JPH07244111A - 漏れ電流検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アレスタや絶縁材料に流れる漏れ電流の検出
のための電流変成器の製造を容易とし、電流変成器を小
型化し、低コスト化を図る。 【構成】 電流検出用の電流変成器３の一次巻線をアレ
スタ（または碍子、絶縁スペーサ等の絶縁材料）２と直
列に設けている。電流変成器３の二次巻線の両端間に
は、直流遮断用コンデンサ５を介して発光ダイオード，
レーザーダイオード等の発光素子６を接続し、発光素子
６の両端間に限流抵抗７を介してバイアス電流供給用の
直流電源８を接続している。また、電流変成器３の二次
巻線の両端間には、放電サージ電圧から発光素子６を保
護する２個の保護ダイオード９，１０が逆並列に接続さ
れている。発光素子６には、光伝送用の光ファイバ１１
の一端を光結合し、光ファイバ１１の他端を光−電気変
換器１２の光信号入力部に光結合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば３相の受変電
設備あるいはガス絶縁電気設備（ＧＩＳ）等において、
各相の系統母線とグラウンドの間に接続された過電圧保
護用のアレスタや絶縁材料（例えば、碍子、絶縁スペー
サ等がある）の劣化による漏れ電流を検出し、その漏れ
電流の値からアレスタや絶縁材料の劣化の程度を診断さ
せるための漏れ電流検出センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７にアレスタの漏れ電流の検出に使
用される従来の漏れ電流検出センサの一例を示す。な
お、図１７では１相分のみ示しているが、３相分のアレ
スタに対応して漏れ電流検出センサがそれぞれ設けられ
ている。図１７において、６０は大地、６１は受変電設
備における１相の系統母線、６２は過電圧保護用のアレ
スタ、６３は一次巻線をアレスタ６２と直列に設けた漏
れ電流検出用の電流変成器、６４は絶縁増幅器、６５は
増幅器、６６は電気信号を光信号に変換する電気−光変
換器、６７は光ファイバ、６８は光信号を電気信号に変
換する光−電気変換器、６９は漏れ電流の大きさを判定
する信号判定回路、７０は漏れ電流が所定のしきい値を
超えて過大となったときに警報出力を発生する警報出力
端子である。

【０００３】以上のような構成の漏れ電流検出センサ
は、系統母線６１からアレスタ６２を通して大地６０に
流れる電流、つまりアレスタ６２の漏れ電流を電流変成
器６３を介して絶縁増幅器６４に供給し、絶縁増幅器６
４の入力部で電圧信号に変換して増幅し、絶縁増幅器６
４の出力信号（電気信号）をさらに増幅器６５で増幅し
た後、電気−光変換器６６で光信号に変換し、光ファイ
バ６７を通して例えば受変電設備から離れた管理室等ま
で伝送し、管理室等において光信号を光−電気変換器６
８により電気信号に変換し、そのレベルを信号判定回路
６９にて所定のしきい値と比較することで良否判定を行
い、電気信号のレベル、つまり漏れ電流のレベルが所定
のしきい値を超えたときには、アレスタ６２が故障であ
るとして警報出力端子７０より警報出力を発生させ、例
えば警報ブザー等を鳴動させたり、警報ランプを点灯あ
るいは点滅させたりして、アレスタ６２の漏れ電流が過
大になったこと、つまりアレスタ６２の特性が劣化して
交換が必要な時期であることを知らせる。

【０００４】なお、増幅器６５の出力を信号を遠方へ送
る必要がない場合の従来例として、増幅器６５の出力を
直接信号判定回路６９へ入力して、そのレベルを信号判
定回路６９にて所定のしきい値と比較し、電気信号のレ
ベル、つまり漏れ電流のレベルが所定のしきい値を超え
たときに警報出力端子７０より警報出力を発生させ、以
下上記と同様に処理するものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アレスタ６２の劣化を
検出する、つまりアレスタ６２に流れる漏れ電流を検出
する漏れ電流検出センサは、一般に１０μＡオーダーの
電流を測定する必要があり、通常二次側を例えば二千な
いし数千ターン程度巻回した巻線とコアからなる電流変
成器６３の微小な二次電流を、入力抵抗の比較的大きい
絶縁増幅器６４および増幅器６５で増幅し、必要な場合
は電気−光変換器６５で光信号に変換し、光ファイバ６
７を通して受変電設備から離れた管理室等まで伝送し、
管理室等において光信号を光−電気変換器６８により電
気信号に変換する。

【０００６】このような従来の漏れ電流検出センサで
は、入力抵抗の比較的高い絶縁増幅器６４に電流変成器
６３の二次電流を供給して、二次電流により絶縁増幅器
６４の入力端に生じた電圧を増幅するという構成であ
り、マイクロアンペアオーダーでの誤差を少なくするた
めに計測時の電流変成器６３の磁束密度を下げて鉄心を
励磁するための励磁電流を下げることが必要であり、そ
のため、電流変成器６３として二次巻線を二千ないし数
千ターン程度巻回しており、電流変成器６３の製造が困
難で、形状的にも大型で、そのコストも高くつくという
問題があった。

【０００７】また、この漏れ電流検出センサでは、漏れ
電流を検出するために、電流変成器６３の出力を絶縁増
幅器６４および増幅器６５で増幅していたので、部品点
数が多く、電流変成器６３が大型であることと相まって
全体として大型化するとともに高価になるという問題が
あった。さらに、絶縁増幅器６４を設けてサージが増幅
器６５以降の回路に伝播するのを防止してはいるが、絶
縁増幅器６４の能力を超えるサージ電圧が加わると、そ
のサージ電圧は絶縁増幅器６４を通して増幅器６５に伝
播することになり、特に光信号で伝送を行わず増幅器６
５の出力信号を直接信号判定回路６９へ供給するものに
おいては、信号判定回路６９までサージ電圧が伝播する
ことになり、増幅器６５あるいは信号判定回路６９を構
成する集積回路等を損傷する可能性が高いという問題が
ある。

【０００８】また、せっかく電流変成器６３や絶縁増幅
器６４および増幅器６５を設けて、アレスタ６２に流れ
る電流を検出する構成としているにもかかわらず、アレ
スタ６２における放電サージ回数や数ｋＡの放電サージ
電流を測定することができなかった。また、絶縁増幅器
６４や増幅器６５を用いているので、バイポーラトラン
ジスタや電界効果トランジスタ等の能動素子が多く、こ
れらの部品はサージ電圧等の印加によって破壊されやす
く、漏れ電流検出センサの故障確率が高いという問題が
あった。

【０００９】この発明の目的は、アレスタに流れる漏れ
電流の検出のための電流変成器の製造を容易とし、電流
変成器を小型化し、低コスト化することができる漏れ電
流検出センサを提供することである。この発明の他の目
的は、絶縁増幅器および増幅器を必要とせずにアレスタ
の漏れ電流を検出することができて部品点数を削減で
き、電流変成器の小型化と相まって全体として小型化す
ることができるとともに低コスト化することができる漏
れ電流検出センサを提供することである。

【００１０】この発明のさらに他の目的は、サージの伝
播を確実に阻止することができて、信号判定回路等を構
成する回路素子の保護を確実に行うことができる漏れ電
流検出センサを提供することである。この発明のさらに
他の目的は、漏れ電流の測定の他にアレスタの放電サー
ジ回数や放電サージ電流を測定することが可能な漏れ電
流検出センサを提供することである。

【００１１】この発明のさらに他の目的は、バイポーラ
トランジスタや電界効果トランジスタ等の能動素子を少
なくし、故障確率を低くすることができる漏れ電流検出
センサを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の漏れ電流
検出センサは、アレスタや絶縁材料に流れる漏れ電流を
検出する電流変成器を設け、この電流変成器の二次巻線
の両端間に直流遮断用コンデンサを介して発光素子を接
続して電流変成器の二次電流を発光素子に供給するとと
もに、この発光素子に直流電源を接続して発光素子に所
定のバイアス電流を供給し、発光素子の光出力を伝送す
る光ファイバを設け、この光ファイバの出射光を電気信
号に変換する光−電気変換器を設けている。

【００１３】請求項２記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１記載の漏れ電流検出センサにおいて、電流変成器
の二次巻線の両端間に一対の過電圧保護用ダイオードを
逆並列状態に接続している。請求項３記載の漏れ電流検
出センサは、請求項１または請求項２記載の漏れ電流検
出センサにおいて、電流変成器の二次巻線の両端間にサ
ージバイパス用コンデンサを接続するとともに電流変成
器の二次巻線から発光素子へ至る経路中にサージバイパ
ス用コンデンサとでローパスフィルタを構成する抵抗を
直流遮断用コンデンサと直列に挿入接続している。

