JP4048495B2

JP4048495B2 - 雷防護装置

Info

Publication number: JP4048495B2
Application number: JP2003333188A
Authority: JP
Inventors: 章人坂井; 三嘉間宮
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP2005102415A

Description

本発明は、商用周波電源線路に接続されている電気機器を雷等の過電圧サージから保護する雷防護装置の改良に関するものである。

落雷等によって発生した過電圧サージが商用周波数の配電線路を伝播して、建物内の電源線路に接続されている電気機器を破損させることが知られている。
その対策として、電源線路に設けられている漏電遮断器と電気機器の間にバリスタ、放電管、サージ吸収素子などからなる耐雷素子を線間或いは大地間に設けた雷防護装置が使用されているが、前記耐雷素子にて接地に流された前記サージによって漏電遮断器が動作するという問題点があった。
その対策として、漏電遮断器の電源側に耐雷素子を設ける方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

特開２０００−１３９８４号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、設置されている耐雷素子の放電耐量性能を超える大きな雷サージが侵入した場合、耐雷素子が破損して地絡（漏電）した状態が持続する可能性がある。
その対策として、耐雷素子の電源側に温度ヒューズと電流ヒューズを設ける方法があるが、耐雷素子の破損状態は様々であるため、
例えば耐雷素子が破損により短絡状態になり、しかも接地抵抗が大きい場合には、発熱量が不足して耐雷素子温度が温度ヒューズの動作温度まで上昇しないために温度ヒューズが動作できず、しかも接地抵抗が大きいために僅かな地絡電流しか流れないために電流ヒューズが溶断できないことがあり、耐雷素子の地絡（漏電）した状態を即座に取り除くことができないという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決するもので確実に耐雷素子の破損を検出して地絡した耐雷素子を電源線路より切り離すことができる雷防護装置を提供することにある。

低圧電源線により漏電遮断器を介して被保護機器に電源が供給されている電線路において、該線路の上記漏電遮断器の前段に位置して防護装置の耐雷素子をその線間及び／又は大地間に設けるようにした雷防護装置であって、さらに該雷防護装置には、前記耐雷素子を電源線路より切り離す自動解放機構を備えている開閉部と、前記耐雷素子に流れる商用周波の電流を検出する検出器と、該検出器からの出力にて充電されるコンデンサーと、該コンデンサーへの充電電流値を所定値以下に抑制させる定電流ダイオードからなる電流抑制手段を備えた制御回路部とが設けられており、而も該制御回路部にて該コンデンサーの充電電圧が所定値を越えたことを判断して該自動開放機構を動作させ該開閉部を開放させると共に前記制御回路部に設けた動作手段により動作表示させることを特徴とする雷防護装置を提供する。

本発明により、
放電耐量性能を超える雷等の過電圧サージが侵入して耐雷素子が破損したことを、耐雷素子に流れる商用周波数の漏れ電流にて判断しているため、破損した場合には確実に線路より切り離す事ができる。

この時、定電流ダイオードからなる電流抑制手段を使用することにより、コンデンサの充電電圧値に関係せず常に一定の電流値に抑制された充電電流によってコンデンサを充電させることができるため、雷等の急峻な過電圧サージに対してコンデンサの充電電圧が急激に増加することがなく、雷等のサージよる誤動作をより確実に防止することができる。

また前記開閉部の開放動作が耐雷素子の破損によるものか、それ以外の理由によるものかを表示手段により管理者に知らせることができるため、修理対応を迅速に行うことができる。

さらにまた耐雷素子の経年劣化に対しても、耐雷素子の漏れ電流が増加して所定値を超えた場合には耐雷素子が劣化していると判断して、耐雷素子を電路より切り離すことができるため、耐雷素子の劣化に起因する保護能力低下による電気機器の破損を未然に防止することができる。
この時、表示と開閉部動作の判断レベル値を別の値に別けて、表示を先に行うことにより、開閉部動作による切り離し前に耐雷素子の劣化による機能低下を知らせることができ、取替えなどの対応手段を事前に迅速に行うことができる。
さらに本来高い放電耐量を有している耐雷素子の放電耐量性能限界実力値まで雷防護装置の耐量性能を向上させることができる。

