JP3230639B2 - 地絡検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、動作を点検するテス
ト回路を備えた地絡検出装置に関するもので、特に、動
作点検用に使用される遠隔テストスイッチと地絡検出装
置を結ぶリード線の浮遊コンデンサ容量に起因する地絡
検出装置の誤動作を防止しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】図６、図７は従来の地絡検出装置の構成
を示す回路図である。図において、１は交流電路、２は
零相変流器、２ａはその２次巻線、３は２次巻線２ａに
接続された地絡検出回路、４は上記地絡検出回路３の出
力端に接続されたサイリスタ、５はこのサイリスタ４の
導通により駆動される、例えば電磁リレー装置のような
出力装置、６は上記地絡検出回路３への電源供給回路に
接続された電圧降下抵抗、７は整流回路、８は人為的に
疑似漏電テストを行うテスト端子、９は遠隔テストスイ
ッチ、１０はテスト端子８と遠隔テストスイッチ９とを
接続するリード線、１１はインピーダンス素子、１２は
上記零相変流器２に巻回されたテスト巻線、１４は整流
回路７の直流を平滑化するコンデンサである。なお、図
６においては、テスト端子８とインピーダンス素子１１
とによって、また、図７においてはテスト端子８とイン
ピーダンス素子１１とテスト巻線１２とによって、それ
ぞれテスト回路１３を構成している。

【０００３】このように構成された従来の地絡検出装置
の動作について説明する。交流電路１に漏電または地絡
が発生した場合、零相変流器２は、その２次巻線２ａに
地絡検出信号を発生し、この信号は地絡検出回路３へ入
力される。地絡検出回路３は、地絡検出信号の大きさを
判別し、さらに所定の大きさを超える時間の長さ、及び
地絡検出信号の連続性を判定した後、地絡検出回路３の
出力でサイリスタ４を駆動し、出力装置５を動作させ
る。出力装置５の作動により接点出力等が出力される。

【０００４】ここで、整流回路７は、交流電路１の電圧
を整流して地絡検出回路３の作動直流電源を得るもので
ある。また、電圧降下抵抗６は、交流電路１の高い電
圧、例えば１００Ｖ、２００Ｖ、４００Ｖ等を、地絡検
出回路３の作動電源に必要な電圧、例えば１２Ｖ、２４
Ｖ等に分圧低下させる直列抵抗である。さらに、コンデ
ンサ１４は、整流回路７で得た脈流を地絡検出回路３の
電源として必要な直流に平滑するものである。

【０００５】図６において、遠隔テストスイッチ９を閉
路すると、交流電路１から交流電流が引き出され、これ
が遠隔テストスイッチ９とインピーダンス素子１１を経
由して地絡検出回路３の入力端子へ直接加わり、この交
流電流がテスト信号として地絡検出回路３に検出され、
テストが行われる。

【０００６】図７においては、インピーダンス素子１１
には地絡検出回路３に電源を供給するための交流消費電
流が流れている。遠隔テストスイッチ９を閉路すると、
インピーダンス素子１１に流れていた上記交流電流の一
部がテスト巻線１２に分流し、零相変流器２を励磁し、
地絡検出回路３にテスト信号を供給し、地絡検出装置の
動作のテストを行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６の構成
においては、遠隔テストスイッチ９が開路している場
合、その両端には交流電路１の線間電圧が直接印加され
ているので、テスト回路１３が発生するテスト信号の大
きさは、交流電路１の電圧に応じて変動する。このた
め、テスト回路１３が発生するテスト信号の大きさは、
交流電路１の電圧に正比例し、図８のようになる。即
ち、図８において、（ａ）は交流電路１の電圧が４００
Ｖのときのテスト信号の大きさを示す。同様に、（ｂ）
は２００Ｖ、（ｃ）は１００Ｖのときのテスト信号の大
きさである。（ｄ）は地絡検出回路３の検出レベルで、
地絡検出信号がこのレベルを超えている時間が、地絡検
出回路３に設定されている規定の時間Ｔより長いとき、
地絡検出回路３に地絡検出信号がカウントされる。この
カウントが、例えば、負→正→負の順に３回連続したと
き、地絡検出回路３がサイリスタ４に動作信号を出す。
つまり、図８において、Ｔ１＞Ｔ、Ｔ２＞Ｔ、Ｔ３＞Ｔ
のとき地絡検出回路３が動作信号を出す。なお、（ｅ）
は地絡検出回路３で決められている基準電圧（正電圧）
である。

