JP3112310B2 - 漏電保護システムと漏電遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は漏電保護システムに係
り、特に、商用周波数を超える周波数の漏電でも保護協
調をとって遮断するのに好適な漏電保護システムとこの
システムを構成する漏電遮断器，漏電検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の漏電保護システムは、漏電遮断器
をカスケード接続して保護協調を図るに当り、単に感度
電流と動作時間だけを問題としてシステムの構成が行わ
れていた。一例として、図１２に示す様なシステムを考
える。このシステムでは、電源の上位側に接続された中
感度時延形の漏電遮断器ＥＬＢ101（感度電流５００ｍ
Ａ，動作時間１．２秒）の下位側に中感度時延形の漏電
遮断器ＥＬＢ102（感度電流２００ｍＡ，動作時間０．
３秒）がカスケード接続され、この漏電遮断器ＥＬＢ10
2に、図示の例では、２つの高速高感度形漏電遮断器Ｅ
ＬＢ103，ＥＬＢ104が並列に接続されている。そして、
この図１２に示す様に、漏電遮断器ＥＬＢ103が設けら
れた電路に電動機ＩＭ2が接続され、漏電遮断器ＥＬＢ1
04が設けられた電路に電動機ＩＭ1が接続されていると
する。漏電遮断器ＥＬＢ101〜ＥＬＢ103の動作特性を図
１３に示す。この漏電保護システムにおいて、例えば電
動機ＩＭ2で地絡事故が発生した場合には、漏電遮断器
ＥＬＢ103がこれを検出し、この電路を遮断するように
機能する。

【０００３】図１４は、高速高感度形漏電遮断器ＥＬＢ
103における漏電検出器の要部構成図であり、図１５
は、この漏電検出器の各部の波形図である。尚、図１４
で一点鎖線で囲んだ部分は、モノリシックＩＣで形成さ
れた部分である。漏電検出の対象である電路に設けられ
た零相変流器（以下、ＺＣＴという。）２の２次側出力
電流は、抵抗３により電圧ＶLKに変換される。この電圧
ＶLKはＩＣ１内のアンプで増幅された後、ＩＣ１内のコ
ンパレータにて基準電圧ＡＶT(DC)と比較される。この
コンパレータからは、ＶLk≧ＡＶT(DC)のとき定電流ＩO
Dが出力され、コンデンサ５がこの定電流ＩODにて充電
される。ＶLK≧ＡＶT(DC)となる期間が短い場合には、
コンデンサ５の充電期間が短くその端子電圧ＶODが規定
値に達する前に放電されてしまうが、ＶLk≧ＡＶT(DC)
となる期間が長い場合には、コンデンサ５の充電が進ん
で端子電圧ＶODが規定値に達し、ラッチ回路のトリガ電
位以上となってＩＣ１の“７”ピン出力でサイリスタ８
が駆動され、図示しない開閉接点が開放され該電路が遮
断される。

【０００４】図１６は、図１２に示す中感度時延形漏電
遮断器ＥＬＢ102における漏電検出器の要部構成図であ
る。尚、ＩＣ１の内部回路は図１４と同じである。漏電
の検出対象である電路に設けられたＺＣＴ２の２次側出
力電流は、抵抗３で電流／電圧変換され、抵抗４，コン
デンサ１０で形成されるローパスフィルタを介してＩＣ
１内のアンプに入力されるようになっている。そして、
コンパレータから“４”ピンに出力される信号が順方向
接続されたダイオード１１を介してコンデンサ１２を充
電し、該コンデンサ１２の端子電圧が所定値に達したと
き、時延回路１７を介して出力回路１８に遮断信号を出
力するようになっている。

【０００５】図１２に示す漏電保護システムは商用周波
数を対象としており、それ以上の周波数についての配慮
はしていない。しかし、近年においては、インバータで
駆動されるエアコンディショナー等の電気機器が増え、
これによって漏電電流の周波数も商用周波数より高い周
波数となることがある。例えば図１２に示す様に、電動
機ＩＭ2をインバータＩＮＶで駆動して地絡事故が発生
した場合、例えば２０ＫＨｚの高周波の漏電電流がこの
電路に流れる。この２０ＫＨｚの漏電電流が流れた場
合、図１２に示す漏電検出器では、コンデンサ５（図１
４）を充電する充電電流の周期が短くなるので、コンデ
ンサ５の端子電圧ＶODが漏電遮断を行う規定値に達する
ことはなくなる。つまり、図１７に示す様に、従来の高
速形の漏電遮断器ＥＬＢ103の感度電流周波数特性は、
周波数が商用周波数を超える或る値になると、急峻に立
ち上がる特性となる。このため、高周波の漏電電流が流
れてもこの電路は従来の高速形の漏電遮断器ＥＬＢ103
では遮断されなくなってしまい、例えば、インターナシ
ョナル・エレクトロテクニカル・コミッション（Intern
ational Electrotechnical Commission 以下、ＩＥＣ
という。）４７９−２で示された閾値以上の漏電電流が
流れ、危険である。

【０００６】一方、図１６に示す中感度時延形漏電遮断
器では、ＺＣＴ２の２次側出力電流を抵抗３で電流／電
圧変換し、抵抗４，コンデンサ１０で形成されるローパ
スフィルタを介してＩＣ１の差動アンプに入力する構成
となっている。このため、入力周波数が高くなると、差
動アンプへの入力信号が小さくなって該差動アンプの出
力も小さくなるので、周波数が高くなればそれだけ大き
な漏電電流が流れないと、漏電を検出しなくなってしま
う。つまり、この中感度形漏電遮断器の感度電流周波数
特性は、入力周波数が高くなると実質的に感度電流は高
くなるとみることができる。しかし、その感度電流の上
昇の仕方は、図１７に示す様に、高速形の様な急峻な立
上りは示さず、なだらかに上昇する。

