JP2007129871A

JP2007129871A - Controller for decoupling of arrester

Info

Publication number: JP2007129871A
Application number: JP2005322194A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yamamoto; 正山本; Giichi Saida; 儀一斉田; Yoshimitsu Takahara; 義光高原
Original assignee: MORINAGA DENSHI KK
Current assignee: MORINAGA DENSHI KK
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: JP4298694B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for arrester isolation that is capable of swiftly decoupling and separating faults or deteriorated arrester from a power supply system. <P>SOLUTION: The controller includes a switch, placed in between a power supply system and an arrester, and a control unit detecting that an arrester current, having a predetermined or higher value has lasted for a predetermined time exceeding 0.5 cycles or longer, and outputting a trip signal. The switch is so constituted that it decouples the arrester from the power supply system by the trip signal from the control unit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、故障や劣化を生じた避雷器を速やかに電源系統から切り離して分離することができる避雷器の切離し制御装置に関する。 The present invention relates to a lightning arrester disconnection control device capable of quickly disconnecting and separating a lightning arrester that has failed or deteriorated from a power supply system.

低圧電源回路に使用される避雷器は、開閉サージや誘導雷サージに加えて、直撃雷サージに対しても有効に動作することが求められている。低圧電源回路には、コンピュータシステムを含む重要負荷を接続するケースがますます増加しつつあるからである。 Lightning arresters used in low-voltage power supply circuits are required to operate effectively against direct lightning surges in addition to switching surges and induced lightning surges. This is because the number of cases in which an important load including a computer system is connected to the low-voltage power supply circuit is increasing.

一方、避雷器は、短絡故障を生じたり、劣化して過大な続流を生じたりした場合、速やかに電源系統から切り離して電源短絡故障を未然に防止する必要がある。そこで、避雷器と直列にヒューズを介装することが少なくない（たとえば特許文献１、２）。
特開２００２−２３８１１０号公報特開２００２−２７０３３０号公報 On the other hand, when a lightning arrester causes a short-circuit failure or deteriorates to generate an excessive continuity, it is necessary to quickly disconnect it from the power supply system to prevent a power supply short-circuit failure. Therefore, there are many cases in which a fuse is interposed in series with a lightning arrester (for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2002-238110 A JP 2002-270330 A

かかる従来技術によるときは、避雷器と直列に介装するヒューズは、避雷器の動作対象として直撃雷サージを考慮すると、必ずしも適切であるとはいい得ないという問題があった。すなわち、ヒューズの定格電流が小さいと、直撃雷サージのエネルギによりヒューズ自体が溶断して避雷器が正常に動作しないことがあり、逆にヒューズの定格電流を大きくすると、避雷器の故障や劣化の際にヒューズが適切に溶断しないおそれがあるからである。 According to such a conventional technology, there is a problem that a fuse interposed in series with a lightning arrester cannot necessarily be appropriate in consideration of a direct lightning surge as an operation target of the lightning arrester. In other words, if the rated current of the fuse is small, the fuse itself may melt down due to the lightning surge energy and the surge arrester may not operate normally. Conversely, if the rated current of the fuse is increased, the surge arrester may fail or deteriorate. This is because the fuse may not be blown properly.

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、避雷器と直列の開閉器を制御ユニットからのトリップ信号により開放させることによって、低圧電源回路において、直撃雷サージをも動作対象とする避雷器に有効に適用することができる避雷器の切離し制御装置を提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a lightning arrester that can operate a direct lightning surge in a low-voltage power supply circuit by opening a switch in series with a lightning arrester by a trip signal from a control unit. It is an object of the present invention to provide a lightning arrester disconnection control device that can be effectively applied to the present invention.

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、電源系統と避雷器との間に介装する開閉器と、所定値以上の避雷器電流が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことを検知してトリップ信号を出力する制御ユニットとを備えてなり、開閉器は、制御ユニットからのトリップ信号により避雷器を電源系統から切り離すことをその要旨とする。 The configuration of the present invention for achieving such an object is to detect that a switch interposed between the power supply system and the lightning arrester, and that a lightning arrester current exceeding a predetermined value has continued for a specified time exceeding 0.5 cycles. And a control unit that outputs a trip signal. The gist of the switch is to disconnect the lightning arrester from the power supply system by a trip signal from the control unit.