【０００８】図６の回路では、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の大き
さは、地絡検出レベル（ｄ）と交流電路１の電圧によっ
て決定される。地絡検出レベルは一通りにしか設定でき
ないため、例えば、交流電路１の電圧が１００Ｖのとき
に合わせて地絡検出レベルを設定したとき、交流電路１
の電圧が２００Ｖ、４００Ｖのときにはテスト信号が大
きすぎるため、地絡検出回路３が故障する恐れがある。
逆に、交流電路１の電圧が４００Ｖのときに合わせて地
絡検出レベルを設定したとき、交流電路１の電圧が１０
０Ｖ、２００Ｖのときにはテスト信号が小さすぎるた
め、地絡検出回路３がこれを検出できなくなる恐れがあ
る。インピーダンス素子１１のインピーダンス値を調整
することにより、これらの懸念はある程度解消される
が、それでも、交流電路１の電圧が１００Ｖ、２００
Ｖ、４００Ｖのいずれにも対応できる装置を得ることは
困難である。

【０００９】さらにまた、テスト端子８から遠隔テスト
スイッチ９までのリード線１０の浮遊コンデンサ容量を
通ずる電流が、テスト回路を誤動作させるという問題点
があった。これは、近年、交流電路１に接続される負荷
にインバータを含む負荷が多くなり、インバータから生
じる高調波によりリード線１０の浮遊コンデンサ容量を
通って流れる電流が、商用周波電流より増加し、遠隔テ
ストスイッチ９を閉路していないにもかかわらず、テス
ト回路１３から出力が出て誤動作を引き起こすためであ
る。

【００１０】一方、図７においては、テスト端子８から
遠隔テストスイッチ９までのリード線１０の浮遊コンデ
ンサ容量の影響で、テスト巻線１２に微小電流が流れ、
零相変流器２の２次巻線２ａに微小な起電力が発生する
ため、地絡検出回路３の感度電流値が変化するという問
題点があった。

【００１１】この発明は、かかる問題点を解消するため
になされたもので、テスト端子８から遠隔テストスイッ
チ９に至るリード線１０の浮遊コンデンサ容量の影響で
の誤動作、または、感度電流値の変化を防止することを
目的としており、さらに、交流電路１の電圧に関係なく
安定したテスト動作が可能な地絡検出装置を得ることを
目的としている。

【００１２】

【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、交流電路に挿入された零相変流器、この零相変
流器の２次巻線からの出力が所定値を超えるときに動作
する上記交流電路の地絡検出回路、上記交流電路の電圧
を整流して上記地絡検出回路に電源を供給する整流回
路、この整流回路から電源が供給され、疑似漏電信号を
上記地絡検出回路に出力する発振回路、上記整流回路か
ら上記発振回路への電源供給回路に挿入され、上記地絡
検出回路の動作を点検するテストスイッチを備えたもの
である。

【００１３】また、発振回路は、スイッチング素子とテ
ストスイッチとの直列体を介して整流回路から電源供給
を受け、上記スイッチング素子は、地絡検出回路の動作
出力により上記整流回路からの電源供給を低減するよう
に制御されるよう構成されている。

【００１４】

【作用】この発明における地絡検出装置は、そのテスト
回路に地絡検出回路電源用整流回路を電源とした発振回
路で疑似漏電電流を生成させるようにして、発振回路の
電源回路に直列にテストスイッチを設けることにより、
テストスイッチをリード線を延長して遠隔テストスイッ
チとした場合のリード線間に印加される電圧を低くし、
リード線の浮遊コンデンサ容量による漏れ電流を抑え、
発振回路の誤動作を防止する。

