JP3437676B2 - 回路遮断装置 - Google Patents

回路遮断装置

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JP3437676B2
JP3437676B2 JP09457495A JP9457495A JP3437676B2 JP 3437676 B2 JP3437676 B2 JP 3437676B2 JP 09457495 A JP09457495 A JP 09457495A JP 9457495 A JP9457495 A JP 9457495A JP 3437676 B2 JP3437676 B2 JP 3437676B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回路遮断器のための過電
流引きはずし装置、特に線または相導体保護機能とは別
に調整可能な中性線保護を与える引きはずし装置に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】標準的な平衡負荷に給電する３相電力系
では中性線に全くまたはほとんど電流が流れない。しか
し、単相負荷が３相電源から給電を受ける設備では過熱
の原因となるほどの電流が中性線に流れることがある。
このような中性線の過熱は一部のコンピューターに使用
されている安価な電源によって惹き起こされることがあ
る。このような負荷では線電流の３倍の平方根に等しい
振幅を有する第３調波が中性線に発生する可能性があ
る。新しい設備ではこのような中性電流に耐え得るよう
に中性線のサイズを設定できる。しかし、配線へのアク
セスが容易でない古い設備では中性線のサイズが相導体
のサイズの半分であることが多い。
【０００３】米国では法規上、中性線を開路状態にする
ことは許されない。ただし、相導体のすべてにおいて電
流を遮断すると中性電流も消える。中性線に開離可能な
接点を具備しないが、中性電流をモニターし、中性電流
が所定の過電流状態になるとこれを検知して引きはずし
を行う回路遮断器がある。多くの場合、変流器が感知す
る相電流のパーユニット値に対する変流器が感知する中
性電流のパーユニット値を選択することによって相電流
に対する中性電流の比率を所要の値に固定し、感知され
る中性電流を相電流と一緒に比較する。このような固定
値への比率の設定は工場で行われるため、容易に変更で
きない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】相導体の保護とは別に
オペレーターが調整できる中性線保護機能を備えた回路
遮断器引きはずし装置の実現が要望される。これを実現
すれば、ひとつの回路遮断器を使用現場に合わせて、例
えば中性線のサイズが相導体の１／２である設備とも、
中性線のサイズが相導体の２倍である設備とも併用でき
る。相導体保護とは別に調整可能なこの中性線保護機能
には長時間遅延引きはずし、短時間遅延引きはずし及び
即時引きはずしを含むことが好ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記及びその他の要望
は、相導体保護とは別にオペレーターが調整可能な中性
線保護機能を備えた回路遮断器引きはずし装置に係わる
本発明によって満たされる。即ち、本発明によると、３
つの相導体及び中性線を有する電力系統のための回路遮
断装置において、電力系統を流れる電流を遮断するため
の開離可能な接点手段と、３つの相導体及び中性線をそ
れぞれ流れる電流を感知するための電流感知手段と、電
流感知手段に接続し、３つの相導体のいずれかにおける
オペレーターが調整可能な第１の電流条件及び中性線に
おけるオペレーターが調整可能な第２の電流条件に応答
して引きはずし信号を発生させる引きはずし信号発生手
段と、引きはずし信号に応答して開離可能な接点手段を
開放することにより電力系統を流れる電流を遮断する引
きはずし手段とから成ることを特徴とする回路遮断装置
が提供される。本発明の好ましい実施例においては、相
導体保護とは別に行われるこの中性線保護を相導体保護
の１００％以上またはそれ以下のパーセント値として設
定することができる。即ち、中性線に関する長時間遅
延、短時間遅延、及び即時保護のためのピックアップ電
流を、相電流に対する長時間遅延、短時間遅延、及び即
時ピックアップ電流のパーセント値として設定すること
ができる。相導体保護機能のピックアップ電流を回路遮
断器定格電流に第１の係数を掛けた値として設定できる
回路遮断器では、中性線保護機能のピックアップ電流を
定格電流に第２の係数を掛けた値として設定する。相導
体保護の長及び短時間遅延の時間インターバルを中性線
保護に利用する。本発明の実施例では、第１と第２の係
数の比率によって中性電流をスケーリングして相電流と
一緒に比較し、比較により選択した電流に基づいてのみ
保護アルゴリズムを実行する。
【０００６】本発明の他の特徴点として、中性線長時間
遅延保護のピックアップ電流よりも低い高負荷しきいレ
