JP2774377B2 - 地絡検出装置 - Google Patents

地絡検出装置

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JP2774377B2 JP33544590A JP33544590A JP2774377B2 JP 2774377 B2 JP2774377 B2 JP 2774377B2 JP 33544590 A JP33544590 A JP 33544590A JP 33544590 A JP33544590 A JP 33544590A JP 2774377 B2 JP2774377 B2 JP 2774377B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、交流電路に地絡が発生した時その交流電
路を遮断する地絡検出装置、特に例えば電動機の起動時
における突入電流による平衝特性に対して不要動作しに
くい地絡検出装置に関するものである。
[従来の技術] 第5図は従来の地絡検出装置を示す構成図である。図
において、(1)は交流電路、(2)は交流電路(1)
に設けられ、電動機などの突入電流を発する負荷機器、
(3)は交流電路(1)に設置された遮断器、(4)は
交流電路(1)を一次巻線とする零相変流器、(5)は
遮断器(3)に連結された電磁装置、(6)は電磁装置
(5)に直列に接続されたスイッチング素子、(7)は
零相交流器(4)の出力を入力とするレベル判別器、
(8)はレベル判別器(7)の出力の時間幅を判定する
信号幅判別器、(9)は信号幅判別器(8)からの出力
を入力とするラッチ回路、(10)は信号幅判別器(8)
の入力側に設けられた時間幅設定用コンデンサである。
次に第6図に示すタイミングチャートに従って従来の
地絡検出装置の一般の地絡検出動作について説明する。
図において、第6図(a)は交流電路(1)の地絡成分
信号、第6図(b)は零相変流器(4)の出力を示す。
この零相変流器(4)の出力がレベル判別器(7)の判
別器レベル(TH1)を第6図(b)に示すように超える
と、レベル判別器(7)内の定電流源出力回路(図示せ
ず)が動作して、第6図(c)に示すような出力を発生
し、これによりコンデンサ(10)を充電する。よってコ
ンデンサ(10)の端子電圧は第6図(d)に示すように
上昇する。すると、所定の時間(Td)後コンデンサ(1
0)の端子電圧は信号幅判別器(8)の判定レベル(TH
2)に達し、信号幅判別器(8)が第6図(e)に示す
ような出力を発生し、ラッチ回路(9)が動作する。こ
の結果、ラッチ回路(9)の第6図(h)に示すような
出力にてサイリスト等のスイッチング素子(6)を作動
させて電磁装置(5)を介し遮断器(3)を引き外し
て、交流電路(1)を遮断することができる。
零相変流器(6)の第6図(b)に示す出力がレベル
判別器(7)の判定レベル(TH1)を超える時間が所定
の時間(Td)より短い場合はコンデンサ(10)の端子電
圧は信号幅判別器(8)の判定レベル(TH2)に達しな
いので、ラッチ回路(9)が動作せず、交流電路(1)
を遮断することはない。また、零相検出器(6)の出力
がレベル判別器(7)の判定レベル(TH1)に到らない
場合にはコンデンサ(10)への充電がなく交流電路
(1)を遮断することはない。
次に第7図に示すタイミングチャートに従って電動機
などの起動時における突入電流による従来の地絡検出装
置の不要動作について説明する。
零相変流器(4)は、論理的には一次巻線を流れる電
流が平衝であれば鉄心内の磁束が相殺され二次出力を生
じない。しかし、実際には一次巻線の配置による磁気特
性のアンバランスがあり、これを打ち消すための電流が
二次巻線に発生し、僅かの二次出力が生じており、これ
を一般的に平衝特性と言っている。通常のこの僅かの二
次出力ではレベル判別器(7)の判定レベル(TH1)に
到らないので交流電路(1)を遮断することはない。し
かし電動機などの負荷機器(2)の起動時における突入
電流は短い時間(数Hz)であるが通常電流値の数倍に達
することがあり、この場合の零相変流器(4)の出力が
例えば第7図(b)に示すようにレベル判別器(7)の
判定レベル(TH1)を超え、レベル判別器(7)が動作
して第7図(c)に示すような出力を発生し、これによ
りコンデンサ(10)を充電する。よってコンデンサ(1
