JPH0329964Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電力線又は通信線等の電線路に発生す
る雷サージ等のサージ検出装置に関する。

電力線又は通信線等の電線路には例えば落雷等
により雷サージ等が発生し易く、そのためこれら
の電線路に接続されている各種電気機器等に電線
路側から雷サージ等が侵入してこれらの機器等を
破損したり、感電事故を生じたりすることがあ
る。このような事故を回避するために機器等を雷
サージ等のサージから保護する必要があり、その
ため各種の手段が講じられている。しかしながら
このような保護手段を講ずるに当つては事前にサ
ージの種類や性質を知る必要があり、そのために
例えばサージの大きさやその極性を調らべること
が行なわれている。

このような従来のサージ検出装置としては例え
ばオシログラフを用いて検出するものや低抵抗を
用いてその抵抗の端子電圧をカウンタでカウント
する装置等が知られているが、オシログラフを用
いるものではサージの観測が複雑で且つその費用
がかさむものであり、また低抵抗の端子電圧をカ
ウントするものではその装置の機構が複雑で高価
なものとなる欠点があつた。

さらに電線路の種類やその設置場所等により例
えばサージ襲来の有無、およびそのサージの概略
の大きさ程度の観測で十分な場合があり、このよ
うな場合には簡単な装置で安価且つ取扱い容易な
サージ検出装置が要求されるものである。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところはサージ襲来の有無、その
大きさならびに極性の判別が簡単に検出できると
ともにサージ検出素子の劣化を有効に防止し得る
構造簡単、取扱い容易且つ安価なサージ検出装置
を提供するにある。

本考案によれば電力線又は通信線等の電線路と
接続され、且つ前記電線路に発生するサージに応
動するように予め設定された動作電圧を有するア
レスタと、 前記電線路と大地との間に前記アレスタを介し
て互いに逆極性に直列接続され、且つ前記サージ
の印加時にその極性と反対極性を有する素子が破
壊して導通するようになされた複数の半導体素子
と、 前記電線路と大地との間に前記アレスタを介し
て互いに逆極性に直列接続され、且つ前記複数の
半導体素子の各極性とそれぞれ同一極性を有する
ものが互いに前記半導体素子と並列に接続されて
なる複数の整流素子とを具備し、前記半導体素子
の逆耐電圧Tvおよび前記整流素子の逆耐電圧Dv
をTv＜Dvとなるように選定してなることを特徴
とするサージ検出装置が得られる。

次に本考案の一実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

第１図は本考案の一実施例のサージ検出装置の
概略回路図である。第１図において１は電力線ま
たは通信線等の被測定物である電線路であり、こ
の電線路１に例えばガス入放電管の如きアレスタ
３がスイツチ２を介して接続されている。このア
レスタ３は予め動作電圧が所定値に設定されてお
り、前記電線路１に発生する前記所定値以上の電
圧に対応するさに応動して放電するようになされ
ている。前記アレスタ３と大地６との間にサージ
電流を制限する電流制限用抵抗４を介して互いに
逆極性に直列接続され、且つ前記サージの印加時
にその極性と反対極性を有する素子が破壊して導
通するようになされた複数の半導体素子５例えば
トランジスタの如き素子５′，５″が接続されてい
る。

さらに前記アレスタ３と大地６との間に前記抵
抗４を介して互いに逆極性に接続され、且つ前記
複数のトランジスタ５′，５″の各極性とそれぞれ
同一極性を有する整流素子例えばダイオード９，
９′が互いに前記トランジスタ５′，５″と並列に
接続されている。

さらにまた前記複数のトランジスタ５′，５″の
直列回路と並列に過電圧保護素子例えばガス入放
電管１０が接続されている。

前記の如く本考案の一実施例によるサージ検出
装置は第１図に示す如く電線路１と大地６との間
にスイツチ２，アレスタ３、電流制限用抵抗４、
互いに逆極性に直列接続されたサージ検出素子た
るトランジスタ５′，５″、これらのトランジスタ
５′，５″と同極性同志で並列に接続されたダイオ
ード９，９′および前記トランジスタ５′，５″の
直列回路と並列に接続されたガス入放電管１０が
それぞれ直列に接続されてなる直列回路１１にて
構成されている。

