WO2019187817A1 - 絶縁計測装置及び絶縁計測方法 - Google Patents
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- G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
Definitions
- the present disclosure relates to an insulation measuring device and an insulation measuring method for measuring a resistance component leakage current of a three-phase wiring connected to a three-phase motor from a power source.
- a zero-phase current transformer (ZCT) is widely used as a sensor for detecting a leakage current generated due to deterioration of insulation resistance.
- a zero-phase current transformer detects a zero-phase current obtained by synthesizing three-phase through currents by collectively passing AC three-phase wires through a current transformer.
- the zero-phase current transformer (ZCT) is a transformer having a through current as a primary winding and a coil inside the zero-phase current transformer (ZCT) as a secondary winding.
- a current corresponding to the ratio is output to the secondary side of the zero-phase current transformer (ZCT).
- ZCT zero-phase current transformer
- the zero-phase current flows to the secondary side of the zero-phase current transformer (ZCT) when the balance of the three-phase current is lost, that is, the electricity is grounded from one of the three-phase wires. This is when a leakage current occurs.
- ZCT zero-phase current transformer
- Patent Document 1 As this type of technology, for example, a ground fault voltage sensitivity test method disclosed in Patent Document 1 is known.
- a ground fault voltage sensitivity test apparatus 100 used in the ground fault voltage sensitivity test method disclosed in Patent Document 1 includes a zero-phase current transformer 101, a ground fault direction relay 102, and a voltage measurement unit. 103, a transformer T, a residual voltage erasing device 104, a power source 105, a measurement tester 106, and a voltage detector 107.
- the voltage measuring unit 103 measures the residual voltage, that is, the leakage voltage.
- the residual voltage erasing device 104 is connected to the power source 105 and the residual voltage erasing device 104 is connected.
- Output terminals y1 and y2 and the output terminals y1 and y2 of the voltage measuring unit 103 are connected, the phase is adjusted by the phase adjuster 104a, and the voltage is adjusted by the voltage adjuster 104b and appears in the voltage detector 107.
- the residual voltage is zero.
- Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 4-48273 (published on September 8, 1998)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2010-25743 (Released on February 4, 2010)”
- the residual current (patented) is obtained by setting the value of the zero-phase current including the residual current to zero on the assumption that the motor is not deteriorated.
- the residual voltage is corrected.
- the initial error is included.
- the phase and magnitude of the correction value change when the through position or the through current of the distribution line to the zero-phase current transformer 101 changes, there is a problem that correction is necessary again. .
- the leakage current (Io) has two components: a capacitance component leakage current (Ioc) that can normally flow and a resistance component leakage current (Ior) that can cause a fire or an accident.
- the resistance component leakage current (Ior) gradually increases as the insulation deteriorates, and when the resistance component leakage current (Ior) falls below a predetermined insulation resistance, dielectric breakdown occurs and the motor is destroyed.
- a method of separating two components is called an Ior method and is widely used.
- the voltage acquisition unit measures the insulation resistance, that is, the voltage applied to the three-phase wiring (S101).
- the zero-phase current is measured by the zero-phase current transformer (ZCT) (S102).
- ZCT zero-phase current transformer
- the zero-phase current is separated into a capacitance component leakage current (Ioc) and a resistance component leakage current (Ior) (S103).
- an insulation resistance value is calculated from the resistance component leakage current (Ior) and the voltage (S104).
- the through current of the three-phase wiring is the primary winding
- the coil inside the zero-phase current transformer (ZCT) is the secondary winding. Since it is a transformer, a zero-phase current corresponding to the winding ratio is output to the secondary side of the zero-phase current transformer (ZCT).
- the zero-phase current output to the secondary side of the zero-phase current transformer (ZCT) is normally about 1/1000, measurement accuracy on the order of nA is required.
- the zero-phase current output to the secondary side of the zero-phase current transformer (ZCT) is also affected by the induction noise of the surrounding environment, so the coil of the zero-phase current transformer (ZCT) and the secondary A sufficient metal shield is required for the side output line and the current measurement circuit.
- the motor drive current varies depending on the motor capacity, and in the case of a general low-voltage motor with a high capacity of 300 kW, it will flow about 600 A. Therefore, since it is a very severe measurement system that measures a secondary current in the order of nA from a primary current of 600 A, it is necessary to take measures to remove the influence of ambient noise.
- the zero-phase current transformer (ZCT) generates an error current called a residual current when the zero-phase current is measured on the secondary side.
- This residual current error is generated because the magnetic flux generated by the through current cannot be removed accurately due to structural variations such as manufacturing irregularities of the iron core or coil windings that make up the zero-phase current transformer (ZCT).
- ZCT the zero-phase current transformer
- the zero-phase current transformer (ZCT) measures the leakage current of the three-phase wiring, that is, the unbalanced component of the three-phase wiring, the unbalanced component due to the structural variation becomes an error.
- the magnitude of the residual current and the phase difference may change depending on the positional relationship between the three-phase wiring and the zero-phase current transformer (ZCT), so that it is difficult to identify the error factor.
- the minute resistance component leakage current (Ior) cannot be measured. However, measurement will be possible after sufficient insulation deterioration. If the insulation deterioration is sufficiently advanced, there is no time margin for causing dielectric breakdown, and the user needs to perform maintenance suddenly, so that planned maintenance cannot be performed.
- the residual current includes an error due to the structural variation of the zero-phase current transformer (ZCT), and the magnitude and phase of the residual current change depending on the penetration position of the three-phase wiring.
- the motor has a problem that the driving current changes depending on the motor capacity, and the magnitude of the residual current changes according to the magnitude of the current.
- an insulation measuring device disclosed in Patent Document 2 is known as a conventional technique that employs an Ior method in which two components of a capacitance component leakage current (Ioc) and a resistance component leakage current (Ior) are separated. Yes.
- the insulation measuring apparatus disclosed in Patent Document 2 does not perform analysis of residual current including such various errors.
- One aspect of the present disclosure has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present disclosure is to provide an insulation measurement apparatus capable of accurately obtaining a true resistance component leakage current by accurately removing an error factor at the time of detection. And providing an insulation measurement method.
- the present inventors investigate the cause of the residual current (current based on the error) of the three-phase motor, and fix the penetration position between the zero-phase current transformer and the three-phase wiring to the three-phase motor with a conductive member. As a result, it was discovered that the phase and magnitude of the residual current did not change, and the insulation measurement device and the insulation measurement method of the present disclosure were completed.
- an insulation measurement device that measures a resistance component leakage current of a three-phase wiring connected to a three-phase motor from a power source.
- Each conductive member to be relayed, and a through-hole, each of the conductive member is insulatedly supported and supported through the through-hole, and a zero-phase current obtained by synthesizing the through-currents flowing through the conductive members Detection using a zero-phase current transformer to be detected, a through current transformer for detecting a through current flowing in at least one of the conductive members, and at least one through current detected by the through current transformer And a control unit that corrects the zero-phase current and measures the resistance component leakage current.
- an insulation measurement method for measuring a resistance component leakage current of a three-phase wiring connected to a three-phase motor from a power source.
- Embodiment 1 It is a perspective view showing the whole insulation measuring device composition in Embodiment 1 of this indication. It is a flowchart which shows the correction method at the time of factory shipments in the said insulation measuring device. It is a graph which shows the concept for deriving the correction information in the insulation measuring device. It is a flowchart which shows the correction method at the time of user use in the said insulation measuring device.
- A is a vector diagram for obtaining a true zero-phase current by correcting the residual current from the measured zero-phase current in the insulation measuring apparatus, and
- (b) is a zero-phase when there is no correction of the residual current.
- (A) is a figure for calculating ⁇ which is correction information of an unbalanced state in the insulation measuring device
- (b) is a figure for calculating ⁇ which is correction information of an unbalanced state.
- this embodiment an embodiment according to an aspect of the present disclosure (hereinafter, also referred to as “this embodiment”) will be described with reference to the drawings.
- FIG. 1 is a perspective view illustrating an overall configuration of an insulation measuring device 10A according to an aspect of the present disclosure.
- the insulation measuring apparatus 10 ⁇ / b> A measures a resistance component leakage current (Ior) of the three-phase wiring TRS connected from the power source 1 to the three-phase motor 2.
- Each bus bar 11, 11, 11, which relays the three-phase wiring TRS, and the through hole 12 a, each bus bar 11, 11, 11 is insulatively fixed and supported through the through hole 12 a, and each A zero-phase current transformer (ZCT) 12 that detects a zero-phase current obtained by synthesizing the through-currents flowing through the bus bars 11, 11, and 11, and a through-current change that detects a through-current that flows through at least one bus bar 11, 11, 11 Using the current transformer (CT) 13 and at least one through current detected by the through current transformer (CT) 13, the detected zero-phase current is corrected and the resistance component leakage current (Ior) is measured.
- a control unit 14 controls the resistance component leakage current (Ior) of the three-phase wiring TRS connected from the power source 1 to the three-phase motor 2.
- the insulation measurement method includes a step of providing each bus bar 11, 11, 11 that relays the three-phase wiring TRS, and a bus phase 11, 11 in the zero-phase current transformer (ZCT) 12.
- ZCT zero-phase current transformer
- CT through current transformer
- the bus bar 11 has a function as a conductive member of the present disclosure.
- the bus bars 11, 11, 11 have conductivity, and the bus bars 11, 11, 11 are penetrated through the through holes 12a of the ZCT 12 in an insulating manner. For this reason, since the position of the power line of the three-phase motor 2 is fixed in the through hole 12a of the ZCT 12, the phase and magnitude of the residual current do not change. As a result, it is possible to eliminate an error factor that the magnitude and phase of the residual current change depending on the through position of each three-phase wiring TRS in the through hole 12a of the ZCT 12. Accordingly, the residual current can be corrected, and the nA level minute resistance component leakage current (Ior) can be measured.
- Ior nA level minute resistance component leakage current
- the detected zero-phase current is corrected using at least one through current detected by the through current transformer (CT) 13, and the resistance component leakage current is reduced.
- CT through current transformer
- the measured zero-phase current is corrected using at least one through-current detected by the through-current current transformer (CT) 13, so that an error factor based on the motor capacity of the three-phase motor 2 can be eliminated. it can.
- CT through-current current transformer
- the true resistance component leakage current (Ior) can be obtained after correcting the measured zero-phase current.
- the insulation deterioration of the three-phase motor 2 can be detected at an early stage, so that planned maintenance is possible.
- FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the insulation measuring apparatus according to the present embodiment.
- the insulation measuring apparatus 10 ⁇ / b> A of the present embodiment obtains the insulation resistance value of the three-phase wiring TRS connected from the power source 1 to the three-phase motor 2.
- the power source 1 may be a secondary side of the inverter.
- the insulation measuring device 10A has bus bars 11, 11, 11 as through-holes 12a as relay members through the three-phase wiring TRS, and the through-holes 12a.
- the three bus bars 11, 11, 11 are insulated from the through-holes 12a.
- a zero-phase current transformer 12 (hereinafter referred to as “ZCT12”) that measures the leakage current contained in the through-current flowing through the bus bars 11, 11, and 11, and three bus bars 11, 11.
- a through-current current transformer 13 (hereinafter referred to as “CT13”) that measures the magnitude of the through-current flowing through at least one of 11 is provided.
- the bus bar 11 is made of a plate-shaped metal plate, and has conductivity and rigidity. Each bus bar 11, 11, 11 penetrates the inside of the through hole 12 a of the ZCT 12 and is insulated between each bus bar 11, 11, 11 and between the through hole 12 a and the bus bar 11, 11, 11. Yes. Specifically, an insulating material (not shown) is attached between them, and the bus bars 11, 11, 11 are fixed and supported by the insulating material so as not to move inside the through hole 12 a. In this embodiment, the bus bar 11 preferably has rigidity. However, the bus bar 11 does not necessarily have rigidity as long as it is supported by being fixed by an insulating material.
- Each bus bar 11, 11, 11 has one end connected to the three-phase wiring TRS to the power source 1 and the other end connected to the three-phase wiring TRS to the three-phase motor 2.
- the ZCT 12 has a coil (not shown), and functions as a transformer in which the through current flowing through each bus bar 11, 11, 11 is a primary winding and the coil inside the ZCT 12 is a secondary winding.
- a current corresponding to the winding ratio is output to the control unit 14 described later, which is the secondary side of the ZCT 12.
- CT13 has a through-hole 13a in the center and is a through-type current device.
- the through-hole 13a of the CT 13 is provided so as to penetrate any one of the three bus bars 11, 11, and 11.
- the CT 13 measures the current value of the through current flowing through any one of the three bus bars 11.
- the CT 13 is provided on the bus bar 11 on the three-phase motor 2 side.
- the present invention is not limited to this, and the bus bar 11 may be provided on the power source 1 side.
- the control unit 14 is provided on the upper side of the ZCT 12.
- the control part 14 is provided in the inside of the housing
- the reason why the casing is formed of a shield member is to isolate the control unit 14 from minute noise by covering the control unit 14 with the shield member. As a result, errors due to induction noise are reduced, and micro current measurement at the ⁇ A level is possible.
- control unit 14 includes a measurement zero-phase current acquisition unit 14a as a first measurement zero-phase current acquisition unit, a correction unit 14b as a first correction unit, and a voltage as a first voltage acquisition unit.
- the acquisition part 14c and the calculating part 14d as a 1st calculating part are included.
- the measurement zero phase current acquisition unit 14a measures the magnitude and phase of the zero phase current from the zero phase current detected by the ZCT 12, and obtains the measurement zero phase current.
- the correction unit 14b obtains a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current at the time of factory shipment.
- the correction unit 14b also calculates a current corresponding correction value corresponding to the through current detected by the CT 13, corrects the measured zero phase current using the current corresponding correction value for the measured zero phase current, and then performs correction. Find the zero-phase current of.
- This corrected zero-phase current indicates a substantially true zero-phase current.
- the voltage acquisition part 14c measures the magnitude
- the calculation unit 14d is configured by a CPU, and calculates a resistance component leakage current (Ior) and an insulation resistance value based on a true zero-phase current and a bus bar voltage. The calculation result can be stored in
- FIG. 2A to FIG. 5A show the control operation for determining whether there is a leakage current in the three-phase wiring TRS and the insulation resistance value of the three-phase wiring TRS in the insulation measuring apparatus 10A having the above-described configuration.
- FIG. 2 is a flowchart showing a correction method at the time of factory shipment in the insulation measuring apparatus 10A of the present embodiment.
- FIG. 3 is a graph showing a concept for deriving correction information.
- FIG. 4 is a flowchart showing a correction method when used by the user in the insulation measuring apparatus 10A of the present embodiment.
- FIG. 5A is a vector diagram for obtaining a true zero-phase current by correcting the residual current from the measured zero-phase current in the insulation measuring apparatus 10A.
- FIG. 5B is a vector diagram showing the zero-phase current when there is no residual current correction.
- a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current flowing in the bus bar voltage is obtained at the time of shipment from the factory. That is, the magnitude of the through current flowing through the bus bars 11, 11, and 11 and the magnitude of the residual current have characteristics that change linearly. Therefore, a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is prepared in advance as a correction formula.
- the correction formula of the residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is expressed by a primary expression of the through current.
- the gradient and intercept of the correction equation are obtained from the first residual current when the first through current flows through the bus bar 11 and the second residual current when the second through current flows through the bus bar 11.
- the magnitude and phase of the first residual current I R1 is measured by the first through current I T1 that has been passed through the bus bar 11 (S1), and then the current is passed through the bus bar 11.
- size of 2nd residual current IR2 is measured by 2nd penetration current IT2 (S2). Specifically, by supplying a first through current I T1 through the three-phase wiring TRS and busbar 11, 11, 11 to the three-phase motor 2 from the power source 1 shown in FIG. 1, the first residual current at CT13 I R1 Measure the size and phase. Further, supplying a second through current I T2 through the three-phase wiring TRS and busbar 11, 11, 11 from the power supply 1 into three-phase motor 2 shown in FIG.
- the bus bars 11, 11, and 11 are fixedly supported so as not to move inside the through hole 12a of the ZCT 12. Therefore, in the case the flowing the second through current I T2 upon applying a first through current I T1
- Each busbar 11, 11, 11, the first residual current I R1 and the second residual current I R2 The phases do not change and are the same as each other. For this reason, the phase measurement is sufficient for either the first residual current I R1 or the second residual current I R2 . Therefore, in the present embodiment, for example, only the phase of the first residual current I R1 is measured.
- the through current of (Expression 2) is a through current obtained when the user actually measures.
- the magnitude of the first through current IT1 is a through current having the minimum motor capacity of the three-phase motor 2 to be used, and the magnitude of the second through current IT2 is the maximum motor of the three-phase motor 2 to be used. A through current of a capacity is preferable.
- the correction information of the calculated residual current I R ( ⁇ , ⁇ ) is held in the memory unit of the arithmetic unit 14d (S3).
- a user who has purchased the insulation measuring device 10A first obtains a through current at CT13 when using it (S11). Specifically, the third through current IT3 is supplied from the power source 1 shown in FIG. 1 to the three-phase motor 2 through the three-phase wiring TRS and the bus bars 11, 11, and 11. Thus, measuring the magnitude of the third through current I T3 at CT13 and correction unit 14b. Then, the third through current I T3 obtained current corresponding correction value in (Equation 1), that determines a residual current correction value corresponding to the third through current I T3 correction unit 14b (S12).
- the voltage acquisition unit 14c measures the phase wiring voltage and phase applied to the insulation resistance with respect to the bus bars 11, 11, and 11 (S13), and the ZCT 12 and the measurement zero phase current acquisition unit 14a measure the zero phase current and phase. (S14).
- the measured zero-phase current includes a capacitance component leakage current (Ioc) and a resistance component leakage current (Ior), and an error due to the residual current. Contains. Therefore, the residual current correction value is vector-synthesized with the measured zero-phase current. As a result, a true zero-phase current is obtained (S15).
- the true zero-phase current is separated into a capacitance component leakage current (Ioc) and a resistance component leakage current (Ior) (S16).
- the capacitance component leakage current (Ioc) and the resistance component leakage current (Ior) are separated by the phase difference between the measured phase of the zero-phase current and the phase of the voltage applied to the insulation resistance.
- the calculation unit 14d calculates an insulation resistance value from the resistance component leakage current (Ior) and the phase wiring voltage applied to the insulation resistance acquired by the voltage acquisition unit 14c (S17).
- the insulation resistance value can be obtained by dividing the voltage applied to the insulation resistance acquired by the voltage acquisition unit 14c by the resistance component leakage current (Ior).
- the resistance component leakage current (Ior) is calculated based on the measured zero-phase current as shown in FIG.
- the resistance component leakage current (Ior) including is calculated.
- the insulation measuring apparatus 10A of the present embodiment measures the resistance component leakage current (Ior) of the three-phase motor 2 connected from the power source 1 by the three-phase wiring TRS.
- Each bus bar 11, 11, 11 as a conductive member that relays the three-phase wiring TRS, and a through hole 12 a, each bus bar 11, 11, 11 is insulated and fixedly supported in the through hole 12 a and penetrated,
- a zero-phase current transformer (ZCT) 12 that detects a zero-phase current obtained by synthesizing each through-current that flows through each bus bar 11, 11, and 11, and a through that detects a through-current that flows through at least one bus bar 11, 11, 11
- a current transformer (CT) 13 and a controller 14 that corrects the detected zero-phase current using at least one through current detected by the CT 13 and measures a resistance component leakage current (Ior). ing.
- the insulation measurement method in the present embodiment measures the resistance component leakage current (Ior) of the three-phase wiring TRS connected from the power source 1 by the three-phase wiring TRS.
- the bus bars 11, 11, 11 are insulated from the through holes 12a.
- At least one bus bar 11 by a step of detecting a zero-phase current obtained by combining the through currents flowing through the bus bars 11, 11, 11, and by passing through the bus bar 11, 11, 11.
- the bus bars 11, 11, 11 have conductivity, and the bus bars 11, 11, 11 are penetrated through the through holes 12a of the ZCT 12 in an insulating manner. For this reason, since the position of the power line of the three-phase motor 2 is fixed in the through hole 12a of the ZCT 12, the phase and magnitude of the residual current do not change. As a result, it is possible to eliminate an error factor that the magnitude and phase of the residual current change depending on the through position of each three-phase wiring TRS in the through hole 12a of the ZCT 12. Therefore, the residual current can be corrected, and the nA level minute resistance component leakage current can be measured.
- control unit 14 that corrects the detected zero-phase current and measures the resistance component leakage current (Ior) by using at least one through current detected by the CT 13 is provided. I have.
