JP2018054398A - 地絡電流検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】地絡の発生を監視する際の電池の電力を利用した動作を制限して、電池の消耗を少なくする。【解決手段】配電線に流れる異常電流を検出する検出部２０と、地絡電流が発生したときに表示を変化させて報知する報知部２１と、異常電流を監視して、異常電流が地絡電流であるときに報知部２１に駆動信号を出力する監視部２２と、報知部２１を動作させるための電池２５と、電池２５から供給された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力を報知部２１に供給する給電部２６とを備える。監視部２２は、検出部２０が検出した異常電流によって動作する。監視部２２は、地絡電流が検出されると、駆動信号を出力し、給電部２６は、駆動信号により電池２５からの給電を停止させて、電池２５に代わって報知部２１に給電する。報知部２１は、通常表示状態から異常表示状態に切り替え、異常表示状態を保持する。【選択図】図２

Description

本発明は、道路やトンネルに設置される、共通の配電線に接続された複数の照明灯における地絡電流を検出するための地絡電流検出器に関する。

高速道路上のインターチェンジやサービスエリア、ジャンクション等の照明灯やトンネル照明設備の照明灯の配電線は、一般的に三相４線となっており、配電線に複数の照明灯が系統単位で接続されている。例えば、１系統は、１０〜３０の照明灯が並列に接続されて構成される。このような照明灯において、絶縁劣化などによって地絡が発生すると、漏電リレーが作動して、遮断器が開となり、地絡が発生した系統の照明が消えてしまう。

そこで、作業者は、地絡箇所を特定して、その部分を切り離し、復旧作業を行う。ここで、地絡箇所の特定作業は次のような手順で行われる。電気室において、絶縁抵抗を確認する。遮断された系統の中間地点のジョイントボックスの蓋を開け、電気室側と先端側とに配電線を切り離し、両方の絶縁抵抗を測定する。悪い側の中間地点のジョイントボックスの蓋を開け、同様の作業を繰り返す。地絡箇所を特定したら、その部分の配電線を切り離し、これまで切り離した配電線を再結線し、復電する。

このように、復旧作業には、多大な労力と時間を要する。これの解決策として、特許文献１では、複数の負荷が間隔を置いて分岐接続された配電線の各分岐接続点の電源側または下流側に漏れ電流計測用カレントトランス（ＣＴ）を設け、この漏れ電流計測用ＣＴにより検出された漏れ電流値を漏れ電流情報として無線送信する端末子局を備え、端末子局より送信された漏れ電流情報は、配電線に沿って移動する保守点検車に搭載された移動親局で受信し、受信した漏れ電流情報により、地絡区間を評定する。上記の方法によって、配電線の切り離しは不要になり、労力を軽減できる。

特開平１１−４１７９６号公報

上記の端末子局は、配電線から供給された電力で動作する。しかし、大電流の地絡が発生したとき、地絡継電器が動作すると、端末子局への電源供給が絶たれる。この場合、端末子局は無線通信を行えない。ところで、特定小電力無線用の通信機器では、電源として電池が使用されることがある。そこで、端末子局に電池を用いることにより、上記のような無線通信ができなくなるといった問題は解消される。

しかし、各端末子局は、移動親局からの要求に応じて漏れ電流情報を送信するので、照明灯に地絡が発生していなくても、端末子局は移動親局と通信を行う。このように、地絡の発生の有無にかかわらず、端末子局は動作して、電池の電力消費が増え、電池が早く消耗する。この場合、地絡が発生したときの情報を移動親局に送信できなくなるおそれがある。また、各端末子局から情報を親局に送信する場合、地絡以外の雷サージやノイズなどによって異常電流が発生すると、端末子局が動作して、親局に情報を送信することがある。このように、地絡以外による異常電流が発生するたびに端末子局が動作すると、電池の電力が不要に消費され、電池が消耗する。そのため、必要なときに端末子局が無線通信を行えない事態が起こると、地絡箇所の特定だけでなく、無線通信障害の原因の特定が必要になり、多大な労力を要することになる。

また、トンネル照明設備では、１系統に接続される照明灯が多数になる場合がある。トンネル内において、地絡箇所を特定して、復旧するには、車線規制、規制時間内での高所作業といった多くの問題がある。そのため、確実に地絡箇所を特定して、作業時間の短縮を図らなければならない。

本発明は、上記に鑑み、高速道路やトンネルの各照明灯に設置可能であって、地絡箇所を確実に特定できる低消費電力の地絡電流検出器の提供を目的とする。

本発明の地絡電流検出器は、共通の配電線に接続された複数の照明灯に対してそれぞれ設けられ、配電線に流れる異常電流を検出する検出部と、地絡電流が発生したときに表示を変化させて報知する報知部と、異常電流を監視して、異常電流が地絡電流であるときに報知部に駆動信号を出力する監視部とを備えている。監視部は、異常電流が地絡電流であることを確認すると、駆動信号を出力し、報知部は、監視部からの駆動信号により表示を変化させて、変化後の状態を保持する。

