JPH1042457A - 漏電遮断器 - Google Patents

漏電遮断器

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JPH1042457A
JPH1042457A JP8193088A JP19308896A JPH1042457A JP H1042457 A JPH1042457 A JP H1042457A JP 8193088 A JP8193088 A JP 8193088A JP 19308896 A JP19308896 A JP 19308896A JP H1042457 A JPH1042457 A JP H1042457A
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栄悦 佐藤
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Koichi Yokoyama
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和哉 藍原
Toshihiro Sekiguchi
俊宏 関口
Hidetaka Fujita
英隆 藤田
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    • H02H3/26Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
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    • H02H3/33Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線部の浮遊容量による漏電電流による不要
動作の排除と、人体保護とを両立させた漏電遮断器を提
供する。 【解決手段】 漏電電流を検出するZCT7と、漏電電
流を電圧に変換する信号変換器1と、変換された電圧信
号を一定の周波数特性に減衰させる一次ローパスフイル
タ2と、漏電検出部3と、SCR駆動部4と、SCR5
と、引外し装置6と、これらの供給電源8からなる漏電
遮断器において、漏電遮断器の感度電流周波数特性を、
特定の周波数領域範囲では所定の閾値以下の感度電流周
波数特性とし、特定の周波数領域を超える範囲では、漏
電電流検出の不感帯となるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、漏電遮断器に係
り、特に、商用周波数を越える周波数の漏電において人
体保護を目的とした周波数特性と、浮遊容量による高周
波領域での自然発生的な漏れ電流による不要動作の防止
とを、実用的な範囲で両立させるための感度電流周波数
特性を設定させた漏電遮断器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高周波領域における人体保護と不要動作
の回避を目的とした漏電保護器としては、たとえば特開
平4−271225号公報記載の技術がある。上記公報
記載の技術は、高速高感度形の漏電遮断器と中・低速度
感度時延形の漏電保護システムであり、高速高感度形の
漏電遮断器の感度電流特性を、商用周波数を超える領域
にても所定の閾値、例えばIEC479−2に定められ
た閾値を下回る特性とし、中・低感度形の漏電遮断器の
感度電流周波数を、商用周波数を超える近傍にて感度電
流周波数特性が急峻に立ち上がる特性とし、これらの漏
電遮断器を組み合わせたて漏電保護システムである。
【0003】このような漏電保護システムは、商用周波
数より高い周波数の漏電電流が流れた場合、高速高感度
形の漏電遮断器は、漏電電流がその感度電流値を超える
ので該当回路を遮断し、高速高感度形の漏電遮断器の上
位にカスケード接続された中感度漏電遮断器では、漏電
電流が急峻な立上特性の感度電流値に達せず、電路を遮
断しない。このため、上記閾値を超えた人体に危険な漏
洩電流は遮断される。これに対して、地絡事故に対して
は、中感度漏電遮断器が遮断し、他に波及することがな
いようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6、7、8を参照し
て、従来技術の漏電保護システムの課題を説明する。図
6は、大地間浮遊容量による漏電電流の説明図、図7
は、従来技術における高速高感度形の漏電遮断器を用い
た漏電保護システム、図8は、IEC479−2におけ
る周波数に対する心室細動電流の大きさの変化を係数と
して表示した線図である。図6に示す如く、例えば、イ
ンバータ負荷への実際の適用状態を考えた場合、洩れ電
流の内、電路の対地静電容量を介する漏洩電流が最も大
であり、配線工事の状態による影響を受け易く、電路部
の浮遊容量が大きい場合は、必然的に大きい大地漏洩電
流が発生する。
【0005】図7に示す如く、インバータINVで駆動
される電動機IM2の電路に、高速高感度形漏電遮断器
ELB3を取付け、その上位に中感度時延形漏電遮断器
ELB2を取り付けて保護協調を行い、さらにその上位
に中感度時延形漏電遮断器ELB1を取り付けている。
前記漏電保護システムの感度電流周波数特性を図5を参
照して説明する。図5において、Aは、従来の中感度時
