JPH05505301A

JPH05505301A - 故障に耐える固体遮断システム

Info

Publication number: JPH05505301A
Application number: JP4503323A
Authority: JP
Inventors: スタットマン，ジョージ，エッチ．; ワード，ドナルド，エッチ．; フィクセマー，ジェームス，ブイ．; リップタック，ジュリウス，マイクル
Original assignee: Square D Co
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-08-05
Also published as: EP0513344A1; AU645727B2; EP0513344A4; WO1992010018A1; IE914124A1; MX9102317A; US5170310A; CA2074268A1; AU9157491A

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】故障に耐える固体遮断システム本発明の分野本発明は一般に回路遮断器、より詳しくは、固体回路遮断システムに関する。

本発明の背景回路遮断器はこれまで電磁素子を使用し、過負荷電流か流れると電流路を遮断した。電磁素子は多くの応用において必要でありまた有用であるか、少なくとも部分的には固体素子に置き換える努力か実質的に行われてきた。

例えば、それぞれハウエルによるアメリカ特許覧４．６３１．３２１．４．６２６，９０７．４，７００，２５６は、機械的スイッチ接点と組み合わせた固体回路を開示し、機械的スイッチ接α間の電圧アークの問題に対処している。このアークの問題は、機械的な接与か離れるときすなわち電流路を遮断するときに起こり、接点や他の関連する要素に問題を生しることか知られている。

機械的スイッチ接点を使わずに電線路と負荷の間の導電路を形成する固体回路遮断器も論しられてきた。例えば、ロジャー他によるアメリカ特許Ｎα４，７１３ −７２０では、電源と負荷の間の電流路の固体ＡＣ回路遮断器に電力用トランジスタか含まれている。電流路を監視して過負荷電流か流れたと判断すると、電力用トランジスタを才）にして電流路を遮断する。

この型の回路遮断器は、固体スイッチか故障したとき問題か生じる。すなわち装置か故障すると、最初オン状態でもオフ状態でも、きわめて低いインピーダンス状態すなわち「短絡」状態になる。

この装置が負荷に電流を流しているときに故障か起きると、遮断命令を出しても電流を遮断せず、従ってモータなとの負荷か重要なときに停止しないために関連する装置に損傷を与えることがある。故障を直しているときに故障か起きると、回路遮断器は保護機能を失う。

第３の場合は、スイッチをオフにしているときに故障して短絡することである。

この場合は電力か負荷に２、にがかり、例えばモータを起動する。

固体遮断器に関する別の問題は、固体スイッチおよび関連する電子制御回路か比較的に高価なことである。

また、固体遮断器はかなりの熱を発生する。これらの装置を組み込むと、通常の回路板のパネルは非常に熱くなる。

固体遮断器を産業用に使用するに当たってこれらの問題か大きな障害になり、固体遮断器の使用は一般に軍用またはＤＣの小電力用に限られてきた。

従って、これらの問題を克服する固体回路遮断器か必要である。

本発明の概要本発明は、上に述へた諸問題を克服する静止スイッチ遮断装置を提供する。望ましい実施聾様では、固体遮断装置は主遮断装置と固体遮断装置とを含み、電源と負荷の間の電流路に直列に接続してその間の電流を遮断する。

固体遮断装置と直列に検知器か設けられる。制御器は、この検知器に応答して自動的に第１の信号を出して固体遮断装置によって電流路を遮断することかでき、固体遮断装置か故障した場合には、自動的に第２の信号を出して主遮断装置（− よって電流路を遮断することかできる。

これとは別にまたはこれに加えて、電流の大きさか所定のレベルを超えたことを内部の検知機構か検出すると、主遮断装置は電流路を遮断してよい。

電圧検知器および／または電流検知器と関連する回路も備わり、スイ′ソチか「オフ」状態にあるときの故障を検知する。中央制御器はこの情報を使用して、主遮断装置によって電流路を遮断する。

別の望ましい実施聾様では、複数の負荷に電力を供給下る共通電源を備えた配電網用の固体回路遮断装置も提供され、この電源につながる複数の電流路を形成する。

この装置は電源に接続されて電力を受ける主回路遮断器と複数の固体分岐回路遮断器とを含む。各固体遮断器は主回路遮断器に接続される入力ポートと、負荷の１つに接続される出力ボートとを含む。

複数の各電流検知器はそれぞれ固体遮断器を設けた電流路に結合さね、複数の各電圧検知器は、前記固体回路遮断器の出力と戻りの導体との間の電圧、またはこの固体遮断スイッチにかかる電圧のいずれかを測定するようになっている。中央制御器は電流路の故障状態を検知する各電流検知器に応答して関連する固体遮断器に自動的（−信号を送り、故障を検知すると関連する電流路を遮断する。その後固体遮断器か関連する電流路を遮断Ｉ２ないときは、制御器は主回路遮断器に自動的に信号を送り、共通電源から供給される電力を遮断する。