ベルを越えると中性線過負荷アラームが作動する。
【０００７】以下、添付図面に沿って本発明を好ましい
実施例につき説明する。
【０００８】
【実施例】図１は３相／４線電力系統３を保護するよう
に接続された本発明の回路遮断器１を示す。この電力系
統は相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃ及び中性線５Ｎを有する。
回路遮断器１は各相導体を流れる電流を感知する３つの
変流器１次巻線７Ａ，７Ｂ，７Ｃを有する。これらの変
流器１次巻線は回路遮断器１の筺体９内に配置されてい
る。回路遮断器１の外部に設置された第４の変流器の１
次巻線７Ｎは中性線５Ｎを流れる電流をモニターする。
変流器１次巻線７Ｎは電力系統のフルスケール定格電流
が２次側に例えば５アンペアの信号を発生させるように
設定されている。相導体の変流器１次巻線７Ａ−Ｃはす
べて同一サイズであるが、中性線の変流器１次巻線７Ｎ
のサイズは相導体５Ａ−Ｃに対する中性線５Ｎの相対サ
イズに応じて選択することができる。補助トランス１１
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎがフルスケール定格電流を例えば０．１
アンペアにステップダウンする。相導体の変流器１次巻
線の２次側は１３で互いに接続されている。
【０００９】補助トランス１１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎの２次巻
線の２線出力は入力としてデジタル引きはずし装置１５
に印加される。
【００１０】図４−９に関連して後述するデジタル引き
はずし装置１５はモニターされた相導体及び中性線を流
れる電流に基づいて保護機能を実行する。この保護機能
には相導体５Ａ−Ｃに設けた開離可能な接点１９Ａ，１
９Ｂ，１９Ｃを開くため磁束シャント引きはずし装置１
７を作動させる引きはずし信号の発生が含まれる。関連
の法規が許すなら、必要に応じて中性線５Ｎにも１組の
接点（図示しない）を設けることができる。
【００１１】回路遮断器１は本発明の中性線アラームの
発生に利用できるリレー２１を備えることができる。リ
レー２１は１組の接点２５を閉じることにより、出力端
子２７において接点閉成を指示する。これらの端子２７
は遠隔のインディケータ（図示しない）に接続すること
ができる。中性線を流れる電流が高負荷しきいレベルを
越えると中性アラームが発生する。
【００１２】図２は本発明の回路遮断器１による電流−
時間保護特性の一例を示す対数プロットである。電流を
横軸に、時間を縦軸にそれぞれ示した。右側の曲線２９
は相電流保護曲線、左側の曲線３１は中性電流保護曲線
である。相電流保護曲線２９のいちばん右側の垂直部分
３３は相導体の即時引きはずし電流を表わす。この即時
引きはずしが相導体の短絡保護を行う。多くの電力系統
では、回路遮断器１は他の回路遮断器と併用される。よ
く知られているように、短時間遅延引きはずし機能によ
り電力系統の他の回路遮断器との協調が可能になる。短
時間遅延引きはずしは、電流が曲線２９の垂直部分３５
によって決まるピックアップ値を、水平線３７によって
決まる時間に亘って超過した時に起こる。
【００１３】回路遮断器１は長時間遅延保護機能も具備
する。この長時間遅延保護機能は持続的過電流状態に起
因する電力系統の導体の過熱に対する保護機能である。
多くの場合、長時間遅延のピックアップ電流レベルの６
倍に相当する電流が所定時間持続すると引きはずしが開
始されるように長時間遅延保護機能が設定される。長時
間遅延のピックアップ電流レベルは図２に垂直線分３９
で示してある。長時間遅延引きはずしの設定時間は点４
１における時間値で示してある。長時間遅延引きはずし
の目的は電力系統の過熱を防止することにあるから、電
力系統の温度条件に近似のＩ2 t関数が長時間遅延保護
機能に広く採用されており、曲線２９の斜行部分４３が
これを示している。図２から明らかなように、電流が長
時間遅延ピックアップレベルを越えると比較的早く長時
間遅延引きはずしが起こるが、これは高電流に対応する
曲線２９の斜行部分４３から得られる時間値が表わして
いる。設備によっては短時間遅延にもＩ2 t 関数が利用
され、図２ではこれを斜行破線４５で示した。図２に示
す例の場合、点４１の左上で斜行線分４３と交差する垂
直線分３５によって示すように、短時間遅延保護が長時
間遅延保護とオーバーラップする。後述するように、図
示実施例では相導体の即時ピックアップ電流レベル及び
長時間遅延ピックアップ電流レベルを設定するのに別々
のスイッチを設けている。相導体の短時間遅延ピックア
ップ電流レベルの設定にも別のスイッチを設けてある。
ただし、長時間遅延ピックアップ電流に係数を掛けた値
として設定されるから長時間遅延ピックアップ電流に依
存する。この依存関係を示すのが曲線２９の斜線を施し
た部分である。
【００１４】本発明は中性線に対して別の保護機能を有
するが、この機能はオペレーターが設定できる。本発明
