JP2011123059A - 遠隔操作を用いた接地抵抗測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極を異なる位置に設置しながら常に歩いて往来する必要がなく、また、試験用機器のメインユニットまで戻ってディスプレイを参照しおよび／またはパラメータもしくは設定を変更する必要がない。
【解決手段】接地抵抗測定および土壌抵抗率測定を実行するために使用される試験用機器は、通信リンクを介して互いに通信するようになされたメインユニットおよびリモートユニットの両方を備える。所望の測定手法により試験用機器を据え付けた後、手順が遂行され、結果として得られた測定値は、次にリモートユニットに表示される。
【選択図】図６

Description

本発明は、一般に、複数の接地抵抗測定および土壌抵抗率測定を実施するための簡易化した方法および装置に関する。

良好な接地の欠如は望ましいことではなく、装置故障の危険性を高める。有効な接地システムの欠如により、計装誤差、高調波の歪み問題、力率問題および多くの起こり得る断続的な難題などの様々な問題を招くおそれがある。故障電流が適切に設計され、維持されている接地システムを通じて地上までの経路を有しない場合、故障電流は、意図しない経路に流れる。さらに、良好な接地システムはまた、産業用プラントおよび設備の損壊を防ぐために使用され、それゆえ、装置の信頼性を向上させ、雷または故障電流による損壊の可能性を小さくするために必要である。

時間とともに、高い水分含量、高い塩類含有量および高温の腐食性土壌が、接地棒およびそれらの接続を劣化させることがある。そのため、接地システムが、最初に設置されたときに小さいアース接地抵抗値を有していたとしても、接地システムの抵抗は、接地棒または接地システムの他の要素が時間とともに腐食すると、大きくなる可能性がある。接地抵抗測定装置（Grounding tester）は、低品質の接地性または粗悪な電力品質に関連する可能性のある断続的な電気的問題などの課題に対応する有用なトラブル解決作業のツールである。それゆえ、すべての接地および接地接続が、定期的に点検されることが望ましい。

これらの定期点検の間に、２０％を超える抵抗増が測定されると、問題の原因調査が行われ、それにより修正され、（例えば、接地システムの接地棒を、取り換えるかまたは追加することにより）抵抗を小さくすることができる。そのような周期点検は、電位降下試験（fall-of-potential test）、選択的測定（selective measurement）、地質学的調査の一部を形成することも可能な土壌抵抗率試験、２極法測定（two-pole measurement）およびステイクレス測定（stakeless measurement）など、確立した手法を実施するステップを伴うことが可能である。現在の接地抵抗測定システムを用いると、正確な結果を得るために、そのような測定は極めて多くの時間がかかり、多くの労力を要する傾向にある。特に送電用鉄塔などの高圧用途に関する測定に対処するときは、試験は、注意して実施する必要がある。

従来技術によれば、前述の接地性試験手順のすべては、精度を確実にしおよび／または複数の測定を実施するために、試験用機器に接続された様々な電極の間を何度も歩いて往来するという多大な努力を要する。具体的には、いったん試験用機器が、従来技術による前述の手法を実施するために設定されると、緩いクリップ、不十分な電導または電極の不適切な設置による電極と試験機器との間の接触不良により、不正確または変則的な結果を得ることがある。そのため、一般に、そのような結果を修正するために、設定を調整して測定を繰り返す必要がある。例えば、オペレータは、様々な電極においてすべての接続を点検する可能性があり、様々な電極は、多くの場合、互いに遠くに隔てて設置される。

一人のオペレータがこの繰り返しの測定／修正手順を実施するのは、多大な時間と労力を要しがちである。この手順に関連して費やされる時間と努力を軽減するために、この問題の共通の解決策は、２人以上のオペレータを手配して単一の試験手順を実施することであるが、この解決策は、そのようなさらなる人員を確保する可能性から、多くの場合、現実的でないかまたは不可能である。さらに、この解決策は、効率的でも便利でもなく、ずいぶん余分な費用が生じる。

本発明は、従来技術の前述の考察および他の状況を認識して対処する。

一態様によれば、本発明は、前述の技術のいずれかを実施するために使用することができる試験用機器を提供する。試験用機器は、通信リンクを介して互いに通信するようになされたメインユニットおよびリモートユニットの両方を備える。所望の測定手法によって試験用機器を設定した後、それぞれの手順が実施され、結果として得られた測定値が、続いてリモートユニットに表示される。このことにより、一人のオペレータは、一つの電極の近くに立って測定することが可能になり、その電極は、例えばメインユニットおよび／または他の電極から遠くの距離に設置される。このことにより、オペレータは、複数の電極を異なる位置に設置しながら常に歩いて往来する必要性から解放され、また試験用機器のメインユニットまで戻って、ディスプレイを参照する、および／またはパラメータもしくは設定を変更する必要がなくなる。

