JP4748404B2 - 電流検出装置および地絡故障表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電流検出装置および当該電流検出装置を用いた地絡故障表示装置に関し、例えば架空配電線の地絡故障電流の検出および地絡故障の表示に有効に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
落雷，樹木の接触あるいは鳥獣害などによって架空配電線に地絡故障が発生した場合、従来においては、配電線系統に設けられている区分開閉器を配電所側で開閉制御することができる配電自動化線路であると否とに拘らず、その地絡故障箇所の発見は作業員による目視等の経験による方法で行われている。すなわち、配電自動化線路では、配電所側からの区分開閉器の開閉制御によって地絡故障区間については特定することができるが、その区間の地絡故障箇所までは特定することができないので、作業員がその区間を調査し、目視等の経験によって地絡故障箇所を発見している。一方、配電自動化になっていない線路では、配電所側で区分開閉器の開閉制御を行なうことができないので、作業員が全線路を調査し、目視等の経験によって地絡故障箇所を発見している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、作業員の目視等の経験によって地絡故障箇所を発見するので、特に、例えば配電線路の変圧器あるいは区分開閉器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合に、その発見に困難性を伴い、多大な時間および労力を費やさなければならないなどの問題点があった。
【０００４】
このような観点から、本発明者は、本出願において、電線および変圧器等の機器を支持する架空電線路の支持物に保安接地の観点から設けられている接地線に着目し、地絡故障時に線路あるいは機器からこの接地線に流れ込む故障電流に基づいて、架空電線路の支持物単位で地絡故障箇所を特定できるようにすることを提案するものである。ところで、特に配電系統では配電所側の電源の中性点が非接地である非接地系統のものが殆どであり、このような非接地系統では、地絡故障時に接地線に流れる故障電流が、電線と大地との間の容量分で決まるので小さくなる。そのため、接地線に流れる故障電流を単に検出するだけでなく動作電源として利用し無電源構成とする場合に、動作に必要な検出出力が得られなくなるおそれがあるので、接地線に流れる故障電流が小さい場合でも大きな検出出力を与えることのできることが望まれる。
【０００５】
本発明は上記観点に基づいてなされたもので、その目的は、電池などの動作電源が必要な増幅器などを用いることなく、検出出力を増大して出力することのできる電流検出装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、架空電線路系統の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができ、しかも、接地線に流れる故障電流が小さい場合でも確実に地絡故障表示を与えることができると共に、動作電源が不要で保守が極めて容易な地絡故障表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、交流電流を検出するカレントトランスと、前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサと、前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて動作する表示手段とを有し、前記表示手段が、表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて励磁されるソレノイドと、前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした電流検出装置によって、上記目的を達成する。
【０００８】
このような構成によれば、カレントトランスで交流電流が検出されると、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にカレントトランスのコイル電圧が大となり、検出出力が増大される。
【０００９】
また、本発明においては、架空電線系統の支持物に設けられている接地線に着脱自在に装着される地絡故障表示装置であって、前記架空電線系統の地絡故障時に当該系統から前記接地線に流れ込む交流電流を検出するカレントトランスを有する電流検出手段と、前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサを有し、前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された前記カレントトランスの検出出力で充電回路を充電し、前記充電回路の充電電圧が所定値に達した場合に、その充電電圧で動作して、前記充電回路の充電電圧を出力する制御手段と、前記制御手段の出力で動作して地絡故障を表示する表示手段とを有し、前記表示手段が、表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、前記制御手段の出力で励磁されるソレノイドと、前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした地絡故障表示装置によって、上記目的を達成する。
【００１０】
このような構成によれば、架空電線系統の地絡故障で接地線に交流電流が流れると、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によってカレントトランスの検出出力が増大され、この増大された検出出力で充電回路が充電される。そして、充電回路の充電電圧が所定値に達すると、制御手段が充電回路の充電電圧で動作してその充電電圧を表示手段に与え、これにより地絡故障が表示される。これにより、架空電線路の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができるので、例えば変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。また、カレントトランスの検出出力がカレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大されるので、接地線に流れる交流電流すなわち故障電流が小さい場合でも動作に必要な検出出力が与えられ、確実に地絡故障を表示することができると共に、無電源で構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電流検出装置の実施の形態の一例を示す回路図で、１は接地線、２はカレントトランス、３は共振用コンデンサ、４は整流回路である。
【００１２】
接地線１は、電線および変圧器等の機器を支持する架空配電線路の支持物に保安接地の観点から設けられているものであり、碍子を介して電線を保持する腕金および変圧器等の機器を保持する腕金を大地にアースしている。このような接地線１には、落雷などによる電線と腕金との間の絶縁破壊あるいは変圧器等の機器の故障などで地絡故障が発生した場合に、地絡故障箇所から腕金を通して架空配電線路に流れている商用周波数の交流電流が故障電流として流れる。
【００１３】
カレントトランス２は、一方の部分５ａと他方の部分５ｂとに二分割されたコア５と、コア５の他方の部分５ｂに巻回されたコイル６とを有している。コア５の一方の部分５ａおよび他方の部分５ｂは本例では夫々半リング形状で、一方の部分５ａと他方の部分５ｂとによって接地線１の外周囲を囲むようにカレントトランス２が設けられている。コア５は、本例では、フェライトコアのような錆による特性劣化のない磁性材料で構成されている。フェライトコアは、ケイ素鋼板によるコアと比較して、商用周波数のような低周波では検出出力が小さくなるが、屋外で長期間使用しても錆による特性劣化がないので、保守の容易性を図ることができる。フェライトコアに起因する検出出力の低下は、後述するように、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との共振作用による検出出力の増大によって補われる。保守の容易性を考慮しなければ、コア５をケイ素鋼板で構成してもよいことは勿論である。
【００１４】
