JPH06133448A - 地絡検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】雷サージ等の如き異常なピーク電圧の交流電路
への重畳に対して誤動作を少なくした地絡検出装置を提
供することにある。 【構成】雷サージのような大電流に対応する零相変流器
ＣＴからの検出出力は波形整形回路１に入力し、その正
の出力波形に対応する比較回路２の出力は時延回路４で
時延される。時延回路４の出力を入力した比較回路６の
出力はタイマ回路９をトリガするとともに、立ち下がり
で論理カウンタ８のＦＦ₁ をセットする。一方負の波形
はタイマ回路９の出力発生期間中継続するため、この期
間中において次の正の波形に対応した比較回路６の出力
が発生せず、論理カウンタ８のＦＦ₃ はＱ出力をＬ”の
まま維持する。タイマ回路９がタイムアップしてその出
力を”Ｌ”に反転させると、論理カウンタのＦＦ₁ 乃至
ＦＦ₃ がリセットされ、論理カウンタ８からは地絡検出
信号が発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、漏洩電流や地絡電流等
を検出する地絡検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の地絡検出装置は、交流
電路に装備した零相変流器の出力電圧を所定のしきい値
と比較し、この比較した出力に従ってコンデンサに充放
電を行い時延判別すると共に、このコンデンサの電圧が
所定のしきい値を越えた時に地絡信号を送出するように
している。

【０００３】しかし、上述の地絡検出装置にあっては、
例えば雷サージの如き異常なピーク電圧が交流電路に重
畳し、負荷機器を保護するために交流電路に装備される
バリスタや避雷器を通じて大地にピーク電流が流れた場
合に、そのピーク電流に対応した出力電圧が零相変流器
から出力されると共にその後にその反対側の極性に波尾
長の長い出力電圧が現れる現象が発生し、この反対側の
極性に出力される波尾長の長い出力電圧によって、コン
デンサの電圧が充分に充電され所定のしきい値を越えて
地絡信号を送出することがあった。

【０００４】そのため、零相変流器から出力される波尾
長の長い出力電圧の発生に対して不要動作を起こさない
ようにするために、零相変流器から出力される出力電圧
の正側または負側の出力電圧の発生回数を計数して地絡
判別を行う方法が提案された。このものは、零相変流器
の出力電圧を正側または負側の所定のしきい値と比較し
てしきい値を越えた回数を計数することにより、単発的
に発生する雷サージの如き異常なピーク電圧に対して、
連続的に発生する地絡電流をその回数によって区別する
ことにより地絡判別を行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
正側または負側の出力電圧の発生回数を計数して地絡判
別する地絡検出装置にあっては、次のような問題があっ
た。すなわち、交流電路の漏洩電流を検出する零相変流
器はコアの中心透孔に一次巻線となる交流電路の導体を
貫挿するようになっているが、この貫挿する導体が偏っ
て貫挿された場合には零相変流器に偏り特性が生じ、例
えば交流電路にモータ起動時の電流等大きな電流が流れ
た場合に、零相変流器から検出出力が発生すると同時に
この出力波形は歪み波形となって出力されることがあっ
た。

【０００６】この歪み波形の出力電圧は、正側または負
側の所定しきい値を、断続的に越えることとなり所定の
計数が行われ地絡判別をする要因となった。本発明は上
述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすると
ころは、雷サージ等の如き異常なピーク電圧の交流電路
への重畳に対して誤動作を少なくすると共に、零相変流
器の偏り特性により出力される歪み波形のある検出出力
に対しても誤動作を少なくした地絡検出装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
交流電路の漏洩電流を検出する零相変流器と、この零相
変流器の交番する検出出力の波形の１サイクル分を検出
した後次のサイクルの半波波形を連続して検出した際に
地絡検出信号を発生する地絡検出手段とを備えたもので
ある。

【０００８】請求項２記載の発明は、零相変流器の交番
する検出出力の正側波形のレベルが基準レベル以上にあ
るとき出力を発生する正側比較手段と、上記検出出力の
負側波形のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発
生する負側比較手段と、両比較手段に夫々対応して設
け、夫々の比較手段の出力を時延する正側、負側の各時
延手段と、正側の時延手段の出力により動作可能状態に
セットされ、このセットを行う正側の時延手段の出力を
含めて、正、負、正の順で夫々の時延手段からの出力を
一定時間内にカウントしたとき地絡検出信号を発生する
論理カウンタとからなる上記地絡検出手段を備えたもの
である。