かかる発明の構成によるときは、制御ユニットは、所定値以上の過大な避雷器電流が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことを検知してトリップ信号を出力し、避雷器と直列の開閉器を開放させることにより、故障や劣化を生じた避雷器を電源系統から速やかに切り離すことができる。また、制御ユニットは、直撃雷サージの襲来によって開閉器を誤って開放させるおそれがなく、避雷器を正常に動作させることができる。ただし、所定値は、たとえば正常な避雷器の漏れ電流の最大値を超えるような適当な値に設定すればよい。また、規定時間は、正常な避雷器の続流の最大継続時間が０．５サイクルであることを考慮して、たとえば約１サイクル相当の時間に設定することが好ましい。なお、避雷器は、低圧電源回路用として使用されるもので、直撃雷サージをも処理し得る放電耐量を有するものとする。 In such a configuration, the control unit detects that an excessive lightning arrester current of a predetermined value or more has continued for a specified time exceeding 0.5 cycles, outputs a trip signal, and sets a switch in series with the lightning arrester. By opening it, it is possible to quickly disconnect the lightning arrester that has failed or deteriorated from the power supply system. In addition, the control unit can operate the lightning arrester normally without the possibility of accidentally opening the switch due to a direct lightning surge. However, the predetermined value may be set to an appropriate value that exceeds the maximum value of the leakage current of a normal lightning arrester, for example. The specified time is preferably set to a time corresponding to, for example, about 1 cycle in consideration of the maximum duration of the normal lightning arrester continuation being 0.5 cycles. The lightning arrester is used for a low-voltage power supply circuit, and has a discharge tolerance capable of handling a direct lightning surge.

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

避雷器の切離し制御装置は、開閉器ＳＷと、制御ユニット１０とを備えてなる（図１）。 The lightning arrester disconnection control device includes a switch SW and a control unit 10 (FIG. 1).

開閉器ＳＷは、電源系統Ｌから給電される低圧電源回路Ｌ1 において、電源系統Ｌと避雷器ＡＲとの間に介装されている。なお、低圧電源回路Ｌ1 には、ブレーカＢＫを介して負荷ＬＤが接続されている。ただし、ブレーカＢＫ、負荷ＬＤは、図示に拘らず、１回線でもよく、２回線以上の複数回線であってもよい。 The switch SW is interposed between the power supply system L and the lightning arrester AR in the low voltage power supply circuit L1 fed from the power supply system L. Note that a load LD is connected to the low-voltage power supply circuit L1 through a breaker BK. However, the breaker BK and the load LD may be one line or a plurality of two or more lines regardless of the illustration.

開閉器ＳＷは、外部からのトリップ信号Ｓ1 によって開放する外部引外し形である。このような開閉器ＳＷとしては、自己トリップ機構を有しない外部引外し形のノーヒューズブレーカの他、トリップ信号Ｓ1 によって開放する電磁開閉器を使用することができる。 The switch SW is an external trip type that is opened by a trip signal S1 from the outside. As such a switch SW, an external trip type no-fuse breaker having no self-trip mechanism or an electromagnetic switch opened by a trip signal S1 can be used.

開閉器ＳＷと避雷器ＡＲとの間には、避雷器電流Ｉa を検出する電流検知用の電流変成器ＣＴが装備されている。電流変成器ＣＴの出力は、制御ユニット１０内の整流回路１１に導かれている。なお、制御ユニット１０は、整流回路１１、検出回路１２、出力回路１３を縦続して構成されており、出力回路１３の出力は、トリップ信号Ｓ1 として開閉器ＳＷに導かれている。 Between the switch SW and the lightning arrester AR, a current transformer CT for current detection for detecting the lightning arrester current Ia is provided. The output of the current transformer CT is led to the rectifier circuit 11 in the control unit 10. The control unit 10 is configured by cascading a rectifier circuit 11, a detection circuit 12, and an output circuit 13. The output of the output circuit 13 is led to the switch SW as a trip signal S1.

整流回路１１は、たとえばブリッジ形の全波整流回路である。そこで、整流回路１１は、避雷器電流Ｉa に比例する全波整流波形の電圧Ｖa を出力することができる。 The rectifier circuit 11 is, for example, a bridge-type full-wave rectifier circuit. Therefore, the rectifier circuit 11 can output a voltage Va having a full-wave rectified waveform proportional to the lightning arrester current Ia.

