JP2014082920A - 複合インパルス電流発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】試験負荷に対して落雷によって発生するサージ電圧からの耐性を試験するとともに、動作責務試験を行うことのできる複合インパルス電流発生器を提供する。
【解決手段】複合インパルス電流発生器は、充電電圧選択部と、放電波形選択部と、を備え、充電電圧供給手段と、電圧分圧手段と、極性変換リレー手段と、放電手段と、充電切換えモード駆動手段と、充電電圧を試験負荷に印加するように接続する真空スイッチ部と、ＲＬ回路手段と、ＲＬ回路手段において生成された電流波形を測定するための電流センサーと、充電切換えモード駆動手段の充電コンデンサー選択スイッチの開閉動作を制御し、真空スイッチ部のスイッチング動作を制御する制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合インパルス電流発生器に係り、さらに詳しくは、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形を用いて、施設物または電子機器などの試験負荷に対して落雷によって発生するサージ電圧からの耐性を試験するとともに、動作責務試験を行うことのできる複合インパルス電流発生器に関する。

最近の電子通信技術の発展には目を見張るものがあり、これに伴い、産業プラントだけではなく、一般家庭においてもデジタル電子機器が非常に広範に用いられているが、これらの機器は、サージに対する耐性が弱いため、落雷などの過度電圧（サージ電圧）が発生したときに機器が焼損されるといった故障事故が増えている。

これを予防するために、数十年に亘って米国において生産されて適用されてきた過電圧サージ抑制器（ＴＶＳＳ）は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｃ６２．１ガイドラインに基づく８／２０μｓのインパルス電流波形を用いて試験してきた。１９９５年まで、８／２０μｓのインパルス電流波形は、ＩＥＣを用いる国家をはじめとするほとんどの国家において認められた。

しかしながら、１９９０年度半ば以降、ＩＥＣ ６１６４３グループは、引込口に設けられるサージ保護装置に対するＩ等級試験を紹介しながら、１０／３５０μｓの試験インパルス電流波形を言及した。この波形は、既存のＩＥＣ ６１０２４などにおいて用いられた波形であり、主として外部避雷に適用されていた、エネルギー耐量が非常に高い波形である。

現在、試験機関は、ＩＥＣ ６１６４３−１のインパルス電源要求事項を満たすために１０／３５０μｓの試験インパルス電流波形を用いることを余儀なくされているが、ＩＥＣ ６１６４３−１の２００２年のバージョンまでは、新たな波形の適用がサージ保護装置（ＳＰＤ）の試験に過度であるという反対意見にぶつかってある程度折衷した表現を用いた。すなわち、サージ保護装置のＩ等級とＩＩ等級の試験項目は８／２０μｓのインパルス電流波形に基づいて決定され、Ｉ等級の試験さえも１０／３５０μｓの試験インパルス電流波形に限定しなかった。

しかしながら、ＩＥＣ ６１６４３−１の２００５年度のバージョンにおいては、Ｉ等級の試験に１０／３５０μｓの試験インパルス電流波形を言及した。なお、その後に発表されたＩＥＣ ６２３０５においては、外部脳の保護試験に１０／３５０μｓの試験インパルス電流波形を最大２００ｋＡまで適用することを規定している。

以上述べたように、外部脳の保護試験に用いるためには、正確な衝撃電流を発生することが求められる。

しかしながら、従来の単一の衝撃電流発生装置（ＩＣＧ）においては、８／２０μｓのインパルス電流波形または１０／３５０μｓのインパルス電流波形の一つのみを選択的に用いて衝撃電流を生成せざるを得なかった。

また、最近適用されるＫＳ Ｃ ＩＥＣ ６２３０５−１において提案するサージ保護装置（ＳＰＤ）のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級試験のための動作責務試験を施行せざるを得なかった。すなわち、サージ保護装置（ＳＰＤ）において行うあらゆる等級試験のための動作責務試験を施行せざるを得なかった。

