JP6159747B2

JP6159747B2 - 遮断器及び遮断方法

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Publication number: JP6159747B2
Application number: JP2015024479A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　淳; 佐藤　　淳; 信行森井
Original assignee: NTT Facilities Inc
Current assignee: NTT Facilities Inc
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: JP2016149840A

Description

本発明は、遮断器及び遮断方法に関する。

配線用遮断器は、過電流で生じる発熱からケーブル（配線）を保護するための装置である。また、配線用遮断器には、定格電流より大きな電流が流れた場合に、電路から装置を切り離す機能があり、負荷装置を過電流から保護する働きもある。

特開２０１０−２４４７９３号公報特開２０１０−９３９４６号公報特開２００５−１８３２２６号公報

しかし、配線用遮断器には、一般的に、過電流の遮断特性については、定格電流の１２５％の電流が流れた場合の遮断時間と、定格電流の２００％の電流が流れた場合の遮断時間とが規定されているだけであり、ケーブルの耐熱性能を十分発揮するために、ケーブルサイズに合わせて、通電電流と遮断時間から遮断制御できるものがなかった。そのため、工場設備などに電源ケーブルが大径のケーブルで引込まれていても、使用する配線用遮断器の定格電流が小さい場合は、ケーブルの耐熱性能を十分に発揮できずに過電流でトリップしてしまう問題があった。すなわち、運転中に過渡的に消費電力が変動する設備に対しては、定格電流を超えた過渡的な過電流に対する耐性を高める必要があるが、従来は装置の設備容量よりも大きな定格電流の配線用遮断器を選定することで対応することしかできなかった。特に、電力会社との契約上の開閉器に使われる配線用遮断器の場合では、定格電流が増えると、電気料金も増えるため、電気料金の合理化で問題となっていた。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、使用するケーブルに適した遮断特性を持つ遮断器及び遮断方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の遮断器は、ケーブルの種別によらずに予め決定される制限値と、ケーブルの過電流許容特性を近似して定められた制限値とが自遮断器の遮断特性を決定するための制限値にそれぞれ含まれており、前記自遮断器の電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性であって、当該ケーブルを過電流から保護するように決定される前記自遮断器の遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する制御部を備える。

また、他の本発明の遮断器は、前記電路に用いるケーブルの種別に対応する識別情報が自遮断器に対して付与され、前記付与された識別情報に対応する遮断特性であって、一又は複数の前記遮断特性が記憶部に記憶され、前記制御部は、前記記憶されている遮断特性のうちから自遮断器の遮断特性として選択された遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する。

また、他の本発明の遮断器に係る前記制御部は、自遮断器の遮断特性を、操作部を用いて設定された前記電路に用いるケーブルの種別に適する遮断特性に決定する。

また、他の本発明の遮断器に係る前記制御部は、前記遮断特性として、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、前記電路に用いるケーブルの種別に応じて、自遮断器の電路遮断部を制御する。

また、他の本発明の遮断器に係る前記制御部は、前記遮断特性として、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、前記電路に用いるケーブルの種別と、流す電流の定格電流値とに応じて、自遮断器の電路遮断部を制御する。

また、他の本発明の遮断器は、前記遮断特性が、前記電路に用いるケーブルの常時許容電流及び短絡時許容電流を超えず、かつ、所定の規格に定められた時間・電流引外し特性を満足する。

また、他の本発明の遮断器は、前記ケーブルの種別は、導線の太さ及び構造を規定する。

また、本発明の遮断方法は、ケーブルの種別によらずに予め決定される制限値と、ケーブルの過電流許容特性を近似して定められた制限値とが自遮断器の遮断特性を決定するための制限値にそれぞれ含まれており、前記自遮断器の電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性であって、当該ケーブルを過電流から保護するように決定される前記自遮断器の遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する遮断方法である。

本発明では、遮断器が電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性を有する。したがって、使用するケーブルに適した遮断特性を持つ遮断器及び遮断方法を提供することができる。