さらに本考案においては前記の如く構成された
前記トランジスタ５′，５″の各逆耐電圧をTv、
前記ダイオード９，９′の各逆耐電圧をDv、前記
ガス入放電管１０の動作電圧をArvとした場合
に、これらの各電圧の大きさをTv＜Arv＜Dvと
なるように選定されている。従つて本考案によれ
ば前記の如く構成されているので、例えば直列回
路１１に正極性のサージが侵入したとすればトラ
ンジスタ５′を破壊導通してダイオード９′を通過
して大地６に流出し、次に負極性のサージが侵入
したとすると、ダイオード９を通過しトランジス
タ５″を破壊導通して大地６に流出することとな
る。さらにまた本考案によれば前記の如くトラン
ジスタ５′，５″、ダイオード９，９′およびガス
入放電管１０がそれぞれ並列に接続され且つこれ
らの各逆耐電圧および動作電圧がTv＜Arv＜Dv
となるように選定されているからガス入放電管１
０でダイオード９，９′を過電圧から保護すると
共に例えばトランジスタ５′が正極性のサージで
破壊導通の状態にある時に再度サージが侵入する
と前記正極性のサージと同方向にサージ電流が流
れ、これにより一度破壊導通されたトランジスタ
５′がオープン破壊となり、オープン破壊の状態
で再度サージが侵入すると今度はダイオード９の
逆耐を破壊してしまうことになるが、ダイオード
９に並列に接続されたガス入放電管１０の動作電
圧およびダイオード９の逆耐電圧が前記の如く
Arv＜Dvとなるように選定されているから、ダ
イオード９が破壊する前にガス入放電管１０が動
作し、これによりダイオード９の破壊を防止する
ことができる。

なお前記の説明は正極性のサージの侵入につい
て述べたが、負極性のサージの侵入についても全
く同様に作動すること勿論である。

次に第１図に示された本考案の一実施例のサー
ジ検出装置の作動について述べる。

電線路１と大地６との間に予め設定されたアレ
スタ３の動作電圧以上のサージ電圧が印加される
と、直ちにアレスタ３が動作する。このアレスタ
３の動作により半導体素子５中のどちらか一方の
トランジスタ５′又は５″が破壊して導通状態とな
る。従つて半導体素子５の中の破壊により導通状
態となつたトランジスタ５′又は５″の有無を検出
することにより、アレスタ３の動作電圧以上のサ
ージ電圧の電線路１に対する襲来の有無が確認で
きると共に、半導体素子５の中のどちらのトラン
ジスタ５′又は５″が破壊して導通状態となつてい
るかを検出することにより、前記サージの極性が
簡単に確認できることとなる。即ち例えば第１図
において、半導体素子５の中でトランジスタ５′
が破壊して導通状態となつている時は正極性サー
ジが印加されたことを示し、これに対しトランジ
スタ５″が破壊して導通状態となつているときは
負極性サージが印加されたことを示すものであ
る。

さらに第１図において例えば直列回路１１に正
極性のサージが侵入した場合には前記の如くトラ
ンジスタ５′を破壊してサージが流通するが、こ
のサージは他方のトランジスタ５″と並列に接続
されたダイオード９′を通過して大地６に流出す
るので、このサージは他の極性のサージ検出素子
であるトランジスタ５″にはほとんど流通しない
こととなる。また負極性のサージの侵入の場合も
前記と同様にこのサージはトランジスタ５″とダ
イオード９とを通過し他の極性のサージ検出素子
であるトランジスタ５′にはほとんど流通しない
こととなる。このように本考案によればサージ検
出素子であるトランジスタ５′，５″にはそれぞれ
正方向のサージがほとんど流通しないこととなる
ので正方向サージが流通する場合に生じ易いトラ
ンジスタ５′，５″の発熱等による劣化や絶縁悪化
に伴う損失や検出測定の誤差を有効に防止するこ
とができる。