- the measured zero-phase current is corrected by using at least one through current detected by the CT 13, so that an error factor based on the motor capacity of the three-phase motor 2 can be eliminated.
- the resistance component leakage current (Ior) is measured by the control unit 14, the true resistance component leakage current (Ior) can be obtained after correcting the measured zero-phase current.
- the insulation deterioration of the three-phase motor 2 can be detected at an early stage, so that planned maintenance is possible.
- the bus bar 11 has rigidity. Therefore, when each bus bar 11,11,11 is fixedly supported inside the through hole 12a of the ZCT 12, the bus bar 11,11,11 can be prevented from easily moving with a simple support member.
- the control unit 14 measures the magnitude and phase of the zero phase current from the zero phase current detected by the ZCT 12, and obtains the measured zero phase current.
- the measurement zero-phase current acquisition unit 14a as a phase current acquisition unit and a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current are obtained in advance, and a current corresponding correction value corresponding to the through current detected by the CT 13 is calculated.
- the correction unit 14b as a first correction unit that corrects the measured zero-phase current using the current-corresponding correction value for the measured zero-phase current and obtains the corrected zero-phase current, and at least one of the bus bars 11, 11, 11 By measuring the magnitude and phase of one phase wiring voltage and acquiring the bus bar voltage as the conductive member voltage, the voltage acquisition unit 14c as the first voltage acquisition unit, and the corrected zero-phase current and bus bar voltage, resistance And a calculating portion 14d of the first calculating unit for calculating a minute leakage current (Ior).
- Ior minute leakage current
- the measurement zero-phase current acquisition unit 14a obtains the measurement zero-phase current by measuring the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the ZCT 12. Further, the correction unit 14b calculates a current corresponding correction value corresponding to the through current detected by the CT 13 using a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current, and the current corresponding to the measured zero-phase current. Using the correction value, the measured zero-phase current is corrected to obtain a true zero-phase current that is the corrected zero-phase current.
- the voltage acquisition unit 14c measures the magnitude and phase of at least one phase wiring voltage of the bus bars 11, 11, and 11 to acquire the bus bar voltage.
- the calculation unit 14d calculates a resistance component leakage current (Ior) based on the true zero-phase current and the bus bar voltage.
- the insulation measuring apparatus 10A that can accurately determine the true resistance component leakage current (Ior) by accurately removing the error factor at the time of detection.
- the insulation measurement device 10A of this embodiment the correction section 14b, when a current of a first through current I T1 to busbar 11, 11, 11, the first through current detected by CT13 size first residual current I R1, when a current of a second through current I T2 to the busbar 11, 11, 11, 11, error corresponding to the size of the second through current detected by the CT13 including an error in accordance with the A residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is obtained in advance from the second residual current IR2 including
- the correction formula of the residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is expressed by a primary expression of the through current, the first residual current I R1 when the first through current IT1 is passed. And the second residual current IR2 when the second through current IT2 is passed, the slope and intercept of the correction equation are obtained. As a result, it is possible to obtain a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current.
- the correction value of the residual current that changes depending on the magnitude of the through current can be determined by the correction formula, it is possible to provide the insulation measuring device 10A that saves the user from having to correct and has convenience.
- the control unit 14 is provided inside a housing made of a shielding material that shields electrically and magnetically.
- the control part 14 can be isolated from minute noise by covering the control part 14 with a housing made of a shielding material.
- an error due to induction noise is reduced, and an nA level minute current can be measured.
- the insulation measurement device 10B of the present embodiment has a CT 23a, 23b, and 23c for each of the three bus bars 11, 11, and 11, as shown in FIG. Is different.
- FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the insulation measuring apparatus 10B of the present embodiment.
- the insulation measuring apparatus 10 ⁇ / b> B of the present embodiment is provided with CTs 23 a, 23 b, and 23 c on the three bus bars 11, 11, and 11, respectively.
- CT23a * 23b * 23c is the same member as CT13 of Embodiment 1.
- control unit 24 includes a measurement zero-phase current acquisition unit 24a as a second measurement zero-phase current acquisition unit, a correction unit 24b as a second correction unit, and a second voltage acquisition unit.
- a voltage acquisition unit 24c and a calculation unit 24d as a second calculation unit are provided.
- the measurement zero phase current acquisition unit 24a measures the magnitude and phase of the zero phase current from the zero phase current detected by the ZCT 12, and obtains the measurement zero phase current.
- the correction unit 24b calculates a current corresponding correction value corresponding to each through current flowing through each bus bar 11, 11, and 11 detected by the CT 13, 13, and 13 using a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current. Then, the measured zero-phase current is corrected with respect to the measured zero-phase current using the current corresponding correction value to obtain a true zero-phase current.
- the voltage acquisition part 24c measures the magnitude
- the calculating unit 24d calculates a resistance component leakage current (Ior) based on the true zero-phase current and at least one bus bar voltage.
- FIG. 7 is a graph showing a concept for deriving correction information for an unbalanced state in the insulation measuring apparatus 10B.
- FIG. 8A is a diagram for calculating ⁇ , which is correction information for an unbalanced state in the insulation measuring apparatus 10B.
- FIG. 8B is a diagram for calculating ⁇ , which is correction information for the unbalanced state.
- the insulation measuring apparatus 10B of the present embodiment in a factory or the like, it is assumed that a current imbalance may occur due to deterioration of the power supply environment and the through current may change in each phase of the three-phase wiring TRS. It has become. That is, generally, the through current of the three-phase wiring TRS is the same, but in the three-phase motor 2 installed in a factory or the like, the through current of the three-phase wiring TRS may be different. As a result, the residual current correction value changes due to the current imbalance of the through current in each phase.
- three CTs 23a, 23b, and 23c are provided so as to detect through currents flowing through the bus bars 11, 11, and 11, respectively. Then, the through currents in the unbalanced state can be constantly monitored by measuring the through currents of the respective phases with the CTs 23a, 23b, and 23c. Therefore, correction according to current imbalance is possible.
- the insulation measurement device 10B when corrected by the factory, first, the size of the first residual current I R1 is measured by the first through current I T1, the second through current at I T2 to measure the magnitude of the second residual current I R2. Specifically, by supplying a first through current I T1 through the three-phase wiring TRS and the busbar 11, 11, 11 to the three-phase motor 2 from the power source 1 shown in FIG. 6, one of CT23a ⁇ 23b ⁇ 23c One and the correction unit 24b measure the magnitude of the first residual current IR1 . Further, supplying a second through current I T2 through the three-phase wiring TRS and busbar 11, 11, 11 to the three-phase motor 2 from the power source 1 shown in FIG. 6, any one and correction of CT23a ⁇ 23b ⁇ 23c The magnitude
- Residual current I R ⁇ * Through current I T + ⁇ (Equation 1)
- the specific constant ⁇ and constant ⁇ can be obtained from the first through current I T1 , the first residual current I R1 , the second through current I T2 , and the second residual current I R2 according to (Equation 1). it can. This calculation is performed by the calculation unit 24d.
- the through current of the S-phase wiring is 0.7 times, 0.8 times, and 0.9 times that of the R-phase wiring in the three-phase wiring TRS.
- the horizontal axis of FIG. 8A shows the R-phase wiring in the three-phase wiring TRS.
- An unbalance coefficient ⁇ is shown at each intersection.
- the through current of the S-phase wiring is 0.7 times, 0.8 times, 0.9 times, and 1 times that of the R-phase wiring in the three-phase wiring TRS. It indicates which of 0, 1.1, 1.2, and 1.3 times, and the horizontal axis in FIG. 8B shows the T phase relative to the R phase wiring in the three-phase wiring TRS. It shows whether the through current of the wiring is 0.7 times, 0.8 times, 0.9 times, 1.0 times, 1.1 times, 1.2 times, or 1.3 times.
- An unbalance coefficient ⁇ is shown at each intersection.
- the resistance component leakage current (Ior) is obtained from the true zero-phase current, and the phase wiring voltage obtained by the voltage acquisition unit 14c is divided by the resistance component leakage current (Ior) separately to obtain the three-phase.
- the insulation resistance value of the wiring TRS can be obtained. In this case, even if the through currents flowing through the three-phase wirings TRS and the bus bars 11, 11, and 11 are different from each other, the voltage between the phase wirings hardly changes. Therefore, for the phase wiring voltage, it is sufficient to measure one phase wiring voltage.
- FIGS. 8A and 8B show the unbalance coefficients ⁇ and ⁇ , paying attention to the fact that the current values are different in the three-phase wirings TRS in an unbalanced state. It has become. However, since the phase also changes in the unbalanced state, it is necessary to correct the phase. Therefore, it is preferable to calculate a residual current correction value by preparing a table for obtaining an unbalance coefficient for a phase.
- three CTs 23a, 23b, and 23c are provided so as to detect the through currents flowing through the bus bars 11, 11, and 11, respectively.
- the unbalanced through current can be constantly monitored. Therefore, correction according to current imbalance is possible.
- the control unit 24 measures the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the ZCT 12, and obtains the measured zero-phase current.
- the measured zero-phase current acquisition unit 24a as the phase current acquisition unit and the residual current correction value corresponding to an arbitrary through current
- each through-flow that flows through each bus bar 11, 11, 11 detected by the CT 23a, 23b, 23c A current corresponding correction value corresponding to the current is calculated, and the measured zero phase current is corrected for the measured zero phase current using the current corresponding correction value to obtain a true zero phase current that is the corrected zero phase current.
- a correction unit 24b as a second correction unit
- a voltage acquisition unit 14c as a second voltage acquisition unit that acquires the bus bar voltage by measuring the magnitude and phase of the voltage between the phase wires of the bus bars 11, 11, and 11, and a true Zero-phase current and busbar By the voltage
- a calculation unit 24d as a second calculator for calculating the resistance component leakage current (Ior).
- the insulation measurement device is configured to measure each of the three-phase wirings in the insulation measurement device that measures the resistance component leakage current of the three-phase wirings connected to the three-phase motor from the power source.
- a zero phase that has a conductive member and a through-hole, and detects and detects a zero-phase current obtained by synthesizing each through-current that flows through each conductive member, with each of the conductive members being fixedly supported through and through the through-hole.
- the zero phase detected using a current transformer, a through current transformer for detecting a through current flowing in at least one of the conductive members, and at least one of the through current detected by the through current transformer.
- a controller for correcting the current and measuring the resistance component leakage current.