【０００９】請求項３記載の発明は、零相変流器の交番
する検出出力の正側波形のレベルが基準レベル以上にあ
るとき出力を発生する正側比較手段と、この正側比較手
段の出力を時延する正側時延手段と、正側の時延手段の
出力が入力した時点から一定時間出力を発生する第１タ
イマ手段と、この第１タイマ手段の出力で動作可能とな
って、上記検出出力の負側波形のレベルが基準レベル以
上にあるとき出力を発生する負側比較手段と、この負側
比較手段の出力を時延する負側時延手段と、この負側時
延手段の出力が入力した時点から一定時間出力を発生す
る第２タイマ手段と、上記正側比較手段の出力若しくは
正側の時延手段の出力と、第１、第２タイマ手段の各出
力との論理積を取る論理積手段とからなり、この論理積
手段の出力を地絡検出信号とする上記地絡検出手段を備
えたものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、零相変流器の交番
する検出出力の正側波形のレベルが基準レベル以上にあ
るとき出力を発生する正側比較手段と、この正側比較手
段の出力を時延する第１の正側時延手段と、第１の正側
時延手段の出力と正側比較手段の反転出力との論理積を
取る第１論理積手段と、この第１論理積手段の出力を時
延する第２の正側時延手段と、この第２の正側時延手段
の出力が入力した時点から一定時間出力を発生する第１
タイマ手段と、上記零相変流器の検出出力の負側波形の
レベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する負側
比較手段と、この負側比較手段の出力を時延する負側時
延手段と、この負側時延手段と上記第１タイマ手段の出
力との論理積を取る第２の論理積手段と、この第２の論
理積手段の出力が入力した時点から一定時間出力を発生
する第２タイマ手段と、この第２タイマ手段の出力と上
記第１の正側時延手段の出力との論理積を取る第３の論
理積手段とからなり、この第３の論理積手段の出力を地
絡検出信号とする上記地絡検出手段を備えたものであ
る。

【００１１】請求項５記載の発明は、零相変流器の交番
する検出出力の正側波形のレベルが基準レベル以上にあ
るとき出力を発生する正側比較手段と、この正側比較手
段の出力を時延する正側時延手段と、正側時延手段の出
力レベルが一定以上ある期間に対応する巾のパルス信号
を出力する第１パルス発生手段と、上記零相変流器の検
出出力の負側波形のレベルが基準レベル以上にあるとき
出力を発生する負側比較手段と、この負側比較手段の出
力を時延する負側時延手段と、この負側時延手段の出力
レベルが一定以上ある期間に対応する巾のパルス信号を
出力する第２パルス発生手段と、両パルス発生手段の出
力の論理和を取る論理和手段と、この論理和手段の出力
をカウントして、３つ目の出力をカウントした時に地絡
検出信号を発生するカウンタと、零相変流器の検出出力
の半波を超え１サイクル以下に対応する時間だけ論理和
手段の出力が継続した時カウンタをリセットするリセッ
ト手段とからなる上記地絡検出手段を備えたものであ
る。

【００１２】

【作用】而して、本発明によれば、雷サージによる一過
性の電流によって発生する零相変流器の検出出力では誤
って地絡検出信号を発生させることはなく、また零相変
流器の偏り特性によってモータ起動時等に検出出力とし
て歪み波形が発生しても、この波形によっても地絡検出
信号を誤って発生させることが無く、高い信頼性が得ら
れる。

【００１３】

【実施例】（実施例１）図１は本実施例の回路構成を示
しており、この実施例では図１に示すように交流電路を
貫挿した零相変流器ＣＴは交流電路に地絡で漏洩電流が
流れたときに検出出力を発生するもので、交番する検出
出力はクリップダイオード等からなる波形整形回路１に
入力する。

【００１４】波形整形回路１から出力される出力波形は
正、負に対応して夫々設けた比較回路２、３に入力され
る。比較回路２、３は正、負の半サイクル波形のレベル
を予め定めた基準レベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’（＝Ｌ₁ ）と比較
し、基準レベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’を超えている期間中出力を
発生するようになっている。比較回路２、３の出力はコ
ンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ と定電流源Ｉ₁ 、Ｉ₂ とからなる時
延回路４、５に入力して時延された後、比較回路６、７
に入力する。比較回路６、７はこの時延回路４、５の出
力が基準レベルＬ₂ 、Ｌ₂ ’を超えている期間に対応し
てパルス信号を出力する。

【００１５】これらの比較回路６、７の出力は論理カウ
ンタ８に入力し、また比較回路６の出力はワンショット
マルチバイブレータからなるタイマ回路９のトリガ信号
となる。タイマ回路９は電源周波の２サイクルに略等し
い期間だけ出力を発生し、その期間を超えたとき、論理
カウンタ８をリセットするようになっている。論理カウ
ンタ８の出力は地絡検出信号となり、この地絡検出信号
はワンショットマルチバイブレータからなるタイマ回路
１０をトリガする。タイマ回路１０はトリガされてから
一定時間出力を発生し、この出力でサイリスタ１１をト
リガする。サイリスタ１１は交流電路に直列に挿入して
ある遮断器１２の電磁引き外し装置１３に直列に接続さ
れ、オン時に電磁引き外し装置１３に励磁電流を流すよ
うになっている。

【００１６】論理カウンタ８はリセット端子にタイマ回
路９の出力を接続し、比較回路６の出力をセット端子に
接続しているフリップフロップＦＦ₁ と、このフリップ
フロップＦＦ₁ のＱ出力をリセット端子に接続し、比較
回路７の出力をセット端子に接続しているフリップフロ
ップＦＦ₂ と、このフリップフロップＦＦ₁ のＱ出力を
リセット端子に接続し、比較回路６の反転出力をセット
端子に接続し、Ｑ出力を地絡検出信号としてタイマ回路
１０に接続するフリップフロップＦＦ₃ とで構成され
る。

