JP2011222210A - 遮断器 - Google Patents

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Takaaki Ando
隆章 安藤
Sumio Hachiya
澄夫 蜂谷
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【課題】保護遮断検出回路が警報信号を報知せず、開閉機構部が開放状態になった場合は誤操作であることを報知し、開閉機構部を手動により開放する場合は、誤操作であることを報知しないように操作できる遮断器を提供する。
【解決手段】この遮断器100は、遮断器本体1内に、主回路の電源側と負荷側とを開閉する開閉機構部4と、開閉機構部4の動作に連動して開閉機構部4の開閉状態を出力するスイッチ(開閉状態出力部)5と、主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して開閉機構部4を開放すると共に、外部(制御所)に警報信号を報知する保護遮断検出回路2と、保護遮断検出回路2が警報信号を報知せず、且つ開閉機構部4が開放状態になった場合に、誤操作であることを外部に報知する誤操作報知部3を、備えて構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、遮断器に関し、さらに詳しくは、メンテナンス等で遮断器を手動により操作する時に、正しい操作手順を踏まない場合に警報を発して、元の状態への戻し忘れを防止する遮断器の回路構成に関するものである。
変電所等で使用されている遮断器は、主回路の負荷側に過電流又は大電流が流れると自動的に主回路を遮断し、その情報を警報として制御所に送信するようにシステムが構築されている。図9は従来の遮断器の内部構成を示す図である。この遮断器50は、遮断器本体51内に、主回路の電源側と負荷側とを開閉する開閉機構部54と、開閉機構部54の動作に連動して開閉機構部54の開閉状態を出力するスイッチ55と、主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して開閉機構部54を開放すると共に、外部(制御所)に警報信号を報知する保護遮断検出回路52と、を備えて構成されている。遮断器50は、主回路に過電流又は大電流が流れると、保護遮断検出回路52がそれを検出して開閉機構部4を動作させて、主回路を開放して遮断する。そのとき保護遮断検出回路52から警報信号53が制御所に出力される。
しかし、メンテナンス等で作業員が手動で遮断器を切ったり、入れたりした場合は、その状態を制御所に送信するシステムがなかった。従って、メンテナンス作業をする場合は、予め、作業内容と作業日時等を制御所に連絡しておき、それに基づいて作業が行なわれていた。また、作業現場で操作員や作業員が対象回路の遮断器を操作する際に、作業後に元の状態に確実に復旧させるために、操作票によるチェックや、作業中であることを表示する札などにより、作業した箇所を明示して元の状態へ戻すのを忘れないように注意喚起しているが、作業中に予定していなかった遮断器を操作したり、誤って遮断器を切ってしまった場合、制御所ではその状態を把握することができないため、機器に重大な障害が発生することを予見することができなかった。
以上のような従来の問題点を改善するために、特許文献1には、配電盤本体の扉にドアスイッチを設け、この配電盤本体に設置された配線用遮断器が「切」のときに動作するリレーを設け、作業終了時に配電盤本体のドアーを閉止したときに、配線用遮断器が「切」のままで「入」に戻し忘れがあることをドアスイッチとリレーで検出して警報を発する注意喚起装置について開示されている。
特開2001−67570公報