本発明の一実施形態の配線用遮断器１の構成を示すブロック図である。図１のケーブル３１の構造例を説明するための模式的な断面図である。図２（ａ）に示したケーブル３１ａの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図２（ｂ）に示したケーブル３１ｂの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図２（ｃ）に示したケーブル３１ｃの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図３に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有するケーブルに適した本実施形態の遮断特性の例を示した特性図である。図４に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有するケーブルに適した本実施形態の遮断特性の例を示した特性図である。図５に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有するケーブルに適した本実施形態の遮断特性の例を示した特性図である。図８に示した本実施形態の遮断特性を階段状の特性で実現する場合の一例を示した特性図である。図１の配線用遮断器１の動作例を説明するためのフローチャートである。図９に示した階段状の遮断特性に対応した図１のケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２の記憶内容の一例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成例を説明するためのブロック図である。図１に示した配線用遮断器１は、電路遮断部１１と、制御回路１２と、複数の変流器１３と、操作部１９と、複数の電源側端子２１と、複数の負荷側端子２２と、複数のバスバー２３と、複数のバスバー２４とを備えている。また、電路遮断部１１は、複数の接点１４と、引外しコイル１５とを備え、電路（回路）に流れる電流を遮断する。制御回路１２は、出力部１６と、入力部１７と、制御部１８とを備えている。制御部１８は、電路遮断部１１を電子式制御により遮断する。

なお、本願において配線用遮断器とは、電源側端子と、負荷側端子と、電源側端子と負荷側端子との間の回路に設けられた接点と、同回路に所定の過電流が流れた場合に接点を開放するための構成を備えた開閉手段を意味する。この場合に、配線用遮断器は、遮断器、ＭＣＣＢ（ＭｏｌｄｅｄＣａｓｅＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ）、ＭＣＢ（ＭｏｌｄｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ）、ブレーカー等とも呼ぶことができる。

図１に示した例では、配線用遮断器１の複数の電源側端子２１には例えば単相３線式引込線の電圧線及中性線が接続される。電源側端子２１に接続された単相３線式引込線は、例えば電力会社等が運営する図示していない電線路に接続されている。複数の電源側端子２１を介して入力された電力は、複数のバスバー２３、複数の接点１４及び複数のバスバー２４を介して、複数の負荷側端子２２から出力される。また、複数の負荷側端子２２においては、ケーブル３１を介して、電気機器４が接続されている。

電路遮断部１１において、複数の接点１４は、引外しコイル１５と図示していないバネ、電磁石、トグル機構等と協働し、例えば図示していない取手が動かされた場合に接点１４を閉成し、引外しコイル１５が励磁された場合に接点１４を開放する。引外しコイル１５には、出力部１６が出力した電流が入力される。出力部１６は、制御部１８から所定の信号が入力された場合に、引外しコイル１５を励磁する。あるいは、出力部１６は、入力部１７において変流器１３の出力に基づき所定の過電流が検出された場合に、入力部１７が出力したその過電流が検出されたことを示す信号を制御部１８を介さずに直接入力することで引外しコイル１５を励磁するようにしてもよい。

複数の変流器１３は、複数のバスバー２４に流れる電流を所定の変流比でそれぞれ変換して出力する。複数の変流器１３から出力された電流は、入力部１７に入力される。入力部１７は、複数の変流器１３が出力した交流電流を例えば全波整流し、さらに所定の電圧値に変換して出力する。なお、電流検出は、変流器に限らず、例えばホール素子を用いた検出器等を用いて行うこともできる。

操作部１９は、例えば、複数の負荷側端子２２に接続するケーブル３１の種別を設定あるいは選択するためのディップスイッチ、ロータリースイッチ等の操作子を備えている。操作部１９の各操作子の操作状態は入力部１７を介して制御部１８へ入力される。

制御部１８は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。制御部１８は、内部に図示していない、ＣＰＵ（中央処理装置）、揮発性及び不揮発性メモリ、クロック回路、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器、デジタル入出力回路、タイマ回路等を備え、不揮発性メモリに格納されている所定のプログラムを実行することで所定の信号を入出力する。制御部１８は、各変流器１３から出力された電流の値に基づき各バスバー２４に流れる電流値Ｉ１を検知する。そして、制御部１８は、取得した電流値に基づき実効値やピーク値を算出し、算出した結果に基づき過電流や短絡電流が検知された場合に、出力部１６を制御して引外しコイル１５を励磁し、各接点１４を開放する。本実施形態において制御部１８は、プログラムを実行することで実現される主な機能としての引外し制御部１８１と、不揮発性メモリ中の所定の記憶領域及び記憶領域に記憶されたデータとからなるケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２とを有している。

なお、本願において、「ケーブルの種別」とは、ケーブルの導線の太さ及びケーブルの構造を規定する類別である。また、ケーブルの種別は、ケーブルの構造として、単心と複心との違い、各構成要素の形成の仕方の違い、導線（導体）、絶縁体等の材料の違い等を定める。

引外し制御部１８１は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶されているケーブル種別依存遮断特性（以下では単に遮断特性ともいう）を表すデータを参照して、電路に用いるケーブル３１の種別に依存する遮断特性に基づき、電路遮断部１１の引外し動作を制御することで、電路遮断部１１及びケーブル３１を含む電路を遮断する処理を行う。

