特許 7455400 クランプ式接地抵抗測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】クランプ式接地抵抗測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/22 20060101AFI20240318BHJP

   G01R 15/18 20060101ALI20240318BHJP

   G01R 31/52 20200101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

G01R1/22 A

G01R1/22 D

G01R15/18 D

G01R31/52

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021150340

(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公開番号】P2023042917

(43)【公開日】2023-03-28

【審査請求日】2023-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】390025623

【氏名又は名称】共立電気計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100174425

【弁理士】

【氏名又は名称】水崎 慎

(74)【代理人】

【識別番号】100203932

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 克宗

(72)【発明者】

【氏名】弓山 直樹

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５３－９６４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９４１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－９６６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６９３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－２１３９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １／２２

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ ３１／５０

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多重接地環境の接地極に接続した被測定接地線に、電源周波数とは異なる周波数の計測用交流電圧を、円環状の電圧重畳用コアに巻回されたコイルへの通電により重畳するクランプ式の電圧重畳用変圧器と、
前記電圧重畳用変圧器により前記計測用交流電圧が重畳された前記被測定接地線に流れる電流を、円環状の重畳電流検出用コアに巻回したコイルに誘導された検出電流に基づいて測定するクランプ式の重畳電流検出用変流器と、
前記重畳電流検出用変流器により検出された前記検出電流に基づいて、前記電圧重畳用変圧器で重畳した前記計測用交流電圧の周波数成分に対応する重畳電流の情報を取得する重畳電流情報取得部と、
前記重畳電流情報取得部により取得した重畳電流情報と、前記電圧重畳用変圧器により重畳した計測用交流電圧値とから、接地抵抗値を求める演算制御部と、
を含むクランプ式接地抵抗測定装置であって、
前記重畳電流検出用変流器は、コア中心を通る分割ラインで等分されたｍ個（ｍは２以上の自然数）の分割コアの端面同士を対向させて円環状とした前記重畳電流検出用コアを備えると共に、巻回方向とターン数が同じである２つの重畳電流検出用コイルを直列に接続した重畳電流検出用コイル対をｎ組（ｎはｍ以上の自然数）備え、前記分割コアの何れかに巻回されるｎ組全ての前記重畳電流検出用コイル対は、前記コア中心を挟んで２つの前記重畳電流検出用コイルが対向するように配置され、
前記重畳電流情報取得部は、ｎ組の前記重畳電流検出用コイル対ごとに検出された重畳電流を電圧に変換し総計した重畳電流換算電圧値を前記重畳電流情報とし、
前記演算制御部は、前記重畳電流情報取得部からの前記重畳電流換算電圧値と、前記計測用交流電圧値とに基づいて前記接地抵抗値を求め、
前記重畳電流情報取得部は、
ｎ組全ての前記重畳電流検出用コイル対に対応させてｎ個設けられ、各重畳電流検出用コイル対により検出された前記検出電流を対応する検出電圧に変換して出力する電流電圧変換手段と、
ｎ個の前記電流電圧変換手段から出力された前記検出電圧を全て加算して得た重畳電流換算電圧を出力する加算手段と、
を含み、
さらに、前記重畳電流情報取得部は、ｎ組の前記重畳電流検出用コイル対に各々対応させたｎ組の電流電圧変換手段ごとに電流電圧変換率が異なる電流電圧変換手段セットをｐ種類備え、前記重畳電流検出用コイル対により検出された前記検出電流の入力先としてｐ種類の前記電流電圧変換手段セットの何れか１つを選択して前記加算手段へ入力させる選択手段を備える、
ことを特徴とするクランプ式接地抵抗測定装置。

【請求項2】

前記電流電圧変換手段セットは、
前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間の検出電流を対応する前記検出電圧に変換して増減し、出力するオペアンプを備える第１電流電圧変換手段と、
前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間にシャント抵抗を設けて、前記検出電流に対応する前記検出電圧に変換する第２電流電圧変換手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のクランプ式接地抵抗測定装置。

【請求項3】

前記重畳電流検出用コイル対は２組設けられ、前記選択手段によって、２つの前記第１電流電圧変換手段からの前記検出電圧または２つの前記第２電流電圧変換手段からの前記検出電圧を選択的に前記加算手段へ入力させるものとし、
前記加算手段は、２つの前記第１電流電圧変換手段または２つの前記第２電流電圧変換手段から入力される２つの前記検出電圧を加算して増減する非反転加算回路を備えることを特徴とする請求項２に記載のクランプ式接地抵抗測定装置。

【請求項4】

前記加算手段は、入力される前記検出電圧の利得を加減することで前記検出電圧のアンバランスを調整可能なバランス調整手段を備えることを特徴とする請求項１～請求項３の何れか１項に記載のクランプ式接地抵抗測定装置。

【請求項5】

前記電圧重畳用変圧器と前記重畳電流検出用変流器を単一のクランプ筐体に収納したことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか１項に記載のクランプ式接地抵抗測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多重接地している環境の接地線にクランプすることで接地抵抗測定を簡易に行えるクランプ式接地抵抗測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般家庭用では、電気製品の故障などにより漏電や過電圧の状態が電気製品に生じた場合、機器の破壊、火災および感電による死亡などの被害を防ぐため、感電防止用の保安用接地(保護接地)が広く用いられている。大規模な施設では、さらに異なる用途で複数の接地を行う場合が増えており、例えば通信機器や弱電機器の安定動作用、避雷設備用、避雷針用、静電気防止用、保護継電器の基準電位用などがある。これらの接地は、本来の接地線とは別に、建物の構造体等にも接地している場合が多くみられ、結果的に多重接地の状態に成ることが多々ある。

【0003】

多重接地環境として代表的なものに電柱のＢ種接地がある。電柱に変圧器や遮断器などを施設する場合には、万が一故障して高圧の電気が低圧線に流れ込まないように、電柱に接地線を取り付けて地中に埋設した接地極（銅被覆接地棒など）に接続するＢ種接地を行う。この時、用途の異なる複数の柱上物が電柱にある場合には、経済産業省の「電気設備の技術基準」に定められているように、電力用の接地線と通信用の接地線とを共用で接地できないため、個別に接地を行う必要がある。

【0004】

このように、異なる接地状態で用途別に設けた多重接地環境でのＢ種接地の点検は、工事を行った施工会社、配電を行った電力会社、保守点検を行う管理会社などによって実施されている。点検に際しては、電気事業法に基づき一定周期で接地抵抗値を測定して、正しく接地できているか否かの判断を行う。接地抵抗値の測定方法として、接地箇所に対して個別に補助接地棒を地面に打ち込み、接地を一旦開放する測定方法（三極法測定）が知られている。しかし、三極法測定は作業性および効率が悪いために、測定箇所が非常に多い場合は、補助接地棒を必要とせず、接地線を接地極に結線した状態のまま容易に接地抵抗を測定できるクランプ式接地抵抗測定方法が使われている（例えば、特許文献１を参照）。

【0005】

特許文献１に記載の方法によれば、接地極に接続された接地線に、クランプ式の電圧重畳用変圧器で交流電圧を注入し、接地線に流れる電流をクランプ式の電流検出用変流器で検出し、注入電圧と検出電流から接地抵抗値を求められるので、作業効率が非常に良い。そのため、このような現場では、特許文献１に記載のクランプ式接地抵抗測定方法を用いたクランプ式接地抵抗測定装置が普及している。なお、特許文献１に記載の接地抵抗測定方法が適用できるのは、多重接地環境において共同接地線で並列接続された接地極の並列合成抵抗値が無視できる程度に小さい場合に限られる。

【0006】

しかし、従来のクランプ式接地抵抗測定装置は、クランプ可能な測定対象物として直径φ１０ｍｍ程度の接地線を対象としており、比較的小口径のクランプを有したクランプ式接地抵抗測定装置が一般的である。例えば、矩形で幅の広いアースバー（接地用銅バー）を用いたような接地環境では、一般的なクランプ式接地抵抗測定装置で測定対象物をクランプすることができないため、クランプ式接地抵抗測定装置による接地抵抗測定を実施できないのである。

【0007】

このような測定環境に対応するために、クランプ式接地抵抗測定装置の電圧重畳用変圧器と電流検出用変流器のコア径を共に大きくして、測定対象物をクランプ可能なサイズにする改善策が考えられる。しかし、電圧重畳用変圧器と電流検出用変流器のコア径を大きくすると、検出感度が悪くなるため、計測精度を落とさずに電流検出用変流器のコア径を大きくすることは困難である。仮に、電圧重畳用変圧器で接地線に重畳する交流電圧を９ｍＶｒｍｓとし、測定対象の接地抵抗値を１０Ωとすると、重畳電流検出用変流器で測定する電流は、「９ｍＶ÷１０Ω＝０．９ｍＡ」となる。このように微少な交流電流を、内径を大きく広げた重畳電流検出用コアで高精度に測定することは困難である。

【0008】

また、電流検出用変流器の構造は、円環状コアを二分割して一対の分割コアとし、一対の分割コアの端面を対向させて円環状とし、この円環状コアにコイルを巻回したもので、コアの分割面が問題となる。すなわち、クランプ式接地抵抗測定装置は、電流検出用変流器の各コイルから得られた検出値を、所定の回路を経て出力するものであるから、コア径を大きくして内径を広げるほどコア分割面の磁気的結合バランスのずれ量が大きくなり、重畳電流検出用変流器に必要とされる、以下の特性が悪化してしまう。

【0009】

（１）測定導体位置の影響
クランプ式接地抵抗測定装置で測定対象の接地線をクランプした際に、接地線が重畳電流検出用コア内のどの位置にあっても、常に同じ測定値を表示しなければならない。しかし、コア内における電流（接地線）の位置が異なると、本来なら打ち消し合って流れないはずの残留電流を検出する場合がある。

【0010】

（２）外部磁界の影響
クランプ式接地抵抗測定装置の外部に大きな電流（例えば１００Ａ程度の大電流）が流れていても、その外部電流により起こる磁界の影響を受けてはならない。しかし、クランプした接地線に流れる電流がゼロであったとしても外部磁界の影響から、測定値がゼロにならない場合がある。

【0011】

このように、重畳電流検出用変流器のコアを大きくして内径を広げるには、測定導体位置の影響と、外部磁界の影響とを除去することが重要であり、上記（１）、（２）はどちらもコアの磁気特性の非対称性に関連するため、これを改善する必要がある。

【0012】

特許文献２には、（１）測定導体位置の影響に着目して残留電流の誤差を改善する漏洩電流測定用クランプテスタの技術が開示されている。特許文献２における分割型漏れ電流測定器の構成を図１２に示す。この漏れ電流測定器は、一対のコア１０Ａ，１０Ｂの端面を対向させて円環状とした端面近傍に、それぞれコイルＡ，Ｂおよび、コイルＣ，Ｄを配設して、端面近傍のコイルＡ，Ｂ直列接続の出力と、コイルＣ，Ｄ直列接続の出力を、それぞれアンプ１，３で増幅するとともに位相調整器２，４により位相を調整する。そして、位相調整器２，４からの各位相調整出力を加算器５で加算し、加算器５の出力を表示器６で表示する。この分割型漏れ電流測定器では、各位相調整器２，４とアンプ１，３によって、それぞれ位相とゲインを調整可能となっており、コア分割面の磁気的結合バランスを補正し、残留電流を小さくするのである。