したがって、これらの欠点を補う複合的なインパルス電流発生器の開発が切望されている。

本発明は上記の従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形を用いて、施設物または電子機器などの試験負荷に対して落雷によって発生するサージ電圧からの耐性を試験することのできる複合インパルス電流発生器を提供するところにある。

本発明の他の目的は、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形を生成することにより、サージ保護装置のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する動作責務試験を行うことのできる複合インパルス電流発生器を提供するところにある。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、充電電圧モードのスイッチ選択に応じて充電を開始する充電電圧選択部と、放電波形モードのスイッチ選択に応じて放電波形を発生する放電波形選択部と、を備える複合インパルス電流発生器において、前記充電電圧選択部の選択モードに応じて入力交流電圧を直流電圧に変換する充電電圧供給手段と、前記充電電圧供給手段の直流電圧を分圧する電圧分圧手段と、前記充電電圧供給手段の電圧極性が変換されるように制御される極性変換リレー手段と、前記充電電圧供給手段のサージ残留電圧を放電する放電手段と、前記充電電圧選択部において選択された充電電圧に応じて充電電圧供給手段から供給される充電電圧を第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つを選択して充電可能なように開閉される第１から第３の充電コンデンサー選択スイッチのうちのいずれか一つを駆動する充電切換えモード駆動手段と、前記第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つによって充電された充電電圧を試験負荷に印加するように接続する真空スイッチ部と、前記真空スイッチ部の一方の端と接続され、その他方の端が試験負荷に接続され、前記放電波形選択部において選択される波形に応じて開閉されるＲＬ回路手段と、前記試験負荷と接続され、前記ＲＬ回路手段において生成された電流波形を測定するための電流センサーと、前記充電電圧供給手段の充電を制御するとともに、充電切換えモード駆動手段の充電コンデンサー選択スイッチの開閉動作を制御し、前記真空スイッチ部のスイッチング動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする複合インパルス電流発生器を提供する。

また、好ましくは、前記複合インパルス電流発生器は、前記試験負荷に供給される電圧を調整する電圧調整部と、前記試験負荷に印加された電圧が前記電圧調整部に流入することを防ぐパワー供給用のバックフィルター部と、前記制御手段に流入するサージ電圧を制限するバリスター部と、をさらに備える。

さらに、好ましくは、前記放電波形選択部は、前記制御手段に入力される制御信号によって電気的に動作されるソレノイドによってスイッチングされる。

さらに、好ましくは、前記充電切換えモード駆動手段は、前記制御手段に入力される制御信号によって電気的に動作されるソレノイドによってスイッチングされる。

さらに、好ましくは、前記ＲＬ回路手段は、異なる抵抗（Ｒ）値とインダクタンス（Ｌ）値との組み合わせによって、１０／３５０μｓにおいて５０ｋＡモード、１０／３５０μｓにおいて２５ｋＡモードまたは８／２０μｓにおいて２５ｋＡモードのインパルス電流波形を生成する。

本発明によれば、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形を用いて、施設物または電子機器などの試験負荷に対して落雷によって発生するサージ電圧からの耐性を試験することができるので、試験機器のさらなる設置コストを削減することができる。

最近適用されるＫＳ Ｃ ＩＥＣ ６２３０５−１において提案するサージ保護装置のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する動作責務試験を８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形の生成により試験することができるので、高品質の電力需要が求められる時代の状況に合わせて、電子機器をはじめとする保護機器の落雷に関する試験及び性能の評価に有効に活用することができる。

本発明に係る複合インパルス電流発生器のブロック構成図である。 図１に示す複合インパルス電流発生器の回路構成図である。 図１に示す真空スイッチ部が適用された回路構成図である。 本発明に係る複合インパルス電流発生器を用いて行う動作責務試験過程を示すフローチャートである。 本発明に係る動作責務試験の試験設備の設置図である。 Ａに示す動作責務試験のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する時間のフローチャートである。 Ａに示す動作責務試験のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する時間のフローチャートである。 本発明に係る複合インパルス電流発生器のメイン画面を示す図である。

本明細書及び請求の範囲において用いられている用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最良の方法により説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則を踏まえて本発明の技術的な思想に見合う意味と概念として解釈すべきである。

