(57)【要約】【課題】  直流回路の対地絶縁抵抗値および対地静電容量値を、活線状態のままで高精度かつ容易に測定する。【解決手段】  直流回路Ｄの正／負極側に地絡抵抗３を接地して、この地絡抵抗３の端末間電圧が安定する正極側安定電圧値と負極側安定電圧値とを測定し、これらの安定電圧値に基づいて絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎを演算する。また、地絡抵抗３の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間（時定数）を測定し、この過渡時間と絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎとに基づいて静電容量値（Ｃｐ＋Ｃｎ）を演算する。【選択図】  図１
2006343267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路の対地絶縁抵抗値を測定する絶縁抵抗測定器であって、
直流回路の正極側と大地間および負極側と大地間に切換手段を介して切換接続される地絡抵抗と、この地絡抵抗の端末間電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段によって測定された前記地絡抵抗の安定電圧値に基づいて前記直流回路の対地絶縁抵抗値を演算する演算部とを有する、
ことを特徴とする絶縁抵抗測定器。
【請求項２】
前記地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定する計時手段を有し、この計時手段によって測定された過渡時間と前記演算された対地絶縁抵抗値とに基づいて、前記演算部が前記直流回路の対地静電容量値を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁抵抗測定器。
【請求項３】
直流回路の対地静電容量値を測定する静電容量測定器であって、
直流回路の正極側と大地間または負極側と大地間に接続される地絡抵抗と、この地絡抵抗の端末間電圧を測定する電圧測定手段と、前記端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定する計時手段と、この計時手段によって測定された過渡時間と前記地絡抵抗が接続された極性側の対地絶縁抵抗値とに基づいて前記直流回路の対地静電容量値を演算する演算部とを有する、
ことを特徴とする静電容量測定器。
【請求項４】
前記演算部による演算結果を表示する表示手段を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器または静電容量測定器。
【請求項５】
警報を発信する警報発信手段を有し、前記演算された対地絶縁抵抗値または対地静電容量値が異常値である場合に警報を発信する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器または静電容量測定器。
【請求項６】
直流回路の対地絶縁抵抗値を測定する絶縁抵抗測定方法であって、
直流回路の正極側と大地間に地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が安定する正極側安定電圧値を測定し、
前記直流回路の負極側と大地間に前記地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が安定する負極側安定電圧値を測定し、
前記正極側安定電圧値と負極側安定電圧値とに基づいて、前記直流回路の対地絶縁抵抗値を演算する、
ことを特徴とする絶縁抵抗測定方法。
【請求項７】
前記地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定し、この過渡時間と前記演算された対地絶縁抵抗値とに基づいて、前記直流回路の対地静電容量値を演算する、
ことを特徴とする請求項６に記載の絶縁抵抗測定方法。
【請求項８】
直流回路の対地静電容量値を測定する静電容量測定方法であって、
直流回路の正極側と大地間または負極側と大地間に地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定し、この過渡時間と前記地絡抵抗が接続された極性側の対地絶縁抵抗値とに基づいて、前記直流回路の対地静電容量値を演算する、
ことを特徴とする静電容量測定方法。
【請求項９】
前記地絡抵抗の抵抗値が、地絡事故が発生しても前記直流回路に影響を与えない高い値に設定されている、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器、静電容量測定器、絶縁抵抗測定方法または静電容量測定方法。
【請求項１０】
前記地絡抵抗の安定電圧値が測定される請求項１〜９のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器または絶縁抵抗測定方法において、