【０００７】このため、図１２に示す漏電保護システム
において、電動機ＩＭ2に例えば２０ＫＨｚの漏電電流
が流れたとき、高速形漏電遮断器ＥＬＢ103と中感度形
漏電遮断器ＥＬＢ102の周波数特性が図１７に示す如く
変化するので、高速形漏電遮断器ＥＬＢ103はこれを検
出することができず、中感度形漏電遮断器ＥＬＢ102は
その電路を遮断してしまう。このため、停止させる必要
の無い電動機ＩＭ1までが停止してしまうことになる。
つまり、商用周波数を超える領域において、保護協調が
とれなくなってしまうという問題が生じる。

【０００８】尚、漏電電流ではないサージやノイズを漏
電電流と判断して電路を遮断してしまわないないよ動作
する漏電遮断器に関連するものとして、特開昭６１−１
６１９２１号や特開昭６１−１５４４２２号がある。ま
た、他に関連する従来技術として、特開昭６１−１２８
７１９号公報記載のものがある。この従来技術では、電
路の電圧または電流の周期に対して一定の比率のパルス
幅を有するパルス列を発生し、このパルス列と漏電検出
回路の出力とを比較し、漏電検出回路の出力がパルス列
より大きいときに電路を遮断している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した様に、従来の
漏電保護システムは、周波数の高い漏電電流による誤動
作防止についての配慮がされていない。特開昭６１−１
６１９２１号，特開昭６１−１５４４２２号公報記載の
従来技術は、単に、単発的，非周期的なサージやノイズ
が電路を流れたときにこれを漏電電流と判断して該電路
を遮断してしまわないような対策を講じているにすぎな
い。また、特開昭６１−１２８７１９号公報記載の従来
技術は、電路の周波数の変化に応じて動作可能な周波数
が変化するので、これらをカスケード接続すると、上
位，下位とも動作範囲が変動してしまい、保護協調をと
ることができないという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、商用周波数を超える漏電
電流が流れた場合でも保護協調をとって閾値以上の漏電
電流を遮断し安全性を高めることのできる漏電保護シス
テムとこれを構成する漏電遮断器，漏電検出器を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、高速高感度
形の漏電遮断器（漏電継電器，漏電検出器を含む概念と
して用いる。）の感度電流周波数特性を、商用周波数を
超える領域にてもＩＥＣ４７９−２で定められた閾値を
下回る特性とし、中・低感度形の漏電遮断器の感度電流
周波数特性を、商用周波数を超える近傍にて感度電流周
波数特性が急峻に立ち上がる特性とし、これらの漏電遮
断器を組み合わせて漏電保護システムを構成すること
で、達成される。

【００１２】更にまた、高速高感度形の漏電遮断器の感
度電流周波数特性を、商用周波数〜１ｋＨｚの間ではＩ
ＥＣ４７９−２記載の心室細動の閾値を下回る値で変化
し、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの間では、前記ＩＥＣ記載の
知覚の閾値に略平行な特性で変化し、１０ｋＨｚを超え
る周波数では、前記知覚の閾値外挿曲線に略平行な特性
で変化するものを用い、中・低感度の漏電検出手段とし
て、感度電流周波数特性が、商用周波数を超える近傍に
て感度電流周波数特性が急峻に立ち上がる特性とするこ
とで、達成される。

【００１３】

【作用】商用周波数より高い周波数の漏電電流が流れた
場合、高速高感度形の漏電遮断器は漏電電流値がその感
度電流値を超えるので該当電路を遮断し、他の高速高感
度形の漏電遮断器の上位にもカスケード接続された中感
度形漏電遮断器では、漏電電流値が急峻に立ち上がった
感度電流値に達せず、自己の電路はその高周波の漏電電
流では遮断しない。このため、ＩＥＣ４７９−２の閾値
を超えた人体に危険な漏電電流は遮断され、また、保護
協調が取られているのでこの地絡事故が他に波及するこ
ともない。

【００１４】また、商用周波数が１ｋＨｚを超える周波
数域においても、上記の感度電流周波数特性とすること
で、確実な人体保護，高周波漏洩電流により不要動作の
回避及び高周波域における保護協調が簡単にできるよう
になる。

【００１５】以下、本発明の実施例を図１〜図１１を参
照して説明する。本発明の第１実施例を図１〜図６を用
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例における
漏電保護システムの構成図である。インバータＩＮＶで
駆動される電動機ＩＭ2の電路に、第１の漏電検出手段
としての高速高感度形漏電遮断器ＥＬＢ3を取付け、そ
の上位に第２の漏電検出手段としての中感度時延形漏電
遮断器ＥＬＢ2を取り付けて保護協調を行い、更にその
上位に中感度時延形漏電遮断器ＥＬＢ2と保護協調動作
をする中感度時延形漏電遮断器ＥＬＢ1を取付けてい
る。