ここで図２から図８を参照して、ケーブル種別依存遮断特性について説明する。図２は、ケーブル３１の構造例を模式的に示した断面図である。図２（ａ）は単心のケーブル３１ａを示す。図２（ｂ）は２心１条のケーブル３１ｂを示す。図２（ｃ）は３心１条のケーブル３１ｃを示す。図２（ａ）のケーブル３１ａは、導体１０１を絶縁体１０２で被覆し、さらにシース１０３で覆うことで構成されている。図２（ｂ）のケーブル３１ｂは、絶縁体１０２をそれぞれ被覆した２本の導体１０１に、介在１０４をはさんでバインダ（テープ）１０５を巻き付け、さらにシース１０３で覆うことで構成されている。図２（ｃ）のケーブル３１ｃは、絶縁体１０２をそれぞれ被覆した３本の導体１０１に、介在１０４をはさんでバインダ１０５を巻き付け、さらにシース１０３で覆うことで構成されている。

図３は、図２（ａ）に示した単心のケーブル３１ａの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図３は、導体の断面積がそれぞれ１４、２２及び３８ｍｍ^２の単心の６００ＶＣＶケーブルＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流及び短絡時許容電流の時間・電流特性を示している。ＣＶケーブルは、絶縁体材料に架橋ポリエチレンを用い、シース材料にビニルを用いた電力ケーブルである。また、常時許容電流は、許容電流とも呼ばれ、連続して通電可能な電流である。一方、短絡時許容電流は、瞬時許容電流又は短時間許容電流とも呼ばれ、短絡時、地絡時等において短時間に限って流せることができる電流である。短絡時許容電流は、図３において斜線で示されるように時間に応じて変化する。単心のＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流は、それぞれ１００Ａ、１３０Ａ及び１９０Ａである。

短絡時許容電流Ｉは、ＪＣＳ（日本電線工業会規格）０１６８によって下式で計算される。

ここで、Ｑは導体の熱容量であり、銅の場合、３．４Ｊ／°Ｃ・ｃｍ^３、アルミの場合、２．５Ｊ／°Ｃ・ｃｍ^３である。Ａは導体の断面積（ｍｍ^２）である。ａは２０°Ｃにおける導体の温度係数であり、銅の場合、０．００３９３、アルミの場合、０．００４０３である。ｒ_１は２０°Ｃにおける交流導体抵抗（Ω／ｃｍ）である。Ｔ_１は短絡前の導体温度（°Ｃ）である。Ｔ_２は短絡時の最高許容温度（°Ｃ）である。そして、ｔは短絡電流の持続時間（秒）である。

また、短絡時許容電流Ｉは、絶縁体及び導体の種類に応じて次の簡易式で求めることができる。

Ｋは定数であり、絶縁体の種類が架橋ポリエチレンで、導体の種類が銅の場合、Ｋ＝１３４である。

次に、図４は、図２（ｂ）に示した２心１条のケーブル３１ｂの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図４は、導体の断面積がそれぞれ１４、２２及び３８ｍｍ^２の２心１条の６００ＶＣＶケーブルＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流及び短絡時許容電流の時間・電流特性を示している。２心１条のＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流は、それぞれ９１Ａ、１２０Ａ及び１７０Ａである。

次に、図５は、図２（ｃ）に示した３心１条のケーブル３１ｃの常時許容電流及び短絡時許容電流の例を示した特性図である。図５は、導体の断面積がそれぞれ１４、２２及び３８ｍｍ^２の３心１条の６００ＶＣＶケーブルＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流及び短絡時許容電流の時間・電流特性を示している。３心１条のＣＶ１４、ＣＶ２２及びＣＶ３８の常時許容電流は、それぞれ７６Ａ、１００Ａ及び１４０Ａである。

次に、図３〜図５に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有するケーブル３１を例として、本実施形態におけるケーブル種別依存遮断特性について説明する。本実施形態において、ケーブル種別依存遮断特性とは、電路に用いるケーブル３１の種別に依存する遮断特性であって、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、電路に用いるケーブル３１の種別に応じて定めたものである。また、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間は、電路に用いるケーブル３１の種別と、流す電流の定格電流値とに応じて定めたものである。そして、ケーブル種別依存遮断特性は、電路に用いるケーブル３１の常時鏡電流及び短絡時許容電流を超えず、かつ、所定の規格に定められた時間・電流引外し特性を満足するものである。なお、遮断特性は、他に、引外し特性、時間・電流引外し特性、動作特性等とも呼ばれる。

