JPH01227616A - 固体トリップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は保護されるべき導体を流れる電流に比例するア
ナログ信号を出す電流検出回路と整流器と、この電流検
出回路に接続し、測定端子間に少なくとも１つの測定電
圧を出す測定および電源回路と、上記整流器出力と測定
および電源回路とを受け、そして測定電圧を受けて出力
端子に遅延されあるいは遅延なく遮断器トリップ命令を
、プリセットピックアップが上記測定電圧より小さいと
きに出すための電子的処理ユニットと、上記整流器と、
測定および電源回路の出力を受けるサイリスタと直列に
なったトリップコイルとを有し、この電子的処理ユニッ
トの出力端子が、トリップコイルによりこのユニットか
らのトリップ命令により遮断器を開かせるようにサイリ
スタのゲートに接続するようになっており、このサイリ
スタがカソードをフローティング状態で装着され、測定
電圧が接地点とサイリスタのカソードとの間に加えられ
、このサイリスタのゲートに接続するアノードと接地さ
れたカソードを有するツェナーダイオードがトリップ装
置の瞬時トリップピックアップを決定するようになった
遮断器用の固体トリップ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の固体トリップ装置ではトリップコイルとサイリス
タが電源回路の出力端子間に直列とされ、トリップ命令
がす冑すスタのゲートに加えられるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

電源回路は遮断器が閉□じた後のある時間に充分な電圧
を供給できるにすぎない。例えば約３５ｍ５ｅｃの電源
電圧上昇時間が一般的であるが、電子的処理ユニットが
マイクロプロセッサからなる場合には、後者は付勢後に
一般に３０〜５０ｍ５ｅｃの比較的長い開始時間を必要
としそしてそのためこの期間には信頼しうるトリップ命
令を出すことができない。

このため、遮断テストを固体トリップ装置で行うべきと
きに問題か生じる。トリップ装置の動作はこのためマス
クされ、電源電圧の上昇時間だけ遅延する。しかも、大
きい短絡電流が遮断器において瞬間的に検出されること
になる。

本発明の目的は電源電圧がなくとも動作しうる瞬時トリ
ップ回路からなるシステム付勢される固体トリップ装置
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればこの目的はサイリスタをそのカソードが
フローディングとなるように装着し、接地点と、このサ
イリスタのカソードとの間に測定電圧を印加し、サイリ
スタのゲートに接続するアノードと接地されたカソード
を有するツェナーダイオードがトリップ装置の瞬間トリ
ップピックアップを決定するようにすることにより達成
される。

［作　用〕 好適な実施例によれば、整流器、測定および電源回路は
電流検出回路の出力に接続する入力を有する整流回路か
らなり、電源回路が測定回路と直列になって、この整流
回路の正および負の出力端子間に測定電圧を勾え、電源
と測定回路に共通の点を接地する。この測定回路は整流
回路の負端子と接地点間に接続する１個の抵抗で形成さ
れる。

かくしてトリップコイルに電源回路で与えられる、接地
点に対し正の電圧か与えられ、保護されるべき導体を流
れる電流を表わす可変の負電圧がサイリスタのカソード
に加えられ、そのゲートは電子的処理ユニットか中のト
リップ命令のないときツェナーダイオードにより負電圧
に維持される。サイリスタのカソードに加えられる負の
測定電圧の大きさがツェナーダイオードによりセットさ
れるあるピックアップを越えると、このサイリスタが導
通し、遮断器かトリップされる。

このトリップ装置が多極遮断器用に設計される場合には
１個の測定抵抗または１相につき１個の測定抵抗を使用
できる。後者の場合には１極当り１個の電流センサと整
流器、測定および電源回路からなる電流検出回路はそれ
らの極に夫々関連した複数の整流ブリッジからなり、そ
の入力は関連する電流センサの出力に夫々接続し、１つ
の極に関連する１つの整流ブリッジが共通の電源回路の
端子に関連した１個の独立した１ｌｌｌ定抵抗と直列に
接続し、電源回路に接続する抵抗の端子が接地され、こ
れら測定抵抗の他端が複数の関連するダイオードのカソ
ードに夫々接続し、これらダイオードのアノードは最大
のＮ１１１定電圧のみがサイリスタのゲートに加えられ
るようにそのサイリスタのゲートに接続する。