共振用コンデンサ３は、カレントトランス２のコイル６に並列に挿入されている。共振用コンデンサ３およびカレントトランス２のコイル６は、接地線１に流れる故障電流の商用周波数を共振周波数とする共振回路を構成するように、それらのキャパシタンスおよびインダクタンスが設定されている。カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との並列接続は、整流回路４の入力側に接続されている。整流回路４は４つのダイオード４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからなるブリッジ整流回路で、その出力側が出力端子７ａ，７ｂに接続されている。
【００１５】
このような構成で、架空配電線路の地絡故障により当該線路を流れる商用周波数の交流電流が故障電流として接地線１に流れ込むと、カレントトランス２で故障電流が検出され、共振用コンデンサ３とカレントトランス２のコイル６とによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にカレントトランス２のコイル６の電圧が大となり、カレントトランス２の検出出力が増大される。増大された検出出力は、整流回路４で全波整流された後、出力端子７ａ，７ｂに与えられる。従って、配電所側の電源の中性点が非接地であるために接地線１を流れる故障電流が小さくなるような場合でも、パワー源として十分な検出出力を与えることができ、また、フェライトコアの使用に起因する検出出力の低下を補うことができる。
【００１６】
本例では、架空配電線路の支持物に設けられている接地線および商用周波数を例に説明したが、これらに限定するものではない。任意の周波数の交流電流が流れる電線の電流検出に適用することができることは勿論である。
【００１７】
図２は本発明による地絡故障表示装置の実施の形態の一例を示す構成図、図３は図２の構成を矢印Ａ方向からみた平面図で、図２の構成図は図３のＢ−Ｂ断面を表わしている。図４は、図２のＣ−Ｃ断面図で、図２における電流検出手段の部分を表わしている。なお、図２〜図４において、図１と同符号のものは同一物を表わしている。
【００１８】
これらの図において、１０は電流検出手段、１１は制御手段、１２は表示手段である。
【００１９】
電流検出手段１０は、カレントトランス２，第１ケース部材１３および第２ケース部材１４を有し、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とによって接地線１に着脱自在に装着され、架空配電線路の地絡故障時に当該線路から接地線１に流れ込む商用周波数の故障電流を検出するようになっている。なお、接地線１については図１で述べた通りである。
【００２０】
カレントトランス２は、コア５の一方の部分５ａが第１ケース部材１３に保持され、コイル６が巻回されたコア５の他方の部分５ｂが第２ケース部材１４に保持されるようになっている。第１ケース部材１３および第２ケース部材１４は、一端面開放の容器状で、図３および図４に示すごとく、互いの開放端面が向き合うように一側部が蝶番１５で結合され、蝶番１５を支点として開閉自在になるように構成されている。コア５の一方および他方の部分５ａ，５ｂは、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とが閉成された場合にリング状になるように、第１保持部材１６と第１押え部材１７とによって第１ケース部材１３に、第２保持部材１８と第２押え部材１９とによって第２ケース部材１４に、夫々保持されるようになっている。コア５は、図１で述べたように、フェライトコアのような錆による特性劣化のない磁性材料で構成されている。
【００２１】
第１保持部材１６は、図２の左右方向に摺動自在になるように第１ケース部材１３に収納されており、図４に示すように第１ケース部材１３の開放端面に設けられた第１ストッパ部材２０によって第１ケース部材１３から抜けないようになっていると共に、第１ケース部材１３と第１保持部材１６との間に介装されたスプリング２１ａ，２１ｂによって、第１ストッパ部材２０に向う方向すなわち接地線１に向う方向に付勢されるようになっている。コア５の一方の部分５ａは、このような第１保持部材１６内に収納され、部分５ａの内周側に設けられた第１押え部材１７によって第１保持部材１６に固定されており、第１保持部材１６と共に動くようになっている。第１押え部材１７はその両端部分が第１保持部材１６に固定されている。
【００２２】
第２保持部材１８は、図２の左右方向に摺動自在になるように第２ケース部材１４に収納されており、図４に示すように第２ケース部材１４の開放端面に設けられた第２ストッパ部材２２によって第２ケース部材１４から抜けないようになっていると共に、第２ケース部材１４と第２保持部材１８との間に介装されたスプリング２３ａ，２３ｂによって、第２ストッパ部材２２に向う方向すなわち接地線１に向う方向に付勢されるようになっている。コア５の他方の部分５ｂは、このような第２保持部材１８内に収納され、部分５ｂの内周側に設けられた第２押え部材１９によって第２保持部材１８に固定されており、第２保持部材１８と共に動くようになっている。第２押え部材１９はその両端部分が第２保持部材１８に固定されている。
【００２３】
更に、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４との夫々の対抗面に接地線１を受容するための半円状の受容溝１３ａ，１４ａが形成されていると共に、第１保持部材１６および第１押え部材１７と第２保持部材１８および第２押え部材１９との夫々の対向面に接地線１を保持するために半円状の保持溝１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａが形成されており、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とが保持溝１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａで接地線１を挟持するように閉成された場合に、カレントトランス２のコア５の一方および他方の部分５ａ，５ｂが接地線１を囲むと共に、スプリング２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂの付勢力によって一方の部分５ａの端面と他方の部分５ｂの端面とが密着するようになっている。また、第１ケース部材１３および第２ケース部材１４には、図３および図４に示すように、蝶番１５と反対側の側部に止め金具２４が設けられており、止め金具２４で第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とを止めることによって接地線１に着脱自在に装着されるようになっている。
【００２４】
制御手段１１は、電流検出手段１０の第２ケース部材１４に結合された円筒状の制御部ケース２５内に収納されており、電流検出手段１０のカレントトランス２のコイル６に接続されている。制御手段１１は、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３とによる共振作用によってカレントトランス２の出力を増大し、この増大した出力で後述する充電回路３０を充電し、その充電電圧が所定値に達した場合に充電電圧を表示手段１２に出力する。このような制御手段１１は図５に示すような回路構成を有している。
【００２５】
図５は図２の制御手段１１の一例を示す回路図で、図１と同符号のものは同一物を示している。
【００２６】
制御手段１１はカレントトランス２のコイル６に並列挿入された共振用コンデンサ３を有している。図１で述べたように、カレントトランス２のコイル６および共振用コンデンサ３は、接地線１に流れる故障電流の商用周波数を共振周波数とする共振回路を構成するように、そのインダクタンスおよびキャパシタンスが設定されている。カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との並列接続は整流回路４の入力側に接続され、整流回路４の全波整流出力が充電回路３０に与えられるようになっている。３１は検出駆動回路である。カレントトランス２のコイル６には更にバリスタなどのサージ吸収素子３２が並列挿入されており、落雷などによる後段回路へのサージの流入が防止されるようになっている。
【００２７】