これとは別にまたはこれに加えて、電流の大きさか所定のしヘルを超えたことを内部検知機構か検出すると、主遮断装置は電流路を遮断してよい。また分岐遮断器のどれかか「オフ」の状態で故障したときは、制御器は主遮断器に自動的（− 信号を送り、共通の電源から供給される電力を遮断する。

システム中に複数の固体遮断器と１個の主回路遮断器と１個の中央制御器を用いることにより、各固体遮断器にそれぞれ制御器を別に設けるよりも低コストになる。

この装置を冷却する適当な手段として、フィン付き熱交換器を含むパネルを用いる。このパネルに中央電子制御器を納め、また主回路遮断器および／または外部制御用の制御押しボタンを含めてよい。

図面の簡単な説明本発明の他の目的および利へは、以下の詳細な説明を読み、以下の図面を参照すれば明らかになる。

第１図は、本発明の固体遮断装置の回路図である。

第２図は、本発明の３相デルタ結線システムを示す図で、負荷と電源の間には共通の中性点接続かなし１゜第３図は、通常の非接地デルタ結線システムにおし）で故障したスイッチを検出する出力電圧検知器を用１．翫た本発明のシステム図である。

第４図は、第３図に示すシステムの故障した固体スイッチを検出するための、本発明の望ましい装置の回路図である。

第５図は、出力電圧検知器の代わりに第３図に示す各固体回路にかかる電圧を測定する、本発明の差動増幅器の回路図である。

第６図は、電流検知により故障したスイッチを検出する、本発明の別のシステム図である。

第７ａ図は、第１図の固体遮断装置を収納する回路遮断器パネルの正面図である。

第７ｂ図は、第７ａ図の回路遮断器１＜ネ／ｌ、のＢ−Ｂ’線に沿った別の図である。

本発明は各種の変形や代替形式か考えられるか、例示の実施態様を例として図示し２てこれを詳細に説明する。

し７かしなから、本発明はここに開示した特殊な形式（＝制限されないものとする。逆に、意図するところは、特許請求の範囲に定義される本発明の精神と範囲の中に入るすべての変形品、同等品、代替品を含むものである。

望ましい実施態様の詳細な説明本発明は一般に固体スイッチまたはその同等品を用いたシステムに関するものであるか、主回路遮断器および複数の分岐遮断器を備えるロードセンタに一般的に見られる回路遮断器システムにも特に有用なものである。第１図はそのような・システムの例で、電源か端子１０から複数の負荷の端子１２．１４に電力を供給する。

本発明の第１図に示すシステムは、並列トリップ１７を備えた主遮断器１６と２個を１８．２０て示すような複数の固体分岐遮断器を含む。更に、負荷に対して信頼度の高い電力遮断制御を行う中央制御器２２を含む。これらの要素の配列を説明すると、電流路の電流か所定のしきい値を超えた場合は、制御器２２は自動的に制御信号を出して、固体分岐遮断器１８．２０により関連する電流路を遮断する。電流路を監視するために、変流器なとの電流検知器２４．２６を、分岐遮断器１８．２０を設けた各電流路に結合する。同様に出力電圧を監視するために、変圧器２８．３０を各分岐遮断器１８．２０の出力とその戻り導線の間に結合する。

中央制御器２２は、分岐遮断器１８．２０に制御信号または遮断信号を送った後も、これらの電流検知器を引続き監視する。遮断命令を出した後も検知器か所定のしきい値をまた超えている（すなわち分岐遮断器が故障している）ことを示すと、中央制御器２２は自動的に別の信号を出して、並列トリップ１７を用いて主回路遮断器１６により電流路を遮断する。更に分岐遮断器の故障を直せない場合は、サーマルや磁気トす・ノブなとの従来の内部電流検知手段を主遮断器と共に用いて電流を遮断してよい。更に、関連する分岐遮断器に（過電流または故障条件または外部「遮断」信号のために）を流路を遮断するよう信号を送った後で、まだ出力電圧か存在する（例えば約１０ホルト）ことを中央制御器２２か（出力電圧検知器によって）検知すると、信号を送って主遮断器１６を開く。

並列トリップは、接地故障遮断（ＧＦＩ）システム−おいて従来の回路遮断器を開くのに用いてよい、二と（＝注意していただきたい。ここに述へる検知システムはＧＦＩに用いるものとは異なるか、同様の安全機能を持一つでいる。この安全システムは遮断器の全体システムを停止させるか、この要素か十分な安全余裕をもって設計されていれば、これは滅多に起こらないことに注意してし）ただきたい。また従来のシステムは、分岐遮断器の出力で事実上短絡か起こった場合、または故障の修理中に分岐遮断器か故障したときに主遮断器を停止させるようになっているか、これはこれまで起こったことかない。固体分岐遮断器は電流か低レベルのときに迅速に遮断するので、主遮断器か影響を受けるという望ましくない状態はなくなる。しかし、固体分岐遮断器が故障すると主遮断器は停止する。

従って、中央制御器か命令しても分岐遮断器１８．２０か電流路を遮断しない場合、また故障によって電流路から負荷への導線回路を遮断したはずのものか遮断しない場合は、主回路遮断器はバックアップとして働く。

