JP4604862B2

JP4604862B2 - 漏電遮断器

Info

Publication number: JP4604862B2
Application number: JP2005172397A
Authority: JP
Inventors: 克己渡辺
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006351230A

Description

本発明は、商用の低圧配電系統に適用する漏電遮断器に関する。

周知のように、頭記の漏電遮断器は主回路の遮断部，主回路を一次導体とする零相変流器，漏電検出部，および零相変流器を跨いで主回路の相間に接続した漏電テスト回路を装備し、零相変流器の二次出力が漏電検出レベルに達した場合に遮断部をトリップさせ、主回路接点を開極して地絡保護を行うものであり（例えば、特許文献１参照）、単相の低電圧配電系統に適用する２極形漏電遮断器を例に、その従来における回路を図５に示す。
図５において、１は漏電遮断器、２は主回路の遮断部、３はトリップ指令を受けて遮断部２の主回路接点を開極させるトリップコイル、４は主回路の過電流検出部、５は主回路のＲ相（非接地相），Ｎ相（接地相）を一次導体として遮断部２と負荷側端子との間に介装した零相変流器（貫通形）、６は漏電検出回路（ＩＣ）、７は漏電テスト回路のテストスイッチ（押ボタンスイッチ）、８はテスト抵抗であり、漏電テスト回路は図示のように零相変流器５を跨いで主回路の相間（Ｎ相−Ｒ相）に接続されている。

上記漏電遮断器の動作，機能は周知の通りであり、配電系統に地絡が発生すると、主回路に流れる不平衡電流を零相変流器５が検出してその二次出力を漏電検出回路６に入力し、その入力があらかじめ設定した漏電検出レベルに達した場合には、漏電検出回路６の出力信号により遮断部２をトリップ動作させて主回路接点を開極するとともに、同時に漏電遮断器に標準装備の漏電表示釦（図示せず）が遮断器本体ケースから突き出して漏電遮断動作したことを表示する。また、負荷側に生じた短絡事故などにより漏電遮断器の主回路に過電流が流れた場合には、過電流検出部４の検出信号で遮断部２をトリップさせて電流を遮断する。
特開平８−１７３２６号公報（第２−３頁、図４）

ところで、前記した従来の漏電遮断器を電源側の一相が保護接地されている低圧配電系統に適用した配電システムでは運用，管理面で次記のような問題点がある。
すなわち、商用電源の低圧配電系統（単相２線式，単相３線式，三相３線式など）では、混触時の低圧側電圧上昇を低く抑える保安上の理由から電源側の一相または中性点を接地した系統接地配電方式が採用されている（ＴＮ／ＴＴ配電システム）。
次に、単相２線式の低圧配電系統に適用する２極形漏電遮断器を例に、負荷側の配電経路に地絡が発生した場合における漏電遮断器の動作を図６（ａ），（ｂ）で説明する。なお、図中で９は電源系統の変圧器、１０は負荷（例えば電動機）、１１は漏電遮断器１と負荷１０との間に配線した負荷側配線であり、変圧器９では二次側の一相（Ｎ相）が保護接地されている。

この配電系統で、図６（ａ）で表すように負荷側配線１１のＮ相側線路でＰ地点に地絡（絶縁不良）が生じた場合は、地絡発生地点Ｐの電位と電源側のＮ相電位とが同電位であるために漏電遮断器１には異常な漏洩電流は流れず、したがって漏電遮断器１は漏電検出動作は行われない。なお、この場合には負荷側配線１１に生じた対地絶縁不良を気づかずに放置しておいても特に保安上での問題はない。
しかしながら、前記の対地絶縁不良を気づかずに、漏電遮断器１に対する負荷側配線１１の接続を図６（ｂ）のように入れ替えて漏電遮断器１を投入すると、図示矢印で表すように大地側を経由して配電系統に短絡電流Ｉが流れ、これを漏電遮断器１の過負荷検出部４（図５参照）が検出して遮断部２を瞬時にトリップさせて主回路接点を開極する。したがって、漏電遮断器１の短絡遮断動作により配電系統は大事故には至らないが、漏電遮断器の短絡遮断は漏電遮断器自身に大きなストレスを加えるほか、その後のメンテナンスに多大な負担と労力を要するといった問題がある。