0)の端子電圧は第7図(d)に示すように上昇する。
すると、所定の時間(Td)後コンデンサ(10)の端子電
圧は信号幅判別器(8)の判定レベル(TH2)に達し、
信号幅判別器(8)が第7図(e)に示すような出力を
発生し、ラッチ回路(9)が動作する。この結果ラッチ
回路(9)の第7図(h)に示すような出力にてスイッ
チング素子(6)を作動させて電磁装置(5)を介し遮
断器(3)を引き外して、交流電路(1)を遮断する。
つまりこの場合地絡検出装置が不要動作することにな
る。
[発明が解決しようとする課題] 従来の地絡検出装置は以上のように構成されているの
で、零相変流器の平衝特性により電動機などの起動時に
おける突入電流によって地絡検出装置が不要動作する問
題があった。
この発明は上記のような問題を解決するためになされ
たもので、突入電流などによる不要動作を防止できる地
絡検出装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る地絡検出装置は、零相変流器の地絡成
分の正側及び負側の波形毎に所定の大きさを越えるとき
出力信号を出す正側レベル判別器及び負側レベル判別器
と、上記正側及び負側レベル判別器の各々の出力信号が
所定の時間幅以上であることを判別する正側信号幅判別
器及び負側信号幅判別器と、上記正側及び負側信号幅判
別器の各々の出力信号が一回あるいは複数回出力された
とき出力信号を出すパルスカウント判別回路とを備え、
上記パルスカウント判別回路にてスイッチング素子を作
動させるようにしたものである。
[作 用] この発明における地絡検出装置は、正側及び負側レベ
ル判別器と正側及び負側信号幅判別器とパルスカウント
判別回路を設けたことにより、零相変流器の正側及び負
側の地絡成分が所定のレベル及び所定の時間幅以上であ
り、且つ正側及び負側の地絡成分が各々一回あるいは複
数回出力されたときを判別し、スイッチング素子を作動
させることができる。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図である。図
において、第5図と対応する部分には同一符号を付し、
その詳細説明は省略する。
(11)は零相変流器(4)の出力を入力として入力信
号波形の正側の大きさが所定の判定レベル(+TH1)以
上のとき出力信号を出す正側レベル判別器、(12)は零
相変流器(4)の出力を入力として入力信号波形の負側
の大きさが所定の判定レベル(−TH1)以上のとき出力
信号を出す負側レベル判別器、(13)は正側レベル判別
器(11)の出力信号の時間幅が所定の時間幅以上かどう
かを判別する正側信号幅判別器、(14)は負側レベル判
別器(12)の出力信号の時間幅が所定の時間幅以上かど
うかを判別する負側信号幅判別器、(15)は正側信号幅
判別器(13)及び負側信号幅判別器(14)の各々の出力
信号を入力するパルスカウント判別回路である。また、
(16),(17)は夫々正側信号幅判別器(13)、負側信
号幅判別器(14)の入力側に設けられた時間幅設定用コ
ンデンサである。なお、本実施例においてパルスカウン
ト判別回路(15)は正側信号ラッチ回路(15a),(15
c)、負側信号ラッチ回路(15b),(15d)およびAND回
路(15e)から構成される。
次に第2図に示すタイミングチャートに従って第1図
の一般の地絡検出動作について説明する。図において、
第2図(a)は交流電路(1)の地絡成分信号を、第2
図(b)は零相変流器(4)の出力を示す。零相変化流
器(4)の出力が正側レベル判別器(11)の判定レベル
(+TH1)を第2図(b)に示すように超えると正側レ
ベル判別器(11)内の定電流源出力回路(図示せず)が
動作して、第2図(c)に示すような出力を発生し、こ
れによりコンデンサ(16)を充電する。よってコンデン
サ(16)の端子電圧は第2図(d)に示すように上昇す
る。すると、所定の時間(Td)後コンデンサ(16)の端
子電圧は正側信号幅判別器(13)の判定レベル(TH2)
に達し、正側信号幅判別器(13)の第2図(e)に示す
ような出力信号にてパレスカウント判別回路(15)内の
正側信号ラッチ回路(15a)が動作して、第2図(i)
に示すような出力を発生する。
また、同様に零相変流器(4)の出力が負側レベル判
別器(12)の判定レベル(−TH1)を第2図(b)に示