前記安定電圧値が所定の電圧範囲内に収まるように、前記地絡抵抗の抵抗値が設定されている、
ことを特徴とする絶縁抵抗測定器または絶縁抵抗測定方法。
【請求項１１】
前記過渡時間が測定される請求項２〜１０のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器、静電容量測定器、絶縁抵抗測定方法または静電容量測定方法において、
前記過渡時間が所定の時間範囲内に収まるように、前記地絡抵抗の抵抗値が設定されている、
ことを特徴とする絶縁抵抗測定器、静電容量測定器、絶縁抵抗測定方法または静電容量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気所などにおける直流電源系統の直流回路の対地絶縁抵抗値を活線状態（運用状態）のままで測定することができる測定器と測定方法とに関し、さらに、直流回路の対地静電容量値を測定することができる測定器と測定方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源系統の絶縁劣化に伴う電力機器への障害などを予防するために、直流回路の対地絶縁抵抗値を測定する必要がある。従来、この絶縁抵抗値を測定する場合、すべての直流回路を停電させることが実務上不可能であるため、定期点検などで停電させた箇所を部分的に測定していた。このため、直流回路全体の絶縁抵抗値を把握できないのが実情であった。このような実情から、直流回路の対地絶縁抵抗値を活線状態のままで測定できる方法や測定器の確立が望まれており、そのような絶縁抵抗計も知られている（例えば、特許文献１参照。）。この絶縁抵抗計は、直流回路の正極側と大地間および、負極側と大地間に切換開閉器を介して漏洩電流計が設けられ、この漏洩電流計によって、正極側対大地間絶縁抵抗または負極側対大地間絶縁抵抗を流れる漏洩電流を測定する。そして、測定された漏洩電流と直流電圧とから絶縁抵抗値を演算するものである。
【０００３】
また、地絡による被害の軽減とその波及の防止とを図るために、直流制御回路地絡継電器（日本電機工業会規格の６４Ｄ）などの地絡継電器を設け、この地絡継電器によって地絡を検出し、遮断器を動作させる方法もとられている。
【特許文献１】特開平７−６３８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載されているような絶縁抵抗計では、対地絶縁抵抗値を活線状態のままで測定できるものの、測定精度が低い場合があり、また、測定のための設計などが必要となる。すなわち、このような絶縁抵抗計では、直流回路の対地絶縁抵抗値が大きな値であるために、漏洩電流が極めて微小かつ不安定なものとなり、このような漏洩電流に基づいて絶縁抵抗値が演算（測定）されると、漏洩電流によっては測定精度が低い（ばらつく）場合がある。また、このような絶縁抵抗計を用いて測定する場合、絶縁抵抗計を測定する直流回路に合わせて設計する必要があり、汎用性が低かった。
【０００５】
一方、地絡継電器は継電器単体での地絡検出試験のみが行われており、実際の直流回路（実運用状態）での検出感度については、把握されていないのが実情であった。このため、継電器単体での試験では地絡検出感度が正常であっても、実際の直流回路では検出感度が低下することがあり、正常に地絡を検出できないために大きな事故につながる危険性があった。そして、このような危険性は、継電器の地絡検出感度によるものであるとともに、直流回路の対地静電容量値が把握できていないことによるものであった。
【０００６】
そこで本発明は、直流回路の対地絶縁抵抗値を活線状態のままで高精度かつ容易に測定することができ、さらに、直流回路の対地静電容量値を測定することができる測定器および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、直流回路の対地絶縁抵抗値を測定する絶縁抵抗測定器であって、直流回路の正極側と大地間および負極側と大地間に切換手段を介して切換接続される地絡抵抗と、この地絡抵抗の端末間電圧を測定する電圧測定手段と、この電圧測定手段によって測定された地絡抵抗の安定電圧値に基づいて直流回路の対地絶縁抵抗値を演算する演算部とを有することを特徴としている。
（作用）
直流回路の正極側と大地間に地絡抵抗が接続されると、この地絡抵抗と正極側絶縁抵抗とが並列状態となり、その端末間電圧が安定した値が正極側の安定電圧値となる。同様に、直流回路の負極側と大地間に地絡抵抗が接続されると、この地絡抵抗と負極側絶縁抵抗とが並列状態となり、その端末間電圧が安定した値が負極側の安定電圧値となる。そして、これらの接続回路に基づいて、演算部によって、正極側の安定電圧値、負極側の安定電圧値および、地絡抵抗の抵抗値、直流回路の両極間電圧（電源電圧）値から、正極側絶縁抵抗値と負極側絶縁抵抗値とが演算（測定）される。しかも、直流回路の正／負極側と大地間に地絡抵抗が接続され、その端末間電圧が測定されるだけであるため、直流回路を停電させることなく活線状態のままで測定できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の絶縁抵抗測定器において、地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定する計時手段を有し、この計時手段によって測定された過渡時間と演算された対地絶縁抵抗値とに基づいて、演算部が直流回路の対地静電容量値を演算することを特徴としている。
