JP2008210745A - 漏電遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】漏電遮断器の開閉部の付近で発生した短絡事故や漏電事故を確実に検出し、これらの事故に伴う漏電遮断器の焼損を未然に防止することのできる漏電遮断器を提供する。
【解決手段】多極構成の漏電遮断器の内部の開閉部付近に絶縁劣化を検出するために検出電極を設置し、この電極を、零相変流器を貫通しない接続線により任意の一つの極の主電路導体の零相変流器より負荷側端子側の箇所に接続して、開閉部の絶縁部材を通して検出電極と他の極の主電路導体の間に流れる漏洩電流を零相変流器で検出できるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気回路における地絡や漏電の発生を検知して電気回路を遮断し、負荷および電気回路を漏電等から保護する漏電遮断器に関する。

図６に、特許文献１などに示された従来の一般的な２極構成の漏電遮断器の内部回路構成を示す。

この図おいて、１は漏電遮断器であり、両端に電源側端子Ｒ，Ｔおよび負荷側端子Ｕ，Ｗを有する主電路２、この主電路２を開閉する開閉部３、主電路２の過電流を検出する過電流検出部４、主電路２を流れる不平衡電流を検出する零相変流器５、零相変流器５の２次出力電流の大きさを判別して漏電の発生を検知する漏電検出回路６、過電流検出部４または漏電検出回路６の出力により駆動されて開閉部３の開閉接触子を開閉する図示しない開閉機構を引き外して、閉極された開閉接触子を開極させる引外し機構７、零相変流器５にテスト用不平衡電流を流すためのテスト抵抗８１およびテストスイッチ８２からなるテスト回路８により構成されている。

このような漏電遮断器１は、開閉部３を閉じて、負荷側端子に接続された図示しない負荷へ給電している状態で、主電路２の電流が過電流になると、過電流検出部４がこれを検出して、引外し機構７を作動させて、開閉部３を引き外して主電路２を遮断し、負荷および漏電遮断器１を過電流から保護する。

また、負荷回路に漏電が発生し、主電路２に不平衡電流が流れると、零相変流器５の２次側に出力が発生する。この零相変流器５の２次出力電流の大きさが規定の設定値を越えると、漏電検出回路６が漏電検出信号を発生し、引外し機構７に与える。これにより引外し機構７が作動し、開閉部３を引き外し、主電路２を遮断し、負荷回路を漏電から保護する。

漏電遮断器１の開閉部３は、規格に準拠した遮断性能を有し、過電流または漏電により遮断動作をした後も十分な絶縁性能を保つように構成されているが、開閉部３の内部の開閉接触子を保持する絶縁部材は、遮断動作に伴って発生するアークにより接点金属の溶融飛沫が表面に付着したり、表面が炭化されたりするダメージを受け、絶縁が劣化する。遮断条件が定格遮断容量を超えるような場合等においては、この開閉部の絶縁部材の受けるダメージがより大きくなる。
特開２０００−２７６９９７号公報

このように開閉部の絶縁部材がダメージを受けた状態で、漏電遮断器１を、図７に示すように、開閉部３を閉じて負荷に給電を続け、高温多湿等の過酷な周囲環境で長期間使用した場合は、開閉部のホルダ等の絶縁部材により支持された各極の開閉接触子の対向する空間Ａで絶縁劣化による漏電事故または相間短絡事故が発生する恐れが大きくなる。このような漏電事故や、短絡事故が発生しても、これらは過電流検出部４および零相変流器５より前（電源側）に配置された開閉部３の付近で起こるため、過電流検出部４、零相変流器５、漏電検出回路６のいずれも作動せず、漏電事故および短絡事項に対する遮断動作が行われないので、漏電遮断器１が焼損したり、場合によっては人身事故を起こしたりする危険がある。また、事故後、焼損した漏電遮断器の交換等のためのメンテナンスに多大の労力と費用を要する問題もある。

