JP2008131719A - 自動投入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部に避雷器の劣化や故障を知らせることができる自動投入装置を安価に提供する。
【解決手段】
ブレーカ１と、このブレーカ１の再投入を自動的に行う自動投入器２と、再投入を中止した場合に、再投入異常信号を外部に送信する送信手段を備えたブレーカの自動投入装置において、ブレーカ１の電源側又は負荷側に接続した避雷器３の劣化及び故障の少なくとも一方の情報を検出する異常検出手段を検出する異常検出手段によって検出した避雷器異常情報を、前記送信手段で外部に送信することにより、外部に避雷器３の異常を知らせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、避雷器の劣化や故障を検出し、外部に避雷器の劣化や故障を知らせることができる自動投入装置に関するものである。

無線基地局の通信装置等の負荷機器には、常時電源が供給されて稼動状態とされている。負荷機器の電源側には、通常ブレーカが設けられているが、過電流や漏電が発生した場合のほか、雷サージやノイズ等によって、ブレーカが動作して負荷機器への電源の供給を遮断することがある。このような場合、作業員が負荷機器の接続されているブレーカのある場所まで出向き、配線や負荷機器等を点検した後、再投入を行っていた。

しかし、このように、ブレーカが動作する度に作業員が現地まで出向かねならず、特に遠隔地に配置されている負荷機器については、作業員の負担が大きいうえに、迅速に復旧させることもできないという問題があった。特に、ブレーカが動作した原因が雷サージ等の一過性のものであれば、ブレーカの再投入だけで負荷機器への電源の供給を復帰させることができる。そこで、特許文献１に示されるような自動投入装置が用いられている。この自動投入装置は、設定時間が経過すると自動投入装置がブレーカを再投入し、自動復帰するための装置である。自動投入装置では電路等の異常が解消されていないと判定された場合には、再投入を中止し、監視センター等の外部に通信手段により、異常を知らせることが知られている。

一方、特許文献２に示されるように、自動投入装置を備えたブレーカの電源側又は負荷側には、雷サージから負荷機器を保護するために、避雷器（アレスタ、ＳＰＤとも呼ばれる）を備えたものが用いられている。この避雷器は、雷サージが発生した場合に、避雷器を介して地中に電流を逃がして、ブレーカの負荷側に接続された負荷機器を保護するものである。

避雷器には、バリスタが使用されている場合が多い。このバリスタは例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、雷サージ等の高電圧に対しては低抵抗であるが、一定以下の低電圧に対しては高抵抗を示す非直線性電流電圧特性を有する素子である。すなわち、雷サージにより、ある一定以上の異常電圧が発生した場合には、バリスタが低抵抗となって、バリスタ内に電流が流れ、瞬時に地中に雷サージを逃がすようになっている。異常電圧が消滅すれば、バリスタが再び高低抗値となって、絶縁状態となる。

ところで、バリスタは雷サージにより通電されると劣化する。すなわち、一定以下の低電圧に対しては高抵抗を示していたバリスタが、基準よりも低い電圧で通電するようになり、漏れ電流が発生する恐れがある。このように、避雷器が劣化した場合には、避雷器としての役割を果たさないため、避雷器や避雷器を構成する部品を交換する必要があり、外部に避雷器の劣化を知らせる必要がある。

そこで、特許文献３に示されるように、外部に避雷器の劣化を知らせる避雷器劣化診断システムがある。しかしながら、この避雷器劣化診断システムを実現するためには、別途送信手段、ネットワーク、受信手段を設ける必要がありコストがかかるという問題がある。

そこで、安価に提供可能な、外部に避雷器の劣化や故障を知らせることができる製品の開発が要望されていた。
特開平８−３３５４３４号公報 特開平１０−１４０９２号公報 特開２００２−３４０９７１号公報

外部に避雷器の劣化や故障を知らせることができる自動投入装置を安価に提供する。

上記課題を解決するためになされた本発明は、ブレーカと、このブレーカの再投入を自動的に行う自動投入器と、再投入を中止した場合に、再投入異常信号を外部に送信する送信手段を備えたブレーカの自動投入装置において、ブレーカの電源側又は負荷側に接続した避雷器の劣化及び故障の少なくとも一方の情報を検出する異常検出手段によって検出した避雷器異常情報を、前記送信手段で外部に送信することを特徴とするものである。