好適な実施例によれば、このトリップ装置は更に瞬間ト
リップピックアップの一時的な変更回路からなる。これ
を達成するために、ツェナーダイオードのカソードと接
地点との間に抵抗が接続され、もう１つの抵抗かツェナ
ーダイオードのカソードとサイリスタのカソードとの間
のコンデンサに直列に接続される。

（実施例） 第１図において、少なくとも１本の導体１２を保護する
遮断器１０は過負荷または短絡時に遮断器のトリップを
行うようにトリップコイル１４により制御される動作機
構によって作動される。

導体１２の電流強度は、保護されるべき導体により形成
される１次巻線と電流を表わす信号を出す２次巻線を有
する変流器１６で検出される。この信号は整流、６１す
定および電源回路１８の入力に加えられる。

回路１８は整流回路からなり、この回路は単極遮断器の
場合には全波整流ブリッジ２０て形成され、その交流入
力は変流器１６の出力信号を受ける。

整流されたこの信号は電源回路２２と１Ｈ１１定抵抗２
４に加えられる。導体］２の電流を表わすｉ４＋１１定
抵抗２４の端子の測定電圧Ｖｍは電子的処理ユニット２
６に加えられる。回路１８はまた出力端子２８と３０の
間に第１電源電圧を与える。この電圧から得られた第２
電源電圧は回路１８の出力端子３２と端子２８との間に
一般に与えられて処理ユニット２６に与えられる。マイ
クロプロセッサ形の処理ユニット２６の場合にはこの第
２電圧は約５ｖである。

多極回路遮断器の場合には、このシステムの夫々の保護
されるべき導体に１つの変流器が関連づけられ、異なっ
た変流器の出力信号が整流、測定および電源回路１８に
加えられる。

第２図において、回路遮断器１０は３相交流系の導体１
２Ｒ，１２Ｓ、１２Ｔを保護するように設計されている
。各導体の電流強度は関連する変流器１６Ｒ，１６Ｓ、
１６Ｔによりモニタされ、これら変流器の２次巻線は全
波整流ブリッジ２ＯＲ，２０５，２０Ｔに接続される。

整流ブリッジの出力は直列とされ、合計整流信号が電源
回路２２と測定抵抗２４に加えられる。この場合、測定
電圧Ｖｍは導体のうちの１本の最大電流を表わす。

当然この原理はこの系内の導体の数に関係なく適用され
る。

また各相について処理ユニット２６に個別の測定電圧Ｖ
ｍＲ，ＶｍＳ、ＶｍＴを与えることもできる（第３図）
。個々の測定抵抗２４Ｒ，２４Ｓ。

２４Ｔがこのとき各整流ブリッジに関連づけられる。各
整流ブリッジは関連する測定抵抗と直列に共通電源回路
２２の端子に接続される。

電子的処理ユニット２２は周知のように大遅延および小
遅延トリップ機能を行い、そしてプリセットピックアッ
プを越えるとき回路、遮断器１０のトリップ命令を発生
するように地絡保護機能も行う。このようにして発生さ
れるトリップ命令はユニット２６によって、トリップコ
イル１４に直列となったサイリスタ３４のゲートに１４
０えられる。

この種の処理ユニットは米国特許節４．５７１，６５９
号のようなアナログ形であるかあるいは同じ（第４．７
１０，８４５号のようなマイクロプロセッサを用いるデ
ィジタル形であるかに拘らず周知である。

本発明によれば、この種のトリップ装置は電源電圧に無
関係な瞬時トリップ回路を備えるように変更されるべき
である。

第１．３図に示すように、サイリスタ３４はそのカソー
ドかフロートとなるように装着される。

トリップコイル１４とサイリスタ３４は従来のように電
源回路２２の出力端子２８．．３０間に直列とはならな
い。

電源回路の出力端子２８は接地されているから、４り定
抵抗２４（第１．２図）は整流回路の負端子と接地間に
接続される６測定電圧Ｖｍはそれ故接地点（出力端子２
８）と、整流回路の負端子に直接に接続する出力端子３
６の間に生じる。各相について測定を行う多極回路遮断
器の場合には、測定電圧ＶｍＲ，ＶｍＳ、ＶｍＴが接地
点２８と、関連する整流ブリッジ２ＯＲ，２Ｏ３または
２０Ｔの負端子にそれぞれ直接に接続される端子３６Ｒ
，３６Ｓ、３６Ｔとの間にそれぞれ生じる。