の好ましい実施例によると、中性線に対して即時、短時
間遅延、及び長時間遅延引きはずし保護が与えられる。
本発明の実施例では、即時、短時間遅延、及び長時間遅
延引きはずしによる中性線保護のための電流ピックアッ
プレベルが、相導体保護のためのピックアップレベルに
対してスケーリングされている。また、実施例の引きは
ずし装置１５では、相導体保護のための短時間遅延及び
長時間遅延の遅延時間が中性線の保護にも用いられる。
従って、中性線保護特性を表わす曲線３１はスケーリン
グ係数に比例する量だけ水平方向にシフトしている。中
性電流が相電流よりも大きい場合なら、中性線保護曲線
を相導体保護曲線の右方へシフトすればよいことを示す
のが点線３１′である。中性線保護を別にオペレーター
が設定できるようにした理由は中性線のサイズが相導体
のサイズに対して多様であり得るという事実に対処する
ためであるから、唯一の調整で中性線保護の電流ピック
アップレベルを相導体保護の電流ピックアップレベルに
対してスケーリングできることが望ましい。多くの場
合、相導体に関する時間及びピックアップレベルの選択
を決定するのと同じ係数を中性線にも用いることがで
き、この単一の調整により中性線の相対サイズを容易に
補正できる。ただし、中性線保護のための即時、短時間
遅延、及び長時間遅延引きはずしを行うために別の時間
及び異なる相対ピックアップレベルを用いてもよい。
【００１５】図３に示す通りに区分された図４−９は回
路遮断器１のデジタル引きはずし装置１５を略示する回
路図である。デジタル引きはずし装置の心臓部はＩＣチ
ップ４７である。このカスタム・チップは１個のモノリ
シックチップ上にオンボード・マイクロプロセッサー、
Ａ／Ｄサブシステム及び種々の入出力デバイスを含む相
補形ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）ＩＣである。このチップの詳細
は参考のためその内容を本願明細書に引用した１９９３
年１２月１４日付け米国特許第５，２７０，８９８号に
開示されている。この特許に記載されているＩＣは遠隔
制御及びモニタリングのためサージ保護回路５０によっ
て保護されるリード４８を介して回路遮断器と遠隔デバ
イス（図示しない）との間の通信を可能にする回路を含
む。このような通信は本発明にも併用可能であるが、本
発明の回路遮断器の必要部分ではないのでここでは言及
しない。
【００１６】デジタル引きはずし装置１５はこの装置に
対する信号の入出力を行うために回路遮断器筺体に差し
込まれる拡張ボード４９を含む。拡張ボード４９は変流
器２次巻線１１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎから相電流及び中性電流
をそれぞれ入力するための結線対５１Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎを
含む。これらの相電流及び中性電流信号は全波整流ブリ
ッジ回路５３Ａ，Ｂ，Ｃ，ＮによってＤＣ信号に変換さ
れる。全波整流ブリッジ回路５３のＤＣ出力は電源回路
５７に電流を供給する共通リード５５に印加される。電
源回路５７はデジタル引きはずし装置１５に給電するた
めほぼ安定化された電圧を出力する。即ち、デジタル引
きはずし装置は被保護電力系統を流れる電流によって作
動させられる。ＩＣ４７と接続する回路５９はＩＣ及び
デジタル引きはずし装置１５に含まれるその他の回路に
よって使用される基準電圧及び５ボルト定電圧を供給す
る。
【００１７】全波整流器５３Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎによって形
成されるＤＣ電流は電流感知抵抗器６ｌＡ，Ｂ，Ｃ，Ｎ
にそれぞれ印加される。感知された電流は入力抵抗器６
３Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎを介してＩＣチップ４７に入力され
る。引用特許に述べられているように、これらの電流は
ＩＣ４７のアナログ回路によって電圧に変換され、マイ
クロプロセッサーへ入力するためオンボード・Ａ／Ｄコ
ンバータによってデジタル化される。
【００１８】全波整流ブリッジ回路５３からのアナログ
ＤＣ電流はダイオード６５Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｎを介して比較
される。もし最大のアナログ電流がリード６６を介して
これらのダイオードが接続されているツェナーダイオー
ド６７により決まる値を越えると、出力端子６８にオー
バーライド引きはずし信号が発生する。このオーバーラ
イド信号は過熱状態の検知と応答につきもののデジタル
回路の遅延を避けるため回路遮断器を即時に引きはず
す。即ち、例えば落雷による短絡によって生じるような
極めて大きい過電流にだけ応答する。オーバーライド引
きはずしはリード６９を介してマイクロプロセッサーに
報告される。