（作用）
例えば、所定の電圧を初期電圧（地絡直前の電圧）の３６．８％に設定することで、過渡時間が時定数となり、時定数＝静電容量×抵抗の関係式に基づいて、演算部によって対地静電容量値が演算される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、直流回路の対地静電容量値を測定する静電容量測定器であって、直流回路の正極側と大地間または負極側と大地間に接続される地絡抵抗と、この地絡抵抗の端末間電圧を測定する電圧測定手段と、端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定する計時手段と、この計時手段によって測定された過渡時間と地絡抵抗が接続された極性側の対地絶縁抵抗値とに基づいて直流回路の対地静電容量値を演算する演算部とを有することを特徴としている。
（作用）
対地絶縁抵抗値が既知である場合、請求項２に記載の発明と同様にして、計時手段によって測定された過渡時間に基づいて、演算部によって対地静電容量値が演算される。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の絶縁抵抗測定器または静電容量測定器において、演算部による演算結果を表示する表示手段を有することを特徴としている。
（作用）
表示手段によって演算結果、すなわち、直流回路の対地絶縁抵抗値と対地静電容量値とが表示されるため、目視によって測定（演算）結果を迅速かつ容易に認識できる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の絶縁抵抗測定器または静電容量測定器において、警報を発信する警報発信手段を有し、演算された対地絶縁抵抗値または対地静電容量値が異常値である場合に警報を発信することを特徴としている。
（作用）
測定（演算）された対地絶縁抵抗値または対地静電容量値が異常値である場合、警報発信手段によって警報が発信されるため、即座に異常を認識し、詳細な調査、対策などを迅速かつ的確にとることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、直流回路の対地絶縁抵抗値を測定する絶縁抵抗測定方法であって、直流回路の正極側と大地間に地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が安定する正極側安定電圧値を測定し、直流回路の負極側と大地間に地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が安定する負極側安定電圧値を測定し、正極側安定電圧値と負極側安定電圧値とに基づいて、直流回路の対地絶縁抵抗値を演算することを特徴としている。
（作用）
地絡抵抗が接続された接続回路に基づいて、正極側安定電圧値、負極側安定電圧値および、地絡抵抗の抵抗値、直流回路の両極間電圧値から、正極側絶縁抵抗値と負極側絶縁抵抗値とを演算（測定）できる。しかも、直流回路の正／負極側と大地間に地絡抵抗を接続し、その端末間電圧を測定するだけであるため、直流回路を停電させることなく活線状態のままで測定できる。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の絶縁抵抗測定方法において、地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定し、この過渡時間と演算された対地絶縁抵抗値とに基づいて、直流回路の対地静電容量値を演算することを特徴としている。
（作用）
例えば、所定の電圧を初期電圧の３６．８％に設定することで、過渡時間が時定数となり、時定数＝静電容量×抵抗の関係式に基づいて、対地静電容量値を演算できる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、直流回路の対地静電容量値を測定する静電容量測定方法であって、直流回路の正極側と大地間または負極側と大地間に地絡抵抗を接続して、この地絡抵抗の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定し、この過渡時間と地絡抵抗が接続された極性側の対地絶縁抵抗値とに基づいて、直流回路の対地静電容量値を演算することを特徴としている。
（作用）
対地絶縁抵抗値が既知である場合、請求項７に記載の発明と同様にして、過渡時間に基づいて対地静電容量値を演算できる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれかに記載の絶縁抵抗測定器、静電容量測定器、絶縁抵抗測定方法または静電容量測定方法において、地絡抵抗の抵抗値が、地絡事故が発生しても直流回路に影響を与えない高い値に設定されていることを特徴としている。