充電回路３０は、充電用コンデンサ３０ａと、この充電用コンデンサ３０ａに並列挿入された抵抗３０ｂと可変抵抗３０ｃとの直列接続とを有している。可変抵抗３０ｃは、充電回路３０の時定数を任意に設定できるようにするためのものである。これにより、地絡故障時に配電所の電源の遮断器を開放させるための条件のひとつである地絡故障継続時間が異なる場合でも、容易に変更設定することができる。このような充電回路３０は、充電用コンデンサ３０ａが整流回路４の全波整流出力で抵抗３０ｂおよび可変抵抗３０ｃとの時定数に従って充電される。
【００２８】
検出駆動回路３１は、充電回路３０に並列挿入された抵抗３１ａとツェナーダイオード３１ｂとノイズ防止用コンデンサ３１ｃとの直列接続と、ノイズ防止用コンデンサ３１ｃに並列挿入されたトリガ抵抗３１ｄと、抵抗３１ａとツェナーダイオード３１ｂとノイズ防止用コンデンサ３１ｃとの直列接続に並列に挿入された逆起電力防止用ダイオード３１ｅとサイリスタ３１ｆとの直列接続とを有している。逆起電力防止用ダイオード３１ｅの両端は、表示手段１２の後述するソレノイド４７に接続されている。サイリスタ３１ｆのゲートは、ツェナーダイオード３１ｂとトリガ抵抗３１ｄとの間に接続されている。このような検出駆動回路３１は、充電回路３０の充電用コンデンサ３０ａの両端電圧が所定値に達するとツェナーダイオード３１ｂがオンし、トリガ抵抗３１ｄの両端に発生する電位差でサイリスタ３１ｆのゲートにトリガが与えられてサイリスタ３１ｆがオンする。これにより、表示手段１２のソレノイド４７に充電回路３０の充電電圧が印加される。
【００２９】
このような制御手段１１は充電回路３０の充電電圧すなわち接地線１に流れる故障電流で動作するので、動作電源を用意する必要がなく無電源構成とすることができる。
【００３０】
図２に戻り、表示手段１２は、下端面が開放の円筒状の表示部ケース４０と、表示部ケース４０に収納されることで非表示状態になり表示部ケース４０の下方に突出することで表示状態になる円筒状の表示体４１と、表示体４１を表示状態に移行させる駆動手段４２とを有している。
【００３１】
表示部ケース４０は閉成された上端面４０ａを有し、電流検出手段１０が接地線１に装着された場合に表示部ケース４０の開放された下端面が下方に向くように、上端面４０ａ側が制御部ケース２５に結合されている。表示部ケース４０の内部中央部分にはシリンダ部４３が上端面４０ａから下方に向って突設されており、このシリンダ部４３の自由端部の内周に環状のケース用永久磁石４４が固設されていると共に、シリンダ部４３の内部に駆動手段４２の後述するピストン５１が摺動自在に収納されている。
【００３２】
表示体４１は、閉成された下端面４１ａを有し、その上端面は開放されており、上下方向に摺動自在となるように表示部ケース４０に収納されている。これにより、表示体４１は、後述するように、ケース用永久磁石４４と後述する表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除された場合に表示体４１の自重で落下し、表示部ケース４０から下方に突出するようになっている。表示体４１の上端外周には係合フランジ４１ｂが形成されており、表示体４１が表示部ケース４０から突出した場合に、表示部ケース４０の下端内周に形成された環状ストッパ４０ｂとの係合により、表示体４１が表示部ケース４０から抜け落ちないようになっている。表示体４１の内部中央部分には、表示部ケース４０のシリンダ部４３の自由端面と係合する係合部４５が下端面４１ａから上方に向って突設されており、この係合部４５に、シリンダ部４３のケース用永久磁石４４と位置対応するように環状の表示体用永久磁石４６が設けられている。ケース用永久磁石４４および表示体用永久磁石４６は互いに吸着するように設けられており、両者の磁気吸着力によって、表示体４１が表示部ケース４０に収納された状態すなわち非表示状態に保持されるようになっている。表示体４１が表示状態になった場合に目立つように、表示体４１は例えば赤色で構成される。
【００３３】
駆動手段４２は、制御手段１１の出力によって励磁されるソレノイド４７と、ソレノイド４７に移動自在に保持されたプランジャ４８と、プランジャ４８をソレノイド４７から突出させる方向に付勢するプランジャスプリング４９と、プランジャスプリング４９の付勢力に抗してプランジャ４８を最引込み状態に吸着するプランジャマグネット５０と、プランジャ４８に係合しプランジャ４８の突出で表示体４１を下方に押出すピストン５１とを有している。ソレノイド４７は、制御部ケース２５内に収納されるように、表示部ケース４０の上端面４０ａの外面側に保持されている。プランジャ４８は、表示部ケース４０の上端面４０ａに形成された開口５２を通してシリンダ部４３内のピストン５１に係合している。ピストン５１は、ケース用永久磁石４４の内周面およびシリンダ部４３の内周面を摺動面とし、プランジャ４８がソレノイド４７から突出することで表示体４１を下方に押出すようになっている。このような駆動手段４２は、制御手段１１の出力によってソレノイド４７が励磁されることで、プランジャマグネット５０の磁力を打消し、プランジャスプリング４９の付勢力と相俟ってプランジャ４８を突出させ、これによりピストン５１を下方に移動させる。
【００３４】
このような構成の地絡故障表示装置は、架空配電線路の支持物に設けられている接地線１に、表示部ケース４０の下端面が下方に向くように装着される。架空配電線路に地絡故障が生じると、その地絡故障箇所から当該線路を流れる商用周波数の交流電流が接地線１に故障電流として流れ込み、カレントトランス２で故障電流が検出され、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３とによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にコイル６の電圧が大となり、増大された検出出力が整流回路４に与えられる。そのため、配電線所側の電源の中性点が非接地であるために接地線１に流れる故障電流が小さくなるような場合でも、パワー源として十分な検出出力を与えることができる。また、カレントトランス２のコア５としてフェライトコアを用いることに起因する検出出力の低下も補うことができ、屋外で長期間使用しても錆による特性劣化の問題を生じるおそれがないので、保守が極めて容易になる。
【００３５】
増大された検出出力は整流回路４による全波整流を介して充電回路３０に与えられ、充電回路３０の充電用コンデンサ３０ａが抵抗３０ｂおよび可変抵抗３０ｃとによる時定数に従って充電される。充電用コンデンサ３０ａの充電電圧が所定値に達すると、検出駆動回路３１のツェナーダイオード３１ｂのオンに基づいてサイリスタ３１ｆがオン状態になる。サイリスタ３１ｆのオンによって充電用コンデンサ３０ａの充電電圧が表示手段１２のソレノイド４７に与えられ、ピストン５１がケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着力に抗して下方に動かされる。これにより、ケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示手段１２の表示状態を表わす図６に示すように、表示体４１が自重によって落下し、地絡故障が表示される。このような地絡故障表示装置によれば、架空配電線路の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができるので、例えば配電線路の変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。
【００３６】
表示作動した表示手段１２のリセットは表示体４１を表示部ケース４０に押込むことによって行なわれ、これによって、プランジャ４８がプランジャマグネット５０に吸着されると共に、ケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６とが吸着状態になり、表示体４１が図２に示される非表示状態にリセットされる。
【００３７】