ここでは、一例として、配線用遮断器１の定格電流を１００Ａとする場合について説明する。ＪＩＳ（日本工業規格）Ｃ８２２２（旧ＪＩＳＣ８３７０）では、瞬時引外しタイプＪの配線用遮断器について、定格電流Ｉｎが１００Ａの場合、次の時間・電流引外し特性を規定している。すなわち、定格電流Ｉｎで不動作（つまり非遮断）、定格電流Ｉｎの１．２５倍で２時間以内に動作（つまり遮断）、そして、定格電流Ｉｎの２倍で６分以内に動作と規定されている。

定格電流Ｉｎを１００Ａとした場合、電路に流れる電流つまりケーブル３１に流れる電流が１００Ａ（実効値、以下同じ。）では配線用遮断器１は不動作でなければならない。一方、図３から図５に破線Ｒａの右端の黒丸で示した定格電流の１．２５倍の１２５Ａの電流が流れた場合、２時間以内で配線用遮断器１は動作しなければならない。また、図３から図５に破線Ｒｂの右端の黒丸で示した定格電流の２倍の２００Ａの電流が流れた場合、６分以内で配線用遮断器１は動作しなければならない。

以上のようにＪＩＳＣ８２２２では、定格電流で不動作、定格電流の１２５％で２時間以内に動作、そして定格電流の２００％で６分以内に動作と規定されているだけである。したがって、例えば、１０１Ａの電流が流れた場合に１分以内で動作してもよいし、１９９Ａの電流が流れた場合に１時間５９分で動作してもよい。つまり、図３から図５に、破線Ｒａで示した２時間（７２００秒）で１００Ａ超から１２５Ａまでの範囲と、破線Ｒｂで示した６分（３６０秒）で１００Ａ超から２００Ａまでの範囲とを通過する特性であれば、ＪＩＳＣ８２２２の要求を満たすことができる。一方、ケーブル３１の性能をできるだけ生かすには、破線Ｒａ及び破線Ｒｂを通り、ケーブル３１の常時許容電流及び短絡時許容電流の時間・電流特性で許容される時間をできるだけ長く、電流値をできるだけ大きくした遮断特性を設定することが望ましい。

規格上の要求と、ケーブル３１の性能の有効利用とを図るケーブル種別依存遮断特性の例を、図６から図８に示した。図６は、図３に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有する単心のケーブル３１ａに適した遮断特性の例を示した図である。図７は、図４に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有する２心１条のケーブル３１ｂに適した遮断特性の例を示した図である。図８は、図５に示した常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を有する３心１条のケーブル３１ｃに適した遮断特性の例を示した図である。なお、図６から図８では、図３から図５に示した各ＣＶケーブルの常時許容電流及び短絡時許容電流の特性を同様に示し、ＣＶ２２のケーブル種別に依存する遮断特性を破線の太線で示し、また、ＣＶ３８のケーブル種別に依存する遮断特性を実線の太線で示している。

図６に示した例では、ＣＶ１４については、常時許容電流が１００Ａであり、この例における配線用遮断器１の定格電流１００Ａと同一である。そのため、一般的な定格電流１００Ａの配線用遮断器を選択した場合には、その配線用遮断器が、１２５Ａ以上で２時間以内に遮断、そして２００Ａで６分以内に遮断させるという条件を満たして動作したとしても、同条件の基ではＣＶ１４を保護することができない。そこで、本実施形態の配線用遮断器１は、ＣＶ１４の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性まで遮断特性を低減させる。ＣＶ２２については、常時許容電流が１３０Ａなので、破線の太線で示したように、２時以上の時間領域で電流値１２５Ａの規格上の制限を受け、２時間未満の時間領域ではＣＶ２２の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、２時間未満の時間領域ではＣＶ２２の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性に一致した遮断特性にする。ＣＶ３８については、常時許容電流が１９０Ａなので、実線の太線で示したように、２時以上の時間領域で電流値１２５Ａの規格上の制限を受け、２時間未満で２００Ａ未満の領域ではＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、２時間未満の時間領域ではＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性に一致した遮断特性にする。また、ＣＶ３８では、２００Ａ以上の電流領域で電流値２００Ａの規格上の制限を受け、６分未満の領域ではＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、６分未満の領域ではＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性に一致した遮断特性にする。

すなわち、図６に示したように本実施形態のケーブル種別依存遮断特性は、上述したように、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、保護する電路に用いるケーブルの種別に応じて定める。また、本実施形態のケーブル種別依存遮断特性は、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、電路に用いるケーブルの種別と、流す電流の定格電流値とに応じて定める。また、本実施形態のケーブル種別依存遮断特性は、電路に用いるケーブルの常時許容電流及び短絡時許容電流を超えず、かつ、所定の規格に定められた時間・電流引外し特性を満足するように定められている。