電位降下測定、選択的測定および２極法測定に関して、アース接地測定を実施するときに適切なレベルの精度を実現するために、補助電極のそれぞれの抵抗は、試験が行われているアース接地棒の抵抗に比較して、それほど大きくないことが望ましい。電極と地面との間に大きい接触抵抗が存在する地質学的に困難な条件のもとで、例示的実施形態により、オペレータがリモートユニットに表示されるこの抵抗を見て、その値が大きすぎる場合に、適切な対策を取ることを可能にする。そのような対策は、土壌／電極の界面における接触を改良するために、電極周りの土壌を叩いて固めること、または、電極周りに水を注ぐことを含んでよい。その後、オペレータは、場所を移動する必要なく、実施した対策の成果を評価するために測定を容易に繰り返すことができる。そのために、都合がよいことに、この実施形態は、普通、少なくとも１人（おそらくは数人）が、３つの電極すべての間を歩いて往来することにより費やされる時間および努力のかなりの分を取り除くことにより、そのような測定を実施する効率を向上させる。

例示的実施形態によれば、試験用機器のリモートユニットは、異なる試験および測定を実施するための制御手段に加えて、測定結果を示すディスプレイを含むことが好ましい。前記制御手段は、例えばパラメータを設定し、試験を開始し、そして結果を記憶するなどのために使用することができる。試験用機器のリモートユニットは、次に、それぞれのコマンドをメインユニットに送信し、メインユニットは、各電極間に所定の電流を発生させて関連する測定を実施することができる。測定が完了すると、メインユニットは、測定結果を試験用機器のリモートユニットに送信することができる。

一実施形態において、通信（すなわち、コマンド、パラメータおよび結果の送信）は、メインユニットとリモートユニットとの間のケーブル通信リンクを使用して実施することができる。例えば、実施形態において、メインユニットに接続された電極試験リード線の存在が、リモートユニットと往復して通信するために使用されることを企図する。

しかし、本発明の好ましい実施形態において、試験用機器のメインユニットとリモートユニットとの間のそのような通信は、無線で行われる。このことにより、取り扱いにくいワイヤが不要になり、それにより、試験用機器を使用するための設定に要する費用が軽減され、ステップが減る。そのような無線通信は、無線周波数（ＲＦ）リンクを介して行うのが好ましい。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、ＷＬＡＮ、携帯電話周波数または他の適切なＲＦリンクは、この目的のために使用することができる。代替的実施形態において、無線通信は、赤外線技術で実施することができる。

他の実施形態において、試験用機器のメインユニットは、制御手段に加えて、それ自体のディスプレイを備えてよく、それにより、メインユニットは、リモートユニットを用いずに動作することが可能である。この実施形態は、都合がよいことに、リモートユニットが動作しなくなった場合、バックアップシステムを提供する。しかし、本発明の他の実施形態において、メインユニットはまた、単に、それを動作させるためにリモートユニットを事実上必要とする「ブラックボックス」を備えることもできる。この実施形態による試験用機器は、より少ない構成部分を必要とし、それにより製造コストの削減を実現する。

さらに他の実施形態において、リモートユニットは、メインユニットと機械的および／または電気的に、取り外し可能に接続することができ、手に持って操作可能な携帯型の機器を備えることが好ましい。図６は、本発明のこの実施形態による、そのようなリモートユニットの一例を示し、メインユニットは、リモートユニットに対してドック（dock）として機能する。この実施形態は、測定現場間での試験用機器の便利な移送を可能にする。

本発明のさらに他の実施形態において、試験用機器、好ましくはそのリモートユニットが、ＧＰＳ受信機を装備していてもよく、ＧＰＳ受信機は、位置および距離の情報を取り込んで、より進んだ解析のために使用することを可能にする。ＧＰＳ受信機はまた、３次元の地理上の場所および距離の情報（すなわち、高さを含めた）を含む絶対座標を得るために使用することができる。したがって、ＧＰＳ受信機は、文字通りの地図作成、ならびに実行している試験の場所および関連するそれぞれの距離（例えば、土壌抵抗率測定の間のリモートプローブのそれぞれの場所）を可能にする。他の実施形態によれば、これらの座標は、試験されていた現場のデータベースの中に記憶されてよく、前記データは、報告、記録および保全的メンテナンスの目的のために使用することができる。このことは、例えば、アース接地試験用調査または地質学的調査に適用されるときに、特に有利である。なぜなら、アース接地試験用調査または地質学的調査は、多くの場合、それぞれの距離に関連する特定の抵抗を測定することを必要とするからである。さらに、そのようなＧＰＳ受信機を含むことはまた、より正確な、またはより完全な電位降下曲線または地質学的調査を得る目的でデータを収集することを改良し、容易にすることができる。

