(57)【要約】【課題】長距離給電システムでは、安全性向上のため中性点抵抗接地方式を用いる場合がある。従来、中性点抵抗接地方式で用いる接地抵抗の値を最適に設計する方法がなく、電力損失を抑え、かつ、確実に安全を確保することが困難であった。【解決手段】給電システム仕様と許容身体電流を入力することにより、自動的に最適な接地抵抗値を計算する算出装置を用い、システムの設計を行うこととした。地絡事故時のシステム保護、人畜に対する感電防止、電力損失の抑制が可能になり、システム設計の効率向上にも効果がある。【選択図】              図４
2006284475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記接地抵抗と、前記負荷装置における地絡接地抵抗とを加算することにより合成抵抗値を算出する第１のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記合成抵抗値から、地絡電流値を算出する第２のステップと、
前記地絡電流値が、前記遮断器の検出電流値以上となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第３のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法。
【請求項２】
少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記コンバータの出力電圧から、人体抵抗を算出する第１のステップと、
前記接地抵抗と、前記人体抵抗と、人体接地抵抗とを加算することにより合成抵抗値を算出する第２のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記合成抵抗値から、前記負荷装置に人体が触れた場合に人体に流れる身体電流値を算出する第３のステップと、
前記身体電流値が、許容身体電流値以下となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第４のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法。
【請求項３】
少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記コンバータの出力電圧から、人体抵抗を算出する第１のステップと、
前記接地抵抗と、前記人体抵抗と、人体接地抵抗とを加算することにより第１の合成抵抗値を算出する第２のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記第１の合成抵抗値から、前記負荷装置に人体が触れた場合に人体に流れる身体電流値を算出する第３のステップと、
前記接地抵抗と、前記負荷装置における地絡接地抵抗とを加算することにより第２の合成抵抗値を算出する第４のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記第２の合成抵抗値から、地絡電流値を算出する第５のステップと、
前記身体電流値が、許容身体電流値以下となり、かつ、前記地絡電流値が、前記遮断器の検出電流値以上となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第６のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法。
【請求項４】
前記中性点抵抗装置の電力損失が最小となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか1項記載の接地抵抗値算出方法により、接地抵抗の抵抗値を設定することを特徴とする中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中性点抵抗接地方式の接地抵抗値の算出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公平3―60161号公報「中性点接地抵抗装置」
【非特許文献１】絵とき  電気設備技術基準・解釈  早わかり  平成１５年改正版（オーム社)
【非特許文献２】ＩＥＣ４７９−１  技術報告書―タイプ２ 人及び家畜への電流の影響  第１部：―般的側面
【０００３】
直流回路における接地方式の種類は、接地を取らない非接地方式、＋側もしくは―側を
直接接地する直接接地方式、＋側と―側に同じ抵抗値の抵抗を介してそれぞれを接地する中性点抵抗接地方式がある。接地には、人畜に対する感電防止、電気設備または建造物の障害災害防止、雷による災害防止、地絡故障時における継電器動作の迅速確実化、機器と配電線の異常高電圧発生時における対地電圧の抑制などの目的や効果があり、目的、効果に応じて接地方式を選定する。
【０００４】
中性点抵抗接地方式に関しては、特許文献１（従来技術１）において、中性点接地抵抗装置そのものの製造技術について記載されている。また、非特許文献１（従来技術２）では、接地極と地面間の接地抵抗値の規定について記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先に説明したように、従来技術 １は中性点接地抵抗装置そのものの製造技術、従来技術２は接地極と地面間の接地抵抗値の規定であり、どちらも中性点抵抗接地方式の接地抵抗値を算出する技術ではない。従って、中性点抵抗接地方式を適用した場合、接地の目的を満足できるか、どの程度の安全効用があるのかを示すのは困難である。特に人畜に対する感電防止用の接地は、事故時の人間の救命装置でもある。接地抵抗値を最適に算出することは社会的な使命が非常に重いものであるため、確実に安全を確保できる技術が必要である。また、中性点抵抗接地方式を用いる場合、接地抵抗にて損失が発生する。接地抵抗値によっては接地抵抗での損失が大きくなり、常時余分な電力を消費することとなる。昨今のエネルギー事情を鑑みると、無駄な電力の浪費を極力抑えることは、社会的急務であると言える。
【０００６】
本発明は、こうした背景からなされたものであり、人及び設備の安全確保、無駄な電力の浪費を抑えるための中性点抵抗接地方式の接地抵抗値を算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明（１）は、少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記接地抵抗と、前記負荷装置における地絡接地抵抗とを加算することにより合成抵抗値を算出する第１のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記合成抵抗値から、地絡電流値を算出する第２のステップと、