負荷かモータまたはコンデンサの場合には、特殊な条件か存在する。この場合には、分岐遮断器１８．２０力１正常に電流路を遮断しても、モータの逆起電力また（よコンデンサの電荷か出力として検知される。すると制御器２２は外見上遮断器か故障したと判断して、主遮断器１６を開く。この問題を避けるために、制御器２２（二時間遅れ機能を組み込んで主遮断器１６のトリ・ノブを遅らせると、モータの速度か落ちて逆起電力は許容値まで下刃）る。この時間遅れは、電気機械式遮断器のシステムの場合と同じである。すなわち、配線作業を行う前（＝遮断器を手動で開いたら出力電圧をチェ・ツクして、モータの逆起電力またはコンデンサの電荷による電圧力へ存在しなｐｚことを確認しなければならない。

ＤＣシステムの遮断スイ・ソチ１８．２０は固体装置であればどんな種類でもよく、例えばダーリントン・トランジスタまたはＴＧＢＴてあってよい。ＡＣシステムでは、両方向に電流を導通し電圧を遮断できるスイ・ソチでなければならない。ＡＣスイッチを実現するには各種の手段が知られており、例えばダイオード・ブリ・ソジ内で一方向スイッチを用いるか、または逆並列（こした逆阻止能力（ただし導通能力は一方向のみ）を持つ２個のスイッチを用いる。

第１図に示すように、２個の装置（一方向に遮断し双方向に導通てきる）１９．２１を逆直列に用いてもよし＼。

図示のスイッチはＩＧＢＴで、相補装置を通して電流を流す導電路を備えた装置に並列で、逆向きのダイオードを持つ。もちろん使用できるものであれば、双方向装置１個をスイッチとして用いてもよい。

各分岐遮断器にまたかつて、金属酸化物ノ（リスクなとの従来の過渡電流抑制器２７．２９を設ける。または遮断器の入力の入力電線路間に１個の抑制器を接続し、遮断器の出力で負荷の両端に別の抑制器を接続してより八〇これらの抑制器は、スイッチか電流を遮断するときに電線路または負荷に蓄積された誘導エネルギーを吸収するものである。

変流器（または他の電流検知手段）、変圧器、上述の電圧増幅器は従来のものである。変圧器は、同時継続出願のアメリカ特許出願覧０７１５０３，２６７、（配電網における波形検知装置」に記述されたもので実現してよい。この出願は現被譲渡人に壌渡され、でおり、参照のためにここに挙げた。

中央制御器２２は、Ｉ１０制御器を備えたプログラム可能なマイクロコンピュータを用いて実現することか望ましい。短絡の場合に固体装置によって瞬時遮断を行うためには、所望のマイクロコンピュータでは速さか十分てなければ、各分岐回路に専用のＡＳＩＣを用いてよし１゜マイクロコンピュータは長期の過負荷を監視し、遮断器の正常な動作に必要なすべての監視機能を行う。また、同じ同時継続出願アメリカ出願ｍ０７１５０３，２６７に記述されているように、デスクトップ・コンピュータなどが分岐遮断器から離れて設置されているときは、このマイクロコンピュータは外部制御器とのインターフェースの役目もする。後者の配列により、ユーザはネットワークを自動的に制御することかでき、しかも保守、検査および関連する業務を、制御と並行に手動で行うことかできる。プール論理制御を行うために入力ボートにアナログ・インターフェースを持つ従来のデジタル回路の配列も、制御器として使用できる。

各固体遮断器１８．２０の電子的動作および制御を行うための電力は、パネルの主遮断器の後の電力線間に接続される変圧器電源３４から取る。これは、現在の電子式トリップ遮断器へ電力を供給する故障電源と対照的である。例えば従来の方法では、遮断器を設置する前（こ玉流の遮断器を開いて回路を切る。もし従来の電子式トリップ遮断器か手動でオンにしてあり、また出力線が短絡になっている場合に上流の遮断器を再び閉じると、短絡回路のために線間電圧は非常に低くなり、電線路の電源からエネルギーを取ることかできない。従って通常は変流器を用い、故障電流のエネルギーを取って電子回路に供給し、正常に故障を検知して遮断器をトリップする。

しかし固体遮断器の場合は、状況か異なる。固体スイッチは通常はオフなので、適当な時間遅れを論理に組み込んでおけば、固体スイッチを「閉路」信号によってオンにする前に適当なレベルまで電源から充電することかできる。従って遮断器は、起動時に出力線の短絡によって生じる故障電流を十分検知し、遮断することかできる。

固体スイッチと出力線か共に短絡している場合は、主パネル遮断器の磁気トリップユニットか必要な保護をする。これはまた、起動時の主パネル遮断器の出力線の短絡をも保護する。

第１図で説明したシステムは、遮断器の出力電圧を検出してスイッチか才〕の状態て故障しているかどうかを判ＩＫするか、これは図示の単相システムでも、中性点を相互に接続した多相システムでも十分機能する。しかし、第２図に示すような負荷と電源との間の共通相互接続かない多相システムでは、故障した場合に満足に作動しない場合かある。

