JPH07298476A

JPH07298476A - 雷応答リレー装置

Info

Publication number: JPH07298476A
Application number: JP8132194A
Authority: JP
Inventors: Giichiro Kato; 加藤儀一郎
Original assignee: CHUO BOURAI KK
Current assignee: CHUO BOURAI KK
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】襲雷時に電気電子機器を完全保護することで
ある。【構成】本発明は、雷警報信号で開閉する無電圧接点
３で間接的に主電磁開閉器８を開閉して、電源を開閉す
るリレー方式で、前記の主電磁開閉器８の電磁コイル９
と絶縁トランス５の一次コイル７を直列に接続した回路
の両端を前記の主電磁開閉器８の入力側開閉電源１４，
１５の線間へ、また前記絶縁トランス５の二次コイル６
の両端は、前記無電圧接点３にそれぞれ接続し、本シス
テム自体の耐雷性を保ちながら前記雷警報器と、前記主
電磁開閉器８の機能を確実に連携させた構成とし、電気
電子機器を完全に保護する雷応答リレー装置の構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気電子機器の主電源
を、設定区域内に落雷する以前に自動的に遮断して、電
気電子機器を落雷による損傷から保護するために利用す
る応答リレー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から雷保護には避雷針や避雷器が使
用されている。

【０００３】避雷針に落雷した場合には、避雷針の接地
電位が上昇するから、付近に絶縁性の弱い電気電子機器
があれば、その接地線の電位が上昇し、電気電子機器の
商用電源側との間に電位差が生じ、その電気電子機器は
絶縁破壊することがある。

【０００４】その他、電源側からも異常電圧が侵入して
電気機器を焼損させることがある。

【０００５】それらの対策としては、避雷針の接地抵抗
値を低くする方法、電源側に避雷器を設置する方法、す
べての接地電極を共通にする方法等がある。上記の方法
である程度は電気電子機器の損傷を軽減することができ
る。しかし、山地等では避雷針の接地抵抗値を低くする
ためには多大な費用がかかる。また、電気電子機器の電
源や信号線に避雷器を取り付けて、すべての接地線を共
用する方法を採用しても、最近の電気電子機器には、直
流５ボルト程度で動作するマイコンを搭載したものもあ
り、その電圧が１ボルト上昇しても、マイコンが故障す
ることもある。それらの精密電気電子機器に特別に設置
する安定化電源装置（ＣＶＣＦ）でさえも雷サージで焼
損する例が多くみられる。かように通常の避雷器ではす
べての電気機器を保護することはできない。本発明の目
的は雷警報器の雷警報信号を用い、襲雷時には主として
商用電源を電気電子機器から切り離す方法、または接地
線や信号線を切り離す方法を併用して、電気電子機器を
完全保護することである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】避雷針や避雷器を使用
して、電気電子機器をすべて保護することは前記のよう
に難しいが、雷警報器で設定した区域内の落雷を検出し
て、その警報信号を利用して、電気電子機器の電源を自
動的に遮断する方法で、精密な電気電子機器でも完全に
保護することができる。

【０００７】しかし、雷警報器の警報信号を出力するタ
イミングは、あまり早すぎると不便で困る場合もある。
そこで、ギリギリまで出力せず、落雷を受ける危機が切
迫した時点の直前にすることが望ましい。この目的に使
用できる雷警報器は、平成２年特許願第１１２５９９号
で述べられている方法、即ち、コロナ針電極を用いてコ
ロナ電流を連続測定し、コロナ電流が極性の急反転を伴
い、大幅に変化した際に出力する警報信号を利用すれ
ば、いくつかの落雷の中から至近距離の落雷だけを検出
できる。その信号を設定した時間内だけ連続保持すれば
一定時間その信号と連携した遮断器をＯＦＦすることが
できる。

【０００８】しかし、雷警報器の警報信号で、保護すべ
き電気電子機器の主電源を遮断できても、雷警報器の警
報信号回路に含まれるリレーの無電圧接点は遮断器の電
磁コイルと直列で常時主電源と接続されているので、至
近距離に落雷した時は、保護すべき電気電子機器は保護
されても、雷警報器が焼損した事例があった。