【００１９】相ＡのＡＣ電流も信号ＳＩＧＮＩＡとして
リード７１を介してＩＣ４７に印加されて電流の符号を
指示すると共に被保護電力系統の電流周波数を測定する
ためマイクロプロセッサーによって利用される。
【００２０】ＩＣ４７に組み込まれたマイクロプロセッ
サーは相電流及び中性電流を表わす電流信号を用いて、
図２の保護曲線に従って即時、短時間遅延及び長時間遅
延保護を行う。既に述べたように、中性線の保護は以下
に述べるように相導体の保護とは別に調整可能である。
【００２１】過電流−時間限界を越えると、ＩＣのマイ
クロプロセッサーがリード７３を介してＴＲＩＰ信号を
出力する。この引きはずし信号はＦＥＴ７５をＯＮに
し、ＦＥＴ７５がリード７６を介して電源回路５７のコ
ンデンサー７７を放電させることにより、拡張ボード４
９上の結線と接続している磁束シャント引きはずし装置
１７を作動させるためのアースを提供する結果、この磁
束シャント引きはずし装置１７が接点１９を開放する。
磁束シャント引きはずし装置を挟むようにフライバック
ダイオード７８を設けてある。マイクロプロセッサーは
リード８１，８３，８５，８７を介してそれぞれ信号Ｉ
ＮＳＴ，ＳＨＯＲＴ，ＮＥＵＴＲＡＬ及びＬＯＮＧを出
力する。引きはずしの原因を可視表示するＩＮＳＴ，Ｓ
ＨＯＲＴ，ＬＯＮＧの印の付いたＬＥＤ９１，９３，９
５及び９７を作動させるため、これらの信号がラッチ８
９によってラッチされる。もし相導体の１つに過電流が
流れて引きはずしが起こると、ＬＥＤ９１，９３または
９７の１つが作動する。もし中性線に過電流が発生する
と、中性線のＬＥＤ９５と、ＬＤ，ＳＤまたはＩＮＳＴ
の印の付いたＬＥＤの１つが作動して中性線引きはずし
の原因を指示する。
【００２２】マイクロプロセッサーは引きはずしに至る
ような状態を知らせるアラーム信号を発する。即ち、回
路遮断器が長時間遅延引きはずしを行った場合、リード
９９にＬＯＮＧＤ ＡＬＡＲＭ信号が発生する。この信
号は拡張ボード４９上の結線に現われ回路遮断器の正面
パネル上のインジケーターをＯＮにし、必要に応じて遠
隔アラームを発生させる。電流が長時間遅延引きはずし
用ピックアップレベルのパーセント値、例えば、８５％
に達すると、マイクロプロセッサーがリード１０３にＨ
ＩＬＯＡＤ ＡＬＡＲＭ信号を発する。この信号は拡張
ボード４９上のＨＩＬＯＡＤ ＡＬＡＲＭ結線１０５に
供給される。マイクロプロセッサーは即時引きはずしが
発生したことを示す短絡アラーム信号としてリード１０
７にＳＣＡＬＡＲＭ信号を発生させる。この信号は拡張
ボード上のＳＨＣＫ ＡＬＡＲＭ結線１０９に供給され
る。オペレーターが設定できる中性電流の高いしきいレ
ベルは中性線長時間遅延保護用のピックアップ電流より
も小さいが、このしきい値を越えるとリード１１０にＮ
ＥＵＲＡＬ ＡＬＡＲＭ信号が出力される。複数の中性
保護ピックアップレベルのうちいずれの値を越えても中
性線保護アラームが発生されるように構成することも可
能である。この信号は拡張ボードの出力１１２において
得られる。ツェナーダイオード１１４はアラーム出力と
接続する回路からのサージからＩＣ４７を保護する。
【００２３】デジタル引きはずし装置１５はこの分野で
よく知られた領域の連動を可能にする。領域の連動は上
流と下流の回路遮断器の引きはずしをよく知られた態様
で協調させるため短時間遅延保護につき行われる。短時
間遅延領域連動出力信号は拡張ボード４９とＳＯＵＴＸ
結線１１３において接続しているリード１１１を介して
マイクロプロセッサーから供給される。短時間遅延領域
連動入力信号は拡張ボード４９のＳＩＮＸ結線１１７か
らリード１１５を介してマイクロプロセッサーに入力さ
れる。
【００２４】デジタル引きはずし装置１５は種々のフレ
ームサイズの回路遮断器と併用できる。さらにまた、デ
ジタル引きはずし装置１５と併用される各サイズの回路
遮断器を利用することにより、最大許容ＤＣ電流がフレ
ームによって許容される最大ＤＣ電流より小さいかまた
はこれに等しい電力系統３を保護することができる。デ
ジタル引きはずし装置１５にこの情報を供給するために
は、着脱自在で適当な定格プラグ１１９をデジタル引き
はずし装置１５に差し込めばよい。定格プラグ１１９は
フレームサイズに合い、特定設備のための最大または定
格電流を設定する多数の抵抗器（図示しない）を含む。
この定格電流はフレームサイズが許容する最大電流また
はこれよりもやや小さい値であればよい。例えば、フレ
ームによって許容される最大電流が２，０００アンペア
なら、プラグ１１９における抵抗器組み合わせはマイク
ロプロセッサーに対して定格電流が２，０００アンペ
ア、１，５００アンペア、１，２００アンペアまたは
２，０００アンペア以下のその他の任意の値であること
を指示するように設定すればよい。マイクロプロセッサ
ーはＩＣ４７のマルチプレクサーの専用入力ＭＵＸ５及
びＭＸＯ入力を介してフレームの設定を読み取り、ＭＸ
Ｏ及び専用入力ＭＵＸ６を介して定格電流を読み取る。
【００２５】定格プラグ１１９は５ボルト電源＋Ｅとな
