模擬磁界発生部と、校正用電流線を活線状態とし、被検知電路を非活線状態としたときの零相変流器の出力を基に、被検知電路の零相電流の校正演算に用いる校正係数２４を算出する校正係数算出部２３と、算出された校正係数と、被検知電路に印加された電圧の位相とを基に、被検知電路の零相電流の校正演算を実施する校正演算部３２とを有する。【選択図】図３
2014238313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体コアを有し、該磁性体コアに挿通された被検知電路の零相電流を検知する零相変流器と、
前記被検知電路の零相電流を校正して漏洩電流を取得する零相電流校正部とを備え、
前記零相電流校正部は、
前記被検知電路に沿って前記零相変流器の磁性体コアに挿通される校正用電流線を含み、活線状態の前記被検知電路により生じる磁界を模擬した磁界を発生させる模擬磁界発生部と、
前記校正用電流線を活線状態とし、前記被検知電路を非活線状態としたときの前記零相変流器の出力を基に、前記被検知電路の零相電流の校正演算に用いる校正係数を算出する校正係数算出部と、
算出された校正係数と、前記被検知電路に印加された電圧の位相とを基に、該被検知電路の零相電流の校正演算を実施する校正演算部とを有することを特徴とする漏洩電流検知装置。
【請求項２】
校正用電流線を零相変流器に対して所望の位置に位置決め、該零相変流器に対して着脱可能に取り付けられた位置決め部材を備えたことを特徴とする、請求項１に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項３】
校正用電流線の数は、被検知電路の数に等しく、
前記校正用電流線と被検知電路とは、該校正用電流線の長手方向に直交する断面で同一の形状を有するとともに、該断面の中心から見て、等距離及び等角度隔てて配置されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項４】
校正用電流線の長手方向に直交する断面での該校正用電流線の中心と零相変流器との最短距離は、被検知電路の中心と前記零相変流器との間の最短距離より小さいことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項５】
校正用電流線の長手方向に直交する断面での該校正用電流線の径方向の長さは、周方向の長さより小さいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項６】
校正係数算出部は、校正用電流線を流れる電流を変化させることにより、被検知電路を流れる電路電流と、該被検知電路の零相電流との組合せに対応した複数の校正係数からなるテーブルを作成し、
校正演算部は、該テーブルを参照して校正演算に用いる校正係数を取得することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項７】
模擬磁界発生部は、複数の校正用電流線を含み、
該複数の校正用電流線には、
前記テーブルの電路電流が流れる電路模擬電流線と、
該電路電流と前記テーブルの零相電流との組合せの電流が流れる零相模擬電流線とが含まれることを特徴とする、請求項６に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項８】
校正係数は、被検知電路の零相電流の大きさを校正するための電流値校正係数と、該零相電流の位相を校正するための位相校正係数とを含み、
校正係数算出部は、
前記テーブルの零相電流の大きさと、校正用電流線を活線状態とし、前記被検知電路を非活線状態としたときの零相変流器の出力電流の大きさとを基に前記電流値校正係数を算出し、
該出力電流の位相と、前記校正用電流線を流れる電流の位相とを基に前記位相校正係数を算出することを特徴とする、請求項７に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項９】
模擬磁界発生部は、複数の校正用電流線を含み、
該複数の校正用電流線には、前記テーブルの零相電流が流れる零相模擬電流線が含まれ、
該複数の校正用電流線のうち前記零相模擬電流線以外の電流線には、磁石が近接して設置されたことを特徴とする、請求項６に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項１０】
校正係数算出部は、零相模擬電流線を流れる電流の大きさが０となる位相で校正係数を算出することを特徴とする、請求項９に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項１１】
模擬磁界発生部は、
校正用電流線の長手方向に直交する断面で、零相変流器の磁性体コアの径方向と交差する方向に着磁された磁石を含み、
該磁石の位置及び表面磁束密度は、前記校正用電流線を流れる電流の大きさに応じて決定されたことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の漏洩電流検知装置。
【請求項１２】
模擬磁界発生部は、複数の校正用電流線を含み、
該複数の校正用電流線には、
前記テーブルの電路電流が流れ、被検知電路と同数の電路模擬電流線と、
前記テーブルの零相電流が流れ、前記電路模擬電流線に近接して設置された零相模擬電流線とが含まれることを特徴とする、請求項６に記載の漏洩電流検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、零相変流器を用いて漏洩電流検知を行う漏洩電流検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
漏洩電流検知は、稼働中の電動機の故障、過電流による火災を防止するなどの重要な機能である。しかし、検知精度が低く誤差が大きい場合には、誤検知が発生する可能性がある。この場合、例えば、漏洩電流検知ができずに稼働中の電動機が過電流により故障して停止する、或いは正常状態であるにも関わらず漏洩電流が流れている状態であると誤検知して機器を停止させるといった問題が発生する可能性があった。
【０００３】
それゆえ、零相変流器を用いて漏洩電流検知を行う漏洩電流検知装置においては、検知精度を向上させて誤検知を防止するために、新たに校正用電流線を設けるとともに、電路を活線状態（通電状態）とし、校正用電流線に既知の電流を流して零相変流器（以下、ＺＣＴという）を校正する技術が存在する（例えば特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１３２００号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の電力事情、運用コストの削減のため、高精度化に加えて低消費電力化が要求されている。
【０００６】
しかし、従来の漏洩電流検知装置においては、活線状態の電路を流れる電流に加え、校正用電流線に常時電流を流して校正を実施しているため、消費電力が高くなり、高精度化と消費電力低減とが両立されていないという課題があった。
【０００７】
また、一般に漏洩電流検知装置においては、更なる検知精度の向上も求められている。
【０００８】
