JP2007273389A

JP2007273389A - 開閉器

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Publication number: JP2007273389A
Application number: JP2006100207A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Kodera; 克昌小寺
Original assignee: Energy Support Corp
Current assignee: Energy Support Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4885594B2

Abstract

【課題】誤動作を抑制しつつ地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる開閉器を提供する。
【解決手段】振動感知装置１４により所定の振動が検出されると、振動検出リレー回路から振動検出信号が出力され、当該信号は制御装置１３の過電流検出回路４６に入力される。すると制御装置１３はトリップ動作準備状態（電路の停電待ち状態）になる。そして、電路が停電すると、制御装置１３は開閉器本体をトリップ動作させる。即ち、停電を伴う振動を検出すると開閉器本体が開放するため、負荷設備が倒壊等した場合であっても復電による二次災害を防止することができる。また、制御装置１３は、停電を伴わない振動を検出した場合には開閉器本体をトリップ動作させることはない。このため、振動の誤検出に伴う開閉器本体の誤動作が抑制される。
【選択図】図２

Description

本発明は、地震等の災害時における二次災害を防止するために好適な開閉器に関するものである。

従来、過電流保護機能（ＳＯＧ機能）を有する開閉器は、例えば負荷側の短絡事故により電路に設定値（開閉器のロック電流値）を超過する過電流が発生すると、開閉器の自動開放動作をロックして過電流中の開放を防止する。また電路に過電流が発生したときには、電源側の遮断器の保護継電器が動作して停電となる。開閉器の制御装置はその停電により過電流が消滅した後、即ち電路が無電圧状態になった後に開閉器を開放する。そしてこの状態で地絡及び短絡等の故障事故の修復作業が行われ、その修復作業が終了すると電源側の遮断器が投入されて電力供給が再開される。

ところが、電力需要家においては、地震等の災害発生時において、電源側の遮断器が動作して停電した後に建物が倒壊したり、停電発生の直前まで使用していた電気設備が破壊されたりすることがある。その後、電力供給が再開されると、前記破壊された電気設備に電流が流れることにより地絡事故又は短絡事故が発生し、それによって火災等の二次災害が発生することがあった。

そこでそうした災害時における二次災害を防止するために、例えば特許文献１に示されるような遮断器が従来提案されている。この遮断器には振動センサが設けられており、その振動センサにより所定の震動が検出されたとき、当該遮断器は開放するように構成されている。災害後、電力供給を再開しても、遮断器が開放されているため、負荷設備には電力が供給されない。したがって、破壊された電気設備に電流が発生することが防止され、火災等の二次災害の発生が抑制される。
特開平４−３２２１２０号公報

ところが、特許文献１に記載の遮断器においては、振動センサ（感震部）により地震特有の特徴的な振動が検出された際には常に遮断器がトリップ動作するようになっている。このため、例えば大型自動車等の通過及び事故等に起因して発生する振動によっては当該振動を地震と誤判断し、遮断器が動作するおそれがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる開閉器を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合に開閉器本体のトリップ手段に対してトリップ信号を出力する制御装置を備えた開閉器において、前記制御装置は、電路の停電を検出する停電検出手段と、所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えたことをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作を準備状態とし、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、前記制御装置は、所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときには開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えたことをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作をトリップ動作準備手段により準備状態とし、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、前記制御装置は、電路における地絡事故を検出する地絡検出手段と、所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、前記地絡検出手段により地絡事故が検出された場合に過電流検出手段により過電流事故が検出されていないとき、又は前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出された場合に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたとき、開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えたことをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合に閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、前記制御装置は、電路の停電を検出する停電検出手段と、所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出された場合には、前記地絡検出手段により地絡事故が検出されたことによる開閉器本体のトリップ動作は行わず、前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えたことをその要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、通常、地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合には制御装置から開閉器本体のトリップ手段にトリップ信号が出力されて開閉器本体がトリップ動作する。また、振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に停電検出手段により電路の停電が検出されたときにも制御装置は開閉器本体をトリップ動作させる。即ち、制御装置は停電を伴う振動を検出した場合に開閉器本体を開放し、停電を伴わない振動を検出した場合には開閉器本体をトリップ動作させることはない。このため、負荷設備が倒壊等した場合であっても復電による二次災害が抑制される。また、停電を伴わない振動が検出された場合に開閉器本体が誤ってトリップ動作することもない。従って、振動の誤検出に伴う開閉器の誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、通常、過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作は準備状態とされる。そして、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体はトリップ動作する。また、振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に停電検出手段により電路の停電が検出されたときにも制御装置は開閉器本体をトリップ動作させる。即ち、制御装置は停電を伴う振動を検出した場合に開閉器本体を開放し、停電を伴わない振動を検出した場合には開閉器本体をトリップ動作させることはない。このため、負荷設備が倒壊等した場合であっても復電による二次災害が抑制される。また、停電を伴わない振動が検出された場合に開閉器本体が誤ってトリップ動作することもない。従って、振動の誤検出に伴う開閉器の誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、通常、過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作はトリップ動作準備手段により準備状態とされる。そして、停電検出手段により電路の停電が検出されたとき開閉器本体はトリップ動作する。また、地絡検出手段により地絡事故が検出された場合に過電流検出手段により過電流事故が検出されていないとき、開閉器本体はトリップ動作する。さらに、振動検出手段により所定の振動の発生が検出された場合に電路の停電が検出されたときにも開閉器本体はトリップ動作する。即ち、制御装置は停電を伴う振動を検出した場合に開閉器本体を開放し、停電を伴わない振動を検出した場合には開閉器本体をトリップ動作させることはない。このため、需要家設備が倒壊等した場合であっても復電による二次災害が抑制される。また、停電を伴わない振動が検出された場合に開閉器本体が誤ってトリップ動作することもない。従って、振動の誤検出に伴う開閉器の誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、通常、地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合には制御装置から開閉器本体のトリップ手段にトリップ信号が出力されて開閉器本体がトリップ動作する。しかし、振動検出手段により所定の振動の発生が検出され、且つ地絡検出手段により地絡事故が検出された場合は、地絡検出による開閉器本体のトリップ動作は行わず、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる。即ち、災害時は地絡事故の発生直後に短絡事故に移行する可能性が高く、地絡によるトリップ動作中に短絡事故に移行した場合であれ、本発明によれば短絡事故時の電流遮断能力を持たない開閉器が開放されることが回避される。その結果、開閉器の破損が抑制され、電力系統の円滑な復旧に寄与する。

