JP2011010483A - Current separator and current-breaking device - Google Patents

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Tatsuro Sakai
達郎 酒井
Jun Sato
佐藤  淳
Nobuyuki Morii
信行 森井
Hidetaka Sato
秀隆 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a current separator that attains a high surge current withstand amount, while maintaining a low minimum fusing current and executes operational cooperation with another current breaker.SOLUTION: A power-distribution board 150 includes a ground leakage breaker 160 and a lightning protection device 180. The lightning protection device 180 has a separator 100. The separator 100 includes a first fuse and a fuse parallel circuit connected in parallel to the first fuse; the fuse parallel circuit has a second fuse having the same fusing time-current characteristics as those of the first fuse, and a voltage switch connected in series to the second fuse and composed by connecting two diode groups in inverse parallel, wherein a plurality of diodes are connected in series in each group; and the threshold voltage of the voltage switch is set so as to allow execution of operation cooperation, in such a manner that the separator 100 operates, earlier to the operation of the ground leakage breaker 160, when an abnormal current is detected.

Description

本発明は、電流分離器及び電流遮断装置に係り、より詳しくは、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置における、一の電流遮断部に含まれる電流分離器、及びその電流遮断装置に関する。   The present invention relates to a current separator and a current interrupting device, and more particularly, to a current separator included in one current interrupting unit in a current interrupting device having a plurality of current interrupting units, and the current interrupting device.

異常電流を検知した際に電流を遮断する装置の一例として、雷保護装置用分離器がある。雷保護装置には直撃雷用と誘導雷用があり、例えば一般住宅用としては、日本電気協会の内線規程により誘導雷対策を目的として雷保護装置を分電盤に設置することが勧告されている。内線規程に示される一般住宅の分電盤の構成例は図9のとおりで、雷保護装置980は雷サージが分電盤950に侵入した時に導通する雷サージ防護素子981と、雷サージ防護素子981が短絡モードで故障した時に流れ続ける故障電流を遮断する分離器900とで構成される。このため分離器900には、雷サージ防護素子981が正常に動作して導通するピークが数kAから数10kAで短時間(数100μs以下)の雷サージに対しては遮断動作をせず、その一方、雷サージ防護素子981が短絡モードで故障した時に流れる継続的な故障電流は確実に遮断することが求められる。この故障電流の電流値は数10Aから最大5kAと広範囲であり、分離器には継続的に流れる数10A程度の比較的低い故障電流においても動作することが求められる。   An example of a device that interrupts current when an abnormal current is detected is a separator for a lightning protection device. There are lightning protection devices for direct lightning and induction lightning. For example, for general housing, it is recommended to install a lightning protection device on the distribution board for the purpose of countermeasures against induced lightning according to the extension regulations of the Japan Electric Association. Yes. A configuration example of a distribution board of a general house shown in the extension regulations is as shown in FIG. 9, and a lightning protection device 980 includes a lightning surge protection element 981 that is turned on when a lightning surge enters the distribution board 950, and a lightning surge protection element. 981 is composed of a separator 900 that cuts off a fault current that continues to flow when a fault occurs in the short-circuit mode. For this reason, the separator 900 does not perform a blocking operation for a lightning surge of a short time (several hundreds μs or less) in which the lightning surge protection element 981 operates normally and has a peak of several kA to several tens of kA. On the other hand, it is required that the continuous fault current that flows when the lightning surge protection element 981 fails in the short-circuit mode be reliably cut off. The current value of the fault current is in a wide range from several tens of amperes to a maximum of 5 kA, and the separator is required to operate even at a relatively low fault current of about several tens of amperes flowing continuously.

特許文献1では、分離器として、故障電流を遮断する温度ヒューズと、雷サージ防護素子の耐量を超えるサージ電流を遮断する切り離し導体とを直列接続したものを用いている。この構成では、最小動作電流は温度ヒューズの特性で、サージ耐量は切り離し導体の特性でそれぞれ決まるため、最小動作電流を低くして、サージ耐量を高めることが可能である。   In Patent Document 1, as a separator, a thermal fuse that interrupts a fault current and a disconnected conductor that interrupts a surge current exceeding the withstand capability of a lightning surge protection element are used in series. In this configuration, the minimum operating current is determined by the characteristics of the thermal fuse, and the surge resistance is determined by the characteristics of the disconnected conductor. Therefore, the minimum operating current can be lowered and the surge resistance can be increased.

分離器として一般的に用いられるヒューズは、図10のグラフに示されるような溶断時間―電流特性を有している。この図のAの領域に示すように、ヒューズは大きな電流が流れる場合には短時間で溶断し、電流の低下とともに溶断時間は長くなる。さらにBの領域になると、最小溶断電流と呼ばれる電流値Iminで溶断するが、それ以下の電流では溶断しなくなる。これは、Aの領域では時間が短いため影響が現れないヒューズエレメントからの放熱がBの領域では影響するようになるためで、ヒューズに流れる電流による発熱と放熱とがバランスし、最小溶断電流以下では溶断に必要なエネルギーがヒューズエレメントに蓄積されなくなるためである。   A fuse generally used as a separator has a fusing time-current characteristic as shown in the graph of FIG. As shown in the area A in this figure, the fuse blows in a short time when a large current flows, and the fusing time becomes longer as the current decreases. Further, in the region B, fusing is performed at a current value Imin called a minimum fusing current, but fusing does not occur at a current lower than that. This is because the heat from the fuse element, which has no effect because the time is short in the region A, will have an effect in the region B, so the heat generated by the current flowing through the fuse and the heat dissipation are balanced, and below the minimum fusing current. This is because the energy required for fusing is not stored in the fuse element.

このような特性を持つヒューズを分離器に応用した場合、雷サージで溶断しないためには溶断時間―電流特性を上方に持ち上げる必要があるが、そうすると最小溶断電流も高くなり、雷サージ防護素子の故障電流が低い場合には溶断しにくくなる。一例として、最小溶断電流が50Aのヒューズではピーク電流10kA程度の誘導雷サージには耐えるが20kAには耐えられず、ピーク電流20kA程度の誘導雷サージに耐えるようにするには、最小溶断電流は50Aより高くせざるを得ない。   When a fuse with such characteristics is applied to a separator, it is necessary to raise the fusing time-current characteristic upward in order to prevent it from being blown by a lightning surge. When the fault current is low, it becomes difficult to blow. As an example, a fuse with a minimum fusing current of 50 A can withstand an induced lightning surge with a peak current of about 10 kA but cannot withstand an induced lightning surge with a peak current of about 20 kA. It must be higher than 50A.

最小溶断電流を低く保ちつつサージ耐量を向上する方法として、特許文献2及び特許文献3において、第1のヒューズに対して第2のヒューズとダイオードとを直列接続したものを並列接続する回路構成が開示されている。   As a method for improving the surge withstand capability while keeping the minimum fusing current low, in Patent Document 2 and Patent Document 3, there is a circuit configuration in which a second fuse and a diode connected in series to the first fuse are connected in parallel. It is disclosed.