本例では、カレントトランス２のコア５の一方の部分５ａおよび他方の部分５ｂが共に動くようにして、接地線１に装着された場合に一方の部分５ａの端面と他方の部分５ｂの端面とが密着するように構成したが、これに限定するものではない。例えば、コア５の他方の部分５ｂを第２ケース部材１４に固定して収納し、一方の部分５ａだけを動くようにして一方および他方の部分５ａ，５ｂの端面が密着するように構成することもできる。また、本例ではコア５をフェライトコアで構成することとしたが、保守の容易性等を考慮する必要がなければケイ素鋼板のコアを用いることのできることは勿論である。また、本例ではコア５の部分５ａ，５ｂを半リング形状としたが、これに限定するものではない。コア５の部分５ａ，５ｂは、接地線１の外周囲を囲むことのできる形状であればよく、例えばＵ字状あるいはコ字状などにしてもよい。更に、本例では架空配電線路を例に述べたが、架空送電線等で同様の接地線が設けられていれば適用できることは勿論である。
【００３８】
図７は図２の表示手段１２の別の例を示す構成図で、図２と同符号のものは同一物を示している。本例では、表示手段１２が表示体６０を備えている。表示体６０はスプリング６１，表示布６２および蓋体６３を有している。スプリング６１は、その上端が表示部ケース４０の上端面４０ａに固定され、下端が蓋体６３に固定されている。表示布６２は、目立つように例えば赤色で、スプリング６１を骨組みとして提灯を構成するようにスプリング６１に設けられている。蓋体６３はその内面中央部分に表示部ケース４０のシリンダ部４３と係合する突設の係合部６４を有し、この係合部６４に表示体用永久磁石４６を備えている。表示体６０のスプリング６１の付勢力はケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との間の磁気吸着力よりも遥かに弱く、従ってスプリング６１の付勢力によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除されるようなことはない。このような構成で、ソレノイド４７が励磁されると、ピストン５１によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示体６０の自重にスプリング６１の付勢力も相俟って二点鎖線で示すように表示体６０が表示状態になる。
【００３９】
図８は図２の表示手段１２の更に別の例を示す構成図で、図２と同符号のものは同一物を示している。本例では、表示手段１２が表示体７０を備えている。表示体７０は、表示部ケース４０の開放された下端面に蝶番７１を介して設けられた蓋体で構成され、目立つように例えば赤色になっている。表示体７０の内面中央部分には表示部ケース４０のシリンダ部４３に係合する係合部７２が突設されており、この係合部７２に表示体用永久磁石４６を備えている。このような構成で、ソレノイド４７が励磁されると、ピストン５１によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示体７０の自重によって二点鎖線で示すように表示体７０が表示状態になる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって検出出力を増大するように電流検出装置を構成したので、電池などの動作電源が必要な増幅器などを用いることなく検出出力を増大して出力することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、架空電線系統の地絡故障時にこの系統から接地線に流れ込む交流電流をカレントトランスで検出し、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された検出出力に基づいて、地絡故障を検出すると共に、検出出力を動作電源として利用することにより地絡故障を表示するように地絡故障表示装置を構成したので、架空電線系統の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができ、例えば変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。また、カレントトランスの検出出力がカレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大されるので、接地線に流れる交流電流すなわち故障電流が小さい場合でも動作に必要な検出出力が与えられ、確実に地絡故障を表示することができると共に、無電源で構成することができる。
【００４２】
また、接地線に装着された場合に、カレントトランスのコアの一方の部分の端面と他方の部分の端面とが密着するように、少なくともコアの一方が他方に向って押圧されるように構成したので、磁気抵抗を小さくすることができ、検出能力の向上を図ることができる。
【００４３】
更に、制御手段の充電回路の時定数を任意の値に設定できるようにしたので、地絡故障継続時間の異なる架空電線系統への適用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による電流検出装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図２】図２は本発明による地絡故障表示装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図３】図３は図２の構成を矢印Ａ方向からみた平面図である。
【図４】図４は、図２のＣ−Ｃ断面図で、図２における電流検出手段の部分を表わしている。
【図５】図５は図２の制御手段の一例を示す回路図である。
【図６】図６は図２の表示手段が作動した状態を示す図である。
【図７】図７は図２の表示手段の別の例を示す構成図である。
【図８】図８は図２の表示手段の更に別の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 接地線
２ カレントトランス
３ 共振用コンデンサ
４ 整流回路
５ コア
５ａ コアの一方の部分
５ｂ コアの他方の部分
６ コイル
１０ 電流検出手段
１１ 制御手段
１２ 表示手段
１３ 第１ケース部材
１４ 第２ケース部材
３０ 充電回路
３０ｃ 可変抵抗
３１ 検出駆動回路
３１ｂ ツェナーダイオード
４１，６０，７０ 表示体
４２ 駆動手段
４７ ソレノイド
【発明の属する技術分野】
本発明は電流検出装置および当該電流検出装置を用いた地絡故障表示装置に関し、例えば架空配電線の地絡故障電流の検出および地絡故障の表示に有効に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
落雷，樹木の接触あるいは鳥獣害などによって架空配電線に地絡故障が発生した場合、従来においては、配電線系統に設けられている区分開閉器を配電所側で開閉制御することができる配電自動化線路であると否とに拘らず、その地絡故障箇所の発見は作業員による目視等の経験による方法で行われている。すなわち、配電自動化線路では、配電所側からの区分開閉器の開閉制御によって地絡故障区間については特定することができるが、その区間の地絡故障箇所までは特定することができないので、作業員がその区間を調査し、目視等の経験によって地絡故障箇所を発見している。一方、配電自動化になっていない線路では、配電所側で区分開閉器の開閉制御を行なうことができないので、作業員が全線路を調査し、目視等の経験によって地絡故障箇所を発見している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、作業員の目視等の経験によって地絡故障箇所を発見するので、特に、例えば配電線路の変圧器あるいは区分開閉器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合に、その発見に困難性を伴い、多大な時間および労力を費やさなければならないなどの問題点があった。
【０００４】
このような観点から、本発明者は、本出願において、電線および変圧器等の機器を支持する架空電線路の支持物に保安接地の観点から設けられている接地線に着目し、地絡故障時に線路あるいは機器からこの接地線に流れ込む故障電流に基づいて、架空電線路の支持物単位で地絡故障箇所を特定できるようにすることを提案するものである。ところで、特に配電系統では配電所側の電源の中性点が非接地である非接地系統のものが殆どであり、このような非接地系統では、地絡故障時に接地線に流れる故障電流が、電線と大地との間の容量分で決まるので小さくなる。そのため、接地線に流れる故障電流を単に検出するだけでなく動作電源として利用し無電源構成とする場合に、動作に必要な検出出力が得られなくなるおそれがあるので、接地線に流れる故障電流が小さい場合でも大きな検出出力を与えることのできることが望まれる。
【０００５】
