JP4873763B2 - 貰いロック付漏電検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電気の安全や保安を確保するための漏電継電器及び漏電遮断器等の漏電検出装置に関するものである。
労働安全衛生規則に基づき、移動型可搬型の電動機械器具による人の感電死傷事故防止を目的に開発された感電防止用漏電遮断器や漏電継電器等の漏電検出装置は、その廉価なことと使い勝手の良さから普及が拡大し据え置き型の産業生産設備の感電防止や漏電警報、地絡遮断にも多用されるようになった。
近年、電気負荷設備は高度化した制御系を含む装置が増加し、これにより生ずる広域な雑音電力成分の飛散防止や誤動作防止の目的で多量の静電容量を持つ雑音防止装置が併設され、これに伴って常時漏れ電流の増加や、電源側地絡に起因する貰い電流による不必要な貰い動作による停電や不必要警報が生産上の障害となっている。
変電所の変圧器に施工するＢ種接地工事を共有する同一系統内で地絡事故が発生すると、地絡先となる建屋接地構造物（一般的にＤ種又はＣ種接地極に接続）と各変圧器のＢ種接地極間の大地抵抗Ｒｄｂに地絡電流が流れることにより降下電圧が生じてこれが電路対地間電圧ＶｄｂとしてＲｄｂと並列接続を構成する各配電系統の対地静電容量にも加わって貰い電流として零相分漏洩電流が流れ、漏電遮断器や漏電継電器等の漏電検出装置が「貰い動作」をする現象がしばしば見られる。
又、単相三線式電路や星形結線で中性点をＢ種接地されている電路など、各相の電路対地間静電容量が平衡して各相漏洩電流が互いに相殺し漏洩電流が潜在化している負荷電路でも、地絡により生ずる電路対地間電圧Ｖｄｂは零相電圧であるから各相の対地間静電容量の合成値に対して貰い電流が流れ貰い動作の原因となる。
又、単相三線式電路や星形結線で中性点をＢ種接地されている電路など、各相の電路対地間静電容量が平衡して各相漏洩電流が互いに相殺し漏洩電流が潜在化している負荷電路でも、地絡により生ずる電路対地間電圧Ｖｄｂは零相電圧であるから各相の対地間静電容量の合成値に対して貰い電流が流れ貰い動作の原因となる。
図３は貰い動作の説明図で、単相三線式電灯変圧器Ｔｒ１の中性相ｖと三相三線Δ結線式動力変圧器Ｔｒ２の一端Ｓ相をＢ種接地として共通Ｂ種接地母線Ｅｂｎに一括してＢ種接地工事の接地極ＥＢに接続した標準的な変電所に、従来型の漏電遮断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２を設置した例である。
図３において動力変圧器のＴ相がＰ点で地絡抵抗Ｒｇを通して接地する地絡事故時の動作について説明する。 地絡抵抗Ｒｇは貰い動作に重要な要因でこれが零Ωに近づくほど電路対地間電圧Ｖｄｂが増加して貰い動作発生確率が増加する。
地絡抵抗Ｒｇにより生じた地絡電流ＩｇはＤ種接地極ＥＤ又はこれに接続する接地構造物を介して動力変圧器のＲ相Ｓ相の対地静電容量Ｃ２を通って動力変圧器に戻る貰い電流Ｉｃ２と、電灯変圧器のｕ相、ｖ相、ｗ相の静電容量Ｃ１を通って電灯変圧器を経て動力変圧器に戻る貰い電流Ｉｃ１と、Ｄ種接地工事の接地極ＥＤとＢ種接地工事の接地極ＥＢ間の大地抵抗Ｒｄｂを通ってＢ種接地線から共通接地母線Ｅｂｎを経て動力変圧器に戻る電流Ｉｂとに分流する。 この時、ＩｂがＲｄｂに流れることにより生ずる降下電圧Ｖｄｂは、Ｂ種接地極を共有する各変圧器の低圧負荷側静電容量Ｃ１，Ｃ２，にも同時に加わり既述の貰い電流Ｉｃ２，Ｉｃ１を流すこととなる。
Ｉｃ１が電灯変圧器Ｔｒ１の低圧負荷回路に設置された漏電遮断器ＥＬＢ１の動作感度電流を超えた場合はＥＬＢ１は貰い動作即ち不必要動作をして負荷側を停電させるという障害を引き起こすこととなる。
地絡電流Ｉｇから自線貰い電流Ｉｃ２を差し引いた電流が動力変圧器に設置した漏電遮断器ＥＬＢ２の動作感度電流を超えた場合はＥＬＢ２は整定動作時限経過後に自線地絡による正常な遮断動作をするが地絡発生から遮断動作に至る時限の間は地絡電流としてＲｇ，Ｒｄｂ，電路対地間静電容量Ｃ１，Ｃ２等で定まる電流が流れる。 図からわかるように地絡相ＴとＢ種接地相Ｓとの間の対地電圧が地絡抵抗Ｒｇと接地極間抵抗Ｒｄｂにより按分され、設備メンテナンス中等に発生する火花地絡の場合Ｒｇはほぼ零ΩであるからＲｄｂに発生する電路対地間電圧Ｖｄｂは動力変圧器のＴ相Ｓ相間電圧とほぼ等しくなりこのようなとき貰い動作が多発する。
図３において動力変圧器のＴ相がＰ点で地絡抵抗Ｒｇを通して接地する地絡事故時の動作について説明する。 地絡抵抗Ｒｇは貰い動作に重要な要因でこれが零Ωに近づくほど電路対地間電圧Ｖｄｂが増加して貰い動作発生確率が増加する。