この発明は、このような問題を解決するため、漏電遮断器の開閉部の付近で発生した漏電事故や短絡事故を確実に検出し、これらの事故に伴う漏電遮断器の焼損を未然に防止することのできる漏電遮断器を提供することを課題とするものである。

このような課題を解決するために、この発明の第１の発明は、多極の電源側端子と負荷側端子間を接続する主電路と、この主電路の各極電路を開閉する開閉接触子を備えた開閉部と、前記主電路の開閉部より負荷側端子側に設置されそれぞれ主電路の過電流および不平衡電流を検出する過電流検出部および零相変流器と、前記零相変流器の２次出力の大きさを判別して漏電の発生を検知する漏電検出回路と、前記過電流検出部および漏電検出回路の出力により作動され、前記開閉部の開閉機構を引き外して開閉接触子を開極させる引外し装置とを備えた漏電遮断器において、前記開閉部の少なくとも２極の開閉接触子の間の付近に絶縁劣化を検出するための検出電極を設置し、この検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により前記２極の内の一方の極の主電路の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とするものである。

第２の発明は、第１の発明の漏電遮断器において、この漏電遮断器を２極構成の漏電遮断器としたことを特徴とするものである。

第３の発明は、第１の発明の漏電遮断器において、この漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、この漏電遮断器の開閉部の中央極の開閉接触子と両外側極の開閉接触子との間の付近にそれぞれ前記検出電極を設置し、これらの電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により両外側の極の何れか一方の極の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とするものである。

第４の発明は、第１の発明の漏電遮断器において、この漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、前記開閉部の中央極の開閉接触子と両外側の極の開閉接触子との間の付近にそれぞれ前記検出電極を設置し、これらの検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により主回路の両外側極の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所にそれぞれ接続したことを特徴とするものである。

第５の発明は、第１の発明の漏電遮断器において、漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、両外側の２極を単相の電源および負荷に接続し、中央極の主電路導体を検出電極とし、この検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により、両外側の何れか一方の極の主電路導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とするものである。

この発明によれば、開閉部の少なくとも２極の開閉接触子の間の付近に絶縁劣化を検出する検出電極を設置し、この電極を、零相変流器を貫通しない接続線により前記２極の内の一方の極の主電路の導体の零相変流器より負荷側端子側の個所に接続することにより、開閉部の開閉接触子を支持する絶縁材製のホルダ等の絶縁性能が、遮断動作、長時間の使用などによってダメージを受けて劣化している場合には、検出電極と開閉部の他方の極の開閉接触子との間で絶縁部材を通して漏れ電流または短絡電流が流れる。この漏れ電流は一方極の主電路導体側では、零相変流器を貫通するが、他方極の主電路導体側を流れる電流は、零相変流器を貫通しない接続線を介して零相変流器をバイパスして流れるため、零相変流器に対しては不平衡電流となり、この不平衡電流を零相変流器により検出することができるとともに、短絡電流のような過大電流の場合は、一方極の電路導体中の過電流検出部によりこれを検出することができる。

この零相変流器により検出された不平衡電流が設定値より大きい場合には、漏電検出回路が動作し、その出力信号により引外し装置を作動させ、開閉部の開閉接触子を引き外して開極させ主電路電流を遮断するように動作し、これにより漏電遮断器内部の、特に開閉部の絶縁部材を漏洩する漏れ電流による漏電遮断器の焼損を未然に防止することができる。また、短絡事故の場合は、過電流検出部の検出出力により、引外し装置を介して、開閉部が引き外され、開閉接触子が開極して短絡電流を遮断するので、漏電遮断器が内部の短絡電流により焼損されるのを防止することができる。

この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。

図１は、この発明を２極構成の漏電遮断器に適用した第１の実施例を示す回路構成図である。

図１において、１は、２極構成の漏電遮断器である。この漏電遮断器１は、２極の電源側端子Ｒ，Ｔと負荷側端子Ｕ，Ｗ間を接続する２極の主電路２、この主電路２を開閉する２極の開閉接触子３ａ、３ｃを備えた開閉部３、主電路２の過電流を検出する過電流検出部４、主電路２の２極の導体２ａ、２ｃを貫通させてこの主電路２に流れる不平衡電流を検出する零相変流器５、この零相変流器５の２次出力電流が設定値より大きくなるとこれを判別して漏電検出信号を発生する漏電検出回路６、過電流検出部４および漏電検出回路６の出力信号により作動され、開閉部３の図示しない開閉機構を引き外し投入された開閉接触子を開極させて、主電路２に流れる電流を遮断する引外し機構７を備えている。

