JP2005006417A - Lightning stroke protective device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、落雷等によって発生した雷サージを検出して、通信信号線又は低圧電源線から侵入してくる雷サージから被保護機器を保護する雷害保護装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
商用周波の低圧電源線は通常、高圧配電線から柱上変圧器によって100Vに降圧されて一般家庭等の建物内へ配線されており、冷蔵庫、洗濯機、エアコンなどの電気機器や、通信信号線にも接続されているTV、電話、ファクシミリ、パソコン等の電気機器に電気を供給している。
低圧電源線又は通信信号線には、高圧配電線への落雷などによって雷サージが発生し、その雷サージは電源線路或いは通信線路を伝播して建物内に侵入して、これら線路に接続されている電気機器を破壊させることが知られている。
これらの電気機器を保護するために、例えば雷サージによる異常電圧を検知して制御信号を送り、落雷警報表示などを行う雷保護装置が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
特開平5−326108号公報(第2−3頁、第1図)
【0004】
また本出願人は特願2002−258217号にて、雷接近の有無を判断して、雷接近時には、低圧電源線に被保護機器を接続している平常状態から被保護機器を低圧電源線から切り離す耐雷状態に切り替えることにより被保護機器を保護する耐雷システムを提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記耐雷システムは制御電源を低圧電源線より得ているため、落雷によって低圧電源線が停電すると、停電により初期状態に戻ることにより、
再び制御電源が回復した時には、雷接近中でも、初期化により低圧電源線に接続している平常状態に切替操作されてしまうという問題点がある。
或いは耐雷状態で停電して電源回復後も雷接近が無い場合に、停電により初期状態になり、雷接近が無いと判断して信号発信を行わず、その結果耐雷状態を維持し続けてしまうという問題点がある。
そのため制御電源停電時の対応として、バッテリーなどを利用したバックアップ電源回路を設けることが考えられるが、この場合、バックアップ電源の保守が必要になるという問題点がある。
【0006】
【発明が解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
請求項1記載の発明は、雷信号を検出して雷接近の有無を判断する襲雷検出回路と、被保護機器を電路に接続する平常状態と、被保護機器を電路から切り離す耐雷状態とを切り替える開閉機構とを備え、低圧電源線から制御電源を得て、前記襲雷検出回路からの信号により、平常時は平常状態に、雷接近時には耐雷状態に前記開閉機構により切り替える雷害保護装置において、
前記制御電源が停電した場合に、制御電源回復後、所定時間雷接近の有無を判断して、雷接近有の時は耐雷状態に、雷接近無の時は平常状態にすることを特徴とする雷害保護装置である。
【0007】
請求項2記載の発明は、耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に挿入する耐雷状態と、前記耐雷トランスをバイパスさせて耐雷トランスを電路より切り離す平常状態とを切り替える開閉機構と、雷信号を検出して雷接近有無を判断する襲雷検出回路とを備え、低圧電源線から制御電源を得て、前記襲雷検出回路からの信号により、平常時は平常状態に、雷接近時には耐雷状態に前記開閉機構により切り替える雷害保護装置において、
前記制御電源が停電した場合に、制御電源回復後、所定時間雷接近の有無を判断して、雷接近有の時は耐雷状態に、雷接近無の時は平常状態にすることを特徴とする雷害保護装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図を用いて説明する。
図1は本発明の第1実施例の平常状態を示す説明図である。
本雷害保護装置1は、屋外から建物内に引き込まれている引込線などに接続されている電源側電源線10と被保護機器の電源に接続されている負荷側電源線20の間に挿入する形で使用される。
なお電源側電源線10と負荷側電源線20の線間にはアレスタ、サージ吸収素子などからなる避雷素子90が接続されている。
【0009】
本雷害保護装置1は、電源回路4、襲雷検出回路5、動作制御手段6及び状態切替スイッチ7から構成されている。
電源回路4は電源側電源線10に接続して、電源側電源線10より電気を受け取り、襲雷検出回路5、動作制御手段6へ制御用電源を供給している。
【0010】
襲雷検出回路5は、雷信号を検出して雷接近の有無を判断する回路であり、
雷接近の有無を判断するために使用される検出信号としては、雷光、雷鳴、電波、静電界及び線路を伝播する雷サージなどを例示することができ、襲雷検出回路5では検出信号として任意のものを使用して、いずれか1つ又は複数を組み合わせて雷接近の有無を判断している。
複数を組み合わせて判断することにより、誤判断を防止することができる。
【0011】
