(57)【要約】【課題】低圧電路の絶縁や絶縁状態を計測するための信号電圧を加えるためには低抵抗を変圧器接地線に挿入する必要があるが、低圧地絡時の電流を安全に通すためには巨大な電力容量の抵抗器が必要であった。又、現在多く使われている直接接地配電方式における地絡事故は大きな地絡エネルギーを放出する可能性を有し、漏電火災や感電事故の原因となっている。【解決手段】配電用変圧器二次捲き線の中性点又は一端を接地する接地線に絶縁検出用の電圧を加えるための低抵抗を挿入する。低抵抗に流れる電流を監視する手段を設け流れる電流が変圧器一次配電系の常数から計算した１線完全地絡電流値を超えることで低圧地絡を識別し低圧地絡電流制限抵抗を自動的に挿入する。又、低圧電路対地間の電圧が低圧配電電圧からは発生し得ない高電圧となることで一次混触の高圧地絡を識別し低抵抗を挿入する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器二次捲き線の接地回路に於いて、一次配電系の対地常数で定まる１線完全地絡電流を超える地絡電流を検出することで低圧地絡を識別して低圧地絡電流制限抵抗を挿入し、変圧器の接地点と大地間に通常の変圧器二次低圧電路では発生し得ない高電圧を検出することで変圧器一次二次間混触事故を識別して二次中性点又は一端を低抵抗又は直接に接地をする構成とした変圧器の接地方法。
【請求項２】
低圧配電用変圧器の中性点又は一端を一次電圧の混触時の保護のため接地する接地線回路に、絶縁検出用信号を加えるための低抵抗値の抵抗器と低圧地絡電流制限用の抵抗器を挿入し、常時は混触事故対応の低抵抗器を作用させ、接地線に大電流を検知して低圧の地絡事故であることを識別した時は低圧地絡電流制限用の抵抗が作用する構成としたことを特徴とする変圧器の接地方法。
【請求項３】
変圧器二次の中性点対地電圧が通常発生する二次系の最大対地電圧を超えることで一次高圧系の混触であることを識別し、一次地絡電流の進入による二次対地電圧上昇を既定値内に低減する目的の低抵抗が挿入されるように構成した変圧器の接地方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高低圧混触事故対策を考慮しつつ、活線での絶縁や絶縁状態を計測可能とし、不要な低圧地絡事故電流を制限して電気設備の低圧地絡による障害の軽減をはかることで、無停電保全の支援とエネルギー損失の防止をはかるための配電用接地方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低圧の配電方式は高圧又は特別高圧の電路が絶縁破壊などで変圧器内や架空線等で混触し低圧電路に進入して低圧機器破損や感電死傷事故等、甚大な事故を引き起こすことを防止するため、変圧器低圧側電路の中性点又は一端を規定電圧より上昇しないよう計算した抵抗値以下の接地抵抗で大地に接地することが行われている。
【０００３】
この時の接地抵抗値は、電子・通信・情報などの弱電機器の増加により、雑音防止などの障害対策として電路の接地以外の電気設備の鉄箱はじめ建造物全体を一つの同電位体とする統合接地などが要求され、接地極間の抵抗はゼロに近づき、低圧電路の１線完全地絡電流は時によると電力変圧器の相間短絡にも近い障害を引き起こす恐れが懸念されている。
【０００４】
変圧器の一次側捲き線と二次側捲き線の間を電気的に遮蔽する混触防止板付きの変圧器を使用することが望ましいがコストが高く、低コストがもてはやされる昨今の業界事情では採用されることが少ない。
【０００５】
又、電路や電気設備の対地絶縁管理は、電路が接地されているためそのままでは測定することが出来ず、当該電路を停電して大地から切り離し、系統内の全ての電路を絶縁抵抗計により計測し、絶縁の悪い僅かな個所を特定選別するという低効率な絶縁抵抗計法による停電点検法により保全が行われているがこの方法では使用中に発生する絶縁劣化事故を予測あるいは防止することは出来ない。
