JP2017013547A - 地絡保護装置及び地絡保護システム - Google Patents

Abstract

【課題】き電回路に地絡事故が生じた際、信号機器の損傷を防止する。【解決手段】地絡保護装置４０は、レール側端子４１と接地側端子４２との間に接続され、レール側端子４１及び接地側端子４２間に印加された過電圧により放電して地絡電流ｉ６を流す放電管４５と、この放電管４５に対して並列に接続され、閉じた時に放電管４５を短絡し、開いた時に放電管４５の短絡を解除する開閉器４６と、地絡電流を検出するＣＴ４７と、このＣＴ４７の検出結果に基づき、開閉器４６を開閉する駆動回路５０と、を備えている。駆動回路５０は、ＣＴ４７の検出結果に基づき、地絡電流ｉ６の発生及び消滅、又は有無を検出する検出手段５１と、この検出手段５１の検出結果に基づき、所定のタイミングで開閉器４６を開閉する駆動手段５２と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道信号設備を対象とした地絡保護装置と、この地絡保護装置を用いて構成された地絡保護システムと、に関するものである。

従来、鉄道信号設備において、レールを電気回路の帰線として使うき電回路の地絡による信号設備焼損現象（Ｉ）が、以下のように問題になっている。

（Ｉ） き電回路の地絡による信号設備焼損現象
電気鉄道において、電車への電力供給設備である変電所及び電車線路では、雷撃、飛来物、鳥、蛇、倒木等により、大地に電気が漏れる地絡事故が発生する。この時、大地に流出したき電電流が信号設備に流れ込み、信号設備が焼損することがある。地絡電流は条件によっては長時間（分単位）流れることがあり、一般的な雷害に比べて被害が大きくなる傾向がある。地絡電流により、次の２つの現象（Ｉａ）、（Ｉｂ）がみられる。

（Ｉａ） き電回路の地絡時の電気現象
図２は、き電回路の地絡時の基本的な電流経路と電位分布の様子を示す模式図である。

レール１には、これに沿って電柱２が立設され、この電柱２にトロリ線又はき電線（トロリ線・き電線）３が懸架されている。レール１及びトロリ線・き電線３は、変電所１０に接続されている。変電所１０内には、き電電源１１及び遮断器１２が設けられ、そのき電電源１１から出力されたき電流ｉ１１ａが、矢印方向に、遮断器１２を介してトロリ線・き電線３へ供給される。き電流ｉ１１ａは、電車の集電装置を通してモータ等で消費された後、車輪を通してレール１へ流れる。レール１に帰還電流として流れる帰線電流ｉ１１ｂは、レール１を通って変電所１０内のき電電源１１へ戻る。

地絡６が発生すると、この地絡電流ｉ６が、矢印方向に、電柱２を通して大地へ流れる。そのため、地絡時には、矢印で示すように、地絡点周囲の大地電位Ｖ５が上昇すると共に、レール電位Ｖ１が上昇する。

（Ｉｂ） 信号機器焼損現象
図３は、き電回路の地絡故障に伴う信号機器室焼損事故の典型的パターンを示す模式図である。

レール１には、このレール１を切り換える付帯機器としての転てつ器７が設けられている。転てつ器７は、電気部品を収容する筐体７ａを有し、信号ケーブル８（電源線、信号線又は制御線）を介して信号機器室９から送られてくる制御信号により、レール１を切り換えるようになっている。信号機器室９は、この建屋９ａの内部に電源装置及び制御装置等の信号機器９ｂが設置されている。信号機器室９の電源装置等は、接地電極５により大地に接地されている。

ステップＳＴ１において、地絡６が発生すると、この地絡電流ｉ６が、矢印方向に、電柱２を通して大地へ流れる。すると、ステップＳＴ２において、レール電位Ｖ１が上昇する。レール電位Ｖ１の上昇に伴い、ステップＳＴ３において、転てつ器７の筐体７ａとレール１との間に絶縁破壊が生じると、転てつ器７の信号ケーブル８と建物９ａ又は接地電極５へつながる接地回路との間で絶縁破壊が生じる。そのため、矢印で示すように、電柱２から大地へ地絡電流ｉ６が流入し、この地絡電流ｉ６が、信号機器室９内の信号機器９ｂ→信号ケーブル８→転てつ器７→レール１→変電所１０の経路で流れる。
同様の現象で、踏切設備においても障害が発生している。

（Ｉｃ） 地絡模擬試験結果
図４（ａ）、（ｂ）は、地絡模擬試験結果の一例を示す模式図であり、同図（ａ）は、変電所構内地絡を示す図、及び、同図（ｂ）は、電車線路側地絡を示す図である。

この図４（ａ）、（ｂ）は、低圧電源を用いた現地での地絡模擬試験結果を示す図であり、図４に記載された電圧値及び電流値は２２ｋＶ系に換算した値である。

図４（ａ）において、変電所１０と信号機器室９との間の距離は、２．８ｋｍである。トロリ線３ａにつながる変電所構内のＴ相電線からメッシュ接地１３へ地絡６が発生すると（地絡電流４７７０Ａ）、変電所１０から離れた信号機器室９の接地電極５又は建屋から、矢印で示すように、地絡電流５０５Ａが、レール１→変電所１０内のき電電源１１の経路で流れる。き電電源１１の端子電圧は、地絡前には２２ｋＶであったが、地絡時には、７．６６ｋＶであった。

図４（ｂ）において、変電所１０と信号機器室９との間の距離は、２．８ｋｍである。信号機器室９から１．３ｋｍ離れた大地に、地絡６が発生したとする。この地絡発生箇所から変電所１０までの距離は、４．１ｋｍである。トロリ線３ａから大地へ地絡６が発生すると（地絡電流１７９０Ａ）、信号機器室９の接地電極５又は建屋から、矢印で示すように、地絡電流２０３Ａが、レール１→変電所１０内のき電電源１１の経路で流れる。き電電源１１の端子電圧は、地絡前には２２ｋＶであったが、地絡時には１５．２ｋＶであった。

このように、低圧電源を用いた現地での地絡模擬試験により、地絡時には、条件によるが、５００Ａ程度の地絡電流が信号機器室９に流入する可能性があることが確認されている。

特開２００８−１３０９８６号公報

図５（ａ）、（ｂ）は、従来のき電回路の地絡障害に対する対策とその課題を示す図であり、同図（ａ）は、従来の対策を示す図、及び、同図（ｂ）は、従来の課題を示す図である。

