JP3441596B2 - 絶縁劣化診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電源変圧器と負
荷が接続された負荷回路等の絶縁劣化状態を常時監視す
る絶縁劣化診断装置に関連するものである。

【０００２】

【従来の技術】電源変圧器と負荷が接続された負荷回路
等の絶縁劣化状態を診断する方法として、従来、例え
ば、図１７に示すように回路を切り離し、絶縁抵抗計を
用いて絶縁抵抗を測定して診断する方法が採られてい
た。図において、１は高圧系統、２は高圧系統１と低圧
系統主回路３の間に設けられた電源変圧器、４は低圧系
統主回路３を電源変圧器２から切り離す主回路開閉器、
５は低圧主回路３側を接地する接地抵抗であって、この
接地抵抗５は一端が接地線５ａを介して電源変圧器２の
中性点に接続され、他端が接地されている。

【０００３】８は負荷としての電動機１５を保護する負
荷回路保護装置、１０は低圧系統主回路３に接続された
負荷回路、１１は負荷回路１０を低圧系統主回路３より
開閉する負荷回路開閉器、１２は負荷回路保護装置８の
制御の下に負荷回路１０を開閉制御するコンタクタ、１
３は負荷回路開閉器１１を介して低圧系統主回路１３に
接続され、負荷回路保護装置８に電源を供給する電源ト
ランス、１４は電動機１５をコンタクタ１２の可動接点
側に接続する負荷回路配線、１６は一端が接地線１６ａ
を介して電動機１５に接続され、他端が接地された接地
抵抗、１７は負荷回路１０の零相電流を検出する零相変
流器である。２０，３０は負荷回路１０とは別の負荷回
路であって、これらの負荷回路２０，３０は負荷回路１
０と同様に構成されている。

【０００４】負荷回路や主回路母線の絶縁劣化診断を行
なう場合、主回路母線を含む低圧系統主回路３と、負荷
の電動機１５を含む負荷回路配線１４を区別して絶縁抵
抗を測定することが必要であり、主回路開閉器４、負荷
回路開閉器１１、およびコンタクタ１２を開路して、各
接続部を切り離し、図１７に示すように３相一括にして
絶縁抵抗計９により対象とする回路と大地との間の絶縁
抵抗を測定して絶縁劣化が診断される。この絶縁劣化の
判定基準としては、電気設備技術基準では、絶縁抵抗の
管理基準について、下記の表１のように定められてい
る。

【０００５】 表 １ 電路の使用電圧の区分 絶縁抵抗値 ３００Ｖ以下 対地電圧が５０Ｖ以下 ０．１ＭΩ その他の場合 ０．２ＭΩ ３００Ｖを越えるもの ０．４ＭΩ

【０００６】この表１における絶縁抵抗値以下は、故障
領域にあるため、プラント設備等においては、約１ＭΩ
程度の管理基準にしている場合が多い。なお、さらに、
絶縁劣化の傾向を把握するには、１０ＭΩ程度検出でき
ることが好ましいとされている。因に、初期のケーブル
の絶縁抵抗値は、ケーブルのサイズ、種類、配線方法等
によりバラツキがあるが、目安として１ｋｍ当たり４０
ＭΩ程度であり、電動機は１０〜２０ＭΩ程度である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な従来法により負荷回路等の絶縁劣化診断をする場合
は、上述のごとく開閉器を開路して負荷回路を停止し、
系統を切り離して絶縁抵抗を測定する必要があるため、
多大の労力、時間、人件費を必要とし、また、測定後に
再接続する時の配線ミスの虞れもあり、しかも、例え
ば、連続運転プラントのように終夜作動しているような
設備の場合等には停止が難しいので長期間絶縁診断を行
うことができない等の問題点があった。

【０００８】この発明は、上述のような問題点を解決す
るためになされたもので、負荷回路等の絶縁抵抗を常時
測定し、測定結果に基づいた制御が可能であり、負荷回
路等を停止することなく絶縁劣化状況を把握して絶縁劣
化診断が行なえる安価な絶縁劣化診断装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る絶
縁劣化診断装置は、主回路母線に負荷が接続された負荷
回路において、主回路母線側および負荷回路側の少なく
とも一方に、零相電流を検出する零相電流検出手段と、
零相電流検出手段の出力に基づいて主回路母線および負
荷回路に関連する対地漏洩電流の変化を検出する絶縁劣
化検出手段とを備え、絶縁劣化検出手段は、電源より基
準位相を検出する第１の位相検出手段と、零相電流の位
相を検出する第２の位相検出手段と、零相電流のレベル
を検出するレベル検出手段と、第１、第２の位相検出手
段およびレベル検出手段の出力に基づいて対地インピー
ダンスの低下度を算出する演算手段と、演算手段の演算
結果に基づいて警報表示を行う警報表示手段と、演算手
段に接続された記憶手段とを有し、系統初期状態におけ
る零相変流のレベルと位相を初期値として記憶手段に記
憶し、記憶手段に記憶された情報に基づいて絶縁劣化の
判断するものである。この構成によって、主回路母線お
よび負荷回路の絶縁劣化状況を常時リアルタイムに監
視、診断することができ、従来のような繁雑な絶縁抵抗
の測定が不要になり、また、測定後の人為的ミスによる
配線系統への損傷を削減でき、また、適切な配線系統の
保守、更新の時期を容易に把握することができ、さらに
連続運転のプラントにも対応でき、しかも、半年或いは
１年毎の実際に絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗を測定する
定期検査の実施の間隔を延ばすことができる。また、安
価な零相変流器を使用して、絶縁劣化を診断することが
可能になる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】請求項２の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１の発明において、監視制御手段が、絶縁劣
化検出手段から伝送されてくるデータをグラフ化し、グ
ラフ化されたデータと予め記憶されている劣化曲線を照
合するものである。この構成によって、絶縁劣化の傾向
を容易に知ることができ、劣化パターンの判定を確実に
行うことができる。

【００１６】請求項３の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項２の発明において、監視制御手段が、劣化曲
線として特定部位の劣化パターンを記憶しているもので
ある。この構成によって、その劣化部位の特定が可能に
なり、絶縁劣化による部品更新の際にどの部位かを診断
する必要がなくなり、それに要する労力を削減すること
ができる。

【００１７】請求項４の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１〜３の発明において、監視制御手段が、絶
縁劣化検出手段から伝送されてくるデータと、監視制御
手段の外部の温度、湿度または気圧の検出データに基づ
いて警報表示を行うものである。この構成によって、環
境条件も踏まえたより精度の高い絶縁劣化の検出ができ
る。

【００１８】請求項５の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１〜４の発明において、第２の位相検出手段
が、各相の一端と大地間に対地インピーダンス手段を挿
入して対地静電容量をアンバランスすることにより零相
電流を検出し、その検出レベルに基づいて零相電流の位
相を検出するものである。この構成によって、検出精度
が高くなり、ノイズマージンも増すことができる。

【００１９】請求項６の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１〜４の発明において、第２の位相検出手段
が、ケーブルの種類、サイズおよび配線方法の少なくと
も１つを変更することにより零相電流を検出し、その検
出レベルに基づいて零相電流の位相を検出するものであ
る。この構成によって、検出精度が高くなり、ノイズマ
ージンも増すことができる。

【００２０】請求項７の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１〜６の発明において、零相電流検出手段
が、零相変流器と、この零相変流器に接続されたシール
ド線からなるものである。この構成によって、外部ノイ
ズに影響されることなく、精度の高い絶縁劣化診断を行
うことができる。

【００２１】請求項８の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項７の発明において、零相変流器が、高比透磁
率の磁気シールドと、磁気シールド内に設けられた高比
透磁率のコアと、コアに巻回された巻線とからなるもの
である。この構成によって、検出する対地漏洩電流とし
て１０μＡ程度の微小電流を検出できる。

