JPH0587846A - 電気機器の絶縁状態検知方法及び装置 - Google Patents

電気機器の絶縁状態検知方法及び装置

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JPH0587846A
JPH0587846A JP27476391A JP27476391A JPH0587846A JP H0587846 A JPH0587846 A JP H0587846A JP 27476391 A JP27476391 A JP 27476391A JP 27476391 A JP27476391 A JP 27476391A JP H0587846 A JPH0587846 A JP H0587846A
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JP
Japan
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ground
electric
electric device
frequency signal
insulation
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JP27476391A
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English (en)
Inventor
Tatsuji Matsuno
辰治 松野
Shunji Kashiwazaki
俊二 柏崎
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 接地線等を介して低周波信号を印加した電路
に接続された電子機器の大地間との絶縁状態を測定する
手段であって、変流器等の特性不安定な回路素子を使用
することなく、安定にかつ高精度な測定方法を提供す
る。 【構成】 電気機器の金属匡体14又は電気機器内部回
路と絶縁された金属部と大地間に所定値の抵抗器Rを接
続すると共に、該抵抗器の両端電圧を電路から導出した
低周波信号電圧で同期検波し、この出力値に基づいて電
気機器と大地間の絶縁抵抗を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電路に接続された電子機
器の絶縁監視方法に関し、詳細には電気機器を活性状態
のまま、正確に該電気機器と大地との間の絶縁状態を検
知する方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来から電気機器の絶縁状態を監視する方
法として種々の方法が提案されているが、その一つとし
て電路から測定対象機器を切り放し、所定の手段によっ
て当該電気機器本体の電力供給端子とその金属匡体間の
絶縁抵抗を測定する方法が一般的であった。しかしこの
ように電気機器を電路から切り放す方法は手間がかかる
上、動作状態における絶縁監視が不可能であった。この
不便を解消するため、従来から活性電路の絶縁抵抗測定
手段を利用する方法が試みられているが、以下詳述する
ように正確な測定が不可能であった。
【0003】即ち、従来から工場等の配電線設備には、
電路と大地間の絶縁抵抗測定手段及び絶縁異常のときに
警報を発生する手段を具え、絶縁劣化に伴う漏電火災等
の事故を未然に防止するようにしているが、かかる手段
によって電路の絶縁以上が検知されたとき、その詳細な
箇所を探査する手段として例えば特公平1−45589
『絶縁不良箇所検出方法』に開示された絶縁監視装置が
知られており、この手段を使用して電気機器の絶縁状態
を検知することが可能である。この装置は図3に示すよ
うに、高圧電気を低圧電気に変換する変圧器Tの二次側
低圧電気を電路1、2を介して負荷装置Zに電力を供給
する受電設備の、前記電路の一方2に接続された接地線
ELにトランスOTと変流器ZCT1 を結合し、トラン
スOTを介して当該電路1、2に商用電流周波数とは異
なる低周波信号を印加すると共に、電路と大地間の絶縁
抵抗Rおよび浮遊容量Cを介して前記接地線ELに帰還
する前記低周波信号を変流器ZCT1 とフィルタFIL
1 によって抽出する。
【0004】更に、該フィルタ出力を同期検波器MUL
1 にて前記低周波信号の同相成分で同期検波すること
によって、接地線に帰還する前記低周波信号のうち電路
と大地間の絶縁抵抗Rを介して流れる成分のみを検出
し、当該電路の絶縁抵抗を算出する。
【0005】また、該電路の絶縁抵抗監視手段によって
電路異常が検出されると、異常箇所が何処かを探査する
ために、同図Iの装置を各分岐電路、或は測定対象電気
機器に具える。この装置は図に示す如く電路をリング内
