JP2012145363A - 直流給電システム故障探知保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】直流給電システム作動中に運用し、各回路の配線上の漏電検査を行う直流給電システム故障探知保護回路を提供する。
【解決手段】直流給電システム故障探知保護回路は漏電検知回路２で、２個の電源切断部品２１、２個の単方向導通器２２、漏電流検知器２３、電圧一時補償器２４を備え、電源切断部品２１は給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ設置し、単方向導通器２２は電源切断部品２１と負荷１２との間に設置し、給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ連接し、回路１１と他の回路１１とを隔離し、絶縁劣化により漏電流が流通することを回避し、漏電流検知器２３は回路１１の単方向導通器２２と負荷１２の間に設置し、漏電異常の警告情報を提供し、電源切断部品２１を制御して給電を停止させ、電圧一時補償器２４は漏電流検知器２３の片側に設置し、単方向導通器２２と対応して、他の回路１１の負荷１２の短絡による、回路１１に対する妨害を抑制し、蓄電機能を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は直流給電システム故障探知保護回路に関し、特に直流給電システム作動中に運用し、各回路の配線上の漏電検査を行う直流給電システム故障探知保護回路に関する。

従来の直流給電システムは、接地方式を採用するものと、非直接接地方式を設置するものがある。接地方式の給電を採用するものは、システム内の電池ユニットに、外殻が破裂する、或いは液が漏れる等の状況が発生すると、故障電流は、接地端を経て、直流電源側に回流する。こうして、大電流が電気火災を引き起こす危機を容易に形成する。また、漏れた電流は、大地を経由して、他の地下金属管路に対して電気腐食を引き起こし、他の金属管路の運転の安全に影響を及ぼす。

よって、絶対多数のユーザーは、非直接接地方式の給電システムを採用し、信頼性の高い連続給電品質を維持している。図１に示すように、給電システム９が連結するシャント負荷９３に、端極性絶縁劣化が起き、接地故障９４を招いたなら、給電システム９の漏電警報器は、給電システム９正極と大地との間の電圧差、或いは負極と大地との間の電圧差によってのみ、給電システム９が発生した接地故障９４を見つけ、警告信号を提供することができる。しかし、この方式は、機械を停止し、各シャント負荷９３に対して、絶縁検査を行わなければ、どのシャント負荷９３に接地故障９４が起きたかを知ることはできず、配線上の即時検査、警告の機能を達成することはできない。

図２に示すように、もし既に発生した接地故障９４が排除されない状況で、作動中に、あるシャント負荷９３に不注意でさらに別の極性絶縁劣化が起き、接地故障９４を引き起こしたなら、漏電流は、異なる極性の接地故障９４ルートを通り、給電システム９へと回流し、接地故障９４が既に起きているシャント負荷９３の漏電流センサー９５は、徐々にその電流以上を検出する。これにより、既に接地故障９４が発生しているすべての他のシャント負荷９３のブレーカー９６は、同時に、導通を切断し、給電を停止する。
こうして、数個のシャント負荷９３用電設備が停止してしまう。

図３に示すように、もし端極性接地故障９４が発生し、しかも他の線路が比較的長い健全なシャント負荷９３なら、その線路対地のスプリアスキャパシタ９８は比較的大きいため、他の健全なシャント負荷９３のスプリアスキャパシタ９８を容易に放電させてしまい、接地故障９４ルートを経て、スプリアスキャパシタ９８へと回流し、健全なシャント負荷９３の漏電流センサー９５に誤判断を起こさせてしまい、健全なシャント負荷９３は誤警告を発することとなる。

図４に示すように、別の検出構造は、給電システム９のソース正負極共に、個別にエレクトリックレジスター接地９７を外付けし、感度の高い漏電流センサー９５を使用して漏電流を探知する。しかし、シャント負荷９３に接地故障９４が発生すると、漏電流は、大地を通じてエレクトリックレジスター接地９７を通り、給電システム９へと回流する。これにより、漏電流センサー９５は、シャント負荷９３の接地故障９４を検出することができる。しかし、他の線路が比較的長いシャント負荷９３が、その対地スプリアスキャパシタ９８が大きいことで、そのスプリアスキャパシタ９８は、接地故障９４を経てスプリアスキャパシタ９８へと回流しやすくなり、健全なシャント負荷９３の漏電流センサー９５が誤判断をしてしまう。