【００２２】請求項９の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項８の発明において、磁気シールドが、コアを
包み込む構造のものである。この構成によって、平衡特
性（残留電流特性）が向上し、さらに、微小電流を検出
できる。

【００２３】請求項１０の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項７の発明において、シールド線が、ツィスト
ペアシールドであるものである。この構成によって、外
部ノイズに影響されることなく、精度の高い絶縁劣化診
断を行うことができる。

【００２４】請求項１１の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１０の発明において、シールド線が、シール
ドアースを絶縁劣化検出手段の信号接地側に接続される
ものである。この構成によって、外部ノイズに影響され
ることなく、より精度の高い絶縁劣化診断を行うことが
できる。

【００２５】請求項１２の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１０または１１の発明において、シールド線
が、シールドアースを磁気シールドに接続されるもので
ある。この構成によって、外部ノイズに影響されること
なく、さらに、精度の高い絶縁劣化診断を行うことがで
きる。

【００２６】請求項１３の発明に係る絶縁劣化診断装置
は、請求項１〜１２の発明において、負荷が、インバー
タによって駆動されるものである。この構成によって、
インバータの配線系統にも使用できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図を参照して説明する。 実施の形態１．図１は、この発明の第１の実施の形態を
示す構成図である。図１において、図１６と対応する部
分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。図に
おいて、１７Ａは零相変流器、１８は負荷回路１０Ａを
保護する絶縁劣化検出手段としての負荷回路保護装置、
１９は零相変流器１７Ａと負荷回路保護装置１８を接続
するシールド線である。その他の構成は、図１４と同様
である。なお、２０Ａ，３０Ａは負荷回路１０Ａとは別
の負荷回路であって、これらの負荷回路２０Ａ，３０Ａ
は負荷回路１０Ａと同様の構成とされる。零相変流器１
７Ａとシールド線１９は零相電流検出手段を構成する。

【００２８】図２は負荷回路保護装置１８の具体的回路
構成の一例を示すブロック図である。この負荷回路保護
装置１８は、電源トランス１３（図１）の電圧変換によ
り得られた制御電源から負荷回路保護装置１８の電源を
作る電源手段１８ａと、制御電源から基本波（商用周波
数）のみを抽出する不要波除去手段１８ｂと、不要波除
去手段１８ｂで抽出された基本波から対地漏洩電流の基
準位相として所定の線間電圧ベクトルを検出する位相検
出手段１８ｃと、零相検出器１７Ａが検出する対地漏洩
電流としての零相電流Ｉ₀を増幅する差動増幅器１８ｄ
と、差動増幅器１８ｄで増幅された信号から基本波（商
用周波数）Ｉ₀₁のみを抽出する例えばＬＰＦ、ＢＰＦ等
を用いた不要波除去手段１８ｅと、不要波除去手段１８
ｅで抽出された零相電流の基本波から対地漏洩電流の位
相を検出する位相検出手段１８ｆと、不要波除去手段１
８ｅの出力である交流信号を直流信号に変換するレベル
検出手段としての交流／直流変換手段１８ｇとを備え
る。なお、不要波除去手段１８ｂと位相検出手段１８ｃ
とは第１の位相検出手段を構成し、不要波除去手段１８
ｅと位相検出手段１８ｆとは第２の位相検出手段を構成
する。

【００２９】また、負荷回路保護装置１８は、位相検出
手段１８ｃ，１８ｆおよび交流／直流変換手段１８ｇの
出力に基づいて対地漏洩電流の位相，レベルを演算し、
その演算結果と予め設定された警報限界値およびトリッ
プ限界値と比較し、警報限界値を超えたときには警報信
号を発生し、トリップ限界値を超えたときにはトリップ
信号を発生する演算手段１８ｊと、演算手段１８ｊから
の警報信号に応答して警報表示を行う警報表示手段１８
ｉと、演算手段１８ｊからのトリップ信号に応答してコ
ンタクタ１２の開閉を制御する入出力手段１８ｈと、系
統の初期状態の制御電源位相、零相電流位相、零相電流
レベルや、想定される負荷回路の静電容量、対地インピ
ーダンスをデータとして制御電源がダウンしても記憶保
持する記憶手段１８ｋとを備える。なお、警報表示手段
１８ｉとしては、例えばＬＥＤ，ＬＣＤ，蛍光表示管，
ＥＬ，プラズマヂィスプレイ，ＣＲＴ等が用いられる。
また、記憶手段１８ｋとしては、例えばＥＥＰＲＯＭと
しての不揮発性ＲＡＭ，ＲＡＭ＋バッテリ，ＲＡＭ＋コ
ンデンサ等が用いられる。また、記憶手段１８ｋに予め
記憶しておく対地インピーダンスは、系統初期状態では
ほぼ無限大に近いが、対地漏洩電流を求めるためには、
静電容量と同様にその初期値（固定値）を予め決めてお
く必要がある。

【００３０】図３は、零相変流器１７Ａの一次側への電
線の貫通位置を示すもので、図において、５０は零相変
流器１７Ａの例えばエポキシやプラスチック等の合成樹
脂からなる外形本体、５１は外形本体５０の中央部に穿
設された１次側貫通穴、５２は１次側貫通穴５１を貫通
する電線である。零相変流器１７Ａの一次側の電線の貫
通は、例えば、同図Ａ〜Ｃに示すように、３本の電線５
２を一括させて貫通させる。この際に、同図Ａのごと
く、１次側貫通穴５１の中心に電線５２を貫通させるよ
うにすれば、平衡特性（残留電流特性）が向上し、さら
に微小電流を検出できる。さらに、電線５２をツイスト
すればより平衡特性（残留電流特性）が向上する。

【００３１】図４は、零相変流器１７Ａの具体的構造の
一例を示すもので、図において、５３は磁気シールド、
５４は磁気シールド５３内に設けられたコア、５５はコ
ア５４に巻回された巻線である。これらの磁気シールド
５３、コア５４および巻線５５は図３の外形本体５０内
に設けられる。ここで、零相変流器１７Ａは、検出する
対地漏洩電流として１０μＡ程度の微小電流を検出でき
るように、そのコア５４と磁気シールド５３は共に高比
透磁率のもの、例えば、パーマロイ、コバルト系アモル
ファス等を使用する。また、磁器シールド５３は、同図
に示すようにコア５４全体を包み込むようにする。これ
により、平衡特性（残留電流特性）が向上し、さらに微
小電流を検出できる。

【００３２】また、零相変流器１７Ａと負荷回路保護装
置１８を接続するシールド線１９は微小電流を取り扱う
ので、外部ノイズに対して強くするために、以下のよう
な使用態様から、単独またはこれらの組み合わせで使用
する。 （ａ）シールド線はツイストペアシールド線を使用； （ｂ）シールドアースは負荷回路保護装置側のシグナル
グランド（信号接地：ＳＧ）と接続する； （ｃ）シールドアースは零相変流器側の磁気シールドと
接続する。 すなわち、例えば、（ａ）のみ、（ａ）と（ｂ）の組み
合わせ、（ａ）と（ｃ）の組み合わせ、（ａ）と（ｂ）
と（ｃ）の組み合わせ等が考えられる。

【００３３】次に、動作について、図５〜図８を参照し
ながら説明する。まず、図５を用いて対地漏洩電流の概
念を説明する。負荷回路は大地に対してケーブル、電動
機等の容量負荷成分、抵抗負荷成分を持っているので対
地漏洩電流Igi₁，Igi₂が常時流れている。負荷回路の絶
縁劣化が進んでいない状態、つまり、系統初期状態にお
いては抵抗負荷成分に対して流れるが抵抗分対地漏洩電
流Igri₁，Igri₂が非常に小さいので、ほとんど容量負荷
成分に対して容量分対地漏洩電流Igci₁，Igci₂が流れ
る。