延形漏電遮断器ELB2の感度電流周波数特性曲線であ
る。なお、中感度時延形漏電遮断器ELB1の感度電流
周波数特性曲線は、やや左上方にずれるのみで中感度時
延形漏電遮断器ELB2の形状とほぼ同一であるので説
明を簡単にするため省略する。Bは、従来の高感度時延
形漏電遮断器ELB3の感度電流周波数特性曲線であ
る。曲線Aは、ほぼ90Hzぐらいまでは小さい傾斜で
増加し、これを超えると急峻に立ち上がる特性となる。
曲線Bは、1kHzまでは緩やかな傾斜で増加し、1k
Hzから10kHzの間では、例えばIEC479−2
の心室細動の閾値と平行に変化する特性となっており、
感度電流が大となっている。
【0006】一般的に、電路部と大地間の浮遊容量を漏
電保護器の運用前に特定し、それに応じた特性機器を選
定することは、現実的には非常に困難であり、従って不
要動作を極力排除する必要がある場合などへの適用時に
は、例えば、特開平4−271225号公報記載の高速
高感度形の感度電流周波数特性の漏電遮断器では、不要
な動作をする恐れが大きく、不都合な場合があるという
問題点があった。
【0007】また、図8は、IEC479−2における
周波数に対する心室細動電流の大きさの変化を係数とし
て示した線図であり、IEC479−2に示す人体通過
電流による死亡の恐れのある100Hz以上、1kHz
以下の周波数に対する心室細動電流の大きさを係数とし
て示している。図8は、横軸に周波数を示し、縦軸に心
室細動電流の大きさの係数を示すが、これによると、1
kHzの周波数に対する心室細動電流は、商用周波数の
14倍程度の大きさまで許容されることになる。
【0008】本発明は、かかる従来における問題点を解
決するためになされたものであり、現在市場に供給され
ているインバータのキャリア周波数が概ね1kHz〜1
6kHzの範囲であり、1kHz以下では、例えば前記
IEC479−2に記載されているような死亡する恐れ
のある心室細動電流値以下の漏洩電流で動作するような
な周波数特性を維持しつつも、1kHz以上の周波数帯
では急峻に立ち上がる感度電流周波数特性と備えさせ、
実貭上不感帯とすることにより、実用上、人体保護と、
インバータ負荷への適用時における不要動作の防止との
両立を図れるような漏電遮断器を提供することをその目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る漏電遮断器の構成は、電路電流を検出
するZCTと、検出された電路電流を電圧に変換する信
号変換器と、前記変換された電圧信号を一定の周波数特
性に減衰するローパスフイルタと、漏電検出部と、SC
R駆動部と、SCRと、引外し装置と、これらの供給電
源からなる漏電遮断器において、前記漏電遮断器の感度
電流周波数特性を、特定の周波数領域範囲では所定の閾
値以下の感度電流周波数特性とし、特定の周波数領域を
超える範囲では、漏電電流検出の不感帯となるようにし
たものである。前項記載の漏電遮断器において、前記ロ
ーパスフイルタの感度電流周波数特性と、前記漏電検出
部の感度電流周波数特性とを協調させることにより、前
記特定の周波数領域を商用周波数ないし1kHzとした
ものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1ないし図5を用いて説明する。本発明の実施の形態で
は、零相変流器の二次側の微弱電圧を増幅し、増幅され
た電圧で漏電遮断器を動作させる、いわゆる半導体方式
を用い説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る
漏電遮断器の構成ブロック図、図2は、図1の漏電遮断
器の動作の一例の説明図、図3は、図1の漏電遮断器の
動作の他の一例の説明図、図4は、図2、3の動作特性
を備えた回路の感度電流周波数特性を示す線図、図5
は、従来例と本実施の形態に係る漏電遮断器の感度電流
周波数特性の比較線図である。図1において、1は信号
変換器、2は1次のローパスフィルタ(以下、LPFと
いう)、3は漏電検出部、4はSCR駆動手段、5はS
CR、6は引き外し装置、7は零相変流器(以下、ZC
Tという)であり、なお、8は前記各部の供給電源であ
る。
【0011】図示する如く、ZCT7により検出される
漏電電流信号を信号変換器1で電流−電圧変換後、変換
信号を1次LPF2に入力される。前記1次LPF2に
は、前記IEC479−2に記載されている心室細動電
流の周波数に対する変化と、概ね利得の変化が近似して
いる特性を有するフィルタを用いる。前記1次LPF2
は、これにより商用周波数〜1kHzの間の周波数帯域
にて人体保護を目的に設定された閾値を下回る周波数特
性を得るためである。この1次LPF2は、通常のCR
フイルタで容易に具現化しうる。前記一次LPF2を通
過後の信号は、次に、一般に市販されているICにて構
成される半導体式漏電遮断部3に入力される。
【0012】図2に示すように、半導体式漏電遮断部3
にT1の波長の入力信号波形を入力させ上値と下値との
判定レベルで比較される。漏電遮断部3に内蔵されてい
る図示しない第一の比較用タイマーは、前記入力信号波
形が下値の判定レベルを越えた場合のみ正パルスを出力
する。前記第一の比較用タイマーも上値の判定レベルを
有し、前記判定レベルを越えたときのみ漏電電流が検出