特開2007−288114号公報JP 2007-288114 A 実開昭55−136149号公報Japanese Utility Model Publication No. 55-136149 実開昭58−83746号公報Japanese Utility Model Publication No. 58-83746

例えば、商用電源から住宅内へと引き込む際に使用される分電盤には、図9に示されるように、配線用遮断器としての過電流保護機能付き漏電遮断器(ELCB)960などの別の保護部品も使われており、電源系や負荷となる電気・電子機器の様々な故障に応じて、遮断すべき保護部品が正しく動作する動作協調が必要となっている。例えば、単相三線のL1、L2及び中性線Nに設置された雷サージ防護素子981の3つすべてが短絡モードで故障すると、故障電流は商用電源から過電流保護機能付き漏電遮断器960を通り、さらにL1ならびにL2の分離器900と故障した雷サージ防護素子981を通った後、L1からはL2、N、集中接地端子990へ、L2からはL1、N、集中接地端子990へそれぞれの経路のインピーダンスに依存して流れる。この時、分離器900が動作して故障電流を遮断するのが正しい保護動作であるが、分離器900と過電流保護機能付き漏電遮断器960との動作特性の関係によっては過電流保護機能付き漏電遮断器960の方が先に動作する場合もあり、この場合には故障電流だけでなく、ブレーカ970を通じた住宅内への電力供給も止めてしまう。   For example, as shown in FIG. 9, the distribution board used when drawing into the house from the commercial power source is another type of leakage breaker (ELCB) 960 with an overcurrent protection function as a circuit breaker. Protection components are also used, and it is necessary to coordinate the operation of the protection components to be cut off correctly in response to various failures in the power supply system and the electrical and electronic equipment that is the load. For example, if all three of the lightning surge protection elements 981 installed in the single-phase three-wire L1, L2 and the neutral wire N fail in the short-circuit mode, the fault current is supplied from the commercial power supply to the leakage breaker 960 with an overcurrent protection function. After passing through the L1 and L2 separator 900 and the failed lightning surge protection element 981, the L1 to the L2, N, and the centralized grounding terminal 990, and the L2 to the L1, N, and the centralized grounding terminal 990, respectively. It flows depending on the impedance of the path. At this time, the correct protection operation is that the separator 900 operates and cuts off the fault current. However, depending on the relationship between the operating characteristics of the separator 900 and the leakage breaker 960 with the overcurrent protection function, the overcurrent protection function is provided. The earth leakage breaker 960 may operate first, and in this case, not only the fault current but also the power supply to the house through the breaker 970 is stopped.

すなわち、雷サージ防護素子981の短絡モードでの故障時には、過電流保護機能付き漏電遮断器960よりも分離器900が常に先に動作するのが正しい動作協調である。このため、過電流保護機能付き漏電遮断器960の定格電流が50Aであれば、分離器900の定格電流は、少なくとも50A未満とすることが必要であり、さらに故障電流の最大値5kAまでの範囲において過電流保護機能付き漏電遮断器960よりも先に動作することが求められる。なお、配線用遮断器としての過電流保護機能付き漏電遮断器は、過電流や漏電が数ms程度よりも長く継続する場合にのみ動作するのが一般的であり、雷サージのような数100μs程度以下の現象では動作しない。   That is, when the lightning surge protection element 981 fails in the short-circuit mode, the correct operation coordination is that the separator 900 always operates before the leakage breaker 960 with an overcurrent protection function. For this reason, if the rated current of the leakage breaker 960 with an overcurrent protection function is 50 A, the rated current of the separator 900 needs to be at least less than 50 A, and further, the range up to a maximum value of 5 kA of fault current Is required to operate before the leakage breaker 960 with an overcurrent protection function. An earth leakage breaker with an overcurrent protection function as a circuit breaker generally operates only when overcurrent or earth leakage continues longer than about several ms, and it is several hundred μs such as a lightning surge. It doesn't work in the phenomenon below.

このような分電盤に用いられる雷保護装置用分離器は、雷サージでは動作せず、かつ低電流で継続的な故障電流では確実に動作することが必要であると共に、さらに漏電遮断器のような他の保護部品との動作協調するために、所望の溶断時間−電流特性に変更することができることが望まれている。   The lightning protection device separator used in such a distribution board must not operate with lightning surges and must operate reliably with low current and continuous failure current. In order to coordinate the operation with such other protective components, it is desired to be able to change to a desired fusing time-current characteristic.

本発明は、上述の事情を鑑みて行ったものであり、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置における、一の電流遮断部に含まれる電流分離器において、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ耐量を得ることができ、他の電流遮断機器との動作協調できる電流分離器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a current breaker including a plurality of current breakers, a current separator included in one current breaker has a high surge while keeping the minimum fusing current low. It is an object of the present invention to provide a current separator that can obtain a withstand capability and can coordinate operation with other current interrupting devices.

本発明の電流分離器は、第1電流遮断部と第2電流遮断部とを有する電流遮断装置における、前記第1電流遮断部に含まれる電流分離器であって、第1ヒューズと、前記第1ヒューズと並列に接続された第1ヒューズ並列回路と、を備え、前記第1ヒューズ並列回路は、第2ヒューズと、前記第2ヒューズに直列接続され、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段と、を有し、前記第1電流遮断部における電流の遮断は、前記第1ヒューズ及び前記第2ヒューズが共に溶断されることにより行われ、前記しきい値電圧は、前記第1電流遮断部及び前記第2電流遮断部の各々の最小遮断電流値を超える電流値における第1電流遮断部の動作時間が、前記電流値における第2電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、電流分離器である。   The current separator of the present invention is a current separator included in the first current interrupting unit in a current interrupting device having a first current interrupting unit and a second current interrupting unit, the first fuse, A first fuse parallel circuit connected in parallel with one fuse, wherein the first fuse parallel circuit is connected in series to the second fuse and the second fuse, and a voltage exceeding a threshold voltage is applied. And a bidirectional switch means through which current flows when the current is interrupted by the first fuse and the second fuse being blown together, The threshold voltage is equal to an operating time of the first current cutoff unit at a current value exceeding a minimum cutoff current value of each of the first current cutoff unit and the second current cutoff unit. Operation time Ri is set to be short, current separator.

また、本発明の電流分離器は、前記双方向性のあるスイッチ手段は、複数のダイオードを互いに逆向きに並列接続することにより形成されている、とすることができる。   In the current separator of the present invention, the bidirectional switch means may be formed by connecting a plurality of diodes in parallel in opposite directions.

また、本発明の電流分離器は、前記双方向性のあるスイッチ手段は、双方向サイリスタにより形成されている、とすることができる。   In the current separator of the present invention, the bidirectional switch means may be formed of a bidirectional thyristor.

また、本発明の電流分離器は、前記第1ヒューズ並列回路に、更に並列に接続された第2ヒューズ並列回路を更に備え、前記第2ヒューズ並列回路は、第3ヒューズと前記第3ヒューズに直列接続され、前記しきい値電圧とは異なるしきい値電圧の双方向性のあるスイッチ手段とを有する、とすることができる。   The current separator according to the present invention further includes a second fuse parallel circuit connected in parallel to the first fuse parallel circuit, and the second fuse parallel circuit includes a third fuse and a third fuse. The switch means is connected in series and has bidirectional switch means having a threshold voltage different from the threshold voltage.

また、本発明の電流分離器は、前記第2ヒューズに、並列に接続されたカスケード並列回路を更に備え、前記カスケード並列回路は、カスケードヒューズと前記カスケードヒューズに直列接続されたカスケード電圧スイッチ手段とを有する、とすることができる。   The current separator of the present invention further includes a cascade parallel circuit connected in parallel to the second fuse, the cascade parallel circuit including a cascade fuse and cascade voltage switch means connected in series to the cascade fuse. It is possible to have.

