JPH0681410B2 - 直流回路の地絡検出装置 - Google Patents

直流回路の地絡検出装置

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JPH0681410B2
JPH0681410B2 JP2115153A JP11515390A JPH0681410B2 JP H0681410 B2 JPH0681410 B2 JP H0681410B2 JP 2115153 A JP2115153 A JP 2115153A JP 11515390 A JP11515390 A JP 11515390A JP H0681410 B2 JPH0681410 B2 JP H0681410B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、直流回路の地絡検出装置に関するものであ
る。
(従来の技術) 例えば太陽光発電についていうと、将来小規模設備の普
及を図るべく、低コスト化の研究が今日盛んに行われて
いる。
ところでこの太陽光発電の発電回路内の直流側において
は留意すべき事項がある。即ち、太陽電池は面積的に広
く、また多数の電池が多段接続であることから、回路中
のあらゆる場所で、地絡を生ずる恐れがある。また地絡
が発生すれば、それが原因となって火災が発生する危険
もある。
従ってこの種の発電回路には、適宜地絡検出装置を設け
なければならない。この場合、上述の如く設備は極めて
小規模かつ低コストであることが要求されているから、
その装置は極力コンパクトでかつ低価格のものであるこ
とが望まれる。
この点、従来の直流回路のこの種の地絡検出手段につい
ては、第3図乃至第6図に掲げるものがあった。
第3図に掲げたものは、直流電源51及び負荷52との並列
結線部の中性点(R1=R2)に地絡電流検出器53を接続し
たものである(第1従来技術)。なお図中に示したRN
RPは、直流電源51と負荷52を結ぶループにおける、各々
陽極(P)側と陰極(N)側の絶縁抵抗を表わしてい
る。
この方法によれば、陽極側、陰極側のいずれかの地点に
地絡が発生すると、回路の平衡がくずれて地絡電流検出
器53に地絡電流が流れるので、このことによって地絡の
検出をしようとするものである。
第4図に掲げたものは、直流電源61及び負荷62との並列
結線部の中性点(R1=R2)を接地し、さらに直流電源61
と負荷62を結ぶループにおける陽極側と陰極側の電流経
路に、夫々変流器等の計器用変成器64、65を設け、当該
計器用変成器64、65間に差電流検出器66を設けたもので
ある(第2従来技術)。なお図中に示したRN、RPは、直
流電源61と負荷62を結ぶループにおける、各々陽極
(P)側と陰極(N)側の絶縁抵抗を表わしている。
この方法によれば、地絡が発生すると、即ち絶縁抵抗
RN、RPが低下すると、負荷電流に地絡電流が加わるか
ら、陽極側と陰極側にその分の電流差が生ずる。従っ
て、この差電流を差電流検出器66によって検出すること
により、発生した地絡が検出できるものである。
第5図、第6図に掲げたものはいずれも交流電源を使用
するものである。
即ち第5図に掲げたものは、直流電源71と負荷72を結ぶ
ループに地絡検出器73を接続し、さらに当該地絡検出器
73の接地側に交流電源74を介したものである(第3従来
技術)。なお、図中に示したRN、RPは、直流電源71と負
荷72を結ぶループにおける、各々陽極(P)側と陰極
(N)側の絶縁抵抗を表わしている。
また第6図に掲げたものは、前出第1従来技術におい
て、地絡検出器の接地側に交流電源を介したものであ
る。即ち直流電源81及び負荷82との並列結線部の中性点
(R1=R2)に地絡電流検出器83の一端子を接続し、地絡
電流検出器83の接地側端子を交流電源84に接続するとと
もに、当該交流電源84を接地したものである(第4従来
技術)。なお図中に示したRN、RPは、直流電源81と負荷
82を結ぶループにおける、各々陽極(P)側と陰極
(N)側の絶縁抵抗を表わしている。
これら第3、第4の各従来技術によれば、地絡が発生す
ると交流の地絡電流が流れるので、これを地絡検出器に