【００１４】請求項４記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１または請求項２記載の漏れ電流検出センサにおい
て、電流変成器の二次巻線の両端間にサージバイパス用
コンデンサを接続するとともに電流変成器の二次巻線か
ら発光素子へ至る経路中にサージバイパス用コンデンサ
とでローパスフィルタを構成するサージ阻止用コイルを
直流遮断用コンデンサと直列に挿入接続している。

【００１５】請求項５記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１記載の漏れ電流検出センサにおいて、電流変成器
の二次巻線から発光素子へ至る経路中にサージ阻止用コ
イルを挿入接続し、サージ阻止用コイルより電流変成器
側において電流変成器の二次巻線の両端間に放電サージ
電流をバイパスして整流する整流器を接続し、この整流
器を通して流れる放電サージ電流を分流手段により適切
な値に分流して発光素子に流すようにしている。

【００１６】請求項６記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１記載の漏れ電流検出センサにおいて、電流変成器
の二次巻線を中間タップ付とし、電流変成器の二次巻線
の一端および中間タップ間から発光素子へ至る経路中に
サージ阻止用コイルを挿入接続し、電流変成器の二次巻
線の両端間に放電サージをバイパスして整流する整流器
を設け、この整流器を通して流れる放電サージ電流を分
流手段により適切な値に分流して電流変成器の二次巻線
の一端および中間タップ間の電流と加算して発光素子に
流すようにしている。

【００１７】請求項７記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１記載の漏れ電流検出センサにおいて、電流変成器
の二次巻線から発光素子へ至る経路中にサージ阻止用コ
イルを挿入接続し、アレスタや絶縁材料に流れる放電サ
ージ電流も検出できる放電サージ検出用電流変成器を設
け、この放電サージ検出用電流変成器の二次巻線に放電
サージをバイパスして整流する整流器を設け、この整流
器を通して流れる放電サージ電流を分流手段により適切
な値に分流して電流変成器の二次巻線の電流と加算して
発光素子に流すようにしている。

【００１８】請求項８記載の漏れ電流検出センサは、請
求項１または請求項２記載の漏れ電流検出センサにおい
て、直流電源として蓄電池を使用し、この蓄電池を充電
する太陽電池を蓄電池と並列に接続している。請求項９
記載の漏れ電流検出センサは、請求項１または請求項２
記載の漏れ電流検出センサにおいて、直流電源として蓄
電器または蓄電池等の蓄電手段を使用し、この蓄電手段
を充電する太陽電池を蓄電手段と並列に接続し、蓄電手
段の充電量が所定値に達したときに一定時間のみ蓄電手
段を発光素子に接続して蓄電手段から発光素子に所定の
バイアス電流を供給するスイッチ手段を設けている。

【００１９】請求項１０記載の漏れ電流検出センサは、
請求項１または請求項２記載の漏れ電流検出センサにお
いて、電流変成器を複数設け、複数の電流変成器の二次
巻線を並列接続し、この複数の電流変成器の二次巻線の
両端間に直流遮断用コンデンサを介して発光素子を接続
している。

【００２０】

【作用】以下では、主としてアレスタの漏れ電流検出に
例をおいて、作用を説明するが、絶縁材料の場合でも同
じである。請求項１記載の構成によれば、発光素子に直
流電源から所定のバイアス電流が供給されるとともに、
アレスタに流れる電流が電流変成器を介して発光素子に
供給されるので、発光素子には、所定のバイアス電流に
アレスタに流れる電流を電流変成器を巻数比で除した電
流を重畳した電流が流れることになり、発光素子の発光
量が所定のバイアス電流に対応した光量を中心としてア
レスタに流れる電流の周期的変化に応じて変化すること
になる。この発光素子の出射光を光ファイバを通して光
−電気変換器に伝送し、この光−電気変換器で電気信号
に変換して発光量の変化幅を検出することで、アレスタ
に流れる漏れ電流を検出することができる。この漏れ電
流の値を従来例と同様に信号判定回路で比較判定すれ
ば、アレスタの良否判定を行うことができる。

【００２１】ここで、電流変成器の二次巻線と発光素子
の間には、直流遮断用コンデンサを挿入しているので、
直流電源から電流変成器の二次巻線に直流電流が流れて
電流変成器が飽和することはない。また、電流変成器の
二次巻線の巻数を少なくして発光素子に流す電流を大き
くして、電流変成器から発光素子へアレスタに流れる電
流に対応した電流信号を供給するようにしているが、発
光素子に直流のバイアス電流を流して電流変成器から見
た発光素子の抵抗を小さくしているので、計測時におけ
る電流変成器の磁束密度を従来例と同程度に小さくして
電流変成器の鉄心を励磁する励磁電流を小さくすること
ができ、電流変成器における電流検出精度としては従来
例と同等のものが得られる。ただ、発光素子の発光量の
変化分は正確ではあるが、その値は小さいので光−電気
変換器の後段の回路を高精度にして発光素子の発光量の
変化分を正確に電気信号に変換することが必要である。

【００２２】請求項２記載の構成によれば、アレスタが
動作して大きな放電サージ電流が流れ、電流変成器の二
次巻線の誘起電圧が過大になろうとしても、その電圧は
電流変成器の二次巻線の両端間に逆並列状態に接続した
一対の過電圧保護用ダイオードにより制限されることに
なり、発光素子に過大な放電サージ電圧が加わるのが防
止され、発光素子が保護される。

【００２３】請求項３記載の構成によれば、アレスタが
動作して大きな放電サージ電流が流れたときに電流変成
器の二次巻線に過大な放電サージ電流が流れるが、その
放電サージ電流は大部分が電流変成器の二次巻線の両端
間に接続したサージバイパス用コンデンサを通して流
れ、発光素子に過大な放電サージ電流が流れるのが防止
され、発光素子が保護される。

【００２４】請求項４記載の構成によれば、アレスタが
動作して大きな放電サージ電流が流れたときに電流変成
器の二次巻線に過大な放電サージ電流が流れるが、その
放電サージ電流は大部分が電流変成器の二次巻線の両端
間に接続したサージバイパス用コンデンサを通して流
れ、発光素子に過大なサージ電流が流れるのが防止さ
れ、発光素子が保護される。

【００２５】請求項５記載の構成によれば、電流変成器
の二次巻線から整流器を通して流れる放電サージ電流が
分流手段により適切な値に分流されて発光素子に流れる
ことになり、アレスタの放電サージ回数や放電サージ電
流などを測定することも可能となる。また、アレスタの
放電サージ電流は、サージ阻止用コイルによって直接発
光素子に流れ込むことはなく、発光素子は保護される。

【００２６】請求項６記載の構成によれば、電流変成器
の二次巻線の一端および中間タップ間から発光素子に漏
れ電流が供給されるとともに、電流変成器の二次巻線の
両端間から整流器を通して流れる放電サージ電流が分流
手段により適切な値に分流されて発光素子に流れること
になり、アレスタの放電サージ回数や放電サージ電流な
どを測定することも可能となる。また、アレスタの放電
サージ電流は、サージ阻止用コイルによって直接発光素
子に流れ込むことはなく、発光素子は保護される。

【００２７】請求項７記載の構成によれば、電流変成器
の二次巻線から発光素子に漏れ電流が供給されるととも
に、放電サージ検出用電流変成器の二次巻線から整流器
を通して流れる放電サージ電流が分流手段により適切な
値に分流されて発光素子に流れることになり、アレスタ
の放電サージ回数や放電サージ電流などを測定すること
も可能となる。また、アレスタの放電サージ電流は、サ
ージ阻止用コイルによって直接発光素子に流れ込むこと
はなく、発光素子は保護される。

【００２８】請求項８記載の構成によれば、直流電源で
ある蓄電池を太陽電池のエネルギーで充電するので、蓄
電池の充電回路は太陽電池によって絶縁が確保される。
なお、太陽電池へは、光源の光を例えば光ファイバ等を
通して導くことができる。請求項９記載の構成によれ
ば、太陽電池により蓄電手段を充電し、蓄電手段の充電
量が所定値に達したときに一定時間のみ蓄電手段から発
光素子へ所定のバイアス電流を供給し、この期間に発光
素子の出射光の発光量の変化幅を検出することで、アレ
スタに流れる漏れ電流を検出する。つまり、発光素子の
出射光の光量の変化幅を間欠的に検出することになり、
蓄電手段および太陽電池の容量は小さいものでよくな
る。また、蓄電手段を太陽電池のエネルギーで充電する
ので、蓄電手段の充電回路は太陽電池によって絶縁が確
保される。なお、太陽電池へは、光源の光を例えば光フ
ァイバ等を通して導くことができる。