【００１７】而して、地絡が発生して零相変流器ＣＴか
ら交番する検出出力が発生すると、この検出出力は波形
整形回路１で波形整形され、波形整形回路１からは図２
（ａ）に示す出力波形が各比較回路２、３に入力する。
比較回路２、３では夫々正、負の半サイクルの波形のレ
ベルを基準レベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’と比較して、基準レベル
Ｌ₁ 、Ｌ₁ ’を超えている期間中出力を夫々発生する。
この出力は時延回路４、５で図２（ｂ）、（ｅ）に示す
ように時延される。

【００１８】時延回路４、５からの出力は更に比較回路
６、７に入力して、夫々基準レベルＬ₂ 、Ｌ₂ ’と比較
され、比較回路６、７では基準レベルＬ₂ 、Ｌ₂ ’を超
えている期間中出力を図２（ｃ）、（ｆ）に示すように
発生する。この場合比較回路６では、正の半サイクルの
波形に対応して”Ｈ”の出力を、比較回路７では、負の
半サイクルの波形に対応して”Ｌ”の出力を夫々発生す
る。

【００１９】タイマ回路９は比較回路６の出力の立ち上
がりでトリガされて図２（ｄ）に示す”Ｈ”の出力を発
生する。一方論理カウンタ８のフリップフロップＦＦ₁
は比較回路６の出力の立ち下がりでセットされて、その
Ｑ出力を図２（ｇ）に示すように”Ｈ”に反転させる。
そしてフリップフロップＦＦ₂ は比較回路７の出力の立
ち下がりでセットされ、そのＱ出力を図２（ｈ）に示す
ように”Ｈ”に反転させる。

【００２０】そして検出出力の波形が１サイクル分経過
した後、次の正の半サイクルの出力波形に対応して比較
回路６の出力が立ち上がると、ノットゲートＮＴ₁ を介
して反転された信号がフリップフロップＦＦ₃ に入力
し、フリップフロップＦＦ₃ はセットされる。このセッ
トによってそのＱ出力が図２（ｉ）に示すよう”Ｈ”に
反転し、地絡検出信号となる。この地絡検出信号が立ち
上がると、タイマ回路１０は出力を図２（ｊ）に示すよ
うに”Ｈ”とし、サイリスタ１１をトリガする。サイリ
スタ１１がオンすると電磁引き外し装置１３が動作して
遮断器１２を開極させ、交流電路を遮断するのである。

【００２１】ところで交流電路に雷サージによる大電流
が流れると、この大電流によって零相変流器ＣＴからは
検出出力が発生する。図３（ａ）はこの検出出力に対応
する波形整形回路１の出力波形を示しており、この出力
波形の正の波形に対応した比較回路２の出力を時延した
時延回路４の出力は図３（ｂ）に示すようになり、この
時延回路４の出力を入力した比較回路６の出力は図３
（ｃ）に示すようになり、この比較回路６の出力でトリ
ガされたタイマ回路９の出力は図３（ｄ）に示すように
なる。そして上記比較回路６の出力の立ち下がりでセッ
トされる論理カウンタ８のフリップフロップＦＦ₁ のＱ
出力は図３（ｇ）に示すように”Ｈ”に反転する。一方
負の波形に対応した比較回路３の出力を時延する時延回
路５の出力は図３（ｅ）に示すようになり、また比較回
路７の”Ｌ”出力は図３（ｆ）に示すようになる。そし
てこの比較回路７の”Ｌ”出力の立ち下がりでフリップ
フロップＦＦ₂ はＱ出力を図３（ｈ）に示すように”
Ｈ”に反転する。

【００２２】ところで上記負の波形はタイマ回路９の出
力発生期間中継続するため、この期間中において次の正
の波形に対応した比較回路６の出力が発生せず、フリッ
プフロップＦＦ₃ はＱ出力を図３（ｉ）に示すように”
Ｌ”のまま維持する。その後タイマ回路９がタイムアッ
プしてその出力を”Ｌ”に反転させると、フリップフロ
ップＦＦ₁ がリセットされ、このリセットに対応してフ
リップフロップＦＦ₂ もリセットされ、更にフリップフ
ロップＦＦ₃ もリセットされる。従って論理カウンタ８
からは地絡検出信号は発生せず、タイマ回路１０もサイ
リスタ１１をトリガする出力を図３（ｊ）に示すように
発生しない。つまり雷サージによる誤った地絡検出動作
が為されないのである。

【００２３】次にモータの起動等によって交流電路に大
電流が流れ、零相変流器ＣＴから波形が歪んだ検出出力
が発生した場合、波形整形回路１の出力波形は図４
（ａ）に示すようになる。この出力波形は正の波形部分
で、比較回路２の基準レベルＬ₁ を連続して２回超える
ため、時延回路４の出力は図４（ｂ）に示すようにな
る。ここで２回目に基準レベルＬ₁ を超える期間は短い
ため、時延回路４の対応する出力は比較回路６の基準レ
ベルＬ₂ を超えられず、そのため比較回路６の出力は図
４（ｃ）に示すように一つとなる。この出力の立ち上が
りでタイマ回路９はトリガされて出力を図４（ｄ）に示
すように発生し、また立ち下がりでフリップフロップＦ
Ｆ₁ はＱ出力を図４（ｇ）に示すように反転する。