なお、異常検出手段は、避雷器から地中に流れる電流を検出する電流検出センサーであり、この電流検出センサーにより検出された避雷器の動作回数を計数し、所定の動作回数以上は避雷器の劣化であると判断するものであることが好ましい。

あるいは、異常検出手段は、避雷器の動作表示ランプの通電電流を検出するセンサーであり、送信手段は通電電流が無通電となった場合に、避雷器の故障であると判断するものであることが好ましい。

本願発明は、ブレーカと、このブレーカの再投入を自動的に行う自動投入器と、再投入を中止した場合に、再投入異常信号を外部に送信する送信手段を備えたブレーカの自動投入装置において、ブレーカの電源側又は負荷側に接続した避雷器の劣化及び故障の少なくとも一方の情報を検出する異常検出手段によって検出した避雷器異常情報を、前記送信手段で外部に送信することとしたので、遠隔地に設けられた避雷器の劣化を定期的に監視する必要がなく、避雷器異常情報が送信された場含のみ、避雷器を構成する部品もしくは、避雷器を交換すればよく、人件費の大幅な削減が可能となる。

また、自動投入装置に設けた送信手段で避雷器異常情報を送信することが可能となり、別途送信手段を設ける必要がなく、コスト高とならないという利点を有する。また、避雷器異常情報と再投入異常信号を同じ送信手段で送信することとしたので、ネットワークを介して監視する場合であっても、共通のアドレスで通信することが可能となり、ネットワーク、通信プログラム等の負担が大きくなることがない。

異常検出手段として、避雷器から地中に流れる電流を検出する電流検出センサーを設け、この電流検出センサーにより検出された避雷器の動作回数を計数し、所定の動作回数以上は避雷器の劣化であると判断することとすると、確実かつ簡易に避雷器の劣化を判断することが可能となる。このため、避雷器が機能を果たさなくなる前に、避雷器の劣化を外部に知らせることが可能となる。

異常検出手段として、避雷器の動作表示ランプの通電電流を検出するセンサーを設け、通電電流が無通電となった場合に、避雷器の故障であると判断することとすると、確実に避雷器の故障を判断することが可能となる。

異常検出手段として、警報出力付避雷器の警報出力を用いると、既存の警報出力付避雷器を使用して、外部に避雷器異常情報を送信することが可能となり、コスト高とならずに、避雷器付自動投入装置を提供することが可能となる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は、本発明の実施の形態（第１の実施形態）を示す、自動投入装置の回路図である。この自動投入装置は主に、ブレーカ１と自動投入器２とから構成され、ブレーカ１の電源側には避雷器３が接続されている。

ブレーカ１は主に、遮断機構部１ａと、電源側端子１ｂと、負荷側端子１ｃから構成され、遮断機構部１ａは、可動接触子の他、図示しない過電流引外し装置や瞬時引外し装置等から構成されている。ブレーカ１は、過電流や漏電が発生した場合に、遮断機構部１ａが電源側端子１ｂと負荷側端子１ｃの間の電路を遮断し（トリップ状態）、負荷機器２０を過電流から保護する、または、漏電事故の発生を防ぐものであるが、雷サージによってもトリップ状態となる場合がある。ブレーカ１には、ハンドル（図示せず）が設けられていて、遮断した原因を取り除いた後に、このハンドルを操作することにより、電路を閉じて電源側端子１ｂと負荷側端子１ｃを電気的に接続し（ＯＮ状態）、電源を再投入することができるようになっている。

自動投入器２は主に、電源部２ａと、制御部２ｂと、ソレノイド２ｃと、アーム２ｄから構成されている。電源部２ａは、電源側端子１ｂと制御部２ｂと電気的に接続して、制御部２ｂに電流を供給する。アーム２ｄは、ブレーカ１のハンドルを機械的にＯＮ状態にすることができ、ソレノイド２ｃにより駆動される。なお、電源部２ａ、制御部２ｂを過電流から保護するために、電源部２ａと電源側端子１ｂの間の電路にヒューズ２ｊを設けることが好ましい。

