JP2015206741A - insulation monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器のＢ種接地線に流れる電流を検出して、二次側電線の絶縁状態を監視する絶縁監視装置に係り、特に、Ｂ種接地線に電流を抑制するための抑制抵抗を設置した場合でも、絶縁状態を高精度に監視する技術に関する。 The present invention relates to an insulation monitoring device that detects a current flowing in a B-type grounding wire of a transformer and monitors an insulation state of a secondary-side electric wire, and more particularly, a suppression resistor for suppressing a current in a B-type grounding wire. The present invention relates to a technique for monitoring the insulation state with high accuracy even when installing the.
送電線により送電された高電圧を受電変圧器にて低電圧に変換して工場や一般家庭に電力を供給することが行われている。受電変圧器は、二次側電線が地絡して漏電することがあり、このような場合にはいち早く漏電を検出して電路を遮断する必要がある。そこで従来より、電線の絶縁状態を監視する絶縁監視装置が用いられている。従来の絶縁監視装置として、Ｉgr方式を採用したものが知られている（特許文献１参照）。 A high voltage transmitted through a transmission line is converted into a low voltage by a power receiving transformer to supply power to a factory or a general household. In the power receiving transformer, there is a case where the secondary side electric wire is grounded and the electric leakage is caused. In such a case, it is necessary to quickly detect the electric leakage and interrupt the electric circuit. Therefore, conventionally, an insulation monitoring device for monitoring the insulation state of the electric wire has been used. As a conventional insulation monitoring device, one employing the Igr method is known (see Patent Document 1).
Ｉgr方式の絶縁監視装置では、変圧器の二次側の電線に接続されるＢ種接地線に、商用周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）とは異なる周波数の監視用信号を重畳する。そして、Ｂ種接地線に流れる監視信号と同一周波数の信号を検出し、この検出信号から漏電電流を求める。更に、漏電電流には、抵抗成分と容量成分（リアクタンス成分）が存在するので、容量成分の電流を除去して抵抗成分の電流のみを検出し、これを漏電電流とする。この漏電電流が閾値を超えた場合に警報を発する。 In the Igr type insulation monitoring device, a monitoring signal having a frequency different from the commercial frequency (50 Hz, 60 Hz) is superimposed on a B-type ground wire connected to the secondary-side electric wire of the transformer. And the signal of the same frequency as the monitoring signal which flows into a B class grounding line is detected, and a leakage current is calculated | required from this detection signal. Further, since the leakage current includes a resistance component and a capacitance component (reactance component), the current of the resistance component is detected by removing the current of the capacitance component, and this is used as the leakage current. An alarm is issued when the leakage current exceeds a threshold value.
ところで、昨今において、Ｂ種接地線に抑制抵抗を挿入することにより、漏電が発生した際に、Ｂ種接地線に流れる電流を抑制することが行われている。この場合には、Ｂ種接地線の抵抗をゼロと見なすことができないので、従来の演算方法を用いて漏電電流を算出することができない。以下、図７、図８を参照して説明する。 By the way, in recent years, a current flowing in the B-type ground line is suppressed when a leakage occurs by inserting a suppression resistor in the B-type ground line. In this case, since the resistance of the class B grounding wire cannot be regarded as zero, the leakage current cannot be calculated using the conventional calculation method. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.
