電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置
【課題】冷却液を電気機器から抜き取ることなく効率的に発熱部の絶縁抵抗を算出することができる電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置を提供する。
【解決手段】発熱部２４に通じる流水路２３、２３Ａ、２３Ｂに冷却液を流通させる電気機器２１において、発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、流水路によって形成される冷却液流通回路と接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部と接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、を備える。
【解決手段】発熱部２４に通じる流水路２３、２３Ａ、２３Ｂに冷却液を流通させる電気機器２１において、発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、流水路によって形成される冷却液流通回路と接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部と接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タービン発電機のような大容量の電気機器においては、回転子に流れる大電流によって発生するジュール熱に基づく温度上昇を抑えるため、回転子に冷却液を供給している。例えば、特許文献１には、純水（冷却液）を二次冷却水によって冷却する常用クーラー及び予備クーラーと、純水の導電率を検出するセンサーとを備え、センサーの検出結果に基づいて、常用クーラーにおける二次冷却水の漏洩を検知して自動的に予備クーラーに切り替えるようにした電気機器の冷却装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１の冷却装置では、二次冷却水が純水に漏洩することにより該純水の導電率が変化すると、センサーによって検出される導電率が変化し、センサーの検出結果に基づいて、常用クーラーの異常を早期に検出し、純水を冷却するクーラーを、常用クーラーから予備クーラーに切り替えることができる。このため、予備クーラーによって、純水の導電率が変化することを抑えつつ純水を冷却することができる。よって、純水の絶縁性能の低下を抑えつつ発熱部を冷却することができるため、電気機器の負荷を下げたり該電気機器を停止させずに運転できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平５−８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タービン発電機のような電気機器では、定期的に回転子コイルに代表される発熱部の絶縁抵抗を測定し、該発熱部の絶縁性能を診断している。しかしながら、一般に、上記の電気機器では、純水などの冷却液を電気機器に満たした状態で、発熱部の絶縁抵抗を測定していた。このような場合には、発熱部に通じる冷却液の流水路によって形成される冷却液流通回路の絶縁抵抗と発熱部の絶縁抵抗とを一括して測定することしかできず、発熱部の絶縁抵抗のみを測定することができなかった。
【０００６】
また、発熱部の絶縁抵抗のみを測定するために、冷却液を電気機器から抜き取ることも考えられるが、該冷却水を抜き取った後には、発熱部の絶縁抵抗を測定する精度を高めるために、発熱部を乾燥させる作業が必要であった。そこで、発熱部の絶縁抵抗のみを測定するためには、冷却液を電気機器から抜き取ることや発熱部を乾燥させるための時間が必要となり、効率的に発熱部の絶縁抵抗を測定することができないと考えられていた。
【０００７】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、冷却液を電気機器から抜き取ることなく効率的に発熱部の絶縁抵抗を算出することができる電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る電気機器の絶縁抵抗の測定方法は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、を備えることを特徴とする。
請求項１の発明に係る電気機器の絶縁抵抗の測定方法によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１において、前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁抵抗が接続された対地絶縁抵抗測定回路に印加する電圧と、該対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記対地絶縁抵抗測定回路を、前記冷却液流通回路絶縁抵抗と前記発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えると共に、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式に、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする。
請求項２の発明によれば、発熱部絶縁抵抗を算出する際には、対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した対地絶縁抵抗と、既知の値である流水路の断面積と冷却液の導電率と流水路の長さとに応じて定められる冷却液流通回路絶縁抵抗とを、対地絶縁抵抗に相当する等価回路の合成抵抗を算出する計算式に代入することにより、未知の値である発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
したがって、測定値である対地絶縁抵抗及び既知の値によって定められる冷却液流通回路絶縁抵抗に基づいて、発熱部絶縁抵抗を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２において、前記冷却液の導電率を互いに異なる複数の値に変化させ、前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記互いに異なる値を有するそれぞれの導電率毎に前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記計算式に、前記それぞれの導電率毎に測定した前記対地絶縁抵抗及び前記それぞれの導電率に応じて定められた前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を複数算出することを特徴とする。
請求項３の発明によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、上記の計算式に、それぞれの導電率毎に測定した対地絶縁抵抗及びそれぞれの導電率に応じて定められた冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、発熱部絶縁抵抗を複数算出する。
このため、発熱部絶縁抵抗を複数算出することにより、算出された複数の発熱部絶縁抵抗同士を比較することができ、該比較の結果に応じ、発熱部絶縁抵抗のばらつきの有無を確認することができる。