【0013】

一方、特許文献３には、（１）測定導体位置の影響および（２）外部磁界の影響に着目して、残留電流の誤差と外部磁界の影響を共に改善するクランプテスタの技術が開示されている。特許文献３におけるクランプテスタの構成を図１３に示す。このクランプテスタは、一対のコア１ａ，１ｂの分割端面１１ａ，１１ｂを対向させて円環状とし、コア１ａには半固定抵抗３ａを介して直列に接続したコイル２ａとコイル２ｂを配設し、コア１ｂには半固定抵抗３ｂを介して直列に接続したコイル２ｃとコイル２ｄを配設する。各半固定抵抗３ａ，３ｂは調整端子同士を接続して、磁気回路の非対称性を調整し、コイル２ａ，２ｂからの出力とコイル２ｃ，２ｄからの出力を加算器８で加算して、出力端子１０より出力する。すなわち、半固定抵抗３ａ，３ｂによって各コア１ａ，１ｂにある磁気回路の非対称性を調整することで、外部磁界の影響を抑制すると共に、残留電流を小さくするのである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２００１－２４２２０６号公報

【文献】特開平０９－２６９３３７号公報

【文献】特開２０００－１３１３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、特許文献２に記載された分割型漏れ電流測定器は、一対のコアの端面近傍それぞれに、直列接続した２組のコイルを分けて配設した構造であるために、各端面近傍の外部に大きな電流が流れる導体を近づけると、近接導体の強い外部磁界が各コイルに独立して作用するため、各コイルには個別に電流が流れることとなる。そのために、各コイルに接続している各アンプのダイナミックレンジを確保できなくなり、正確な測定ができないという問題がある。

【0016】

また、特許文献３に記載されたクランプテスタでは、各コアに巻回された複数のコイルと、複数の半固定抵抗および比較的抵抗値の大きい固定抵抗を接続することで、一つの調整回路として構成されているため、各回路の負荷抵抗が大きくなってしまう。このように、回路中の負荷抵抗が大きくなると、測定回路とは関係しない他の内部抵抗等に流れる漏れ電流によって信号に電圧降下が生じてしまうので、これが誤差要因となり、正確な測定値を得られないという問題がある。しかも、このような調整回路では、単一の半固定抵抗のみを調整しても、調整回路の全体に、その影響が及ぶことになり、調整バランスを最適化するためには多くの時間を要し、効率的に調整できないという問題もある。

【0017】

そこで、本発明は、多種多様化した多重接地環境での接地抵抗測定に適用可能で、測定導体位置の影響および外部磁界の影響を軽減して、効率よく正確な接地抵抗値の測定を行えるクランプ式接地抵抗測定装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記の課題を解決するために、多重接地環境の接地極に接続した被測定接地線に、電源周波数とは異なる周波数の計測用交流電圧を、円環状の電圧重畳用コアに巻回されたコイルへの通電により重畳するクランプ式の電圧重畳用変圧器と、前記電圧重畳用変圧器により前記計測用交流電圧が重畳された前記被測定接地線に流れる電流を、円環状の重畳電流検出用コアに巻回したコイルに誘導された検出電流に基づいて測定するクランプ式の重畳電流検出用変流器と、前記重畳電流検出用変流器により検出された前記検出電流に基づいて、前記電圧重畳用変圧器で重畳した前記計測用交流電圧の周波数成分に対応する重畳電流の情報を取得する重畳電流情報取得部と、前記重畳電流情報取得部により取得した重畳電流情報と、前記電圧重畳用変圧器により重畳した計測用交流電圧値とから、接地抵抗値を求める演算制御部と、を含むクランプ式接地抵抗測定装置であって、前記重畳電流検出用変流器は、コア中心を通る分割ラインで等分されたｍ個（ｍは２以上の自然数）の分割コアの端面同士を対向させて円環状とした前記重畳電流検出用コアを備えると共に、巻回方向とターン数が同じである２つの重畳電流検出用コイルを直列に接続した重畳電流検出用コイル対をｎ組（ｎはｍ以上の自然数）備え、前記分割コアの何れかに巻回されるｎ組全ての前記重畳電流検出用コイル対は、前記コア中心を挟んで２つの前記重畳電流検出用コイルが対向するように配置され、前記重畳電流情報取得部は、ｎ組の前記重畳電流検出用コイル対ごとに検出された重畳電流を電圧に変換し総計した重畳電流換算電圧値を前記重畳電流情報とし、前記演算制御部は、前記重畳電流情報取得部からの前記重畳電流換算電圧値と、前記計測用交流電圧値とに基づいて前記接地抵抗値を求める、ことを特徴とする。

【0019】

また、前記構成において、前記重畳電流情報取得部は、ｎ組全ての前記重畳電流検出用コイル対に対応させてｎ個設けられ、各重畳電流検出用コイル対により検出された前記検出電流を対応する検出電圧に変換して出力する電流電圧変換手段と、ｎ個の前記電流電圧変換手段から出力された前記検出電圧を全て加算して得た重畳電流換算電圧を出力する加算手段と、を含んでもよい。

【0020】

また、前記構成において、前記電流電圧変換手段は、前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間の前記検出電流を対応する前記検出電圧に変換して増減し、出力するオペアンプを備えてもよい。

【0021】

また、前記構成において、前記電流電圧変換手段は、前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間にシャント抵抗を設けて、前記検出電流に対応する前記検出電圧に変換してもよい。

【0022】

また、前記構成において、前記重畳電流検出用コイル対は２組設けられ、２つの前記電流電圧変換手段から前記検出電圧をそれぞれ出力するものとし、前記加算手段は、２つの前記電流電圧変換手段からそれぞれ入力される２つの前記検出電圧を加算して増減する非反転加算回路を備えてもよい。

【0023】

また、前記構成において、前記重畳電流情報取得部は、ｎ組の前記重畳電流検出用コイル対に各々対応させたｎ組の電流電圧変換手段ごとに電流電圧変換率が異なる電流電圧変換手段セットをｐ種類備え、前記重畳電流検出用コイル対により検出された前記検出電流の入力先としてｐ種類の前記電流電圧変換手段セットの何れか１つを選択して前記加算手段へ入力させる選択手段を備えてもよい。

【0024】

また、前記構成において、前記電流電圧変換手段セットは、前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間の検出電流を対応する前記検出電圧に変換して増減し、出力するオペアンプを備える第１電流電圧変換手段と、前記重畳電流検出用コイル対における２つの端子間にシャント抵抗を設けて、前記検出電流に対応する前記検出電圧に変換する第２電流電圧変換手段と、を含んでもよい。

【0025】

また、前記構成において、前記重畳電流検出用コイル対は２組設けられ、前記選択手段によって、２つの前記第１電流電圧変換手段からの前記検出電圧または２つの前記第２電流電圧変換手段からの前記検出電圧を選択的に前記加算手段へ入力させるものとし、前記加算手段は、２つの前記第１電流電圧変換手段または２つの前記第２電流電圧変換手段から入力される２つの前記検出電圧を加算して増減する非反転加算回路を備えてもよい。

【0026】

また、前記構成において、前記加算手段は、入力される前記検出電圧の利得を加減することで前記検出電圧のアンバランスを調整可能なバランス調整手段を備えてもよい。

【0027】

また、前記構成において、前記電圧重畳用変圧器と前記重畳電流検出用変流器を単一のクランプ筐体に収納してもよい。

【発明の効果】

【0028】

本発明に係るクランプ式接地抵抗測定装置によれば、コア中心を挟んで２つの重畳電流検出用コイルが対向するように配置した重畳電流検出用コイル対をｎ組備える重畳電流検出用変流器によって、電圧重畳用変圧器で重畳した電圧により接地線に流れる電流を検出するので、被測定導体位置の影響および外部磁界の影響を軽減できる。よって、多種多様化した多重接地環境に対応できる大口径のクランプ構造を採用することが可能となる。また、重畳電流情報取得部の電流電圧変換手段としてオペアンプまたはシャント抵抗を用いれば、各回路の負荷抵抗が小さくなるので、内部抵抗に流れる漏れ電流等で生ずる信号の電圧降下に起因した誤差要因を抑制できる。よって、重畳電流情報取得部から適正な重畳電流情報を供給された演算制御部は、重畳電流換算電圧値と計測用交流電圧値とに基づいて正確な接地抵抗値を求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】多重接地式交流配電線路における接地線の接地抵抗値を本実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置によって計測する手法と測定原理の概略説明図である。

【図2】第１実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図3】重畳電流取得部における第１，第２電流電圧変換手段と加算手段の第１構成例を示す回路図である。

【図4】図３に示した第１構成例の第１，第２電流電圧変換手段および加算手段の第１改変例を示す回路図である。

【図5】図３に示した第１構成例の第１，第２電流電圧変換手段の第２改変例を示す回路図である。

【図6】一つの重畳電流検出用コイルで重畳電流検出用変流器を構成した従来のクランプ式接地抵抗測定装置が近接導体の外部磁界による影響を受けた状態の説明図である。

【図7】二つの重畳電流検出用コイルで重畳電流検出用変流器を構成した従来のクランプ式接地抵抗測定装置が近接導体の外部磁界による影響を受けた状態の説明図である。

【図8】本実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置が近接導体の外部磁界による影響を受けた状態の説明図である。

【図9】重畳電流取得部における第１，第２電流電圧変換手段の第２構成例を示す回路図である。

【図10】図９に示した第２構成例の第１，第２電流電圧変換手段の改変例を示す回路図である。

【図11】第２実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置の要部を示す回路図である。

【図12】従来技術である特許文献２に記載された分割型漏れ電流測定器のブロック構成図である。

【図13】従来技術である特許文献３に記載されたクランプテスタの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明に係るクランプ式接地抵抗測定装置の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0031】

図１は、多重接地環境の一例である多重接地式交流配電線路１００の接地抵抗値を、本実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置１によって計測する手法と測定原理の概略説明図である。多重接地式交流配電線路１００は、多数の電柱１０１に架設された電線１０２を介して各所へ配電するもので、共同接地線１０３に接続された接地線１０４が電柱１０１ごとに設けられ、地中に埋設された接地極１０５と接続される。この接地線１０４に対してクランプ式接地抵抗測定装置１を用いれば、接地抵抗値を求めることができる。

