JP2012208022A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の傾きを防止して、製品毎の検出精度のバラツキを低減でき、しかも、基板を直接ネジ止めすることなく、ハウジングに取り付けることができる電流検出装置を提供する。
【解決手段】下側ハウジング９の内壁に基板６が嵌め込まれる凹部９１ａ−２が設けられいる。基板押さえ部７は、凹部９１ａ−２を塞ぎ、下側ハウジング９の内壁にネジ止めされる板状の平板部７１と、平板部７１から凹部９１ａ−２内に向かって突設され、基板６を凹部９１ａ−２の底面に向かって押さえる棒状の複数の脚部７２と、から構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電流検出装置に係り、特に、電線を通す第１貫通孔が形成されたハウジングと、該ハウジング内に収容され、ホール素子を用いた電流検出回路を搭載する基板と、を備えた電流検出装置に関するものである。

高圧配電路では配電設備（電線、開閉器、遮断器等）の経年劣化などによって地絡事故が発生し、停電に至るケースがある。このような地絡事故に至る予兆を検知するために、変電所にてＧＤＲ（地絡方向継電器）を用いて地絡電流を監視している。上記ＧＤＲは、高圧配電路における零相電流及び零相電圧を検出し、この零相電流及び零相電圧のレベルが設定レベル以上で、かつ、零相電流及び零相電圧の位相差が所定範囲内である場合に遮断器を遮断させる構成となっている。

しかしながら高圧配電路には、地絡電流の継続時間が短く遮断器が遮断せず停電事故に至らない微地絡現象が発生する。このときＧＤＲにて微地絡現象が発生したバンク（地域）までは確認できるが、その発生箇所までは特定できない。このため、微地絡現象が起きた線路に高圧用の電流検出装置を複数個取付け、この電流検出装置によって取得した電流波形から微地絡を検出して微地絡点を標定することが検討されている。

上述した電流検出装置として、例えば図８に示すようなものが知られている（例えば特許文献１）。同図に示すように、電流検出装置２は、電線としての架空線Ｌａを通す第１貫通孔４が形成されたハウジング５と、該ハウジング５内に収容され、ホールＩＣを用いた電流検出回路を搭載する基板６と、を備えている。

上記ハウジング５は、例えばゴムやシリコーンなどの弾性部材から構成されていて、第１貫通孔４の内周からハウジング５の外周まで切り込み部１００が設けられている。この切り込み部１００を広げて電線を第１貫通孔４に通す。上記基板６は、ハウジング５の内壁にネジ止めされて固定される。

しかしながら、上述した従来の電流検出装置２は、上記基板６をハウジング５に直接ネジ止めしているため、基板６が傾き、製品毎にホールＩＣの位置にバラツキが生じてしまい、結果、製品毎に検出精度にバラツキが生じてしまう、という問題があった。また、基板６自体に金属製のネジを直接ネジ止めしたくない、という問題もあった。

特開２００６−１１９０５９号公報

そこで、本発明は、基板の傾きを防止して、製品毎の検出精度のバラツキを低減でき、しかも、基板を直接ネジ止めすることなく、ハウジングに取り付けることができる電流検出装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、電線を通す第１貫通孔が形成されたハウジングと、該ハウジング内に収容され、ホール素子を用いた電流検出回路を搭載する基板と、を備えた電流検出装置において、前記ハウジングの内壁に前記基板が嵌め込まれる凹部が設けられ、前記凹部を塞ぎ、前記ハウジングの内壁にネジ止めされる板状の平板部と、前記平板部から前記凹部内に向かって突設され、前記基板を凹部の底面に向かって押さえる棒状の複数の脚部と、から構成される基板押さえ部をさらに備えたことを特徴とする電流検出装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記第１貫通孔内に着脱可能に設けられ、前記第１貫通孔よりも小さい第２貫通孔が形成されたアダプタをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置に存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、基板押さえ部の脚部により基板を凹部の底面に向かって押さえることにより、基板の傾きを防止して、製品毎の検出精度のバラツキを低減できる。しかも、基板押さえ部の平板部をハウジングにネジ止めすることにより、基板を直接ネジ止めすることなく、ハウジングに取り付けることができる。