【００１６】本実施例では、高速高感度形漏電遮断器Ｅ
ＬＢ3の感度電流周波数特性を、図２に曲線Iで示す様
に、感度電流が約７５Ｈｚまでは平坦でありこれを越え
ると略一定の傾きで増加する特性とする。また、中感度
時延形漏電遮断器ＥＬＢ2の感度電流周波数特性を、曲
線IIで示す様に、感度電流が約９０Ｈｚまでは平坦で曲
線Iより大きい値をとり、これを越えると略一定の傾き
で増加し、更に約１５０Ｈｚで急峻に立ち上がる特性と
する。更に、中感度時延形漏電遮断器ＥＬＢ1の感度電
流周波数特性を、曲線IIIで示す様に、感度電流が約１
００Ｈｚまでは平坦で曲線IIより大きい値をとり、これ
を越えると約１２０Ｈｚで急峻に立ち上がる特性とす
る。

【００１７】前述したＩＥＣ４７９−２に記載される心
室細動限界値の５０／６０Ｈｚを基準とした変化で定め
られた閾値（「人体通過電流の影響」記載の『知覚の閾
値』若しくは『心室細動の閾値』）を、図３に示す周波
数−周波数係数の関係を用い３０ｍＡの定格感度電流に
換算したものが、図２の実線Ｘである。つまり、曲線I
の特性は、全周波数領域においてこの実線Ｘを下回る様
に且つこの実線Ｘに平行に設定し、曲線II，IIIは商用
周波数を超える周波数において急峻に立ち上がる特性と
する。そして、曲線IIIは曲線IIよりも商用周波数に近
いところで立ち上がるようにする。

【００１８】図４は、本発明の一実施例に係る高速高感
度形漏電遮断器ＥＬＢ3に用いる漏電検出器の要部構成
図である。ＩＣ１の内部構成は図１４に示したものと同
じであり、内部に、増幅器，比較器，ラッチ回路，定電
圧回路及び電流源を備え、増幅器はそのプラス入力側が
抵抗を介して電源ＶBIASに接続され、マイナス側が入力
端子である“２”ピンに接続されている。電源ＶBIAS
は、出力端子である“１”ピンに接続され、外部に接続
されるＺＣＴ２に電流を供給する。増幅器の出力は比較
器のプラス（非反転）入力側に接続される。比較器のマ
イナス（反転）入力側は基準電圧ＡＶT(DC)に接続され
る。比較器の出力はこれに接続された電流源を制御し、
その出力が“４”ピンに出力される。ラッチ回路はその
入力が“５”ピンに接続され、その非反転側出力が
“６”ピン及び“７”ピンに出力される。“６”ピンに
はラッチ回路の出力がそのまま出力され、“７”ピンに
は電流源を介して出力される。増幅器，比較器，ラッチ
回路及び電流源には定電圧回路から電源電圧ＶCCが供給
され、夫々の接地側は定電圧回路の接地側出力に接続さ
れる。定電圧回路は入力側が“８”ピンに接続されて電
源電圧ＶCCが供給され、接地側の出力が“３”ピンに出
力される。

【００１９】本実施例では、このＩＣ１と、このＩＣ１
の“１”，“２”ピンに接続された抵抗４及びコンデン
サ１０で成るローパスフィルタと、ＩＣ１の“４”ピン
に接続されたダイオード１１，コンデンサ１２，抵抗１
３，ツェナーダイオード１４，抵抗１５，コンパレータ
１６までの回路とで、第１の周波数特性付与手段７０が
構成される。

【００２０】従来の高速高感度形漏電遮断器では、ＺＣ
Ｔ２の２次側出力電流を抵抗３でのみ電圧に変換してい
たが、本実施例では、ＺＣＴ２の２次側出力電流を抵抗
３で電流／電圧変換し、抵抗４，コンデンサ１０で形成
されるローパスフィルタを介してＩＣ１の“１”，
“２”ピンに入力している。このため、漏電電流の周波
数が高くなったとき、両入力信号差は小さくなり、漏電
電流値が高くならないと、漏電を検出しなくなる。抵抗
３により変換された電圧ＶLKはＩＣ１内のアンプで増幅
された後、ＩＣ１内のコンパレータにて基準電圧ＡＶT
(DC)と比較される。このコンパレータからは、ＶLk≧Ａ
ＶT(DC)のとき定電流が出力され、コンデンサ１２がこ
の定電流にて充電される。このコンデンサ１２の端子電
圧と基準電圧とをＩＣ１外付けのコンパレータ１６にて
比較し、コンデンサ１２の端子電圧が基準電圧を超えた
とき、出力回路１８に漏電検出信号がコンパレータ１６
から出力されるようになっている。このとき、“４”ピ
ン出力は順方向ダイオード１１を介してコンデンサ１２
に供給されるので、コンデンサ１２からの“４”ピン側
への放電はこのダイオード１１で阻止され、商用周波数
を超える高周波域において閾値を超える漏電電流が流れ
たとき、コンパレータ１６の基準電圧を確実に超えさせ
ることが可能となる。これにより、図２の曲線Iの特性
が実現される。

【００２１】図５は、本発明の一実施例に係る中感度時
延形漏電遮断器ＥＬＢ2に用いる漏電検出器の要部構成
図である。図中のＩＣ１ａ，ＩＣ１ｂの内部構成は、い
ずれもＩＣ１と同じであり、以下の説明で必要とする機
能以外は図示を省略してある。本実施例の中感度時延形
漏電遮断器では、感度電流周波数特性を図２の曲線II，
IIIに示す様にするために、ＩＣを２つ用い、一方のＩ
Ｃ１ａにより中感度時延形の特性を得、他方のＩＣ１ｂ
により高速高感度形の特性を得ている。漏電検出対象の
電路に取り付けられたＺＣＴ２の２次側出力電流は、抵
抗３で電流／電圧変換し、抵抗４，コンデンサ１０で形
成されるローパスフィルタを介して両ＩＣ１ａ，ＩＣ１
ｂの各“１”，“２”ピンに入力している。