【００２９】請求項１０記載の構成によれば、複数の電
流変成器の二次巻線出力を加算合成して発光素子に供給
するので、電流検出の感度が向上する。

【００３０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。 〔第１の実施例〕図１にこの発明の第１の実施例の漏れ
電流検出センサの回路図を示す。この漏れ電流検出セン
サは、図１に示すように、例えば３相の受変電設備にお
ける１相の系統母線１と大地４との間に接続した過電圧
保護用のアレスタ２の劣化を検出するためのものであ
り、電流検出用の電流変成器３の一次巻線をアレスタ２
と直列に設けている。

【００３１】この電流変成器３の二次巻線の両端間に
は、直流遮断用コンデンサ５を介して発光ダイオード，
レーザーダイオード等の発光素子６を接続し、発光素子
６の両端間に限流抵抗７を介してバイアス電流供給用の
蓄電池等の直流電源８を接続している。また、電流変成
器３の二次巻線の両端間には、放電サージ電圧から発光
素子６を保護する２個の保護ダイオード９，１０が逆並
列に接続されている。

【００３２】発光素子６には、光伝送用の光ファイバ１
１の一端を光結合し、光ファイバ１１の他端を光−電気
変換器１２の光信号入力部に光接合している。この光−
電気変換器１２の電気信号出力部には、直流遮断用のコ
ンデンサ１３を介して第１の端子１４が設けられ、ま
た、抵抗１５，１６およびコンデンサ１７，１８からな
るローパスフィルタを介して第２の端子１９が設けられ
ている。そして、上記の端子１４，１９が高精度の信号
判定回路（図示せず）に接続される。端子１４からは漏
れ電流に対応した信号が出力され、端子１９からはバイ
アス電流に対応した信号が出力される。

【００３３】つぎに、この漏れ電流検出センサの動作を
説明する。発光素子６は、例えば１．５〜２Ｖ程度のし
きい値電圧を有し、両端間にしきい値電圧を超える電圧
が加えられて初めて電流が流れて発光するので、発光素
子６に単に電流変成器３の二次巻線を接続しても発光素
子６は発光しない。そのため、発光素子６のしきい値電
圧より高い電圧を有する直流電源８から限流抵抗７を通
して発光素子６に所定のバイアス電流を流し、一定光量
（低いレベル）で発光させておく。この際、直流電源８
から流出する電流は、直流遮断用コンデンサ５で遮断さ
れて電流変成器３の二次巻線に流れ込むことはなく、発
光素子６にバイアス電流を流すことに起因して電流変成
器３が飽和することはない。

【００３４】このような状態で、アレスタ２に数μない
し数百μＡ程度の漏れ電流が流れると、電流変成器３の
二次巻線に一次二次の巻線に逆比例した電流が流れ、こ
の電流が直流遮断用コンデンサ５を通して発光素子６に
流れ込むことになる。この結果、発光素子６に流れる電
流ｉは、直流電源８から流れ込む一定のバイアス電流ｉ
₀ と電流変成器３の二次巻線から流れ込む微少な漏れ電
流Δｉ₀ （本来は、電流変成器３の一次電流のことであ
るが、便宜上電流変成器３の二次電流を漏れ電流といっ
ている）との和となる。この微少漏れ電流Δｉ₀ は系統
母線１の電源周波数と同じ周波数、例えば５０／６０Ｈ
ｚの正弦波となる（歪のない場合）。

【００３５】発光素子６に電流ｉ（＝ｉ₀ ＋Δｉ₀ ）が
流入することにより、発光素子６は電流ｉに応じて発光
する。その発光量Ｉは、バイアス電流ｉ₀ に対応した一
定の光量Ｉ₀ と漏れ電流Δｉ₀ に対応して周期的に変化
する光量ΔＩ₀ の和となる。つまり、アレスタ２に漏れ
電流が流れているときの発光素子６の発光量Ｉは、図２
（ａ）に示すように、光量Ｉ₀ を中心として光量ΔＩ₀
だけ正弦波状に変化することになる。

【００３６】この発光素子６の出射光を光ファイバ１１
を通して光−電気変換器１２に伝送し、この光−電気変
換器１２で電気信号に変換して発光量の変化幅を検出す
ることで、アレスタ２に流れる漏れ電流を検出すること
ができ、この漏れ電流の値を従来例と同様に信号判定回
路で比較判定すれば、アレスタ２の良否判定を行うこと
ができる。

【００３７】具体的に説明すると、発光素子６から出射
した光は、光ファイバ１１を通して光−電気変換器１２
に伝送され、光−電気変換器１２からは図２（ａ）の波
形と相似な波形の電気信号が出力される。光−電気変換
器１２の出力信号は、コンデンサ１３を通して第１の端
子１４へ送られ、また抵抗１５，１６，コンデンサ１
７，１８を介して第２の端子１９へ送られる。この結
果、第１の端子１４から光量ΔＩ₀ 、つまり電流Δｉ₀
に対応した図２（ｂ）に示すような電圧信号Δｊ₀が出
力される。また、第２の端子１９からは、光量Ｉ₀ 、つ
まり電流ｉ₀ に対応した図２（ｃ）に示すような電圧信
号ｊ₀ が出力される。そして、両電圧信号が信号判定回
路（図示せず）に送られ、漏れ電流のレベルが判定され
る。この漏れ電流のレベルの判定については後述する。

【００３８】一方、アレスタ２が動作して過大な放電サ
ージ電流が流れると、電流変成器３の二次巻線にも巻数
比に対応して放電サージ電流が流れることになるが、こ
のときに、放電サージ電流が一対の過電圧保護用ダイオ
ード９，１０を通して流れ、電流変成器３の二次巻線の
両端間の電圧の上昇が一対の過電圧保護用ダイオード
９，１０によって抑制されることになり、発光素子６が
保護され、過大な放電サージ電圧によって発光素子６が
破壊されることがない。

【００３９】ここで、漏れ電流のレベルの判定の仕方に
ついて説明する。発光素子６は、バイアス電流ｉ₀ と微
少な漏れ電流Δｉ₀ により発光し、各々に対応して光量
Ｉ₀ ，ΔＩ₀ が得られる。これを光−電気変換器１２に
より電圧信号ｊ₀ ，Δｊ₀ に変換し、図２（ｂ），
（ｃ）のように分けて、両者の比ｊ₀／Δｊ₀ を求める
ことから漏れ電流Δｉ₀ を計測することができる。な
お、実際の漏れ電流は、漏れ電流Δｉ₀ に電流変成器３
の巻数を乗じた値となる。

【００４０】電流ｊ₀ ，Δｊ₀ の比で漏れ電流Δｉ₀ が
求まるのは以下の理由からである。つまり、発光素子６
に流す電流ｉと発光量Ｉとは、図３に示すように、ある
電流値以下では比例関係、つまりΔｉ₀ ∝ΔＩ₀ ，ｉ₀
∝Ｉ₀ の関係にあり、それを超えると熱により発光量が
低下するような特性であり、最終的には破壊することに
なる。図３において、上記のような非直線領域を除外し
て直線領域で発光素子６を動作させるようにバイアス電
流ｉ₀ を設定すると、バイアス電流ｉ₀ は既知であるた
め、漏れ電流Δｉ₀ は、 Δｉ₀ ＝（ΔＩ₀ ×ｉ₀ ）／Ｉ₀ で求まる。ここで、上式の発光量の比ΔＩ₀ ／Ｉ₀ は、
電圧信号の比Δｊ₀ ／ｊ ₀ と置き換えることができ、漏
れ電流Δｉ₀ は、 Δｉ₀ ＝（Δｊ₀ ×ｉ₀ ）／ｊ₀ と表すことができる。したがって、信号判定回路におい
て、電圧信号の比Δｊ₀／ｊ₀ を求め、それに既知のバ
イアス電流ｉ₀ を乗じることで、漏れ電流Δｉ₀が求ま
り、実際の漏れ電流はさらに電流変成器３の巻数を乗じ
ることにより求めることができる。また、発光素子６が
壊れると、発光しなくなるので、その故障の判定も可能
である。

【００４１】ここで、電流変成器３の二次巻線の巻数を
少なくして発光素子６に流す漏れ電流Δｉ₀ を大きくし
ているが、発光素子６に直流のバイアス電流を流して電
流変成器３から見た発光素子６の抵抗を小さくしている
ので、計測時における電流変成器３の磁束を従来例と同
程度に小さくして電流変成器３の鉄心を励磁する励磁電
流を小さくすることができ、電流変成器３における電流
検出精度としては従来例と同等のものが得られる。上記
において、漏れ電流Δｉ₀ は、発光素子６の発光量Ｉの
変化に正確に対応するが、光−電気変換器１２およびそ
の後段の回路の変換精度あるいはレベル検出精度が低い
と、数μＡ以下の電流変化に伴う発光量Ｉの変化を正確
に計測することができなくなるので、光−電気変換器１
２より後段の回路には高精度の回路を使用することが必
要である。