本発明によれば、開閉器の誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる。

以下、本発明を、過電流ロック形（ＳＯＧ形）の高圧気中開閉器に具体化した一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
＜開閉器の概要＞
図１に示すように、開閉器１１は開閉器本体１２、その制御装置１３及び振動感知装置１４を備えている。開閉器本体１２は電路１５上に配設されており例えば図示しない電柱の上部に設けられた腕金に固定されている。制御装置１３は前記電柱の下部に固定されており、開閉器本体１２とは図示しないケーブルを介して接続されている。振動感知装置１４は開閉器本体１２と制御装置１３との間に接続されている。

＜開閉器本体＞
開閉器本体１２内において、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相からなる各相の電路１５上には、開閉部２１、零相変流器２２、制御電源用変圧器２３及び電流検出部２４がそれぞれ設けられている。

開閉部２１は電路１５の各相に設けられた複数のスイッチ２１ｒ，２１ｓ，２１ｔを備えている。零相変流器２２は開閉部２１の電源側に設けられており、電路１５に生じた零相電流（地絡電流）を検出する。零相変流器２２の両端部はそれぞれ制御装置１３に接続されており、当該零相変流器２２は零相電流を検出した際にはその検出信号を制御装置１３へ出力する。

制御電源用変圧器２３は開閉部２１の負荷側に設けられている。この制御電源用変圧器２３の一次側巻線の両端部はそれぞれ電路１５のＳ相，Ｔ相に接続されており、同じく二次側巻線の両端部はそれぞれ制御装置１３に接続されている。制御電源用変圧器２３の二次側巻線には一次側巻線との巻数比に応じた起電圧が発生し、その二次側に生じた起電力は制御装置１３へ出力される。

電流検出部２４は開閉部２１の負荷側に設けられており、本実施形態では制御電源用変圧器２３のさらに負荷側に配置されている。電流検出部２４は電路１５の負荷電流検出用の２つの変流器２４ｒ，２４ｔを備えている。それら変流器２４ｒ，２４ｔは電路１５のＲ相，Ｔ相に設けられており、当該Ｒ相及びＴ相を流れる負荷電流をそれぞれ検出する。

両変流器２４ｒ，２４ｔはそれぞれ双投形のマイクロスイッチＭＳに接続されている。マイクロスイッチＭＳは、常閉接点Ｃｎｃ、常開接点Ｃｎｏ及び共通接点Ｃｃｏｍを備えている。常閉接点Ｃｎｃ及び共通接点Ｃｃｏｍはそれぞれ制御装置１３に接続されており、常開接点Ｃｎｏは後述するトリップコイル２５に接続されている。そして両変流器２４ｒ，２４ｔにより過電流ロック値以上の電流が検出されたときには、マイクロスイッチＭＳの常開接点Ｃｎｏが閉じ、これにより所定の検出信号（過電流検出信号）が制御装置１３へ出力されるようになっている。