地絡抵抗Ｒｇにより生じた地絡電流ＩｇはＤ種接地極ＥＤ又はこれに接続する接地構造物を介して動力変圧器のＲ相Ｓ相の対地静電容量Ｃ２を通って動力変圧器に戻る貰い電流Ｉｃ２と、電灯変圧器のｕ相、ｖ相、ｗ相の静電容量Ｃ１を通って電灯変圧器を経て動力変圧器に戻る貰い電流Ｉｃ１と、Ｄ種接地工事の接地極ＥＤとＢ種接地工事の接地極ＥＢ間の大地抵抗Ｒｄｂを通ってＢ種接地線から共通接地母線Ｅｂｎを経て動力変圧器に戻る電流Ｉｂとに分流する。 この時、ＩｂがＲｄｂに流れることにより生ずる降下電圧Ｖｄｂは、Ｂ種接地極を共有する各変圧器の低圧負荷側静電容量Ｃ１，Ｃ２，にも同時に加わり既述の貰い電流Ｉｃ２，Ｉｃ１を流すこととなる。
Ｉｃ１が電灯変圧器Ｔｒ１の低圧負荷回路に設置された漏電遮断器ＥＬＢ１の動作感度電流を超えた場合はＥＬＢ１は貰い動作即ち不必要動作をして負荷側を停電させるという障害を引き起こすこととなる。
地絡電流Ｉｇから自線貰い電流Ｉｃ２を差し引いた電流が動力変圧器に設置した漏電遮断器ＥＬＢ２の動作感度電流を超えた場合はＥＬＢ２は整定動作時限経過後に自線地絡による正常な遮断動作をするが地絡発生から遮断動作に至る時限の間は地絡電流としてＲｇ，Ｒｄｂ，電路対地間静電容量Ｃ１，Ｃ２等で定まる電流が流れる。 図からわかるように地絡相ＴとＢ種接地相Ｓとの間の対地電圧が地絡抵抗Ｒｇと接地極間抵抗Ｒｄｂにより按分され、設備メンテナンス中等に発生する火花地絡の場合Ｒｇはほぼ零ΩであるからＲｄｂに発生する電路対地間電圧Ｖｄｂは動力変圧器のＴ相Ｓ相間電圧とほぼ等しくなりこのようなとき貰い動作が多発する。
現状での対策は、動作感度電流を地絡により発生する最大電路対地間電圧により流れる貰い電流より大きく整定して貰い動作を防止することであるが、感電防止用として必要な高感度動作をさせることは困難となる。
又、零相電圧を検出して地絡方向継電方式とすることも有効であるが、Ｂ種接地を施工する直接接地配電方式の電路においてはこれを不用意に使用した場合、接地極間抵抗の増減や統合接地化などによる接地極間抵抗の否定などの状況からは安定な零相電圧の確保が困難な場合が想定され、やはり感電防止用の高感度動作との共存は困難視される。
又、零相電圧を検出して地絡方向継電方式とすることも有効であるが、Ｂ種接地を施工する直接接地配電方式の電路においてはこれを不用意に使用した場合、接地極間抵抗の増減や統合接地化などによる接地極間抵抗の否定などの状況からは安定な零相電圧の確保が困難な場合が想定され、やはり感電防止用の高感度動作との共存は困難視される。
本発明は、従来型の漏電遮断器又は漏電継電器等の漏電検出装置を基本とし、これに加えて、貰い動作の原因となる被監視電路の変圧器Ｂ種接地相とＤ種又はＣ種接地極或いはこれに接続する電気設備の接地構造物等との間に発生する電路対地間電圧を監視し、この電圧を基準にして零相変流器が検出した漏洩電流の位相判定を行い、漏洩電流が検出零相変流器の負荷側Ｌから電源側Ｋ即ち変圧器側に向かう貰い電流である場合であって且つ電路対地間電圧が適宜に整定した動作感度電圧整定値を超えた場合には当該漏電検出装置の出力動作を停止する出力制御回路を付加することで、漏電検出装置の高感度動作領域を阻害することなく貰い電流による不必要動作を防止することを特徴とする。
本発明の構成を詳述すると、被監視電路の漏洩電流を検出する零相変流器ＺＣＴと、これにより検出した電流値が適宜に整定した動作感度電流値を超えた時に漏電発生信号を送出する電流整定レベル検出回路と、漏電発生信号を受けて漏電警報信号を発生する警報出力回路で構成される漏電検出回路に加えて、被監視電路又は変圧器群の共通Ｂ種接地回路と、Ｄ種接地極又はこれに接続する電気設備の鉄箱や建屋鉄骨等接地構造物との間に生ずる電路対地間電圧Ｖｄｂを検出しこの電圧を基準にして判定した漏洩電流の方向が検出零相変流器の負荷側Ｌから電源側Ｋ即ち変圧器側に向かう貰い電流である場合には貰い位相検出信号を発生する貰い位相検出回路と、電路対地間電圧が適宜に整定した動作感度電圧値を超えたとき電圧レベル検出信号を発生する電圧整定レベル検出回路と、貰い位相検出信号と電圧レベル検出信号の双方が揃ったときに貰い動作状態検出信号を出力する貰い動作状態判別回路と、貰い動作状態検出信号を受けて出力制御回路に出力停止信号を送る出力停止信号出力回路と、出力停止信号を受けて漏電検出回路の発する漏電警報信号を停止させる出力制御回路とを備えた漏電検出方法により課題を解決する。
本発明によれば被監視電路の電路対地間静電容量に電路対地間電圧が加わることで流れる貰い漏洩電流が漏電検出装置の動作感度電流整定値以下となる電圧に電圧整定レベル検出回路の動作感度電圧値を整定し、電路対地間電圧が動作感度電圧値を超え、且つ、電路対地間電圧Ｖｄｂの位相から判定した漏洩電流の方向が検出零相変流器のＬ側からＫ側に向かう電源側地絡による貰い電流位相で被監視電路における地絡事故でないことが確認出来た場合のみ漏電警報動作を停止するので動作感度電圧整定値以下の高感度動作領域に於ける通常の漏電検出動作に影響が無く、動作感度電流を感電防止用として必要な高感度に整定することができる。 勿論、高感度に整定した場合でも、電源側地絡など他回路の火花地絡などの完全地絡に際しては電路対地間電圧が発生するので貰い動作を回避することが可能である。