代替的実施形態において、光（例えば、レーザ）または超音波の距離測定手段は、距離データの決定を容易にするために、好ましくは試験用機器のリモートユニットと一体化することが可能である。そのような距離測定手段を組み込むことにより、時間がかかり潜在的に不正確な手動の測定を実施する必要がなくなるので有益である。

他の実施形態において、メインユニットおよびリモートユニットの一方または両方が、例えば、距離、ＧＰＳ座標、日時および標準的な試験パラメータを含む、求められ測定されたすべての値を記憶し処理するためのメモリ記憶装置および処理回路を備えることができる。このことは、所与の時間周期にわたって得られたすべての測定値、または、特定の接地システムもしくは領域の完全な記録が得られ、そのことが、例えば、最後の測定が行われた後でデータを比較することを容易にするために使用することができる。

当業者にとって開示の最良の形態を含む完全で実現可能な本発明の開示は、本明細書の残りの部分において添付図面の参照を含めてより具体的に説明する。
本発明の一実施形態に従う６２％ルールによる３極法電位降下試験を実施するための試験用機器を示す図である。 選択的測定を実施するための試験用機器を示す図である。 本発明の一実施形態による複数の接地棒で選択的測定を実施するための試験用機器を示す図である。 ４極法試験で土壌抵抗率を測定するための試験用機器を示す図である。 本発明の他の実施形態に従う４極法試験を使用して地質学的調査を実行するための試験用機器を示す図である。 本発明による２極法測定を実施する方法を示す図である。 本発明に従う接地電極のステイクレス測定を実施するために測定対象の接地用電極に２つのクランプを介して接続された試験用機器を示す図である。 本発明に従う接地電極のステイクレス測定を実施するための試験用機器を示す図である。 本発明に従うステイクレス測定が実施される接地システムの並列抵抗を示す等価回路図である。 本発明の一実施形態に従う複数の接地棒でステイクレス測定を実施するための試験用機器を示す図である。 本発明に従う、接続可能なメインユニットおよびリモートユニットを備え、測定を実施するための試験用機器を示す図である。

本明細書および図面中の参照記号の使用の繰り返しは、本発明の同一または類似の特徴または要素を表すことを意図する。

この議論は、単なる例示的実施形態の説明であり、本発明の広範な態様を限定する意図はなく、その広範な態様は例示的構成に具現化されることを当業者は理解する。

電位降下測定
上述のように、現場からエネルギーを消散させるために、アース接地システムまたは個々の電極の能力を測定する既知の方法の１つが、いわゆる「電位降下」試験である。

本発明により実施されるこの試験の一例において、試験対象のアース電極または接地棒が、接地システムへのその接続を切られ、並列接地により生じる不正確な（すなわち、小さすぎる）アース抵抗測定値の取得を避ける。次いで、試験用機器のメインユニットがアース電極Ｘに接続され、アース電極Ｘが、次いで第１の電流電極Ｘとして使用され得る。電位降下試験を実施する手法の１つが、図１に示すような、３点試験法または３極試験法である。３極電位降下試験に関して、２つのさらなる（補助）電極Ｙおよび電極Ｚが、（一般に、それぞれのアースステイク（earth stake）の形で）提供され、電極Ｚのうちの１つが、第２の電流電極Ｚとして使用されるために、アース電極Ｘから所定の距離だけ離れた土壌中に設置される。他方の補助電極Ｙは、その後、例えば電圧プローブＹとして使用されるために、地電極Ｘと電流電極Ｚとの間の直線に沿って土壌中に設置される。他の普通の測定配置（topology）（図示せず）は、互いに異なる角度（例えば、９０度）で電極を設置することを含む。２つの補助電極Ｙおよび電極Ｚがまた、試験用機器に接続される。

この例による次のステップにおいて、試験用機器ＴのメインユニットＭＵは、電流電極Ｚとアース電極Ｘとの間に所定の（既知の）電流を発生させることができる。次いで、この電流経路に沿った電圧電位の降下が、プローブＹにより、電流電極Ｚとアース電極Ｘとの間のこの直線に沿った所定の点において測定することができる（例えば、アース電極ＸとプローブＹとの間の電位降下についての値が得られる）。次いで、オームの法則（Ｖ＝ＩＲ）を使用して、試験用機器ＴのメインユニットＭＵが、既知の発生された電流と測定された電位降下とに基づいてアース電極Ｘの抵抗を自動的に計算することができ、この情報が、リモートユニットＲＥＭに表示される。アース電極Ｘが、他の接地棒（図示せず）と並列または直列であれば、誘導された抵抗値は、全接地棒の総抵抗の値を含む。