以下、添付図面に基づき、上記の構成を有する本発明に係る複合インパルス電流発生器について詳述する。

図１は、本発明に係る複合インパルス電流発生器のブロック構成図であり、図２は、図１に示す複合インパルス電流発生器の回路構成図であり、図３は、図１に示す真空スイッチ部が適用された回路構成図である。

本発明は、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形を生成するための複合インパルス電流発生器に関するものであり、例えば、８／２０μｓのインパルス電流波形とは、波頭部が波形の生成時点から８μｓの時間が経過した後にピーク値に達し、そのピーク値に達した後に減衰された波形がピーク値から２０μｓの時間が経過した後にピーク値の５０％に減衰するインパルス電流波形のことをいう。このため、前記８／２０μｓのインパルス電流波形は、波尾部の幅が波頭部の幅よりも広幅に形成される。

本発明に係る複合インパルス電流発生器は、充電電圧モードのスイッチ選択に応じて充電を開始する充電電圧選択部と、放電波形モードのスイッチ選択に応じて放電波形を発生する放電波形選択部と、を備えた状態で、前記充電電圧選択部の選択モードに応じて入力交流電圧を直流電圧に変換する充電電圧供給手段と、前記充電電圧供給手段の直流電圧を分圧する電圧分圧手段と、前記充電電圧供給手段の電圧極性が変換されるように制御される極性変換リレー手段と、前記充電電圧供給手段のサージ残留電圧を放電する放電手段と、前記充電電圧選択部において選択された充電電圧に応じて充電電圧供給手段から供給される充電電圧を第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つを選択して充電可能なように開閉される第１から第３の充電コンデンサー選択スイッチのうちのいずれか一つを駆動する充電切換えモード駆動手段と、前記第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つによって充電された充電電圧を試験負荷に印加するように接続する真空スイッチ部と、前記真空スイッチ部の一方の端と接続され、その他方の端が試験負荷に接続され、前記放電波形選択部において選択される波形に応じて開閉されるＲＬ回路手段と、前記試験負荷と接続され、前記ＲＬ回路手段において生成された電流波形を測定するための電流センサーと、前記充電電圧供給手段の充電を制御するとともに、充電切換えモード駆動手段の充電コンデンサー選択スイッチの開閉動作を制御し、前記真空スイッチ部のスイッチング動作を制御する制御手段と、前記試験負荷に供給される電圧を調整する電圧調整部と、前記試験負荷に印加された電圧が前記電圧調整部に流入することを防ぐパワー供給用のバックフィルター部と、前記制御手段に流入するサージ電圧を制限するバリスター部と、をさらに備える。

以下、本発明の複合インパルス電流発生器における各構成手段の接続関係及び作用について詳述する。

本発明の複合インパルス電流発生器には、図６に示すメイン画面でのように、「モード設定」には、充電電圧モードのスイッチ選択に応じて充電を開始する充電電圧選択部と、放電波形モードのスイッチ選択に応じて放電波形を発生する放電波形選択部と、が配設されている。

先ず、第１の入力電源ＡＣ１と第２の入力電源ＡＣ２が複合インパルス電流発生器の制御部１００にそれぞれ接続されて電源が供給され、制御部１００には、トランスを介して充電部１０２が接続されている。このとき、第１及び第２の入力電源ＡＣ１、ＡＣ２としては、ＡＣ２２０Ｖ電圧が用いられる。

充電部１０２は、充電電圧選択部の選択モードに応じて入力交流電圧を直流電圧に変換する機能を有し、制御部１００と接続されたトランスを介してＡＣ２２０Ｖ電圧がＡＣ ２８ｋＶ（ＭＡＸ）に変換され、トランスと並列接続されたブリッジ回路Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を経てＤＣ ３３ｋＶ（ＭＡＸ）に変換される。なお、充電部１０２は、フィルターコンデンサーＣ１及び第１の抵抗Ｒ１に接続されてリップルなしＤＣ ３３ｋＶの充電電圧を作り出す。