本発明の実施例を図１に示す。

図１に示すように、工場や事務所、一般家庭などに引き込まれて使用されている商用周波数の低圧電源線１は、漏電遮断器２を介して被保護機器である家電製品、通信用機器、パソコンなどの電気機器３に電源を供給している。
漏電遮断器２の電源側線路には電気機器３を雷等の過電圧サージより保護するための雷防護装置４が設けられている。

雷防護装置４には、線間及び大地間に設けられている酸化亜鉛を主成分とするバリスタ、サージ吸収素子などからなる耐雷素子１１、１２と、
耐雷素子１１、１２と電源線１との接続部より電源側に位置して、電源線１に設けられている引外し装置部１８により自動開放できるとともに手動開閉可能な開閉部を有するブレーカ１０と、
線間に設けられている耐雷素子１１の電源線１ａ又は１ｂとの接続線と、大地間に設けられている耐雷素子１２ａ、１２ｂの接地線の両方を貫通するように設けられているＣＴなどの電流検出手段からなる電流検出器１３、及び制御回路部５が設けられている。

電流検出器１３では耐雷素子１１、１２に流れる商用周波数の漏れ電流を測定して、その出力を制御回路部５に送るようになっている。

なお電流検出器１３の設置場所は、本実施例に限定されるものではなく、本目的を達成できる場所であればよく、例えば耐雷素子１２ａ、１２ｂの電源線１ａ、１ｂへの接続線側に設けてもよいし、個々の耐雷素子１１、１２ａ、１２ｂに１つずつ電流検出器１３を設けるようにしてもよい。
さらに耐雷素子についても本実施例に限定されるものではなく、線間或いは大地間のどちらか一方のみにすることも可能である。

制御回路部５には、整流回路１４、電流抑制手段１５、コンデンサ１６及び判断回路１７が設けられており、
制御回路部５に送られた電流検出器１３からの出力信号は、整流回路１４にて整流された後、定電流ダイオード或いは抵抗などからなる電流抑制手段１５で所定の電流値以下に抑制されて、コンデンサ１６に充電されるようになっている。

そして判断回路１７において、コンデンサ１６の充電電圧値と予め設定されている所定値とを比較して、コンデンサ１６の充電電圧値が所定値以上になった場合に引外し装置部１８と表示回路１９へ制御信号を送るようになっている。
引外し装置部１８では判断回路１７からの信号によりブレーカ１０の開閉部を自動開放させるようになっており、ブレーカ１０の開閉部を開放することにより地絡状態の耐雷素子を電路より切り離し、漏電をなくすることができる。

また同時に表示回路１９によりブレーカ１０の開放動作が耐雷素子の破損によるものであることをマグサイン、ＬＥＤなどの公知の表示手段を用いて表示させるようになっている。
これにより、ブレーカ１０の開放動作が耐雷素子の破損によるものか、それ以外の理由によるものかを管理者に知らせることができるため、その後の修理対応を迅速に行うことができる。

この時、電流抑制手段１５にてコンデンサ１６の充電電流を所定の値以下に抑制させているため、雷サージのように急峻で而も継続時間が短いサージ性の信号に対してコンデンサ１６の充電電圧がそれに追従して急激に増加することを防止できるため、判断回路１７のサージによる誤動作を防止することができる。

特に、電流抑制手段１５に定電流ダイオードを用いることにより、コンデンサ１６の充電電圧値に関係せず常にほぼ一定の充電電流値に抑制させることができるため、雷サージなどの急峻な過電圧サージに対してコンデンサ１６の充電電圧の増加をより確実に防止することができる。
これにより判断回路１７のサージによる誤動作をより確実に防止することができる。

なお、制御回路部５、引外し装置部１８、表示回路１９の動作電源としてコンデンサ１６の充電電荷を使用してもよく、或いは電源線１又はバッテリー等より電源を供給させるようにしてもよい。