また、開閉器本体１２内には開閉部２１を自動でトリップ動作（開放動作）させるためのトリップコイル２５が設けられている。自動トリップ動作には例えば地絡トリップ動作及び過電流トリップ動作がある。地絡トリップ動作とは、負荷側に発生した地絡事故によって電路１５に零相電流が生じたとき、その零相電流を検出して整定値以上である場合、トリップコイル２５を励磁して開閉部２１を自動開放する動作をいう。また、過電流トリップ動作とは、短絡事故において、設定値以上の過電流を検出したときには開閉部２１を自動開放しないようにロックさせて、電源側の遮断器がトリップ動作して電路１５が無電圧状態になった後に、トリップコイル２５を励磁して自動的に開閉部２１を瞬時に開放する動作をいう。

ここで、過電流を検出したときには開閉部２１を自動開放しないようにロックさせるのは次の理由による。即ち、開閉器１１は遮断機能を有していないので電路１５に電流が流れている状態では開閉部２１を入り切りすることはできない。このため、電路１５に負荷電流はもとより過電流が流れているときに開閉部２１を開放すると開閉器１１が故障するおそれがある。従って、電源側の遮断器がトリップ動作して電路１５が無電圧状態になるまで開閉部２１の開放動作をロックして、電路１５が無電圧状態になった際に安全に開閉部２１を開放するようにされている。

このように、過電流を検出したときには開閉部２１を自動開放しないようにロックさせるとは、変流器２４ｒ，２４ｔにより過電流が検出されたときに開閉部２１を開放すると故障するため、当該過電流が検出されたときには開閉部２１を投入状態に保持し、電源側の遮断器がトリップ動作して電路１５が無電圧状態になったときに安全に開閉部２１を開放させるための準備をいう。

＜振動感知装置＞
振動感知装置１４は、制御装置１３（正確には、過電流検出回路４６）にマイクロスイッチＭＳと並列になるように接続されている。振動感知装置１４は振動検出リレー回路３１及びタイマ回路３２を備えており、それら回路には動作用電源として別途設けられた交流電源（ＡＣ１００Ｖ）からの電力がそれぞれ供給されている。

振動検出リレー回路３１は、感振センサ３１ａ及び常開接点３１ｂを備えている。感振センサ３１ａは所定の振動（例えば震度５以上）を検出するように設定されており、所定の振動を検出したときには図示しない励磁コイルを励磁することにより常開接点３１ｂを閉じるように構成されている。そして振動感知装置１４は、常開接点３１ｂが閉じたときには所定の振動検出信号を制御装置１３へ出力するように構成されている。

タイマ回路３２は感振センサ３１ａにより所定の振動が検出されなくなったときに始動してカウントを開始し、所定時間だけ経過したときにカウントアップして振動検出リレー回路３１にリセット信号を出力する。このリセット信号により感振センサ３１ａは初期状態に復旧し、閉じた状態の常開接点３１ｂは常開状態に復帰する。

尚、振動感知装置１４は、感振センサ３１ａが所定の振動を検出したときに点灯する図示しない動作表示ランプを備えている。また、振動感知装置１４には動作用電源として別途設けられた交流電源（ＡＣ１００Ｖ）に換えて、例えば制御電源用変圧器２３から電力を供給するようにしてもよいし、振動感知装置１４内にバッテリ等を内蔵するようにしてもよい。

＜開閉器の制御装置＞
図２に示すように、制御装置１３は、地絡検出回路４１、動作判定回路４２、電源回路４３、停電検出回路４４、蓄勢回路４５、過電流検出回路（振動検出回路）４６、アンド回路４７、ロック回路４８、オア回路４９及び動作出力回路５０及び常開接点５１を備えている。地絡検出回路４１は零相変流器２２から出力される零相電流（地絡電流）を検出したとき、地絡検出信号を動作判定回路４２へ送る。

電源回路４３は制御電源用変圧器２３により検出された電路におけるＳ相とＴ相との線間電圧（交流電圧）を平滑して所定の直流電圧に変換する。電源回路４３により得られた直流電圧は制御装置１３の停電検出回路４４を含む各回路に供給される。

停電検出回路４４は電源回路４３を監視しており、電源回路４３からの電力供給が停止された場合に電路１５は停電状態であると判断する。電路１５が停電した場合には当該電路１５は無電圧状態になるので、Ｓ相とＴ相との線間電圧は２つの変流器２４ｒ，２４ｔによって検出されることはない。このため、電源回路４３からの直流電圧の供給も停止される。従って、電源回路４３からの電力供給が停止された場合には電路１５は停電状態（即ち、無電圧状態）であると判断できる。停電検出回路４４は、電路１５が停電状態であると判断した場合には、停電検出信号をアンド回路４７へ出力する。

蓄勢回路４５は制御電源用変圧器２３により検出された電路におけるＳ相とＴ相との線間電圧をトリップコイル２５の励磁用の電源として蓄える。蓄勢回路４５とトリップコイル２５との間の給電ライン上には常開接点５１が設けられており、この常開接点５１が閉じたときには蓄勢回路４５に蓄えられていた電力がトリップコイル２５へ供給される。トリップコイル２５が励磁されることにより開閉器本体１２はトリップ動作（開放動作）する。