本発明は上記観点に基づいてなされたもので、その目的は、電池などの動作電源が必要な増幅器などを用いることなく、検出出力を増大して出力することのできる電流検出装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、架空電線路系統の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができ、しかも、接地線に流れる故障電流が小さい場合でも確実に地絡故障表示を与えることができると共に、動作電源が不要で保守が極めて容易な地絡故障表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、交流電流を検出するカレントトランスと、前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサと、前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて動作する表示手段とを有し、前記表示手段が、表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて励磁されるソレノイドと、前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした電流検出装置によって、上記目的を達成する。
【０００８】
このような構成によれば、カレントトランスで交流電流が検出されると、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にカレントトランスのコイル電圧が大となり、検出出力が増大される。
【０００９】
また、本発明においては、架空電線系統の支持物に設けられている接地線に着脱自在に装着される地絡故障表示装置であって、前記架空電線系統の地絡故障時に当該系統から前記接地線に流れ込む交流電流を検出するカレントトランスを有する電流検出手段と、前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサを有し、前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された前記カレントトランスの検出出力で充電回路を充電し、前記充電回路の充電電圧が所定値に達した場合に、その充電電圧で動作して、前記充電回路の充電電圧を出力する制御手段と、前記制御手段の出力で動作して地絡故障を表示する表示手段とを有し、前記表示手段が、表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、前記制御手段の出力で励磁されるソレノイドと、前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした地絡故障表示装置によって、上記目的を達成する。
【００１０】
このような構成によれば、架空電線系統の地絡故障で接地線に交流電流が流れると、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によってカレントトランスの検出出力が増大され、この増大された検出出力で充電回路が充電される。そして、充電回路の充電電圧が所定値に達すると、制御手段が充電回路の充電電圧で動作してその充電電圧を表示手段に与え、これにより地絡故障が表示される。これにより、架空電線路の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができるので、例えば変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。また、カレントトランスの検出出力がカレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大されるので、接地線に流れる交流電流すなわち故障電流が小さい場合でも動作に必要な検出出力が与えられ、確実に地絡故障を表示することができると共に、無電源で構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による電流検出装置の実施の形態の一例を示す回路図で、１は接地線、２はカレントトランス、３は共振用コンデンサ、４は整流回路である。
【００１２】
接地線１は、電線および変圧器等の機器を支持する架空配電線路の支持物に保安接地の観点から設けられているものであり、碍子を介して電線を保持する腕金および変圧器等の機器を保持する腕金を大地にアースしている。このような接地線１には、落雷などによる電線と腕金との間の絶縁破壊あるいは変圧器等の機器の故障などで地絡故障が発生した場合に、地絡故障箇所から腕金を通して架空配電線路に流れている商用周波数の交流電流が故障電流として流れる。
【００１３】
カレントトランス２は、一方の部分５ａと他方の部分５ｂとに二分割されたコア５と、コア５の他方の部分５ｂに巻回されたコイル６とを有している。コア５の一方の部分５ａおよび他方の部分５ｂは本例では夫々半リング形状で、一方の部分５ａと他方の部分５ｂとによって接地線１の外周囲を囲むようにカレントトランス２が設けられている。コア５は、本例では、フェライトコアのような錆による特性劣化のない磁性材料で構成されている。フェライトコアは、ケイ素鋼板によるコアと比較して、商用周波数のような低周波では検出出力が小さくなるが、屋外で長期間使用しても錆による特性劣化がないので、保守の容易性を図ることができる。フェライトコアに起因する検出出力の低下は、後述するように、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との共振作用による検出出力の増大によって補われる。保守の容易性を考慮しなければ、コア５をケイ素鋼板で構成してもよいことは勿論である。
【００１４】
共振用コンデンサ３は、カレントトランス２のコイル６に並列に挿入されている。共振用コンデンサ３およびカレントトランス２のコイル６は、接地線１に流れる故障電流の商用周波数を共振周波数とする共振回路を構成するように、それらのキャパシタンスおよびインダクタンスが設定されている。カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との並列接続は、整流回路４の入力側に接続されている。整流回路４は４つのダイオード４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからなるブリッジ整流回路で、その出力側が出力端子７ａ，７ｂに接続されている。
【００１５】
このような構成で、架空配電線路の地絡故障により当該線路を流れる商用周波数の交流電流が故障電流として接地線１に流れ込むと、カレントトランス２で故障電流が検出され、共振用コンデンサ３とカレントトランス２のコイル６とによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にカレントトランス２のコイル６の電圧が大となり、カレントトランス２の検出出力が増大される。増大された検出出力は、整流回路４で全波整流された後、出力端子７ａ，７ｂに与えられる。従って、配電所側の電源の中性点が非接地であるために接地線１を流れる故障電流が小さくなるような場合でも、パワー源として十分な検出出力を与えることができ、また、フェライトコアの使用に起因する検出出力の低下を補うことができる。
【００１６】
本例では、架空配電線路の支持物に設けられている接地線および商用周波数を例に説明したが、これらに限定するものではない。任意の周波数の交流電流が流れる電線の電流検出に適用することができることは勿論である。
【００１７】
図２は本発明による地絡故障表示装置の実施の形態の一例を示す構成図、図３は図２の構成を矢印Ａ方向からみた平面図で、図２の構成図は図３のＢ−Ｂ断面を表わしている。図４は、図２のＣ−Ｃ断面図で、図２における電流検出手段の部分を表わしている。なお、図２〜図４において、図１と同符号のものは同一物を表わしている。
【００１８】
これらの図において、１０は電流検出手段、１１は制御手段、１２は表示手段である。
【００１９】
電流検出手段１０は、カレントトランス２，第１ケース部材１３および第２ケース部材１４を有し、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とによって接地線１に着脱自在に装着され、架空配電線路の地絡故障時に当該線路から接地線１に流れ込む商用周波数の故障電流を検出するようになっている。なお、接地線１については図１で述べた通りである。