請求項２記載の発明によれば、ハウジングに形成された第１貫通孔よりもだいぶ小さい径の電線に流れる電流を検出したい場合であっても、その電線径に合わせた大きさの第２貫通孔が設けられたアダプタを第１貫通孔内に取り付けて、第２貫通孔に電線を通して取り付けることができるので、電線径が異なる複数種類の電線に取り付けたい場合もアダプタを着脱するだけで電線の中心とホール素子との距離が変わらないようにすることができる。このため、電線径が異なる複数種類の電線に取り付けた場合であったも電線に流れる電流に対するホール素子の出力である傾きを同じにすることができる。

本発明の電流検出装置を組み込んだ微地絡検出装置を架空線に取り付けた状態を示す概略図である。 図１に示す電流検出装置の分解斜視図である。 図１に示す電流検出装置の断面斜視図である。 アダプタを取り付けた状態の図２に示す電流検出装置の斜視図である。 図４に示すアダプタの斜視図である。 図１に示す微地絡検出装置の電気構成図である。 アダプタを外した状態の電流検出装置を直径３２ｍｍの架空線に取り付けたときと、アダプタを取り付けた状態の電流検出装置を直径１５ｍｍの架空線に取り付けたときと、に架空線に流れる電流に対する検出信号を測定した結果を示すグラフである。 従来の電流検出装置の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態における電流検出装置を組み込んだ微地絡検出装置について図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の電流検出装置を組み込んだ微地絡検出装置を架空線に取り付けた状態を示す概略図である。図２は、図１に示す電流検出装置の分解斜視図である。図３は、図１に示す電流検出装置の断面斜視図である。図４は、アダプタを取り付けた状態の図２に示す電流検出装置の斜視図である。図５は、図４に示すアダプタの斜視図である。図６は、図１に示す微地絡検出装置の電気構成図である。

本実施形態の微地絡検出装置１は、図１に示すように、コンクリート柱Ｐによって空中に張り出された３本の電線としての架空線Ｌａに生じる微地絡を検出する。これら３本の架空線Ｌａには、互いに位相が１２０°異なる三相交流が流れている。

微地絡検出装置１は、図１に示すように、３本の架空線Ｌａにそれぞれ取り付けられ、取り付けられた架空線Ｌａに流れる電流を検出する３つの電流検出装置２と、これら検出された電流から微地絡を検出する検出部３と、を備えている。

上記電流検出装置２は各々、図２及び図３に示すように、架空線Ｌａを通す第１貫通孔４が形成されたハウジング５と、ハウジング５内に収容され、ホールＩＣ１４を用いた電流検出回路１３（図６）を搭載する基板６と、基板６をハウジング５の内壁に固定するための基板押さえ部７と、ハウジング５の開口を塞ぐ蓋部８と、を備えている。

ハウジング５は、ＡＢＳ、塩化ビニルなどの高絶縁性を有する硬質プラスチックから構成されていて、架空線Ｌａの下側に位置付けられる下側ハウジング９と、架空線Ｌａの上側に位置付けられる上側ハウジング１０と、を備えている。上記下側ハウジング９は、後述する基板６、基板押さえ部７、蓋部８や図示しない電池などを収容するための箱型の筐体部９１と、筐体部９１において架空線Ｌａの径方向Ｙ１側の側面に突設された板状の下側開閉操作部９２と、を備えている。

上記筐体部９１は、上側が塞がれ、下側が開口された箱型に形成されている。図３に示すように、この筐体部９１の上側を塞ぐ上壁部９１ａの下側開閉操作部９２から離れた側は、下側開閉操作部９２側に比べて肉厚に形成されている。この上壁部９１ａの肉厚に形成されている部分の上面には、架空線Ｌａの下側を収容する断面半円状の下側凹溝９１ａ−１が設けられ、上壁部９１ａの肉厚に形成されている部分の下面には、後述する基板６が嵌め込まれる凹部９１ａ−２（図３）が設けられている。