前記地絡電流値が、前記遮断器の検出電流値以上となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第３のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。
【０００８】
本発明（２）は、少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記コンバータの出力電圧から、人体抵抗を算出する第１のステップと、
前記接地抵抗と、前記人体抵抗と、人体接地抵抗とを加算することにより合成抵抗値を算出する第２のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記合成抵抗値から、前記負荷装置に人体が触れた場合に人体に流れる身体電流値を算出する第３のステップと、
前記身体電流値が、許容身体電流値以下となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第４のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。
【０００９】
本発明（３）は、少なくとも、コンバータと、複数の接地抵抗からなる中性点抵抗装置と、遮断器と、負荷装置とからなる給電システムにおける前記接地抵抗の抵抗値の算出方法であって、
前記コンバータの出力電圧から、人体抵抗を算出する第１のステップと、
前記接地抵抗と、前記人体抵抗と、人体接地抵抗とを加算することにより第１の合成抵抗値を算出する第２のステップと、
前記コンバータの出力電圧と前記第１の合成抵抗値から、前記負荷装置に人体が触れた場合に人体に流れる身体電流値を算出する第３のステップと、
前記接地抵抗と、前記負荷装置における地絡接地抵抗とを加算することにより第２の合成抵抗値を算出する第４のステップと、
前記コンバータの出力電圧と第２の合成抵抗値から、地絡電流値を算出する第５のステップと、
前記身体電流値が、許容身体電流値以下となり、かつ、前記地絡電流値が、前記遮断器の検出電流値以上となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定する第６のステップとからなる中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。
【００１０】
本発明（４）は、前記中性点装置の電力損失が最小となるように前記接地抵抗の抵抗値を設定することを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（３）のいずれか1項記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。
【００１１】
本発明（５）は、前記発明（１）乃至前記発明（４）のいずれか1項記載の接地抵抗値算出方法により、接地抵抗の抵抗値を設定することを特徴とする中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出装置である。
【発明の効果】
【００１２】
上記の中性点抵抗接地方式の最適接地抵抗値の算出手法によると、地絡検出装置を確実に動作させることができ、短絡の危険性を回避することができる。
また、地絡が発生している負荷に人が触れた際に、人に流れる身体電流を、人が感電しない値に抑えることができ、感電の危険性を回避することができる。
また、短絡及び感電の危険性の両方を回避することができる。
また、短絡及び感電の危険性の両方の回避、かつ、接地抵抗で発生する損失を低減す
ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１図は中性点抵抗接地方式の回路図、第２図は中性点抵抗接地方式における地絡発生時の回路図、第３図は中性点抵抗接地方式における地絡発生時の等価回路図、第４図は請求項１に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図、第５図は中性点抵抗接地方式において地絡発生時に人が負荷に触れた場合の回路図、第６図は中性点抵抗接地方式において地絡発生時に人が負荷に触れた場合の等価回路図、第７図は請求項２に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図、第８図は請求項３に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図、第９図は請求項４に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図、である。
【００１４】
第１図において、１はコンバータ、２はコンバータ出力端子、３は配電線、４は地絡検出装置、５は負荷入力部、６は負荷、７は＋側の接地抵抗ＲＧ１、８は―側の接地抵抗ＲＧ２、９はコンバータのフレームアースの抵抗ＲＣＧ、１０は中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ、１１は負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ、１２は接地線、１３はアースである。また、第２図、第３図、第４図、第５図では、第１図と同―番号は同―名称を示している。第２図において、１４は地絡箇所、１５は地絡電流ルートである。第５図において、１６は人、１７は人体抵抗ＲＨ、１８は人体とアース間の抵抗ＲＨＧ、１９は身体電流ルートである。
【００１５】
第１図において、コンバータ１には、地絡検出装置４を介した負荷６が配電線３によって接続されている。中性点抵抗接地方式の＋側の接地抵抗ＲＧ１７は、コンバータ出力端子２の＋側端子と接地線１２間に接続されている。中性点抵抗接地方式の―側の接地抵抗
ＲＧ２８は、コンバータ出力端子２の―側端子と接地線１２間に接続されている。接地線１２とアース１３間には、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０がある。コンバータ１および負荷６のフレーム間には、それぞれコンバータのフレームアースの抵抗ＲＣＧ９、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１がある。地絡検出装置４は、回路に流れる地絡電流が設定値以上となった際に回路を切り離す動作を行う。
【００１６】
地絡が発生した状態で、人が地絡した負荷に触れていない場合について、第２図にて説
明する。
