JP5499269B2 - サージカウンタ - Google Patents

Description

本発明は、雷撃などによる避雷器の動作時に流れるサージ電流によって動作し、その避雷器の動作回数を計数して積算するサージカウンタに関する。

高圧配電線の耐雷設備、一般的に、高圧配電線に設けられた碍子付近への落雷時、雷サージ等による異常電圧が発生した際、高圧配電線の周辺機器を雷サージ等から保護するため、高圧配電線の耐雷設備として、高圧配電線と大地との間に避雷器を取り付けている。

この避雷器の効果を評価するためには雷撃の頻度（避雷器の動作回数）を定量的に把握する必要があることから、雷撃による避雷器の動作時に流れるサージ電流によって動作し、その避雷器の動作回数を計数して積算するサージカウンタを設置するようにしている。

この種のサージカウンタとしては、従来、サージ電流検出信号に基づいてそのサージ電流の大きさとその発生日時を半導体メモリに逐次記憶させ、その内容を適時に出力する記憶回路と、サージ電流発生後の所定時間のみ、電源電池から記憶回路に給電する給電回路を具備したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第２５２９２４９号公報

ところで、特許文献１に開示されたサージカウンタは、記憶回路に給電するための給電回路の電源として電池を使用したものであることから、定期的に電池を交換する必要がある。そのため、電池交換のメンテナンスに手間がかかる可能性があった。

また、特許文献１のサージカウンタ以外に、内部回路を駆動させるためにＡＣ１００Ｖの交流電源を使用するサージカウンタもある。この種のサージカウンタでは、ＡＣ１００Ｖの交流電源が存在しない場所ではサージカウンタを使用することができず、また、ＡＣ１００Ｖの交流電源から離れた場所でサージカウンタを使用するには、交流電源をサージカウンタまで引き込まなければならない。このように交流電源の場合にはサージカウンタの使用に制約があった。

さらに、ＡＣ１００Ｖの交流電源の場合、避雷器の接地線からサージカウンタにサージ電流が侵入した際にＡＣ１００Ｖの交流電源側へサージ電流が流出することがあり、このような現象が発生した場合、サージカウンタの周辺機器に損傷を与える可能性もある。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源を具備しない無電源方式のサージカウンタを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、避雷器の接地線に流れるサージ電流を変流器で検出し、そのサージ電流に基づく避雷器の動作回数を電磁カウンタにより計数して積算するサージカウンタであって、変流器の二次巻線に接続され、変流器から出力される二次電流を整流するブリッジ形整流回路と、そのブリッジ形整流回路の出力側に接続され、ブリッジ形整流回路の出力に基づいて蓄積されたエネルギーにより電磁カウンタを駆動するコンデンサとで構成され、変流器の二次巻線は、サージ電流に基づく変流器の出力電流により電磁カウンタを駆動するのに必要なエネルギーをコンデンサに蓄積可能とするターン数としたことを特徴とする。

本発明では、避雷器に流れたサージ電流を変流器により検出し、その変流器の二次電流をブリッジ形整流回路により整流し、そのブリッジ形整流回路の出力電流でもってコンデンサを充電する。このコンデンサに蓄積されたエネルギーでもって電磁カウンタを駆動し、避雷器の接地線に流れるサージ電流の回数を電磁カウンタで計数して避雷器の動作回数を積算する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要で、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることがなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式のサージカウンタが実現できる。

本発明における変流器は、避雷器から延びる既設の接地線にワンタッチで装着可能な分割形とすることが望ましい。このようにすれば、避雷器から延びる既設の接地線に対して取り付け工事を実施することなく、変流器を接地線にワンタッチで装着することができるので、サージカウンタの設置作業を迅速かつ容易に行うことができる。

本発明における変流器の二次巻線は、電磁カウンタを駆動するのに必要なエネルギーをコンデンサに蓄積することができるターン数とする。このように、変流器の二次巻線のターン数を選定することによって、変流器の出力電流に基づいてコンデンサに蓄積されたエネルギーでもって電磁カウンタの最適な状態での駆動を可能とする設定を容易に行うことができる。