過電流検出回路４６は前記過電流検出信号が入力された場合には所定の異常検出信号をアンド回路４７及びロック回路４８へそれぞれ出力する。また、過電流検出回路４６は振動検出回路としても機能し、振動感知装置１４から振動検出信号が入力された場合にも所定の異常検出信号をアンド回路４７及びロック回路４８へそれぞれ出力する。さらに、過電流検出回路４６は、振動を検出しなくなった後、即ち振動感知装置１４から振動検出信号が入力されなくなった後も所定の時間だけ振動検出状態を継続する。この振動検出状態が継続している間は過電流検出回路４６から異常検出信号が出力され続ける。

ロック回路４８は過電流検出回路４６から異常検出信号が入力されたときには、所定のロック信号を動作判定回路４２へ出力し、これにより開閉器本体１２のトリップ動作を行わないようロックする。換言すれば、過電流を検出した場合にはロック回路４８は開閉部２１を開放させず、電源側の遮断器がトリップ動作して電路１５が無電圧状態になったときに、安全に開閉部２１をトリップ動作（開放動作）させるように開閉部２１を準備状態とする。また、ロック回路４８は過電流検出回路４６からの異常検出信号の入力が停止されたときには、所定のロック信号の出力を停止し、これにより開閉器本体１２のトリップ動作のロック（準備状態）を解除する。

動作判定回路４２は地絡検出回路４１から地絡検出信号が入力された場合には、ロック回路４８からのロック信号の入力の有無を判断する。動作判定回路４２はロック信号の入力がないときにはトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力し、ロック信号の入力があるときには地絡検出信号をキャンセルしてトリップ動作許可信号を出力しない。

アンド回路４７は、停電検出回路４４及び過電流検出回路４６からそれぞれ出力される２つの信号を論理積演算し、その演算結果に応じた電圧レベルの信号をオア回路４９に出力する。具体的には、アンド回路４７は停電検出回路４４からの停電検出信号及び過電流検出回路４６からの異常検出信号がそれぞれ入力されたときにのみトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力する。

オア回路４９は、動作判定回路４２及びアンド回路４７からそれぞれ出力される２つの信号を論理和演算し、その演算結果に応じた電圧レベルの信号を動作出力回路５０へ出力する。具体的には、オア回路４９は、動作判定回路４２及びアンド回路４７のうちいずれか一方からトリップ動作許可信号が入力されたときにトリップ動作要請信号を動作出力回路５０へ出力する。

動作出力回路５０はオア回路４９からトリップ動作要請信号が入力されたときには図示しない励磁コイルを励磁することにより蓄勢回路４５とトリップコイル２５との間の給電ライン上に設けられた常開接点５１を閉じる。これにより所定のトリップ信号（所定レベルの電圧）がトリップコイル２５へ出力されるようになっている。

尚、制御装置１３は、零相変流器２２により零相電流（地絡電流）が検出されたときに点灯する図示しない点灯ランプを備えていると共に、２つの変流器２４ｒ，２４ｔにより過電流が検出されたときに点灯する図示しない２つの動作表示ランプを備えている。本実施形態の場合、過電流が検出されたときに点灯する制御装置１３の動作表示ランプと、所定の振動を検出したときに点灯する振動感知装置１４の動作表示ランプとの関係は次のようになっている。即ち、過電流が検出されたときは制御装置１３の動作表示ランプのみが点灯し、振動が検出されたときは振動感知装置１４の動作表示ランプと制御装置１３の動作表示ランプの両動作表示ランプがそれぞれ点灯する。

＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成した開閉器の動作を図３及び図４に示すフローチャートに従って説明する。図３に示すフローチャートは、短絡事故又は地震等の震動を検出した場合の開閉器の動作を示すものであり、図４に示すフローチャートは地絡事故を検出した場合の開閉器の動作を示すものである。両フローチャートはそれぞれ独立しており、制御装置１３において並列に処理可能とされている。

＜短絡検出又は震動検出＞
まず、何らかの原因で電路１５に短絡事故が発生したとき又は地震等の震動を検出したときの開閉器１１の動作を図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

制御装置１３は所定の振動又は電路１５における短絡事故を検出した場合（Ｓ１０１）、開閉器本体１２のトリップ動作をロックする（Ｓ１０２）。
即ち、負荷電流検出用の変流器２４ｒ，２４ｔにより電路１５における短絡事故等に起因する過電流が検出された場合又は振動感知装置１４（感振センサ３１ａ）により地震等に起因する所定の振動が検出された場合、過電流検出回路（震動検出回路）４６は異常検出信号をアンド回路４７及びロック回路４８にそれぞれ出力する。その異常検出信号を受けて、ロック回路４８は開閉器本体１２のトリップ動作をロックするために所定のロック信号を動作判定回路４２へ出力する。