【０００９】本発明者は、この点に着目し、主電源の遮
断器と雷警報器の完全な連携を実現して、経済的で、し
かも高度な雷保護システムを提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、雷警報器の警
報信号で保護すべき電気電子機器の主電源の遮断器を自
動的に遮断するものであるが、しかし最初の警報信号の
設定時間中に、次の警報信号を受けた場合は、その時点
から再び設定時間が更新できる方法を取れば、安全性は
一層高い。

【００１１】また、電磁開閉器の電磁コイルは到来サー
ジの入口である商用電源側に直接接続しており、その操
作スイッチが、雷警報器の警報信号で動作するリレース
イッチの接点に直接接続されていると、電源側からの雷
サージが雷警報器の弱電回路に侵入する危険性がある。
つまり、目的の電気機器は保護できても、雷警報器が故
障する場合がある。

【００１２】本発明は、雷警報信号で開閉する無電圧接
点で間接的に主電磁開閉器を開閉して、電源を開閉する
リレー方式で、前記の主電磁開閉器の電磁コイルと特設
した絶縁トランスの一次コイルを直列に接続した回路の
両端を前記の主電磁開閉器の入力側電源へ、また前記絶
縁トランスの二次コイルの両端は、前記無電圧接点にそ
れぞれ、接続し、本システム自体の耐雷性を保ちながら
前記雷警報器と、前記主電磁開閉器の機能を確実に連携
させたことを特徴とする雷応答リレー装置を提供する。

【００１３】雷警報器を商用電源に接続すると、雷サー
ジが雷警報器の中に直接侵入する危険があるが、経済的
にはこの雷サージを完全に遮断することは難しい。この
ために、本発明の雷警報器の電源には蓄電池又は太陽電
池を使用することもある。

【００１４】前記遮断器がＯＦＦした場合に、電源側と
負荷側の接点間隙は一定距離分離させることが可能だ
が、近傍落雷のときの異常電圧によりその間が火花短絡
する危険がある。これを防止するために電磁開閉器の電
源側の各相と接地端子の間には、前記電磁開閉器の電極
間隙よりも小さい間隙の火花ギャップを接続する。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明者が平成２年に出願した特許
願第１１２５９９号に係る雷警報器のうち落雷警報の回
路で、この雷警報回路はいくつかの落雷から、至近距離
に落雷した場合に雷警報を出力できるものである。５１
は誘導電極板、５２は絶縁碍子、５３はコロナ針電極５
４を取付けるための球電極、５５は直流増幅器、Ｅは接
地端子、５６は高抵抗である、そして５７，５８は一組
のメーターリレーＭでそのうち５７は図３に示すように
中心が零目盛で、その両側に正電流設定針と負電流設定
針をもつマイクロアンメーターである。５８は上記の正
負設定針をメーターの指針が超えた場合に別々に作動す
るリレーである。更に５９は正電流で動作するリレー、
６０は負電流で動作するリレーである。６１はリレー５
９を０．１秒の間保持するための保持回路、６２はリレ
ー６０の同じく保持回路である。６３は、前記の正電流
及び負電流のリレー５９，６０が殆ど同時に動作した場
合に動作するリレー回路で、６４は上記６３のリレー回
路が動作した場合に警報信号に使用する無電圧接点（Ｂ
接点）。

【００１６】図２は、図１のメーターリレーＭ（５７，
５８）の箇所を半導体のロジック回路に置き換えたもの
で、図１では直流増幅器５５の後にメーターリレーＭが
接続されるが、図２では、直流増幅器５５は省略され、
図のようにメーターリレーＭの部分にかわる半導体のロ
ジック回路Ｌが直接コロナ針５４と接地端子Ｅの間に接
続される。