- a step of providing each conductive member that relays the three-phase wiring in a zero-phase current transformer, a step of detecting and supporting a zero-phase current obtained by synthesizing and supporting each of the conductive members in a through hole in an insulating manner and combining each of the through-currents flowing through the conductive members; The step of detecting a through current flowing in at least one of the conductive members in a through current transformer, and the zero-phase current detected using at least one of the through currents detected by the through current transformer. And measuring the resistance component leakage current.
- the user measures the zero-phase current of the ground wire and measures the measured zero-phase current.
- the phase component current is separated into a capacitance component leakage current (Ioc) and a resistance component leakage current (Ior), and the resistance component leakage current (Ior) is measured.
- Ioc capacitance component leakage current
- Ior resistance component leakage current
- the measurement of the zero-phase current on the system ground wire measures the leakage current of multiple loads including motors and other loads connected to the system, so the insulation deterioration state of one motor load could not be monitored.
- each conductive member that relays the three-phase wiring is provided. And, each conductive member is insulated and supported through the through-hole of the zero-phase current transformer, and the zero-phase current is detected by synthesizing each through-current flowing through each conductive member. is doing.
- Ior resistance component leakage current
- the conductive member has conductivity, and each conductive member is fixedly passed through the through hole of the zero-phase current transformer. For this reason, since the position of the power line of the three-phase motor is fixed in the through-hole of the zero-phase current transformer, the phase and magnitude of the residual current do not change. As a result, it is possible to eliminate an error factor that the magnitude and phase of the residual current change depending on the through position of each three-phase wiring in the through hole of the zero-phase current transformer. Therefore, the residual current can be corrected, and the nA level minute resistance component leakage current can be measured.
- a control unit that corrects the detected zero-phase current and measures the resistance component leakage current using at least one through current detected by the through current transformer. I have.
- the measured zero-phase current is corrected using at least one through-current detected by the through-current transformer, so that an error factor based on the motor capacity of the three-phase motor can be eliminated.
- the true resistance component leakage current Ior can be obtained after correcting the measured zero-phase current.
- the conductive member has rigidity.
- the conductive member when each conductive member is fixedly supported inside the through-hole of the zero-phase current transformer, the conductive member can be prevented from easily moving with a simple support member.
- the control unit obtains a measured zero-phase current by measuring the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the zero-phase current transformer.
- the current corresponding correction value corresponding to the through current detected by the through current transformer is calculated, and the measurement
- a first correction unit that corrects the measured zero-phase current using the current-corresponding correction value for the zero-phase current to obtain a corrected zero-phase current, and a magnitude of the voltage between at least one phase wiring of the conductive member
- a first voltage acquisition unit that measures the thickness and phase to acquire a conductive member voltage; and a first calculation unit that calculates the resistance component leakage current from the corrected zero-phase current and the conductive member voltage.
- the first measurement zero-phase current acquisition unit obtains the measurement zero-phase current by measuring the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the zero-phase current transformer.
- the first correction unit calculates a current corresponding correction value according to the through current detected by the through current transformer using the residual current correction value corresponding to an arbitrary through current to obtain a measured zero-phase current.
- the measured zero phase current is corrected using the current corresponding correction value to obtain the corrected zero phase current.
- This corrected zero-phase current indicates a substantially true zero-phase current.
- the first voltage acquisition unit acquires the conductive member voltage by measuring the magnitude and phase of at least one phase wiring voltage of the conductive member.
- the first calculation unit calculates a resistance component leakage current based on the corrected zero-phase current and the conductive member voltage.
- the first correction unit detects the magnitude of the first through current detected by the through current transformer when the first through current is passed through the conductive member. And a first residual current including an error corresponding to the current and an error corresponding to the magnitude of the second through current detected by the through current transformer when the second through current is passed through the conductive member. A residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is obtained in advance from the second residual current.
- a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is prepared in advance as a correction formula.
- the correction formula of the residual current correction value corresponding to an arbitrary through current is expressed by a primary expression of the through current, the first residual current and the second through current when the first through current is passed.
- the slope and intercept of the correction equation are obtained from the second residual current when the current is passed. As a result, it is possible to obtain a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current.
- the correction value of the residual current that changes depending on the magnitude of the through current can be determined by the correction formula, it is possible to provide an insulation measuring device that saves the user from having to correct and has convenience.
- three through current transformers may be provided so as to detect through currents flowing through the conductive members.
- three through current transformers are provided so as to detect the through currents flowing through the respective conductive members, and therefore, the through current of each phase is measured. Therefore, the through current in an unbalanced state can be constantly monitored. Therefore, correction according to current imbalance is possible.
- the control unit obtains a measured zero-phase current by measuring the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the zero-phase current transformer. 2
- a measurement zero-phase current acquisition unit and a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current are obtained in advance, and in accordance with each through current flowing through each conductive member detected by the through current transformer.