本発明において、コンデンサの両端子間に接点出力用リレーと電磁カウンタとの並列回路を接続した構成とすることが望ましい。このように接点出力用リレーを設けておけば、サージ電流が避雷器の接地線に流れる回数を電磁カウンタで計数して避雷器の動作回数を積算すると同時に、接点出力用リレーを作動させることができ、それによってランプやブザー等のための警報信号を出力させることができる。

本発明において、コンデンサの両端子間において、電磁カウンタと接点出力用リレーとの並列回路に、サイリスタを直列に接続して付加した構成とすることが望ましい。このような回路構成にすれば、サイリスタの導通で電磁カウンタと接点出力用リレーとを確実に同時に作動させることができる。

本発明において、サイリスタと電磁カウンタとの直列回路に、電磁カウンタの動作電圧でサイリスタが導通するようにそのゲート電圧を調整するための可変抵抗を含むゲート制御回路を並列に接続した構成とすることが望ましい。このようにすれば、電磁カウンタの動作電圧に応じて可変抵抗の抵抗値を調整することで、電磁カウンタをその許容し得る最も低い電圧で動作させることができ、サージ電流が避雷器の接地線に流れる回数をより確実に計数することができる。

本発明によれば、避雷器に流れたサージ電流を変流器により検出し、その変流器の二次電流をブリッジ形整流回路により整流し、そのブリッジ形整流回路の出力エネルギーでもってコンデンサを充電する。このコンデンサに蓄積されたエネルギーでもって電磁カウンタを駆動し、避雷器の接地線に流れるサージ電流の回数を電磁カウンタで計数して避雷器の動作回数を積算する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要とすることで、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式のサージカウンタを実現することができる。

本発明に係るサージカウンタの実施形態で、サージカウンタおよび変流器の回路構成を示す回路図である。 図１のサージカウンタおよび変流器の外観を示す正面図である。 図２のサージカウンタの前面を示す拡大正面図である。

本発明に係るサージカウンタの実施形態を以下に詳述する。図１はサージカウンタおよび変流器を示す回路構成図、図２は図１のサージカウンタおよび変流器の外観を示す正面図、図３は図２のサージカウンタの前面を示す拡大正面図である。なお、図１では、変流器の鉄心および二次巻線のみを示す。

この実施形態におけるサージカウンタは、図２に示すように、樹脂製の筐体１の上部に、変流器２が接続されてサージ電流が入力される入力端子３，４が設けられ、その筐体１の下部にランプやブザー（図示せず）が接続されて警報信号が出力される接点出力端子５〜７が設けられている。また、この筐体１の前面には、図３に示すように、避雷器の接地線８（図２参照）に流れるサージ電流に基づく避雷器の動作回数を計数して積算する電磁カウンタ９、その電磁カウンタ９による動作回数を記録するためのロータリスイッチ１０、および電磁カウンタ９をテスト動作させるためにテスト電圧（電磁カウンタ９の動作電圧ＤＣ２４Ｖ）が入力されるテスト電圧入力端子１１，１２がそれぞれ配設されている。なお、電磁カウンタ９は、筐体１の全面に形成された円形の表示窓１３を介して二桁のカウント値が目視可能となっている。また、この電磁カウンタ９のカウント値桁数に合わせて、ロータリスイッチ１０も二桁のカウント値が表示可能となっている。

一方、筐体１の上部に設けられた入力端子３，４にリード線１４で接続可能となっている変流器２は、避雷器から延びる既設の接地線８にワンタッチで装着可能な分割形としている。つまり、この変流器２は、接地線８が貫通する孔１４を有し、器体下部１５に対して器体上部１６を開閉可能にヒンジで枢着した構造を具備する。このように、ヒンジを支点として器体下部１５に対して器体上部１６を開放することで、避雷器から延びる既設の接地線８に対して取り付け工事を実施することなく、変流器２を接地線８にワンタッチで装着することができるので、サージカウンタの設置作業を迅速かつ容易に行うことができる。