図７は、正常時におけるＩgr方式を用いた絶縁監視装置の説明図であり、単相２線式の回路を示している。図７に示すように、変圧器１１０の二次側電線のうちの１つは、Ｂ種接地線１０１を介してグランドに接地されている。このＢ種接地線１０１には、監視信号を重畳するための信号発生器１０３と、Ｂ種接地線１０１に流れる監視信号を検出する電流検出器１０５と、該電流検出器１０５で検出される電流に基づいて地絡抵抗を演算する制御器１０２と、を備えている。また、Ｂ種接地線１０１に流れる電流を抑制するための抑制抵抗ｒ、及びスイッチ１０４が設けられており、通常時はスイッチ１０４を閉塞して抑制抵抗ｒの両端を短絡する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an insulation monitoring apparatus using the Igr method in a normal state, and shows a single-phase two-wire circuit. As shown in FIG. 7, one of the secondary side electric wires of the
そして、信号発生器１０３にてＢ種接地線に商用周波数とは異なる特定周波数（例えば、２０Ｈｚ）の監視信号を重畳する。電線１１１に地絡が発生すると、Ｂ種接地線に地絡電流Ｉ１０１が流れ、該地絡電流Ｉ１０１には監視信号が含まれるので、制御器１０２にて監視信号が検出される。検出した監視信号から容量成分（静電容量Ｃ１０１を介して流れる電流）を除去することにより、地絡抵抗Ｒ１０１を求めることができる。
The
一方、地絡が発生したときは図８に示すように、スイッチ１０４を開放とし、Ｂ種接地線１０１に抑制抵抗ｒを介置する。この場合には、電線１１２とグランドとの間に生じる静電容量Ｃ１０２が無視できなくなり、抵抗Ｒ１０１に流れる電流は、静電容量Ｃ１０２に流れる電流Ｉ１０３とＢ種接地線１０１に流れる電流Ｉ１０２に分流される。従って、電流検出器１０５で検出される電流を測定しても、抵抗Ｒ１０１に流れる漏電電流を正確に求めることができない。
On the other hand, when a ground fault occurs, as shown in FIG. 8, the
上述したように、Ｂ種接地線１０１に抑制抵抗ｒを介置した場合には、電線１１１が地絡した際に、図８に示す電流Ｉ１０３が流れるので、電流検出器１０５で検出される電流から電線１１１の漏電電流を求めることができなくなるという問題があった。
As described above, when the suppression resistor r is interposed in the class
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、Ｂ種接地線に抑制抵抗を介置した場合でも漏電電流を高精度に検出することのできる絶縁監視装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem. The object of the present invention is to detect a leakage current with high accuracy even when a suppression resistor is interposed in a B-type ground wire. An object of the present invention is to provide an insulation monitoring device that can be used.
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、変圧器のＢ種接地線に、商用周波数と異なる特定周波数の監視信号を重畳する監視信号発生器と、前記Ｂ種接地線に流れる電流に含まれる前記特定周波数の電流を検出する電流検出手段と、前記特定周波数の電流の有効成分及び無効成分に基づいて、前記変圧器の二次側電線の地絡抵抗、及び静電容量を求める抵抗・静電容量算出手段と、前記Ｂ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、該抑制抵抗の両端の短絡、開放を切り替える切替スイッチと、が並列接続された並列接続回路と、前記地絡抵抗が閾値抵抗を上回る場合には前記抑制抵抗の両端を短絡し、前記地絡抵抗が前記閾値抵抗よりも小さい場合には前記抑制抵抗の両端を開放するように前記切替スイッチを制御する切替制御手段と、前記抑制抵抗の両端が開放された際には、前記二次側電線に一線地絡が生じたものと判断し、且つ、各二次側電線とグランドとの間の静電容量が同一であると仮定して、前記一線地絡による漏電電流を算出する電流演算手段と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項２に記載の発明は、前記電流演算手段は、前記Ｂ種接地線に接続されない活線が地絡したと仮定して第１漏電電流を演算し、前記Ｂ種接地線に接続された中性線が地絡したと仮定して第２漏電電流を演算し、前記第１漏電電流と第２漏電電流のうち、大きい方の電流を漏電電流として採用することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the current calculation means calculates a first leakage current on the assumption that a live line that is not connected to the B-type ground line has a ground fault, and is connected to the B-type ground line. The second leakage current is calculated on the assumption that the neutral wire is grounded, and the larger one of the first leakage current and the second leakage current is employed as the leakage current.
請求項３に記載の発明は、前記変圧器の二次側は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相デルタ結線であり、このうち１つの相に接続される電線を前記中性線とし、他の２つの相に接続される電線を前記活線とすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the secondary side of the transformer is a three-phase delta connection of an R phase, an S phase, and a T phase, and an electric wire connected to one of the phases is the neutral wire. The electric wires connected to the other two phases are the live wires.
請求項４に記載の発明は、前記変圧器の二次側は、単相３線結線であり、該単相３線結線の２つの端部に接続される各電線を前記活線とし、中間点に接続される電線を中性線とすることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the secondary side of the transformer is a single-phase three-wire connection, each wire connected to two ends of the single-phase three-wire connection is the live wire, The electric wire connected to the point is a neutral wire.
本発明に係る絶縁監視装置では、Ｂ種接地線に抑制抵抗が介置された場合でも、二次側電線とグランドとの間の静電容量が各電線で同一であると仮定し、且つ、漏電の原因が一線地絡であると仮定して漏電電流を算出する。従って、地絡した電線に流れる漏電電流を高精度に算出することが可能となる。 In the insulation monitoring device according to the present invention, it is assumed that the capacitance between the secondary side electric wire and the ground is the same for each electric wire even when the suppression resistor is interposed in the B-type ground wire, and The leakage current is calculated assuming that the cause of the leakage is a one-line ground fault. Therefore, the leakage current flowing through the grounded electric wire can be calculated with high accuracy.