本発明の目的は、消費電力が低く、高い検知精度を有する漏洩電流検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る漏洩電流検知装置は、磁性体コアを有し、当該磁性体コアに挿通された被検知電路の零相電流を検知するための零相変流器と、被検知電路の零相電流を校正して漏洩電流を取得するための零相電流校正部とを備える。零相電流校正部は、被検知電路に沿って零相変流器の磁性体コアに挿通される校正用電流線を含み、活線状態の被検知電路により生じる磁界を模擬した磁界を発生させる模擬磁界発生部と、校正用電流線を活線状態とし、被検知電路を非活線状態としたときの零相変流器の出力を基に、被検知電路の零相電流の校正演算に用いる校正係数を算出する校正係数算出部と、算出された校正係数と、被検知電路に印加された電圧の位相とを基に、被検知電路の零相電流の校正演算を実施する校正演算部とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、模擬磁界発生部により、活線状態の被検知電路により生じる磁界を模擬した磁界を発生させて校正係数が算出される。また、校正係数の算出は被検知電路を非活線状態として実施できる。これにより、消費電力が低く、高い検知精度を有する漏洩電流検知装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＺＣＴの特性を説明するためのグラフである。
【図２】アンペールの法則による、電流値と磁界強度との関係を示す表である。
【図３】本発明の実施の形態１による漏洩電流検知装置を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による電路の配置を示す要部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
【図６】漏洩電流検知装置のＺＣＴ周辺の構成を示す概略図である。
【図７】校正用電流線用の形状保持具を示す斜視図である。
【図８】校正用電流線用の形状保持具と配置保持具を示す要部断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例を示す、図４に対応する要部断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例を示す、図５に対応する要部断面図である。
【図１１】校正用電流設定値に含まれる各値を示す表である。
【図１２】位相シフト量について説明するためのグラフである。
【図１３】出力校正手段に保存される校正係数のテーブルを示す。
【図１４】ＺＣＴの出力校正値から漏洩電流値を算出する方法を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４による校正用電流線及び磁石の形状と配置を示す要部断面図である。
【図１８】校正用電流線を流れる電流値の決定方法を説明するためのグラフである。
【図１９】本発明の実施の形態４の変形例による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態５による校正用電流線及び磁石の形状と配置を示す要部断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態５の変形例による校正用電流線及び磁石の形状と配置を示す要部断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態による漏洩電流検知装置について、図を参照して説明する。各実施の形態において、同一の構成には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００１３】
また、以下で記号Ｉ，Ｊを付したものは、特に断らない限り電流の大きさ（最大定格）の情報と位相の情報とを含む電流ベクトルである。ただし、以下の各式にこれらの記号が現れるときは、それぞれ交流電流の大きさを示すものとする。
【００１４】
まず、ＺＣＴの特性とそれに由来する新しい課題について具体的に説明する。
【００１５】
図１は、ＺＣＴの特性を説明するためのグラフである。グラフの横軸は磁化力の大きさＨを、縦軸は特定の電磁鋼板の透磁率μを示す。
電磁鋼板は磁性材料の一例である。ＺＣＴの基本構成は、電流検出用トランス（以下、ＣＴという）と同様であり、磁性材料を用いたコアに巻線が巻回されている。コアの透磁率μは、図１に示すように、磁化力に応じて変化することが知られている。それゆえ、ＺＣＴ、ＣＴのように、コアに挿通された電路を流れる電流が発生させる磁界を検知する方式では、電流値によってコアの透磁率が変化する。
【００１６】
電流が作る磁界強度Ｈは、電路を流れる電流値をＩ、電流線からの距離をｒとして、アンペールの法則Ｈ＝Ｉ／２πｒで記述される。ｒ＝０．１ｍの場合の電流値Ｉと磁界強度Ｈとの関係を図２に示す。図２に示した磁界強度と図１の磁化力とは、厳密ではないがほぼ等しいと考えられている。例えば１００Ａと２００Ａとでは、磁界強度が約２倍異なり、図１の例では、μの値が約１．３倍異なる。図１では、透磁率が比較的小さい電磁鋼板の例を示したが、ＺＣＴの磁性体コアとして頻繁に使用されるパーマロイの場合、透磁率は更に大きく、かつ磁界強度Ｈの変化に応じて急激に変化する。
【００１７】
このように、ＺＣＴのコアに挿通された電路を流れる電流値に応じて、ＺＣＴを構成するコアの透磁率μが変化する。
【００１８】
ここで、ＺＣＴ、ＣＴの原理に関して、本発明に関連する部分のみを抜粋して説明する。
ＺＣＴのコアに挿通された電路に電流が流れると、コアに巻回された巻線に励磁電流Ｉｅが発生する。励磁電流Ｉｅは、下記の式（１）のように、鉄損電流Ｉｍと磁化電流Ｉｃｌとのベクトル和で表すことができる。つまり、Ｉｅの大きさと位相は、ＩｃｌとＩｍの大きさと位相によって決まる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
電路を１次側、ＺＣＴの巻線を２次側とする。磁化電流Ｉｃｌは、自己インダクタンスＬと１次印加電圧に依存する。自己インダクタンスＬは、巻き数をｎ１、磁路長をｌ、角速度をω（＝２πｆ）、磁路の断面積をＳ、コアの透磁率をμとして、Ｌ＝ｎ１２×μ×Ｓ／ｌで表され、μに依存する。上記の通り、μは１次側電流値に依存し、したがってＺＣＴのコアにかかる磁界に依存する。したがって、磁化電流Ｉｃｌは、ＺＣＴのコアにかかる磁界の影響を受ける。一方、鉄損電流Ｉｍは、材料に応じた定数、電流の周波数及び１次誘導起電力の実効値で決まる。以上より、ＺＣＴのコアにかかる磁界によって、励磁電流Ｉｅの大きさと位相が変化することがわかる。
【００２１】
ここで、ＺＣＴ特有の状態に着目する。ＺＣＴの出力は、電路を流れる漏洩電流値成分が同じ値の場合でも、電路を流れる電流値が大きく異なる場合がある。例えば、漏洩電流値が１ｍＡでも、電路を流れる電流値としては１００Ａ、１０００Ａ、１００００Ａなどのいずれの可能性もある。そのため、同じ値の漏洩電流が流れている場合でも、電路を流れる電流値によってＺＣＴのコアにかかる磁界強度が異なり、したがってＺＣＴからの出力の大きさ（ゲイン）と位相が異なる。
【００２２】
確かに、漏洩電流値は、電路を流れる電流値よりも小さい。しかし、例えばモーターなどの電動機に用いる３相２００Ｖで、かつ電流値としては１０数Ａで駆動されるときに、３００ｍＡ程度の漏洩電流が流れる場合があることが知られている。それゆえ、ＺＣＴにかかる磁界強度を正確に検知するためには漏洩電流値を無視できず、電路を流れる電流値と漏洩電流値の両方の値により磁界強度を検知することが求められる。