【００３４】この時の各相の対地漏洩電流ベクトルおよ
び各相の相電圧ベクトルは図６のようになる。図におい
て、Ｖ_R，Ｖ_SおよびＶ_TはそれぞれＲ相，Ｓ相およびＴ
相の相電圧ベクトル、Ｖ_RSはＲＳ線間電圧ベクトル、Ig
_R0，Ig_S0およびIg_T0はそれぞれＲ相，Ｓ相およびＴ相の
対地漏洩電流（零相電流）ベクトル、Igc_R，Igc_Sおよび
Igc_Tは系統初期における理想的な絶縁状態におけるそれ
ぞれＲ相，Ｓ相およびＴ相の容量分対地漏洩電流ベクト
ル、Igr_R0，Igr_S0およびIgr_T0はそれぞれＲ相，Ｓ相お
よびＴ相の抵抗分対地漏洩電流ベクトルである。また、
ここで、図１の零相変流器１７Ａで検出するのは各相の
対地漏洩電流の合成電流ベクトルとなる。すなわち、系
統初期状態における各相の対地漏洩電流ベクトルは次式
で表される。

【００３５】 Ig_R0＝Igc_R＋Igr_R0 Ig_S0＝Igc_S＋Igr_S0 ｝ ・・・（１） Ig_T0＝Igc_T＋Igr_T0

【００３６】従って、零相変流器１７Ａで検出する電源
周波数成分の零相電流（対地漏洩電流）ベクトルは３相
の合成電流ベクトルとなるので、次式で表される。

【００３７】 Ig₀＝Ig_R0＋Ig_S0＋Ig_T0 ・・・（２）

【００３８】このIg₀成分の絶対値（交流／直流変換手
段１８ｇの出力）と基準位相としてのＲＳ線間電圧ベク
トルＶ_RS（位相検出手段１８ｃの出力）とを用いて、後
述されるように位相検出手段１８ｆの出力に基づいて対
地漏洩電流の位相を算出する。その際には、記憶手段１
８ｋに記憶されている負荷回路の静電容量、対地インピ
ーダンスも使用される。

【００３９】さて、零相変流器１７Ａで検出された零相
電流すなわち対地漏洩電流はシールド線１９を経由して
差動増幅器１８ｄに入力される。差動増幅器１８ｄは、
入力された対地漏洩電流よりコモンモードノイズを除去
すると共に増幅して不要波除去手段１８ｅに出力する。
不要波除去手段１８ｅは、差動増幅器１８ｄで増幅され
た信号より基本波すなわち商用周波数を抽出すると共に
負荷回路に発生しているノイズ成分および高調波成分を
除去する。位相検出手段１８ｆは不要波除去手段１８ｅ
の出力より対地漏洩電流の位相を検出し、デジタルデー
タとして演算手段１８ｊに出力する。また、不要波除去
手段１８ｅの出力は交流／直流変換手段１８ｇに供給さ
れ、ここで、直流電圧に変換されたのち演算手段１８ｊ
に取り込まれて、内部のＡ／Ｄ変換部（図示せず）でデ
ジタル変換される。

【００４０】一方、電源トランス１３（図１）の電圧変
換で得られた制御電源は、電源手段１８ａに入力され、
電源手段１８ａは負荷回路保護装置１８内の各回路に電
源を供給する。また、制御電源は不要波除去手段１８ｂ
に入力され、不要波除去手段１８ｂは、制御電源より基
本波すなわち商用周波数のみを抽出すると共に負荷回路
に発生しているノイズ成分を除去する。位相検出手段１
８ｃは不要波除去手段１８ｂで抽出された基本波から対
地漏洩電流の基準位相として所定の線間電圧ベクトル例
えばＲＳ線間電圧ベクトルＶ_RSを検出し，デジタルデー
タとして演算手段１８ｊに供給する。演算手段１８ｊ
は、これら位相検出手段１８ｃ、１８ｆおよび交流／直
流変換手段１８ｇから取り込まれたデータを系統初期の
データすなわちそれぞれ制御電源位相（基準位相）、零
相電流位相（対地漏洩電流位相）、零相電流レベル（対
地漏洩電流レベル）として記憶手段１８ｋに記憶させ
る。また、この記憶手段１８ｋには、上述のごとく、想
定される負荷回路の静電容量、対地インピーダンスが予
め記憶されている。

【００４１】次に、負荷回路１０Ａの絶縁性能が低下し
た場合について図７を参照して説明する。図７におい
て、Ig_R1はＲ相の絶縁劣化が進行した対地漏洩電流ベク
トル、Ig_S1はＳ相の絶縁劣化が進行した対地漏洩電流ベ
クトル、Ig_T1はＴ相の絶縁劣化が進行した対地漏洩電流
ベクトル、Igr_R1はＲ相の絶縁劣化が進行した抵抗分対
地漏洩電流ベクトル、Igr_S1はＳ相の絶縁劣化が進行し
た抵抗分対地漏洩電流ベクトル、Igr_T1はＴ相の絶縁劣
化が進行した抵抗分対地漏洩電流ベクトルである。い
ま、零相変流器１７Ａで検出するのは、上述のごとく３
相の合成電流であるが、そのデータとして上述のように
対地漏洩電流の位相と大きさを検出し、この検出出力
と、記憶手段１８ｋに記憶している上述の系統初期状態
の対地漏洩電流の位相、大きさおよび固定値の静電容量
並びに対地インピーダンスとより演算手段１８ｊでベク
トル演算することによって絶縁劣化相の特定と絶縁劣化
の低下度を以下のようにして算出する。

【００４２】なお、図７では、Ｒ相，Ｓ相およびＴ相の
各相の劣化時のベクトル全てを示しているが、実際の劣
化は、同時に全ての相が劣化する場合は少なく、大体１
相が先に劣化した行く場合が多い。そこで、例えば、Ｒ
相が劣化する場合について説明する。Ｒ相が劣化時の３
相の合成電流ベクトルIg₁は次式で表される。

【００４３】 Ig₁＝Ig_R1＋Ig_S0＋Ig_T0＝Igc_R＋Igr_R1＋Ig_S0＋Ig_T0 ・・・（３）

【００４４】そこで、対地漏洩電流変化分をIgr_Raとす
ると、この対地漏洩電流変化分Igr_Raは上記（２）式お
よび（３）式より次式を用いて求められる。

【００４５】 Igr_Ra＝Ig₁ーIg₀＝Igr_R1−Igr_R0 ・・・（４）

【００４６】ここで、系統初期状態におけるＲ相の抵抗
分対地漏洩電流Igr_R0は上述のごとく分かっているの
で、絶縁劣化が進行した状態のＲ相の抵抗分対地漏洩電
流ベクトルすなわち対地インピーダンスIgr_R1は次式の
ようになる。

【００４７】 Igr_R1＝Igr_R0＋Igr_Ra ・・・（５）

【００４８】このようにして演算手段１８ｊでベクトル
演算することによって絶縁劣化相の特定と絶縁劣化の低
下度を算出することができる。そして、演算手段１８ｊ
はこの算出した抵抗分対地漏洩電流ベクトルすなわち対
地インピーダンスと、予め記憶手段１８ｋに設定してい
る値とを比較し、算出値がこの設定値を超えれば警報表
示手段１８ｉにより警報表示させる。また、演算手段１
８ｊは、算出値が負荷回路１０Ａの継続運転できない設
定値を超えると、入出力手段１８ｈを介してコンタクタ
１２の開閉制御を行なう。