２ｅは制御部２ｂの入力部であり、負荷側端子１ｃと接続されており、ブレーカ１の負荷側の電圧を検出している。出力がない場合には、遮断機構部１ａがトリップ状態にあると判断して、ソレノイド２ｃを作動させて、アーム２ｄを動かし、ハンドルをＯＮ位置まで動かして、電源を自動的に再投入する。

雷サージのような一過性の原因により、遮断機構部１ａが作動したときには、一定時間を経過した後には、その原因が取り除かれている場合が多いため、支障なく再投入させることができる。しかし、遮断の原因が漏電によるものである場合には、この一定時間を経過後にも、その原因は取り除かれていない。この場合には、自動投入器２が再投入しても直ちに遮断機構部１ａが動作して電路を遮断し、以降の再投入を中止する。すなわち、電源を再投入してから設定時間内（例えば５秒以内）に、遮断機構部１ａが動作して電路を遮断した場合には、制御部２ｂは、電路等の異常が解消されていないと判定し、再投入動作を中止するという制御をする。

また、再投入したものの、負荷機器の過電流が解消していない場合等は、設定時間を経過した後再び遮断機構部１ａが動作してトリップ状態となり、再投入を繰り返す場合も、前記原因は取り除かれていないので、所定時間内に所定回数（例えば３０分間に５回）を超えた場合に、制御部２ｂは、電路等の異常が解消されていないと判定し、再投入動作を中止するという制御をする。

上記したような再投入を中止した場合には、制御部２ｂに設けられた出力部２ｆより、再投入異常信号を外部（例えば監視センター２５等）に出力するようになっている。この再投入異常信号は、例えばステップ信号や、パルス信号である。なお、制御部２ｂに通信手段を設け、再投入異常信号を電文にして、出力部２ｆから出力するようにしてもよい。このとき、再投入異常信号は電源を再投入してから、設定時間内に遮断機構部１ａが動作してトリップ状態となり、再投入を中止したものであるか、一定時間を経過して電源を再投入したが、再投入を繰り返す場合で、所定時間内に所定回数を超え、再投入を中止したものであるかを区別できるようにする。

自動投入装置の外部に出力された再投入異常信号は、専用回線、汎用回線で監視センター２５等の外部に送られる。再投入異常信号を電文にして出力する場合にはインターネット等のネットワーク通信、無線ＬＡＮ等であってもよい。このような、再投入異常信号を外部に出力する送信手段により、自動投入装置から遠隔に離れた監視センター２５等で、自動投入装置の作動状況を把握することが可能となる。なお、再投入異常信号を外部に出力する送信手段は単に外部にリード線が出力部２ｆより引き出され、ランプ等が点灯するものであってもよい。

さらに、再投入を中止した場合には、制御部２ｂに接続された表示部は、再投入してから設定時間内に遮断機構部１ａが動作してトリップ状態となり、再投入を中止した場合には、「Ｈ」と表示する。また、一定時間を経過して再投入したが、再投入を繰り返す場合で、所定時間内に所定回数を超え、再投入を中止した場合に「Ｐ」と表示する。

上記したような自動投入装置の電源側には避雷器３が接続されている。避雷器３は主に、ヒューズ３ａ、バリスタ３ｂ、放電器３ｃから構成されている。２個のヒューズ３ａが、２極の電源側端子１ｂとそれぞれ電気的に接続し、２個のバリスタ３ｂがそれぞれ２個のヒューズ３ａと電気的に接続している。１個の放電器３ｃが２個のバリスタ３ｂと電気的に接続している。放電器３ｃのバリスタ３ｂと接続している側と反対側は、アース線１１で接地している。

バリスタ３ｂは、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、サージ電圧等のある一定以上の高電圧に対しては低抵抗であるが、一定以下の低電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する素子である。雷サージ等が発生し、ある一定以上の異常電圧の電圧がバリスタに印加した場合には、バリスタ３ｂが低抵抗となって、バリスタ３ｂ内に電流が流れる。

さらに、雷サージ等がバリスタ３ｂを通過して、ある一定以上の電圧が放電器３ｃに印加した場合には、放電器３ｃ内で放電して、地中に電流が流れる。放電器３ｃに電流が流れると、放電器３ｃに印加する電圧が一定以下となった後も続流が発生するが、前記のバリスタ３ｂが高抵抗になり、続流が遮断される。なお、本実施形態の放電器３ｃは、ガス封入型電管である。