【００２２】本実施例では、ＩＣ１ａ，ＩＣ１ｂの
“１”，“２”ピンに接続されたコンデンサ１０及び抵
抗４からなるローパスフィルタ回路と、各ＩＣ１ａ，Ｉ
Ｃ１ｂから時延回路１７に到る回路及び時延回路１７に
て、第２の周波数特性付与手段７２が構成される。

【００２３】ＩＣ１ａにおいては、“４”ピン出力で順
方向ダイオード１１を介してコンデンサ１２を充電する
ようになっている。また、コンデンサ１２の端子電圧
は、時延回路１７を介して出力回路１８に入力されるよ
うになっている。ＩＣ１ｂにおいては、“４”ピン出力
でコンデンサ５ａが充電される構成となっているが、本
実施例では、このコンデンサ５ａに、コンデンサ５ｂ或
いはコンデンサ５ｃが、特性切替スイッチ２６により並
列に接続されるようになっている。このコンデンサ５ａ
の端子電圧はＩＣ１ｂの“５”ピンに接続され、またこ
の“５”ピンには抵抗を介してインバータ２１の出力が
接続され、ＩＣ１ｂの“７”ピンとインバータ２１の入
力との間に順方向のダイオード２０が接続され、このイ
ンバータ２１の入力と前記コンデンサ１２の端子電圧と
がバッファ２３及び抵抗２４を介して接続され、インバ
ータ２１の入力とアースとの間に抵抗２２が介挿され、
更にインバータ２１の入力にスイッチ２５を介して基準
電位ＶCCが接続されている。

【００２４】次に、本実施例における中感度時延形漏電
遮断器ＥＬＢ2の漏電検出器の動作を、図６の波形図を
参照して説明する。下位に、インバータ等が接続され、
商用周波数を超える周波数の漏電電流が流れる虞がある
場合には、スイッチ２５をＶCCから切り離す。これによ
り、コンデンサ１２の端子電圧は、ＩＣＩｂの“７”ピ
ン出力に依存することになる。今、商用周波数の漏電電
流をＺＣＴ２が検出し、２次側出力電流により、ＩＣ１
ａ，ＩＣ１ｂに信号が入力されたとする。ＩＣ１ｂの
“４”ピン出力によりコンデンサ５ａが充電され、端子
電圧が所定値（この端子電圧波形を図６の符号Ａで示
す。）に達すると、この端子電圧をラッチ回路がラッチ
して、“７”ピンから所定電圧を出力する。この“７”
ピン出力により、インバータ２１はコンデンサ５ａを放
電し、“７”ピン出力をリセットする。この“７”ピン
出力波形を図６の符号Ｂで示す。この“７”ピン出力が
バッファ２３と抵抗２４を介してコンデンサ１２の端子
に印加され、コンデンサ１２の放電を阻止する如く機能
する。コンデンサ１２の充電時定数を放電時定数より短
く設定することにより、コンデンサ１２の端子電圧は、
図６の符号Ｃで示す様に、徐々に高くなり、このコンデ
ンサ１２の端子電圧が所定値に達したときに、時延回路
１７を介して出力回路１８に遮断信号が出力される。

【００２５】商用周波数を超える周波数の漏電電流が流
れた場合には、ＩＣ１ａの“４”ピン出力によりコンデ
ンサ１２の端子電圧は徐々に増加する。つまり、ＩＣ１
ａ側の感度電流周波数特性は、周波数の増加に従って感
度電流がなだらかに上昇する特性となる（図１７の破線
の特性参照）。一方、ＩＣ１ｂの“４”ピン出力の周期
が短くなり、コンデンサ５の充電時間が短くなるため、
コンデンサ５の電位は上昇せず、端子電圧が次段のラッ
チ回路トリガ電位まで達しない。そのため、ＩＣ１ｂの
“７”ピン出力はローレベルのままであり、バッファ２
３の出力がシンクされる。従って、コンデンサ１２から
の放電電流は抵抗２４，バッファ２３のルートを通って
逃げ、次段の時延回路１７，出力回路１８は動作しな
い。結果として、漏電遮断器ＥＬＢ2は商用周波数を超
える周波数の領域で動作しなくなり、感度電流が無限大
になるので、図５に示す回路全体の感度電流周波数特性
は、図２の曲線II，IIIに示す如く、急峻に立ち上がる
ことになる。ここで、スイッチ２６を切り替え、ＩＣ１
ｂの“４”ピン出力で充電するコンデンサの容量を変え
ることで、カットオフ周波数を変えること即ち曲線IIと
曲線IIIのいずれの特性にするかを決めることができ
る。即ち、本実施例の漏電遮断器をスイッチ２６の切り
換えにより中感度時延形漏電遮断器としても用いること
ができる。このスイッチ２６を設けることで、漏電遮断
器等の特性を調整或いは切り替え可能とし、目的に合わ
せた漏電保護システムを組むことが可能となる。スイッ
チ２６は、漏電保護システムを組んだ後は、臘付けする
等してユーザが勝手に変更できないようにしてもよい。
また、このスイッチ２６を、図示しない感度電流切替ス
イッチや動作時間切替スイッチと連動する構成とするこ
とで、漏電遮断器の各種特性を同時に切り替えるように
してもよい。