【００４９】このように、本実施の形態では、上述のご
とく計測、演算、表示、制御を常時リアルタイムに行な
っているので、負荷回路１０Ａの絶縁劣化状況をリアル
タイムに監視、診断することができる。また、負荷回路
２０Ａおよび負荷回路３０Ａについても同様に構成され
ており、各負荷回路に対して絶縁劣化状況をリアルタイ
ムに監視、診断することができる。従って、従来のよう
な繁雑な絶縁抵抗の測定が不要になり、また、測定後の
人為的ミスによる配線系統への損傷を削減できる。ま
た、適切な配線系統の保守、更新の時期を容易に把握す
ることができ、さらに連続運転のプラントにも対応で
き、しかも、半年或いは１年毎の実際に絶縁抵抗計を用
いて絶縁抵抗を測定する定期検査の実施の間隔を延ばす
ことができる。

【００５０】実施の形態２．図８は、この発明の第２の
実施の形態を示す構成図である。図８において、図１４
および図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳
細説明を省略する。なお、上記第１の実施の形態では各
負荷回路に対して絶縁劣化診断を行なう場合について説
明したが、本実施の形態は、負荷回路全体を一括して診
断する場合である。図において、６１は零相変流器１７
Ａと同様の構造をなし、負荷回路１０，２０および３０
の全体の対地漏洩電流を検出する零相変流器、６２は負
荷回路保護装置１８と同様の機能を有し、負荷回路１
０，２０および３０の全体の保護、絶縁劣化診断を行な
う負荷回路保護装置である。６３は負荷回路全体の対地
漏洩電流を検出する零相変流器で、零相変流器６１の監
視位置はこの場所でも良い。なお、本実施の形態におけ
る負荷回路保護装置６２の記憶手段に予め設定する静電
容量や対地インピーダンスの値は第１の実施の形態の場
合より大きいものとなる。動作については、第１の実施
の形態と同様であるので、その説明を省略する。

【００５１】かくして、本実施の形態でも、計測、演
算、表示、制御を常時リアルタイムに行なっているの
で、個々の負荷回路は特定できないが、負荷回路全体は
勿論主回路母線を含む配線系統の絶縁劣化状況をリアル
タイムに監視、診断することができる。また、負荷回路
全体を一括して監視、診断し、各負荷回路に個別に負荷
回路保護装置を設ける必要がないので、それだけ構成が
簡単になる。従って、この場合も、従来のような繁雑な
絶縁抵抗の測定が不要になり、また、測定後の人為的ミ
スによる配線系統への損傷を削減できる。また、適切な
配線系統の保守、更新の時期を容易に把握することがで
き、さらに連続運転のプラントにも対応でき、しかも、
半年或いは１年毎の実際に絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗
を測定する定期検査の実施の間隔を延ばすことができ
る。

【００５２】実施の形態３．なお、上記第１および第２
の実施の形態では、系統初期状態の零相電流（対地漏洩
電流）の位相、レベル値を基準値として絶縁劣化による
変化分から絶縁劣化診断を行なう場合について説明した
が、本実施の形態は、系統初期状態のデータを基準とし
て用いないで、常時実測の対地漏洩電流の位相、レベル
の絶対値のみで絶縁劣化を判断することもできる場合で
ある。

【００５３】図９は各相の劣化時の対地漏洩電流ベクト
ルの変化を示したもので、それぞれ図９ＡはＳ相が劣化
した場合、図９ＢはＴ相が劣化した場合、図９ＣはＲ相
が劣化した場合である。図において、Ig₀は系統初期状
態の３相の合成電流ベクトル、Ig₁は絶縁劣化が進行し
た３相の合成電流ベクトル、Ig₂はIg₁よりさらに絶縁劣
化が進行した３相の合成電流ベクトルである。また、Ig
_R2はIg_R1よりさらにＲ相の絶縁劣化が進行した対地漏洩
電流ベクトル、Ig_S2はIg_S1よりさらにＳ相の絶縁劣化が
進行した対地漏洩電流ベクトル、Ig_T2はIg_T1よりさらに
Ｔ相の絶縁劣化が進行した対地漏洩電流ベクトルであ
る。なお、ここでは、Ｓ相の静電容量がＲ相，Ｔ相の静
電容量に比べて少し大きいときのデータを用いた場合で
ある。そのため、図９では、系統初期状態の３相の合成
電流ベクトルIg₀は、系統初期時Ｓ相側を向いている。

【００５４】この図９からも分かるように、劣化した相
の電圧ベクトル付近に対地漏洩電流ベクトルの位相が変
化していくので、この位相の位置、電流の絶対値からで
も大まかには劣化の具合を判定することが分かる。つま
り、常時実測の対地漏洩電流の位相、レベルの絶対値の
みで絶縁劣化を判断することもできることが分かる。な
お、この場合の回路構成としては、第１または第２の実
施の形態と同様のものを用いればよい。但し、その際
に、系統初期状態のデータを記憶手段に設定しておく必
要がないので、メモリ容量を小さいものとすることがで
き、また、演算手段における演算処理も簡単となる。

【００５５】かくして、本実施の形態でも、上記第１お
よび第２の実施の形態と同様の効果が得られると共に、
さらに、本実施の形態では、例えば新規のプラントでは
なく数年使用している中古のプラント、または１０年以
上使用し老朽化しているプラントにおいて本装置を適用
する場合に、実質的に系統使用の途中から採用すること
になるので系統初期のデータがないが、このような場合
にも本装置を適用可能となる。

【００５６】実施の形態４．また、上記第１〜第３の実
施の形態では、負荷回路の静電容量は解らないので、想
定される固定値を代入して演算する場合について説明し
たが、負荷回路のケーブルの種類、配線長、配線方法、
その他の条件から簡易的な静電容量を算出し、負荷回路
保護装置１８に入力し、その値を持って絶縁劣化の低下
度を算出するようにしてもよい。また、静電容量の算出
方法は上記ケーブルの種類等の条件を負荷回路保護装置
１８に入力し、その演算手段１８ｊで演算する方法でも
勿論よい。 これにより、本実施の形態では、さらに、
精度の高い絶縁劣化診断を行うことができる。

【００５７】実施の形態５．また、第１〜第３の実施の
形態では、負荷回路の静電容量は解らないので想定され
る固定値を代入して演算する場合について説明したが、
最初に静電容量を計測しその値を負荷回路保護装置１８
に入力しその値をもって絶縁劣化の低下度を算出するよ
うにしてもよい。これにより、本実施の形態では、さら
に精度の高い絶縁劣化診断を行うことができる。

【００５８】実施の形態６．また、第５の実施の形態で
は、静電容量を計測し、その値を負荷回路保護装置１８
に入力し、その値をもって絶縁劣化の低下度を算出する
場合について説明したが、さらに、絶縁抵抗値（対地イ
ンピーダンス）を直接計測するか、あるいは、tanδ値
を計測し、その値と先の静電容量の値を用い、次式によ
り絶縁抵抗値を算出し、これらの値をもって絶縁劣化の
低下度を算出し絶縁劣化診断を行なってもよい。

【００５９】 ωＣ＝Ｒ／tanδ ・・・（６）

【００６０】但し、上記（６）式において、Ｃは対地静
電容量、Ｒは対地インピーダンスである。これにより、
本実施の形態では、さらに精度の高い絶縁劣化診断を行
うことができる。

