JPH11258281A - 放電計数器 - Google Patents
放電計数器Info
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- G—PHYSICS
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Abstract
大型化になることのない放電計数器を得ることにある。 【解決手段】避雷器側端子4と接地側端子5との間に低
抵抗ZnO素子1を接続し、この低抵抗ZnO素子1に
避雷器から放電電流が流れたとき発生する電圧により充
電されるコンデン2aとこのコンデンサより放電電流が
流れるとカウント動作するカウンタ3とを低抵抗ZnO
素子1に並列にそれぞれ接続したものである。
Description
確認する放電計数器に関する。
としては、図11に示すような構成のものがある。図1
1において、16a〜16cはSiC素子、17はコン
デンサ、3はカウンタ、18aはG1ギャップ、18b
はG2ギャップ、4は図としない避雷器に直列に接続さ
れる避雷器端子である。
の間にSiC素子16aとコンデンサ17が直列に接続
され、これらSiC素子16a及びコンデンサ17の直
列回路に並列にG1ギャップ18a,G2ギャップ18
bが接続されている。そしてG1ギャップ18aとG2
ギャップ18bの中間電極と接地端子5との間にSiC
素子が設けられている。
16cとカウンタ3がそれぞれ並列に接続されている。
このような構成の放電計数器において、図示しない避雷
器が動作すると、避雷器側端子から放電電流が流れ込
み、その電流はSiC素子16a及び16bを通り接地
側端子5より大地に流れ込む。その時SiC素子16b
の両端にIR降下による電圧が発生し、コンデンサ17
が充電される。
はコンデンサ17の蓄積エネルギーの全部又は一部がカ
ウンタ3に放電され、これによりカウンタ3が動作す
る。ここで、コンデンサ17の充電の終了は、避雷器の
放電電流が小さい場合には放電電流の波高値であり、電
流が大きい場合は避雷器の放電電流の上昇過程において
G1ギャップ18aとG2ギャップ18bが共に放電開
始する時である。
18bは電流が少ない場合には動作せず、多くなるとS
iC素子16a及び16bの制限電圧により、まずG1
ギャップ18aが放電し、その電流はSiC素子16c
を通って大地に流れ、さらに電流が大きくなるとSiC
素子16cの制限電圧によりG2ギャップ18bも放電
する。
計数器においては、使用しているSiC素子の放電耐量
が小さいため、大電流インパルスが流れると素子が破壊
される恐れがある。このため、バイパス用の保護ギャッ
プ、又はSiC素子を多数並列に接続する構成として素
子の破壊を防止するようにしている。
成部品が必要となり、全体が大型になるという問題があ
る。また、SiC素子は非直線特性が良くないため、大
電流インパルスが流れたときの制限電圧が高くなってし
まう。例えば10kA流れると7000V発生する。こ
のため、放電計数器の各構成部品の耐圧値を上げる必要
があり、部品の大型化を招いてしまう。特に放電電流イ
ンパルスが大きい(20kA以上)と、ギャップが放電
してしまうため、カウンタ動作に必要なエネルギがコン
デンサに蓄積されずにカウンタが動作しないことがあ
り、信頼性に欠けていた。
kV,6kV:電車用)用避雷器に接続した場合、避雷
器からの大電流が放電計数器に流れた際に、放電計数器
の両端子にSiC素子による制限電圧のため、高い端子
電圧が発生する。この端子電圧は避雷器に発生した制限
電圧と加算され、その加算された制限電圧の値は避雷器
の規格の制限電圧を超える場合があり、周辺機器を保護
できないことがある。
て使用されているZnO素子を放電計数器に使用する
と、SiC素子に比べ放電耐量は大きいが、500kV
用までの全ての避雷器に適用するために避雷器の素子と
同等の大径の素子(例えばφ100mm)が必要になり、
大型化する。さらに、現在使用しているZnO素子は1
mm当りの動作開始電圧が200Vの特性を有するもので
あり、そのZnO素子の電圧−電流特性上、放電計数器
に使用するために必要な制限電圧1000V以下を実現
するためにはZnO素子の厚さを1〜2mm程度にする必
要があるが、現在の技術では製作困難である。
ためなされたもので、制限電圧が低く、しかも構成部品
を複雑、且つ大型化になることのない放電計数器を提供
することを目的とする。
成するため、次のような手段により放電計数器を構成す
るものである。請求項1に対応する発明は、避雷器側端
子と接地側端子との間に低抵抗ZnO素子を接続し、こ
の低抵抗ZnO素子に避雷器から放電電流が流れたとき
発生する電圧により充電されるコンデンサとこのコンデ
ンサより放電電流が流れるとカウント動作するカウンタ
とを前記低抵抗ZnO素子に並列にそれぞれ接続したも
のである。
応する発明の放電計数器において、前記コンデンサとカ
ウンタとの並列回路に直列に避雷器から侵入するサージ
電圧を一定電圧に制限する半導体素子に並列に設けられ
且つ避雷器からの漏れ電流の実効値として計測する電流