負荷６で地絡が発生した場合、コンバータ出力端子２―配電線３―地絡検出装置４―負
荷入力部５―地絡箇所１４―負荷６―負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１―アース１３―中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０―接地線１２―  一側の接地抵抗ＲＧ２８という地絡電流ルート１５で電流が流れる。地絡電流の値が、地絡検出装置４の検出設定電流値以上になると、地絡検出装置４は地絡が発生していることを検知し、コンバータ１と負荷６間の回路を遮断する。これにより短絡による火災、感電などの二次災害を防止している。
【００１７】
地絡電流が、地絡検出装置４の検出電流以上となれば、地絡検出装置４によってコンバータ１と負荷６間の回路を遮断することで安全を確保できるが、場合によっては地絡電流が地絡検出装置４の検出電流以上とならない可能性がある。この場合、地絡検出装置４はコンバータ１と負荷６間の回路を遮断しない。このまま地絡が発生した状態が続き、地絡が発生していない側も地絡すると短絡となり、最悪の場合、火災、感電などの二次災害が発生する恐れがある。そこで、地絡検出装置４がいかなる場合でも地絡電流を検出できる＋側の接地抵抗ＲＧ１７、―側の接地抵抗ＲＧ２８の算出手順について、第３図にて説明する。
【００１８】
地絡電流ルート１５内にある抵抗は、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０、―側の接地抵抗ＲＧ２８である。なお、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０は電気設備技術基準で定められた値、例えばＤ種接地であれば１００[Ω]となる。コンバータ１の出力の対地電位は、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８は同じ抵抗値であることから、分圧されコンバータ１の出力の線間電位の１/２となる。地格検出装置４がいかなる場合でも地絡電流を検出できるようにするためには、コンバータ１の出力の対地電位が最小の場合、かつ、地絡検出装置４の検出電流設定値が最大の場合で算出すればよい。なお、地絡検出装置４の検出電流設定値を、最大でないある検出電流設定値に固定し、以後、変更しないのであれば、地絡検出装置４のある検出電流設定値の場合で算出することとしても良い。
【００１９】
まず、第１のステップとして、地絡電流ルート１５内にある抵抗の合成抵抗を算出する。合成抵抗は、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０、―側の接地抵抗ＲＧ２８の和で算出することができる。
【００２０】
次に、第２のステップとして、地絡電流を算出する。地絡電流はコンバータ１の出力の最小対地電位を、第１のステップで算出した合成抵抗で割ることで算出することができる。ここで、コンバータ１の出力の最小対地電位、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０は―定値であることから、―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を小さくすれば地絡電流値は大きく、―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を大きくすれば地絡電流値が小さくなることが分かる。
【００２１】
次に、第３のステップとして、第２のステップにて算出した地絡電流が、地絡検出装置４の検出電流設定値以上となるかどうかを確認する。例えば、検出電流設定値の最大が１０[ｍＡ]であり、地絡電流が１０[ｍＡ]以上の場合、そこで設定した―側の接地抵抗ＲＧ２８の値であれば、地絡検出装置４はいかなる場合でも地絡電流を検出できることになる。地絡電流が１０[ｍＡ]未満の場合、地絡検出装置４はいかなる場合でも地絡電流を検出できないということになる。この場合、第２のステップで―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を小さくすれば地絡電流値が大きくなることが分かっていることから、―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を小さくし、地絡電流が１０[ｍＡ]以上となるようにしなければならない。
【００２２】
上記工程を具体的に数値にて算出してみる。負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０を１００[Ω]、コンバータ１の出力の最小線間電位を２６０[Ｖ]、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大を１０[ｍＡ]、―側の接地抵抗ＲＧ２８を１５[kΩ]とする。
【００２３】
まず、第１のステップとして、地絡電流ルート１５内にある抵抗の合成抵抗を算出する。合成抵抗は、―側の接地抵抗ＲＧ２８(１５[kΩ])、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１(１００[Ω])、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０(１００[Ω])の和で算出することができる。従って、合成抵抗は、１５[kΩ]＋１００[Ω]＋１００[Ω]＝１５.２[kΩ]となる。
【００２４】
次に、第２のステップとして、地絡電流を算出する。地絡電流はコンバータ１の出力の最小対地電位を、第１のステップで算出した合成抵抗(１５.２[kΩ])で割ることで算出することができる。ここで、コンバータ１の出力の最小対地電位は、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８は同じ抵抗値であることから、分圧されコンバータ１の出力の最小線間電位の１/２(１３０[Ｖ])となる。従って、地絡電流は、１３０[Ｖ]/１５.２[kΩ]＝８.５５[ｍＡ]となる。
【００２５】