また、制御部１００の第１及び第２のセンサーＳＥＮＳＯＲ１、２と接続された電圧分圧器１０４は、充電部１０２の直流電圧を分圧する機能を有し、第３から第６の抵抗Ｒ３〜Ｒ６と直列接続されて電圧を分圧する。すなわち、電圧分圧器１０４は、第３及び第６の抵抗Ｒ３、Ｒ６に２００Ｍ、第４及び第５の抵抗Ｒ４、Ｒ５に２００Ｋでプルダウン抵抗を接続し、その分圧倍率が１０００：１に定められる。このとき、直流電圧ＤＣ ３３ｋＶを直流電流ＤＣ ３３Ｖに変換してコンパレーターやメーターディスプレイ（図示せず）に接続して充電制御用に用いる。

電圧分圧器１０４の一方の端は、制御部１００と接続された極性変換リレー部１０６の第１の極性変換リレーＲＳ１と接続され、その他方の端は、極性変換リレー部１０６の第２の極性変換リレーＲＳ２と接続されて、高電圧リレーで極性を変換する。このため、極性変換リレー部１０６は、充電部１０２の電圧極性が変換されるように制御する役割を果たす。

すなわち、制御部１００は、充電部１０２の充電電圧を正極性（＋）や負極性（−）として出力するときに、充電部１０２の電圧極性を高電圧リレーで電極極性が変換するが、リレーのオフ（ＯＦＦ）時に正極性（＋）、リレーのオン（ＯＮ）時に負極性（−）に電極極性が変換されるように制御する。

極性変換リレー部１０６の第１の極性変換リレーＲＳ１の一方の端が制御部１００と接続され、その他方の端が第３の極性変換リレーＲＳ３と接続され、第３の極性変換リレーＲＳ３は放電部１０８の第１０の抵抗Ｒ１０と接続されている。また、第２の極性変換リレーＲＳ２の一方の端が制御部１００と接続され、その他方の端が放電部１０８の第１０の抵抗Ｒ１０と接続されて、充電部１０２の充電電圧を放電する。

すなわち、放電部１０８は、充電部１０２のサージ残留電圧を放電する機能を有し、自体内に配設されたコンデンサーに充電される電圧やサージ電圧発生後の残留電圧を第１０の抵抗Ｒ１０を介して放電する。このとき、放電抵抗の役割を果たす第１０の抵抗Ｒ１０は接地やグランドに接続されて充電電圧を放電し、且つ、５Ｋ／８ＫＷで充電電圧を徐々に放電する。

放電部１０８と並列にそれぞれ接続され、第３のコンデンサーＣ３と一方の端が接続された第１の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０と、第４のコンデンサーＣ４と一方の端が接続された第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２は、それぞれの総容量が６１８ｕＦであり、２０６ｕＦの３つで接続された並列構造である。

すなわち、１０／３５０モードの２５ｋＡを用いるときに、第１の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０のスイッチＳＷをオン（ＯＮ）にし、第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２及び８／２０切換えモードアクチュエータ１１４のスイッチＳＷをオフ（ＯＦＦ）にする。なお、１０／３５０モードの５０ｋＡを用いるときには、第１の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０のスイッチＳＷをオン（ＯＮ）にし、第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２のスイッチＳＷもオン（ＯＮ）にする。それとは逆に、８／２０切換えモードアクチュエータ１１４のスイッチＳＷはオフ（ＯＦＦ）にする。

第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２と並列接続され、第５のコンデンサーＣ５と一方の端が接続された８／２０切換えモードアクチュエータ１１４は、総容量が５２ｕＦであり、第５のコンデンサーＣ５を単独で動作する。このとき、８／２０モードの１２０ｋＡを用いるときにも、８／２０切換えモードアクチュエータ１１４のスイッチＳＷをオン（ＯＮ）にし、第１の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０及び第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２のスイッチＳＷはオフ（ＯＦＦ）にする。