本発明の電流遮断装置は、異常電流を検知した際に、電流を遮断する電流遮断装置であって、第1ヒューズと、前記第1ヒューズと並列に接続された第1ヒューズ並列回路とを有する第1電流遮断部と、第2電流遮断部と、を備え、前記第1ヒューズ並列回路は、第2ヒューズと、前記第2ヒューズに直列接続されたしきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段とを有し、前記第1電流遮断部における電流の遮断は、前記第1ヒューズ及び前記第2ヒューズが共に溶断されることにより行われ、前記しきい値電圧は、前記第1電流遮断部の最小遮断電流を超え、かつ前記第2電流遮断部の最小遮断電流を超える電流値における第1電流遮断部の動作時間が、前記任意の電流値における第2電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、ことを特徴とする電流遮断装置である。   A current interrupt device of the present invention is a current interrupt device that interrupts current when an abnormal current is detected, and includes a first fuse and a first fuse parallel circuit connected in parallel with the first fuse. The first fuse parallel circuit includes a second fuse and a voltage exceeding a threshold voltage connected in series to the second fuse. And a bidirectional switch means through which current flows, and the current interruption in the first current interruption part is performed by blowing both the first fuse and the second fuse, and The threshold voltage exceeds the minimum cutoff current of the first current cutoff unit and the operating time of the first current cutoff unit at a current value exceeding the minimum cutoff current of the second current cutoff unit is at the arbitrary current value. Second current interruption Is set to be shorter than the operating time of, it is a current interrupting device according to claim.

また、本発明の電流遮断装置は、前記第1電流遮断部は、雷サージ防護素子を更に備える雷保護装置であり、前記第2電流遮断部は、漏電遮断器である、とすることができる。   In the current interrupting device of the present invention, the first current interrupting unit may be a lightning protection device further including a lightning surge protection element, and the second current interrupting unit may be a leakage breaker. .

本発明の第1実施形態に係る雷保護装置用分離器を含む分電盤の概略図である。It is the schematic of the distribution board containing the separator for lightning protection apparatuses which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1Aの分離器の回路を示す図である。1B shows a circuit of the separator of FIG. 1A. FIG. 分離器及びヒューズの溶断時間−電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fusing time-current characteristic of a separator and a fuse. 分離器及び漏電遮断器の動作時間−電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the operation time-current characteristic of a separator and an earth-leakage circuit breaker. 本発明の第2実施形態に係る分離器の構成図である。It is a block diagram of the separator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図4の双方向サイリスタの電流−電圧特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current-voltage characteristic of the bidirectional thyristor of FIG. 本発明の第3実施形態に係る分離器の構成図である。It is a block diagram of the separator which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図6の分離器の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the separator of FIG. 本発明の第4実施形態に係る分離器の構成図である。It is a block diagram of the separator which concerns on 4th Embodiment of this invention. 一般住宅の分電盤構成を示す図である。It is a figure which shows the distribution board structure of a general house. 一般的なヒューズの溶断時間−電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the fusing time-current characteristic of a general fuse.

以下、本発明の第1実施形態乃至第4実施形態を図を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, first to fourth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を、図1A、図1B、図2及び図3を参照しつつ説明する。図1Aには、本発明の第1実施形態に係る雷保護回路用分離器100を含む分電盤150の構成例が示されている。分電盤150は、漏電及び過電流が検知された際に電気の供給を遮断する過電流保護機能付き漏電遮断器160と、過電流を検知した際に電気の供給を遮断するブレーカ170と、雷サージが分電盤に侵入した時に低インピーダンスとなりサージ電流を回避させる雷保護装置180と、各電気・電子機器のアース線が接続される集中接地端子190とを備えている。雷保護装置180は、雷サージが商用電源を通じて分電盤150に侵入してきた時、過電流保護機能付き漏電遮断器160からの電力線L1、L2及び中性線Nをそれぞれ集中接地端子190を介して接続させる雷サージ防護素子181と分離器100とを有している。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, 2 and 3. FIG. FIG. 1A shows a configuration example of a distribution board 150 including a lightning protection circuit separator 100 according to the first embodiment of the present invention. The distribution board 150 includes a leakage breaker 160 with an overcurrent protection function that cuts off the supply of electricity when leakage and overcurrent are detected, a breaker 170 that cuts off the supply of electricity when an overcurrent is detected, A lightning protection device 180 that has a low impedance when a lightning surge enters the distribution board and avoids a surge current, and a centralized grounding terminal 190 to which a ground wire of each electric / electronic device is connected are provided. When a lightning surge enters the distribution board 150 through a commercial power source, the lightning protection device 180 connects the power lines L1 and L2 and the neutral line N from the leakage breaker 160 with an overcurrent protection function via the concentrated ground terminal 190, respectively. The lightning surge protection element 181 and the separator 100 are connected to each other.

図1Bには、分離器100の回路が具体的に示されている。分離器100はヒューズ110と、ヒューズ110に並列に接続されたヒューズ並列回路120とにより構成され、ヒューズ並列回路120は、ヒューズ110と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ130と、ヒューズ130に接続され、複数直列に接続されたダイオード群2つを逆向きに並列に接続することにより形成された電圧スイッチ部140とを有している。   FIG. 1B specifically shows the circuit of the separator 100. The separator 100 includes a fuse 110 and a fuse parallel circuit 120 connected in parallel to the fuse 110, and the fuse parallel circuit 120 is connected to the fuse 130 having the same fusing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 130. And a voltage switch unit 140 formed by connecting two diode groups connected in series in parallel in opposite directions.

電圧スイッチ部140は、ダイオード直列数で変化させることができるしきい値電圧を持ち、このしきい値電圧以上の電圧が加われば電流を流し、加わる電圧がしきい値電圧以下では電流を流さない。例えば、電圧スイッチ部140を構成するダイオードひとつ当りの順方向電圧と直列数をそれぞれ0.7V、2直列とすると、電圧スイッチ部140のしきい値電圧は0.7V×2=1.4Vとなる。さらに、ヒューズ110及びヒューズ130の抵抗を3mΩとすると、ヒューズ110の両端電圧が1.4Vになるのは分離器100に入る全電流が467A(=1.4V÷3mΩ)の時であり、全電流が467Aを超えるとヒューズ並列回路120にも電流が流れ始める。また、ダイオードを4直列した場合を同様に計算すると、電圧スイッチ部140のしきい値電圧は0.7V×4=2.8Vとなり、ヒューズ並列回路120に電流が流れ始めるのは、分離器100に入る全電流が933A(=2.8V÷3mΩ)からとなる。   The voltage switch unit 140 has a threshold voltage that can be changed depending on the number of diodes in series. When a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied, a current flows. When the applied voltage is lower than the threshold voltage, no current flows. . For example, when the forward voltage per diode constituting the voltage switch unit 140 and the series number are 0.7V and 2 series, respectively, the threshold voltage of the voltage switch unit 140 is 0.7V × 2 = 1.4V. Become. Furthermore, when the resistance of the fuse 110 and the fuse 130 is 3 mΩ, the voltage across the fuse 110 becomes 1.4 V when the total current entering the separator 100 is 467 A (= 1.4 V ÷ 3 mΩ). When the current exceeds 467A, the current starts to flow through the fuse parallel circuit 120. When the same calculation is performed for the case where four diodes are connected in series, the threshold voltage of the voltage switch unit 140 is 0.7 V × 4 = 2.8 V, and the current starts to flow through the fuse parallel circuit 120. The total current entering is from 933A (= 2.8V ÷ 3mΩ).