３極法接地抵抗試験を実施するときに、最高レベルの精度を実現するために、補助電流電極Ｚは、試験されているアース電極Ｘおよび内側のプローブＹの影響を受けないところに設置されるべきである。補助電流電極Ｚが、影響を受けないところに設置されない場合、抵抗の有効領域が重なり、試験用機器で行われた測定は、どれも無効となる。また、一般に、Ｚ電極は、試験されるアース接地棒の深さの距離より大きい距離のところの地下に延設されるべきである。下記の表は、補助電極ＹおよびＺの適切な設定の例を提供する。

結果の精度を試験するため、および、補助電極ＹおよびＺが影響を受けないところにあることを確実にするため、プローブＹは、例えば、いわゆる６２％ルールに従って再配置することができる。このルールは、土壌が均質で、かつ、接地電極Ｘが小さい抵抗領域を有するときに、アース電極Ｘ、潜在的プローブＹおよび電流電極Ｚが直線上にあって適切に離れている（大部分の目的に関し、電流電極Ｚは、試験下に、接地電極Ｘから３０ｍから５０ｍにあるべきである）ときだけ適合する。これらの制約を踏まえて、この方法は、単一の棒もしくはプレートなどからなる小さい接地電極システム、および数本の棒を有する中規模のシステムに使用するのが理想的である。

６２％ルールは、上記概説のように、むらのない地質学的条件を有する理想的な環境条件に対して有効であるので、実際には、オペレータは、Ｘ電極とＺ電極との間の距離の５２％および７２％のところの（すなわち、Ｙを、ＸとＺとの間の距離の１０％だけ一方向に再配置された）Ｙ電極で試験を繰り返すことにより、ＸとＺとの間の距離の６２％のところで測定された試験結果を検証することが、普通は必要である。３つの結果がすべて同様であれば、６２％のところで得られた元の結果は正しいとみなすことが可能である。しかし、３つの結果が著しく変化（例えば、３０％の差）している場合、全体の試験手順を続いて繰り返す前に、Ｚ電極の、試験が行われている接地棒Ｘからの距離を大きくする必要がある。言い換えれば、一般には、結果を確認し検証するために、電流電極Ｚのために変化させた距離配置で、複数の読み取り値を得ることが必要である。また、そのような３極法試験では、試験用機器ＴのメインユニットＭＵは、多くの場合、試験対象の接地棒Ｘにおいて配置される必要がある。なぜなら、一般に、短いリード線または導体を介して機器をアース電極と接続する必要があるからである。短いリード線は、その影響が、Ｙ電極およびＺ電極を接続するリード線に対して無視することができる。

そのために、測定結果をリモートユニットに表示することにより、本発明による方法および装置は、複数の測定を実行する簡素化された方法を可能にしながら、普通、ＹおよびＺの両電極と試験用機器ＴのメインユニットＭＵとの間を何度も歩いて往来するために要する多大の努力を軽減することができるのは有益である。

選択的測定
図２ａに示す本発明の他の例によれば、選択的測定を実施することができる。この手法は、手法の実施が電位降下技術から得られる測定値と同じ測定値をもたらすという点で、上述の「電位降下」試験法と非常に類似している。しかし、この手法を適用すると、試験対象のアース電極を、接地システムへのその接続から切り離すこと（切り離すことにより、地中埋設システム全体の電圧電位が変化する可能性があり、それによって潜在的に不正確でそれゆえ誤った測定結果の要因となる）が不要となる。したがって、測定を実施するオペレータは、もはや、注意してアース接地を外す必要がない。このことによりまた、非接地構造内に見出される他の人員または電子装置に対する危険が減る。

前の実施形態と同様に、２つの補助電極（すなわち、電流電極ＺおよびプローブＹ）は、図２ａおよび図２ｂに示すように、試験が行われているアース電極Ｘから所定の距離のところに、例えば直線上に、土壌の中に設置することができる。前述のように、他の共通の測定配列（図示せず）は、電極ＹおよびＺを互いに異なる角度（すなわち、９０度）で設置することを含む。次いで、試験用手段ＴのメインユニットＭＵは、普通であれば現場への接続を外す必要があるが、それを必要としないという利点を有するとともに、アース電極Ｘに接続される。図２ｂに示す好ましい実施形態の例によれば、電流クランプＣＣは、試験用機器のリモートユニットＲＥＭに接続され、試験対象のアース電極Ｘの抵抗だけが測定されることを確実にするために、そのアース電極Ｘの周りに設置することが可能である。

次いで、選択的測定に対して、そのような電流クランプＣＣの使用により、個々のアース接地棒（例えば、建物の各接地棒、または、例えば高圧鉄塔の基礎の各接地棒）の正確な抵抗の測定が可能になる。前の実施形態と同様に、既知の電流が、電流電極Ｚとアース電極Ｘとの間の試験用機器ＴのメインユニットＭＵによって生じる。次いで、電圧の電位降下が、プローブＹとアース電極Ｘとの間で測定される。しかし、次いで、対象となる地電極Ｘを通して流れる電流が、電流クランプＣＣによって測定される。上記概説のように、発生した電流はまた、他の並列抵抗を通して流れるが、クランプＣＣで測定された電流が、オームの法則（Ｖ＝ＩＲ）により、対象となるアース電極Ｘについての抵抗値を計算するために使用される。言い換えれば、電流クランプＣＣは、接地されたシステムにおける並列抵抗の影響を取り除く。