図７に示した例では、２心１条のＣＶ１４については、常時許容電流が９１Ａであり、この例における配線用遮断器の定格電流１００Ａに満たない。そのため、一般的な定格電流１００Ａの配線用遮断器を選択した場合には、その配線用遮断器が、定格電流、１２５Ａ以上で２時間以内に遮断、そして２００Ａで６分以内に遮断させるという条件を満たして動作したとしても、同条件の基では２心１条のＣＶ１４を保護することができない。そこで、本実施形態の配線用遮断器１は、２心１条のＣＶ１４の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性まで遮断特性を低減させる。例えば、２心１条のＣＶ１４の性能を最大限に生かすには例えば配線用遮断器１の定格電流を９１Ａまで低減させるとともに、９１Ａ以上の遮断特性を２心１条のＣＶ１４の短絡時許容電流とで決まる特性を満たす遮断特性にする。要するに、２心１条のＣＶ１４の場合、２心１条のＣＶ１４の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性に一致した遮断特性にする。
２心１条のＣＶ２２については、常時許容電流が１２０Ａと、この例における配線用遮断器１の定格電流の１２５％の電流１２５Ａ未満なので、破線の太線で示したＣＶ２２の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性そのものが、配線用遮断器１の遮断特性として最適な遮断特性になる。２心１条のＣＶ３８については、常時許容電流が１７０Ａなので、実線の太線で示したように、２時以上の時間領域で電流値１２５Ａの規格上の制限を受け、２時間未満で２００Ａ未満の領域では２心１条のＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、２時間未満で２００Ａ未満の領域では２心１条のＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性に一致した遮断特性にする。また、２心１条のＣＶ３８では、２００Ａ以上の電流領域で電流値２００Ａの規格上の制限を受け、６分未満の領域では２心１条のＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、６分未満の領域では２心１条のＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性に一致した遮断特性にする。

図８に示した例では、３心１条のＣＶ１４については、常時許容電流が７６Ａであり、この例における配線用遮断器１の定格電流１００Ａに満たない。そのため、一般的な定格電流１００Ａの配線用遮断器を選択した場合には、その配線用遮断器が、定格電流、１２５Ａ以上で２時間以内に遮断、そして２００Ａで６分以内に遮断させるという条件を満たして動作したとしても、同条件の基では３心１条のＣＶ１４を保護することができない。そこで、本実施形態の配線用遮断器１は、３心１条のＣＶ１４の性能を最大限に生かすには例えば配線用遮断器１の定格電流を７６Ａまで低減させる。
３心１条のＣＶ２２については、常時許容電流が１００Ａと、この例における配線用遮断器１の定格電流１００Ａとが同一なので、破線の太線で示したＣＶ２２の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性そのものが、配線用遮断器１の遮断特性として最適な遮断特性になる。３心１条のＣＶ３８については、常時許容電流が１４０Ａなので、実線の太線で示したように、２時以上の時間領域で電流値１２５Ａの規格上の制限を受け、２時間未満で２００Ａ未満の領域では３心１条のＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、２時間未満で２００Ａ未満の領域では３心１条のＣＶ３８の常時許容電流と短絡時許容電流とで決まる特性に一致した遮断特性にする。また、３心１条のＣＶ３８では、２００Ａ以上の電流領域で電流値２００Ａの規格上の制限を受け、６分未満の領域では３心１条のＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性を満たす遮断特性にする。例えば、６分未満の領域では３心１条のＣＶ３８の短絡時許容電流で決まる特性に一致した遮断特性にする。

図１に示したケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２は、図６から図８を参照して説明したケーブル種別依存遮断特性を、ケーブル種別を表す情報とともに１又は複数組記憶する。ただし、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２は、ケーブル種別依存遮断特性を１つのみ記憶する場合には、ケーブル種別を表す情報は記憶しなくてもよい。ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２は、例えば、電流と時間との対応関係を示すデータを含むテーブルとして記憶したり、電流と時間との対応関係を示す１又は複数の数式を記憶したりすることで、図６から図８に示したケーブル種別依存遮断特性を記憶することができる。

