JP5679480B2 - 間接交流メガー測定器および絶縁抵抗測定方法 - Google Patents
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Description
(1)GPT主回路を切り離して絶縁抵抗測定を行う方法では、GPT主回路の3本のリード線(図1に示す第1乃至第3のリード線51〜53参照)の取外しおよび取付け作業が必要である。
(2)絶縁抵抗測定に伴いGPT主回路のリード線またはGPTの1次側接地端子の取外しが必要であるため、絶縁抵抗測定に時間を要する。
(3)GPT主回路のリード線の取外し作業は、GPTが設置されている高所作業となるケースが多いため、危険を伴う場合がある。
(4)GPTの1次側接地端子を取り外す方法では、1次側接地端子用の碍子が小さいため、端子取外し作業時に碍子を破損させる可能性があり、碍子を破損させた場合にはGPTが運転できず保護継電器が使用できないケースや復旧できないことがある。
(5)GPT主回路のリード線およびGPTの1次側接地端子の取外しおよび取付け作業を伴うため、締め付け不良や接続忘れの恐れがあり、接地端子においては接続忘れがあった場合には、接地端子部に主回路と同電位の異常電圧が発生して設備が損傷する。
ここで、前記印加電圧が、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側端子と大地との間に実効値=2,000Vの交流電圧をそれぞれ誘起させる交流電圧であってもよい。
本発明の第1の間接交流メガー測定器は、前記間接交流メガー測定器(10)が、前記印加電圧を出力するための交流電源(11)と、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側接地端子をそれぞれ接地するための第1乃至第3の接地線にそれぞれ取り付けられた第1乃至第3のクランプ変流器(211〜213)からそれぞれ入力される前記第1乃至第3の1次側電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を算出するためのマイクロプロセッサ(14)と、該マイクロプロセッサに接続されたメモリ(15)と、各種データを表示するための表示器(16)と、絶縁抵抗開始指令や前記電圧階級を入力するための操作盤(17)とを具備することを特徴とする。
ここで、前記マイクロプロセッサが、前記第1乃至第3の1次側電流のベクトル和である1次側電流(i)の実効値(ie)を算出するとともに該1次側電流と前記印加電圧との位相差(θ)を求め、次式を用いて前記変圧器絶縁抵抗を計算してもよい。
R={2000/ie}×cosθ
ここで、ie=前記1次側電流の実効値
θ=前記1次側電流と前記印加電圧との位相差
本発明の第2の間接交流メガー測定器は、前記間接交流メガー測定器(10’)が、前記印加電圧を出力するための交流電源(11)と、該交流電源の出力線に設置された変流器(18)と、該変流器から入力される電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を算出するためのマイクロプロセッサ(14)と、該マイクロプロセッサに接続されたメモリ(15)と、
各種データを表示するための表示器(16)と、絶縁抵抗開始指令や前記電圧階級などを入力するための操作盤(17)とを具備することを特徴とする。
ここで、前記マイクロプロセッサが、前記変流器から入力される電流に基づいて2次側電流(I)の実効値(Ie)を算出するとともに該2次側電流と前記印加電圧との位相差(θ)を求め、次式を用いて前記変圧器絶縁抵抗を計算してもよい。
R={2000/(Ie/変圧比)}×cosθ
ここで、Ie=前記2次側電流の実効値
θ=前記2次側電流と前記印加電圧との位相差
本発明の第1の絶縁抵抗測定方法は、本発明の第1の間接交流メガー測定器を用いて、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子に前記交流電源から前記印加電圧をそれぞれ印加したときに該第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側接地端子をそれぞれ流れる前記第1乃至第3の1次側電流を前記第1乃至第3のクランプ変流器によってそれぞれ検出して、該第1乃至第3のクランプ変流器によってそれぞれ検出された第1乃至第3の1次側電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を前記マイクロプロセッサによって測定することを特徴とする。