照明灯あるいは照明灯間の配電線に異常電流が流れると、検出部が異常電流を検出する。監視部は、異常電流が地絡電流であるか否かを判断し、地絡電流であると判断すると、駆動信号を出力し、地絡電流でないと判断すると、駆動信号を出力しない。報知部は、駆動信号が入力されたときに、表示状態を変化させるように動作する。一旦変化した表示状態はそのまま保持され、地絡箇所を容易に特定できる。

報知部を動作させるための電池が設けられ、監視部は、検出部が検出した異常電流によって動作し、報知部は、通常表示状態と異常表示状態とに切り替え可能とされ、報知部は、電池の電力を利用して通常表示状態から異常表示状態に切り替え、異常表示状態を保持する。これにより、監視部を動作させるための電源が不要となる。電池は報知部を動作させるためにだけ使用することができる。また、変化後の表示状態が保持されるので、電池の電力を消費せずにすむ。

電池から供給された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力を報知部に供給する給電部が設けられ、給電部は、監視部からの駆動信号により電池からの給電を停止させて、電池に代わって報知部に給電して動作させる。電池は給電部を充電するために使用されるが、給電部を通じて電池の電力が報知部に供給される。すなわち、報知部は電池からの電力を間接的に利用することになる。

報知部は、発光を変化させることにより報知し、報知部から発せられた光を照明灯の外部から視認可能にする確認部が設けられる。照明灯の外部から光の変化を確認することができ、地絡が発生した照明灯を容易に特定できる。

表示を変化させた報知部を一定時間後にリセットするリセット部が設けられる。報知部は、地絡電流の発生を報知するために表示を変化させるが、一定時間経過すると、報知部は自動的にリセットされる。手間をかけずに、報知部を元の表示に戻すことができる。

本発明によると、地絡の発生を監視する際の電池の電力を利用した動作を制限することにより、地絡が検出されたことを報知するためにだけ電池の電力を使用することができる。これにより、電池の消耗を低減でき、電池の長寿命化を図れる。しかも、複数の照明灯にそれぞれ地絡電流検出器を低コストで設置することが可能となり、地絡が発生した照明灯において報知し続けることにより、地絡箇所を確実に特定することができる。

本発明の第１実施形態の地絡電流検出器を備えた道路照明灯設備の概略構成図 第１実施形態の地絡電流検出器のブロック図 地絡電流検出器の電気回路図 （ａ）蓋を外した照明柱内を正面から見た図、（ｂ）地絡電流検出器を備えた照明柱の断面図 遅延時間を設定していない場合の異常電流検出のタイムチャート 地絡が発生したときの異常電流検出のタイムチャート 雷サージによる異常電流検出時のタイムチャート 報知部を構成する表示器の動作特性と表示器を動作させるのに必要な給電部を構成するコンデンサの放電電流の関係を示す図 異常電流検出から報知までのタイムチャート 第２実施形態の地絡電流検出器の電気回路図 （ａ）外部から表示状態を視認可能な照明柱を正面から見た図、（ｂ）外部から表示状態を視認可能な照明柱の断面図、（ｃ）表示器に接続された光ファイバの他端が接続されたボルトの断面図 第３実施形態の地絡電流検出器を備えた道路照明灯設備の概略構成図 地絡電流検出器の電気回路図 第４実施形態の地絡電流検出器の電気回路図 （ａ）外部から表示状態を視認可能な照明柱を正面から見た図、（ｂ）外部から表示状態を視認可能な照明柱の断面図 照明灯で地絡が発生したときの各地絡電流検出器の表示状態を示す図 照明灯間の配電線で地絡が発生したときの各地絡電流検出器の表示状態を示す図 （ａ）外部から表示状態を視認可能な照明柱を正面から見た図、（ｂ）外部から表示状態を視認可能な照明柱の断面図

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の地絡電流検出器は、高速道路に設置された道路照明灯設備に使用され、複数の照明灯にそれぞれ設けられる。照明灯は、設置場所に応じて複数の系統に分けられる。１系統は複数個（Ｎ個）の照明灯によって構成され、電気室において系統毎に管理される。図１に示すように、電気室１に高圧トランス２が設けられ、高圧トランス２と照明灯３とが電源用の三相４線式の配電線４および調光用の配電線５によって接続される。電気室１内の配電線４には、サーキットブレーカ６、自動調光装置７のスイッチ８、地絡継電器９が介装される。

複数の照明灯３は、配電線４に対して並列に接続されている。照明灯３は、ランプ１０と、安定器１１と、接続端子１２およびブレーカ１３を収納したジョイントボックス１４とから構成される。ランプ１０は照明柱１５の上部に取り付けられ、ジョイントボックス１４は照明柱１５内に装着される。