るバッテリー（図示しない）も含む。
【００２６】既に指摘したように、デジタル引きはずし
装置１５は被保護電力系統からの電流によって給電され
る。回路遮断器が引きはずしによって電流を遮断する
と、マイクロプロセッサーへの給電も止まる。定格プラ
グ１１９のバッテリーによって供給される５ボルトＤＣ
電力＋Ｅがラッチ８９に印加されるから、ＬＥＤ９１，
９３，９５，９７は引きはずし後も作動状態のままであ
る。このバッテリーはリード１２３を介してマイクロプ
ロセッサーへＴＲＩＰリセット信号を送るリセットボタ
ン１２１に結線＋Ｅを介して給電する目的にも利用され
る。
【００２７】回路遮断器の引きはずしと同時にマイクロ
プロセッサーへの給電が止まると、長時間遅延引きはず
し機能によって維持されるＩ2 t特性で表わされる負荷
の温度状態の計算が中断する。公知のように、Ｉ2 t 値
で表わされる負荷の温度状態を表わす電圧は外部のコン
デンサー１２５に蓄積される。この例のデジタル引きは
ずし装置１５では、マイクロプロセッサーが発生する熱
励起状態信号をコンデンサー１２５が連続的に追跡す
る。回路遮断器が引きはずしを行い、マイクロプロセッ
サーの給電が止まると、コンデンサー１２５が抵抗器１
２７を介して放電する。抵抗器１２７の値はコンデンサ
ー１２５の電圧が負荷の冷却に応じた速度で放電するよ
うに設定されている。マイクロプロセッサーが再び給電
されると、コンデンサー１２５の残留電圧を利用して負
荷の熱励起状態を引続き計算するための初期値が設定さ
れる。
【００２８】状態ＬＥＤ１２９はマイクロプロセッサー
によって間歇的に給電され、マイクロプロセッサーが作
動状態にあることを示す。テストボタン１３１を瞬間的
に押下するとリード１３３を介してマイクロプロセッサ
ーにＴＥＳＴ入力が供給され、デジタル引きはずし装置
１５がテストされる。
【００２９】種々の保護機能の設定値をデータバス１３
５を介してマイクロプロセッサーに入力する。データバ
スには相導体保護のためのパラメーターを調整するため
の第１の組のオペレーター調整可能スイッチ１３７と、
中性線保護を設定するための第２の組のスイッチ１３
９、及びテストパラメーターを設定するためのスイッチ
１４１が接続している。相導体保護機能を設定する第１
組のスイッチ１３７は相導体保護のための長時間遅延ピ
ックアップレベルを設定するスイッチ１４３、長時間遅
延時間を設定するスイッチ１４５、相導体保護のための
短時間遅延ピックアップレベルを設定するスイッチ１４
７、短時間遅延時間を設定するスイッチ１４９、及び即
時ピックアップレベルを設定するスイッチ１５１を含
む。
【００３０】第２組スイッチ１３９は中性線保護のため
の長時間遅延ピックアップレベルを設定するスイッチ１
５３、及び中性線高負荷アラームのためのしきいレベル
を設定するスイッチ１５５を含む。スイッチ１４１−１
５５はそれぞれ８通りの選択可能な設定値を有する。ス
イッチ１４１−１５５の設定値はデータバス１３５を介
してＩＣ４７により読み取られる。どのスイッチを読み
取るべきかはＩＣポートＰＢ０−ＰＢ７が判断する。読
み取るべきスイッチと接続しているポートがアースに設
定され、そのスイッチのワイパーが接地される。残りの
スイッチと接続しているポートは高インピーダンスに設
定され、これらのスイッチのワイパーが連携のプルアッ
プ抵抗器１３６によって＋５ボルトまでプルアップされ
る。ポートＰＤ１−ＰＤ７は対応スイッチのワイパー位
置を同時に読み取る。ワイパーと連携する端子は接地さ
れる。対応スイッチの残りの端子はすべて連携の抵抗器
１３８によって＋５ボルトまでプルアップされる。
【００３１】図１０はデジタル引きはずし装置１５のオ
ペレーターパネル１５７を示す。オペレーターパネル１
５７は相電流／時間特性のグラフと中性電流／時間特性
のグラフ１６１を示す。相導体長時間遅延、短時間遅延
及び即時ピックアップレベルをそれぞれ設定するスイッ
チ１４３，１４５及び１５１がオペレーターパネル上の
相電流／時間特性１５９の関連部分の近くに設置されて
いる。長時間遅延時間設定スイッチ１４５及び短時間遅
延時間設定スイッチ１４９もオペレーターパネル上の相
電流／時間曲線１５９に隣接して設置されている。長時
間遅延ピックアップ設定値はスイッチ１４３に隣接する
窓１６３に表示され、窓の近くに相電流長時間遅延設定
値を表示していることを指示する説明文がある。説明文
は長時間遅延設定値Ｉrが定格プラグによって設定され
る定格電流Ｉnに窓の中の係数を掛けた値に等しいこと
をも指示する。長時間遅延ピックアップレベルを設定す
るこの係数は小数に限られる。同様に、窓１６５は長時
間遅延ピックアップレベルＩrの倍数である短時間遅延
ピックアップ設定値を表示する。従って、長時間遅延ピ
ックアップ設定値が選択されると、短時間遅延ピックア
ップレベルもこれと共に選択される。この特徴は本出願
人に譲渡された１９９３年７月１５日付特許出願第０９
２，２９４号に開示されている。依存関係を示すため曲
