JP2003262655A - 直流漏電検出装置 - Google Patents

直流漏電検出装置

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JP2003262655A
JP2003262655A JP2002063225A JP2002063225A JP2003262655A JP 2003262655 A JP2003262655 A JP 2003262655A JP 2002063225 A JP2002063225 A JP 2002063225A JP 2002063225 A JP2002063225 A JP 2002063225A JP 2003262655 A JP2003262655 A JP 2003262655A
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circuit
voltage
core
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leakage
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Masaki Kato
正樹 加藤
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で、しかも周囲温度の変化範囲が広
い用途に好適な直流漏電検出装置を提供する。 【解決手段】直流漏電検出装置10を直流電源1から負
荷機器2への接続ケーブル3と接続ケーブル4との間の
差電流により磁化されるコア11,コア11に巻回され
る励磁巻線12および検出巻線13,交流出力回路1
4,負荷抵抗15,電圧検出回路16,温度センサ1
7,温度補正回路18,設定回路19,比較回路20で
構成し、温度センサ17と温度補正回路18により、周
囲温度の変化に対応して電圧検出回路16の出力値を補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、種々の直流機器
における絶縁劣化などによる漏電を検出する直流漏電検
出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の直流漏電検出装置として
は、直流電源から負荷機器への給電線である往復導体間
の差電流に応じて磁化されるコアと、該コアに巻回され
た励磁巻線および検出巻線と、交流電圧を出力する交流
出力回路と、該交流出力回路から前記励磁巻線を介して
交流電流を流す抵抗負荷と、前記検出巻線の両端電圧を
検出する電圧検出回路と、該電圧検出回路が検出した電
圧値が予め定めた判定レベル以下になったときに漏電信
号を出力する比較回路とから構成され、この直流漏電検
出装置は前記差電流が増大すると、前記コアに偏磁現象
が発生し、その結果、該コアの飽和磁束領域で磁束変化
動作を行うこととなり、このときには前記電圧検出回路
が検出した電圧値が、前記差電流が小さいときより低下
することを検出動作原理としてなされたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、地球温暖化を抑
制するクリーンエネルギー利用、電気事業法関連規制の
緩和などの観点から太陽光発電装置等の設置が急速に進
んでおり、これらの直流機器を円滑且つ安全に運用する
ための保守管理に関し、例えば、漏電ブレーカ等のセン
サに使用される直流漏電検出装置の必要性が高まってき
た。
【0004】この太陽光発電装置は周囲温度範囲が、例
えば−20°C〜+40°Cと比較的広い環境に設置さ
れることが多くなり、従って、直流漏電検出装置も前記
周期温度範囲で確実に動作することを望まれているが、
上述の従来の直流漏電装置では、前記コアの温度に対す
る特性の変化に起因して、必ずしも確実な検出動作を行
うができなかった。
【0005】この発明の目的は上記問題点を解決し、広
い周囲温度範囲で使用できる直流漏電検出装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この第1の発明は、直流
電源から負荷機器への給電線である往復導体間の差電流
に応じて磁化されるコアと、該コアに巻回された励磁巻
線および検出巻線と、交流電圧を出力する交流出力回路
と、該交流出力回路から前記励磁巻線を介して交流電流
を流す抵抗負荷と、前記検出巻線の両端電圧を検出する
電圧検出回路と、該電圧検出回路が検出した電圧値に基
づいて漏電か否かの判定動作をする比較回路と、前記コ
アに近接して配置される温度センサと、該温度センサが
検出した温度に応じて前記判定動作を補正する温度補正
回路とを備えたことを特徴とした直流漏電検出装置にす
る。
【0007】また、第2の発明は前記第1の発明の直流
漏電検出装置において、前記温度補正回路により前記電