【００２４】さて次に負の波形部分では比較回路３の基
準レベルＬ₁ ’を超える期間が短いため、時延回路５の
出力は図４（ｅ）に示すように比較回路７の基準レベル
Ｌ₂’を超えるまでに上昇せず、比較回路７は出力を図
４（ｆ）に示すように”Ｈ”を保持する。従ってフリッ
プフロップＦＦ₂ はセットされず、フリップフロップＦ
Ｆ₂ はそのＱ出力を図４（ｈ）に示すように”Ｌ”に保
持し、従ってフリップフロップＦＦ₃ はリセット状態の
ままで、そのＱ出力は図４（ｉ）に示すように”Ｌ”の
ままとなる。つまり地絡検出信号は発生せず、タイマ回
路１０の出力も”Ｌ”のままとなる。このようにモータ
起動時等に零相変流器ＣＴから検出出力が発生しても、
誤って地絡検出動作が為されないのである。

【００２５】（実施例２）上記実施例１では論理カウン
タ８を３つのフリップフロップＦＦ₁ 〜ＦＦ₃ で構成し
ているが、本実施例は図５に示すように２つのフリップ
フロップＦＦ₁ 、ＦＦ₂ とで構成したもので、フリップ
フロップＦＦ₁ はセット端子を比較回路７の出力に接続
し、リセット端子をタイマ回路９の出力に接続し、フリ
ップフロップＦＦ₂ はセット端子に比較回路６の反転出
力を接続し、リセット端子をフリップフロップＦＦ₁ の
Ｑ出力に接続し、自己のＱ出力を地絡検出信号としてい
る。

【００２６】つまりタイマ回路９の出力が最初の正の波
形のラッチ入力を兼ねたもので、実施例１と同様に正、
負、正の順序でタイマ回路９の出力期間中に論理カウン
タ８に入力があったときのみ、地絡検出信号を発生さ
せ、雷サージやモータ起動時等に発生する零相変流器Ｃ
Ｔの検出出力では誤って地絡検出信号を発生させことは
ないのである。

【００２７】図６は地絡電流検出時の各部の波形を示し
ており、この図６（ａ）〜（ｆ）は図２（ａ）〜（ｆ）
に対応し、図６（ｇ）は比較回路７の出力の立ち下がり
で”Ｈ”に反転するフリップフロップＦＦ₁ のＱ出力を
示し、図６（ｈ）は比較回路６の出力の立ち上がりで”
Ｈ”に反転するフリップフロップＦＦ₂ のＱ出力を示
し、図６（ｉ）は地絡検出信号であるフリップフロップ
ＦＦ₂ のＱ出力によりトリガされるタイマ回路１０の出
力を示す。

【００２８】図７は雷サージ発生時の各部の波形を示し
ており、この図７（ａ）〜（ｆ）は図７（ａ）〜（ｆ）
に対応し、図７（ｇ）は比較回路７の出力の立ち下がり
で”Ｈ”に反転するフリップフロップＦＦ₁ のＱ出力を
示し、図７（ｈ）はフリップフロップＦＦ₂ のＱ出力を
示し、図７（ｉ）はタイマ回路１０の出力を示す。 （実施例３）図８は本実施例の回路構成を示しており、
この実施例回路では波形整形回路１から出力される出力
波形を正側に対応して設けた比較回路２に入力するとと
もに、負側に対応して設けた比較回路３にゲート回路２
０を介して入力する。比較回路２、３は実施例１と同様
に正、負の半サイクル波形のレベルを予め定めた基準レ
ベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’（＝Ｌ₁ ）と比較し、基準レベル
Ｌ₁ 、Ｌ₁ ’を超えている期間中出力を発生するように
なっている。

【００２９】比較回路２、３の出力はコンデンサＣ₁ 、
Ｃ₂ と抵抗Ｒ₁ 、Ｒ₂ とからなる時延回路４、５に入力
して時延された後、立ち上がり検出回路２１、２２に入
力する。この立ち上がり検出回路２１、２２は時延回路
４、５の出力が基準レベルＬ ₃ 、Ｌ₃ ’を超えた時にワ
ンショットマルチバイブレータからなるタイマ回路２
３、２４にトリガ信号を与えるようになっている。

【００３０】タイマ回路２３，２４の出力は電源周波の
１．５サイクルに略等しい時間だけ出力を発生するよう
になっており、両出力は上記比較回路２の出力とともに
論理積回路２５にて論理積演算が為されるようになって
いる。論理積回路２５はその出力を地絡検出信号として
タイマ回路１０へ出力するようになっている。またタイ
マ回路２３の出力は上記ゲート回路２０のゲート開成を
制御する信号となっている。

【００３１】而して、地絡が発生して零相変流器ＣＴか
ら交番する検出出力が発生すると、この検出出力は波形
整形回路１で波形整形され、波形整形回路１からは図９
（ａ）に示す出力波形が比較回路２に入力する。比較回
路２では正の波形のレベルを基準レベルＬ₁ と比較し
て、基準レベルＬ₁ を超えている期間中出力を図９
（ｂ）に示すように発生する。この出力は時延回路４で
図９（ｂ）に示すように時延される。

【００３２】立ち上がり検出回路２１は時延回路４から
の出力が基準レベルＬ₃ を超えた時にタイマ回路２３を
トリガする。タイマ回路２３はその出力を図９（ｅ）に
示すように”Ｈ”とする。このタイマ出力回路２３が”
Ｈ”となるとゲート回路２０が開いて、波形整形回路１
からの出力波形が比較回路３に入力することになる。比
較回路３では負の波形のレベルを基準レベルＬ₁ ’と比
較して、基準レベルＬ₁ ’を超えている期間中出力を発
生する。この出力は時延回路５で図９（ｄ）に示すよう
に時延される。