- a second correction unit that calculates a current-corresponding correction value, corrects the measured zero-phase current using the current-corresponding correction value for the measured zero-phase current, and obtains a corrected zero-phase current; and the conductive member
- the resistance component leakage current is calculated from the second voltage acquisition unit that acquires the conductive member voltage by measuring the magnitude and phase of the phase wiring voltage and the corrected zero-phase current and the conductive member voltage. It can be assumed that a second arithmetic unit is provided.
- the second measurement zero-phase current acquisition unit obtains the measurement zero-phase current by measuring the magnitude and phase of the zero-phase current from the zero-phase current detected by the zero-phase current transformer.
- the second correction unit obtains a residual current correction value corresponding to an arbitrary through current in advance, calculates a current corresponding correction value corresponding to each through current detected by the through current transformer, and measures it.
- the measured zero phase current is corrected with respect to the zero phase current using the current corresponding correction value to obtain the corrected zero phase current.
- This corrected zero-phase current indicates a substantially true zero-phase current.
- the second voltage acquisition unit acquires the conductive member voltage by measuring the magnitude and phase of the phase wiring voltage of the conductive member.
- the second calculation unit calculates a resistance component leakage current based on the corrected zero-phase current and the conductive member voltage.
- an insulation measuring device that can accurately determine the true resistance component leakage current by accurately removing the error factor at the time of detection is provided. be able to.
- control unit may be provided inside a housing made of a shield material that shields electrically and magnetically.
- control unit This allows the control unit to be isolated from minute noise by covering the control unit with a casing made of a shielding material. As a result, an error due to induction noise is reduced, and an nA level minute current can be measured.
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Abstract
検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置及び絶縁計測方法を提供する。絶縁計測装置(10A)は、電源(1)から3相モータ(2)に接続される3相配線TRSの抵抗成分漏れ電流を計測する。3相配線TRSをそれぞれ中継する各ブスバー(11)と、貫通孔(12a)を有し、各ブスバー(11)を貫通孔(12a)に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各ブスバー(11)に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出するZCT(12)と、少なくとも1つのブスバー(11)に流れる貫通電流を検出するCT(13)と、CT(13)にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流を計測する制御部(14)とを備えている。
Description
本開示は、電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測装置及び絶縁計測方法に関するものである。
従来、例えばモータへの配線において、絶縁抵抗の劣化に起因して生じる漏れ電流を検出するセンサとして零相変流器(ZCT:Zero-phase-sequence Current Transformer)が広く利用されている。
零相変流器(ZCT)は、交流3相分の電線を一括して変流器に通すことにより、3相分の貫通電流を合成した零相電流を検出するものである。
ここで、零相変流器(ZCT)は、貫通電流を1次巻線とし、かつ零相変流器(ZCT)の内部のコイルを2次巻線とした変圧器であるため、巻線比に応じた電流が零相変流器(ZCT)の2次側に出力される。このため、3相分の貫通電流を一括して零相変流器(ZCT)に通すと、3相分の貫通電流を合成した零相電流が2次側に流れる。この場合、3相交流は、各相とも同じ大きさでそれぞれが120°ずつ位相がずれているので、3相交流の3相分の貫通電流を合成した零相電流は零になる。すなわち、普段の状態では零相変流器(ZCT)の2次側には電流は流れない。
一方、零相変流器(ZCT)の二次側に零相電流が流れるというのは、3相の電流のバランスが崩れたとき、つまり3相の電線のうち1本の電線から電気が大地に流れた状態つまり漏れ電流が発生したときである。この結果、零相変流器(ZCT)を用いることにより、3相の相配線のいずれかが所定の絶縁抵抗以下になったことを検出することができる。
この種の技術として、例えば特許文献1に開示された地絡電圧感度試験方法が知られている。
特許文献1に開示された地絡電圧感度試験方法で用いられる地絡電圧感度試験装置100は、図9に示すように、零相変流器101と、地絡方向継電器102と、電圧計測部103と、トランスTと、残留電圧消去装置104と、電源105と、測定試験器106と、電圧検出器107とを備えている。
この地絡電圧感度試験方法では、電圧計測部103にて残留電圧つまり漏れ電圧を計測し、残留電圧が発生しているときには、残留電圧消去装置104を電源105に接続し、残留電圧消去装置104の出力端子y1・y2と電圧計測部103の出力端子y1・y2とを接続して、位相調整器104aで位相を調整し、かつ電圧調整器104bで電圧を調整して電圧検出器107に現れる残留電圧を零としている。
これにより、電圧計測部103の残留電圧が除去された状態となるので、残留電圧には影響されない正確な地絡電圧を測定できるものとなっている。
ところで、従来の特許文献1に開示された地絡電圧感度試験方法では、モータが劣化していないことを前提にして残留電流を含む零相電流の値を零にすることによって、残留電流(特許文献1では残留電圧)を補正している。しかし、初期状態でモータが僅かでも劣化している場合には、初期誤差を含んだ状態になってしまう。また、配電線の零相変流器101への貫通位置や貫通電流が変化すると補正値の位相や大きさが変化してしまうため、再度、補正が必要になるという問題点を有している。
これらの問題について、以下に詳述する。
すなわち、漏れ電流(Io)は、通常流れ得る静電容量成分漏れ電流(Ioc)と火災や事故の要因になり得る抵抗成分漏れ電流(Ior)との二つの成分を持っている。抵抗成分漏れ電流(Ior)は、絶縁劣化と共に徐々に上昇し、所定の絶縁抵抗以下になったとき、絶縁破壊を起し、モータが破壊される。この抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測するために、二つの成分を分離する手法がIor方式といわれ、広く利用されている。
Ior方式では、図10に示すように、電圧取得部で絶縁抵抗つまり3相配線にかかる電圧を計測する(S101)。次いで、零相変流器(ZCT)で零相電流を測定する(S102)。その後、零相電流を静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)とに分離する(S103)。最後に、抵抗成分漏れ電流(Ior)と電圧とから絶縁抵抗値を演算する(S104)。
ここで、ユーザが早期に絶縁劣化を知るためには、例えば10MΩ程度の絶縁抵抗に流れる微小な抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する必要がある。10MΩ相当の抵抗成分漏れ電流(Ior)は、200V系のモータの場合、20μA程度である。さらに、前述したように、零相変流器(ZCT)は、3相配線の貫通電流を1次巻線とし、かつ零相変流器(ZCT)の内部のコイルを2次巻線とした変圧器であるため、巻線比に応じた零相電流が零相変流器(ZCT)の2次側に出力される。零相変流器(ZCT)の2次側に出力される零相電流は、通常1/1000程度となるため、nAオーダーの計測精度が必要になる。この結果、零相変流器(ZCT)の2次側に出力される零相電流は、周囲環境の誘導ノイズの影響も受けてしまうため、零相変流器(ZCT)のコイルや2次側出力線及び電流計測回路には十分な金属シールドが必要となる。
さらに、モータの駆動電流はモータ容量によって異なり、一般的な低圧モータの高容量品300kWの場合、600A程度流れることになる。そのため、600Aの1次電流からnAオーダーの2次電流を計測するという、非常にシビアな計測システムのため、周囲ノイズの影響を除去する対策が必要となる。
また、周囲ノイズだけでなく、零相変流器(ZCT)の計測精度も問題となる。零相変流器(ZCT)は、2次側において零相電流を計測したときに、残留電流という誤差電流が発生する。この残留電流という誤差電流は、零相変流器(ZCT)を構成する鉄心の製造ムラ又はコイルの巻きムラ等の構造ばらつきによって、貫通電流が発生させる磁束を、精度よく取り切れないために発生する。零相変流器(ZCT)は、3相配線の漏れ電流、つまり3相配線のアンバランスな成分を計測するため、構造ばらつきによるアンバランスな成分は誤差となる。このような構造ばらつきについては、例えば、3相配線と零相変流器(ZCT)との位置関係によっても残留電流の大きさや位相差が変化し得るので、誤差要因の特定が困難である。
本来計測する必要のある、絶縁抵抗10MΩ時の抵抗成分漏れ電流(Ior)に対して誤差を含む残留電流は非常に大きいため、微小な抵抗成分漏れ電流(Ior)の計測はできず、10MΩよりも十分に絶縁劣化が進んでから計測可能となってしまう。十分に絶縁劣化が進んでしまうと絶縁破壊を引き起こすまでの時間的な余裕がなくなり、ユーザは急にメンテナンスをする必要があり、計画的な保全ができない。
前述したように、残留電流は、零相変流器(ZCT)の構造上のばらつきが起因して誤差を含むのであり、3相配線の貫通位置によって残留電流の大きさや位相が変化してしまう。また、モータはモータ容量によって駆動する電流が変化し、その電流の大きさに応じて残留電流の大きさも変化するという問題点を有している。
尚、静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)との二つの成分を分離したIor方式を採用した従来技術として例えば特許文献2に開示された絶縁計測装置が知られている。しかし、特許文献2に開示された絶縁計測装置においても、このような多種の誤差を含む残留電流の解析までは行っていない。
本開示の一態様は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置及び絶縁計測方法を提供することにある。
本発明者らは、3相モータの残留電流(誤差に基づく電流)の発生要因を調査し、零相変流器と3相モータへの3相配線との貫通位置を導電部材で固定することによって、残留電流の位相と大きさとが変化しないことを発見し、本開示の絶縁計測装置及び絶縁計測方法を完成するに至った。
本開示の絶縁計測装置及び絶縁計測方法の具体的な一態様は以下の通りである。
本開示の一態様における絶縁計測装置は、上記の課題を解決するために、電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測装置において、前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材と、貫通孔を有し、各前記導電部材を前記貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する零相変流器と、少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する貫通電流変流器と、前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する制御部とを備えていることを特徴としている。
本開示の一態様における絶縁計測方法は、上記の課題を解決するために、電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測方法において、前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材を設ける工程と、零相変流器にて、各前記導電部材を貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する工程と、貫通電流変流器にて、少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する工程と、前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する工程とを含むことを特徴としている。
本開示の一態様によれば、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置及び絶縁計測方法を提供するという効果を奏する。
以下、本開示の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。
(適用例)
まず、図1に基づいて、本開示が適用される場面の一例について説明する。図1は、本開示の一態様における絶縁計測装置10Aの全体構成を示す斜視図である。
まず、図1に基づいて、本開示が適用される場面の一例について説明する。図1は、本開示の一態様における絶縁計測装置10Aの全体構成を示す斜視図である。
図1に示すように、本開示の一態様における絶縁計測装置10Aは、電源1から3相モータ2に接続される3相配線TRSの抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する。そして、3相配線TRSをそれぞれ中継する各ブスバー11・11・11と、貫通孔12aを有し、各ブスバー11・11・11を貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する零相変流器(ZCT)12と、少なくとも1つのブスバー11・11・11に流れる貫通電流を検出する貫通電流変流器(CT)13と、貫通電流変流器(CT)13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する制御部14とを備えている。