第２図において、デルタ接続の２次巻線４０を備えた入力変圧器３８は、通常の電磁遮断器４４を通し７てデルタ接続の負荷４２に電力を供給する。接地はしてし・なし）ものと仮定する。更に、各固体スイッチ１８．１８゜１８“の出力電圧を検知してスイッチの故障を検出し、また３個のスイッチはすべてオフであると仮定する。１個のスイッチか故障すると負荷にかかる電圧は検出されず（装置の漏電およびシステムの容量によるものを除き）、故障は検出されない。

この問題は第３図の装置で解決できる。第３図の非接地のシステムは、各入力線と接地との間に比較的に抵抗値の高い抵抗器（例えば２０８Ｖまたは２４０Ｖのシステムで４７にす−ムを用いる）４６−４８を含む。第３図に示すように、各出力線と接地との間の出力篭Ｉ土の検知は、従来の演算増幅器回路５０−５２によって行われるっ検知の目的のための疑似中性へは、入力線と接地どの間の抵抗器４６−４８によって与えられる。変圧器巻線および接地線の容量もこの疑似中性屯の作用をする。

制御器２２か出す信号を増幅したり、線間や線と制御回路との間の電圧を絶縁する必要かある場合には、第３図のトライバ４９ＡＣを用いる。

制御器２２か固体スイッチをオフにしてもなお、１個または複数の増幅器か検知した電圧か安全なしきい値（例えば１０Ｖ）以上であれば、制御器２２はスイッチか故障したと判断し、電磁出力遮断器４４をトリップする信号を自動的に出す。システムか主遮断器４４をトリップする基準レベルすなわちしきい値によって、故障と判断される以前に固体スイッチに許容される漏電量か決まる。モータまたはコンデンザ負荷の場合には、時間遅れを挿入してモータの逆起電力やコンデンサの電荷を減らし、誤動作によるトリップを防ぐことか望ましい。

第４図は、３相システムにおいて出力電圧検知方法を用いて故障した固体スイッチを検出する回路の例を示す。

第４図の回路は、単相システムの複数の固体スイッチに適用してもよい。図示の回路は３個の増幅器６１−６３を含み、３個の各固体スイッチの出力で電圧を監視する。

増幅器の出力はダイオードＤｉ−Ｄ６で整流される。整流された正の出力は合わせて比較器６８に入り、負の出力は第２の比較器７０に入る。比較器６８．７０に入る正または負のピーク電圧のどちらかか基準レベルを超えると、その比較器の出力は低になり、単安定マルチバイブレータ７２をトリガし、ＮＯＲゲート７４を通って、低論理レベルがＮＯＲゲート７６のビン１に入る。Ｎ。

Ｒゲート７６の他の入力も低であればビン９の出力は高になり、この信号か並列トリップコイルＬ１のトライノくＱｌに入り、電気磁気型遮断器（図示せず）を開く。マルチバイブレータ７２の出力の持続期間は、並列トリップ遮断器を動作させるのに十分な長さである。複数のスイッチか故障すると比較器６８．７０の出力は継続して低で、マルチバイブレータ７２をトリガしない。この場合はＮＯＲゲート７８は低論理レベルを反転してＮＯＲゲート７４に送り、その出力は低になって、必要な故障信号かＮＯＲゲート７６のビンｌに入る。第２の単安定マルチバイブレータ８０は、中央制御器か固体スイッチを開くよう命令した時間より遅れたパルスを発生する。

この遅れは出力負荷（モータなどの）電圧が減少する時間の余裕を与え、誤動作トリップを回避する。

主遮断器（または上流の遮断器）を閉じたときに発生する過渡電流か並列トリップを動作させないようにするために、初期起動時に遅れを与えることか必要な場合かある。これは各種の方法で実施してよい。例えば、論理および制御回路にＤＣ供給電源を与える時間を遅らすことによって行ってもよい。ダイオードＤ８はＱｌに過渡電圧かかかるのを防ぐ。コンデンサＣ４かＲ２２を通して充電されて並列トリップコイルＬ１に高電流を与えるので、大きな電源は必要ない。並列トリップコイルに直列の通常開の接点は、遮断器かトリップすると開き、遮断器を手動でリセットすると閉じる。これは並列トリップ遮断器の通常の方法である。

しかし例示の回路は、コイルに直列の接点かなくても同様に作動する。

第４図の回路に示す要素の値は３相２０８■の回路に適したものであるか、これらの特定の値に制限されるも−のではない。Ｒ１、Ｒ７、Ｒ１３の電圧定格は、線と接地との間の最大電圧に十分耐えられるものでなければならない。２０８Ｖシステムでは、線と接地との間の電圧は’１２０Ｖで、Ｒ１４７にの電力は０．３Ｗなので、ＩＷまたは２Ｗの抵抗定格で十分である。増幅器のゲインはＲ，３（ＩＯＫ）割るＲ１　（４７Ｋ）、すなわち０゜２１３である。図示した回路の値を用いると、固体スイッチの出力電圧か＋７Ｖビーク（１２Ｖ実効値）を超えると遮断器をトリップする。増幅器６１のゲイン率か０゜２１３なので、スイッチの出力での１７Ｖレベルは増幅器の出力では３．６Ｖに下かる。ダイオードの電圧降下は約０．４Ｖなので、比較器の入力は３．２Ｖｌごなる。