さらにまた第１図においてはトランジスタ５′，
５″の直列回路に並列にガス入放電管１０が接続
されているので、前述の如くサージが連続し侵入
する場合にガス入放電管１０が動作してサージ検
出素子であるトランジスタ５′又は５″がシヨート
破壊からオープン破壊となつてもダイオード９，
９′の破壊を確実に防止し、各素子の損失や検出
測定の誤差を有効に防止できる。

また前記第１図においてはサージ検出装置とし
て１個の直列回路１１にて構成されるものについ
て説明したが、例えば各種のサージ電圧の襲来の
有無およびそれらの極性を判別するために後述す
るようにそれぞれ異なる動作電圧を有するアレス
タを複数個用いて直列回路１１を複数個設け、こ
れらの回路を電線路１と大地６との間に並列に接
続するようにしてもよい。

さらに第１図において例えば半導体素子５の破
壊による導通状態の有無およびその極性等の検出
は適宜の手段、方法を用いて行い得るものである
が、例えば第２図にその一例が示されている。第
２図において直列回路１１で示されているサージ
検出装置は第１図の直列回路１１と同一であるか
ら同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。この直列回路１１の中の半導体素子５中のト
ランジスタ５′および５″の各端子間にそれらの破
壊による導通状態の有無およびその極性を検出す
るために検出部２０が接続されている。この検出
部２０は第２図に示されている如く直流電源２６
が極性切換スイツチ２５を介してその一方の端子
が抵抗２２、スイツチ２１を経てトランジスタ
５′の入力端に接続され、その他方の端子がトラ
ンジスタ５″の入力端即ち大地６に接続され、さ
らに抵抗２３と逆並列に接続された発光ダイオー
ドの如き表示灯２４，２４′との直列回路がスイ
ツチ２１を介して半導体素子５と並列に接続され
て構成されている。

次に第２図図示の本考案の実施例の作動につい
て説明する。

第１図について説明したと同様に電線路１と大
地６との間に予め設定されたアレスタ３の動作電
圧以上のサージ電圧が印加されると、直ちにアレ
スタ３が動作し、半導体素子５中のどちらか一方
のトランジスタ５′又は５″が破壊して導通状態と
なる。このとき前記の如く導通状態となつたトラ
ンジスタ５′又は５″の有無およびその極性を検出
するために、検出部２０の極性切替スイツチ２５
を例えば正極側に切替えて表示灯２４を点灯させ
る。次にこの表示灯２４を点灯させた状態でスイ
ツチ２１を閉成する。このとき表示灯２４が消灯
すれば半導体素子５の中のトランジスタ５′が破
壊して導通状態となつていることが確認できる。
従つてこれによりサージの襲来が確認できると共
にその極性は正極性であることが判る。これに対
し例えば極性切替スイツチ２５を負極側に切替え
て表示灯２４′を点灯させ、その状態でスイツチ
２１を閉成し、表示灯２４′が消灯すれば半導体
素子５中のトランジスタ５″が破壊して導通状態
となつていることが確認でき、これによりサージ
の襲来とその極性が負極性であることが判る。ま
た上記の場合に表示灯２４および２４′の両方の
表示灯が消灯すれば正負両極性のアレスタ３の動
作電圧以上の電圧のサージが襲来したことが判
る。これと反対にスイツチ２１を閉成したときそ
れぞれ表示灯２４および２４′が何れも点灯した
ままの状態であればアレスタ３の動作電圧以上の
電圧のサージの襲来はなかつたことが判る。

さらに第２図図示の検出部２０の回路を用いる
ものにおいては、表示灯２４，２４′は極性切替
スイツチ２５の切替えによりそれぞれ常時点灯さ
せることができ、サージ襲来により半導体素子５
が破壊導通状態となつたときに表示灯２４または
２４′を消灯させるこようにしているので、検出
部２０自身の点検が容易であり、従つて半導体素
子５の破壊導通状態の有無を確実に点検できるも
のである。