また、活線が地絡した場合の第１漏電電流と、中性線が地絡した場合の第２漏電電流の双方を算出し、これらのうちの大きい方の電流を漏電電流として採用するので、一線地絡した電線が活線である場合、及び中性線である場合の双方において、漏電電流を高精度に算出することが可能となる。 In addition, since both the first leakage current when the live line is grounded and the second leakage current when the neutral line is grounded are calculated, the larger one of these is adopted as the leakage current. In both cases where the grounded electric wire is a live wire and a neutral wire, the leakage current can be calculated with high accuracy.
更に、変圧器の二次側回路が三相デルタ結線である場合、及び単相３線結線である場合において、適用することが可能である。 Furthermore, the present invention can be applied when the secondary circuit of the transformer is a three-phase delta connection and a single-phase three-wire connection.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１実施形態の説明］
図１は、本発明第１実施形態に係る絶縁監視装置が採用された三相デルタ結線回路を示す説明図である。図１に示すように、この絶縁監視装置は、変圧器の二次側回路５１がＲ相、Ｓ相、Ｔ相の３つの相からなる三相デルタ結線とされている。このうち、Ｓ相が中性相とされており、並列接続回路１２が介置されたＢ種接地線１１を経由してグランドに接地されている。
[Description of First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a three-phase delta connection circuit employing an insulation monitoring device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this insulation monitoring device, the
Ｂ種接地線１１には、並列接続回路１２以外に、絶縁監視用の信号として商用周波数（５０Ｈz、６０Ｈz）とは相違する特定周波数（例えば、２０Ｈz）の重畳電圧Ｖ１を重畳する信号発生器１３（監視信号発生器）と、Ｂ種接地線１１に流れる電流を検出する電流センサ１４（電流検出手段）と、が接続されている。電流センサ１４及び信号発生器１３は、制御器１５に接続されている。
In addition to the
並列接続回路１２は、抑制抵抗ｒと、切替スイッチＳＷ１と、保護回路２１を備えており、これらが互いに並列接続されている。切替スイッチＳＷ１は、制御器１５の制御下で閉塞、開放が制御される。保護回路２１は、落雷等に起因して変圧器に過大な電圧が加えられ、該保護回路２１の両端電圧が所定の電圧（例えば、６００ボルト）を超えた場合に、両端を短絡して電流を流す機能を備えている。
The
制御器１５は、電流センサ１４で検出される電流から上述した重畳電圧Ｖ１と同一周波数の電流を検出し、この電流に基づいてＩｇｒ方式により変圧器の二次側回路５１に接続された各電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とグランドとの間の地絡抵抗Ｒｇ、及び静電容量Ｃｇを算出する。即ち、制御器１５は、特定周波数の電流の有効成分及び無効成分に基づいて、変圧器の二次側電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の地絡抵抗、及び静電容量を求める抵抗・静電容量算出手段としての機能を備える。そして、地絡抵抗Ｒｇが予め設定した閾値抵抗Ｒthよりも小さいと判断した場合には、各電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうちの少なくとも一つに、漏電（地絡）が発生しているものと判断する。
The
また、制御器１５は、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthよりも大きいと判断した場合（漏電が発生していない場合）には、切替スイッチＳＷ１を閉塞し、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthよりも小さい場合（漏電が発生している場合）には、切替スイッチＳＷ１を開放するように制御する。即ち、地絡抵抗Ｒｇが小さく、漏電が発生しているものと判断される場合には、切替スイッチＳＷ１を開放して、Ｂ種接地線１１に抑制抵抗ｒが介置されるように切り替えることにより、Ｂ種接地線１１に過大な電流が流れることを阻止する。そして、切替スイッチＳＷ１を開放した場合には、後述する演算方法により漏電電流を演算することにより、図８にて説明した問題を回避する。
Further, when the
即ち、制御器１５は、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthを上回る場合には抑制抵抗ｒの両端を短絡し、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthよりも小さい場合には抑制抵抗ｒの両端を開放するように切替スイッチＳＷ１を制御する切替制御手段としての機能を備えている。更に、抑制抵抗ｒの両端が開放された際には、二次側電線に一線地絡が生じたものと判断し、且つ、各二次側電線とグランドとの間の静電容量が同一であると仮定して、一線地絡による漏電電流を算出する電流演算手段としての機能を備えている。なお、制御器１５は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。
That is, the