本発明の第2の絶縁抵抗測定方法は、本発明の第2の間接交流メガー測定器を用いて、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子に前記交流電源から前記印加電圧をそれぞれ印加したときに該交流電源の出力線に流れる電流を前記変流器によって検出して、該変流器によって検出された電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を前記マイクロプロセッサによって測定することを特徴とする。
(1)GPT主回路のリード線またはGPTの1次側接地端子の取外し作業を不要にすることができるため、絶縁抵抗測定時間を従来の手法に比べて大幅に短縮することができ、1次側接地端子用の碍子の破損や接続忘れなどに伴う設備損傷のリスクをなくすことができるとともに、点検に伴う付帯費用を不要にすることができる。
(2)高所などにおける危険が伴うGPT主回路のリード線の取外し作業を不要にすることができるため、安全性を向上させることができる。
本発明の一実施例による間接交流メガー測定器10は、図1に示すように、1次側端子が特別高圧の変圧器1の2次側送電線の第1乃至第3相にそれぞれ接続された第1乃至第3のGPT21〜23の2次側端子に印加電圧V(第1乃至第3のGPT21〜23の1次側端子と大地との間に実効値=2,000Vの交流電圧を誘起させる交流電圧)を印加したときに第1乃至第3のGPT21〜23の第1乃至第3の1次側接地端子2a1〜2a3をそれぞれ流れる第1乃至第3の1次側電流i1〜i3を検出して、検出した第1乃至第3の1次側電流i1〜i3に基づいて変圧器1の絶縁抵抗R(以下、「変圧器絶縁抵抗R」と称する。)を測定することを特徴とする。
また、第1乃至第3のGPT21〜23の1次側接地端子2a1〜2a3をそれぞれ接地する第1乃至第3の接地線に第1乃至第3のクランプ変流器211〜213をそれぞれ取り付けて、第1乃至第3のクランプ変流器211〜213によってそれぞれ検出された第1乃至第3の1次側電流i1〜i3を間接交流メガー測定器10に入力する。
間接交流メガー測定器10では、第1乃至第3の1次側電流i1〜i3に基づいて変圧器絶縁抵抗Rが測定される。
なお、可変絶縁交流電源11、A/D変換器12、MPU14、表示器16および操作盤17はI/O13と接続されている。
MPU14は、絶縁抵抗開始指令および試験対象回路の電圧階級が操作盤17からI/O13を介して入力されると(ステップS11)、第1乃至第3のGPT21〜23の1次側端子と大地との間に実効値=2,000Vの交流電圧が誘起する印加電圧V(実効値Ve=2000/変圧比)を電圧階級に基づいて算出したのち、算出した印加電圧Vを出力するように可変絶縁交流電源11に対してI/O13を介して指示する(ステップS12)。
たとえば、印加電圧Vの実効値Veは、11kV系では20.0V、22kV系では10.0V、66kV系では3.3V、110kV系では2.0Vとなる。
これにより、印加電圧Vが、第1乃至第3の2次側配線L1〜L3と2次側共通配線LCとの間にそれぞれ印加されて、第1乃至第3のGPT21〜23の1次側接地端子2a1〜2a3に第1乃至第3の1次側電流i1〜i3がそれぞれ流れる。
印加電圧Vと第1乃至第3のクランプ変流器211〜213によってそれぞれ検出された第1乃至第3の1次側電流i1〜i3とは、A/D変換器12によってデジタルデータに変換されたのちにI/O13を介してMPU14に入力される。
R={2000/ie}×cosθ (1)
ここで、ie=1次側電流iの実効値
θ=1次側電流iと印加電圧との位相差
この場合には、MPU14は、変流器18からA/D変換器12およびI/O13を介して入力される電流に基づいて2次側電流Iの実効値Ieを算出するとともに2次側電流Iと印加電圧Vとの位相差θを求め、以下に示す(2)式を用いて変圧器絶縁抵抗Rを計算する。
R={2000/(Ie/変圧比)}×cosθ (2)
ここで、Ie=2次側電流Iの実効値
θ=2次側電流Iと印加電圧との位相差
なお、変流器18は可変絶縁交流電源11の第2の出力線に設置してもよい。
この実証試験は、図5に示すように、間接交流メガー測定器10の代わりに可変交流電源51を使用して印加電圧Vを第1乃至第3のGPT21〜23の2次側端子に印加し、模擬機器52を第1乃至第3のGPT21〜23の各1次側端子に接続線53を用いて接続するとともに、第1乃至第3のGPT21〜23の第1乃至第3の1次側接地端子2a1〜2a3を接地線54に接続して、以下のようにして行った。