よって検出して、地絡の発生を検出するものであり、回
路中のあらゆる箇所の地絡に対して応動する特徴を持っ
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上述の各従来技術には夫々以下のような問
題点がある。
まず第1従来技術によれば、直流電源51の中性点又は第
2図中の回路におけるRN=RPとなる箇所で発生した地絡
に対しては、地絡検出器53が応動しないという問題があ
る。
また第2従来技術によれば、電源側の地絡に対しては応
動しないという問題がある。
また第3、4従来技術は、まず交流電源を別途用意する
必要があり、装置として具体化した場合全体として肥大
化してしまう。また極性の判別を行なおうとしても、波
形を比較するなどの手間がかかり、実用的ではなかった
のである。
(課題を解決するための手段) この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、あら
ゆる箇所での地絡に対して応動し、極性判別も可能な直
流回路の地絡検出装置を提供して課題の解決を図るもの
である。
そのためこの発明では、直流電源と負荷とをループで結
ぶ直流回路において、陽極側と陰極側から取りだした回
線を第1の三路スイッチの各独立端子に接続し、この第
1の三路スイッチの共用端子には、地絡検出器を接続
し、上記第1の三路スイッチを交互に切り替える切替制
御装置を設け、この切替制御装置に制御されて上記第1
の三路スイッチと連動する第2の三路スイッチを設け、
この第2の三路スイッチの各独立端子及び共用端子には
夫々警報回路に接続された回線を接続し、上記第2の三
路スイッチの共用端子には上記地絡検出器の出力信号に
より動作する作動スイッチを設けた構成を採ったもので
ある。
(作用) 上記第1の三路スイッチを陽極側に接続した場合、陰極
側で地絡が発生すると直流電源の陽極→地絡検出器→地
絡点→直流電源の陰極というループが形成されるので、
地絡検出器には地絡電流が流れる。
逆に陰極側に接続した場合には、陽極側で地絡が発生し
たとき、直流電源の陽極→地絡点→地絡検出器→直流電
源の陰極というループが形成されるので、地絡検出器に
は地絡電流が流れる。
また電源の中性点で地絡が発生した場合には、陽極側並
びに陰極側のいずれに接続した場合でも地絡電流が地絡
検出器に流れる。なおこの場合、流れる電流の向きは相
互に逆向きである。
従ってこのことを利用すれば、一定時間毎に陽極側、陰
極側に切替接続することにより、回路のあらゆる場所で
発生する地絡を検出することができるものである。
そしてこの様に上記地絡検出器に地絡電流が流れた際、
上記第1の三路スイッチに連動して切替制御装置により
第2の三路スイッチが切り替わり、作動スイッチの作動
により第2の三路スイッチの共用端子の回路とどちらか
の独立端子に接続された回線により警報回路への出力信
号が出力する。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の基本回路の説明図であり、1は太陽
電池等の直流電源、2は負荷、3は直流電源1と負荷2
とを結ぶループにおける陽極側の絶縁抵抗、4は同陰極
側の絶縁抵抗を示しており、これらによって地絡検出の
対象となる直流回路が構成されているとする。
この基本回路における直接の切替接続動作は三路スイッ
チ5が担う。即ち三路スイッチ5の二つの独立端子に
は、夫々直流電源1と負荷2とを結ぶループにおける陽
極側と陰極側が夫々接続され、さらにこの三路スイッチ
5の共用端子には、地絡電流検出器6が接続されてい
る。この三路スイッチ5は、切替制御装置7によって切
替えられるものであり、また当該切替制御装置7の電源
は直流電源1に依拠している。而して切替制御装置7に
は適宜のタイマーが設けられ、一定時間毎に切替制御装
置7を作動させ、三路スイッチ5のスイッチを陽極側
(TP)、陰極側(TN)へと投入し、地絡電流検出器6は
その都度、陽極側、陰極側に切替接続されるものであ
る。
そして地絡電流検出器6から出力される信号電流は適宜
の警報回路(図外)の作動スイッチ8へと入力され、こ