トリップコイル１４とサイリスタ３４は出力端子３０と
導体３８の間に直列に接続される。測定抵抗２４（第１
．２図）が１個の場合には導体３８は出力端子３６に直
結される。

このように、サイリスタのカソードに加わる電圧が生じ
、これは測定電圧Ｖｍによりきまる。ツェナーダイオー
ド４０のアノードはサイリスタ３４のゲートに接続され
、カソードは接地される。

ユニット２６によりそのゲートに加えられる、正のトリ
ップ命令のないときは、そのゲートは接地電位に対し負
の、１−Ｖｚｌより低い電圧となる。

Ｖｚはツェナーダイオードによりきまるものである。サ
イリスタのカソードに加わる電圧−Ｖｍが絶対値でＶｚ
より低い限り、サイリスタはオフのままである。保護さ
れるべき導体の短絡の場合には、短絡電流に比例する電
圧Ｖｍは電圧Ｖｚとサイリスタ特有のピックアップ電圧
ＶＧＫの和であるピックアップ電圧を越え、その結果、
サイリスタがオンとなり、トリップコイル１４に電流が
流れて遮断器１０を開かせる。

ツェナーダイオード４０によりきまるピックアップを有
する瞬間トリップ回路がこのようにして形成される。

トリップが生じた時点でサイリスタはオンとなり、電源
端子３０と導体３８の間の電圧、すなわち、コイル１４
の端子に加わる電圧は端子３０の電源電圧Ｖと測定電圧
Ｖｍの和となる。

回路遮断器のトリップを行うためにはトリップコイル］
４の端子電圧かそのコイルにより接点を開くに必要な電
圧より大ぎければよい。このコイルは好適にはＩＶまで
下がることのできる、非常に低い開放電圧を有する低イ
ンピーダンス形のものである。瞬間トリップの必要な短
絡の場合には、測定電圧ｖｍはコイルの開放電圧より著
しく大きく、そして電源電圧Ｖのないときでも回路遮断
器のトリップを生じさせるに充分なものである。

このように、電源電圧子■のないとき、あるいはこの電
圧か不十分である限り、測定電圧Ｖｍはツェナーダイオ
ード４０によりセットされるトリップピックアップと比
較のための電流測定用およびトリップコイルへの電源電
圧として作用する。

第１図に示すように、ダイオード４２は従来のようにト
リップコイル１４に並列に装着されている。電源端子３
０と接地間のコンデンサ４４はトリップ装置の正常動作
中は電源電圧Ｖの安定化のため、大遅延、小遅延または
地絡事故の場合にはトリップ電力の供給のために動作す
る。

回路１８が各相（第３図）について夫々の測定電圧Ｖｍ
Ｒ，ＶｍＳ、ＶｍＴを出すときには導体３８はダイオー
ドＤＩ、Ｄ２．Ｄ３のアノードに接続される。これらの
ダイオードのカソードは端子３６Ｒ，３６Ｓ、３６Ｔに
夫々接続されている。

従ってこれらダイオードはサイリスタ３４のカソードに
検出された最大電圧ＶｍＲ，ＶｍＳまたはＶｍＴを与え
るアナログＯＲ回路を形成する。

このときの動作は第１図の瞬間トリップ回路と同じであ
り、これらダイオードの直流端子電圧は電圧Ｖｚとピッ
クアップ電圧ＶＧＫに加えられて瞬間トリップピックア
ップを固定する。

測定電圧のうちの１つがこの瞬間トリップピックアップ
を越えると直ちにサイリスタ３４がオンとなり、トリッ
プコイル１４には電源電圧■の値には無関係に回路遮断
器１０を開くに充分な電流か流れる。

第３図に示すように、抵抗Ｒ］は処理ユニット２６のト
リップ出力とサイリスタのゲートとの間に、ゲート電流
を制限するようにして配置される。

同様に、限流抵抗Ｒ２をケートと接地間のツェナーダイ
オード４０に直列にしてもよい。

抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３の直列回路からなる干渉抑圧
ＲＣ回路をサイリスタ３４のアノード−カソード間に接
続し、そして抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の並列回路から
なるそれをサイリスタのゲートとカソードの間に接続す
るとよい。