部に貫通するように結合する変流器ZCTと、該ZCT
の二次コイル出力から前記測定用低周波信号のみを通過
するフィルタFIL1 と、接地電路2と大地間に挿入し
た高入力インピ−ダンスの増幅器AMP1 と、この増幅
器の出力信号から前記測定用低周波信号を抽出する第二
のフィルタLF1 と、該第二のフィルタLF1 の出力で
前記FIL1 の出力を同期検波するための乗算器または
同期検波器MULT1 と、を具えたものである。このよ
うに構成した装置によれば、前記ZCT1 には分岐電路
の当該変流器から負荷側部分についてのみの漏洩電流が
検出され、FIL1 を経て前記測定信号成分が同期検波
器MULT1 に導かれ、該部にて前記高入力インピ−ダ
ンスの増幅器からの測定用低周波信号により同期検波さ
れて、当該分岐電路の変流器から負荷側部分の絶縁抵抗
が検出される。尚、このときの絶縁抵抗算出手段は従来
から公知であるから詳細な説明は省略するが、上記操作
を電気機器の電力供給端子に接続された電路部分にて実
行すれば、当該電気機器そのものの絶縁抵抗を求めるこ
とができる。この装置は一般に持ち運びに便利なように
可搬型装置として造られることが多い。
【0006】また、同図3に示すように、導出した絶縁
抵抗に応じた信号を基準値と比較し、所定の絶縁抵抗値
より小さくなったとき、前記接地電路と大地間に挿入し
た発振器OC1 を駆動して、その出力を電路を介して前
記変圧器近傍の親局装置やその他の監視装置に伝達する
手段を負荷することもでき、このときは被測定電気機器
装置に常設しておけば、どの負荷機器が絶縁異常である
かを自動的に知ることができる。
【0007】しかしながら、上述した従来の方法のよう
に、漏洩電流の検出に変流器ZCTを使用するものでは
微小な漏洩電流の検出が困難で、正確な絶縁監視が実施
できないことがあった。例えば、電路に印加する測定用
低周波信号の周波数を10Hz、電圧値を1Vとしたと
き、分岐電路或は電気機器の絶縁抵抗が1MΩの場合を
想定すると、絶縁抵抗による測定信号の漏洩電流は1μ
Aとなる。また。この電流を検出する変流器の二次側コ
イルの巻き数を2000(従って、変流器の一次と二次
の巻き数比は2000)とすると、二次側コイルに流れ
る電流は0.5nAとなり、この出力を100Ωの抵抗
にて終端して電圧を取り出すとすれば、50nVと、極
めて微小電圧となる。
【0008】従って、この微小電圧を同期検波し絶縁抵
抗を求めるには、極めて低雑音の高利得増幅器が不可欠
であって、高価にならざるを得ず、しかも増幅器の低雑
音化にも限界があって正確な測定は困難であった。更に
は、変流器の移相特性には温度依存性があり、この影響
を除去するためには複雑な補償回路を必要としていた。
【0009】
【発明の目的】本発明は上述した不具合を除去するため
になされたものであって、変流器を使用することなく電
路に接続された電気機器の絶縁抵抗を測定することが可
能な電気機器の絶縁抵抗測定方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【発明の概要】この目的を達成するために本発明の電気
機器絶縁監視装置は以下の如く構成する。即ち、電路に
接続された電気機器の電路と大地間の絶縁状態を検知す
る方法において、前記電路の接地線を介して該電路に商
用電源と異なる周波数の低周波信号を印加する手段を有
し、当該電気機器の金属匡体又は電気機器内部回路と絶
縁された金属部と大地間に所定値の抵抗器を接続すると
共に、該抵抗器の両端電圧を電路から導出した前記低周
波信号電圧で同期検波し、この出力値に基づいて、当該
電気機器と大地間の絶縁抵抗を監視することを特徴と
し、またそのための
【0011】装置として、変圧トランス等に施された接
地線を介して商用電源周波数とは異なる低周波信号が印
加された電路に接続された電気機器の電路と大地間の絶
縁状態を検知する装置において、入力端に所定の抵抗を
接続した第一の高入力インピ−ダンス増幅器と、該増幅
器の出力信号から前記低周波信号を抽出するフィルタ
と、第二の高入力インピーダンス増幅器と、該第二の増
幅器の出力から前記低周波信号を抽出する第二のフィル
タと、前記第一、第二のフィルタ出力を乗算する乗算器
又は同期検波器を具えたことを特徴とする。以下、本発
明の原理と作用効果を簡単に説明する。
【0012】一般に、低圧電路に接続される電気機器、
例えばモ−タ等の金属匡体には第三種接地抵抗の接地線
が施され、当該機器に於ける漏電事故等から作業者やそ
の他の電子機器を保護するようにしている。本発明は、
例えばこのような電子機器の金属匡体の接地線に、規定
されている接地抵抗より十分に小さい抵抗器を直列に挿
入し、該抵抗に流れる電流を検出することによって当該