換言すれば、電路対地間電圧が動作感度電圧整定値以下の範囲では漏電遮断器或いは漏電継電器等の通常の高感度動作領域の動作を阻害せず、電路対地間電圧が動作感度電圧整定値を超える貰い動作危険領域で且つ漏洩電流位相が貰い動作状態と判別された場合のみ出力制御回路が作動してトリップロックをかけて漏電遮断或いは漏電警報動作を停止するので、高感度形の感電防止用漏電遮断器や漏電継電器に対しても安心して適用出来る。
換言すれば、電路対地間電圧が動作感度電圧整定値以下の範囲では漏電遮断器或いは漏電継電器等の通常の高感度動作領域の動作を阻害せず、電路対地間電圧が動作感度電圧整定値を超える貰い動作危険領域で且つ漏洩電流位相が貰い動作状態と判別された場合のみ出力制御回路が作動してトリップロックをかけて漏電遮断或いは漏電警報動作を停止するので、高感度形の感電防止用漏電遮断器や漏電継電器に対しても安心して適用出来る。
Ｂ種接地極とＤ種接地極の極間抵抗値の変動や接地極を一点に集めて共有化する統合接地方式で接地極間抵抗が零になる場合など、各種接地方式が混在する現場に使用しても電路対地間電圧が発生しない場合には従来型の漏電検出装置として動作するので安心して使用できる。
本発明を適用した貰いロック付感電防止用高感度漏電遮断器は、停電せずにメンテナンスを行わざるを得ない生産設備の電気制御系保守作業等において感電事故防止の上での活用が大いに期待出来る。
使い勝手としても、本発明を適用した貰いロック付感電防止用高感度漏電遮断器を工事施工する際、本器の接地端子をＤ種接地または電気設備の接地構造物に接続するだけであるから施工が容易であり、万一この接地接続を行わなかった場合でも従来同等の高感度漏電遮断器として機能するので施工上のリスクが少ない。
感電防止用漏電遮断器や漏電継電器など漏電検出装置の高感度動作を阻害することなく、本装置の設置個所より電源側又は同一Ｂ種接地共有系統内の他回路の地絡により生ずる貰い動作を防止するという目的を、貰い動作の原因となる変圧器Ｂ種接地極とＤ種又はＣ種接地極間の電路対地間電圧を監視しその電圧の位相を基準として漏電検出装置の零相変流器が検出した漏洩電流の方向が検出零相変流器の負荷側Ｌから電源側Ｋに向かう貰い漏洩電流即ち検出零相変流器の電源側地絡による貰い電流と判別され、且つ貰い動作防止のために必要とされる許容最大電圧整定値を超えた条件下においては漏電検出装置の出力動作を停止するという制御を行い貰い動作を防止する漏電検出方法により実現した。
図１は、単相三線式電灯変圧器Ｔｒ１の中性相ｖと三相三線式動力変圧器Ｔｒ２の一端Ｓ相をＢ種接地として共通接地母線Ｅｂｎに一括してＢ種接地工事の接地極ＥＢに接続した標準的な変電所に、本発明を適用した貰いロック付漏電遮断器１１及び２１を設置した一実施例で漏電遮断器１１と２１はいずれも同一性能のものである。
図１において動力変圧器Ｔｒ２のＴ相がＰ点で地絡抵抗Ｒｇにより接地する地絡事故時の動作について説明する。 地絡抵抗Ｒｇにより生じた地絡電流ＩｇはＤ種接地極ＥＤ又はこれに接続する接地構造物を介して動力変圧器のＲ相Ｓ相の対地静電容量Ｃ２を通って動力変圧器に戻る電流Ｉｃ２と、電灯変圧器Ｔｒ１のｕ相、ｖ相、ｗ相の静電容量Ｃ１を通って電灯変圧器Ｔｒ１を経由して動力変圧器Ｔｒ２に戻る電流Ｉｃ１と、Ｄ種接地工事の接地極ＥＤとＢ種接地工事の接地極ＥＢ間の大地抵抗Ｒｄｂを通ってＢ種接地線及び共通接地母線Ｅｂｎを経て動力変圧器Ｔｒ２に戻るＩｂとに分流する。 この時、Ｉｂが流れることによりＲｄｂに生ずる降下電圧ＶｄｂはＲｄｂと並列接続を構成する電路対地間静電容量Ｃ２，Ｃ１，にも同時に加わり貰い電流Ｉｃ２，Ｉｃ１を流すこととなる。
図１において動力変圧器Ｔｒ２のＴ相がＰ点で地絡抵抗Ｒｇにより接地する地絡事故時の動作について説明する。 地絡抵抗Ｒｇにより生じた地絡電流ＩｇはＤ種接地極ＥＤ又はこれに接続する接地構造物を介して動力変圧器のＲ相Ｓ相の対地静電容量Ｃ２を通って動力変圧器に戻る電流Ｉｃ２と、電灯変圧器Ｔｒ１のｕ相、ｖ相、ｗ相の静電容量Ｃ１を通って電灯変圧器Ｔｒ１を経由して動力変圧器Ｔｒ２に戻る電流Ｉｃ１と、Ｄ種接地工事の接地極ＥＤとＢ種接地工事の接地極ＥＢ間の大地抵抗Ｒｄｂを通ってＢ種接地線及び共通接地母線Ｅｂｎを経て動力変圧器Ｔｒ２に戻るＩｂとに分流する。 この時、Ｉｂが流れることによりＲｄｂに生ずる降下電圧ＶｄｂはＲｄｂと並列接続を構成する電路対地間静電容量Ｃ２，Ｃ１，にも同時に加わり貰い電流Ｉｃ２，Ｉｃ１を流すこととなる。
Ｔｒ１の負荷電路に設置された本発明の貰いロック付漏電遮断器１１は通常内蔵する零相変流器１５で漏洩電流１７を検出しこれが適宜に整定した動作感度電流値を超えた時内蔵の遮断器を遮断信号１６により遮断するという通常の漏電遮断器の構成に出力を制御する回路を付加したものである。 一方、貰い状態監視用として接地極ＥＤ，ＥＢ間の電路対地間電圧Ｖｄｂを接続線１３と１４で取り込んで監視しており、この電圧と漏洩電流との間で位相比較を行い結果が逆相即ち検出零相変流器１５の負荷側Ｌから電源側Ｋに向かって流れる位相の電流である場合これを貰い電流と判定し貰い位相検出信号を出力し、合わせて電路対地間電圧Ｖｄｂが適宜に整定された動作感度電圧整定値を超えた場合には漏電遮断器の出力動作を停止するという制御を行い不必要な貰い動作を防止する。