【００１５】また、発振回路の電源入力側に直列にスイ
ッチング素子を挿入し、このスイッチング素子の制御端
子を地絡検出回路の動作出力で制御することにより、地
絡検出回路の動作時に、整流回路からの電源供給を低減
するように制御し、テストスイッチを押し続けた場合の
発振回路及び電圧降下抵抗に流れる電流を抑制して、発
振回路及び電圧降下抵抗の焼損を防止する。

【００１６】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例を図について説明する。図１に
おいて、１乃至１０、及び１４は上記従来装置で説明し
たものと同様である。１９は整流回路７、電圧降下抵抗
６、及びコンデンサ１４とともに交流電路１の電圧から
一定の直流電圧を得るためのインピーダンス素子で、こ
の例では、電圧降下抵抗６の出力側において、交流電路
１の電圧にかかわらず直流電圧２４Ｖを得ている。１５
は発振回路で、整流回路７からテスト端子８及び遠隔テ
ストスイッチ９を介して電源が供給され、地絡検出回路
３へ矩形波電圧を出力する。この発振回路１５は、遠隔
テストスイッチ９により電源の供給が制御されるもの
で、遠隔テストスイッチ９を閉路することにより電源が
供給されて発振回路１５が動作し、地絡検出回路３へ矩
形波の疑似漏電出力が加えられる。発振回路１５で発生
した疑似漏電出力である矩形波電圧は、地絡検出回路３
の入力段にテスト信号として伝達される。従って、発振
回路１５の出力電圧を図２のように適切に設定すること
により、地絡検出装置の動作のテストを行うことができ
る。なお、図２の（ａ）はテスト信号の大きさ、（ｂ）
は地絡検出回路３の検出レベル、（ｃ）は地絡検出回路
３の基準電圧をそれぞれ示している。

【００１７】次にその動作を説明する。図１において、
漏電または地絡が発生した場合の地絡電流の検出から出
力装置５の動作までは従来の装置と同じである。また、
電圧降下抵抗６、整流回路７、コンデンサ１４により地
絡検出回路３に電源を供給する動作も従来のものと同じ
であり、同時にテスト回路１３にも電源を供給する。

【００１８】発振回路１５の電源には、地絡検出回路３
への供給電圧と同じ電圧、即ち、定電圧を使用している
ため、交流電路１の電圧がどのような大きさの電圧であ
っても、電圧降下抵抗６によって発振回路１５の電源に
一定電圧が与えられる。従って、テスト信号の大きさ
は、交流電路１の電圧にかかわらず一定であり、図２に
おけるＴ１、Ｔ２の値を適切に設定した発振回路１５を
構成すれば、交流電路１の電圧に関係なく、安定した地
絡検出装置の動作テストが可能になる。

【００１９】一般に、テスト端子８から遠隔テストスイ
ッチ９に至るリード線１０には浮遊コンデンサ容量があ
るが、この発明の構成では、リード線１０には整流回路
７の出力側の低電圧が印加されており、遠隔テストスイ
ッチ９が開路の場合には浮遊コンデンサ容量を通して微
小電流が流れるが、その大きさは発振回路１５を動作さ
せるには至らない。従って、リード線１０の浮遊コンデ
ンサ容量に起因する誤動作、または感度電流値の変化は
発生しない。

【００２０】なお、上記の例では、発振回路１５の出力
電圧波形を矩形波にしているが、発振回路１５の電源電
圧が一定であるので、適切な出力電圧の設定のもとで、
正弦波、三角波等の電圧波形を用いても同様の作用が期
待できる。つまり、三角波の場合、図３に示すように、
Ｔ１＞Ｔ、Ｔ２＞Ｔ、Ｔ３＞Ｔ（ただし、Ｔは地絡検出
回路３によって決まっている規定時間である）となるよ
うに、振幅、周波数等を設定すれば、上記と同様な効果
を奏する。なお、図３において、（ａ）はテスト信号の
大きさ、（ｂ）は地絡検出回路３の検出レベル、（ｃ）
は地絡検出回路３の基準電圧をそれぞれ示している。