【００４２】図４にＡ，Ｂ，Ｃの３相の系統母線の各々
にアレスタ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの一端を接続し、アレスタ
２Ａ，２Ｂ，２Ｃの他端を共通接続して接地した回路を
示している。電流変成器３Ａは例えばＡ相のアレスタ２
Ａに流れる電流を検出し、電流変成器３Ｄは、Ａ，Ｂ，
Ｃの３相のアレスタ２Ａ，２Ｂ，２Ｃに流れる漏れ電流
の合成電流を検出する構成となっている。

【００４３】図５はＡ相のアレスタ２Ａに流れる電流が
３００μＡであるときに、電流変成器３Ａで実際に検出
される漏れ電流の波形を示し、図６は各相の漏れ電流が
２０μＡであるときに、電流変成器３Ｄで実際に検出さ
れる漏れ電流の波形を示している。ここで、電流変成器
の巻数と検出誤差について説明する。

【００４４】数μＡ〜数十μＡの漏れ電流は、ｎターン
巻いた電流変成器により、絶縁して信号変換され、１／
ｎのさらに微少な電流（数十ｎＡ〜数百ｎＡ）に変換さ
れる。このような微少電流の電流変成器の場合は、計測
時の電流変成器の磁束密度を下げることにより、鉄心を
励磁するための励磁電流を下げて、微少電流でも誤差の
ない電流変成器を作ることができる。電流変成器の磁束
密度を下げるには、一般に鉄心の断面積を大きくする
か、電流変成器の二次側の巻数を多くするか、電流
変成器の負荷を小さくすることで達成できる。その理由
は、磁束密度Ｂが、Ｋを定数、ｆを周波数、ｉ₁ を一次
電流、Ｓ_C を鉄心断面積、ｎを二次側の巻数、Ｒを抵抗
としたときに、次式で表されるからである。

【００４５】Ｂ＝Ｋ×ｉ₁ ×Ｒ／（ｎ² ×ｆ×Ｓ_C ） 上記〜の方法の中で、の方法はサイズが大となる
ため、一般には、との方法のバランスで電流変成器
が製作される。例えば、ｎ＝２０００ターンとすると、
一次電流が１０μＡのときには、二次側電流は１０／２
０００＝５ｎＡとなり、１ｋΩの負荷を用いた場合の端
子電圧は、 １０×１０^-6／２０００（Ａ）×１０００（Ω）＝５μ
Ｖ となり、一般の計測器で増幅検出できるぎりぎりの値と
なる。このように、通常は、増幅器の入力電圧を得るた
めに、巻数を多くして磁束密度を下げ、負荷抵抗をある
程度大きくして、電圧を得ている。

【００４６】本実施例では、ｎを小さくして増大した磁
束密度を、抵抗Ｒを小さくすることで相殺して従来例と
同程度の誤差としている。つまり、従来方式が電圧出力
を得るのに対し、本実施例は電流出力を得るものであ
る。したがって、例えば従来方式が２０００ターン、２
０００Ωであれば、本実施例では５０ターンで同じ磁束
密度を得るには、 Ｂ∝２０００Ω／２０００² ＝ｘΩ／５０² であるので、 ｘ＝１．２５Ω となる。つまり、本実施例を実現するには、負荷抵抗値
を例えば１Ω前後にする必要がある。鉄心断面積Ｓ_C が
大きければ、その分抵抗Ｒを大きくできるが、便宜上１
オームとする。しかし、発光素子６である例えば発光ダ
イオードは、しきい値電圧（１〜２Ｖ前後）以下では、
数百ｋΩないし数ＭΩオーダーの高抵抗となるため、そ
のままでは、磁束密度が増大し、電流はそのほとんどが
励磁電流として消費されてしまう。本実施例では、発光
ダイオードに直流バイアス電流を加え、発光ダイオード
の交流負荷を数Ω以下にすることにより対応している。
なお、発光ダイオードのしきい値電圧があるため、並列
に設けられた電流変成器側に直流電流が流入し、電流変
成器３の鉄心が飽和することを防止する目的で直流阻止
用コンデンサ５を設けている。

【００４７】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、アレスタ２に流れる電流を電流変成器３で検出し、
それを直流遮断用コンデンサ５を介して電流信号として
発光素子６に供給するとともに、この発光素子６に直流
電源８から所定のバイアス電流を供給し、発光素子６の
光出力をバイアス電流に対応した光量を中心としてアレ
スタ２に流れる電流に応じて変化させるようにして電流
変成器３から見た負荷を小さくし、発光素子６の光の出
力の変化からアレスタ２に流れる電流を検出するように
したので、電流変成器３の二次巻線の巻数を小さくして
も精度よくアレスタ２に流れる漏れ電流の検出が可能
で、アレスタ２に流れる漏れ電流の検出のための電流変
成器３の製造を容易として組立時間を短くし、、電流変
成器３を小型化し、低コスト化することができる。

【００４８】また、絶縁増幅器および増幅器を必要とせ
ずにアレスタ２の漏れ電流を検出することができて部品
点数を削減でき、電流変成器３の小型化と相まって全体
として小型化することができるとともに低コスト化する
ことができる。さらに、電流変成器３の二次出力で直接
発光素子６の光出力を変化させているので、サージの伝
播を確実に阻止することができて、信号判定回路等を構
成する回路素子の保護を確実に行うことができる。

【００４９】さらに、絶縁増幅器および増幅器等を使用
しないことから、バイポーラトランジスタや電界効果ト
ランジスタ等の能動素子を少なくでき、漏れ電流検出セ
ンサの故障確率を低くすることができる。また、過電圧
保護用ダイオード９，１０を設けたので、放電サージ電
圧から発光阻止６を保護できる。

【００５０】なお、発光素子６が放電サージに十分に耐
えられるものであれば、過電圧保護用ダイオード９，１
０は省くこともできる。 〔第２の実施例〕図７にこの発明の第２の実施例の漏れ
電流検出センサを示す。この漏れ電流検出センサは、電
流変成器３の二次巻線の両端間にサージバイパス用コン
デンサ２０を接続するとともに電流変成器３の二次巻線
から発光素子６へ至る経路中にサージバイパス用コンデ
ンサ２０とでローパスフィルタを構成する限流用の抵抗
２１を直流遮断用コンデンサ５と直列に挿入接続してい
る。その他の構成は図１の漏れ電流検出センサと同様で
ある。

【００５１】この漏れ電流検出センサは、アレスタ２が
動作して大きな放電サージ電流が流れたときに電流変成
器３の二次巻線に過大な放電サージ電流が流れるが、そ
の放電サージ電流は大部分が電流変成器３の二次巻線の
両端間に接続したサージバイパス用コンデンサ２０を通
して流れ、発光素子６に過大な放電サージ電流が流れる
のが防止され、発光素子６が保護される。

【００５２】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器３の二次巻線の両端間にサージバイパス
用コンデンサ２０を接続するとともに、電流変成器３の
二次巻線から発光素子６へ至る経路にサージバイパス用
コンデンサ２０とでローパスフィルタを構成する抵抗２
１を直流遮断用コンデンサ５と直列に挿入したので、ア
レスタ２が動作したときの放電サージ電流に対して発光
素子６を保護することができ、信頼性を高めることがで
きる。その他の効果は、第１の実施例と同様である。

【００５３】〔第３の実施例〕図８にこの発明の第３の
実施例の漏れ電流検出センサを示す。この漏れ電流検出
センサは、電流変成器３の二次巻線の両端間にサージバ
イパス用コンデンサ２０を接続するとともに電流変成器
３の二次巻線から発光素子６へ至る経路中にサージバイ
パス用コンデンサ２０とでローパスフィルタを構成する
サージ阻止用コイル２２を直流遮断用コンデンサ５と直
列に挿入接続している。その他の構成は図１の漏れ電流
検出センサと同様である。

【００５４】この漏れ電流検出センサは、アレスタ２が
動作して大きな放電サージ電流が流れたときに電流変成
器３の二次巻線に過大な放電サージ電流が流れるが、そ
の放電サージ電流は大部分が電流変成器３の二次巻線の
両端間に接続したサージバイパス用コンデンサ２０を通
して流れ、発光素子６に過大なサージ電流が流れるのが
防止され、発光素子６が保護される。