動作判定回路４２は前記ロック信号が入力された場合には開閉器本体１２のトリップ動作をロックする。詳述すると、ロック回路４８からのロック信号が動作判定回路４２に入力されている場合には、当該動作判定回路４２はトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力することはない。その結果、開閉器１１はトリップ動作準備状態（電路１５の停電待ち状態）となる。

また、前記ロック信号が動作判定回路４２に入力されたとき、動作判定回路４２は内蔵された図示しないタイマ（ロック準備解除タイマ）を始動してカウントを開始する（Ｓ１０３）。

次に、動作判定回路４２は予め設定されたロック準備解除時間Ｔだけ経過したか否かを判断する（Ｓ１０４）。ロック準備解除時間は例えば５秒以内において任意に設定可能とされており、本実施形態では５秒とされている。

予め設定されたロック準備解除時間Ｔ以内に停電が検出されず、前記内蔵されたタイマのカウント値（時間）ｔがロック準備解除時間Ｔを越えた場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、動作判定回路４２はトリップ動作ロックを解除する（Ｓ１０５）と共に前記内蔵のタイマをリセットして（Ｓ１０６）、処理を終了する。即ち、開閉器本体１２の開閉部２１は開放しない。

動作判定回路４２がロック準備解除時間Ｔ以内であると判断した場合に（Ｓ１０４でＮＯ）、電路１５の停電が検出されたとき（Ｓ１０７）、制御装置１３は開閉器本体１２の開閉部２１をトリップ動作させると共に（Ｓ１０８）、前記内蔵のタイマをリセットして処理を終了する。即ち、停電検出回路４４は電源回路４３からの電力供給が無くなった場合に停電検出信号をアンド回路４７に出力する。ここで、アンド回路４７には停電検出信号に加えて振動検出又は過電流検出に伴う過電流検出回路４６からの異常検出信号も入力されており、当該アンド回路４７はそれら２つの信号を受けてトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力する。すると、動作出力回路５０は常開接点５１を閉じ、これにより開閉器本体１２の開閉部２１は開放する。

尚、振動検出手段としての過電流検出回路（振動検出回路）４６は、振動を検出しなくなった後も所定の時間だけ振動検出状態を継続する。このため、過電流検出回路４６により過電流又は振動が検出された後、所定の時間内に停電検出回路４４により電路の停電が検出されたときには、開閉器本体１２はトリップ動作する。また、振動検出手段としての過電流検出回路４６により振動が検出された後、所定の時間内に電路の停電が検出されないときには、開閉器本体１２はトリップ動作しない。従って、過電流検出回路４６により過電流又は振動が検出された後に、遅れて発生した電路の停電が検出されたときにも開閉器１１は確実にトリップ動作する。

＜地絡検出＞
次に何らかの原因で電路１５に地絡事故が発生したときの開閉器１１の動作を図４に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

制御装置１３は電路１５における地絡事故を検出した場合（Ｓ２０１）、所定の振動又は過電流の検出の有無を判断する（Ｓ２０２）。
即ち、零相変流器２２により零相電流が検出された場合、地絡検出回路４１は地絡検出信号を動作判定回路４２へ出力する。ここで、振動感知装置１４により所定の振動が検出された場合には、当該振動感知装置１４は振動検出信号を過電流検出回路４６に出力する。換言すれば、振動感知装置１４からの振動検出信号は２つの変流器２４ｒ，２４ｔにより検出された電路１５の過電流に置き換えられて擬似的な過電流検出信号として過電流検出回路４６に入力される。その振動検出信号を受けて過電流検出回路４６は異常検出信号をロック回路４８に出力する。その異常検出信号を受けて、ロック回路４８は開閉器本体１２のトリップ動作をロック、即ち所定のロック信号を動作判定回路４２へ出力する。従って、動作判定回路４２は、ロック信号が入力されている場合には振動又は過電流が発生していると判断し、ロック信号が入力されていない場合には振動又は過電流の発生は無いと判断する。

制御装置１３は振動又は過電流の発生が無いと判断した場合（Ｓ２０２でＮＯ）には開閉器本体１２をトリップ動作させて（Ｓ２０３）、処理を終了する。
即ち、動作判定回路４２は振動又は過電流の発生がないと判断した場合にはトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力し、そのトリップ動作許可信号を受けてオア回路４９はトリップ動作要請信号を動作出力回路５０へ出力する。そのトリップ動作要請信号を受けて動作出力回路５０は図示しない励磁コイルを励磁することにより蓄勢回路４５とトリップコイル２５との間の給電ライン上に設けられた常開接点５１を閉じる。すると、蓄勢回路４５に蓄えられた電力がトリップコイル２５に供給されて励磁されることにより図示しない引外し機構が動作し、それにより開閉器本体１２の開閉部２１は開放される。このように、地絡事故が検出された場合であって振動又は過電流が検出されないときには、通常の地絡によるトリップ動作が行われる。