そして、引外し制御部１８１は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶されているケーブル種別依存遮断特性を表すデータを参照して、電路に用いるケーブル３１の種別に依存する遮断特性に基づき、電路遮断部１１の引外し動作を制御する。その際、引外し制御部１８１は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶されている複数のケーブル種別依存遮断特性のいずれかを、操作部１９の設定に従い、ケーブル３１の種別を特定し、特定したケーブル３１の種別から適する遮断特性を選択することができる。すなわち、配線用遮断器１は、電路に用いるケーブル３１の種別から適する遮断特性を例えばユーザの指示に従い選択可能とすることができる。ただし、操作部１９の設定は、例えば工場出荷前のみ変更可能な形態としてユーザによる変更を認めたいようにすることもできる。この場合、配線用遮断器１に対しては、電路に用いるケーブル３１の種別に応じて遮断特性を定める型式を定めることができる。この場合、型式は、電路に用いるケーブルの種別に対応する識別情報として機能する。すなわち、配線用遮断器１に対して型式を定めるということは、配線用遮断器１に対して電路に用いるケーブルの種別に対応する識別情報を付与し、付与した識別情報に対応する遮断特性を配線用遮断器１に対して定めるという意味である。ユーザは、ケーブルの種別に応じて適切な型式を指定することで、使用するケーブルの性能に適したケーブル種別依存遮断特性を有する配線用遮断器１を選択することができる。

次に、図９から図１１を参照して、図１に示した配線用遮断器１の動作例について詳細に説明する。図９は、図８を参照して説明した３心１条のケーブルＣＶ３８の実線の太線で示したケーブル種別依存遮断特性と、そのケーブル種別依存遮断特性を階段状の特性で近似したケーブル種別依存遮断特性ＳＴとを示す。ケーブル種別依存遮断特性ＳＴは、引外し制御部１８１における電流値と時間とに基づく計算等の処理を少なくするために、階段状の設定としている。

図１０は、図９に示した階段状のケーブル種別依存遮断特性ＳＴを用いる場合の引外し制御部１８１の動作例を示したフローチャートである。また、図１１は、図９に示した階段状のケーブル種別依存遮断特性ＳＴを、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶する場合のテーブルの構成例を説明するための図である。

図１０に示したフローは、一例として、１ミリ秒毎に繰り返して実行される動作である。図１０に示した処理では、引外し制御部１８１は、カウント値（ｉ）、電流制限値（ｉ）と、計数制限値（ｉ）の３種類の配列変数を使用する（ここでｉ＝０、１、…、Ｎ−１。Ｎは配列の要素数）。カウント値（ｉ）は、電流値Ｉ１（図１）の実効値が電流制限値（ｉ）に設定されている電流制限値以上である場合に１だけ増分され、電流制限値以上でない場合に１だけ減分される変数である。電流制限値（ｉ）には、図９に示したケーブル種別依存遮断特性ＳＴの各段階に対応する電流値が設定される。電流制限値（ｉ）は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶されている値である。そして、計数制限値（ｉ）は、ケーブル種別依存遮断特性ＳＴにおいて各段階に対応する各電流値に対応する各継続時間が設定される。計数制限値（ｉ）は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２に記憶されている値である。

図１１は、ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２の構成例として、図９に示した階段状のケーブル種別依存遮断特性ＳＴに対応する電流制限値（ｉ）と計数制限値（ｉ）とを表すテーブルの構成を示した図である。電流制限値（ｉ）は電流の実効値（Ａ）そのものであり、計数制限値（ｉ）は図９の時間（秒）の値を１ミリ秒で除した値（すなわち１０００倍した値）である。図１１に示したテーブルでは、例えば１２５Ａに７２００秒、１４０Ａに９００秒、１６９Ａに６４８秒、２００Ａに３６０秒、２６８Ａに１００秒、…というように、ケーブル種別依存遮断特性ＳＴの各段に対応する値が格納される。これらの値のうち、ｉ＝０の１２５Ａと７２００秒との対応関係と、ｉ＝３の２００Ａと３６０秒との対応関係とは、ＪＩＳＣ８２２２に規定された定格電流Ｉｎの１．２５倍と２倍の電流と時間との対応関係に対応している。ケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２がｉ＝０の設定とｉ＝３の設定とを含むことで、引外し制御部１８１は、ＪＩＳＣ８２２２規格に定められた時間・電流引外し特性を満たすことができる。ｉ＝１の１４０Ａは、３心１条のケーブルＣＶ３８の常時許容電流に対応している。また、ｉ＝０、１及び３以外の電流値と時間との対応関係は、短絡時許容電流と時間との対応関係に対応している。なお、図１１に示したケーブル種別依存遮断特性記憶部１８２の構成例は一例であって、図１１に示した例のＮ＝１２に代えて、要素数Ｎは減らしたり増やしたりすることができる。