配電線４，５が照明柱３内に引き込まれ、端子台に設けられた複数の接続端子１２に接続される。電源用の配電線４は、３相の接続端子１２にそれぞれ接続され、３相の接続端子１２のうちＲ端子とＮ端子とが接続される。Ｒ端子とＮ端子との間に、ブレーカ１３、安定器１１、ランプ１０が接続される。また、調光用の配電線５はＳ端子に接続され、Ｓ端子とＮ端子とが接続される。それぞれの照明灯３でも同様に結線されるが、照明灯３毎にＲ、Ｓ、Ｔの各端子が振り分けて結線される。

各照明灯３には、発生した地絡を検出するための地絡電流検出器１６が設けられる。図２、３に示すように、地絡電流検出器１６は、配電線４に流れる異常電流を検出する検出部２０と、地絡電流が発生したときに異常を報知する報知部２１と、異常電流を監視して、異常電流が地絡電流であるときに報知部２１に駆動信号を出力する監視部２２と、雷による異常電流の誤検出を防ぐために監視部２２への異常電流検出値の入力を制限する制限部２３とを備えている。

そして、地絡電流検出器１６に、報知部２１を動作させるための電源として電池２５が設けられる。さらに、地絡電流検出器１６は、電池２５から供給された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力を報知部２１に供給する給電部２６を備えている。給電部２６は、電池２５からの給電を停止させて、報知部２１に給電する。報知部２１は、給電部２６からの電力により動作する。すなわち、報知部２１は、電池２５の電力を利用して動作する。

検出部２０を除く各部は、ケース３０内に収納され、検出部２０はリード線によってケース３０に接続されている。図４に示すように、地絡電流検出器１６のケース３０は、ジョイントボックス１４内に設置される。照明柱１５に開口３１が形成され、開口３１に蓋３２がボルト３３により開閉可能に設けられる。蓋３２を開けると、ジョイントボックス１４が現れる。

図１に示すように、地絡検出器１６は、安定器１１と接続端子１６とを結ぶ配電線４において異常電流を検出する。検出部２０は、カレントトランスとされ、カレントトランスは安定器１１の上流側の配電線４をクランプする。地絡電流などの異常電流を検出したときの検出部２０の出力電流は、整流回路により整流され、コンデンサ平滑回路により平滑化されて異常電流検出値に変換され、異常電流検出値が監視部２２に入力する。

監視部２２は、リセットＩＣから構成され、検出部２０が異常電流を検出したときに発生する起電力によって動作する。したがって、無電源で異常電流を監視することができる。監視部２２は、発生した異常電流が地絡電流であるか地絡電流でないかを確認する。照明灯３における異常電流は、地絡電流以外に雷サージやノイズによっても発生する。そこで、監視部２２は、入力された異常電流検出値を基準値に基づいて判別し、基準値を超える検出部２０からの異常電流検出値の入力があったとき、駆動信号を出力する。すなわち、入力された異常電流検出値が基準値を超えるとき、監視部２２は、地絡電流であると判断して、駆動信号を出力する。異常電流検出値が基準値以下のとき、監視部２２は、地絡電流ではないと判断して、駆動信号を出力しない。

制限部２３は、ツェナーダイオードから構成され、監視部２２の前段に配される。制限部２３は、雷サージ電圧を吸収して、監視部２２のリセットＩＣを保護するとともに、雷サージによる異常電流に対する誤検出を防ぐために、監視部２２への異常電流検出値の入力を制限する。

ここで、地絡電流による異常電流検出値は、ノイズによる異常電流検出値よりも入力電圧が高く、入力時間が長い。また、雷サージによる異常電流検出値は、入力電圧は高いが、入力時間は短い。そこで、基準値として、入力電圧閾値と入力時間に対する遅延時間とが設定される。リセットＩＣの基準電圧を設定することにより、入力電圧閾値が決まる。また、リセットＩＣのコンデンサ接続端子（ＣＴ）にコンデンサＣ４を接続することにより、コンデンサＣ４の容量に応じて遅延時間が決まる。

照明灯３内の配電線４に流れた異常電流は、検出部２０により検出される。検出部２０からの出力電流が変換されて生成された異常電流検出値が監視部２２に入力する。図５に示すように、異常電流検出値の入力電圧が閾値を超えている場合、通常のリセットＩＣはリセット信号を出力する。しかし、図６に示すように、遅延時間Ｔ０が設定されているリセットＩＣ、すなわち監視部２２では、入力電圧が閾値を超えている異常電流検出値が入力しても、入力電圧の入力時間が遅延時間より短いとき、リセット信号（駆動信号）は出力されない。入力電圧の入力時間が遅延時間以上のとき、リセット信号（駆動信号）が出力される。したがって、監視部２２は、ノイズによる異常電流と地絡電流とを正しく判別することができ、入力された異常電流検出値が基準値を超えるとき、駆動信号を出力する。