また、本開示の一態様における絶縁計測方法は、3相配線TRSをそれぞれ中継する各ブスバー11・11・11を設ける工程と、零相変流器(ZCT)12にて、各ブスバー11・11・11を貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する工程と、貫通電流変流器(CT)13にて、少なくとも1つのブスバー11・11・11に流れる貫通電流を検出する工程と、貫通電流変流器(CT)13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する工程とを含んでいる。尚、ブスバー11は本開示の導電部材としての機能を有している。
これにより、3相モータ2への動力線の零相電流を直接検出するので、3相モータ2のみの絶縁劣化状態を示す抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測することができる。
また、ブスバー11・11・11は導電性を有し、各ブスバー11・11・11はZCT12の貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通されている。このため、ZCT12の貫通孔12a内におけるに3相モータ2の動力線の位置を固定するので、残留電流の位相と大きさとが変化しなくなる。この結果、ZCT12の貫通孔12aにおける、各3相配線TRSの貫通位置によって残留電流の大きさや位相が変化するという誤差要因を排除することができる。したがって、残留電流の補正が可能となり、nAレベルの微小抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測することができる。
さらに、本開示の一態様における絶縁計測装置10Aでは、貫通電流変流器(CT)13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流を計測する制御部14を備えている。
これにより、貫通電流変流器(CT)13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、計測零相電流を補正するので、3相モータ2のモータ容量に基づく誤差要因を排除することができる。また、制御部14にて、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測するので、計測零相電流を補正した後、真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を求めることができる。
それゆえ、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を精度良く求め得る絶縁計測装置10A及び絶縁計測方法を提供することができる。延いては、3相モータ2の絶縁劣化を早期に発見できので、計画的な保守が可能となる。
〔実施の形態1〕
本開示の実施の形態について図1~図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本開示の実施の形態について図1~図5に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
(構成例)
本実施の形態の絶縁計測装置10Aの全体構成について、図1に基づいて説明する。図1は、本実施の形態における絶縁計測装置の全体構成を示す斜視図である。
本実施の形態の絶縁計測装置10Aの全体構成について、図1に基づいて説明する。図1は、本実施の形態における絶縁計測装置の全体構成を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施の形態の絶縁計測装置10Aは、電源1から3相モータ2に接続される3相配線TRSの絶縁抵抗値を求めるものである。尚、電源1は、インバータの2次側でもよい。
絶縁計測装置10Aは、3相配線TRSをそれぞれ中継する3つの導電部材としてのブスバー11・11・11と、貫通孔12aを有すると共に、3つのブスバー11・11・11を貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通させ、かつブスバー11・11・11にそれぞれ流れる貫通電流に含まれる漏れ電流を計測する零相変流器12(以下、「ZCT12」という)と、3つのブスバー11・11・11の少なくともいずれか1つに流れる貫通電流の大きさを計測する貫通電流変流器13(以下、「CT13」という)とを備えている。
ブスバー11は、板状の金属板からなっており、導電性かつ剛性を有している。各ブスバー11・11・11は、ZCT12の貫通孔12aの内部を貫通していると共に、各ブスバー11・11・11の間及び貫通孔12aとブスバー11・11・11との間は絶縁されている。具体的には、これらの間は、図示しない絶縁材が装着されており、絶縁材によって、各ブスバー11・11・11が貫通孔12aの内部で動かないように固定支持されている。尚、ブスバー11は、本実施の形態では、剛性を有していることが好ましいが、必ずしも剛性を有していなくても、絶縁材で固定して支持されていれば足りる。
各ブスバー11・11・11は、一端が電源1への3相配線TRSに接続されている一方、他端が3相モータ2への3相配線TRSにそれぞれ接続されている。
ZCT12は、図示しないコイルを有しており、各ブスバー11・11・11に流れる貫通電流を1次巻線とし、かつZCT12の内部のコイルを2次巻線とした変圧器として機能するものであり、巻線比に応じた電流がZCT12の2次側である後述する制御部14に出力される。
CT13は、中央部に貫通孔13aを有し、貫通型電流器となっている。本実施の形態では、CT13の貫通孔13aは、3つのブスバー11・11・11の3つのいずれか1つを貫通させるようにして設けられている。CT13は、3ついずれか1つのブスバー11に流れる貫通電流の電流値を測定するようになっている。本実施の形態では、CT13は、ブスバー11の3相モータ2側に設けられているが、必ずしもこれに限らず、ブスバー11の電源1側に設けることも可能である。
本実施の形態の絶縁計測装置10Aでは、例えば、ZCT12の上側に制御部14が設けられている。制御部14は、電気的及び磁気的にシールドするシールド部材からなる筐体の内部に設けられている。筐体をシールド部材にて構成するのは、制御部14をシールド部材で覆うことによって、微小ノイズから制御部14を隔離するためである。これにより、誘導ノイズによる誤差を少なくし、μAレベルの微小電流計測を可能とするものとなっている。
制御部14は、図1に示すように、第1計測零相電流取得部としての計測零相電流取得部14aと、第1補正部としての補正部14bと、第1電圧取得部としての電圧取得部14cと、第1演算部としての演算部14dとを含んでいる。
計測零相電流取得部14aは、ZCT12にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める。補正部14bは、工場出荷時において、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を求める。補正部14bは、また、CT13にて検出した貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める。この補正後の零相電流は、略真の零相電流を示す。電圧取得部14cは、ブスバー11の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧としてのブスバー電圧を取得する。演算部14dは、CPUにて構成されており、真の零相電流とブスバー電圧とにより、抵抗成分漏れ電流(Ior)及び絶縁抵抗値を演算する。演算結果は、図示しない記憶部に記憶しておくことができる。
前述した構成を備えた絶縁計測装置10Aにて、3相配線TRSに漏れ電流が存在するか否か及び3相配線TRSの絶縁抵抗値を求める制御動作について、図2~図5の(a)(b)に基づいて説明する。図2は、本実施の形態の絶縁計測装置10Aにおける工場出荷時の補正方法を示すフローチャートである。図3は、補正情報を導くための概念を示すグラフである。図4は、本実施の形態の絶縁計測装置10Aにおけるユーザ使用時の補正方法を示すフローチャートである。図5の(a)は、絶縁計測装置10Aにおける、計測した零相電流から残留電流を補正して真の零相電流を求めるためのベクトル図である。図5の(b)は、残留電流の補正が無い場合の零相電流を示すベクトル図である。
図2及び図3に示すように、本実施の形態の絶縁計測装置10Aにおいては、ブスバー電圧に流れる任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を工場出荷時に求めておく。すなわち、ブスバー11・11・11に流れる貫通電流の大きさと残留電流の大きさはリニアに変化する特性を有している。そこで、予め、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を補正式として用意しておく。
具体的には、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値の補正式は、貫通電流の1次式で表される。これにより、ブスバー11に第1貫通電流を流したときの第1残留電流と、ブスバー11に第2貫通電流を流したときの第2残留電流とによって、補正式の勾配と切片とが求まる。この結果、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を求めておくことが可能となる。
具体的な、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値の算出方法は以下の通りである。
図2及び図3に示すように、まず、ブスバー11に流した第1貫通電流IT1にて第1残留電流IR1の大きさ及び位相を計測し(S1)、次いで、ブスバー11に流した第2貫通電流IT2にて第2残留電流IR2の大きさを計測する(S2)。具体的には、図1に示す電源1から3相モータ2に3相配線TRS及びブスバー11・11・11を介して第1貫通電流IT1を供給し、CT13にて第1残留電流IR1の大きさ及び位相を計測する。また、図1に示す電源1から3相モータ2に3相配線TRS及びブスバー11・11・11を介して第2貫通電流IT2を供給し、CT13にて第2残留電流IR2の大きさを計測する。尚、本実施の形態では、各ブスバー11・11・11がZCT12の貫通孔12aの内部で動かないように固定支持されている。このため、各ブスバー11・11・11に第1貫通電流IT1を流したときと第2貫通電流IT2を流したときとにおいては、第1残留電流IR1及び第2残留電流IR2の位相は変化せず、互いに同じとなる。このため、位相の測定は第1残留電流IR1又は第2残留電流IR2のいずれか一方で足りる。そこで、本実施の形態では、例えば第1残留電流IR1の位相のみを計測している。
これにより、図3に示すグラフから、残留電流補正値として、
残留電流IR=α*貫通電流IT+β ……(式1)
の関係式を導くことができ、具体的な定数α及び定数βを求めることができる。
残留電流IR=α*貫通電流IT+β ……(式1)
の関係式を導くことができ、具体的な定数α及び定数βを求めることができる。
この結果、実際の貫通電流に対する残留電流補正値つまり電流対応補正値は、
残留電流補正値=-(α*貫通電流+β) ……(式2)
で表される。(式2)の貫通電流は、ユーザが実際に測定したときに得られる貫通電流である。また、(式2)にマイナスが付加されているのは、残留電流補正値=-(残留電流IR)であり、計測した零相電流に対して補正は、マイナス側に働くためである。これらの演算は、補正部14bが行う。
残留電流補正値=-(α*貫通電流+β) ……(式2)
で表される。(式2)の貫通電流は、ユーザが実際に測定したときに得られる貫通電流である。また、(式2)にマイナスが付加されているのは、残留電流補正値=-(残留電流IR)であり、計測した零相電流に対して補正は、マイナス側に働くためである。これらの演算は、補正部14bが行う。
尚、図3に示す残留電流は、ブスバー11に第1貫通電流IT1を流したときには、その第1貫通電流IT1に応じた第1残留電流IR1が生じ、ブスバー11に第2貫通電流IT2を流したときには、その第2貫通電流IT2に応じた第2残留電流IR2が生じることを示している。また、第1貫通電流IT1の大きさは、使用する3相モータ2の最小モータ容量の貫通電流であると共に、第2貫通電流IT2の大きさは、使用する3相モータ2の最大モータ容量の貫通電流であることが好ましい。
この結果、図2に示すように、算出された残留電流IRの補正情報(α,β)は演算部14dの記憶部に保持される(S3)。
図4に示すように、一方、この絶縁計測装置10Aを購入したユーザは、使用に際しては、まず、CT13にて貫通電流を求める(S11)。具体的には、図1に示す電源1から3相モータ2に3相配線TRS及びブスバー11・11・11を介して第3貫通電流IT3を供給する。これにより、CT13及び補正部14bにて第3貫通電流IT3の大きさを計測する。そして、求めた第3貫通電流IT3から(式1)にて電流対応補正値、つまり第3貫通電流IT3に対応する残留電流補正値を補正部14bで決定する(S12)。
次いで、電圧取得部14cでブスバー11・11・11に関して絶縁抵抗にかかる相配線間電圧及び位相を計測すると共に(S13)、ZCT12及び計測零相電流取得部14aにて零相電流及び位相を計測する(S14)。
ここで、図5の(a)に示すように、計測した零相電流は、静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)とを含んでいると共に、残留電流による誤差を含んでいる。そこで、計測した零相電流に残留電流補正値をベクトル合成する。これにより、真の零相電流が求まる(S15)。
次いで、図4及び図5の(a)に示すように、真の零相電流を静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)とに分離する(S16)。分離する場合には、計測した零相電流の位相と絶縁抵抗にかかる電圧の位相との位相差により、静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)とに分離する。
次いで、抵抗成分漏れ電流(Ior)と電圧取得部14cにて取得した絶縁抵抗にかかる相配線間電圧とから絶縁抵抗値を演算部14dにて演算する(S17)。絶縁抵抗値は、電圧取得部14cにて取得した絶縁抵抗にかかる電圧を、抵抗成分漏れ電流(Ior)で除算することにより求めることができる。
尚、このような補正をしなかった場合には、図5の(b)に示すように、計測した零相電流に基づいて、抵抗成分漏れ電流(Ior)を算出するので、残留電流による誤差を含む抵抗成分漏れ電流(Ior)を算出してしまうことになる。
このように、本実施の形態の絶縁計測装置10Aは、電源1から3相配線TRSにて接続される3相モータ2の抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する。3相配線TRSをそれぞれ中継する導電部材としての各ブスバー11・11・11と、貫通孔12aを有し、各ブスバー11・11・11を貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する零相変流器(ZCT)12と、少なくとも1つのブスバー11・11・11に流れる貫通電流を検出する貫通電流変流器(CT)13と、CT13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する制御部14とを備えている。
また、本実施の形態における絶縁計測方法は、電源1から3相配線TRSにて接続される3相配線TRSの抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する。3相配線TRSをそれぞれ中継する各導電部材としてのブスバー11・11・11を設ける工程と、零相変流器(ZCT)12にて、各ブスバー11・11・11を貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する工程と、貫通電流変流器(CT)13にて、少なくとも1つのブスバー11・11・11に流れる貫通電流を検出する工程と、CT13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する工程とを含む。
これにより、3相モータ2への動力線の零相電流を直接検出するので、3相モータ2のみの絶縁劣化状態を示す抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測することができる。
