JP2008232737A - 漏電検出方法およびこの方法に用いるデジタルテスタ - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法で、電力需要家における漏電の有無を迅速且つ正確に検出する。
【解決手段】配電用変圧器４の二次側と大地とを接続する接地線７に印加される電圧に基づいて、配電用変圧器４の二次側に接続された引込線６を介して電力が供給される住宅等の電力需要家における漏電の有無を判断する漏電検出方法であって、予め二分割された接地線７の間に可変抵抗Ｒ１を直列に接続すると共に、該可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させたときにその可変抵抗Ｒ１の両端に印加される電圧の変化の態様に基づいて、電力需要家における漏電の有無を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、接地線により接地された配電用変圧器の二次側に接続された引込線を介して電力が供給される住宅等の電力需要家における漏電の有無を検出する技術の関する。

周知のように、配電線によって送電される高電圧（例えば６６００Ｖ）は、配電用変圧器の一次側に印加され、その二次側に低電圧（例えば１００Ｖ）に変換された状態で誘導された後、二次側に接続された引込線により住宅等の電力需要家に供給される。

また、このような電力供給系統に置かれた配電用変圧器は、電力需要家に高電圧の電力が誤って供給されるような事態が生じないように、その二次側（例えば中性点）が接地線を介して大地に接地されるのが通例である（例えば、下記の特許文献１参照）。

そして、かかる電力供給系統の保守管理においては、さまざまな検査が行われるのが実情であるが、その中で重要となる検査の一つとして、電力需要家における漏電検査が挙げられる。これは、電力需要家において漏電が生じている場合には、感電等の事故に繋がるおそれがあるためである。

したがって、電力需要家における漏電検査は、定期的或いは漏電の疑いが有る場合には迅速に行う必要があり、後者のような不足の事態にも対処し得るよう、簡便な検出方法であることが要求される。

そこで、当該漏電検査においては、例えば接地線に印加される電圧の有無を測定することで、需要地の漏電の有無を判断するという方法が採用される場合がある。この方法は、電力需要家において漏電が生じていない状態では、理論上接地線に電圧が印加されることがないという現象を利用したものである。
特開２００４−２３９８６３号公報

しかしながら、本発明者等が、上記の接地線に印加される電圧の有無を測定する方法を採用したところ、電力需要家において漏電が生じていないにも関わらず、接地線に電圧が印加されるという事態に遭遇するに至った。したがって、かかる方法では、漏電が生じている場合のみならず、実際には漏電が生じていない場合にも、漏電が生じていると検出され、正確性に欠けるという問題がある。

しかも、漏電が発生していると検出された場合には、早急に漏電に対する対策を講じる必要があることからも、上記の方法による漏電検査では接地線に電圧が印加された場合には、一律に漏電箇所を特定する作業を実行する必要がある。そのため、実際には漏電が生じていない場合にあっては、当該特定作業が徒労に帰することになり、検査面からは安全側に働くものの、作業効率の面からは重大な問題となる。

本発明は、以上の実情に鑑み、簡便な方法で、電力需要家における漏電の有無を迅速且つ正確に検出することを技術的課題とする。

本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、配電用変圧器の二次側と大地とを接続する接地線をその途中で分割し、その分割した接地線の間に可変抵抗を直列に接続した状態で、可変抵抗の抵抗値を変化させると、電力需要家において漏電が生じている場合と、そうでない場合とで、可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様が相違するという知見を得るに至った。

すなわち、上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、配電用変圧器の二次側と大地とを接続する接地線に印加される電圧に基づいて、前記配電用変圧器の二次側に接続された引込線を介して電力が供給される電力需要家における漏電の有無を判断する漏電検出方法であって、前記接地線を少なくとも二分割し、その分割した接地線の間に可変抵抗を直列に接続すると共に、該可変抵抗の抵抗値を変化させてときにその可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様に基づいて、前記電力需要家における漏電の有無を判断することに特徴付けられる。

このような方法によれば、仮に分割された接地線間に直列に接続された可変抵抗の両端に電圧が印加される場合であっても、当該可変抵抗の抵抗値を変化させてその両端に印加される電圧の変化の態様を測定すれば、その変化の態様に基づいて電力需要家における漏電の有無を正確に検出することができる。また、可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様は、即座に測定することが可能であることからも、電力需要家における漏電の有無を迅速に検出することができる。さらに、当該方法は、可変抵抗の抵抗値を変化させながらその両端に現れる電圧を測定するという極めて簡便な方法で達成し得る。なお、接地線には、その接地状態（主に接地抵抗）を検査するために線路を電気的に開閉するスイッチが設けられると共に、当該スイッチの設置箇所で接地線が分割されているのが通例である。よって、この場合には、スイッチを開放した状態で、そのスイッチの両端に前記可変抵抗を接続することで、接地線間への可変抵抗の接続を簡便に実現し得る。