しかし、特許文献1に開示されている従来技術は、配電盤本体を一つの単位として戻し忘れを検知するため、その配電盤本体内に、常時、「切」にしておく遮断器がある場合は、常に警報が発生してしまい、また、複数日に跨る作業等により、作業の途中で配電盤のドアーを閉止する必要がある場合にも警報が発生するため、その遮断器の情報を無効とするために、その遮断器に対応するリレーを動作しない手段を講じなければならないといった煩わしさがある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、開閉機構部の動作に連動してその状態を示す状態指示部の信号と、主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して外部に警報信号を報知する保護遮断検出回路の信号と、を合成する誤操作報知部を備えることにより、保護遮断検出回路が警報信号を報知せず、誤操作により開閉機構部が開放状態になった場合は誤操作であることを報知し、開閉機構部を故意に手動により開放する場合は、誤操作であることを報知しないように操作できる遮断器を提供することを目的とする。
また、他の目的は、上記の操作を作業札の挿抜操作で容易に行える様にするばかりでなく、作業状況を目視により確実に確認できる様にすること、また、作業員の独断等による不用意な遮断器操作を防止することである。
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、主回路の電源側と負荷側とを開閉する開閉機構部と、該開閉機構部の動作に連動して該開閉機構部の開閉状態を出力する開閉状態出力部と、前記主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して前記開閉機構部を開放すると共に、外部に警報信号を報知する保護遮断検出回路と、を備えた遮断器であって、前記保護遮断検出回路が前記警報信号を報知せず、且つ前記開閉機構部が開放状態になった場合に、誤操作であることを前記外部に報知する誤操作報知部を備えたことを特徴とする。
遮断器は主回路に規定値を超える電流が流れたことを検出して、機械的に開閉機構部を開閉して回路を遮断する機能を有する。また、その状態を外部に報知する機能も有する。また、遮断器は手動により開閉機構部を操作できるように構成されている。そのときは、外部に警報信号を報知しない。本発明では、更に、警報信号を報知せず、手動により開閉機構部が開状態に操作された場合に、誤操作であることを外部に報知する誤操作報知部を備えた。これにより、開閉機構部が操作されたことを外部から確認することができる。
請求項2は、前記誤操作報知部は、前記開放機構部が開放状態であるときに前記開閉状態出力部が出力する開放信号を前記保護遮断検出回路の出力信号と合成する信号合成部により構成され、前記開閉機構部を手動により開放する場合、前記信号合成部は前記開放信号を前記保護遮断検出回路の出力信号と合成しないように動作することを特徴とする。
誤操作報知部は、保護遮断検出回路から出力される信号と並列に接続され、何れか一方、或いは両方の信号が合成されて出力されるように構成する。従って、メンテナンス等で手動により遮断器を開放しなければならない場合は、警報が発せられないようにしなければならない。それには、開閉機構部が開放されたときに出力される信号が保護遮断検出回路から出力される信号側に接続されないことである。これにより、手動で開放機構部を開放しても誤操作警報を発せずに作業を行うことができる。
請求項3は、前記信号合成部は、一端を回動可能に軸支された導体片を有するスイッチ部と、前記導体片を一方向に付勢するバネ部材と、前記導体片に取り付けられた磁性部材と、を備え、前記スイッチ部の開閉は前記磁性部材を吸引又は反発する磁極を有する他の磁性部材により行われることを特徴とする。
信号合成部は基本的には機械的な構造を有するスイッチにより構成される。即ち、定常状態では導体片はバネ部材により一方向に付勢されており、状態を変化させる場合は、導体片に取り付けられた磁性部材を磁力により吸引又は反発して導体片を可動する。これにより、非接触によりスイッチ部を可動することができる。
請求項4は、前記他の磁性部材は、札状のタグに取り付けられていることを特徴とする。
磁性部材はフェライトのように比較的軽くて保磁力が大きい材質が好ましい。また、フェライトは平板状に加工できるため、札状のタグに取り付けるには好適である。これにより、タグと磁性部材を平板状に且つ一体的に加工することができる。
請求項5は、前記札状のタグを収容するタグ収容部を備え、該タグ収容部は、前記札状のタグが収容されたときに前記スイッチ部が開放又は閉止するような位置に配設されることを特徴とする。