第３図は本考案の他の実施例を示すもので、第
２図図示のサージ検出装置を複数チヤンネル化し
たものである。第３図図示の実施例の構成および
作動は第２図のものを単に３チヤンネルにしただ
けのものであるから原理的に第２図のものと略同
一であるから同一部分に同一符号を付してその説
明を省略する。次に第３図について第２図のもの
と異なるところについて説明する。第３図におい
てはアレスタ３，３′，３″の各動作電圧を例えば
３は2kV、３′は5kV、３″は10kVの如く設定し、
これにより襲来するサージの大きさを計量的に分
けることができるようになされている。これらの
各アレスタ３，３′，３″にはそれぞれ抵抗４，
４′，４″と半導体素子５，７，８とダイオード
９，９′，１２，１２′，１４，１４′とガス入放
電管１０，１３，１５からなる３個の直列回路が
直列に接続され且つこれらの３個の直列回路がス
イツチ２を介して電線路１と大地６との間に並列
に挿入されている。また第２図の場合と同様にこ
れらの各直列回路にスイツチ３１を介して各抵抗
３２，３２′，３２″，３３，３３′，３３″と、各
表示灯３４，３４′，３５，３５′，３６，３６′
と、極性切替スイツチ３７および直流電源３８と
からなる各検出部が接続されている。

第３図図示の実施例においては第３図に示す如
くスイツチ２を閉成すると電線路１と大地６との
間に各アレスタ３，３′，３″を含む直列回路が並
列に接続される。このように各アレスタ３，３′，
３″がそれぞれ並列に接続されている場合には、
電線路１に襲来するサージ電圧が各アレスタ３，
３′，３″の動作範囲の電圧であるときでも、動作
電圧の最も低いアレスタ３が最初に動作するのが
普通である。このアレスタ３が動作すると他の並
列接続のアレスタ３′，３″はたとえ動作電圧範囲
の電圧でも動作しなくなる。これはアレスタ３が
動作するとその定電圧特性によりその端子電圧は
低下してしまうからである。しかしながら第３図
図示のものではこれらのアレスタ３，３′，３″に
それぞれ抵抗４，４′，４″が直列に接続されてい
るので、例えばこれらのアレスタ３，３′，３″の
動作電圧範囲以上のサージ電圧が電線路１に印加
されると、最初にアレスタ３が動作し、この動作
電流で抵抗４に電圧が発生し、この電圧とアレス
タ３に印加される電圧との和の電圧で次のアレス
タ３′を動作させ、同様にこのアレスタ３′の動作
電流で抵抗４′に発生される電圧との和で次のア
レスタ３″を動作させることとなる。第３図にお
いてはアレスタとして３個用いるものについて説
明したが、この数は計量されるサージ電圧の大き
さにより任意に選定できるものであり、前記の如
くこれらのアレスタを順次動作させて検出しよう
とする電圧までアレスタを確実に動作させること
ができる。

次に第３図図示の実施例の作動について説明す
る。電線路１にアレスタ３，３′，３″の動作電圧
以上のサージ電圧が発生すると、始めに動作電圧
の低いアレスタ３が動作し、これにより第１図、
第２図の場合と同様にして半導体素子５中のいず
れかのトランジスタ５′または５″が破壊して導通
状態となる。またアレスタ３が動作するとその動
作電流が抵抗４に流れるので前記したように次の
アレスタ３′を動作させ、半導体素子７中のトラ
ンジスタ７′または７″を破壊して導通状態とす
る。同様にしてアレスタ３″も動作し、半導体素
子８中のトランジスタ８′または８″を破壊して導
通状態とする。第３図における半導体素子５，
７，８中の破壊して導通状態となつたトランジス
タの有無およびその極性を検出するための検出部
の作動は第２図について述べたものと原理的に同
一であるのでその説明を省略する。さらに各ダイ
オード９，９′，１２，１２′，１４，１４′とガ
ス入放電管１０，１３，１５の作動も前記と同一
であるのでその説明を省略する。なお第３図にお
いては複数チヤンネルの各検出部がそれぞれ極性
切替スイツチ３７を介して直流電源３８に並列に
接続されているので各チヤンネルを同時に点検す
ることができること明らかである。