上記下側凹溝９１ａ−１は、第１貫通孔４の下側を形成している。上記凹部９１ａ−２は、図３に示すように、基板６の上側が凹部９１ａ−２の底面に接すると共に基板６の側面が凹部９１ａ−２の内側面に接するように基板６がぴったり嵌め込まれ、基板６の位置決めができるような形状に設けられている。

また、上壁部９１ａの薄肉に形成されている部分の上面には、後述する上側ハウジング１０を軸支する一対の下側軸支部９１ａ−３（図４）が突設されている。この一対の下側軸支部９１ａ−３は、下側凹溝９１ａ−１と下側開閉操作部９２との間に設けられている。また、一対の下側軸支部９１ａ−３は、図４に示すように、上壁部９１ａの架空線Ｌａの長手方向Ｙ２両端にそれぞれ設けられている。さらに、一対の下側軸支部９１ａ−３は、長手方向Ｙ２に並んで配置されている。

一対の下側軸支部９１ａ−３は各々、長手方向Ｙ２に間隔を空けて設けられた一対の下側軸支壁９１ａ−４、９１ａ−５から構成されている。これら一対の下側軸支壁９１ａ−４、９１ａ−５には各々、長手方向Ｙ２に貫通する軸受け部９１ａ−６が形成されている。上記下側開閉操作部９２の下面には、図２及び図３などに示すように、長手方向Ｙ２に沿った凹凸が径方向Ｙ１に複数並べて設けられている。

上側ハウジング１０は、図２及び図３などに示すように、架空線Ｌａの上側に位置付けられるクランプ部１１と、下側開閉操作部９２の上側に位置付けられる板状の上側開閉操作部１２と、が径方向Ｙ１に連なって設けられている。クランプ部１１の下面には、架空線Ｌａの上側を収容する断面半円状の上側凹溝１１ａが設けられている。この上側凹溝１１ａは、第１貫通孔４の上側を形成している。

上側開閉操作部１２には、そのクランプ部１１側に一対の上側軸支部１２ａが下側に向かって突設されている。この一対の上側軸支部１２ａは、上側開閉操作部１２の長手方向Ｙ２両端にそれぞれ設けられている。また、一対の上側軸支部１２ａは、長手方向Ｙ２に並んで配置されている。上側軸支部１２ａには、長手方向Ｙ２両側に向かって凸となる図示しない凸部が形成されている。

そして、図４に示すように、この上側軸支部１２ａを一対の下側軸支壁９１ａ−４、９１ａ−５間に挿入して、その図示しない凸部を軸受け部９１ａ−６に挿入すると、上側ハウジング１０は、軸受け部９１ａ−６を通りかつ長手方向Ｙ２に沿った軸を中心として回転可能に下側ハウジング９に支持される。また、上記上側開閉操作部１２の上面には、図２及び図３などに示すように、長手方向Ｙ２に沿った凹凸が径方向Ｙ１に複数並べて設けられている。

図示しないねじりコイルバネは、針金などを巻いて形成され、コイル状に巻かれたコイル部と、コイル部の両端からそれぞれ直線状に延びる一対のアーム部と、から構成されている。このコイル部は、下側軸支部９１ａ−３、上側軸支部１２ａの中心軸に沿って配置される。そして、一対のアーム部の一方が上側開閉操作部１２の下面に当接し、一対のアーム部の他方が下側開閉操作部９２の上面に当接されている。

よって、治具などを使って下側開閉操作部９２、上側開閉操作部１２を互いに近づけると、上側ハウジング１０が、上側軸支部１２ａ、下側軸支部９１ａ−３の中心軸周りに回転し、上側ハウジング１０の上側開閉操作部１２から離れた側と、下側ハウジング９の下側開閉操作部９２から離れた側と、が離れて開口し、その開口から架空線Ｌａを上側凹溝１１ａ、下側凹溝９１ａ−１内（即ち第１貫通孔４内）に挿入して収容することができる。