さらに、上述の瞬間トリップ回路に、短絡検出時の非常
に短時間にオーバライド（ｏｖｅｒｒｉｄｅ）選択性と
呼ばれる選択性を与えて、故障点が第１瞬時トリップピ
ックアップすなわちＶｚよりは高いか第１より高い第２
１−リップピックアップより低いときに下流側の遮断器
を開くことができるようにするとよい。

これを行うためにトリップピックアップＳを、故障が測
定抵抗により検出されたとき一時点に上昇させる。

第４図にボすように、これはサイリスタ３４のカソード
と、ツェナーダイオード４０のカソードおよびそれと接
地点間の抵抗に共通な点との間に直列となった抵抗Ｒ５
とコンデンサＣ５からなる回路により達成される。

故障のないときには測定電圧Ｖｍは０であり、コンデン
サＣ５は放電して抵抗Ｒ５とＲ２には電流は流れない。

時点「ｔｏ」で故障が生じると、電圧Ｖｍは０でなくな
り、充電電流がコンデンサＣ５、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ２を
通り流れる。

電圧ＶＧＫと、第３図の場合にはダイオードＤＩ、Ｄ２
．Ｄ３の電圧降下とを無視すれば、Ｖｍがサイリスタを
ゲートするために到達しなければならないピックアップ
電圧Ｓの絶対値は次式％式％ コンデンサＣ５かτ−（Ｒ２＋Ｒ５）・Ｃ５の時定数を
もって充電されると、時間を一τ後にそのコンデンサの
端子電圧はＶｍに等しくなり、ピックアップＳはＶｚに
もどる。例えばコンデンサの充電時定数は約１０ｍ５ｅ
ｃ程度とすることもできる。

祐５図は時間に対するトリップピックアップの変化を示
す。これから、故障がｔｏで検出されるときピックアッ
プは高く、コンデンサＣ５の充電時定数の５倍に対応す
る時間後に急速にその元の値にもどることがわかる。

抵抗Ｒ５よりかなり大きい放電抵抗Ｒ６がコンデンサＣ
５に並列に接続され、このコンデンサが故障解消時に放
電しつるようになっている。

測定電圧Ｖｍは全波整流電圧てあってその大きさは半サ
イクルにおいて正弦的に変化する。電圧Ｖｍがピークと
なった後のコンデンサＣ５の放電を避けるためにダイオ
ード４６が抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５に直列に加えられ
ている。

