JP4756991B2 - 自動投入機構を備えたサージ保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、無人の通信基地などに設置された電気電子機器を雷サージから保護するために用いられる自動投入機構を備えたサージ保護装置に関するものである。

通信機器収納盤や、分電盤などに接続される負荷機器を落雷事故から保護するために、電源系統の母線バーにサージ防護ユニットを接続することが行われている。サージ防護ユニットはＺｎＯ等の電圧依存性抵抗素子、又はギャップ式のサージ防護素子からなるもので、運転電圧に対しては高抵抗の絶縁体であるが、雷サージ等の高電圧に対しては導体として作用し、雷サージを地絡させることによって母線バーに接続された内部機器を保護することができるものである。

ところがサージ防護ユニットの能力を越える雷サージを受けると、サージ防護ユニットが電気的あるいは物理的に破損することがあり、電源系統が漏電状態となってしまうおそれがある。

このような問題を解決するために、サージ防護ユニットと電源系統との間に電流ヒューズや遮断器を設ける（特許文献１）ことが普通である。電流ヒューズや遮断器はサージ防護ユニットが破損するような大電流が流れたときに、溶断またはトリップしてサージ防護ユニットを電源系統から切り離し、電源系統が常時接地状態となる事故を防止する。

しかし、サージ防護ユニットが劣化し微小電流が断続的に流れるような漏電状態になった場合には、電流ヒューズや遮断器ではサージ防護ユニットを電源系統から切り離せないという問題があった。
実用新案登録第３０８８２０３号公報 特開平８−３３５４３４号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、通常の雷サージから電源系統を保護することができ、過大な雷サージを受けてサージ防護ユニットが破損した後はサージ防護ユニットを電源系統から切り離すことができ、サージ防護ユニットの劣化による漏電をも適切に防止することができる自動投入機構を備えたサージ保護装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、分岐ブレーカが接続された電源系統の母線バーに接続される遮断器を備えたサージ保護装置であって、電源系統に侵入した雷サージを地絡させるサージ防護ユニットと、このサージ防護ユニットを電源系統から遮断可能とする遮断器と、この遮断器を再投入する自動投入機構と、サージ防護ユニットの劣化検出部と、この劣化検出部により検出された劣化信号が所定レベルを超えた場合に遮断器を引き外すとともに、自動投入機構の再投入を禁止する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

なお、劣化検出部で検出された劣化信号が所定レベルを超えないときに制御部が劣化警報信号を出力する機能を備えたものであるであることが好ましい。また、サージ防護ユニットと自動投入機構と劣化検出部と制御部とがユニット化され、電源系統との接続部がプラグイン方式とされていることが好ましい。

本発明のサージ保護装置は、電源系統に雷サージが侵入したときサージ防護ユニットが導通してこれをアースに逃がし、内部機器を保護することは従来のものと同様である。しかしサージ防護ユニットを電源系統から遮断できる遮断器を備えているため、サージ防護ユニットが破損するような過大な雷サージを受けたとき遮断器でサージ防護ユニットを電源系統から切り離し、サージ防護ユニットの破損により電源系統が漏電状態となる事故を防止することができる。また、オフとなった遮断器を再投入してオンとする自動投入機構を備えているので、雷サージ及びその他の原因で遮断器が動作した場合には遮断器を自動復帰させ、サージ防護ユニットを再び電源系統に接続し、次の雷サージの侵入に備えることができる。

しかも本発明のサージ保護装置は、劣化検出部により検出された劣化信号が所定レベルを超えた場合に遮断器を引き外すとともに、自動投入機構の再投入動作を禁止する制御部を備えているので、サージ防護ユニットが劣化した場合の漏電をも確実に防止することができる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明を分電盤に適用した実施形態を示す配線系統図であり、図面を分かり易くするために単線図として表示した。１は電源系統の母線バーであり、従来と同様に主幹ブレーカ２と多数の分岐ブレーカ３とが接続されている。この実施形態では、各分岐ブレーカ３は母線バー１にプラグイン接続されている。

４は本発明のサージ防護装置であり、共通の取付ベース上にサージ防護ユニット５、遮断器６、自動投入機構７を搭載し、母線バー１にプラグイン接続できるようになっている。

サージ防護ユニット５は、図２に示すようにＺｎＯからなる３個の電圧依存性抵抗素子８を各相に接続したもので、その一端が入力端子に接続され、他端がアース線９に接続されている。また図３に示すように、各相に３個の電圧依存性抵抗素子８を接続するとともに、各相間にも電圧依存性抵抗素子８を接続したものとしてもよい。サージ防護ユニット５の入力端子は遮断器６の二次側に接続されており、遮断器６を経由して母線バー１に接続されている。このため遮断器６がオン状態においては、従来と同様に電源系統に侵入した雷サージをアース線９を介して地絡させることができる。なお、図示したサージ防護ユニットはＺｎＯからなるものであるが、ギャップ式のサージ防護素子を用いてもよい。

サージ防護ユニット５の能力を越える過大な雷サージが電源系統に侵入すると、サージ防護ユニット５が破損され、そのままでは電源系統が漏電状態となるおそれがある。そこでサージ保護ユニットの能力を越える過電流を検出すると、遮断器６がトリップしてサージ防護ユニット５を電源系統から切り離し、電源系統が漏電状態となることを防止する。なお遮断器６としては回路遮断器を使用することが好ましく、漏電遮断器はその電子回路が雷サージにより破壊されるおそれがあるので好ましくない。