図５（ａ）に示す従来の地絡保護システムでは、信号機器９ｂが、信号機器室９の建屋９ａ内に設置されている。信号機器９ｂは、耐雷変圧器（以下「耐雷トランス」という。）３１を介して、電源線３２に接続されると共に、信号ケーブル８を介して、転てつ器７に接続されている。信号機器９ｂは、電源線３２から耐雷トランス３１を介して供給される電力により運転され、制御信号及び動力電源を信号ケーブル８を通して転てつ器７へ与える。これにより、転てつ器７が制御され、レール１が切り換えられる。特許文献１等に記載されているように、耐雷トランス３１は、１次巻線と２次巻線との間に設けられた静電シール３１ｃを有し、この静電シール３１ｃが接地電極５に接続されている。

なお、接地電極５は、耐雷特性を向上させるために、Ａ種接地３３が望ましい。Ａ種接地３３は、規定では、接地抵抗値が１０Ω以下となっている。
従来の対策では、信号機器９ｂとＡ種接地３３との間を耐雷トランス３１によって絶縁し、更に、信号機器室９内の信号機器９ｂと建屋９ａとの間を絶縁部材３４によって絶縁している。

これにより、例えば、ステップＳＴ１１において、地絡６が発生すると、レール電位Ｖ１が上昇する。ステップＳＴ１２において、転てつ器７の筐体７ａと信号ケーブル８との間に電圧Ｖ７が発生する。更に、ステップＳＴ１３において、信号機器室９内の信号機器９ｂと建屋９ａとの間に、電圧Ｖ９ａが発生すると共に、信号機器９ｂとＡ種接地３３との間に電圧Ｖ９ｂが発生する。このような場合でも、信号機器室９への地絡電流ｉ６の流入を防止できる。但し、ステップＳＴ１２において、転てつ器７の耐電圧が低いと、転てつ器７の筐体７ａと信号ケーブル８との間の電圧Ｖ７により、筐体７ａと信号ケーブル８との間で絶縁破壊が発生する恐れがある。

このように、従来の対策は、基本的には、信号機器９ｂと建屋９ａとの間を完全に絶縁し、地絡電流ｉ６の信号機器室９への流入を防ぐ方式である。しかし、１箇所でも絶縁不良箇所があると、図５（ｂ）に示すように、地絡電流ｉ６が流れ込む経路が形成されるという弱点があり、以下のような課題があった。

図５（ｂ）のステップＳＴ１１において、地絡６によりレール電位Ｖ１が上昇する。ステップＳＴ１２において、転てつ器７の筐体７ａと信号ケーブル８との間に絶縁破壊が発生する。ステップＳＴ１３において、信号機器室９内の信号機器９ｂ及び建屋９ａ間で絶縁破壊が発生すると共に、Ａ種接地３３と信号機器室９の信号機器９ｂとの間に絶縁破壊が発生する。

その後、ステップＳＴ１４において、絶縁破壊が発生した箇所を通して、信号機器９ｂへ地絡電流ｉ６が流入する。または、Ａ種接地３３と信号機器９ｂとの間の絶縁破壊箇所から、信号機器９ｂへ地絡電流ｉ６が流入する。そのため、ステップＳＴ１５において、この信号機器９ｂから信号ケーブル８及び転てつ器７を通してレール１へ地絡電流ｉ６が流れ、信号機器９ｂの焼損が発生する、といった課題があった。

請求項１記載の発明は、レールの付帯機器に対して信号ケーブルを介して電源供給及び制御信号の送受信を行う信号機器が配設された鉄道沿線において、き電回路の地絡事故が生じた際、前記信号機器の損傷を防止するための地絡保護装置であって、前記レール側に接続されるレール側端子と、接地される接地側端子と、前記レール側端子と前記接地側端子との間に接続され、前記レール側端子及び前記接地側端子間に印加された過電圧により放電して地絡電流を流す放電管と、前記放電管に対して並列に接続され、閉じた時に前記放電管を短絡し、開いた時に前記放電管の短絡を解除する開閉器と、前記地絡電流を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づき、前記開閉器を開閉する駆動回路と、を備えている。

前記駆動回路は、前記検出器の検出結果に基づき、前記地絡電流の発生及び消滅、又は有無を検出する検出手段と、駆動手段と、を有している。前記駆動手段は、前記検出手段によって前記地絡電流の発生が検出された際に前記開閉器を閉じ、その後、変電所側の遮断器の開路動作に伴い前記検出手段によって前記地絡電流が検出されなくなった際、前記遮断器との協調を図るため、即時に前記開閉器を開かず、前記地絡電流が検出されなくなった時点から所定時間経過後に前記開閉器を開くように設計されている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の地絡保護装置において、前記駆動手段は、更に次のように設計されている。すなわち、前記駆動手段は、前記所定時間内において、前記遮断器が閉路した後に地絡電流の継続を検出して再度開路した場合であって、この前記遮断器の再度開路動作に伴い前記検出手段によって前記地絡電流が再度検出されなくなった場合には、前記遮断器との協調を図るため、即時に前記開閉器を開かず、前記地絡電流が再度検出されなくなった時点から所定時間経過後に前記開閉器を開くように設計されている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の地絡保護装置において、前記付帯機器には、転てつ器又は踏切設備が含まれ、前記レール側端子は、前記レールのインピーダンスボンド中性点に接続され、前記接地は、Ａ種接地である。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の地絡保護装置において、前記検出器は、変流器（以下「ＣＴ」という。）であり、前記検出手段は、前記検出器の検出結果に基づき、前記地絡電流の発生及び消滅、又は有無を検出して継電器接点信号を出力する地絡過電流継電器を有している。更に、前記駆動手段は、前記継電器接点信号に基づき、前記所定時間を計時してタイマ接点信号を出力するタイマと、前記タイマ接点信号に基づき、前記開閉器を開閉する電磁継電器と、を有している。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の地絡保護装置において、前記駆動手段は、更に、前記継電器接点信号に基づき、前記タイマの計時動作を制御する第１の補助リレーと、前記タイマ接点信号に基づき、前記電磁継電器の開閉動作を制御する第２の補助リレーと、を有している。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の地絡保護装置を備え、前記地絡保護装置の前記レール側端子が前記レール側に接続され、前記地絡保護装置の前記接地側端子が接地され、前記き電回路に地絡事故が生じた際、前記信号機器の損傷を防止するための地絡保護システムである。そして、前記信号機器は、絶縁材を介して信号機器室内に設置され、前記信号ケーブルを介して、前記レールの前記付帯機器に接続され、且つ、１次巻線及び２次巻線間に静電シールが設けられた耐雷変圧器を介して、駆動電力供給用の電源線に接続され、前記耐雷変圧器の前記静電シールは、接地されている。

本発明の地絡保護装置及び地絡保護システムによれば、次の（Ａ）、（Ｂ）のような効果がある。

（Ａ） 地絡保護効果
本発明によれば、地絡時に、地絡保護装置によって接地とレールとの間を短絡する構成になっている。そのため、レールと接地は等電位化され、信号機器と接地との間、信号機器とこの信号機器が設置された信号機器室の建屋との間、及び付帯機器を収容している付帯機器筐体と信号ケーブルとの間の絶縁破壊を防止することができる。更に、地絡電流は接地からレールに戻るため、信号機器室への地絡電流の流入を防止できると共に、レール電位も低減できる。