【００５５】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器３の二次巻線の両端間にサージバイパス
用コンデンサ２０を接続するとともに、電流変成器３の
二次巻線から発光素子６へ至る経路中にサージバイパス
用コンデンサ２０とでローパスフィルタを構成するサー
ジ阻止用コイル２２を直流遮断用コンデンサ５と直列に
挿入接続したので、アレスタ２が動作したときの放電サ
ージ電流に対して発光素子６を保護することができ、信
頼性を高めることができる。その他の効果は、第１の実
施例と同様である。

【００５６】〔第４の実施例〕図９にこの発明の第４の
実施例の漏れ電流検出センサの回路図を示す。この漏れ
電流検出センサは、図９に示すように、例えば３相の受
変電設備における１相の系統母線１と大地４との間に接
続した過電圧保護用のアレスタ２の劣化を検出するとと
もにアレスタ２の放電サージ回数や放電サージ電流等を
検出するためのものであり、電流検出用の電流変成器３
の一次巻線をアレスタ２と直列に設けている。

【００５７】この電流変成器３の二次巻線の両端間に
は、サージ阻止用コイル２３，限流用の抵抗２５および
直流遮断用コンデンサ５を介して発光ダイオード，レー
ザーダイオード等の発光素子６を接続し、発光素子６の
両端間にコイル２６および限流抵抗７を介してバイアス
電流供給用の直流電源８を接続している。また、電流変
成器３の二次巻線の両端間には放電サージ電圧をバイパ
スして整流するブリッジ型の整流器２４が接続され、電
流変成器３の二次巻線とサージ阻止用コイル２３の直列
回路の両端間には放電サージ電圧から発光素子６を保護
する２個の保護ダイオード９，１０が逆並列に接続され
ている。整流器２４の出力端は、抵抗２７〜３０よりな
る分流手段を介して発光素子６に接続され、放電サージ
電流を適切な値に分流した電流が発光素子６に流れるよ
うになっている。この分流手段についても、その中の抵
抗３０と発光素子６の直列回路に放電サージ電圧から発
光素子６を保護する２個の過電圧保護用ダイオード３
１，３２を逆並列に接続している。

【００５８】発光素子６には、光伝送用の光ファイバ１
１の一端を光結合し、光ファイバ１１の他端を光−電気
変換器１２の光信号入力部に光接合している。この光−
電気変換器１２の電気信号出力部には、直流遮断用のコ
ンデンサ１３およびコイル３３を介して第１の端子１４
が設けられ、また、コイル３４と抵抗１５，１６および
コンデンサ１７，１８からなるローパスフィルタを介し
て第２の端子１９が設けられ、また、コンデンサ１３お
よびコンデンサ３５を介して第３の端子３６が設けられ
ている。そして、上記の端子１４，１９，３６が高精度
の信号判定回路（図示せず）に接続される。端子１４か
らは漏れ電流に対応した信号が出力され、端子１９から
はバイアス電流に対応した信号が出力され、端子３６か
らは放電サージに対応した信号が出力される。

【００５９】つぎに、この漏れ電流検出センサの動作を
説明する。発光素子６は、例えば１．５〜２Ｖ程度のし
きい値電圧を有し、両端間にしきい値電圧を超える電圧
が加えられて初めて電流が流れて発光するので、発光素
子６に単に電流変成器３の二次巻線を接続しても発光素
子６は発光しない。そのため、発光素子６のしきい値電
圧より高い電圧を有する直流電源８から限流抵抗７およ
びコイル２６を通して発光素子６に所定のバイアス電流
を流し、一定光量（低いレベル）で発光させておく。こ
の際、直流電源８から流出する電流は、直流遮断用コン
デンサ５で遮断されて電流変成器３の二次巻線に流れ込
むことはなく、発光素子６にバイアス電流を流すことに
起因して電流変成器３が飽和することはない。

【００６０】このような状態で、アレスタ２に数μない
し数百μＡ程度の漏れ電流が流れると、電流変成器３の
二次巻線に一次二次の巻線に逆比例した電流が流れ、こ
の電流がサージ阻止用コイル２３，抵抗２５および直流
遮断用コンデンサ５を通して発光素子６に流れ込むこと
になる。この結果、発光素子６に流れる電流ｉは、直流
電源８から流れ込む一定のバイアス電流ｉ₀ と電流変成
器３の二次巻線から流れ込む微少な漏れ電流Δｉ₀ （本
来は、電流変成器３の一次電流のことであるが、便宜上
電流変成器３の二次電流を漏れ電流といっている）との
和となる。この微少漏れ電流Δｉ₀ は系統母線１の電源
周波数と同じ周波数、例えば５０／６０Ｈｚの正弦波と
なる（歪のない場合）。

【００６１】発光素子６に電流ｉ（＝ｉ₀ ＋Δｉ₀ ）が
流入することにより、発光素子６は電流ｉに応じて発光
する。その発光量Ｉは、バイアス電流ｉ₀ に対応した一
定の光量Ｉ₀ と漏れ電流Δｉ₀ に対応して周期的に変化
する光量ΔＩ₀ の和となる。つまり、アレスタ２に漏れ
電流が流れているときの発光素子６の発光量Ｉは、図１
０（ａ）に示すように、光量Ｉ₀ を中心として光量ΔＩ
₀ だけ正弦波状に変化することになる。

【００６２】この発光素子６の出射光を光ファイバ１１
を通して光−電気変換器１２に伝送し、この光−電気変
換器１２で電気信号に変換して発光量の変化幅を検出す
ることで、アレスタ２に流れる漏れ電流を検出すること
ができ、この漏れ電流の値を従来例と同様に信号判定回
路で比較判定すれば、アレスタ２の良否判定を行うこと
ができる。

【００６３】具体的に説明すると、発光素子６から出射
した光は、光ファイバ１１を通して光−電気変換器１２
に伝送され、光−電気変換器１２からは図１０（ａ）の
波形と相似な波形の電気信号が出力される。光−電気変
換器１２の出力信号は、コンデンサ１３およびコイル３
３を通して第１の端子１４へ送られ、またコイル３４と
抵抗１５，１６，コンデンサ１７，１８を介して第２の
端子１９へ送られ、コンデンサ１３およびコンデンサ３
５を介して第３の端子３６へ送られる。この結果、第１
の端子１４から光量ΔＩ₀ 、つまり電流Δｉ₀ に対応し
た図１０（ｂ）に示すような電圧信号Δｊ₀ が出力され
る。また、第２の端子１９からは、光量Ｉ₀ 、つまり電
流ｉ₀ に対応した図１０（ｃ）に示すような電圧信号ｊ
₀ が出力される。第３の端子３６の電圧信号ｊ_S は零で
ある。そして、３つの電圧信号が信号判定回路（図示せ
ず）に送られ、漏れ電流のレベルが判定される。この漏
れ電流のレベルの判定については後述する。

【００６４】一方、アレスタ２が動作して過大な放電サ
ージ電流が流れると、電流変成器３の二次巻線にも巻数
比に対応して放電サージ電流が流れることになるが、サ
ージ阻止用コイル２３のため、その大部分は整流器２４
を通して流れて整流され、さらに抵抗２７〜３０からな
る分流手段で分流された後発光素子６に流入して、放電
サージ電流に対応して発光素子６の発光量Ｉが変化する
ことになる。この発光量Ｉの変化分が図１０（ａ）に示
した放電サージ電流による発光量Ｉ_S であり、その周波
数は漏れ電流に対応した発光量ΔＩ₀ に比べて極めて高
い。このときも、光−電気変換器１２からは図１０
（ａ）の波形と相似な波形の電気信号が出力される。光
−電気変換器１２の出力信号は、上記と同様に、コンデ
ンサ１３およびコイル３３を通して第１の端子１４へ送
られ、またコイル３４と抵抗１５，１６，コンデンサ１
７，１８を介して第２の端子１９へ送られ、コンデンサ
１３およびコンデンサ３５を通して第３の端子３６へ供
給される。この結果、第１および第２の端子１４，１９
の出力は上記と同じであるが、第３の端子３６からは光
量Ｉ_S 、つまり放電サージ電流ｉ_S に対応した図１０
（ｄ）に示すような電圧信号ｊ_S が出力されることにな
る。このとき、過電圧保護用ダイオード９，１０，３
１，３２の作用で、アレスタ２が動作して放電サージが
発生したときに発光素子６は保護され、過大な放電サー
ジ電圧によって発光素子６が破壊されることがない。