制御装置１３は振動又は過電流が検出されていると判断した場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）には地絡検出信号をリセット（消去）して（Ｓ２０４）、処理を終了する。
即ち、過電流検出回路４６（震動検出回路）は所定の異常検出信号をアンド回路４７及びロック回路４８へそれぞれ出力し、当該異常検出信号を受けてロック回路４８はロック信号を動作判定回路４２に出力する。ロック回路４８からのロック信号が動作判定回路４２に入力されている場合には、開閉器１１はトリップ動作準備状態（電路１５の停電待ち状態）となり、当該動作判定回路４２はトリップ動作許可信号をオア回路４９へ出力することはない。従って、地絡事故は検出されたものの、振動又は過電流が検出された場合には開閉器本体１２が地絡によるトリップ動作することはない。

＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）振動感知装置１４により所定の振動が検出されると、振動検出リレー回路３１から振動検出信号が出力され、当該信号は制御装置１３の過電流検出回路４６に入力される。すると制御装置１３はトリップ動作準備状態（電路１５の停電待ち状態）になる。そして、電路１５が停電して制御装置１３の制御電源が無くなると、開閉器本体１２はトリップ動作を行う。即ち、停電を伴う振動を検出すると開閉器本体１２が開放するため、負荷設備が倒壊等した場合であっても復電による二次災害を防止することができる。また、制御装置１３は、停電を伴わない振動を検出した場合であっても開閉器本体１２を誤動作させることはなく、また振動検出リレー回路３１をリセットすることによりＳＯＧ機能に支障をきたすこともない。

（２）振動検出リレー回路３１により所定の振動が検出された時点で開閉器１１のトリップ動作がロックされるので、地絡検出回路４１により電路１５の地絡事故が検出されて即時に開閉器１１がトリップ動作することはない。従って、災害時は地絡事故の発生直後に短絡事故に移行した場合であれ、その短絡事故に起因して発生する過電流が流れている状態で、短絡事故時の電流遮断能力を持たない開閉器１１が開放されることが回避される。その結果、開閉器１１の破損が抑制され、電力系統の円滑な復旧に寄与する。

即ち、通常の地絡事故は機器設備の劣化に起因する場合が多く、地絡事故後に即短絡事故に移行する事は少ない。そのため開閉器１１により地絡事故の状態で系統の保護協調ができる。しかしながら、災害時に発生する地絡事故の場合は、建物の倒壊や機器の破損に起因する場合が多く、即短絡事故に移行する危険性が高い。そのため、災害時は地絡事故検出によるトリップ動作中に短絡事故に移行し、短絡事故電流の遮断能力を持たない開閉器１１が開放されて遮断不能に至ると共に機器の損傷を招く。その結果、系統の保護協調もできず、復旧に時間も要す。従って、前述のような災害時に振動を検出した場合は、地絡検出によるトリップ動作をロックすることで、短絡事故電流の遮断能力を持たない開閉器１１が開放されて遮断不能に至ることによる開閉器１１の損傷が回避される。また、電力需要家における電気設備及び機器が正常に機能することにより、二次災害の発生及び他の負荷設備への影響もなくなる。

（３）振動検出リレー回路３１からの振動検出信号を、電路１５における過電流事故の過電流検出信号と同様に過電流検出回路４６に入力するようにした。このため、振動検出リレー回路３１により所定の振動が検出されたときには既存の過電流検出回路４６及び同じくロック回路４８がそれぞれ利用されて開閉器本体１２のトリップ動作が準備（ロック）される。即ち、過電流検出回路４６及びロック回路４８は所定の振動が検出された場合における開閉器本体１２のトリップ動作準備手段を兼ねる。このため、所定の過電流が検出された場合における開閉器本体１２のトリップ動作準備手段と、所定の振動が検出された場合における開閉器本体１２のトリップ動作準備手段とをそれぞれ別々に設けるようにした場合に比べて、制御装置１３の構成の簡素化、ひいては開閉器１１の構成の簡素化が図られる。

（４）タイマ回路３２は、感振センサ３１ａにより所定の振動が検出されなくなったときに始動してカウントを開始し、所定の時間内に停電を検出しないとリセットする。タイマ回路３２がカウントアップして振動検出リレー回路３１にリセット信号を出力した場合に、前記リセット信号を受けて振動検出リレー回路３１がリセット（復帰）される。これにより、過電流検出回路４６からの異常検出信号の出力が停止され、その結果ロック回路４８による開閉器本体１２のロックが解除される。即ち、停電を伴わない振動を検出した場合であっても開閉器１１が誤動作することはない。また、振動検出リレー回路３１を一定時間でリセット（復帰）することにより、リセット後は通常のＳＯＧ機能、即ち地絡保護機能又は短絡保護機能を機能させることができる。