（Ｂ） 雷サージ保護効果
地絡保護装置の開閉器部分は、開閉器と放電管の並列回路になっているので、レールに過大なサージが発生した場合には、放電管が放電してサージ電流が接地へ流れる。そのため、サージ電圧が大きく抑制され、信号機器室へのサージ進入を防止できる。

図１は本発明の実施例１における地絡保護システムを示す概略の構成図である。 図２はき電回路地絡時の基本的な電流経路と電位分布の様子を示す模式図である。 図３はき電回路の地絡故障に伴う信号機器室焼損事故の典型的パターンを示す模式図である。 図４は地絡模擬試験結果の一例を示す模式図である。 図５は従来のき電回路の地絡障害に対する対策とその課題を示す図である。 図６は本発明の実施例１における図１の地絡保護システムの地絡保護動作を示す説明図である。 図７は図１のレール１からの雷サージによる障害現象を示す説明図である。 図８は図７の雷サージに対する保護動作を示す説明図である。 図９は本発明の実施例２における図１中の地絡保護装置４０の具体的な構成例を示す回路図である。 図１０は図９の地絡保護装置４０の動作例１を示す波形図である。 図１１は図９の地絡保護装置４０の動作例２を示す波形図である。 図１２は図９の地絡保護装置４０の動作例３を示す波形図である。 図１３は図９の地絡保護装置４０の動作例４を示す波形図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における地絡保護システムを示す概略の構成図である。

本実施例１の地絡保護システムは、レールの付帯機器に接続された信号機器を、き電回路の地絡時に保護する地絡保護装置４０を備えている。

本実施例１の地絡保護装置４０により保護される電源装置及び制御機器等の信号機器９ｂは、例えば、従来の図５と同様に、信号機器室９の建屋９ａ内に、絶縁材３４を介して設置されている。信号機器９ｂは、レール１の付帯機器（例えば、転てつ器）７に対して制御信号等の信号の送受信を行い、その転てつ器７を制御してレール１を切り換えさせるものである。

信号機器９ｂは、耐雷トランス３１の２次巻線３１ｂに接続されている。耐雷トランス３１の１次巻線３１ａは、信号機器９ｂの駆動電力を入力するための電源線３２に接続されている。１次巻線３１ａと２次巻線３１ｂとの間には、静電シール３１ｃが設けられ、この静電シール３１ｃが、大地と接地（例えば、Ａ種接地）３３されている。更に、信号機器９ｂは、通信線等の信号ケーブル８を介して、転てつ器７に接続されている。転てつ器７は、筐体７ａを有し、この筐体７ａ内に電気部品が収容されている。

地絡保護装置４０は、レール１側に接続されるレール側端子４１と、大地に接地（例えば、Ａ種接地）３３される接地側端子４２と、を有している。レール側端子４１は、レール（例えば、インピーダンスボンド中性点３５）に接続されている。インピーダンスボンド３５は、レール１の絶縁箇所に設置され、き道回路電流を遮断し、電車電流を流す機能を有している。

レール側端子４１と接地側端子４２との間には、主電線４３によって開閉器４６が接続されている。主電線４３は、例えば、軟銅より線２００ｍｍ^２により形成されている。開閉器４６は、駆動信号Ｓ５２により主電線４３を開閉（即ち、閉路又は遮断）するものであり、例えば、電磁継電器で構成されている。

開閉器４６には、従電線４４によってアレスタである放電管４５が並列に接続されている。従電線４４は、例えば、軟銅より線１４ｍｍ^２により形成されている。放電管４５は、き電回路の地絡時に、レール側端子４１及び接地側端子４２間に印加された過電圧により放電し、レール側端子４１と接地側端子４２との間に、地絡電流ｉ６を流すものである。主電線４３には、検出器としての電流検出器（例えば、ＣＴ）４７が装着されている。ＣＴ４７は、主電線４３を流れる地絡電流ｉ６を検出するものである。

ＣＴ４７の２つの電極間には、駆動回路５０が接続されている。駆動回路５０は、ＣＴ４７の検出結果に基づき、駆動信号Ｓ５２を出力して開閉器４６を開閉する回路であり、検出手段５１と駆動手段５２とを有している。検出手段５１は、ＣＴ４７の検出結果に基づき、地絡電流ｉ６の発生及び消滅、又は有無を検出する回路であり、例えば、地絡電流ｉ６の発生及び消滅、又は有無を検出して継電器接点信号を出力する地絡過電流継電器等により構成されている。

駆動手段５２は、検出手段５１によって地絡電流ｉ６の発生が検出された際、駆動信号Ｓ５２（ＯＮ）により開閉器４６を閉じ、その後、変電所１０側の遮断器１２の開路動作に伴って検出手段５１によって地絡電流ｉ６が検出されなくなった際、即時に開閉器４６を開かず、地絡電流ｉ６が検出されなくなった時点から所定時間経過後に、駆動信号Ｓ５２（ＯＦＦ）により開閉器４６を開くように設計されている。

この駆動手段５２は、タイマＴＭ及び電磁継電器ＭＳ等で構成されている。タイマＴＭは、検出手段５１から出力される継電器接点信号に基づき、前記所定時間を計時してタイマ接点信号を出力するものである。更に、電磁継電器ＭＳは、前記タイマ接点信号に基づき、開閉器４６を開閉するものである。

（実施例１の地絡保護動作）
図６は、本発明の実施例１における図１の地絡保護システムの地絡保護動作を示す説明図である。なお、この図６では、図１の要部のみが示されている。

き電回路の地絡時の保護動作は、以下のステップＳＴ２１〜ＳＴ２６により行われる。
先ず、ステップＳＴ２１において、レール１の付近で地絡６が発生すると、レール電位Ｖ１が上昇する。ステップＳＴ２２において、レール１側のインピーダンスボンド中性点３５に接続された地絡保護装置４０のレール側端子４１と、Ａ種接地３３された地絡保護装置４０の接地側端子４２との間に、過電圧が発生する。ステップＳＴ２３において、過電圧の発生に対して瞬時に放電管４５が放電する。ステップＳＴ２４において、放電管４５の放電により、矢印で示すように、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→地絡保護装置４０のアース側端子４２→放電管４５→レール側端子４１→インピーダンスボンド中性点３５の経路で、レール１へ流れる。