【0032】

多重接地式交流配電線路１００においては、計測対象の接地極１０５の接地抵抗Ｒｘと、これに並列接続された複数の接地抵抗Ｒ１～Ｒｎが並列抵抗ループを形成するので、並列抵抗ループＲ１，Ｒ２・・・Ｒｎの合成接地抵抗値（インピーダンス値）をＲｓとすると、「Ｒｓ＝１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋・・・１／Ｒｎ）」とみなすことができる。計測対象の接地線１０４に接続した接地極１０５の接地抵抗値Ｒｘと他の抵抗並列ループの合成接地抵抗値Ｒｓとの相対関係として、「Ｒｓ＜＜Ｒｘ」が成立する場合、接地抵抗値Ｒｘに対して並列抵抗ループの合成接地抵抗値Ｒｓは無視できる微少値とみなせる。これを踏まえると、測定対象の接地線１０４に接続された接地極１０５の接地抵抗値をクランプ式接地抵抗測定装置１によって得た値は、接地抵抗値Ｒｘに全並列抵抗ループの合成接地抵抗値Ｒｓを加算したものであるから、結果的に、接地抵抗値Ｒｘのみをクランプ式接地抵抗測定装置１によって求めることができる。

【0033】

クランプ式接地抵抗測定装置１は、電圧重畳用変圧器（後に詳述）を内包する電圧重畳用クランプ１１と、重畳電流検出用変流器（後に詳述）を内包する電流検出用クランプ１２を備え、接地線１０４を保護する樹脂等の保護カバー１０６ごとクランプして計測を行う。なお、本実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１では、電圧重畳用クランプ１１と電流検出用クランプ１２を異なるクランプ筐体で構成し、電流検出用クランプ１２を本体１３に取り付け、電圧重畳用クランプ１１は接続線１４を介して本体１３と接続するものとした。しかしながら、電圧重畳用変圧器と重畳電流検出用変流器を単一のクランプ筐体に収納した構成とし、電圧重畳用変圧器と重畳電流検出用変流器で同時に接地線１０４をクランプできるようにしても構わない。なお、電流検出用クランプ１２は、電圧重畳用クランプ１１と土壌との間に配置しておくことが望ましい。

【0034】

上述したように、クランプ式接地抵抗測定装置１の電圧重畳用クランプ１１と電流検出用クランプ１２により接地線１０４をクランプした状態で、電圧重畳用変圧器から既知の電圧（電源周波数とは異なる周波数の計測用交流電圧）を重畳する。その結果、重畳した電圧に応じた電流が、測定対象の接地線１０４および接地極１０５を介して地中へ流れるので、この電流（計測用交流電圧の周波数成分に対応する重畳電流）を重畳電流検出用変流器によって検出すれば、重畳した電圧値と検出された電流値とから、接地抵抗値を求めることができる。なお、注入電圧を一定に保つ機能や接地抵抗値を演算する機能などは本体１３内に設けられ、図示を省略したスイッチ等を利用者が操作することにより、自動で計測が実行され、計測値等が表示パネル１３ａに表示される。

【0035】

図２は、第１実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置１の詳細機能を示す。電圧重畳用変圧器２が電圧重畳用クランプ１１に内包される。重畳電流検出用変流器３が電流検出用クランプ１２に内包される。電圧重畳用変圧器２への給電制御を行う注入電圧制御部４、重畳電流検出用変流器３からの検出電流を重畳電流情報として取得する重畳電流情報取得部５、重畳電圧と重畳電流情報に基づいて接地抵抗値を演算する演算制御部６は、本体１３に内包される。なお、表示パネル１３ａに対応する表示部７は、演算結果である接地抵抗値を表示する機能だけでなく、その他の情報を表示できるようにしても良いし、タッチパネル式の表示装置を用いて設定入力等を行える操作手段としての機能を備えるものでも良い。

【0036】

電圧重畳用変圧器２への給電制御を行う注入電圧制御部４は、交流電圧検出手段４１と交流電圧出力手段４２と一定電圧制御手段４３を備える。重畳電流検出用変流器３からの検出電流を重畳電流情報として取得する重畳電流情報取得部５は、第１電流電圧変換手段５１、第２電流電圧変換手段５２、加算手段５３、Ａ／Ｄ変換手段５４を備える。重畳電圧と重畳電流情報に基づいて接地抵抗値を演算する演算制御部６は、少なくとも接地抵抗値算出手段６１を備える。

【0037】

電圧重畳用変圧器２は、円環状の電圧重畳用コア２１と電圧重畳用コイル２２と重畳電圧検出用コイル２３を備える。電圧重畳用コア２１は、その中心を通る分割ラインＤＬ２ａ，ＤＬ２ｂで２等分された第１分割コア２１１と第２分割コア２１２の端面同士（例えば、端面２１１ａと端面２１２ａ、端面２１１ｂと端面２１２ｂ）を対向させて円環状とする。分割ラインＤＬ２ａ，ＤＬ２ｂで第１分割コア２１１と第２分割コア２１２を離隔させることで、接地線１０４をコア内に招じ入れ、第１分割コア２１１と第２分割コア２１２を再び連結することで、接地線１０４を電圧重畳用コア２１で囲むことができる。電圧重畳用コア２１には、電圧重畳用コイル２２と重畳電圧検出用コイル２３を巻回してあり、電源周波数とは異なる周波数の計測用交流電圧を電圧重畳用コイル２２から接地線１０４へ注入し、その注入電圧を重畳電圧検出用コイル２３によって検出する。

【0038】

上記のように構成した電圧重畳用変圧器２の電圧重畳用コイル２２と重畳電圧検出用コイル２３は、注入電圧制御部４に接続される。電圧重畳用コイル２２は交流電圧出力手段４２に接続され、一定電圧制御手段４３からの指示に基づいて交流電圧出力手段４２が所要の起電力を電圧重畳用コイル２２に与えることで、電圧重畳用コイル２２による重畳電圧を制御する。一方、重畳電圧検出用コイル２３は交流電圧検出手段４１に接続され、重畳電圧検出用コイル２３に生じた電圧を交流電圧検出手段４１が検出し、一定電圧制御手段４３へ出力する。一定電圧制御手段４３は、基準交流電圧値を記憶しており、交流電圧検出手段４１により検出された検出電圧値と基準交流電圧値との差に応じた交流電圧出力指示を交流電圧出力手段４２に対して行う。また、一定電圧制御手段４３は、交流電圧検出手段４１により検出された交流電圧検出値を、電圧重畳用コイル２２によって実際に重畳した計測用交流電圧値として、演算制御部６の接地抵抗値算出手段６１へ出力する。

【0039】

注入電圧制御部４の交流電圧検出手段４１と交流電圧出力手段４２を、公知既存の電気回路にて構成する一例を示す。交流電圧検出手段４１は、例えば、オペアンプ（差動増幅回路）およびＡ／Ｄ変換器で構成でき、差動増幅回路が重畳電圧検出用コイル２３に生じた電圧信号を増減してＡ／Ｄ変換器に出力すると、Ａ／Ｄ変換器が電圧信号をデジタルの電圧値に変換して一定電圧制御手段４３に送ることができる。交流電圧出力手段４２は、例えば、Ｄ／Ａ変換器、ローパスフィルタ、Ｄ級パワーアンプで構成できる。一定電圧制御手段４３からデジタル値で送られる交流電圧出力指示値を、Ｄ／Ａ変換器がアナログ信号に変換し、ローパスフィルタを介してＤ級パワーアンプに出力する。Ｄ級パワーアンプは、アナログ信号を増幅して電圧重畳用コイル２２に出力することで、交流電圧出力指示値に対応した所定の交流電圧を測定対象の接地線１０４に重畳する。これにより、電圧重畳用変圧器２によって注入する電圧が基準交流電圧値に保持されるように自動補正される。なお、一定電圧制御手段４３は、デジタルＩＣなどで構成でき、交流電圧検出手段４１からの検出電圧値をデジタルの電圧信号で受信すると共に、交流電圧出力手段４２への交流電圧出力指示値もデジタル信号で送信する。また、一定電圧制御手段４３から接地抵抗値算出手段６１へ出力する計測用交流電圧値もデジタル信号である。

【0040】

一方、重畳電流検出用変流器３は、円環状の重畳電流検出用コア３１と第１重畳電流検出用コイル対３２１と第２重畳電流検出用コイル対３２２を備える。重畳電流検出用コア３１は、コア中心ＣＯを通る分割ラインＤＬ３ａ，ＤＬ３ｂで２等分された第１分割コア３１１と第２分割コア３１２の端面同士（例えば、端面３１１ａと端面３１２ａ、端面３１１ｂと端面３１２ｂ）を対向させて円環状とする。分割ラインＤＬ３ａ，ＤＬ３ｂで第１分割コア３１１と第２分割コア３１２を離隔させることで、接地線１０４をコア内に招じ入れ、第１分割コア３１１と第２分割コア３１２を再び連結することで、接地線１０４を重畳電流検出用コア３１で囲むことができる。

【0041】

第１重畳電流検出用コイル対３２１は、巻回方向とターン数が同じである２つの重畳電流検出用コイル（第１重畳電流検出用コイル３２１ａおよび第２重畳電流検出用コイル３２１ｂ）を直列に接続したものである。そして、第１重畳電流検出用コイル対３２１は、コア中心ＣＯを挟んで第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂが対向するように配置される。例えば、第１重畳電流検出用コイル３２１ａを第１分割コア３１１の開放端側（分割ラインＤＬ３ａで分割された側）に配置すると、第２重畳電流検出用コイル３２１ｂは第２分割コア３１２の基端側（分割ラインＤＬ３ｂで分割された側）に配置され、対向状となる。

【0042】

同様に、第２重畳電流検出用コイル対３２２は、巻回方向とターン数が同じである２つの重畳電流検出用コイル（第１重畳電流検出用コイル３２２ａおよび第２重畳電流検出用コイル３２２ｂ）を直列に接続したものである。そして、第２重畳電流検出用コイル対３２２は、コア中心ＣＯを挟んで第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂが対向するように配置される。例えば、第１重畳電流検出用コイル３２２ａを第２分割コア３１２の開放端側（分割ラインＤＬ３ａで分割された側）に配置すると、第２重畳電流検出用コイル３２２ｂは第１分割コア３１１の基端側（分割ラインＤＬ３ｂで分割された側）に配置され、対向状となる。

【0043】

また、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂ、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂは、重畳電流検出用コア３１に対して均等に配置する。さらに、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂを直列に接続することで、重畳電流検出用コア３１内にある接地線１０４を流れる接地電流に応じた検出電流は、加算される極性となる。同様に、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂを直列に接続することで、重畳電流検出用コア３１内にある接地線１０４を流れる接地電流に応じた検出電流は、加算される極性となる。

【0044】

上記のように、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２を重畳電流検出用コア３１に配置すれば、測定導体である接地線１０４の位置に影響されない重畳電流検出を行える。コア中心ＣＯ付近に接地線１０４が有る場合は、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１，第２重畳電流検出用コイル３２１ａ，３２１ｂおよび第２重畳電流検出用コイル対３２２の第１，第２重畳電流検出用コイル３２２ａ，３２２ｂには、ほぼ均等な検出電流が流れるので、当然ながら第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２の出力バランスは良好である。