図１の例では漏洩電流１７は接地極ＥＤから負荷側電路の対地静電容量Ｃ１を通って零相変流器１５のＬ側からＫ側に向かう電流で破線矢印の如く流れるから電路対地間電圧Ｖｄｂの位相とは逆相となり貰い位相検出信号が発生し、これに電圧レベル検出信号が加わると貰い動作状態検出信号が出力され出力制御回路に於いて漏電警報信号による出力信号発生は停止され遮断動作は行われず貰い電流による不必要動作は回避される。
図１の例では漏洩電流１７は接地極ＥＤから負荷側電路の対地静電容量Ｃ１を通って零相変流器１５のＬ側からＫ側に向かう電流で破線矢印の如く流れるから電路対地間電圧Ｖｄｂの位相とは逆相となり貰い位相検出信号が発生し、これに電圧レベル検出信号が加わると貰い動作状態検出信号が出力され出力制御回路に於いて漏電警報信号による出力信号発生は停止され遮断動作は行われず貰い電流による不必要動作は回避される。
Ｔｒ２の負荷電路に設置された本発明の貰いロック付漏電遮断器２１は通常内蔵する零相変流器２５で漏洩電流２７を検出しこれが所定の動作電流を超えた時内蔵の遮断器を遮断信号２６により遮断するという通常の漏電遮断器の構成に出力を制御する回路を付加したものである。
一方、貰い状態監視用として接地極ＥＢ，ＥＤ間の電路対地間電圧Ｖｄｂを接続線２３と２４で取り込んで監視しており、この電圧と漏洩電流２７との間で位相比較を行い結果が同相電流であると自線地絡電流と判定し貰い位相検出信号は出力しない、従って電路対地間電圧Ｖｄｂが動作感度電圧整定値を超えた場合でも貰い動作状態とは判別されず出力制御回路に対する漏電警報信号による出力信号は発生せず出力停止等の制御は行われないので通常の漏電遮断器として遮断動作が行われる。
図１の例では漏洩電流２７は動力変圧器Ｔｒ２のＴ相から地絡点Ｐと地絡抵抗Ｒｇを経てＥＤに向かう電流Ｉｇと、ＥＤから自線対地間静電容量Ｃ２を通して同変圧器のＳ相及びＲ相に向かって流れる自線貰い電流Ｉｃ２のベクトル和となるが通常Ｒｄｂの抵抗値はＣ２のインピーダンスに比べはるかに小さいので電流の向きは当然、破線矢印２７の如く零相変流器の変圧器側Ｋから負荷側Ｌに向かう電流方向となり電路対地間電圧Ｖｄｂのベクトルと同相となるので貰い位相検出信号を出力せず電路対地間電圧が動作感度電圧整定値を超えた場合でも貰い動作状態としては判別せず漏電警報出力に対する何らの制御も行わないから漏電遮断器は通常の動作をすることとなる。
一方、貰い状態監視用として接地極ＥＢ，ＥＤ間の電路対地間電圧Ｖｄｂを接続線２３と２４で取り込んで監視しており、この電圧と漏洩電流２７との間で位相比較を行い結果が同相電流であると自線地絡電流と判定し貰い位相検出信号は出力しない、従って電路対地間電圧Ｖｄｂが動作感度電圧整定値を超えた場合でも貰い動作状態とは判別されず出力制御回路に対する漏電警報信号による出力信号は発生せず出力停止等の制御は行われないので通常の漏電遮断器として遮断動作が行われる。
図１の例では漏洩電流２７は動力変圧器Ｔｒ２のＴ相から地絡点Ｐと地絡抵抗Ｒｇを経てＥＤに向かう電流Ｉｇと、ＥＤから自線対地間静電容量Ｃ２を通して同変圧器のＳ相及びＲ相に向かって流れる自線貰い電流Ｉｃ２のベクトル和となるが通常Ｒｄｂの抵抗値はＣ２のインピーダンスに比べはるかに小さいので電流の向きは当然、破線矢印２７の如く零相変流器の変圧器側Ｋから負荷側Ｌに向かう電流方向となり電路対地間電圧Ｖｄｂのベクトルと同相となるので貰い位相検出信号を出力せず電路対地間電圧が動作感度電圧整定値を超えた場合でも貰い動作状態としては判別せず漏電警報出力に対する何らの制御も行わないから漏電遮断器は通常の動作をすることとなる。
図２は、貰いロック付漏電遮断器１１又は２１の詳細な動作系統図である。
漏洩電流Ｉｏ（図１における１７又は２７）は零相変流器ＺＣＴ（図１における１５又は２５）によって検出され、その出力は「電流入力処理回路」１０１のｋ，ｌ，入力に接続され雑音やサージの防止及び増幅などの処理の上、「電流整定レベル検出回路」１０２に送られる。 この回路では検出電流値が適宜に整定された動作感度電流値を超えることで漏電発生を認識して漏電発生信号を「警報出力回路」１０３に送り「警報出力回路」１０３からは漏電警報信号として「出力制御回路」１０４に送致される。
一方、「電圧入力処理回路」１０５の入力端子Ｂｎは接続線４（図１における１４又は２４）により被監視回路のＢ種接地相に接続されており、この相は図１に示す如く共通接地母線Ｅｂｎを経てＢ種接地極ＥＢに接続される。 又、「電圧入力処理回路」１０５の入力端子Ｅｄは本器の外部引出接地端子Ｅｄｔを経てＤ種接地極等に接続される。