したがって、発熱部絶縁抵抗のばらつきの有無に応じ、算出された発熱部絶縁抵抗の妥当性を判断することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、冷却液を発電機に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と回転子コイルの絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び回転子コイルの絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。よって、回転子コイルの絶縁抵抗を算出するために、冷却液を発電機から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗測定装置において、前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定手段と、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出手段と、を備えることを特徴とする。
請求項５の発明に係る電気機器の絶縁抵抗測定装置によれば、発熱部絶縁抵抗算出手段により、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５において、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁回路が接続された対地絶縁抵抗測定回路を、該冷却液流通回路絶縁抵抗と該発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えて、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式が記憶された記憶手段を備え、前記対地絶縁抵抗測定手段は、前記対地絶縁抵抗測定回路に電圧を印加し、該電圧と、前記対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記計算式に、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする。
請求項６の発明によれば、発熱部絶縁抵抗を算出する際には、対地絶縁抵抗測定手段によって測定した対地絶縁抵抗と、既知の値である流水路の断面積と冷却液の導電率と流水路の長さとに応じて定められる冷却液流通回路絶縁抵抗とを、記憶手段に記憶されて対地絶縁抵抗に相当する等価回路の合成抵抗を算出する計算式に代入することにより、未知の値である発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
したがって、測定値である対地絶縁抵抗及び既知の値によって定められる冷却液流通回路絶縁抵抗に基づいて、発熱部絶縁抵抗を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５又は６において、前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする。
請求項７の発明によれば、冷却液を発電機に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と回転子コイルの絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び回転子コイルの絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。よって、回転子コイルの絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気機器の絶縁抵抗の測定方法によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１６】
本発明の電気機器の絶縁抵抗測定装置によれば、発熱部絶縁抵抗算出手段により、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の絶縁抵抗計の概略構成図である。
【図２】絶縁抵抗計を用いて第２絶縁抵抗を算出する方法を説明する図である。
【図３】電流測定回路の等価回路図である。
【図４】純水の導電率σに対する第２絶縁抵抗Ｒ２の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図１ないし図４を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の絶縁抵抗計１の概略構成図である。絶縁抵抗計１は、制御部１０と、電圧生成部２０と、電流検出部３０と、Ａ／Ｄ変換部４０と、操作部５０と、記憶部６０と、表示部７０とを備えている。なお、絶縁抵抗計１は、本発明の絶縁抵抗測定装置の一例である。
【００１９】
制御部１０には、電圧生成部２０が接続されている。電圧生成部２０は、被測定機器２１と接続される。電圧生成部２０は、制御部１０によって制御され、被測定機器２１に印加する測定電圧（ここでは５００Ｖの電圧）を生成する。被測定機器２１には、電流検出部３０が接続されている。電流検出部３０は、測定電圧を被測定機器２１に印加する際に、該被測定機器２１に流れる電流を検出する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部４０には、電圧生成部２０及び電流検出部３０が接続されている。Ａ／Ｄ変換部４０は、電圧生成部２０によって生成された測定電圧及び電流検出部３０によって検出された電流を、ディジタルデータ（電圧データ、電流データ）にそれぞれ変換する。
【００２１】
さらに、Ａ／Ｄ変換部４０は、制御部１０に接続されている。制御部１０は、後述するように、Ａ／Ｄ変換部４０から送信された電圧データ、電流データに基づいて、被測定機器２１の対地絶縁抵抗や発熱部絶縁抵抗に相当する第２絶縁抵抗を算出する。
【００２２】
制御部１０には、操作部５０と、記憶部６０と、表示部７０とが接続されている。操作部５０は、測定開始スイッチや設定値入力スイッチ等の各種のスイッチを備えている。操作部５０は、制御部１０に、各種のスイッチの操作に応じた指令信号を送信する。記憶部６０には、後述するように、制御部１０によって第２絶縁抵抗を算出するための計算式が予め記憶されている。表示部７０には、制御部１０によって算出された第２絶縁抵抗の値が表示される。なお、記憶部６０は、本発明の記憶手段の一例である。
【００２３】
本実施形態では、図２に示すように、被測定機器２１として交流発電機を例示する。交流発電機２１は、回転子２２及び固定子２９を備えている。回転子２２には主軸２３が取り付けられていると共に、回転子２２の外周面には、回転子コイル２４が巻かれている。主軸２３には、純水供給部２５が接続されている。純水供給部２５は、ポンプ２６により、タンクＴに蓄えられた純水を主軸２３の内部に供給する。
【００２４】
純水は、回転子２２に向けて主軸２３の内部を流下した後に、該主軸２３と連通した流入路２３Ａを流通する。流入路２３Ａは、各回転子コイル２４にも通じている。このため、純水は、流入路２３Ａを流通した後に各回転子コイル２４内に流入する。
【００２５】
その後、各回転子コイル２４内の純水は、流出路２３Ｂを通過した後に主軸２３の内部に戻される。続いて、主軸２３内の純水は、タンクＴに戻され、その後ポンプ２６によって、再び主軸２３の内部に供給される。流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂは、絶縁性部材によって形成されている。交流発電機２１では、各回転子コイル２４において発生する熱を純水に吸熱させることにより、各回転子コイル２４の温度の上昇を抑えることができる。図２では、一部の流入路２３Ａ及び一部の流出路２３Ｂの図示を省略したが、すべての回転子コイル２４と主軸２３との間には、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂが配置されている。なお、回転子コイル２４は本発明の発熱部の一例であり、主軸２３、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂは本発明の流水路の一例であり、純水は本発明の冷却液の一例である。また、主軸２３、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂにより、本発明の冷却液流通回路が形成される。