の作動スイッチ8のON、OFFによって、警報回路のブザ
ー、ランプ等の警報手段が動作するようになっている。
なお地絡電流検出器6は一定値以上の地絡電流が流れた
場合に、動作して信号電流を出力する構成を有する。即
ち動作するときの地絡電流をig、直流電源1の電圧を
E、大地抵抗をRg、地絡電流検出器6の固有抵抗をRs
地絡発生とみなせる程度に絶縁抵抗が低下した場合の陽
極側の絶縁抵抗を*RP、同陰極側の絶縁抵抗を*RNとす
れば、陽極側又は陰極側地絡の場合は、 ig≧E/(Rg+Rs+〈*RP or *RN〉) また電源の中性点地絡の場合は、当該中性点の絶縁抵抗
をROとすれば、 ig≧E/2(Rg+Rs+RO) である(但し、直流電源1の内部抵抗はいずれの場合も
無視している)。
従って地絡電流検出器6の最小動作レベルは、上記の各
igのうちの小さい方に合わせて設定されている。もちろ
ん直流電源1におけるあらゆる箇所、即ち電圧がE〜E/
2となる箇所での地絡に対しても応動するようになって
いる。
なお実際には、他に種々の要素が回路に加わるため、地
絡電流検出器の最小動作レベルは適宜その場の危険度に
応じて設定されるものである。
この発明の基本回路は以上の構成を有しており、次に作
動状況について説明する。
(1)陽極側の絶縁抵抗3が低下したとき(陽極側が地
絡したとき) この場合には三路スイッチ5が第1図の状態、即ち陽極
側(TP)に切替えられて地絡検出器6が陽極側に接続さ
れている状態では、地絡検出器6は作動しない。しかし
一定時間の後、切替制御装置7によって陰極側(TN)に
切替えられて地絡検出器6が陰極側に接続されれば、直
ちに地絡電流を検出して作動し、作動スイッチ8をONさ
せる。この場合地絡検出器6が検出する地絡電流の向き
は、接地側から導入されて地絡検出器6を通過する方向
を有している。
(2)陰極側の絶縁抵抗4が低下したとき(陰極側が地
絡したとき) この場合には三路スイッチ5が第1図の状態、即ち陽極
側(TP)に切替えられて地絡検出器6が陽極側に接続さ
れている状態で、地絡検出器6は地絡電流を検出して作
動し、作動スイッチ8をONさせる。この場合地絡検出器
6が検出する地絡電流の向きは、三路スイッチ5側から
導入されて地絡検出器6を通過する方向を有している。
(3)直流電源1の中性点が地絡したとき この場合には三路スイッチ5が陽極側(TP)、陰極側
(TN)のいずれのポジションにあっても、地絡検出器6
は地絡電流を検出し、作動スイッチ8をONさせる。即ち
一定時間経過後三路スイッチ5が切り替わっても、依然
として作動スイッチ8はONになっている。従ってこの場
合には、中性点で地絡が発生していると認識できるので
ある。この場合地絡検出器6が検出する地絡電流の向き
は、夫々逆向きである。
従って、地絡がどの箇所で起こってもそれを検出でき、
しかもそのときの地絡電流の極性も判別できるものであ
る。
なお以上の作用からも明らかなように、上記(1)の場
合には三路スイッチ5が切り替わるまで、即ち一定時間
を経ないと地絡が検出できないことになるが、凡そこの
種の地絡については、地絡電流が流れたから瞬時に検出
しなければならないというものではなく、多少の地絡電
流の放置があっても、実用上何ら問題はない。むしろこ
のようにいわば両極側を交互に間歇的に監視すれば、誤
作動もなく、しかも実質的に常時監視しているのと同一
の効果が得られるものである。従って、効果的な地絡検
出が行なえるという従来にはない特徴を有するものであ
る。
また上記基本回路では、地絡の検出自体に要する電源は
直流電源1からとっているので、別途専用の電源を用意
する必要はない。実施するための構成についても極めて
簡易であり、低コスト化、コンパクト化も用意である。
次に本実施例について説明すると、本実施例は基本回路
にかかる検出方法に、さらに地絡の発生箇所の極性も判
別しうるような構成を加えたものである。第2図は本実
施例の回路の説明図であり、11は太陽電池等の直流電
源、12は負荷、13は直流電源11と負荷12とを結ぶループ
における陽極側の絶縁抵抗、14は同陰極側の絶縁抵抗を
示しており、基本回路の場合と同様、これらによって地