従って被監視電路のＢ種接地極ＥＢとＤ種接地極ＥＤ間の電路対地間電圧Ｖｄｂは「電圧入力処理回路」１０５のＢｎとＥｄ間に供給される。 「電圧入力処理回路」では雑音やサージの防止及び増幅などの処理の上、「電圧整定レベル検出回路」１０６に送られる。 この回路では適宜に整定された動作感度電圧値を超えることで貰い動作の生ずる可能性のある電路対地間電圧発生を認識し電圧レベル検出信号を「貰い動作状態判別回路」１０８に送る。
「貰い位相検出回路」１０７には、「電流入力処理回路」１０１から電流位相信号と「電圧入力処理回路」１０５から電圧位相信号が供給されており、両者の位相が逆相即ち検出零相変流器ＺＣＴの負荷側Ｌから電源側Ｋに向かって流れる位相の電流であるとき電源側の地絡による貰い電流として認識し貰い位相検出信号を「貰い動作状態判別回路」１０８に出力する。「貰い動作状態判別回路」１０８では、電圧レベル検出信号と貰い位相検出信号が同時に入力された時、貰い動作状態検出信号を「出力停止信号出力回路」１０９に送りここから出力停止信号が「出力制御回路」１０４に送致されて漏電警報信号の「出力回路」への送致を停止する制御を行うので漏電遮断動作がロックされ遮断動作は行われず貰い動作が回避される。
漏洩電流Ｉｏ（図１における１７又は２７）は零相変流器ＺＣＴ（図１における１５又は２５）によって検出され、その出力は「電流入力処理回路」１０１のｋ，ｌ，入力に接続され雑音やサージの防止及び増幅などの処理の上、「電流整定レベル検出回路」１０２に送られる。 この回路では検出電流値が適宜に整定された動作感度電流値を超えることで漏電発生を認識して漏電発生信号を「警報出力回路」１０３に送り「警報出力回路」１０３からは漏電警報信号として「出力制御回路」１０４に送致される。
一方、「電圧入力処理回路」１０５の入力端子Ｂｎは接続線４（図１における１４又は２４）により被監視回路のＢ種接地相に接続されており、この相は図１に示す如く共通接地母線Ｅｂｎを経てＢ種接地極ＥＢに接続される。 又、「電圧入力処理回路」１０５の入力端子Ｅｄは本器の外部引出接地端子Ｅｄｔを経てＤ種接地極等に接続される。
従って被監視電路のＢ種接地極ＥＢとＤ種接地極ＥＤ間の電路対地間電圧Ｖｄｂは「電圧入力処理回路」１０５のＢｎとＥｄ間に供給される。 「電圧入力処理回路」では雑音やサージの防止及び増幅などの処理の上、「電圧整定レベル検出回路」１０６に送られる。 この回路では適宜に整定された動作感度電圧値を超えることで貰い動作の生ずる可能性のある電路対地間電圧発生を認識し電圧レベル検出信号を「貰い動作状態判別回路」１０８に送る。
「貰い位相検出回路」１０７には、「電流入力処理回路」１０１から電流位相信号と「電圧入力処理回路」１０５から電圧位相信号が供給されており、両者の位相が逆相即ち検出零相変流器ＺＣＴの負荷側Ｌから電源側Ｋに向かって流れる位相の電流であるとき電源側の地絡による貰い電流として認識し貰い位相検出信号を「貰い動作状態判別回路」１０８に出力する。「貰い動作状態判別回路」１０８では、電圧レベル検出信号と貰い位相検出信号が同時に入力された時、貰い動作状態検出信号を「出力停止信号出力回路」１０９に送りここから出力停止信号が「出力制御回路」１０４に送致されて漏電警報信号の「出力回路」への送致を停止する制御を行うので漏電遮断動作がロックされ遮断動作は行われず貰い動作が回避される。
検出電流値が動作感度電流整定値を超えた場合で、「貰い位相検出回路」１０７において電流位相信号が電圧位相信号と同相と判定された時、又は電路対地間電圧Ｖｄｂが動作感度電圧整定値に至らない時は「貰い動作状態判別回路」１０８の判別要件である電圧レベル検出信号と貰い位相検出信号が同時に入力との条件を満たさないので出力は発生しない。 従って「貰い動作状態判別回路」からは以降の回路への信号出力は生じないから、通常の漏電遮断器として漏電警報信号は「出力制御回路」を経て出力信号として「出力回路」に至り遮断器を作動させる。
上述の如く本発明を適用した貰いロック付漏電遮断器では貰いロック機能の動作開始電圧即ち動作感度電圧整定値を被監視電路の電路対地間静電容量とＢ種接地工事を共有する電路の最大対地間電圧及び動作感度電流から適切な値を選定して整定すれば、電路対地間抵抗Ｒｄｂにその整定電圧が生ずる地絡電流が流れる地絡状態までは従来通りの高感度漏電遮断器として動作し、これを超える地絡電流が流れる貰い動作危険の地絡状態においては漏電遮断器の動作感度電流整定値を超える貰い電流があっても貰い動作状態を検出すれば不必要な遮断動作は行わないので安心して高感度動作に整定して使用することができる。
使用例として、Ｂ種接地工事を共有する変圧器群の中に５０Ｈｚ４２０ＶのＹ結線変圧器がある変電所内の単相三線変圧器（１０５−１０５／２１０Ｖ）の被監視電路で電路対地間静電容量が合計３μｆである電路に本発明のロック付漏電遮断器を設置する場合について説明する。