【００６５】ここで、漏れ電流のレベルの判定の仕方に
ついては第１の実施例で説明した通りであるので、説明
を省略する。また、放電サージ電流についても、分流手
段による分流比等を考慮することにより、漏れ電流と同
様にして検出することができる。以上述べたように、こ
の漏れ電流検出センサは、電流変成器３の二次巻線から
整流器２４を通して流れる放電サージ電流が抵抗２７〜
３０からなる分流手段により適切な値に分流されて発光
素子６に流れることになり、アレスタ２の放電サージ回
数や放電サージ電流などを測定することも可能となる。
また、アレスタ２の放電サージ電流は、サージ阻止用コ
イル２３によって直接発光素子６に流れ込むことはな
く、発光素子６は保護される。

【００６６】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器３の二次巻線から発光素子６へ放電サー
ジ電流が流れ込むのをサージ阻止用コイル２３によって
阻止するとともに、サージ阻止用コイル２３よりも電流
変成器３側において電流変成器３の二次巻線の両端間に
放電サージ電流を整流する整流器２４を設け、この整流
器２４を通して流れる放電サージ電流を抵抗２７〜３０
からなる分流手段により適切な値に分流して発光素子６
に流すようにしたので、アレスタ２の放電回数や放電電
流などを測定することも可能となり、しかも発光素子６
を放電サージから保護することもできる。その他の効果
は第１の実施例と同様である。

【００６７】〔第５の実施例〕図１１にこの発明の第５
の実施例の漏れ電流検出センサの回路図を示す。この漏
れ電流検出センサは、図１１に示すように、電流変成器
４２の二次巻線の一端と中間タップ間には、サージ阻止
用コイル２３，３８，限流用の抵抗２５および直流遮断
用コンデンサ５を介して発光ダイオード，レーザーダイ
オード等の発光素子６を接続し、発光素子６の両端間に
限流抵抗７を介してバイアス電流供給用の直流電源８を
接続している。

【００６８】また、電流変成器４２の二次巻線の両端間
には放電サージ電圧をバイパスして整流するブリッジ型
の整流器３７が接続されている。整流器２４の出力端
は、抵抗３９〜４１よりなる分流手段を介して発光素子
６に接続され、放電サージ電流を適切な値に分流した電
流が発光素子６に流れるようになっている。発光素子６
には、光伝送用の光ファイバ１１の一端を光結合し、光
ファイバ１１の他端を光−電気変換器１２の光信号入力
部に光接合している。この光−電気変換器１２の電気信
号出力部には、図９と同様の回路が接続されている。

【００６９】この実施例では、放電サージを検出するに
当たって、第１の実施例の電流変成器３に比べて電流変
成器４２の二次巻線の巻数を増加し、漏れ電流について
は、電流変成器４２の一端と中間タップとの間（電流変
成器３と同等の巻数）から発光素子へ電流供給する構成
とし、放電サージ電流については、電流変成器４２の両
端間から電流供給する構成として放電サージ電流につい
て変成比を大きくとって、二次側の電流を小さくし、抵
抗３９〜４１よりなる分流手段による分流比を図９のも
のに比べて小さくできるようにしている。その他の動作
は図９のものと同様である。

【００７０】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器４２の二次巻線の一端および中間タップ
間から発光素子６へ放電サージ電流が流れ込むのをサー
ジ阻止用コイル２３，３８によって阻止するとともに、
電流変成器４２の二次巻線の両端間に放電サージ電流を
整流する整流器３７を設け、この整流器３７を通して流
れる放電サージ電流を抵抗３９〜４１からなる分流手段
により適切な値に分流して発光素子６に流すようにした
ので、アレスタ２の放電回数や放電電流などを測定する
ことも可能となり、しかも発光素子６を放電サージから
保護することもできる。

【００７１】〔第６の実施例〕図１２にこの発明の第６
の実施例の漏れ電流検出センサの回路図を示す。この漏
れ電流検出センサは、図１２に示すように、電流変成器
３の二次巻線の両端間には、サージ阻止用コイル２３お
よび直流遮断用コンデンサ５を介して発光ダイオード，
レーザーダイオード等の発光素子６を接続し、発光素子
６の両端間に限流抵抗７およびコイル２６を介してバイ
アス電流供給用の直流電源８を接続している。

【００７２】また、他の電流変成器４３（フェライトコ
ア等を有する高周波用で、電流変成器３よりは巻数が多
いものが好ましい）の二次巻線の両端間には放電サージ
電圧をバイパスして整流するブリッジ型の整流器４４が
接続されている。整流器４４の出力端は、抵抗４５，４
６よりなる分流手段と直流遮断用コンデンサ４７とを介
して発光素子６に接続され、放電サージ電流を適切な値
に分流した電流が発光素子６に流れるようになってい
る。この際、バイアス電流が直流遮断用コンデンサ４７
で遮断されて、電流変成器４３が飽和することはない。

【００７３】発光素子６には、光伝送用の光ファイバ１
１の一端を光結合し、光ファイバ１１の他端を光−電気
変換器１２の光信号入力部に光接合している。この光−
電気変換器１２の電気信号出力部には、図９と同様の回
路が接続されている。この実施例では、放電サージを検
出するに当たって、第１の実施例と同様の電流変成器３
の他に、放電サージ電流の検出のために、電流変成器４
３を追加し、放電サージ電流については、電流変成器４
３の両端間から電流供給する構成としている。この場
合、電流変成器４３の二次巻数を大きくとって、二次側
の電流を小さくし、抵抗４５，４６よりなる分流手段に
よる分流比を図９のものに比べて小さくすることが望ま
しい。その他の動作は図９のものと同様である。

【００７４】この実施例の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器３の二次巻線の両端間から発光素子６へ
放電サージ電流が流れ込むのをサージ阻止用コイル２３
によって阻止するとともに、電流変成器４３の二次巻線
の両端間に放電サージ電流を整流する整流器４４を設
け、この整流器４４を通して流れる放電サージ電流を抵
抗４５，４６からなる分流手段により適切な値に分流し
て発光素子６に流すようにしたので、アレスタ２の放電
回数や放電電流などを測定することも可能となり、しか
も発光素子６を放電サージから保護することもできる。
また、直流遮断用コンデンサ４７を設けているので、電
流変成器４３が飽和することもない。その他の効果は図
９のものと同様である。

【００７５】なお、電流変成器３の二次巻線の両端間に
は、図１と同様に２個の過電圧保護用ダイオードを逆並
列に設けて、発光素子６を保護するようにしてもよい。 〔第７の実施例〕図１３にこの発明の第７の実施例の漏
れ電流検出センサの回路図を示す。この漏れ電流検出セ
ンサは、図１３に示すように、直流電源８として蓄電池
を用い、直流電源８に太陽電池４８を並列接続し、この
太陽電池４８に光ファイバ４９を介して光源５０から光
を導くようにしたものである。その他の構成は、過電圧
保護用ダイオード９，１０が省かれている点を除き、図
１の実施例と同様である。

【００７６】この実施例では、光源５０の光を光ファイ
バ４９を通して太陽電池４８に照射することにより、太
陽電池４８から電力を発生させて直流電源８である蓄電
池を充電するようにしている。なお、光源５０として
は、ランプに限らず、太陽そのものでもよい。ここで、
発光素子６に供給するバイアス電流を一定にする方法に
ついて説明する。バイアス電流を一定にするには、例え
ば、ツェナーダイオードを用いた定電流回路もしくはレ
ギュレータを用いた定電流回路を発光素子６への電流供
給経路に設けるか、または光エネルギー受光側（太陽電
池４８）で整流した平均受光パワーが一定となるよう
に、光エネルギー供給側（光源５０側）の光量をフィー
ドバック制御することが考えられる。この点はつぎの実
施例でも同様である。

【００７７】この実施例における漏れ電流の検出動作は
図１の実施例と同様である。この実施例の漏れ電流検出
センサによれば、直流電源８として蓄電池を使用し、こ
の蓄電池を充電する太陽電池４８を蓄電池と並列に接続
したので、直流電源８である蓄電池の充電回路の絶縁を
容易に行うことができる。その他の効果は、過電圧保護
用ダイオードによる効果がないことを除き、第１の実施
例と同様である。

【００７８】なお、この実施例でも、図１の実施例と同
様に過電圧保護用ダイオードを設けてもよいのは当然で
ある。 〔第８の実施例〕図１４にこの発明の第８の実施例の漏
れ電流検出センサの回路図を示す。この漏れ電流検出セ
ンサは、図１４に示すように、直流電源として蓄電器
（電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサ）または
蓄電池等の蓄電手段を内蔵した充電部５１を設け、この
充電部５１に充電用電力を供給する太陽電池４８を充電
部５１と並列に接続している。また、充電部５１から発
光素子６へ至る経路中にスイッチ手段５２を設けてい
る。