雷接近の有無を判断する方法として、例えば、雷光及び雷鳴は、光量及び音量が所定値を超えたときや、所定値を超えた光量及び音量の雷光、雷鳴の検出時間差が所定値以下になったときに雷接近と判断することができる。
また雷サージが所定の電圧値又は電流値を超えたときや、所定値を超えた雷サージの発生頻度が所定値を超えたときに、雷接近と判断することなどを例示することができる。
【0012】
襲雷検出回路5にて雷接近状態と判断した場合には、動作制御手段6に耐雷状態への切替信号を送り、所定値を越える雷信号が無くなる又は所定値を越える雷信号が無くなり、かつ所定時間経過した場合には雷接近状態が解除されたとして動作制御手段6に平常状態への切替信号を送るようになっている。
なお切替信号として、例えば雷接近状態の間、動作制御手段6に耐雷状態への切替信号を継続して送るようにし、耐雷状態への切替信号が無い場合は平常状態であると動作制御手段6にて判断するようにさせることも可能である。
【0013】
動作制御手段6は、襲雷検出回路5からの雷接近状態の信号により、状態切替スイッチ7の接点を図1に示す平常状態から図2に示す耐雷状態への切り替え動作を制御するものであり、後述する状態切替スイッチ7のモータやマグネットなどの駆動部を動作させて、平常状態は被保護機器と電源側電源線10とを接続し、耐雷状態は電源側電源線10から被保護機器を遮断するように状態切替スイッチ7を自動操作している。
なお、雷接近状態が解除された場合には、襲雷検出回路5からの雷接近状態解除の信号によりもちろん図2に示す耐雷状態から図1に示す平常状態へ切り替え動作させる。
また動作制御手段6は襲雷検出回路5からの信号が送られて来るまで、以前の状態を維持するようになっている。
【0014】
状態切替スイッチ7は、負荷側電源線20に接続されている図示されていない被保護機器を電源側電源線10に接続している平常状態と、被保護機器を電源側電源線10から切り離す耐雷状態とを切り替える機械接点スイッチからなる開閉機構であり、例えばモータやマグネットなどの駆動部により動作する自動式のスイッチやブレーカ或いはキープリレーなどの電磁接触器を例示することができる。これらを用いることにより、無電圧状態でも現在の平常状態又は耐雷状態を機械的に保持させることができる。
【0015】
また状態切替スイッチ7には電源切り離し時に雷サージを切り離した負荷側電源線20へ伝播させないために、雷サージの過電圧に耐える例えば30kV程度の耐電圧性能を有するようにしている。
【0016】
図3、図4は耐雷トランス30を使用した本発明の第2実施例を示す説明図であり、図1、図2と同じものには同じ符号を付けて説明を省略する。
図3は平常状態を示す説明図であり、平常状態の場合には耐雷トランス30を電路より切り離し、バイパス線8により負荷側電源線20に接続されている図示されていない被保護機器に電源側電源線10より電気を供給している。
【0017】
図4は図3を耐雷状態を切り替えた場合の耐雷状態の説明図であり、襲雷検出回路5にて雷接近状態と判断した場合には、動作制御手段6により状態切替スイッチ7を耐雷状態に切替動作させて、電源側電源線10と負荷側電源線20の間に耐雷トランス30を挿入させて負荷側電源線20に接続されている図示されていない被保護機器に電気を供給させるようになっている。
【0018】
耐雷トランス30を用いることにより、電源側から侵入する雷サージを耐雷トランス30にて負荷側に伝播することを阻止させることができるとともに、耐雷状態でも被保護機器を停電させることなく、被保護機器に電気を供給させることができる。
【0019】
特に、マグネットにより動作する自動式のスイッチなどを使用して、状態切替スイッチ7の切替時間を10m秒以下にすることにより、被保護機器が実質的に無停電状態で切替を行うことができるため、切替時に被保護機器を停電させることを無くすことができる。
また平常時には耐雷トランス30を電路より切り離して置くことができるため、耐雷トランス30の鉄損などの無負荷損失により電力消費をなくする効果がある。
【0020】
また、パソコンなどの電源線と通信線の両方に接続されている機器の場合には、図5に示すように電源線10、20と通信線11,21の両方に状態切替スイッチ7を設けることにより、被保護機器を保護することができる。
なお図1と同じものには同じ符号を付けて説明を省略する。
また、図5において、電源側電源線10と負荷側電源線20の間に図3に示すように耐雷トランス30を耐雷状態時に挿入させるようにすることもできるし、通信線11、21のみに状態切替スイッチ7を設けて平常状態と耐雷状態とを切り替えるようにさせることも可能である。
【0021】
次に落雷などにより電源側電源線10が停電した場合の動作について説明する。停電により本雷害保護装置1の電源回路4への電気供給が無くなり、襲雷検出回路5の動作が停止する。
なおこの時、状態切替スイッチ7は機械的に保持されているため、停電直前の平常状態又は耐雷状態を停電中も保持することができるようになっている。
【0022】
なお状態切替スイッチ7に無電圧により復帰するリレーなどの電磁接触器を使用する場合には、動作制御手段6に停電直前の状態をメモリ等の電気的手段或いはキープリレー等の機械的手段にて記憶させることにより、電源回復直後に停電直前の状態を容易に復元させることができる。