設置する漏電遮断器の感度電流を感電防止用として３０ｍＡに整定したい場合の動作感度電圧の整定については、予想される最大電路対地間電圧は４２０Ｖの一線完全地絡時に於いて４２０／√３＝２４２Ｖとなりこの時の予想貰い電流はωｃｖから２２８ｍＡとなる。又、３０ｍＡの漏電遮断器の不動作電流は５０％即ち１５ｍＡ以下であるから、貰いロック機能が開始する動作感度電圧整定値は、２４２Ｖ×（１５／２２８）＝１５．９Ｖとなる。
ちなみに電路対地間抵抗Ｒｄｂを１０Ωと仮定すると、この状態は１．５９Ａ地絡の状態となり地絡抵抗Ｒｇは約１４１Ωの地絡状態となることがわかる。
つまり４００Ｖ系統での完全地絡により地絡電流２４．２Ａ、被監視電路の対地静電容量が３μfの電路で最大貰い電流２２８ｍＡが予測される電路の感電防止用漏電遮断器として３０ｍＡの動作感度電流が貰い動作の心配なく使用出来ることとなる。
設置する漏電遮断器の感度電流を感電防止用として３０ｍＡに整定したい場合の動作感度電圧の整定については、予想される最大電路対地間電圧は４２０Ｖの一線完全地絡時に於いて４２０／√３＝２４２Ｖとなりこの時の予想貰い電流はωｃｖから２２８ｍＡとなる。又、３０ｍＡの漏電遮断器の不動作電流は５０％即ち１５ｍＡ以下であるから、貰いロック機能が開始する動作感度電圧整定値は、２４２Ｖ×（１５／２２８）＝１５．９Ｖとなる。
ちなみに電路対地間抵抗Ｒｄｂを１０Ωと仮定すると、この状態は１．５９Ａ地絡の状態となり地絡抵抗Ｒｇは約１４１Ωの地絡状態となることがわかる。
つまり４００Ｖ系統での完全地絡により地絡電流２４．２Ａ、被監視電路の対地静電容量が３μfの電路で最大貰い電流２２８ｍＡが予測される電路の感電防止用漏電遮断器として３０ｍＡの動作感度電流が貰い動作の心配なく使用出来ることとなる。
又、この状態で動作感度電流値を１５ｍＡに整定した場合については、
被監視電路１０５Ｖ系統で地絡抵抗７ｋΩによる地絡が発生すると、地絡電流Ｉｇ＝１０５／７０１０＝０．０１５Ａとなり漏電警報信号を発生する。 電路対地間電圧Ｖｄｂは、Ｒｄｂ×Ｉｂ＝０．１５Ｖであり動作感度電圧整定値に至らず貰い動作状態判別回路は作動しないので出力制御回路は作動せず漏電警報信号により従来の漏電遮断器同様に動作時限後に遮断する。
被監視電路ではない他の変圧器系統となる４２０ＶＹ結線変圧器系統でＲｇがほぼ零オームとなる火花地絡が発生するとこれが復旧するまでの時間、地絡電流Ｉｇ＝２４２／１０＝２４．２Ａが流れ動作感度電流値１５ｍＡを超えるので漏電警報信号が出力制御回路に供給される。 一方、電路対地間電圧Ｖｄｂは、Ｒｄｂ×Ｉｂ＝２４２Ｖであり動作感度電圧整定値１５．９Ｖを超えるので電圧レベル検出信号が発生する。 又、貰い位相検出回路には電流位相信号と電圧位相信号が入力されるので漏洩電流の位相が貰い電流位相であると判定され貰い位相検出信号を発生する。貰い動作状態判別回路では電圧レベル検出信号と貰い位相検出信号が同時にに供給されるので貰い動作状態検出信号を出力停止信号出力回路を介して出力停止信号として出力制御回路に供給され漏電警報信号を否定し出力信号を停止するという制御が行われて漏電遮断器の遮断機能はロックされて作動せず貰い電流による不必要動作が回避される。
被監視電路１０５Ｖ系統で地絡抵抗７ｋΩによる地絡が発生すると、地絡電流Ｉｇ＝１０５／７０１０＝０．０１５Ａとなり漏電警報信号を発生する。 電路対地間電圧Ｖｄｂは、Ｒｄｂ×Ｉｂ＝０．１５Ｖであり動作感度電圧整定値に至らず貰い動作状態判別回路は作動しないので出力制御回路は作動せず漏電警報信号により従来の漏電遮断器同様に動作時限後に遮断する。
被監視電路ではない他の変圧器系統となる４２０ＶＹ結線変圧器系統でＲｇがほぼ零オームとなる火花地絡が発生するとこれが復旧するまでの時間、地絡電流Ｉｇ＝２４２／１０＝２４．２Ａが流れ動作感度電流値１５ｍＡを超えるので漏電警報信号が出力制御回路に供給される。 一方、電路対地間電圧Ｖｄｂは、Ｒｄｂ×Ｉｂ＝２４２Ｖであり動作感度電圧整定値１５．９Ｖを超えるので電圧レベル検出信号が発生する。 又、貰い位相検出回路には電流位相信号と電圧位相信号が入力されるので漏洩電流の位相が貰い電流位相であると判定され貰い位相検出信号を発生する。貰い動作状態判別回路では電圧レベル検出信号と貰い位相検出信号が同時にに供給されるので貰い動作状態検出信号を出力停止信号出力回路を介して出力停止信号として出力制御回路に供給され漏電警報信号を否定し出力信号を停止するという制御が行われて漏電遮断器の遮断機能はロックされて作動せず貰い電流による不必要動作が回避される。