電圧スイッチ部140のしきい値電圧を1.4Vとし、分離器100に100A(>Imin)の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ110に100Aすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は0.3V(=100A×3mΩ)であり、電圧スイッチ部140のしきい値電圧1.4Vに満たないため、ヒューズ並列回路120には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ110には故障電流100Aのほぼすべてが流れ、ヒューズ110の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ110が溶断されると、100Aの電流はヒューズ並列回路120を流れるようになり、ヒューズ並列回路120のヒューズ130は、ヒューズ110と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ110と同じ時間で溶断される。したがって、分離器100では、最小溶断電流Iminはヒューズ110のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は2倍になるという性質を持つ。   Consider a case where the threshold voltage of the voltage switch unit 140 is 1.4 V and a fault current of 100 A (> Imin) flows through the separator 100. Even if it is assumed that the current of 100A flows through the fuse 110, the voltage drop is 0.3V (= 100A × 3mΩ), which is less than the threshold voltage of 1.4V of the voltage switch unit 140. Almost no current flows through 120. For this reason, almost all of the fault current 100 </ b> A flows through the fuse 110, and the fuse 110 is blown out with a unique fusing time of the fuse 110. Subsequently, when the fuse 110 is blown, the current of 100A flows through the fuse parallel circuit 120, and the fuse 130 of the fuse parallel circuit 120 has the same fusing time-current characteristics as the fuse 110, and thus the same as the fuse 110. Fusing in time. Therefore, the separator 100 has the property that the minimum fusing current Imin is the same as that of the fuse 110 alone, but the total fusing time is doubled.

ここではヒューズ110の抵抗は3mΩ一定として計算したが、実際には電流による発熱でヒューズエレメント温度が上昇するとヒューズ抵抗は高くなり、溶断直前には室温での抵抗の5倍程度となる。このため、ヒューズ110の両端電圧は電流が流れ続けるにしたがって上述の計算結果よりも高くなるので、実際には上の計算結果よりも低い全電流においてヒューズ並列回路120に電流が分流され始める。   Here, the resistance of the fuse 110 is assumed to be 3 mΩ constant, but in reality, the fuse resistance increases as the fuse element temperature rises due to heat generated by the current, and is about 5 times the resistance at room temperature immediately before melting. For this reason, the voltage across the fuse 110 becomes higher than the above-mentioned calculation result as the current continues to flow. Therefore, in reality, the current starts to be shunted to the fuse parallel circuit 120 at all currents lower than the above calculation result.

一方、例えば20kAという高いピークのサージ電流が分離器100に入る時、全電流がヒューズ110とヒューズ並列回路120にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ110の両端電圧は30V(=20kA/2×3mΩ)であり、これは電圧スイッチ部140のしきい値電圧1.4Vを大きく上回ることから、仮定どおりに電圧スイッチ部140はオンし、サージ電流はヒューズ110とヒューズ並列回路120に分流されることになる。ヒューズ110に流れる電流をI110とすると、ヒューズ110とヒューズ並列回路120の両端に加わる電圧は等しいことから、I110×3mΩ=(20kA−I110)×3mΩ+1.4Vとなり、ヒューズ110とヒューズ130に流れる電流はそれぞれ10.2kAと9.8kAとなる。電圧スイッチ部140のダイオードが4直列の場合についても同様に計算すると、I110×3mΩ=(20kA−I110)×3mΩ+2.8Vとなり、ヒューズ110とヒューズ130に流れる電流はそれぞれ10.5kAと9.5kAとなる。電圧スイッチ部140のしきい値電圧のため、ヒューズ110とヒューズ130への分流は完全に均等ではなく、かつしきい値電圧が大きいほど差は大きくなるが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ110とヒューズ130とにほぼ均等に分流されることになり、分離器100はヒューズ1本の時の約2倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路120に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。 On the other hand, assuming that a high peak surge current of 20 kA, for example, enters the separator 100, assuming that the total current is almost evenly divided between the fuse 110 and the fuse parallel circuit 120, the voltage across the fuse 110 is 30 V (= 20 kA / 2 × 3 mΩ), which greatly exceeds the threshold voltage of 1.4 V of the voltage switch unit 140. Therefore, the voltage switch unit 140 is turned on as assumed, and the surge current is divided into the fuse 110 and the fuse parallel circuit 120. Will be. Assuming that the current flowing through the fuse 110 is I 110 , the voltages applied to both ends of the fuse 110 and the fuse parallel circuit 120 are equal. Therefore, I 110 × 3 mΩ = (20 kA−I 110 ) × 3 mΩ + 1.4 V. Are 10.2 kA and 9.8 kA, respectively. Similarly, when the diodes of the voltage switch unit 140 are four series, I 110 × 3 mΩ = (20 kA−I 110 ) × 3 mΩ + 2.8 V, and the currents flowing through the fuse 110 and the fuse 130 are 10.5 kA and 9 respectively. .5 kA. Due to the threshold voltage of the voltage switch unit 140, the shunt currents to the fuse 110 and the fuse 130 are not completely uniform, and the difference increases as the threshold voltage increases. 110 and the fuse 130 are almost equally divided, and the separator 100 can conduct a surge current about twice as much as that of a single fuse. However, since the forward voltage of the diode increases as the current increases, the current shunted to the fuse parallel circuit 120 becomes even smaller than the above calculation.

図2には、分離器100で得られる溶断時間−電流特性L100(実線)をヒューズ110一本の特性L110(点線)と比較して示している。分離器100では、最小溶断電流はヒューズ110一本と変わらず、サージ耐量は約2倍になる。また、サージ耐量が約2倍の領域と最小溶断電流との間には、傾きが急峻な遷移領域がある。これは、ヒューズ並列回路120には電圧スイッチ部140のしきい値電圧で決まる電流を超えると電流が流れ始め、そこから電流が増えるにしたがって全電流に占める割合が増加していき、やがて20kA程度となるとヒューズ110とほぼ均等となるように推移するためで、ヒューズ並列回路120に流れる電流割合が増加していく部分が遷移領域となる。   FIG. 2 shows the fusing time-current characteristic L100 (solid line) obtained by the separator 100 in comparison with the characteristic L110 (dotted line) of one fuse 110. In the separator 100, the minimum fusing current is the same as that of the single fuse 110, and the surge withstand is approximately doubled. In addition, there is a transition region having a steep slope between the region where the surge withstand is approximately twice and the minimum fusing current. This is because the current starts to flow in the fuse parallel circuit 120 when the current determined by the threshold voltage of the voltage switch unit 140 is exceeded, and the proportion of the total current increases as the current increases from there, and eventually reaches about 20 kA. Then, the transition is made to be almost equal to the fuse 110, and the portion where the ratio of the current flowing through the fuse parallel circuit 120 increases becomes the transition region.

図3には分離器100についての2種類の特性L101(実線)とL102(一点鎖線)及び過電流保護機能付き漏電遮断器160の特性L160(点線)が示されている。分離器100の特性L101とL102は、電圧スイッチ部140のしきい値電圧の差によるものであり、ダイオードの直列数を増やしてしきい値電圧を高くすることにより、左側にシフトする。すなわち、ここではL101の方がL102よりもダイオード直列数が多く、しきい値電圧が高い場合である。これは、しきい値電圧を高くすればより大きな電流でなければ電圧スイッチ部140はオンせず、ヒューズ並列回路120に電流が分流されないためである。   FIG. 3 shows two types of characteristics L101 (solid line) and L102 (one-dot chain line) for the separator 100 and a characteristic L160 (dotted line) of the leakage breaker 160 with an overcurrent protection function. The characteristics L101 and L102 of the separator 100 are due to the difference in threshold voltage of the voltage switch unit 140, and are shifted to the left by increasing the number of diodes in series to increase the threshold voltage. That is, in this case, L101 has a larger number of diodes in series than L102 and has a higher threshold voltage. This is because if the threshold voltage is increased, the voltage switch unit 140 is not turned on unless the current is larger, and the current is not divided into the fuse parallel circuit 120.