さらに動作制御手段6に停電直前の状態を記憶させることにより、状態切替スイッチ7動作途中の停電に対して、電源回復時に動作途中の状態切替スイッチ7を正常な位置まで確実に動作させることができる。
【0023】
そして電源回復後には襲雷検出回路5にて所定時間雷接近の有無を検出し、その結果、雷接近有の時は耐雷状態に、雷接近無の時は平常状態にするように切替信号を動作制御手段6に送るようにしている。
なお所定時間としては、数秒から数十分の間の任意の時間を設定することができる。
【0024】
電源回復後に襲雷検出回路5にて所定時間、雷接近の有無を検出させることにより、停電により襲雷検出回路5が初期状態になり、雷接近が無いと判断することによる動作制御手段6への平常状態にする切替信号の発信を無くすことができる。
或いは耐雷状態で停電して電源回復後も雷接近が無い場合に、停電により襲雷検出回路5が初期状態になり、雷接近が無いと判断して動作制御手段6へ信号発信を行わず、耐雷状態を維持し続けることを防止することができる。
さらに電源回復直後の雷接近の有無を正しく認識することができ、誤判断を防止することができる。
【0025】
このように、停電時の動作保障用のバックアップ電源が無くても、雷接近継続時に停電により襲雷検出回路5が初期状態となり、襲雷検出回路5が雷接近無しと判断して平常状態に切り替えることを容易に防止することができ、停電による被保護機器の雷害を防止することができる。
或いは耐雷状態を維持し続け、被保護機器への電気供給を停止させた状態に無くすることができる。
【0026】
また耐雷トランス30を使用する場合には、電源回復時に一度、耐雷状態にするようにしてもよく、これにより電源回復直後の雷害発生を未然に防ぐことができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載の発明により、
落雷などによる停電により雷害保護装置の制御電源が無くなった場合、停電時の動作保障用のバックアップ電源が無くても、雷接近継続時に停電により襲雷検出回路が初期状態となり、襲雷検出回路が雷接近無しと判断して平常状態に切り替えることを容易に防止することができ、停電による被保護機器の雷害を防止することができる。
或いは耐雷状態で停電して電源回復後も雷接近が無い場合に、停電により襲雷検出回路が初期状態になり、雷接近が無いと判断して動作制御手段へ信号発信を行わず、耐雷状態を維持し続けることを防止することができる。
さらに電源回復後、所定時間雷接近有無の判断を行わせることにより、電源回復直後の雷接近有無を正しく認識することができるため、雷害保護装置の初期化による誤判断を防止して、被保護機器を雷害より保護することができる。
【0028】
また請求項2記載の発明により、耐雷トランスを用いることにより、上記に加えて、電源側から侵入する雷サージを耐雷トランスにて負荷側に伝播することを阻止して耐雷状態でも被保護機器を停電させることなく、被保護機器に電気を供給させた状態で被保護機器を雷害より保護することができるとともに、平常時の耐雷トランスの鉄損などによる消費電力を無くすことができる。
雷接近時の短時間のみでよいため、比較的小型な耐雷トランスを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の平常状態を示す説明図である。
【図2】本発明の第1実施例の耐雷状態を示す説明図である。
【図3】本発明の第2実施例の平常状態を示す説明図である。
【図4】本発明の第2実施例の耐雷状態を示す説明図である。
【図5】本発明の第3実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 雷害保護装置
2 電源
3 負荷
4 電源回路
5 襲雷検出回路
6 動作制御手段
7 状態切替スイッチ
8 バイパス線
10 電源側電源線
20 負荷側電源線
11、21 通信線
30 耐雷トランス
90 アレスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a lightning damage protection device that detects a lightning surge generated by a lightning strike or the like and protects a device to be protected from a lightning surge that enters from a communication signal line or a low-voltage power line.
[0002]
[Prior art]
Commercial frequency low-voltage power lines are usually pulled down from high-voltage distribution lines to 100V by pole transformers and wired into buildings such as ordinary households. Electric equipment such as refrigerators, washing machines, air conditioners, and communication signal lines Also, electricity is supplied to electric devices such as TVs, telephones, facsimiles, personal computers, etc.