【００２６】
次に、絶縁抵抗計１により、第２絶縁抵抗を測定する動作を説明する。第２絶縁抵抗を測定する際には、主軸２３の内部、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂや、回転子コイル２４の内部には、純水を満たした状態を維持する。絶縁抵抗計１では、接地側測定端子が接地電位に接続され、ライン側測定端子がコレクタリング２３Ｃに接続されている。
【００２７】
絶縁抵抗計１の操作者が、操作部５０に設けた測定開始スイッチを操作することにより、操作部５０は、制御部１０に測定開始指令信号を送信する。制御部１０は、測定開始指令信号を受信した後に、電圧生成部２０へ測定電圧生成指令信号を送信する。電圧生成部２０は、測定電圧生成指令信号を受信した後に、測定電圧をコレクタリング２３Ｃに印加する。加えて、電圧生成部２０は、測定電圧のデータをＡ／Ｄ変換部４０に送信する。コレクタリング２３Ｃは、回転子２２に直流電圧を供給するために用いられ、主軸２３に取り付けられた金属リングである。なお、主軸２３は接地電位に接続されている。
【００２８】
コレクタリング２３Ｃに測定電圧が印加されることにより、該コレクタリング２３Ｃから主軸２３及び流入路２３Ａを経て各回転子コイル２４に至り、さらに回転子コイル２４から流出路２３Ｂを経て主軸２３からコレクタリング２３Ｃに至る電流測定回路が形成される。なお、電流測定回路は、本発明の対地絶縁抵抗測定回路の一例である。
【００２９】
電流検出部３０は、電流測定回路に流れる電流を検出し、該電流のデータをＡ／Ｄ変換部４０に送信する。Ａ／Ｄ変換部４０は、測定電圧のデータ及び電流のデータを制御部１０に送信する。その後、制御部１０は、測定電圧のデータを電流のデータで除算する処理を実行することにより、対地絶縁抵抗Ｒ３を算出すると共に記憶部６０に記憶する。これにより、対地絶縁抵抗Ｒ３の測定が完了する。対地絶縁抵抗Ｒ３は、流入路２３Ａの内部及び流出路２３Ｂの内部にそれぞれ満たされた純水と接地電位との間の純水絶縁抵抗Ｒ１に、主軸２３及び各回転子コイル２４と接地電位との間の第２絶縁抵抗Ｒ２を加算したものである。なお、純水絶縁抵抗Ｒ１は、本発明の冷却液流通回路絶縁抵抗の一例であり、第２絶縁抵抗Ｒ２は、本発明の発熱部絶縁抵抗の一例である。また、制御部１０、電圧生成部２０、電流検出部３０及びＡ／Ｄ変換部４０は、本発明の対地絶縁抵抗測定手段の一例であり、制御部１０、電圧生成部２０、電流検出部３０及びＡ／Ｄ変換部４０を用いて対地絶縁抵抗Ｒ３を算出することは、本発明の対地絶縁抵抗測定ステップの一例である。
【００３０】
続いて、制御部１０は、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出するため、記憶部６０に記憶された計算式を読み出す。記憶部６０には、下記の計算式（１）が記憶されている。本実施形態では、図３に示すように、上記の電流測定回路を、第２絶縁抵抗Ｒ２と純水絶縁抵抗Ｒ１との並列回路に置き換えて、下記の計算式（１）を導出した。計算式（１）により、電流測定回路の合成抵抗を算出できる。
Ｒ３＝１／（１／Ｒ２＋１／Ｒ１）
＝１／（１／Ｒ２＋１／｛（Ｌ／πｒ２σ）×（１／ｎ）｝）・・・（１）
ここで、Ｒ３は対地絶縁抵抗［Ω］、Ｒ１は純水絶縁抵抗［Ω］、Ｌは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの１本の長さ［ｍ］、ｒは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの内径［ｍ］、σは純水の導電率［Ｓ／ｍ］、ｎは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂの合計本数（ここでは３２本）
【００３１】
制御部１０は、操作者が、操作部５０に設けた設定値入力スイッチによって設定し記憶部６０に記憶された流入路２３Ａ等の長さＬ、該流入路２３Ａ等の内径ｒ、純水の導電率σ、流入路２３Ａ等の合計本数ｎや、該記憶部６０に記憶された対地絶縁抵抗Ｒ３を読み出す。その後、制御部１０は、計算式（１）に、記憶部６０から読み出した各抵抗Ｒ１、Ｒ３等を代入し、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出する。第２絶縁抵抗Ｒ２は、計算式（１）を変形させた下記の計算式（２）によって算出される。計算式（２）から理解できるように、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２が算出される。
Ｒ２＝１／（１／Ｒ３−１／Ｒ１）
＝１／（１／Ｒ３−１／｛（Ｌ／πｒ２σ）×（１／ｎ）｝）・・・（２）
【００３２】
制御部１０は、第２絶縁抵抗Ｒ２を記憶部６０に記憶すると共に、第２絶縁抵抗Ｒ２の値を表示部７０に表示する制御を実行する。なお、制御部１０は、本発明の発熱部絶縁抵抗算出手段の一例であり、制御部１０が対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することによって第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することは、本発明の発熱部絶縁抵抗算出ステップの一例である。
【００３３】
さらに、本実施形態では、以下に説明するように、純水の導電率σを違いに異なる複数の値に変化させ、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出した。ここでは、図２に示したタンクＴに水道水を供給し、該水道水の供給量に応じ、回転子コイル２４に流入させる純水の導電率σを変化させた。導電率σは、伝導度計を用いて測定した。伝導度計によって測定された導電率σは、操作者が、設定値入力スイッチを操作して記憶部６０に記憶される。
【００３４】
図４は、純水の導電率σに対する第２絶縁抵抗Ｒ２の変化を示すグラフである。図４中の各第２絶縁抵抗Ｒ２は、制御部１０が、記憶部６０に記憶された各導電率σに応じて算出した対地絶縁抵抗Ｒ３、各導電率σ及び上記の計算式（１）、（２）に基づいて算出した。図４から理解できるように、純水の導電率σを互いに異なる複数の値に変化させた場合であっても、第２絶縁抵抗Ｒ２の値は、比較的ばらつきが小さく、ほぼ一定の値になった。
【００３５】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態の絶縁抵抗計１及び絶縁抵抗測定方法では、制御部１０により、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２が算出される。第２絶縁抵抗Ｒ２は、主軸２３及び各回転子コイル２４と接地電位との間の絶縁抵抗であり、対地絶縁抵抗Ｒ３は、純水絶縁抵抗Ｒ１と第２絶縁抵抗Ｒ２とを合算したものである。