線１５９のこの部分には目立つ色を使用する。即時引き
はずしピックアップ設定値はスイッチ１５１に隣接する
窓１６９に表示される。図示のように、即時ピックアッ
プレベルは定格プラグ１１９によって設定される定格電
流Ｉnの倍数である。長時間遅延時間設定値は窓１７１
に表示され、短時間遅延時間設定値は窓１７３に表示さ
れる。長時間遅延時間窓１７１に隣接する説明文はすで
に述べたように長時間遅延ピックアップレベルＩrの６
倍の相電流で、表示時間（秒）後に回路遮断器が引きは
ずしを行うことを示す。オペレーターパネルの相導体保
護曲線１５９の適当な箇所にＩＮＳＴ、ＳＨＯＲＴ、及
びＬＯＮＧのＬＥＤ９１，９３，９７が設置されてい
る。
【００３２】オペレーターパネル１５７の中性線保護曲
線１６１の上部付近に中性線保護長時間遅延ピックアッ
プレベル設定スイッチ１５３が配置されている。スイッ
チ１５３の直ぐ上方には中性線保護長時間遅延ピックア
ップ設定値を表示する中性線設定値用窓１７５がある。
このスイッチには“中性線保護−長時間遅延設定”のラ
ベルを施してあるが、実際には即時ピックアップ設定値
をも含むすべての中性線保護設定値に影響を与える換算
係数である。中性線保護長時間遅延設定値の例として
０．２５の増分で０．２５から２．０までの８通り値を
挙げることができる。オペレーターパネル上の説明文が
示すように、中性線長時間遅延ピックアップレベルＩr
は定格プラグ１１９が設定する定格電流Ｉnに選択した
係数を掛けた値に等しい。
【００３３】中性線高負荷アラーム設定値を定めるスイ
ッチ１５５はオペレーターパネル上の中性線保護曲線１
６１の近くに配置されている。中性線高負荷アラーム設
定値はスイッチ１５５の真上の窓１７７に表示される。
ほかに、中性線保護曲線１６１の近くに、中性線引きは
ずしに応答して点灯し、高負荷アラームに応答して点滅
する中性線ＬＥＤ９５を配置する。
【００３４】テストのためのピックアップレベルを設定
するテストスイッチ１４１はオペレーターパネル１５７
の右中程に配置されている。スイッチ１４１の直上にテ
ストピックアップレベルを表示する窓１７９がある。そ
の隣りに説明文があり、テスト引きはずしの条件を説明
する。テストピックアップレベル設定スイッチ１４１の
下方にテストボタン１３１、リセットスイッチ１２１及
び状態ＬＥＤ１２９が配置されている。オペレーターパ
ネル１５７の右上隅に定格プラグ１１９が取り付けられ
ている。
【００３５】図１１はＩＣ４７上のマイクロプロセッサ
ーによって実行される割り込み保護ルーチンのフローチ
ャートである。この割り込み保護ルーチン１７９は約４
ミリ秒ごとに、または１サイクルにつき４回、１８１に
おいてコールされる。コールされると、ルーチンは先ず
次の割り込みのために１８３においてタイマーをセット
し、次いで１８５において中性線アラームリレー２１の
ようなＡＴＲリレーに情報を与える。１８７において、
４回のサンプリングが完了したと判定されるごとに、１
８９において即時及び短時間遅延保護のための計算を行
う。１９１において６４回のサンプリングが完了したと
判定されたら、１９３において長時間遅延保護のための
計算を行う。１９５において２５６回のサンプリングが
完了したと判定されるごとに、１９７において他の関連
ルーチン、例えばエネルギー及び電力の計算などを行
う。いずれの場合にも１９９においてルーチンはコーリ
ングルーチンに戻る。
【００３６】図１２は相導体及び中性線の保護を統合的
に行うためにルーチン１７９が使用するサブルーチンで
ある。相電流及び中性電流のそれぞれについて蓄積され
たサンプルを処理することによって、よく知られている
ように電流のＲＭＳ値を得る。次いで２０１において中
性電流をスケーリングする。長／短時間遅延保護に関し
ては、中性電流に相電流長時間遅延ピックアップレベル
と中性電流長時間遅延ピックアップレベルの比を掛ける
ことによってこのスケーリングを行う。相導体即時保護
は定格電流Ｉnと関連し、Ｉrとは無関係であるから、中
性電流長時間遅延設定値に亘って中性電流に１を掛ける
ことによってスケーリングし、即時保護のため相電流と
比較する。次いで２０３においてスケーリング済み中性
電流ＲＭＳ値を相電流ＲＭＳ値と比較し、図１１の１８
９，１９３及び１９７において相導体保護アルゴリズム
に最大振幅電流Ｉmaxを与える。
【００３７】本発明は引きはずし装置のパネル上でオペ
レーターが中性線保護のためのスケーリング係数を選択
することにより中性線のサイズが多様な設備に回路遮断
器が使用できるようにする。このことは中性電流を増大
させる単相電源を有するパーソナルコンピューターなど
のような電子機器の使用により中性線保護の必要性が増
大しているような多くの設備に有益な特徴となる。
【００３８】以上、本発明を実施例につき詳細に説明し
たが、本明細書の開示内容を総合的に検討することで発
明の細部に種々の変更を加えることは当業者にとって容
易であろう。従って、実施例は説明の便宜上のものであ
って発明の範囲を限定するものではなく、本発明の技術