図４は、単相三線式電灯変圧器Ｔｒ１の中性相ｖと三相三線Ｙ結線式動力変圧器Ｔｒ３の中性点端子ＯをＢ種接地として共通接地母線Ｅｂｎに一括してＢ種接地工事の接地極ＥＢに接続した変電所に、本発明の貰いロック付漏電遮断器１１及び３１を設置した一実施例である。貰いロック付漏電遮断器３１は三相三線Ｙ結線式動力変圧器用としてＢ種接地極接続端子Ｂｎｔを独立端子として設けた本発明を適用した貰いロック付漏電遮断器でこの端子は接続線３４でＹ結線変圧器の中性点Ｏに接続している。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電遮断器の基本的な動作は実施例１と同じである。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電遮断器の基本的な動作は実施例１と同じである。
図５は、貰いロック付漏電遮断器３１の系統図で、三相三線Ｙ結線式動力変圧器用としてＢ種接地極接続端子Ｂｎｔを独立端子としたもので、単相三線式変圧器、三相三線Δ結線式変圧器の電路でも端子Ｂｎｔを電路のＢ種接地相に接続することで汎用型としても使用出来る。
図６は、単相三線式電灯変圧器Ｔｒ１の中性相ｖと三相四線Ｙ結線式動力変圧器Ｔｒ４の中性点端子ＯをＢ種接地として共通接地母線Ｅｂｎに一括してＢ種接地工事の接地極ＥＢに接続した変電所に、本発明の貰いロック付漏電遮断器１１及び４１を設置した一実施例である。
貰いロック付漏電遮断器４１は三相四線Ｙ結線式動力変圧器用として主回路を４線対応としＢ種接地極接続端子Ｂｎｔを独立端子として設けた本発明の貰いロック付漏電遮断器でこの端子は接続線４４でＹ結線変圧器の中性点Ｏに接続している。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電遮断器の動作は地絡電路の対地静電容量Ｃ４と地絡自線貰い電流Ｉｃ４が代わるほか基本的な動作は実施例１と同じである。
貰いロック付漏電遮断器４１は三相四線Ｙ結線式動力変圧器用として主回路を４線対応としＢ種接地極接続端子Ｂｎｔを独立端子として設けた本発明の貰いロック付漏電遮断器でこの端子は接続線４４でＹ結線変圧器の中性点Ｏに接続している。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電遮断器の動作は地絡電路の対地静電容量Ｃ４と地絡自線貰い電流Ｉｃ４が代わるほか基本的な動作は実施例１と同じである。
図７は、貰いロック付漏電遮断器４１の系統図で、三相四線Ｙ結線式動力変圧器用として主回路を４線対応としＢ種接地極接続端子Ｂｎｔを独立端子としたもので、単相三線式変圧器、三相三線Δ結線式変圧器、三相三線Ｙ結線式変圧器の電路でも端子Ｂｎｔを電路のＢ種接地相に接続することで使用可能である。
図８は、単相三線式電灯変圧器Ｔｒ１の中性相ｖと三相三線式動力Δ結線式変圧器Ｔｒ２の一端Ｓ相、三相三線Ｙ結線式動力変圧器Ｔｒ３の中性点端子Ｏ、三相四線Ｙ結線式動力変圧器Ｔｒ４の中性点端子ＯをそれぞれＢ種接地として共通接地母線Ｅｂｎに一括してＢ種接地工事の接地極ＥＢに接続した変電所に、本発明の貰いロック付漏電継電器１００を設置した一実施例である。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電継電器の動作は、Ｃ３とＣ４に流れる電流Ｉｃ３’Ｉｃ４’が増加することと遮断機構のないことを除けば基本的な動作は実施例１と同じである。
Ｐ点での地絡による貰い電流の流れとロック付漏電継電器の動作は、Ｃ３とＣ４に流れる電流Ｉｃ３’Ｉｃ４’が増加することと遮断機構のないことを除けば基本的な動作は実施例１と同じである。
図９は、貰いロック付漏電継電器１００の系統図で、Ｚ１，Ｚ２をそれぞれＺＣＴの信号出力端子ｋ，ｌ，に、Ｂｎ端子を電路のＢ種接地相に、Ｅｄ端子をＤ種接地極等に接続することで各種結線方式の変圧器に使用可能である。
絶縁地絡監視装置、絶縁地絡継電器にも適用して有効な活用が期待出来る。
１１、２１、３１、４１、各貰いロック付漏電遮断器
１３、２３、３３、４３、各貰いロック付漏電遮断器のＤ種接地極接続線
４、１４、２４、３４、４４、各貰いロック付漏電遮断器のＢ種接地相接続線
１５、２５、３５、４５、各貰いロック付漏電遮断器内蔵の零相変流器
６，１６、２６、３６、４６、各貰いロック付漏電遮断器内蔵の遮断機構
１７、２７、３７、４７、各貰いロック付漏電遮断器の内蔵零相変流器を流れる漏洩電流
１００、 貰いロック付漏電継電器
１０１、 電流入力処理回路
１０２、 電流整定レベル検出回路
１０３、 警報出力回路
１０４、 出力制御回路
１０５、 電圧入力処理回路
１０６、 電圧整定レベル検出回路
１０７、 貰い位相検出回路
１０８、 貰い動作状態判別回路
１０９、 出力停止信号出力回路
１１０、 出力回路
Ｂｎ、 電路のＢ種接地相信号入力端子
Ｂｎｔ 電路のＢ種接地相信号入力中継端子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、各変圧器電路の対地間静電容量
Ｅｄ、 Ｃ種Ｄ種等接地接続端子
ＥＢ、 変圧器のＢ種接地工事の接地極
Ｅｂｎ、 変電所内のＢ種接地を纏める共通接地母線
ＥＤ、 変圧器のＤ種接地工事の接地極
Ｉｂ、 Ｂ種接地工事の接地線を流れる地絡電流