また、図１に示すように、変圧器の二次側回路５１に設けられるＳ相、Ｒ相、Ｔ相の各電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とグランドとの間に存在する静電容量をそれぞれ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とし、各電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とグランドとの間の抵抗をＲ１、Ｒ２、Ｒ３とする。すると、重畳電圧Ｖ１に対して、図２に示す如くの等価回路が得られる。図２において、符号Ｖ１は監視信号の重畳電圧を示している。符号ＣｇはＣ１〜Ｃ３の合計の静電容量であり、該静電容量ＣｇはＣｇ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３で示すことができる。また、符号ＲｇはＲ１〜Ｒ３の合計の抵抗であり、１／Ｒｇ＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３で示すことができる。
In addition, as shown in FIG. 1, the capacitances existing between the S-phase, R-phase, and T-phase electric wires L1, L2, and L3 provided in the
そして、本実施形態に係る絶縁監視装置では、制御器１５において上述したＩgr方式を用いることにより３つの電線Ｌ１〜Ｌ３とグランドとの間の地絡抵抗Ｒｇを演算し、この地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthを下回った場合、即ち、電線Ｌ１〜Ｌ３のうち少なくとも一つの電線にて漏電が発生しているものと判断された場合に、切替スイッチＳＷ１を閉塞から開放に切り替える。更に、切り替えスイッチＳＷ１を開放した場合には、図８に示した如くの問題が生じるので、以下に示す演算方式により、漏電電流を算出する。
In the insulation monitoring apparatus according to the present embodiment, the
本実施形態では、漏電の発生原因が一線地絡によるものと仮定し、且つ、各電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とグランドとの間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が全て同一の静電容量「Ｃ」であると仮定して、地絡した電線からの漏電電流を高精度に算出する。 In the present embodiment, it is assumed that the cause of the leakage is due to a single-line ground fault, and the capacitances C1, C2, and C3 between the electric wires L1, L2, and L3 and the ground are all the same capacitance “ Assuming “C”, the leakage current from the grounded electric wire is calculated with high accuracy.
また、一線地絡については、中性相であるＳ相が地絡する場合（以下「中性線地絡」という）、及び活線であるＲ相またはＴ相が地絡する場合（以下「活線地絡」という）の２通りがある。本実施形態では、後述する演算手法により中性線地絡の場合の漏電電流、及び活線地絡の場合の漏電電流の双方を算出し、大きい方の電流を一線地絡時の漏電電流として求める。 In addition, with regard to the single-line ground fault, the S phase that is a neutral phase is grounded (hereinafter referred to as “neutral ground fault”), and the R phase or T phase that is a live line is grounded (hereinafter “ There are two types of live ground faults). In this embodiment, both the leakage current in the case of a neutral ground fault and the leakage current in the case of a live ground fault are calculated by the calculation method described later, and the larger current is used as the leakage current at the time of the one-wire ground fault. Ask.
また、図４に示すように、Ｒ相電圧はＳ相電圧に対して位相が６０°進み、Ｔ相電圧は、Ｓ相電圧に対して１２０°進んでいる。つまり、活線地絡の場合には、図４に示すＴ相が地絡した場合とＲ相が地絡した場合で、流れる電流が異なる。具体的には、地絡抵抗が同一であってもＴ線地絡電流の方が、Ｒ線地絡電流よりも大きい電流が流れることになる。従って、本実施形態では、一線地絡が発生した場合には、Ｔ線が地絡したものと判断して、地絡電流を演算する。 As shown in FIG. 4, the phase of the R-phase voltage is advanced by 60 ° with respect to the S-phase voltage, and the phase of the T-phase voltage is advanced by 120 ° with respect to the S-phase voltage. That is, in the case of a live-line ground fault, the flowing current differs depending on whether the T phase shown in FIG. 4 is ground fault or the R phase is ground fault. Specifically, even if the ground fault resistance is the same, a larger current flows in the T-line ground fault current than in the R-line ground fault current. Therefore, in this embodiment, when a one-line ground fault occurs, it is determined that the T-line is grounded, and the ground fault current is calculated.
