漏れ電流 Io

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(もれでんりゅう Io)

漏れ電流Ioとは、電路から大地へ流れる漏れ電流の合成値です。絶縁劣化によって流れる抵抗分漏れ電流Iorだけでなく、電線、モータ、インバータ、ノイズフィルタなどが持つ対地静電容量を通じて流れる容量分漏れ電流Iocも含みます。

漏れ電流Ioを継続的に計測すると、設備の漏電状態や絶縁状態の変化を把握するための基礎情報を得られます。ただし、Ioが大きいことだけで、直ちに危険な絶縁劣化が発生しているとは限りません。設備構成や使用機器によっては、正常時にも容量分漏れ電流が流れるためです。

漏れ電流Ioの構成

交流回路の漏れ電流Ioは、主に次の二つの成分で構成されます。

抵抗分漏れ電流Ior：絶縁抵抗の低下などによって流れる成分
容量分漏れ電流Ioc：電路と大地の間の静電容量を通じて流れる成分

Ioは、IorとIocを単純に足した数値ではありません。交流では両者の位相が異なるため、ベクトルとして合成されます。概念的には次のように表されます。

Io＝IorとIocをベクトル合成した漏れ電流

Iocが大きい設備では、絶縁状態が正常でもIoが大きく表示されることがあります。そのため、絶縁劣化を詳しく判断するときは、IoだけでなくIorも確認します。

漏れ電流が発生する仕組み

電線や電気機器は、完全に大地から絶縁されているわけではありません。絶縁材料には有限の抵抗があり、電路と接地された金属部分との間には静電容量も存在します。

絶縁材料が劣化すると、電路から大地へ流れる抵抗分の電流が増加します。また、ケーブルが長い設備、インバータを多数使用する設備、ノイズフィルタを備えた設備では、対地静電容量を通じた容量分漏れ電流が増える場合があります。

Ioを計測する方法

漏れ電流Ioは、零相変流器や漏電計測に対応した変流器を使用して計測します。単相または三相回路のすべての活線を一括して変流器へ通すと、正常時の往復電流は打ち消し合います。

電路から大地へ電流が漏れると、往路と復路の電流に差が生じます。この差分が零相電流として検出されます。

計測時には、相線と中性線を含む対象回路のすべての活線を一括して通す必要があります。接地線を一緒に通すと正しく計測できない場合があります。

Io計測の主な用途

低圧電路の漏電監視
絶縁状態の傾向監視
漏電警報の出力
設備停止前の異常兆候把握
漏電箇所を絞り込むための分岐回路監視
インバータ設備の漏れ電流傾向把握

漏電遮断器は設定値を超える漏れ電流が発生したときに回路を遮断します。一方、漏れ電流計測では、遮断に至る前の小さな変化を継続的に監視できます。

Ioが増加する主な原因

電線や機器の絶縁劣化
水分や結露の侵入
粉じんや油による端子部の汚損
ヒータやモータの劣化
ケーブル延長による対地静電容量の増加
インバータやノイズフィルタの追加
接続機器数の増加

設備増設後にIoが増えた場合は、絶縁劣化ではなく、容量分漏れ電流の増加が原因のこともあります。設備変更履歴と測定値を関連付けて確認します。

Ioだけでは絶縁劣化を判断しにくい理由

容量分漏れ電流Iocは、正常な設備でも流れます。特にインバータ、サーボアンプ、スイッチング電源、EMCフィルタなどを多く使用する設備では、Ioの大部分がIocとなる場合があります。

この状態ではIoが大きくても、絶縁抵抗が低下しているとは限りません。抵抗分漏れ電流Iorを分離して計測することで、絶縁劣化に関係する成分を確認しやすくなります。

警報値の設定

警報値は、設備の正常時に流れているIo、回路構成、漏電遮断器の設定、保全方針などをもとに決めます。

一律の値だけで管理すると、正常な容量分漏れ電流によって頻繁に警報が出たり、反対に異常を見逃したりする可能性があります。

設備導入時や保全後の正常値を記録し、絶対値だけでなく増加傾向も監視する方法が有効です。

測定値が不安定になる原因

漏れ電流は比較的小さな電流を扱うため、配線、ノイズ、変流器の取付状態などの影響を受ける場合があります。

変流器へ対象回路の一部しか通していない
接地線を変流器へ通している
変流器の分割面が完全に閉じていない
大電流配線やインバータ配線の近くに設置している
高調波成分を多く含む漏れ電流が流れている
計測器のレンジや設定が合っていない

異常値が出た場合は、計測器だけでなく、変流器と一次配線の構成を確認します。

保守点検での活用

定期的に同じ運転条件でIoを記録すると、設備の経年変化を把握しやすくなります。生産設備の運転台数やインバータ周波数が異なるとIoも変化するため、測定時の運転条件も残します。

Ioが急増した場合は、分岐回路ごとに測定し、原因となる設備を絞り込みます。必要に応じて絶縁抵抗測定やIor計測を行い、絶縁状態を確認します。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、Io・Ior計測に対応した電子式マルチメータなどを用い、漏れ電流の表示、警報、通信、データ収集を行う構成を検討します。

対象回路の相線式、計測範囲、変流器、既設盤、上位通信などの仕様を確認し、設備条件に合わせて構成します。

よくある質問

Q. 漏れ電流Ioが大きいと必ず絶縁不良ですか？

A. 必ずしも絶縁不良とは限りません。正常な設備でも、対地静電容量による容量分漏れ電流Iocが流れます。

Q. IoとIorは何が違いますか？

A. Ioは抵抗分と容量分を含む漏れ電流の合成値です。Iorは、そのうち絶縁抵抗に関係する抵抗分です。

Q. インバータ設備ではIoが増えますか？

A. インバータやノイズフィルタの対地静電容量、高周波成分などによって増加する場合があります。

Q. Ioは絶縁抵抗計の代わりになりますか？

A. 運転中の傾向監視には利用できますが、絶縁抵抗測定と同じものではありません。必要に応じて両方を使い分けます。

Q. 既設配電盤へIo計測を追加できますか？

A. 変流器を取り付けるスペース、一次配線、計測器電源、通信などの条件によって対応できる場合があります。