（作用）
地絡抵抗の抵抗値が高い値に設定されているため、測定中に万一地絡事故が発生したとしても、電力機器などに影響（障害）を与えることがない。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、地絡抵抗の安定電圧値が測定される請求項１から９のいずれかに記載の絶縁抵抗測定器または絶縁抵抗測定方法において、安定電圧値が所定の電圧範囲内に収まるように、地絡抵抗の抵抗値が設定されていることを特徴としている。
（作用）
例えば、電圧を高い精度で安定して測定できる電圧範囲内に地絡抵抗の安定電圧値が収まるように、地絡抵抗の抵抗値を設定することで、直流回路の対地絶縁抵抗値および対地静電容量値が高い精度で安定して測定される。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、過渡時間が測定される請求項２〜１０のいずれか１項に記載の絶縁抵抗測定器、静電容量測定器、絶縁抵抗測定方法または静電容量測定方法において、過渡時間が所定の時間範囲内に収まるように、地絡抵抗の抵抗値が設定されていることを特徴としている。
（作用）
例えば、時間を容易かつ安定して測定できる時間範囲内に過渡時間が収まるように、地絡抵抗の抵抗値を設定することで、直流回路の対地静電容量値が高い精度で安定して測定される。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、地絡抵抗が直流回路の正／負極側と大地間に接続され、地絡抵抗の安定電圧値に基づいて対地絶縁抵抗値が測定（演算）されるため、微小かつ不安定な漏洩電流に基づく測定に比べて、安定で高精度、かつ広範囲な（被測定抵抗値の範囲が広い）測定が可能となる。また、地絡抵抗を接続し、その端末間電圧を測定するだけでよいため、測定器の設計、構造が容易、簡単となり、かつ、測定範囲が広く汎用性の高い測定器にすることができる。
【００１９】
しかも、計時手段を設けることで、過渡時間と対地絶縁抵抗値とに基づいて、対地静電容量値が測定（演算）される。そして、直流回路の対地絶縁抵抗値と対地静電容量値とが測定されることで、活線状態における直流回路の絶縁状態を的確に診断することが可能となり、この診断に基づいて、地絡事故による電力機器への障害などを未然かつ的確に防止することが可能となる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、地絡抵抗を接続して、正極側安定電圧値と負極側安定電圧値とを測定するだけで、正極側絶縁抵抗値と負極側絶縁抵抗値とを測定（演算）できるため、容易かつ迅速な測定が可能となる。しかも、過渡時間を測定するだけで、対地静電容量値を測定（演算）できる。そして、対地絶縁抵抗値と対地静電容量値とを現地において容易かつ迅速に測定できることで、定期的に絶縁状態を診断することが実効的に可能となり、地絡事故の予防、対策を確立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る絶縁抵抗測定器１を直流回路Ｄに接続した状態を示す概略回路図である。この絶縁抵抗測定器１は、直流回路Ｄの正極側と大地間および負極側と大地間に切換スイッチ２（切換手段）を介して切換接続される地絡抵抗３と、この地絡抵抗３の端末間電圧などを測定する電圧測定部４（電圧測定手段）と、測定結果などを表示する表示部５（表示手段）と、警報音を発する警報部６（警報発信手段）と、これらの制御などを行う制御部７とを備えている。
【００２３】
切換スイッチ２は、スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃを有し、スイッチ２ａに正極側導線８が接続され、スイッチ２ｃに負極側導線９が接続されている。また、スイッチ２ａ，２ｂ間および、スイッチ２ｂ，２ｃ間には、バランス抵抗１０が設けられ、本実施形態では、このバランス抵抗１０の抵抗値は、５０Ω程度に設定されている。
【００２４】
地絡抵抗３は、一端部が各スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃに接続され、他端部には接地導線１１が接続されている。そして、スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃは、いずれも常時はオフ（開）状態であり、スイッチ２ａがオン（閉）されると、正極側導線８、スイッチ２ａ、地絡抵抗３および接地導線１１がつながり、スイッチ２ｃがオンされると、負極側導線９、スイッチ２ｃ、地絡抵抗３および接地導線１１がつながるようになっている。また、本実施形態では、地絡抵抗３の抵抗値は５００ｋΩに設定されているが、その設定基準については後述する。
【００２５】