【００６１】実施の形態７．また、第１〜第６の実施の
形態では、リアルタイムに対地漏洩電流を計測し、演算
して絶縁劣化診断を行う場合について説明したが、負荷
回路の絶縁抵抗値は長期的には徐々に低下していくが短
期的にみればドリフトするので、計測する対地漏洩電流
の位相とレベルのデータを一定の時間、演算手段１８ｊ
で平均化する処理を追加するようにしてもよい。なお、
平均化の時間は、系統と環境とプラントの種類等の条件
により任意に値を入力することができる。これにより、
本実施の形態では、さらに、検出精度を向上することが
できる。

【００６２】実施の形態８．図１０は、この発明の第８
の実施の形態を示す構成図である。図１０において、図
１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を
省略する。なお、上記第１〜第７の実施の形態では、負
荷回路毎に負荷回路保護装置で絶縁劣化診断を行ない、
警報表示する場合について説明したが、本実施の形態
は、この発明を大規模プラントに適用し、各負荷回路の
絶縁劣化診断を一カ所で一括して行ない、警報表示する
場合の一例である。図において、１８Ａは負荷回路１０
Ｂを保護する負荷回路保護装置であって、この負荷回路
保護装置１８Ａは、後述されるように、図１の負荷回路
保護装置１８に伝送手段１８ｍを追加すると共に、警報
表示手段１８ｉを削除したものである。また、２０Ｂ，
３０Ｂは負荷回路１０Ｂとは別の負荷回路であって、こ
れらの負荷回路２０Ｂ，３０Ｂも負荷回路１０Ｂと同様
の構成とされる。

【００６３】７０は負荷回路１０Ｂ，２０Ｂおよび３０
Ｂより遠隔地例えば中央の電気室に設けられ、伝送線７
１を介してこれらの負荷回路の負荷回路保護装置１８Ａ
に接続された監視制御手段である。この監視制御手段７
０は、負荷回路保護装置１８Ａからの絶縁劣化診断用デ
ータの零相電流位相、レベル値、静電容量値等のデジタ
ル信号を伝送線７１を介して受信する伝送親局７０ａ
と、伝送親局７０ａで受信された絶縁劣化診断用データ
を記憶すると共に、そのデータからベクトル演算するこ
とによって絶縁劣化診断を行ない警報表示、制御をする
機能を有する監視制御装置７０ｂとを備える。その他の
構成は、図１と同様である。

【００６４】図１１は負荷回路保護装置１８Ａの具体的
回路構成の一例を示すブロック図である。この負荷回路
保護装置１８Ａは、演算手段１８ｊに接続された伝送手
段１８ｍを有し、この伝送手段１８ｍの出力側が伝送線
７１を介して監視制御手段７０の伝送親局７０ａに接続
されている。また、本実施の形態では、警報表示機能は
監視制御手段７０の監視制御装置７０ｂで行われるの
で、図１の負荷回路保護装置１８で用いられた警報表示
手段１８ｉは削除される。その他の構成は、上述した負
荷回路保護装置１８と同様である。

【００６５】次に動作について説明する。基本的な動作
については第１の実施の形態とほぼ同様であるが、各負
荷回路の演算手段１８ｊに得られている絶縁劣化診断用
データの零相電流位相、レベル値、静電容量値を伝送手
段１８ｍより伝送線７１を介して監視制御手段７０に伝
送して伝送親局７０ａで受信し、さらにそのデータを監
視制御装置７０ｂに送出する。監視制御装置７０ｂで
は、そのデータをもとに、ベクトル演算することによっ
て絶縁劣化相の特定と絶縁劣化の低下度を算出し、予め
設定している値と比較し、この値を超えれば警報表示す
る。

【００６６】このように、本実施の形態でも、第１の実
施の形態と同様の効果が得られると共に、さらに、本実
施の形態では、中央の電気室等の遠隔地において大規模
プラントの絶縁劣化診断を一括して行なうことができ、
プラント等の保守、管理が非常に簡単になる。

【００６７】実施の形態９．また、第８の実施の形態に
おいて、負荷回路保護装置１８Ａから随時伝送されてく
る絶縁劣化診断用データの零相電流位相、レベル値のデ
ータをグラフ化することで、絶縁劣化の傾向を判定する
ようにしてもよい。また、グラフの時間軸を変えて表示
する信号処理機能を持たせることにより絶縁劣化の原因
が特定できるようにしてもよい。その方法として、絶縁
劣化の原因として、例えば、水の侵入、自然劣化、突発
事故等が考えられるが、予め記憶されているこれらの劣
化原因のそれぞれの劣化曲線をもとに、どの劣化パター
ンに相当するかを類推する。また、劣化曲部位の特定に
ついても予め特定部位の劣化パターンを記憶しておけば
特定部位を類推することができる。また、これらの結果
を印字出力することができる。

【００６８】これにより、本実施の形態では、第８の実
施の形態の効果に加えて、さらに、劣化パターンの判定
を確実に行うことができると共に、その劣化部位の特定
が可能になり、絶縁劣化による部品更新の際にどの部位
かを診断する必要がなくなり、それに要する労力を削減
することができる。

【００６９】実施の形態１０．図１２は、この発明の第
１０の実施の形態を示す構成図である。図１２におい
て、図１および図８と対応する部分には同一符号を付
し、その詳細説明を省略する。 本実施の形態は、実質
的に第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせ
たもので、図１２においては、図１の回路に図８の負荷
回路保護装置６２の部分を設けている。その他の構成
は、図１および図８の場合と同様である。また、動作に
ついても、図１および図８と同様であるので、その説明
を省略する。このような、構成とすることにより、本実
施の形態では、第１および第２の実施の形態と同様に、
各負荷回路個々の絶縁劣化状況をリアルタイムに監視、
診断することができると共に、負荷回路全体および主回
路母線を一括して監視、診断することができ、幅広い監
視、診断が可能になる。

【００７０】実施の形態１１．図１３は、この発明の第
１１の実施の形態を示す構成図である。図１３におい
て、図８および図１０と対応する部分には同一符号を付
し、その詳細説明を省略する。本実施の形態は、実質的
に第２の実施の形態と第８の実施の形態を組み合わせた
もので、図１３においては、図１０の回路に図８の負荷
回路保護装置６２の部分を設けている。その他の構成
は、図１０および図８の場合と同様である。また、動作
についても、図１０および図８と同様であるので、その
説明を省略する。このような、構成とすることにより、
本実施の形態では、第２および第８の実施の形態と同様
に、中央の電気室等の遠隔地において大規模プラント等
の絶縁劣化診断を一括して行なうことができ、プラント
等の保守、管理が非常に簡単になり、しかも、各負荷回
路個々の絶縁劣化状況をリアルタイムに監視、診断する
ことができると共に、負荷回路全体および主回路母線を
一括して監視、診断することができ、幅広い監視、診断
が可能になる。

【００７１】実施の形態１２．また、図８および図１３
において、図１０で用いた監視制御手段７０を負荷回路
保護装置６２ に接続するようにしてもよい。この場
合、負荷回路保護装置６２内の警報表示手段１８ｉは不
要となる。これにより、さらに、本実施の形態では、幅
広い監視、診断が可能になる。

【００７２】実施の形態１３．また、第１〜第１２の実
施の形態では、負荷回路は非インバータ系統である場合
について説明したが、図示せずも負荷回路内の電源トラ
ンス１３と零相変流器１７Ａの間にインバータを設け
て、その出力により負荷としての電動機１５等を制御す
るインバータ系統であってもよい。このように、インバ
ータによって電動機等の周波数制御を行なう場合、その
運転周波数（通常、商用周波数）は数Ｈｚから１５０Ｈ
ｚ程度まで変化する場合が多々あり、また、インバータ
にはキャリア周波数が存在し、その周波数成分は６００
Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の基本波、およびその高調波成分
であるので、負荷回路保護装置内の不要波除去手段１８
ｅは２００Ｈｚ程度のＬＰＦで構成するようにする。ま
た、次式から分かるように、運転周波数により対地漏洩
電流が変化するため周波数検出手段（図示せず）を追加
し、周波数データを考慮して絶縁劣化診断の演算を行な
うようにしてもよい。