治具を外すと、ねじりコイルバネによって下側開閉操作部９２、上側開閉操作部１２は互いに離れる方向に付勢されているので、上側ハウジング１０が、上側軸支部１２ａ、下側軸支部９１ａ−３の中心軸周りに逆回転し、上側ハウジング１０の上側開閉操作部１２から離れた側と、下側ハウジング９の下側開閉操作部９２から離れた側と、が近づいて開口が閉じられる。これにより、架空線Ｌａが上側ハウジング１０と下側ハウジング９との間にクランプされる。

上記基板６は、図２に示すように、平面視四角形状に設けられている。また、基板６は、図６に示すように、架空線Ｌａに流れる電流を検出するため電流検出回路１３が搭載されている。電流検出回路１３は、図示しない電源回路と、実装型のホール素子としてのホールＩＣ１４と、このホールＩＣ１４の出力を増幅する増幅回路１５と、搭載されている。図示しない電源回路は、各電流検出装置２内に収容された図示しない電池から供給される電池電圧からホールＩＣ１４や増幅回路１５の電源電圧を生成する。

ホールＩＣ１４は、例えば表面実装型のものであり、架空線Ｌａに電流が流れることにより発生する磁気に応じた検出信号を架空電線Ｌに流れる電流値として出力する。増幅回路１５は、ホールＩＣ１４から出力される検出信号を増幅する。

上記基板押さえ部７は、ハウジング５と同様に、ＡＢＳ、塩化ビニルなどの高絶縁性を有する硬質プラスチックから構成されている。基板押さえ部７は、図２及び図３に示すように、凹部９１ａ−２を覆う平板部７１と、この平板部７１から突出した４つの棒状の脚部７２と、が設けられている。平板部７１は、凹部９１ａ−２よりも大きく設けられ、ネジにより下側ハウジング９の上壁部９１ａに取り付けられる。４つの脚部７２は、凹部９１ａ−２内に挿入され、基板６の下面を支持して、基板６を凹部９１ａ−２の底面に向かって押さえる。４つの脚部７２は、基板６の四隅を押さえている。

上記蓋部８は、筐体部９１の下側開口を塞ぐように設けられている。蓋部８は、筐体部９１内部への水の浸入を防ぐためにパッキンなどが設けられ、さらに筐体部９１内に収容されている。また、蓋部８には、コネクタ取付孔８１が設けられている。このコネクタ取付孔８１には、上記増幅回路１５により増幅された検出信号を伝送する図示しない電線の一端に設けられた図示しないコネクタが取り付けられている。この図示しないコネクタには、電流検出装置２と検出部３とを接続する電線Ｌ１（図１）の一端に設けられたコネクタがコネクタ接続されていて、これにより検出部３に対して各電流検出回路１３からの検出信号を供給できる。

検出部３は、図示しない筐体と、この筐体に収容された基板と、を備えている（何れも図示せず）。検出部３内の基板には、図６に示すように、各電流検出装置２に内蔵された電流検出回路１３から供給される検出信号を加算する加算回路３１と、加算回路３１により加算された加算値の波形を表示させるオシロスコープなどの微地絡電流検出部３２と、を備えている。

次に、上述した微地絡検出装置１を用いた微地絡検出方法の手順について説明する。まず、作業員は、３本の架空線Ｌａに上述した電流検出装置２をそれぞれ取り付ける。これにより、各電流検出装置２に内蔵された電流検出回路１３が、３本の架空線Ｌａに流れる電流を各々検出し、その検出信号を検出部３に供給する。検出部３においては、加算回路３１が３つの電流検出回路１３から供給された検出信号を加算し、微地絡電流検出部３２がその加算した加算値の波形を図示しない表示部に表示させる。

上述したように３本の架空線Ｌａには、１２０°づつ位相が異なる三相交流が流れている。このため、加算回路３１により架空線Ｌａに流れる電流に応じた検出信号を加算すると三相交流成分は０となりその加算値は微地絡電流に応じた値となる。作業員は、微地絡電流検出部３２により表示された加算値波形、即ち微地絡電流波形を見て、微地絡が生じているか否かを判断する。