【００２３】
ところで、漏洩電流が無い状態において、ＺＣＴの出力は理想的には０である。しかし実際には、漏洩電流が無い場合でも、電路の成分による電流が流れるために０とはならない。それゆえ、ＺＣＴの出力として、微小電流値が検知されることが多い。このように、各電路を流れる電流ではなく、ＺＣＴのコアを貫通して流れる電流値のバランスの崩れを検出するＺＣＴの特性のため、先行技術では、校正用電流を流してＺＣＴの校正を行うに際して電路を流れる電流値は考慮せず、漏洩電流を模擬した値を一意に決定して校正を行っている（例えば、特許文献２）。
【００２４】
また、特許文献１，２では、活線状態の電路に校正用電流値を付加し、周波数によって校正と漏洩電流検知とを分離している。しかし、ＺＣＴで得られた電気信号は周波数解析によって分離できても、ＺＣＴのコアにかかる磁界は、校正用電流による成分に電路を流れる電流による成分が重畳されているため分離できない。それゆえ、実際に漏洩電流検知を行っている時点で印加される磁界強度と校正時に印加される磁界強度とは異なる。
【００２５】
いずれの場合も、ＺＣＴのコアにかかる磁界強度を正確に反映できていない状態で校正を行っているため、高い検知精度を実現することが難しい。
【００２６】
さらに、活線状態の電路に校正用電流を付加した場合には、次のような問題の発生も想定される。つまり、活線状態では、実際に漏洩電流が発生している場合もあるし、上記の通り、漏洩電流が無いにも関わらず、電路の成分でＺＣＴに出力が発生している場合もある。このような状態で校正用電流が流れると、漏洩電流もしくは電路の成分による電流によって元々かなり大きい磁界がＺＣＴにかかっている場合には、ＺＣＴのコア材が飽和してしまう可能性がある。
【００２７】
このようにコア材が飽和した場合には、ＺＣＴから非常に大きな出力が検知されてしまう。それゆえ、電路の静電容量に由来する成分ではなく、実際の漏洩電流値が非常に小さく運転に支障が無い場合でも、これらを切り分けることもできず漏洩電流検知と誤判断してしまい、電流を遮断してしまう可能性がある。活線状態で校正を行っている先行技術の場合、上記のような問題が発生する可能性がある。
【００２８】
このような問題を解決するには、電路への電流供給を停止した状態で校正を行うことが考えられるが、従来技術では、校正用電流線を１本のみ付加し、漏洩電流を模擬する構成となっているため、電路の電流供給を停止した状態ではＺＣＴコアにかかる磁界を正しく再現できず、したがって精度の高い校正を実施できない状態になる。
【００２９】
以上より、ＺＣＴの出力電流ではなく、ＺＣＴの原理に基づいてＺＣＴにかかる磁界の影響を検討すると、従来技術のような、電流線を１本周回させて校正電流を流す校正方法、或いは、活線状態の電流線に校正用電流を追加する校正方法では、漏洩電流検出時にＺＣＴにかかる磁界を正しく反映していない状態での校正となるため、精度の高い校正を実施できないという問題がある。
【００３０】
また、ＺＣＴにかかる磁界の影響を考慮した場合、活線状態に校正用電流を追加する校正方法では、実際には漏洩電流が発生していないにも関わらず、漏洩電流として誤検知してしまうという問題が発生する可能性もある。
【００３１】
本発明の実施の形態の目的は、以上の問題に加え、活線状態での測定による消費電力の増加といった問題を解決可能な漏洩電流検知装置を提供することである。つまり、消費電力が低く、電路への電流供給が停止した状態でも、電路が作る磁界を反映してＺＣＴを高精度に校正可能な漏洩電流検知装置を提供することである。
【００３２】
実施の形態１．
まず、漏洩電流検知装置１００の構成について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１による漏洩電流検知装置を示す構成図である。漏洩電流検知装置１００は、漏洩電流の検知対象である電路１に予め設置されたＺＣＴ２と、ＺＣＴ２の出力の校正演算を実施するための校正係数を算出する校正係数算出部２０と、当該校正係数などを基にＺＣＴ２の出力を校正する出力校正部３０と、校正されたＺＣＴ２の出力などを基に漏電電流値を算出する漏電電流値算出部５０と、などを備える。
【００３３】
ＺＣＴ２は、環状の磁性体コア（以下、単にコアという）と、コアに巻回された出力用コイルとを有する。また、コアの空隙部には、電路１と後述する校正用電流線２１が挿通され、これらの零相電流を検知するようになっている。
【００３４】
電路１には、電路１を流れる電流（以下、電路電流という）を測定する電路電流測定手段３と、電路１に印加される電圧（以下、電路電圧という）を測定する電路電圧測定手段４とが設置されている。電路１の電気抵抗値が既知の場合には、電路電流と電路電圧の一方から他方を算出でき、したがって電路電流測定手段３と電路電圧測定手段４とを兼用できる。
【００３５】
電路１は、遮断機、漏洩電流ブレーカー、配電盤などの電流線であり、例えば３相交流の３本、接地電路の往復２本、或いはこれらの組合せの４本以上の電流線で構成される。例として、接地電路の往復２本分が２系統まとめて挿通された４本構成でもよい。以下では、電路１が三相３線式である場合について説明する。
【００３６】
電路１には、家庭用などの小電流から配電盤大電流までの数Ａ〜数１０００Ａの電流が流れる。当該電流の周波数帯域としては商用周波数を想定しているが、交流であればその他の周波数でもよい。
【００３７】
ＺＣＴ２は、貫通型でもよく、クランプ式でもよい。電路電流測定手段３は、ＣＴなどで構成され、３相交流の場合には３相すべての電路電流を測定するように構成されてもよく、或いは２相分だけを測定するように構成されてもよい。電路電圧測定手段４は、計器用変圧器（ＶＴ）などで構成される。
【００３８】
校正係数算出部２０は、活線状態の電路１が発生させる磁界を模擬して発生させる校正用電流線２１と、校正用電流線２１のための電源２２と、出力校正係数２４を算出するための演算を行う校正係数算出手段２３と、出力校正部３０のメモリ３１に校正係数２４を書き込む校正係数書き込み手段２５と、などを有する。校正係数算出手段２３は、ＺＣＴ２の出力と校正用電流線を流れる電流値とから校正係数２４を算出する。
【００３９】
校正係数算出部２０はコネクタ２０１を有し、このコネクタ２０１により校正用電流線２１を校正係数算出部２０に対して着脱できるようになっている。また、校正係数算出部２０は可搬型である。これにより、既設のＺＣＴ２に対して校正係数算出部２０を後付けすることも可能となり、校正係数の算出が終了すると取り外すことができる。運搬を容易にするために、校正係数算出部２０に取っ手、車輪などが設けられてもよい。
【００４０】
校正用電流線２１は、一般的な被覆電線、バスバーなどであり、本実施形態１では、ＺＣＴ２のコアに挿通された電路１と本数、材質、形状が同一の電流線で構成される。また、長さは校正用電流線２１の全本数で同一とするが、静電容量を小さくするため、可能な限り短くすることが好ましい。ただし、図３に示すように、校正用電流線２１は校正係数算出部２０内の電源２２から配線され、後述する形状保持具２２２内を通って再度電源２２に戻って閉回路を形成するので、校正用電流線２１は形状保持具２２２よりは充分に長い。