絡検出の対象となる直流回路が構成されている。
また本実施例においても直接の切替接続動作は三路スイ
ッチ15が担い、地絡電流検出器16との接続、並びに切替
制御装置17の構成、それによる切替え動作等は全て基本
回路と同一である。
而して本実施例では、さらに切替制御装置17によって同
時に三路スイッチ18も陽極側(CP)、陰極側(CN)へと
切り替え投入される。即ち、三路スイッチ18はと三路ス
イッチ15と同時に同極側に切り替え接続されるようにな
っている。また三路スイッチ18の各端子は適宜の警報回
路(図外)と接続されるが、共用端子については途中に
地絡電流検出器16から出力される信号電流を受けて動作
する作動スイッチ19が介在している。
従って、地絡電流検出器16から出力された信号電流によ
って作動スイッチ19が投入された場合、その時の三路ス
イッチ15のポジションに応じて当該警報回路へのループ
が構成されるので、当該個々のループに応じて例えば個
別のブザー、ランプ等の警報手段を設けておけば、地絡
発生箇所の極性が直ちにわかるものである。
例えば第2図の状態(三路スイッチ15が陽極側(TP)に
あるとき)で地絡電流検出器16が作動した場合、三路ス
イッチ18も陽極側(CP)にあり、警報回路にはそれに応
じたCP側ループが形成されることになる。
それゆえ地絡発生箇所の極性も容易に認識できるもので
ある。
(発明の効果) この発明によれば、地絡電流検出器を、直流回路の陽極
側と陰極側へと適宜切替接続して陽極側と陰極側とを交
互に監視を行なうことにより、実質的に常時監視と同一
の効果が得られるので、直流回路の地絡検出が極めて効
率よくかつ効果的に行なえる。
また電源の中性点を含め、直流回路の中のあらゆる箇所
で発生する地絡に対してもこれを検出することができ
る。しかもこの様に上記地絡検出器に地絡電流が流れた
際、上記第1の三路スイッチに連動して第2の三路スイ
ッチが切り替わり、作動スイッチの作動により第2の三
路スイッチの共用端子の回線とどちらかの独立端子に接
続された回線により警報回路への出力信号が出力するた
め、地絡事故が陽極側か陰極側かさらには電源の中性点
かを確実かつ容易に判別し、警報できる。
また実施するにあたって要する装置等は極めて少数かつ
簡単なもので済むので、低コスト化、コンパクト化も容
易である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の基本回路を示す回路構成図、第2図
はこの発明の実施例を示す回路構成図、第3図乃至第6
図はいずれも従来技術の説明図であり、第3図は第1従
来技術の説明図、第4図は第2従来技術の説明図、第5
図は第3従来技術の説明図、第6図は第4従来技術の説
明図である。 なお図中、1は直流電源、2は負荷、3は陽極側の絶縁
抵抗、4は陰極側の絶縁抵抗、5は三路スイッチ、6は
地絡電流検出器、7は切替制御装置、8は作動スイッチ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−165973(JP,A) 特開 平3−84475(JP,A) 特開 昭60−131019(JP,A) 実開 昭57−114978(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源と負荷とをループで結ぶ直流回路
    において、陽極側と陰極側から取りだした回線を第1の
    三路スイッチの各独立端子に接続し、この第1の三路ス
    イッチの共用端子には、地絡検出器を接続し、上記第1
    の三路スイッチを交互に切り替える切替制御装置を設
    け、この切替制御装置に制御されて上記第1の三路スイ
    ッチと連動する第2の三路スイッチを設け、この第2の
    三路スイッチの各独立端子及び共用端子には夫々警報回
    路に接続された回線を接続し、上記第2の三路スイッチ
    の共用端子には上記地絡検出器の出力信号により動作す
    る作動スイッチを設けたことを特徴とする、直流回路の
    地絡検出装置。
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