また、雷サージ電流のインパルス電流波形として、誘導雷では８／２０μｓ、直撃雷では１０／３５０μｓとされている。図７に示すように、検出部２０がこのような雷サージによる異常電流を検出すると、異常電流検出値の入力電圧が制限されて、監視部２２に入力される。入力電圧は制限部２３のツェナー電圧によって決まる定電圧に制限される。入力電圧が基準電圧を超えていても、入力電圧の入力時間は遅延時間より短くなる。ところで、冬季雷では、雷サージ電流のインパルス電流波形が１０／１０００μｓになることがある。このような雷サージの場合、波尾長が長くなるので、入力電圧の入力時間も長くなる。そこで、ツェナー電圧が基準電圧よりも１〜１．５Ｖ程度大きい値に設定されると、入力電圧が低くなるので、遅延時間に達する前に入力電圧が入力電圧閾値よりも低くなる。これにより、異常電流検出値は基準値を超えず、雷サージによる異常電流が地絡電流であると誤検出されることを防ぐことができる。

報知部２１は、監視部２２からの駆動信号により表示状態を変化させて報知し、変化後の表示状態を保持する。報知部２１は、表示状態が変化する表示器４０と、駆動信号によって表示器４０を動作させる報知スイッチ４１とから構成される。表示器４０として、マグサイン（登録商標）、すなわち瞬時パルス電流によって永久磁石のディスクを反転させて表示する磁気反転表示器４０が用いられる。表示器４０は、通常表示状態と異常表示状態とに切り替え可能とされ、通常表示状態のときのディスクの色が異常表示状態のときのディスクの色とは異なる。図２に示すように、ジョイントボックス１４に、表示器４０の表示状態を確認するための窓４２が形成されている。照明柱１５の蓋３２を開けると、窓４２を通じて表示状態を外部から視認できる。

表示器４０は、ディスクを反転させるためのセットコイル４３とリセットコイル４４とを有する。セットコイル４３に電流が流れると、異常表示状態になり、リセットコイル４４に電流が流れると、通常表示状態になる。なお、一旦表示状態が変わると、電流が切れてもその表示状態が保持される。

電池２５と表示器４０と報知スイッチ４１が直列に接続され、電源回路が形成される。報知スイッチ４１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとされ、通常時はオフしており、電源回路が開放されている。駆動信号をトリガにして、報知スイッチ４１はオンし、電源回路を閉じて導通する。

セットコイル４３とリセットコイル４４が並列に接続され、セットコイル４３に第１スイッチ４５および報知スイッチ４１が接続され、リセットコイル４４に第２スイッチ４６が接続される。第１、第２スイッチ４５、４６は、異常表示状態から通常表示状態に切り替えるためのリセットスイッチ４７に連動してオンオフする。通常、リセットスイッチ４７はオフしており、第１スイッチ４５はオン、第２スイッチ４６はオフになっている。リセットスイッチ４７がオンされると、第１スイッチ４５がオフ、第２スイッチ４６がオンしてリセットコイル４４に通電される。

報知スイッチ４１がオンすると、セットコイル４３に電流が流れ、表示器４０は通常表示状態から異常表示状態に変わる。報知スイッチ４１がオフのとき、電源回路は開放されているが、リセットスイッチ４７がオンされると、電池２５から給電され、リセットコイル４４に電流が流れ、表示器４０は異常表示状態から通常表示状態に変わる。

給電部２６は、電池２５からの電力を貯えるコンデンサ５０と、電池２５からの給電とコンデンサ５０からの給電を切り替える切替スイッチ５１とから構成される。電池２５とコンデンサ５０とは表示器４０に対して並列に接続される。切替スイッチ５１は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴとされ、電池２５と表示器４０との間であって、電池２５とコンデンサ５０との間に接続される。切替スイッチ５１は、通常時はオンしており、駆動信号をトリガにして、切替スイッチ５１はオフする。切替スイッチ５１がオンのとき、電池２５の電力がコンデンサ５０に供給され、コンデンサ５０が充電される。切替スイッチ５１がオフのとき、電池２５から表示器４０への電力の供給が遮断され、コンデンサ５０からの給電に切り替わる。コンデンサ５０からの電力が表示器４０に供給される。

コンデンサ５０からの給電により、表示器４０は動作する。表示器４０の動作特性を図８に示す。この特性の曲線よりも上側の領域が動作領域である。コンデンサ５０から給電されたときの電流値が動作領域にあれば、表示器４０は動作する。コンデンサ５０の放電電流値は、電池２５の電圧と静電容量に比例する。静電容量は、製品のばらつきと温度による変化、経年変化により小さくなる。これらを考慮した最も小さい電流値が図中のＡ’となる。そこで、放電電流値Ａが最小電流値Ａ’を超えるように、コンデンサ５０の静電容量が選定される。これにより、コンデンサ５０からの電力供給によって表示器４０を安定して動作させることができる。

監視部２２は常時、照明灯３の配電線４の異常電流を監視している。図９に示すように、検出部２０が異常電流を検出すると、異常電流検出値が監視部２２に入力する。監視部２２は、異常電流検出値を基準値に基づいてチェックする。例えば、異常電流検出値の入力電圧が入力電圧閾値を超えていても、入力時間が遅延時間、例えば２００ｍｓを超えていないとき、監視部２２は、異常電流ではないと判断して、駆動信号を出力しない。このとき、報知スイッチ４１はオフであり、切替スイッチ５１はオンのままである。電池２５からコンデンサ５０に電流が流れ、コンデンサ５０は常に充電される。一方、電池２５から表示器４０には電流が流れず、表示器４０は、通常表示状態である。