【００１７】図４は本発明の雷応答リレー装置に係る一
実施例を示したもので、図について説明する。

【００１８】１は雷警報器のセンサの部分、２は雷警報
器の雷検知器の部分であり、３は雷警報信号を受けてＯ
Ｎ，ＯＦＦするリレーの無電圧接点（Ｂ接点）である。

【００１９】４は、雷検知器２に電気を供給するための
太陽電池、５は絶縁トランス、６はその二次コイルで、
７は一次コイルである。そして８は主電磁開閉器、９は
その電磁コイルである。１０，１１，１２は主電磁開閉
器の電極間隙よりも小さい間隔で調整されている火花ギ
ャップである。１３，１４，１５は商用電源で、１６は
負荷の電気電子機器である。図４に示すごとく、電磁コ
イル９と絶縁トランス５の一次コイル７は直列に接続さ
れており、その回路の両端は商用電源の１４と１５の線
間に接続されている。そして絶縁トランス５の二次コイ
ル６の両端は、雷検知器２に内蔵するリレーの無電圧接
点３に接続されている。従って商用電源１３，１４，１
５に雷サージが侵入した場合、絶縁トランス５の一次と
二次のコイル間で絶縁されるために、雷サージは雷検知
器２の内部には侵入することができない。リレーの無電
圧接点３がＯＦＦのときは、一次コイル７のインピーダ
ンスは著しく大になるので、電磁コイル９には電流が殆
ど流れず、主電磁開閉器８はＯＦＦ、又リレー無電圧接
点３がＯＮのときは、一次コイル７のインピーダンスは
著しく小となり主電磁開閉器８はＯＮとなる。

【００２０】通常の場合、絶縁トランス５の一次コイル
７は０．５ｍｍのエナメル線で巻数は１０００回位、二
次コイル６は１．０ｍｍのエナメル線３００回程度で、
３０Ａ〜１００Ａ用までの上記主電磁開閉器を上記した
ように容易に操作することが可能である。

【００２１】図５は、本発明の雷活動対応遮断システム
を、無線中継所へ利用した別の実施例である。２１は単
相３線式、２２は３相３線式の商用電源、２３，２４は
電力積算計、２５は引込盤、２６は中継ボックス、２７
と２８は電磁開閉器、２９は単相用の耐雷トランス、３
０は３相用の耐雷トランス、３１，３２は発電機、３
３，３４は配電盤、３５，３６は分電盤、１は雷セン
サ、４は太陽電池、２は雷検知器、３７は電源制御部、
そして３８は発動発電機自動制御盤である。

【００２２】図６は、本発明の雷応答リレー装置を組み
込んだ前記図４無線中継所の動作を表したフローチャー
トである。

【００２３】図７は、本発明の雷応答リレー装置の、更
に広範囲利用に係わる実施例で、１から１５までは図４
と同じ、１７，１８は前記同じ火花ギャップ、１９，２
０は信号線路、１６ａは電源の他に、信号線路を持った
電気電子機器である。この電気電子機器１６ａは襲雷時
には、電源の他に信号線路も機器の接地線も雷警報信号
で完全に遮断できる。

【００２４】

【発明の効果】マイコン等を搭載した電気電子機器の完
全な雷保護は、避雷針や避雷器だけでは困難であった。
とくに、山地にたてられている無線の中継施設では、平
地とは異なり、施設に落雷する可能性もあり、避雷針の
接地抵抗値を低くすることも困難であるから、通常の防
雷対策だけでは、雷による電気電子機器の損傷を完全に
防止することができず、長年にわたり、継続して被害が
あった。

【００２５】しかし、本発明の雷応答リレー装置を設置
した箇所では、その付近に活発な落雷の始まる直前に、
雷警報信号を出力し、その信号で自動的に自家用発電機
を起動し、電圧確立を確認後電磁スイッチにより商用回
路を断とし、発電機からの電源を供給する。あとは内蔵
タイマーにより商用断を継続し（約２０分）、設定時間
に達したら復電させるものである。なお、この間（作動
中）に引続き警報信号を受け入れればタイマーはその都
度更新されるので、雷が遠ざかる（消滅する）まで、商
用回路は遮断されるので、十分安全対策が施される。こ
の間はたとえ、鉄塔に落雷しても従来のように電気電子
機器が焼損するというような事故は全くなくなった。