【００４１】
符号２２，２２１，２２２，２２３を付した部品は、すべて校正用電流線用の部品であるが、以下では「校正用電流線用」を省略して名称を記載する。
【００４２】
図４，５は、実施の形態１による電路の配置、及び校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。この断面図は、電路１及び校正用電流線２１の、長手方向に垂直な方向での断面である。これは、以下で説明する断面図でも同様である。
【００４３】
前述のように、ＺＣＴ２は、そのコアに電路１が挿通された状態で設置されている（図４を参照）。この状態で、校正用電流線２１が電路１に沿ってコアに挿通されて固定される。図５に示すように、校正用電流線２１は、この断面で電路１と同一の形状を有する。電路１と各校正用電流線２１は、それぞれ断面の中心から見て、等距離及び等角度隔てて配置される。それゆえ、各校正用電流線２１の断面中心は、各電路１の断面中心と同一円周上に位置する。
【００４４】
図６は、漏洩電流検知装置のＺＣＴ周辺の構成を示す概略図である。図６では、電路１については図示していない。
校正用電流線２１の位置決めは、形状保持具２２２と配置保持具２２３を使用して行われる。形状保持具２２２と配置保持具２２３は、ＺＣＴ２に対して着脱可能に取り付けられている。
【００４５】
図７は、校正用電流線用の形状保持具を示す斜視図である。
形状保持具２２２は、硬質な絶縁材料で構成される。その形状は、筒状であって、筒の中空部分を校正用電流線２１が貫通し、中空部分の内壁に校正用電流線２１が保持される。それゆえ、形状保持具２２２の内径は、校正用電流線２１の径より大きい。一方、当該内径は、校正用電流線２１を配置した場合に、ＺＣＴ２のコアと隣接する電路１同士とで作られる空間に内接する円よりも小さくする。また、形状保持具２２２の長さは、図６に示すようにＺＣＴ２よりも充分に長く、さらに配置保持具２２３の間隔よりも長い。
【００４６】
校正用電流線２１が曲がった状態、或いは傾いた状態では、図５のような配置とすることができない。それゆえ、校正用電流線２１は、形状保持具２２２を用いて真っ直ぐに伸ばされる。形状保持具２２２は、このようにして校正用電流線２１を所望の形状に保持する。形状保持具２２２は、予め校正用電流線２１に設置されてもよい。
【００４７】
また、形状保持具２２２として円筒状の形状を示したが、電路１を直線状に保持できるのであれば、円筒形状にスリットが入った形状などでもよい。これにより、ＺＣＴ２の断面に占める形状保持具２２２の面積の割合を減らすことができるため、配置がより容易になる。
【００４８】
図８は、校正用電流線用の形状保持具と配置保持具を示す要部断面図である。図８では、電路１が貫通する孔を図示していない。
配置保持具２２３は、図５に示すような校正用電流線２１の配置を維持するように校正用電流線２１と形状保持具２２２を保持する。さらに、配置保持具２２３は、校正用電流線２１と形状保持具２２２を着脱できるように構成される。この構成は、例えば、嵌合構造を設けることにより、或いは、形状保持具２２２を設置する部分と形状保持具２２２の外形にネジ溝を掘り、ネジとして固定することにより実現される。
【００４９】
さらに、配置保持具２２３は、図５に示す校正用電流線２１の配置を維持するために、ＺＣＴ２と配置保持具２２３を接続及び固定する接続部２２３ａを有する。図８では、配置保持具２２３の形状が円柱状である場合を示したが、各電路１と校正用電流線２１を図５のように保持できればよく、保持に関係の無い部分は必ずしも必要ではない。また、形状保持具２２２を省略し、配置保持具２２３だけで校正用電流線２１を保持してもよい。
【００５０】
図９，１０は、本発明の実施の形態１の変形例を示す、それぞれ図４，５に対応する要部断面図である。図９，１０のように、電路１が３本以外の場合でも、例えばこれらの図のように電路１と校正用電流線２１を配置できる。
【００５１】
図３に戻り、電源２２を流れる電流値は、電流検知手段２２１により検知される。電源２２の駆動のオンオフは、電源駆動手段２６に接続されたスイッチ２６１により行われる。電源駆動手段２６はメモリを有し、予め設定された校正用電流線２１に流す校正用電流設定値２７を記憶している。電源駆動手段２６は、電源２２に接続されており、校正用電流設定値２７からの信号で指定された電流が校正用電流線２１を流れるように電源２２を駆動する。
【００５２】
図１１は、校正用電流設定値に含まれる各値を示す表である。流れる電流は交流のため、電流値は最大定格で示している。
図１１に示すように、校正用電流設定値２７は、周波数と、電路１に流す可能性がある電流（以下、電路模擬電流という）Ｉ０ａの大きさと、検知したい範囲の漏電に相当する電流（以下、漏電模擬電流という）Ｉ０Ｌの大きさと、電流を流す時間との組合せで構成される。例えば電路１が三相３線式であるとき、校正係数の算出において、校正用電流線２１のうち１本にはＩ０Ｌの大きさとＩ０ａの大きさとの和（Ｉ０ａ＋Ｉ０Ｌ）の電流を流し、残りの２本にはＩ０ａのみを流して、漏洩電流がある場合に発生する磁界を模擬する。また、３本の電流線２１を流れる電流の位相はそれぞれ１２０°ずれており、３相交流電流を模擬したものとなっている。
【００５３】
校正用電流設定値２７の電流Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌの大きさと周波数は、可能性があるすべての値とされる。例えば、電路１に５０Ｈｚ／６０Ｈｚで１Ａ〜１０Ａの電流を流す可能性がある場合は、この範囲の周波数、電流値を複数種類の組合せで設定できる。このとき、５０Ｈｚ／６０Ｈｚに対して、細かい電流値（例えば１Ａ）刻みで設定してもよいが、校正時間が必要となる上に、メモリも多く必要になる。それゆえ、実際には特定の組合せ（例えば５０Ｈｚ、１Ａ，５Ａ，１０Ａ）でしか使用しないことが予め判明している場合には、当該特定の組合せで設定してもよい。
【００５４】
図１１では、時間を各電流値、周波数の組合せ毎に設定しているが、上記と同様の理由で、一括ですべて同じ値を設定してもよい。また、電源駆動手段２６に校正用電流設定値２７を記憶させる構成としたが、装置１００にボタン、テンキーなどの外部入力部を設け、校正用電流設定値２７を直接に駆動手段２６に入力する構成でもよい。
【００５５】
以上のように、校正用電流線２１に流す電流の周波数と大きさを設定し、校正用電流線２１を所定の位置に配置することで、電路電流によりＺＣＴ２のコアに印加される磁界を模擬できる。
【００５６】
校正係数算出手段２３は、ＣＰＵ（中央処理装置）とメモリなどで構成され、校正用電流検知手段２２１及びＺＣＴ２からの出力と校正用電流設定値２７とを基に校正係数２４を算出する。校正用電流線２１を流れる電流は、図１１に示した校正用電流設定値２７にしたがって変化するので、複数の校正係数２４が算出されることになる。校正係数算出手段２３は、漏洩模擬電流Ｉ０Ｌと電路模擬電流Ｉ０ａとの組合せに対応したテーブル（図１３を参照）を作成する。
【００５７】
校正係数２４は、ＺＣＴ２の出力の大きさを校正するためのゲインｇｓ（Ｉ０Ｌ，Ｉ０ａ）と、位相を校正するための位相シフト量θｓ（Ｉ０Ｌ，Ｉ０ａ）とからなる。これらの値ｇｓ，θｓは、漏洩模擬電流Ｉ０Ｌ及び電路模擬電流Ｉ０ａに対して決定される値であって、ＺＣＴ２の個体固有の値である。これらの値ｇｓ，θｓの具体的な算出方法については後述する。
