JP5133153B2 - 漏れ電流検出器付サージカウンター - Google Patents

Description

本発明は漏れ電流検出器付サージカウンターに係り、特に交直変換所や周波数変換所等に使用される避雷器の接地側に設ける漏れ電流検出器付サージカウンターに関する。

電力系統、特に交直変換所や５０Ｈｚと６０Ｈｚの周波数変換所では、周波数変換を行う変換回路中に、サイリスタが数多く使用されている。変換所の変換回路で使用するサイリスタは、周波数変換時に発生する高調波サージ電圧、特にゼロ力率（ＺＰＦ）運転時に印加される高調波サージ電圧により、悪影響を受けるのを防止するため、避雷器を取り付けてサイリスタを保護することが行われている。

通常、避雷器は酸化亜鉛を主成分として成型した避雷素子を使用し、碍管等の絶縁容器の内部に、複数個の避雷素子を収納して構成している。当然のことながら、この種の避雷器でも、上記した変換所で使用する際には、常時その健全性を監視することが必要となっている。

避雷器の監視用として、避雷器の接地側にサージカウンターを直列に設け、サージカウンターにて避雷動作の回数を計測して保守管理等に用いている。サージカウンターは、避雷器の接地側に変流器を設け、この変流器を介して取り出した避雷器の動作電流を計数部に送って計測するものや、特許文献１に記載の如く避雷器の接地側に、避雷器の接地側に分流抵抗付きの保護放電間隙を設け、この保護放電間隙の放電時の光量に応じた電流に変換して動作をカウントする計数部を設けて構成するもの等がある。

また、避雷器は複数個の避雷素子の劣化を検出するため、避雷器の接地線に流れる漏れ電流を計測する漏れ電流検出器が用いられている（特許文献２及び特許文献３参照）。これらの漏れ電流検出器は、避雷器の接地側に直列に電流検出用の変流器を設け、変流器の二次巻線の両端間に発光素子を接続し、発光素子は光ファイバを介して光／電気変換器を有する検出器と結合して構成している。

ところで、上記した変換所で用いる避雷器は、雷撃のない通常状態においても、高調波が重畳した交流が印加されるので、漏れ電流が商用周波数の交流の場合に比べて大きくなってしまい、しかも交流波形が正弦波でないことから、漏れ電流値がばらついてしまうという問題があった。

それ故、変換所用の避雷器には、例えば内部抵抗の値を変えて内部インピーダンスを変更した２種類のサージカウンターを用い、これら２種類のサージカウンターを並列にして避雷器の接地側に直列接続し、双方のサージカウンターの漏れ電流値から避雷器の健全性を判定することも行われている。

しかしながら、変換所用避雷器に２種類のサージカウンターを使用すると、経済的でないばかりか、各サージカウンターを設置するために大きな空間を必要とする。その上、各サージカウンターの内部抵抗の調整に多大な時間を要するし、かつ内部抵抗の接続の不具合を、外部からは容易に検出できない欠点がある。

上記の欠点を改善して変換所用避雷器の健全性を監視するため、漏れ電流検出器とサージカウンターとの両者を一体化し、これをケース内に組み込んで構成した漏れ電流検出器付サージカウンターを標準的に用い、これを避雷器の接地側に設けることが行われている。

特開昭６２−１９３０７５号公報 特開平７−２４４１１１号公報 特開２０００−２２８１９８号公報

しかし、変換所用避雷器の監視のため、漏れ電流検出器とサージカウンターとを直列に設けて一体にした漏れ電流検出器付サージカウンターを、避雷器の接地線に直列接続して使用する場合、次のような問題があることが明らかになってきている。

即ち、漏れ電流検出器付サージカウンターを接続する避雷器の接地線に流れる総電流量を区分して、例えば総電流が２００ｍＡ程度以下の通常運転領域、総電流が２００Ａ程度以上のサージ電流計測可能領域、これら通常運転領域とサージ電流計測可能領域との間である中間領域に区別して検討してみると、中間領域中の或る総電流の範囲では、漏れ電流検出器で漏れ電流の量を正確に表示できない恐れがあることが判明した。この場合、漏れ電流検出器付サージカウンターとして十分な機能を果たし得ず、信頼性が低下してしまうという極めて大きな欠点となる。