【００７９】充電部５１は、具体的には図１５に示すよ
うに、太陽電池４８に対してダイオード５３を介して並
列的に接続した蓄電池または蓄電池等の蓄電手段５４を
接続し、蓄電手段５４に、発光素子６に定電流を供給す
るための定電圧回路（またはレギュレータ）５７とスイ
ッチ手段５２を介して発光素子６を接続している。ま
た、蓄電手段５４と並列的に蓄電手段５４の端子電圧を
検出する電圧検出回路５５が設けられ、蓄電手段５４の
端子電圧が所定値に達したときの電圧検出回路５５から
の出力信号に基づいてタイマ５６を起動し、一定時間
（数十ｍｓないし数百ｍｓ）スイッチ手段５２をオンに
して、蓄電手段５４から定電圧回路５７を介して発光素
子６に一定のバイアス電流を供給するようにし、このバ
イアス電流を供給している期間に、図１の実施例と同様
に漏れ電流の検出を行うようにしている。その他の構成
は、過電圧保護用ダイオード９，１０が省かれている点
を除き、図１の実施例と同様である。

【００８０】なお、蓄電手段５４から電圧検出回路５５
に動作電力が供給される。また、図１５では光ファイバ
４９の図示は省いている。以上述べたように、この実施
例では、太陽電池４８により蓄電手段５４を充電し、蓄
電手段５４の充電量が所定値に達したときに一定時間の
み蓄電手段５４から発光素子６へ所定のバイアス電流を
供給し、この期間に発光素子６の出射光の発光量の変化
幅を検出することで、アレスタ２に流れる漏れ電流を検
出する。つまり、発光素子６の出射光の光量の変化幅を
間欠的に検出することになり、蓄電手段５４および太陽
電池４８の容量は小さいものでよくなる。また、蓄電手
段５４を太陽電池４８の電力で充電するので、蓄電手段
５４の充電回路は太陽電池４８によって絶縁が確保され
る。

【００８１】この実施例では、光源５０の光を直接（光
ファイバを通してもよい）太陽電池４８に照射すること
により、太陽電池４８から電力を発生させて蓄電手段５
４を充電するようにしている。なお、光源５０として
は、ランプに限らず、太陽そのものでもよい。この実施
例の漏れ電流検出センサによれば、直流電源として蓄電
器または蓄電池等の蓄電手段５４を使用し、この蓄電手
段５４を充電する太陽電池４８を蓄電手段５４と並列に
接続し、太陽電池４８のエネルギーで蓄電手段５４を充
電し、蓄電手段５４の充電量が所定値に達したときに一
定時間のみ蓄電手段５４を発光素子６に接続して蓄電手
段５４から発光素子６に所定のバイアス電流を供給する
スイッチ手段５２を設けたので、発光素子６の出射光の
光量の変化幅を間欠的に検出することになり、蓄電手段
５４および太陽電池４８の容量は小さいものでよくな
り、小型化，低コスト化を達成できるとともに、直流電
源である蓄電手段５４の充電回路の絶縁を容易に行うこ
とができる。

【００８２】その他の効果は、過電圧保護用ダイオード
による効果がないことを除き、第１の実施例と同様であ
る。なお、この実施例でも、図１の実施例と同様に過電
圧保護用ダイオードを設けてもよいのは当然である。 〔第９の実施例〕図１６にこの発明の第９の実施例の漏
れ電流検出センサの回路図を示す。この漏れ電流検出セ
ンサは、図１６に示すように、例えば３個（何個でもよ
い）の電流変成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃを設け、３個
の電流変成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃの二次巻線を並列
接続し、この３個の電流変成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ
の二次巻線の両端間に直流遮断用コンデンサ５を介して
発光素子６を接続している。その他の構成は、過電圧保
護用ダイオード９，１０が省かれている点を除き、図１
の実施例と同様である。

【００８３】この実施例の構成によれば、３個の電流変
成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃの二次巻線の二次巻線出力
を加算合成して発光素子６に供給するので、例えば３個
の電流変成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃが同一構成で、そ
れぞれ漏れ電流Δｉ₀ が流れたとすると、発光素子６に
は３Δｉ₀ が流れることになり、電流検出の感度が向上
する。

【００８４】上記以外の動作は図１の実施例と同様であ
る。この実施例の漏れ電流検出センサによれば、例えば
３個の電流変成器５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃの二次巻線出
力を加算合成して発光素子６に供給するので、電流検出
の感度を向上させることができる。なお、この実施例で
も、図１の実施例と同様に過電圧保護用ダイオードを設
けてもよいのは当然である。

【００８５】また、上記各実施例では、アレスタの漏れ
電流を検出するものについて説明したが、これに限ら
ず、碍子、絶縁スペーサ等の漏れ電流を測定して、それ
らの劣化の程度を検出することも同様に行うことができ
る。

【００８６】

【発明の効果】請求項１記載の漏れ電流検出センサによ
れば、アレスタに流れる電流を電流変成器で検出し、そ
れを直流遮断用コンデンサを介して電流信号として発光
素子に供給するとともに、この発光素子に直流電源から
所定のバイアス電流を供給し、発光素子の光出力をバイ
アス電流に対応した光量を中心としてアレスタに流れる
電流に応じて変化させるようにして電流変成器から見た
負荷を小さくし、発光素子の光の出力の変化からアレス
タに流れる電流を検出するようにしたので、電流変成器
の二次巻線の巻数を小さくしても精度よくアレスタに流
れる漏れ電流の検出が可能で、アレスタに流れる漏れ電
流の検出のための電流変成器の製造を容易とし、電流変
成器を小型化し、低コスト化することができる。

【００８７】また、絶縁増幅器および増幅器を必要とせ
ずにアレスタの漏れ電流を検出することができて部品点
数を削減でき、電流変成器の小型化と相まって全体とし
て小型化することができるとともに低コスト化すること
ができる。さらに、電流変成器の二次出力で直接発光素
子の光出力を変化させているので、サージの伝播を確実
に阻止することができて、信号判定回路等を構成する回
路素子の保護を確実に行うことができる。

【００８８】さらに、絶縁増幅器および増幅器等を使用
しないことから、バイポーラトランジスタや電界効果ト
ランジスタ等の能動素子を少なくでき、漏れ電流検出セ
ンサの故障確率を低くすることができる。請求項２記載
の漏れ電流検出センサによれば、電流変成器の二次巻線
の両端間に一対の過電圧保護用ダイオードを逆並列状態
に接続したことにより、アレスタが動作したときの放電
サージ電圧に対して発光素子を保護することができ、信
頼性を高めることができる。

【００８９】請求項３記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器の二次巻線の両端間にサージバイパス用
コンデンサを接続するとともに、電流変成器の二次巻線
から発光素子へ至る経路にサージバイパス用コンデンサ
とでローパスフィルタを構成する抵抗を直流遮断用コン
デンサと直列に挿入したので、アレスタが動作したとき
の放電サージ電流に対して発光素子を保護することがで
き、信頼性を高めることができる。

【００９０】請求項４記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器の二次巻線の両端間にサージバイパス用
コンデンサを接続するとともに、電流変成器の二次巻線
から発光素子へ至る経路中にサージバイパス用コンデン
サとでローパスフィルタを構成するサージ阻止用コイル
を直流遮断用コンデンサと直列に挿入接続したので、ア
レスタが動作したときの放電サージ電流に対して発光素
子を保護することができ、信頼性を高めることができ
る。

【００９１】請求項５記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器の二次巻線から発光素子へ放電サージ電
流が流れ込むのをサージ阻止用コイルによって阻止する
とともに、サージ阻止用コイルよりも電流変成器側にお
いて電流変成器の二次巻線の両端間に放電サージ電流を
整流する整流器を設け、この整流器を通して流れる放電
サージ電流を分流手段により適切な値に分流して発光素
子に流すようにしたので、アレスタの放電回数や放電電
流などを測定することも可能となり、しかも発光素子を
放電サージから保護することもできる。

【００９２】請求項６記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器の二次巻線の一端および中間タップ間か
ら発光素子へ放電サージ電流が流れ込むのをサージ阻止
用コイルによって阻止するとともに、この電流変成器の
二次巻線の両端間に放電サージ電流を整流する整流器を
設け、この整流器を通して流れる放電サージ電流を分流
手段により適切な値に分流して発光素子に流すようにし
たので、アレスタの放電回数や放電電流などを測定する
ことも可能となり、しかも発光素子を放電サージから保
護することもできる。