上記の方法において、前記可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様が、０Ｖを超える値（好ましくは１０Ｖ〜低圧供給電圧（１００Ｖ）の範囲に含まれる所定値）で一定となる場合に、前記電力需要家で漏電が生じていると判断することが好ましい。

すなわち、電力需要家において漏電が生じている場合には、配電用変圧器の二次側において、配電用変圧器に接続された接地線、引込線、及び漏電部位により、大地を介した閉回路が形成される（図２参照）。この際、漏電部位の漏電抵抗と、接地線の接地抵抗とは比較的小さい値（例えば数十Ω〜数ｋΩ程度）となるので、かかる漏電抵抗・接地抵抗よりも可変抵抗を相対的に大きな値（例えば５０ｋΩ以上）で変化するように予め設定しておけば、漏電抵抗・接地抵抗での電圧降下は実質的に無視できる。したがって、配電用変圧器の二次側に印加される電圧（例えば１００Ｖ）は、可変抵抗の両端にほとんどそのまま現れることになる。そのため、可変抵抗は、定電圧源に接続された状態に近く、可変抵抗の抵抗値を変化させても、可変抵抗の両端の電圧は、ほとんど変化せず、実質的に一定値を示すことになる。よって、上記のような方法によれば、電力需要家における漏電の発生を正確に検出することができる。

上記の方法において、前記可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様が、０Ｖで一定となる場合、又は前記可変抵抗の抵抗値の変化に比例する場合には、前記電力需要家で漏電が生じていないと判断することが好ましい。

すなわち、電力需要家において漏電が生じていない場合には、通常は接地線に電圧が印加されることはないので、このときには可変抵抗の両端に電圧は現れず、その両端の電圧は零になる。一方、既に述べたように、電力需要家において漏電が生じていない場合であっても、接地線に電圧が印加されるときがある。そして、本発明者等は上記知見において、配電用変圧器の一次側の巻線と、二次側の巻線との間の静電容量が経路となり、接地線に電圧が印加されるという事態が生じることを解明した。詳述すると、一次巻線と、二次巻線との間の静電容量が、配電用変圧器の一次側と二次側を結合する結合インピーダンスとして作用して、配電用変圧器の一次側に接続された配電線、および接地線により、大地を介した閉回路が形成される（図３参照）。この際、結合インピーダンスが、非常に大きな値（例えば６０Ｈｚで数ＭΩ）となるので、かかる結合インピーダンスよりも可変抵抗を相対的に小さな値（例えば１５０ｋΩ以下）で変化するように予め設定しておけば、結合インピーダンスの大きさだけで、閉回路内に流れる電流の大きさが決定される。そのため、可変抵抗は、定電流源に接続された状態に近く、例えば可変抵抗の値を増加させると、その変化に比例して可変抵抗の両端の電圧も増加することになる。よって、上記のような方法によれば、接地線に電圧が印加されない場合のみならず、接地線に電圧が印加された場合であっても、電力需要家における漏電の有無を正確に検出することができる。

上記の方法において、前記可変抵抗を、固定抵抗とスイッチを有する導電線とを並列に接続したものを、複数個直列に接続して構成してもよい。

このようにすれば、検査環境に適合した範囲内で抵抗値を変化できる可変抵抗を容易且つ安価に作製できる。

上記の方法において、前記可変抵抗の両端に印加される電圧を、デジタルテスタで測定することが好ましい。なお、ここでいうデジタルテスタとは、デジタルマルチメータをも含む意味であり、またその内部抵抗が、例えば１〜５０ＭΩ程度のものを使用することができる（以下、同様）。

このようにすれば、携帯性に優れたデジタルテスタで、電力需要家における漏電の有無をより簡便に検出することが可能となる。したがって、漏電の有無の検査を行う作業者等の労力を削減し、作業効率の向上を図ることができる。なお、デジタルテスタとしては、小型で携行に便利なカード型のデジタルテスタも使用することができる。さらに、このように内部抵抗が比較的大きなデジタルテスタを使用すれば、可変抵抗に比してデジタルテスタの内部抵抗が相対的に大きくなることから、仮に接地線に電流が流れたとしても、その電流の大部分は可変抵抗側に流れる。そのため、デジタルテスタ内部に流れる電流は微弱なものとなり、デジタルテスタの内部抵抗で過度なジュール熱が生じてデジタルテスタの内部回路が過熱、焼損するという事態を防止することができる。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、配電用変圧器の二次側と大地とを接続する接地線に印加される電圧に基づいて、前記配電用変圧器の二次側に接続された引込線を介して電力が供給される電力需要家における漏電の有無を検出するデジタルテスタであって、分割された前記接地線の間に直列に接続され且つその接地線間に印加される電圧の変化の態様を測定するための可変抵抗が、予め一対の電圧測定用のプローブ間に接続されていることに特徴づけられる。