照明灯３の配電線４に地絡が発生すると、検出部２０は地絡電流を検出し、監視部２２は、入力された異常電流検出値に基づいて地絡電流か否かを判断する。異常電流検出値の入力電圧が入力電圧閾値を超えるとともに、入力時間が遅延時間を超えていると、監視部２２は、地絡電流であると判断して、駆動信号を出力する。報知スイッチ４１がオンすると同時に切替スイッチ５１がオフする。駆動信号は入力時間に応じた時間だけ出力される。すなわち、入力時間から遅延時間を差し引いた時間だけ駆動信号が出力される。電池２５からの電力は表示器４０に供給されず、コンデンサ５０に貯えられた電荷が放電され、放電電流がセットコイル４３に流れる。表示器４０のディスクが反転し、通常表示状態から異常表示状態に変わる。

駆動信号が出力されなくなると、報知スイッチ４１がオフすると同時に切替スイッチ５１がオンする。電池２５からコンデンサ５０に電流が流れ、コンデンサ５０が充電される。表示器４０には給電されないので、異常表示状態が保持される。作業者は、各照明灯３の蓋３２を開けて、ジョイントボックス１４の窓４２から表示器４０の表示状態を確認する。このように、地絡発生時に表示器４０の表示状態が変化すると、その異常表示状態が保持されるので、異常を報知し続けることが可能となり、地絡が発生した照明灯３を確実に特定することができる。リセットスイッチ４７がオンされると、表示器４０の表示は、異常表示状態から通常表示状態に戻る。

そして、報知部２１は表示状態を切り替えるときに電力を消費するが、表示中は電力を消費しないので、電池２５の消耗を抑えることができる。これにより、電池２５の長寿命化を図ることができ、電池交換の労力を軽減できる。したがって、報知部２１を動作させるためだけに電池２５を使用すればよく、低消費電力の地絡電流検出器１６を実現できる。しかも、ケース３０に電池２５を内蔵することにより、地絡電流検出器１６をコンパクトに構成することができ、それぞれの照明灯３に地絡電流検出器１６を容易に設置できる。

（第２実施形態）
第２実施形態の地絡電流検出器１６を図１０に示す。報知部２１は、発光を変化させることにより報知する。報知部２１の表示器４０がＬＥＤとされ、報知部２１は、表示器４０を動作させるための報知スイッチ４１と、表示器４０を点灯させるための駆動部６０を備えている。表示器４０に電池２５からの電力を供給する給電部２６は、電源回路を開閉して、表示器４０への電池２５の電力の供給と停止を切り替える。報知スイッチ４１は、電源回路を閉じるように給電部２６を動作させる。監視部２２からの駆動信号により報知スイッチ４１が動作して、報知部２１に電池２５からの電力が供給される。表示器４０は、消灯している通常表示状態から点滅する異常表示状態に発光を変化させて、表示後の状態を保持しながら報知する。なお、その他の構成は、第１実施形態のものと同じである。図中、６１は電池電圧の残量をチェックする電池残量確認部である。

報知スイッチ４１は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとされ、給電部２６に接続されている。報知スイッチ４１は、通常時はオフしており、このとき電源回路が遮断される。駆動信号をトリガにして、報知スイッチ４１がオンすると、給電部２６が動作する。表示器４０に電池２５からの電力が供給され、表示器４０は動作可能となる。

駆動部６０は、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ８、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＰＮＰトランジスタＱ２から形成された発振回路とされる。給電部２６が動作して、電源回路が閉じられると、駆動部６０に通電され、駆動部６０は動作を開始する。駆動部６０がオン信号を出力すると、表示器４０に電流が流れ、表示器４０が点灯する。駆動部６０がオン信号を出力していないとき、表示器４０には電流が流れず、表示器４０は消灯する。駆動部が決まったタイミングでオン信号を出力することにより、表示器４０は所定のタイミングで点滅する。これにより、表示器４０は、消灯した通常表示状態と点滅する異常表示状態とに切り替わる。点滅のタイミングは、コンデンサＣ８の静電容量、抵抗Ｒ６の抵抗値、ＮＰＮトランジスタＱ１のベース電圧によって決まる。例えば、点滅のタイミングは、０．０１秒オン、０．６４秒オフとされる。

給電部２６は、電池２５からの電力の供給と停止とを切り替える切替スイッチ６２を備えている。切替スイッチ６２は、電源回路において電池２５と表示器４０との間に接続される。切替スイッチ６２として、ラッチリレーが用いられる。切替スイッチ６２が動作状態にあるとき、電源回路が閉じられ、電池２５から表示器４０に電力が供給される。切替スイッチ６２が休止状態にあるとき、電源回路が開き、電池２５から表示器４０への電力の供給が停止される。通常時、切替スイッチ６２は休止状態に保持されている。