以上述べたように、第１の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０と、第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１２及び８／２０切換えモードアクチュエータ１１４から構成される充電切換えモード駆動手段は、充電電圧選択部において選択された充電電圧に応じて充電部１０２から供給される充電電圧を第１から第３の充電コンデンサーＣ３、Ｃ４、Ｃ５のうちのいずれか一つを選択して充電可能なように開閉される第１から第３の充電コンデンサー選択スイッチＡＵ１、ＡＵ２、ＡＵ３のうちのいずれか一つを駆動する。

第１から第３の充電コンデンサーＣ３、Ｃ４、Ｃ５のうちのいずれか一つによって充電された充電電圧を試験負荷に印加するように接続する真空スイッチ部１１６に配設された真空スイッチＴＶＳのアノードＡ端が８／２０切換えモードアクチュエータ１１４と接続され、真空スイッチＴＶＳのゲートＧ端とカソードＫ端との間に接続された充電用の第６のコンデンサーＣ６を経てトランスＴＲＡＮＳを介してトリガー端と接続され、そのトリガー端は制御部１００と接続されている。

すなわち、充電用の第６のコンデンサーＣ６への充電が完了すると、充電電圧を放電する必要があるが、このとき、真空スイッチ部１１６のトリガー端を用いて高電圧パルスをゲートＧにトリガーすると、真空スイッチＴＶＳのスイッチＳＷはアノードＡとカソードＫとの間がオン（ＯＮ）になって充電電圧が第１のＲＬ回路部１１６に放電される。

また、真空スイッチ部１１６に配設された真空スイッチＴＶＳのカソードＫと接続された１０／３５０ ５０ｋＡモード用の第１のＲＬ回路部１１８は、抵抗ＲとインダクタンスＬを介してアクチュエータＭのスイッチの一方の端と接続され、アクチュエータのスイッチの他方の端が試験負荷ＤＵＴと接続され、そのアクチュエータは制御部１００と接続されて１０／３５０μｓのインパルス電流波形を生成する。ここで、第１のＲＬ回路部１１８は、放電波形選択部において選択される波形に応じて開閉を行う役割を果たす。

すなわち、図３に示すように、真空スイッチ部１１６は、８／２０切換えモードアクチュエータ１１４と１０／３５０ ５０ｋＡモード用の第１のＲＬ回路部１１８との間に接続され、８／２０切換えモードアクチュエータ１１４のアクチュエータの駆動に応じて充電された充電電圧にトリガーを加えて発生した高電圧パルスによって充電電圧を放電する。

このとき、１０／３５０モードの波形を作成するためには、抵抗ＲとインダクタンスＬとの組み合わせにより波形を生成し、コンデンサーの容量に応じて抵抗ＲとインダクタンスＬの値が異なってくるため、モード別にＲＬ回路が存在しなければならない。なお、１０／３５０ ５０ｋＡモードを用いるときには、１．５ｐＨと３８４ｍの抵抗Ｒが接続され、アクチュエータのスイッチはオン（ＯＮ）にし、第２及び第３のＲＬ回路部１２０、１２２に接続されたアクチュエータのスイッチはそれぞれオフ（ＯＦＦ）にする。

このような構成は、第２のＲＬ回路１２０にもそのまま適用される。すなわち、１０／３５０ ２５ｋＡモード用の第２のＲＬ回路１２２において１０／３５０ ２５ｋＡモードを用いるときには、３．１ｐＨと７６７ｍの抵抗Ｒが接続される。このとき、第１及び第３のＲＬ回路１１８、１２２に接続されたアクチュエータのスイッチはそれぞれオフ（ＯＦＦ）にし、第２のＲＬ回路１２０に接続されたアクチュエータのスイッチはそれぞれオン（ＯＮ）にする。

さらに、このような構成は、第３のＲＬ回路１２２にもそのまま適用される。すなわち、８／２０ １２０ｋＡモード用の第３のＲＬ回路１２２において８／２０２５ｋＡモードを用いるときには、３．１ｐＨと７６７ｍの抵抗Ｒが接続される。このとき、第１及び第２のＲＬ回路１１８、１２０に接続されたアクチュエータのスイッチはそれぞれオフ（ＯＦＦ）にし、第２のＲＬ回路１２０に接続されたアクチュエータのスイッチはそれぞれオン（ＯＮ）にする。