このような構成によれば、既に述べた段落［００１２］、段落［００１４］、段落［００１６］、段落［００１８］、および段落［００２０］に記載の作用効果を同様に享受することができる。

以上のように本発明によれば、接地線に直列に接続された可変抵抗の両端における電圧の変化の態様を測定するという極めて簡便な方法で、電力需要家における漏電の有無を迅速且つ正確に検出することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の漏電検出方法を体現するためのデジタルテスタの構成を示す概略図である。このデジタルテスタ１は、携帯可能なカード型のデジタルテスタであり、そのテスタ本体２の外側に接続された一対の測定用プローブ３、３間に可変抵抗Ｒ１が接続されている。この可変抵抗Ｒ１は、固定抵抗Ｒ（例えばＲは５０ｋΩ）とスイッチＳを有する導電線とを並列に接続したものを複数個直列（図示例では２つ）接続して構成されており、スイッチＳの開閉により抵抗値を断続的（固定抵抗Ｒの抵抗値の整数倍）に変化させることが可能となっている。なお、図示例では、スイッチＳを全て閉じた場合に可変抵抗Ｒ１の抵抗値が零になるのを防止するために、上記の抵抗構成に、さらに単体の固定抵抗Ｒが直列に接続されている。

図２及び図３は、配電用変圧器周辺の電力供給系統を示す概略図である。各図に示すように、配電用変圧器４の一次側には配電線５が接続されており、その二次側には配電用変圧器４で低圧に変換された電力を住宅等の電力需要家に供給するための引込線６が接続されている。また、配電用変圧器４の二次側は、接地線７を介して大地に接地されている。さらに、この接地線７には、その接地状態を検査するためのスイッチＳ１が線路の途中に設けられている。

そして、この実施形態では、接地線７のスイッチＳ１を開放した状態でその両端に、上記のように構成されたデジタルテスタ１の測定用プローブ３、３がそれぞれ接続されている。これにより、測定用プローブ３、３間に接続された可変抵抗Ｒ１が、スイッチＳ１に代わり、接地線７間に直列に接続されることになる。

次に、上記のように接続されたデジタルテスタ１によって電力需要家における漏電の有無を検出する方法を以下に説明する。

電力需要家において漏電が生じた場合には、図２に示すように、引込線６が漏電部位８により大地に接続されることになる。そのため、接地線７、引込線６、及び漏電部位８によって、大地を介した閉回路Ａが形成されることになる。この際、可変抵抗Ｒ１の抵抗値（例えば５０〜１５０ｋΩ）に対して、接地線７の接地抵抗Ｒ２（数十Ω程度）及び漏電部位８の漏電抵抗Ｒ３（数十Ω〜数ｋΩ）は相対的に小さく、漏電抵抗Ｒ３や接地抵抗Ｒ２での電圧降下は実質的に無視することができる。したがって、配電用変圧器４の二次側に誘導される電圧、例えば１００Ｖは、可変抵抗Ｒ１の両端にほとんどそのまま現れることになる。そのため、可変抵抗Ｒ１は、定電圧源に接続された状態に近く、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させても、可変抵抗Ｒ１の両端の電圧は、ほとんど変化せず、実質的に一定値（略１００Ｖ）を示すことになる。よって、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させたときに、デジタルテスタ１によって測定される可変抵抗Ｒ１両端における電圧の変化の態様が、図４に特性線Ｘで示すように、０Ｖを超える値（例えば略１００Ｖ）で実質的に一定となる場合には、電力需要家で漏電が生じていると判断することができる。

一方、電力需要家において漏電が生じていない場合には、通常は接地線７に電圧が印加されないので、このときには可変抵抗Ｒ１の両端に電圧は現れず、その電圧は零になる。よって、デジタルテスタ１によって測定される可変抵抗Ｒ１の両端の電圧が零である場合には、電力需要家に漏電が生じていないと判断することができる。