圧検出回路が検出した電圧値を補正することを特徴とす
る。
【0008】さらに、第3の発明は前記第1の発明の直
流漏電検出装置において、前記温度補正回路により前記
比較回路の判定レベル値を補正することを特徴とする。
【0009】この発明によれば、前記コアに近接して配
置される温度センサが検出した温度に応じて前記判定動
作を補正する温度補正回路とを備えることにより、広い
周囲温度範囲で直流漏電検出装置を使用することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の第1の実施例
を示す直流漏電検出装置の模式的構成図であり、1は直
流電源、2は直流電源1の負荷機器、3は直流電源1の
プラス側から負荷機器2への接続ケーブル、4は直流電
源1のマイナス側から負荷機器2への接続ケーブル、1
0は直流漏電検出装置である。この接続ケーブル3と接
続ケーブル4とで直流電源1と負荷機器2との間の往復
導体を形成し、これらは、図示の如く、後述のコア11
の穴に貫通させている。
【0011】この直流漏電検出装置10は、例えば角形
特性に優れたコバルト基アモルファス合金等の磁性体か
らなる環状のコア11と、コア11に巻回された励磁巻
線12および検出巻線13と、交流電圧を出力する交流
出力回路14と、該交流電圧により励磁巻線12を介し
てコア11を励磁するための交流電流を流す抵抗負荷1
5と、検出巻線13の両端電圧を該電圧の実効値または
整流平均値に変換し、この変換値を該両端電圧の検出値
として出力する電圧検出回路16と、コア11に図示の
如く近接して配置されるサーミスタなどの温度センサ1
7と、温度センサ17が検出した温度に応じて電圧検出
検出回路16の前記検出値を補正して出力する温度補正
回路18と、予め設定される電圧値を判定レベルとして
出力する設定回路19と、温度補正回路18の出力値が
前記判定レベル以下になったときに漏電信号を出力する
比較回路20とから構成されている。
【0012】図1に示した直流漏電検出装置10の動作
を、図2から図5に示す特性図を参照しつつ、以下に説
明する。
【0013】予め、接続ケーブル3の電流(I1 )と接
続ケーブル4の電流(I2 )との差電流(=I1
2 )の値の大小に関係なく、励磁巻線12を介してコ
ア11を励磁するための交流電流(iEX)は、交流出力
回路14が発生する交流電圧を抵抗負荷15で除算した
値に対応したほぼ一定値と見做せるように前記交流電圧
および抵抗負荷15の値が設定されているものとする。
【0014】図2は、上述の設定状態で且つ周囲温度が
一定のときにおけるコア11の磁束密度Bと磁化力Hと
の関係(図示のS字状開曲線)および磁束Φと磁化力H
との関係(図示の楕円状閉曲線)を示す模式的特性図で
あり、H1 は前記差電流が零のときの交流電流(iEX
による磁化力の変化幅を示し、このときの磁束の変化幅
はΦ1 で示している。また、例えば前記電流I1 ,I2
がI1 >I2 の状態となり、この差電流が生じていると
きの交流電流(iEX)による磁化力の変化幅はH2 で示
し、このときの磁束の変化幅はΦ2 で示している。すな
わち、この特性図から明らかなように、磁化力の変化幅
1 ,H2 はH1 ≒H2 の関係にあり、また、磁束の変
化幅Φ1 ,Φ2 はΦ1 >Φ2 の関係にある。
【0015】図3は前記交流電流(iEX)と上述の磁束
の変化幅Φ1 に基づき検出巻線13の両端に誘起された
電圧との関係を示す特性図であり、また、図4は前記交
流電流(iEX)と上述の磁束の変化幅Φ2 に基づき検出
巻線13の両端に誘起された電圧との関係を示す特性図
である。
【0016】すなわち、図2から図4の特性図から明ら
かなように、接続ケーブル3の電流(I1 )と接続ケー
ブル4の電流(I2 )との差電流(=I1 −I2 )が大
きくなるにつれて、I1 >I2 の場合には図2の第1象
限、I1 <I2 の場合には第3象限に動作領域が移動
し、コア11の磁気特性(B−H特性)と断面積と、接
続ケーブル3,4のコア11への巻数とを選定すること
により、例えば、前記差電流が100mA程度のときに
前記B−H特性の膝から飽和領域に入り込む状態にする
ことができる。
【0017】電圧検出回路16では図3または図4で示
した検出巻線13の両端電圧を周知の技術によりその実
効値または整流平均値に変換し、温度補正回路18で
は、後述の如く電圧検出検出回路16の出力値を補正
し、比較回路20では温度補正回路18の出力値と設定
回路19からの判定レベルとの大小関係を比較し、温度
補正回路18の出力値が前記判定レベル以下になったと
き、すなわち、検出巻線13の両端電圧が図4に示す如
き値に低下したときに、直流電源1、負荷機器2、接続
ケーブル3,4のうち、少なくとも何れか一つに絶縁劣
化などが発生し、その結果、前記差電流が予め定めた規
定値、例えば100mAを越えたとして「漏電信号」を