(1)図2に示した間接交流メガー測定器10のように1次側電流i(第1乃至第3の1次側電流i1〜i3)に基づいて変圧器絶縁抵抗Rを測定する方法(以下、「第1の絶縁抵抗測定方法」と称する。)については、可変交流電源51からの印加電圧Vを電圧計55で測定するとともに、第1乃至第3のGPT21〜23の1次側接地端子2a1〜2a3にそれぞれ流れる第1乃至第3の1次側電流i1〜i3のベクトル和である1次側電流iを接地線54に取り付けたクランプ変流器55によって測定し、測定した1次側電流iに基づいて上述した(1)式を用いて模擬機器52の絶縁抵抗r(以下、「模擬機器絶縁抵抗r」と称する。)を求めることにより行った。
(2)図4に示した間接交流メガー測定器10’のように2次側電流Iに基づいて変圧器絶縁抵抗Rを測定する方法(以下、「第2の絶縁抵抗測定方法」と称する。)については、可変交流電源51からの印加電圧Vを電圧計55で測定するとともに、2次側電流Iを可変交流電源51の共通出力線(2次側共通配線LCに接続されている。)に取り付けたクランプ変流器57によって測定し、測定した2次側電流Iに基づいて上述した(2)式を用いて模擬機器絶縁抵抗rを求めることにより行った。
ここで、誤差が最大−25%と大きくなった理由としては、クランプ変流器56として微小電流が検出可能な機材が準備できずに0〜20Aの測定範囲となる機材を使用したことによると考えられる。したがって、微小電流が検出可能なクランプ変流器を使用することにより、第1の絶縁抵抗測定方法によって変圧器絶縁抵抗Rをより誤差が少なく測定できることが確認できた。
これにより、GPTに流れる電流の成分のうち模擬機器絶縁抵抗rが小さいほど印加電圧Vと同相の2次側電流Iの成分は増加するが90度遅れの2次側電流Iの成分は大きく変化しないことが確認できたが、2次側電流Iに基づいて変圧器絶縁抵抗Rを算出することは困難であることが判明した(この理由としては、模擬機器絶縁抵抗rに比較してGPTの励磁インピーダンスの抵抗成分が小さいためと考えられる)。
しかしながら、第2の絶縁抵抗測定方法では、GPTの励磁電流の影響を受けるが、実証試験結果が実際の模擬機器絶縁抵抗rよりも小さくなる方向の誤差となるために安全方向の判断となることから、測定した変圧器絶縁抵抗Rが許容範囲外となる場合にのみ、従来と同様にGPT主回路のリード線またはGPTの1次側接地端子の取外しを行って変圧器絶縁抵抗Rを測定すればよいので、従来の絶縁抵抗測定方法を補完するという点では効果的であることが判明した。
21〜23 第1乃至第3のGPT
2a1〜2a3 第1乃至第3の1次側接地端子
3 GPT2次側ナイフスイッチ
4 GPT3次側ナイフスイッチ
51〜53 第1乃至第3のリード線
10,10’ 間接交流メガー測定器
11 可変絶縁交流電源
12 A/D変換器
13 I/O
14 MPU
15 メモリ
16 表示器
17 操作盤
18 変流器
211〜213 第1乃至第3のクランプ変流器
51 可変交流電源
52 模擬機器
53 接続線
54 接地線
55 電圧計
56,57 クランプ変流器
L1〜L3 第1乃至第3の2次側配線
LC 2次側共通配線
R 変圧器絶縁抵抗
r 模擬機器絶縁抵抗
V 印加電圧
Ve 印加電圧Vの実効値
i 1次側電流
ie 1次側電流iの実効値
i1〜i3 第1乃至第3の1次側電流
I 2次側電流
Ie 2次側電流Iの実効値
S11〜S19 ステップ
Claims (8)
- 特別高圧の変圧器(1)の絶縁抵抗である変圧器絶縁抵抗(R)を測定するための間接交流メガー測定器(10,10’)であって、
第1乃至第3の1次側端子が前記変圧器の2次側送電線の第1乃至第3相にそれぞれ接続された第1乃至第3の接地形計器用変圧器(21〜23)の第1乃至第3の2次側端子に印加電圧(V)をそれぞれ印加するための電圧印加手段と、
前記印加電圧を前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子にそれぞれ印加したときに該第1乃至第3の接地形計器用変圧器の第1乃至第3の1次側接地端子(2a1〜2a3)をそれぞれ流れる第1乃至第3の1次側電流(i1〜i3)または前記電圧印加手段の出力線に流れる電流を検出するための電流検出手段と、
前記変圧器絶縁抵抗を測定するための変圧器絶縁抵抗測定手段とを具備し、