以下、第１実施形態に係る絶縁監視装置の作用を図３に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、図１に示す制御器１５により、所定の演算周期で実行される。また、初期的には、切替スイッチＳＷ１は閉塞されており、抑制抵抗ｒの両端は短絡されている。つまり、切替スイッチＳＷ１はノーマリクローズ型のスイッチである。
Hereinafter, the operation of the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is executed at a predetermined calculation cycle by the
初めに、図３のステップＳ１１において、制御器１５は、電流センサ１４で検出される電流から、変圧器の二次側回路５１に接続された各電線Ｌ１〜Ｌ３とグランドとの間の地絡抵抗Ｒｇ及び静電容量Ｃｇを算出する。この演算は、信号発生器１３からＢ種接地線１１に重畳した重畳電圧Ｖ１の位相と、電流センサ１４で検出される重畳電圧Ｖ１と同一周波数の電流の位相との位相差から、地絡抵抗Ｒｇ、及び静電容量Ｃｇを算出する。
First, in step S11 of FIG. 3, the
ステップＳ１２において、制御器１５は、ステップＳ１１の処理で算出した地絡抵抗Ｒｇが予め設定した閾値抵抗Ｒth以下であるか否かを判断する。そして、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒthよりも大きい場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１１に処理を戻す。一方、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒth以下である場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３において、制御器１５は、各電線Ｌ１〜Ｌ３の地絡抵抗Ｒｇが異常であり、漏電が発生しているものと判断する。
In step S12, the
ステップＳ１４において、制御器１５は、切替スイッチＳＷ１を閉塞から開放に切り替える。即ち、通常時においては、切替スイッチＳＷ１は閉塞され、抑制抵抗ｒの両端が短絡されており、地絡抵抗Ｒｇが小さくなった場合には、切替スイッチＳＷ１を開放することにより、抑制抵抗ｒの両端を開放する。こうすることにより、図１に示すＢ種接地線１１に抑制抵抗ｒが介置されることになり、該Ｂ種接地線１１を流れる電流は、抑制抵抗ｒを流れることになる。従って、漏電の発生により、Ｂ種接地線１１に過大な電流が流れることを抑制することができる。
In step S14, the
ステップＳ１５において、制御器１５は、Ｉgr方式を用いて地絡抵抗Ｒｇ及び静電容量Ｃｇを演算する。そして、上述したように、各電線Ｌ１〜Ｌ３とグランドとの間の静電容量Ｃ１〜Ｃ３は同一であるものと仮定しこれを「静電容量Ｃ」とするので、静電容量Ｃｇに基づいて静電容量Ｃを求めることができる。また、一線地絡であると仮定するので、地絡した電線とグランドとの間の抵抗Ｒは、地絡抵抗Ｒｇと見なすことができる。
In step S15, the
そして、ステップＳ１６において、制御器１５は、静電容量Ｃ、及び地絡抵抗Ｒｇを用いて後述する手法により漏電電流を求める。
And in step S16, the
ステップＳ１７において、制御器１５は、ステップＳ１６の処理で演算した漏電電流が予め設定した基準値以上であるか否かを判断する。そして、基準値以上であると判断された場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、ステップＳ１８において、制御器１５は、警報機（図示省略）により警報を出力することにより、漏電が発生していることをユーザ通知する。
In step S17, the
ステップＳ１９において、制御器１５は、地絡抵抗Ｒｇが閾値抵抗Ｒth以上であるか否かを判断する。そして、閾値抵抗Ｒthを下回る場合にはステップＳ１５に処理を戻し、閾値抵抗Ｒth以上である場合には、ステップＳ２０において、制御器１５は、切替スイッチＳＷ１を閉塞する。こうして、電線Ｌ１〜Ｌ３にて地絡事故が発生し、地絡抵抗Ｒｇが低下した場合には、Ｂ種接地線１１に抑制抵抗ｒを介置することにより、漏電発生時にＢ種接地線１１に過大な電流が流れることを防止することができる。これに加えて、漏電電流の検出を高精度に行うことが可能となる。
In step S19, the
次に、図３のステップＳ１６に示した漏電電流の演算方法について説明する。漏電電流の演算方法は、活性地絡の場合と中性線地絡の場合で異なる。以下、それぞれの場合について説明する。 Next, the calculation method of the leakage current shown in step S16 of FIG. 3 will be described. The calculation method of the leakage current is different between the case of the active ground fault and the case of the neutral ground fault. Hereinafter, each case will be described.