【００２６】本実施例の中感度時延形漏電遮断器ＥＬＢ
2は、下位に、商用周波数を超える周波数の漏電電流が
流れる負荷がない場合には、従来の中感度時延形と同じ
機能で充分である。つまり、従来と同機能とする場合に
は、スイッチ２５を電位ＶCC側に接続する。これによ
り、バッファ２３の入力側は常にハイレベルとなってコ
ンデンサ１２の端子電圧はＩＣ１ｂの“７”ピン出力と
は無関係になる。つまり、スイッチ２５をＶCC側に接続
することで、この図５の回路は、実質的に、従来の中感
度時延形（図１６参照）と同じ特性となる。

【００２７】本発明の漏電保護システムに使用できる漏
電遮断器は、上記の実施例に限定されるものではない。
中感度時延形漏電遮断器，高感度高速形漏電遮断器の他
の実施例を図７〜図１１を参照して説明する。

【００２８】本発明の第２実施例を図７、図８により説
明する。 図７は、本発明の第２実施例に係る中感度時延
形漏電遮断器に用いる漏電検出器の要部構成図であり、
ＩＣ１の内部構成は図４と同じである。また、図８は、
図７に示す回路の各部の波形図である。

【００２９】本実施例では、ＩＣ１と、ＩＣ１の
“１”，“２”ピンに接続されたコンデンサ１０及び抵
抗４で成るローパスフィルタと、ＩＣ１の“４”ピンに
接続されたコンデンサ５〜時延回路１７に到る回路及び
時延回路１７が第２の周波数特性付与手段７４となる。

【００３０】商用周波数の漏電電流がＺＣＴ2で検出さ
れた場合、ＩＣ１の“１”ピンと“２”ピンの入力信号
の差が所定値以上になったとき、“４”ピン出力があ
る。この“４”ピン出力でコンデンサ５ａが充電され、
コンデンサ５ａの端子電圧Ｂが基準値Ａを超えると、コ
ンパレータ３３から所定電位の出力がある。このコンパ
レータ３３の出力パルスＣにてワンショットマルチ回路
３４が動作してパルス信号Ｄが該回路３４から出力され
る。このパルス信号Ｄは順方向ダイオード３５を通して
コンデンサ３６を充電し、コンデンサ３６の端子電圧Ｅ
が、ＶCC及び抵抗３８，ツェナダイオード３９で設定さ
れた基準電位Ｆを超えると、コンパレータ４０から所定
電位の出力信号Ｇが時延回路17に出され、時延回路１７
にて所定時間遅れた信号Ｈが出力回路１８に出力される
ことになる。従って、商用周波数での漏電電流にて該当
電路を遮断することができる。

【００３１】商用周波数を超える漏電電流がＺＣＴ2で
検出された場合には、ＩＣ１の“４”ピン出力は小さく
なり、コンデンサ５ａの充電は、コンパレータ３３の基
準値Ａに達するまでには進まない。従って、この中感度
時延形漏電遮断器は、高周波入力にては遮断することは
ない。尚、図５の実施例と同様に、スイッチ２６にてコ
ンデンサ５ａに並列に接続するコンデンサ５ｂ，５ｃを
選択する構成にすることで、コンパレータ３３の基準値
Ａに達しなくする周波数を選択することができる。

【００３２】以上述べた様に、図４に示す高速高感度形
の漏電遮断器と、図５或いは図７に示す中感度形（時延
形として実施例を説明したが、反限時形とすることもで
きる。）の漏電遮断器とを組み合わせて漏電保護システ
ムを構成することで、商用周波数の漏電電流に対する保
護と商用周波数を超える周波数の漏電電流に対する保護
を図ることが可能となる。

【００３３】本発明の第３実施例を図９〜図１１により
説明する。高感度高速形の漏電検出器の感度電流周波数
特性は、ＩＥＣ４７９−２記載の心室細動の閾値を下回
る特性にするのがよい。しかし、このＩＣＥ４７９−２
には、心室細動の閾値として１ｋＨｚまでしか記載され
ていない。１ｋＨｚを超える周波数に対しては、次の様
にするのが好ましい。図９は、漏電遮断器の１ｋＨｚを
越える特性説明図である。中・低感度時延形漏電遮断器
の感度電流周波数特性をＡとし、高速高感度形漏電遮断
器の感度電流周波数特性をＢとして示してある。ここ
で、特性ＣはＩＥＣ４７９−２記載の心室細動の閾値特
性であり、特性ＤはＩＥＣ−２記載の知覚の閾値特性で
あり、特性ＥはＩＥＣ４７９−２記載の通電の閾値特性
である。中低感度時延形漏電遮断器の特性Ａは、前述し
た実施例と同様に、商用周波数（５０／６０Ｈｚ）を若
干超える周波数（図示の例では１１０Ｈｚ）で急峻に立
ち上がる特性となっており、高速高感度の漏電遮断器の
特性Ｂは、商用周波数〜１ｋＨｚの間では特性Ｃを下回
る値で該特性Ｃに略平行に変化させており、１ｋＨｚ〜
１０ｋＨｚの間では特性Ｄに略平行に変化させており、
１０ｋＨｚを超える周波数では特性Ｄを外挿した曲線に
略平行に変化する特性となっている。前述した実施例に
係る高速高感度の漏電検出器は、この特性Ｂを満たす実
施例である。しかし、必要な特性を満たすことのみを目
的として構成した回路のため、回路部品点数が多くな
り、小型化を図る上で不都合な面もある。そこで、小型
化を図った実施例について次に述べる。