【００２０】
カレントトランス２は、コア５の一方の部分５ａが第１ケース部材１３に保持され、コイル６が巻回されたコア５の他方の部分５ｂが第２ケース部材１４に保持されるようになっている。第１ケース部材１３および第２ケース部材１４は、一端面開放の容器状で、図３および図４に示すごとく、互いの開放端面が向き合うように一側部が蝶番１５で結合され、蝶番１５を支点として開閉自在になるように構成されている。コア５の一方および他方の部分５ａ，５ｂは、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とが閉成された場合にリング状になるように、第１保持部材１６と第１押え部材１７とによって第１ケース部材１３に、第２保持部材１８と第２押え部材１９とによって第２ケース部材１４に、夫々保持されるようになっている。コア５は、図１で述べたように、フェライトコアのような錆による特性劣化のない磁性材料で構成されている。
【００２１】
第１保持部材１６は、図２の左右方向に摺動自在になるように第１ケース部材１３に収納されており、図４に示すように第１ケース部材１３の開放端面に設けられた第１ストッパ部材２０によって第１ケース部材１３から抜けないようになっていると共に、第１ケース部材１３と第１保持部材１６との間に介装されたスプリング２１ａ，２１ｂによって、第１ストッパ部材２０に向う方向すなわち接地線１に向う方向に付勢されるようになっている。コア５の一方の部分５ａは、このような第１保持部材１６内に収納され、部分５ａの内周側に設けられた第１押え部材１７によって第１保持部材１６に固定されており、第１保持部材１６と共に動くようになっている。第１押え部材１７はその両端部分が第１保持部材１６に固定されている。
【００２２】
第２保持部材１８は、図２の左右方向に摺動自在になるように第２ケース部材１４に収納されており、図４に示すように第２ケース部材１４の開放端面に設けられた第２ストッパ部材２２によって第２ケース部材１４から抜けないようになっていると共に、第２ケース部材１４と第２保持部材１８との間に介装されたスプリング２３ａ，２３ｂによって、第２ストッパ部材２２に向う方向すなわち接地線１に向う方向に付勢されるようになっている。コア５の他方の部分５ｂは、このような第２保持部材１８内に収納され、部分５ｂの内周側に設けられた第２押え部材１９によって第２保持部材１８に固定されており、第２保持部材１８と共に動くようになっている。第２押え部材１９はその両端部分が第２保持部材１８に固定されている。
【００２３】
更に、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４との夫々の対抗面に接地線１を受容するための半円状の受容溝１３ａ，１４ａが形成されていると共に、第１保持部材１６および第１押え部材１７と第２保持部材１８および第２押え部材１９との夫々の対向面に接地線１を保持するために半円状の保持溝１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａが形成されており、第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とが保持溝１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａで接地線１を挟持するように閉成された場合に、カレントトランス２のコア５の一方および他方の部分５ａ，５ｂが接地線１を囲むと共に、スプリング２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂの付勢力によって一方の部分５ａの端面と他方の部分５ｂの端面とが密着するようになっている。また、第１ケース部材１３および第２ケース部材１４には、図３および図４に示すように、蝶番１５と反対側の側部に止め金具２４が設けられており、止め金具２４で第１ケース部材１３と第２ケース部材１４とを止めることによって接地線１に着脱自在に装着されるようになっている。
【００２４】
制御手段１１は、電流検出手段１０の第２ケース部材１４に結合された円筒状の制御部ケース２５内に収納されており、電流検出手段１０のカレントトランス２のコイル６に接続されている。制御手段１１は、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３とによる共振作用によってカレントトランス２の出力を増大し、この増大した出力で後述する充電回路３０を充電し、その充電電圧が所定値に達した場合に充電電圧を表示手段１２に出力する。このような制御手段１１は図５に示すような回路構成を有している。
【００２５】
図５は図２の制御手段１１の一例を示す回路図で、図１と同符号のものは同一物を示している。
【００２６】
制御手段１１はカレントトランス２のコイル６に並列挿入された共振用コンデンサ３を有している。図１で述べたように、カレントトランス２のコイル６および共振用コンデンサ３は、接地線１に流れる故障電流の商用周波数を共振周波数とする共振回路を構成するように、そのインダクタンスおよびキャパシタンスが設定されている。カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３との並列接続は整流回路４の入力側に接続され、整流回路４の全波整流出力が充電回路３０に与えられるようになっている。３１は検出駆動回路である。カレントトランス２のコイル６には更にバリスタなどのサージ吸収素子３２が並列挿入されており、落雷などによる後段回路へのサージの流入が防止されるようになっている。
【００２７】
充電回路３０は、充電用コンデンサ３０ａと、この充電用コンデンサ３０ａに並列挿入された抵抗３０ｂと可変抵抗３０ｃとの直列接続とを有している。可変抵抗３０ｃは、充電回路３０の時定数を任意に設定できるようにするためのものである。これにより、地絡故障時に配電所の電源の遮断器を開放させるための条件のひとつである地絡故障継続時間が異なる場合でも、容易に変更設定することができる。このような充電回路３０は、充電用コンデンサ３０ａが整流回路４の全波整流出力で抵抗３０ｂおよび可変抵抗３０ｃとの時定数に従って充電される。
【００２８】
検出駆動回路３１は、充電回路３０に並列挿入された抵抗３１ａとツェナーダイオード３１ｂとノイズ防止用コンデンサ３１ｃとの直列接続と、ノイズ防止用コンデンサ３１ｃに並列挿入されたトリガ抵抗３１ｄと、抵抗３１ａとツェナーダイオード３１ｂとノイズ防止用コンデンサ３１ｃとの直列接続に並列に挿入された逆起電力防止用ダイオード３１ｅとサイリスタ３１ｆとの直列接続とを有している。逆起電力防止用ダイオード３１ｅの両端は、表示手段１２の後述するソレノイド４７に接続されている。サイリスタ３１ｆのゲートは、ツェナーダイオード３１ｂとトリガ抵抗３１ｄとの間に接続されている。このような検出駆動回路３１は、充電回路３０の充電用コンデンサ３０ａの両端電圧が所定値に達するとツェナーダイオード３１ｂがオンし、トリガ抵抗３１ｄの両端に発生する電位差でサイリスタ３１ｆのゲートにトリガが与えられてサイリスタ３１ｆがオンする。これにより、表示手段１２のソレノイド４７に充電回路３０の充電電圧が印加される。
【００２９】
このような制御手段１１は充電回路３０の充電電圧すなわち接地線１に流れる故障電流で動作するので、動作電源を用意する必要がなく無電源構成とすることができる。
【００３０】
図２に戻り、表示手段１２は、下端面が開放の円筒状の表示部ケース４０と、表示部ケース４０に収納されることで非表示状態になり表示部ケース４０の下方に突出することで表示状態になる円筒状の表示体４１と、表示体４１を表示状態に移行させる駆動手段４２とを有している。
【００３１】
表示部ケース４０は閉成された上端面４０ａを有し、電流検出手段１０が接地線１に装着された場合に表示部ケース４０の開放された下端面が下方に向くように、上端面４０ａ側が制御部ケース２５に結合されている。表示部ケース４０の内部中央部分にはシリンダ部４３が上端面４０ａから下方に向って突設されており、このシリンダ部４３の自由端部の内周に環状のケース用永久磁石４４が固設されていると共に、シリンダ部４３の内部に駆動手段４２の後述するピストン５１が摺動自在に収納されている。
【００３２】