このサージカウンタでは、前述のようにして避雷器の接地線８に変流器２を取り付けた状態で、雷撃により避雷器の接地線８にサージ電流が流れると、そのサージ電流を変流器２で検出し、そのサージ電流の回数を電磁カウンタ９で計数して避雷器の動作回数を積算する。なお、接点出力端子５〜７にランプやブザー等の警報手段を接続しておけば、電磁カウンタ９による動作回数の計数と共に、避雷器が動作したことをランプやブザーで報知することが可能となっている。

このサージカウンタの点検時には、テスト電圧入力端子１１，１２からテスト電圧（電磁カウンタ９の動作電圧ＤＣ２４Ｖ）を入力することにより、電磁カウンタ９の動作および接点出力を確認することができる。この点検時にロータリスイッチ１０を電磁カウンタ９が表示する動作回数と同じカウント値にセットしておけば、次の点検時にこのロータリスイッチ１０が表示するカウント値と電磁カウンタ９が表示するカウント値とを比較することにより、前回の点検時から今回の点検時までに避雷器が何回動作したかを判定することができる。なお、この点検時、テスト電圧入力端子１１，１２からテスト電圧を入力しても、変流器２は接地線８と回路的に切り離されているため、このサージカウンタを取り外すことなく、動作テストを行うことができて接地線８に悪影響を与えることもない。

以上で説明したサージカウンタの筐体１の内部には、そのサージカウンタの構成回路を実装した配線基板が内蔵されている。図１はサージカウンタの構成回路を示し、図中の一点鎖線はサージカウンタの筐体１を示す。なお、このサージカウンタの入力端子３，４（図２参照）には、変流器２の鉄心１７に巻回された二次巻線１８が接続されている。このサージカウンタの構成回路は、以下で詳述する主要な構成部品が接続されている。

まず、入力端子３，４間には、サージ保護用のバリスタ１９とブリッジ形整流回路２０とが並列に接続されている。サージ保護用のバリスタ１９は、変流器２、ブリッジ形整流回路２０および後述のコンデンサ２１，２２などを保護している。このブリッジ形整流回路２０は、変流器２から出力される二次電流を全波整流する。前述のブリッジ形整流回路２０の出力側には、二つのコンデンサ２１，２２の直列回路が接続されている。このコンデンサ２１，２２のそれぞれに抵抗値の等しい抵抗２３，２４が並列に接続されている。さらに、コンデンサ２１，２２の直列回路に、サージ電流に基づく避雷器の動作回数を計数して積算するための電磁カウンタ９とゲート極を有するサイリスタ２６との直列回路が並列に接続されている。ブリッジ形整流回路２０の出力に基づいてコンデンサ２１，２２に蓄積されたエネルギーにより電磁カウンタ９が駆動される。

なお、コンデンサ２１，２２としては、低リップル電圧でリーク電流が小さいフィルムコンデンサを使用することが好適である。一般的な電磁カウンタは、消費電力が１〜３Ｗであるが、この実施形態で使用する電磁カウンタ９は、消費電力が１５５ｍＷと小さいものである。なお、この電磁カウンタ９の駆動電圧は２４Ｖである。これにより、二つのコンデンサ２１，２２は、その両端子間に設けられた抵抗２３，２４による分圧作用によって、それぞれ少なくとも１２Ｖの電圧で充電されるように設定されている。

これら二つのコンデンサ２１，２２の接続点Ａと、サイリスタ２６および電磁カウンタ９の接続点Ｂとの間に、接点出力用リレー２５が接続されている。このように接点出力用リレー２５を設けることにより、サイリスタ２６の導通によって、避雷器の接地線８に流れるサージ電流の回数を電磁カウンタ９で計数して避雷器の動作回数を積算すると同時に、接点出力用リレー２５を作動させることでランプやブザー等のための警報信号を接点出力端子５〜７から出力させることができる。

そして、サイリスタ２６を設けたことにより、電磁カウンタ９の動作開始電圧付近において、その電磁カウンタ９が動作するにもかかわらず接点出力用リレー２５が動作しなかったり、逆に、接点出力用リレー２５が動作するにもかかわらず電磁カウンタ９が動作しなかったりするという動作のバラツキを回避することができる。なお、接点出力用リレー２５において、２５−１は電磁コイルを含む接点駆動部であり、２５−２は接点駆動部２５−１によって駆動される接点である。