接地線に低インピーダンスの変圧器を挿入しこれにより電路と大地間に絶縁監視用の交流電圧を加える方式の活線絶縁状態監視装置があるが、変圧器が使用できる交流周波数範囲に限定されるため電路の損失や半導体電力素子の発する雑音周波数等の影響を受け不必要に見かけ絶縁劣化の表示をするなどの問題がある。
直流絶縁抵抗に近い計測をするには絶縁検出用の交流周波数を低くする必要があるが計測用信号電圧の重畳印加は抵抗器によらざるを得ない。しかし混触事故時と低圧地絡時の電流を考慮すると数十ｋＷの巨大な抵抗器となり実用化は困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
情報処理や通信、生活上のシーケンス機器など停電が困難な電力負荷が増加した現在、停電して絶縁抵抗計で計測することは極めて困難な課題となっており、実質上重要な電路や負荷機器は停電が困難なことから不本意ながら永年にわたり計測機会を失していることが多い。
本発明は、実用的な少容量の絶縁監視電圧重畳用抵抗を提供することで、活線絶縁監視装置や活線絶縁状態監視装置の使用を可能にし、停電せずに、電路の絶縁もしくは絶縁状態をより正確に計測するための安全な方法を提供する。これによると絶縁又は絶縁状態の悪い個所の選別を、絶縁劣化に帰因する電流を計測器で電路の下流に向かってたどることで必然的に絶縁不良機器のところに行き着くというかたちで合理化されることから電気保安効率の著しい向上に役立つ。
【０００７】
又、一次二次間混触による二次低圧配電系の対地電圧上昇を抑制するための接地を行うと低圧地絡電流が大きくなり非接地方式に比べ漏電火災や地絡障害が大きくなると言う難点があった。
本発明では低圧地絡時の大電流を検知して高圧一次混触と分別して低圧地絡事故を識別し自動的に電流制限抵抗を挿入して事故電流を制限するから低圧地絡事故による障害や損失を低減する効果が大きい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の説明図である。  活線で低圧電路の絶縁や絶縁状態を計測するための計測用電圧を加える低抵抗２１を変圧器の低圧捲き線２の中性点もしくは一端子を接地する接地線回路３に挿入する。
この抵抗値は、高圧もしくは特別高圧の電路が変圧器の絶縁などを破壊して混触した場合、これによる低圧側対地電圧上昇が、接地工事４の接地抵抗値を含めても障害とならない程度に小さく、且つ低圧電路の絶縁もしくは絶縁状態を計測する信号電圧を重畳印加するに十分な抵抗値とする。
【０００９】
この抵抗２１に接続される電路には通過電流を計測し低圧地絡分別電流値を超えたとき回路を遮断する低圧地絡分別遮断器２２を設ける。
低圧地絡分別遮断装置としては、熱動や電磁方式の過電流遮断器やヒューズ、半導体開閉器なども使用出来る。
この遮断が行われた時に状態を外部に警報として送出するための電気接点２５を設ける。  これは他の通信手段によることも出来る。
【００１０】
低圧地絡電流制限用の抵抗２９を抵抗２１と並列に設ける。  この抵抗２９は低圧地絡分別遮断器２２が動作し、抵抗２１が遮断された場合に低圧地絡電流を制限し低圧地絡事故による障害を低減すると共に漏電計などで事故発生個所を探査するために効率的な地絡電流を提供する。
【００１１】