電圧測定部４は、地絡抵抗３の両端末と正極側導線８および負極側導線９に接続され、地絡抵抗３の端末間電圧および正負極間電圧などを測定する高抵抗電圧計である。また、Ａ／Ｄ変換手段を備え、測定した電圧値をデジタル変換し、ＲＡＭ（デュアルポートＲＡＭなど）に書き込むようになっている。
【００２６】
表示部５は、制御部７からの出力命令によって測定（演算）結果や測定状態などを表示し、警報部６はスピーカーを備え、制御部７からの出力命令によって警報音を発するものである。
【００２７】
制御部７は、切換スイッチ２の開閉、電圧測定部４の動作、表示部５および警報部６の出力などを制御するとともに、時間を計測する計時部（計時手段）と、直流回路Ｄの対地絶縁抵抗値や対地静電容量値を演算する演算部とを備えている。そして、電圧測定部４のＲＡＭに書き込まれた電圧値を監視しながら、計時部によって地絡抵抗３の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間を測定する。また、演算部によって、電圧測定部４で測定された地絡抵抗３の安定電圧値に基づいて直流回路Ｄの対地絶縁抵抗値を演算し、この対地絶縁抵抗値と計時部で測定された過渡時間とに基づいて、直流回路Ｄの対地静電容量値を演算するものである。そしてこの演算結果は、出力命令とともに表示部５に送信されるとともに、演算結果が異常値である場合には、警報音出力命令が警報部に送信される。なお、具体的な演算方法などについては後述する。
【００２８】
次に、このような構成の絶縁抵抗測定器１の測定動作について説明する。
【００２９】
本実施形態では、測定対象である直流電源系統の直流回路Ｄの電源電圧Ｖは、１１０Ｖであり、正極母線Ｄ１と負極母線Ｄ２との間に直流制御回路地絡継電器（以下「６４Ｄ」という）が接続されている。また、図１中、Ｒｐは直流回路Ｄの正極側絶縁抵抗（値）、Ｒｎは負極側絶縁抵抗（値）、Ｃｐは正極側静電容量（値）、Ｃｎは負極側静電容量（値）を示している。
【００３０】
まず、絶縁抵抗測定器１を直流回路Ｄに接続する。すなわち、正極側導線８を正極母線Ｄ１に接続し、負極側導線９を負極母線Ｄ２に接続するとともに、接地導線１１を接地母線Ｄ３に接続する。このとき、切換スイッチ２はすべてオフ状態となっている。次に、６４Ｄを「切」状態とし、絶縁抵抗測定器１を起動させる。これにより、図２に示すフローチャートに従って、自動測定が行われる。
【００３１】
まず、スイッチ２ｂがオンされ、短時間後にスイッチ２ｂがオフされるとともに、スイッチ２ａがオンされる（ステップＳ１）。これにより、図３（ａ）に示すように、地絡抵抗３が直流回路Ｄの正極側に接地され、地絡抵抗３と正極側絶縁抵抗Ｒｐとが並列状態となる。次に、地絡抵抗３の端末間電圧が所定の電圧に達するまでの過渡時間が測定される（ステップＳ２）。ここで、本実施形態では所定の電圧を、初期電圧（地絡直前の電圧）の３６．８％、すなわち、電源電圧Ｖ×１／２×０．３６８＝２０．２４Ｖとし、これにより、過渡時間は時定数τｐとなる。続いて、地絡抵抗３の端末間電圧が安定する正極側安定電圧値Ｖｐが測定され（ステップＳ３）、これら時定数τｐと正極側安定電圧値Ｖｐとが制御部７のＲＡＭに記憶される。その後、スイッチ２ａがオフされ、スイッチ２ｂがオンされることで復旧し（ステップＳ４）、負極側に対して同様な測定が行われる。すなわち、短時間後にスイッチ２ｂがオフされるとともに、スイッチ２ｃがオンされる（ステップＳ５）。これにより、図３（ｂ）に示すように、地絡抵抗３が直流回路Ｄの負極側に接地され、地絡抵抗３と負極側絶縁抵抗Ｒｎとが並列状態となる。続いて、正極側の場合と同様にして、過渡時間（時定数τｎ）と負極側安定電圧値Ｖｎとが測定され（ステップＳ６，Ｓ７）、その測定値が制御部７のＲＡＭに記憶される。そして、スイッチ２ｃがオフされ（ステップＳ８）、次のようにして、直流回路Ｄの正極側絶縁抵抗値Ｒｐ、負極側絶縁抵抗値Ｒｎおよび、静電容量値Ｃ（正極側静電容量値Ｃｐと負極側静電容量値Ｃｎとを合わせた等価静電容量値）が演算される（ステップＳ９）。
【００３２】
すなわち、図３（ａ）、（ｂ）の回路図から、次の関係式が成り立つ。ここで、Ｒ３は地絡抵抗３の抵抗値とする。
【００３３】
Ｖｐ：（Ｖ−Ｖｐ）＝Ｒｐ×Ｒ３／（Ｒｐ＋Ｒ３）：Ｒｎ
Ｖｎ：（Ｖ−Ｖｎ）＝Ｒｎ×Ｒ３／（Ｒｎ＋Ｒ３）：Ｒｐ
この関係式から、次の演算式が得られる。
【００３４】
Ｒｐ＝（Ｖ−Ｖｎ−Ｖｐ）×Ｒ３／Ｖｎ
Ｒｎ＝（Ｖ−Ｖｎ−Ｖｐ）×Ｒ３／Ｖｐ
そして、この演算式に測定された安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎなどを代入することで、直流回路Ｄの正極側絶縁抵抗値Ｒｐと負極側絶縁抵抗値Ｒｎとが演算されるものである。
【００３５】
また、直流回路Ｄの静電容量Ｃと地絡抵抗３および、正極側絶縁抵抗Ｒｐまたは負極側絶縁抵抗Ｒｎとは、図４（ａ）に示す回路図状態となり、この回路図と時定数＝静電容量×抵抗の関係式（図４（ｂ）参照）とから、次の演算式が得られる。
【００３６】
Ｃ＝τｐ×（１／Ｒｐ＋１／Ｒ３）＝τｎ×（１／Ｒｎ＋１／Ｒ３）