本発明の目的は、変換所用避雷器に使用するのに好適で、小型で経済的に製作でき、しかも信頼性を向上できる漏れ電流検出器付サージカウンターを提供することにある。

本発明の漏れ電流検出器付サージカウンターは、保護放電間隙と並列接続する調整抵抗とを有する漏れ電流検出器と、前記保護放電間隙の接地側に直列に設けるサージカウンターとを一体に構成した直列構造体を、避雷器の接地線に接続する際に、前記直列構造体の外部に所定の抵抗値に設定した外部抵抗を着脱可能に固定し、前記外部抵抗は前記直列構造体を構成する直列配置の漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続して構成したことを特徴としている。

好ましくは、前記外部抵抗は分割して形成して直列接続する二つの抵抗ユニットから構成、或いは前記外部抵抗は分割して形成して並列接続する二つの抵抗ユニットから構成したことを特徴としている。

更に好ましくは、前記外部抵抗を直列接続する二つの抵抗ユニットから構成するとき、前記抵抗ユニットの一方は抵抗値を固定した抵抗を有し、前記抵抗ユニットの他方は抵抗値を調整可能にした抵抗を有して構成したことを特徴としている。

また、本発明の漏れ電流検出器付サージカウンターは、保護放電間隙と並列接続する調整抵抗とを有する漏れ電流検出器と、前記保護放電間隙の接地側に直列に設けるサージカウンターとを一体に構成した直列構造体を、避雷器の接地線に接続する際に、前記直列構造体の外部に、二つの抵抗ユニットを共通取付板にて着脱可能に固定して所定の抵抗値に設定した外部抵抗を設け、前記抵抗ユニットの一方は抵抗値を固定した抵抗を有し、前記抵抗ユニットの他方は抵抗値を調整可能にした抵抗を有して前記抵抗ユニット間は直列接続してなり、前記外部抵抗は前記直列構造体を構成する直列配置の漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続して構成したことを特徴としている。

また好ましくは、前記外部抵抗との抵抗値と前記漏れ電流検出器及びサージカウンターを含む直列構造体の抵抗値の比を、略１：４７に設定して構成したことを特徴としている。

本発明のように漏れ電流検出器付サージカウンターを構成すれば、直列構造体に外部抵抗体を取り付け、直列に設ける漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続するだけで、直列構造体の内部を改造する必要がなく、変換所用避雷器に使用するものを経済的に製作して小型化することができ、避雷器の接地側への取り付けも容易に行えるし、漏れ電流検出器による漏れ電流の検出が確実に行える。

しかも、避雷器の接地線に連なる保護放電間隙に、漏れ電流検出器の回路と外部抵抗とが並列接続されているため、外部抵抗がないのものに比べてサージカウンター部分の回路が開放される可能性が著しく低下するから、変換所用避雷器として信頼性の高い漏れ電流検出器付サージカウンターとすることができる。

また、外部抵抗を二つの抵抗ユニットから構成して、これらを直列構造体の外部に共通取付板にて着脱可能に固定し、一方の抵抗ユニットは抵抗値を固定した抵抗を有し、また他方の抵抗ユニットは抵抗値を調整可能にした抵抗を有して直列接続すると、外部抵抗の抵抗値の調整を極めて容易に行うことができる。

本発明の漏れ電流検出器付サージカウンターは、保護放電間隙と並列接続する調整抵抗とを有する漏れ電流検出器と、前記保護放電間隙の接地側に直列に設けるサージカウンターとを一体にして直列構造体を構成しており、この直列構造体を避雷器の接地線に接続して使用する。一体にした直列構造体は、この外部に所定の抵抗値に設定した外部抵抗を着脱可能に固定しており、この外部抵抗は前記直列構造体を構成する直列配置の漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続して構成したことを特徴としている。

以下、本発明の漏れ電流検出器付サージカウンターについて、図１から図３を用いて説明する。図１に示すように漏れ電流検出器付サージカウンターは、漏れ電流検出器１１とサージカウンター１２の各回路を順に直列に設けて一体にした直列構造体１０で構成されており、この直列構造体１０が避雷器１の接地線２に直列に接続して使用する。