図２ｂに示す実施形態の一例において、接続された複数のアース電極または接地棒を備える特定の接地システムの総抵抗が測定される。この実施形態によれば、アース電極の抵抗は、クランプが個別の各アース電極（例えば、ＸおよびＸ’）周りに設置されることにより、順次測定される。その後、接地システム全体の総抵抗が、計算により求められる。

この実施形態による試験用機器のリモートユニットＲＥＭに接続されたそのような電流クランプＣＣを使用することにより、有利には、オペレータは、（例えば、測定されるべき建物またはアース接地システム周りを）自在に歩き回って個別のアース接地棒毎の抵抗値を測定する一方で、個別の試験地点毎に、試験構成全体の配線を再構成する必要がなくなる。

この用途において、メインユニットＭＵとリモートユニットＲＥＭとの間で情報を送信および／または受信するために、無線通信リンクを使用することが好ましい。

土壌抵抗率／地質学的調査
本発明の実装形態のさらに他の例において、地質学的調査は、図３ａおよび図３ｂに示すように、いわゆる４点法試験または４極法試験により実現される標準的土壌抵抗率測定を使用して実施することができる。この手法は、土壌中に設置された４つの電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｍおよび電極Ｎの使用を伴い、２つの（外側の）電極Ａおよび電極Ｂが、電流を発生させるために使用され、２つの内側の電極Ｍおよび電極Ｎが、一実施形態において電流経路に沿って直接設置され、試験が行われている土壌周りの降下を測定するための電圧電位プローブとして作用する。他の代替的配列は、前述したように、電極を、互いに異なる角度で（すなわち、ジグザグに）設置することを含む。土壌抵抗率の測定手法は、電流電極の１つおよび電位プローブが、試験用手段のメインユニットＭＵをアース電極Ｘに接続する（短い）リード線の範囲内で効果的に組み合わされる、前述の実施形態の３極法試験と対照をなす。特に、この実施形態において、測定用の電極Ｍおよび電極Ｎの間隔は、吟味される（investigated）土壌層の深さに関連するので、吟味される領域は、等間隔に置かれた測定用のプローブＭおよびプローブＮでスキャンすることが望ましい。

図３ａおよび図３ｂに示す例において、４つのアース接地電極（２つの外側の電流電極Ａおよび電極Ｂならびに２つの内側の電圧プローブＭおよび電圧プローブＮ）が、互いに等間隔で、一直線に土壌中に配置される。電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｍおよび電極Ｎそれぞれの間の距離は、理想的には、地表面下の電極の深さの少なくとも３倍であるべきである。例えば、各接地電極の深さが３０メートルである場合、電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｍおよび電極Ｎの間の距離は、９１メートルより長くするべきである。図３ｂの例によれば、土壌抵抗を計算するために、２つの外側の電極Ａおよび電極Ｂが接続される試験用機器のメインユニットＭＵが、電極Ａと電極Ｂとの間に既知の電流を発生し、その後、電圧電位の降下が、２つの内側のプローブＭおよびプローブＮにより測定される。次いで、オームの法則（Ｖ＝ＩＲ）を使用して、試験用機器は、これらの測定値に基づいて土壌抵抗を自動的に計算することができ、これらの値をリモートユニットＲＥＭに表示してよい。

図３ｂの例に示すように、本発明の好ましい実施形態において、電極Ａおよび電極Ｂが、試験用機器ＴのメインユニットＭＵに接続される一方で、電極Ｍおよび電極Ｎが、試験用機器ＴのリモートユニットＲＥＭに接続される。具体的には、試験用機器ＴのメインユニットＭＵが、既知の電流を発生する役割を果たす一方で、電極Ｍおよび電極Ｎに接続されたリモートユニットＲＥＭが、電極Ｍおよび電極Ｎの間の電位降下を測定するために使用される。したがって、リモートユニットＲＥＭの携帯性により、試験用機器ＴのメインユニットＭＵまたは電極Ａおよび電極Ｂを再調整する必要なく、前記電圧電位を測定する電極Ｍおよび電極Ｎの場所を、例えばＢ電極の方に移して、複数の測定を実施することができる。したがって、本発明のこの好ましい実施形態は、有利には、電流電極Ａおよび電流電極Ｂが、単一の場所に留まることを可能にする一方で、プローブＭおよびプローブＮを用いて複数の測定を実施し、その後、リモートユニットＲＥＭに表示することを可能にする。この好ましい実施形態は、プローブＭとプローブＮとの間に必要な間隔が、通常、数メートルであるので可能となる。プローブＭおよびプローブＮならびにリモートユニットＲＥＭを共に組み立てることにより、この好ましい実施形態は、電流電極（ＡおよびＢ）に接続された長いリード線を移す必要性をなくすとともに、（地質学的調査などのために）土壌抵抗率についての所望の測定結果を収集するための便利な手段を提供する。