本発明が解決しようとする課題は、接地故障が発生した時、高い感度の検出警告を提供することができず、しかも他の健全な回路の漏電流検知器に誤判断、誤警告を起こさせてしまい易いという従来の構造の欠点を改善する直流給電システム故障探知保護回路を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の直流給電システム故障探知保護回路を提供する。
直流給電システム故障探知保護回路は、漏電検知回路で、２個の電源切断部品、２個の単方向導通器、漏電流検知器、電圧一時補償器を備え、
該電源切断部品は、給電システムの回路の正極と負極にそれぞれ設置し、回路への給電を停止させることができ、
該単方向導通器は、該電源切断部品と負荷との間に設置し、該給電システムの回路の正極と負極にそれぞれ連接し、該回路と他の回路とを隔離し、絶縁劣化により漏電流が流通することを回避し、
該漏電流検知器は、回路の単方向導通器と負荷の間に設置し、該回路の漏電流値を検出し、該漏電検知器により連接するモニターモジュールにより、漏電異常の警告情報を提供し、或いは該電源切断部品を制御して給電を停止させ、
該電圧一時補償器は、該漏電流検知器の片側に設置し、該単方向導通器と対応して、他の回路の負荷の短絡による、該回路に対する妨害を抑制し、適時蓄電機能を提供し、電力を持続供給し、同時に、該漏電検知器の高感度検出を維持させ、他の健全な回路の誤停電を回避することができ、
給電システムにおいて、絶縁劣化により接地を引き起こし、各回路間の漏電流検知器が誤作動する問題に対して、
各回路間に設置する単方向導通器を利用し、健全な回路は、他の回路の漏電流が導電検知器の検出に及ぼす影響を回避でき、該電圧一時補償器が提供する蓄電力を対応させ、接地故障時に、漏電流の回流ルートを提供し、こうして漏電検地器の高感度検出の目的を達成し、
該電圧一時補償器は、２個の蓄電部品、２個のエレクトリックレジスター、２個の単方向放電器により組成し、
該蓄電部品は、相互に直列接続し、しかも該直列接続端には、接地を設置し、その別の２個の端には、該エレクトリックレジスターをそれぞれ連接し、それを該回路の正極と負極に連接し、充電回路を形成し、給電作動中に、該蓄電部品は、エレクトリックレジスターを通して充電して蓄電でき、
該単方向放電器は、該エレクトリックレジスターの片側にそれぞれ並列接続し、
該給電システムに一時的な低電圧が発生すると、該蓄電部品は、該単方向放電器を経て、速やかに放電し、負荷に供給し、該回路に対して、一時的低電圧に抵抗する保護作用を提供し、
直流給電システム故障探知保護回路は、単方向導通器を利用し、回路間の接地故障の漏電流を隔離し、電圧一時補償器と結合して運用し、他の回路の負荷に発生した短絡故障故障が、該回路の妨害となることを抑制でき、蓄電機能を提供し、漏電検知器の高感度検知を達成することができる。

本発明の直流給電システム故障探知保護回路は、以下の長所を備える。
１．単方向導通器は、健全な回路のスプリアスキャパシタ放電が、他の接地故障の回路に回流しないよう効果的に隔離することができ、健全な回路の漏電検地器の誤動作を効果的に回避することができる。
２．電源切断部品と単方向導通器が、人為的な要因で、電源の極性を反対に接続してしまい、送電時に、それが連結する負荷を損傷することを防止することができる。
３．電圧一時補償器は、適時に蓄電を提供でき、単方向導通器と対応し、給電システムの一時的低電圧への抵抗を達成することができる。