例えば電圧Ｖｚの値は６または７Ｖ程度でよく、電源電
圧Ｖは２０Ｖ程度である。

〔発明の妨菓〕

本発明によれば遮断器が閉じた直後であっても信頼しう
るトリップ命令を遅延なく出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体トリップ装置のブロック　、図、
第２図は多極回路遮断器用の本発明の固体トリップ装置
の整流、測定および電源回路の他の実施例を示す図、第
３図は多極回路用の固体トリップ装置の他の実施例を示
す図、第４図は瞬間トリップピックアップの一時変更回
路を有する第１図のトリップ装置の一部を示す図、第５
図は第４図のトリップ装置の瞬間ピックアップの変化を
示す図である。 １０・・・遮断器、１２・・・導体、１４・・・トリッ
プコイル、１６・・・変流器、１８・・・整流、測定、
電源回路、２０・・・全波整流ブリッジ、２２・・・電
源回路、２４・・・測定抵抗、２６・・・電子的処理ユ
ニット、３４・・・サイリスタ、４０・・ツェナーダイ
オード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、保護されるべき導体（１２）を流れる電流に比例す
   るアナログ信号を出す電流検出回路（１６）と、整流器
   、この電流検出回路に接続し、測定端子（２８、３６）
   間に少なくとも１つの測定電圧（Ｖｍ）を出す測定およ
   び電源回路（１８）と、上記整流器出力と測定および電
   源回路（１８）出力を受けそして、上記測定電圧（Ｖｍ
   ）を受けて出力端子に遅延されたあるいは遅延なく回路
   遮断器トリップ命令を、プリセットピックアップが上記
   測定電圧より小さいときに出すための電子的処理ユニッ
   ト（２６）と、前記整流器と測定および電源回路（１８
   ）の出力を受けるサイリスタ（３４）と直列になったト
   リップコイル（１４）とを有し、前記電子的処理ユニッ
   ト（２６）の出力端子が、トリップコイル（１４）によ
   りこのユニットからのトリップ命令により回路遮断器（
   １０）を開かせるように前記サイリスタゲートに接続す
   るようになっており、そして前記サイリスタ（３４）が
   カソードをフローティング状として装着され、前記測定
   電圧（Ｖｍ）が接地点と前記サイリスタのカソード（３
   ８）との間に加えられ、このサイリスタゲートに接続す
   るアノードと接地されたカソードを有するツェナーダイ
   オード（４０）がトリップ装置の瞬時的トリップピック
   アップを決定することを特徴とする固体トリップ装置。 ２、前記整流器、測定および電源回路（１８）は前記電
   流検出回路の出力に接続する入力を有する整流回路（２
   ０）と、測定回路（２４）に直列に接続してこの整流回
   路の正および負の出力端子間に測定電圧（Ｖｍ）を与え
   る電源回路（２２）とから成り、前記電源回路（２２）
   と測定回路（２４）の接続点が接地されることを特徴と
   する請求項１記載のトリップ装置。 ３、前記測定回路（２４）が前記整流回路 （２０）の負端子と接地点との間に接続する抵抗（２４
   ）により形成されることを特徴とする請求項２記載のト
   リップ装置。 ４、前記電流検出回路が１極当り１個の電流センサ（１
   ６Ｒ、１６Ｓ、１６Ｔ）からなり、前記整流回路（２０
   ）が、関連する電流センサの出力に夫々接続する入力を
   有する全波整流ブリッジ（２０Ｒ、２０Ｓ、２０Ｔ）の
   直列接続で形成されることを特徴とする、多極遮断器用
   の請求項２記載のトリップ装置。 ５、前記電流検出回路が１極当り１個の電流センサ（１
   ６Ｒ、１６Ｓ、１６Ｔ）からなり、前記整流器、測定お
   よび電源回路（１８）が関連する電流センサの出力に夫
   々接続する入力を有し、上記極に夫々関連づけられた複
   数の整流ブリッジ（２０Ｒ、２０Ｓ、２０Ｔ）からなり
   、１つの極に関連する整流ブリッジが共通の電源回路（
   ２２）の端子に関連する独立した測定抵抗（２４Ｒ、２
   ４Ｓ、２４Ｔ）に直列に接続されており、この電源回路
   に接続されたこれら抵抗の端部が接地され、これら測定
   抵抗の他端が、最大振幅の測定電圧のみが前記サイリス
   タのゲートに加えられるようにこのサイリスタ（３４）
   のゲートに接続するアノードを有する複数のダイオード
   （Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）のカソードに夫々接続することを
   特徴とする多極遮断器用の請求項１記載のトリップ装置
   。 ６、前記電子的処理ユニットの出力端子と前記サイリス
   タ（３４）のゲートとの間に第１限流抵抗（Ｒ１）を有
   することを特徴とする請求項１記載のトリップ装置。 ７、前記サイリスタのゲートと接地点間に、前記ツェナ
   ーダイオードと直列になった第２限流抵抗（Ｒ２）を有
   することを特徴とする請求項１記載のトリップ装置。 ８、前記ツェナーダイオードのカソードと接地点間に固
   定された第２抵抗（Ｒ２）と、このツェナーダイオード
   のカソードと前記サイリスタのカソード（３８）との間
   のコンデンサ（Ｃ５）と直列になった第３抵抗（Ｒ５）
   からなる瞬時トリップピックアップの一時変更回路を特
   徴とする、請求項１記載のトリップ装置。 ９、前記コンデンサ（Ｃ５）と並列の、大きい値の第４
   放電抵抗（Ｒ６）を特徴とする、請求項８記載のトリッ
   プ装置。 １０、前記第３抵抗（Ｒ５）と前記コンデンサ（Ｃ５）
   に直列となったダイオード（４６）を特徴とする、請求
   項８記載のトリップ装置。