【００５８】
校正係数書き込み手段２５は、算出された校正係数２４を出力校正部３０のメモリ３１へ書き込む。なお、校正係数算出手段２３にメモリを設け、当該メモリに一時的に校正係数２４を記憶させ、校正係数２４の算出がすべて終わってからメモリ３１へ一斉に出力する構成でもよい。
【００５９】
出力校正部３０は、校正係数２４を記憶するメモリ３１と、ＺＣＴ２の出力に対して校正演算を実施するＣＰＵ３２とを有する。ＣＰＵ３２は、校正係数２４とＺＣＴ２及び電路電圧測定手段４（又は電路電流測定手段３）の出力とを基に、ＺＣＴ２が出力する電路１の零相電流Ｉ１に対して校正演算を実施する。校正係数２４の値は、基本的に校正係数算出手段２３のメモリに保存されたテーブルを参照して取得されるが、必要に応じてデータの補間を実施する。具体的な演算方法については後述する。
【００６０】
漏洩電流値算出部５０は、Ａ／Ｄ変換器、ＣＰＵなどで構成され、出力校正部３０により校正されたＺＣＴ２の出力と電路電流測定手段３の信号とを基に漏洩電流値ＩＬを算出し、絶縁劣化判定部５１に出力する。漏洩電流値ＩＬの具体的な算出方法は後述するが、電路１の成分を除いて、電路１の絶縁劣化に由来する漏洩電流値を算出する。絶縁劣化判定部５１は、ＣＰＵ、メモリなどで構成され、当該メモリに保存された閾値と算出された漏洩電流値とを比較して、絶縁劣化度合いを判定する。判定された絶縁劣化度合いは、表示部５２に出力されて表示される。表示部５２は、漏洩電流値算出部５０の算出結果と絶縁劣化判定部５１の判定結果との両方を表示してもよい。
【００６１】
次に、漏洩電流検知装置１００の動作について説明する。ここでも、例として電路１は三相３線式であるとする。
【００６２】
まず、作業者が感電せず安全に作業可能な状態であることを確認する。電路１に電流が流れている場合は作業を停止する。
【００６３】
次に、校正用電流線２１に形状保持具２２２を設置し、校正用電流線２１を真っ直ぐに伸ばして保持する。そして、形状保持具２２２と一体化した校正用電流線２１をＺＣＴ２のコアに挿通し、配置保持具２２３を設置する。そして、当該一体化した校正用電流線２１を、図５に示す配置となるようＺＣＴ２に固定する。先に校正用電流線２１をＺＣＴ２に固定してから形状保持具２２３を設置してもよい。
【００６４】
このように、形状保持具２２２と配置保持具２２３を用いて校正用電流線２１をＺＣＴ２に対して固定することにより、校正用電流線２１が被覆電線のような柔軟物であっても、例えば図５のように、校正用電流線２１をＺＣＴ２に対して所望の位置に配置できる。
【００６５】
さらに、外部からの振動、衝撃、或いは自重などによって、作業中にＺＣＴ２に対する校正用電流線２１の相対位置が変化することを防止できる。これにより、作業中に、校正用電流２１に対して所望の磁界を安定して印加できる。また、校正用電流線２１を図５のように設置することによって、ＺＣＴ２に対する配置が相対的に電路１と同じになる。これにより、電路１が発生させてＺＣＴ２に印加される磁界をほぼ完全に同じ強度、方向で再現できる。
【００６６】
これらにより、電路１を活線状態とせずに、電路１が活線状態のときにＺＣＴ２に印加される磁界強度、方向を校正用電流線２１で再現可能となる。
【００６７】
ここで、ＺＣＴ２に対して校正用電流線２１が等距離に設置されない場合には、ＺＣＴ２の一部に強い磁界が印加され、ＺＣＴ２に漏洩電流に由来しない出力が発生する可能性がある。この場合、校正用電流線２１が一定距離を超えてＺＣＴ２に近づくと、ＺＣＴ２のコアの磁性材料が飽和して出力が無くなる、もしくは極端に大きくなり、正しい出力が得られなくなることも考えられる。
【００６８】
一方、本実施形態１のように、校正用電流線２１がＺＣＴ２に対して対称かつ等距離に設置されることによって、上記の問題は起こらず、また、ＺＣＴ２の原理に従って、校正用電流線２１を流れる電流によって作られる磁界が互いに相殺し、漏洩電流が無い場合にはＺＣＴ２に出力が発生しない理想的な状況を実現することができる。
【００６９】
次に、校正係数算出手段２３により、校正係数２４が算出される。校正係数２４の算出は、電路１を活線状態とせず（非活線状態として）、校正用電流線２１のみを活線状態として実施される。
まず、校正用電流線２１をコネクタ２０１に接続し、校正係数算出部２０をＺＣＴ２に対して所定の位置に設置する。これにより、校正係数算出用の電流を校正用電流線２１に流せるようになる。スイッチ２６１をオンにすると、電源駆動手段２６が電源２２を駆動し、電源２２により、校正用電流設定値２７に予め設定された条件で校正用電流線２１に電流が流れる。
【００７０】
校正用電流線２１を流れる電流の周波数、電路模擬電流Ｉ０ａ及び漏洩模擬電流０Ｌは、図１１の表に従って変化し、電流が流れる時間も同表に従う。３本の電流線２１のうち１本には、電路模擬電流Ｉ０ａと漏洩模擬電流Ｉ０Ｌとの大きさの和であるＩ０ａ＋Ｉ０Ｌが流れ、他の２本には、電路模擬電流Ｉ０ａが流れる。また、３本の電流線２１を流れる電流の位相は、それぞれ１２０°ずれている。
【００７１】
以上の条件で校正用電流線２１に電流を流すことによって、電路１に流れる電流値と検知範囲の漏電電流を網羅できる。これにより、電路１が活線状態である場合にＺＣＴ２に印加される磁界を、電路１を活線状態とせずに再現して校正係数２４を算出できる。
【００７２】
ここで、校正係数の算出方法について説明する。
電路１を活線状態とせず校正用電流２１のみを活線状態としたときに、ＺＣＴ２が出力する零相電流をＩ０とする。前述の通り、Ｉ０の位相と大きさは、ＺＣＴ２のコアにかかる磁界の変化に応じて変化する。校正用電流検知手段２２１で検知されたＩ０ａ及びＩ０Ｌの電流の位相を基準にした場合のＩ０の位相シフト量を、位相シフト量θｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）として算出する。このとき、３本の校正用電流線２１で材質と長さを同一としているので、各電流線の静電容量、抵抗値も同一となって、Ｉ０ａの位相とＩ０ａ＋Ｉ０Ｌの位相とは同一となる。ここでは簡単のため、Ｉ０ａの位相を代表値として使用する。
【００７３】
Ｉ０ａの位相をθＩ０ａ、Ｉ０の位相をθＩ０とすると、両者の関係は、下記の式（２）のように記述できる。この関係を図１２に図示している。
θＩ０＝θＩ０ａ＋θｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）  …（２）
【００７４】
なお、校正用電流線２１は充分に短くされるため静電容量も小さく、電流線２１が位相シフト量θｓに与える影響は小さいといえる。それゆえＩ０ａの位相として、校正用電流検知手段２２１の位相を用いることも可能であるが、校正用電流設定値２７に記憶された電源２２での位相を用いることにより、より精度を向上させることができる。
【００７５】
また、ＺＣＴ２で検知される零相電流Ｉ０は、Ｉ０ａもしくはＩ０ａ＋Ｉ０Ｌに相当する値であるが、前述の通り、Ｉ０はＺＣＴ２のコアにかかる磁界によって大きさが変化する。校正後のＺＣＴ２の出力をＪ０とし、校正係数（ゲイン）をｇｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）とすると、これらの関係は、下記の式（３）のように記述できる。