分離器100と過電流保護機能付き漏電遮断器160の特性の関係を見ると、分離器100の特性がL101の場合はL160と交わらず、L102の場合はL160と交わる。L101とL160のように交わらずL101が常に下に位置する場合、雷サージ防護素子181の故障電流の大きさに関わらず分離器100が過電流保護機能付き漏電遮断器160より先に動作するので、雷サージ防護素子181の故障電流で過電流保護機能付き漏電遮断器160が動作することはない。一方、特性が交わるL102の場合、L160のカーブがL102よりも下になる領域が存在し、雷サージ防護素子181の故障電流がその範囲になった場合、分離器100よりも過電流保護機能付き漏電遮断器160が先に動作してしまう。過電流保護機能付き漏電遮断器160が動作すると、ブレーカ170を通じた負荷側への電力供給も止めてしまうので、雷サージ防護素子181の故障電流では常に分離器100が過電流保護機能付き漏電遮断器160よりも先に動作することが正しい動作協調となる。つまり、分離器100のしきい値電圧は、L101の特性を持つように設定される。しきい値電圧の設定においては、上述のヒューズエレメント温度上昇に伴うヒューズ110の抵抗増加も見込むことが必要である。   Looking at the relationship between the characteristics of the separator 100 and the leakage breaker 160 with an overcurrent protection function, when the characteristic of the separator 100 is L101, it does not intersect with L160, and when it is L102, it intersects with L160. When L101 is always positioned below, such as L101 and L160, the separator 100 operates before the leakage breaker 160 with the overcurrent protection function regardless of the magnitude of the fault current of the lightning surge protection element 181. The earth leakage breaker 160 with the overcurrent protection function does not operate due to the fault current of the lightning surge protection element 181. On the other hand, in the case of L102 where the characteristics intersect, there is a region where the curve of L160 is lower than L102, and when the fault current of the lightning surge protection element 181 falls within that range, an overcurrent protection function is provided rather than the separator 100. The earth leakage circuit breaker 160 will operate first. When the earth leakage breaker 160 with the overcurrent protection function is operated, the power supply to the load side through the breaker 170 is also stopped, so that the separator 100 always has the earth leakage interruption with the overcurrent protection function at the failure current of the lightning surge protection element 181. It is correct operation coordination to operate before the device 160. That is, the threshold voltage of the separator 100 is set to have the characteristic of L101. In setting the threshold voltage, it is necessary to allow for an increase in the resistance of the fuse 110 as the fuse element temperature rises.

したがって、分離器100においては、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器100の動作時間を、漏電遮断器160の動作時間より短くなるように設定しているため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器160との動作協調を実現することが可能である。   Therefore, in the separator 100, a high surge current withstand capability can be obtained while keeping the minimum fusing current low, and the operation time of the separator 100 is set to be shorter than the operation time of the leakage breaker 160. Therefore, it is possible to reliably cut off a low and continuous failure current without unnecessarily fusing with a lightning surge and to realize operation coordination with the earth leakage breaker 160.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態を、図4〜5を参照しつつ説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図4には、本発明の第2実施形態に係る雷保護装置用分離器200が示されている。この分離器200は、上述の第1実施形態で示された分電盤150の雷保護装置180と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第1実施形態と同様であるため、省略する。分離器200はヒューズ110と、ヒューズ110に並列に接続されたヒューズ並列回路220とにより構成され、ヒューズ並列回路220は、ヒューズ110と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ230と、ヒューズ230に接続され、双方向サイリスタを用いた電圧スイッチ部240とを有している。電圧スイッチ部240の電流−電圧特性は図5に示すようなものであり、スイッチング電圧(±Vbr)までは電流を流さない高抵抗特性で、スイッチング電圧に達すると低抵抗特性にスイッチする。したがって、電圧スイッチ部240は、第1実施形態の電圧スイッチ部140におけるしきい値電圧をスイッチング電圧としたものと同様の機能を持つものとして使用することができる。さらに電圧スイッチ部240は、導通した際にはその両端電圧が0Vに近くなるため、第1実施形態のダイオードの直列接続を用いた電圧スイッチ部140の場合よりも、ヒューズ110とヒューズ並列回路220との間での電流の分流をより均等に近くすることができる。   FIG. 4 shows a separator 200 for a lightning protection device according to the second embodiment of the present invention. The separator 200 is installed in the same device as the lightning protection device 180 of the distribution board 150 shown in the first embodiment, and the description of these devices is the same as that of the first embodiment. Since it is the same, it abbreviate | omits. The separator 200 includes a fuse 110 and a fuse parallel circuit 220 connected in parallel to the fuse 110, and the fuse parallel circuit 220 is connected to the fuse 230 having the same fusing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 230. And a voltage switch unit 240 using a bidirectional thyristor. The current-voltage characteristic of the voltage switch unit 240 is as shown in FIG. 5 and is a high resistance characteristic that does not allow a current to flow until the switching voltage (± Vbr), and switches to a low resistance characteristic when the switching voltage is reached. Therefore, the voltage switch unit 240 can be used as a device having the same function as that in which the threshold voltage in the voltage switch unit 140 of the first embodiment is a switching voltage. Further, since the voltage switch unit 240 is close to 0 V when conducting, the fuse 110 and the fuse parallel circuit 220 are used in comparison with the voltage switch unit 140 using the series connection of the diodes of the first embodiment. Can be made more evenly close to each other.

したがって、分離器200においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器200の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。   Therefore, in the separator 200, a high surge current withstand capability can be obtained while keeping the minimum fusing current low, and the operation time of the separator 200 can be set to be shorter than the operation time of the earth leakage breaker. Without unnecessarily fusing with a lightning surge, it is possible to reliably cut off low and continuous fault currents and realize operation coordination with the earth leakage breaker.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態を、図6〜7を参照しつつ説明する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6には、本発明の第3実施形態に係る雷保護装置用分離器300が示されている。この分離器300は、上述の第1実施形態で示された分電盤150の雷保護装置180と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第1実施形態と同様であるため、省略する。分離器300は第1実施形態に係る分離器100と同様に、ヒューズ110とヒューズ110に並列に接続されたヒューズ並列回路120を備えるとともに、さらにヒューズ110に並列に接続されたヒューズ並列回路320を備えている。ヒューズ並列回路320は、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ330と電圧スイッチ部340とを有している。電圧スイッチ部340はヒューズ並列回路120の電圧スイッチ部140と基本的構成は同じであるが、ダイオードの直列数を変えて異なるしきい値電圧を持つようにしている。   FIG. 6 shows a lightning protection device separator 300 according to a third embodiment of the present invention. The separator 300 is installed in a device similar to the lightning protection device 180 of the distribution board 150 shown in the first embodiment described above, and the description of these devices is the same as in the first embodiment. Since it is the same, it abbreviate | omits. Like the separator 100 according to the first embodiment, the separator 300 includes a fuse 110 and a fuse parallel circuit 120 connected in parallel to the fuse 110, and further includes a fuse parallel circuit 320 connected in parallel to the fuse 110. I have. The fuse parallel circuit 320 includes a fuse 330 having the same fusing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 130 and a voltage switch unit 340. The voltage switch unit 340 has the same basic configuration as the voltage switch unit 140 of the fuse parallel circuit 120, but has a different threshold voltage by changing the number of diodes in series.