次に、第３のステップとして、第２のステップにて算出した地絡電流が、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となるかどうか確認する。第２のステップで算出した地絡電流８.５５[ｍＡ]は、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値１０[ｍＡ]よりも小さいため、＋側の接地抵抗ＲＧ１７を１５[kΩ]とした場合、地絡が発生しても地絡検出装置４が地絡を検出できないという結果となる。従って、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をもっと小さくしなければならないことが分かる。そこで、＋側の接地抵抗ＲＧ１７を１０[kΩ]として、再度計算してみる。合成抵抗は、１０[kΩ]＋１００[Ω]＋１００[Ω]＝１０.２[kΩ]となる。地絡電流は、１３０[Ｖ]/１０.２[kΩ]＝１２.７５[ｍＡ]となる。この地絡電流は、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値１０[ｍＡ]よりも大きいため、＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８を１０[kΩ]とすることにより、いかなる場合でも地絡電流を検出できるようになる。このようにして、地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となる＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８を求める。
【００２６】
上記工程を自動的に行い、地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となる＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を算出する方法が、請求項１に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。請求項１に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法の詳細を第４図に示すフローチャートで説明する。上記工程同様、先ず、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１の値、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０の値、コンバータ１の出力の最小線間電位の値、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大の値、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の初期値ｍ[kΩ]を設定する。先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値では、地絡が発生しても地絡検出装置４が地絡を検出できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を減らすか、その変化量ｉ[kΩ]を設定する。その後、地絡電流ルート１５内にある抵抗の合成抵抗を算出、地絡電流を算出し、この地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となるかどうか判断する。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値未満であれば、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値から減少量ｉ[kΩ]をひき、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と一側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ―ｉ[kΩ] として、再度計算を繰り返す。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上であれば、その時の＋側の接地抵抗とＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を保存し、表示する。＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８を、ここで表示された値以下にすれば、地絡検出装置４を確実に動作させることができる。
【００２７】
上記では、地絡が発生した状態で、人が地絡した負荷に触れていない場合について、説明した。次は、地絡が発生した状態で、人が地絡した負荷に触れている場合について、第５図にて説明する。
【００２８】
負荷６で地絡が発生した場合、コンバータ出力端子２―配電線３―地絡検出装置４―負荷入力部５―地絡箇所１４―負荷６―負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１―アース１３―中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０―接地線１２―  ―側の接地抵抗ＲＧ２８という地絡電流ルート１５に加え、負荷６―人体抵抗ＲＨ１７―人体とアース間の抵抗ＲＨＧ１８―アース１３という身体電流ルート１９にも電流が流れる。身体電流ルート１９が形成されるということは、人が感電する恐れがあるということになる。身体電流の影響に関する報告がなされているＩＥＣ-４７９-１(非特許文献２)によると、身体電流が大きくなるほど人体は危険であると記載されている。いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避するための手法を第６図にて説明する。
【００２９】
地絡電流ルート１５、及び身体電流ルート１９内にある抵抗は、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０、人体抵抗ＲＨ１７、人体とアース間の抵抗ＲＨＧ１８、―側の接地抵抗ＲＧ２８である。なお、最悪時を想定し、人体とアース間の抵抗ＲＨＧ１８は０[Ω]とする。また、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０は電気設備技術基準で定められた値、例えばＤ種接地であれば１００[Ω]となる。
【００３０】
まず、第１のステップとして、人体抵抗ＲＨ１７を算出する。人体抵抗ＲＨ１７は、人体抵抗と人に印加される電圧との関係を示した資料、例えばＩＥＣ-479-1(非特許文献２)から読み取ればよい。ここで、人に印加される電圧は、人は地絡が発生している負荷に触れる前の状態で考えれば良いので、等価回路は第３図と等しくなる。従って、人に印加される電圧は、コンバータ１の出力の対地電位となる。なお、いかなる場合においても人体の安全を確保するためには、人に印加される電圧をコンバータ１の最大出力の対地電位とすればよい。
【００３１】