【００７３】 Ｉ＝ｊ２πｆＣＶ ・・・（７）

【００７４】但し、上記（７）式において、Ｉは対地漏
洩電流、ｆは運転周波数、Ｃは対地静電容量、Ｖは系統
電圧である。なお、不要波除去手段は、ここではＬＰＦ
で構成されているが、中心周波数を可変することのでき
るＢＰＦを使用し、周波数検出手段で検出した運転周波
数を中心周波数とするＢＰＦで構成してもよい。中心周
波数を可変する方法としては、演算手段よりディジタル
的に制御すればよい。これにより、さらに、本実施の形
態では、インバータの配線系統に使用できる利益があ
る。

【００７５】実施の形態１４．図１４は、この発明の第
１４の実施の形態を示す構成図である。図１４におい
て、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細
説明を省略する。上述の各実施の形態では、３相の対地
静電容量が大体バランスしている場合を前提に説明した
が、本実施の形態では、３相回路を積極的にアンバラン
スにして、対地漏洩電流を増大し、検出精度を上げよう
とするものである。一般に対地静電容量は、ケーブルの
サイズ、種類等によりバラツキがあり、その目安として
０．５〜１μＦ／ｋｍである。但し、この値は、電線を
大地に密着させて配線した場合である。これに、配線方
法によるバラツキを考慮すると、０，００５〜１μＦ／
ｋｍ程度となる。そこで、これらより、このときのそれ
ぞれの対地漏洩電流を算出すると、例えば電源電圧が４
４０Ｖの配電系統における対地電圧は、中性点接地の場
合、約２５０（４４０／√３）Ｖとなるので、絶縁抵抗
値を１０ＭΩとすると、各相の抵抗分対地漏洩電流は次
式のようになる。

【００７６】 Igr_Ri≒Igr_Si≒Igr_Ti≒Ｖ／Ｒ≒２５μＡ ・・・（８）

【００７７】また、静電容量値を０．０１μＦとする
と、各相の容量分対地漏洩電流は次式のようになる。

【００７８】 Igc_Ri≒Igc_Si≒Igc_Ti≒ｊωＣＶ≒１ｍＡ ・・・（９）

【００７９】なお、上記（８）および（９）式におい
て、Igr_Ri，Igr_Si，Igr_TiはそれぞれＲ相，Ｓ相，Ｔ相
の抵抗分対地漏洩電流、Igc_Ri，Igc_Si，Igc_Tiはそれぞ
れＲ相，Ｓ相，Ｔ相の容量分対地漏洩電流、Ｖは対地電
圧、Ｒは絶縁抵抗値、Ｃは静電容量値、ωは角周波数
で、その周波数ｆは６０Ｈ_Zである。そして、零相変流
器で検出されるのは、３相のアンバランス分となるた
め、それぞれその対地漏洩電流はさらに小さい値とな
る。

【００８０】従って、３相の容量分対地漏洩電流がばら
ついている場合には、絶縁劣化が進行した場合、抵抗分
対地漏洩電流のみを検出することになるので、電流レベ
ルが非常に低くなり、検出精度に低下する虞れがある。
そこで、図１４に示すように、３相の任意の相に、既知
の対地インピーダンス手段として例えばコンデンサ４０
を挿入し、つまり、電動機１５のある１相の一端と大地
間にコンデンサ４０を接続し、３相回路をアンバランス
にすることによって、対地漏洩電流が増えるので、これ
によって、検出精度が高くなり、ノイズマージンも増大
させることができる。なお、既知の対地インピーダンス
手段としては、コンデンサの他に例えばバリスタ、抵
抗、コイル等を用いてもよい。

【００８１】ここで、３相を積極的にアンバランスする
方法についてどのようにアンバランスにすればより効果
的かについて説明する。図９は各相の劣化時の対地漏洩
電流、零相電流ベクトルの変化を示したものであるが、
図９Ｃに示すように系統初期の零相電流ベクトルと劣化
が進行した場合の零相電流ベクトルとの位相差が小さい
場合、絶縁劣化の検出精度が低下する。特に、実施の形
態３で説明したように、中古プラント等の絶縁劣化が進
行している場合は、絶縁劣化が進行していても位相変化
が小さいため、さらに検出精度が低下する。そのような
場合、挿入する対地インピーダンス手段を、各相の一端
と大地間に挿入する、つまり、任意の２相の電圧ベクト
ルの中心（例えば、Ｒ相−Ｓ相、Ｓ相−Ｔ相、）になる
ように挿入すれば、絶縁劣化に対する位相差変化が大き
くなり、絶縁劣化の検出精度が向上する。このように、
本実施の形態では、３相回路を積極的にアンバランスに
して、対地漏洩電流を増大させ、さらに、検出精度を上
げることができる。

【００８２】実施の形態１５．なお、上記実施の形態１
４では、対地インピーダンス手段によって３相回路をア
ンバランスにする方法について述べたが、本実施の形態
では、零相変流器１７Ａの平衡特性（残留電流特性）を
利用して見かけ上のアンバランスを実現するものであ
る。以下、その方法について、図１５を参照しながら説
明する。上記実施の形態１〜１４では、平衡特性（残留
電流特性）の影響をなるべく小さくするために、零相変
流器として平衡特性（残留電流特性）精度の高いものを
必要としたが、本実施の形態は平衡特性（残留電流特
性）を積極的に利用するので、平衡特性（残留電流特
性）精度の高いものを必要としない。零相変流器１７Ａ
は、平衡特性（残留電流特性）により零相変流が０でも
主回路電流値に比例した残留電流特を出力する。

【００８３】本実施の形態では、そのときの残留電流の
レベル、位相は零相変流器１７Ａの性能、零相変流器１
７Ａの電線貫通位置によって変化する。絶縁劣化が殆ど
進んでいない系統初期状態においては、零相変流器１７
Ａの平衡特性（残留電流特性）の精度の高くないものに
ついては、零相変流が殆ど流れていないので、平衡特性
（残留電流特性）による残留電流ベクトルＩgzのみとな
る。その残留電流成分（Ｉgz）のレベルと位相を初期値
として負荷回路保護装置１８に記憶しておく。零相変流
器１７Ａで検出される零相変流ベクトルＩgoaは３相の
合成電流ベクトルＩgo＋残留電流ベクトルＩgzになるこ
とが実験上判明している。ここで、絶縁劣化が進行すれ
ば、残留電流ベクトルＩgzが分かっているので、変化し
た（Ｓ相の）抵抗分対地漏洩電流ベクトルＩgrsaがベク
トル演算を行うことによって検出できる。これにより、
安価な零相変流器を使用して、絶縁劣化を診断すること
が可能になる。

【００８４】なお、上述において、初期の残留電流成分
（Ｉgz）のレベルと位相を変化させないために、零相変
流器１７Ａに貫通させる電線の位置を固定できるように
すれば、更に長期安定性が向上する。また、上記実施の
形態１４で述べたように零相変流ベクトルの位置を検出
しやすい位置に変化させる手段として、対地インピーダ
ンス手段を用いたが、零相変流器１７Ａに貫通させる電
線の位置を変化させることによって、零相変流ベクトル
の位置を変化させるようにしてもよい。このように、本
実施の形態では、安価な零相変流器を使用して、絶縁劣
化を診断することが可能になる。