さらに、前述のサイリスタ２６と電磁カウンタ９との直列回路に、電磁カウンタの動作電圧でサイリスタが導通するようにそのゲート電圧を調整するための可変抵抗を含むゲート制御回路を並列に接続した構成としている。つまり、このゲート制御回路では、可変抵抗２７および固定抵抗２８の直列回路を並列に接続すると共に、可変抵抗２７とサイリスタ２６のゲート極との間にツェナーダイオード２９を接続している。このように可変抵抗２７を設けたことにより、サイリスタ２６の導通電圧に応じて可変抵抗２７の抵抗値を調整することで、電磁カウンタ９を最適な状態で動作させることができる。

なお、変流器２の二次巻線１８は、電磁カウンタ９を駆動するのに必要なエネルギーをコンデンサ２１，２２に蓄積することができるターン数に設定されている。つまり、一般的な変流器よりも少ないターン数、例えば５ターンの二次巻線１８を有する変流器２を使用している。このように、変流器２の二次巻線１８のターン数を選定すれば、駆動電圧が２４Ｖである電磁カウンタ９に対して、変流器２の出力電流に基づいてコンデンサ２１，２２の出力側に２４Ｖ（１２Ｖ＋１２Ｖ）のエネルギーを生成することができ、電磁カウンタ９を最適な状態で駆動することができる。

この実施形態のサージカウンタの構成回路では、避雷器の接地線８に変流器２を取り付けた状態で、雷撃により避雷器の接地線８にサージ電流が流れると、そのサージ電流を変流器２により検出し、その変流器２の二次電流をブリッジ形整流回路２０により整流し、そのブリッジ形整流回路２０の出力電流でもってコンデンサ２１，２２を充電する。このコンデンサ２１，２２に蓄積されたエネルギーでもって電磁カウンタ９を駆動し、避雷器の接地線８に流れるサージ電流の回数を電磁カウンタ９で計数して避雷器の動作回数を積算する。このようにして、電池やＡＣ１００Ｖの交流電源が不要とすることで、メンテナンスフリーで使用場所に制約を受けることなく、周辺機器にも悪影響を及ぼさない無電源方式のサージカウンタを実現することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

２ 変流器
８ 接地線
９ 電磁カウンタ
１８ 二次巻線
２０ ブリッジ形整流回路
２１，２２ コンデンサ
２５ 接点出力用リレー
２６ サイリスタ
２７ 可変抵抗

Claims (5)

1. 避雷器の接地線に流れるサージ電流を変流器で検出し、そのサージ電流に基づく避雷器の動作回数を電磁カウンタにより計数して積算するサージカウンタであって、前記変流器の二次巻線に接続され、前記変流器から出力される二次電流を整流するブリッジ形整流回路と、そのブリッジ形整流回路の出力側に接続され、前記ブリッジ形整流回路の出力に基づいて蓄積されたエネルギーにより前記電磁カウンタを駆動するコンデンサとで構成され、前記変流器の二次巻線は、前記サージ電流に基づく変流器の出力電流により電磁カウンタを駆動するのに必要なエネルギーをコンデンサに蓄積可能とするターン数としたことを特徴とするサージカウンタ。
2. 前記変流器は、前記避雷器から延びる既設の接地線にワンタッチで装着可能な分割形とした請求項１に記載のサージカウンタ。
3. 前記コンデンサの両端子間に接点出力用リレーと前記電磁カウンタとの並列回路を接続した請求項１又は２に記載のサージカウンタ。
4. 前記電磁カウンタと接点出力用リレーのそれぞれ一方の端子をサイリスタの一方の端子に共通接続し、前記電磁カウンタおよび接点出力用リレーを前記サイリスタで駆動するように構成した請求項３に記載のサージカウンタ。
5. 前記サイリスタと電磁カウンタとの直列回路に、前記電磁カウンタの動作電圧に応じて、前記サイリスタの導通電圧を調整するための可変抵抗を並列に接続した請求項４に記載のサージカウンタ。

Images