切替スイッチ６２は、動作状態にするためのセットコイル６３と、動作状態から休止状態に復帰させるためのリセットコイル６４を有し、報知スイッチ４１がセットコイル６３に接続される。また、切替スイッチ６２を動作状態にするセットスイッチ６５と切替スイッチ６２を休止状態にするリセットスイッチ６６が設けられる。セットスイッチ６５が操作されると、セットコイル６３に通電され、リセットスイッチ６６が操作されると、リセットコイル６４に通電される。

照明灯３の配電線４に地絡が発生すると、このときの異常電流を検出した検出部２０の出力電流が４倍電圧整流回路によって整流され、平滑回路により平滑化されて異常電流検出値に変換され、異常電流検出値が監視部２２に入力する。監視部２２は、入力された異常電流検出値に基づいて地絡電流か否かを判断する。監視部２２は、地絡電流であると判断すると、駆動信号を出力する。報知スイッチ４１がオンして、セットコイル６３に通電され、切替スイッチ６２は動作状態に切り替わり、駆動部６０に電池２５からの電力が供給される。報知スイッチ４１がオフしても、切替スイッチ６２は動作状態を保持する。

駆動部６０に通電されると、コンデンサＣ８が充電され、所定の充電電圧を超えると、各トランジスタＱ１，Ｑ２が順にオンして、オン信号が出力される。表示器４０に通電され、表示器４０が点灯する。このとき、コンデンサＣ８には電流が流れなくなるので、コンデンサＣ８が放電すると、各トランジスタＱ１，Ｑ２がオフする。オン信号が出力されなくなると、表示器４０は消灯する。再びコンデンサＣ８が充電されて、所定のタイミングでオン信号が出力されることにより、表示器４０は所定のタイミングで点灯する。これが繰り返されることにより、表示器４０は点滅して、異常表示状態になる。この間、電池２５の電力は消費されるが、表示器４０の点灯している時間は非常に短いので、電池２５の消耗は抑えられる。これにより、表示器４０は異常表示状態を長期間にわたって保持することができ、異常を報知し続けることが可能となり、地絡が発生した照明灯３を確実に特定することができる。

ここで、表示器４０の表示状態を容易に確認できるように、報知部２１から発せられた光を照明灯３の外部から視認可能にする確認部７０が設けられる。図１１に示すように、確認部７０は、報知部２１から発せられた光を照明灯３の外部に導いて、表示状態を視認可能にする。照明柱３の蓋３２を固定するためのボルトを孔あきボルト７１にして、ボルト７１と表示器４０とが光ファイバ７２によってつながれる。光ファイバ７２の一端が表示器４０に接続され、光ファイバ７２は、ジョイントボックス１４の内部から外に引き出され、ボルト７１の貫通孔７３に通される。光ファイバ７２の他端にハトメ７４が取り付けられ、光ファイバ７２の他端がボルト７１の貫通孔７３に挿入され、ビニルキャップ７５が被せられる。ボルト７１を回しても光ファイバ７２は捩れることがなく、蓋３２を開閉できる。ボルト７１の貫通孔７３に、透光性のあるキャップ７６が差し込まれ、水が照明柱３内に入らないようになっている。

表示器４０の光は、ボルト７１の貫通孔７３に差し込まれた光ファイバ７２の他端に達し、ボルト７１の貫通孔７３から光が発せられる。これにより、照明柱３の外部から表示器４０が点滅していることを確認することができる。したがって、蓋３２を開ける必要がなく、地絡が発生した照明灯３の特定時間を短縮できる。

（第３実施形態）
第３実施形態の地絡電流検出器１６を図１２、１３に示す。この地絡電流検出器１６では、第１、第２の検出部２０ａ，２０ｂと、それぞれの検出部２０ａ，２０ｂに対応する２つの監視部２２、制限部２３、給電部２６および報知部２１を備えている。

２つの検出部２０ａ，２０ｂにはカレントトランスが用いられ、第１の検出部２０ａは、照明灯３で発生する地絡電流を検出し、第２の検出部２０ｂは、隣り合う照明灯３を接続する配電線４で発生する地絡を検出する。第１の検出部２０ａのカレントトランスは、ジョイントボックス１４よりも下流側の配電線４、すなわちブレーカ１３と安定器１１との間の配電線４をクランプする。第２の検出部２０ｂのカレントトランスは、ジョイントボックス１４と下流側の照明灯３、すなわち電気室１から遠い側の照明灯３とを接続する配電線４をクランプする。なお、第２の検出部２０ｂは、照明柱１５内に配置される。

報知部２１の表示器４０には、磁気反転表示器が用いられ、各検出部２０ａ，２０ｂに対応して、表示器４０がそれぞれ設けられる。各報知部２１を動作させるための電源回路がそれぞれ形成される。各電源回路は、１つの電池２５を共用し、電池２５に対して並列に接続される。２つの検出部２０ａ，２０ｂを除く各部は、ケース３０内に収納され、各検出部２０ａ，２０ｂはリード線によってケース３０に接続されている。その他の地絡電流検出器１６の構成は、第１実施形態のものと同じである。なお、図１２中、８０は電気室１内の配電線４での地絡電流を検出する地絡電流検出器である。