Lightning surges occur in low-voltage power lines or communication signal lines due to lightning strikes to high-voltage distribution lines, etc., and the lightning surges propagate through power lines or communication lines and enter buildings, and are connected to these lines. It is known to destroy existing electrical equipment.
In order to protect these electrical devices, for example, a lightning protection device that detects an abnormal voltage caused by a lightning surge and sends a control signal to display a lightning strike warning or the like has been proposed. (For example, see Patent Document 1.)
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-326108 (page 2-3, FIG. 1)
[0004]
In addition, in Japanese Patent Application No. 2002-258217, the present applicant judges whether or not lightning is approaching, and when lightning approaches, the protected device is connected from the low-voltage power line to the protected state from the normal state where the protected device is connected to the low-voltage power line. We have proposed a lightning protection system that protects protected equipment by switching to a lightning protection state.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the above lightning protection system obtains the control power from the low-voltage power line, when the low-voltage power line fails due to lightning, it returns to the initial state due to the power failure.
When the control power supply recovers again, there is a problem that even during thunder approaching, it is switched to the normal state connected to the low-voltage power supply line due to initialization.
Or if there is no lightning approach after power failure after power failure after lightning protection, it will be in the initial state due to power failure, it will be judged that there is no lightning approach, and signal transmission will not be performed, and as a result, it will continue to maintain the lightning protection state There is a problem.
For this reason, it is conceivable to provide a backup power supply circuit using a battery or the like as a countermeasure in the event of a control power failure. However, in this case, there is a problem that maintenance of the backup power supply is required.