本実施形態では、回転子コイル２４の内部に純水を満たした状態で、制御部１０によって、純水絶縁抵抗Ｒ１と第２絶縁抵抗Ｒ２とを一括して算出した後に、算出した対地絶縁抵抗Ｒ３（純水絶縁抵抗Ｒ１及び第２絶縁抵抗Ｒ２）から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。よって、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出するために、純水を固定子コイル２４から抜き取らずに、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、効率的に第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
【００３６】
また、制御部１０が算出した対地絶縁抵抗Ｒ３と、既知の値である流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの断面積（πｒ２）、純水の導電率σ、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂの１本の長さＬのそれぞれに応じて定められる純水絶縁抵抗Ｒ１とを、制御部１０が、上記の計算式（１）に代入することにより、未知の値である第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
したがって、制御部１０が算出した対地絶縁抵抗Ｒ３及び既知の値によって定められる純水絶縁抵抗Ｒ１に基づいて、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
【００３７】
さらに、制御部１０によって互いに異なる値に変化させた複数の純水の導電率σに対応して算出された複数の対地絶縁抵抗Ｒ３や、該複数の導電率σの内の各導電率σに応じて定められる複数の純水絶縁抵抗Ｒ１を計算式（１）に代入し、制御部１０が、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出する。
このため、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出することにより、算出された複数の第２絶縁抵抗Ｒ２同士を比較することができ、該比較の結果に応じ、第２絶縁抵抗Ｒ２のばらつきの有無を確認することができる。
したがって、第２絶縁抵抗Ｒ２のばらつきの有無に応じ、算出された第２絶縁抵抗Ｒ２の妥当性を判断することができる。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。上述した実施形態では、交流発電機の回転子コイルの絶縁抵抗を算出する例を説明したが、これに限定されず、例えば、純水を流通させた交流発電機の固定子コイルの絶縁抵抗の算出に本発明を適用することができる。さらに、本発明を、純水によって冷却する大容量の変圧器の巻線の絶縁抵抗の算出や、純水によって冷却する大容量のサイリスタの絶縁抵抗の算出等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・絶縁抵抗計、１０・・制御部、２０・・電圧生成部、２１・・被測定機器（交流発電機）、２３・・主軸、２３Ａ・・流入路、２３Ｂ・・流出路、２４・・回転子コイル、３０・・電流検出部、４０・・Ａ／Ｄ変換部、６０・・記憶部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タービン発電機のような大容量の電気機器においては、回転子に流れる大電流によって発生するジュール熱に基づく温度上昇を抑えるため、回転子に冷却液を供給している。例えば、特許文献１には、純水（冷却液）を二次冷却水によって冷却する常用クーラー及び予備クーラーと、純水の導電率を検出するセンサーとを備え、センサーの検出結果に基づいて、常用クーラーにおける二次冷却水の漏洩を検知して自動的に予備クーラーに切り替えるようにした電気機器の冷却装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１の冷却装置では、二次冷却水が純水に漏洩することにより該純水の導電率が変化すると、センサーによって検出される導電率が変化し、センサーの検出結果に基づいて、常用クーラーの異常を早期に検出し、純水を冷却するクーラーを、常用クーラーから予備クーラーに切り替えることができる。このため、予備クーラーによって、純水の導電率が変化することを抑えつつ純水を冷却することができる。よって、純水の絶縁性能の低下を抑えつつ発熱部を冷却することができるため、電気機器の負荷を下げたり該電気機器を停止させずに運転できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平５−８７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、タービン発電機のような電気機器では、定期的に回転子コイルに代表される発熱部の絶縁抵抗を測定し、該発熱部の絶縁性能を診断している。しかしながら、一般に、上記の電気機器では、純水などの冷却液を電気機器に満たした状態で、発熱部の絶縁抵抗を測定していた。このような場合には、発熱部に通じる冷却液の流水路によって形成される冷却液流通回路の絶縁抵抗と発熱部の絶縁抵抗とを一括して測定することしかできず、発熱部の絶縁抵抗のみを測定することができなかった。
【０００６】
また、発熱部の絶縁抵抗のみを測定するために、冷却液を電気機器から抜き取ることも考えられるが、該冷却水を抜き取った後には、発熱部の絶縁抵抗を測定する精度を高めるために、発熱部を乾燥させる作業が必要であった。そこで、発熱部の絶縁抵抗のみを測定するためには、冷却液を電気機器から抜き取ることや発熱部を乾燥させるための時間が必要となり、効率的に発熱部の絶縁抵抗を測定することができないと考えられていた。
【０００７】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、冷却液を電気機器から抜き取ることなく効率的に発熱部の絶縁抵抗を算出することができる電気機器の絶縁抵抗の測定方法及び電気機器の絶縁抵抗測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る電気機器の絶縁抵抗の測定方法は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、を備えることを特徴とする。
請求項１の発明に係る電気機器の絶縁抵抗の測定方法によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１において、前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁抵抗が接続された対地絶縁抵抗測定回路に印加する電圧と、該対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記対地絶縁抵抗測定回路を、前記冷却液流通回路絶縁抵抗と前記発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えると共に、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式に、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする。
請求項２の発明によれば、発熱部絶縁抵抗を算出する際には、対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した対地絶縁抵抗と、既知の値である流水路の断面積と冷却液の導電率と流水路の長さとに応じて定められる冷却液流通回路絶縁抵抗とを、対地絶縁抵抗に相当する等価回路の合成抵抗を算出する計算式に代入することにより、未知の値である発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