変圧器中性点と大地間もしくは抵抗２９の端子間電圧が、通常二次低圧回路には発生することのない高電圧に至ったことで変圧器一次混触を識別し、瞬時に低抵抗２１の遮断器２２を解除復旧する回路２６、２７、２８を設ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は以上のように構成したので、平常時は抵抗２１と抵抗２９の並列部に直流又は交流の絶縁監視用電圧３０を加えて負荷設備を含む低圧電路の活線絶縁測定や絶縁状態監視など測定診断が出来る。  又、変圧器絶縁破壊により一次二次間の混触事故が発生しても、抵抗２１とその低圧地絡分別の電流値は、その変圧器一次配電系統の常数により定まる１線完全地絡電流を基準に整定するから十分に保安が確保できる。
低圧地絡電流が一次配電系の対地常数で決まる一次系１線完全地絡電流を超え、低圧地絡分別電流値に達すると低圧地絡分別監視装置２３は低圧側の地絡と識別し、低抵抗２１は遮断装置２４、２２により回路から切り離される。
【００１３】
低抵抗２１が遮断されたことで、低圧地絡電流制限用の抵抗２９が有効となり地絡電流は完全地絡時でも設計した地絡個所探査に効率的な電流に制限される。
この抵抗は低圧の地絡電圧を消費するから絶縁劣化個所の接触電圧上昇も軽減され、漏電電力による火災や感電・電気的障害の低減の他、近年多発する低圧機器の漏電継電器などの貰い動作の低減にも有効である。
【００１４】
低圧地絡時に、変圧器一次二次間の混触事故が併発しても低圧地絡点で接地されており対地電圧の上昇は小さい。
【００１５】
低圧地絡個所が復旧し、低抵抗２１の遮断器２２が未復旧の状態で変圧器一次二次間混触事故が発生した場合、変圧器二次の中性点又は一端と大地間の電圧が一次混触分別監視回路２６に整定した二次低圧電路では発生し得ない高い電圧に至った時点で瞬時に一次混触分別監視遮断装置２７、２８が作動し、低抵抗の遮断器２２を復旧するので対地電圧上昇は設計値内に抑制できる。
【００１６】
【実施例】
図１は本考案の実施の一例である。１は配電用変圧器の一次捲き線、２は同じく二次捲き線、３が変圧器の中性点の接地線で４は接地である。又、５は電気機械器具の鉄箱や建物などの接地極６と変圧器の中性点の接地極４の間の大地抵抗で、７、８，９は接地線用の端子台である。１０は変圧器一次配電系の１線地絡電流を決定する配電常数としての対地静電容量を示す。１１は変圧器一次二次間の絶縁破壊などによる混触抵抗でこれから進入した一次配電系の地絡電流は１２中性点接地線３に流れるものと、低圧地絡抵抗１６のある場合はこれに分流する成分１３に分かれるがいずれも大地を通って変圧器一次配電系の対地常数１０に還流１４する。
【００１７】
１５は電気機械器具の鉄箱や建物の接地構造物で低圧地絡電流１７は地絡抵抗１６を経て大地を通り本発明の抵抗２１と２９に分流し変圧器中性点に還流する。
【００１８】
３０は本発明の絶縁検出電圧印加用抵抗に加える絶縁検出電圧の一例で直流を加えることも可能である。
【００１９】
２０の２点鎖線で囲った部分が本発明を構成する部分である。２１は活線絶縁検出電圧印加用の低抵抗である。遮断器２２は低圧地絡分別電流監視装置２３とその出力継電器捲き線２４により作動する遮断用接点、２５はその動作を外部に伝える警報接点である。２６は一次系の混触で発生する低圧側電圧上昇を監視する一次混触分別監視装置で２７はその出力継電器捲き線、２８は２７により作動する遮断器２２の復旧用接点である。
【００２０】
平常時、遮断器２２は閉であるから、変圧器の接地線３には抵抗２１と２９の並列合成抵抗が挿入される。変圧器の混触などの事故が発生し一次電圧が二次捲き線に加わるとこれによる電流１２はこの合成抵抗に流れる。低抵抗２１はあらかじめ一次配電系の対地常数を考慮した１線完全地絡電流において、接地抵抗４を加えても十分低い抵抗値となるように整定してあるから変圧器二次系の対地電圧上昇は規定設計値以下である。
【００２１】