されたものとされる。この場合、前記判定レベルまでの
パルス立ち上がり時間をTW1とする。
【0013】同様に、漏電遮断部3に内蔵されている図
示しない第二の比較用タイマーは、前記入力信号波形が
上値の判定レベルを越えた場合のみ正パルスを出力す
る。前記第二の比較用タイマーも上値の判定レベルを有
し、前記判定レベルを越えたときのみ漏電電流が検出さ
れたものとされる。この場合、前記判定レベルまでのパ
ルス立ち上がり時間をTW2とする。さらに、再び前記
入力信号波形が第一の比較用タイマーに入力し正パルス
を出力する。このように、三つの波が確認された時点、
すなわち、入力信号が所定の大きさ以上及び所定の時間
以上継続していた場合にのみ、漏電電流が検出されたも
のとしてSCR駆動信号を出力するように構成されてい
る。
【0014】一方、図3に示す如く、高周波の信号成分
に対しては第一、第二の比較タイマーによる信号検出が
行われない場合、すなわち、入力信号が所定の大きさ以
上及び所定の時間以上継続しない場合は、漏電電流が検
出されないものとしてSCR駆動信号が出力しないよう
に構成されている。このようなSCR駆動信号が出力し
ない領域が存在することから、図1に示す回路および図
2、3の動作特性を備えた回路の電流感度周波数特性
は、図4に示す如く表示される。この場合、急峻に立ち
上がる周波数は下記の式で表わされる。f c=1/(2×TW)・・・・・・・(1) TWは、TW1とTW2のうち、いずれか大なる方を用い
る。上記電流感度周波数特性は、図4に示す様に、比較
用タイマーの時間を任意に設定できるので、ある一定の
周波数まではほぼ平坦で、当該周波数以上では急峻に立
ち上がる電流感度周波数特性が得られる。
【0015】このようにして、本実施の形態ではそれぞ
れ電流感度周波数特性の異なる2つのフィルター構成を
併用することにより、図5のD曲線に示すような特性、
すなわち商用周波数〜1kHzの間の周波数帯域では、
人体保護を目的とするIEC479−2記載の心室細動
の閾値曲線Dを下回る電流感度周波数特性とし、前記心
室細動電流が、商用周波数に比べて大きな値で許容され
る1〜2kHzの周波数領域内で急峻に立ち上がる電流
感度周波数特性となっている。
【0016】
【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、実用的に人体保護と、例えばインバータ負
荷等への適用時における不要動作の防止との両立が図れ
る漏電遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る漏電遮断器の構成
ブロック図である。
【図2】図1の漏電遮断器の動作の一例の説明図であ
る。
【図3】図1の漏電遮断器の動作の他の一例の説明図で
ある。
【図4】図2、3の動作特性を備えた回路の感度電流周
波数特性を示す線図である。
【図5】従来例と本実施の形態に係る漏電遮断器の感度
電流周波数特性の比較線図である。
【図6】大地間浮遊容量による漏電電流の説明図であ
る。
【図7】従来技術における高速高感度形の漏電遮断器を
用いた漏電保護システムの接続図である。
【図8】IEC479−2における周波数に対する心室
細動電流の大きさの変化を係数として表示した線図であ
る。
【符号の説明】
1…信号変換器 2…1次LPF 3…漏電検出部 4…SCR駆動手段 5…SCR 6…引き外し装置 7…ZCT 8…電源
フロントページの続き (72)発明者 藍原 和哉 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 関口 俊宏 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 藤田 英隆 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 渡辺 万亀雄 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地1 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 漏電電流を検出するZCTと、検出され
    た漏電電流を電圧に変換する信号変換器と、前記変換さ
    れた電圧信号を一定の周波数特性に減衰させるローパス
    フイルタと、漏電検出部と、SCR駆動部と、SCR
    と、引外し装置と、これらの供給電源からなる漏電遮断
    器において、 前記漏電遮断器の感度電流周波数特性を、特定の周波数
    領域範囲では所定の閾値以下の感度電流周波数特性と
    し、特定の周波数領域を超える範囲では、漏電電流検出
    の不感帯となるようにしたことを特徴とする漏電遮断
    器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の漏電遮断器において、 前記ローパスフイルタの感度電流周波数特性と、前記漏
    電検出部の感度電流周波数特性とを協調させることによ
    り、前記特定の周波数領域を商用周波数ないし1kHz
    としたことを特徴とする漏電遮断器。
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