また、ブスバー11・11・11は導電性を有し、各ブスバー11・11・11はZCT12の貫通孔12aに絶縁的に固定支持して貫通されている。このため、ZCT12の貫通孔12a内におけるに3相モータ2の動力線の位置を固定するので、残留電流の位相と大きさとが変化しなくなる。この結果、ZCT12の貫通孔12aにおける、各3相配線TRSの貫通位置によって残留電流の大きさや位相が変化するという誤差要因を排除することができる。したがって、残留電流の補正が可能となり、nAレベルの微小抵抗成分漏れ電流を計測することができる。
さらに、本実施の形態における絶縁計測装置10Aでは、CT13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測する制御部14を備えている。
これにより、CT13にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、計測零相電流を補正するので、3相モータ2のモータ容量に基づく誤差要因を排除することができる。また、制御部14にて、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測するので、計測零相電流を補正した後、真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を求めることができる。
それゆえ、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を精度良く求め得る絶縁計測装置10A及び絶縁計測方法を提供することができる。延いては、3相モータ2の絶縁劣化を早期に発見できので、計画的な保守が可能となる。
また、本実施の形態における絶縁計測装置10Aでは、ブスバー11は、剛性を有している。これにより、ZCT12の貫通孔12aの内部で各ブスバー11・11・11を固定支持する場合に、簡易な支持部材にてブスバー11・11・11が容易に動かないようにすることができる。
また、本実施の形態における絶縁計測装置10Aでは、制御部14は、ZCT12にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第1計測零相電流取得部としての計測零相電流取得部14aと、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておくと共に、CT13にて検出した貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める第1補正部として補正部14bと、ブスバー11・11・11の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧としてのブスバー電圧を取得する第1電圧取得部としての電圧取得部14cと、補正後の零相電流とブスバー電圧とにより、抵抗成分漏れ電流(Ior)を演算する第1演算部としての演算部14dとを備えている。
これにより、計測零相電流取得部14aは、ZCT12にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める。また、補正部14bは、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、CT13にて検出した貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流である真の零相電流を求める。
さらに、電圧取得部14cは、ブスバー11・11・11の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測してブスバー電圧を取得する。演算部14dは、真の零相電流とブスバー電圧とにより、抵抗成分漏れ電流(Ior)を演算する。
この結果、具体的に、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を精度良く求め得る絶縁計測装置10Aを提供することができる。
また、本実施の形態における絶縁計測装置10Aでは、補正部14bは、ブスバー11・11・11に第1貫通電流IT1を流したときの、CT13にて検出した該第1貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第1残留電流IR1と、ブスバー11・11・11に第2貫通電流IT2を流したときの、CT13にて検出した該第2貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第2残留電流IR2とから、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておく。
具体的には、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値の補正式が貫通電流の1次式で表されることから、第1貫通電流IT1を流したときの第1残留電流IR1と第2貫通電流IT2を流したときの第2残留電流IR2とによって、補正式の勾配と切片とが求まる。この結果、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を求めておくことが可能となる。
したがって、貫通電流の大きさによって変化する残留電流の補正値を補正式にて決定することができるので、ユーザが補正する手間が省け、利便性を有する絶縁計測装置10Aを提供することができる。
また、本実施の形態における絶縁計測装置10Aでは、制御部14は、電気的及び磁気的にシールドするシールド材からなる筐体の内部に設けられている。これにより、制御部14をシールド材からなる筐体で覆うことによって、制御部14を微小ノイズから隔離することができる。この結果、誘導ノイズによる誤差を小さくし、nAレベルの微小電流計測が可能となる。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図6~図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図6~図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態の絶縁計測装置10Bは、前記実施の形態1の絶縁計測装置10Aの構成に加えて、図6に示すように、3つのブスバー11・11・11のそれぞれにCT23a・23b・23cが設けられている点が異なっている。
本実施の形態の絶縁計測装置10Bの全体構成について、図6に基づいて説明する。図6は、本実施の形態の絶縁計測装置10Bの全体構成を示す斜視図である。
図6に示すように、本実施の形態の絶縁計測装置10Bは、3つのブスバー11・11・11のそれぞれにCT23a・23b・23cが設けられている。尚、CT23a・23b・23cは、実施の形態1のCT13と同じ部材である。
図6に示すように、制御部24には、第2計測零相電流取得部としての計測零相電流取得部24aと、第2補正部としての補正部24bと、第2電圧取得部としての電圧取得部24cと、第2演算部としての演算部24dとが設けられている。
計測零相電流取得部24aは、ZCT12にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める。補正部24bは、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、CT13・13・13にて検出した各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して真の零相電流を求める。電圧取得部24cは、ブスバー11・11・11の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相をそれぞれ計測してブスバー電圧を取得する。演算部24dは、真の零相電流と少なくともいずれか1つのブスバー電圧とにより、抵抗成分漏れ電流(Ior)を演算する。
前記構成を備えた絶縁計測装置10Bにて、3相配線TRSに漏れ電流が存在するか否か及び3相配線TRSの絶縁抵抗値を求める制御動作について、図7及び図8の(a)(b)に基づいて説明する。図7は、絶縁計測装置10Bにおける不平衡状態の補正情報を導くための概念を示すグラフである。図8の(a)は絶縁計測装置10Bにおける不平衡状態の補正情報であるγを算出するための図である。図8の(b)は、不平衡状態の補正情報であるδを算出するための図である。
まず、本実施の形態の絶縁計測装置10Bでは、工場等においては、電源環境の悪化で電流不平衡が発生し3相配線TRSの各相で貫通電流が変化してしまう場合があることを想定したものとなっている。つまり、一般的には、3相配線TRSの貫通電流は同じであるが、工場等に設置された3相モータ2では、3相配線TRSの貫通電流がそれぞれ異なる場合がある。この結果、各相での貫通電流の電流不平衡によって残留電流の補正値が変化することになる。
そこで、本実施の形態における絶縁計測装置10Bでは、CT23a・23b・23cが、各ブスバー11・11・11に流れる貫通電流をそれぞれ検出するように3つ設けられている。そして、各CT23a・23b・23cで、各相の貫通電流をそれぞれ計測することによって、不平衡状態の貫通電流を常時モニタリングすることができる。したがって、電流不平衡に合わせた補正が可能となる。
本実施の形態の絶縁計測装置10Bにおける計測した零相電流の補正方法について、以下に説明する。
図7に示すように、絶縁計測装置10Bにおいて、工場出荷時にて補正する場合には、まず、第1貫通電流IT1にて第1残留電流IR1の大きさを計測し、第2貫通電流IT2にて第2残留電流IR2の大きさを計測する。具体的には、図6に示す電源1から3相モータ2に3相配線TRS及び各ブスバー11・11・11を介して第1貫通電流IT1を供給し、CT23a・23b・23cのいずれか1つ及び補正部24bにて第1残留電流IR1の大きさを計測する。また、図6に示す電源1から3相モータ2に3相配線TRS及びブスバー11・11・11を介して第2貫通電流IT2を供給し、CT23a・23b・23cのいずれか1つ及び補正部24bにて第2残留電流IR2の大きさを計測する。
尚、工場の出荷時には、不平衡状態は発生しないので、一つのブスバー11に流れる第1貫通電流IT1及び第2貫通電流IT2を流せばよい。この結果、この処理は、前記実施の形態1での処理と同じである。
これにより、前記図3に示すように、一般的な残留電流補正値として、実施の形態1で示した以下の(式1)を得ることができる。
残留電流IR=α*貫通電流IT+β ……(式1)
そして、(式1)により、第1貫通電流IT1、第1残留電流IR1、第2貫通電流IT2、及び第2残留電流IR2により、具体的な定数α及び定数βを求めることができる。この演算は、演算部24dが行う。
そして、(式1)により、第1貫通電流IT1、第1残留電流IR1、第2貫通電流IT2、及び第2残留電流IR2により、具体的な定数α及び定数βを求めることができる。この演算は、演算部24dが行う。
ここで、CT23a・23b・23cは、合計3つ存在するので、(式1)より、図7に示すように、個別の残留電流補正値、つまり電流対応補正値正値として、
残留電流補正値=-(α’*貫通電流+β’) ……(式3)
の関係式が得られる。この場合、
α’=α*γ(不平衡係数) ……(式4)
β’=β*δ(不平衡係数) ……(式5)
として表すことができる。
残留電流補正値=-(α’*貫通電流+β’) ……(式3)
の関係式が得られる。この場合、
α’=α*γ(不平衡係数) ……(式4)
β’=β*δ(不平衡係数) ……(式5)
として表すことができる。
これらの不平衡係数γ・δは、図8の(a)に示す不平衡係数γ算出テーブル及び図8の(b)に示す不平衡係数δ算出テーブルより求めることができる。
具体的には、図8の(a)の縦軸には、3相配線TRSにおけるR相配線に対してS相配線の貫通電流が、0.7倍、0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍のいずれであるかを示し、図8の(a)の横軸には、3相配線TRSにおけるR相配線に対してT相配線の貫通電流が、0.7倍、0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍のいずれであるかを示している。そして、それぞれの交点に、不平衡係数γが示されている。
これにより、例えば、R相配線に対してS相配線の貫通電流が0.8倍であり、R相配線に対してT相配線の貫通電流が0.9倍である場合には、不平衡係数γは、0.9となる。この結果、
α’=α*γ(不平衡係数)=0.9*α
となる。
α’=α*γ(不平衡係数)=0.9*α
となる。
また、図8の(b)の縦軸には、3相配線TRSにおけるR相配線に対してS相配線の貫通電流が、0.7倍、0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍のいずれであるかを示し、図8の(b)の横軸には、3相配線TRSにおけるR相配線に対してT相配線の貫通電流が、0.7倍、0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍のいずれであるかを示している。そして、それぞれの交点に、不平衡係数δが示されている。
これにより、例えば、R相配線に対してS相配線の貫通電流が0.8倍であり、R相配線に対してT相配線の貫通電流が0.9倍である場合には、不平衡係数δは、0.9となる。この結果、
β’=β*δ(不平衡係数)=0.9*β
となる。
β’=β*δ(不平衡係数)=0.9*β
となる。
したがって、(式3)にこれらのα’・β’を代入し、R相配線の貫通電流を代入することにより、計測した零相電流に対して補正して、真の零相電流を求めることができる。
その後、真の零相電流から抵抗成分漏れ電流(Ior)を求めると共に、別途、電圧取得部14cで求めた相配線間電圧を、前記抵抗成分漏れ電流(Ior)で除算することにより、3相配線TRSの絶縁抵抗値を求めることができる。この場合、各3相配線TRS及び各ブスバー11・11・11に流れる貫通電流が互いに異なっていても、各相配線間電圧は殆ど変化しない。したがって、相配線間電圧については、1つの相配線間電圧の計測で足りる。
尚、図8の(a)(b)に示すテーブルは、不平衡状態として電流値の大きさがそれぞれの3相配線TRSで互いに異なることに着目して不平衡係数γ・δを表したものとなっている。しかし、不平衡状態としては位相もそれぞれ変化するので、位相についても補正する必要がある。そこで、位相に関しても位相用の不平衡係数を求めるテーブルを用意して残留電流補正値を算出することが好ましい。
このように、本実施の形態における絶縁計測装置10Bでは、CT23a・23b・23cは、各ブスバー11・11・11に流れる貫通電流をそれぞれ検出するように3つ設けられている。これにより、3相配線TRSにおける各相の貫通電流を計測することによって、不平衡状態の貫通電流を常時モニタリングすることができる。したがって、電流不平衡に合わせた補正が可能となる。
また、本実施の形態における絶縁計測装置10Bでは、制御部24は、ZCT12にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第2計測零相電流取得部としての計測零相電流取得部24aと、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、CT23a・23b・23cにて検出した各ブスバー11・11・11に流れる各貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流である真の零相電流を求める第2補正部としての補正部24bと、ブスバー11・11・11の相配線間電圧の大きさ及び位相を計測してブスバー電圧を取得する第2電圧取得部としての電圧取得部14cと、真の零相電流とブスバー電圧とにより、抵抗成分漏れ電流(Ior)を演算する第2演算部としての演算部24dを備えている。
この結果、各ブスバー11・11・11に不平衡状態の貫通電流が流れる場合に、具体的に、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を精度良く求め得る絶縁計測装置10Bを提供することができる。
以上のように、本開示の一態様における絶縁計測装置は、電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測装置において、前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材と、貫通孔を有し、各前記導電部材を前記貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する零相変流器と、少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する貫通電流変流器と、前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する制御部とを備えている。