したがって、測定値である対地絶縁抵抗及び既知の値によって定められる冷却液流通回路絶縁抵抗に基づいて、発熱部絶縁抵抗を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２において、前記冷却液の導電率を互いに異なる複数の値に変化させ、前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記互いに異なる値を有するそれぞれの導電率毎に前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記計算式に、前記それぞれの導電率毎に測定した前記対地絶縁抵抗及び前記それぞれの導電率に応じて定められた前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を複数算出することを特徴とする。
請求項３の発明によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、上記の計算式に、それぞれの導電率毎に測定した対地絶縁抵抗及びそれぞれの導電率に応じて定められた冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、発熱部絶縁抵抗を複数算出する。
このため、発熱部絶縁抵抗を複数算出することにより、算出された複数の発熱部絶縁抵抗同士を比較することができ、該比較の結果に応じ、発熱部絶縁抵抗のばらつきの有無を確認することができる。
したがって、発熱部絶縁抵抗のばらつきの有無に応じ、算出された発熱部絶縁抵抗の妥当性を判断することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、冷却液を発電機に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と回転子コイルの絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び回転子コイルの絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。よって、回転子コイルの絶縁抵抗を算出するために、冷却液を発電機から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗測定装置において、前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定手段と、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出手段と、を備えることを特徴とする。
請求項５の発明に係る電気機器の絶縁抵抗測定装置によれば、発熱部絶縁抵抗算出手段により、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５において、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁回路が接続された対地絶縁抵抗測定回路を、該冷却液流通回路絶縁抵抗と該発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えて、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式が記憶された記憶手段を備え、前記対地絶縁抵抗測定手段は、前記対地絶縁抵抗測定回路に電圧を印加し、該電圧と、前記対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、前記発熱部絶縁抵抗算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記計算式に、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする。
請求項６の発明によれば、発熱部絶縁抵抗を算出する際には、対地絶縁抵抗測定手段によって測定した対地絶縁抵抗と、既知の値である流水路の断面積と冷却液の導電率と流水路の長さとに応じて定められる冷却液流通回路絶縁抵抗とを、記憶手段に記憶されて対地絶縁抵抗に相当する等価回路の合成抵抗を算出する計算式に代入することにより、未知の値である発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
したがって、測定値である対地絶縁抵抗及び既知の値によって定められる冷却液流通回路絶縁抵抗に基づいて、発熱部絶縁抵抗を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５又は６において、前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする。
請求項７の発明によれば、冷却液を発電機に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と回転子コイルの絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び回転子コイルの絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。よって、回転子コイルの絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に回転子コイルの絶縁抵抗を算出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気機器の絶縁抵抗の測定方法によれば、発熱部絶縁抵抗算出ステップにより、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【００１６】
本発明の電気機器の絶縁抵抗測定装置によれば、発熱部絶縁抵抗算出手段により、冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗から、冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することによって、発熱部絶縁抵抗を算出する。
このため、冷却液を電気機器に満たした状態で、冷却液流通回路絶縁抵抗と発熱部絶縁抵抗とを一括して測定した後に、測定した対地絶縁抵抗（冷却液流通回路絶縁抵抗及び発熱部絶縁抵抗）から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、発熱部絶縁抵抗を算出することができる。よって、発熱部絶縁抵抗を算出するために、冷却液を電気機器から抜き取らずに、対地絶縁抵抗から冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより、効率的に発熱部絶縁抵抗を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の絶縁抵抗計の概略構成図である。
【図２】絶縁抵抗計を用いて第２絶縁抵抗を算出する方法を説明する図である。
【図３】電流測定回路の等価回路図である。
【図４】純水の導電率σに対する第２絶縁抵抗Ｒ２の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図１ないし図４を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の絶縁抵抗計１の概略構成図である。絶縁抵抗計１は、制御部１０と、電圧生成部２０と、電流検出部３０と、Ａ／Ｄ変換部４０と、操作部５０と、記憶部６０と、表示部７０とを備えている。なお、絶縁抵抗計１は、本発明の絶縁抵抗測定装置の一例である。