上述した電流検出装置２によれば、基板押さえ部７の脚部７２により基板６を凹部９１ａ−２の底面に向かって押さえることにより、基板６の傾きを防止して、製品毎の検出精度のバラツキを低減できる。しかも、基板押さえ部７の平板部７１を下側ハウジング９にネジ止めすることにより、基板６を直接ネジ止めすることなく、下側ハウジング９に取り付けることができる。

また、上記電流検出装置２は、図４に示すように、第１貫通孔４よりも小さい第２貫通孔１６が形成されたアダプタ１７を第１貫通孔４内に着脱可能に取り付けることができる。アダプタ１７の第２貫通孔１６は、アダプタ１７を第１貫通孔４に取り付けたとき、第１貫通孔４と同軸になるように設けられている。

アダプタ１７は、図５などに示すように、下側ハウジング９に取り付けられる下側アダプタ１８と、上側ハウジング１０に取り付けられる上側アダプタ１９と、を備えている。そして、下側ハウジング９の外表面には、上記下側アダプタ１８を取り付けるためのネジ孔９３（図２）が形成されている。また、上側ハウジング１０の外表面には、上記上側アダプタ１９を取り付けるためのネジ孔１１ｂ（図２）が形成されている。

下側アダプタ１８は、円筒を半分に割った半円筒状に形成された本体部１８ａと、本体部１８ａの長手方向Ｙ２両端に設けられた一対のフランジ部１８ｂと、を備えている。上記半円筒状の本体部１８ａの内周面が第２貫通孔１６の下側を形成する。そして、半円筒状の本体部１８ａの外周側が、下側ハウジング９の下側凹溝９１ａ−１に向けて嵌め込まれる。

上記一対のフランジ部１８ｂには各々、下側ハウジング９に取り付けるためのネジ孔１８ｃが形成されている。一対のフランジ部１８ｂは、本体部１８ａを下側ハウジング９の下側凹溝９１ａ−１に嵌め込むと、互いの間に下側ハウジング９の長手方向Ｙ２両側の側面を挟む。これにより、下側ハウジング９に設けたネジ孔９３と下側アダプタ１８のフランジ部１８ｂに設けたネジ孔１８ｃとが重なる。この互いに重なったネジ孔９３、１８ｃにネジを通してネジ止めすることにより、下側ハウジング９に下側アダプタ１９を取り付けることができる。

上側アダプタ１９は、円筒を半分に割った半円筒状に形成された本体部１９ａと、本体部１９ａの長手方向Ｙ２両端に設けられた一対のフランジ部１９ｂと、を備えている。上記半円筒状の本体部１９ａの内周面が第２貫通孔１６の上側を形成する。そして、半円筒状の本体部１９ａの外周側が、上側ハウジング１０の上側凹溝１１ａに嵌め込まれる。上記一対のフランジ部１９ｂには各々、上側ハウジング１０に取り付けるためのネジ孔１９ｃが形成されている。

一対のフランジ部１９ｂは、本体部１９ａを上側ハウジング１０の上側凹溝１１ａに嵌め込むと、互いの間に上側ハウジング１０の長手方向Ｙ２両側の側面を挟む。これにより、上側ハウジング１０に設けたネジ孔１１ｂと上側アダプタ１９のフランジ部１９ｂに設けたネジ孔１９ｃとが重なる。この互いに重なったネジ孔１１ｂ、１９ｃにネジを通してネジ止めすることにより、下側ハウジング９に下側アダプタ１９を取り付けることができる。