従来の非接地システム単極性絶縁劣化接地故障回路図である。 従来の非接地システム絶縁劣化接地故障漏電流の流れを示す回路図である。 従来の非接地システム単極性絶縁劣化接地故障時の、スプリアスキャパシタ放電流の流れを示す回路図である。 従来の、レジスタ接地検査に応用する、そのスプリアスキャパシタ放電流の流れを示す回路図である。 本発明非接地給電システムの回路図である。 本発明非接地給電システム絶縁劣化接地漏電流の流れを示す回路図である。 本発明の電圧一時補償器の作動図である。 本発明の電圧一時補償器放電抵抗一時低電圧の作動図である。 本発明電気抵抗接地給電システム絶縁劣化接地漏電流の流れを示す回路図である。 本発明電気抵抗接地給電システム電圧一時補償器の作動図である。 本発明正極接地給電システムの作動図である。 本発明負極接地給電システムの作動図である。 本発明単方向導通器と単方向放電器を、数個の部品により組成する応用図である。

図５、６に示すように、本発明直流給電システム故障探知保護回路は、非接地給電システム１の漏電検知回路２である。
非接地給電システム１の漏電検知回路２は、２個の電源切断部品２１、２個の単方向導通器２２、漏電流検知器２３、電圧一時補償器２４を備える。

２個の電源切断部品２１は、それぞれ給電システム１の回路１１の正極と負極に設置し、回路１１への給電を切断することができる。
２個の単方向導通器２２は、電源切断部品２１と負荷１２との間に設置し、給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ連接し、他の回路１１と該回路１１を隔離する。これにより、絶縁劣化が引き起こす漏電流の流通を防止する。

漏電流検知器２３は、給電システム１の回路の単方向導通器２２と負荷１２の間に設置し、回路１１の漏電流値を感知する。漏電流検知器２３と連接するモニターモジュール２３１により、漏電異常の警告信号を提供し、検知した漏電流値を記録して分析に用いる。

電圧一時補償器２４は、漏電流検知器２３の片側に設置し、単方向導通器２２と対応して、他の回路１１の負荷１２の短絡故障による、該回路１１に対する妨害を抑制し、また蓄電機能を提供することもできる。電圧一時補償器２４は、２個の蓄電部品２４１、２個のエレクトリックレジスター２４２、２個の単方向放電器２４３により組成する。蓄電部品２４１は、相互に直列接続し、直列接続端２４１１には、接地２４１２を設置する。その別の２個の端には、エレクトリックレジスター２４２をそれぞれ連接し、それを回路１１の正極と負極に連接し、充電回路を形成する。給電作動中、蓄電部品２４１は、エレクトリックレジスター２４２を経て、充電蓄電を行うことができる。単方向放電器２４３は、エレクトリックレジスター２４２の片側にそれぞれ並列接続する。給電システム１に一時的な低電圧が発生すると、蓄電部品２４１は、単方向放電器２４３を経て、速やかに放電し、負荷１２に供給し、該回路１１に対して、一時的低電圧に抵抗する保護作用を提供する。

図７に示すように、電圧一時補償器２４の作動時に、給電システム１は負荷１２に電力を供給し、しかも同時に、エレクトリックレジスター２４２を通して、蓄電部品２４１に対して充電する。もし、回路１１において、正極或いは負極の絶縁劣化接地１３が発生したら、漏電流は、電圧一時補償器２４の接地２４１２を経て回流する。蓄電部品２４１は、単方向放電器２４３を通して速やかに放電し、負荷１２に宮殿する。これにより、漏電流検知器２３は、回路１１の電流差値の変化をスムーズに検出し、高感度検知の目的を達成することができる。

図５、６に示すように、本発明の実施例は、非接地給電システム１で、３個の回路１１を例とする。
各回路１１にはすべて、上記した漏電検知回路２を設置する。
導電検知回路２の単方向導通器２２は、各回路１１の間を隔離し、接地の漏電流の回流を防止し、これにより他の健全な回路１１の漏電流検知器２３が誤作動を起こすことを回避することができる。また、健全な回路１１の電圧一時補償器２４が、放電過程において、既に故障した回路１１へと逆流させることを防止可能である。