電圧スイッチ部140と電圧スイッチ部340のしきい値電圧をそれぞれ1.4Vと2.8V、ヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ330の抵抗をすべて3mΩとし、分離器300に100A(>Imin)の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ110に100Aすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は0.3V(=100A×3mΩ)であり、電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部340のしきい値電圧1.4V及び2.8Vに満たないため、ヒューズ並列回路120及びヒューズ並列回路320には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ110には故障電流100Aのほぼすべてが流れ、ヒューズ110の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ110が溶断された後、ヒューズ並列回路120に100Aすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は1.7V(=100A×3mΩ+1.4V)であり、電圧スイッチ部340のしきい値電圧2.8Vに満たないため、ヒューズ並列回路320には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ130には故障電流100Aのほぼすべてが流れ、ヒューズ130はヒューズ110と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ110と同じ時間で溶断される。引き続き、ヒューズ130が溶断されると、100Aの電流はヒューズ並列回路320を流れるようになり、ヒューズ並列回路320のヒューズ330は、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ時間で溶断される。したがって、分離器300では、最小溶断電流Iminはヒューズ110のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は3倍になるという性質を持つ。   The threshold voltages of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 340 are 1.4 V and 2.8 V, respectively, the resistances of the fuse 110, the fuse 130, and the fuse 330 are all 3 mΩ, and the separator 300 has a failure of 100 A (> Imin). Consider the case where current flows. Even if it is assumed that the current of 100A flows through the fuse 110, the voltage drop is 0.3V (= 100A × 3mΩ), and the threshold voltages of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 340 are 1.4V and 2. Since it is less than 8V, almost no current flows through the fuse parallel circuit 120 and the fuse parallel circuit 320. For this reason, almost all of the fault current 100 </ b> A flows through the fuse 110, and the fuse 110 is blown out with a unique fusing time of the fuse 110. Subsequently, even if it is assumed that the current of 100 A flows through the fuse parallel circuit 120 after the fuse 110 is blown, the voltage drop is 1.7 V (= 100 A × 3 mΩ + 1.4 V), and the voltage switch unit 340 Therefore, almost no current flows in the fuse parallel circuit 320. For this reason, almost all of the fault current 100 </ b> A flows through the fuse 130, and the fuse 130 has the same fusing time-current characteristics as the fuse 110, so that it is blown in the same time as the fuse 110. Subsequently, when the fuse 130 is blown, the current of 100A flows through the fuse parallel circuit 320, and the fuse 330 of the fuse parallel circuit 320 has the same fusing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 130. 110 and the fuse 130 are blown in the same time. Therefore, in the separator 300, the minimum fusing current Imin is the same as that of the fuse 110 alone, but the total fusing time is tripled.

一方、例えば20kAという高いピークのサージ電流が分離器300に入る時、全電流がヒューズ110とヒューズ並列回路120及びヒューズ並列回路320にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ110の両端電圧は20V(=20kA/3×3mΩ)であり、これは電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部340のそれぞれのしきい値電圧1.4Vと2.8Vを大きく上回ることから、仮定どおり電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部340は両方ともオンし、サージ電流はヒューズ110とヒューズ並列回路120及びヒューズ並列回路320に分流されることになる。サージ電流をIとすると、ヒューズ110、ヒューズ並列回路120、ヒューズ並列回路320に流れる電流はそれぞれ(I/3+467)A、(I/3)A、(I/3−467)Aと計算され、サージ電流が20kAであればそれぞれ7.13kA、6.67kA、6.20kAとなる。電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部340のしきい値電圧のため、ヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ330への分流は完全に均等ではないが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ330にほぼ均等に分流されることになり、分離器300はヒューズ1本の時の約3倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路120及びヒューズ並列回路320に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。   On the other hand, assuming that a high peak surge current of 20 kA, for example, enters the separator 300, assuming that the total current is almost evenly shunted to the fuse 110, the fuse parallel circuit 120, and the fuse parallel circuit 320, the voltage across the fuse 110 is 20 V (= 20 kA / 3 × 3 mΩ), which greatly exceeds the threshold voltages 1.4 V and 2.8 V of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 340, respectively. Both voltage switch units 340 are turned on, and the surge current is shunted to the fuse 110, the fuse parallel circuit 120, and the fuse parallel circuit 320. Assuming that the surge current is I, the currents flowing in the fuse 110, the fuse parallel circuit 120, and the fuse parallel circuit 320 are calculated as (I / 3 + 467) A, (I / 3) A, and (I / 3-467) A, respectively. If the surge current is 20 kA, they are 7.13 kA, 6.67 kA, and 6.20 kA, respectively. Due to the threshold voltages of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 340, the shunt current to the fuse 110, the fuse 130, and the fuse 330 is not completely uniform, but the surge current having a large peak value is the fuse 110, the fuse 130, As a result, the separator 300 can conduct a surge current approximately three times as large as that of a single fuse. However, since the forward voltage of the diode increases as the current increases, the current shunted to the fuse parallel circuit 120 and the fuse parallel circuit 320 becomes even smaller than the above calculation.

図7には、分離器300で得られる溶断時間−電流特性L300(実線)が示されている。比較のため、第1実施形態で得られるL101(点線)及びヒューズ110を3並列した場合の特性L110−3(一点鎖線)も合わせて示した。L300をL101とを比較すると、ヒューズ並列回路を増やしたことにより、短時間側のサージ耐量はさらに高くなり、かつ最小溶断電流は同一である。しかし、L300では配線用遮断器との動作協調に関わる領域もL101よりもカーブが上であり、動作協調に関してはL101の方がより好ましい。ただし、通常のヒューズでサージ耐量が同等となるL110−3と比較すると、最小溶断電流が低く、かつ動作協調も実現し易い特性である。   FIG. 7 shows a fusing time-current characteristic L300 (solid line) obtained by the separator 300. For comparison, L101 (dotted line) obtained in the first embodiment and characteristic L110-3 (one-dot chain line) when three fuses 110 are arranged in parallel are also shown. When L300 is compared with L101, the surge resistance on the short time side is further increased and the minimum fusing current is the same due to the increase in the number of fuse parallel circuits. However, in L300, the region related to the operation coordination with the circuit breaker has a curve higher than that of L101, and L101 is more preferable for the operation coordination. However, as compared with L110-3, which has the same surge withstand capability with a normal fuse, the minimum fusing current is low and the operation coordination is easy to realize.

したがって、分離器300においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器300の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。   Therefore, also in the separator 300, a high surge current withstand capability can be obtained while keeping the minimum fusing current low, and the operation time of the separator 300 can be set to be shorter than the operation time of the earth leakage breaker, Without unnecessarily fusing with a lightning surge, it is possible to reliably cut off low and continuous fault currents and realize operation coordination with the earth leakage breaker.

[第4実施形態]
本発明の第4実施形態を、図8を参照しつつ説明する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図8には、本発明の第4実施形態に係る雷保護装置用分離器400が示されている。この分離器400は、上述の第1実施形態で示された分電盤150の雷保護装置180と同様の装置に設置されるものであり、これらの装置についての説明は、第1実施形態と同様であるため、省略する。分離器400は第1実施形態に係る分離器100と同様に、ヒューズ110とヒューズ110に並列に接続されたヒューズ並列回路120を備えるとともに、さらにヒューズ130に並列に接続されたカスケード並列回路420を備えている。カスケード並列回路420は、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ溶断時間−電流特性を有するヒューズ430と電圧スイッチ部440とを有している。電圧スイッチ部440はヒューズ並列回路120の電圧スイッチ部140と基本的構成は同じであるが、電圧スイッチ部140には電圧スイッチ部440よりも高い電流容量を持たせている。   FIG. 8 illustrates a lightning protection device separator 400 according to a fourth embodiment of the present invention. The separator 400 is installed in the same device as the lightning protection device 180 of the distribution board 150 shown in the first embodiment, and the description of these devices is the same as that of the first embodiment. Since it is the same, it abbreviate | omits. Like the separator 100 according to the first embodiment, the separator 400 includes a fuse 110 and a fuse parallel circuit 120 connected in parallel to the fuse 110, and further includes a cascade parallel circuit 420 connected in parallel to the fuse 130. I have. The cascade parallel circuit 420 includes a fuse 430 and a voltage switch unit 440 having the same fusing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 130. The voltage switch unit 440 has the same basic configuration as the voltage switch unit 140 of the fuse parallel circuit 120, but the voltage switch unit 140 has a higher current capacity than the voltage switch unit 440.