タグの表面には、例えば、「作業中」であることを明示するように構成する。そして、そのタグをタグ収容部にセットすると、近傍に配置されたスイッチ部を磁性部材により吸引又は反発して状態を変化させる。これにより、タグの操作に連動してスイッチ部の状態を変化させ、且つ開閉機構部の戻し忘れを未然に防止することができる。尚、誤操作報知部の回路を変更することにより、通常開放している遮断器の開閉機構部を閉塞したときに、誤操作であることを外部に報知することも可能である。
本発明によれば、警報信号が報知されず、手動により開閉機構部が開状態に操作された場合に、誤操作であることを外部に報知する誤操作報知部を備えたので、開閉機構部が操作されたことを外部から確認することができる。
また、開閉機構部が開放されたときに出力される信号が保護遮断検出回路から出力される信号側に接続されないようにするので、手動で開放機構部を開放しても誤操作警報を発せずに作業を行うことができる。
また、定常状態では導体片はバネ部材により一方向に付勢されており、状態を変化させる場合は、導体片に取り付けられた磁性部材を磁力により吸引又は反発して導体片を可動するので、非接触によりスイッチ部を可動することができる。
また、磁性部材を札状のタグに取り付けるので、タグと磁性部材を平板状に且つ一体的に加工することができる。
また、タグをタグ収容部にセットすると、近傍に配置されたスイッチ部を磁性部材により吸引又は反発して状態を変化させるので、タグの操作に連動してスイッチ部の状態を変化させ、且つ開閉機構部の戻し忘れを未然に防止することができる。
本発明の第1の実施形態に係る遮断器の内部構成を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る遮断器の内部構成を示す図である。 (a)は遮断器の開閉機構部が閉止された正常状態を説明する図、(b)は遮断器の開閉機構部が開放された異常状態を説明する図である。 (a)は開閉機構部4のハンドルをON側に倒したときの正面図、(b)は側面図、(c)は開閉機構部4のハンドルをOFF側に倒したときの正面図であり、(d)は側面図である。 (a)はタグの正面図と側面図、(b)は誤操作報知部が不動作時での断面構成図、(c)は不動作時での回路図、(d)は誤操作報知部が動作時での断面構成図、(e)は動作時での回路図である。 (a)は誤操作報知部が不動作時での断面構成図、(b)は不動作時での回路図、(c)は誤操作報知部が動作時での断面構成図、(d)は動作時での回路図である。 (a)は作業前の状態を示す図、(b)は作業を開始してタグをタグ収納部に収納したときの図、(c)はタグを収納した状態でハンドルをOFF状態にして開閉機構部を開放した図、(d)は作業を終了してハンドルをON状態に戻して開閉機構部を閉止した図、(e)はタグを取り外して作業が終了した図である。 (a)は遮断器の完全電磁形の構造を示す図、(b)は過電流が流れた場合の動作を示す図、(c)は大電流が流れた場合の動作を示す図である。 従来の遮断器の内部構成を示す図である。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
まず、遮断器の基本的な動作について図8を用いて説明する。図8は一例として完全電磁形の構造を示す。図8(a)の構造では、開閉機構部を動作させる係合片40と、係合片40をロックする作動板48と、作動板48を回動させる作動鉄片41と、作動鉄片41を磁力により吸引する固定鉄心42と、パイプ46内の可動鉄心45を固定鉄心42側へ吸引する磁力を発生するコイル47と、吸引力により可動する可動鉄心45と、可動鉄心45を元の位置に戻すバネ44と、を備えている。尚、パイプ46内には制動オイル43が充填されている。
図8(b)はコイル47に過電流が流れた場合を示す図であり、過電流がコイル47に流れると、可動鉄心45が固定鉄心42のC方向に吸引される。吸引されると、磁気抵抗が減少して作動鉄片41がA方向に吸引され、作動板48が矢印Bの方向に動かされて開閉機構部の係合片40が外れ、これに連動して図示しない可動接点が開いて回路を遮断する。
図8(c)はコイル47に大電流が流れた場合を示す図であり、大電流がコイル47に流れた場合は、可動鉄心45の動きを待たずに瞬時に作動鉄片41が吸引されて作動板48を動かす。
このように遮断器は、過電流あるいは大電流を検出して、機械的にロックされた開閉機構をリセットして主回路を開閉するものである。