地絡現象は、分単位で持続することがあるので、ステップＳＴ２５において、地絡保護装置４０内の駆動回路５０では、検出手段５１が地絡電流ｉ６を検出すると、駆動手段５２から駆動信号Ｓ５２（ＯＮ）が出力され、開閉器４６が閉じ（即ち、投入され）、長時間の地絡電流通電に耐え得るようになっている。開閉器４６が閉じると、放電管４５が短絡されて放電が停止すると共に、レール電位Ｖ１が低減される。更に、開閉器４６が閉じることにより、耐雷トランス３１内のＡ種接地３３がされている静電シール３１ｃと信号機器９ｂとの間、絶縁材３４が介在された信号機器室９内の信号機器９ｂと建屋９ａとの間、更に、転てつ器７の筐体７ａとレール１との間が、それぞれ等電位化される。

その後、ステップＳＴ２６において、図３中の変電所１０内の遮断器１２が解放され、地絡電流ｉ６が消滅する。地絡保護装置４０内の駆動回路５０では、検出手段５１がその地絡電流ｉ６の消滅を検出する。これにより、駆動手段５２内のタイマＴＭによって所定時間が計時され、その所定時間経過後に駆動信号Ｓ５２（ＯＦＦ）が出力される。この駆動信号Ｓ５２（ＯＦＦ）により、開閉器４６が開き（即ち、解放され）、地絡保護装置４０が元の状態に復帰する。

このように、地絡保護装置４０により、発生した地絡電流ｉ６をＡ種接地３３からレール１へ直接流し、信号機器室９への地絡電流ｉ６の流入を防止している。

（実施例１の効果）
本実施例１の地絡保護装置４０及びこれを用いた地絡保護システムによれば、次のような地絡保護効果（Ａ）と、更に、雷サージ保護効果（Ｂ）と、がある。

（Ａ） 地絡保護効果
き電回路の地絡時に、地絡保護装置４０により、Ａ種接地３３とレール１（例えば、インピーダンスボンド中性点３５）との間が短絡される。そのため、レール１とＡ種接地３３とが等電位化され、信号機器９ｂとＡ種接地３３との間、信号機器９ｂと建屋９ａとの間、更に、転てつ器７の筐体７ａと信号ケーブル８との間の絶縁破壊を防止することができる。しかも、地絡電流ｉ６がＡ種接地３３からレール１へ戻るため、信号機器室９への地絡電流ｉ６の流入を防止できると共に、レール電位Ｖ１も低減できる。

（Ｂ） 雷サージ保護効果
図７は、図１のレール１からの雷サージによる障害現象を示す説明図である。

ステップＳＴ３１において、例えばトロリ線・き電線３への雷撃により電車主回路の避雷器が放電すると、矢印に示すように、放電した雷サージＩＳにおける雷サージ電流ＩＳｉがレール１へ流れ、このレール１に過大な雷サージ電圧ＩＳｖが発生する。そのため、ステップＳＴ３２において、転てつ器７に絶縁破壊が生じ、ステップＳＴ３３において、矢印方向に、転てつ器７及び信号ケーブル８を経由して信号機器９ｂへ雷サージ電流ＩＳｉが進入する。この際、信号機器９ｂとＡ種接地３３との間、及び信号機器９ｂと建屋９ａとの間に絶縁不良箇所があると、ステップＳＴ３４で示すように絶縁破壊が生じ、雷サージ電流ＩＳｉが流れる経路が形成され、ステップＳＴ３５において、信号機器９ｂに障害が発生する恐れがある。

図８は、図７の雷サージに対する保護動作を示す説明図である。この図８では、図１中の要部のみが示されている。

本実施例１の地絡保護装置４０内には、放電管４５と開閉器４６とが並列に接続されている。そのため、ステップＳＴ４１において、矢印で示すように、レール１に過大な雷サージＩＳが発生した場合には、ステップＳＴ４２において、放電管４５が放電し、雷サージ電流ＩＳｉがＡ種接地３３へ流れる。その結果、ステップＳＴ４３において、レール１上の雷サージ電圧ＩＳｖが大きく抑制され、信号機器室９への雷サージＩＳの進入を防止できる。

（実施例２の構成）
図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例２における図１中の地絡保護装置４０の具体的な構成例を示す回路図である。図９（ａ）〜（ｄ）のうち、同図（ａ）は全体の構成、同図（ｂ）は電源部の構成、同図（ｃ）は電磁継電器の接点スイッチにおける駆動部の構成、及び、同図（ｄ）は駆動回路５０の構成を示す回路図である。

図９（ａ）の地絡保護装置４０において、放電管４５に対して並列に接続された図１中の開閉器４６は、第２の電磁継電器ＭＳ２（三相一括、主回路３５０Ａ×３＝１０５０Ａ用）の接点スイッチｍｓ２により構成されている。放電管４５には、放電管４５の動作を補助するためのコンデンサＣ（容量０．２μＦ）を並列に接続することが望ましい。ＣＴ４７は、ＡＣ７５０Ａ／５Ａ変換用の変流器により構成されている。ＣＴ４７に接続された駆動回路５０は、図１中の検出手段５１を構成する第１の地絡過電流継電器ＯＣＲ１（ＡＣ電源０．１Ａ用）と第２の地絡過電流継電器ＯＣＲ２（ＡＣ電源０．２Ａ用）とを有し、その具体的な回路構成が図９（ｄ）に示されている。２つの過電流継電器ＯＣＲ１，ＯＣＲ２は、ＣＴ４７の２つの電極間に、直列に接続されている。

図９（ｂ）の電源部は、駆動回路５０の駆動電圧を生成する回路であり、図１中の耐電トランス３１の出力電圧を用いてＡＣ１１０Ｖ及びＡＣ４４０Ｖを生成している。図１中の電源線３２から入力される電圧（ＡＣ１１０Ｖ）は、遮断器であるブレーカＢＫ（２０Ａ用）を介して、耐雷トランス３１（単相１１０Ｖ、０．５ｋＶＡ用）の１次巻線３１ａへ供給される。耐雷トランス３１の２次巻線３１ｂからはＡＣ１１０Ｖが出力され、図９（ｄ）の駆動回路５０へ供給される。耐雷トランス３１の２次巻線３１ｂから出力されるＡＣ１１０Ｖは、昇圧トランスＴＦ（ＡＣ１１０Ｖ／４４０Ｖ変換、容量０．５ｋＶＡ用）にてＡＣ４４０Ｖに昇圧され、図９（ｃ）の駆動部へ供給される。

図９（ｃ）の駆動部は、図９（ｂ）の電源部から供給されるＡＣ４４０Ｖを一対の入力端子から入力する。その一対の入力端子には、図９（ａ）中の接点スイッチｍｓ２を開閉させる第２の電磁継電器ＭＳ２と、第１の電磁継電器ＭＳ１（三相一括、制御ＡＣ１１０Ｖ用）の接点スイッチｍｓ１と、が直列に接続されている。第１、第２の電磁継電器ＭＳ１，ＭＳ２は、接点スイッチｍｓ１，ｍｓ２をそれぞれ開閉する励磁コイル等により構成されている。第２の電磁継電器ＭＳ２は、図１中の駆動信号Ｓ５２に相当する電磁力により、接点スイッチｍｓ２を開閉する機能を有している。

