JPH08148073A - 回路遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単相３線式配電線路に使用される中性線欠相
保護機能を持つ回路遮断器に簡単な構成のテスト回路を
設ける。 【構成】 単相３線式配電線路に使用される回路遮断器
６の欠相保護回路１３は、Ｎ相（中性線）の欠相により
発生する異常電圧を検出回路１１において検出し、その
検出電圧と基準電圧Ｖｓとを比較して異常電圧が発生し
たと判定すると、サイリスタ８に対して制御信号を出力
し、引外し装置４を作動させて主回路接点３を開離させ
る。この中性線欠相保護動作のテストを行う場合には、
テスト回路１５により、欠相保護回路１３に対して疑似
的に異常電圧を印加して動作の確認を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単相３線式配電線路の
中性線の欠相時に生ずる異常電圧を検出して、主回路接
点を開離させる欠相保護動作を行う回路遮断器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】単相３線式配電線路においては、中性線
が断線などにより欠相すると、２本の電源線と中性線と
の間に接続されている負荷に不平衡が存在する場合は、
インピーダンスの大きい方の負荷に対して定格を超える
異常電圧が印加される時があり、電圧耐量の低い負荷で
は絶縁破壊に至る場合がある。この様な欠相時に生じる
異常電圧より負荷を保護するための回路遮断器につい
て、ＪＩＳ規格では過電圧レベルが１２０Ｖで不動作、
１３５Ｖで１秒以内に動作することを定めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの様な中性線
欠相保護用回路遮断器では、欠相保護動作の確認をする
ために実際に欠相事故を生じさせたり、あるいは別電源
から事故電流を流したりしており、何れも複雑な作業あ
るいは回路構成を要するものであった。本発明は上記問
題を解決するもので、その目的は、簡単な構成によって
中性線欠相保護動作の確認を行うことができる回路遮断
器を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の回路遮断器は、負荷に電源を供給す
る単相３線式配電線路に設けられた主回路接点と、単相
３線式配電線路の中性線に接続され、中性線欠相に伴っ
て発生する異常電圧を検出するための検出回路と、この
検出回路の検出電圧が基準電圧以上となったときに、前
記主回路接点を開離させる欠相保護回路と、前記中性線
に接続され前記欠相保護回路に対して疑似的に異常電圧
を印加するテスト回路とを具備したことを特徴とするも
のである。

【０００５】この場合、テスト回路を、抵抗とテストス
イッチとを直列に接続して構成し、前記検出回路の抵抗
に並列に接続して構成することができる（請求項２）。
また、テスト回路を、テストスイッチで構成し、前記検
出回路の直列接続された抵抗のうちの欠相保護回路側に
位置する抵抗に並列に接続して構成することができる
（請求項３）。

【０００６】

【作用】請求項１記載の回路遮断器によれば、欠相保護
回路の動作をテストするテスト回路は、中性線の電源を
利用し異常電圧に対処する欠相保護回路に対して疑似的
に異常電圧を印加するので、非常に簡単な構成によって
欠相保護動作のテストが行える。

【０００７】この場合、抵抗とテストスイッチとを直列
に接続してなるテスト回路を、検出回路の抵抗に並列に
接続する構成では、テストスイッチを閉にすると、抵抗
値の変化によって、検出回路の検出電圧を欠相保護動作
が開始されるレベルに上昇させることができる（請求項
２）。

【０００８】また、テストスイッチで構成されたテスト
回路を、検出回路の直列接続された抵抗のうちの欠相保
護回路側に位置する抵抗に並列に接続する構成では、テ
ストスイッチを閉にすると、やはり検出回路の抵抗値の
変化によって、請求項２と同様な作用が得られる（請求
項３）。

【０００９】

【実施例】以下本発明の構成例について、図１及び図２
を参照して説明する。電気的構成を示す図１において、
主回路１は、２本の電源線Ａ及びＢ（Ａ相及びＢ相）
と、中性線Ｎ（Ｎ相）とからなる単相３線式配電線路で
構成され、入力側に電源側端子２ａ，２ｂ及び２ｃが、
出力側に負荷側端子５ａ，５ｂ及び５ｃが設けられてい
る。そして、負荷側端子５ａ，５ｂ及び５ｃには、例え
ば負荷側端子５ａと５ｂとの間及び５ｃと５ｂとの間
に、電動機，その他の電気機器からなるインピーダンス
Ｌ１及びＬ２の負荷１６及び１７が接続され、これら負
荷１６及び１７に電力が供給されるようになっている。
この主回路１には、引外し装置４によって開閉可能な主
回路接点３が設けられている。