図1は本発明の第1の実施形態に係る遮断器の内部構成を示す図である。この遮断器100は、遮断器本体1内に、主回路の電源側と負荷側とを開閉する開閉機構部4と、開閉機構部4の動作に連動して開閉機構部4の開閉状態を出力するスイッチ(開閉状態出力部)5と、主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して開閉機構部4を開放すると共に、外部(制御所)に警報信号11を報知する保護遮断検出回路2と、保護遮断検出回路2が警報信号11を報知せず、且つ開閉機構部4が開放状態になった場合に、誤操作であることを外部に報知する誤操作報知部3を、備えて構成されている。
図2は本発明の第2の実施形態に係る遮断器の内部構成を示す図である。図2が図1と異なる点は、誤操作報知部3を遮断器本体1の外部に配置した点である。その他は図1と同様であるので、説明を省略する。
即ち、遮断器100及び110は、主回路に規定値を超える電流が流れたことを検出して、機械的に開閉機構部4を開閉して回路を遮断する機能を有する。また、その状態を外部に報知する保護遮断検出回路2も有する。また、手動により開閉機構部4を操作できるように構成されている。そのときは、外部に警報信号11を報知しない。本実施形態では、更に、警報信号11が報知されないにもかかわらず、手動により開閉機構部4が開状態に操作された場合に、誤操作であることを外部に報知する誤操作報知部3を備えた。これにより、開閉機構部4が操作されたことを外部から確認することができる。
図3(a)は遮断器の開閉機構部が閉止された正常状態を説明する図である。ここでは、誤操作報知部3にブレーク接点3aを設けた場合について説明する。この状態では、主回路の開閉機構部4は閉止されており、負荷側と電源側は接続されている。このときスイッチ5の接点はbとcが接続され、端子9に端子10のCOM信号が出力される。また、保護遮断検出回路2は、主回路には正常電流が流れているため、端子6には警報信号11を出力しない。また、端子6は誤操作報知部3の接点3aが端子8と接続されているが、端子8はスイッチ5のa接点と接続され、開放状態であるので、端子6には警報信号11を出力しない。
図3(b)は遮断器の開閉機構部が開放された異常状態を説明する図である。例えば、図3(a)の状態から、故意にあるいは誤って開閉機構部4を開放すると、主回路の電源側と負荷側は開放して回路が遮断される。それと同時に連動して動作するスイッチ5の接点がbからaに切り替わる。その結果、端子10のCOM信号が接点c、接点aを介して接点3aに接続される。接点3aは端子6に接続されているので、保護遮断検出回路2から警報信号が出力されなくても、同じ信号が接点3aから出力されて制御所に警報信号11を出力する。これにより、制御所では遮断器100に異常が発生したことを認識することができる。
図4は本発明の遮断器本体の外観を示す図であり、図4(a)は開閉機構部4のハンドルをON側に倒したときの正面図であり、(b)は側面図である。図4(c)は開閉機構部4のハンドルをOFF側に倒したときの正面図であり、(d)は側面図である。
また、遮断器本体1の正面1aには、札状のタグ12を収容するタグ収容部14を備え、タグ収容部14は、札状のタグ12が収容されたときに誤操作報知部3のスイッチ3aが開放又は閉止するような位置に配設される。図4(a)、(b)によりハンドル13をON側に倒したときの動作について説明する。ハンドル13をON側に倒すと、表示部13aに「ON」の表示が出る。その状態では、開閉機構部4は主回路の電源側と負荷側を接続した状態となる。このとき、タグ収容部14にはタグ12を収容しないので、スイッチ3aは図のように不動作の状態となっている。即ち、回路的には後述する図7(a)の状態となっている。次に図4(c)、(d)によりハンドル13をOFF側に倒したときの動作について説明する。ハンドル13をOFF側に倒すと、表示部13bに「OFF」の表示が出る。その状態では、開閉機構部4は主回路の電源側と負荷側を遮断した状態となる。このとき、タグ収容部14にはタグ12を収容するので、スイッチ3aは図のように接点が吸引された状態となっている。即ち、回路的には後述する図7(b)の状態となっている。
