2020年6月13日土曜日

変圧器B種接地に流れる電流の意味を知っていますか?

これは電験三種法規問題ですがこの問題で流れる電流がまさに
毎月1回測定するB種接地電流
とも言えます。この様に対地間
静電容量を経由して流れる電流をI0cと言います。


問題ではI0cしか扱っていませんが、対地間抵抗により流れる
電源と同じ周波数の微量漏れ電流I0rも実際は流れます。です
からI0r+jI0cとなりこの電流I0が変圧器のB種接地電流として
クランプメーターに表示されるのです。(原則50mA以下)
絶縁不良が発生すると膨大な量のI0rが流れる事で変圧器の低圧
地絡警報(LGR)が発報されます。_ただ一般的な地絡感知はI0の
大きさのみで反応するので、I0c上昇⇒I0値上昇⇒LGRでも動作。
原因不明の急な一瞬の地絡はこのI0cを通じて流れる機器からの
高周波も原因の一つになりえます。CだからリアクタンスXCは
1/2πf、つまり高い周波数に対して電気抵抗が低くなるのです。

コンセントのアースとマイナス側の電圧なんて測定した経験の
ある方は少ないでしょうが同じ電位なので0Vがほとんどの答え
でも実際は1~2V出る時がある、これはB種接地I0が接地抵抗に
流れて発生する微量電圧V=R×I0、地電圧と言ったと思います。
尚、共立の2点アーステスターはこの接続方法で接地抵抗を測
定します。電圧値か抵抗値かの違いだけですね。

キュービクルタイプで漏電が発生したらどうやって漏電調査をする
のか現場を見た事がない方は疑問に思いませんか?私の場合ですが
受電から電気室が複数、その中に屋外型のキュービクルがあります。
これも漏電が発生すると中央監視PCでLGRアラーム、こういう物で
漏電I0調査をする場合、横から200番で入れます。背面オイル変圧器
の金属ケースは接地されてるから0電位、ケースなら仮に何かが触れ
ても感電はしません。(ですが乾式なら私だって入らない)_もちろん
こういう調査は私以外は絶対禁止、手伝いもしてほしくない

I0は盤の表扉を開けて下で測定しますから中に入る必要はない。
奥にあるB種配線にクランプをかませるコツは一旦それをグッと奥
まで入れ、奥からこちらに挿入する様にしたら簡単に狭い空間で
も挟めます。動力でI0が83mAも急に増えI0rでは33mAなので様子見
してたら、一週間したらI0が39mAに戻っていた、原因はわからない
テナントの何かの機器の不調かこれが200も300mAもなんて事になれ
ばLGRが出たままになるから嫌でも調査しないといけません。無人
遠隔漏電監視は基準に従い50mA動作ですが、私は200mAに設定して
います。実際は設定×0.7値動作なので、I0が140mAを一瞬でも越え
たらLGRが動作する
事になります。

LGR設定を機械警備と同じ50mAと敏感にした場合、ノイズ等で
夜中にLGRが動作したら、特に高齢者が夜勤してる場合は深夜
に現場に行かせるのは転倒の可能性あります。だからと今回
もノイズだろうと測定もせず放置も絶対にダメ
です。
又PCに警報を出した以上は会社に報告義務が発生するのでわか
ってる事で無用な警報は出したくはないです。漏電事故ではほ
とんどでI0が200mA以上出たまま、LGRの設定が200mAでも問題
はない。それに私は夜勤しないのでどうしても深夜のLGR動作
ではそういう人にもクランプでI0だけは測定してもらわない
といけないのです。_本当の漏電発生時だけ測定させたい。
機械警備で急行して対処するプロの様な人でない一般人に
あまりこういう事をさせるべきじゃない。_貴方がどこかの
設備現場で電気主任となり電気管理をする場合でもそういう
配慮は必要です。又警報機能を強化すると運用が難しくなる