測定結果は、多くの場合、地下の金属片、地下の帯水層、不均質な土壌の領域、変動する岩盤の深さなどにより歪み、無効になる可能性があることに留意する。それゆえ、電極の軸を９０度回転して、追加の測定を実施することが好ましい。測定の実施中に、電極Ａおよび電極Ｂ、ならびに、プローブＭおよびプローブＮの深さと距離とを数回変更することにより、特定の領域に対する適切な接地抵抗システムを求めるために使用することが可能な、高度に正確な特性（profile）を作成することが可能となる。本発明の前述の実施形態は、特に、オペレータが、新しい測定の試験手順を調節および／または実施する度に試験用機器ＴのメインユニットＭＵを参照する必要がないという利便性により、そのような追加の測定を実施することを一層容易にする。

２極法測定
本発明により実施されるさらに他の手法は、地中に設置された単一の補助電極Ｙを伴う。この手法を正しく機能させるために、補助電極Ｙは、試験中の電極Ｘの影響を受けないところにあることが必要である。しかし、この手法の利便性として、補助電極Ｙは、図４に示すように、送水管など、試験対象の接地電極の近傍の地中に設置された任意の適切な導体からなることが可能であるので、接続をさほど要しないことにある。試験用機器は、試験中の電極の組み合わされたアース抵抗と、補助電極Ｙのアース抵抗と、電極Ｘおよび電極Ｙを試験用手段と接続する測定用リード線の抵抗とを測定する。補助電極Ｙのアース抵抗が、非常に小さいことが仮定され、この仮定はおそらく、送水管の場合、樹脂の部分または絶縁された接続部を持たない金属管に対して当てはまる。さらに、より正確な結果を得るために、測定用リード線Ａおよびリード線Ｂの影響は、リード線Ａおよびリード線Ｂが共に短絡される（すなわち、互いに接続される）状態で抵抗値を測定してこの読み取り値を最終の測定値から差し引くことにより取り除くことができる。

図４に示すような一例によれば、前述の電位降下試験および選択的抵抗率試験と同様に、試験用機器ＴのメインユニットＭＵが、第１の測定用リード線Ａで、試験対象の接地電極に接続され、補助電極Ｙが、第２の測定用リード線Ｂで、メインユニットＭＵに接続される。電流が、メインユニットＭＵによって２つの電極Ｘおよび電極Ｙに間に発生し、メインユニットは続いて関連する測定を実施し、結果が、次いでリモートユニットＲＥＭ（図示せず）に表示される。この方法による測定を実施することにより、オペレータは、読み取り値が正確であるかどうかを確かめることができる。例えば、特異な読み取り値が表示されると、オペレータは、２つの電極Ｘおよび電極Ｙの間を歩いて往来することなく、直ちに補助電極Ｙにおける根本的原因（例えば、緩い接触、緩いワニ口クリップなど）を探索することができる。補助電極Ｙへの接続を調整した後、オペレータは、直ちに測定を繰り返し、それによって修正活動の効果についてフィードバックを直ちに受けることができる。言い換えれば、本発明の前述の実施形態は、特に、オペレータが、調整の度におよび／または新しい測定の試験手順の度に試験用機器のメインユニットを参照する必要がないという利便性のために、測定の実施を一生容易にする。

ステイクレス測定
上記の手法とは対照的に、図５ａから図５ｄに示す本発明による他の手法は、ステイクの形の補助電極と相対するものとして、例えば電流クランプＣ１および電流クランプＣ２を使用して、試験用機器Ｔで接地システムの中のアース接地ループ抵抗を測定することを可能にする。図５ｂに示すように、この手法によるループは、試験中の接地電極Ｘ以外の、接地システムの他の要素を含むことができる。そのような他の要素は、接地電極導体、メインボンディングジャンパ（main bonding jumper）、サービス中立（service neutral）、ユーティリティ中立対接地ボンド（utility neutral-to-ground bond）、ユーティリティ接地導体（極間）、およびユーティリティ極接地（pole ground）を含むことができる。

この手法はまた、危険で時間のかかる、並列接続された接地の接続を切り離す活動を取り除き、さらに、補助電極のための適切な場所を探す、手間のかかるプロセスを完了しなければならないという必要性がないという利点を提供する。この手法はまた、近傍における障害物、地質、もしくは土壌の欠如により、土壌へのアクセスが危険性を伴い、危険であるか、困難であるか、または全く不可能である所で、アース接地試験を実行することを可能にする。