このような避雷器３の構成により、雷サージ等が発生し、ある一定以上の電圧が電源側端子１ｂに印加した場合に、避雷器３内のバリスタ３ｂや放電器３ｃに電流が流れ、地中に電流を逃がして、負荷機器２０を保護するようになっている。

雷サージが避雷器３を通過すると、バリスタ３ｂが劣化し、電流電圧特性が悪くなり、続流の遮断がされにくくなる。また、バリスタ３ｂの劣化が進行すると、電源側端子１ｂ間が短絡状態になってしまう。このため、バリスタ３ｂと電源側端子１ｂの間にヒューズ３ａを設け、電源側端子間の短絡を防止している。さらに、雷サージにより放電器３ｃも劣化し絶縁性が悪化する。

第１の実施形態では、避雷器３のアース線１１がＣＴ１５を貫通して接地している。このＣＴ１５は、自動投入器２の入力部２ｅに接続して、ＣＴ１５の２次側出力を入力している。雷サージ等により避雷器３から、アース線１１に電流が流れると、ＣＴ１５が電流を検出して制御部２ｂに入力し、制御部２ｂは、避雷器３の動作回数を計数する。制御部２ｂは、ＣＴ１５による入力が一定値以上所定回数（例えば数百アンペアが５回）を超えたら、避雷器３が「劣化」したと判断する。このように、避雷器の劣化を検出する異常検出手段として、アース線１１に流れる電流を検出するＣＴ１５を設けることとしたので、確実にかつ簡易に避雷器３の劣化を判断することが可能となる。

上記のように避雷器３が「劣化」と判定されると、避雷器異常情報が出力部２ｆから外部に出力される。このように、本発明では、避雷器異常情報を、自動投入器２の再投入異常信号を外部に送信する送信手段で外部に送信することとしたので、別途送信手段を設ける必要がなく、コスト高となることがない。また、避雷器異常情報と再投入異常信号を別々の送信手段で、ネットワークを介して送信する場合には、それぞれにアドレスを割り振る必要があり、ネットワーク、通信プログラム等の負担が大きくなるが、本発明では、避雷器異常情報と再投入異常信号を同じ送信手段で送信することとしたので、共通のアドレスで通信することが可能となり、ネットワーク、通信プログラム等の負担が大きくなることがない。

なお、雷サージ等により避雷器３からアース線１１に流れる電流の情報のみを前記送信手段で監視センター２５等に送信し、監視センター２５等で避雷器３の動作回数を計数して「劣化」を判断することとしてもよい。

このように、避雷器異常情報やアース線１１に流れる電流の情報を、監視センター２５等に送信することとしたので、避雷器３が機能を果たさなくなる前に、避雷器３の「劣化」を外部に知らせ、バリスタ３ｂ等の避雷器３を構成する部品もしくは、避雷器３を交換することが可能となる。また、遠隔地に設けられた自動投入装置の避雷器３を定期的に監視する必要がなく、人件費の大幅な削減が可能となる。

図２に第２の実施形態を示す。一方のヒューズ３ａとバリスタ３ｂ間と、他方のヒューズ３ａとバリスタ３ａ間を接続するように、動作表示ランプ３ｄと、抵抗３ｅが直列に接続されている。動作表示ランプ３ｄは、本実施形態では発光ダイオードである。抵抗３ｅは、ヒューズ３ａとバリスタ３ｂ間と、他方のヒューズ３ａとバリスタ３ａ間に、常時微弱電流が流れるように、高抵抗値に設定され、常時動作表示ランプ３ｄが発光している。ところが、前述したように、バリスタ３ｂが劣化し、抵抗値が低下した場合には、回路の短絡を防止する為に、ヒューズ３ａが溶断する。また、ヒューズ３ａは、雷サージが避雷器３の定格を超えるようなものであった場合には避雷器３が劣化していなくても溶断する。このようにヒューズ３ａが溶断した場合には、動作表示ランプ３ｄが消灯して、避雷器３の故障を外部に知らせるようになっている。