［活線が地絡した場合の漏電電流の演算方法］
図１にて説明したように、Ｓ相、Ｒ相、Ｔ相のそれぞれに接続される電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とグランドとの間には、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及び静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が存在する。そして、各電線Ｌ１〜Ｌ３のうち、活線である電線Ｌ３が地絡した場合には、図４に示す如くの等価回路となる。地絡していない電線Ｌ１，Ｌ２とグランドとの間の抵抗Ｒ１，Ｒ２は、抵抗値が無限大であるので、図４に記載していない。また、図４では地絡した電線Ｌ３とグランドとの間の抵抗Ｒ３を「Ｒ」で示している。
[Calculation method of earth leakage current in case of live ground fault]
As described with reference to FIG. 1, resistors R1, R2, R3, and capacitance C1, between the wires L1, L2, L3 connected to the S phase, R phase, and T phase, respectively, and the ground, C2 and C3 exist. And when the electric wire L3 which is a live wire among each electric wire L1-L3 has a ground fault, it becomes an equivalent circuit as shown in FIG. Resistances R1 and R2 between the ungrounded electric wires L1 and L2 and the ground are not shown in FIG. 4 because the resistance values are infinite. In FIG. 4, the resistance R3 between the grounded electric wire L3 and the ground is indicated by “R”.
そして、抵抗Ｒに流れる電流をＩ１、コンデンサＣ３，Ｃ２，Ｃ１に流れる電流をそれぞれＩ２，Ｉ３，Ｉ５とし、抑制抵抗ｒに流れる電流をＩ４とする。また、Ｒ相の電圧をＥａ、Ｔ相の電圧をＥｂとすると、電圧Ｅａ，Ｅｂは下記の（１）、（２）式で示すことができる。また、グランドの電圧をＥｘとする。 The current flowing through the resistor R is I1, the currents flowing through the capacitors C3, C2, and C1 are I2, I3, and I5, respectively, and the current that flows through the suppression resistor r is I4. Further, assuming that the R-phase voltage is Ea and the T-phase voltage is Eb, the voltages Ea and Eb can be expressed by the following equations (1) and (2). Also, let the ground voltage be Ex.
Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝Ｉ４＋Ｉ５ …（８）
（８）式に上記した（３）〜（７）式を代入すると、下記（９）式が得られる。
I1 + I2 + I3 = I4 + I5 (8)
Substituting the above equations (3) to (7) into the equation (8), the following equation (9) is obtained.
［中性線が地絡した場合の漏電電流の演算方法］
図１にて説明したように、Ｓ相、Ｒ相、Ｔ相のそれぞれに接続される電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とグランドとの間には、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及び静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が存在する。そして、図１に示した各電線Ｌ１〜Ｌ３のうち、中性線である電線Ｌ１が地絡した場合には、図５に示す如くの等価回路となる。地絡していない電線Ｌ２，Ｌ３とグランドとの間の抵抗Ｒ２，Ｒ３は、抵抗値が無限大であるので、図５に記載していない。また、図５では地絡した電線Ｌ１とグランドとの間の抵抗Ｒ１を「Ｒ」で示している。
[Calculation method of leakage current when neutral wire is grounded]
As described with reference to FIG. 1, resistors R1, R2, R3, and capacitance C1, between the wires L1, L2, L3 connected to the S phase, R phase, and T phase, respectively, and the ground, C2 and C3 exist. And when the electric wire L1 which is a neutral wire among each electric wire L1-L3 shown in FIG. 1 has a ground fault, it becomes an equivalent circuit as shown in FIG. Resistances R2 and R3 between the ungrounded electric wires L2 and L3 and the ground are not shown in FIG. 5 because the resistance values are infinite. In FIG. 5, the resistance R1 between the grounded electric wire L1 and the ground is indicated by “R”.
そして、抵抗Ｒに流れる電流をＩ３、コンデンサＣ３，Ｃ２，Ｃ１に流れる電流をそれぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ４とし、抑制抵抗ｒに流れる電流をＩ５とする。また、Ｔ相の電圧をＥｂ、Ｒ相の電圧をＥａとし、グランドの電圧をＥｘとする。電圧Ｅａ，Ｅｂは前述した（１）、（２）式で示すことができる。 The current flowing through the resistor R is I3, the currents flowing through the capacitors C3, C2, and C1 are I1, I2, and I4, respectively, and the current that flows through the suppression resistor r is I5. The T-phase voltage is Eb, the R-phase voltage is Ea, and the ground voltage is Ex. The voltages Ea and Eb can be expressed by the above-described equations (1) and (2).