【００３３】立ち上がり検出回路２２は時延回路５から
の出力が基準レベルＬ₃ ’を超えた時にタイマ回路２４
をトリガする。タイマ回路２４はその出力を図９（ｅ）
に示すように”Ｈ”とする。この時点では論理積回路２
５は出力を”Ｌ”としているが、１サイクルが終了して
次のサイクルの正の出力波形が比較回路２に入力して、
比較回路２から出力が発生すると、論理積回路２５から
は”Ｈ”の出力が発生し、つまり地絡検出信号が発生
し、タイマ回路１０をトリガする。

【００３４】タイマ回路１０は出力を図９（ｆ）に示す
ように”Ｈ”とし、サイリスタ１１をトリガする。サイ
リスタ１１がオンすると電磁引き外し装置１３が動作し
て遮断器１２を開極させ、交流電路を遮断するのであ
る。ところで交流電路に雷サージによる大電流が流れ
て、図１０（ａ）に示すような波形の出力が波形整形回
路１から出ると、この出力波形を示しており、この出力
波形の正の波形に対応した図１０（ｂ）に示す比較回路
２の出力を時延した時延回路４の出力は図１０（ｃ）に
示すようになる。立ち上がり検出回路２１は時延回路４
の出力が基準レベルＬ₃ を超えた時点で出力を発生して
タイマ回路２３をトリガする。タイマ回路２３はこのト
リガで出力を図１０（ｅ）に示すように”Ｈ”とし、ゲ
ート回路２０を開かせる。この時零相変流器ＣＴの検出
出力は正の波形であるため、比較回路３では出力を”
Ｌ”のまま維持しているため、時延回路５には図１０
（ｄ）に示すように出力が発生せず、従って立ち上がり
検出回路２２によるタイマ回路２４のトリガは起こら
ず、論理積回路２５の出力は”Ｌ”のままで、つまり地
絡検出信号は発生しない。従ってタイマ回路１０は図１
０（ｆ）に示すようにトリガされず、雷サージによる誤
った地絡検出動作が為されないのである。

【００３５】次にモータの起動等によって交流電路に大
電流が流れ、波形整形回路１の出力波形が図１１（ａ）
に示すようになった場合の動作を説明する。まず図１１
（ａ）に示す出力波形は正の部分で、比較回路２の基準
レベルＬ₁を２回超えるため、比較回路２の出力は図１
１（ｂ）に示すようになり、時延回路４の出力は図１１
（ｃ）に示すようになる。時延回路４の対応する立ち上
がり検出回路２１は最初に基準レベルＬ₃ を超えた時点
でタイマ回路２３をトリガする。タイマ回路２３は出力
を図１１（ｅ）に示すように”Ｈ”とし、ゲート回路２
０を開かさせる。ゲート回路２０が開くと負の波形が比
較回路３に入力し、比較回路３からは波形のレベルが基
準レベルＬ₁ ’を超えた期間だけ出力が発生する。この
出力に対応して時延回路５の出力は図１１（ｄ）に示す
ようになるが、上記の比較回路３の出力期間が極短いた
め時延回路５の出力は立ち上がり検出回路２２の基準レ
ベルＬ₃ ’を超えることができず、その結果タイマ回路
２４はトリガされず、その出力は図１１（ｆ）に示すよ
うに”Ｌ”のままである。従って雷サージの場合と同様
に論理積回路２５の出力が”Ｌ”のままで、、つまり地
絡検出信号は発生しない。従ってタイマ回路１０は図１
１（ｇ）に示すようにトリガされず、雷サージによる誤
った地絡検出動作が為されないのである。

【００３６】（実施例４）上記実施例３では比較回路２
の出力を論理積回路２５に入力しているが、本実施例で
は時延回路４の出力を図１２に示すように論理積回路２
５に入力するようした点で実施例３と相違するものであ
る。従って本実施例の場合、論理積回路２５の論理積演
算のタイミングが実施例３に比べてやや早くなり、地絡
検出信号の発生タイングが遅くなり、時延回路４の出力
が論理積回路２５の閾値を超えた時点で地絡検出信号を
発生し、図１３（ｇ）に示すようにタイマ回路１０をト
リガする。

【００３７】尚図１３（ａ）〜（ｆ）は図９（ａ）〜
（ｆ）に対応する。雷サージ発生時及びモータ起動時の
動作は実施例３と同じであるため動作説明は省略する。 （実施例５）本実施例は、波形整形回路１の波形出力を
正側、負側の比較回路２、３に入力し、この比較回路
２、３の出力を夫々時延回路４、５で時延するところま
では実施例１と同じであるが、図１４に示すように正側
の比較回路２の出力をノットゲートＮＴ₂ で反転して、
その反転出力と時延回路４の出力とを論理積回路３０で
論理積演算し、この論理積出力を更に時延回路３１で時
延した後、この時延出力が一定レベルを超えた時にタイ
マ回路３２をトリガするようになっている。そしてこの
タイマ回路３２の出力と時延回路５の出力とを論理積回
路３３で論理積演算し、この論理積回路３３の出力で更
にタイマ回路３４をトリガし、このタイマ回路３４の出
力と上記時延回路４の出力とを論理積回路３５で論理積
演算し、この論理積回路３５の出力を地絡検出信号とす
るようになっている。 而して、地絡が発生して零相変
流器ＣＴから交番する検出出力が発生すると、この検出
出力は波形整形回路１で波形整形され、波形整形回路１
からは図１５（ａ）に示す出力波形が比較回路２に入力
する。比較回路２では正の半サイクルの波形のレベルを
基準レベルＬ₁ と比較して、基準レベルＬ₁ を超えてい
る期間中出力を図１５（ｂ）に示すように発生する。ま
たノットゲートＮＴ₂ で反転された出力は図１５（ｃ）
に示すようになる。比較回路２の出力を入力する時延回
路５は図１５（ｄ）に示すように時延し、その時延信号
のレベルが基準レベルＬ₃ を超えている期間に対応する
出力を図１５（ｅ）に示すように出力する。