第２の実施形態では、ヒューズ３ａと電源側端子１ｂの間の電路が、ＣＴ１６を貫通するように、ＣＴ１６が設けられている。このＣＴ１６は、入力部２ｅに接続して、ＣＴ１６の２次側出力を入力している。このＣＴ１６は、一方の電源側端子１ｂ−一方のヒューズ３ａ−動作表示ランプ３ｄ−抵抗３ｅ−他方のヒューズ３ａ−他方の電源側端子１ｂの電路に流れる微弱電流を検出する。なお、ＣＴ１６は、前記の電路に流れる微弱電流を検出すればいいので、ＣＴ１６は前記微弱電流の流れる電路間に設けられていていればよく、ヒューズ３ａと動作表示ランプ３ｄの間等に設けられていても差し支えない。

ヒューズ３ａが溶断して、前記電路間が無通電となった場合には、ＣＴ１６により、制御部２ｂは前記電路が無通電になったことを検出し、制御部２ｂは、避雷器３が「故障」したと判断する。このように、避雷器の故障を検出する異常検出手段として、前記微弱電流を検出するＣＴ１６を設けることとしたので、従来では、ヒューズ３ａの溶断による避雷器３の故障を判断することが困難であったが、確実に避雷器３の故障を判断することが可能となった。制御部２ｂは、前述した再投入異常信号を外部に送信する送信手段で、避雷器異常情報を外部（監視センター２５等）に送信する。

図３に、第３の実施形態を示す。この実施形態では、既存の警報出力部３ｆが設けられていている避雷器３を使用する。警報出力部３ｆは、避雷器３の劣化情報又は故障情報を、外部に出力するためのものである。本実施形態では、警報出力部３ｆは入力部２ｅに接続し、避雷器異常情報は、制御部２ｂに送られる。

避雷器３の劣化情報又は故障情報が、警報出力部３ｆから出力された場合、制御部３ｂは、前述した再投入異常信号を外部に送信する送信手段で、避雷器異常情報を外部（監視センター２５等）に送信する。避雷器異常情報を外部に送信するとともに、自動投入器２に設けられた表示部２ｇに、避雷器異常情報を表示することとしてもよい。このように、避雷器３の劣化を検出する異常検出手段として、既存の警報出力付避雷器の警報出力を使用することとしてもよい。

なお、実施形態の避雷器３は、バリスタ３ｂと放電器３ｃから構成されているが、本発明はこのような実施形態に限定されず、バリスタ単体から構成された避雷器にも本発明を適用できるし、バリスタ３ｂは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に限定されず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等であっても差し支えない。また、避雷器３はブレーカ１の負荷側端子１ｃに接続されていてもよい。

なお、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて、避雷器３の劣化と故障の両方を検出することが可能なものとしてもよい。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う自動投入装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

第１の実施形態を示す回路図である。 第２の実施形態を示す回路図である。 第３の実施形態を示す回路図である。

符号の説明

１ ブレーカ
１ａ 遮断機構部
１ｂ 電源側端子
１ｃ 負荷側端子
２ 自動投入器
２ａ 電源部
２ｂ 制御部
２ｃ ソレノイド
２ｄ アーム
２ｅ 入力部
２ｆ 出力部
２ｇ 表示部
２ｊ ヒューズ
３ 避雷器
３ａ ヒューズ
３ｂ バリスタ
３ｃ 放電器
３ｄ 動作表示ランプ
３ｅ 抵抗
３ｆ 警報出力部
５ 電源側端子
１１ アース線
１５ ＣＴ
１６ ＣＴ
２０ 負荷機器
２５ 監視センター

Claims (3)

1. ブレーカと、このブレーカの再投入を自動的に行う自動投入器と、再投入を中止した場合に、再投入異常信号を外部に送信する送信手段を備えたブレーカの自動投入装置において、ブレーカの電源側又は負荷側に接続した避雷器の劣化及び故障の少なくとも一方の情報を検出する異常検出手段によって検出した避雷器異常情報を、前記送信手段で外部に送信することを特徴とする自動投入装置。
2. 異常検出手段は、避雷器から地中に流れる電流を検出する電流検出センサーであり、この電流検出センサーにより検出された避雷器の動作回数を計数し、所定の動作回数以上は避雷器の劣化であると判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の自動投入装置。
3. 異常検出手段は、避雷器の動作表示ランプの通電電流を検出するセンサーであり、送信手段は通電電流が無通電となった場合に、避雷器の故障であると判断することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の自動投入装置。

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