【００３４】図１０は、小型化を図った高速高感度形の
漏電検出器の構成図である。本実施例における第１の周
波数付与手段７６は、ＩＣ１と、ＩＣ１の“１”，
“２”ピンに接続されたローパスフィルタと、ＩＣ１〜
出力回路１８に到るまでの回路により構成される。図４
に示した実施例と重複する素子，機能は同一符号を付
し、その説明は省略する。

【００３５】ＩＣ１の“１”，“２”ピンには、他の実
施例と同様にＺＣＴ2が接続され、その出力がＩＣ内蔵
アンプにより増幅されて“４”ピンに出力される。
“４”の出力はダイオード１１を介してコンデンサ１２
と抵抗１３の並列回路に供給される。尚、Ｃ2は、誤動
作防止用コンデンサである。 コンデンサ１２とダイオ
ード１１のカソード接続点は、ＩＣ１の“５”ピンに接
続されている。ＩＣ１の“７”ピンは出力回路１８に接
続される。“７”ピンと“６”ピンの間のコンデンサＣ
3は、ＩＣ１の誤動作防止用コンデンサである。電源電
圧ＶはツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２により安定化
され、更にツェナーダイオードＺＤ２により分圧されて
ピン８に電源電圧ＶCCが供給される。本実施例では、Ｉ
Ｃ１とトリップユニット（引き外し装置のコイル５０の
み図示）の電源とは異なるため、夫々ツェナーダイオー
ドＺＤ１，ＺＤ２で電源を安定化している。コンデンサ
７及びコンデンサＣ1は、電源安定用のコンデンサであ
る。 サイリスタ８のアノードは、図示しない遮断器の
引き外し装置のコイル５０に接続され、コイル５０の他
端は電源電圧Ｖに接続されている。サイリスタ８のゲー
トはＩＣ１の“７”ピンに接続されると共に誤動作防止
用のコンデンサ６に接続される。

【００３６】次に、この実施例の動作について説明す
る。ＺＣＴ2が漏電電流を検出すると、ＩＣ１の“４”
ピンからは図１５に示す電流ＩODが流れ、コンデンサ１
２の電位は図６のＣの如く変化し、この電位が図１５の
電圧ＶTRf以上になると、ＩＣ１の“７”ピンより、サ
イリスタ８のゲートトリガ電流が出力され、トリップユ
ニットが動作する。周波数変化による動作は図４の実施
例と同じであり、図４に示すツェナーダイオード１４で
得られるコンパレータ１６の閾値が、本実施例ではＩＣ
１のＶTRfで与えられる。

【００３７】本実施例によれば、集積回路素子と漏電検
出用ＩＣ１しか使用していないため、回路供給電流が少
なく、よって図示しない電源回路負担を小さくできる。
また、部品点数が少なくなり、小形部品のみの使用で済
むため、前述の電源負担と合わせ、小型化することがで
きる。

【００３８】次に、小型化を図った中・低感度時延形の
漏電遮断器の実施例について図１１により説明する。本
実施例における第２の周波数特性付与手段７８は、ＩＣ
１と、ＩＣ１の“１”，“２”ピンに接続されたローパ
スフィルタと、ＩＣ１から時延回路１７に到る回路、及
び時延回路１７により構成される。既述した実施例と重
複する素子，機能については同一符号を付し、その説明
は省略する。

【００３９】ＩＣ１の“１”，“２”ピンには、他の実
施例と同様にＺＣＴ２が接続され、その出力がＩＣ内蔵
アンプにより増幅されて“４”ピンに出力される。Ｃ2
は誤動作防止用コンデンサである。“４”ピンの出力は
コンデンサ５に供給されると共に“５”ピンを介してＩ
Ｃ内蔵のラッチ回路に供給される。“６”ピンに接続さ
れたコンデンサＣ3はＩＣ１の誤動作防止用コンデンサ
である。ＩＣ１の“７”ピンは出力回路１８に接続され
る。電源電圧Ｖは、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２
により安定化され、更にツェナーダイオードＺＤ２によ
り分圧されて“８”ピンには電源電圧ＶCCが供給され
る。本実施例においては、ＩＣ１とトリップユニットの
コイル５０との電源電圧が異なるので、夫々、ツェナー
ダイオードＺＤ１，ＺＤ２で電源を安定化している。

【００４０】ＩＣ１の“７”ピンには、時延回路１７が
接続され、この時延回路１７の出力は、サイリスタ８の
ゲートに接続されている。次に、時延回路１７の詳細構
成について説明する。ＩＣ１の“７”ピンには、カソー
ドを回路アースに接続されたツェナーダイオード７２の
アノードと、並列に設けられた抵抗群７１の各一端が接
続されている。抵抗群７１の各他端は、直接もしくはス
イッチ２６を介して、コンデンサ７５及び抵抗７３の並
列回路と、ＦＥＴ７４のゲートに接続されている。この
ＦＥＴ７４のドレイン端子は、ＩＣ１の“７”ピンに、
ソース端子は、サイリスタ８のゲートに接続されてい
る。コンデンサ６は、サイリスタ８の誤動作防止用であ
る。