照明灯３で地絡が発生した場合、第１の検出部２０ａが地絡電流を検出して、報知部２１が動作する。この場合、第１の検出部２０ａに接続された表示器４０の表示が通常表示状態から異常表示状態に変わる。第２の検出部２０ｂに接続された表示器４０では、表示は変化しない。照明灯３間の配電線４で地絡が発生した場合、第２の検出部２０ｂが地絡電流を検出して、報知部２１が動作する。この場合、第２の検出部２０ｂに接続された表示器４０の表示が通常表示状態から異常表示状態に変わる。第１の検出部２０ａに接続された表示器４０では、表示は変化しない。これにより、地絡が発生した箇所を切り分けることができ、復旧作業に要する時間を短縮できる。

（第４実施形態）
第４実施形態の地絡電流検出器１６を図１４に示す。この地絡電流検出器１６では、２つの検出部２０ａ，２０ｂと、それぞれの検出部２０ａ，２０ｂに対応する２つの監視部２２、制限部２３および給電部２６を備えている。そして、２つの検出部２０ａ，２０ｂに対して、１つの報知部２１が設けられる。その他の構成は、第２実施形態のものと同じである。

図１５に示すように、地絡電流検出器１６は、照明灯３の開口３１を取り囲むように形成されたリブ８１に磁石によって取り付けられる。この地絡電流検出器１６の近くに確認部７０が設けられる。リブ８１に蓋３２がボルト７１により開閉可能に取り付けられる。上側のボルト７１が孔あきボルトとされ、地絡電流検出器１６からの光ファイバ７２がこのボルト７１につながれ、ボルト７１の貫通孔７３を通じて発光の有無を視認できる。なお、確認部７０の構造は、図１１（ｃ）に示したものと同じである。これにより、照明灯３の外部から表示器４０の状態を確認することができる。

各検出部２０ａ，２０ｂは、照明柱１５内に配され、第１の検出部２０ａのカレントトランスは、ジョイントボックス１４と上方にあるランプ１０とを接続する配電線４をクランプする。第２の検出部２０ｂのカレントトランスは、ジョイントボックス１４から下流側の照明灯３に向けて配線された配電線４をクランプする。

報知部２１は、ＬＥＤからなる表示器４０と、２つの報知スイッチ４１および１つの駆動部６０とを備えている。２つの検出部２０ａ，２０ｂに対応して報知スイッチ４１がそれぞれ設けられ、各報知スイッチ４１のオンにより各給電部２６がそれぞれ動作して、駆動部６０に電池２５からの電力が供給される。駆動部６０は、マルチバイブレータＩＣ８２および遅延回路８３を用いた点滅回路８４と、表示器４０を動作させる、すなわちＬＥＤを点灯させるための駆動スイッチ８５を有している。この遅延回路８３は、マルチバイブレータＩＣ８２へのトリガ入力を遅らせて、マルチバイブレータＩＣ８２を発振させるためのものである。そして、マルチバイブレータＩＣ８２における第１の検出部２０ａに接続されたＣＲの時定数と第２の検出部２０ｂに接続されたＣＲの時定数とが異なっているので、マルチバイブレータＩＣ８２の発振周期が異なる。そのため、各検出部２０ａ，２０ｂの検出時の表示器４０の点滅の周期が異なる。例えば、第１の検出部２０ａの検出時には、遅い点滅とされ、第２の検出部２０ｂの検出時には、速い点滅とされる。

照明灯３で地絡が発生した場合、第１の検出部２０ａが地絡電流を検出する。そして、監視部２２が駆動信号を出力すると、報知スイッチ４１がオンして、切替スイッチ６２が動作状態に切り替わり、駆動部６０に電池２５からの電力が供給される。駆動部６０では、遅延回路８３によって制御されたトリガ信号が定期的にマルチバイブレータＩＣ８２に入力され、所定の周期でオン信号が出力される。オン信号に応じて駆動スイッチ８５がオンすると、表示器４０に通電され、表示器４０が所定の周期で点滅する。

ここで、地絡が発生した照明灯３に設けられた第２の検出部２０ｂは地絡電流を検出しない。しかし、この照明灯３よりも上流側の配電線４に、地絡に伴う異常電流が流れる。この照明灯３の上流側にある照明灯３に設けられた地絡電流検出器１６の第２の検出部２０ｂは地絡に伴う異常電流を検出する。したがって、図１６に示すように、地絡が発生した照明灯３よりも上流側の照明灯３に設けられた地絡電流検出器１６において、表示器４０が点滅する。ただし、点滅の周期は、地絡が発生した照明灯３の地絡電流検出器１６における点滅の周期とは異なる。これにより、地絡が照明灯３内で発生したことを容易に識別できる。