そして、この演算式に測定された時定数τｐまたはτｎと、正極側絶縁抵抗値Ｒｐまたは負極側絶縁抵抗値Ｒｎを代入することで、直流回路Ｄの静電容量値Ｃが演算されるものである。
【００３７】
例えば、正極側安定電圧値Ｖｐが１．０６３Ｖ、負極側安定電圧値Ｖｎが２．６５７Ｖで、時定数τｐおよびτｎが１．０秒だとし、これらの値と電源電圧Ｖ＝１１０Ｖ、Ｒ３＝５００ｋΩとを上記の演算式に代入すると、以下の演算結果が得られる。
【００３８】
正極側絶縁抵抗値Ｒｐ＝２０．０ＭΩ
負極側絶縁抵抗値Ｒｎ＝５０．０ＭΩ
静電容量値Ｃ＝２μＦ
そして、これらの演算（測定）結果が表示部５に表示される（ステップＳ１０）とともに、演算された絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎまたは静電容量値Ｃが異常値であるか否かが判断され(ステップＳ１１)、異常値である場合には、警報部６から警報音が発せられる（ステップＳ１２）。ここで、異常値であるか否かの判断は、本実施形態では、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎが１ＭΩ以下、または、静電容量値Ｃが２００μＦを越す場合を異常値としている。なお、この異常値の判断基準は、電力機器などの重要性や運用状況などによって決められ、また、異常値の判断基準を変更可能にしてもよい。
【００３９】
以上のように、本絶縁抵抗測定器１によれば、地絡抵抗３が直流回路Ｄの正／負極側に接地され、地絡抵抗３の安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎに基づいて絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎが測定（演算）されるため、微小かつ不安定な漏洩電流に基づく測定に比べて、安定で高精度、かつ広範囲な（被測定抵抗値の範囲が広い）測定が可能となる。また、直流回路Ｄの正／負極側に地絡抵抗３が接地され、その端末間電圧が測定されるだけであるため、直流回路Ｄを停電させることなく活線状態のままで測定できる。さらに、地絡抵抗３を接地し、その端末間電圧を測定するだけでよいため、本絶縁抵抗測定器１の設計、構造が容易、簡単となり、かつ、測定範囲が広く汎用性の高い測定器にすることが可能となる。
【００４０】
一方、過渡時間（時定数τｐ，τｎ）が測定されることで、この過渡時間と絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎとに基づいて、静電容量値Ｃが自動測定（演算）される。このようにして、直流回路Ｄの絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと静電容量値Ｃとが測定されることで、活線状態における直流回路Ｄの絶縁状態を的確に診断することが可能となり、この診断に基づいて、地絡事故による電力機器への障害などを未然かつ的確に防止することが可能となる。例えば、従来、静電容量値Ｃが未知数であったために、遮断器トリップ回路の接地時に誤遮断（ミストリップ）を生じるおそれがあったが、本絶縁抵抗測定器１によって静電容量値Ｃを正確に把握できることで、このような誤遮断を防止することが可能となる。
【００４１】
また、表示部５によって測定結果である絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと静電容量値Ｃとが表示されるため、目視によって測定結果を迅速かつ容易に認識できる。さらに、測定された絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎまたは静電容量値Ｃが異常である場合、警報部６によって警報音が発せられるため、即座に異常を認識し、詳細な調査、対策などを迅速かつ的確にとることができる。
【００４２】
ところで、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３は、次のようにして設定（選定）される。なお、この設定方法は、後述する絶縁抵抗測定方法および静電容量測定方法の場合も同様である。
【００４３】
第１に、測定中に万一地絡事故が発生したとしても、直流電源系統（直流回路）に影響を与えない高い値に抵抗値Ｒ３を設定する。例えば、直流制御回路地絡継電器（６４Ｄ）の整定値が１０ｋΩであるとすると、この１０ｋΩ以上に設定する。これにより、万一地絡事故が発生したとしても、電力機器などに影響（障害）を与えることを防止できる。また、抵抗値Ｒ３を１０ｋΩとした場合、被測定極性以外の極が直流地絡を起こしたとしても、地絡抵抗３に流れる電流は１１ｍＡ程度であり、これによる発熱量も１．２Ｗ程度であるため、短時間であれば熱的にも問題がないと考えられる。
【００４４】