昔からあるネオンタイプ検電器は内部の高抵抗を通じて自分の体を
導体として微小電流を流す
事で反応するのはご存知かと思います。
電流が流れるという事は電路とつながるからですが、では自分の体
と電路はどういう経路で接続されるのでしょうか?_感電を真に理解
するには一度は考えるべき事かと思います。

上2ランプ点灯してるのでマグネット二次側は対地電圧は200V。
S相真ん中は変圧器二次側デルタ結線側で接地してるので検電器
は点灯しません。なぜ接地相では検電器は反応しないのですか

三相ならRSTすべて対地電圧200Vと思っていましたが実際に電気管理
を始めたら三相は1相が対地電圧が0Vな相がある、最初は私不思議
でなりませんでした。つまりこういう事です。(マグネットの頭が凹
んでいるから確かに各線間では三相200Vがかかっている)

単相三線式のRT間2線MCBは200V(2P2EのMCBの事)ですが、両方対地
電圧は100Vです。ですが電圧差がないなら0Vであるべき、なぜ200V
になるのですか?
_電験三種を勉強されてる方、又はお持ちの方は
説明できますか。上の検電器の頭とR相をジャンパさせT相検電を
すると200V状態ですね。_(100+100=200は不正解、RT間の電圧とは
その間の電圧差を測定器は表示します、では0ではないのですか
と職場の方に質問されたら電気主任としてどう解説しますか?)
Vab=Va+Vbではなく、Vab=Va-Vbだったはず!

メガの電圧測定機能で盤接地アースと単相三線式のRでもTでも
いいからこんな感じで電圧を測定してみてください100Vです。
メガの絶縁抵抗規定値は対地電圧に対してですからもし電路の
対地電圧が不明なら盤アースと充電部間の電圧を測定すればい
いのです。_(計器で行う行為ならELBやLGRは動作しないです)
つまり単相三線式200V回路のメガ最低値は0.2MΩではなく0.1MΩ
です。これが三相200V回路ならば通常変圧器は二次側がデルタ
結線なので対地電圧が200V、だからメガ最低値は0.2MΩでない
といけません。_先輩がよく200Vだから0.2とか言われますが
その200って何の電圧についての200なのか、わからず言ってる方
意外と多い様に思います。必ずしも線間電圧=対地間電圧ではない

メガは停電させて測定をします。もし間違えて充電部にLを当て
たら?_実はうっかりとそういう事をしてしまう物、私も何回か
あります、電気工事屋さんとかに同じ質問してもYESでしょうね。
ただその時にメガ指示は0となりますが絶対に焼損しない!
そもそもそうなる可能性が高い行為に対して何の対策もしない
で製品化するはずもありません。_NETでは燃えるとかデマを見
ますが全部嘘です。ところでその時の0Ω表示になる意味は?

メガ測定時にMCBを切るのを忘れて測定、結果充電部にLを当てた
と同じ状態、正常なら100Vメガで20MΩですが計器指示は0Ω。
気を取り直して今度はMCBを開放して再度メガ測定で良好!貴方
が設備の方なら一度はこんな事ありませんか?なぜかと質問して
答えられる先輩がいないからそのままで終わってませんか
中盤以降の実務記事はこれらも意識して読んでみてください。

メガ基準値は対地電圧が150V以下の回路、つまり家庭ではすべて
対地電圧100Vだから0.1MΩ以上です。ですがメガ試験時にかける
電圧については明確な定めはない
のです。よく言われるのは使用
電圧相当が好ましい、私はその線路の対地電圧と同じ電圧で測定
します。だから私が興味あるのは常にその線路の対地電圧です。
感電はこの対地電圧ですからこの値を正確に知っておくのは電気
保安上、とても大切。_冒頭の各線間電圧200Vのマグネット一次側
で素手なのに電撃を受けないのはその相の対地電圧が0だからです。
もし違う相に触れたら対地電圧200Vで感電します。_尚、100と
200Vが主体のビルや工場の配電は原則接地式電路です。