【００２６】また、本発明のごとく主電源用の遮断器と
雷警報器の間は、絶縁トランスによって間接的に接続す
る方法が採用されているために、従来のように雷警報器
自身が雷の被害をうける心配も全くなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】特願平２−１１２５９９号の落雷警報の回路図
である。

【図２】図１の回路図のメーターリレーを半導体のロジ
ック回路に置き換えた回路図である。

【図３】中心が零目盛で、その両側に正電流設定針と負
電流設定針をもったマイクロアンメーターの斜視図であ
る。

【図４】本発明の雷応答リレー装置の一実施例を示した
回路である。

【図５】別の実施例の回路である。

【図６】図５の無線中継所の動作を示したフローチャー
トである。

【図７】雷応答リレー装置の広範囲利用に係る実施例の
経路である。

【符号の説明】

１雷警報器のセンサ２雷検知器３リレーの接点４太陽電池５絶縁トランス６二次コイル７一次コイル８，２７，２８電磁開閉器９電磁コイル１０，１１，１２火花ギャップ１３，１４，１５，２１，２２商用電源１６，１６ａ電気電子機器１９，２０信号線２３，２４電力積算計２５引込盤２６中継ボックス２９単相用耐雷トランス３０３相用耐雷トランス３１，３２発電機３３，３４配電盤３５，３６分電盤３７電源制御部３８発動発電機自動制御盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雷警報信号で開閉する無電圧接点で、間
接的に主電磁開閉器を開閉して、電源を開閉するリレー
方式で、前記の主電磁開閉器の電磁コイルと、特設した
絶縁トランスの一次コイルを直列に接続した回路の両端
を前記の主電磁開閉器の入力側電源へ、また前記絶縁ト
ランスの二次コイルの両端は前記無電圧接点にそれぞれ
接続し、本システム自体の耐雷性を保ちながら前記雷警
報器と前記主電磁開閉器の機能を確実に連携させたこと
を特徴とする雷応答リレー装置。
【請求項２】第１項記載の雷応答のリレー装置には、
前記主電磁開閉器の遮断時間を一定時間保持するための
保持回路が含まれる。
【請求項３】第２項の保持時間は約２０分とする。
【請求項４】第２、第３項記載の雷応答リレー装置に
は、最初の雷警報信号で遮断中に、次なる雷警報信号を
受ければ、その時点から再び設定時間が更新されるもの
とする。
【請求項５】前記第１、第２、第３、第４項記載の雷
警報器の電源は、商用電源の外に蓄電池または太陽電池
を使用することもできる。
【請求項６】前記第１、第２、第３、第４、第５項記
載の雷警報器にはコロナ電流を連続的に測定して、コロ
ナ電流が極性の急反転を伴い大幅な変化をした場合を検
出して雷警報する方式が含まれる。
【請求項７】前記第６項で述べられている雷警報器に
使用するメーターリレーは、中心が零目盛りで、指針の
両側にそれぞれ設定針をもつマイクロアンメーターを使
用するか、またはこれに代わる半導体のロジック回路を
使用する。
【請求項８】前記第１、第２、第３、第４、第５、第
６、第７項記載の雷応答リレー装置には、前記主電磁開
閉器の接点間隙よりも小さい間隙の火花ギャップを、前
記主開閉器の入力側の各端子と接地端子との間に設置す
る。
【請求項９】前記第１、第２、第３、第４、第５、第
６、第７、第８項記載の雷応答リレー装置には、電源を
遮断する目的の主電磁開閉器に負荷機器の接地線を切り
離す目的の開閉器を追加するか、専用の副電磁開閉器を
含めることもある。
【請求項１０】前記第１、第２、第３、第４、第５、
第６、第７、第８、第９項記載の雷応答リレー装置に
は、電源を遮断する目的の主電磁開閉器に、更に信号線
路を遮断する目的の開閉器を追加するか、専用の副電磁
開閉器を含めることもある。