なお前記第３図の実施例においては３チヤンネ
ルのものについて説明したが、このチヤンネル数
はサージ電圧の計量数に応じて任意の数に選ぶこ
とができる。

またサージ電圧を計量的に検出するためには前
記の如く予め動作電圧が設定された多チヤンネル
の検出回路を用いる代りにアレスタの動作電圧を
任意に設定できるようにしてもよい。

さらに前記各実施例では半導体素子としてトラ
ンジスタを用いるものについて説明したが、この
代りにダイオードその他の互いに逆極性に直列接
続され且つサージの印加時にその極性と反対極性
を有する素子が破壊して導通状態となる素子を用
い得るものであり、さらにこれらの素子をプラグ
イン方式で回路に接続するようにすればその取付
けおよび取外しが簡単となるものである。

さらにまた前記各実施例では前記半導体素子と
並列に接続される整流素子としてダイオードを用
い、且つ前記複数の半導体素子の直列回路と並列
に接続される過電圧保護素子としてガス入放電管
を用いるものについて説明したが、本考案はこれ
らのものに限定されるものではなく例えばダイオ
ード以外の整流素子を用いたり、又はガス入放電
管以外の過電圧保護素子を用いることができるこ
と勿論である。

また前記本考案の実施例中第２図および第３図
に示す各実施例においては検出部を具備するサー
ジ検出装置について述べたが、このような検出部
は必ずしも常備する要はなく、例えば検出部を別
個に設けて点検時だけ使用するようにしてもよ
い。さらに図示の構成の検出部のみに限定するこ
となく任意の他の検出手段、方法を用い得ること
言うまでもない。

以上の如く本考案によれば、破壊導通状態とな
つた半導体素子の有無を検出することにより、サ
ージ襲来の有無及びその極性を簡単に判別するこ
とができる。さらに、半導体素子にそれぞれ並列
接続した整流素子により、サージ検出素子として
の半導体素子に正方向のサージは殆ど流れないの
で、半導体素子の発熱による劣化や絶縁悪化に伴
う損失をなくし、検出測定の誤差を防止すること
ができる。また、半導体素子の直列回路に過電圧
保護素子を接続し、半導体素子の逆耐電圧Tv、
整流素子の逆耐電圧Dv及び過電圧保護素子の動
作電圧Arvの関係をTv＜Arv＜Dvとなるように
設定しているので、半導体素子がシヨート破壊か
らオープン破壊となつても、整流素子の破壊を確
実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のサージ検出装置の
概略回路図、第２図および第３図はそれぞれ本考
案の他の実施例のサージ検出装置の概略回路図で
ある。 １……電線路、２……スイツチ、３，３′，
３″……アレスタ、４，４′，４″……抵抗、６…
…大地、５，７，８……半導体素子、５′，５″，
７′，７″，８′，８″……トランジスタ、９，９′
……ダイオード、１０……ガス入放電管、１１…
…直列回路、１２，１２′，１４，１４′……ダイ
オード、１３，１５……ガス入放電管、２０……
検出部、２１，３１……スイツチ、２２，２３，
３２，３２′，３２″，３３，３１′，３３″……抵
抗、２４，２４′，３４，３４′，３５，３５′，
３６，３６′……表示灯、２５，３７……極性切
替スイツチ、２６，３８……直流電源。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電力線又は通信線等の電線路と接続され且つ前
   記電線路に発生するサージに応動するように予め
   設定された動作電圧を有するアレスタと、 前記電線路と大地との間に前記アレスタを介し
   て互いに逆極性に直列接続され、且つ前記サージ
   の印加時にその極性と反対極性を有する素子が破
   壊して導通するようになされた複数の半導体素子
   と、 前記電線路と大地との間に前記アレスタを介し
   て互いに逆極性に直列接続され、且つ前記複数の
   半導体素子の各極性とそれぞれ同一極性を有する
   ものが互いに前記半導体素子と並列に接続されて
   なる複数の整流素子と、 前記半導体素子の直列回路に並列に接続された
   過電圧保護素子とを具備し、 前記半導体素子の逆耐電圧Tvと前記整流素子
   の逆耐電圧Dvおよび前記過電圧保護素子の動作
   電圧Arvの関係がTv＜Arv＜Dvとなるように設
   定してなることを特徴とするサージ検出装置。