一方、第３のＲＬ回路１２２において生成された電流波形を測定するための感知部であって、試験負荷ＤＵＴの一方の端と接続される極性変換リレー１０６に接続されたピアソン電流センサーＣＴ、１２４は、８／２０モードや１０／３５０モードの出力波形を測定するセンサーであって、電流の波形を測定し、８／２０モードは１２０ｋＡ、１０／３５０モードは５０ｋＡの電圧が測定可能である。

試験負荷ＤＵＴの一方の端がソレノイド１２６の第１の極性変換リレーＲＳ１と接続され、試験負荷の他方の端が電源供給用のバックフィルターの第２の極性変換リレーＲＳ２と接続され、ソレノイド１２６の出力端子にＡＣ電圧を一緒に接続するスイッチＳＷであって、電源を供給するときに用いる。

このとき、電圧範囲は、ＡＣ ０Ｖ〜ＡＣ ８００Ｖに電圧を変えてソレノイド１２６に接続する。また、放電波形選択部及び充電切換えモード駆動手段が、制御部１００に入力される制御信号によって電気的に動作するソレノイド１２６によってスイッチングされてもよい。

ソレノイド１２６の出力端と第２のリアクタンスＬ２を介してそれぞれ接続されたパワー供給用のバックフィルター部１２８は、試験負荷に印加された電圧が電圧調整部１３２に流入することを防ぐ機能をする。

パワー供給用のバックフィルター部１２８とそれぞれ接続されたバリスターＭＯＶ部１３０は、第１、第２及び第３のバリスターＭＯＶ１、ＭＯＶ２、ＭＯＶ３を備え、残留電圧のサージ流入によっても制御部１００がダウンする虞があるため、サージ電圧ＡＣ ８００Ｖ以上の電圧が遮断可能なバリスターＭＯＶ部１３０を接続してサージの流入時に電圧を制限する役割を果たす。

バリスターＭＯＶ部１３０のトランスを介して接続されたスライダック（Ｓ．Ｖ．Ａ）を備える電圧調整部１３２は、試験負荷に供給される電圧を調整する機能を有し、電圧を供給する可変装置電圧のＡＣ ０Ｖ〜ＡＣ ８００Ｖの電圧をモーター（図示せず）を用いて徐々に変える。

電圧調整部１３２と接続された制御部１００は、それぞれの構成要素を総括的に制御するが、充電部１０２の充電を制御するとともに、第１及び第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ１１０、１１２、第２の８／２０切換えモードアクチュエータ１１４に対するスイッチ開閉動作を制御し、真空スイッチ部１１６のスイッチング動作を制御する。

図４は、本発明に係る複合インパルス電流発生器を用いて行う動作責務試験過程を示すフローチャートであり、図５Ａは、本発明に係る動作責務試験の試験設備の設置図であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、図５Ａに示す動作責務試験のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する時間のフローチャートである。

図４を参照すると、本発明に係る複合インパルス電流発生器を用いて８／２０μｓまたは１０／３５０μｓの衝撃電流波形を生成するための動作責務試験を行う（ステップＳ１００）。

本発明の動作責務試験は、実際のサービス条件をシミュレーションするために、サージ保護装置（または、試験負荷）に、常用周波数電源の特性に応じて、最大使用電圧Ｕｃの交流電源が供給される状態で、特定のサージインパルス、すなわち、充電及びトリガー動作を所定の回数だけ多数回加える試験である。

このとき、動作責務試験を行うための試験設備は、図５Ａに示すように、サージ保護装置（ＳＰＤ）に常用周波数電源Ｕｃとサージ電圧が接続されて動作責務試験を行う。符号Ｄは、メーカが提示したＳＰＤ分離機を示す。

次いで、制御手段１００は、電力系統に流れるインパルス続流の大きさが５００Ａ以下であるか、あるいは、５００Ａを超えるかを判断する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０における判断の結果、インパルス続流の大きさが５００Ａ以下であれば、試験負荷ＤＵＴは常用周波数電源Ｕｃに接続する（ステップＳ１２０）。このとき、電源のインピーダンスは、続流が流れる間にサージ保護装置の端子において測定された常用周波数電圧のピーク値が常用周波数電源Ｕｃのピーク値以下に１０％以上低下しないものである必要がある。