検出回路１２は、コンパレータ１２ａ、単安定形のマルチバイブレータ１２ｂ、コンパレータ１２ｃを縦続して構成されている（図２）。なお、マルチバイブレータ１２ｂ、コンパレータ１２ｃの間には、抵抗Ｒ、コンデンサＣからなる積分回路が介装されている。また、コンパレータ１２ａ、１２ｃには、それぞれ基準電圧Ｖ1 、Ｖ2 が印加されている。検出回路１２は、所定値以上の避雷器電流Ｉa が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことにより、出力パルスＶe を発生して出力回路１３をトリガする（図１）。そこで、出力回路１３は、検出回路１２からの出力パルスＶe に対応して、開閉器ＳＷに対してトリップ信号Ｓ1 を出力することができる。 The detection circuit 12 is configured by cascading a comparator 12a, a monostable multivibrator 12b, and a comparator 12c (FIG. 2). An integrating circuit composed of a resistor R and a capacitor C is interposed between the multivibrator 12b and the comparator 12c. Reference voltages V1 and V2 are applied to the comparators 12a and 12c, respectively. The detection circuit 12 generates the output pulse Ve and triggers the output circuit 13 when the surge arrester current Ia of a predetermined value or more continues for a specified time exceeding 0.5 cycles (FIG. 1). Accordingly, the output circuit 13 can output a trip signal S1 to the switch SW in response to the output pulse Ve from the detection circuit 12.

避雷器ＡＲが故障し、または劣化して過大な避雷器電流Ｉa が継続すると（図３（Ａ））、整流回路１１からの電圧Ｖa は、０．５サイクルごとにコンパレータ１２ａの基準電圧Ｖ1 によって設定される所定値を超えて継続する。そこで、コンパレータ１２ａは、０．５サイクルごとに出力パルスＶb を発生するから、マルチバイブレータ１２ｂは、出力パルスＶc を連続的に出力することができる。ただし、マルチバイブレータ１２ｂは、たとえば出力パルス幅を０．６サイクル相当の時間幅に設定するリトリガブルの単安定形マルチバイブレータとする。 If the surge arrester AR fails or deteriorates and an excessive surge arrester current Ia continues (FIG. 3A), the voltage Va from the rectifier circuit 11 is set by the reference voltage V1 of the comparator 12a every 0.5 cycle. Continue beyond the predetermined value. Therefore, since the comparator 12a generates the output pulse Vb every 0.5 cycle, the multivibrator 12b can continuously output the output pulse Vc. However, the multivibrator 12b is, for example, a retriggerable monostable multivibrator in which the output pulse width is set to a time width corresponding to 0.6 cycles.

一方、抵抗Ｒ、コンデンサＣによる積分回路は、マルチバイブレータ１２ｂからの出力パルスＶc を積分して出力電圧Ｖd を作るから、コンパレータ１２ｃは、規定時間Ｔの経過によりＶd ≧Ｖ2 が成立することによって出力パルスＶe を発生する。したがって、出力回路１３は、トリップ信号Ｓ1 を出力して開閉器ＳＷを開放し、避雷器ＡＲを電源系統Ｌから切り離すことができる。ただし、コンパレータ１２ｃの基準電圧Ｖ2 は、抵抗Ｒ、コンデンサＣによる積分回路の時定数と相俟って、過大な避雷器電流Ｉa が発生してから出力パルスＶe 、トリップ信号Ｓ1 が発生するまでの時間、すなわち過大な避雷器電流Ｉa が継続する規定時間Ｔを約１．２サイクル相当の時間に規定している。 On the other hand, the integrating circuit using the resistor R and the capacitor C integrates the output pulse Vc from the multivibrator 12b to produce the output voltage Vd. Therefore, the comparator 12c outputs when Vd ≧ V2 is satisfied after the lapse of the specified time T. A pulse Ve is generated. Therefore, the output circuit 13 can output the trip signal S1, open the switch SW, and disconnect the lightning arrester AR from the power supply system L. However, the reference voltage V2 of the comparator 12c is combined with the time constant of the integrating circuit composed of the resistor R and the capacitor C, and the time from when the excessive surge arrester current Ia is generated until the output pulse Ve and trip signal S1 is generated. That is, the specified time T for which the excessive surge arrester current Ia continues is specified as a time corresponding to about 1.2 cycles.

これに対し、避雷器ＡＲが正常であって、単発の直撃雷サージを正常に放電処理した場合（図３（Ｂ））、マルチバイブレータ１２ｂは、単発の出力パルスＶc を出力するだけであり、出力パルスＶe 、トリップ信号Ｓ1 が発生しない。避雷器ＡＲが正常であって、続流が０．５サイクル以内で消滅した場合も（同図（Ｃ））、同様である。 On the other hand, when the lightning arrester AR is normal and a single direct lightning surge is normally discharged (FIG. 3B), the multivibrator 12b only outputs a single output pulse Vc. Pulse Ve and trip signal S1 are not generated. The same applies to the case where the lightning arrester AR is normal and the continuity disappears within 0.5 cycle ((C) in the figure).