Ｊ０＝Ｉ０×ｇｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）  …（３）
【００７６】
ここで、校正後の零相電流Ｊ０は既知の漏洩模擬電流Ｉ０Ｌに一致する必要がある。それゆえ、下記の式（４）のようにｇｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）を算出できる。
ｇｓ（Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌ）＝Ｉ０Ｌ／Ｉ０  …（４）
【００７７】
図１３は、出力校正手段に保存される校正係数のテーブルを示す。
校正用電流設定値２７により電流Ｉ０ａ，Ｉ０Ｌが変化することにより、ＺＣＴ２が出力する零相電流Ｉ０も変化する。それゆえ、上記の方法に従って複数の校正係数２４が算出される。校正係数算出手段２３により、漏洩模擬電流Ｉ０Ｌと電路模擬電流Ｉ０ａとの組合せに対応した図１３のようなテーブルが作成される。図１３では、１つの周波数に対して１つの２軸テーブルとしているため、周波数が異なる場合には複数の表が作成される。或いは、周波数を含めた３軸テーブルにしてもよく、つまり校正係数２４が３パラメータで構成されてもよい。パラメータと校正係数との組合せは、必要な精度、計算能力、処理時間などに応じて適宜選定できる。
【００７８】
以上のように算出された校正係数２４は、校正用電流設定値２７に予め設定された条件パターンが１つ或いは数種類終了するごとに、校正係数書き込み手段２５により順次に出力校正部３０のメモリ３１に書き込まれる。このとき、前述の通り、校正算出手段２３に設けられたメモリに一時的に校正係数２４が保存され、すべての条件が終了してからメモリ３１に書き込まれるようにしてもよい。
【００７９】
一般に、校正係数は漏洩電流値にのみ対応付けられるところ、上記のように、流れる可能性のある漏洩電流値Ｉ０Ｌに加えて、電路１に漏電が無い場合に流れる可能性のある電流Ｉ０ａに対して校正係数を算出することによって、ＺＣＴ２にかかる磁界の影響を反映させ、校正精度をより向上させることができる。さらに、算出した校正係数２４をメモリ３１に保存することによって、電路１への電流供給が停止した状態で、電路１に流れる電流値と漏洩電流値を網羅できる。
【００８０】
メモリ３１への書き込みが終了すると、スイッチ２６１をオフにして電源駆動手段２６の動作を停止させ、校正用電流線２１、形状保持具２２２、配置保持具２２３を含む校正係数算出部２０を、設置時と逆の手順で撤去する。
【００８１】
校正用電流線２１は、電源２２に接続されない状態では電気的に安全である。それゆえ、次回以降の校正で使用しやすいように、形状保持具２２２、配置保持具２２３及び校正用電流線２１については取り外さずに設置した状態としてもよい。
【００８２】
以上のように算出及び保存された校正係数２４を用いて、電路１を活線状態としたときのＺＣＴ２の出力校正が実施される。
電路１を活線状態とすると、電路１を流れる電流によりＺＣＴ２に磁界が印加され、これによりＺＣＴ２から零相電流Ｉ１が出力されてＣＰＵ３２に入力される。また、電路電流測定手段３からは、電路電流Ｉｏｒｇが出力されてＣＰＵ３２に入力される。
【００８３】
ここで、ＣＰＵ３２によるＺＣＴ２の出力Ｉ１の校正方法について説明する。
ＣＰＵ３２は、メモリ３１に記憶された校正係数２４のテーブルを参照し（図１３を参照）、Ｉ０ＬをＩ１と読み替え、Ｉ０ａをＩｏｒｇと読み替えて、同テーブルからゲインｇｓ（Ｉｏｒｇ，Ｉ１）、位相シフト量θｓ（Ｉｏｒｇ，Ｉ１）を抽出する。
【００８４】
このとき、テーブルには存在しないＩ１，Ｉｏｒｇの組合せが検知される場合がある。この場合には、データ補間（内挿又は外挿）を実施して算出できる。補間方法は、必要な精度、計算能力、処理時間などに応じて、例えば、線形補間、スプライン補間などから選定して実施できる。
【００８５】
校正後のＺＣＴ２の出力（零相電流）の大きさをＪ１、位相をθＪ１、電路電圧の位相をθｏｒｇとする。出力の大きさＪ１、位相θＪ１は、下記の式（５），（６）のように算出できる。
Ｊ１＝Ｉ１×ｇｓ（Ｉｏｒｇ，Ｉ１）  …（５）
θＪ１＝θｏｒｇ−θｓ（Ｉｏｒｇ，Ｉ１）  …（６）
【００８６】
このとき、電路１の静電容量による位相シフト量が無視できない場合には、電路電流測定手段３によって得られる位相でなく、電路電圧測定手段４によって得られる位相をθｏｒｇとして使用することが好ましい。
【００８７】
次に、漏洩電流値の算出について説明する。
以上のようにＺＣＴ２の出力が校正され、校正後の大きさＪ１、位相θＪ１が得られる。これらの値Ｊ１，θＪ１は、漏電電流値算出部５０に入力され、漏洩電流値が算出される。
【００８８】
図１４は、ＺＣＴの出力校正値から漏洩電流値を算出する方法を説明するための説明図である。
漏洩電流は、主として電路１の絶縁劣化による抵抗値の変化によって発生するところ、ＺＣＴ２の出力には電路１の静電容量に由来する成分が含まれる。図１４に示すように、漏洩電流のうち、電路１の静電容量に由来する成分Ｉｃと抵抗に由来する成分Ｉｒとは位相が９０°ずれており、この２成分のベクトル演算の合計値が、ＺＣＴ２の出力Ｊ１となる。
【００８９】
Ｉｒの位相は電路１に印加された電圧の位相θｏｒｇと等しいため、電路電圧測定手段３の出力の位相を用いてＩｒを算出できる。例えば、Ａ／Ｄ変換器によりＪ１をデジタル信号に変換し、これをフーリエ変換することにより、Ｉｒが算出される。このＩｒの大きさが漏洩電流値ＩＬとなる。このとき、電路１の成分は温度、湿度、電路１の長さなどによって変化するため、これらを反映したＩｃの位相シフト量と大きさを用いることが好ましい。
【００９０】
このようにして算出された漏洩電流値は、絶縁劣化判定部５１へ送られ、所定の閾値に対してどのレベルにあるかの判定が行われる。この所定の閾値は、運用場所によって異なるが、実際の絶縁劣化が、人体への安全、もしくは機器の安定運転に対して影響があるか否かに基づいて決定される。或いは、規格に基づいて決定することも想定される。また、閾値を下げて、より低い漏洩電流値から検知できるようにした場合には、絶縁劣化の兆候を検知できることから、予防安全にも使用できる。判定結果は表示部５２に出力される。以上のようにして漏洩電流検知が実施される。
【００９１】
以上で説明した本実施形態１による漏洩電流検知装置１００によれば、電路１を流れる可能性があるすべての電流値及び可能性があるすべての漏洩電流値に対して、ＺＣＴ２にかかる磁界を反映した校正係数が算出される。これにより、電路１が停止した状態でも、活線状態を予め模擬した校正係数が算出されることになる。また、実際に検知されたＺＣＴ２の出力が校正係数の組合せから漏れたときにも、ＣＰＵ３２が組合せデータを補完して、適切な校正係数により精度の高い校正が実施される。
【００９２】
これにより、従来技術のように、電路１が活線状態のときに校正用電流を常時付加する必要がなく、したがって低消費電力で漏洩電流検知を実施できる。また、ＺＣＴ２のコアにかかる磁界強度が正確に反映された状態で校正が実施されるため、検知精度が向上する。
【００９３】