ステップＳ１１０における判断の結果、インパルス続流の大きさが５００Ａを超えると、試験負荷ＤＵＴは、短絡電流を有する常用周波数電源Ｕｃに接続する（ステップＳ１３０）。

次いで、サージ保護装置の放電中に過電圧が制限されて両端子の間に残留する衝撃電圧、すなわち、測定制限電圧を決定する（ステップＳ１４０）。これは、過度ストレスに対するサージ保護装置の安全性を確保するためである。

次いで、制御手段１００においては、複合インパルス電流発生器のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する動作責務試験の試験等級を決定する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１５０における判断の結果、Ｉ等級に対する動作責務試験が決定される場合に、サージ保護装置にインパルス衝撃電流を印加する試験を行う（ステップＳ１６０）。

このとき、Ｉ等級の試験負荷には、図５Ｂに示すように、インパルス衝撃電流の最大値を適用する。すなわち、サージ保護装置に最大の常用周波数電源を印加するが、インパルス間の間隔は５０〜６０ｓであり、インパルスグループ間の間隔は３０ｍｉｎ〜３５ｍｉｎである。

また、グループ間の休止時間中には電源を印加せず、全体のインパルス電流は記録される必要があり、電流の記録は試料の貫通または閃絡などのいかなる症候も示さない必要がある。

その後、Ｉ等級に対する動作責務試験をさらに行う場合に、サージ保護装置を貫通するインパルス衝撃電流に合わせて試験を行う（ステップＳ１７０）。すなわち、サージ保護装置に常用周波数電源を印加する。インパルス試験中における電源の供給短絡電流は、５Ａである。再放電を確認するために、グループインパルス試験を終えながら、サージ保護装置が最後の続流を遮断した後に、続けて少なくとも１分間電源を供給する。最後のグループインパルス試験を終えてから１分間電源を供給し続けるか、あるいは、常用周波数電源を３０秒以上印加した後に１５分間安全性を確認する。

ステップＳ１５０における判断の結果、ＩＩ等級に対する動作責務試験が決定される場合に、Ｉ等級に対して行われた動作責務試験と同様に行う。

もし、ＩＩＩ等級に対する動作責務試験が決定される場合に、ＩＩＩ等級の試験負荷に相当するインパルス衝撃電流を適用する。すなわち、図５Ｂに示すように、ＩＩＩ等級の試験負荷は、８／２０μｓまたは１０／３５０μｓのインパルス電流波形のモードを設定し、それに相当する電流、時間及び電圧を印加する(ステップＳ１８０)。

最後に、複合インパルス電流発生器のＩ、ＩＩ、ＩＩＩ等級に対する動作責務試験結果を踏まえて、動作責務試験の評価基準の充足有無を判断することにより（ステップＳ１９０）、動作責務試験を終える。

図６は、本発明に係る複合インパルス電流発生器のメイン画面を示す図である。

図６に示すように、本発明のメイン画面は、インパルス動作を制御するための動作画面として自動的に動作させるときに、常にメイン画面に切り換えて作動しなければならない。このとき、スコープ入力レベル及び動作条件をメイン画面において設定することができる。そのメイン画面には、メニュー、グラフ画面、トリガーモード、入力電圧調整、充電された電圧、設定電流、モード設定など種々の機能のキーモードが設けられている。

特に、トリガーオン／オフモードでは、トリガーオフ時にＰＣスコープの現在状態の電圧、電流データをモニターリングし、ラインの状態及びＰＣスコープの状態が分かる。なお、トリガーオン時にＰＣスコープはトリガー信号を監視する状態に切り換えられ、入力があるまで待つ。