図２は図１の具体的な回路を示した説明図であり、電流検出器１３には変流器３０を用い、変流器３０の二次巻線には負担抵抗３１と制御回路部５に送られる信号レベルを所定値以下に制限させるためのツェナダイオード３２によるリミッタ回路が設けられている。
なお、電流検出器１３の出力部にローパスフィルタ回路を設けて、商用周波数の信号のみを確実に取り出すようにしてもよい。

そして、電流検出器１３の出力は整流装置３３により整流される。
整流装置３３により整流された電流は定電流ダイオード３４により一定の電流に抑制されてコンデンサ１６を充電させるようになっている。
コンデンサ１６には並列に抵抗３５が設けられており、抵抗３５によりコンデンサ１６に充電された電荷を所定の時間で放電させるようになっている。
これにより、抵抗３５の抵抗値とコンデンサ１６の容量値とで任意に設定される時間を越えた信号を自動的にキャンセルさせることができる。
このようにして、コンデンサ１６が整流装置３３、定電流ダイオード３４を介して電流検出器１３の出力により充電される。

コンデンサ１６の電圧値はツェナダイオード３６にて所定の電圧値に達しているか常時判断されており、所定の電圧値に達した場合には、コンデンサ１６に蓄積されている電荷がツェナダイオード３６を介して放電されて引外し装置部１８及び表示回路１９が動作し、ブレーカ１０の開閉部が開放されて雷防護装置４が電源線１より切り離されるとともに表示回路１９の図示されていないマグサインが動作して、ブレーカ１０の開放動作が耐雷素子１１又は１２の破損によるものであることを表示させるようになっている。

なお判断回路１７に、引外し装置部１８を動作させる前記所定値よりも低い値に設定されている耐雷素子の劣化を判断する劣化レベル値を新たに設けるようにしてもよい。
これにより、耐雷素子１１、１２の漏れ電流が経年劣化などにより前記劣化レベル値以上になった場合に表示回路１９のみを先に動作させて、耐雷素子１１、１２の劣化をブレーカ１０開放動作前に知らせるようにすることができる。
ブレーカ１０が開放動作するより以前に耐雷素子の劣化有無が表示されるため、性能低下したことを表示により確認して雷防護装置４を正常品に交換することができるため、雷防護装置４の性能低下による電気機器３の故障を未然に防止することができる。

またブレーカ１０の設置場所は本実施例に限定されるものではなく、耐雷素子１１、１２と電源線１ａ又は１ｂとの接続箇所に設けるようにしてもよい。
これにより、耐雷素子破損時には雷防護装置４のみを電源線１より切り離すことができるため、雷防護装置４の故障による電気機器３の停電を回避させることができる。

本発明は、電源線に接続されている耐雷素子やサージ吸収素子などを用いた保護回路全てに使用することができる。

本発明の実施例を示す説明図である。図１の具体的な回路例を示す説明図である。

符号の説明

１電源線
２漏電遮断器
３電気機器
４雷防護装置
５制御回路部
１０ブレーカ
１１、１２、１２ａ、１２ｂ耐雷素子
１３電流検出器
１４整流回路
１５電流抑制手段
１６コンデンサ
１７判断回路
１８引外し装置部
１９表示回路
２０接地
３４定電流ダイオード

Claims

低圧電源線により漏電遮断器を介して被保護機器に電源が供給されている電線路において、該線路の上記漏電遮断器の前段に位置して防護装置の耐雷素子をその線間及び／又は大地間に設けるようにした雷防護装置であって、さらに該雷防護装置には、前記耐雷素子を電源線路より切り離す自動解放機構を備えている開閉部と、前記耐雷素子に流れる商用周波の電流を検出する検出器と、該検出器からの出力にて充電されるコンデンサーと、該コンデンサーへの充電電流値を所定値以下に抑制させる定電流ダイオードからなる電流抑制手段を備えた制御回路部とが設けられており、而も該制御回路部にて該コンデンサーの充電電圧が所定値を越えたことを判断して該自動開放機構を動作させ該開閉部を開放させると共に前記制御回路部に設けた動作手段により動作表示させることを特徴とする雷防護装置。