また、２極の主電路導体の零相変流器５より電源側端子側の個所と負荷側端子側の個所とをテスト抵抗８１とテストスイッチ８２を直列接続してなるテスト回路８により接続して、漏電遮断器１の動作テストが行えるようにしている。

さらに、この発明にしたがって、開閉部３の付近のＲ相極の主電路導体２ａとＴ相極の主電路導体２ｃとの間に絶縁劣化を検出するための検出電極１０が設置されている。この検出電極１０は、零相変流器５を貫通しないでこれをバイパスする接続線１１により一方のＲ相極の主電路導体２ａの零相変流器５より負荷側端子（Ｕ）側のＰａ点に接続され、Ｒ相極の主電路導体２ａと同じ電位にされている。

このような漏電遮断器１において、図２に示すように開閉部３を投入して負荷へ給電している状態で、開閉部３の開閉接触子を保持する絶縁ホルダ等の絶縁部材の絶縁性能が劣化すると、検出電極１０とＴ相極の主電路導体２ｃとの間に加わる電圧により、開閉部３の開閉接触子３ｃを保持する絶縁ホルダ等の絶縁部材を通して電流が漏洩するようになる。

この漏洩電流ｉｒは、図２に点線矢印で示すように、Ｒ相電源端子−開閉接触子３ａ−主電路導体２ａ−Ｐａ点−接続線１１−検出電極１０−主電路導体２ｃ−開閉接触子３ｃ−Ｔ相電源端子の経路で流れる。この漏洩電流ｉｒは、主電路導体２ａのみを介して零相変流器５を貫流することになるので、零相変流器５にとっては不平衡電流となり、零相変流器５の２次側にこの漏洩電流ｉｒの大きさに応じた大きさの出力電流が発生する。この２次出力電流が予め設定された設定値より多くなると、漏電検出回路６がこれを判別して、漏電検出信号を発生し、引外し装置７に与える。これにより、引外し装置７が作動し、開閉部３の図示しない開閉機構を引き外し、開閉接触子３ａ、３ｃを開極させ、主電路２の電流を遮断して漏電遮断器１を漏電電流から保護する。

この場合、開閉部３の部分を絶縁する絶縁部材の絶縁劣化が大きい場合には、検出電極１０と主電路導体２ｃとの間が短絡されることになるので、図２に点線矢印で示す経路を流れる電流ｉｒが過大な短絡電流となる。このような過大な短絡電流は、過電流検出部４により検知されるので、ほぼ発生と同時に、引外し装置７が作動され、開閉部３を開極させて短絡電流を直ちに遮断し、漏電遮断器１を短絡電流から保護することができる。

次に、図３にこの発明の第２の実施例を示す。この実施例２は、３極構成の漏電遮断器に適用した例である。

この図３の漏電遮断器１は、電源側端子および負荷側端子、主電路２の導体、開閉部３の開閉接触子等がそれぞれ３個ずつ設けられている。構成的には、前記図１の２極構成の漏電遮断器のＲ相極とＴ相極の中間にＳ相極を構成する主電路導体２ｂおよび開閉接触子３ｂが追加された構成となっている。

この実施例２においては、中央のＳ相極の主電路導体２ｂと両外側のＲ相極およびＴ相極の間の開閉部３の付近にそれぞれ絶縁劣化を検出するための検出電極１０ａ、１０ｂを設置している。これらの検出電極は、零相変流器５を貫通しない接続線１１により共通に両外側極の一方のＲ相極の主電路導体２ａの零相変流器５より負荷側端子Ｕ側のＰａ点に接続され、Ｒ相極の主電路導体２ａと同じ電位にされる。