以下、このような機能を有する複合インパルス電流発生器の動作手順について説明する。１）開始ボタンを押し、２）自動トリガーモードをオン（ＯＮ）にし、３）放電レバー解放をオン（ＯＮ）にすると、４）２秒後に充電が開始され、５）充電状態を確認し、６）充電が完了したときに待ち状態を維持し、７）パルスオン（ＯＮ）ボタンをクリックし、８）トリガー動作及びサージ電圧を出力し、９）出力された結果をグラフを用いて表示し、１０）２秒後に強制的に放電することにより、動作状態が完了する。

以上、本発明の特定の実施形態が説明及び開示されたが、本発明が当業者によって種々に変形されて実施される可能性があるということは自明である。これらの変形された実施形態は、本発明の技術的な思想や展望から個別的に理解されてはならず、本発明に添付されている特許請求の範囲内に属すると理解すべきである。

１００：制御部
１０２：充電部
１０４：電圧分圧器
１０６：極性変換リレー
１０８：放電部
１１０、１１２：第１及び第２の１０／３５０切換えモードアクチュエータ
１１４：８／２０切換えモードアクチュエータ
１１６：真空スイッチ部
１１８、１２０、１２２：第１、第２及び第３のＲＬ回路部
１２４：ピアソン電流センサー
１２６：ソレノイド
１２８：パワー供給用のバックフィルター
１３０：バリスター
１３２：電圧調整部
１３０：バリスター部
１３２：電圧調整部
１００：制御部

Claims (5)

1. 充電電圧モードのスイッチ選択に応じて充電を開始する充電電圧選択部と、放電波形モードのスイッチ選択に応じて放電波形を発生する放電波形選択部と、を備える複合インパルス電流発生器において、
   前記充電電圧選択部の選択モードに応じて入力交流電圧を直流電圧に変換する充電電圧供給手段と、
   前記充電電圧供給手段の直流電圧を分圧する電圧分圧手段と、
   前記充電電圧供給手段の電圧極性が変換されるように制御される極性変換リレー手段と、
   前記充電電圧供給手段のサージ残留電圧を放電する放電手段と、
   前記充電電圧選択部において選択された充電電圧に応じて充電電圧供給手段から供給される充電電圧を第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つを選択して充電可能なように開閉される第１から第３の充電コンデンサー選択スイッチのうちのいずれか一つを駆動する充電切換えモード駆動手段と、
   前記第１から第３の充電コンデンサーのうちのいずれか一つによって充電された充電電圧を試験負荷に印加するように接続する真空スイッチ部と、
   前記真空スイッチ部の一方の端と接続され、その他方の端が試験負荷に接続され、前記放電波形選択部において選択される波形に応じて開閉されるＲＬ（抵抗、インダクタンス）回路手段と、
   前記試験負荷と接続され、前記ＲＬ回路手段において生成された電流波形を測定するための電流センサーと、
   前記充電電圧供給手段の充電を制御するとともに、充電切換えモード駆動手段の充電コンデンサー選択スイッチの開閉動作を制御し、前記真空スイッチ部のスイッチング動作を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする複合インパルス電流発生器。
2. 前記試験負荷に供給される電圧を調整する電圧調整部と、
   前記試験負荷に印加された電圧が前記電圧調整部に流入することを防ぐパワー供給用のバックフィルター部と、
   前記制御手段に流入するサージ電圧を制限するバリスター部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の複合インパルス電流発生器。
3. 前記放電波形選択部は、前記制御手段に入力される制御信号によって電気的に動作されるソレノイドによってスイッチングされることを特徴とする請求項１に記載の複合インパルス電流発生器。
4. 前記充電切換えモード駆動手段は、前記制御手段に入力される制御信号によって電気的に動作されるソレノイドによってスイッチングされることを特徴とする請求項１に記載の複合インパルス電流発生器。
5. 前記ＲＬ回路手段は、異なる抵抗（Ｒ）値とインダクタンス（Ｌ）値との組み合わせによって、１０／３５０μｓにおいて５０ｋＡモード、１０／３５０μｓにおいて２５ｋＡモードまたは８／２０μｓにおいて２５ｋＡモードのインパルス電流波形を生成することを特徴とする請求項１に記載の複合インパルス電流発生器。