第２に、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが所定の電圧範囲内に収まるように、抵抗値Ｒ３を設定する。すなわち、電圧測定部４による測定誤差や、人が電圧値を読み取る場合の読み取り誤差を考慮すると、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが１Ｖ程度以上で１０Ｖ程度以下であることが好ましい。図５は、被測定回路の絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３との組み合わせにおける安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎを示したものであり、カッコ内のパーセンテージは、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎに対する抵抗値Ｒ３の大きさ（割合）を表したものである。この図から、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが１Ｖ程度以上で１０Ｖ程度以下に収まるようにするには、抵抗値Ｒ３を絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎの１〜１０％程度に設定する必要があると言える。そして、このような値に抵抗値Ｒ３を設定することで、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが高い精度で安定して測定され、直流回路Ｄの絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎおよび静電容量値Ｃが高い精度で安定して測定できる。
【００４５】
第３に、過渡時間である時定数τｐ，τｎが所定の時間範囲内に収まるように、抵抗値Ｒ３を設定する。すなわち、計時部による測定誤差や、地絡抵抗３への地絡継続時間を考慮すると、過渡時間が５〜６０秒程度が好ましい。図６は、被測定回路の静電容量値Ｃと地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３との組み合わせにおける過渡時間を示したものである。この図から、過渡時間が５〜６０秒程度に収まるようにするには、静電容量値Ｃが５００μＦ以下の場合、抵抗値Ｒ３を０．１〜０．５ＭΩ程度に設定する必要があると言える。そして、このような値に抵抗値Ｒ３を設定することで、過渡時間が高い精度で、容易にかつ安定して測定され、直流回路Ｄの静電容量値Ｃが高い精度で安定して測定できる。
【００４６】
ここで、第２の設定基準と第３の設定基準とは、相反する面がある。すなわち、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎ、ひいては絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎの測定精度の面からは、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３が大きい方が、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが大きいために測定誤差が小さい。しかしながら、静電容量値Ｃの測定精度の面からは、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが大きいと、過渡時間（時定数τｐ，τｎ）の誤差（バラツキ）が大きくなるために、静電容量値Ｃの測定精度が低くなるというものである。このため、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと静電容量値Ｃとの必要測定誤差を考慮して、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３を設定する必要がある。
【００４７】
以上のようにして、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３が設定されるが、実務上は、例えば次のようにして設定される。
【００４８】
まず、絶縁抵抗測定器１の内部抵抗値を含めて、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３を５００ｋΩとして測定する。そして、過渡時間（時定数τｐ，τｎ）が６０秒以内であれば、そのまま測定を続行し、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎを測定する。一方、６０秒を過ぎても地絡抵抗３の端末間電圧が上記の所定電圧に達しない場合（過渡時間が６０秒を超す場合）には、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３を１００ｋΩとして、測定をし直す。あるいは、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが１０Ｖ以上であり、静電容量値Ｃの測定精度を高める必要がある場合には、地絡抵抗３の抵抗値Ｒ３を１００ｋΩとして、測定をし直す、というものである。なお、直流回路Ｄの正極側および負極側には、同じ抵抗値Ｒ３の地絡抵抗３を接地する必要がある。