【００９３】請求項７記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、電流変成器の二次巻線から発光素子へ放電サージ電
流が流れ込むのをサージ阻止用コイルによって阻止する
とともに、放電サージ検出用電流変成器を設け、この放
電サージ検出用電流変成器の二次巻線に放電サージ電流
を整流する整流器を設け、この整流器を通して流れる放
電サージ電流を分流手段により適切な値に分流して発光
素子に流すようにしたので、アレスタの放電回数や放電
電流などを測定することも可能となり、しかも発光素子
を放電サージから保護することもできる。

【００９４】請求項８記載の漏れ電流検出センサによれ
ば、直流電源として蓄電池を使用し、この蓄電池を充電
する太陽電池を蓄電池と並列に接続したので、直流電源
である蓄電池の充電回路の絶縁を容易に行うことができ
る。請求項９記載の漏れ電流検出センサによれば、直流
電源として蓄電器または蓄電池等の蓄電手段を使用し、
この蓄電手段を充電する太陽電池を蓄電手段と並列に接
続し、太陽電池のエネルギーで蓄電手段を充電し、蓄電
手段の充電量が所定値に達したときに一定時間のみ蓄電
手段を発光素子に接続して蓄電手段から発光素子に所定
のバイアス電流を供給するスイッチ手段を設けたので、
発光素子の出射光の光量の変化幅を間欠的に検出するこ
とになり、蓄電手段および太陽電池の容量は小さいもの
でよくなり、小型化，低コスト化を達成できるととも
に、直流電源である蓄電手段の充電回路の絶縁を容易に
行うことができる。

【００９５】請求項１０記載の漏れ電流検出センサによ
れば、複数の電流変成器の二次巻線出力を加算合成して
発光素子に供給するので、電流検出の感度を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の漏れ電流検出センサ
の構成を示す回路図である。

【図２】図１の漏れ電流検出センサの各部の波形を示す
波形図である。

【図３】発光素子の電流−発光量の特性図である。

【図４】アレスタを系統母線に接続した状態を示す回路
図である。

【図５】アレスタの漏れ電流（大電流）の波形を示す波
形図である。

【図６】アレスタの漏れ電流（小電流）の波形を示す波
形図である。

【図７】この発明の第２の実施例の漏れ電流検出センサ
の構成を示す回路図である。

【図８】この発明の第３の実施例の漏れ電流検出センサ
の構成を示す回路図である。

【図９】この発明の第４の実施例の漏れ電流検出センサ
の構成を示す回路図である。

【図１０】図９の漏れ電流検出センサの各部の波形を示
す波形図である。

【図１１】この発明の第５の実施例の漏れ電流検出セン
サの構成を示す回路図である。

【図１２】この発明の第６の実施例の漏れ電流検出セン
サの構成を示す回路図である。

【図１３】この発明の第７の実施例の漏れ電流検出セン
サの構成を示す回路図である。

【図１４】この発明の第８の実施例の漏れ電流検出セン
サの構成を示す回路図である。

【図１５】図１４の漏れ電流検出センサの具体構成を示
す回路図である。

【図１６】この発明の第９の実施例の漏れ電流検出セン
サの構成を示す回路図である。

【図１７】従来の漏れ電流検出センサの一例の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ 系統母線 ２ アレスタ ３ 電流変成器 ４ 大地 ５ 直流遮断用コンデンサ ６ 発光素子 ７ 限流抵抗 ８ 直流電源 ９，１０ 過電圧保護用ダイオード １１ 光ファイバ １２ 光−電気変換器 １３ コンデンサ １４ 第１の端子 １５，１６ 抵抗 １７，１８ コンデンサ １９ 第２の端子 ２０ サージバイパス用コンデンサ ２１ 抵抗 ２２ サージ阻止用コイル ２３ サージ阻止用コイル ２４ 整流器 ２５ 抵抗 ２６ コイル ２７〜３０ 抵抗 ３１，３２ 過電圧保護用ダイオード ３３，３４ コイル ３５ コンデンサ ３６ 第３の端子 ３７ 整流器 ３８ コイル ３９〜４１ 抵抗 ４２ 電流変成器 ４３ 電流変成器 ４４ 整流器 ４５，４６ 抵抗 ４７ コンデンサ ４８ 太陽電池 ４９ 光ファイバ ５０ 光源 ５１ 充電部 ５２ スイッチ手段 ５３ ダイオード ５４ 蓄電手段 ５５ 電圧検出回路 ５６ タイマ ５７ 定電圧回路 ５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ 電流変成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｒ 31/02 Ｈ０１Ｆ 30/00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレスタや絶縁材料に流れる漏れ電流を
   検出する電流変成器と、この電流変成器の二次巻線の両
   端間に直流遮断用コンデンサを介して接続されて前記電
   流変成器の二次巻線の電流が供給される発光素子と、こ
   の発光素子に接続され前記発光素子に所定のバイアス電
   流を供給する直流電源と、前記発光素子の光出力を伝送
   する光ファイバと、この光ファイバの出射光を電気信号
   に変換する光−電気変換器とを備えた漏れ電流検出セン
   サ。
2. 【請求項２】 電流変成器の二次巻線の両端間に一対の
   過電圧保護用ダイオードを逆並列状態に接続した請求項
   １記載の漏れ電流検出センサ。
3. 【請求項３】 電流変成器の二次巻線の両端間にサージ
   バイパス用コンデンサを接続するとともに前記電流変成
   器の二次巻線から発光素子へ至る経路中に前記サージバ
   イパス用コンデンサとでローパスフィルタを構成する抵
   抗を直流遮断用コンデンサと直列に挿入接続した請求項
   １または請求項２記載の漏れ電流検出センサ。
4. 【請求項４】 電流変成器の二次巻線の両端間にサージ
   バイパス用コンデンサを接続するとともに前記電流変成
   器の二次巻線から発光素子へ至る経路中に前記サージバ
   イパス用コンデンサとでローパスフィルタを構成するサ
   ージ阻止用コイルを直流遮断用コンデンサと直列に挿入
   接続した請求項１または請求項２記載の漏れ電流検出セ
   ンサ。
5. 【請求項５】 電流変成器の二次巻線から発光素子へ至
   る経路中にサージ阻止用コイルを挿入接続し、前記サー
   ジ阻止用コイルより前記電流変成器側において前記電流
   変成器の二次巻線の両端間に放電サージ電流をバイパス
   して整流する整流器を接続し、この整流器を通して流れ
   る放電サージ電流を分流手段により適切な値に分流して
   前記発光素子に流すようにした請求項１記載の漏れ電流
   検出センサ。
6. 【請求項６】 電流変成器の二次巻線を中間タップ付と
   し、前記電流変成器の二次巻線の一端および中間タップ
   間から発光素子へ至る経路中にサージ阻止用コイルを挿
   入接続し、前記電流変成器の二次巻線の両端間に放電サ
   ージをバイパスして整流する整流器を設け、この整流器
   を通して流れる放電サージ電流を分流手段により適切な
   値に分流して前記電流変成器の二次巻線の一端および中
   間タップ間の電流と加算して前記発光素子に流すように
   した請求項１記載の漏れ電流検出センサ。
7. 【請求項７】 電流変成器の二次巻線から発光素子へ至
   る経路中にサージ阻止用コイルを挿入接続し、アレスタ
   や絶縁材料に流れる放電サージ電流も検出できる放電サ
   ージ検出用電流変成器を設け、この放電サージ検出用電
   流変成器の二次巻線に放電サージをバイパスして整流す
   る整流器を設け、この整流器を通して流れる放電サージ
   電流を分流手段により適切な値に分流して前記電流変成
   器の二次巻線の電流と加算して前記発光素子に流すよう
   にした請求項１記載の漏れ電流検出センサ。
8. 【請求項８】 直流電源として蓄電池を使用し、この蓄
   電池を充電する太陽電池を前記蓄電池と並列に接続した
   請求項１または請求項２記載の漏れ電流検出センサ。
9. 【請求項９】 直流電源として蓄電器または蓄電池等の
   蓄電手段を使用し、この蓄電手段を充電する太陽電池を
   前記蓄電手段と並列に接続し、前記蓄電手段の充電量が
   所定値に達したときに一定時間のみ前記蓄電手段を発光
   素子に接続して前記蓄電手段から前記発光素子に所定の
   バイアス電流を供給するスイッチ手段を設けた請求項１
   または請求項２記載の漏れ電流検出センサ。
10. 【請求項１０】 電流変成器を複数設け、複数の電流変
    成器の二次巻線を並列接続し、この複数の電流変成器の
    二次巻線の両端間に直流遮断用コンデンサを介して発光
    素子を接続した請求項１または請求項２記載の漏れ電流
    検出センサ。