また、漏洩電流検知前に校正用電流線２１への電流供給が停止され、したがって電路１が活線状態のときには校正係数の算出が行われない。これにより、電路電流以外の電流に由来する磁界がＺＣＴ２及び電路１にかかることがないため、不要な磁界による誤った漏洩電流検知を防止できる。
【００９４】
また、活線状態での作業を行う必要が無いため、作業者の安全も確保できる。
【００９５】
さらに、磁性材料は加工などによって透磁率μに個体差が発生する場合があるところ、本実施形態１の構成では、電路１に既設されたＺＣＴ２の校正を現地で実施でき、個体差の補正が可能になる。
【００９６】
なお、本実施形態１では、校正係数の算出において、校正用電流線２１のうちの１本には漏洩模擬電流と電路模擬電流との和の電流Ｉ０ａ＋Ｉ０Ｌを流し、残りの２本にはＩ０ａのみを流して、漏洩電流がある場合を模擬したが、例えば１本に差の電流Ｉ０ａ−Ｉ０Ｌを流し、残りの２本にはＩ０ａのみを流した場合にも、同様に漏洩電流がある場合を模擬できる。このように、各校正用電流線２１に流す電流の大きさの組合せは適宜変更可能である。
【００９７】
以下で説明する各実施の形態では、それ以前で説明した実施の形態と異なる部分の構成のみについて説明し、同様の構成については説明を省略する。また、以下では電流線２１の本数が３本である場合について説明するが、図９，１０を参照して説明したように、それ以外の本数でもよい。
【００９８】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
実施形態１では、電路１と同一径の校正用電流線２１を設置した。本実施形態２では、電路１よりも径が小さい校正用電流線２１を使用し、当該電流線２１をＺＣＴ２のコアの内壁に近づけている。
【００９９】
この断面において、電路１の中心からＺＣＴ２のコアまでの最短距離をＲ０、校正用電流線２１の中心から当該コアまでの最短距離をＲ１とする。校正用電流線２１によって電路電流が作る磁界と磁界強度が同じ磁界をＺＣＴ２に印加するためには、アンペールの法則から、校正用電流線２１を流れる電流値をＲ１／Ｒ０倍とすることができる。Ｒ０＝Ｒ１の場合は、校正用電流線２１に流す電流値は電路１と同じ値となり、実施形態１と同じ構成となる。一方、本実施形態２では、電流線２１をＺＣＴ２のコアに近づけているのでＲ０＞Ｒ１であり、校正用電流線２１に流す電流値は、電路１より小さくて済む。
【０１００】
隣接する校正用電流線２１同士の位置決め方法は、実施形態１と同様である。材質については、それぞれの校正用電流線２１で同一であるが、電路１と異なる材質でもよい。
【０１０１】
このような構成により、校正用電流線２１に流す電流を小さくしても、電路１を流れる電流が作る磁界を模擬でき、実施形態１と比較すると、さらに低消費電力で漏洩電流検知を実施できる。また、本実施形態２の構成であれば、電路１の径が大きく、ＺＣＴ２の内側に電路１と同形状の校正用電流線２１を設置できない場合でも、校正用電流線２１の径を小さくして校正用電流線２１の設置が可能となり、より多くの電路１及びＺＣＴ２へ適応可能となる。
【０１０２】
実施の形態３．
図１６は、本発明の実施の形態３による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
実施形態２では、電路１より径の小さい校正用電流線２１を設置した。本実施形態３では、断面において径方向の長さが周方向の長さより小さい校正用電流線２１を使用し、当該電流線２１をＺＣＴ２のコアの内壁に近づけている。校正用電流線２１の断面における形状は、図１６に示した薄膜状の他、湾曲形状、扁平形状などでもよい。
【０１０３】
実施形態２と同様に、この断面において、電路１の中心からＺＣＴ２までの最短距離をＲ０、校正用電流線２１の中心からＺＣＴ２までの最短距離をＲ１として、校正用電流線２１を流れる電流値をＲ１／Ｒ０倍とすれば、電路電流が作る磁界と同じ強度を有する磁界をＺＣＴ２に印加できる。なお、この断面における校正用電流線２１の中心は、円弧上の中心点に一致するものとする。本実施形態３では、校正用電流線２１が薄膜状などに形成されたことにより、Ｒ１を充分に小さくすることができる。
【０１０４】
また、校正用電流線２１の断面中心と、電路１の３つの断面中心の中心とが、同心円上に位置するように校正用電流線２１の形状を決定すると、電路１による磁界をより高精度に模擬できる。
【０１０５】
また特に、校正用電流線２１を金属薄膜とすることにより、電流値低減効果及び適応先拡大効果をさらに向上させることができる。ただし、金属薄膜の場合、薄膜の周囲に絶縁被覆を設置する。このとき、発熱による被覆の損傷可能性を考慮して絶縁被覆の材料を選択してもよい。
【０１０６】
このような構成により、実施形態２により得られる効果、つまり低消費電力で漏洩電流検知を実施でき、かつ、より多くの電路１及びＺＣＴ２へ適応可能となるという効果をさらに高めることができる。
【０１０７】
実施の形態４．
図１７は、本発明の実施の形態４による校正用電流線及び磁石の形状と配置を示す要部断面図である。
実施形態１〜３では、電路１による磁界を模擬するために校正用電流線２１を用いた。また、３本の校正用電流線２１のうち、２本には電路模擬電流Ｉ０ａを、１本には電路模擬電流Ｉ０ａと漏洩模擬電流Ｉ０Ｌとの組合せの電流を流した。本実施形態４では、磁石２１１（２１１ａ，２１１ｂ）を設け、上記磁界を模擬する機能の一部を磁石２１１に担保させる。また、３本の校正用電流線２１のうち、２本には電路模擬電流Ｉ０ａを、１本には漏洩模擬電流Ｉ０Ｌのみを流す。
【０１０８】
磁石２１１は、例えば棒状の永久磁石であり、例えばフェライト磁石、ネオジム磁石などを用いることができる。これらの磁石は表面磁束密度が強すぎる場合もあるので、ボンド磁石のように、金属にゴムなどを混合させて表面磁束密度を弱めたものを用いてもよい。また、永久磁石ではなく電磁石を用いてもよい。
【０１０９】
図１７に示すように、２つの磁石２１１ａ，２１１ｂは、３本の校正用電流線２１のうち電路模擬電流Ｉ０ａを流す２本の校正用電流線２１ａ，２１ｂにそれぞれ近接して設置される。そして、校正用電流線２１による磁界と磁石２１１による磁界との合成磁界により、電路１による磁界を模擬する。
【０１１０】
磁石２１１による磁界の大きさと向きは一定であり、交流電流が流れる電路１による磁界を全時間にわたって模擬することはできない。そこで、以下のように、ある瞬間のＺＣＴ２に印加される磁界を模擬し、１周期に１回校正を行う。
【０１１１】
以下、磁石２１１を用いた磁界の模擬方法について具体的に説明する。
図１８は、校正用電流線を流れる電流値の決定方法を説明するためのグラフである。３相交流の合計電流値が０になることからもわかるように、ＺＣＴ２に印加される磁界では、ＺＣＴ２上の磁界強度分布が時間変動するだけである。例えば、図１８に示す最大定格１００Ａの３相交流の電流値では、位相０°ではＡ相が０Ａ、Ｂ相がｓｉｎ（−１２０°）×１００Ａ（約−８６．６Ａ）、Ｃ相がｓｉｎ（−２４０°）×１００Ａ（約８６．６Ａ）である。それゆえ、ＺＣＴ２のＡ相に近い箇所では磁界強度が小さく、Ｂ相とＣ相の作る磁界が支配的で、Ｂ相近くではＢ相による磁界、Ｃ相近くではＣ相による磁界がそれぞれ支配的である。一方、位相６０°ではＡ相が８６．６Ａ、Ｂ相が−８６．６Ａ、Ｃ相が０Ａとなる。これは、位相０°でＺＣＴ２上にかかる磁界と、Ａ相とＣ相の位置が入れ替わっただけである。