電子機器と大地間の絶縁抵抗を測定するものである。
【0013】即ち、上述したように測定用低周波信号の
漏洩電流が1μAである場合、接地線に挿入した抵抗値
が10Ωとすると、該抵抗器の両端電圧は10μVとな
り、従来のように変流器によって導出した測定信号の零
相電流による電圧の50nVに比べ200倍の大きい電
圧を取り出すことが可能となって、その分増幅器に要求
される低雑音化が低減され低価格化が可能となるばかり
でなく、変流器の温度特性を補償する手段も不要となっ
て、より正確な絶縁監視が可能となる。
【0014】なお、前記接地線に挿入する抵抗器として
は、万一電気機器の絶縁性が損なわれて接地線および当
該抵抗器に大電流が流れる場合を想定して、十分大きな
定格電力の抵抗器とすべきである。
【0015】
【発明の実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発
明を詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示すブ
ロック構成図であり、10は高圧電気を低圧電気に変換
するトランス、11、12及び13は前記トランスに接
続された低圧電路である。また、前記電路の中線12と
大地E2 との間には第2種接地線ELが施されており、
この実施例では該接地線ELに低周波発振器OSCを接
続したトランスOTを挿入し、該接地線を介して前記電
路11、12、13に低周波信号電圧を印加する。一
方、該電路に接続された測定対象たる電気機器14には
一般にその金属匡体に第三種接地が施されることが多
く、この例では該第三種接地点E3 と前記金属匡体14
との間に抵抗器Rを挿入すると共に、該抵抗器の両端を
高入力インピーダンス増幅器AMP4 に接続し、その出
力をフィルタFIL4 を介して同期検波器Dに入力す
る。また、該同期検波器Dの基準信号としては、前記電
路の例えば接地電路12と第三種接地点との間に挿入し
た第二の高入力インピーダンス増幅器AMP5 の出力を
第二のフィルタFIL5 を介して導出した前記低周波信
号を使用する。
【0016】このように構成した電気機器絶縁監視部は
次のように動作する。いま、前記変圧器の接地線ELに
接続した低周波発振器OSCから次式(1)に示す低周
波信号を発生すると、接地線ELを介して前記電路1
1、12、13と大地間に当該低周波信号が印加され
る。
【数1】 電子機器では内部装置と金属匡体14との間の絶縁抵抗
を介して僅かながら前記測定用低周波信号が接地線M
L、従って抵抗器Rに流れ、この漏洩電流によって抵抗
器Rの両端に発生した電圧が、高入力インピーダンス増
幅器AMP4に入力され、商用電源周波数および他の雑
音成分がフィルタFIL4 によって除去されたのち同期
検波器Dに導かれる。一方、電路12と大地間に接続し
た第二の高入力インピーダンス増幅器AMP5 およびこ
れに接続したフィルタFIL5 によって得られる信号は
電路に印加した低周波信号であるから、前記式(1)に
示したものとなる。今ここで第三種接地線に挿入した抵
抗Rの値が電子機器の絶縁抵抗、つまり内部装置と金属
匡体との間の絶縁抵抗R01に比べて無視できる程に小さ
いとすれば、電子機器を流れる測定用低周波信号の電流
に対する等価回路は図2に示す通りとなる。なお、この
図においてC01は電子機器の対地静電容量で、該容量と
絶縁抵抗R01とを介して流れる漏洩電流値Iは式(2)
で表される。
【数2】 従って、第一の高入力インピーダンス増幅器AMP4
出力から抽出された測定用低周波信号成分は上記電流I
と抵抗Rの積、RIなる電圧となる。一方、第二のフィ
ルタFIL5 の出力には電路に印加された低周波信号そ
のものでるから、両者の同期検波出力は式(3)の直流
分を示す式(4)として表される。
【数3】
【数4】 この式からR0 =V1 2・R/OUTを計算すれば、電子
機器の絶縁抵抗R01が求められる。このように本実施例
によれば、抵抗器Rと二つの増幅器および同期検波器
等、比較的電気的特性が安定した回路素子によって電路
に接続された電子機器の絶縁抵抗を測定することがで
き、従来のように変流器等の特性不安定な回路素子を使
用しないので、より安定した絶縁監視が可能となる。更
に、上述したようにぜてうんていこう測定のために抽出
する電気信号レベルも従来の変流器を使用するものに比
べ、数百倍に大きくなるから、測定精度の向上、更には
測定装置の低価格化においても有効である。なお、本発
明の実施に際しては上記実施例に限定することなく種々
の変形が可能であって、利用する接地線の種別、これに
挿入する抵抗器の値、あるいは電路に低周波信号を印加
する手段やその周波数については必要に応じて適宜任意