【００１９】
制御部１０には、電圧生成部２０が接続されている。電圧生成部２０は、被測定機器２１と接続される。電圧生成部２０は、制御部１０によって制御され、被測定機器２１に印加する測定電圧（ここでは５００Ｖの電圧）を生成する。被測定機器２１には、電流検出部３０が接続されている。電流検出部３０は、測定電圧を被測定機器２１に印加する際に、該被測定機器２１に流れる電流を検出する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部４０には、電圧生成部２０及び電流検出部３０が接続されている。Ａ／Ｄ変換部４０は、電圧生成部２０によって生成された測定電圧及び電流検出部３０によって検出された電流を、ディジタルデータ（電圧データ、電流データ）にそれぞれ変換する。
【００２１】
さらに、Ａ／Ｄ変換部４０は、制御部１０に接続されている。制御部１０は、後述するように、Ａ／Ｄ変換部４０から送信された電圧データ、電流データに基づいて、被測定機器２１の対地絶縁抵抗や発熱部絶縁抵抗に相当する第２絶縁抵抗を算出する。
【００２２】
制御部１０には、操作部５０と、記憶部６０と、表示部７０とが接続されている。操作部５０は、測定開始スイッチや設定値入力スイッチ等の各種のスイッチを備えている。操作部５０は、制御部１０に、各種のスイッチの操作に応じた指令信号を送信する。記憶部６０には、後述するように、制御部１０によって第２絶縁抵抗を算出するための計算式が予め記憶されている。表示部７０には、制御部１０によって算出された第２絶縁抵抗の値が表示される。なお、記憶部６０は、本発明の記憶手段の一例である。
【００２３】
本実施形態では、図２に示すように、被測定機器２１として交流発電機を例示する。交流発電機２１は、回転子２２及び固定子２９を備えている。回転子２２には主軸２３が取り付けられていると共に、回転子２２の外周面には、回転子コイル２４が巻かれている。主軸２３には、純水供給部２５が接続されている。純水供給部２５は、ポンプ２６により、タンクＴに蓄えられた純水を主軸２３の内部に供給する。
【００２４】
純水は、回転子２２に向けて主軸２３の内部を流下した後に、該主軸２３と連通した流入路２３Ａを流通する。流入路２３Ａは、各回転子コイル２４にも通じている。このため、純水は、流入路２３Ａを流通した後に各回転子コイル２４内に流入する。
【００２５】
その後、各回転子コイル２４内の純水は、流出路２３Ｂを通過した後に主軸２３の内部に戻される。続いて、主軸２３内の純水は、タンクＴに戻され、その後ポンプ２６によって、再び主軸２３の内部に供給される。流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂは、絶縁性部材によって形成されている。交流発電機２１では、各回転子コイル２４において発生する熱を純水に吸熱させることにより、各回転子コイル２４の温度の上昇を抑えることができる。図２では、一部の流入路２３Ａ及び一部の流出路２３Ｂの図示を省略したが、すべての回転子コイル２４と主軸２３との間には、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂが配置されている。なお、回転子コイル２４は本発明の発熱部の一例であり、主軸２３、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂは本発明の流水路の一例であり、純水は本発明の冷却液の一例である。また、主軸２３、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂにより、本発明の冷却液流通回路が形成される。
【００２６】
次に、絶縁抵抗計１により、第２絶縁抵抗を測定する動作を説明する。第２絶縁抵抗を測定する際には、主軸２３の内部、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂや、回転子コイル２４の内部には、純水を満たした状態を維持する。絶縁抵抗計１では、接地側測定端子が接地電位に接続され、ライン側測定端子がコレクタリング２３Ｃに接続されている。
【００２７】
絶縁抵抗計１の操作者が、操作部５０に設けた測定開始スイッチを操作することにより、操作部５０は、制御部１０に測定開始指令信号を送信する。制御部１０は、測定開始指令信号を受信した後に、電圧生成部２０へ測定電圧生成指令信号を送信する。電圧生成部２０は、測定電圧生成指令信号を受信した後に、測定電圧をコレクタリング２３Ｃに印加する。加えて、電圧生成部２０は、測定電圧のデータをＡ／Ｄ変換部４０に送信する。コレクタリング２３Ｃは、回転子２２に直流電圧を供給するために用いられ、主軸２３に取り付けられた金属リングである。なお、主軸２３は接地電位に接続されている。
【００２８】
コレクタリング２３Ｃに測定電圧が印加されることにより、該コレクタリング２３Ｃから主軸２３及び流入路２３Ａを経て各回転子コイル２４に至り、さらに回転子コイル２４から流出路２３Ｂを経て主軸２３からコレクタリング２３Ｃに至る電流測定回路が形成される。なお、電流測定回路は、本発明の対地絶縁抵抗測定回路の一例である。
【００２９】
電流検出部３０は、電流測定回路に流れる電流を検出し、該電流のデータをＡ／Ｄ変換部４０に送信する。Ａ／Ｄ変換部４０は、測定電圧のデータ及び電流のデータを制御部１０に送信する。その後、制御部１０は、測定電圧のデータを電流のデータで除算する処理を実行することにより、対地絶縁抵抗Ｒ３を算出すると共に記憶部６０に記憶する。これにより、対地絶縁抵抗Ｒ３の測定が完了する。対地絶縁抵抗Ｒ３は、流入路２３Ａの内部及び流出路２３Ｂの内部にそれぞれ満たされた純水と接地電位との間の純水絶縁抵抗Ｒ１に、主軸２３及び各回転子コイル２４と接地電位との間の第２絶縁抵抗Ｒ２を加算したものである。なお、純水絶縁抵抗Ｒ１は、本発明の冷却液流通回路絶縁抵抗の一例であり、第２絶縁抵抗Ｒ２は、本発明の発熱部絶縁抵抗の一例である。また、制御部１０、電圧生成部２０、電流検出部３０及びＡ／Ｄ変換部４０は、本発明の対地絶縁抵抗測定手段の一例であり、制御部１０、電圧生成部２０、電流検出部３０及びＡ／Ｄ変換部４０を用いて対地絶縁抵抗Ｒ３を算出することは、本発明の対地絶縁抵抗測定ステップの一例である。
【００３０】
続いて、制御部１０は、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出するため、記憶部６０に記憶された計算式を読み出す。記憶部６０には、下記の計算式（１）が記憶されている。本実施形態では、図３に示すように、上記の電流測定回路を、第２絶縁抵抗Ｒ２と純水絶縁抵抗Ｒ１との並列回路に置き換えて、下記の計算式（１）を導出した。計算式（１）により、電流測定回路の合成抵抗を算出できる。
Ｒ３＝１／（１／Ｒ２＋１／Ｒ１）
＝１／（１／Ｒ２＋１／｛（Ｌ／πｒ２σ）×（１／ｎ）｝）・・・（１）
ここで、Ｒ３は対地絶縁抵抗［Ω］、Ｒ１は純水絶縁抵抗［Ω］、Ｌは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの１本の長さ［ｍ］、ｒは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの内径［ｍ］、σは純水の導電率［Ｓ／ｍ］、ｎは流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂの合計本数（ここでは３２本）
【００３１】