【００１０】また、主回路１の主回路接点３よりも負荷
側には、そのＡ相及びＢ相に、整流器たる４個のダイオ
ード７ａ乃至７ｄをブリッジ接続して構成された全波整
流回路７の交流入力端子が接続されている。この全波整
流回路７の直流出力端子間には引外し装置４及びサイリ
スタ８の直列回路が接続されており、また、交流入力端
子間には、直流電源回路１４が接続されている。主回路
１のＮ相には主回路接点３よりも負荷側に抵抗回路から
なる検出回路１１が接続されている。検出回路１１は、
全波整流回路７の直流出力端子の負極側及びグランドに
接続されており、抵抗回路で分圧されたＮ−Ａ相間電圧
及びＮ−Ｂ相間電圧を検出する。

【００１１】また、検出回路１１には、直流電源回路１
４が接続された欠相保護回路１３に接続されており、欠
相保護回路１３の出力側は、サイリスタ８のゲートに接
続されている。更に、検出回路１１には、テストスイッ
チを含むテスト回路１５が接続されている。

【００１２】次に、本実施例の作用について図２をも参
照して説明する。図２（ａ）及び（ｂ）は、正常時のＮ
−Ａ相間電圧及びＮ−Ｂ相間電圧の波形を示しており、
同じ振幅で互いに逆相となる正弦波となっている。この
時、検出回路１１には、Ｎ−Ａ相間電圧及びＮ−Ｂ相間
電圧の正側の電圧が全波整流回路７のダイオード７ａ乃
至７ｄによって整流された図２（ｃ）に示すような波形
が検出され、これは、欠相保護回路１３がその内部にお
いて、欠相が発生したと判定するレベルの基準電圧Ｖｓ
を下回っている。

【００１３】ここで、中性線Ｎが点Ｐで欠相（断線）し
た場合は、負荷１６及び１７の直列回路に対してＡ−Ｂ
相間電圧が印加され、負荷１６と負荷１７とのインピー
ダンスの不平衡によって、Ｎ−Ａ相間電圧及びＮ−Ｂ相
間電圧の波形は、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、
各負荷１６及び１７のインピーダンスＬ１及びＬ２の大
きさに応じた振幅の波形に変化する。この場合、インピ
ーダンスＬ１及びＬ２がＬ１＞Ｌ２とすると、Ｎ−Ａ相
間電圧は正常時より振幅が大きく、Ｎ−Ｂ相間電圧は正
常時より振幅が小さくなる。

【００１４】すると、この時検出回路１１で検出される
波形は、図２（ｆ）に示すように変化して、基準電圧Ｖ
ｓを超えるため、欠相保護回路１３はサイリスタ８をオ
ンするための制御信号を出力する。そして、サイリスタ
８がオンすると、全波整流回路７の直流出力により引外
し装置４が作動して主回路接点３は開離され、負荷１６
は、異常電圧の印加による絶縁破壊より保護される。
尚、図示はしないが、回路遮断器６は、主回路１の過電
流又は漏電検出も行うように回路構成されており、主回
路１の過電流又は漏電の検出が行われた時も、同様の動
作によって主回路接点３は開離される。

【００１５】一方、テスト回路１５は、上記のＮ相（中
性線）の欠相時の保護動作が正常に行われるかをテスト
するために、例えば、図示しないテストスイッチをオン
操作することにより、中性線Ｎの電源電圧を分圧して基
準電圧Ｖｓを超える疑似的な異常電圧として印加するも
のである。このようにしてテスト回路１５によって疑似
的に異常電圧が印加されると、図２（ｃ）の正常時に観
測される波形が基準電圧Ｖｓを超すレベルとなるので、
上記の中性線の欠相による保護動作が正常に行われるか
否かをテストすることができる。

【００１６】以上のように本実施例によれば、回路遮断
器６のＮ−Ａ相間電圧及びＮ−Ｂ相間電圧の異常に対処
する欠相保護回路１３に対して、中性線Ｎの電源電圧を
利用して疑似的に異常電圧を印加するテスト回路１５を
具備したので、従来とは異なり、中性線欠相保護動作を
テストするのに複雑な作業及び回路構成を要せず、ま
た、負荷１６及び１７に対して実際に異常電圧を印加す
ることなしに、簡単な構成によってテストを行うことが
できる。

【００１７】図３は本発明のより具体的な第１実施例を
示す。図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下異なる部分のみ説明する。図３においては、検
出回路１１は欠相保護回路１３に接続される検出端子１
２と中性線Ｎとの間に挿入された抵抗値Ｒ１の抵抗９
と、検出端子１２とグランドとの間に挿入された抵抗値
Ｒ２の抵抗１０とから構成されている。テスト回路１８
は、抵抗値Ｒ３の抵抗１９及びテストスイッチ２０とを
直列に接続したものによって構成されており、そのテス
ト回路１８は、検出回路１１の抵抗９に並列に接続され
ている。

【００１８】以下に第１実施例の作用を図２をも参照し
て説明する。正常動作時及び異常動作時に各部で観測さ
れる電圧波形については、図２（ａ）乃至（ｆ）と全く
同様である。テスト回路１８によって中性線欠相保護動
作のテストを行う場合には、テストスイッチ２０をオン
操作して、抵抗１９を抵抗９に並列に接続する。通常状
態での検出回路１１における分圧抵抗値は、