次に、図１０を参照して引外し制御部１８１の動作例について説明する。図１０に示した処理では、まず、引外し制御部１８１は変流器１３の検出値に基づき電路に流れる電流の実効値を算出する（ステップＳ１０１）。次に、引外し制御部１８１は、ステップＳ１０１で算出した電流値が、瞬時引外し設定電流以上か否かを判定する（ステップＳ１０２）。瞬時引外し設定電流は、予め定めた瞬時引外し動作を行う場合のしきい値である。例えば図９の特性図で、時間０．０１秒に対応するケーブルＣＶ３８の短絡時許容電流の値とすることができる。ステップＳ１０２で瞬時引外し設定電流以上であると判定された場合（ステップＳ１０２でＹＥＳの場合）、引外し制御部１８１は出力部１６を介して電路遮断部１１を制御して電路を遮断する（ステップＳ１１１）。一方、ステップＳ１０２で瞬時引外し設定電流以上でないと判定された場合（ステップＳ１０２でＮＯの場合）、引外し制御部１８１は変数ｉに０を格納する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３で変数ｉに０を格納した後、引外し制御部１８１はステップＳ１０１で算出した電流値が、電流制限値（ｉ）以上か否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えばｉ＝０の場合、引外し制御部１８１は電流値が電流制限値（０）＝１２５Ａ以上か否かを判定する。

ステップＳ１０４で電流値が電流制限値（ｉ）以上でないと判定された場合（ステップＳ１０４でＮＯの場合）、引外し制御部１８１はカウント値（ｉ）が０であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。カウント値（ｉ）が０でない場合（ステップＳ１０９でＮＯの場合）、引外し制御部１８１は、カウント値（ｉ）を１だけ減分する（ステップＳ１１０）。カウント値（ｉ）が０である場合（ステップＳ１０９でＹＥＳの場合）又はステップＳ１１０でカウント値（ｉ）を１だけ減分した場合、引外し制御部１８１は変数ｉを１だけ増分する（ステップＳ１０７）。次に、ステップＳ１０７で変数ｉを１だけ増分した後、引外し制御部１８１は変数ｉが配列の要素数Ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。変数ｉがＮ以上の場合（ステップＳ１０８でＹＥＳの場合）、引外し制御部１８１は処理を終了し、図１０に示した処理を呼び出した他の処理に復帰する。一方、変数ｉがＮ以上でない場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）、引外し制御部１８１はステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０１で算出した電流値が、電流制限値（ｉ）以上か否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、ｉ＝１の場合、引外し制御部１８１は電流値が電流制限値（１）＝１４０Ａ以上か否かを判定する。次に、引外し制御部１８１はステップＳ１０４の判定結果に応じた処理を行う。以降、上記と同様である。

他方、上述したステップＳ１０４で電流値が電流制限値（ｉ）以上であると判定された場合（ステップＳ１０４でＹＥＳの場合）、引外し制御部１８１はカウント値（ｉ）を１だけ増分する（ステップＳ１０５）。次に、引外し制御部１８１はカウント値（ｉ）が計数制限値（ｉ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、ｉ＝０の場合、引外し制御部１８１はカウント値（０）が計数制限値（０）＝７２０００００より大きいか否かを判定する。ステップＳ１０６でカウント値（ｉ）が計数制限値（ｉ）より大きいと判定された場合（ステップＳ１０６でＹＥＳの場合）、引外し制御部１８１は出力部１６を介して電路遮断部１１を制御して電路を遮断する（ステップＳ１１１）。一方、ステップＳ１０６でカウント値（ｉ）が計数制限値（ｉ）より大きくないと判定された場合（ステップＳ１０６でＮＯの場合）、引外し制御部１８１は変数ｉを１だけ増分する（ステップＳ１０７）。次に、引外し制御部１８１はステップＳ１０８とそれ以降の処理を行う。

引外し制御部１８１は、図１０に示した処理を１ミリ秒毎に繰り返し実行することで、電路に用いるケーブル３１の種別に依存する遮断特性で電路遮断部１１を制御する。

なお、図１０に示した動作は一例であって、引外し制御部１８１の動作は例えば次のように変更することができる。すなわち、図１０に示した動作例ではすべてのカウント値（ｉ）の増分又は減分を同じ周期（つまり１ミリ秒毎）で行っているが、例えば、１ミリ秒毎に行うものと、１０ミリ秒毎に行うものとを混在させる等、異なる周期でカウント値（ｉ）の増分又は減分を行うようにしてもよい。また、ステップＳ１０２の判定処理は実効値ではなく電流値のピーク値を基準として行うようにしてもよい。また、カウント値（ｉ）は減分時に１以外の値で減分してもよい。