また、電力需要家において漏電が生じていない場合であっても、接地線７に電圧が印加される場合がある。すなわち、図３に示すように、配電用変圧器４の一次側の巻線４ａと、二次側の巻線４ｂとの間の静電容量が経路となり、結合インピーダンスＺ１が生じた場合である。このような場合、配電用変圧器４の一次側の巻線４ａと二次側の巻線４ｂが結合インピーダンスＺ１を介して接続された状態となって、配電線５、および接地線７により、大地を介した閉回路Ｂが形成されることになる。この際、結合インピーダンスＺ１は、可変抵抗Ｒ１に対して非常に大きな値（例えば６０Ｈｚで数ＭΩ）となるので、結合インピーダンスＺ１の大きさだけで、閉回路Ｂ内に流れる電流の大きさが実質的に決まる。そのため、可変抵抗Ｒ１は、定電流源に接続された状態に近く、可変抵抗Ｒ１の値を例えば増加させると、その変化に比例して可変抵抗の両端の電圧も増加することになる。よって、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させたときに、デジタルテスタ１によって測定される可変抵抗Ｒ１両端における電圧の変化の態様が、図５に特性線Ｙで示すように、可変抵抗Ｒ１の抵抗値の変化に実質的に比例する場合には、電力需要家で漏電が発生していないと判断することができる。

以上のような漏電検出方法によれば、接地線７に電圧が印加されない場合のみならず、接地線７に電圧が印加された場合であっても、接地線７に直列に接続された可変抵抗Ｒ１の両端における電圧の変化の態様を測定するという極めて簡便な方法で、電力需要家における漏電の有無を迅速且つ正確に検出することができる。よって、実際に漏電が発生していない場合にまで、漏電箇所の特定作業が不当に強いられることがなく、電力供給系統の保守管理上も極めて有利となる。

本発明の漏電検出方法を体現するためのデジタルテスタの構成を示す概略図である。 配電用変圧器周辺の電力供給系統を示す概略図であって、電力需要家に漏電が生じている状態を示す概略図である。 配電用変圧器周辺の電力供給系統を示す概略図であって、配電用変圧器の一次側と二次側のそれぞれの巻線間に結合インピーダンスが生じている状態を示す概略図である。 図２に示す状態における可変抵抗の抵抗値の変化に対する可変抵抗両端に印加される電圧の変化態様を示す概念図である。 図３に示す状態における可変抵抗の抵抗値に対する可変抵抗両端に印加される電圧の変化態様を示す概念図である。

符号の説明

１ デジタルテスタ
２ テスタ本体
３ 測定用プローブ
４ 配電用変圧器
４ａ 一次側巻線
４ｂ 二次側巻線
５ 配電線
６ 引込線
７ 接地線
８ 漏電部位
Ａ 閉回路
Ｂ 閉回路
Ｒ１ 可変抵抗
Ｒ２ 接地抵抗
Ｒ３ 漏電抵抗
Ｚ１ 結合インピーダンス

Claims (6)

1. 配電用変圧器の二次側と大地とを接続する接地線に印加される電圧に基づいて、前記配電用変圧器の二次側に接続された引込線を介して電力が供給される電力需要家における漏電の有無を検出する漏電検出方法であって、
   前記接地線を少なくとも二分割し、その分割した接地線の間に可変抵抗を直列に接続すると共に、該可変抵抗の抵抗値を変化させてときにその可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様に基づいて、前記電力需要家における漏電の有無を判断することを特徴とする漏電検出方法。
2. 前記可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様が、０Ｖを超える値で一定となる場合に、前記電力需要家で漏電が生じていると判断することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出方法。
3. 前記可変抵抗の両端に印加される電圧の変化の態様が、０Ｖで一定となる場合、又は前記可変抵抗の抵抗値の変化に比例する場合には、前記電力需要家で漏電が生じていないと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏電検出方法。
4. 前記可変抵抗が、固定抵抗とスイッチを有する導電線とを並列に接続したものを、複数個直列に接続して構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の漏電検出方法。
5. 前記可変抵抗の両端に印加される電圧を、デジタルテスタで測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の漏電検出方法。
6. 配電用変圧器の二次側と大地とを接続する接地線に印加される電圧に基づいて、前記配電用変圧器の二次側に接続された引込線を介して電力が供給される電力需要家における漏電の有無を検出するデジタルテスタであって、
   分割された前記接地線の間に直列に接続され且つその接地線間に印加される電圧の変化の態様を測定するための可変抵抗が、予め一対の電圧測定用のプローブ間に接続されていることを特徴とするデジタルテスタ。

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