【０１１２】
このように、位相の進みに伴って、ＺＣＴ２上の磁界強度分布が円周方向に沿って変移する。それゆえ、１周期中のある瞬間で校正を実施すると、全周期で校正を実施したのと等価になる。
【０１１３】
ここで、３相中の１相が０Ａになる位相に着目する。代表例として、図１８に太字で示す最大定格１００Ａの位相６０°を取り上げる。Ａ相、Ｂ相には逆位相で同じ大きさの電流が流れ、Ｃ相を流れる電流は０Ａである。ＺＣＴ２は磁束密度の時間変化を検出するので、位相６０°を中心としてその前後での磁束密度変化を検出することになる。それゆえ、Ｃ相を流れる電流が０Ａとなる位相を抽出しても問題はない。以下では、図１７の磁石２１１ａ，２１１ｂ及び近接する校正用電流線２１ａ，２１ｂでＡ相、Ｂ相を模擬し、磁石を設置しない校正用電流線２１ｃでＣ相を模擬する場合について説明する。
【０１１４】
まず、Ａ相、Ｂ相を模擬した校正用電流線２１ａ，２１ｂ及び磁石２１１ａ，２１１ｂについて説明する。
校正用電流線２１ａ，２１ｂについての校正用電流設定値２７、及び磁石２１１ａ，２１１ｂの磁極の向き（着磁方向）、形状、表面磁束密度は、電路１に８６．６Ａ、−８６．６Ａの電流が流れた場合に生じる磁界を模擬するように決定される。
【０１１５】
磁石２１１ａ，２１１ｂの着磁方向について説明する。
磁石２１１ａ，２１１ｂは、ＺＣＴ２のコアの径方向と交差する方向に着磁され、より好ましくは、断面においてコアの円弧の接線方向に着磁され、さらに好ましくはコアの円周方向に着磁される。さらに、隣接する磁石２１１ａ，２１１ｂの着磁方向は、互いに逆向きとされる。これにより、電流方向が正負反転したＡ相、Ｂ相による磁界の方向を模擬できる。
【０１１６】
また、磁石２１１ａ，２１１ｂは、上記着磁方向が長手方向となる。さらに、磁石２１１ａ，２１１ｂの断面中心と、電路１の断面中心とが同心円上に位置するように磁石２１１ａ，２１１ｂの形状及び配置を決定することにより、電路１による磁界をより高精度に模擬できる。
【０１１７】
磁石２１１ａ，２１１ｂの表面磁束密度について説明する。
例えば、Ａ相、Ｂ相を模擬した校正用電流線２１ａ，２１ｂに、校正用電流設定値２７が最大定格５０Ａで流れるように設定する。これにより、位相６０°では、それぞれ４３．３Ａ、−４３．３Ａの電流が流れる。また、校正用電流線２１ａ，２１ｂが、ＺＣＴ２の内壁から中心に向かって２０ｍｍの位置にその断面中央が位置するように設置されている場合、ＺＣＴ２にかかる磁界は３４．５Ａ／ｍ（約０．４３Ｇ）である。
【０１１８】
そして、この磁界を再現するように、磁石２１１ａ，２１１ｂの表面磁束密度を選択する。選択する表面磁束密度の大きさは、磁石２１１ａ，２１１ｂの大きさにも依存する。また、逆に磁石２１１ａ，２１１ｂの形状、表面磁束密度を決定した後に、模擬したい電路１の電流の大きさとなるように、校正用電流線２１ａ，２１ｂに流す校正用電流設定値２７を決定してもよい。
【０１１９】
次に、Ｃ相を模擬した校正用電流線２１ｃについて説明する。
上記のように、Ｃ相が０Ａとなる位相に着目しているため、校正用電流線２１ｃには、Ｃ相と同位相の漏洩模擬電流Ｉ０Ｌだけ流せばよい。
【０１２０】
以上の構成では、３相交流が発生させる磁界を模擬するために、Ａ相、Ｂ相に関しては一部に磁石２１１ａ，２１１ｂが作る磁界を用いることで、消費電力をより低下させることができる。さらに、３相のうち１相が０Ａになる位相を選択し、漏洩電流のみを模擬させることで、より消費電力を低減させることができる。
【０１２１】
なお、１相が０Ａになる位相を選択しない場合でも、電路１を流れる電流を模擬できるように校正用電流設定値と磁石２１１ａ，２１１ｂを選択すればよい。ただし、その場合には漏洩電流のみを模擬する校正用電流線２１ｃはなくなるため、１相が０Ａになる位相を選択した場合よりも消費電力は大きくなる。
【０１２２】
図１９は、本発明の実施の形態４の変形例による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
図１９に示すように、磁石２１１ａ，２１１ｂは、ＺＣＴ２の外側に設置されてもよい。この場合、上記で記載した磁石２１１の形状、表面磁束密度の選定と同様に、Ａ相、Ｂ相が作る磁界を模擬できるように位置、形状、表面磁束密度を選定すればよい。
【０１２３】
本実施形態４において、形状保持具２２２、配置保持具２２３の形状は、磁石２１１ａ，２１１ｂの形状及び配置、校正用電流線２１の外形形状に合わせて適宜変更される。
【０１２４】
実施の形態５．
図２０は、本発明の実施の形態５による校正用電流線及び磁石の形状と配置を示す要部断面図である。
実施形態４では、電路１の発生させる磁界を模擬するために、電路１と同数の校正用電流線２１ａ〜２１ｃを用いた。本実施形態５では、前述の３相交流のＡ相、Ｂ相については校正用電流線を用いず、磁石２１１ａ，２１１ｂのみで模擬する。それ以外の構成は、実施形態４と同様である。
【０１２５】
磁石２１１ａ，２１１ｂとして永久磁石を用いる場合には、発生する磁界強度が可変でない。そこで、電路電流が取り得る電流値を網羅するために、当該電流値によりＺＣＴ２にかかる磁界を模擬できるように磁石２１１の形状、位置、表面磁束密度を選定する。
【０１２６】
このような構成により、実施形態４に記載の漏洩電流検知を、より低消費電力で実施できる。
【０１２７】
また、図２１に示すように、磁石２１１は、ＺＣＴ２の外側に設置してもよい。これは、実施形態５の変形例と同様の構成である。
【０１２８】
実施の形態６．
図２２は、本発明の実施の形態６による校正用電流線の形状と配置を示す要部断面図である。
実施の形態１〜３では、１本の電路１を流れる漏洩電流を模擬するために、１本の校正用電流線２１（２１ｃ）に、電路模擬電流Ｉ０ａと漏洩模擬電流Ｉ０Ｌとを組み合わせた大きさの電流を流した。本実施形態６では、図２２に示すように、校正用電流線２１ｃに近接させて漏洩模擬電流用の校正用電流線２１ｄが設けられる。校正用電流線２１ａ〜２１ｃには電路模擬電流Ｉ０ａが流れ、校正用電流線２１ｄには漏洩模擬電流Ｉ０Ｌが流れるようにする。このような構成でも、実施の形態１〜３で説明した効果と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  電路、  ２  ＺＣＴ、  ３  電路電流測定手段、  ４  電路電圧測定手段、  ２０  校正係数算出部、  ２０１  コネクタ、  ２１  校正用電流線、  ２２  （校正用電流線用）電源、  ２２１  （校正用電流線用）電流検知手段、  ２２２  （校正用電流線用）形状保持具、  ２２３  （校正用電流線用）配置保持具、  ２３  校正係数算出手段、  ２４  校正係数、  ２５  校正係数書き込み手段、  ２６  電源駆動手段、  ２６１  スイッチ、  ２７  校正用電流設定値、  ３０  出力校正部、  ３１  メモリ、  ３２  出力校正手段、  ５０  漏電電流値算出部、  ５１  絶縁劣化判定部、  ５２  表示部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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