電圧分割器Ｒ５、Ｒ６およびＲ１１、Ｒ１２は各比較器に３２■の基１！電圧を与えるので、電圧かこの基準値より高くなると出力か反転し、主遮断器はトリップする。

抵抗器Ｒ２、Ｒ８、ＲＩ４は保護抵抗器で、増幅器かリニアな範囲を超えて駆動されたときに、演算増幅器の入力電圧か安全レベル以上になるのを防ぐ。

第４図の集積回路（ＩＣ）は次の市販の要素を用いて実現してよい。すなわち、増幅器６１−６３はＴＣＯ７ＪＣＮ型Ｏ７ＪＣＮ、比較器６８と７０はＬＭ３３９Ｎ型ＩＣを用い、マルチバイブレータ７２と８０はＣＤ４０４７８Ｅ型ＩＣを用い、ＮＯＲゲート７４．７６．７８はＣＤ４０２５ＢＥ型ＩＣを用いる。

別の検知方法は、第５図に示す差動増幅器５３を用いて、各固体スイッチにかかる電圧を検知する方法である。

スイッチかオフの状態では、スイッチか正常であればスイッチにかかる電圧は十分高い。しかしスイッチが故障すると、故障によって生しる漏電の程度または実際に短絡したかどうかによって決まる低い値まで、スイッチの電圧か下がる。この電圧を、外部の「遮断」信号または故障および過負荷の検知信号のいずれかによって決まる条件に従う電圧と比較することによって、スイッチの状態を迅速にかつ正確に判断することかできる。スイッチか故障したことか分かると、制御器２２は直ちに信号を出して主遮断器４４を開く。

この検知方法により、す−＼ての負荷条件での固体スイッチの状態を十分に予測することかてきる。モータまたはコンデンサ負荷の場合には、時間遅れを挿入することによってモータの逆起電力またはコ゛／デンサの電荷をドげ、読みを正確にすることか望ましい。例えば、モータ負荷に電力を供給する遮断器か開くと、直ちに電源電圧からその逆起電力か差し引かれ、スイッチにかかる電圧は低い値に下がる。検知システムは二の低い値を検出してスイッチか故障したと判断し、主遮断器をトリップさせる。時間遅れを挿入して主遮断器のトリップを遅らせることによりこの問題はなくなる。

コモンモー１・電圧の高い計器用増幅回路に用いられる従来の演算増幅器は、６００　ｖ以下および以上の電圧で動作する電線路でも正常にスイッチ電圧を検知する二とかできる。増幅器回路の入力インピーダンスは比較的に高いので、負荷か全くない条件でも正常な読み取りかできるように、遮断器の出力間にブリーダ抵抗器を接続することか必要である。この抵抗器は微少な電力を消散させる。または、負荷側の増幅器の入力抵抗器にこの機能を行わせてもよい。

第５図の回路の出力電圧は次式で与えられる。

第５図に示す抵抗器の値は、線と中性点との間の電圧か１２０Ｖ実効値のシステムに用いてよい。固体スイッチか開くとｖ、二〇になり、Ｖｏの計算値は１２Ｖビークになる。スイッチにいくらか漏れかあってＶ、＝Ｉ５■ピークであわば、Ｖｏは約１０．９Ｖピークになる。

スイッチか短絡すると、Ｖｓ＝１７０Ｖピ一つてＶ０＝ＯＶである。このようにＶｏは、完全に開いたスイッチの場合の１２Ｖから、短絡したスイッチの場合のＯｖまで変化する。中央制御器は、Ｖｏの特定のレベルをしきい値と決めて、それ以下になればスイッチか故障したと判断するように、設計またはプログラムすることかできる。

スイッチへの入力電圧ｖＡか正常であれば、第５図の差動増幅器回路５３の出力レベルＶ。は固体スイッチの状態を示す有効な表示である。入力電力か瞬時に低下または停止しても制御器の電源のコンデンサにより制御器の機能は保たれるので、スイッチの入力の電工か瞬間的にＯＶになると出力Ｖ。はスイッチの故障と解釈される値になる。この状態を防ぐため、固体スイッチの入力の線電圧かあるかないかを制机器に知らせる信号を用いる。

この信号は第５図の増幅器ｌの出力から得ることかできる。

スイッチか「オフ、１状態て故障したかどうかを判断するため、電圧検知器の代わりにまたはこれに追加して、電流検知器を用いてよい。、二の場合には、負荷電流を監視するのに用いる電流検知器に電子部品を追加して数ミリアンペア程度の低レベルの電流を検出するか、またはこの目的のための通常の負荷監視用の検知器と共に他の電流検知器を用いてよい。