[0006]
[Means for Solving the Invention]
The present invention has been made to solve the above problems,
The invention described in claim 1 includes a lightning detection circuit that detects a lightning signal and determines whether there is a lightning approach, a normal state in which the protected device is connected to the electric circuit, and a lightning-proof state in which the protected device is disconnected from the electric circuit. In a lightning damage protection device comprising a switching mechanism for switching, obtaining a control power source from a low-voltage power line, and switching to a normal state by a signal from the lightning detection circuit, and switching to a lightning-resistant state by a switching mechanism when lightning approaches ,
When the control power supply fails, after the control power supply is restored, it is determined whether or not lightning is approaching for a predetermined time, and when lightning is approaching, it is in a lightning resistant state, and when there is no lightning approach, it is in a normal state. It is a lightning protection device.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a lightning protection transformer, an open / close mechanism that switches between a lightning protection state in which the lightning protection transformer is inserted into a circuit, and a normal state in which the lightning protection transformer is bypassed and separated from the circuit. And a lightning strike detection circuit for judging whether or not lightning is approaching, obtaining a control power supply from a low-voltage power line, and in a normal state by a signal from the lightning strike detection circuit, in a lightning protection state when lightning approaches In the lightning damage protection device switched by the opening and closing mechanism,
When the control power supply fails, after the control power supply is restored, it is determined whether or not lightning is approaching for a predetermined time, and when lightning is approaching, it is in a lightning resistant state, and when there is no lightning approach, it is in a normal state. It is a lightning protection device.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a normal state of the first embodiment of the present invention.
This lightning damage protection device 1 is inserted between a power supply side
A
[0009]
The lightning damage protection device 1 includes a
The
[0010]
The lightning
Examples of the detection signal used to determine whether or not lightning is approaching can include lightning, thunder, radio waves, electrostatic field, and lightning surge propagating through the line. Are used to determine the presence of lightning approach by combining any one or more.
Misjudgment can be prevented by judging by combining a plurality.
[0011]
As a method of determining the presence or absence of thunder, for example, for thunder and thunder, when the light intensity and volume exceed a predetermined value, or the detection time difference between the thunder light and thunder with a light quantity and volume exceeding a predetermined value is less than a predetermined value. It can be determined that lightning is approaching.
Further, it can be exemplified that when a lightning surge exceeds a predetermined voltage value or current value, or when the occurrence frequency of a lightning surge exceeding the predetermined value exceeds a predetermined value, it is determined that the lightning is approaching.
[0012]
When the lightning
As the switching signal, for example, during the lightning approaching state, the
[0013]
The operation control means 6 controls the switching operation of the contact of the
When the lightning approaching state is canceled, the operation is switched from the lightning resistant state shown in FIG. 2 to the normal state shown in FIG.
Further, the operation control means 6 maintains the previous state until a signal from the lightning
[0014]
The
[0015]
Further, the
[0016]
FIGS. 3 and 4 are explanatory views showing a second embodiment of the present invention using a
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the normal state. In the normal state, the lightning
[0017]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the lightning protection state when the lightning protection state is switched in FIG. 3. When the lightning
[0018]
By using the lightning
[0019]
In particular, by using an automatic switch or the like that is operated by a magnet and setting the switching time of the
In addition, since the lightning
[0020]
Further, in the case of a device such as a personal computer connected to both a power line and a communication line, a
The same components as those shown in FIG.
In FIG. 5, the
[0021]
Next, the operation when the power supply side
At this time, since the
[0022]
When an electromagnetic contactor such as a relay that returns with no voltage is used for the
Further, by storing the state immediately before the power failure in the operation control means 6, it is possible to reliably operate the
[0023]
After power recovery, the
As the predetermined time, an arbitrary time between several seconds and several tens of minutes can be set.
[0024]
By making the lightning
Alternatively, if there is no lightning approach after a power failure and power recovery after a lightning-resistant state, the lightning
Furthermore, it is possible to correctly recognize the presence or absence of lightning approach immediately after the power supply is restored, thereby preventing erroneous determination.
[0025]
In this way, even if there is no backup power supply for ensuring operation during a power failure, the
Alternatively, the lightning resistance state can be maintained and the supply of electricity to the protected device can be stopped.