【００３８】この時延回路５の出力と、ノットゲートＮ
Ｔ₂ の出力とを論理積演算する論理積回路３０の出力は
図１５（ｆ）に示すようになり、この出力は更に時延回
路３１で時延された後その時延出力が一定レベルに達し
た時点でタイマ回路３２をトリガする。図１５（ｇ）は
このタイマ回路３２の出力を示しており、このタイマ回
路３２の出力期間は１サイクルに略等しく設定されてい
る。

【００３９】さて次に負側の比較回路３では負の波形の
レベルを基準レベルＬ₁ ’と比較して、基準レベル
Ｌ₁ ’を超えている期間中出力を発生し、この出力は時
延回路５で図１５（ｈ）に示すように時延され、時延回
路５からは時延信号のレベルが基準レベルＬ₄ ’を超え
ている期間に対応する出力を図１５（ｉ）に示すように
出力する。この出力が立ち上がった時に、この出力と上
記タイマ回路３２の出力との論理積をとる論理積回路３
３からは”Ｈ”の出力が発生する。この出力でタイマ回
路３４はトリガされて、図１５（ｊ）に示すように”
Ｈ”の出力を発生する。このタイマ回路３２の出力期間
も電源周波の１サイクルに略等しく設定されている。

【００４０】この後次の正側の波形に対応して上述と同
様に時延回路４の出力が立ち上がると、タイマ回路３４
の出力との論理積をとる論理積回路３５の出力は”Ｈ”
に立ち上がる。つまり地絡検出信号が発生することにな
り、タイマ回路１０をトリガする。タイマ回路１０は出
力を図１５（ｋ）に示すように”Ｈ”とし、サイリスタ
１１をトリガする。サイリスタ１１がオンすると電磁引
き外し装置１３が動作して遮断器１２を開極させ、交流
電路を遮断するのである。

【００４１】ところで交流電路に雷サージによる大電流
が流れると、この大電流によって零相変流器ＣＴからは
検出出力が発生する。図１６（ａ）はこの検出出力に対
応する波形整形回路１の出力波形を示す。さて正の波形
の期間では地絡検出時と同様に比較回路２、ノットゲー
トＮＴ₂ 、時延回路５の時延信号及び出力、論理積回路
３０の出力は図１６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ）に示すようになり、またタイマ回路３２の出力は
図１６（ｇ）に示すようになる。

【００４２】同様に負の波形期間では時延回路５では図
１６（ｈ）に示すように比較回路３の出力を時延し、こ
の時延信号のレベルが基準レベルＬ₃ ’を超えている期
間に対応する出力を図１６（ｉ）に示すように出力す
る。またタイマ回路３４からは図１６（ｊ）に示すよう
に”Ｈ”の出力を発生する。しかし、雷サージのような
一過性の場合にはタイマ回路３４の出力が発生している
期間中に波形整形回路１の出力波形が正にならないた
め、論理積回路３５の出力は”Ｈ”にならない。つまり
地絡検出信号が発生しないため、タイマ回路１０はトリ
ガされず、雷サージによる誤った地絡検出動作が為され
ないのである。

【００４３】次にモータの起動等によって交流電路に大
電流が流れたときに、零相変流器ＣＴから波形が歪んだ
検出出力が発生した場合、波形整形回路１の出力波形は
図１７（ａ）に示すようになる。この波形は正の部分
で、比較回路２の基準レベルＬ₁ を２回超えるため、比
較回路２の出力及びノットゲートＮＴ₂ の出力は図１７
（ｂ）、（ｃ）に示すようになる。また時延回路４の時
延信号は図１７（ｄ）に示すようになり、またその出力
は図１７（ｅ）に示すようになる。そして論理積回路３
０の出力は図１７（ｆ）に示すようになり、タイマ回路
３２の出力は図１７（ｇ）に示すようになる。

【００４４】一方負の波形に対応する比較回路３の出力
は極めて短い期間しか発生しないため、図１７（ｈ）に
示すように時延回路５の時延信号のレベルは基準レベル
Ｌ₃’を超えられず、そのためその出力は図１７（ｉ）
に示すように”Ｌ”のままで、結果論理積回路３３の出
力は”Ｌ”でタイマ回路３４はトリガされず、結果雷サ
ージの場合と同様に論理積回路３５の出力が”Ｌ”のま
まで、、つまり地絡検出信号は発生しない。従ってタイ
マ回路１０はトリガされず、雷サージによる誤った地絡
検出動作が為されないのである。