表示体４１は、閉成された下端面４１ａを有し、その上端面は開放されており、上下方向に摺動自在となるように表示部ケース４０に収納されている。これにより、表示体４１は、後述するように、ケース用永久磁石４４と後述する表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除された場合に表示体４１の自重で落下し、表示部ケース４０から下方に突出するようになっている。表示体４１の上端外周には係合フランジ４１ｂが形成されており、表示体４１が表示部ケース４０から突出した場合に、表示部ケース４０の下端内周に形成された環状ストッパ４０ｂとの係合により、表示体４１が表示部ケース４０から抜け落ちないようになっている。表示体４１の内部中央部分には、表示部ケース４０のシリンダ部４３の自由端面と係合する係合部４５が下端面４１ａから上方に向って突設されており、この係合部４５に、シリンダ部４３のケース用永久磁石４４と位置対応するように環状の表示体用永久磁石４６が設けられている。ケース用永久磁石４４および表示体用永久磁石４６は互いに吸着するように設けられており、両者の磁気吸着力によって、表示体４１が表示部ケース４０に収納された状態すなわち非表示状態に保持されるようになっている。表示体４１が表示状態になった場合に目立つように、表示体４１は例えば赤色で構成される。
【００３３】
駆動手段４２は、制御手段１１の出力によって励磁されるソレノイド４７と、ソレノイド４７に移動自在に保持されたプランジャ４８と、プランジャ４８をソレノイド４７から突出させる方向に付勢するプランジャスプリング４９と、プランジャスプリング４９の付勢力に抗してプランジャ４８を最引込み状態に吸着するプランジャマグネット５０と、プランジャ４８に係合しプランジャ４８の突出で表示体４１を下方に押出すピストン５１とを有している。ソレノイド４７は、制御部ケース２５内に収納されるように、表示部ケース４０の上端面４０ａの外面側に保持されている。プランジャ４８は、表示部ケース４０の上端面４０ａに形成された開口５２を通してシリンダ部４３内のピストン５１に係合している。ピストン５１は、ケース用永久磁石４４の内周面およびシリンダ部４３の内周面を摺動面とし、プランジャ４８がソレノイド４７から突出することで表示体４１を下方に押出すようになっている。このような駆動手段４２は、制御手段１１の出力によってソレノイド４７が励磁されることで、プランジャマグネット５０の磁力を打消し、プランジャスプリング４９の付勢力と相俟ってプランジャ４８を突出させ、これによりピストン５１を下方に移動させる。
【００３４】
このような構成の地絡故障表示装置は、架空配電線路の支持物に設けられている接地線１に、表示部ケース４０の下端面が下方に向くように装着される。架空配電線路に地絡故障が生じると、その地絡故障箇所から当該線路を流れる商用周波数の交流電流が接地線１に故障電流として流れ込み、カレントトランス２で故障電流が検出され、カレントトランス２のコイル６と共振用コンデンサ３とによる直列共振によって大きな共振電流が流れると共にコイル６の電圧が大となり、増大された検出出力が整流回路４に与えられる。そのため、配電線所側の電源の中性点が非接地であるために接地線１に流れる故障電流が小さくなるような場合でも、パワー源として十分な検出出力を与えることができる。また、カレントトランス２のコア５としてフェライトコアを用いることに起因する検出出力の低下も補うことができ、屋外で長期間使用しても錆による特性劣化の問題を生じるおそれがないので、保守が極めて容易になる。
【００３５】
増大された検出出力は整流回路４による全波整流を介して充電回路３０に与えられ、充電回路３０の充電用コンデンサ３０ａが抵抗３０ｂおよび可変抵抗３０ｃとによる時定数に従って充電される。充電用コンデンサ３０ａの充電電圧が所定値に達すると、検出駆動回路３１のツェナーダイオード３１ｂのオンに基づいてサイリスタ３１ｆがオン状態になる。サイリスタ３１ｆのオンによって充電用コンデンサ３０ａの充電電圧が表示手段１２のソレノイド４７に与えられ、ピストン５１がケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着力に抗して下方に動かされる。これにより、ケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示手段１２の表示状態を表わす図６に示すように、表示体４１が自重によって落下し、地絡故障が表示される。このような地絡故障表示装置によれば、架空配電線路の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができるので、例えば配電線路の変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。
【００３６】
表示作動した表示手段１２のリセットは表示体４１を表示部ケース４０に押込むことによって行なわれ、これによって、プランジャ４８がプランジャマグネット５０に吸着されると共に、ケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６とが吸着状態になり、表示体４１が図２に示される非表示状態にリセットされる。
【００３７】
本例では、カレントトランス２のコア５の一方の部分５ａおよび他方の部分５ｂが共に動くようにして、接地線１に装着された場合に一方の部分５ａの端面と他方の部分５ｂの端面とが密着するように構成したが、これに限定するものではない。例えば、コア５の他方の部分５ｂを第２ケース部材１４に固定して収納し、一方の部分５ａだけを動くようにして一方および他方の部分５ａ，５ｂの端面が密着するように構成することもできる。また、本例ではコア５をフェライトコアで構成することとしたが、保守の容易性等を考慮する必要がなければケイ素鋼板のコアを用いることのできることは勿論である。また、本例ではコア５の部分５ａ，５ｂを半リング形状としたが、これに限定するものではない。コア５の部分５ａ，５ｂは、接地線１の外周囲を囲むことのできる形状であればよく、例えばＵ字状あるいはコ字状などにしてもよい。更に、本例では架空配電線路を例に述べたが、架空送電線等で同様の接地線が設けられていれば適用できることは勿論である。
【００３８】
図７は図２の表示手段１２の別の例を示す構成図で、図２と同符号のものは同一物を示している。本例では、表示手段１２が表示体６０を備えている。表示体６０はスプリング６１，表示布６２および蓋体６３を有している。スプリング６１は、その上端が表示部ケース４０の上端面４０ａに固定され、下端が蓋体６３に固定されている。表示布６２は、目立つように例えば赤色で、スプリング６１を骨組みとして提灯を構成するようにスプリング６１に設けられている。蓋体６３はその内面中央部分に表示部ケース４０のシリンダ部４３と係合する突設の係合部６４を有し、この係合部６４に表示体用永久磁石４６を備えている。表示体６０のスプリング６１の付勢力はケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との間の磁気吸着力よりも遥かに弱く、従ってスプリング６１の付勢力によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除されるようなことはない。このような構成で、ソレノイド４７が励磁されると、ピストン５１によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示体６０の自重にスプリング６１の付勢力も相俟って二点鎖線で示すように表示体６０が表示状態になる。
【００３９】