[0026]
When the
[0027]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1 of the present invention,
If the control power supply of the lightning protection device is lost due to a power failure due to a lightning strike, etc., even if there is no backup power supply for ensuring the operation during a power failure, the lightning strike detection circuit will be in the initial state due to the power failure when the lightning approaches, and the lightning strike detection circuit Therefore, it can be easily prevented that it is determined that there is no lightning approach and switched to a normal state, and lightning damage to the protected device due to a power failure can be prevented.
Or, if there is no lightning approach after power failure after power failure after lightning protection, the lightning strike detection circuit will be in the initial state due to power failure, it will be judged that there is no lightning approach, and no signal will be sent to the operation control means, lightning protection state Can be prevented from continuing.
Furthermore, since the presence of lightning approaching immediately after power recovery can be recognized correctly by making a judgment on whether lightning is approaching for a predetermined time after power recovery, it is possible to prevent erroneous determination due to initialization of the lightning protection device. Protection equipment can be protected from lightning damage.
[0028]
Further, according to the invention of
Since only a short time during lightning approach is required, a relatively small lightning-resistant transformer can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a normal state of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a lightning protection state of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a normal state of the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a lightning protection state of the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
被保護機器を電路に接続する平常状態と、被保護機器を電路から切り離す耐雷状態とを切り替える開閉機構とを備え、
低圧電源線から制御電源を得て、前記襲雷検出回路からの信号により、平常時は平常状態に、雷接近時には耐雷状態に前記開閉機構により切り替える雷害保護装置において、
前記制御電源が停電した場合に、制御電源回復後、所定時間雷接近の有無を判断して、雷接近有の時は耐雷状態に、雷接近無の時は平常状態にすることを特徴とする雷害保護装置A lightning detection circuit that detects lightning signals and determines the presence or absence of lightning,
An open / close mechanism that switches between a normal state in which the protected device is connected to the electric circuit and a lightning protection state in which the protected device is disconnected from the electric circuit,
In a lightning damage protection device that obtains a control power supply from a low-voltage power supply line and switches to a normal state during normal times by a signal from the lightning detection circuit, and switches to a lightning resistant state when lightning approaches by the opening and closing mechanism,
When the control power supply fails, after the control power supply is restored, it is determined whether or not lightning is approaching for a predetermined time, and when lightning is approaching, it is in a lightning resistant state, and when there is no lightning approach, it is in a normal state. Lightning protection device
前記耐雷トランスを電路に挿入する耐雷状態と、前記耐雷トランスをバイパスさせて耐雷トランスを電路より切り離す平常状態とを切り替える開閉機構と、
雷信号を検出して雷接近の有無を判断する襲雷検出回路とを備え、
低圧電源線から制御電源を得て、前記襲雷検出回路からの信号により、平常時は平常状態に、雷接近時には耐雷状態に前記開閉機構により切り替える雷害保護装置において、
前記制御電源が停電した場合に、制御電源回復後、所定時間雷接近の有無を判断して、雷接近有の時は耐雷状態に、雷接近無の時は平常状態にすることを特徴とする雷害保護装置An opening / closing mechanism that switches between a lightning-resistant transformer and a lightning-proof state in which the lightning-proof transformer is inserted into the electric circuit, and a normal state in which the lightning-resistant transformer is bypassed and disconnected from the electric circuit.
Equipped with a lightning detection circuit that detects lightning signals and determines the presence or absence of lightning,
In a lightning damage protection device that obtains a control power supply from a low-voltage power supply line and switches to a normal state during normal times by a signal from the lightning detection circuit, and switches to a lightning resistant state when lightning approaches by the opening and closing mechanism,
When the control power supply fails, after the control power supply is restored, it is determined whether or not lightning is approaching for a predetermined time, and when lightning is approaching, it is in a lightning resistant state, and when there is no lightning approach, it is in a normal state. Lightning protection device
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