【００４５】（実施例６）本実施例は図１８に示すよう
に正、負に対応する時延回路４、５の出力が一定レベル
を超えている期間信号を発生するパルス発生回路４０、
４１を設け、これらパルス発生回路４０，４１の出力の
論理和を論理和回路４２でとり、この論理和回路４２の
出力をカウンタ４３でカウントし、そのカウント値が３
になった時にカウンタ４３から地絡検出信号をカウント
アップ出力として発生するようになっている。リセット
回路４４は論理和回路４２の出力から連続して電源周波
の半サイクルより超えて１サイクルより短い時間内に、
次の論理和回路４２の出力がなければカウンタ４３をリ
セットするためのものである。

【００４６】而して、地絡が発生して零相変流器ＣＴか
ら交番する検出出力が発生すると、この検出出力は波形
整形回路１で波形整形され、波形整形回路１からは図１
９（ａ）に示す出力波形が各比較回路２、３に入力す
る。比較回路２、３では夫々正、負の半サイクルの波形
のレベルを基準レベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’と比較して、基準レ
ベルＬ₁ 、Ｌ₁ ’を超えている期間中出力を夫々発生す
る。この出力は時延回路４、５で図１９（ｂ）、（ｃ）
に示すように時延される。

【００４７】時延回路４、５からの出力は更にパルス発
生回路４０、４１に入力して、夫々基準レベルＬ₅ 、Ｌ
₅ ’と比較され、パルス発生回路４０、４１では基準レ
ベルＬ₅ 、Ｌ₅ ’を超えている期間中出力を図１９
（ｄ）、（ｅ）に示すように発生する。この場合パルス
発生回路４０では、正の半サイクルの波形に対応して”
Ｈ”の出力を、パルス発生回路４１では、負の半サイク
ルの波形に対応して”Ｌ”の出力を夫々発生する。

【００４８】論理和回路４２は何れかのパルス発生回路
４１に出力があると、その出力に対応して図１９（ｆ）
に示すように論理和出力を発生する。カウンタ４３はこ
の論理和出力をカウントし、そのカウント値が３になっ
たとき、つまり１サイクルを経過して２サイクル目の最
初の半サイクルの波形に応する論理和出力をカウントし
た時出力を図１９（ｈ）に示すように”Ｈ”とする。つ
まりカウンタ４３は地絡検出信号を出力し、タイマ回路
１０を介してサイリスタ１１をトリガする。サイリスタ
１１がオンすると電磁引き外し装置１３が動作して遮断
器１２を開極させ、交流電路を遮断するのである。

【００４９】ところで交流電路に雷サージによる大電流
が流れて、図２０（ａ）に示す出力波形が波形整形回路
１から出ると、この出力波形の正の波形に対応した比較
回路２の出力を時延した時延回路４の出力は図２０
（ｂ）に示すようになり、この時延回路４の出力を入力
したパルス発生回路４０の出力は図２０（ｄ）に示すよ
うになる。一方負の波形に対応した比較回路３の出力を
時延する時延回路５の出力は図２０（ｃ）に示すように
なり、またパルス発生回路４１の出力は図２０（ｅ）に
示すようになる。そしてこれらのパルス発生回路４０、
４１の出力に対応して、論理和回路４２からは図２０
（ｆ）に示すような出力が発生する。

【００５０】ところが、雷サージのように一過性の場
合、リセット回路４４がカウンタ４３をリセットする前
に次の正の波形に対応する出力がパルス発生回路４０か
ら発生しないため、カウンタ４３はカウント値を３にカ
ウントアップする前にリセットされる。従って地絡検出
信号が発生せず、誤った地絡動作が為されないのであ
る。

【００５１】モータの起動等によって交流電路に大電流
が流れたときに、零相変流器ＣＴから波形が歪んだ検出
出力が発生した場合は次のように動作する。つまり図２
１（ａ）に示す波形整形回路１の出力波形は正の波形部
分のレベルが比較回路２の基準レベルＬ₁ を２回超える
ため、時延回路４の出力は図２１（ｂ）に示すようにな
る。ここで２回目に基準レベルＬ₁ を超える期間は短い
ため、時延回路４の対応する出力レベルはパルス発生回
路４０の基準レベルＬ₅ を超えられず、そのためパルス
発生回路４０の出力は図２１（ｄ）に示すように一つと
なる。一方負の部分では、比較回路３の出力の巾は極短
いため、時延回路５の出力は図２１（ｃ）に示すように
パルス発生回路４１の基準レベルＬ₅ ’を超えるまでに
上昇せず、パルス発生回路４１からは図２１（ｅ）に示
すように出力が発生しない。 従って論理和回路４２の
出力は図２１（ｆ）に示すように一つとなり、カウンタ
４３はリセットされる前にカウント値を３にカウントア
ップすることができず、雷サージの場合と同様に地絡検
出信号を出力しない。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、雷サージによる一過性の電流
によって発生する零相変流器の検出出力では誤って地絡
検出信号を発生させることはなく、また零相変流器の偏
り特性によってモータ起動時等に検出出力として歪み波
形が発生しても、この波形によっても地絡検出信号を誤
って発生させることが無く、高い信頼性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の回路構成図である。