図９（ｄ）の駆動回路５０は、図９（ｂ）の電源部から供給されるＡＣ１１０Ｖにより駆動する。

駆動回路５０は、一対の入力端子を有し、この一対の入力端子に、第１の地絡過電流継電器ＯＣＲ１と、第２の地絡過電流継電器ＯＣＲ２と、第１の地絡過電流継電器ＯＣＲ１の接点ｏｃｒ１−１及び補助リレーＲ１（ＡＣ電源用）からなる第１直列回路と、第１の補助リレーＲ１の接点ｒ１及び図１中のタイマＴＭ（制御ＡＣ１１０Ｖ用）からなる第２直列回路と、第３直列回路と、第４直列回路と、がそれぞれ並列に接続されている。前記第３直列回路は、第２の地絡過電流継電器ＯＣＲ２の接点ｏｃｒ２−１及び第２の補助リレーＲ２（ＡＣ電源用）の接点ｒ２からなる並列回路と、タイマＴＭの接点ｔｍと、補助リレーＲ２と、が直列に接続されて構成されている。前記第４直列回路は、地絡過電流継電器ＯＣＲ１の接点ｏｃｒ１−２及び地絡過電流継電器ＯＣＲ２の接点ｏｃｒ２−２が直列に接続された回路と、補助リレーＲ２の接点ｒ２と、が並列に接続された並列回路を有し、この並列回路と電磁継電器ＭＳ１とが、直列に接続されて構成されている。

このように構成される図９の地絡保護装置４０には、図示しないが、表示灯、カウンタ等も設けられている。

（実施例２の動作）
図１の地絡保護システムにおいて、地絡６が発生すると、図３中の変電所１０では、その地絡電流ｉ１１ｂを検出して遮断器１２を開き（開路）、一定時間が経過した後（例えば、５００ｍＳが経過した後）、遮断器１２を自動的に閉じるようにしている（自動再閉路）。そして、遮断器１２を自動再閉路した時点で地絡電流ｉ１１ｂが継続している場合には、再度同様に遮断器１２を開き、一定時間が経過した後、遮断器１２を自動的に閉じるようにしている。このように、変電所１０側では、地絡電流ｉ１１ｂのパターンに応じて遮断器１２の開閉が複数回行われる場合もある。そのため、地絡保護装置４０側では、地絡電流ｉ６が検出されなくなった後も数秒間は、開閉器４６としての電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２の投入状態を保持する等、変電所１０側（遮断器１２の動作）との協調に配慮した設計が必要になる。

以下、想定される地絡電流パターンに対する図９の地絡保護装置４０の動作例１〜４を説明する。

（動作例１）
図１０は、図９の地絡保護装置４０の動作例１（自動再閉路成功）を示す波形図である。

例えば、地絡電流ｉ６の大きさが、「変電所１０の遮断器１２が瞬時に（１００ｍｓで）動作するレベル」であり、且つ、遮断器１２の自動再閉路が１回で済む場合の動作を説明する。

時刻ｔ０において、地絡６が発生して地絡電流ｉ６が流れると、図１の地絡保護装置４０の接地側端子４２に接続されたＡ種接地３３の電位が上昇し、Ａ種接地３３とレール１との間に電位差が発生する。すると、地絡保護装置４０が以下の（１）〜（２１）のように動作する。

（１） 放電管４５が放電し、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→放電管４５→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。

（２） ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れる。

（３） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されるので、地絡過電流継電器ＯＣＲ１の接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が閉じる。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されるので、地絡過電流継電器ＯＣＲ２の接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が閉じる。

（４） 接点ｏｃｒ１−１を通して補助リレーＲ１に電流が流れ、接点信号ＯＦＦが出力され、接点ｒ１が開く。次に、接点ｏｃｒ２−１及びタイマＴＭの接点ｔｍを通して、補助リレーＲ２に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ２が閉じる。接点ｒ２を通して電磁継電器ＭＳ１に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ１が閉じる。

（５） 接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ２が閉じる。

（６） 補助リレーＲ１の接点ｒ１が開くと、タイマＴＭに電流が流れなくなるので、タイマ接点信号ＯＮが出力されて、接点ｔｍが閉じる。

（７） 接点スイッチｍｓ２を通して地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→接点スイッチｍｓ２→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。

（８） 変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた地絡の帰線電流ｉ１１ｂが検出され、１００ｍｓ程度の時間が経過した時刻ｔ１で、電路（３：トロリ線・き電線）が開放される。以降、遮断器１２の開放状態は、一定時間（５００ｍｓ程度）経過する時刻ｔ２まで継続する。

（９） 時刻ｔ１において、遮断器１２により電路が開放されると、電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなる。

（１０） 接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなると、ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れなくなる。

（１１） ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れなくなると、地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、地絡過電流継電器ＯＣＲ１の接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が開く。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、地絡過電流継電器ＯＣＲ２の接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が開く。

（１２） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１の接点ｏｃｒ１−１が開くと、補助リレーＲ１に電流が流れなくなるので、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ１が閉じる。

（１３） 接点ｒ１を通してタイマＴＭに電流が流れると、タイマ接点信号ＯＦＦが出力されようとするが、タイマ機能によって所定時間ＳＴ１（数秒）が経過する時刻ｔ３までは、タイマ接点信号ＯＮが出力される。そのため、タイマＴＭの接点ｔｍが閉じたままになる。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの数秒（ＳＴ１）は、タイマＴＭで設定された所定時間である。

（１４） タイマＴＭの接点ｔｍが閉じたままなので、補助リレーＲ２は接点信号ＯＮを出力しており、接点ｒ２は閉じたままである。

（１５） 補助リレーＲ２の接点ｒ２を通して電磁継電器ＭＳ１に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ１は閉じたままである。

（１６） 接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ２は閉じたままである。このように、この時点（時刻ｔ１）で、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は、投入（閉）されている状態にある。

（１７） 変電所１０の遮断器１２によって電路が開放されてから、５００ｍｓ程度の時間が経過して時刻ｔ２になると、遮断器１２が自動的に電路を閉じる（自動再閉路）。
この時点（時刻ｔ２）で特に問題が無い場合（即ち、自動再閉路した際に、遮断器１２が異常電流を検出しない場合）には、次のような動作になる。

（１８） タイマＴＭで設定された所定時間ＳＴ１の残り時間が経過して時刻ｔ３になると、タイマ接点信号ＯＦＦが出力される。

（１９） タイマ接点信号ＯＦＦが出力されると、接点ｔｍが開き、補助リレーＲ２に電流が流れなくなるので、補助リレーＲ２から接点信号ＯＦＦが出力され、接点ｒ２が開く。