すように超えると負側レベル判別器(12)内の定電流源
出力回路(図示せず)が動作して、第2図(f)に示す
ような出力を発生し、これによりコンデンサ(17)を充
電する。よってコンデンサ(17)の端子電圧は第2図
(g)に示すように上昇する。すると、所定の時間(T
d)後コンデンサ(17)の端子電圧は負側信号幅判別器
(14)の判定レベル(TH2)に達し、負側信号幅判別器
(14)の第3図(h)に示すような出力信号にてパルス
カウント判別回路(15)内の負側信号ラッチ回路(15
b)が動作して、第2図(k)に示すような出力を発生
する。このようにして、零相変流器(4)からの正側信
号および負側信号が各々2回検出され、正側信号ラッチ
回路(15c)の第2図(j)に示すような出力と負側信
号ラッチ回路(15d)の第2図(l)に示すような出力
の論理積が成立した時点でAND回路(15e)の第2図
(m)に示すような出力にてサイリスタ等のスイッチン
グ素子(6)を作動させて電磁装置(5)を介し遮断器
(3)を引き外して、交流電路(1)を遮断することが
できる。
次に第3図に示すタイミングチャートに従って電動機
などの起動時における突入電流による平衝特性に対する
動作について説明する。
図において、地絡あるいは漏電でないため、第3図
(a)に示す交流電路(1)の地絡成分信号は無い。し
かし電動機などの起動時における突入電流により零相変
流器(4)に第3図(b)に示すような出力信号が発生
する。一般に第3図(b)に示す出力信号は最初は高い
レベルであるが減衰が早く、正側信号と負側信号とのレ
ベルの差が大きい。
第3図(b)の正側信号において、1,2発目とも正側
レベル判別器(11)の判定レベル(+TH1)を超えてい
る。一方負側信号において1発目は負側レベル判別器
(12)の判定レベル(−TH1)を超えているが2発目は
判定レベル(−TH1)を超えていない。このような場
合、第3図(d)の正側信号時間幅設定用コンデンサ
(16)の端子電圧において、1発目は正側信号幅判別器
(13)の判定レベル(TH2)に達しているが、2発目は
判定レベル(TH2)に達しない。また、第3図(g)の
負側信号時間幅設定用コンデンサ(17)の端子電圧にお
いて、1発目は負側信号幅判別器(14)の判定レベル
(TH2)に達しているが、2発目は判定レベル(TH2)に
達しないこととなる。このようにして、パルスカウント
判別回路(15)内のラッチ回路(15c),(15d)が第3
図(j),第3図(l)に示すように動作しないため、
交流電路(1)を遮断する動作には到らない。
このように本実施例では、零相変流器の正側出力信号
と負側出力信号の各々のパルスカウント判別回路の論理
積にて遮断動作を行うため、電動機などの起動時におけ
る突入電流に対して不要動作しにくい地絡検出装置を構
成することができる。
以上、この発明の一実施例を図について説明してきた
が、本実施例ではパルスカウント判別回路の構成は零相
変流器の正側出力信号と負側出力信号が各2発出力され
た時遮断動作するを論理構成である。
次に、この発明の他の実施例として、パルスカウント
判別回路の論理構成を変えた地絡検出装置の回路構成を
第4図にて説明する。図において、パルスカウント判別
回路以外は前述の一実施例と同一である。
パルスカウント判別回路(15A)は、正側信号幅判別
器(13)の出力信号をカウントするラッチ回路(15
a),(15d),(15f),(15i)、負側信号幅判別器
(14)の出力信号をカウントするラッチ回路(15b),
(15c),(15g),(15h)およびOR回路(15j)で構成
される。本実施例は、正側信号幅判別器(13)の出力信
号を受け付けた後負側信号幅判別器(14)の出力信号を
受け付ける論理手段、及び負側信号幅判別器(14)の出
力信号を受け付けた後正側信号幅判別器(13)の出力信
号を受け付ける論理手段を備えたことを特徴とする。
次に、本実施例の動作について説明する。零相変流器
(4)から正側信号幅判別器(13)および負側信号幅判
別器(14)までの動作は前述の実施例と同一である。パ
ルスカウント判別回路(15A)をこのように構成するこ
とにより、零相変流器(4)からの出力信号が 正側信号負側信号正側信号負側信号 あるいは 負側信号正側信号負側信号正側信号 の順番にてパルスカウント判別回路(15A)に入力され