電圧スイッチ部140と電圧スイッチ部440のしきい値電圧をいずれも1.4V、ヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ430の抵抗をすべて3mΩとし、分離器400に100A(>Imin)の故障電流が流れる場合を考える。ヒューズ110に100Aすべての電流が流れると仮定してもその電圧降下は0.3V(=100A×3mΩ)であり、電圧スイッチ部140のしきい値電圧1.4Vに満たないため、ヒューズ並列回路120には電流はほとんど流れない。さらに、ヒューズ130に電流がほとんど流れないのでヒューズ130の電圧降下はほぼ0Vで電圧スイッチ部440のしきい値1.4Vに満たないため、カスケード並列回路420にも電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ110には故障電流100Aのほぼすべてが流れ、ヒューズ110の固有の溶断時間で溶断される。引き続き、ヒューズ110が溶断された後、ヒューズ並列回路120に100Aすべての電流が流れると仮定してもヒューズ130の電圧降下は0.3V(=100A×3mΩ)であり、電圧スイッチ部440のしきい値電圧1.4Vに満たないため、カスケード並列回路420には電流はほとんど流れない。このため、ヒューズ130には故障電流100Aのほぼすべてが流れ、ヒューズ130はヒューズ110と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ110と同じ時間で溶断される。引き続き、ヒューズ130が溶断されると、100Aの電流はカスケード並列回路420を流れるようになり、カスケード並列回路420のヒューズ430は、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ溶断時間−電流特性を有するため、ヒューズ110及びヒューズ130と同じ時間で溶断される。したがって、分離器400では、最小溶断電流Iminはヒューズ110のみで構成される場合と変わらないが、合計の溶断時間は3倍になるという性質を持つ。   The threshold voltages of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 440 are both 1.4 V, the resistances of the fuse 110, the fuse 130, and the fuse 430 are all 3 mΩ, and a fault current of 100 A (> Imin) flows through the separator 400. Think about the case. Even if it is assumed that the current of 100A flows through the fuse 110, the voltage drop is 0.3V (= 100A × 3mΩ), which is less than the threshold voltage of 1.4V of the voltage switch unit 140. Almost no current flows through 120. Further, since almost no current flows through the fuse 130, the voltage drop of the fuse 130 is almost 0 V and is less than the threshold value 1.4 V of the voltage switch unit 440, so that almost no current flows through the cascade parallel circuit 420. For this reason, almost all of the fault current 100 </ b> A flows through the fuse 110, and the fuse 110 is blown out with a unique fusing time of the fuse 110. Subsequently, even if it is assumed that the current of 100 A flows through the fuse parallel circuit 120 after the fuse 110 is blown, the voltage drop of the fuse 130 is 0.3 V (= 100 A × 3 mΩ). Since the threshold voltage is less than 1.4V, almost no current flows in the cascade parallel circuit 420. For this reason, almost all of the fault current 100 </ b> A flows through the fuse 130, and the fuse 130 has the same fusing time-current characteristics as the fuse 110, so that it is blown in the same time as the fuse 110. Subsequently, when the fuse 130 is blown, the current of 100A flows through the cascade parallel circuit 420, and the fuse 430 of the cascade parallel circuit 420 has the same blowing time-current characteristics as the fuse 110 and the fuse 130. 110 and the fuse 130 are blown in the same time. Accordingly, the separator 400 has the property that the minimum fusing current Imin is the same as that of the fuse 110 alone, but the total fusing time is tripled.

一方、例えば20kAという高いピークのサージ電流が分離器400に入る時、全電流がヒューズ110とヒューズ並列回路120及びカスケード並列回路420にほぼ均等に分流されると仮定すると、ヒューズ110の両端電圧は20V(=20kA/3×3mΩ)であり、これは電圧スイッチ部140のしきい値電圧1.4Vを大きく上回り、さらにヒューズ130の両端電圧は18.6V(=20kA/3×3mΩ−1.4V)であり、これは電圧スイッチ部440のしきい値電圧1.4Vを大きく上回ることから、仮定どおり電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部440は両方ともオンし、サージ電流はヒューズ110とヒューズ並列回路120及びカスケード並列回路420に分流されることになる。サージ電流をIとすると、ヒューズ110、ヒューズ並列回路120、カスケード並列回路420に流れる電流はそれぞれ(I/3+467)A、(I/3)A、(I/3−467)Aと計算され、サージ電流が20kAであればそれぞれ7.13kA、6.67kA、6.20kAとなる。電圧スイッチ部140及び電圧スイッチ部440のしきい値電圧のため、ヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ430への分流は完全に均等ではないが、大きなピーク値を持つサージ電流はヒューズ110、ヒューズ130、ヒューズ430にほぼ均等に分流されることになり、分離器400はヒューズ1本の時の約3倍のサージ電流を導通することができる。ただし、ダイオードの順方向電圧は電流が増加すると大きくなるため、ヒューズ並列回路120及びカスケード並列回路420に分流される電流は、上記の計算よりもさらに小さくなる。第4実施形態によって得られる特性は、図7に示した第3実施形態によって得られる特性と同一である。   On the other hand, assuming that a high peak surge current of 20 kA, for example, enters the separator 400, assuming that the total current is almost evenly shunted to the fuse 110, the fuse parallel circuit 120 and the cascade parallel circuit 420, the voltage across the fuse 110 is 20 V (= 20 kA / 3 × 3 mΩ), which is much higher than the threshold voltage of 1.4 V of the voltage switch unit 140, and the voltage across the fuse 130 is 18.6 V (= 20 kA / 3 × 3 mΩ−1. 4V), which greatly exceeds the threshold voltage of 1.4 V of the voltage switch unit 440, so that both the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 440 are turned on as assumed, and the surge current is in parallel with the fuse 110. The current is shunted to the circuit 120 and the cascade parallel circuit 420. Assuming that the surge current is I, the currents flowing through the fuse 110, the fuse parallel circuit 120, and the cascade parallel circuit 420 are calculated as (I / 3 + 467) A, (I / 3) A, and (I / 3-467) A, respectively. If the surge current is 20 kA, they are 7.13 kA, 6.67 kA, and 6.20 kA, respectively. Due to the threshold voltages of the voltage switch unit 140 and the voltage switch unit 440, the shunt currents to the fuse 110, the fuse 130, and the fuse 430 are not completely equal, but the surge current having a large peak value is the fuse 110, the fuse 130, As a result, the separator 400 can conduct a surge current about three times as large as that of a single fuse. However, since the forward voltage of the diode increases as the current increases, the current shunted to the fuse parallel circuit 120 and the cascade parallel circuit 420 becomes even smaller than the above calculation. The characteristics obtained by the fourth embodiment are the same as the characteristics obtained by the third embodiment shown in FIG.