絶縁不良回路を探すだけならば200V回路でも440V回路でも100V
メガで実は見つける事はできます。では出力電圧が数Vのテスター
でもいけるのでは?線路が長いとケーブルに電圧を吸収されて
しまいますからそれは無理です。電流の戻りがなくテスター
ではOLと表示
されてしまいます。昔"俺はテスターがあればメガ
なんて素人道具はいらない"と豪語されてる方がいたのを思い
だしました。保安協会の様なプロ集団と違い設備管理の現場に
行くと結構面白い人や先輩います。_設備現場では測定という
行為の結果だけが真実を語り、その見極めは自分です。

今現場未経験でも家の設備でももかなりの体験ができます。
私の家のコンセントで実験した時です。_昔電気工事屋さんが
この方法で工事完了確認をしていて私もその時に知りました。

それなら今度はアースとコンセントのマイナス側で絶縁測定
したら0Ωのはず?
頭で想像してるだけじゃなく実験して納得
家でのB種+D種接地抵抗は何Ωだろう?測定してみました。
(このアーステスターは興味あり自費購入したんです)
約68Ωはメガの100万を基準とするMΩ単位では0になります。
テスターでは経路が長いので接地抵抗は測定できないです。
これはアーステスターといい普通のテスターとは違います。

停電してないのに大丈夫なのか?大丈夫です。1mA未満で変圧
器地絡やELBがトリップするほどの電流は流れません。昔の誰
かが100Wの白熱電球をコンセントのアースと+極に当て点灯
したら接地が効いてる、確かにその通りです。ただそれを
ビルでしたら変圧器地絡が出たそうですが当然です。それ
だと1A(1000mA)も流れてしまいます。線路で流れてるから
火事にはならないですけど、上司から厳重注意です。

分電盤の接地抵抗を測定する場合は盤の接地に緑をクリップ
単相三線式なので真ん中の接地相に赤リードを合えてて測定
ボタンを押せばB種接地+D種接地の合計値が表示、B種値は
停電作業の報告書からその値を引けばそれがこの盤の接地
抵抗値となります。もちろん停電してなくても大丈夫です。

コンセントのマイナス側は接地相と接続されているという
事実から機器絶縁抵抗を測定しようとした時にメガのEを
クリップさせる場所がない場合は近くにこんなコンセント
あればそれを利用して測定できるのです。

近くのコンセントから上の要領でメガEを取り、会社流し台
金属部にメガのLを当ててみる、水周りなので高くないがけ
ど5MΩ、流し台自体は接地されてないので0Ωにならない
逆に接地すべき機器が0Ωにならないなら接地手抜き工事。
そうメガを使いそれが接地されてるか確認する方法です。

コンセントのマイナス側は盤の接地相(真ん中)に接続され
ている。もしその接地相に何かの間違いで触れたとしても
感電しない、ただ左右のバーに触れたら当然感電します。
上でメガL端子の試験電流は変圧器B種接地経由で盤の下
の接地相に帰り、ここからコンセントのマイナスに接続
したメガのE端子に戻るループ回路を構成、その電流値
からメガは5MΩと表示したのです。

家の分電盤でもいろいろ体験できるのです。この盤は見える
金属部では実はアースが効いていない?ではどうすればメガ
測定が簡単にできるのだろう?とかetc実験してみるのです。

現場未経験でもここまで家で体験すれば設備会社に就職しても
困らないでしょう。と言うか逆に貴方の方が教えてあえげられ
る立場になるかもしれませんよ。

これは電流波形をPC上でグラフにもできます。エアコンが起動
した瞬間にたぶん対地間静電容量を通じて流れる高周波漏れ電
流を目で見たい、なるほど起動した瞬間に極一瞬流れるのです。
会社で誰かに反論されるとしたら相手はたいてい本で勉強した
知識を知ったかぶりで言ってるだけです。実験による結果こそ
すべての真実です。
(これも自費購入)

エアコンの立上りはこうなるのかと実感、時々会社で一瞬の原因
不明の地絡が出る事がある、こういう事もありえると実感、更に
その波形の形にも注目しました。もしこれが正常な状態の時の盤
接地のアースに流れる極微量電流の波形なら正弦波のはず?とか
疑問は次から次と生まれます。