たとき、OR回路(15j)を通じて交流電路(1)を遮断
することができる。
この一実施例では、零相変流器の出力の正側信号と負
側信号を各々パルスカウントするとともに、正側信号
負側信号正側信号負側信号あるいは負側信号正側
信号負側信号正側信号の論理動作にて遮断動作を行
うため、電動機などの起動時における突入電流に対し
て、前述の第1実施例よりさらに高精度の不要動作しに
くい地絡検出装置を構成することができる。
[発明の効果] この発明は以上説明したように、零相変流器の地絡成
分の正側及び負側の波形毎に所定の大きさを越えるとき
出力信号を発生する正側レベル判別器及び負側レベル判
別器と、正側レベル判別器及び負側レベル判別器の各々
の出力信号が所定の時間幅以上であることとを判別する
正側信号幅判別器及び負側信号幅判別器と、正側信号幅
判別器及び負側信号幅判別器の各々の出力信号が一回あ
るいは複数回出力されたとき出力信号を出すパルスカウ
ント判別回路とを備えたので、通常の地絡及び漏電とは
異なる電動機などの起動時における突入電流あるいは雷
などの外来雑音に対して、不要動作しにくい地絡検出装
置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による地絡検出装置の一実施例を示す
回路構成図、第2図,第3図は第1図の動作説明に供す
るための波形図、第4図はこの発明による地絡検出装置
の他の実施例を示す回路構成図、第5図は従来の地絡検
出装置を示す回路構成図、第6図,第7図は第5図の動
作説明に供するための波形図である。 図において、(1)は交流電器、(4)は零相変流器、
(6)はスイッチング素子、(11)は正側レベル判別
器、(12)は負側レベル判別器、(13)は正側信号判別
器、(14)は負側信号幅判別器、(15),(15A)はパ
ルスカウント判別回路である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 畠山 善博 広島県福山市緑町1番8号 三菱電機株 式会社福山製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−154422(JP,A) 特開 昭63−100380(JP,A) 特開 昭48−93940(JP,A) 特開 昭60−102814(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02H 3/347 H02H 3/34 H02H 3/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電路と電磁的に結合され上記交流電路
    の地絡を検出する零相変流器の地絡成分が所定の大きさ
    以上のときスイッチング素子を作動する地絡検出装置に
    おいて、 交番出力である上記地絡成分の正側及び負側の波形毎に
    所定の大きさを越えるとき出力信号を発生する正側レベ
    ル判別器及び負側レベル判別器と、 上記正側レベル判別器及び上記負側レベル判別器の各々
    の出力信号が所定の時間幅以上であることを判別する正
    側信号幅判別器及び負側信号幅判別器と、 上記正側信号幅判別器及び上記負側信号幅判別器の各々
    の出力信号が一回あるいは複数回出力されたとき出力信
    号を出すパルスカウント判別回路と を備え、上記パルスカウント判別回路の出力により上記
    スイッチング素子を作動させるようにしたことを特徴と
    する地絡検出装置。
  2. 【請求項2】上記パルスカウント判別回路は、正側パル
    スカウント回路と、負側パルスカウント回路と、正側パ
    ルスカウント回路の出力信号と負側パルスカウント回路
    の出力信号との論理積をとる論理積回路とを備えたこと
    を特徴とする請求項第1項記載の地絡検出装置。
  3. 【請求項3】上記パルスカウント判別回路は、正側信号
    幅判別器の出力信号を受け付けた後負側信号幅判別器の
    出力信号を受け付ける論理手段および負側信号幅判別器
    の出力信号を受け付けた後正側信号幅判別器の出力信号
    を受け付ける論理手段とを備えたことを特徴とする請求
    項第1項記載の地絡検出装置。
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