【0045】

一方、接地線１０４がコア中心ＣＯからずれており、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１重畳電流検出用コイル３２１ａおよび第２重畳電流検出用コイル対３２２の第１重畳電流検出用コイル３２２ａに近接しているような場合、コイルごとの検出電流にはバラツキが生じてしまう。しかしながら、第１重畳電流検出用コイル対３２１について考えると、接地線１０４が近接して強磁界が作用する第１重畳電流検出用コイル３２１ａには大きな検出電流が生じる反面、接地線１０４から遠ざかっている第２重畳電流検出用コイル３２１ｂに生じる検出電流は小さくなる。同様に、第２重畳電流検出用コイル対３２２について考えると、接地線１０４が近接して強磁界が作用する第１重畳電流検出用コイル３２２ａには大きな検出電流が生じる反面、接地線１０４から遠ざかっている第２重畳電流検出用コイル３２２ｂに生じる検出電流は小さくなる。

【0046】

すなわち、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２は、それぞれ対向配置した２つのコイルが相補的に作用するので、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２全体の出力としてみると、双方の出力電流に不均衡は生じ難いのである。なお、第１分割コア３１１と第２分割コア３１２の端面結合状態や第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２の第１，第２重畳電流検出用コイル３２１ａ，３２１ｂ，３２２ａ，３２２ｂの配置ずれなどに起因して出力バランスに不均衡が生ずる場合もあるので、後述するように、アンバランスを調整する機能を設けることも有用である。

【0047】

上述した重畳電流検出用変流器３における第１重畳電流検出用コイル対３２１の検出電流は、重畳電流情報取得部５の第１電流電圧変換手段５１に入力され、第２重畳電流検出用コイル対３２２の検出電流は、第２電流電圧変換手段５２に入力される。重畳電流情報取得部５における第１，第２電流電圧変換手段５１，５２は、重畳電流検出用変流器３に設けた第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２にそれぞれ対応しており、入力された検出電流を対応する検出電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）すると共に増減して加算手段５３へ出力する。加算手段５３は、第１，第２電流電圧変換手段５１，５２からそれぞれ出力された検出電圧を全て加算して得た重畳電流換算電圧をＡ／Ｄ変換手段５４へ出力する。Ａ／Ｄ変換手段５４は、加算手段５３にて得た重畳電流換算電圧をデジタルの電圧値（重畳電流換算電圧値）に変換して、演算制御部６の接地抵抗値算出手段６１に送る。

【0048】

接地抵抗値算出手段６１は、一定電圧制御手段４３から送信された計測用交流電圧値と、Ａ／Ｄ変換手段５４から送信された重畳電流換算電圧値と、に基づいて接地抵抗値を計算し、求めた接地抵抗値を表示部７に表示させる。なお、接地抵抗値算出手段６１が行う接地抵抗算出式は、第１，第２電流電圧変換手段５１，５２の電流電圧変換率等に基づいて予め設定しておけば良い。また、演算制御部６は、所要のプログラムをＣＰＵにロードさせたコンピュータ構成で実現できるので、様々なデータ処理を行えるようにしても良い。例えば、Ａ／Ｄ変換手段５４から取得した重畳電流換算電圧値から、測定対象の接地線１０４に流れる電流値を求め、重畳電流値として表示部７に表示することもできる。また、コンピュータ構成の演算制御部６とすれば、不図示の外部インターフェース回路を介して諸情報（各測定値や測定条件等）を外部装置に送信して記憶させることもでき、効率的なデータ管理が可能となる。

【0049】

ここで、重畳電流情報取得部５における第１，第２電流電圧変換手段５１，５２および加算手段５３の構成例について、図３を参照して説明する。

【0050】

図３に示す第１構成例の第１電流電圧変換手段５１Ａは、二つの入力端子間の電流を電圧に変換して増減するオペアンプ５１１と、オペアンプ５１１の増幅率を決める負帰還用の固定抵抗素子５１２とを備える。固定抵抗素子５１２は、第１電流電圧変換手段５１Ａから出力される検出電圧を増減する増幅率を決める帰還抵抗素子であり、その抵抗値は、重畳電流情報取得部５の評価検討を行うことで適宜な値に設定する。オペアンプ５１１の反転入力端子（－）には、第１重畳電流検出用コイル対３２１の一端（例えば、第１重畳電流検出用コイル３２１ａの一端）である第１コイル対第１端子３２１ｅ１と固定抵抗素子５１２の一端とが接続される。なお、固定抵抗素子５１２の他端はオペアンプ５１１の出力端子に接続される。また、オペアンプ５１１の非反転入力端子（＋）には、第１重畳電流検出用コイル対３２１の他端（例えば、第２重畳電流検出用コイル３２１ｂの一端）である第１コイル対第２端子３２１ｅ２と基準電位を供給するためのアース（接地）線が接続される。

【0051】

第１構成例の第２電流電圧変換手段５２Ａは、二つの入力端子間の電流を電圧に変換して増減するオペアンプ５２１と、オペアンプ５２１の増幅率を決める負帰還用の固定抵抗素子５２２とを備える。固定抵抗素子５２２は、第２電流電圧変換手段５２Ａから出力される検出電圧を増減する増幅率を決める帰還抵抗素子であり、その抵抗値は、重畳電流情報取得部５の評価検討を行うことで適宜な値に設定する。オペアンプ５２１の反転入力端子（－）には、第２重畳電流検出用コイル対３２２の一端（例えば、第１重畳電流検出用コイル３２２ａの一端）である第２コイル対第１端子３２２ｅ１と固定抵抗素子５２２の一端とが接続される。なお、固定抵抗素子５２２の他端はオペアンプ５２１の出力端子に接続される。また、オペアンプ５２１の非反転入力端子（＋）には、第２重畳電流検出用コイル対３２２の他端（例えば、第２重畳電流検出用コイル３２２ｂの一端）である第２コイル対第２端子３２２ｅ２と基準電位を供給するためのアース（接地）線が接続される。

【0052】

第１構成例の第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａは、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２よりそれぞれ入力された検出電流の振幅に応じた電圧に変換するとともに増減して加算手段５３へ出力する。この加算手段５３は、例えばアナログ加算回路（非反転加算回路）によって構成できる。加算手段５３を非反転加算回路で構成すれば、反転加算回路によって構成する場合に比べて、加算手段５３における電圧の信号振幅を小さくした状態で制御できるため、容易にダイナミックレンジを確保できる。加えて、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａから加算手段５３への入力を高入力インピーダンスにできるため、加算手段５３の入力インピーダンスによる影響を無視できる。無論、測定精度を保証できる範囲内であれば、一般的な反転加算回路を用いて加算手段４３を構成してもよい。

【0053】

加算手段５３は、二つの入力端子間の電位差を増減するオペアンプ５３１と、オペアンプ５３１の増幅率を調整するための固定抵抗素子５３２および固定抵抗素子５３３と、合成対象である第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａの検出電圧の入力バランスを調整するためのバランス調整手段５３４を備える。固定抵抗素子５３２は、オペアンプ５３１の帰還抵抗素子である。また、バランス調整手段５３４は、第１電流電圧変換手段５１Ａの出力端子とオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）との間に設けられる固定抵抗素子５３４１と、第２電流電圧変換手段５２Ａの出力端子とオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）との間に設けられる固定抵抗素子５３４２と、からなる。固定抵抗素子５３４１および固定抵抗素子５３４２は、第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの各検出電圧との差分が小さくなるように、予め抵抗値が定められた固定抵抗器である。このように、加算手段５３を固定抵抗素子のみで構成すれば、全体を簡素な構成にすることができる。また、固定抵抗素子５３４１および固定抵抗素子５３４２の各抵抗値と、固定抵抗素子５３２および固定抵抗素子５３３の各抵抗値は、重畳電流情報取得部５の試験結果またはシミュレーション結果に応じて、第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａからの各検出電圧が適正に加算されるような値に設定しておく。

【0054】

また、加算手段５３においては、固定抵抗素子５３４１の一端が第１電流電圧変換手段５１の出力端子に接続されるとともに、固定抵抗素子５３４２の一端が第２電流電圧変換手段５２の出力端子に接続される。そして固定抵抗素子５３４１の他端と固定抵抗素子５３４２の他端とがともにオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）に接続される。一方、オペアンプ５３１の反転入力端子（－）には固定抵抗素子５３２および固定抵抗素子５３３の一端がともに接続される。固定抵抗素子５３２の他端はオペアンプ５３１の出力端子に接続され、固定抵抗素子５３３の他端はアース（接地）線に接続される。

【0055】

上記のように構成した加算手段５３における固定抵抗素子５３４１と固定抵抗素子５３４２の何れか一方もしくは両方の抵抗値を適宜な値に調整することで、重畳電流検出用コア３１の非対称性に起因する第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧のアンバランスが抑制される。バランス調整手段５３４による適切な調整を行った加算手段５３は、第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの各々から出力される検出電圧を加算するとともに増減した合成信号を生成し、適正な重畳電流の情報をＡ／Ｄ変換手段５４へ供給できる。そして、Ａ／Ｄ変換手段５４にてデジタル値に変換した重畳電流換算電圧値（測定対象の接地線１０４に流れる電流換算の電圧値）を接地抵抗値算出手段６１に送るのである。

【0056】

なお、図３に示す構成例では、第１電流電圧変換手段５１Ａの増幅率を決める固定抵抗素子５１２と、第２電流電圧変換手段５２Ａの増幅率を決める固定抵抗素子２２２と、加算手段５３における固定抵抗素子５３４１および固定抵抗素子５３４２とを、固定抵抗素子で構成したが、これに限定されるものではない。これらを可変抵抗器で構成した改変例を図４に示す。

【0057】

図４における第１電流電圧変換手段５１Ａ′は、固定抵抗器で構成した固定抵抗素子５１２に代えて、抵抗値を変更可能な可変抵抗器５１３を備えている。第２電流電圧変換手段５２Ａ′も、固定抵抗器で構成した固定抵抗素子２２２に代えて、抵抗値を変更可能な可変抵抗器５２３を備えている。加えて、加算手段５３′のバランス調整手段５３４′は、固定抵抗器で構成した固定抵抗素子５３４１および固定抵抗素子５３４２に代えて、抵抗値を変更可能な可変抵抗器５３４３を備えている。第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′および加算手段５３′を備える重畳電流情報取得部５においては、例えば、基準となる被測定接地線の抵抗を実際に測定しながら、可変抵抗器５１３、可変抵抗器５２３、可変抵抗器５３４３の各抵抗値を微調整できる。このように、重畳電流情報取得部５からの出力値を実測しながら確定公知を微調整すれば、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′双方の検出電圧の増幅率を調整できると共に、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′の双方の検出電圧のアンバランスを一層効果的に抑制できる。

【0058】

なお、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′双方の検出電圧を調整するために、三つの可変抵抗器５１３，５２３，５３４３を設けるものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、三つの可変抵抗器５１３，５２３，５３４３の何れか１つあるいは２つのみを用いた微調整で、第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧のアンバランスを抑えられるようであれば、調整対象外となる可変抵抗器を固定抵抗素子としてもよい。