【００２１】実施例２． 地絡が発生したとき、零相変流器２の２次巻線２ａに起
電力が生じ、２次巻線２ａと地絡検出回路３の間に電流
が流れるが、この電流が発振回路１５を通して流出する
と、地絡検出回路３の感度電流値が変化する。実施例２
はこの感度電流値の変化を防止できる地絡検出装置を得
ようとするものである。

【００２２】図４はこの発明の実施例２の地絡検出装置
を示す回路構成図である。図において、１乃至１１、及
び１３乃至１５は上記実施例１と同様のものである。１
６はフォトトランジスタカプラ等のフォトカプラで、発
光側１６ａはテスト端子８と発振回路１５の電源側の間
に挿入されており、受光側１６ｂは発振回路１５の出力
と地絡検出回路３の入力段との間に挿入されている。こ
れらテスト端子８、フォトカプラ１６、及び発振回路１
５でテスト回路１３を構成している。１８はダイオード
であり、発振回路１５から地絡検出回路３への疑似漏電
信号の出力を可能にして、零相変流器２の２次巻線２ａ
からの地絡信号の発振回路１５への流入を阻止する。

【００２３】次に動作について説明する。遠隔テストス
イッチ９を押して閉路した場合、発振回路１５が疑似漏
電電流を出力する。このとき発振回路１５への電源電流
がフォトカプラ１６の発光側１６ａへ通電されているの
で、フォトカプラ１６の受光側１６ｂは導通状態にあ
り、疑似漏電電流は地絡検出回路３へ出力され、地絡検
出装置の動作テストを行うことができる。また、地絡検
出装置の実使用において地絡が発生したときは、遠隔テ
ストスイッチ９が開路状態にあり、フォトカプラ１６の
発光側１６ａへの通電がなく、フォトカプラ１６の受光
側１６ｂは非導通状態にある。従って、実際の地絡によ
り、零相変流器２の２次巻線２ａの出力が地絡検出回路
３と発振回路１５に流れようとするが、フォトカプラ１
６の受光側１６ｂが非導通状態であるので発振回路１５
への流入は阻止される。

【００２４】このように、フォトカプラ１６の受光側１
６ｂを発振回路１５と地絡検出回路３との間に接続する
ことにより、発振回路１５への電流流入が防止できるた
め、地絡検出回路３の感度電流値の変化を防止すること
ができる。なお、遠隔テストスイッチ９が開路のとき、
発振回路１５の出力段の電位を地絡検出回路３の入力段
の電位より低く設定して、ダイオード１８により地絡検
出回路３への電流の流入を阻止している。

【００２５】なお、上例では、フォトカプラ１６とダイ
オード１８により発振回路１５と地絡検出回路３との伝
達制御をする構成を示したが、これをフォトトライアッ
クカプラ等の伝達素子に変えても｛よくこの場合はダイ
オード１８は省略しても｝同様の動作が可能である。

【００２６】実施例３． 上記実施例２では、遠隔テストスイッチ９を閉路し続け
ると、整流回路７に対し、遠隔テストスイッチ９→フォ
トカプラ１６の発光側１６ａ→発振回路１５の閉回路が
形成され、電流が流れ続ける。この閉回路は抵抗が小さ
いのでその発熱により発振回路１５または電圧降下抵抗
６が焼損する恐れがあった。実施例３は遠隔テストスイ
ッチを閉路し続けても、発振回路、電圧降下抵抗の焼損
を起こさない地絡検出装置に関するものである。