このことから、負荷側配線路の接地相側で図６（ａ）に示したような対地絶縁不良が発生している状況では、図６（ｂ）で述べたような配線の入れ替えによって発生するおそれがある潜在的な短絡事故を防ぐ上からも、地絡発生の有無を漏電遮断器にて簡単にチェックできるような点検機能が望まれる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、漏電遮断器に簡単な点検回路を追加し、負荷側配線の接地相側に対地絶縁不良が生じている場合には、その状況を簡単な操作でチェック確認できるような点検機能を備えた漏電遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、電源側の一相が保護接地されている低圧配電系統に適用する漏電遮断器であり、主回路の遮断部，主回路を一次導体とする零相変流器，漏電検出部，および零相変流器を跨いで主回路の相間に接続した漏電テスト回路を装備し、零相変流器の二次出力が漏電検出レベルに達した場合に遮断部をトリップさせて主回路接点を開極するものにおいて、
漏電遮断器に接続した負荷側配線の接地相（Ｎ相）に対する対地絶縁不良の有無をチェックする点検手段として、前記遮断部をバイパスして電源側の非接地相と負荷側の接地相との間に、常開の点検スイッチと該スイッチの接点に直列接続した抵抗からなる点検回路を接続し、主回路遮断部の開極状態で前記点検回路のスイッチをオン操作して負荷側の接地相配線に対する対地絶縁不良をチェックするようにするものとし（請求項１）、その点検回路は具体的に次記のような態様で構成することができる。
（１）単相配電系統に適用する２極漏電遮断器の前記点検回路を、２極単投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの各接点に抵抗を直列接続した二つの接点回路で構成し、その各接点回路は主回路の遮断部をバイパスして主回路の非接地相（Ｒ相）と接地相（Ｎ相）の間に跨がり互いに逆相接続する（請求項２）。
（２）電源側の接地相が既知な単相配電系統に適用する２極漏電遮断器の点検回路を、単極投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの接点に抵抗を直列接続した接点回路で構成し、その接点回路は主回路の遮断部をバイパスして電源側を非接地相（Ｒ相），負荷側を接地相（Ｎ相）に接続する（請求項３）。
（３）電源側の接地相が既知な三相配電系統に適用する３極漏電遮断器の点検回路を、単極投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの接点に抵抗を直列接続した接点回路で構成し、その接点回路は主回路の遮断部をバイパスして電源側を非接地相（Ｒ相またはＴ相），負荷側を接地相（Ｎ相）に接続する（請求項４）。
（４）前項（２），（３）において、漏電テスト回路のテスト抵抗を点検回路の抵抗と共用し、該抵抗の一方を主回路の遮断部とその負荷側に介装した零相変流器との間の接地相（Ｎ相）に接続した上で、点検回路の自動復帰押釦スイッチを電源側の非接地相と前記抵抗の他方との間に接続する（請求項５）。

上記構成の漏電遮断器を低圧配電系統に接続した実使用の状態で、漏電遮断器をオフ（遮断部の主回路接点が開極）した上で遮断器に装備した点検回路の押釦スイッチをオン操作することにより、負荷配線の接地相側で地絡が生じているか否かを簡単にチェック確認することができる。
すなわち、漏電遮断器に接続した負荷側配線の接地相側線路に地絡が発生している場合には、前記点検回路の押釦スイッチをオン操作することで、配電系統の電源電圧が点検回路の抵抗を介して負荷配線路の地絡発生地点に印加される。これにより電源側の非接地相（Ｒ相）から点検回路，負荷側配線の地絡発生地点を経由して漏電遮断器には点検回路の抵抗により限流された微弱な検出電流（漏洩電流）が流れ、これを零相変流器，漏電検出部により検出して遮断器の漏電表示釦を突き出し、配電系統の負荷側配線路に対地絶縁不良の異常が生じていることを表示する。なお、前記の点検時に配電系統の配線路が健全であれば、漏電遮断器に漏洩電流が流れることはない。

したがって、漏電遮断器を投入して負荷への給電を開始する際に、前もって前記点検回路の押し釦スイッチをオン操作することにより、図６（ａ）で述べた負荷側配線路における対地絶縁不良の有無を漏電遮断器にて簡単にチェックできる。また、この点検により負荷側配線路の対地絶縁不良発生が確認された場合には、その絶縁不良箇所を補修しておくことにより図６（ｂ）で述べたような負荷側配線の入れ替えによって起こり得る短絡事故の発生を回避して配電系統を安全に管理することができる。
しかも、請求項２の点検回路を採用することにより、単相２線式の配電系統で電源側のいずれの相が保護接地されているかが判別できない場合でも、漏電遮断器を支障なく適用できる。また、電源側の接地相が確認されている配電系統に適用する場合には、請求項３，４の点検回路を採用することで点検回路の構成を簡略化できる。さらに、請求項５の構成によれば、漏電遮断器に標準装備されている漏電テスト回路のテスト抵抗を点検回路の抵抗と共用し、１個の押釦スイッチを追加するだけで簡単に点検回路を構成できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図５，図６に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。