上述したアダプタ１７を設けることにより、例えば第１貫通孔４を直径３２ｍｍの架空線Ｌａを通すように直径３２ｍｍより少し大きい径に設け、第２貫通孔１６を直径１５ｍｍの架空線Ｌａを通すように直径１５ｍｍより少し大きい径に設ける。こうすると、図２に示すように、アダプタ１７を外した状態で第１貫通孔４に直径３２ｍｍの架空線Ｌａを通すと、架空線Ｌａの中心が第１貫通孔４の中心に位置する。一方、図４に示すように、アダプタ１７を取り付けた状態で第２貫通孔１６に直径１５ｍｍの架空線Ｌａを貫通させると、架空線Ｌａの中心が第２貫通孔１６の中心に位置する。よって、架空線Ｌａの電線径が異なっても架空線Ｌａの中心とホールＩＣ１４（即ち基板６）との距離を同じにすることができる。

即ち、ハウジング５に形成された第１貫通孔４よりもだいぶ小さい径の架空線Ｌａに流れる電流を検出したい場合であっても、その架空線Ｌａの電線径に合わせた大きさの第２貫通孔１６が設けられたアダプタ１７を第１貫通孔４内に取り付けて、第２貫通孔１６に架空線Ｌａを通して取り付けることができるので、電線径が異なる複数種類の架空線Ｌａに取り付けたい場合もアダプタ１７を着脱するだけで架空線Ｌａの中心とホールＩＣ１４との距離が変わらないようにすることができる。このため、電線径が異なる複数種類の架空線Ｌａに取り付けた場合であっても架空線Ｌａに流れる電流に対するホールＩＣ１４の出力である傾きを同じにすることができる。

次に、本発明者らは、アダプタ１７を取り付けていない図２などに示す電流検出装置２を直径３２ｍｍの架空線Ｌａに取り付けて、架空線Ｌａに流れる電流に対するホールＩＣ１４の出力を測定した。また、アダプタ１７を取り付けた状態の図４に示す電流検出装置２を直径１５ｍｍの架空線Ｌａに取り付けて、架空線Ｌａに流れる電流に対するホールＩＣ１４の出力を測定して本発明の効果を確認した。結果を図７に示す。図７に示すように、電線径が異なる複数種類の架空線Ｌａに取り付けた場合であったも架空線Ｌａに流れる電流に対するホールＩＣ１４の出力である傾きを同じにすることができる。

なお、上述した実施形態によれば、ハウジング５を下側ハウジング９と上側ハウジング１０に分割し、第１貫通孔４も分割した構成にしていたが、本発明はこれに限ったものではない。ハウジング５としては第１貫通孔４が形成されていて、この第１貫通孔４に架空線Ｌａを貫通させることができるものであればよく、例えば図８に示す従来のハウジングであってもよい。

また、上述した実施形態によれば、アダプタ１７を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。アダプタ１７を設けなくてもよい。

また、上述した実施形態によれば、基板押さえ部７に４つの脚部７２を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。脚部７２は少なくとも２本以上あればよい。

また、上述した実施形態によれば、微地絡検出装置１に本発明の電流検出装置２を組み込んでいたが、本発明はこれに限ったものではない。電流検出装置２は、架空線Ｌａに流れる電流を検出してその波形を表示するだけでもよく、微地絡検出装置１に組み込まれていなくても良い。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ 電流検出装置
４ 第１貫通孔
５ ハウジング
６ 基板
７ 基板押さえ部
１６ 第２貫通孔
１７ アダプタ
７１ 平板部
７２ 脚部
９１ａ−２ 凹部
１４ ホールＩＣ（ホール素子）
１５ 電流検出回路
Ｌａ 架空線（電線）

Claims (2)

1. 電線を通す第１貫通孔が形成されたハウジングと、該ハウジング内に収容され、ホール素子を用いた電流検出回路を搭載する基板と、を備えた電流検出装置において、
   前記ハウジングの内壁に前記基板が嵌め込まれる凹部が設けられ、
   前記凹部を塞ぎ、前記ハウジングの内壁にネジ止めされる板状の平板部と、前記平板部から前記凹部内に向かって突設され、前記基板を凹部の底面に向かって押さえる棒状の複数の脚部と、から構成される基板押さえ部をさらに備えた
   ことを特徴とする電流検出装置。
2. 前記第１貫通孔内に着脱可能に設けられ、前記第１貫通孔よりも小さい第２貫通孔が形成されたアダプタをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。

Images