Ｉｃ１、 Ｃ１を流れる貰い電流
Ｉｃ２、 Ｃ２を流れる貰い電流
Ｉｇ、 地絡点電流
Ｉｏ、 ＺＣＴ窓内を流れる漏洩電流
Ｐ、 地絡点
Ｒｇ、 地絡抵抗
Ｒｄｂ、 Ｂ種接地とＤ種接地の極間抵抗
Ｖｄｂ、 Ｂ種接地とＤ種接地の極間に生ずる電路対地間電圧
ＺＣＴ、 零相変流器
Ｚ１、 ＺＣＴ出力信号ｋ側入力端子
Ｚ２、 ＺＣＴ出力信号ｌ側入力端子
１３、２３、３３、４３、各貰いロック付漏電遮断器のＤ種接地極接続線
４、１４、２４、３４、４４、各貰いロック付漏電遮断器のＢ種接地相接続線
１５、２５、３５、４５、各貰いロック付漏電遮断器内蔵の零相変流器
６，１６、２６、３６、４６、各貰いロック付漏電遮断器内蔵の遮断機構
１７、２７、３７、４７、各貰いロック付漏電遮断器の内蔵零相変流器を流れる漏洩電流
１００、 貰いロック付漏電継電器
１０１、 電流入力処理回路
１０２、 電流整定レベル検出回路
１０３、 警報出力回路
１０４、 出力制御回路
１０５、 電圧入力処理回路
１０６、 電圧整定レベル検出回路
１０７、 貰い位相検出回路
１０８、 貰い動作状態判別回路
１０９、 出力停止信号出力回路
１１０、 出力回路
Ｂｎ、 電路のＢ種接地相信号入力端子
Ｂｎｔ 電路のＢ種接地相信号入力中継端子
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、各変圧器電路の対地間静電容量
Ｅｄ、 Ｃ種Ｄ種等接地接続端子
ＥＢ、 変圧器のＢ種接地工事の接地極
Ｅｂｎ、 変電所内のＢ種接地を纏める共通接地母線
ＥＤ、 変圧器のＤ種接地工事の接地極
Ｉｂ、 Ｂ種接地工事の接地線を流れる地絡電流
Ｉｃ１、 Ｃ１を流れる貰い電流
Ｉｃ２、 Ｃ２を流れる貰い電流
Ｉｇ、 地絡点電流
Ｉｏ、 ＺＣＴ窓内を流れる漏洩電流
Ｐ、 地絡点
Ｒｇ、 地絡抵抗
Ｒｄｂ、 Ｂ種接地とＤ種接地の極間抵抗
Ｖｄｂ、 Ｂ種接地とＤ種接地の極間に生ずる電路対地間電圧
ＺＣＴ、 零相変流器
Ｚ１、 ＺＣＴ出力信号ｋ側入力端子
Ｚ２、 ＺＣＴ出力信号ｌ側入力端子
Claims (3)
- 検出した漏洩電流が適宜に整定した動作感度電流整定値を超え、且つ、被監視電路の変圧器Ｂ種接地相とＤ種又はこれに接続する電気設備の接地構造物等との間に発生する電路対地間電圧を基準にした漏洩電流の位相が検出零相変流器の負荷Ｌ側から電源Ｋ側即ち変圧器側に向かう貰い電流であり、且つ、電路対地間電圧が適宜に整定した動作感度電圧整定値を超えた場合は、当該漏電検出装置の出力動作を停止する出力制御回路を付加した漏電検出装置。
- 被監視電路の漏洩電流を検出する零相変流器ＺＣＴと、これにより検出した電流値が適宜に整定した動作感度電流値を超えた時に漏電発生信号を送出する電流整定レベル検出回路と、漏電発生信号を受けて漏電警報信号を発生する警報出力回路で構成される漏電検出回路に加えて、被監視電路又は変圧器群の共通Ｂ種接地回路と、Ｄ種接地極又はこれに接続する電気設備の鉄箱や建屋鉄骨等接地構造物との間に生ずる電路対地間電圧を検出しこの電圧を基準にして判定した漏洩電流の方向が検出零相変流器の負荷側Ｌから電源側Ｋ即ち変圧器側に向かう貰い電流である場合には貰い位相検出信号を発生する貰い位相検出回路と、電路対地間電圧が適宜に整定した動作感度電圧値を超えたとき電圧レベル検出信号を発生する電圧整定レベル検出回路と、貰い位相検出信号と電圧レベル検出信号の双方が揃ったときに貰い動作状態検出信号を出力する貰い動作状態判別回路と、貰い動作状態検出信号を受けて出力制御回路に出力停止信号を送る出力停止信号出力回路と、出力停止信号を受けて漏電検出回路の発する漏電警報信号を停止させる出力制御回路とを備えた漏電継電器。
- 被監視電路の漏洩電流を検出する零相変流器ＺＣＴと、これにより検出した電流値が適宜に整定した動作感度電流値を超えた時に漏電発生信号を送出する電流整定レベル検出回路と、漏電発生信号を受けて漏電警報信号を発生する警報出力回路で構成される漏電検出回路に加えて、被監視電路又は変圧器群の共通Ｂ種接地回路と、Ｄ種接地極又はこれに接続する電気設備の鉄箱や建屋鉄骨等接地構造物との間に生ずる電路対地間電圧を検出しこの電圧を基準にして判定した漏洩電流の方向が検出零相変流器の負荷側Ｌから電源側Ｋ即ち変圧器側に向かう貰い電流である場合には貰い位相検出信号を発生する貰い位相検出回路と、電路対地間電圧が適宜に整定した動作感度電圧値を超えたとき電圧レベル検出信号を発生する電圧整定レベル検出回路と、貰い位相検出信号と電圧レベル検出信号の双方が揃ったときに貰い動作状態検出信号を出力する貰い動作状態判別回路と、貰い動作状態検出信号を受けて出力制御回路に出力停止信号を送る出力停止信号出力回路と、出力停止信号を受けて漏電検出回路の発する漏電警報信号を停止させる出力制御回路とを備えた漏電遮断器。
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