外部へ出力する。
【0018】図5は、温度センサ17と温度補正回路1
8の動作を説明するためのコア11の磁束密度Bと磁化
力Hとの関係(図示のS字状開曲線)および磁束Φと磁
化力Hとの関係(図示の楕円状閉曲線)を示す模式的特
性図であり、図において、細実線の曲線は上述の図2の
再掲特性であり、太実線の曲線は細実線のときより周囲
温度が上昇したときの特性を示している。すなわち、前
記B−H特性の膝から飽和領域に入り込むときの磁束密
度が周囲温度の上昇に伴って低下し、従って、磁化力の
変化幅H1 ,のときの磁束の変化幅Φ1’とし、磁化力
2 のときの磁束の変化幅Φ2’とすると、Φ1 >Φ1
およびΦ2 >>Φ2’の関係になり、その結果、電圧検
出回路16の出力値も低下する。
【0019】すなわち、電圧検出回路16の出力値を比
較回路20に直接入力する従来の検出方法では、直流漏
電検出装置の周囲温度の上昇に伴って、前記差電流が前
記規定値より小さい値で「漏電信号」を出力し、誤動作
したことになる。そこで、温度補正回路18では、コア
11に近接して配置される温度センサ17が検出した温
度に応じて電圧検出検出回路16の出力値を補正する、
具体的には周囲温度の上昇に伴って補正係数を増大さ
せ、前記差電流が前記規定値を越えたときに比較回路2
0から「漏電信号」を出力するようにしている。
【0020】図6は、この発明の第2の実施例を示す直
流漏電検出装置の模式的構成図であり、図1に示した第
1の実施例の構成と同一機能を有するものには同一符号
を付して、ここではその説明を省略する。
【0021】すなわち、図6に示す直流漏電検出装置3
0にはコア11,励磁巻線12,検出巻線13,交流出
力回路14,抵抗負荷15,電圧検出回路16,温度セ
ンサ17,設定回路19,比較回路20の他に、温度補
正回路31を備えている。
【0022】この直流漏電検出装置30では温度補正回
路31が設定回路19と比較回路20との間に挿設さ
れ、また、電圧検出回路16の出力値を比較回路20に
直接入力しており、上述の図5の特性図から明らかなよ
うに、電圧検出回路16の出力値が周囲温度の上昇に伴
って低下するが、温度補正回路31では、コア11に近
接して配置される温度センサ17が検出した温度に応じ
て設定回路19が出力する判定レベルを補正する、具体
的には周囲温度の上昇に伴って補正係数を減少させ、前
記差電流が前記規定値を越えたときに比較回路20から
「漏電信号」を出力するようにしている。
【0023】
【発明の効果】この発明の直流漏電検出装置によれば、
簡単,堅牢な構造で検出感度を自由に操作でき、しかも
周囲温度の変化範囲が広い用途に対しても、検出精度の
良好な直流漏電検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す模式的構成図
【図2】図1の動作を説明する特性図
【図3】図1の動作を説明する特性図
【図4】図1の動作を説明する特性図
【図5】図1の動作を説明する特性図
【図6】この発明の第2の実施例を示す模式的構成図
【符号の説明】
1…直流電源、2…負荷機器、3…接続ケーブル、4…
接続ケーブル、10…直流漏電検出装置、11…コア、
12…励磁巻線、13…検出巻線、14…交流出力回
路、15…負荷抵抗、16…電圧検出回路、17…温度
センサ、18…温度補正回路、19…設定回路、20…
比較回路、30…直流漏電検出装置、31…温度補正回
路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源から負荷機器への給電線である
    往復導体間の差電流に応じて磁化されるコアと、該コア
    に巻回された励磁巻線および検出巻線と、 交流電圧を出力する交流出力回路と、該交流出力回路か
    ら前記励磁巻線を介して交流電流を流す抵抗負荷と、 前記検出巻線の両端電圧を検出する電圧検出回路と、該
    電圧検出回路が検出した電圧値に基づいて漏電か否かの
    判定動作をする比較回路と、 前記コアに近接して配置される温度センサと、該温度セ
    ンサが検出した温度に応じて前記判定動作を補正する温
    度補正回路とを備えたことを特徴とする直流漏電検出装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の直流漏電検出装置にお
    いて、 前記温度補正回路により前記電圧検出回路が検出した電
    圧値を補正することを特徴とする直流漏電検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の直流漏電検出装置にお
    いて、 前記温度補正回路により前記比較回路の判定レベル値を
    補正することを特徴とする直流漏電検出装置。
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