第６図は、同し電流検知器を両方の機能に用いる例を示す。この場合には、信号調整器８８．９０の後に増幅器９２．９４を設ける。信号調整器は全波整流器および増幅器として動作して校正した過負荷検知信号を制御器２２の入力に与え、増幅器９２．９４は漏洩電流レベルの測定感度を高めて固体スイッチか故障したことを表示する。

各固体遮断器１８．２０の出力の間にブリーダ抵抗器８４．８６か設けられる。

１２０Ｖ回路ではこの抵抗器は５０にオーム程度で、スイッチを閉じたときに２４ミリアンペアの電流を引き込む。スイッチをオフにするとこの電流はスイッチに漏洩抵抗かあるために低い値になるか、スイッチが故障すると電流検知器および関連回路か許容漏洩電流を超える値を検知し、中央制御器に信号を送って主電気機械式遮断器をトリップする。

電源と負荷の中性点を接続しない非接地３相システムの場合、スイッチか１個だけ故障してもこの電流検知方法では検出しないことかある。しかし、各出力線と接地との間にブリーダ抵抗器８４．８Ｇを設け、また各入力線と接地との間に抵抗器（図示せず）を設けることにより電流路か形成され、１個または複数の電線路のスイッチか故障したことを検出することかできる。抵抗器は一般に５０にオームまたはそれ以上の程度で、放散される電力は無視てきる。

スイッチか「オフ」状態で故障したことを検出するのに電圧検知か電流検知のとちらかを用いてよいか、場合によっては両方の組み合せを用いた方かよい。従って、出力電圧か安全しきい値を超える場合か、またはスイッチを通る電流か許容安全値を超える場合は、制御器は信号を出して主遮断器を開く。

主遮断器の入力および／または主遮断器と固体スイッチの間に回路網を設けて、過渡電圧を抑制するのも有用な場合かある。この型の回路はこの技術でよく知られている。

第７ａ図および第７ｂ図はそれぞれ、第１図に示すシステムを支えるための、本発明の回路遮断器パネルまたはハウジング構造１００の正面図および断面図である。

構造１００の外側は従来の回路遮断器パネルと同様で、標準の側面および裏面パネル１０２を備えた金属フＩノームを含む。従来の回路遮断器パネルとは異なり、構造１００は、自動制御を行うための押しボタン１０３を備えた電子制御板１０４と、固体遮断器１０６か発生する熱を放散させるためのフィン付き放熱器１０９に結合される固体分岐遮断器１０６を含む。発生した熱は、保護メツシュ・スクリーン１０８および／または構造１００の頂部および底部にある排気口を用いて煙突のように通気を行うことにより、構造１００から放散させてよい。

主遮断器を、拡大した固体パネルの一部として挿入することかできる。または、主遮断器は固体パネルに併置したパネルに納めてもよい。

本発明について、各種の実施態様に関連しτ′特に図示し説明してきたか、この技術に精通した人には、本発明に他の変形や変更を行えることは明かである。例、ｔ−は、本発明の範囲はＤＣおよびＡＣの多相配電への応用を含むものである。更に、固体回路遮断器１８．２０なとの静止遮断装置（動かない部品を備えた装置）を通常の■ＧＢＴとして図示してきたか、双方向に電流を導通しまた電圧を遮断することのできる静止スイッチ遮断装置を含むすべての梨の装置を用いてよい。主回路遮断器は、入力線のフユーズや短絡袋ｆｔ（例えば接触器や逆並列にした１対のサイリスタ）なとの並列トリップ装置で貧き換えてよい。中央制御器は１つの固体回路遮断器か故障すると′短絡装置を働かせ、「金てこ」のような操作を行う。このような変更は以下に示す本発明の請求の範囲の精神と範囲から逸脱するものではない。