（２０） リレーＲ２の接点ｒ２が開き、且つ、地絡過電流継電器ＯＣＲ１，ＯＣＲ２の接点ｏｃｒ１−２，ｏｃｒ２−２も開いているので、電磁継電器ＭＳ１に電流が流れなくなり、電磁継電器ＭＳ１から接点信号ＯＦＦが出力されて、接点スイッチｍｓ１が開く。

（２１） 接点スイッチｍｓ１が開くと、電磁継電器ＭＳ２に電流が流れなくなるので、電磁継電器ＭＳ２から接点信号ＯＦＦが出力され、接点スイッチｍｓ２が開く。

この時点（時刻ｔ３）で、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は、開放状態になり初期状態に戻る。

（動作例２）
図１１は、図９の地絡保護装置４０の動作例２（自動再閉路失敗）を示す波形図である。

例えば、地絡電流ｉ６の大きさが、「変電所１０の遮断器１２が瞬時に（１００ｍｓで）動作するレベル」であり、且つ、遮断器１２の自動再閉路が１回で済まない場合の動作を説明する。

時刻ｔ０において、地絡６が発生して地絡電流ｉ６が流れると、図１の地絡保護装置４０の接地側端子４２に接続されたＡ種接地３３の電位が上昇し、Ａ種接地３３とレール１との間に電位差が発生する。すると、地絡保護装置４０が以下の（１）〜（１７）のように動作する。

（１） 時刻ｔ０において、放電管４５が放電し、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→放電管４５→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。

（２） ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れる。

（３） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が閉じる。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が閉じる。

（４） 接点ｏｃｒ１−１を通して補助リレーＲ１に電流が流れ、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｒ１が開く。更に、接点ｏｃｒ２−１及びタイマＴＭの接点ｔｍを通して、補助リレーＲ２に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ２が閉じる。接点ｒ２を通して、電磁継電器ＭＳ１に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ１が閉じる。

（５） 接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れ、接点信号ＯＮが出力されて、接点スイッチｍｓ２が閉じる。

（６） 接点ｒ１が開くと、タイマＴＭに電流が流れなくなるので、タイマ接点信号ＯＮが出力されて、接点ｔｍが閉じる。

（７） 接点スイッチｍｓ２を通して、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→接点スイッチｍｓ２→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。

（８） 変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた地絡の帰線電流ｉ１１ｂが検出され、１００ｍｓ程度の時間の経過後の時刻ｔ１で、電路（３：トロリ線・き電線）が開放される。以降、遮断器１２の開放状態は、一定時間（５００ｍｓ程度）経過する時刻ｔ２まで継続する。

（９） 時刻ｔ１において、遮断器１２により電路が開放されると、接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなる。

（１０） 接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなるので、ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れなくなる。

（１１） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が開く。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が開く。

（１２） 接点ｏｃｒ１−１が開くことで、補助リレーＲ１に電流が流れなくなるので、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ１が閉じる。

（１３） 接点ｒ１を通してタイマＴＭに電流が流れるので、タイマ接点信号ＯＦＦが出力されて接点ｔｍが開こうとするが、タイマ機能により所定時間ＳＴ１（数秒）が経過する時刻ｔ３までの間は、タイマ接点信号ＯＮが出力されて、接点ｔｍが閉じたままの状態になる。時刻ｔ１から時刻ｔ３までの数秒（ＳＴ１）は、タイマＴＭで設定された所定時間である。

（１４） タイマ接点信号ＯＮによって接点ｔｍが閉じたままなので、補助リレーＲ２に電流が流れており、補助リレーＲ２から接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ２は閉じたままである。

（１５） 接点ｒ２を通して電磁継電器ＭＳ１に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ１は閉じたままである。

（１６） 接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ２は閉じたままである。このように、この時点（時刻ｔ１）で、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は投入（閉）されている状態にある。

（１７） 変電所１０の遮断器１２によって電路が開放されてから５００ｍｓ程度の時間が経過した時刻ｔ２になると、遮断器１２によって自動的に電路が閉じられる（自動再閉路）。

この時点（時刻ｔ２）で問題が有る場合（例えば、自動再閉路した際に、遮断器１２が異常電流、つまり、地絡電流が続いていることを検出した場合）には、次の（１７−１）〜（１７−１７）のような動作になる。

（１７−１） 地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）が投入（閉）されている状態であるので、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→接点スイッチｍｓ２→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。
以降の動作は下記の通り、前記（２）〜（１７）までとほぼ同様の動作になる。

（１７−２） ＣＴ４７に地絡電流ｉ６が流れる。

（１７−３） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が閉じる。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流有り」が検出され、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が閉じる。

（１７−４） 接点ｏｃｒ１−１を通して補助リレーＲ１に電流が流れ、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｒ１が開く。前記（１３）〜（１４）に記載されている通り、タイマＴＭにより（即ち、接点ｔｍを通して）、補助リレーＲ２に電流が流れているので、補助リレーＲ２から接点信号ＯＮが出力され、接点ｒ２が閉じている。前記（１５）に記載されている通り、接点ｒ２を通して電磁継電器ＭＳ１に電流が流れているので、電磁継電器ＭＳ１から接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ１が閉じている。

（１７−５） 前記（１６）に記載されている通り、接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れているので、電磁継電器ＭＳ２から接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ２が閉じている。

（１７−６） 接点ｒ１が開いてタイマＴＭに電流が流れなくなるので、タイマ接点信号ＯＮが出力される。接点ｔｍは、依然として閉じたままを維持することとなる。

（１７−７） 引き続き、地絡電流ｉ６が、Ａ種接地３３→接点スイッチｍｓ２→レール１（インピーダンスボンド中性点３５）の経路で放流される。

（１７−８） 変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた地絡による帰線電流ｉ１１ｂが検出され、１００ｍｓ程度の時間が経過した時刻ｔ２１で電路が開放される。以降、遮断器１２の開放状態は一定時間（５００ｍｓ程度）経過する時刻ｔ２２まで継続する。

（１７−９） 時刻ｔ２１において、遮断器１２により電路が開放されると、電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなる。

（１７−１０） 接点スイッチｍｓ２に地絡電流ｉ６が流れなくなるので、ＣＴ４７に電流が流れなくなる。

（１７−１１） 地絡過電流継電器ＯＣＲ１により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２が開く。次に、地絡過電流継電器ＯＣＲ２により「過電流無し」が検出され、接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が開く。

（１７−１２） 接点ｏｃｒ１−１が開いて補助リレーＲ１に電流が流れなくなるので、接点信号ＯＮが出力されて、接点ｒ１が閉じる。

（１７−１３） 接点ｒ１を通してタイマＴＭに電流が流れるので、タイマ接点信号ＯＦＦが出力されようとするが、タイマ機能により、新たにこの時点から所定時間ＳＴ２（数秒）が経過する時刻ｔ４までの間はタイマ接点信号ＯＮが出力されることとなる。時刻ｔ２１から時刻ｔ４までの数秒（ＳＴ２）は、タイマＴＭで設定された所定時間であり、ＳＴ１と同様の時間である。