（５）振動感知装置１４を開閉器本体１２と制御装置１３（正確には、過電流検出回路４６）との間に電流検出部２４に対して並列に接続するようにした。このため、開閉器本体１２及びその制御装置１３がそれぞれ既設の設備である場合であれ、振動感知装置１４を開閉器本体１２と制御装置１３との間に付設するだけのため、既設の設備に対する後付けを簡単に行うことができる。また、既存の開閉器本体１２及びその制御装置１３を利用する場合にあっては振動感知装置１４を付加するだけであるので製品コストの増大も抑えられる。

（６）振動検出の誤動作として、電柱等への車の接触事故等が考えられる。振動感知装置１４が接触事故による振動を感知して制御装置１３が停電準備状態になった場合、開閉器本体１２の地絡事故検出は動作がロックされてしまい、そのロック状態は電路１５の停電が検出されるまで継続される。振動による誤動作にて、電気的に正常な線路の地絡事故検出は不可能となってしまう問題が生じる。本実施形態では、振動感知装置１４により所定の振動が検出されなくなった後で所定の時間内に停電が起こらない場合には、振動検出リレー回路３１をリセット（復帰）することにより振動検出信号をキャンセルするようにした。このため、振動の検出がより確実に行われ、通常の電気的事故（短絡事故及び短絡事故）に好適に対応することができる。

（７）短絡事故等に起因する過電流が検出された場合又は地震等に起因する所定の振動が検出された場合、過電流検出回路（震動検出回路）４６は異常検出信号をアンド回路４７及びロック回路４８にそれぞれ出力するようにした。その異常検出信号を受けて、ロック回路４８は開閉器本体１２のトリップ動作をロックするために所定のロック信号を動作判定回路４２へ出力するようにした。前記ロック信号が動作判定回路４２に入力されたとき、開閉器本体１２のトリップ動作をロックするとともに、動作判定回路４２は内蔵されたロック準備解除タイマを始動してカウントを開始するようにした。そして所定時間（ロック準備解除時間）以内に停電が検出されず、前記内蔵されたタイマのカウント値（所定時間）を越えた場合には、動作判定回路４２はトリップ動作ロックを解除させると共に前記内蔵のタイマをリセットして処理を終了させるようにした。また、動作判定回路４２が所定時間（ロック準備解除時間）以内に停電が検出された場合には、制御装置１３は開閉器本体１２の開閉部２１をトリップ動作させると共に前記内蔵のタイマをリセットして処理を終了させるようにした。また、振動検出手段としての過電流検出回路（振動検出回路）４６は、振動を検出しなくなった後も所定の時間だけ振動検出状態を継続させるようにした。

このため、過電流検出手段としての過電流検出回路４６により過電流が検出された後又は振動検出手段としての過電流検出回路４６により振動が検出された後、所定の時間内に停電検出回路４４により電路の停電が検出されたときには、開閉器本体１２はトリップ動作する。また、振動検出手段としての過電流検出回路４６により振動が検出された後、所定の時間内に停電検出による電路の停電が検出されないときには、開閉器本体１２はトリップ動作しない。従って、過電流検出手段としての過電流検出回路４６により過電流が検出された後又は振動検出手段としての過電流検出回路４６により振動が検出された後に、遅れて発生した電路の停電が検出されたときにも確実にトリップ動作させることができる。

本実施形態では、ロック準備解除時間は、５秒以内において任意設定するようにした。ちなみに、ロック準備解除時間を設けないようにした場合は、過電流が検出された後又は振動検出手段としての過電流検出回路４６により振動が検出された後に、遅れて発生した電路の停電が検出されたときにはトリップ動作させることができない。また、ロック準備解除時間の設定を長時間（例えば１時間）の設定とした場合には、開閉器１１のトリップ動作準備状態が継続するため、地絡事故による開閉器１１のトリップ動作をさせることができない。

＜他の実施形態＞
尚、前記実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施形態では、ＳＯＧ機能を有する開閉器１１に振動感知装置１４を付設するようにしたが、例えば過電流保護機能（ＳＯ機能）を有しない地絡機能（ＧＲ機能）のみの開閉器に振動感知装置１４を設けるようにしてもよい。この場合、電流検出部２４は省略可能となる。

・本実施形態では、例えば電柱の腕金に支持された開閉器１１を想定しているが、例えば変圧器や負荷開閉器等の受電用の機器を接地された金属箱内にコンパクトに収めた高圧受電設備（キュービクル式高圧受電設備）に搭載される負荷開閉器として本実施形態の開閉器１１を使用するようにしてもよい。