【００２７】図５はこの発明の実施例３の地絡検出装置
を示す回路構成図である。図において１乃至１１、及び
１３乃至１６は実施例２と同じである。１７は例えばＦ
ＥＴ等のスイッチング素子で、その入力端子は遠隔テス
トスイッチ９を介して直流低電圧の電源電圧に接続さ
れ、出力端子はフォトカプラ１６の発光側１６ａを介し
て発振回路１５の電圧入力部に接続されている。スイッ
チング素子１７の制御端子１７ａは出力装置５とサイリ
スタ４の中間の電位に設定されている。

【００２８】次に動作について説明する。遠隔テストス
イッチ９が閉路された直後は、サイリスタ４が不動作の
状態にあり、制御端子１７ａは高電位である。従って、
遠隔テストスイッチ９の閉路によりスイッチング素子１
７は、フォトカプラ１６の発光側１６ａと発振回路１５
への通電を多くして発振回路１５の疑似漏電電流により
地絡検出回路３を動作させ、サイリスタ４を導通して出
力装置５を動作させ、地絡検出テストが完了する。その
後も引き続き遠隔テストスイッチ９が閉路された状態で
は、サイリスタ４の導通により、制御端子１７ａの電位
が低電位に変わるので、スイッチング素子１７はフォト
カプラ１６の発光側１６ａから発振回路１５へ流れる電
流を低減し、発振回路１５、電圧降下抵抗６が焼損しな
い程度の値に制限できる。

【００２９】なお、上記各実施例において、リード線１
０を介して遠隔スイッチ９を設けた例を説明したが、テ
スト端子８に直接テストスイッチを設けた場合にも同様
の効果を奏することは明白である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、遠隔
テストスイッチまでのリード線の浮遊コンデンサ容量の
影響による誤動作や、検出感度電流値の変化が少なく、
検出精度の高い地絡検出装置を得ることができる。

【００３１】また、テスト回路を閉路し続けても回路素
子が焼損しない地絡検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に係る地絡検出装置を示
す回路構成図である。

【図２】 実施例１の発振回路の出力波形の一例を示す
図である。

【図３】 実施例１の発振回路の出力波形の他の例を示
す図である。

【図４】 この発明の実施例２に係る地絡検出装置を示
す回路構成図である。

【図５】 この発明の実施例３に係る地絡検出装置を示
す回路構成図である。

【図６】 従来の地絡検出装置を示す回路構成図であ
る。

【図７】 従来の地絡検出装置を示す回路構成図であ
る。

【図８】 従来の地絡検出装置のテスト回路の動作を説
明する図である。

【符号の説明】

１ 交流電路、２ 零相変流器、２ａ ２次巻線、３
地絡検出回路、 ４ サイリスタ、５ 出力装置、６ 電圧降下抵抗、７
整流回路、 ８ テスト端子、９ 遠隔テストスイッチ、１０ リー
ド線、 １１ インピーダンス素子、１３ テスト回路、１４
コンデンサ、 １５ 発振回路、１６ フォトカプラ、１６ａ フォト
カプラ発光部、 １６ｂ フォトカプラ受光部、１７ スイッチング素
子、１７ａ 制御端子、１８ ダイオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/347 H02H 3/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電路に挿入された零相変流器、この
   零相変流器の２次巻線からの出力が所定値を超えるとき
   に動作する上記交流電路の地絡検出回路、上記交流電路
   の電圧を整流して上記地絡検出回路に電源を供給する整
   流回路、この整流回路から電源が供給され、疑似漏電信
   号を上記地絡検出回路に出力する発振回路、上記整流回
   路から上記発振回路への電源供給回路に挿入され、上記
   地絡検出回路の動作を点検するテストスイッチを備えた
   ことを特徴とする地絡検出装置。
2. 【請求項２】 発振回路は、スイッチング素子とテスト
   スイッチとの直列体を介して整流回路から電源供給を受
   け、上記スイッチング素子は、地絡検出回路の動作出力
   により上記整流回路からの電源供給を低減するように制
   御されるよう構成されていることを特徴とする請求項１
   記載の地絡検出装置。