【図２】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図であ
る。

【図３】同上の雷サージ発生時の動作説明用波形図であ
る。

【図４】同上の歪み波形発生時の動作説明用波形図であ
る。

【図５】本発明の実施例２の回路構成図である。

【図６】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図であ
る。

【図７】同上の雷サージ発生時の動作説明用波形図であ
る。

【図８】本発明の実施例３の回路構成図である。

【図９】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図であ
る。

【図１０】同上の雷サージ発生時の動作説明用波形図で
ある。

【図１１】同上の歪み波形発生時の動作説明用波形図で
ある。

【図１２】本発明の実施例４の回路構成図である。

【図１３】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図で
ある。

【図１４】本発明の実施例５の回路構成図である。

【図１５】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図で
ある。

【図１６】同上の雷サージ発生時の動作説明用波形図で
ある。

【図１７】同上の歪み波形発生時の動作説明用波形図で
ある。

【図１８】本発明の実施例６の回路構成図である。

【図１９】同上の地絡検出動作時の動作説明用波形図で
ある。

【図２０】同上の雷サージ発生時の動作説明用波形図で
ある。

【図２１】同上の歪み波形発生時の動作説明用波形図で
ある。

【符号の説明】

ＣＴ 零相変流器 １ 波形整形回路 ２ 比較回路 ３ 比較回路 ４ 時延回路 ５ 時延回路 ６ 比較回路 ７ 比較回路 ８ 論理カウンタ ９ タイマ回路 １０ タイマ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧永 仁 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電路の漏洩電流を検出する零相変流器
   と、この零相変流器の交番する検出出力の波形の１サイ
   クル分を検出した後次のサイクルの半波波形を連続して
   検出した際に地絡検出信号を発生する地絡検出手段とを
   備えたことを特徴とする地絡検出装置。
2. 【請求項２】零相変流器の交番する検出出力の正側波形
   のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する正
   側比較手段と、上記検出出力の負側波形のレベルが基準
   レベル以上にあるとき出力を発生する負側比較手段と、
   両比較手段に夫々対応して設け、夫々の比較手段の出力
   を時延する正側、負側の各時延手段と、正側の時延手段
   の出力により動作可能状態にセットされ、このセットを
   行う正側の時延手段の出力を含めて、正、負、正の順で
   夫々の時延手段からの出力を一定時間内にカウントした
   とき地絡検出信号を発生する論理カウンタとからなる上
   記地絡検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の地絡検出装置。
3. 【請求項３】零相変流器の交番する検出出力の正側波形
   のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する正
   側比較手段と、この正側比較手段の出力を時延する正側
   時延手段と、正側の時延手段の出力が入力した時点から
   一定時間出力を発生する第１タイマ手段と、この第１タ
   イマ手段の出力で動作可能となって、上記検出出力の負
   側波形のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生
   する負側比較手段と、この負側比較手段の出力を時延す
   る負側時延手段と、この負側時延手段の出力が入力した
   時点から一定時間出力を発生する第２タイマ手段と、上
   記正側比較手段の出力若しくは正側の時延手段の出力
   と、第１、第２タイマ手段の各出力との論理積を取る論
   理積手段とからなり、この論理積手段の出力を地絡検出
   信号とする上記地絡検出手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の地絡検出装置。
4. 【請求項４】零相変流器の交番する検出出力の正側波形
   のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する正
   側比較手段と、この正側比較手段の出力を時延する第１
   の正側時延手段と、第１の正側時延手段の出力と正側比
   較手段の反転出力との論理積を取る第１論理積手段と、
   この第１論理積手段の出力を時延する第２の正側時延手
   段と、この第２の正側時延手段の出力が入力した時点か
   ら一定時間出力を発生する第１タイマ手段と、上記零相
   変流器の検出出力の負側波形のレベルが基準レベル以上
   にあるとき出力を発生する負側比較手段と、この負側比
   較手段の出力を時延する負側時延手段と、この負側時延
   手段と上記第１タイマ手段の出力との論理積を取る第２
   の論理積手段と、この第２の論理積手段の出力が入力し
   た時点から一定時間出力を発生する第２タイマ手段と、
   この第２タイマ手段の出力と上記第１の正側時延手段の
   出力との論理積を取る第３の論理積手段とからなり、こ
   の第３の論理積手段の出力を地絡検出信号とする上記地
   絡検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の地
   絡検出装置。
5. 【請求項５】零相変流器の交番する検出出力の正側波形
   のレベルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する正
   側比較手段と、この正側比較手段の出力を時延する正側
   時延手段と、正側時延手段の出力レベルが一定以上ある
   期間に対応する巾のパルス信号を出力する第１パルス発
   生手段と、上記零相変流器の検出出力の負側波形のレベ
   ルが基準レベル以上にあるとき出力を発生する負側比較
   手段と、この負側比較手段の出力を時延する負側時延手
   段と、この負側時延手段の出力レベルが一定以上ある期
   間に対応する巾のパルス信号を出力する第２パルス発生
   手段と、両パルス発生手段の出力の論理和を取る論理和
   手段と、この論理和手段の出力をカウントして、３つ目
   の出力をカウントした時に地絡検出信号を発生するカウ
   ンタと、零相変流器の検出出力の半波を超え１サイクル
   以下に対応する時間だけ論理和手段の出力が継続した時
   カウンタをリセットするリセット手段とからなる上記地
   絡検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の地
   絡検出装置。