図１（ａ），（ｂ）は単相２線式の低圧配電系統で、その電源側から引き出した２本の配線のうち、どちら系統の接地相であるかが判らない場合に適用する２極形漏電遮断器を対象とした本発明の請求項１，２に対応する実施例を示すものであり、この実施例においては、図５に示した従来の漏電遮断器に次記構成の点検回路が追加装備されている。
すなわち、点検回路は、２組の接点１２ａ，１２ｂを内蔵した２極単投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチ１２として、該スイッチ１２の各接点１２ａ，１２ｂに抵抗１３，１４を直接接続して構成した接点回路になり、その各接点回路が主回路の遮断部２をバイパスしてその電源側と負荷側との間に跨がり図示のように互いに逆相接続されている。ここで、接点１２ａと抵抗１３からなる一方の接点回路は電源側のＲ相（非接地相）と負荷側のＮ相（接地相）との間に跨がって接続され、接点１２ｂと限流抵抗１４からなる他方の接点回路は、前記回路と逆に電源側がＮ相に，負荷側がＲ相に接続されている。また、抵抗１３，１４の抵抗値は、点検スイッチ１２をオン操作した状態で漏電遮断器の定格感度電流と略同等な電流が点検回路に流れるような抵抗値（抵抗値≒電源電圧／漏電遮断器の定格感度電流値）、つまり漏電テスト回路のテスト抵抗８と同等な高い抵抗値に設定するものとする。

そして、上記の点検回路付き漏電遮断器を図１（ｂ）のように単相２線式配電系統に適用して電源変圧器９と負荷１０との間の配線路に接続した実使用の状態で、漏電遮断器１と負荷１０との間の負荷側配線１１のＮ相（接地相）側線路が対地絶縁不良からＰ地点で地絡している場合には、漏電遮断器をオフ操作（遮断部２の主回路接点が開極）した上で、点検回路の点検スイッチ１２を押すと図示のように抵抗１３を介して系統電源と地絡発生地点の間に抵抗１３で限流された漏電遮断器の定格感度電流に相応する微小な検出電流ｉが流れる。この状態になると、検出電流ｉを零相変流器５，漏電検出部６により検出して漏電遮断器に標準装備されている漏電表示釦（図示せず）を遮断器ケースから突き出す。これにより、オペレータは負荷側配線１１のＮ相側線路に対地絶縁不良が生じているかを簡単にチェック確認できる。したがって、前記の点検操作で確認した負荷側配線路の対地絶縁不良箇所を補修しておくことで、図６（ｂ）で述べたような配線の付替えに伴って発生するおそれのある短絡事故を回避して配電系統の配線路を安全に管理できる。

先記の実施例１では、単相２線式配電系統の電源側でどちらの相が保護接地されているか判らない場合にも対応できるように、漏電遮断器の点検回路を互いに逆相接続した２接点回路で構成している。これに対して、図２に示す実施例は、単相２線式配電系統で電源の系統接地相が認識されている場合に適用する漏電遮断器であり、点検スイッチ１２として単投入形の自動復帰押釦スイッチを採用し、このスイッチに抵抗１３を接続して構成した点検回路を図示のように主回路の遮断部２をバイパスして電源側のＲ相（非接地相）と負荷側のＮ相（接地相）との間に接続するようにしている。
この構成により、配電系統に漏電遮断器を接続した実使用状態では、先記の実施例１と同様に漏電遮断器の主回路接点が開極している状態で点検スイッチ１２をオン操作することで、負荷側配線の接地相線路に生じた対地絶縁不良を簡単にチェックできる。しかも、図１と比べて点検回路を少ない部品で構成できる。

図３は、先記実施例２をさらに改良した本発明の請求項５に対応する実施例を示すものである。この実施例では、漏電遮断器に標準装備されている漏電テスト回路のテスト抵抗８を点検回路の抵抗と共用して部品点数の削減化を図るようにしたものであり、図２に示した抵抗１３を省略し、その代わりに点検スイッチ１２の接点を漏電テスト回路のテストスイッチ７とテスト抵抗８との間に接続している。なお、漏電テスト回路のテスト抵抗８は零相変流器５よりも電源側でＮ相に接続しておくものとする。
この回路構成により、テスト回路のテスト抵抗８を利用して負荷側配線路の対地絶縁不良の有無をチェックすることができるとともに、図２の点検回路における抵抗１３を省略して部品点数を削減できる。