給電作動中に回路１１に、絶縁劣化接地１３が発生した時には、漏電流は、大地を経て該回路１１の電圧一時補償器２４の接地２４１２に回流する。電圧一時補償器２４の蓄電部品２４１は、単方向放電器２４３を経て放電を行うことができ、これにより、漏電流検知器２３は、正極及び負極を通過する電流差値の変化を感知することができる。また、漏電流検知器２３は、モニターモジュール２３１を通して、警告情報を発し、或いは電源切断部品２１を制御して、該回路１１に対する給電を停止させ、これにより人員は該回路１１に絶縁劣化の異常が発生したことを即時に知ることができる。

図８に示すように、給電システム１の運転、給電過程において、もしその回路１１の負荷１２に短絡故障事故が発生し、停止させる必要がある該回路１１の電源切断部品２１により該負荷１２に対する給電を停止する。電源切断部品２１が停止される前は、他の健全な回路１１は、電圧一時補償器２４により給電を持続することができる。こうして、該短絡故障した負荷１２が引き起こす給電システム１の一時的低電圧に抵抗する。

図９に示すように、本発明別種の実施例の給電システム１において、その正極と負極には、それぞれエレクトリックレジスター接地１４の漏電検知回路２を設置する。
漏電検知回路２は、２個の電源切断部品２１、２個の単方向導通器２２、漏電流検知器２３を備える。

２個の電源切断部品２１は、給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ設置し、回路１１への給電を適時停止する。
２個の単方向導通器２２は、電源切断部品２１と負荷１２の間に設置し、給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ連接し、その他回路１１と該回路を隔離し、これにより絶縁劣化により起こる漏電流の流通を隔離することができる。

漏電流検知器２３は、給電システム１の回路１１の単方向導通器２２と負荷１２との間に設置し、回路１１の漏電流値を感知し、さらに漏電流検知器２３が連接するモニターモジュール２３１により、漏電異常の警告情報を提供し、検出した漏電流値を記録して分析に用いる。

発明の別種の実施例では、各回路１１にはすべて、漏電検知回路２を設置する。作動中に、もしある回路１１に絶縁劣化接地１３発生したなら、単方向導通器２２の隔離作用により、他の線路の比較的長い健全な回路１１のスプリアスキャパシタ１９放電を回避する。これにより、健全な回路１１の漏電流検知器２３が、誤判断を起こす状況を防止することができる。

図１０に示すように、本発明別種の実施例の漏電検知回路２はさらに、電圧一時補償器２４を設置する。電圧一時補償器２４は、漏電流検知器２３の片側に設置し、単方向導通器２２と対応して、その他回路１１の負荷１２が、短絡故障故障により、該回路１１に対して妨害することを抑制する。さらに、蓄電機能を提供し、給電システム１の一時的低電圧に抵抗することができる。

電圧一時補償器２４は、２個の蓄電部品２４１、２個のエレクトリックレジスター２４２、２個の単方向放電器２４３により組成する。蓄電部品２４１は、相互に直列接続し、直列接続端２４１１には、接地２４１２を設置する。その別の２個の端には、エレクトリックレジスター２４２をそれぞれ連接し、それを回路１１の正極と負極に連接し、充電回路を形成する。単方向放電器２４３は、エレクトリックレジスター２４２の片側にそれぞれ並列接続する。給電システム１に一時的な低電圧が発生すると、蓄電部品２４１は、単方向放電器２４３を経て、速やかに放電し、負荷１２に供給する。もし、給電システム１のエレクトリックレジスター接地１４に故障が発生しても、電圧一時補償器２４の接地２４１２により、スムーズに漏電流を導くことができ、これにより漏電流検知器２３は、絶縁劣化接地１３の異常を検出することができる。

図１１に示すように、本発明の漏電検知回路２は、給電システム１の正極接地１５に応用することができる。その２個の電源切断部品２１は、給電システム１の回路１１の正極と負極にそれぞれ設置し、単方向導通器２２は、給電システム１の回路１１の負極に連接する。漏電流検知器２３は、給電システム１の回路１１の単方向導通器２２と負荷１２の間に設置する。

作動時に、その内の１個の回路１１に、絶縁劣化の接地異常が発生すると、その健全な回路１１は、単方向導通器２２により隔離される。こうして、絶縁劣化接地１３の漏電流が、健全な回路１１の漏電流検知器２３に誤判断を起こさせる状況を回避することができる。