【0059】

上述した第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａ，５１Ａ′，５２Ａ′では、単一の計測レンジに固定されており、多様な計測環境に対応できない可能性がある。そこで、図５に示す第２改変例の第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ″，５２Ａ″では、レンジ切替手段５１４，５２４を設けることにより、レンジ切り替えを可能にした。

【0060】

例えば、レンジ切替手段５１４は、１つの入力信号を複数の出力先に切り替える入力スイッチ５１４１と、複数の入力先を切り替えて１つの出力信号にする出力スイッチ５１４２を備える。入力スイッチ５１４１は、第１選択端子５１４１ａと第２選択端子５１４１ｂの一方を共通端子５１４１ｃに接続するもので、共通端子５１４１ｃが入力側となる。出力スイッチ５１４２は、第１選択端子５１４２ａと第２選択端子５１４２ｂの一方を共通端子５１４２ｃに接続するもので、共通端子５１４２ｃが出力側となる。検出電流が流れる第１重畳電流検出用コイル対３２１の一端に接続される第１コイル対第１端子３２１ｅ１と入力スイッチ５１４１の共通端子５１４１ｃを接続し、出力スイッチ５１４２の共通端子５１４２ｃをオペアンプ５１１の反転入力端子（－）に接続する。また、入力スイッチ５１４１の第１選択端子５１４１ａは、第１選択固定抵抗素子５１５１の一端および出力スイッチ５１４２の第１選択端子５１４２ａと接続する。入力スイッチ５１４１の第２選択端子５１４１ｂは、第２選択固定抵抗素子５１５２の一端および出力スイッチ５１４２の第２選択端子５１４２ｂと接続する。なお、第１選択固定抵抗素子５１５１および第２選択固定抵抗素子５１５２の他端は、オペアンプ５１１の出力端子と接続される。

【0061】

また、レンジ切替手段５１４の入力スイッチ５１４１と出力スイッチ５１４２は連動して動作することにより、第１選択端子５１４１ａおよび第１選択端子５１４２ａ、もしくは第２選択端子５１４１ｂおよび第２選択端子５１４２ｂが同時に選択される。第１選択端子５１４１ａおよび第１選択端子５１４２ａが同時に選択された場合は、第１選択固定抵抗素子５１５１が帰還抵抗として選択された状態となり、第２選択端子５１４１ｂおよび第２選択端子５１４２ｂが同時に選択された場合は、第２選択固定抵抗素子５１５２が帰還抵抗として選択された状態となる。

【0062】

一方、レンジ切替手段５２４は、１つの入力信号を複数の出力先に切り替える入力スイッチ５２４１と、複数の入力先を切り替えて１つの出力信号にする出力スイッチ５２４２を備える。入力スイッチ５２４１は、第１選択端子５２４１ａと第２選択端子５２４１ｂの一方を共通端子５２４１ｃに接続するもので、共通端子５２４１ｃが入力側となる。出力スイッチ５２４２は、第１選択端子５２４２ａと第２選択端子５２４２ｂの一方を共通端子５２４２ｃに接続するもので、共通端子５２４２ｃが出力側となる。検出電流が流れる第２重畳電流検出用コイル対３２２の一端に接続される第２コイル対第１端子３２２ｅ１と入力スイッチ５２４１の共通端子５２４１ｃを接続し、出力スイッチ５２４２の共通端子５２４２ｃをオペアンプ５２１の反転入力端子（－）に接続する。また、入力スイッチ５２４１の第１選択端子５２４１ａは、第１選択固定抵抗素子５２５１の一端および出力スイッチ５２４２の第１選択端子５２４２ａと接続する。入力スイッチ５２４１の第２選択端子５２４１ｂは、第２選択固定抵抗素子５２５２の一端および出力スイッチ５２４２の第２選択端子５２４２ｂと接続する。なお、第１選択固定抵抗素子５２５１および第２選択固定抵抗素子５２５２の他端は、オペアンプ５２１の出力端子と接続される。

【0063】

また、レンジ切替手段５２４の入力スイッチ５２４１と出力スイッチ５２４２は連動して動作することにより、第１選択端子５２４１ａおよび第１選択端子５２４２ａ、もしくは第２選択端子５２４１ｂおよび第２選択端子５２４２ｂが同時に選択される。第１選択端子５２４１ａおよび第１選択端子５２４２ａが同時に選択された場合は、第１選択固定抵抗素子５２５１が帰還抵抗として選択された状態となり、第２選択端子５２４１ｂおよび第２選択端子５２４２ｂが同時に選択された場合は、第２選択固定抵抗素子５２５２が帰還抵抗として選択された状態となる。

【0064】

更に、第１電流電圧変換手段５１Ａ″に設けたレンジ切替手段５１４および第２電流電圧変換手段５２Ａ″に設けたレンジ切替手段５２４も連動して動作する。例えば、第１電流電圧変換手段５１Ａ″に設けたレンジ切替手段５１４によって第１選択固定抵抗素子５１５１が帰還抵抗に選択された場合には、第２電流電圧変換手段５２Ａ″に設けたレンジ切替手段５２４によって第１選択固定抵抗素子５２５１が帰還抵抗として選択される。逆に、第１電流電圧変換手段５１Ａ″に設けたレンジ切替手段５１４によって第２選択固定抵抗素子５１５２が帰還抵抗に選択された場合には、第２電流電圧変換手段５２Ａ″に設けたレンジ切替手段５２４によって第２選択固定抵抗素子５２５２が帰還抵抗として選択される。加えて、第１電流電圧変換手段５１Ａ″における第１選択固定抵抗素子５１５１の抵抗値と第２電流電圧変換手段５２Ａ″における第１選択固定抵抗素子５２５１の抵抗値を同レンジに対応させ、第１電流電圧変換手段５１Ａ″における第２選択固定抵抗素子５１５２の抵抗値と第２電流電圧変換手段５２Ａ″における第２選択固定抵抗素子５２５２の抵抗値を同レンジに対応させておく。

【0065】

上記のように構成した第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ″，５２Ａ″を備える重畳電流情報取得部５においては、レンジ切替手段５１４，５２４の連係動作によって、第１電流電圧変換手段５１Ａ″の出力ゲインと第２電流電圧変換手段５２Ａ″の出力ゲインを簡便に切り替えることが可能となる。しかも、レンジ切替手段５１４，５２４の入力には、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２を直列に接続しているため、入力スイッチ５１４１，５２４１のオン抵抗は検出電流に影響しない。加えて、レンジ切替手段５１４，５２４による検出電圧の出力先は、高入力インピーダンスであるオペアンプ５１１，５２１の反転入力端子（－）であることから、出力スイッチ５１４２，５２４２のオン抵抗が無視できるので、検出精度が犠牲になることはない。なお、レンジ切替手段５１４，５２４による切替レンジは２種類に限らず、３種類以上のレンジを切替可能な構成にしても良い。その場合、一般的なマルチプレクサおよびデマルチプレクサを使用すれば、複数のレンジに対応した増幅率の切替構造を簡易に実現できる。

【0066】

本実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置１は、簡易な構造で、被測定導体（測定対象である接地線１０４）のコア内位置に起因した磁気回路の不均衡を抑制できると共に、外部磁界による影響を軽減できる。外部磁界に対するクランプ式接地抵抗測定装置１の有用性を説明するに先立ち、既存のクランプ式接地抵抗測定装置が受ける外部磁界による影響と、その解消技術についていくつか説明する。

【0067】

図６は、従来のクランプ式接地抵抗測定装置２００における重畳電流検出用変流器２０３と電流電圧変換回路２０５を抽出して示した構成図である。円環状の重畳電流検出用コア２０３１は、分割ラインＤＬ２０３ａ，ＤＬ２０３ｂにより第１分割コア２０３１１と第２分割コア２０３１２に分割され、開閉可能なクランプ筐体に収納され、被測定接地線をコア内に挿通できる構造である。重畳電流検出用コア２０３１には、一つの重畳電流検出用コイル２０３２を配置し、電流電圧変換回路２０５の入力端子に接続される。

【0068】

仮に、重畳電流検出用コア２０３１の第１分割コア２０３１１と第２分割コア２０３１２における各分割面の磁気的結合バランスが互いに揃っていれば、大きな電流が流れる近接導体１０７を近づけても、重畳電流検出用変流器２０３からの検出出力に顕著な影響はない。図６に示すように、重畳電流検出用コア２０３１の分割ラインＤＬ２０３ａ（或いは分割ラインＤＬ２０３ｂ）近傍に、大きな電流が流れる近接導体１０７を近づけても、近接導体１０７による外部磁界ＥＭＦの影響は重畳電流検出用コイル２０３２内で磁束が打ち消される方向に働くためである。

【0069】

しかしながら、重畳電流検出用コア２０３１の第１分割コア２０３１１と第２分割コア２０３１２における各分割面の磁気的結合バランスにずれが生じることは周知の事実であり、この特性は、コアを大きくして内径を広げるほどに悪化する。本来なら、重畳電流検出用コイル２０３２内で打ち消し合って流れないはずの残留電流を検出してしまい、電圧重畳用変圧器で印加した電圧に応じた検出電流に残留電流が重畳され、誤差を生じさせるからである。よって、第１分割コア２０３１１と第２分割コア２０３１２における各分割面の磁気的結合バランスのずれを調整する機能を備えていないと、外部磁界ＥＭＦの影響が電流電圧変換回路２０５からの検出電圧に大きく影響する。

【0070】

図７は、従来のクランプ式接地抵抗測定装置３００における重畳電流検出用変流器３０３と第１電流電圧変換回路３０５１と第２電流電圧変換回路３０５２を抽出して示した構成図である。上述した図６のクランプ式接地抵抗測定装置２００と異なり、２つの重畳電流検出用コイルを備える。

【0071】

円環状の重畳電流検出用コア３０３１は、分割ラインＤＬ３０３ａ，ＤＬ３０３ｂにより第１分割コア３０３１１と第２分割コア３０３１２に分割され、開閉可能なクランプ筐体に収納され、被測定接地線をコア内に挿通できる構造である。重畳電流検出用コア３０３１には、第１重畳電流検出用コイル３０３２１および第２重畳電流検出用コイル３０３２２を配置し、それぞれ第１，第２電流電圧変換回路３０５１，３０５２の入力端子に接続される。具体的には、重畳電流検出用コア３０３１の開放端側（分割ラインＤＬ３０３ａで分割された側）に第１重畳電流検出用コイル３０３２１を、重畳電流検出用コア３０３１の基端側（分割ラインＤＬ３０３ｂで分割された側）に第２重畳電流検出用コイル３０３２２を、それぞれ配置する。

