でんきメモ

零相電圧検出装置 ZPD

零相電圧を検出する装置。
ZPDは英語で、Zero-Phase-sequence Potential Device(零相電圧検出装置)
ZVTや、メーカーによってはZPCなどと呼ばれることもある。
ZVT = Zero Phase Voltage Transforme

零相電圧検出用コンデンサ

零相電圧を得るため、コンデンサで各相ごとに1個ずつ設置できるように、3個に分割したもの。
キュービクル内のアングルのポスト碍子と同じように使用でき、省スペースにできる。

零相電圧変換器

継電器に適した零相電圧を得るための変換器。
1次側と2次側の間は絶縁されているので安全。
零相電圧変換器のY1,Y2と、地絡方向継電器のY1,Y2を接続する。
配線図で確認すると、E端子はA種接地、Y2はD種接地がされている。

ZPDの配線


電磁波(電波)ノイズなどの影響を受けることがあるため、2芯シールド線(0.75m㎡ 以上)を使用する。
また、電線の長さは極力短くなるようにする。

CVV-S ビニル絶縁ビニルシースケーブルとは?
・静電遮へいの必要がある制御用回路に使用される。
・銅テープの接地は、片端で行う。

ZPDの仕組みと試験時の電圧印加方法


C1 = ZPDのT端子(テスト端子)のコンデンサの容量
C2 = ZPDの検出用コンデンサの容量
C3 = U、V、Wの各コンデンサの容量

零相電圧は、U・V・W各相のコンデンサC3と、検出用コンデンサC2で分圧される。
検出用コンデンサC3にかかる電圧を、さらに変圧器で小さくしたものが「Y1-Y2」間に電圧として発生する。
Y1Y2で継電器用に降圧すると同時に、この変圧器で1次側と2次側が絶縁される。

コンデンサの分圧

コンデンサ静電容量の計算
コンデンサの直列と並列について

C3の1個あたりの静電容量 = 250pF
並列なので、C3、3個の合成容量 C3_All = 750pF

C2 = 0.15μF
V0 = 零相電圧

静電容量の計算

■静電容量の単位
ミリ mF 10^-3
マイクロ µF 10^-6
ナノ nF 10^-9
ピコ pF 10^-12

C3_All = 750pF = 750 * 10^-12
C2 = 0.15μF = 0.15 * 10^-6 = 150000 * 10^-12

C3_All:C2 = 1:200
V0:V2 = 200:1

1相完全地絡時の零相電圧=3810Vなので、
3810:V2 = 200:1
V2 = 19.05

Trの変圧比 = 20:1なので、
y1-y2間電圧 = 0.95V ≒ 1V

試験時の配線方法

1.ZPDのT端子とE端子に電圧を印加する。
2.ZPDにT端子がない場合、U・V・W(高圧母線1次側)をすべて短絡した側と、ZPDのE端子に電圧を印加する。

1の場合、本来の回路には電圧が印加されていないので、正確な測定とは言えない。
2の場合、正確な測定ではあるが、高圧回路に電圧を印加するので感電する恐れがあり、危険。

テスト端子Tと静電容量

ZPDボックスのテスト端子Tの先にあるコンデンサ「C1」の静電容量は750pF。
高圧のエポキシ樹脂「C1」は1個250pFなので、一次側三相一括にした場合と等価。