図８は図２の表示手段１２の更に別の例を示す構成図で、図２と同符号のものは同一物を示している。本例では、表示手段１２が表示体７０を備えている。表示体７０は、表示部ケース４０の開放された下端面に蝶番７１を介して設けられた蓋体で構成され、目立つように例えば赤色になっている。表示体７０の内面中央部分には表示部ケース４０のシリンダ部４３に係合する係合部７２が突設されており、この係合部７２に表示体用永久磁石４６を備えている。このような構成で、ソレノイド４７が励磁されると、ピストン５１によってケース用永久磁石４４と表示体用永久磁石４６との磁気吸着が解除され、表示体７０の自重によって二点鎖線で示すように表示体７０が表示状態になる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって検出出力を増大するように電流検出装置を構成したので、電池などの動作電源が必要な増幅器などを用いることなく検出出力を増大して出力することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、架空電線系統の地絡故障時にこの系統から接地線に流れ込む交流電流をカレントトランスで検出し、カレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された検出出力に基づいて、地絡故障を検出すると共に、検出出力を動作電源として利用することにより地絡故障を表示するように地絡故障表示装置を構成したので、架空電線系統の支持物単位で地絡故障箇所を表示することができ、例えば変圧器等の機器の地絡故障などのように地絡故障箇所が外観からでは発見しにくいような場合でも、地絡故障箇所の発見が極めて容易になる。また、カレントトランスの検出出力がカレントトランスのコイルと共振用コンデンサとによる直列共振によって増大されるので、接地線に流れる交流電流すなわち故障電流が小さい場合でも動作に必要な検出出力が与えられ、確実に地絡故障を表示することができると共に、無電源で構成することができる。
【００４２】
また、接地線に装着された場合に、カレントトランスのコアの一方の部分の端面と他方の部分の端面とが密着するように、少なくともコアの一方が他方に向って押圧されるように構成したので、磁気抵抗を小さくすることができ、検出能力の向上を図ることができる。
【００４３】
更に、制御手段の充電回路の時定数を任意の値に設定できるようにしたので、地絡故障継続時間の異なる架空電線系統への適用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による電流検出装置の実施の形態の一例を示す回路図である。
【図２】図２は本発明による地絡故障表示装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図３】図３は図２の構成を矢印Ａ方向からみた平面図である。
【図４】図４は、図２のＣ−Ｃ断面図で、図２における電流検出手段の部分を表わしている。
【図５】図５は図２の制御手段の一例を示す回路図である。
【図６】図６は図２の表示手段が作動した状態を示す図である。
【図７】図７は図２の表示手段の別の例を示す構成図である。
【図８】図８は図２の表示手段の更に別の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 接地線
２ カレントトランス
３ 共振用コンデンサ
４ 整流回路
５ コア
５ａ コアの一方の部分
５ｂ コアの他方の部分
６ コイル
１０ 電流検出手段
１１ 制御手段
１２ 表示手段
１３ 第１ケース部材
１４ 第２ケース部材
３０ 充電回路
３０ｃ 可変抵抗
３１ 検出駆動回路
３１ｂ ツェナーダイオード
４１，６０，７０ 表示体
４２ 駆動手段
４７ ソレノイド
Claims (5)
- 交流電流を検出するカレントトランスと、
前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサと、
前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて動作する表示手段とを有し、
前記表示手段が、
表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、
増大させた前記カレントトランスの検出出力に基づいて励磁されるソレノイドと、
前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、
前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、
前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、
前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、
前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、
前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした電流検出装置。 - 架空電線系統の支持物に設けられている接地線に着脱自在に装着される地絡故障表示装置であって、
前記架空電線系統の地絡故障時に当該系統から前記接地線に流れ込む交流電流を検出するカレントトランスを有する電流検出手段と、
前記カレントトランスのコイルとによって前記交流電流の周波数を共振周波数とする共振回路を構成する共振用コンデンサを有し、前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された前記カレントトランスの検出出力で充電回路を充電し、前記充電回路の充電電圧が所定値に達した場合に、その充電電圧で動作して、前記充電回路の充電電圧を出力する制御手段と、
前記制御手段の出力で動作して地絡故障を表示する表示手段とを有し、
前記表示手段が、
表示体であって、前記表示手段の表示部ケースに設けられたケース用永久磁石と前記表示体に設けられた表示体用永久磁石との間の磁気吸着力によって前記表示部ケースに非表示状態に保持され、前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石が分離されることにより前記磁気吸着力が解除された場合に、前記表示体の自重によって非表示状態から表示状態に移行する前記表示体と、
前記制御手段の出力で励磁されるソレノイドと、
前記ソレノイドに移動自在に保持されたプランジャであって、その移動で前記プランジャと直列に係合するピストンを介して前記表示体を押圧することにより、前記ケース用永久磁石と前記表示体用永久磁石との間の前記磁気吸着力を解除して前記表示体を表示状態に移行させる前記プランジャと、
前記表示体が表示状態となる方向に前記プランジャを付勢するプランジャスプリングと、
前記表示体が非表示状態を保持するように、前記プランジャスプリングの付勢力に抗して前記プランジャを吸着するプランジャマグネットとを含み、
前記ソレノイドが前記表示部ケースの上端面上に前記表示部ケースと直列に配設され、前記プランジャが、前記表示部ケースの前記上端面に形成された開口を通して、前記表示部ケース内に形成されたシリンダ部に摺動自在に設けられた前記ピストンに直列に係合し、
前記表示部ケースの前記ケース用永久磁石が環形状を有し、この環状のケース用永久磁石が前記シリンダ部の自由端部の内周面に固定され、前記ピストンが前記環状のケース用永久磁石の内周面および前記シリンダ部の内周面を摺動面として摺動して前記表示体を押圧するように構成され、
前記ソレノイドが励磁された場合に、前記プランジャマグネットの磁力を打消し、前記プランジャスプリングの付勢力と相俟って前記プランジャを移動させて前記ピストンを介して前記表示体を押圧し、前記磁気吸着力によって非表示状態に保持されている前記表示体を、前記磁気吸着力に抗して前記ケース用永久磁石から前記表示体用永久磁石を分離して前記磁気吸着力を解除し、前記表示体の自重によって表示状態に移行させるようにした地絡故障表示装置。 - 前記電流検出手段の前記カレントトランスが２分割されたコアを有し、
前記電流検出手段が、更に、前記コアの一方の部分を保持する第１ケース部材と、前記コアの他方の部分を保持する第２ケース部材とを有し、前記第１ケース部材と前記第２ケース部材とによって前記接地線に着脱自在に装着できるように構成されると共に、前記接地線に装着された場合に、前記コアが、前記接地線の外周を囲み、前記コアの一方の部分の端面と他方の部分の端面とが密着するように少なくとも一方が前記コアの他方に向って押圧されるように構成された請求項２に記載の地絡故障表示装置。 - 前記制御手段が、
前記カレントトランスのコイルと前記共振用コンデンサとによる直列共振によって増大された前記カレントトランスの検出出力を全波整流して前記充電回路に与える整流回路と、
前記充電回路の充電電圧が前記所定値に達することでオンするツェナーダイオードを含み、前記ツェナーダイオードのオンに基づいて前記充電回路の充電電圧を出力する検出駆動回路とを有する請求項２に記載の地絡故障表示装置。 - 前記充電回路が可変抵抗を含み、前記充電回路の時定数を任意の値に設定できるようにした請求項２又は４に記載の地絡故障表示装置。
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