【００１９】

【数１】 であるが、テストスイッチ２０をオン操作したときの上
記分圧抵抗値は、

【００２０】

【数２】 となり、抵抗１９が並列に接続されたことによって分圧
抵抗値は高くなり、検出回路１１の検出電圧は上昇し、
図２（ｇ）に示すように基準電圧Ｖｓを超えるので、中
性線欠相保護動作のテストを行うことができる。

【００２１】以上のように第１実施例によれば、抵抗１
９とテストスイッチ２０との直列回路を、中性線Ｎに接
続された検出回路１１を利用し、この検出回路１１の抵
抗９に並列に接続してテスト回路１８を構成するように
したので、非常に単純な構成のテスト回路を得ることが
できる。

【００２２】図４は本発明の第２実施例を示す。図３と
同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異な
る部分のみ説明する。図４においては、テスト回路２１
はテストスイッチ２０のみで構成されており、そのテス
ト回路２１は、抵抗９の代わりに挿入されて直列に接続
されている抵抗値Ｒ４の抵抗２２と抵抗値Ｒ５の抵抗２
３のうち、欠相保護回路１３側に位置する抵抗２３に並
列に挿入接続されている。ここで、抵抗値Ｒ４及びＲ５
の値は、以下の数式３及び４に従って決定されていると
する。

【００２３】

【数３】

【００２４】

【数４】

【００２５】尚、抵抗１０，抵抗２２及び抵抗２３は、
検出回路２４を構成している。次に、第２実施例の作用
を説明する。通常状態での検出回路１１における分圧抵
抗値は、

【００２６】

【数５】 であり、テストスイッチ２０をオン操作したときの上記
分圧抵抗値は、

【００２７】

【数６】 となり、抵抗２３が短絡されたことによって分圧抵抗値
は高くなり、検出回路１１の検出電圧は上昇し、図２
（ｇ）に示すように基準電圧Ｖｓを超えるので、中性線
欠相保護動作のテストを行うことができる。

【００２８】以上のように第２実施例によれば、テスト
スイッチ２０を、検出回路２４の直列接続された抵抗の
うちの欠相保護回路１３側に位置する抵抗２３に並列に
接続してテスト回路２１を構成したので、第１実施例と
同様な作用効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は以下の効果を奏する。請求項１記載の回路遮断器によ
れば、欠相保護回路の動作をテストするテスト回路は、
中性線の電源電圧を利用して異常電圧に対処する欠相保
護回路に対して疑似的に異常電圧を印加するように構成
されているので、簡単な構成によって欠相保護動作のテ
ストが行える。

【００３０】請求項２記載の回路遮断器によれば、抵抗
とテストスイッチとを直列に接続して構成されたテスト
回路を、検出回路の抵抗を利用してこの抵抗に並列に接
続するようにしたので、テストスイッチを閉にすること
による検出回路の抵抗値の変化によって、検出回路の検
出電圧を欠相保護動作が開始されるレベルに上昇させる
ことができ、非常に簡単な構成で請求項１と同様な作用
効果が得られる。

【００３１】請求項３記載の回路遮断器によれば、テス
トスイッチで構成されたテスト回路を、検出回路の直列
接続された抵抗を利用し、欠相保護回路側に位置する抵
抗に並列に接続するようにしたので、やはりテストスイ
ッチを閉にすることによる検出回路の抵抗値の変化によ
って、請求項２と同様な作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成例を示す電気的構成のブロック図

【図２】正常時及び中性線欠相時並びにテスト動作時の
電圧波形図

【図３】本発明の第１実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【符号の説明】

１は主回路、３は主回路接点、６は回路遮断器、７は全
波整流回路（整流器）、７ａ乃至７ｄはダイオード、９
及び１０は抵抗、１１は検出回路、１２は検出端子、１
３は欠相保護動作回路、１５及び１８はテスト回路、１
９は抵抗、２０はテストスイッチ、２１はテスト回路、
２２及び２３は抵抗、２４は検出回路を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に電源を供給する単相３線式配電線
   路に設けられた主回路接点と、 前記単相３線式配電線路の中性線に接続され中性線欠相
   に伴って発生する異常電圧を検出するための検出回路
   と、 この検出回路の検出電圧が基準電圧以上となったとき
   に、前記主回路接点を開離させる欠相保護回路と、 前記中性線に接続されて前記欠相保護回路に対して疑似
   的に異常電圧を印加するテスト回路とを具備したことを
   特徴とする回路遮断器。
2. 【請求項２】 前記テスト回路は、抵抗とテストスイッ
   チとを直列に接続して構成されており、前記検出回路の
   抵抗に並列に接続されていることを特徴とする請求項１
   記載の回路遮断器。
3. 【請求項３】 前記テスト回路は、テストスイッチで構
   成されており、前記検出回路の直列接続された抵抗のう
   ちの欠相保護回路側に位置する抵抗に並列に接続されて
   いることを特徴とする請求項１記載の回路遮断器。