【００４９】
ところで、本実施形態では、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと静電容量値Ｃとを同時に測定できるようにしているが、どちらか一方のみを測定する測定器にすることもできる。すなわち、地絡抵抗３の安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎのみを測定し、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎのみを演算する絶縁抵抗測定器であってもよい。また、絶縁抵抗値ＲｐまたはＲｎの少なくともどちらか一方が既知である場合に、その既知の極性側の過渡時間（時定数τｐまたはτｎ）のみを測定し、静電容量値Ｃのみを演算する静電容量測定器であってもよい。なお、このような静電容量測定器の場合、既知の絶縁抵抗値ＲｐまたはＲｎを測定器に入力して、静電容量値Ｃを測定することになる。そして、このような絶縁抵抗測定器または静電容量測定器にすることで、測定器の構成のさらなる簡素化、測定時間の短縮化などを図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、初期電圧（電源電圧Ｖの１／２）の３６．８％の電圧を所定電圧とし、この電圧に達した時点（時定数τｐまたはτｎ）を過渡時間としているが、所定電圧をこの電圧値に限らなくても、静電容量値Ｃを演算することができる。すなわち、図４（ｂ）に示すような電圧の時間的変化曲線に基づいて、他の電圧値とその過渡時間とから時定数を算出して、静電容量値Ｃを演算することができる。さらに、地絡による過渡現象が安定しても、上記のように安定電圧値ＶｐまたはＶｎが残るため、静電容量値Ｃを厳密に演算するには、初期電圧（電源電圧Ｖの１／２）から安定電圧値ＶｐまたはＶｎを差し引いた値の３６．８％を所定電圧として演算する必要がある。しかしながら、上記のように安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎが５Ｖ程度以下であれば、これらの値を差し引かなくても、演算誤差は小さい。
【００５１】
ところで、本絶縁抵抗測定器１と同様な測定手順によって、人手による測定（絶縁抵抗測定方法および静電容量測定方法）もできる。すなわち、地絡抵抗とテスター（電圧測定手段）と時計（計時手段）とを用意し、上述した図２に示すフローチャートに従って、安定電圧値Ｖｐ，Ｖｎおよび過渡時間を測定することで、絶縁抵抗値Ｒｐ，Ｒｎと静電容量値Ｃとをその場で計算（演算）することができる。このように、特殊な計器などを用意しなくても、地絡抵抗やテスターなどを用意することで容易に測定することができるため、どの現場（現地）や直流電源系統においても、容易、迅速な測定が可能で、かつ、緊急時にも対応が可能となる。この結果、定期的な設備診断パトロールなどにおいて、直流回路Ｄの絶縁状態を的確に診断することが実効的に可能となり、地絡事故の予防、対策を確立できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る絶縁抵抗測定器を直流回路に接続した状態を示す概略回路図。
【図２】本発明の実施形態に係る絶縁抵抗測定器の測定フローを示すフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る絶縁抵抗測定器によって、地絡抵抗が直流回路の正極側に接地された状態を示す一部回路図（ａ）と、負極側に接地された状態を示す一部回路図（ｂ）。
【図４】本発明の実施形態に係る絶縁抵抗測定器によって、地絡抵抗が直流回路に接地された状態における静電容量との関係を示す概略回路図（ａ）と、電圧の時間的変化を示す図（ｂ）。
【図５】本発明の実施形態において、被測定回路の絶縁抵抗値と地絡抵抗の抵抗値との組み合わせにおける安定電圧値を示す図。
【図６】本発明の実施形態において、被測定回路の静電容量値と地絡抵抗の抵抗値との組み合わせにおける過渡時間を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１          絶縁抵抗測定器
２          切換スイッチ（切換手段）
３          地絡抵抗
４          電圧測定部（電圧測定手段）
５          表示部（表示手段）
６          警報部（警報発信手段）
７          制御部（計時手段、演算部）
Ｄ          直流回路
Ｒｐ        正極側絶縁抵抗（値）
Ｒｎ        負極側絶縁抵抗（値）
Ｃｐ        正極側静電容量（値）
Ｃｎ        負極側静電容量（値）
６４Ｄ      直流制御回路地絡継電器
【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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