直列構造体１０の一方を構成する漏れ電流検出器１１の回路は、避雷器１の接地線２に直列に連なる保護放電間隙１３、及びこの保護放電間隙１３と並列に接続する調整抵抗１４とを有しており、他の部分は一般的な回路構成となっている。

また、直列構造体１０の他方を構成し、漏れ電流検出器１１の回路の接地側に直列に設けるサージカウンター１２は、接地線２に係合する変流器１５にカウンター１６を含む回路を接続する回路構成にしている。

直列構造体１０を構成する直列に連なる漏れ電流検出器１１とサージカウンター１２には、本発明により直列構造体１０部分と並列に、後述する如く予め所定の抵抗値に設定した外部抵抗２０を、接続線２３、２４を用いて接続している。

図１のように漏れ電流検出器付サージカウンターを構成する直列構造体１０に、外部抵抗２０を並列接続すると、接地線２中にある保護放電間隙１３に、調整抵抗１４を有する漏れ電流検出器１１の回路と外部抵抗２０の回路との二つが並列接続されることになる。

この結果、保護放電間隙１３が動作しない常時は、避雷器１の接地線２に流れる漏れ総電流ＩＴは、漏れ電流検出器１１の回路に流れる電流ＩＳＣと、外部抵抗２０の回路側に流れる電流ＩＳＲとに、抵抗値に応じて分流して流れるようになる。

このため、避雷器の接地線に流れる総電流量の区分が、通常運転領域からサージ電流計測可能領域間の、保護放電間隙１３が動作しない中間領域であっても、漏れ電流検出器１１で漏れ電流の量を正確に表示することができる。また、漏れ電流検出器付サージカウンターとなる直列構造体１０のみを、接地線２に接続して使用するものに比較すると、サージカウンター１２部分での回路開放の可能性が低下する。

外部抵抗２０は、図１に示す例では二つの抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂから構成しており、相互間をリード線２２により直列接続して所定の抵抗値を有するようにしている。このように、外部抵抗２０を抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂの二つで構成する場合、双方は次のようにして抵抗値を定めて使用する。

即ち、抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂの双方とも固定した抵抗値にして使用、或いは直列接続する少なくとも一方の抵抗ユニット２１Ａに、固定した抵抗値にした抵抗体を用い、他方の抵抗ユニット２１Ｂに、抵抗値を可変できるようにした抵抗体を用い、総抵抗値を予め設定した値になるようにする。

このように、抵抗値を調整可能にした抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂを用いて外部抵抗体２０を構成する場合には、漏れ電流検出器１１とサージカウンター１２を有する直列構造体１０に接続後であっても、外部抵抗２０全体の抵抗値の調整が容易に行える。

直列構造体１０に並列に接続する外部抵抗２０等の抵抗値は、漏れ電流検出器１１の回路に設ける調整抵抗１４等の抵抗値とを比較して適切に設定して使用するものである。例えば、漏れ電流検出器１１及びサージカウンター１２を含む直列構造体１０の抵抗値を１とすると、外部抵抗２０の抵抗値は１桁以上小さな値に設定して使用する。

より具体的には、漏れ電流検出器１１及びサージカウンター１２を含む直列構造体１０の抵抗値を１とするのに対して、外部抵抗２０の抵抗値を１／４７程度に小さな値に設定する。このようにすると通常の場合、避雷器１の接地線２に流れる漏れ電流は、抵抗値の小さな外部抵抗２０側と直列構造体１０側の双方に、これらの抵抗値に応じて分流して流れる。

ところが、外部抵抗２０に一定値以上の電流が通電した場合には、直列構造体１０中の保護放電間隙１３が放電するため、サージカウンター１２側に電流が流れるので、サージ電流の通電回数をカウンター１６で計測することができる。このため、電流検出器付サージカウンターとして必要とする機能を十分に果たすようになるから、変換所用避雷器に使用するものとしての信頼性は著しく向上する。

良く知られているように直列構造体１０は、順に直列に設ける漏れ電流検出器１１の回路とサージカウンター１２の回路を、図２及び図３に示す如く例えばポリマー樹脂製の絶縁端子１７及び接地側端子１８を設ける容器内に収納して一体にし、或いは双方の回路をモールドして一体にして使用される。