次に、第２のステップとして、身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗を算出する。合成抵抗は、第１のステップで求めた人体抵抗ＲＨ１７、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０、―側の接地抵抗ＲＧ２８の和で算出することができる。
【００３２】
次に、第３のステップとして、第２のステップで算出した合成抵抗と、人に印加される電圧から、地絡が発生した負荷のフレームに人が触れた際に、人に流れる電流値、つまり身体電流値を算出する。身体電流値は、人に印加される電圧を合成抵抗で割ることで算出することができる。ここで、合成抵抗は、人体抵抗ＲＨ１７、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０、―側の接地抵抗ＲＧ２８が関与しており、このうち、人体抵抗ＲＨ１７、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０は―定値であることから、身体電流は―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を小さくすれば身体電流は大きく、―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を大きくすれば身体電流は小さくなることが分かる。
【００３３】
次に第４のステップとして、第３のステップで算出した身体電流値が、人が感電しない許容電流値以下であるか確認する。例えば、人が感電しない身体電流値を１０[ｍＡ]と設定し、身体電流値が１０[ｍＡ]以下の場合、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できるということになる。身体電流値が１０[ｍＡ]より大きい場合、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できないということになる。この場合、第３のステップで―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を大きくすれば身体電流は小さくなることがわかっていることから、―側の接地抵抗ＲＧ２８を大きくし、身体電流が１０[ｍＡ]以下となるようにしなければならない。
【００３４】
上記工程を具体的に数値にて算出してみる。負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１、中性点抵抗接地力式用アースの抵抗ＲＮＧ１０を１００[Ω]、人体とアース間の抵抗ＲＨＧ１８は最悪時を想定し０[Ω]、コンバータ１の出力の最大線間電位を３４０[Ｖ]、人が感電しない許容身体電流値を１０[ｍＡ]、―側の接地抵抗ＲＧ２８を１０[kΩ]とする。
【００３５】
まず、第１のステップとして、人体抵抗ＲＨ１７を算出する。人に印加される電圧は、コンバータ１の出力の最大線間電位が３４０[Ｖ]なので、コンバータ１の出力の最大対地電位は１７０[Ｖ]となる。この電圧において、人体抵抗と人に印如される電圧との関係を示した資料、IEC-479-1(非特許文献２)を参考にすると、人体抵抗ＲＨ１７は、４８０[Ω]となる。
【００３６】
次に、第２のステップとして、身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗を算出する。合成抵抗は、第１のステップで求めた人体抵抗ＲＨ１７(４８０[Ω])、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０(１００[Ω])、―側の接地抵抗ＲＧ２８(１０[kΩ])の和で算出することができる。従って、４８０[Ω]+１００[Ω]+１０ [kΩ]＝１０５８０[Ω]となる。
【００３７】
次に、第３のステップとして、第２のステップで算出した合成抵抗と、人に印加される電圧から身体電流値を算出する。身体電流値は、人に印加される電圧(１７０[Ｖ])を合成抵抗(１０５８０[Ω])で割ることで算出することができる。従って、１７０[Ｖ]/１０５８０[Ω] ＝１６.１[ｍＡ]となる。
【００３８】
次に第４のステップとして、第３のステップで算出した身体電流値が，設定した１０[ｍＡ]以下であるかどうかを確認する。第３のステップで算出した身体電流値１６.１[ｍＡ]は、人が感電しない電流値と設定した１０[ｍＡ]よりも大きいため、―側の接地抵抗ＲＧ２８を１０[kΩ]とし、地絡が発生した場合、その装置に人が触れた際は人が感電する恐れがあるという結果となる。従って、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をもっと大きくしなければならないことが分かる。そこで、―側の接地抵抗ＲＧ２８を２０[kΩ]として、再度計算してみる。人体抵抗ＲＨ１７は、前述同様、４８０[Ω]である。身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗は、４８０[Ω]+１００[Ω]+２０[Ω]＝２０５８０[Ω]となる。身体電流は、１７０[Ｖ]/２０５８０[Ω]＝８.３[ｍＡ]となる。この身体電流は、人が感電しない電流値と設定した１０[ｍＡ]以下であるため、―側の接地抵抗ＲＧ２８を２０[kΩ]とすることにより、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できるということになる。このようにして、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できる＋側の接地抵抗ＲＧ１７を及び一側の接地抵抗ＲＧ２８を求める。
【００３９】
上記工程を自動的に行い、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できる＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を算出する方法が、請求項２に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。請求項２に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法の詳細を第７図に示すフローチャートで説明する。
【００４０】
上記工程同様、先ず、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１の値、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０の値、コンバータ１の出力の最大線間電位の値、人が感電しない許容身体電流値、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の初期値ｎ[kΩ]を設定する。