この手法において、試験用機器は、少なくとも１つの電圧発生（電流誘導）手段Ｃ１、および少なくとも１つの電流測定（電流感知）手段Ｃ２に、好ましくは、それぞれ電流を誘導するＣ１および電流を変換するクランプＣ２の形で、接続される。これら２つのクランプＣ１およびクランプＣ２が、測定されるべきアース接地棒Ｘまたは接地システムの要素の周りに設置され、次いで、誘導するクランプＣ１は、前記接地棒Ｘにおいて所定の（すなわち、既知の）電圧を発生する。結果として得られた接地棒Ｘを流れる電流は、感知するクランプＣ２を使用して測定してよく、クランプＣ２は、接地棒から地中に下向きに流れる電流を測定するために、誘導するクランプＣ１と土壌との間の、接地棒（または、同様物）周りに設置するのが好ましい。次いで、接地ループに対する抵抗値は、これらの、既知の誘導された電圧の値および測定された、結果として得られた電流に基づいて計算されてよく、次いでリモートユニットに表示してよい。

このステイクレス測定手法は本発明によってどのように適用することができるかについての一例を図５ｄに示す。特に、図５ｄは、複数のアース接地棒を有する大きい建物において実施可能な雷保護システムを示しており、これらの各棒は、個別に試験する必要がある。既知の試験用システムによれば、得られる各測定に関して、短いリード線がクランプを試験用機器に接続しているために、ステイクレス測定に不可欠な２つのクランプＣ１およびクランプＣ２の両方が、アース接地棒それぞれにクランプされなければならない。クランプは、取り付けが必ずしも容易ではないので、全システムに対する測定手順は、完了するために多大な時間と労力とを要する可能性がある。それゆえ、本発明は、電流を誘導するクランプＣ１が、全測定手順に対して一回だけ、雷保護システムのアース接地棒Ｘのうちの１つに接続されることを意図する。次いで、電流を感知するクランプＣ２がリモートユニットＲＥＭに接続され、それにより携帯型になり得る。システムのアース棒のすべてが接続されるので、この構成では、オペレータは、建物の周りを歩いて、個々の各アース接地棒（棒Ｘ’など）について単に、単一の（電流を感知する）クランプＣ２を、試験対象の各接地棒に施すことにより、測定試験が実施できるようになる。このことにより、オペレータは、誘導するクランプＣ１を持ち運び、続いてそれを個々の各接地棒に取り付ける必要がない。有利には、このことで、各試験に必要なステップの数が減り、全試験手順の効率および利便性が向上する。

上記に加えて、前述の測定用手法のうちのいくつかは、ＡＣ測定またはＤＣ測定として実行してよく、ケルビンＤＣ測定など、具体的な目的についての必要な任意の他の適切な手法もまた、本発明により実施可能なことは、当業者には理解される。

本発明の好ましい実施形態について説示したが、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、改変および変更は、好ましい実施形態について行うことができる。さらに、様々な実施形態の側面が、全体的または部分的のいずれにおいても、入れ替え可能である。さらに、前の説明は単なる例示によるものであり、添付の特許請求の範囲でさらに説明される本発明を限定することを意図しないことは、当業者には理解される。

Claims (30)