図４は、三相３線式の配電系統に適用する請求項４に対応する３極形漏電遮断器の実施例を示すものであり、この実施例では単極投入形の自動復帰押釦スイッチ１２に抵抗１３を直列接続した点検回路が先記の実施例２と同様に主回路の遮断部２をバイパスして電源側のＲ相(あるいはＴ相)と負荷側のＮ相との間に跨がって接続されており、これにより単相２線式配電系統に適用した場合と同様に、押釦スイッチ１２のオン操作により負荷側配線のＮ相線路に生じた対地絶縁不良を簡単にチェック確認することかできる。
なお、この実施例についても、先記実施例３と同様に漏電テスト回路のテスト抵抗８を点検回路の抵抗と共用して実施することができることは勿論である。

本発明の実施例１に対応する２極形漏電遮断器で、（ａ）は漏電遮断器の回路図、（ｂ）は漏電遮断器を単相２線式配電系統に接続した状態でその負荷側配線の接地相に発生した地絡を検出する点検動作の説明図本発明の実施例２に対応する２極形漏電遮断器の回路図本発明の実施例３に対応する２極形漏電遮断器の回路図本発明の実施例４に対応する３極形漏電遮断器の回路図従来例における２極形漏電遮断器の回路図図５の漏電遮断器を単相２線式配電系統に接続した状態でその負荷側配線路に地絡が発生した場合の状況説明図で、（ａ）は負荷側配線の接地相に地絡が生じた場合の状態、（ｂ）は（ａ）の地絡発生状態で負荷側配線を入れ替えた場合の状況を表す図

符号の説明

１漏電遮断器
２遮断部
４過電流検出部
５零相変流器
６漏電検出部
９電源変圧器
１０負荷
１１負荷側配線
１２点検スイッチ
１３，１４抵抗

Claims

電源側の一相が保護接地されている低圧配電系統に適用する漏電遮断器であり、主回路の遮断部，主回路を一次導体とする零相変流器，漏電検出部，および零相変流器を跨いで主回路の相間に接続した漏電テスト回路を装備し、零相変流器の二次出力が漏電検出レベルに達した場合に遮断部をトリップさせて主回路接点を開極するようにしたものにおいて、
漏電遮断器に接続した負荷側配線の接地相（Ｎ相）に対する対地絶縁不良の有無をチェックする点検手段として、前記遮断部をバイパスして主回路電源側の非接地相と負荷側の接地相との間に常開の点検スイッチと該スイッチの接点に直列接続した抵抗からなる点検回路を接続し、主回路遮断部の開極状態で前記点検回路のスイッチをオン操作して負荷側配線の接地相に対する対地絶縁不良をチェックするようにしたことを特徴とする漏電遮断器。
請求項１記載の漏電遮断器において、単相配電系統に適用する２極漏電遮断器の点検回路が、２極単投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの各接点に抵抗を直列接続した二つの接点回路からなり、その各接点回路は主回路の遮断部をバイパスして主回路の非接地相（Ｒ相）と接地相（Ｎ相）の間に跨がり互いに逆相接続したことを特徴とする漏電遮断器。
請求項１記載の漏電遮断器において、電源側の接地相が既知な単相配電系統に適用する２極漏電遮断器の点検回路が、単極投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの接点に抵抗を直列接続した接点回路になり、その接点回路は主回路の遮断部をバイパスして電源側を非接地相（Ｒ相），負荷側を接地相（Ｎ相）に接続したことを特徴とする漏電遮断器。
請求項１記載の漏電遮断器において、電源側の接地相が既知な三相配電系統に適用する３極漏電遮断器の点検回路が、単極投入形の自動復帰押釦スイッチを点検スイッチとして該スイッチの接点に抵抗を直列接続した接点回路になり、その接点回路は主回路の遮断部をバイパスして電源側を非接地相（Ｒ相またはＴ相），負荷側を接地相（Ｎ相）に接続したことを特徴とする漏電遮断器。
請求項３，または４記載の漏電遮断器において、漏電テスト回路のテスト抵抗を点検回路の抵抗と共用し、該抵抗の一方を主回路の遮断部とその負荷側に介装した零相変流器との間の接地相（Ｎ相）に接続した上で、点検回路の自動復帰押釦スイッチを電源側の非接地相と前記抵抗の他方との間に接続したことを特徴とする漏電遮断器。