この実施例２における漏電遮断器において、開閉部３を投入して負荷へ給電している際に、開閉部３付近の開閉接触子を保持する絶縁ホルダ等の絶縁部材の絶縁が劣化し、この絶縁部材に漏電が生じるようになると、図３に点線矢印で示すようにＲ相極の主電路導体２ａから接続線１１を介して漏洩電流ｉｒが流れる。この漏洩電流ｉｒは、検出電極１０ａ、１０ｂから開閉接触子３ｂ、３ｃ付近の絶縁部材を通して主電路導体２ｂ、２ｃへ流れる。この漏洩電流ｉｒは、主電路導体２ａのみを介して零相変流器５を貫流することになるので、零相変流器にとっては不平衡電流となり、零相変流器５によって検出することができる。零相変流器５から漏洩電流ｉｒの大きさに応じた２次出力電流が得られ、この２次出力電流の大きさが漏電検出回路６で判別され、予め設定された設定値より大きくなったとき、漏電検出信号が発生される。

漏電検出回路６から漏電検出信号が与えられることにより、引外し装置７が作動し、開閉部３の図示しない開閉機構を引き外し、全極の開閉接触子を開極させる。これにより主電路２を流れる電流が遮断されるので、漏電遮断器１がその内部で発生した漏洩電流により焼損されるのを防止することができる。

図４にこの発明の第３の実施例を示す。この実施例３も３極構成の漏電遮断器に適用した例である。

この実施例３においては、図４に示すように、中央のＳ相極の主電路導体２ｂと両外側のＲ相極およびＴ相極の主電路導体２ａおよび２ｃの間に設置された絶縁劣化を検出するための検出電極１０ａおよび１０ｂがそれぞれ零相変流器を貫通しない接続線１１ａおよび１１ｂにより、両外側極の主電路導体２ａおよび２ｃの零相変流器５より負荷側端子側のＰａ点およびＰｃ点に接続され、主電路導体２ａおよび２ｃと同じ電位に置かれる。

この実施例３の漏電遮断器１において、開閉部３付近の絶縁部材の絶縁が劣化した場合には、検出電極１０ａおよび１０ｂと中央極の主電路導体２ｂとの間で絶縁部材を通して電流が漏洩し、点線矢印で示すように漏洩電流ｉｒａ、ｉｒｃが流れる。主電路導体２ｂに流れる漏洩電流ｉｒａおよびｉｒｃは零相変流器５を貫流しないので、零相変流器５には不平衡電流となる。このため、零相変流器５から漏洩電流ｉｒａおよびｉｒｃに応じた２次出力電流が得られる。この２次出力電流が予め設定された設定値より大きいことが判別されると、漏電検出回路６から漏電検出信号が発生されて引外し装置７に与えられる。これにより引外し装置が作動し、開閉部３の図示しない開閉機構が引き外されて開閉接触子が開極し、主電路２が遮断され、内部に発生した漏電電流により漏電遮断器１が焼損されるのを防止することができる。

図５は、この発明の第４の実施例を示すものである。この実施例４は、３極構成の漏電遮断器を２極（単相）回路に使用した例である。

この３極構成の漏電遮断器1は、ここでは、両外側極の電源側端子Ｒ、Ｔおよび負荷側端子Ｕ、Ｗに単相の電源および負荷を接続し、中央極の端子ＳおよびＶには何も接続しないでこれを空けておく。そして、中央極の主電路導体２ｂの零相変流器５より開閉部３側のＰｂ点を零相変流器５を貫通しない接続線１１により両外側極のうちの一方のＲ相極の主電路導体２ａの零相変流器５より負荷側端子側のＰａ点に接続し、主電路導体２ｂを主電路導体２ａと同じ電位にして、絶縁劣化を検出するための検出電極として利用するようにしている。