以上のように本実施形態の配線用遮断器１によれば、配線用遮断器１が電路に用いるケーブル３１の種別に依存する遮断特性を有する。したがって、使用するケーブル３１に適した遮断特性を持つ配線用遮断器１を提供することができる。なお、本実施形態の配線用遮断器１は、電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性を有する遮断器としてとらえることができるほか、次のような態様を有するものとしてとらえることができる。すなわち、本実施形態の配線用遮断器１は、保護対象の電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性を有する遮断器としてとらえることができる。また、本実施形態の配線用遮断器１は、保護するケーブルの種別に依存する遮断特性を有する遮断器としてとらえることができる。また、本実施形態の配線用遮断器１は、保護の対象にするケーブルの種別に依存する遮断特性を有する遮断器としてとらえることができる。

また、本実施形態の配線用遮断器１によれば、規格上の遮断特性と、ケーブルの耐熱性を十分に発揮する遮断特性を持つことができる。すなわち、定格電流を超える領域の遮断特性をケーブルの性能上限に近づけることができる。また、本実施形態の配線用遮断器１は、定格電流の規定倍率に対する遮断性能と、使用するケーブルに合った最適な通電時間と遮断時間特性とを容易に両立させて持つことができる。これによれば、例えば電気機器４が発生させる定格を超える過渡的な負荷変動による不要なトリップを回避しやすくなる。すなわち、本実施形態の配線用遮断器１によれば、電気機器４の負荷変動による通電電流での不要動作を防げる。そのため、配線用遮断器１を電力会社との引込開閉器として使用する場合に定格電流を下げることが可能になるため、電力需要家の電力料金の削減ができる。

以上、本発明の配線用遮断器１の一実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。本発明の実施形態は、例えば、上記の実施形態を次のように変形したものとすることができる。すなわち、例えば、接点１４は、機械式に限らず、半導体素子を用いて構成したものであってもよい。その場合、引外しコイル１５等は省略することができる。また、制御部１８が実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体又は通信回線を用いて頒布することができる。

１配線用遮断器
１１電路遮断部
１２制御回路
１３変流器
１４接点
１５引外しコイル
１６出力部
１７入力部
１８制御部
１９操作部
２１電源側端子
２２負荷側端子
２３、２４バスバー
３１ケーブル
１８１引外し制御部
１８２ケーブル種別依存遮断特性記憶部

Claims

ケーブルの種別によらずに予め決定される制限値と、ケーブルの過電流許容特性を近似して定められた制限値とが自遮断器の遮断特性を決定するための制限値にそれぞれ含まれており、前記自遮断器の電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性であって、当該ケーブルを過電流から保護するように決定される前記自遮断器の遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する制御部を備える遮断器。
前記電路に用いるケーブルの種別に対応する識別情報が自遮断器に対して付与され、
前記付与された識別情報に対応する遮断特性であって、一又は複数の前記遮断特性が記憶部に記憶され、
前記制御部は、
前記記憶されている遮断特性のうちから自遮断器の遮断特性として選択された遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する
請求項１に記載の遮断器。
前記制御部は、
自遮断器の遮断特性を、操作部を用いて設定された前記電路に用いるケーブルの種別に適する遮断特性に決定する
請求項２に記載の遮断器。
前記制御部は、
前記遮断特性として、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、前記電路に用いるケーブルの種別に応じて、自遮断器の電路遮断部を制御する
請求項１から３のいずれか１項に記載の遮断器。
前記制御部は、
前記遮断特性として、所定の電流値の電流を継続して流すことを許容する遮断時間を、前記電路に用いるケーブルの種別と、流す電流の定格電流値とに応じて、自遮断器の電路遮断部を制御する
請求項１から４のいずれか１項に記載の遮断器。
前記遮断特性が、前記電路に用いるケーブルの常時許容電流及び短絡時許容電流を超えず、かつ、所定の規格に定められた時間・電流引外し特性を満足する
請求項１から５のいずれか１項に記載の遮断器。
前記ケーブルの種別は、導線の太さ及び構造を規定する
請求項１から６のいずれか１項に記載の遮断器。
ケーブルの種別によらずに予め決定される制限値と、ケーブルの過電流許容特性を近似して定められた制限値とが自遮断器の遮断特性を決定するための制限値にそれぞれ含まれており、前記自遮断器の電路に用いるケーブルの種別に依存する遮断特性であって、当該ケーブルを過電流から保護するように決定される前記自遮断器の遮断特性に従い、前記自遮断器の電路遮断部を制御する遮断方法。