すると、図５に示す電流Ｉ１について下記（１３）式が成立し、Ｉ２について下記（１４）式が成立し、電流Ｉ３について下記（１５）式が成立し、Ｉ４について下記（１６）式が成立し、Ｉ５について下記（１７）式が成立する。 Then, the following equation (13) is established for the current I1 shown in FIG. 5, the following equation (14) is established for I2, the following equation (15) is established for the current I3, and the following equation (16) is established for I4: The following equation (17) is established for I5.
Ｉ１＋Ｉ２＝Ｉ３＋Ｉ４＋Ｉ５ …（１８）
（１８）式に上記した（１３）〜（１７）式を代入すると、下記（１９）式が得られる。
I1 + I2 = I3 + I4 + I5 (18)
Substituting the above equations (13) to (17) into the equation (18), the following equation (19) is obtained.
そして、本実施形態では、前述した活線地絡の場合、及び中性線地絡の場合の双方について漏電電流を演算する。即ち、活線地絡の場合の漏電電流を第１漏電電流とし、中性線地絡の場合の漏電電流を第２漏電電流とし、第１漏電電流と第２漏電電流のうち大きい方の漏電電流が実際の漏電電流であるものと判断する。つまり、活線地絡の場合の上記（１２）式で演算した電流Ｉ１、及び中性線地絡の場合の上記（２２）式で演算した電流Ｉ３のうちの大きい方の電流を用いて、漏電電流を判断する。 In the present embodiment, the leakage current is calculated for both the above-described live wire ground fault and the neutral wire ground fault. That is, the leakage current in the case of a live line ground fault is the first leakage current, the leakage current in the case of a neutral line ground fault is the second leakage current, and the larger one of the first leakage current and the second leakage current. Judge that the current is the actual leakage current. That is, by using the larger current of the current I1 calculated by the above equation (12) in the case of a live wire ground fault and the current I3 calculated by the above equation (22) in the case of a neutral wire ground fault, Determine the leakage current.
このようにして、本実施形態に係る絶縁監視装置では、Ｂ種接地線１１に流れる電流が大きくなった場合には、切替スイッチＳＷ１を開放することにより、Ｂ種接地線１１に抑制抵抗ｒを介置して過大な電流が流れることを阻止する。更に、制御器１５は、二次側電線とグランドとの間の合計の静電容量Ｃｇを演算し、更に、各電線Ｌ１〜Ｌ３とグランドとの間の静電容量Ｃ１〜Ｃ３が同一であると仮定して、この同一の静電容量Ｃを求める。そして、漏電の原因が一線地絡であると仮定して、上述したように連立方程式を設定して、地絡した電線に流れる漏電電流を算出する。従って、Ｂ種接地線１１に抑制抵抗ｒが介置された場合でも、漏電電流を高精度に算出することが可能となる。
Thus, in the insulation monitoring apparatus according to the present embodiment, when the current flowing through the B-
また、地絡が発生した際には、活線地絡の場合、及び中性線地絡の場合の双方について漏電電流を算出し、このうち大きい方の漏電電流を採用する。従って、活線地絡、及び中性線地絡のいずれが発生した場合においても、高精度な漏電電流の算出が可能となる。 In addition, when a ground fault occurs, the leakage current is calculated for both a live-line ground fault and a neutral-line ground fault, and the larger one of these is adopted. Therefore, even when either a live wire ground fault or a neutral wire ground fault occurs, it is possible to calculate the leakage current with high accuracy.
なお、第１実施形態では、（１）式、（２）式に示したように、電圧Ｅａ、Ｅｂが２００Ｖである例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、４００Ｖ等の他の電圧とすることも可能である。 In the first embodiment, as shown in the formulas (1) and (2), the example in which the voltages Ea and Eb are 200V has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, 400V or the like. Other voltages can also be used.