会社の変圧器B種接地でI0が5mAの正常変圧器の電流波形を上
測定器でグラフ化してみた、やはり正弦波です。地絡が一瞬
だけ出る瞬間
では大きな歪波が流れますが電気室に直行した
時はすでに消えて確認できないです。つまり原因もわからない。
変圧器に地絡LGR警報をつけてる現場で発生してる現象と言えま
す。何か絶縁が悪いとか誰か水をかけたのではとか言う設備の
人が時にいますが全然わかってないです。_ただ原因が特定で
きてない時点では私も似た様な物ですね。線路の絶縁不良な
ら基本、地絡出たまま、機器なら初期は間欠地絡現象が頻繁
に発生してそんな暢気にはできません。

絶縁不良が発生すると下正常時は同じ山高さの連続ですが
周期は同じでも山高さがUPDOWNします。_絶縁不良のI0は
電源周波数と同じ周波数の漏れ電流に含まれるのです。そう
I0rというのがそれです。機器起動時に発生するノイズとは
明らかに波形は違う、又機器老朽化でそういう物が増大し
てこの山が急激に一瞬増大してLGR警報が出る、それが
時に発生する原因不明の変圧器LGR警報の現状です。一瞬
で調べ様がない、メガをして?メガはDC電圧をかけて対地
間抵抗を測定する行為で論点がずれています。メガ測定で
は対地間静電容量回路は無視される
ので、こういうノイズ
が乗ってくる部分の原因はわかりません。

対地間静電容量回路は静電容量、リアクタンスは1/2πfCな
ので周波数に反比例する、つまり高周波成分に対して小さく
なり電流は逆に増加する、LGR警報はこの時に一瞬発生!
又メガはDC電圧ですから直流ではCに電流を通さないので
使えません。電験三種を勉強してる方ならわかると思います。

波形ではなく変圧器B種接地電流と変圧器負荷電流の実際の関係
を調べた時、なるほど負荷にほぼリンクしています。負荷が増
えると変圧器B種接地電流は増え、深夜に下がるのは電気管理
してる者は知っています。でもこうして体感して更に納得です。
私はこうやって電気管理の深い部分に触れてきました、だって
こういう事まで教えてくれる方はいないからです。その中で右
習えで埋没しいてはダメなんです。

このサーモグラフィーはスマホに接続して使用します。USA
直輸入でマニアルがALL英語でサポートなしな代物、4万円で
楽天購入しました。表示と処理をスマホのCPUでさせてるから
実現した価格、当然こんな買い方は会社では認めてもらえない
私個人が自分の物としてほしかったので後悔はないです。全体
温度が見れて電気保守管理にはサーモグラフィーは最高です。
温度を色で見る世界に感動、エアコン室外機をこれで見ると
目詰まり箇所がわかる、あそうか熱交換の度合いの差かあ!
それとか天井の高いアネモから冷風が出てるのかもわかる

私が管理して2500KVAの特高トランスを見たらこんな感じの
温度分布になっているのか!と勉強になりました。

奥のポンプは停止中、動いてないから熱くない、温度を色
で見ると画像だけで稼働状況と温度加熱までわかる。左の
○は指定した範囲の最大、平均、最小温度がわかります。

これもUSA製品でスマホに接続して使うサーモガンと同じ機能
をする製品、しかも4千円と激安、スマホを普通に使える人
なら触っていたら大丈夫。アメリカって無駄を省いた合理的
商品が意外とあります。

素晴らしいのはスマホ経由で測定するので即データとしてスマホ
に保存、報告書作成画像と即利用可、ラインで送り誰かに相談す
る事もできる。これ安い割りには役に立ちます。今でもこれお仕
事で私使う事あります。