制御部１０は、操作者が、操作部５０に設けた設定値入力スイッチによって設定し記憶部６０に記憶された流入路２３Ａ等の長さＬ、該流入路２３Ａ等の内径ｒ、純水の導電率σ、流入路２３Ａ等の合計本数ｎや、該記憶部６０に記憶された対地絶縁抵抗Ｒ３を読み出す。その後、制御部１０は、計算式（１）に、記憶部６０から読み出した各抵抗Ｒ１、Ｒ３等を代入し、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出する。第２絶縁抵抗Ｒ２は、計算式（１）を変形させた下記の計算式（２）によって算出される。計算式（２）から理解できるように、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２が算出される。
Ｒ２＝１／（１／Ｒ３−１／Ｒ１）
＝１／（１／Ｒ３−１／｛（Ｌ／πｒ２σ）×（１／ｎ）｝）・・・（２）
【００３２】
制御部１０は、第２絶縁抵抗Ｒ２を記憶部６０に記憶すると共に、第２絶縁抵抗Ｒ２の値を表示部７０に表示する制御を実行する。なお、制御部１０は、本発明の発熱部絶縁抵抗算出手段の一例であり、制御部１０が対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することによって第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することは、本発明の発熱部絶縁抵抗算出ステップの一例である。
【００３３】
さらに、本実施形態では、以下に説明するように、純水の導電率σを違いに異なる複数の値に変化させ、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出した。ここでは、図２に示したタンクＴに水道水を供給し、該水道水の供給量に応じ、回転子コイル２４に流入させる純水の導電率σを変化させた。導電率σは、伝導度計を用いて測定した。伝導度計によって測定された導電率σは、操作者が、設定値入力スイッチを操作して記憶部６０に記憶される。
【００３４】
図４は、純水の導電率σに対する第２絶縁抵抗Ｒ２の変化を示すグラフである。図４中の各第２絶縁抵抗Ｒ２は、制御部１０が、記憶部６０に記憶された各導電率σに応じて算出した対地絶縁抵抗Ｒ３、各導電率σ及び上記の計算式（１）、（２）に基づいて算出した。図４から理解できるように、純水の導電率σを互いに異なる複数の値に変化させた場合であっても、第２絶縁抵抗Ｒ２の値は、比較的ばらつきが小さく、ほぼ一定の値になった。
【００３５】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態の絶縁抵抗計１及び絶縁抵抗測定方法では、制御部１０により、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２が算出される。第２絶縁抵抗Ｒ２は、主軸２３及び各回転子コイル２４と接地電位との間の絶縁抵抗であり、対地絶縁抵抗Ｒ３は、純水絶縁抵抗Ｒ１と第２絶縁抵抗Ｒ２とを合算したものである。
本実施形態では、回転子コイル２４の内部に純水を満たした状態で、制御部１０によって、純水絶縁抵抗Ｒ１と第２絶縁抵抗Ｒ２とを一括して算出した後に、算出した対地絶縁抵抗Ｒ３（純水絶縁抵抗Ｒ１及び第２絶縁抵抗Ｒ２）から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。よって、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出するために、純水を固定子コイル２４から抜き取らずに、対地絶縁抵抗Ｒ３から純水絶縁抵抗Ｒ１を減算することにより、効率的に第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
【００３６】
また、制御部１０が算出した対地絶縁抵抗Ｒ３と、既知の値である流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂのそれぞれの断面積（πｒ２）、純水の導電率σ、流入路２３Ａ及び流出路２３Ｂの１本の長さＬのそれぞれに応じて定められる純水絶縁抵抗Ｒ１とを、制御部１０が、上記の計算式（１）に代入することにより、未知の値である第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
したがって、制御部１０が算出した対地絶縁抵抗Ｒ３及び既知の値によって定められる純水絶縁抵抗Ｒ１に基づいて、第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができるため、複雑な計算を必要とせず、効率的に第２絶縁抵抗Ｒ２を算出することができる。
【００３７】
さらに、制御部１０によって互いに異なる値に変化させた複数の純水の導電率σに対応して算出された複数の対地絶縁抵抗Ｒ３や、該複数の導電率σの内の各導電率σに応じて定められる複数の純水絶縁抵抗Ｒ１を計算式（１）に代入し、制御部１０が、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出する。
このため、第２絶縁抵抗Ｒ２を複数算出することにより、算出された複数の第２絶縁抵抗Ｒ２同士を比較することができ、該比較の結果に応じ、第２絶縁抵抗Ｒ２のばらつきの有無を確認することができる。
したがって、第２絶縁抵抗Ｒ２のばらつきの有無に応じ、算出された第２絶縁抵抗Ｒ２の妥当性を判断することができる。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。上述した実施形態では、交流発電機の回転子コイルの絶縁抵抗を算出する例を説明したが、これに限定されず、例えば、純水を流通させた交流発電機の固定子コイルの絶縁抵抗の算出に本発明を適用することができる。さらに、本発明を、純水によって冷却する大容量の変圧器の巻線の絶縁抵抗の算出や、純水によって冷却する大容量のサイリスタの絶縁抵抗の算出等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・絶縁抵抗計、１０・・制御部、２０・・電圧生成部、２１・・被測定機器（交流発電機）、２３・・主軸、２３Ａ・・流入路、２３Ｂ・・流出路、２４・・回転子コイル、３０・・電流検出部、４０・・Ａ／Ｄ変換部、６０・・記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、
前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、
前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、
を備えることを特徴とする電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項２】
前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁抵抗が接続された対地絶縁抵抗測定回路に印加する電圧と、該対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、
前記対地絶縁抵抗測定回路を、前記冷却液流通回路絶縁抵抗と前記発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えると共に、
前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式に、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする請求項１に記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項３】