【0072】

そして、重畳電流検出用コア３０３１は、第１，第２分割コア３０３１１，３０３１２の分割ラインＤＬ３０３ａ（或いは分割ラインＤＬ３０３ｂ）の近傍に、大きな電流が流れる近接導体１０７を近づけると、外部磁界ＥＭＦの影響が、第１重畳電流検出用コイル３０３２１と第２重畳電流検出用コイル３０３２２とに、大きく生じてしまう。これは、第１重畳電流検出用コイル３０３２１に外部磁界ＥＭＦが作用する影響と、第２重畳電流検出用コイル３０３２２に外部磁界ＥＭＦが作用する影響とが、それぞれ一方向にのみ生じるためである。具体的には、第１重畳電流検出用コイル３０３２１には、近接導体１０７の外部磁界ＥＭＦが反時計方向（図７中、濃い矢印方向）に作用することとなる。一方、第２重畳電流検出用コイル３０３２２には、近接導体１０７の外部磁界ＥＭＦが時計方向（図７中、薄い矢印方向）に作用する。

【0073】

つまり、第１重畳電流検出用コイル３０３２１と第２重畳電流検出用コイル３０３２２に、近接導体１０７による外部磁界ＥＭＦの影響が独立して大きく作用するために、第１，第２重畳電流検出用コイル３０３２１，３０３２２のそれぞれからは、外部磁界ＥＭＦの影響による残留電流を含む大きな検出電流が出力されてしまう。このように、大きな検出電流が出力されると、第１，第２電流電圧変換回路３０５１，３０５２のダイナミックレンジを確保できなくなり、第１，第２電流電圧変換回路３０５１，３０５２から出力する検出電圧が飽和して、測定不能となる事態が起こり得る。

【0074】

上述したように、従来のクランプ式接地抵抗測定装置２００，３００では、コア分割面の磁気的結合バランスのずれと、第１，第２電流電圧変換回路３０５１，３０５２のダイナミックレンジ確保と、の問題から外部磁界ＥＭＦの影響を受けることとなるため、特許文献３に記載された漏洩電流測定用クランプテスタのように、磁気的結合バランスのずれを調整する機能を備えていれば有用である。以下、特許文献３に記載された漏洩電流測定用クランプテスタの構成を示す図１３に基づいて、コア分割面の磁気的結合バランスの調整機能について説明する。

【0075】

図１３に示すクランプテスタは、コア１ａにコイル２ａ，２ｂを、コア１ｂにコイル２ｃ，２ｄをそれぞれ配置し、コイル２ａとコイル２ｂの間に半固定抵抗３ａを、コイル２ｃとコイル２ｄの間に半固定抵抗３ｂをそれぞれ設けてある。すなわち、コイル２ａとコイル２ｂ、コイル２ｃとコイル２ｄは、それぞれ検出電流が加算されるように直列接続されている。そして、半固定抵抗３ａと半固定抵抗３ｂとの摺動子につながる端子を短絡し、半固定抵抗３ａと半固定抵抗３ｂを用いて、分割端面１１ａ，１１ｂの磁気的結合バランスのずれを調整可能となっている。

【0076】

コイル２ａとコイル２ｃの半固定抵抗３ａ，３ｂに接続されていない他端は、それぞれゼロ電位（アース）に接続されている。コイル２ｄの半固定抵抗３ｂに接続していない他端は、半固定抵抗４ａ、固定抵抗５ａおよび固定抵抗７ａに接続され、コイル２ｂの半固定抵抗３ａに接続していない他端は、半固定抵抗４ｂ、固定抵抗５ｂおよび半固定抵抗７ｂに接続されている。半固定抵抗４ａ，４ｂの他端は、それぞれゼロ電位（アース）に接続されている。固定抵抗５ａ，５ｂは、それぞれに接続されたスイッチ６ａ，６ｂを介してゼロ電位（アース）に接続されている。これら半固定抵抗４ａ，４ｂおよび固定抵抗５ａ，５ｂは、測定電流を電圧に変換する際の増幅率および変換バランスを調整するために用いる。

【0077】

加算器８を構成する演算増幅器８ａの非反転入力端子（＋）は、ゼロ電位（アース）に接続され、反転入力端子（－）には、固定抵抗７ａ、半固定抵抗７ｂ、半固定抵抗９の一端がともに接続される。半固定抵抗９の他端は、演算増幅器８ａの出力端子に接続され、加算器８の全体の増幅率を決めるための帰還抵抗となる。また、半固定抵抗７ｂは、半固定抵抗９との比により、コア１ａ，１ｂの分割端面１１ａ，１１ｂの磁気的結合バランスのずれにより生じる入力電圧の差を調整可能である。演算増幅器８ａの出力端子１０からは、測定電流換算電圧の信号が出力される。

【0078】

上記構成のクランプテスタの各コイル２ａ～２ｄには、複数の固定抵抗５ａ，５ｂおよび半固定抵抗３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ、スイッチ６ａ，６ｂが直列に接続されており、結果として各コイル２ａ～２ｄの負荷抵抗値が大きくなってしまう。例えば、小型で消費電流の少ないクランプ式接地抵抗測定装置で比較的大きな接地抵抗値を測定しようと試みたケースとして、１ｋΩの接地抵抗値を１０ｍＶの重畳電圧で測定する場合を想定する。コア１ａ，１ｂで測定する電流は、「１０ｍＶ÷１ｋΩ＝１０μＡ」となり、各コイル２ａ～２ｄの合計ターン数を１００と仮定すると、「１０μＡ÷１００＝０．１μＡ」が電流電圧変換抵抗（シャント抵抗）に直接流れる検出電流となる。コイル２ａとコイル２ｂ、コイル２ｃとコイル２ｄは、それぞれ検出電流が加算されるように直列接続されて、独立した２回路に分かれているため、各コイルに接続されている半固定抵抗４ａ，４ｂ（シャント抵抗）のそれぞれには、０．１μＡの半分である０．０５μＡの検出電流が流れる。この電流値を一般的な回路電圧５Ｖまで増幅するには、単純計算で「５Ｖ÷０．０５μＡ＝１００ＭΩ」の半固定抵抗４ａ，４ｂが必要となる。これに加えて、半固定抵抗３ａ，３ｂが直列に接続されると、各コイル２ａ～２ｄの負荷抵抗値は、より一層大きくなってしまう。

【0079】

さらに、特許文献３に記載されたクランプテスタに限らず、クランプ式接地抵抗測定装置の測定回路には、回路全体に寄生する多くの内部抵抗（並列抵抗）があり、これには意図しない微量の漏れ電流が常に流れている。具体的には、検出部品を保持するための成形品、基板ならびに回路接続のためのアダプタ、ケーブルなどの絶縁抵抗に流れる漏れ電流と、スイッチ６ａ，６ｂの漏れ電流（リーク電流）とが同時に流れている。このような漏れ電流は、各コイルの負荷抵抗値が大きくなるにつれて大きく影響するため、信号に不安定な電圧降下が生じることとなり、正確な測定を困難にする。

【0080】

なお、固定抵抗５ａおよびスイッチ６ａと、固定抵抗５ｂおよびスイッチ６ｂは、比較的大きな電流を測定する回路として用いるため、半固定抵抗４ａ，４ｂに比べると、その抵抗値は小さいものである。しかしながら、スイッチ６ａ，６ｂを一般的なマルチプレクサで実現した場合は、温度特性により抵抗値が変化するマルチプレクサ内のオン抵抗が、固定抵抗５ａおよび固定抵抗５ｂに直列に接続された状態と等価になるため、測定時の雰囲気温度の変化に起因して、スイッチ６ａ，６ｂのオン抵抗が変化し、加算器８に入力される電圧が変動してしまうので、正確な測定ができないという問題がある。

【0081】

また、演算増幅器８ａはオペアンプを使用した反転加算回路であるため、その反転入力端子（－）の電位は非反転入力端子（＋）のゼロ電位と等しくなる。つまり、演算増幅器８ａの反転入力端子（－）には、固定抵抗５ａ，５ｂ，７ａおよび半固定抵抗３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，７ｂおよびスイッチ６ａ，６ｂが直列または並列に接続された状態であるため、これらの合成抵抗値と半固定抵抗９の抵抗値との比によって加算器８全体のゲインが定まる。したがって、加算器８のゲイン調整のために半固定抵抗４ａ，４ｂ，７ｂ，９のいずれか一つを調整すると、その影響は各コイル２ａ～２ｄに接続している半固定抵抗３ａ，３ｂの調整にもおよび、分割端面１１ａ，１１ｂによる磁気的結合バランスの調整にずれが生じてしまう。逆に、分割端面１１ａ，１１ｂによる磁気的結合バランスのずれを調整するために、半固定抵抗３ａ，３ｂを調整すると、その影響は固定抵抗５ａ，５ｂ，７ａおよび半固定抵抗４ａ，４ｂ，７ｂ，９全ての調整に大きな影響を与える。そのため、半固定抵抗３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，７ｂのいずれか一つの調整を行うごとに、他の調整結果を見直す必要があり、各調整の最適化に多くの時間を要するため、効率的に調整できない点に大きな問題がある。

【0082】

上述した従来のクランプ式接地抵抗測定装置２００，３００や特許文献３に記載された漏洩電流測定用クランプテスタと異なり、本実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置１は、簡易な構造で、コア分割面の磁気的結合バランスを好適に保持できる。

【0083】

図８は、本実施形態に係るクランプ式接地抵抗測定装置１における重畳電流検出用変流器３と第１電流電圧変換手段５１と第２電流電圧変換手段５２を抽出して示した構成図である。前述したように、重畳電流検出用変流器３は、コア中心を通る分割ラインＤＬ３ａ，ＤＬ３ｂで等分された２個の分割コア（第１分割コア３１１と第２分割コア３１２）の端面同士を対向させて円環状とした重畳電流検出用コア３１を備える。そして、重畳電流検出用コア３１には、２組のコイル対として第１重畳電流検出用コイル対３２１と第２重畳電流検出用コイル対３２２を配置する。第１重畳電流検出用コイル対３２１は、巻回方向とターン数が同じである第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂを直列に接続したもので、コア中心を挟んで第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂが対向する配置である。第２重畳電流検出用コイル対３２２は、巻回方向とターン数が同じである第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂを直列に接続したもので、コア中心を挟んで第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂが対向する配置である。

【0084】

クランプ式接地抵抗測定装置１における重畳電流検出用変流器３の重畳電流検出用コア３１は、第１，第２分割コア３１１，３１２の分割ラインＤＬ３ａ（或いは分割ラインＤＬ３ｂ）の近傍に、大きな電流が流れる近接導体１０７を近づけても、外部磁界ＥＭＦの影響をほとんど受けない。先ず、第１重畳電流検出用コイル対３２１に着目すると、第１重畳電流検出用コイル３２１ａには反時計方向（図８中に薄い矢印で示す）の磁束が作用するのに対して、第２重畳電流検出用コイル３２１ｂには時計方向（図８中に薄い矢印で示す）の磁束が作用する。すなわち、第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂには、互いに逆方向の磁束が働くため、第１重畳電流検出用コイル対３２１としては、近接導体１０７による外部磁界ＥＭＦの影響が打ち消されることになる。次いで、第２重畳電流検出用コイル対３２２に着目すると、第１重畳電流検出用コイル３２２ａには反時計方向（図８中に濃い矢印で示す）の磁束が作用するのに対して、第２重畳電流検出用コイル３２２ｂには時計方向（図８中に濃い矢印で示す）の磁束が作用する。すなわち、第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂには、互いに逆方向の磁束が働くため、第２重畳電流検出用コイル対３２２としては、近接導体１０７による外部磁界ＥＭＦの影響が打ち消されることになる。