1. アース接地抵抗率を測定する方法であって、
   互いに通信するようになされたメインユニットおよびリモートユニットを含む試験用機器を提供するステップと、
   前記試験用機器の前記メインユニットを少なくとも２つの電極に接続するステップと、
   前記２つの電極の間に所定の電流を発生させるステップと、
   前記電極間の電圧電位における降下を測定するステップと、
   前記求められた電流の値および前記測定された電圧電位における降下の値に基づいて抵抗値を計算するステップと、
   前記値のいずれかを前記リモートユニットに表示するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記２つの電極は、互いから所定の間隔をおいて土壌中に設置され、前記電圧降下は、前記リモートユニットに接続された少なくとも１つのプローブを、前記電流の経路に沿った前記土壌中に設置することにより測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記試験用機器は、前記リモートユニットに接続された電流クランプを含み、前記電極の前記抵抗の値の計算を可能にするために、前記クランプを前記電極のうちの１つの周りに設置して前記電極を通る前記電流を測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記リモートユニットは、前記メインユニットと無線通信リンクを介して通信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記無線通信リンクは、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈもしくは無線ＬＡＮ、または携帯電話周波数の群から選択されたＲＦリンクを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記無線通信リンクは、赤外線リンクを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、距離情報を得るための、ＧＰＳ受信機、レーザ、超音波機器、機械的機器のうちの少なくとも１つを備える距離測定手段を備え、前記距離情報は、各測定値の地理上の場所および３次元座標のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、制御操作手段を備え、前記計算のステップを実施するようになされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. アース接地抵抗率を測定する方法であって、
   互いに通信するようになされたメインユニットおよびリモートユニットを含む試験用機器を提供するステップと、
   前記試験用機器を、少なくとも１つの電圧発生手段および少なくとも１つの電流測定手段に接続するステップと、
   前記電圧発生手段および前記電流測定手段を、地中埋設システムの接地要素に接続するステップと、
   所定の電圧を、前記電圧発生手段を使用して前記接地要素において発生させるステップと、
   前記接地要素に沿って誘導された前記電流を、前記電流測定手段を使用して測定するステップと、
   前記求められた電圧の値および前記測定された電流の値に基づいて抵抗値を計算するステップと、
   前記値のうちのいずれかを前記リモートユニットに表示するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
10. 電流測定手段は、前記リモートユニットに接続されたクランプを備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記リモートユニットは、前記メインユニットと無線通信リンクを介して通信することを特徴とする請求項９に記載のうちのいずれかの方法。
12. 前記無線通信リンクは、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈもしくは無線ＬＡＮ、または携帯電話周波数の群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記無線通信リンクは、赤外線リンクであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、距離情報を得るための、ＧＰＳ受信機、レーザ、超音波機器、機械的機器のうちの少なくとも１つを備える距離測定手段を備え、前記距離情報は、好ましくは、各測定値の地理上の場所および３次元座標のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、制御操作手段を備え、前記計算のステップを実施するようになされることを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. アース接地抵抗率を測定する装置であって、
    メインユニットとリモートユニットとを有する試験用機器を備え、
    前記メインユニットおよび前記リモートユニットは、互いに通信するようになされ、
    前記試験用機器の前記メインユニットは、少なくとも２つの電極に接続され、
    前記試験用機器は、
    前記２つの電極の間に所定の電流を発生させ、
    前記電極の間の電圧電位における降下を測定し、
    前記求められた電流の値および前記測定された電圧電位における降下の値に基づいて抵抗値を計算し、
    前記値のうちのいずれかを前記リモートユニットに表示するようになされたことを特徴とする装置。
17. 前記２つの電極は、互いから所定の間隔をおいて土壌中に設置され、前記電圧降下は、前記リモートユニットに接続された少なくとも１つのプローブを、前記電流の経路に沿った前記土壌中に設置することにより測定されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記試験用機器は、前記リモートユニットに接続され、前記電極の前記抵抗の値の計算を可能にするために前記電極のうちの１つの周りに設置され、前記電極を通る前記電流を測定するようになされた電流クランプを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 前記リモートユニットは、前記メインユニットと無線通信リンクによって通信するようになされたことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
20. 前記無線通信リンクは、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈすなわち無線ＬＡＮまたは携帯電話周波数の群から選択されたＲＦリンクであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記無線通信リンクは、赤外線リンクであることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、好ましくは、距離情報を得るための、ＧＰＳ受信機、レーザ、超音波機器、機械的機器のうちの少なくとも１つを備える距離測定手段を備え、前記距離情報は、好ましくは、各測定値の地理上の場所および３次元座標のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
23. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、制御操作手段を備え、前記計算のステップを実施するようになされたことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
24. アース接地抵抗率を測定する装置であって、
    メインユニットとリモートユニットとを有する試験用機器を備え、
    前記メインユニットおよび前記リモートユニットは、互いに通信するようになされ、
    前記試験用機器は、少なくとも１つの電圧発生手段および少なくとも１つの電流測定手段に接続され、
    前記電圧発生手段および前記電流測定手段は、地中埋設システムの接地要素に接続され、
    前記試験用機器は、
    所定の電圧を前記接地要素の中に前記電圧発生手段を使用して発生させ、
    前記接地要素に沿った前記電流を前記電流測定手段を使用して測定し、
    抵抗値を前記求められた電圧の値および前記測定された電流の値に基づいて計算し、
    前記値のうちのいずれかを前記リモートユニットに表示するようになされたことを特徴とする装置。
25. 電流測定手段は、前記リモートユニットに接続されたクランプを備えることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
26. 前記リモートユニットは、前記メインユニットと無線通信リンクを介して通信するようになされたことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
27. 前記無線通信リンクは、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈもしくは無線ＬＡＮ、または携帯電話周波数の群から選択されたＲＦリンクであることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記無線通信リンクは、赤外線リンクであることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
29. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、好ましくは、距離情報を得るための、ＧＰＳ受信機、レーザ、超音波機器、機械的機器のうちの少なくとも１つを備える距離測定手段を備え、前記距離情報は、好ましくは、各測定値の地理上の場所および３次元座標のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４に記載の装置。
30. 前記メインユニットおよび前記リモートユニットのうちの少なくとも一方は、制御操作手段を備え、前記計算のステップを実施するようになされたことを特徴とする請求項２４に記載の装置。

Images