手続補正書（自発）特許庁長官殿　平成４年１０月１４日＠１−事件の表示故障に耐える固体遮断システムスフウェアー　ディー　カンパニー４−代理人５−補正命令の日付６−補正により増加する請求項の数７、補正の対象８−　補正の内容　別紙のとおり明細書、請求の範囲及び要約書翻訳文の浄書（内容に変更なし）１−事件の表示故障に酊える固体遮断システムスフウェアー　テ゛イー　カンパニー４−代理人６、補正により増力口する請求項の数７−補正の対象図面の翻訳文国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．電源と負荷の間の電流路に直列に結合されてそこを流れる電流を遮断および導通するための主遮断装置および静止スイッチ遮断装置と、前記静止スイッチ遮断装置の前記電流路に結合される検知器と、前記検知器に応答して前記主遮断装置および静止スイッチ遮断装置を自動的に制御する自動制御手段で、第１信号を出して静止スイッチ装置により電流路を遮断することができ、また前記静止スイッチ遮断装置の故障に応じて第２信号を自動的に出して前記主遮断装置により前記電流路を遮断することができる自動制御手段とを含む静止スイッチ遮断装置。
２．前記静止スイッチ遮断装置が関連する電流路を導通にするとき、および関連する電流路を遮断するときに前記検知器がその状態を検知する、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
３．更に、前記静止スイッチ遮断装置のどちらかの側にそれぞれ結合される１対のブリーダ抵抗器回路を含み、疑似中性点端子を作るのに用いる接地端子に結合される端子をそれぞれが備える、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
４．前記自動制御手段に結合され、前記関連電流路の過渡状態に応答して電流路の遮断を遅らせる時間遅れ手段を更に含む、請求項３に記載の静止スイッチ遮断装置。
５．前記自動制御手段に結合され、前記関連電流路の過渡状態に応答して電流路の遮断を遅らせる時間遅れ手段を更に含む、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
６．前記制御手段は、前記検知器によって検知した電流をしきい値と比較し、また前記第１および第２信号を自動的に発生するようにプログラムされたマイクロコンピュータを含み、前記関連電流路の過渡状態に応答して前記制御手段がどの電流路も遮断することがないようにする遅れ回路装置を更に含む、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
７．前記静止スイッチ遮断装置が前記関連電流路を遮断することに失敗したときに前記検知器が表示する、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
８．前記検知器は前記静止スイッチ遮断装置に結合される、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
９．前記検知器は前記静止スイッチ遮断装置への電圧入力を検知するための電圧検知器を含み、また前記自動制御手段は前記電圧検知器に応答して前記静止スイッチ遮断装置を制御する、請求項８に記載の静止スイッチ遮断装置。
１０．前記検知器は前記静止スイッチ遮断装置への電圧入力を検知するための電圧検知器を含み、また前記自動制御手段は前記電圧検知器に応答して前記静止スイッチ遮断装置を制御する、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
１１．前記自動制御手段は、前記電流路を導通し遮断するための前記静止スイッチ遮断装置を制御する、請求項１に記載の静止スイッチ遮断装置。
１２．負荷と電源の間の電流路を遮断するための固体遮断装置であって、主遮断信号に応答し、入力および出力ポートを備え、前記入力ポートは前記電源から電力を受けるように接続される主遮断手段と、固体遮断信号に応答し、前記主遮断手段の出力ポートに接続される入力ポートを備え、前記負荷に接続される出力ポートを備える固体遮断手段と、前記負荷と前記固体遮断手段の間の前記電流路に結合されて前記電流路の第１電力に関するパラメータを検知する第１検知手段と、前記電流路に結合されて前記電流路の第２電力に関するパラメータを検知する第２検知手段と、前記第１および第２電力に関するパラメータの少なくとも１つが予め定めたしきい値を超えたかどうかを判断するための前記第１および第２検知手段に応答して、前記しきい値を超えた場合は前記固体遮断信号を自動的に発生し、その後前記固体遮断手段が前記電流路を遮断しない場合は前記主遮断信号を自動的に発生する自動制御器と、前記主遮断信号および固体遮断信号はそれぞれ前記関連する遮断手段に前記電流路を遮断させ、前記主遮断手段は前記固体遮断手段のバツクアツプを行うようにしたもの、を含む固体遮断装置。
１３．前記第１検知手段は前記自動制御器に結合される出力を持つ電圧検知器を含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
１４．前記自動制御器は、前記電圧検知器が電圧を検知したことを示したことに応答して前記主遮断信号を前記主遮断手段に自動的に送る、請求項１３に記載の固体回路遮断装置。
１５．前記第２検知手段は、前記自動制御器に結合される出力を持つ電流検知器を含む、請求項１３に記載の固体回路遮断装置。
１６．前記自動制御器が、（ａ）前記検知電圧が基準電圧を超えたことを前記電圧検知器が検知したと示すこと、および（ｂ）電流が基準レベルを超えたことを関連する電流検知器が検知したと示すこと、の２条件の少なくとも１つに応答して、前記主遮断信号を前記土遮断手段に自動的に送る、請求項１５に記載の固体回路遮断装置。
１７．前記自動制御器に結合され、前記関連電流路の過渡状態に応答して電流路の遮断を選らせるための時間遅れ手段を更に含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
１８．前記自動制御器に通信できるように結合され、前記電流路を遠方から監視する制御局を更に含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
１９．前記制御局が、前記主遮断信号および固体遮断信号を遠方制御するための手段を更に含む、請求項１８に記載め固体回路遮断装置。