・本実施形態では、振動感知装置１４を開閉器本体１２と制御装置１３との間に設けるようにしたが、例えば制御装置１３内に一体化して組み込むようにしてもよい。
・本実施形態では、開閉器１１の過電流ロック動作（ＳＯ動作）を、即ち過電流検出回路４６及びロック回路４８を利用して、振動感知装置１４により振動が検出された際の開閉器１１のトリップ動作をロックするようにしたが、次のようにしてもよい。即ち、図５に示すように制御装置１３内に振動検出回路５２及びオア回路５３を別途設ける。そして振動検出回路５２は振動感知装置１４から所定の振動検出信号が入力されたときに所定の異常検出信号をオア回路５３に出力するようにする。またオア回路５３は振動検出回路５２からの異常検出信号又は過電流検出回路４６からの異常検出信号を受けてアンド回路４７に所定の電圧レベルの信号をアンド回路４７に出力するようにする。このようにしても、開閉器１１の誤動作を抑制すると共に地震等の災害発生に起因する停電が復旧される際に起こる二次災害を抑制することができる。尚、ここでは、振動検出回路５２を制御装置１３内に別途設ける場合について説明したが、振動検出回路５２は振動感知装置１４内に設けるようにしてもよいし、制御装置１３及び振動感知装置１４と別回路として設けるようにしてもよい。

・本実施形態では、動作判定回路４２にロック準備解除タイマを内蔵したが、当該タイマを設けないようにしてもよい。
＜他の技術的思想＞
・請求項３に記載の開閉器において、前記制御装置の振動検出手段は、所定の振動を感知して振動検出信号を出力する振動感知手段からの振動検出信号が入力されることにより所定の振動の発生を検出するようにしたものであり、前記制御装置の振動検出手段を省略するとともに、前記振動感知手段からの振動検出信号を前記過電流検出手段に入力するようにし、前記振動検出信号が前記過電流検出手段に入力されたときには前記トリップ動作準備手段を利用して開閉器のトリップ動作を行うようにした開閉器。

このように、振動感知手段の出力を電路における過電流事故の擬似的な検出信号として過電流検出手段に入力するようにすれば、振動感知手段により所定の振動が検出されたときには、トリップ動作準備手段（過電流ロック手段）を利用して開閉器本体のトリップ動作がロックされる。即ち、トリップ動作準備手段は過電流検出時と振動検出時とで共用される。このため、トリップ動作準備手段を過電流検出時用と振動検出時用とで別々に設けるようにした場合に比べて、開閉器の構成の簡素化が図られる。

・請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の開閉器において、前記振動検出手段は、前記開閉器本体と前記制御装置との間に付設するようにした開閉器。
この構成によれば、開閉器本体及び制御装置がそれぞれ既設の設備である場合であれ、振動検出手段を簡単に後付けすることができる。

・請求項１又は請求項３に記載の開閉器において、前記制御装置は、前記振動検出手段により所定の振動が検出された時点で地絡検出による開閉器本体のトリップ動作をロックするようにした開閉器。このように、所定の振動が検出された時点で開閉器本体のトリップ動作をロックするようにすれば、災害時における地絡事故の発生直後に短絡事故に移行した場合であれ、その短絡事故に起因して発生する過電流が流れている状態で、遮断能力を持たない開閉器が開放されることが回避される。

本実施形態の開閉器の概略を示す構成図。同じく開閉器の制御装置の概略構成を示すブロック図。同じく短絡事故又は地震等の震動を検出した場合の開閉器の動作を示すフローチャート。同じく地絡事故を検出した場合の開閉器の動作を示すフローチャート。別の実施形態の開閉器の制御装置の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１１…開閉器、１２…開閉器本体、１３…制御装置、
１４…振動感知装置（振動感知手段）、１５…電路、
２５…トリップコイル（トリップ手段）、３２…タイマ回路（タイマ手段）、
４１…地絡検出回路（地絡検出手段）、４４…停電検出回路（停電検出手段）、
４６…過電流検出回路（過電流検出手段及び振動検出手段）、
４８…ロック回路（トリップ動作準備手段）、５０…動作出力回路（動作出力手段）、
５２…振動検出回路（振動検出手段）。

Claims

地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合に開閉器本体のトリップ手段に対してトリップ信号を出力する制御装置を備えた開閉器において、
前記制御装置は、
電路の停電を検出する停電検出手段と、
所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えた開閉器。
過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作を準備状態とし、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、
前記制御装置は、
所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出されると共に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときには開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えた開閉器。
過電流検出手段により電路における過電流事故が検出された場合には開閉器本体のトリップ動作をトリップ動作準備手段により準備状態とし、停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、
前記制御装置は、
電路における地絡事故を検出する地絡検出手段と、
所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、
前記地絡検出手段により地絡事故が検出された場合に過電流検出手段により過電流事故が検出されていないとき、又は前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出された場合に前記停電検出手段により電路の停電が検出されたとき、開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えた開閉器。
地絡検出手段により電路における地絡事故が検出された場合に閉器本体をトリップ動作させる制御装置を備えた開閉器において、
前記制御装置は、
電路の停電を検出する停電検出手段と、
所定の振動の発生を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により所定の振動の発生が検出された場合には、前記地絡検出手段により地絡事故が検出されたことによる開閉器本体のトリップ動作は行わず、前記停電検出手段により電路の停電が検出されたときに開閉器本体をトリップ動作させる動作出力手段と、を備えた開閉器。