本発明の漏電検地回路２は、正極接地１５の給電システム１に応用し、さらに、電圧一時補償器２４を増設することができる。電圧一時補償器２４は、漏電流検知器２３の片側に設置し、単方向導通器２２と対応して、短絡故障故障回路１１の負荷１２が、該回路１１に対して行う妨害を抑制し、また蓄電機能を提供することもできる。電圧一時補償器２４は、蓄電部品２４１、エレクトリックレジスター２４２、単方向放電器２４３により組成する。

エレクトリックレジスター２４２と蓄電部品２４１は、相互に直列接続し、しかも給電システム１の回路１１の正極と負極に連接し、充電回路を形成する。単方向放電器２４３は、エレクトリックレジスター２４２の片側に並列接続する。これにより、給電システム１に、回路１１に短絡故障が発生することで、一時的な低電圧が発生すると、他の健全な回路１１の蓄電部品２４１は、単方向放電器２４３を経て、放電を行い、負荷１２に供給する。こうして、負荷１２は、一時的低電圧の妨害に対する抵抗力を備える。
給電システム１の正極接地１５にはさらに、エレクトリックレジスター１７を設置することができる。

図１２に示すように、上記した実施例の給電システム１が、負極接地１６であるなら、単方向導通器２２を、給電システム１の回路１１の正極に連接する。これにより、別種の応用方法として、上記した実施例の機能を達成することができ、給電システム１の負極接地１６にはさらに、エレクトリックレジスター１７を設置することができる。

図６、１０、１１、１２に示すように、上記した各実施例の単方向導通器２２は、単方向導通の特性を備え、絶縁劣化接地１３の漏電流の回流を効果的に隔離することができ、これにより、各健全な回路１１の漏電流検知器２３の誤判断を回避する。単方向導通器２２はさらに、電源切断部品２１と単方向導通器２２が、配線を接続する時、人為的な要因で、極性を反対に接続してしまい、送電時に、それが連結する負荷１２を損傷することを防止することができる。しかも、単方向導通器２２と電圧一時補償器２４は対応し、他の健全な回路１１に、一時的低電圧に抵抗させることもできる。

図１３に示すように、本発明の導電検知回路２の単方向導通器２２は、数個の単方向導通部品２２１により組成し、単一の単方向導通部品２２１が失効することで、単方向導通器２２の隔離機能が失われてしまうことを回避する。また、単方向放電器２４３も、数個の単方向放電部品２４３１を運用して組成することができる。

９ 給電システム
９３ シャント負荷
９４ 接地故障
９５ 漏電流センサー
９６ ブレーカー
９７ エレクトリックレジスター接地
９８ スプリアスキャパシタ
１ 非接地給電システム
１１ 回路
１２ 負荷
１３ 絶縁劣化接地
１４ エレクトリックレジスター接地
１５ 正極接地
１６ 負極接地
１９ スプリアスキャパシタ
２ 漏電検知回路
２１ 電源切断部品
２２ 単方向導通器
２２１ 方向導通部品
２３ 漏電流検知器
２３１ モニターモジュール
２４ 電圧一時補償器
２４１ 蓄電部品
２４１１ 直列接続端
２４１２ 接地
２４２ エレクトリックレジスター
２４３ 単方向放電器
２４３１ 単方向放電部品

Claims (7)