（１７−１４） タイマ接点信号ＯＮが出力されたままなので、補助リレーＲ２から接点信号ＯＮが出力されており、接点ｒ２は閉じたままである。

（１７−１５） 接点ｒ２を通して電磁継電器ＭＳ１に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ１は閉じたままである。

（１７−１６） 接点スイッチｍｓ１を通して電磁継電器ＭＳ２に電流が流れているので、接点信号ＯＮが出力されており、接点スイッチｍｓ２は閉じたままである。このように、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は投入（閉）されている状態にある。

（１７−１７） 変電所１０の遮断器１２によって電路が開放された時刻ｔ２１から５００ｍｓ程度の時間が経過した時刻ｔ２２では、遮断器１２によって電路が閉じられる（２回目の自動再閉路）。この時点（時刻ｔ２２）で特に問題が無い場合（例えば、２回目の自動再閉路の際に、遮断器１２が異常電流を検出しない場合）には、次のような動作になる。

（１８） タイマＴＭで設定された所定時間ＳＴ２の残り時間が経過して時刻ｔ４になると、タイマ接点信号ＯＦＦが出力される。

（１９） タイマ接点信号ＯＦＦが出力されると、接点ｔｍが開いて補助リレーＲ２に電流が流れなくなるので、補助リレーＲ２から接点信号ＯＦＦが出力されて、接点ｒ２が開く。

（２０） 補助リレーＲ２から接点信号ＯＦＦが出力されて接点ｒ２が開き、且つ、地絡過電流継電器ＯＣＲ１，ＯＣＲ２から接点信号ＯＦＦが出力されて接点ｏｃｒ１−１，ｏｃｒ１−２，ｏｃｒ２−１，ｏｃｒ２−２が開いているので、電磁継電器ＭＳ１に電流が流れなくなり、電磁継電器ＭＳ１から接点信号ＯＦＦが出力されて、接点スイッチｍｓ１が開く。

（２１） 接点スイッチｍｓ１が開いて電磁継電器ＭＳ２に電流が流れなくなるので、電磁継電器ＭＳ２から接点信号ＯＦＦが出力され、接点スイッチｍｓ２が開く。この時点（ｔ４）で、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は、開放状態になり初期状態に戻る。

（動作例３）
図１２は、図９の地絡保護装置４０の動作例３（高抵抗地絡後、自動再閉路成功）を示す波形図である。

例えば、高抵抗地絡の場合であって、地絡電流ｉ６の大きさが、「変電所１０の遮断器１２が、瞬時に（１００ｍｓで）動作するレベルでないが、一定時間経過後に動作するレベル」の場合で、且つ、遮断器１２の自動再閉路が１回で済む場合の動作を説明する。

このような場合、動作例１とほぼ同様の動作（１）〜（２１）であるが、（８）については、以下の（８）´のように遮断器１２が開放されるまでに長い時間を要する点が異なる。

（８）´ 時刻ｔ０において、変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた高抵抗地絡の帰線電流ｉ１１ｂが検出され、数秒から１０分以上の時間の経過後の時刻ｔ１において、電路（３：トロリ線・き電線）が開放される。以降、遮断器１２の開放状態は、一定時間（５００ｍｓ程度）の時刻ｔ２まで継続される。

そして、最終的に時刻ｔ３において、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は、開放状態になり初期状態に戻る。

（動作例４）
図１３は、図９の地絡保護装置４０の動作例４（高抵抗地絡後、自動再閉路失敗）を示す波形図である。

例えば、高抵抗地絡の場合であって、地絡電流ｉ６の大きさが、「変電所１０の遮断器１２が、瞬時に（１００ｍｓで）動作するレベルでないが、一定時間経過後に動作するレベル」の場合であって、且つ、遮断器１２の自動再閉路が１回で済まない場合の動作を説明する。

このような場合、動作例２とほぼ同様の動作（１）〜（２１）であるが、（８）については以下の（８）´のように、遮断器１２が開放されるまでに長い時間を要する点が異なる。

（８）´ 時刻ｔ０において、変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた高抵抗地絡の帰線電流ｉ１１ｂが検出され、数秒から１０分以上の時間の経過後の時刻ｔ１において、電路（３：トロリ線・き電線）が開放される。以降、遮断器１２の開放状態は、一定時間（５００ｍｓ程度）の時刻ｔ２まで継続される。

なお、（１７−８）については、以下の（１７−８）´のように若干異なる点があるが略同様である。

（１７−８）´ 時刻ｔ２において、変電所１０の遮断器１２により、レール１に流れ込んできた地絡の帰線電流ｉ１１ｂが検出され、１００ｍｓ程度の時間の経過後の時刻ｔ２１において、電路が開放される。このように電路が１００ｍｓ程度の時間で開放される理由は、時刻ｔ２の時点における地絡電流ｉ６の大きさが「変電所１０の遮断器１２が瞬時に（１００ｍｓ）動作するレベル」になっているからである。以降、遮断器１２の開放状態は、一定時間（５００ｍｓ程度）の時刻ｔ２２まで継続される。

そして、最終的に時刻ｔ４において、地絡保護装置４０（電磁継電器ＭＳ２の接点スイッチｍｓ２）は、開放状態になり初期状態に戻る。

（実施例２の効果）
本実施例２の地絡保護装置４０及びこれを用いた地絡保護システムによれば、実施例１と同様に、前記地絡保護効果（Ａ）及び前記雷サージ保護効果（Ｂ）を奏することができる。特に、本実施例２は、変電所１０側（変電所１０の遮断器１２の動作）との協調に優れる設計になっており、種々の地絡電流パターンに対応可能になっているため、より一層的確に前記地絡保護効果（Ａ）を奏することができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。

（ａ） 図１において、転てつ器７に代えて、踏切設備等の他の付帯機器に、本発明の地絡保護装置４０を適用しても、実施例１とほぼ同様の作用効果を奏することができる。又、地絡保護装置４０のレール側端子４１は、インピーダンスボンド中性点３５に代えて、他の付帯機器を介してレール１に接続しても良い。

（ｂ） 図９の回路構成は、一例であり、種々の変更が可能である。
例えば、図９では、図１中の検出手段５１を２つの過電流継電器ＯＣＲ１，ＯＣＲ２で構成しているが、１つの過電流継電器ＯＣＲで構成することも可能である。又、図９では、図１中の電磁継電器ＭＳとして２つの電磁継電器ＭＳ１，ＭＳ２を使用しているが、１つの電磁継電器ＭＳで構成することも可能である。この場合は、図９中の電磁継電器ＭＳ２及び接点スイッチｍｓ２を省略し，電磁継電器ＭＳ１の接点スイッチｍｓ１のみで、開閉器４６を構成すれば良い。