【００８５】実施の形態１６．なお、上記第１４および
第１５の実施の形態では、３相の対地静電容量をアンバ
ランスにするのに、コンデンサ等を追加する場合である
が、３相の配線の内１相のケーブルのみに対地静電容量
の大きいものを使用するか、または、ケーブルのサイズ
の違うものを使用するようにしてもよい。また、配線方
法でも対地静電容量は大きく変化する、つまり、例えば
配線方法をケーブルと大地を密着させて配線した場合
と、間を空けて配線した場合とでは大きく変化するの
で、配線方法で３相の対地静電容量をアンバランスにす
るようにしてもよい。かくして、本実施の形態でも、３
相回路を積極的にアンバランスにして、対地漏洩電流を
増大させ、さらに、検出精度を上げることができる。

【００８６】実施の形態１７．図１６は、この発明の第
１７の実施の形態を示す構成図である。図１６におい
て、図１０と対応する部分には同一符号を付し、その詳
細説明を省略する。図において、７０Ａは負荷回路１０
Ｂ，２０Ｂおよび３０Ｂより遠隔地例えば中央の電気室
に設けられ、伝送線７１を介してこれらの負荷回路の負
荷回路保護装置１８Ａに接続された監視制御手段であ
る。この監視制御手段７０Ａは、上述の伝送親局７０ａ
の他に、伝送親局７０ａで受信された絶縁劣化診断用デ
ータを記憶すると共に、そのデータからベクトル演算を
行い、さらに、この演算結果に、外部に設けられた環境
状態を検出するための温度センサ（４１）、湿度センサ
４２および気圧センサ４３の出力に基づいて補正を行う
ことによって絶縁劣化診断を行ない警報表示、制御をす
る機能を有する監視制御装置７０ｃを備える。その他の
構成は、図１０と同様である。そして、監視制御装置７
０ｃでは、伝送親局７０ａで受信された絶縁劣化診断用
データからベクトル演算を行い、その演算結果に、温度
センサ（４１）、湿度センサ４２および気圧センサ４３
の出力に基づいて補正を行い、絶縁劣化診断を行なって
警報表示、制御をする。その他の動作については、図１
０と同様であるので、その説明を省略する。

【００８７】このような、構成とすることにより、本実
施の形態では、温度や湿度或いは気圧等環境条件によっ
て変化する絶縁抵抗値を考慮して、斯かる環境条件を各
センサで取り込み、補正をかけるので、さらに、検出精
度を向上できる。なお、各センサの出力を負荷回路保護
装置に入力して補正をかけるようにしてもよい。

【００８８】実施の形態１８．また、上記各実施の形態
では、基準位相として線間電圧ベクトルを用いた場合に
ついて説明したが、ＳＴ，ＴＲ線間電圧ベクトルを用い
てもよいし、或いはＲ，Ｓ，Ｔ相電圧ベクトルを用いて
もよい。また、不要波除去手段の代わりとして前段の出
力を直接演算手段に取り込み、ここでＡ／Ｄ変換してデ
ィジタルフィルタの演算を行い、ディジタル的にフィル
タを掛けるようにようにしてもよい。また、交流／直流
変換手段側も差動増幅器の出力を直接演算手段に取り込
み、ここでＡ／Ｄ変換してディジタル演算を行うにして
もよい。さらに、負荷は電動機に限定されることなく、
その他の負荷、例えば変圧器等でもよい。これにより、
本実施の形態でも、上記実施の形態と同様の効果が得ら
れる。

【００８９】実施の形態１９．また、上記各実施の形態
では、電源変圧器２は３相３線式スター形中性点接地方
式の場合について説明したが、その他の方式、例えば、
３相４線式スター形中性点接地方式でもよい。また、中
性点接地方式としては、直接接地方式に限定されること
なく、例えば、抵抗接地、リアクトル接地、コンデンサ
接地等のその他の接地方式でもよい。これにより、さら
に、本実施の形態では、各種の接地方式の配線系統にも
使用できる利益がある。

【００９０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、主回路母線に
負荷が接続された負荷回路において、主回路母線側およ
び負荷回路側の少なくとも一方に、零相電流を検出する
零相電流検出手段と、零相電流検出手段の出力に基づい
て主回路母線および負荷回路に関連する対地漏洩電流の
変化を検出する絶縁劣化検出手段とを備え、絶縁劣化検
出手段は、電源より基準位相を検出する第１の位相検出
手段と、零相電流の位相を検出する第２の位相検出手段
と、零相電流のレベルを検出するレベル検出手段と、第
１、第２の位相検出手段およびレベル検出手段の出力に
基づいて対地インピーダンスの低下度を算出する演算手
段と、演算手段の演算結果に基づいて警報表示を行う警
報表示手段と、演算手段に接続された記憶手段とを有
し、系統初期状態における零相変流のレベルと位相を初
期値として記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶された情
報に基づいて絶縁劣化の判断するようにしたので、主回
路母線および負荷回路の絶縁劣化状況を常時リアルタイ
ムに監視、診断することができ、従来のような繁雑な絶
縁抵抗の測定が不要になり、また、測定後の人為的ミス
による配線系統への損傷を削減でき、また、適切な配線
系統の保守、更新の時期を容易に把握することができ、
さらに連続運転のプラントにも対応でき、しかも、半年
或いは１年毎の実際に絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗を測
定する定期検査の実施の間隔を延ばすことができ、以
て、絶縁劣化の診断に伴う労働時間の低減、省力化が可
能となり、また、精度の向上、コストの低廉化等が図れ
るという効果がある。さらに、安価な零相変流器を使用
して、絶縁劣化を診断することが可能になるという効果
がある。

【００９１】

【００９２】

【００９３】

【００９４】

【００９５】

【００９６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、監視制御手段が、絶縁劣化検出手段から伝送
されてくるデータをグラフ化し、グラフ化されたデータ
と予め記憶されている劣化曲線を照合するので、絶縁劣
化の傾向を容易に知ることができ、劣化パターンの判定
を確実に行うことができ、以て、より精度の高い絶縁劣
化の診断を行うことができるという効果がある。

【００９７】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
において、監視制御手段が、劣化曲線として特定部位の
劣化パターンを記憶しているので、その劣化部位の特定
が可能になり、絶縁劣化による部品更新の際にどの部位
かを診断する必要がなくなり、それに要する労力を削減
することができるという効果がある。

【００９８】請求項４の発明によれば、請求項１〜３の
発明において、監視制御手段が、絶縁劣化検出手段から
伝送されてくるデータと、監視制御手段の外部の温度、
湿度または気圧の検出データに基づいて警報表示を行う
ので、環境条件も踏まえたより精度の高い絶縁劣化の診
断を行うことができるという効果がある。

【００９９】請求項５の発明によれば、請求項１〜４の
発明において、第２の位相検出手段が、各相の一端と大
地間に対地インピーダンス手段を挿入して対地静電容量
をアンバランスすることにより零相電流を検出し、その
検出レベルに基づいて零相電流の位相を検出するので、
零相電流である対地漏洩電流を増大した状態でその位相
を検出でき、以て、検出精度が高くなり、ノイズマージ
ンも増し、より精度の高い絶縁劣化の診断を行うことが
できるという効果がある。

【０１００】請求項６の発明によれば、請求項１〜４の
発明において、第２の位相検出手段が、ケーブルの種
類、サイズおよび配線方法の少なくとも１つを変更する
ことにより零相電流を検出し、その検出レベルに基づい
て零相電流の位相を検出するので、零相電流である対地
漏洩電流を増大した状態でその位相を検出でき、以て、
検出精度が高くなり、ノイズマージンも増し、より精度
の高い絶縁劣化の診断を行うことができるという効果が
ある。

【０１０１】請求項７の発明によれば、請求項１〜６の
発明において、零相電流検出手段が、零相変流器と、こ
の零相変流器に接続されたシールド線からなるので、外
部ノイズに影響されることなく、精度の高い絶縁劣化の
診断を行うことができるという効果がある。