的範囲は頭書した特許請求によって与えられるものであ
る。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込んだ回路遮断装置を一部ブロッ
クダイヤグラムで示す簡略な回路図である。
【図２】図１に示した本発明の回路遮断装置の電流−時
間特性を示すグラフである。
【図３】図１の回路遮断装置の一部を形成するデジタル
引きはずし装置の簡略な回路図を形成するための図４乃
至９の配列を示す。
【図４】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図５】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図６】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図７】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図８】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図９】デジタル引きはずし装置の回路図の一部であ
る。
【図１０】図４乃至９のデジタル引きはずし装置の一部
を形成するオペレーターパネルの説明図である。
【図１１】図４乃至９のデジタル引きはずし装置が使用
する適当なコンピュタープログラムのフローチャートで
ある。
【図１２】図１１のコンピュタープログラムが使用する
サブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 回路遮断器 １５ デジタル引きはずし装置 １７ 磁束シャント引きはずし装置 ２１ リレー ４９ 拡張ボード ５０ サージ保護装置 １１９ 定格プラグ １５７ オペレーターパネル
フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ チャールス エンゲル アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15146 モンロービル オーバールック サークル 107 (72)発明者 アラン バーケ シンプ アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15146 モンロービル ハーバード ド ライブ 1022 (56)参考文献 特開 昭61−180518（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−75243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302715（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−229014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180517（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 3/00 - 3/10 H02H 3/32 - 3/52

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３つの相導体及び中性線を有する電力系
    統のための回路遮断装置において、 電力系統を流れる電流を遮断するための開離可能な接点
    手段と、 ３つの相導体及び中性線をそれぞれ流れる電流を感知す
    るための電流感知手段と、 電流感知手段に接続し、３つの相導体のいずれかにおけ
    るオペレーターが調整可能な第１の電流条件及び中性線
    におけるオペレーターが調整可能な第２の電流条件に応
    答して引きはずし信号を発生させる引きはずし信号発生
    手段と、 引きはずし信号に応答して開離可能な接点手段を開放す
    ることにより電力系統を流れる電流を遮断する引きはず
    し手段とから成ることを特徴とする回路遮断装置。
  2. 【請求項２】 引きはずし信号発生手段が、オペレータ
    ーが調整可能な第１の電流条件として３つの相導体にお
    ける複数の電流条件を設定するための第１の設定手段
    と、オペレーターが調整可能な第２の電流条件として中
    性線における複数の電流条件を設定するための第２の設
    定手段とから成ることを特徴とする請求項１に記載の回
    路遮断装置。
  3. 【請求項３】 第２の設定手段が、オペレーターが調整
    可能な第２の電流条件としてオペレーターが調整可能な
    第１の電流条件の関数であってオペレーターが調整可能
    な関数を設定することを特徴とする請求項２に記載の回
    路遮断装置。
  4. 【請求項４】 第１の設定手段が、引きはずし信号発生
    手段が相電流の長時間遅延、短時間遅延及び即時引きは
    ずし信号のうち少なくとも１つを発生するように相導体