即ち、タグ12の表面には、例えば、「作業中」であることを明示するように構成する。そして、そのタグ12をタグ収容部14にセットすると、近傍に配置されたスイッチ3aに取り付けられた磁性部材をタグ12の磁性部材15、16により吸引又は反発(この図では吸引)して状態を変化させる。これにより、タグ12の操作に連動してスイッチ3aの状態を変化させ、且つ開閉機構部のハンドル13の戻し忘れを未然に防止することができる。
図5はタグと誤操作報知部の詳細な構成の一例と動作について説明する図である。図5(a)はタグの正面図と側面図、図5(b)は誤操作報知部が不動作時での断面構成図、図5(c)は不動作時での回路図、図5(d)は誤操作報知部が動作時での断面構成図、図5(e)は動作時での回路図である。
タグ12は札状の構成であり、表面に例えば「作業中」と標記した台紙の裏面に、板状の磁性部材15、16を取り付ける。また、図5(b)に示す誤操作報知部3は、一端を回動可能に軸21、22に軸支された導体片A、Bを有するスイッチ部と、導体片A、Bを一方向に付勢するバネ部材23、24と、導体片A、Bに夫々取り付けられた磁性部材17(N極)、25(S極)と、をベース部材20に構成する。そして、導体片Aの一端には接点18を備え、導体片Bの一端には接点26を夫々備え、各接点と対応する位置に他の接点19、27を備える。接点19から端子aが接続され、軸21、22から端子bが接続され、接点27から端子cが接続される。従って、この状態では回路的に図5(c)に示すように、端子bが導体片AとBの一方に接続され、端子aが導体片Aと接続され、端子bが導体片Bと接続され、結果的に端子bとa、端子bとcが夫々接続されている。
また、図5(d)に示す誤操作報知部3は、タグ12が近接されているために、タグ12の磁性部材15は導体片Aに取り付けられた磁性部材17を吸引する。また、タグ12の磁性部材16は導体片Bに取り付けられた磁性部材25を吸引する。その結果、接点18と19が開放され、接点26と27が開放される。従って、この状態では回路的に図5(e)に示すように、端子bが導体片AとBの一方に接続され、端子aが導体片Aから離間され、端子bが導体片Bから離間され、結果的に端子bとa、端子bとcが夫々離間される。
図6はタグと他の実施形態に係る誤操作報知部の詳細な構成の一例と動作について説明する図である。図6(a)は誤操作報知部が不動作時での断面構成図、図6(b)は不動作時での回路図、図6(c)は誤操作報知部が動作時での断面構成図、図6(d)は動作時での回路図である。図6が図5と異なる点は導体片を片側のみにした点である。動作は図5の場合と基本的に同じであるので省略する。
即ち、信号合成部は基本的には機械的な構造を有するスイッチにより構成される。即ち、定常状態では導体片A、Bはバネ部材23、24により一方向に付勢されており、状態を変化させる場合は、導体片A、Bに取り付けられた磁性部材17、25をタグ12磁性部材17、25の磁力により吸引して導体片A、Bを可動する。これにより、非接触によりスイッチ部を可動することができる。
図7は本発明の遮断器をメンテナンス等により操作する場合の手順を示す図である。図7(a)は作業前の状態を示す図、図7(b)は作業を開始してタグをタグ収納部に収納したときの図、図7(c)はタグを収納した状態でハンドルをOFF状態にして開閉機構部を開放した図、図7(d)は作業を終了してハンドルをON状態に戻して開閉機構部を閉止した図、図7(e)はタグを取り外して作業が終了した図である。以下、タグを作業札と呼ぶ。
まず、図7(a)に示すとおり、作業前の状態では、主回路の開閉機構部4は閉止されており、負荷側と電源側は接続されている。このときスイッチ5の接点はbとcが接続され、端子9に端子10のCOM信号が出力される。また、保護遮断検出回路2は、主回路には正常電流が流れているため、端子6には警報信号11を出力しない。また、端子6は誤操作報知部3の接点3aが端子8と接続されているが、端子8はスイッチ5のa接点と接続され、開放状態であるので、端子6には警報信号11を出力しない。即ち、正常状態である。
次に図7(b)のように、作業員が作業を行なうために、遮断器に備えられているタグ収容部14に作業札12をセットする。すると、図5で説明したとおりスイッチ3aは作業札12の磁力により開放される。その結果、スイッチ5がどのように変化してもその信号は端子6からは出力されず、結果として警報信号11は出力されない。