【0085】

このように、第１重畳電流検出用コイル対３２１および第２重畳電流検出用コイル対３２２は、近接導体１０７による外部磁界ＥＭＦの影響が、第１重畳電流検出用コイル３２１ａと第２重畳電流検出用コイル３２１ｂ内および第１重畳電流検出用コイル３２２ａと第２重畳電流検出用コイル３２２ｂ内で、それぞれ打ち消される。このように、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２から外部磁界ＥＭＦの影響が打ち消された検出電流を受ける第１，第２電流電圧変換手段５１，５２は、電流電圧変換および増減に外部磁界ＥＭＦの影響を受けることなく、コア分割面の磁気的結合バランスを調整し、適正な重畳電流検出情報を得ることができる。したがって、本実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１においては、図１３に示した従来のクランプテスタのように、磁気的結合バランスを調整するために多数の半固定抵抗や固定抵抗を設ける必要がない。

【0086】

また、第１電流電圧変換手段５１Ａ，５１Ａ′，５１Ａ″および第２電流電圧変換手段５２Ａ，５２Ａ′，５２Ａ″は、オペアンプを使用して第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２からの検出電流を対応する検出電圧に変換するので、電流検出用の半固定抵抗や固定抵抗を必要としない。すなわち、オペアンプを使用した第１電流電圧変換手段５１Ａ，５１Ａ′，５１Ａ″および第２電流電圧変換手段５２Ａ，５２Ａ′，５２Ａ″では、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２からオペアンプ５１１，５２１の反転入力端子（－）までの間の電気抵抗はないに等しい。よって、オペアンプを使用した第１電流電圧変換手段５１Ａ，５１Ａ′，５１Ａ″および第２電流電圧変換手段５２Ａ，５２Ａ′，５２Ａ″を備えるクランプ式接地抵抗測定装置１は、回路全体に寄生する多くの内部抵抗（並列抵抗）に流れる漏れ電流の影響をほとんど受けない。

【0087】

しかも、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａからの検出電圧を高入力インピーダンスで非反転入力端子（＋）に入力できる非反転加算回路によって加算手段５３を構成すれば、バランス調整が容易である。例えば、図３に示した第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａにおいては、負帰還用の固定抵抗素子５１２，５２２の抵抗値のみを調整すれば、重畳電流検出用コア３１の分割に起因する第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧のアンバランスを取り除くことができる。或いは、バランス調整手段５３４としての固定抵抗素子５３４１，５３４２の抵抗値を調整することで、重畳電流検出用コア３１の分割に起因する第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧のアンバランスを取り除くことができる。また、図４に示した第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′においては、抵抗値の調整に適した可変抵抗器５１３，５２３を備えているので、コア分割面の磁気特性のアンバランスに起因する第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ′，５２Ａ′の検出電圧のアンバランスを容易に取り除くことができる。或いは、バランス調整手段５３４′としての可変抵抗器５３４３の抵抗値を調整することで、重畳電流検出用コア３１の分割に起因する第１電流電圧変換手段５１Ａおよび第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧のアンバランスを容易に取り除くことができる。

【0088】

なお、本実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１では、重畳電流検出用コア３１を２等分して第１分割コア３１１と第２分割コア３１２で構成したが、２等分に限定されるものではなく、コア中心を通る分割ラインでｍ個（ｍは２以上の自然数）に等分されていれば良い。また、本実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１では、２組の第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２で構成したが、２組に限定されるものではなく、ｎ組（ｎはｍ以上の自然数）備えるものでも良い。そして重畳電流検出用コイル対をｎ組設けた場合は、各重畳電流検出用コイル対に生じる電流をｎ個の電流電圧変換手段にてそれぞれ電圧に変換して増減すれば良い。ｎ個の電流電圧変換手段よりそれぞれ出力された検出電圧を加算手段５３により合成してＡ／Ｄ変換手段５４によりデジタル値に変換して演算制御部６に送れば、接地抵抗値を求められる。ただし、各重畳電流検出用コイル対の各分割コイルがコア中心を挟んで対向配置されたときに、重畳電流検出用コアの分割ラインに跨がっていると、コアの分割動作を妨げるので、重畳電流検出用コイル対の数ｎは重畳電流検出用コイルの分割数ｍの自然数倍に設定することが望ましい。また、加算手段５３を非反転加算回路で構成したが、これに限定されるものではなく、測定精度を保証できる範囲内であれば一般的な反転加算回路を用いてもよい。

【0089】

上述した重畳電流情報取得部５においては、オペアンプ構成の第１電流電圧変換手段５１Ａ，５１Ａ′，５１Ａ″および第２電流電圧変換手段５２Ａ，５２Ａ′，５２Ａ″を備えることで、電流電圧変換機能を実現したが、これに限定されるものではない。図９に示す第２構成例の第１電流電圧変換手段５１Ｂおよび第２電流電圧変換手段５２Ｂは、シャント抵抗５１６，５２６を用いることで、電流電圧変換機能を実現した。

【0090】

第１電流電圧変換手段５１Ｂとして用いるシャント抵抗５１６は、各端子間に流れる電流により生じる端子間の電位差を求めるための抵抗素子であり、重畳電流情報取得部５の試験結果またはシミュレーション結果に応じて設定された抵抗値の固定抵抗素子である。シャント抵抗５１６の一端には、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第１端子３２１ｅ１と固定抵抗素子５３４１の一端とが接続され、シャント抵抗５１６の他端は、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第２端子３２１ｅ２とアース（接地）とが接続される。

【0091】

同様に、第２電流電圧変換手段５２Ｂとして用いるシャント抵抗５２６は、各端子間に流れる電流により生じる端子間の電位差を求めるための抵抗素子であり、重畳電流情報取得部５の試験結果またはシミュレーション結果に応じて設定された抵抗値の固定抵抗素子である。シャント抵抗５２６の一端には、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第１端子３２２ｅ１と固定抵抗素子５３４２の一端とが接続され、シャント抵抗５２６の他端は、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第２端子３２２ｅ２とアース（接地）とが接続される。

【0092】

第１電流電圧変換手段５１Ｂのシャント抵抗５１６には、第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第１端子３２１ｅ１と、アース（接地）接続された第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第２端子３２１ｅ２との間の検出電流に対応する電位差が生じる。同様に、第２電流電圧変換手段５２Ｂのシャント抵抗５２６には、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第１端子３２２ｅ１と、アース（接地）接続された第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第２端子３２２ｅ２との間の検出電流に対応する電位差が生じる。この電位差が検出電圧として、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂより出力されるのである。

【0093】

第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの検出電圧は、前述した第１構成例の加算手段５３に入力される。第１電流電圧変換手段５１Ｂの検出電圧は、バランス調整手段５３４の固定抵抗素子５３４１を介して、高入力インピーダンスのオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）に入力される。第２電流電圧変換手段５２Ｂの検出電圧は、バランス調整手段５３４の固定抵抗素子５３４２を介して、高入力インピーダンスのオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）に入力される。そして、加算手段５３は、第１電流電圧変換手段５１Ｂおよび第２電流電圧変換手段５２Ｂの各々から出力される検出電圧を加算するとともに増減した合成信号を生成し、図示を省略したＡ／Ｄ変換手段５４へ供給する。その後、Ａ／Ｄ変換手段５４からデジタル信号として出力された重畳電流換算電圧値を用いて、演算制御部６が接地抵抗値を求めるのは、前述した通りである。

【0094】

このように、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂにおいては、シャント抵抗５１６，５２６を用いる簡素な構成で電流電圧変換を行えるので、抵抗値を変えるだけで電流電圧変換率を変えることができる。したがって、コア分割面の磁気的結合バランスのずれが生じていても、シャント抵抗５１６，５２６の抵抗値を調整することで、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの検出電圧のアンバランスを容易に取り除くことができる。しかも、シャント抵抗５１６を用いた第２構成例の第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂでは、オペアンプ構成である第１構成例の第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａ等に比べて回路を簡略化できるため、部品原価を低減して安価に作成することが可能になる。

【0095】

なお、一般的な抵抗素子は、抵抗値の精度に多少のバラツキがあると共に、経年劣化等に起因した抵抗値変化もあるので、固定抵抗素子を用いたシャント抵抗５１６，５２６を備える第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの検出電圧に誤差が混入する可能性もある。そこで、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの改変例として図１０に示す第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ′，５２Ｂ′では、可変抵抗器５１７，５２７を用いた。併せて、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ′，５２Ｂ′からの検出電圧が入力される加算手段５３′には、可変抵抗器５３４３を用いたバランス調整手段５３４′を設ける。

【0096】

これにより、例えば、基準となる被測定接地線の抵抗を実際に測定しながら可変抵抗器５１７，５２７で各検出電圧の増幅率を調整し、可変抵抗器５３４３によって第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ′，５２Ｂ′からの各検出電圧のアンバランスをさらに精度よく簡単に抑制することができる。なお、本構成例では第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ′，５２Ｂ′双方の検出電圧を調整するために、可変抵抗器５１７，５２７および可変抵抗器５３４３を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、三つの可変抵抗器５１７，５２７，５３４３の何れか１つあるいは２つのみを用いた微調整で、第１電流電圧変換手段５１Ｂ′および第２電流電圧変換手段５２Ｂ′の検出電圧のアンバランスを抑えられるようであれば、調整対象外となる可変抵抗器を固定抵抗素子としてもよい。

【0097】

上述した実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１では、単一種類の電流電圧変換手段を重畳電流検出用コイル対の数だけ設けて、単一種類の電流電圧変換手段と重畳電流検出用コイル対が１対１で対応するものとした。しかしながら、計測環境などに応じて複数種類の電流電圧変換手段を使い分けることも可能である。一例を、図１１に示す第２実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１′に基づいて説明する。

【0098】

第２実施形態のクランプ式接地抵抗測定装置１′における重畳電流情報取得部５′は、第１重畳電流検出用コイル対３２１に対応した第１電流電圧変換手段セット５１Ｓと、第２重畳電流検出用コイル対３２２に対応した第２電流電圧変換手段セット５２Ｓと、選択手段５５と、加算手段５３″と、図示を省略したＡ／Ｄ変換手段５４を備える。第１電流電圧変換手段セット５１Ｓは、オペアンプ構成の第１電流電圧変換手段５１Ａと、シャント抵抗で構成した第１電流電圧変換手段５１Ｂの２種類で１組のセットであり、第１電流電圧変換手段５１Ａと第１電流電圧変換手段５１Ｂは電流電圧変換率が異なる。同様に、第２電流電圧変換手段セット５２Ｓは、オペアンプ構成の第２電流電圧変換手段５２Ａと、シャント抵抗で構成した第２電流電圧変換手段５２Ｂの２種類で１組のセットであり、第２電流電圧変換手段５２Ａと第２電流電圧変換手段５２Ｂは電流電圧変換率が異なる。