以上の説明において、検出回路１２は、コンパレータ１２ａの出力パルスＶb を連続して２個カウントすることによって出力パルスＶe を出力するカウンタを使用してもよい。なお、このときのカウンタは、出力パルスＶb を入力し、たとえば０．６サイクルごとに強制リセットするとともに、出力パルスＶe を発生するカウントアップリミット値を２に設定すればよく、規定時間Ｔを０．６サイクル以上１サイクル以下相当の時間に設定することができる。 In the above description, the detection circuit 12 may use a counter that outputs the output pulse Ve by continuously counting two output pulses Vb of the comparator 12a. Note that the counter at this time receives the output pulse Vb, forcibly resets every 0.6 cycles, for example, and sets the count-up limit value for generating the output pulse Ve to 2 and sets the specified time T to 0. It can be set to a time equivalent to 6 cycles or more and 1 cycle or less.

なお、開閉器ＳＷは、直接手動操作によって、または図示しない手動操作回路を介して、任意に投入し、開放することができる。すなわち、避雷器ＡＲは、必要に応じて電源系統Ｌ、低圧電源回路Ｌ1 から切り離し、点検保守作業を実行することができる。また、出力回路１３または開閉器ＳＷには、トリップ信号Ｓ1 によって開閉器ＳＷが開放されたことを示す警報表示手段を設けることができ、警報表示手段の作動を示す表示信号を外部に送出することも可能である。 The switch SW can be arbitrarily turned on and opened by direct manual operation or through a manual operation circuit (not shown). That is, the lightning arrester AR can be disconnected from the power supply system L and the low-voltage power supply circuit L1 as necessary to perform inspection and maintenance work. Further, the output circuit 13 or the switch SW can be provided with an alarm display means for indicating that the switch SW is opened by the trip signal S1, and a display signal indicating the operation of the alarm display means is sent to the outside. Is also possible.

なお、低圧電源回路Ｌ1 が単相二線、単相三線、三相三線、三相四線の場合、避雷器ＡＲは、中性線以外の各線に設けるのが普通である。このとき、電流変成器ＣＴ、制御ユニット１０は、各線の避雷器ＡＲごとに設け、いずれかの制御ユニット１０からのトリップ信号Ｓ1 により開閉器ＳＷを開放させ、すべての避雷器ＡＲ、ＡＲ…を同時に電源系統Ｌから切り離せばよい。また、制御ユニット１０の検出回路１２までを各線の避雷器ＡＲごとに設け、いずれかの検出回路１２からの出力パルスＶe により共通の出力回路１３からトリップ信号Ｓ1 を出力させてもよい。 When the low-voltage power supply circuit L1 is a single-phase two-wire, single-phase three-wire, three-phase three-wire, or three-phase four-wire, the lightning arrester AR is usually provided on each line other than the neutral line. At this time, the current transformer CT and the control unit 10 are provided for each line of lightning arresters AR, and the switch SW is opened by the trip signal S1 from any one of the control units 10, and all the lightning arresters AR, AR. What is necessary is just to separate from the system | strain L. FIG. Further, the detection circuit 12 of the control unit 10 may be provided for each line arrester AR, and the trip signal S1 may be output from the common output circuit 13 by the output pulse Ve from any one of the detection circuits 12.

全体構成ブロック系統図Overall configuration block diagram 要部詳細ブロック系統図Detailed block diagram 動作説明線図Operation explanation diagram

Explanation of symbols

ＡＲ…避雷器
ＳＷ…開閉器
Ｌ…電源系統
Ｔ…規定時間
Ｉa …避雷器電流
Ｓ1 …トリップ信号
１０…制御ユニット

特許出願人森長電子株式会社
代理人弁理士松田忠秋
AR ... Arrester SW ... Switch L ... Power supply system T ... Specified time Ia ... Arrester current S1 ... Trip signal 10 ... Control unit

Patent applicant Morinaga Electronics Co., Ltd.
Attorney Tadaaki Matsuda, Attorney

Claims

A switch that is interposed between the power supply system and the lightning arrester, and a control unit that outputs a trip signal upon detecting that the current of the lightning arrester exceeding the specified value has continued for a specified time exceeding 0.5 cycles. The lightning arrester disconnection control device is characterized in that the switch is disconnected from the power supply system by a trip signal from the control unit.