照明灯３間の配電線４で地絡が発生した場合、地絡箇所の上流側にある地絡電流検出器１６の第２の検出部２０ｂが地絡電流を検出する。この場合も同様にして、表示器４０が所定の周期で点滅する。なお、第１の検出部２０ａは地絡電流を検出しない。また、地絡箇所の下流側にある地絡電流検出器１６は地絡電流を検出しない。したがって、図１７に示すように、配電線４の地絡箇所よりも上流側の照明灯３に設けられた地絡電流検出器１６において、表示器４０が点滅する。これにより、配電線４で発生した地絡箇所を容易に特定できる。

また、地絡電流検出器１６は、表示を変化させた報知部２１を一定時間後にリセットするリセット部８６を備えている。リセット部８６は、タイマＩＣを用いたものであって、設定された時間が経過すると、２つの検出部２０ａ，２０ｂに接続された切替スイッチ６２毎に設けられたそれぞれのリセットスイッチ８７にリセット信号を出力する。

報知スイッチ４１がオンして、給電部２６が動作し、駆動部６０に通電されるとき、リセット部８６にも通電される。これをトリガにして、リセット部８６におけるタイマがスタートする。設定された時間、例えば８時間経過すると、リセット部８６は、リセット信号を出力する。リセット信号により、リセットスイッチ８７がオンして、リセットコイル６４に通電され、切替スイッチ６２が休止状態になる。駆動部６０への通電が途切れ、表示器４０が消灯する。このように、点灯している表示器４０は自動的に消灯され、電池２５の消費を抑えることができるとともに、多数の地絡電流検出器１６をリセットする手間が省ける。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、制限部２３にバリスタを用いてもよい。また、電池２５を太陽電池にして、二次電池を設けてもよい。二次電池は、太陽電池によって充電され、地絡が検出されたときに二次電池から表示器４０に給電する。

第１実施形態の地絡電流検出器１６において、電池２５からの電力を直接報知部２１に供給するようにして、通常時には電池２５からの電力の供給を遮断し、地絡が検出されたときに電池２５から電力を供給するようにしてもよい。

第２、４実施形態の地絡電流検出器１６において、地絡が検出されたとき、ＬＥＤからなる表示器４０を点滅させる代わりに点灯するだけでもよい。あるいは発光の色を変化させてもよい。また、確認部７０として、照明柱１５の蓋３２を透光性を有する材質の蓋にして、表示器４０から発せられた光が透過するようにしてもよい。

各実施形態の地絡電流検出器１６をトンネル照明設備の照明灯３に設けてもよい。図１８に示すように、トンネル９０の両側の側壁に照明灯３が設置され、側壁に取り付けられたラック９１に配電線４が配される。地絡電流検出器１６は、照明灯３毎に設けられ、ラック９１に設置される。この地絡電流検出器１６では、ケース１４に確認窓９２が形成され、確認窓９２を通して外部から表示器４０の状態を視認できる。なお、トンネル９０内で地絡が発生したとき、地絡の検出から復旧作業まで時間がかかる場合がある。そのため、表示器４０には、表示中に電力を消費しない磁気反転表示器が適している。

３ 照明灯
４ 配電線
１４ ジョイントボックス
１５ 照明柱
１６ 地絡電流検出器
２０ 検出部
２１ 報知部
２２ 監視部
２３ 制限部
２５ 電池
２６ 給電部
４０ 表示器
４１ 報知スイッチ
５０ コンデンサ
５１ 切替スイッチ
６０ 駆動部
６２ 切替スイッチ
７０ 確認部
８４ 点滅部
８６ リセット部

Claims (5)

1. 共通の配電線に接続された複数の照明灯に対してそれぞれ設けられる地絡電流検出器であって、配電線に流れる異常電流を検出する検出部と、地絡電流が発生したときに表示を変化させて報知する報知部と、異常電流を監視して、異常電流が地絡電流であるときに報知部に駆動信号を出力する監視部とを備え、監視部は、異常電流が地絡電流であることを確認すると、駆動信号を出力し、報知部は、監視部からの駆動信号により表示を変化させて、変化後の状態を保持することを特徴とする地絡電流検出器。
2. 報知部を動作させるための電池が設けられ、監視部は、検出部が検出した異常電流によって動作し、報知部は、通常表示状態と異常表示状態とに切り替え可能とされ、報知部は、電池の電力を利用して通常表示状態から異常表示状態に切り替え、異常表示状態を保持することを特徴とする請求項１記載の地絡電流検出器。
3. 電池から供給された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力を報知部に供給する給電部が設けられ、給電部は、監視部からの駆動信号により電池からの給電を停止させて、電池に代わって報知部に給電して動作させることを特徴とする請求項２記載の地絡電流検出器。
4. 報知部は、発光を変化させることにより報知し、報知部から発せられた光を照明灯の外部から視認可能にする確認部が設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の地絡電流検出器。
5. 表示を変化させた報知部を一定時間後にリセットするリセット部が設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の地絡電流検出器。

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