［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置の構成を示す回路図である。図６に示すように、第２実施形態は、変圧器の二次側回路５２が単相３線結線とされている。即ち、変圧器の二次側回路５２の中間点が電線Ｌ１１に接続され２つの端部がそれぞれ電線Ｌ１２，Ｌ１３に接続されている。また、二次側回路５２の中間点にはＢ種接地線１１が接続されている。それ以外の構成は、前述した図１と同一であるので構成説明を省略する。
[Description of Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an insulation monitoring apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the
そして、第２実施形態では、図４、図５に示した電圧ＥａとＥｂが逆位相となる。即ち、Ｅａ＝−Ｅｂの関係となる。それ以外の演算方法は、前述した第１実施形態と同様である。従って、前述した（１２）式にて用いるＥａをＥａ＝−Ｅｂ、またはＥｂをＥｂ＝−Ｅａと置き換えることにより、活線地絡が発生したときの漏電電流Ｉ１を演算することができる。 In the second embodiment, the voltages Ea and Eb shown in FIGS. 4 and 5 are in opposite phases. That is, Ea = −Eb. The other calculation method is the same as that of the first embodiment described above. Therefore, by replacing Ea used in the above-described equation (12) with Ea = −Eb, or Eb with Eb = −Ea, it is possible to calculate the leakage current I1 when a live line ground fault occurs.
同様に前述した（２２）式にて用いるＥａをＥａ＝−Ｅｂ、またはＥｂをＥｂ＝−Ｅａと置き換えることにより、中性線地絡が発生したときの漏電電流Ｉ３を演算することができる。 Similarly, by replacing Ea used in the above-described equation (22) with Ea = −Eb or Eb with Eb = −Ea, it is possible to calculate the leakage current I3 when a neutral ground fault occurs.
このようにして、第２実施形態では、単相３線式回路にて、Ｂ種接地線１１に抑制抵抗ｒを介置した場合においても、前述した第１実施形態と同様に、漏電電流を高精度に演算することが可能となる。
Thus, in the second embodiment, even in the case where the suppression resistor r is interposed in the B-
以上、本発明の絶縁監視装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 As described above, the insulation monitoring device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is replaced with an arbitrary configuration having the same function. Can do.
１１ Ｂ種接地線
１２ 並列接続回路
１３ 信号発生器（監視信号発生器）
１４ 電流センサ（電流検出手段）
１５ 制御器（抵抗・静電容量算出手段、切替制御手段、電流算出手段）
２１ 保護回路
５１ 二次側回路
５２ 二次側回路
１０１ Ｂ種接地線
１０２ 制御器
１０３ 信号発生器
１０４ スイッチ
１０５ 電流検出器
１１０ 変圧器
１１１ 電線
１１２ 電線
ｒ 抑制抵抗
ＳＷ１ 切替スイッチ
11 B
14 Current sensor (current detection means)
15 Controller (resistance / capacitance calculation means, switching control means, current calculation means)
21
Claims (4)
前記Ｂ種接地線に流れる電流に含まれる前記特定周波数の電流を検出する電流検出手段と、
前記特定周波数の電流の有効成分及び無効成分に基づいて、前記変圧器の二次側電線の地絡抵抗、及び静電容量を求める抵抗・静電容量算出手段と、
前記Ｂ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、該抑制抵抗の両端の短絡、開放を切り替える切替スイッチと、が並列接続された並列接続回路と、
前記地絡抵抗が閾値抵抗を上回る場合には前記抑制抵抗の両端を短絡し、前記地絡抵抗が前記閾値抵抗よりも小さい場合には前記抑制抵抗の両端を開放するように前記切替スイッチを制御する切替制御手段と、
前記抑制抵抗の両端が開放された際には、前記二次側電線に一線地絡が生じたものと判断し、且つ、各二次側電線とグランドとの間の静電容量が同一であると仮定して、前記一線地絡による漏電電流を算出する電流演算手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁監視装置。 A supervisory signal generator that superimposes a supervisory signal of a specific frequency different from the commercial frequency on the class B ground wire of the transformer;
Current detection means for detecting a current of the specific frequency included in the current flowing in the B-type ground line;
Based on the effective component and the ineffective component of the current of the specific frequency, the ground fault resistance of the secondary side electric wire of the transformer, and a resistance / capacitance calculation means for obtaining the capacitance
A parallel connection circuit in which the suppression resistor and a changeover switch that switches between short-circuiting and opening of both ends of the suppression resistor are connected in parallel;
When the ground fault resistance exceeds a threshold resistance, both ends of the suppression resistor are short-circuited, and when the ground fault resistance is smaller than the threshold resistance, the changeover switch is controlled to open both ends of the suppression resistance. Switching control means for
When both ends of the suppression resistor are opened, it is determined that a single-wire ground fault has occurred in the secondary-side wire, and the capacitance between each secondary-side wire and the ground is the same. Assuming that, current calculation means for calculating a leakage current due to the one-line ground fault,
An insulation monitoring device comprising:
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