遮断器６の側方には、自動投入機構７が設置されている。自動投入機構７は遮断器６のハンドルを機械的に駆動する駆動部とその動作を制御する制御部１０を備えたもので、図１では制御部１０を独立させて表示したが、制御部１０は自動投入機構７の内部に組み込んでもよい。自動投入機構７の電源は母線バー１から、あるいは遮断器６を経由して得ることができる。自動投入機構７は遮断器６からのトリップ信号を受けた場合に再投入動作を行う。再投入の回数は予めセットしておき、例えば３回再投入してもすぐにトリップしてしまう場合には、サージ保護装置４に何らかの異常があるものと判断して再投入を停止し、監視所に警報信号を送って点検を促す。

前記したサージ防護ユニット５のアース線９には、サージ防護ユニットの劣化検出部であるＣＴ１１が取り付けられている。アース線９には、落雷時にサージ防護ユニット５が作動して流れる雷サージ電流のほか、サージ防護ユニット５が劣化したときに微小な漏洩電流も流れる。ＣＴ１１はこの漏洩電流を検出して上記制御部１０に劣化信号として入力する。制御部１０はこの劣化信号が所定レベルを超えた場合には遮断器６にトリップ信号を送り遮断器６を引き外す。または制御部１０は自動投入機構７に引き外し信号を送り、自動投入機構７が遮断器６をオフにする。またこの場合には、制御部１０は自動投入機構７に再投入を禁止する信号を送るとともに、警報信号を監視所に送ってサージ防護ユニット５の交換を促す。なお、劣化検出部１１で検出された劣化信号が所定レベルを超えないときにも制御部１０は劣化警報信号を出力し、この信号を監視所に送って点検を促すことが好ましい。

このように構成された本発明の自動投入機構を備えたサージ保護装置の動作を要約すると、次の通りである。
先ず通常状態では遮断器６はオンであり、サージ防護ユニット５は電源系統に接続されているので、電源系統に侵入した雷サージはサージ防護ユニット５、アース線９を経由してアースに逃がされ、電源系統及びこれに接続された内部機器が保護される。

サージ防護ユニットの能力を越える過大な雷サージが侵入した場合には、遮断器６がトリップしてサージ防護ユニット５は電源系統から遮断される。ただし遮断器６がトリップする前に雷サージはサージ防護ユニット５を通過して破損する可能性がある。そのためトリップ信号を受けた自動投入機構７は遮断器６を再投入するが、所定回数にわたり再投入動作を繰り返してもすぐにトリップしてしまう場合は、サージ保護装置４に何らかの異常があるものと判断し、再投入を停止する。またこの場合には、監視所に警報信号を送ってサージ防護ユニット５の交換を促す。

遮断器６がトリップしてもサージ防護ユニット５が破損していない場合には、自動投入機構７は遮断器６を再投入して通常状態に復帰する。

また、サージ防護ユニット５が劣化した場合にはＣＴ１１が劣化信号を制御部１０に送り、劣化信号が所定レベルを超えた場合には制御部１０がトリップ信号を遮断器６に送って遮断器６を引き外す。この場合には制御部１０は自動投入機構７の再投入を禁止するとともに、警報信号を監視所に送ってサージ防護ユニット５の交換を促す。なお、劣化信号が所定レベルを超えないときにも劣化警報信号を出力し、監視所にサージ防護ユニット５の点検を促すことが好ましい。

以上に説明したように、本発明によれば、通常の雷サージから電源系統を保護することができ、過大な雷サージを受けてサージ防護ユニット５が破損した後はサージ防護ユニット５を電源系統から切り離すことができるうえ、サージ防護ユニット５の劣化による漏電をも適切に防止することができる。また実施形態のようにプラグイン方式で電源バー１に接続できるようにすれば、プラグイン方式の盤に容易に組み込むことができる。

本発明の実施形態を示す配線図である。 サージ防護ユニットの説明図である。 他のサージ防護ユニットの説明図である。

符号の説明

１ 母線バー
２ 主幹ブレーカ
３ 分岐ブレーカ
４ サージ防護ユニット
５ サージ防護ユニット
６ 遮断器
７ 自動投入機構
８ 電圧依存性抵抗素子
９ アース線
１０ 制御部
１１ ＣＴ

Claims (3)

1. 分岐ブレーカが接続された電源系統の母線バーに接続される遮断器を備えたサージ保護装置であって、電源系統に侵入した雷サージを地絡させるサージ防護ユニットと、このサージ防護ユニットを電源系統から遮断可能とする遮断器と、この遮断器を再投入する自動投入機構と、サージ防護ユニットの劣化検出部と、この劣化検出部により検出された劣化信号が所定レベルを超えた場合に遮断器を引き外すとともに、自動投入機構の再投入を禁止する制御部とを備えたことを特徴とする自動投入機構を備えたサージ保護装置。
2. 劣化検出部で検出された劣化信号が所定レベルを超えないときに制御部が劣化警報信号を出力する機能を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の自動投入機構を備えたサージ保護装置。
3. サージ防護ユニットと自動投入機構と劣化検出部と制御部とがユニット化され、電源系統との接続部がプラグイン方式とされていることを特徴とする請求項１または２記載の自動投入機構を備えたサージ保護装置。

Images