仕事も含め重要な結果を示す日々状況は撮りスマホに保存して
おく。それこでこそ経験が目に見える財産になります。反論す
る他人を納得させるのでも互いのハンパな知識の論争ではなく
て事実を示すしかない
です。_電気主任技術者です。とただ
資格にだけぶら下さがってるだけの、名義的電気主任技術者に
貴方だけはならないでくださいね。_又その限られた仲間だけ
で長くいると先輩がしてる事だけできたら他でも通用すると
錯覚してしまいます。常に自分を高める努力は必要です。

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上にあるモーターで冷却ファンを運転させて下から上に熱気
を吸上げる事で循環水の一部を蒸発させる事で冷却させる。
内部の補給水は蒸発した水を補うための物で循環水の冷却
とは関係してないので勘違いしないでくださいね!
水の入と出の温度差は5℃があれば正常に機能しています。
逆に言えば入りが30℃であれば25℃には冷やせますが20℃
とかには絶対になりません。(設計の仕様のため)
これは冷凍機の冷却水の入と出の温度差が定格で5℃となる
様に設計されてるからで5℃には意味があるのです。

まず基本仕様はこうです。
水を蒸発させる冷却塔ファン制御と過冷却を防止するバイパス
制御がこれの基本制御ですね。
外気3℃になってONというのは配管の中の水が凍結する
のを防止するシステムだけど真冬は水を抜き冷却水ポンプ
電源をOFFにするのでこの現場では実際機能させません。
寒い地域で冷房運転をするなら当然必要な機能です。

こういう温度制御はTIC制御、T(温度)、I(指示)、C(制御)
と言います。
CDPとは冷却水ポンプ、TEWは温度検出、CWCはブロー装置
の事で現場でよく言われる言葉です。
バイパス弁はTEWで水の温度を検出してTICでバルブ開度
を制御してるのがわかると思います。
冷却塔のファンも同じ様に別のTEWとTICで発停制御してる
のは見ての通りですね。
圧力の制御ではPICという言い方をしますが冷却塔は温度
制御なのでPICは必要ありません。
ポンプ台数制御は当然PIC制御となるのは想像できるよね。

★TIC6の制御
冷却水ポンプが起動すると接点Aが閉じてリレーPX5が
ONとなり、①のa接点が閉じる事でR24からのDC24Vが
11番端子にかかり10番端子から信号が出リレーOPX5がON。
するそのa接点が閉じて冷却水バイパス弁が開く。
逆に閉める場合は12番端子から信号が出てリレーCLX5が
ONとなりそのa接点が閉じて冷却水バイパス弁が閉まる。
電磁弁は全開か全閉しかないけどこれは電動弁のため
冷却水入温度を計測しながら9~7番でその情報を受ける。
その温度を見ながら適当なバルブ開度になる意味です。
13~15端子はこのバルブの実際開度を入力しています。

停止中はダンパーやバルブを全閉するのが原則ですから
冷却水ポンプの運転が停止すると②のリレーPX5のb接点
が閉じる事でリレーCLX5に電圧をかけて冷却水バイパス弁
を全閉にしてしまいます。

★TIC5の制御
冷却水出温度を計測しながら9~7番でその情報を受ける。
冷やす必要があるならまずリレーCFX5がONとなり1段目
の冷却塔ファンが運転してそれでも冷えないならば
リレーCFX6がONとなり2段目の冷却塔ファンを運転します。
点検調査する上で大切なので赤横線で引いた部分にある
番号でこれが盤の下とかにあるターミナル配線にマーク
してあります。

たとえば2段目の冷却塔ファンが運転しないならば番号
82と83の外部入力線を外して導通を測定します。
もし運転すべき温度条件なのに導通がなければリレー
CFX6の取替が必要な場合もあります。
又冷却水バイパス弁が開かない場合は90と92番間にて
DC24Vが出力されてるのか計測すれば故障がバルブ側か
その手前かもわかるでしょう。
とりあえず不具合が発生した場合は関係する番号の線に
緩みがないか増し締めCHECK
程度はしてください。
その程度現場の電気担当技術者としてすべきです。