【０１０２】請求項８の発明によれば、請求項７の発明
において、零相変流器が、高比透磁率の磁気シールド
と、磁気シールド内に設けられた高比透磁率のコアと、
コアに巻回された巻線とからなるので、検出する対地漏
洩電流として１０μＡ程度の微小電流でも検出できると
いう効果がある。

【０１０３】請求項９の発明によれば、請求項８の発明
において、磁気シールドが、コアを包み込む構造のもの
であるので、平衡特性（残留電流特性）が向上し、さら
に、微小電流を検出できるという効果がある。

【０１０４】請求項１０の発明によれば、請求項７の発
明において、シールド線が、ツィストペアシールドであ
るので、外部ノイズに影響されることなく、精度の高い
絶縁劣化診断を行うことができるという効果がある。

【０１０５】請求項１１の発明によれば、請求項１０の
発明において、シールド線が、シールドアースを絶縁劣
化検出手段の信号接地側に接続されるので、外部ノイズ
に影響されることなく、より精度の高い絶縁劣化診断を
行うことができるという効果がある。

【０１０６】請求項１２の発明によれば、請求項１０ま
たは１１の発明において、シールド線が、シールドアー
スを磁気シールドに接続されるので、外部ノイズに影響
されることなく、さらに、精度の高い絶縁劣化診断を行
うことができるという効果がある。

【０１０７】請求項１３の発明によれば、請求項１〜１
２の発明において、負荷が、インバータによって駆動さ
れるので、インバータの配線系統にも使用でき、汎用性
を拡大できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第１の実
施の形態を示す構成図である。

【図２】 図１の負荷回路保護装置の一例を示すブロッ
ク図である。

【図３】 零相変流器一次側への電線の貫通位置を示す
説明図である。

【図４】 零相変流器のコア、コアシールド及び巻線の
外形図

【図５】 第１の実施の形態における対地漏洩電流の説
明図である。

【図６】 ３相の相電圧とＲＳ線間電圧と各相の対地漏
洩電流との関係を示すベクトル図である。

【図７】 Ｓ相が絶縁低下した場合の対地漏洩電流の遷
移状態を示したベクトル図である。

【図８】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第２の実
施の形態を示す構成図である。

【図９】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第３の実
施の形態における各相が絶縁低下した場合の対地漏洩電
流の遷移状態を示したベクトル図である。

【図１０】 この発明による絶縁劣化診断装置の第８の
実施の形態を示す構成図である。

【図１１】 図１０の負荷回路保護装置の一例を示すブ
ロック図である。

【図１２】 この発明による絶縁劣化診断装置の第１０
の実施の形態を示す構成図である。

【図１３】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第１１
の実施の形態を示す構成図である。

【図１４】 この発明による絶縁劣化診断装置の第１４
の実施の形態を示す構成図である。

【図１５】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第１５
の実施の形態における各相が絶縁低下した場合の対地漏
洩電流の遷移状態を示したベクトル図である。

【図１６】 この発明に係る絶縁劣化診断装置の第１６
の実施の形態を示す構成図である。

【図１７】 従来の絶縁監視方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ，３０，
３０Ａ，３０Ｂ 負荷回路、１１ 負荷回路開閉器、１
２ コンタクタ、１３ 電源トランス、 １４負荷回路
配線、１５ 電動機、１７Ａ 零相変流器、１８，１８
Ａ 負荷回路保護装置、１９ シールド線、４１ 温度
センサ、４２ 湿度センサ、４３ 気圧センサ、５３
磁気シールド、５４ コア、５５ 巻線、６１ 零相変
流器、６２ 負荷回路保護装置、６３ 零相変流器、７
０，７０Ａ 監視制御手段、７１ 伝送線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊原 博之 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石１番１ 号 三菱化学株式会社 黒崎事業所内 (56)参考文献 特開 昭58−207820（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−76131（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−62524（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−339218（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311791（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−209518（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111217（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−78444（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/34 - 3/353 G01R 31/02 H02H 3/38

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主回路母線に負荷が接続された負荷回路
   において、 上記主回路母線側および上記負荷回路側の少なくとも一
   方に、 零相電流を検出する零相電流検出手段と、 該零相電流検出手段の出力に基づいて上記主回路母線お
   よび負荷回路に関連する対地漏洩電流の変化を検出する
   絶縁劣化検出手段とを備え、 上記絶縁劣化検出手段は、電源より基準位相を検出する
   第１の位相検出手段と、零相電流の位相を検出する第２
   の位相検出手段と、零相電流のレベルを検出するレベル
   検出手段と、上記第１、第２の位相検出手段および上記
   レベル検出手段の出力に基づいて対地インピーダンスの
   低下度を算出する演算手段と、該演算手段の演算結果に
   基づいて警報表示を行う警報表示手段と、上記演算手段
   に接続された記憶手段とを有し、 系統初期状態における零相変流のレベルと位相を初期値
   として上記記憶手段に記憶し、該記憶手段に記憶された
   情報に基づいて絶縁劣化の判断する ことを特徴とする絶
   縁劣化診断装置。
2. 【請求項２】 上記監視制御手段は、上記絶縁劣化検出
   手段から伝送されてくるデータをグラフ化し、該グラフ
   化されたデータと予め記憶されている劣化曲線を照合す
   る請求項１に記載の絶縁劣化診断装置。
3. 【請求項３】 上記監視制御手段は劣化曲線として特定
   部位の劣化パターンを記憶している請求項２に記載の絶
   縁劣化診断装置。
4. 【請求項４】 上記監視制御手段は、上記絶縁劣化検出
   手段から伝送されてくるデータと、上記監視制御手段の
   外部の温度、湿度または気圧の検出データに基づいて警
   報表示を行う請求項１から請求項３までのいずれか１項
   に記載の絶縁劣化診断装置。
5. 【請求項５】 上記第２の位相検出手段は、各相の一端
   と大地間に対地インピーダンス手段を挿入して対地静電
   容量をアンバランスすることにより零相電流を検出し、
   その検出レベルに基づいて該零相電流の位相を検出する
   請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の絶縁
   劣化診断装置。
6. 【請求項６】 上記第２の位相検出手段は、ケーブルの
   種類、サイズおよび 配線方法の少なくとも１つを変更す
   ることにより零相電流を検出し、その検出レベルに基づ
   いて該零相電流の位相を検出する請求項１から請求項４
   までのいずれか１項に記載の絶縁劣化診断装置。
7. 【請求項７】 上記零相電流検出手段は、零相変流器
   と、この零相変流器に接続されたシールド線からなる請
   求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の絶縁劣
   化診断装置。
8. 【請求項８】 上記零相変流器は、高比透磁率の磁気シ
   ールドと、該磁気シールド内に設けられた高比透磁率の
   コアと、該コアに巻回された巻線とからなる請求項７に
   記載の絶縁劣化診断装置。
9. 【請求項９】 上記磁気シールドは、上記コアを包み込
   む構造である請求項８に記載の絶縁劣化診断装置。
10. 【請求項１０】 上記シールド線は、ツィストペアシー
    ルドである請求項７に記載の絶縁劣化診断装置。
11. 【請求項１１】 上記シールド線は、シールドアースを
    上記絶縁劣化検出手段の信号接地側に接続される請求項
    １０に記載の絶縁劣化診断装置。
12. 【請求項１２】 上記シールド線は、シールドアースを
    上記磁気シールドに接続される請求項１０または請求項
    １１に記載の絶縁劣化診断装置。
13. 【請求項１３】 上記負荷はインバータによって駆動さ
    れる請求項１〜１２までのいずれか１項に記載の絶縁劣
    化診断装置。