このような漏電遮断器１により開閉部３を閉じて負荷へ給電している状態で、開閉部３の絶縁部材に絶縁劣化が生じると、主電路導体２ａと同電位にある主電路導体２ｂからＴ相極の主電路導体２ｃ上の開閉部３の絶縁部材を通して漏電するようになるため、図５に点線矢印で示すように漏電電流ｉｒが流れる。この電流は、接続線１１が零相変流器５を貫通しないため、零相変流器５には不平衡電流となり、零相変流器５の２次側にはこの漏電電流ｉｒに対応した出力電流が生じる。この零相変流器５の２次出力電流の大きさが漏電検出回路６で判別され、予め設定した設定値より大きい場合にはこの漏電検出回路６から漏電検出信号が発生され、引外し装置７に与えられる。これにより引外し装置７が開閉部３の図示しない開閉機構を引き外し、開閉接触子３ａ〜３ｃを開極して主電路２の電流を遮断するので、漏電電流ｉｒによる漏電遮断器１の焼損を防止することができる。

この発明によれば、以上説明したように、多極構成の漏電遮断器の内部の開閉部付近に絶縁劣化を検出するために検出電極を設置し、この電極を零相変流器を貫通しない接続線により任意の一つの極の主電路導体の零相変流器より負荷側端子側の箇所に接続して、開閉部の絶縁部材を通して検出電極と他の極の主電路導体の間に流れる漏洩電流を零相変流器で検出できるようにしているので、開閉部付近の絶縁部材に絶縁劣化により漏電が生じたとき、これを確実に検出して主電路を遮断することができるので、遮断器内部における漏電事故や短絡事故から遮断器自身を保護することができる。

この発明の実施例１の構成を示す回路構成図である。 図１のこの発明の実施例１の動作説明図である。 この発明の実施例２の構成を示す回路構成図である。 この発明の実施例３の構成を示す回路構成図である。 この発明の実施例４の構成を示す回路構成図である。 従来装置の例を示す回路構成図である。 図６の従来装置の動作説明図である。

符号の説明

１：漏電遮断器
２：主電路
３：開閉部
４：過電流検出部
５：零相変流器
６：漏電検出回路
７：引外し装置
８：テスト回路
１０：検出電極
１１：接続線

Claims (5)

1. 多極の電源側端子と負荷側端子間を接続する主電路と、この主電路の各極電路を開閉する開閉接触子を備えた開閉部と、前記主電路の開閉部より負荷側端子側に設置されそれぞれ主電路の過電流および不平衡電流を検出する過電流検出部および零相変流器と、前記零相変流器の２次出力の大きさを判別して漏電の発生を検知する漏電検出回路と、前記過電流検出部および漏電検出回路の出力により作動され、前記開閉部の開閉機構を引き外して開閉接触子を開極させる引外し装置とを備えた漏電遮断器において、前記開閉部の少なくとも２極の開閉接触子の間の付近に絶縁劣化を検出するための検出電極を設置し、この検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により前記２極の内の一方の極の主電路の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とする漏電遮断器。
2. 請求項１記載の漏電遮断器において、この漏電遮断器を２極構成の漏電遮断器としたことを特徴とする漏電遮断器。
3. 請求項１に記載の漏電遮断器において、この漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、この漏電遮断器の開閉部の中央極の開閉接触子と両外側極の開閉接触子との間の付近にそれぞれ前記検出電極を設置し、これらの電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により両外側の極の何れか一方の極の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とする漏電遮断器。
4. 請求項１に記載の漏電遮断器において、この漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、前記開閉部の中央極の開閉接触子と両外側の極の開閉接触子との間の付近にそれぞれ前記検出電極を設置し、これらの検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により主回路の両外側極の導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所にそれぞれ接続したことを特徴とする漏電遮断器。
5. 請求項１に記載の漏電遮断器において、漏電遮断器を３極構成の漏電遮断器で構成し、両外側の２極を単相の電源および負荷に接続し、中央極の主電路導体を検出電極とし、この検出電極を、前記零相変流器を貫通しない接続線により、両外側の何れか一方の極の主電路導体の前記零相変流器より負荷側端子側の個所に接続したことを特徴とする漏電遮断器。

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