に設定すればよい。
【0017】
【発明の効果】本発明は以上説明したように測定用低周
波信号が印加された電路に接続された電子機器と大地と
の間の絶縁抵抗を測定するに際し、一般的に電子機器に
付加される接地線に所要値の抵抗を挿入し、該抵抗器両
端から導出した前記測定用低周波信号も漏洩電流成分を
同期検波するように構成したので、極めて簡便な方法に
よって正確な測定が可能である。更には、そのために使
用する装置には変流器等の電気特性が不安定な回路素子
を使用する必要がないので、各種の補償回路をもちいる
ことなく、安定した測定が可能である。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】図2は電子機器絶縁監視部の一部の等価回路を
示す図。
【図3】図3は従来の電路の絶縁抵抗測定方法を説明す
る図で、(a)は電子機器の絶縁抵抗を電路のそれと共
に一体に測定する従来例を示すブロック構成図。(b)
は電子機器の絶縁抵抗を単独に測定する場合のブロック
構成図。
【0019】
【符号の説明】
1、2、11、12、13 電路 10 変圧器 14 電子機器匡体 15、R 抵抗器 OT トランス EL、ML 接地線 AMP4 、AMP5 増幅器 FIL4 、FIL5 フィルタ D 同期検波器または乗算器 E3 接地点

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧トランス等に施された接地線を介して
    商用電源周波数とは異なる低周波信号が印加された電路
    に接続された電気機器と大地との間の絶縁状態を検知す
    る方法において、当該電気機器の金属匡体又は電気機器
    内部回路と絶縁された金属部と大地間に所定値の抵抗器
    を接続すると共に、該抵抗器の両端電圧を電路から導出
    した前記低周波信号電圧で同期検波し、この出力値に基
    づいて当該電気機器と大地間の絶縁抵抗を監視すること
    を特徴とした電気機器の絶縁状態検知方法。
  2. 【請求項2】変圧トランス等に施された接地線を介して
    商用電源周波数とは異なる低周波信号が印加された電路
    に接続された電気機器と大地との間の絶縁状態を検知す
    る方法において、当該電気機器の金属匡体又は電気機器
    内部回路と絶縁された金属部と大地間に所定値の抵抗器
    を接続すると共に、該抵抗器の両端電圧を接地電路と大
    地間から導出した前記低周波信号電圧で同期検波し、こ
    の出力値に基づいて、当該電気機器と大地間の絶縁抵抗
    を監視することを特徴とした電気機器の絶縁状態検知方
    法。
  3. 【請求項3】変圧トランス等に施された接地線を介して
    商用電源周波数とは異なる低周波信号が印加された電路
    に接続された電気機器の電路と大地との間の絶縁状態を
    検知する装置において、入力端に所定の抵抗を接続した
    第一の高入力インピ−ダンス増幅器と、該増幅器の出力
    信号から前記低周波信号を抽出するフィルタと、第二の
    高入力インピーダンス増幅器と、該第二の増幅器の出力
    から前記低周波信号を抽出する第二のフィルタと、前記
    第一、第二のフィルタ出力を乗算する乗算器又は同期検
    波器を具え、前記第一の増幅器は前記電気機器の金属匡
    体と大地間に接続し、又前記第二の増幅器は前記電路と
    大地間に接続することによって、当該電気機器の絶縁抵
    抗を測定し得るように構成したことを特徴とする電気機
    器の絶縁状態監視装置。
  4. 【請求項4】測定対象電気機器の金属匡体又は機器内部
    回路と電気的に絶縁された金属部に接地線が施されてい
    る場合、前記抵抗を該接地線に直列に挿入したことを特
    徴とする請求項1、2又は3記載の電気機器の絶縁状態
    監視方法又は装置。
JP27476391A 1991-09-26 1991-09-26 電気機器の絶縁状態検知方法及び装置 Pending JPH0587846A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107209217A (zh) * 2014-09-26 2017-09-26 德利信电机株式会社 漏电流算出装置及漏电流算出方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107209217A (zh) * 2014-09-26 2017-09-26 德利信电机株式会社 漏电流算出装置及漏电流算出方法
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