【００４１】次に、本実施例に係る漏電遮断器の動作を
説明する。漏電を検出すると、ＩＣ１の“７”ピンより
定電流出力ＩOSがある。この電流出力ＩOSは、ツェナー
ダイオード７２と抵抗群７１に電流され、コンデンサ７
５の電位は上昇する。コンデンサ７５の電位の上昇によ
り、次段のＦＥＴ７４が導通し、サイリスタ８のゲート
がトリガされる。これにより、コイル５０に通電され、
トリップユニットが動作する。

【００４２】本実施例によれば、集積回路素子としては
漏電検出用ＩＣ１しか用いないので、また、時延回路駆
動及び出力回路のサイリスタゲートトリガ電流をＩＣ１
から供給しているため、回路供給電力が少なく、よって
図示しない電源回路の負担が小さくなる。更に、部品点
数が少なく、小型部品のみ使用できるので、電源負担の
軽減と合わせ、装置全体の小型化を図ることができる。

【００４３】尚、上述した実施例では、中・低感度の高
速形漏電遮断器については述べなかったが、斯かる漏電
遮断器(漏電継電器,漏電検出器)を用いる場合には、図
２の曲線Ｖ,IVで示す特性の様に、閾値特性Ｘに平行或
いは略平行な特性とすることで、保護協調をとり且つ商
用周波数を超える漏電電流を遮断することが可能とな
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、商用周波数に限らず広
い周波数範囲での漏電電流を保護協調をとって遮断する
ので、漏電保護システムの安全性が高まるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における漏電保護システム
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例における漏電保護システム
に用いられる漏電遮断器（漏電継電器，漏電検出器）の
感度電流周波数特性図である。

【図３】漏電からの人体保護のための閾値の周波数−周
波数係数の関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第１実施例における漏電保護システム
の高速高感度形漏電遮断器に用いる漏電検出器の要部構
成を示す回路図である。

【図５】本発明の第１実施例における漏電保護システム
の中感度時延形漏電遮断器に用いる漏電検出器の要部構
成を示す回路図である。

【図６】本発明の第１実施例における漏電保護システム
の図５に示す回路の各部波形図である。

【図７】本発明の第２実施例における漏電保護システム
の中感度時延形漏電遮断器に用いる漏電検出器の要部構
成を示す回路図である。

【図８】本発明の第２実施例における漏電保護システム
の回路の各部波形図である。

【図９】本発明の第３実施例における漏電保護システム
に用いられる漏電遮断器の感度電流周波数特性図であ
る。

【図１０】本発明の第３実施例における漏電保護システ
ムに用いられる高感度高速形の漏電遮断器（図９の特性
Ｂを有するもの）の構成を示す回路図である。

【図１１】本発明の第３実施例における漏電保護システ
ムに用いられる中感度時延形の漏電遮断器（図９の特性
Ａを有するもの）の構成を示す回路図である。

【図１２】商用周波数の漏電に対する従来の漏電保護シ
ステムの構成を示すブロック図である。

【図１３】図１２に示される漏電保護システムに用いら
れる各漏電遮断器の特性図である。

【図１４】従来の高速高感度形漏電遮断器に用いられる
漏電検出器の要部構成を示す回路図である。

【図１５】図１４に示される漏電検出器の各部波形図で
ある。

【図１６】従来の中感度時延形漏電遮断器に用いられる
漏電検出器の要部構成を示す回路図である。

【図１７】図１４、図１６に示される従来の漏電遮断器
の感度電流周波数特性図である。

【符号の説明】

ＥＬＢ1，ＥＬＢ2…中感度時延形漏電遮断器、ＥＬＢ
3，ＥＬＢ4…高速高感度形漏電遮断器、ＩＭ1，ＩＭ2…
電動機、ＩＮＶ…インバータ、１，１ａ，１ｂ…ＩＣ、
２…零相変流器（ＺＣＴ）、３，４…抵抗、５，５ａ，
５ｂ，５ｃ，１０，１２…コンデンサ、１７…時延回
路、１８…出力回路、２６…特性切替スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐生 富義 東京都千代田区神田駿河台四丁目３番地 日立テクノエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 池田 裕 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社 日立製作所 中条工場内 (72)発明者 石井 英夫 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社 日立製作所 中条工場内 (72)発明者 寺岡 渉 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社 日立製作所 中条工場内 (56)参考文献 特開 平１−148015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−128719（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/16 H02H 3/32 - 3/52 H02H 5/12