２０．前記第１および第２電力に関するパラメータの１つが電圧であり、他の第１および第２電力に関するパラメータが電流である、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
２１．少なくとも１つの抵抗器が前記固体遮断手段の前記出力ポートに接続され、前記固体遮断手段が故障したときに前記電流路が遮断されないように電流の一部を引き出すブリーダ抵抗回路を更に含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
２２．前記固体遮断手段の前記入力ポートに結合され、前記固体遮断手段が故障したかどうかを、前記電流路が遮断されないような方法で表示する信号を発生する電圧検知手段を更に含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
２３．前記電流路から電力を引き出して前記固体回路遮断装置に電力を供給するための手段を更に含む、請求項１２に記載の固体回路遮断装置。
２４．負荷と電源の間の電流路を遮断するための固体遮断装置であって、主遮断信号に応答し、入力および出力ポートを備え、前記入力ポートは前記電源から電力を受けるように接続される主遮断手段と、固体遮断信号に応答し、前記主遮断手段の出力ポートに接続される入力ポートを備え、前記負荷に接続される出力ポートを備える固体遮断手段と、前記固体遮断手段の出力と前記負荷の間の電流路に結合されて前記電流路の第１電力に関するパラメータを検知する第１検知手段と、前記主遮断手段と前記固体遮断手段の間の前記電流路に結合されて前記電流路の第２電力に関するパラメータを検知する第２検知手段と、前記固体遮断手段のどちらかの側にそれぞれ結合され、疑似中性点端子を形成するのに用いる接地端子に結合される端子をそれぞれ備える１対のブリーダ抵抗器回路と、前記ブリーダ抵抗器回路の少なくとも１つを通る前記電流の大きさを検知する判断手段と、前記第１および第２電力に関するパラメータの少なくとも１つが予め定めたしきい値を超えたかどうかを切断するための前記判断手段と前記第１および第２検知手段に応答して、前記しきい値を超えた場合は前記固体遮断信号を自動的に発生し、その後前記固体遮断手段が前記電流路を遮断しない場合は前記主遮断信号を自動的に発生する自動制御器と、前記主遮断信号および固体遮断信号はそれぞれ前記関連する遮断手段に前記電流路を遮断させ、前記主遮断手段は前記固体遮断手段のバツクアツプを行うようにしたもの、を含む固体遮断装置。
２５．前記自動制御手段に結合され、前記関連電流路の過渡状態に応答して電流路の遮断を遅らせる時間遅れ手段を更に含む、請求項２４に記載の静止スイッチ遮断装置。
２６．前記判断手段は過負荷電流を検知するのに用いる信号を発生し、前記判断手段は前記ブリーダ抵抗器回路の少なくとも１つを通る前記検知電流の大きさを増幅するための増幅手段を含む、請求項２４に記載の固体回路遮断装置。
２７．前記固体遮断装置が前記電流路を遮断するのに失敗したことに応答して、前記ブリーダ抵抗器回路の少なくとも１つを通る電流を検出するための手段を前記判断手段が含む、請求項２４に記載の固体回路遮断装置。
２８．共通の電源が電力を複数の負荷に供給して前記電源から発する複数の電流路を形成する配電網の固体回路遮断装置であって、入力および出力ポートを備え、前記入力ポートは前記電源から前記電力を受けるように結合されている主遮断手段と、前記主遮断手段の出力ポートに接続される入力ポートと、前記負荷の１つに接続される出力ポートをそれぞれが備える複数の固体遮断手段と、前記固体遮断手段の関連する１つの前記出力ポートと前記負荷の関連する１つとの間の前記電流路にそれぞれが結合される複数の電圧検知器と、前記固体遮断手段の前記電流路にそれぞれが結合される複数の電流検知器と、前記電流路の１つの故障状態を検出するための前記電圧および電流検知器のそれぞれに応答して関連する固体遮断手段に自動的に信号を送り、前記状態を検出したときに前記関連する電流路を遮断し、その後前記関連する前記固体遮断装置が電流路を遮断しない場合には、前記主遮断装置に自動的に信号を送って共通電源から供給される前記電力を遮断する自動制御器とを含む、固体回路遮断装置。
２９．前記関連する固体遮断手段に自動的に信号を送った後、電圧が基準レベルより高いことを検知したことを前記電圧検知器の１つが表示すると、これに応答して前記自動制御器が前記主遮断手段に自動的に信号を送る、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３０．前記関連する固体遮断装置に自動的に信号を送った後、電圧が基準レベルより高いことを検知したことを前記電圧検知器の１つが表示し、または電流が基準レベルより高いことを検知したことを前記関連する電流検知器が表示すると、これに応答して前記自動制御器が前記主遮断手段に自動的に信号を送る、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３１．前記複数の固体遮断手段が発生する熱を放散させるためのフィン付き放熱器を備えたハウジング構造を更に含む、請求項３０に記載の固体回路遮断装置。
３２．更に、前記複数の固体遮断手段が発生する熱を放散させるためのフィン付き放熱器を備えたハウジング構造を更に含み、前記フィン付き放熱器は前記複数の固体遮断手段のそれぞれを取り付ける平面部材を含む、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３３．更に、前記固体回路遮断装置へ電力を供給する前記電流路から電力を引き出す装置を含み、また前記固体回路遮断装置に供給する電力に応答し、前記複数の固体遮断装置の各電流路を所定の期間強制的に遮断したままにするために前記自動制御器に結合されるパワーオン遅れ手段を含む、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３４．更に、前記固体回路遮断装置へ電力を供給する前記電流路から電力を引き出す装置を含み、前記固体回路遮断装置に供給する電力に応答し、主遮断手段により電流路を閉じたときに過渡電流が発生しないようにするために前記自動制御器に結合されるパワーオン遅れ手段を含む、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３５．前記主遮断手段を保護するためにその入力ポートに結合される過渡電流抑制綱を更に含む、請求項２８に記載の固体回路遮断装置。
３６．前記主遮断手段と前記複数の固体遮断手段との間に結合される過渡電流抑制網を更に含む、請求項３５に記載の固体回路遮断装置。