【0099】

選択手段５５は、第１電流電圧変換手段セット５１Ｓに対応した第１選択スイッチ５５１と、第２電流電圧変換手段セット５２Ｓに対応した第２選択スイッチ５５２と、加算手段５３″におけるオペアンプ５３１の非反転入力（＋）への入力先を選択する第３選択スイッチ５５３よりなる。加算手段５３″は、第１，第２電流電圧変換手段セット５１Ｓ，５２Ｓに対応したバランス調整手段５３４′を備える。そして、バランス調整手段５３４′は、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａの入力調整用の固定抵抗素子５３４ａ１，５３４ａ２と、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの入力調整用の固定抵抗素子５３４ｂ１，５３４ｂ２を備える。

【0100】

第１選択スイッチ５５１は２状態選択式スイッチで、その共通端子には第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第１端子３２１ｅ１が接続され、第１選択端子（図１１中、下側の選択端子）にはオペアンプ５１１の反転入力端子（－）および固定抵抗素子５１２の一端が接続され、第２選択端子（図１１中、上側の選択端子）にはシャント抵抗５１６の一端と固定抵抗素子５３４ｂ１の一端が接続される。第２選択スイッチ５５２も同様の２状態選択式スイッチで、その共通端子には第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第１端子３２２ｅ１が接続され、第１選択端子（図１１中、下方の選択端子）にはオペアンプ５２１の反転入力端子（－）および固定抵抗素子５２２の一端が接続され、第２選択端子（図１１中、上方の選択端子）にはシャント抵抗５２６の一端と固定抵抗素子５３４ｂ２の一端が接続される。第３選択スイッチ５５３も同様の２状態選択式スイッチで、第２選択端子（図１１中、上方の選択端子）には固定抵抗素子５３４ｂ１および固定抵抗素子５３４ｂ２の一端が接続され、第１選択端子（図１１中、下方の選択端子）には固定抵抗素子５３４ａ１および固定抵抗素子５３４ａ２の一端が接続され、共通端子には高入力インピーダンスであるオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）が接続される。なお、固定抵抗素子５３４ａ１の他端には固定抵抗素子５１２の他端およびオペアンプ５１１の出力端子が接続され、固定抵抗素子５３４ａ２の他端には固定抵抗素子５２２の他端およびオペアンプ５２１の出力端子が接続される。

【0101】

そして、第１～第３選択スイッチ５５１～５５３は、連動して選択先を切り替える。第１選択スイッチ５５１が第１選択端子に切り換わるときには、第２選択スイッチ５５２および第３選択スイッチ５５３も第１選択端子に切り換わり、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａの検出電圧が加算手段５３″のオペアンプ５３１へ供給される。一方、第１選択スイッチ５５１が第２選択端子に切り換わるときには、第２選択スイッチ５５２および第３選択スイッチ５５３も第２選択端子に切り換わり、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの検出電圧が加算手段５３″のオペアンプ５３１へ供給される。また、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａの電流電圧変換率と、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂの電流電圧変換率が異なるように設定しておく。これにより、第１，第２重畳電流検出用コイル対３２１，３２２の検出電流が大きく異なっていても、第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａより得られる検出電圧と、第１，第２電流電圧変換手段５１Ｂ，５２Ｂより得られる検出電圧とを、同じにできる。したがって、選択手段５５によって第１，第２電流電圧変換手段セット５１Ｓ，５２Ｓから第１，第２電流電圧変換手段５１Ａ，５２Ａ，５２Ａ，５２Ｂの組み合わせを選択することは、入力レンジを切り替える機能として利用できる。このように、ｎ組の重畳電流検出用コイル対により検出された検出電流の入力先として、ｎ組の電流電圧変換手段セットから検出電圧が同じになる電流電圧変換手段をそれぞれ選択し、加算手段へ入力させる選択手段５５は、入力レンジ切替スイッチとして利用できる。

【0102】

ここで、重畳電流情報取得部５′の動作として、先ず、第１～第３選択スイッチ５５１～５５３で第２選択端子が選択された場合を説明する。第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第１端子３２１ｅ１から第１選択スイッチ５５１を経由して、第１電流電圧変換手段５１Ｂのシャント抵抗５１６へ至るルートが閉じる。このとき、シャント抵抗５１６からアースまでの間には、その間の各部品が持つオン抵抗および固有の抵抗値に関係なく一定の電流が流れる。そのため、第１選択スイッチ５５１および固定抵抗素子５３４ｂ１と接続したシャント抵抗５１６の一端には、第１選択スイッチ５５１のオン抵抗に影響されることなく、検出電流に対応する正確な検出電圧が生成される。同様に、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第１端子３２２ｅ１から第２選択スイッチ５５２を経由して、第２電流電圧変換手段５２Ｂのシャント抵抗５２６へ至るルートが閉じる。このとき、シャント抵抗５２６からアースまでの間には、その間の各部品が持つオン抵抗および固有の抵抗値に関係なく一定の電流が流れる。そのため、第２選択スイッチ５５２および固定抵抗素子５３４ｂ２と接続したシャント抵抗５２６の一端には、第１選択スイッチ５５１のオン抵抗に影響されることなく、検出電流に対応する正確な検出電圧が生成される。そして、第１電流電圧変換手段５１Ｂにより生成された検出電圧と第２電流電圧変換手段５２Ｂにより生成された検出電圧が、固定抵抗素子５３４ｂ１，５３４ｂ２を経由して平均され、第３選択スイッチ５５３を経由して高入力インピーダンスであるオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）に印加されるので、検出電圧の加算値に第３選択スイッチ５５３のオン抵抗は影響しない。

【0103】

次に、重畳電流情報取得部５′の動作として、第１～第３選択スイッチ５５１～５５３で第１選択端子が選択された場合を説明する。第１重畳電流検出用コイル対３２１の第１コイル対第１端子３２１ｅ１から第１選択スイッチ５５１を経由して、固定抵抗素子５１２と接続されたオペアンプ５１１の反転入力端子（－）へ至るルートが閉じる。このとき、オペアンプ５１１の反転入力端子（－）は、非反転入力端子（＋）と同じアースの電位となり、オペアンプ５１１の出力からのフィードバック電圧によって反転入力端子（－）までに流れている電流と同じ電流が固定抵抗素子５１２に流れる。そのため、第１選択スイッチ５５１のオン抵抗に影響されることなく、オペアンプ５１１からは検出電流に対応する正確な検出電圧が出力される。同様に、第２重畳電流検出用コイル対３２２の第２コイル対第１端子３２２ｅ１から第２選択スイッチ５５２を経由して、固定抵抗素子５２２と接続されたオペアンプ５２１の反転入力端子（－）へ至るルートが閉じる。このとき、オペアンプ５２１の反転入力端子（－）は、非反転入力端子（＋）と同じアースの電位となり、オペアンプ５２１の出力からのフィードバック電圧によって反転入力端子（－）までに流れている電流と同じ電流が固定抵抗素子５２２に流れる。そのため、第１選択スイッチ５５１のオン抵抗に影響されることなく、オペアンプ５１１からは検出電流に対応する正確な検出電圧が出力される。そして、第１電流電圧変換手段５１Ａにより生成された検出電圧と第２電流電圧変換手段５２Ａにより生成された検出電圧が、固定抵抗素子５３４ａ１，５３４ａ２を経由して平均され、第３選択スイッチ５５３を経由して高入力インピーダンスであるオペアンプ５３１の非反転入力端子（＋）に印加されるので、検出電圧の加算値に第３選択スイッチ５５３のオン抵抗は影響しない。

【0104】

さらに、加算手段５３″には、バランス調整手段５３４′を設けてあるので、第１電流電圧変換手段セット５１Ｓの検出電圧と第２電流電圧変換手段セット５２Ｓの検出電圧とのバランス調整を行うことができる。第１電流電圧変換手段５１Ａの検出電圧と第２電流電圧変換手段５２Ａの検出電圧とのバランス調整を行う場合には、固定抵抗素子５３４ａ１もしくは固定抵抗素子５３４ａ２の抵抗値を調整すれば良い。第１電流電圧変換手段５１Ｂの検出電圧と第２電流電圧変換手段５２Ｂの検出電圧とのバランス調整を行う場合には、固定抵抗素子５３４ｂ１もしくは固定抵抗素子５３４ｂ２の抵抗値を調整すれば良い。

【0105】

上述した重畳電流情報取得部５′では、２種類の電流電圧変換手段で１組の電流電圧変換手段セットを構成したが、これに限定されるものではなく、ｐ種類（ｐは２以上の自然数）としてもよい。ｐ種類の電流電圧変換手段を含む電流電圧変換手段セットであれば、ｐ種類のレンジ切り替えが可能なクランプ式接地抵抗測定装置１′として利用できる。ただし、選択手段５５には、ｐ種類以上の選択機能を備えるものを用いる必要がある。また、重畳電流検出用コイル対が２以上のｎ個あれば、悪重畳電流検出用コイル対に対応させて、電流電圧変換手段セットもｎセット設けておく必要がある。なお、ｐ種類の重畳電流電圧変換手段は、それぞれ電流電圧変換率が異なっていれば良いので、全てオペアンプ式の電流電圧変換手段で揃えても良いし、全てシャント抵抗式の電流電圧変換手段で揃えても良いし、その他の手法の電流電圧変換手段を用いても良い。また、加算手段５３″を非反転加算回路で構成したが、これに限定されるものではなく、測定精度を保証できる範囲内であれば一般的な反転加算回路を用いてもよい。

【0106】

以上、本発明に係るクランプ式接地抵抗測定装置の実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

【符号の説明】

【0107】

１ クランプ式接地抵抗測定装置
２ 電圧重畳用変圧器
２１ 電圧重畳用コア
２２ 電圧重畳用コイル
３ 重畳電流検出用変流器
３１ 重畳電流検出用コア
３１１ 第１分割コア
３１１ａ，３１１ｂ 端面
３１２ 第２分割コア
３１２ａ，３１２ｂ 端面
３２１ 第１重畳電流検出用コイル対
３２１ａ 第１重畳電流検出用コイル
３２１ｂ 第２重畳電流検出用コイル
３２２ 第２重畳電流検出用コイル対
３２２ａ 第１重畳電流検出用コイル
３２２ｂ 第２重畳電流検出用コイル
ＤＬ３ａ，ＤＬ３ｂ 分割ライン
ＣＯ コア中心
４ 注入電圧制御部
５ 重畳電流情報取得部
６ 演算制御部
７ 表示部
１０４ 接地線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】