1. 非接地給電システムの漏電検知回路で、２個の単方向導通器、漏電流検知器、電圧一時補償器を備え、
   前記単方向導通器は、前記給電システムの回路の正極と負極にそれぞれ連接し、他の回路の漏電流を隔離し、
   前記漏電流検知器は、前記給電システムの回路の単方向導通器と負荷の間に設置し、前記回路の漏電流値を感知し、
   前記電圧一時補償器は、前記漏電流検知器の片側に設置し、前記単方向導通器と対応して、他の回路の負荷の短絡故障による、前記回路に対する妨害を抑制し、また蓄電機能を提供することもでき、
   前記電圧一時補償器は、２個の蓄電部品、２個のエレクトリックレジスター、２個の単方向放電器により組成し、
   前記蓄電部品は、相互に直列接続し、前記直列接続端には、接地を設置し、その別の２個の端には、前記エレクトリックレジスターをそれぞれ連接し、それを前記給電システムの回路の正極と負極に連接し、充電回路を形成し、
   前記単方向放電器は、前記エレクトリックレジスターの片側にそれぞれ並列接続することを特徴とする直流給電システム故障探知保護回路。
2. 給電システムの正極と負極に、それぞれエレクトリックレジスター接地を設置する漏電検知回路で、２個の単方向導通器、漏電流検知器を備え、
   前記単方向導通器は、前記給電システムの回路の正極と負極にそれぞれ連接し、他の回路の漏電流を隔離し、
   前記漏電流検知器は、前記給電システムの回路の単方向導通器と負荷との間に設置し、前記回路の漏電流値を感知することを特徴とする直流給電システム故障探知保護回路。
3. 前記漏電検知回路はさらに、電圧一時補償器を備え、
   前記電圧一時補償器は、前記漏電流検知器の片側に設置し、前記単方向導通器と対応して、その他回路の負荷が、短絡故障故障により、前記回路に対して妨害することを抑制し、蓄電機能を提供し、
   前記電圧一時補償器は、２個の蓄電部品、２個のエレクトリックレジスター、２個の単方向放電器により組成し、
   前記蓄電部品は、相互に直列接続し、前記直列接続端には、接地を設置し、その別の２個の端には、前記エレクトリックレジスターをそれぞれ連接し、それを前記給電システムの回路の正極と負極に連接し、充電回路を形成し、
   前記単方向放電器は、前記エレクトリックレジスターの片側にそれぞれ並列接続することを特徴とする請求項２に記載の直流給電システム故障探知保護回路。
4. 給電システムの正極接地の漏電検知回路で、単方向導通器、漏電流検知器を備え、
   前記単方向導通器は、前記給電システムの回路の負極に連接し、他の回路の漏電流を隔離することができ、
   前記漏電流検知器は、前記給電システムの回路の単方向導通器と負荷の間に設置し、前記回路の漏電流値を感知することを特徴とする直流給電システム故障探知保護回路。
5. 前記漏電検知回路はさらに、電圧一時補償器を備え、
   前記電圧一時補償器は、前記漏電流検知器の片側に設置し、前記単方向導通器と対応して、その他回路の負荷が、短絡故障故障により、前記回路に対して妨害することを抑制し、蓄電機能を提供し、
   前記電圧一時補償器は、蓄電部品、エレクトリックレジスター、単方向放電器により組成し、
   前記エレクトリックレジスターと前記蓄電部品は、相互に直列接続し、しかも前記給電システムの回路の正極と負極に連接し、充電回路を形成し、前記単方向放電器は、前記エレクトリックレジスターの片側に並列接続することを特徴とする請求項４に記載の直流給電システム故障探知保護回路。
6. 給電システムの負極接地の漏電検知回路で、単方向導通器、漏電流検知器を備え、
   前記単方向導通器は、前記給電システムの回路の正極に連接し、他の回路の漏電流を隔離することができ、
   前記漏電流検知器は、前記給電システムの回路の単方向導通器と負荷の間に設置し、前記回路の漏電流値を感知することを特徴とする直流給電システム故障探知保護回路。
7. 前記漏電検知回路はさらに、電圧一時補償器を備え、
   前記電圧一時補償器は、前記漏電流検知器の片側に設置し、前記単方向導通器と対応して、その他回路の負荷が、短絡故障故障により、前記回路に対して妨害することを抑制し、蓄電機能を提供し、
   前記電圧一時補償器は、蓄電部品、エレクトリックレジスター、単方向放電器により組成し、
   前記エレクトリックレジスターと前記蓄電部品は、相互に直列接続し、しかも前記給電システムの回路の正極と負極に連接し、充電回路を形成し、前記単方向放電器は、前記エレクトリックレジスターの片側に並列接続することを特徴とする請求項６に記載の直流給電システム故障探知保護回路。

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