次に図7(c)のように、作業員が作業を行なうために、開閉機構部4のハンドル13をOFF方向に倒す。その結果、主回路の電源側と負荷側が遮断され、それに連動したスイッチ5の接点がaに接続する。しかし、この状態では保護遮断検出回路2からは警報信号11は出力されない。また、スイッチ5の接点がaに接続されても、作業札12によりスイッチ3aは開放されているため、同じく警報信号は出力されない。従って、作業員は作業札をセットしている間は、開閉機構部4のハンドル13をどのように操作しても警報信号を発することはない。
次に図7(d)のように、作業が終了して、開閉機構部4のハンドル13を図7(a)の作業前の状態に戻す。
次に図7(e)のように、遮断器を現状に復帰させるために、作業札12をタグ収容部14から取り外す。これにより、スイッチ3aは作業札12の磁力から開放されて接点が元に戻る。ここで、ハンドル13を図7(a)の作業前の状態に戻すのを忘れて作業札12をタグ収容部14から取り外すと、図3(b)の状態となって、警報信号11が出力される。
1 遮断器本体、2 保護遮断検出回路、3 誤操作報知部、4 開閉機構部、5 スイッチ、6 警報信号端子、7 COM端子、8 切ON端子、9 入ON端子、10 COM端子、11 警報信号、12 タグ、13 ハンドル、14 タグ収容部、15、16、17、25 磁性部材、18、19、26、27 接点、23、24 バネ、100 遮断器

Claims (5)

  1. 主回路の電源側と負荷側とを開閉する開閉機構部と、該開閉機構部の動作に連動して該開閉機構部の開閉状態を出力する開閉状態出力部と、前記主回路に規定値以上の電流が流れたことを検知して前記開閉機構部を開放すると共に、外部に警報信号を報知する保護遮断検出回路と、を備えた遮断器であって、
    前記保護遮断検出回路が前記警報信号を報知せず、且つ前記開閉機構部が開放状態になった場合に、誤操作であることを前記外部に報知する誤操作報知部を備えたことを特徴とする遮断器。
  2. 前記誤操作報知部は、前記開放機構部が開放状態であるときに前記開閉状態出力部が出力する開放信号を前記保護遮断検出回路の出力信号と合成する信号合成部により構成され、
    前記開閉機構部を手動により開放する場合、前記信号合成部は前記開放信号を前記保護遮断検出回路の出力信号と合成しないように動作することを特徴とする請求項1に記載の遮断器。
  3. 前記信号合成部は、一端を回動可能に軸支された導体片を有するスイッチ部と、前記導体片を一方向に付勢するバネ部材と、前記導体片に取り付けられた磁性部材と、を備え、
    前記スイッチ部の開閉は前記磁性部材を吸引又は反発する磁極を有する他の磁性部材により行われることを特徴とする請求項2に記載の遮断器。
  4. 前記他の磁性部材は、札状のタグに取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の遮断器。
  5. 前記札状のタグを収容するタグ収容部を備え、該タグ収容部は、前記札状のタグが収容されたときに前記スイッチ部が開放又は閉止するような位置に配設されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の遮断器。
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CN112213634A (zh) * 2020-10-26 2021-01-12 浙江天正电气股份有限公司 一种检测断路器运行状态的方法及装置

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CN112213634A (zh) * 2020-10-26 2021-01-12 浙江天正电气股份有限公司 一种检测断路器运行状态的方法及装置
CN112213634B (zh) * 2020-10-26 2023-05-09 浙江天正电气股份有限公司 一种检测断路器运行状态的方法及装置

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