前記電圧印加手段が、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側端子と大地との間に所定の実効値の交流電圧をそれぞれ誘起させる前記印加電圧を前記変圧器が設置されている高圧系統の電圧階級に基づいて算出し、該算出した印加電圧を該第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子にそれぞれ印加し、
前記変圧器絶縁抵抗測定手段が、前記印加電圧と、前記所定の実効値と、前記第1乃至第3の1次側電流または前記電圧印加手段の出力線に流れる電流とに基づいて、前記変圧器絶縁抵抗を測定する、
ことを特徴とする、間接交流メガー測定器。 - 前記印加電圧が、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側端子と大地との間に実効値=2,000Vの交流電圧をそれぞれ誘起させる交流電圧であることを特徴とする、請求項1記載の間接交流メガー測定器。
- 前記間接交流メガー測定器(10)が、
前記印加電圧を出力するための交流電源(11)と、
前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側接地端子をそれぞれ接地するための第1乃至第3の接地線にそれぞれ取り付けられた第1乃至第3のクランプ変流器(211〜213)からそれぞれ入力される前記第1乃至第3の1次側電流に基づいて、前記変圧器絶縁抵抗を算出するためのマイクロプロセッサ(14)と、
該マイクロプロセッサに接続されたメモリ(15)と、
各種データを表示するための表示器(16)と、
絶縁抵抗開始指令や前記電圧階級を入力するための操作盤(17)と、
を具備することを特徴とする、請求項1または2記載の間接交流メガー測定器。 - 前記マイクロプロセッサが、前記第1乃至第3の1次側電流のベクトル和である1次側電流(i)の実効値(ie)を算出するとともに該1次側電流と前記印加電圧との位相差(θ)を求め、次式を用いて前記変圧器絶縁抵抗を計算する
R={2000/ie}×cosθ
ここで、ie=前記1次側電流の実効値
θ=前記1次側電流と前記印加電圧との位相差
ことを特徴とする、請求項3記載の間接交流メガー測定器。 - 前記間接交流メガー測定器(10’)が、
前記印加電圧を出力するための交流電源(11)と、
該交流電源の出力線に設置された変流器(18)と、
該変流器から入力される電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を算出するためのマイクロプロセッサ(14)と、
該マイクロプロセッサに接続されたメモリ(15)と、
各種データを表示するための表示器(16)と、
絶縁抵抗開始指令や前記電圧階級などを入力するための操作盤(17)と、
を具備することを特徴とする、請求項1または2記載の間接交流メガー測定器。 - 前記マイクロプロセッサが、前記変流器から入力される電流に基づいて2次側電流(I)の実効値(Ie)を算出するとともに該2次側電流と前記印加電圧との位相差(θ)を求め、次式を用いて前記変圧器絶縁抵抗を計算する
R={2000/(Ie/変圧比)}×cosθ
ここで、Ie=前記2次側電流の実効値
θ=前記2次側電流と前記印加電圧との位相差
ことを特徴とする、請求項5記載の間接交流メガー測定器。 - 請求項3または4記載の間接交流メガー測定器を用いて、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子に前記交流電源から前記印加電圧をそれぞれ印加したときに該第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の1次側接地端子をそれぞれ流れる前記第1乃至第3の1次側電流を前記第1乃至第3のクランプ変流器によってそれぞれ検出して、該第1乃至第3のクランプ変流器によってそれぞれ検出された第1乃至第3の1次側電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を前記マイクロプロセッサによって測定することを特徴とする、絶縁抵抗測定方法。
- 請求項5または6記載の間接交流メガー測定器を用いて、前記第1乃至第3の接地形計器用変圧器の前記第1乃至第3の2次側端子に前記交流電源から前記印加電圧をそれぞれ印加したときに該交流電源の出力線に流れる電流を前記変流器によって検出して、該変流器によって検出された電流に基づいて前記変圧器絶縁抵抗を前記マイクロプロセッサによって測定することを特徴とする、絶縁抵抗測定方法。
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