このように、図１及び図９に示す地絡保護装置４０は、以下の（ｃ）〜（ｅ）のように変更しても、実施例２とほぼ同様の作用効果を奏することができる。

（ｃ） 図１中の検出手段５１は、ＣＴ４７の検出結果に基づき、地絡電流ｉ６の発生及び消滅、又は有無を検出して継電器接点信号を出力する１つの地絡過電流継電器ＯＣＲで構成しても良い。更に、駆動手段５２は、少なくとも、前記継電器接点信号に基づき、所定時間を計時してタイマ接点信号を出力するタイマＴＭと、タイマ接点信号に基づき、開閉器４６を開閉する１つの電磁継電器ＭＳと、で構成しても良い。

（ｄ） 前記（ｃ）の駆動手段５２は、更に、前記継電器接点信号に基づき、タイマＴＭの計時動作を制御する第１の補助リレーＲ１と、タイマ接点信号に基づき、１つの電磁継電器ＭＳ１の開閉動作を制御する第２の補助リレーＲ２と、を有する構成にしても良い。

（ｅ） 図１中の検出手段５１は、ＣＴ４７の検出結果に基づき、地絡電流ｉ６の発生を検出して第１の継電器接点信号を出力する第１の地絡過電流継電器ＯＣＲ１と、前記ＣＴ４７の検出結果に基づき、地絡電流ｉ６の消滅を検出して第２の継電器接点信号を出力する第２の地絡過電流継電器ＯＣＲ２と、で構成しても良い。更に、図１中の駆動手段５２は、前記第１の継電器接点信号に基づき、第１のリレー接点信号を出力する第１の補助リレーＲ１と、第１のリレー接点信号に基づき、所定時間を計時してタイマ接点信号を出力するタイマＴＭと、第２の継電器接点信号とタイマ接点信号とに基づき、第２のリレー接点信号を出力する第２の補助リレーＲ２と、第１の継電器接点信号と第２の継電器接点信号と第２のリレー接点信号とに基づき、電磁継電器接点信号を出力する第１の電磁継電器ＭＳ１と、前記電磁継電器接点信号に基づき、開閉器４６を開閉する第２の電磁継電器ＭＳ２と、により構成しても良い。

１ レール（電車線路）
３ トロリ線・き電線
５ 接地電極
７ 転てつ器
８ 信号ケーブル（電源線、信号線又は制御線）
９ 信号機器室
９ｂ 信号機器
１０ 変電所
１１ き電電源
１２ 遮断器
３１ 耐雷トランス（耐雷変圧器）
３１ｃ 静電シール
３３ Ａ種接地
３４ 絶縁材
３５ インピーダンスボンド中性点
４０ 地絡保護装置
４１ レール側端子
４２ アース側端子
４５ 放電管
４６ 開閉器
４７ ＣＴ（変流器）
５０ 駆動回路
５１ 検出手段
ＯＣＲ１，ＯＣＲ２ 地絡過電流継電器
５２ 駆動手段
ＴＭ タイマ
ＭＳ，ＭＳ１，ＭＳ２ 電磁継電器

Claims (6)

1. レールの付帯機器に対して信号ケーブルを介して電源供給及び制御信号の送受信を行う信号機器が配設された鉄道沿線において、き電回路の地絡事故が生じた際、前記信号機器の損傷を防止するための地絡保護装置であって、
   前記レール側に接続されるレール側端子と、
   接地される接地側端子と、
   前記レール側端子と前記接地側端子との間に接続され、前記レール側端子及び前記接地側端子間に印加された過電圧により放電して地絡電流を流す放電管と、
   前記放電管に対して並列に接続され、閉じた時に前記放電管を短絡し、開いた時に前記放電管の短絡を解除する開閉器と、
   前記地絡電流を検出する検出器と、
   前記検出器の検出結果に基づき、前記開閉器を開閉する駆動回路と、
   を備え、
   前記駆動回路は、
   前記検出器の検出結果に基づき、前記地絡電流の発生及び消滅、又は有無を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって前記地絡電流の発生が検出された際に前記開閉器を閉じ、その後、変電所側の遮断器の開路動作に伴い前記検出手段によって前記地絡電流が検出されなくなった際、前記遮断器との協調を図るため、即時に前記開閉器を開かず、前記地絡電流が検出されなくなった時点から所定時間経過後に前記開閉器を開くように設計されている駆動手段と、
   を有することを特徴とする地絡保護装置。
2. 前記駆動手段は、更に、
   前記所定時間内において、前記遮断器が、閉路した後に地絡電流の継続を検出して再度開路した場合であって、この前記遮断器の再度開路動作に伴い前記検出手段によって前記地絡電流が再度検出されなくなった場合には、前記遮断器との協調を図るため、即時に前記開閉器を開かず、前記地絡電流が再度検出されなくなった時点から所定時間経過後に前記開閉器を開くように設計されている
   ことを特徴とする請求項１記載の地絡保護装置。
3. 前記付帯機器には、転てつ器又は踏切設備が含まれ、
   前記レール側端子は、前記レールのインピーダンスボンド中性点に接続され、
   前記接地は、Ａ種接地である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の地絡保護装置。
4. 前記検出器は、
   変流器であり、
   前記検出手段は、
   前記検出器の検出結果に基づき、前記地絡電流の発生及び消滅、又は有無を検出して継電器接点信号を出力する地絡過電流継電器を有し、
   前記駆動手段は、
   前記継電器接点信号に基づき、前記所定時間を計時してタイマ接点信号を出力するタイマと、
   前記タイマ接点信号に基づき、前記開閉器を開閉する電磁継電器と、
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の地絡保護装置。
5. 前記駆動手段は、更に、
   前記継電器接点信号に基づき、前記タイマの計時動作を制御する第１の補助リレーと、
   前記タイマ接点信号に基づき、前記電磁継電器の開閉動作を制御する第２の補助リレーと、
   を有することを特徴とする請求項４記載の地絡保護装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の地絡保護装置を備え、
   前記地絡保護装置の前記レール側端子が前記レール側に接続され、前記地絡保護装置の前記接地側端子が接地され、前記き電回路に地絡事故が生じた際、前記信号機器の損傷を防止するための地絡保護システムであって、
   前記信号機器は、絶縁材を介して信号機器室内に設置され、前記信号ケーブルを介して、前記レールの前記付帯機器に接続され、且つ、１次巻線及び２次巻線間に静電シールが設けられた耐雷変圧器を介して、駆動電力供給用の電源線に接続され、
   前記耐雷変圧器の前記静電シールは、接地されている、
   ことを特徴とする地絡保護システム。

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