本開示の一態様における絶縁計測方法は、電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測方法において、前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材を設ける工程と、零相変流器にて、各前記導電部材を貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する工程と、貫通電流変流器にて、少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する工程と、前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する工程とを含んでいる。
従来、一般的に、3相配線の零相電流を零相変流器で検出すると、誤差である残留電流が問題となるため、ユーザは接地線の零相電流を計測して、計測した零相電流を静電容量成分漏れ電流(Ioc)と抵抗成分漏れ電流(Ior)とに分離して、抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測している。しかし、接地線には漏れ電流(Io)しか流れず、大電流が流れることがないため、誤差である残留電流の影響も問題にはならない。一方、系統接地線での零相電流の計測は、その系統に接続されたモータやその他の負荷を含む複数の負荷の漏れ電流を計測することになるため、一つのモータの負荷の絶縁劣化状態を監視することはできなかった。
そこで、本開示の一態様における絶縁計測装置では、3相配線をそれぞれ中継する各導電部材を設けている。そして、零相変流器の貫通孔に各導電部材を絶縁的に固定支持して貫通させ、該零相変流器にて、各導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出している。この結果、本開示の一態様においては、3相モータへの動力線の零相電流を直接検出するので、3相モータのみの絶縁劣化状態を示す抵抗成分漏れ電流(Ior)を計測することができる。
また、導電部材は導電性を有し、各導電部材は零相変流器の貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通されている。このため、零相変流器の貫通孔内におけるに3相モータの動力線の位置を固定するので、残留電流の位相と大きさとが変化しなくなる。この結果、零相変流器の貫通孔における、各3相配線の貫通位置によって残留電流の大きさや位相が変化するという誤差要因を排除することができる。したがって、残留電流の補正が可能となり、nAレベルの微小抵抗成分漏れ電流を計測することができる。
さらに、本開示の一態様における絶縁計測装置では、貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、検出した零相電流を補正し、抵抗成分漏れ電流を計測する制御部を備えている。
これにより、貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの貫通電流を用いて、計測零相電流を補正するので、3相モータのモータ容量に基づく誤差要因を排除することができる。また、制御部にて、抵抗成分漏れ電流を計測するので、計測零相電流を補正した後、真の抵抗成分漏れ電流(Ior)を求めることができる。
それゆえ、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置及び絶縁計測方法を提供することができる。延いては、3相モータの絶縁劣化を早期に発見できるので、計画的な保守が可能となる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記導電部材は、剛性を有していることが好ましい。
これにより、零相変流器の貫通孔の内部で各導電部材を固定支持する場合に、簡易な支持部材にて導電部材が容易に動かないようにすることができる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記制御部は、前記零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第1計測零相電流取得部と、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、前記貫通電流変流器にて検出した前記貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、前記計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて前記計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める第1補正部と、前記導電部材の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する第1電圧取得部と、前記補正後の零相電流と前記導電部材電圧とにより、前記抵抗成分漏れ電流を演算する第1演算部とを備えているとすることができる。
これにより、第1計測零相電流取得部は、零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める。
また、第1補正部は、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、貫通電流変流器にて検出した貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める。この補正後の零相電流は、略真の零相電流を示す。
さらに、第1電圧取得部は、導電部材の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する。第1演算部は、補正後の零相電流と導電部材電圧とにより、抵抗成分漏れ電流を演算する。
この結果、具体的に、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置を提供することができる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記第1補正部は、前記導電部材に第1貫通電流を流したときの、前記貫通電流変流器にて検出した該第1貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第1残留電流と、前記導電部材に第2貫通電流を流したときの、前記貫通電流変流器にて検出した該第2貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第2残留電流とから、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておく。
すなわち、出願人は、貫通電流の大きさと残留電流の大きさはリニアに変化する特性を特定することができた。そこで、予め、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を補正式として用意しておく。
具体的には、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値の補正式が貫通電流の1次式で表されることから、第1貫通電流を流したときの第1残留電流と第2貫通電流を流したときの第2残留電流とによって、補正式の勾配と切片とが求まる。この結果、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を求めておくことが可能となる。
したがって、貫通電流の大きさによって変化する残留電流の補正値を補正式にて決定することができるので、ユーザが補正する手間が省け、利便性を有する絶縁計測装置を提供することができる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記貫通電流変流器は、各前記導電部材に流れる貫通電流をそれぞれ検出するように3つ設けられているとすることができる。
すなわち、電源環境の悪化で電流不平衡が発生し各相で貫通電流が変化してしまう場合がある。つまり、3相配線の貫通電流がそれぞれ異なる場合がある。この結果、各相で貫通電流の電流不平衡によって残留電流の補正値が変化することになる。
しかし、本開示の一態様における絶縁計測装置では、貫通電流変流器は、各導電部材に流れる貫通電流をそれぞれ検出するように3つ設けられているので、各相の貫通電流を計測することによって、不平衡状態の貫通電流を常時モニタリングすることができる。したがって、電流不平衡に合わせた補正が可能となる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記制御部は、前記零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第2計測零相電流取得部と、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておくと共に、前記貫通電流変流器にて検出した各前記導電部材に流れる各前記貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、前記計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて前記計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める第2補正部と、前記導電部材の相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する第2電圧取得部と、前記補正後の零相電流と前記導電部材電圧とにより、前記抵抗成分漏れ電流を演算する第2演算部とを備えているとすることができる。
これにより、第2計測零相電流取得部は、零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める。
また、第2補正部は、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておくと共に、貫通電流変流器にて検出した各貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める。この補正後の零相電流は、略真の零相電流を示す。
さらに、第2電圧取得部は、導電部材の相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する。第2演算部は、補正後の零相電流と導電部材電圧とにより、抵抗成分漏れ電流を演算する。
この結果、各導電部材に不平衡状態の貫通電流が流れる場合に、具体的に、検出時の誤差要因を的確に除去して真の抵抗成分漏れ電流を精度良く求め得る絶縁計測装置を提供することができる。
本開示の一態様における絶縁計測装置では、前記制御部は、電気的及び磁気的にシールドするシールド材からなる筐体の内部に設けられているとすることができる。
これにより、制御部をシールド材からなる筐体で覆うことによって、制御部を微小ノイズから隔離することができる。この結果、誘導ノイズによる誤差を小さくし、nAレベルの微小電流計測が可能となる。
尚、本開示は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1 電源
2 3相モータ
10A・10B 絶縁計測装置
11 ブスバー(導電部材)
12 ZCT(零相変流器)
12a・13a 貫通孔
13 CT(貫通電流変流器)
23a・23b CT(貫通電流変流器)
14 制御部
14a 計測零相電流取得部(第1計測零相電流取得部)
14b 補正部(第1補正部)
14c 電圧取得部(第1電圧取得部)
14d 演算部(第1演算部)
24 制御部
24a 計測零相電流取得部(第2計測零相電流取得部)
24b 補正部(第2補正部)
24c 電圧取得部(第2電圧取得部)
24d 演算部(第1演算部)
IR1 第1残留電流
IR2 第2残留電流
IT1 第1貫通電流
IT2 第2貫通電流
IT3 第3貫通電流
TRS 3相配線
α・β 定数
γ・δ 不平衡係数
2 3相モータ
10A・10B 絶縁計測装置
11 ブスバー(導電部材)
12 ZCT(零相変流器)
12a・13a 貫通孔
13 CT(貫通電流変流器)
23a・23b CT(貫通電流変流器)
14 制御部
14a 計測零相電流取得部(第1計測零相電流取得部)
14b 補正部(第1補正部)
14c 電圧取得部(第1電圧取得部)
14d 演算部(第1演算部)
24 制御部
24a 計測零相電流取得部(第2計測零相電流取得部)
24b 補正部(第2補正部)
24c 電圧取得部(第2電圧取得部)
24d 演算部(第1演算部)
IR1 第1残留電流
IR2 第2残留電流
IT1 第1貫通電流
IT2 第2貫通電流
IT3 第3貫通電流
TRS 3相配線
α・β 定数
γ・δ 不平衡係数
Claims (8)
- 電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測装置において、
前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材と、
貫通孔を有し、各前記導電部材を前記貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する零相変流器と、
少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する貫通電流変流器と、
前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する制御部とを備えていることを特徴とする絶縁計測装置。 - 前記導電部材は、剛性を有していることを特徴とする請求項1に記載の絶縁計測装置。
- 前記制御部は、
前記零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第1計測零相電流取得部と、
任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、前記貫通電流変流器にて検出した前記貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、前記計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて前記計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める第1補正部と、
前記導電部材の少なくとも1つの相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する第1電圧取得部と、
前記補正後の零相電流と前記導電部材電圧とにより、前記抵抗成分漏れ電流を演算する第1演算部とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁計測装置。 - 前記第1補正部は、
前記導電部材に第1貫通電流を流したときの、前記貫通電流変流器にて検出した該第1貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第1残留電流と、前記導電部材に第2貫通電流を流したときの、前記貫通電流変流器にて検出した該第2貫通電流の大きさに応じた誤差を含む第2残留電流とから、任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を予め求めておくことを特徴とする請求項3に記載の絶縁計測装置。 - 前記貫通電流変流器は、各前記導電部材に流れる貫通電流をそれぞれ検出するように3つ設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の絶縁計測装置。
- 前記制御部は、
前記零相変流器にて検出した零相電流から該零相電流の大きさ及び位相を計測して計測零相電流を求める第2計測零相電流取得部と、
任意の貫通電流に対応する残留電流補正値を用いて、前記貫通電流変流器にて検出した各前記導電部材に流れる各前記貫通電流に応じた電流対応補正値を演算し、前記計測零相電流に対して該電流対応補正値を用いて前記計測零相電流を補正して補正後の零相電流を求める第2補正部と、
前記導電部材の相配線間電圧の大きさ及び位相を計測して導電部材電圧を取得する第2電圧取得部と、
前記補正後の零相電流と前記導電部材電圧とにより、前記抵抗成分漏れ電流を演算する第2演算部とを備えていることを特徴とする請求項5に記載の絶縁計測装置。 - 前記制御部は、電気的及び磁気的にシールドするシールド材からなる筐体の内部に設けられていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の絶縁計測装置。
- 電源から3相モータに接続される3相配線の抵抗成分漏れ電流を計測する絶縁計測方法において、
前記3相配線をそれぞれ中継する各導電部材を設ける工程と、
零相変流器にて、各前記導電部材を貫通孔に絶縁的に固定支持して貫通させ、かつ各前記導電部材に流れる各貫通電流を合成した零相電流を検出する工程と、
貫通電流変流器にて、少なくとも1つの前記導電部材に流れる貫通電流を検出する工程と、
前記貫通電流変流器にて検出した少なくとも1つの前記貫通電流を用いて、検出した前記零相電流を補正し、前記抵抗成分漏れ電流を計測する工程とを含むことを特徴とする絶縁計測方法。
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