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に接続された第１の漏電検出手段
   と、この第１の漏電検出手段の上位に設けられた第２の
   漏電検出手段とを備えて成る漏電保護システムにおい
   て、上記第１の漏電検出手段は感度電流周波数特性が人
   体保護を目的として定められた所定の電流周波数特性を
   有する閾値を下回る値で変化する特性を付与する第１手
   段を有し、上記第２の漏電検出手段は、感度電流周波数
   特性が上記第１の漏電検出手段の特性より大きい値とな
   る特性を付与する第２手段を有することを特徴とする漏
   電保護システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記第１手段は、上
   記閾値と並行して変化する特性を有し、上記第２の手段
   は感度電流周波数特性が商用周波数を超えた周波数で急
   峻に立ち上がる特性を有することを特徴とする漏電保護
   システム。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記第１手段は上記
   閾値と並行して変化する特性を有し、上記第２手段は上
   記第１手段の特性と略並行する特性を有することを特徴
   とする漏電保護システム。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記第１の漏電検出
   手段と上記第２の漏電検出手段は商用周波数より高い周
   波数の漏洩電流に対して保護協調を行うよう構成された
   ことを特徴とする漏電保護システム。
5. 【請求項５】 漏電電流検出手段と、この漏電電流検出
   手段に接続され感度電流周波数特性が人体保護を目的と
   して定められた所定の電流周波数特性を有する閾値を下
   回る値で変化する特性を付与する周波数特性付与手段
   と、この周波数付与手段に接続された出力手段を備える
   ことを特徴とする漏電遮断器。
6. 【請求項６】 請求項５において、上記感度電流周波数
   特性を調整する手段を備えたことを特徴とする漏電遮断
   器。
7. 【請求項７】 商用周波数より高い周波数成分を含んだ
   漏洩電流を発する装置にて駆動される負荷に接続される
   第１漏電検出手段として感度電流周波数特性が人体保護
   を目的として定められた閾値を下回る値で変化するもの
   を用い、該第１漏電検出手段の上位に設ける第２漏電検
   出手段として商用周波数を若干超える近傍で感度電流周
   波数特性が急峻に立ち上がるものを用いて構成したこと
   を特徴とする漏電保護システム。
8. 【請求項８】 複数の負荷対応に接続される高速高感度
   形漏電検出手段と、これらの複数の高速高感度形漏電検
   出手段にカスケード接続される１つの中・低感度形漏電
   検出手段とを保護協調をとって接続した漏電保護システ
   ムにおいて、商用周波数より高い周波数成分を含んだ漏
   洩電流を発する装置にて駆動される負荷に接続される高
   速高感度形漏電検出手段としてその感度電流周波数特性
   が人体保護を目的として定められた閾値を下回る値で変
   化するものを用い、中・低感度形漏電検出手段として商
   用周波数を若干超える近傍で感度電流周波数特性が急峻
   に立ち上がるものを用いて構成したことを特徴とする漏
   電保護システム。
9. 【請求項９】 複数の負荷対応に接続される高感度高速
   形漏電検出手段と、これらの複数の高感度高速形漏電検
   出手段にカスケード接続される１つの中・低感度高速形
   漏電検出手段とを保護協調をとって接続した漏電保護シ
   ステムにおいて、商用周波数より高い周波数成分を含ん
   だ漏洩電流を発する装置にて駆動される負荷に接続され
   る高感度高速形漏電検出手段としてその感度電流周波数
   特性が人体保護を目的として定められた閾値を下回る値
   で変化するものを用い、中・低感度高速形漏電検出手段
   として前記高感度高速形漏電検出手段の感度電流周波数
   特性と平行或いは略平行な感度電流周波数特性を備える
   ものを用いて構成したことを特徴とする漏電保護システ
   ム。
10. 【請求項１０】 感度電流の異なる複数の漏電検出手段
    を保護協調をとってカスケード接続し漏電電流が感度電
    流値を超えた交流電路を遮断する漏電保護システムにお
    いて、負荷に直接接続される漏電検出手段の上位に設け
    る漏電検出手段の感度電流周波数特性を商用周波数を超
    える近傍で急峻に立ち上がる特性にすると共に、感度電
    流の大きいものほど立上り開始周波数を商用周波数に近
    付けることを特徴とする漏電保護システム。
11. 【請求項１１】 請求項７乃至請求項１０のいずれかに
    おいて、前記感度電流周波数特性を調整或いは切り替え
    る手段を備えることを特徴とする漏電保護システム。
12. 【請求項１２】 複数の漏電遮断器或いは漏電継電器を
    カスケード接続した漏電保護システムにおいて、商用周
    波数より高い周波数若しくは高い周波数成分を含んだ漏
    洩電流に対しても保護協調をとって動作する漏電遮断器
    或いは漏電継電器で構成したことを特徴とする漏電保護
    システム。
13. 【請求項１３】 自己が接続された交流電路に流れる漏
    電電流が感度電流値を超えたときに該交流電路を遮断
    し、かつ商用周波数を超える領域にても感度電流周波数
    特性が人体保護を目的として定められた閾値を下回る特
    性を有する高速高感度形の漏電遮断器と保護協調をとっ
    てカスケード接続される漏電遮断器であって、前記高速
    高感度形の漏電遮断器の感度電流周波数特性と平行或い
    は略平行の感度電流周波数特性を有することを特徴とす
    る漏電遮断器。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、感度電流周波数
    特性を調整或いは切り替える手段を備えることを特徴と
    する漏電遮断器。
15. 【請求項１５】 商用周波数より高い周波数成分を有す
    る漏洩電流が存在する電路に接続される高感度高速形の
    第１漏電検出手段として、感度電流周波数特性が、商用
    周波数〜１ｋＨｚの間ではインターナショナル・エレク
    トロテクニカル・コミッション（ International Elect
    rotechnical Commission（ＩＥＣ））４７９−２記載の
    心室細動の閾値を下回る値で変化し、１ｋＨｚ〜１０ｋ
    Ｈｚの間では、前記ＩＥＣ記載の知覚の閾値に略平行な
    特性で変化し、１０ｋＨｚを超える周波数では、前記知
    覚の閾値外挿曲線に略平行な特性で変化するものを用
    い、前記第１漏電検出手段の上位に設ける中・低感度時
    延形の第２漏電検出手段として、商用周波数を若干超え
    る近傍で感度電流周波数特性が急峻に立ち上がるものを
    用いて構成したことを特徴とする漏電保護システム。