したがって、分離器400においても、最小溶断電流を低く保ちつつ高いサージ電流耐量を得ることができ、また、分離器400の動作時間を、漏電遮断器の動作時間より短くなるように設定できるため、雷サージで不要に溶断することなく、低く継続的な故障電流を確実に遮断し、かつ漏電遮断器との動作協調を実現することが可能である。   Therefore, in the separator 400, a high surge current withstand capability can be obtained while keeping the minimum fusing current low, and the operation time of the separator 400 can be set to be shorter than the operation time of the earth leakage breaker. Without unnecessarily fusing with a lightning surge, it is possible to reliably cut off low and continuous fault currents and realize operation coordination with the earth leakage breaker.

なお、上述の各実施形態においては、各ヒューズの特性は同一であるとしたが、最小溶断電流が同じであれば、溶断時間が異なる等他の特性が異なっているヒューズを用いても、本発明の技術的思想を変更するものではない。   In each of the above-described embodiments, the characteristics of the fuses are the same. However, if the minimum fusing current is the same, even if a fuse having a different fusing time, such as a different fusing time, is used, It does not change the technical idea of the invention.

また、上述の各実施形態においては、電圧スイッチ部に使用する素子として、ダイオードもしくは双方向サイリスタとしたが、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れるバリスタ等その他の素子を用いてもよい。さらに、異なる特性の素子を組合わせて使用してもよい。   Further, in each of the embodiments described above, a diode or a bidirectional thyristor is used as an element used in the voltage switch unit, but other elements such as a varistor through which a current flows when a voltage exceeding a threshold voltage is applied. It may be used. Further, elements having different characteristics may be used in combination.

また、上述の各実施形態においては、分電盤内の雷保護装置に含まれる分離器としたが、複数の電流遮断部を有する電流遮断装置において、いずれかの電流遮断部に含まれる電流分離器であればよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the separator is included in the lightning protection device in the distribution board. However, in the current interrupting device having a plurality of current interrupting units, the current separation included in any of the current interrupting units. If it is a vessel.

100,200,300,400 分離器、110,130,230,330,430 ヒューズ、120,220,320 ヒューズ並列回路、140,240,340,440 電圧スイッチ部、150 分電盤、160 過電流保護機能付き漏電遮断器、170 ブレーカ、180 雷保護装置、181 雷サージ防護素子、190 集中接地端子、420 カスケード並列回路。   100, 200, 300, 400 Separator, 110, 130, 230, 330, 430 fuse, 120, 220, 320 fuse parallel circuit, 140, 240, 340, 440 Voltage switch unit, 150 distribution board, 160 Overcurrent protection Earth leakage breaker with function, 170 breaker, 180 lightning protection device, 181 lightning surge protection element, 190 central ground terminal, 420 cascade parallel circuit.

Claims (7)

第1電流遮断部と第2電流遮断部とを有する電流遮断装置における、前記第1電流遮断部に含まれる電流分離器であって、
第1ヒューズと、
前記第1ヒューズと並列に接続された第1ヒューズ並列回路と、を備え、
前記第1ヒューズ並列回路は、
第2ヒューズと、
前記第2ヒューズに直列接続され、しきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段と、を有し、
前記第1電流遮断部における電流の遮断は、前記第1ヒューズ及び前記第2ヒューズが共に溶断されることにより行われ、
前記しきい値電圧は、前記第1電流遮断部及び前記第2電流遮断部の各々の最小遮断電流値を超える電流値における第1電流遮断部の動作時間が、前記電流値における第2電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、電流分離器。
In a current interrupting device having a first current interrupting unit and a second current interrupting unit, a current separator included in the first current interrupting unit,
A first fuse;
A first fuse parallel circuit connected in parallel with the first fuse,
The first fuse parallel circuit includes:
A second fuse;
Bi-directional switch means connected in series to the second fuse and through which a current flows when a voltage exceeding a threshold voltage is applied;
The interruption of the current in the first current interruption part is performed by melting both the first fuse and the second fuse,
The threshold voltage is equal to an operating time of the first current cutoff unit at a current value exceeding a minimum cutoff current value of each of the first current cutoff unit and the second current cutoff unit. Current separator set to be shorter than the operating time of the unit.
前記双方向性のあるスイッチ手段は、複数のダイオードを互いに逆向きに並列接続することにより形成されている、ことを特徴とする請求項1の電流分離器。   2. The current separator according to claim 1, wherein the bidirectional switch means is formed by connecting a plurality of diodes in parallel in opposite directions. 前記双方向性のあるスイッチ手段は、双方向サイリスタにより形成されていることを特徴とする請求項1の電流分離器。   2. A current separator according to claim 1, wherein said bidirectional switch means is formed by a bidirectional thyristor. 前記第1ヒューズ並列回路に、更に並列に接続された第2ヒューズ並列回路を更に備え、
前記第2ヒューズ並列回路は、第3ヒューズと前記第3ヒューズに直列接続され、前記しきい値電圧とは異なるしきい値電圧の双方向性のあるスイッチ手段とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流分離器。
A second fuse parallel circuit further connected in parallel to the first fuse parallel circuit;
The second fuse parallel circuit includes a third fuse and a switch unit that is connected in series to the third fuse and has bidirectional voltage threshold voltage different from the threshold voltage. Item 4. The current separator according to any one of Items 1 to 3.
前記第2ヒューズに、並列に接続されたカスケード並列回路を更に備え、
前記カスケード並列回路は、カスケードヒューズと前記カスケードヒューズに直列接続されたカスケード電圧スイッチ手段とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流分離器。
A cascade parallel circuit connected in parallel to the second fuse;
The current separator according to claim 1, wherein the cascade parallel circuit includes a cascade fuse and cascade voltage switch means connected in series to the cascade fuse.
異常電流を検知した際に、電流を遮断する電流遮断装置であって、
第1ヒューズと、前記第1ヒューズと並列に接続された第1ヒューズ並列回路とを有する第1電流遮断部と、
第2電流遮断部と、を備え、
前記第1ヒューズ並列回路は、第2ヒューズと、前記第2ヒューズに直列接続されたしきい値電圧を超える電圧が印加された場合に電流が流れる双方向性のあるスイッチ手段とを有し、
前記第1電流遮断部における電流の遮断は、前記第1ヒューズ及び前記第2ヒューズが共に溶断されることにより行われ、
前記しきい値電圧は、前記第1電流遮断部の最小遮断電流を超え、かつ前記第2電流遮断部の最小遮断電流を超える電流値における第1電流遮断部の動作時間が、前記任意の電流値における第2電流遮断部の動作時間より短くなるように設定されている、ことを特徴とする電流遮断装置。
A current interrupting device that interrupts current when an abnormal current is detected,
A first current interrupting unit having a first fuse and a first fuse parallel circuit connected in parallel with the first fuse;
A second current interrupting unit,
The first fuse parallel circuit includes a second fuse and bidirectional switch means through which a current flows when a voltage exceeding a threshold voltage connected in series to the second fuse is applied,
The interruption of the current in the first current interruption part is performed by melting both the first fuse and the second fuse,
The threshold voltage exceeds the minimum cutoff current of the first current cutoff unit and the operating time of the first current cutoff unit at a current value exceeding the minimum cutoff current of the second current cutoff unit is the arbitrary current. The current interrupting device is set to be shorter than the operation time of the second current interrupting unit in terms of value.
前記第1電流遮断部は、雷サージ防護素子を更に備える雷保護装置であり、
前記第2電流遮断部は、漏電遮断器である、ことを特徴とする請求項6に記載の電流遮断装置。
The first current interrupter is a lightning protection device further comprising a lightning surge protection element,
The current interrupting device according to claim 6, wherein the second current interrupting unit is an earth leakage circuit breaker.
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