また、外部抵抗２０は、図２及び図３に示すように抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂを、それぞれケース内に固体抵抗を配置して構成、或いは固体抵抗をモールドして構成する。これら、抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂの双方は、金属板等でくの字状に形成した上下の共通取付板２５、２６を用いて取り付ける。

即ち、上下の共通取付板２５、２６の２点の先端に、それぞれ抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂを対称的に取り付け、直列構造体１０の外部に配置してから、直列構造体１０の外部に近接して配置し、絶縁端子１７及び接地側端子１８部分を活用し、ナット等により着脱可能に固定して使用する。このように、外部抵抗２０を直列構造体１０の外部に取り付けるようにすると、経年変化する外部抵抗２０の抵抗値の検査も容易に行える。

直列構造体１０と並列接続する外部抵抗２０は、図の例では接続線２３、２４によって、絶縁端子１７や接地側端子１８に接続しているが、上下の共通取付板２５、２６の一部を接続線２３、２４として活用することもできる。この場合、抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂを取り付ける共通取付板２５、２６は、当然のことながら一部を絶縁して使用する。

なお、上記した例の外部抵抗２０では、直列接続する二つの抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂから構成するもので説明したが、二つの抵抗ユニット２１Ａ、２１Ｂを並列接続して使用しても良く、或いは所定の抵抗値にした一つを用いても使用できる。これら、いずれの場合も直列構造体１０に取付板等によって、直列構造体１０に着脱自在に固定すれば、同様な効果を達成できることは明らかである。

本発明の漏れ電流検出器付サージカウンターの一実施例を示す回路図である。 図１の漏れ電流検出器付サージカウンターの構成例を示す概略側面図である。 図２の漏れ電流検出器付サージカウンターの概略斜視図である。

符号の説明

１…避雷器、２…接地線、１０…直列構造体、１１…漏れ電流検出器、１２…サージカウンター、１３…保護放電間隙、１４…調整抵抗、１５…変流器、１６…カウンター、２０…外部抵抗、２１Ａ、２１Ｂ…抵抗ユニット、２２…リード線、２３、２４…接続線。

Claims (6)

1. 保護放電間隙と並列接続する調整抵抗とを有する漏れ電流検出器と、前記保護放電間隙の接地側に直列に設けるサージカウンターとを一体に構成した直列構造体を、避雷器の接地線に接続する漏れ電流検出器付サージカウンターにおいて、前記直列構造体の外部に所定の抵抗値に設定した外部抵抗を着脱可能に固定し、前記外部抵抗は前記直列構造体を構成する直列配置の漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続して構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。
2. 請求項１において、前記外部抵抗は分割して形成して直列接続する二つの抵抗ユニットから構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。
3. 請求項２において、前記抵抗ユニットの一方は抵抗値を固定した抵抗を有し、前記抵抗ユニットの他方は抵抗値を調整可能にした抵抗を有して構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。
4. 請求項１において、前記外部抵抗は分割して形成して並列接続する二つの抵抗ユニットから構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。
5. 保護放電間隙と並列接続する調整抵抗とを有する漏れ電流検出器と、前記保護放電間隙の接地側に直列に設けるサージカウンターとを一体に構成した直列構造体を、避雷器の接地線に接続する漏れ電流検出器付サージカウンターにおいて、前記直列構造体の外部に、二つの抵抗ユニットを共通取付板にて着脱可能に固定して所定の抵抗値に設定した外部抵抗を設け、前記抵抗ユニットの一方は抵抗値を固定した抵抗を有し、前記抵抗ユニットの他方は抵抗値を調整可能にした抵抗を有して前記抵抗ユニット間は直列接続してなり、前記外部抵抗は前記直列構造体を構成する直列配置の漏れ電流検出器とサージカウンターに対して並列接続して構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。
6. 請求項２から５のいずれかにおいて、前記外部抵抗との抵抗値と前記漏れ電流検出器及びサージカウンターを含む直列構造体の抵抗値の比を、略１：４７に設定して構成したことを特徴とする漏れ電流検出器付サージカウンター。

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