【００４１】
先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値では、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を増やすか、その変化量i[kΩ]を設定する。その後、人体抵抗の算出、身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗の算出、身体電流の算出を行い、この身体電流が先に設定した人が感電しない許容身体電流値以下となるかどうか判断する。身体電流が許容身体電流値より大きければ、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値から変化量i[kΩ]を足し、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｎ＋i[kΩ]として、再度計算を繰り返す。身体電流が許容身体電流値以下であれば、その時の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を保存し、表示する。＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８を、ここで表示された値以上にすれば、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避することができる。
【００４２】
第３図にて地絡検出装置の確実動作という観点から接地抵抗値が求められた。また、第７図にて人が感電しないという観点から接地抵抗値が求められた。従って、この２つの接地抵抗値算出上の条件をどちらも満たす接地抵抗値を選定すれば、地絡検出装置の確実動作、かつ、人が感電する危険性の回避が可能となる。この工程を自動的に行い、地絡検出装置４を確実に動作させることができ、かつ、いかなる場合においても、人が感電する危険性を回避できる＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地砥抗ＲＧ２８の値を算出する方法が、請求項３に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。請求項３に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法の詳細を第８図に示すフローチャートで説明する。
【００４３】
先ず、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１の値、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０の値、コンバータ１の出力の最小線間電位の値、コンバータ１の出力の最大線間電位の値、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大の値、人が感電しない許容身体電流値、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の初期値ｍ’[ｋΩ]を設定する。なお、地絡検出装置4の検出電流設定値を、最大でないある検出電流設定値に固定し、以後、変更しないのであれば、地絡検出装置４のある検出電流設定値の場合で算出することとしても良い。次に、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値では、地絡が発生しても地絡検出装置４が地絡を検出できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を増減させるか、また、人が感電する危険性を回避できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を増減させるか、その変化量i'[kΩ]を設定する。次に、人体抵抗の算出、身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗の算出、身体電流の算出、地絡電流ルート１５内にある抵抗の合成抵抗の算出、地絡電流の算出を行う。次に、算出した身体電流が先に設定した、人の感電しない許容身体電流値以下となるかどうか判断する。身体電流が許容身体電流値より大きければ、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値に変化量i'[kΩ]を足し、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ'＋i'[kΩ]として、再度計算を繰り返す。身体電流が許容身体電流値以下であれば、次に地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となるかどうかの判断に移る。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値未満であれば、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値から変化量i'[kΩ]をひき、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ'―i'[kΩ]として、再度計算を繰り返す。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上であれば、その時の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を保存し、表示する。ここに表示された接地抵抗値を＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８に選定すれば、地絡検出装置の確実動作、かつ、人が感電する危険性の回避が可能となる。
【００４４】
＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８には常時電圧が印加されるため、常時損失が発生している。＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８の値によって、その損失量は決まる。前記、地絡検出装置の確実動作、かつ、人が感電する危険性の回避が可能となる接地抵抗値の条件を満たし、かつ、その中で最も接地抵抗での損失が少ない＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を選定すれば、地絡検出装置の確実動作、人が感電する危険性の回避、かつ、接地抵抗で発生する損失を抑えることが可能となる。この工程を自動的に行い、地絡検出装置４を確実に動作させることができ、いかなる場合においても人が感電する危険性を回避でき、かつ、接地抵抗での損失を最も少なくできる＋側の接地抵抗ＲＧ１７及び―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を算出する方法が、請求項４に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法である。請求項４に記載の中性点抵抗接地方式の接地抵抗値算出方法の詳細を第９図に示すフローチャートで説明する。
【００４５】
先ず、負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ１１の値、中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ１０の値、コンバータ１の出力の最小線間電位の値、コンバータ１の出力の最大線間電位の値、地絡検出装置４の検出電流設定値の最大の値、人が感電しない許容身体電流値、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の初期値ｍ”[kΩ]を設定する。なお、地絡検出装置４の検出電流設定値を、最大でないある検出電流設定値に固定し、以後、変更しないのであれば、地絡検出装置４のある検出電流設定値の場合で算出することとしても良い。次に、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値では、地絡が発生しても地絡検出装置４が地絡を検出できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を増減させるか、また、人が感電する危険性を回避できないという結果となった場合、次の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値を設定するために、先に設定した＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値から、どれくらい抵抗値を増減させるか、その変化量i”[kΩ]を設定する。次に、人体抵抗の算出、身体電流ルート１９内にある抵抗の合成抵抗の算出、身体電流の算出、地絡電流ルート１５内にある抵抗の合成抵抗の算出、地絡電流の算出、接地抵抗での損失の算出を行う。次に、算出した身体電流が先に設定した、人の感電しない許容身体電流値以下となるかどうか判断する。身体電流が許容身体電流値より大きければ、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値に変化量i"[kΩ]を足し、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ"＋i"[kΩ]として、再度計算を繰り返す。身体電流が許容身体電流値以下であれば、次に地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上となるかどうかの判断に移る。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値以上の場合、その時の＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値と損失の値を保存する。その後、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値に増加量i”[kΩ]を足し、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ”＋i”[kΩ]として、再度計算を繰り返す。地絡電流が地絡検出装置４の検出電流設定値の最大値未満の場合、これまでに保存した接地抵抗値ＲＧ１とＲＧ２８，損失のデータがあるかどうかの判断に移る。接地抵抗値ＲＧ１とＲＧ２８、損失の保存データがない場合、＋側の接地抵抗ＲＧ１７―側の接地抵抗ＲＧ２８の現在の値から変化量i”[kΩ]をひき、＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８の値をｍ”＋i”[kΩ]として、接地抵抗値ＲＧ１とＲＧ２８、損失のデータが保存されるまで、再度計算を繰り返す。接地抵抗値ＲＧ１とＲＧ２８、損失の保存データがある場合、保存データの内容を表示する。ここに表示されたデータの内、最も損失が小さくなる接地抵抗値を＋側の接地抵抗ＲＧ１７と―側の接地抵抗ＲＧ２８に選定すれば、地絡検出装置の確実動作ができ、人が感電する危険性の回避ができ、かつ、接地抵抗での損失を抑えることが可能と���る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】中性点抵抗接地方式の回路図
【図２】中性点抵抗接地方式における地絡発生時の回路図
【図３】請求項１に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図
【図４】中性点抵抗接地方式における地絡発生時の等価回路図
【図５】中性点抵抗接地方式において地絡発生時に人が負荷に触れた場合の回路図
【図６】中性点抵抗接地方式において地絡発生時に人が貞荷に触れた場合の等価回路図
【図７】請求項２に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図
【図８】請求項３に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図
【図９】請求項４に示す接地抵抗算出方法のフローチャート図
【符号の説明】
【００４７】
１・・・コンバータ
２・・・コンバータ出力端子
３・・・配電線
４・・・地絡検出装置
５・・・負荷入力部
６・・・負荷
７・・・＋側の接地抵抗ＲＧ１
８・・・―側の接地抵抗ＲＧ２
９・・・コンバータのフレームアースの抵抗ＲＣＧ
１０・・・中性点抵抗接地方式用アースの抵抗ＲＮＧ
１１・・・負荷フレームアースの抵抗ＲＬＧ
１２・・・接地線
１３・・・アース
１４・・・地絡箇所
１５・・・地絡電流ルート
１６・・・人
１７・・・人体抵抗ＲＨ
１８・・・人体とアース間の抵抗ＲＨＧ
１９・・・身体電流ルート
【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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