低圧側絶縁が破壊して対地絶縁抵抗１６が極度に低下して零となり低圧１線完全地絡が発生すると、これによる低圧地絡電流１７は、地絡抵抗１６、接地構造物の接地極６と変圧器の接地極４の間の抵抗５及び本考案により挿入された２１と２９の合成抵抗、及び変圧器や配線のインピーダンスにより定まる電流が流れる。この電流は構造体等電位接地構造の場合などには数百Ａに達する。抵抗２１は短時間この電流に耐える電力容量を持つ構造になっている。尚、抵抗２９は抵抗２１の数十分の一の消費電力である。
【００２２】
低圧地絡が発生すると、２３、２４、が連携動作し２１と２９の合成抵抗に生ずる降下電圧を検出して遮断装置２２が開となり抵抗２１が系統から切り離される。これに帰因して低圧地絡電流制限用抵抗２９が有効となり低圧地絡電流を低圧地絡探査に効率的な設計電流値に制限する。このとき降下電圧は抵抗２９単独となることから大きく上昇し動作を確実にする。
【００２３】
これに連動し低圧地絡の警報接点２５が閉となり重大地絡の発生を警報する。
【００２４】
低圧地絡が消滅すると抵抗２９の降下電圧も減少し、低圧地絡分別回路２３，２４の復旧電圧整定値以下となると遮断装置２２は再び閉となり平常時の状態に戻る。
【００２５】
尚、８は接地端子台に設けた短絡片で本発明を使用しない時接続して従来通りの直接接地とするためのもの、この場合二次１線完全地絡電流は数千Ａに達することがある。３０は本発明の絶縁監視電圧重畳用抵抗に絶縁監視用交流電圧を加える接続の例で抵抗２１は周波数の影響を受けないから直流から交流までのいかなる周波数の絶縁や絶縁状態の計測方式にも対応できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明を適用した接地方法に於いては、比較的電流の少ない変圧器一次二次混触事故の電流は低い抵抗２１に、明らかに低圧地絡とわかる大電流を検出した場合は電流制限抵抗２９にそれぞれ区分して流すように構成したから実用可能な少容量の抵抗器で安価に設備を製作することが出来る。
又、本重畳用抵抗を利用することで直流や超低周波による絶縁検出方法が実用化できるので活線絶縁監視や診断が身近なものとして生かすことが可能となった。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の説明図である。
【符号の説明】
１  変圧器の一次高圧捲き線
２  変圧器の二次低圧捲き線
３  低圧捲き線の中性点と接地極４を接続する接地線
４  変圧器中性点に接続する一次二次混触事故保護用の接地極
５  接地極４と接地極６の極間抵抗
６  電気機械器具の鉄箱や電気設備・建物等の接地極
７  本発明を接続するための端子
８  本発明を使用しない時に端子を短絡する短絡片
９  電気機械器具の鉄箱や建家接地構造物の接地端子台
１０  変圧器一次配電系の等価対地静電容量
１１  変圧器一次二次間の混触抵抗
１２  一次二次混触事故時の二次捲き線中性点から本発明を経て大地に至る一次地絡電流
１３  低圧地絡と混触事故が併発した時に低圧地絡事故点に流入する一次配電系の地絡電流の分流値
１４  一次系地絡電流１２と１３の合成値
１５  電気機械器具の鉄箱や建家接地構造物
１６  低圧配電系に発生した地絡抵抗
１７  低圧捲き線２により生ずる低圧地絡電流
２０  二点鎖線囲いは本発明構成部
２１  活線絶縁検出用の信号電圧を加える低抵抗
２２  ２１を遮断する遮断器
２３  ２１に流入する電流を監視する低圧地絡分別監視装置
２４  ２３の出力用継電器捲き線
２５  ２２の作動を知らせる警報用接点
２６  変圧器二次中性点と大地間の電圧を監視する一次混触分別監視装置
２７  ２６の出力用継電器捲き線
２８  ２２の遮断器を復旧させる接点
２９  低圧地絡電流制限用抵抗器
３０  本発明に接続した絶縁検出用信号電圧発生器の一例
【図１】
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