前記冷却液の導電率を互いに異なる複数の値に変化させ、
前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記互いに異なる値を有するそれぞれの導電率毎に前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記計算式に、前記それぞれの導電率毎に測定した前記対地絶縁抵抗及び前記それぞれの導電率に応じて定められた前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を複数算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項４】
前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項５】
発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗測定装置において、
前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定手段と、
前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出手段と、
を備えることを特徴とする電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【請求項６】
前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁回路が接続された対地絶縁抵抗測定回路を、該冷却液流通回路絶縁抵抗と該発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えて、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式が記憶された記憶手段を備え、
前記対地絶縁抵抗測定手段は、
前記対地絶縁抵抗測定回路に電圧を印加し、該電圧と、前記対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出手段は、
前記記憶手段に記憶された前記計算式に、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする請求項５に記載の電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【請求項７】
前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする請求項５又は６に記載の電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【請求項１】
発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗の測定方法であって、
前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定ステップと、
前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出ステップと、
を備えることを特徴とする電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項２】
前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁抵抗が接続された対地絶縁抵抗測定回路に印加する電圧と、該対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、
前記対地絶縁抵抗測定回路を、前記冷却液流通回路絶縁抵抗と前記発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えると共に、
前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式に、前記対地絶縁抵抗測定ステップによって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする請求項１に記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項３】
前記冷却液の導電率を互いに異なる複数の値に変化させ、
前記対地絶縁抵抗測定ステップでは、前記互いに異なる値を有するそれぞれの導電率毎に前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出ステップでは、前記計算式に、前記それぞれの導電率毎に測定した前記対地絶縁抵抗及び前記それぞれの導電率に応じて定められた前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を複数算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項４】
前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電気機器の絶縁抵抗の測定方法。
【請求項５】
発熱部に通じる流水路に冷却液を流通させる電気機器において、前記発熱部と接地電位との間の絶縁抵抗を測定する電気機器の絶縁抵抗測定装置において、
前記流水路によって形成される冷却液流通回路と前記接地電位との間の冷却液流通回路絶縁抵抗及び前記発熱部と前記接地電位との間の発熱部絶縁抵抗からなる対地絶縁抵抗を一括して測定する対地絶縁抵抗測定手段と、
前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定された前記対地絶縁抵抗から前記冷却液流通回路絶縁抵抗を減算することにより前記発熱部絶縁抵抗を算出する発熱部絶縁抵抗算出手段と、
を備えることを特徴とする電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【請求項６】
前記冷却液流通回路及び前記発熱部絶縁回路が接続された対地絶縁抵抗測定回路を、該冷却液流通回路絶縁抵抗と該発熱部絶縁抵抗とが並列接続された等価回路に置き換えて、前記対地絶縁抵抗に相当する前記等価回路の合成抵抗を算出する計算式が記憶された記憶手段を備え、
前記対地絶縁抵抗測定手段は、
前記対地絶縁抵抗測定回路に電圧を印加し、該電圧と、前記対地絶縁抵抗測定回路に流れる電流とに基づいて、前記対地絶縁抵抗を測定し、
前記発熱部絶縁抵抗算出手段は、
前記記憶手段に記憶された前記計算式に、前記対地絶縁抵抗測定手段によって測定した前記対地絶縁抵抗及び前記流水路の断面積と前記冷却液の導電率と前記流水路の長さとに応じて定められる前記冷却液流通回路絶縁抵抗を代入し、前記発熱部絶縁抵抗を算出することを特徴とする請求項５に記載の電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【請求項７】
前記電気機器は発電機であり、前記発熱部は回転子コイルであることを特徴とする請求項５又は６に記載の電気機器の絶縁抵抗測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６４５３１（Ｐ２０１０−１６４５３１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９１４０（Ｐ２００９−９１４０）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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