    において感知される複数の電流条件を設定する手段を含
    み、第２の設定手段が、引きはずし信号発生手段が中性
    電流の長時間遅延、短時間遅延及び即時引きはずし信号
    のうち少なくとも１つを発生するように中性線において
    感知される複数の電流条件を設定する手段を含むことを
    特徴とする請求項２に記載の回路遮断装置。
  5. 【請求項５】 第１の設定手段が、引きはずし信号発生
    手段が相電流の長時間遅延、短時間遅延及び即時引きは
    ずし信号のうち少なくとも１つを発生するように相電流
    ピックアップレベルと遅延時間を設定する手段を含み、
    第２の設定手段が、引きはずし信号発生手段が中性電流
    の長時間遅延、短時間遅延及び即時引きはずし信号のう
    ち少なくとも１つを発生するように中性電流ピックアッ
    プレベルを設定する手段を含むことを特徴とする請求項
    ４に記載の回路遮断装置。
  6. 【請求項６】 第２の設定手段が、中性電流ピックアッ
    プレベルとして第１の設定手段によって設定される相電
    流ピックアップレベルのパーセント値を設定する手段を
    含むことを特徴とする請求項５に記載の回路遮断装置。
  7. 【請求項７】 引きはずし信号発生手段がフレーム定格
    電流を設定する手段を含み、第１の設定手段が、相電流
    ピックアップレベルとしてフレーム定格電流に第１の係
    数を掛けた値を設定する手段を含み、第２の設定手段
    が、中性電流ピックアップレベルとしてフレーム定格電
    流に第２の係数を掛けた値を設定する手段を含むことを
    特徴とする請求項６に記載の回路遮断装置。
  8. 【請求項８】 引きはずし信号発生手段が、中性電流が
    所定のしきいレベルを越えると中性電流アラームを発生
    させる手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の回
    路遮断装置。
  9. 【請求項９】 第２の設定手段が、中性線における複数
    の電流条件とは無関係に所定のしきいレベルを設定する
    手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の回路遮断
    装置。
  10. 【請求項１０】 引きはずし信号発生手段が、回路遮断
    装置のフレーム定格電流を設定する手段と、３つの相導
    体におけるオペレーターが設定可能な第１の電流条件と
    してフレーム定格電流に第１の係数を掛けた値を設定す
    る手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の回路
    遮断装置。
  11. 【請求項１１】 前記設定手段が、中性導体におけるオ
    ペレーターが調整可能な第２の電流条件としてフレーム
    定格電流に第２の係数を掛けた値を設定する手段を含む
    ことを特徴とする請求項１０に記載の回路遮断装置。
  12. 【請求項１２】 引きはずし信号発生手段が、中性電流
    が所定時間に亘って調整可能なピックアップレベルを越
    えると引きはずし信号を発生させるようにオペレーター
    が調整可能な第２の電流条件を設定する手段と、中性電
    流がピックアップレベルよりも低いしきいレベルを越え
    ると中性電流過負荷アラームを発生させる手段とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の回路遮断装置。
  13. 【請求項１３】 ３つの相導体及び中性線を有する電力
    系統のための回路遮断装置において、 電力系統を流れる電流を遮断するための開離可能な接点
    手段と、 ３つの相導体及び中性線をそれぞれ流れる電流を感知す
    る電流感知手段と、 回路遮断装置の定格電流を設定する手段、３つの相導体
    におけるオペレーターが調整可能な第１の電流レベルと
    して定格電流に第１の係数を掛けた値を設定する第１の
    設定手段、中性線におけるオペレーターが調整可能な第
    ２の電流レベルとして定格電流に第２の係数を掛けた値
    を設定する第２の設定手段、中性電流を第１と第２の係
    数の比率でスケーリングすることによってスケーリング
    済み中性電流を発生させる手段、各相導体の電流をスケ
    ーリング済み中性電流と共に比較することによって最大
    電流を選択する手段、及び最大電流を用い所定の電流−
    時間特性に応じて引きはずし信号を発生させる手段を含
    む引きはずし信号発生手段と、 引きはずし信号に応答して開離可能な接点を開放するこ
    とにより電力系統を流れる電流を遮断する引きはずし手
    段とから成ることを特徴とする回路遮断装置。
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