計を接続したものである。
応する発明の放電計数器において、前記コンデンサとカ
ウンタとの並列回路に直列にインピーダンス素子を設け
ると共に、このインピーダンス素子に並列に避雷器から
侵入するサージ電圧を一定電圧に制限する半導体素子を
設け、且つ前記インピーダンス素子の両端に発生する交
流電圧を直流に整流する整流器とこの整流器の出力電流
を避雷器からの漏れ電流の波高値として計測する電流計
とを設けたものである。
請求項3の何ずれかの項に対応する発明の放電計数器に
おいて、前記カウンタに直列に前記コンデンサの放電電
流により動作するリレーを設け、このリレーの出力を外
部の表示器に送出するようにしたものである。
の放電計数器にあっては、避雷器の放電電流が流れる放
電計数回路に低抵抗ZnO素子を設けて、避雷器側端子
と接地側端子との間を低電圧化したので、この低抵抗Z
nO素子にコンデンサとカウンタをそれぞれ並列に設け
るだけでよく、部品点数の少ない簡単な構成となし得
る。特にZnO素子の厚さも製造可能な範囲で小径であ
り、しかも放電耐量が大きいので、バイパスギャップが
不要となり、構造の簡素化を図り得る。また、低抵抗Z
nO素子は制限電圧が低いので、低圧クラスの避雷器へ
の適用が可能となり、このクラスの避雷器の保守に有用
である。さらに、十分に制限電圧が低いため、コンデン
サの耐圧値も下げることができ、放電計数器全体の小形
化を図ることができる。
明の放電計数器にあっては、避雷器からの漏れ電流を実
行値又は波高値として測定することができるので、避雷
器の劣化度を判定することができる。
数器にあっては、カウンタを通して流れる放電電流によ
り動作するリレーの出力を外部の表示器に送出すること
により、離れた場所からでも避雷器の動作を確認するこ
とができる。
参照して説明する。図1は本発明による放電計数器の第
1の実施の形態の回路構成を示すものである。
この低抵抗ZnO素子1は例えば特願平9−43808
号に記載のように、動作開始電圧が従来のZnO素子の
200V/mm程度より、大幅に低い20〜50V/mmの
値を有する素子である。
酸化亜鉛を主成分とし、副成分としてビスマスを酸化ビ
スマス(Bi2 O3 )に換算して0.1〜5.0mol
%、アンチモンを酸化アンチモン(Sb2 O3 )に換算
して0.1〜5.0mol %及びチタンを酸化チタン(T
iO2 )に換算して0.1〜5.0mol %それぞれ含有
し、バリスタ電圧(V1mA )が、20〜50V/mmとし
て非直線抵抗体の厚さを増やし、放電耐量特性を向上さ
せたものである。
4は避雷器側端子、5は接地側端子である。ここで、カ
ウンタ3はコンデンサ3に蓄積されたエネルギが放出さ
れると、このとき流れる電流を検出する毎にカウントア
ップしてデジタル表示する機能を備えている。
及びカウンタ3は並列に接続され、その一端は避雷器側
接地端子4として図示しない避雷器に直列接続され、他
端は接地側端子5として大地に接続される。
示しない避雷器から流れてきた放電電流は避雷器側端子
4から低抵抗ZnO素子1を通り、接地側端子5を通っ
て大地に流れる。この時、低抵抗ZnO素子1のIR降
下による電圧でコンデンサ2aを充電する。
コンデンサ2aの蓄積エネルギの全部又は一部がカウン
タ3に放電され、その電流によりカウンタ3が動作す
る。また、常時は図示しない避雷器から漏れ電流が数ミ
リアンペア流れており、その電流はコンデンサ2aに流
れ、低抵抗ZnO素子1には流れない。
性と従来のSiC素子のそれとを比較したものである。
即ち、図7に示すように低抵抗ZnO素子1の10kA
通電時の制限電圧は600V程度であり、従来のSiC
素子の7000Vに対して大幅に低いため、通常、民生
用に使用される1000Vの耐電圧を有するコンデンサ
に直接低抵抗ZnO素子1を並列することが可能にな
り、従来必要であったG1ギャップ、G2ギャップが不
要となる。
端子4と接地側端子5との間に設けることにより両端子
間を低電圧にできるので、この低抵抗ZnO素子1にコ
ンデンサ2a及びカウンタ3を並列接続することが可能
となる。
り、次のような効果を得ることができる。 (1)放電計数器の端子電圧を低く(600V程度)で
きるため、低圧クラス(3kV、6kV:電車用)の避
雷器への適用が可能である。 (2)保護用バイパスギャップが不要のため、構造が簡
単で部品点数が削減され、大幅な小形化と共に信頼性が
向上する。 (3)低抵抗ZnO素子は制限電圧が低いため、大電流
インパルス(例えば100kA)、通電時の消費エネル
ギが小さく、素子は小径のもので十分である。因みに発
明者らの実験によれば、素子径φ47で適用可能であっ
た。 (4)急峻なインパルス電流に対する感度が改善され
る。発明者らの実験によれば図8のような結果が得ら
れ、従来の放電計数器に対し最低動作感度の向上が見ら
れた。この理由は以下の通りである。
の電圧・電流特性を示しているが、ZnO素子に比べて
SiC素子は低電流域において電流が多く流れる特性を
有している。次に図10は避雷器の放電電流が放電計数
器に流れた場合、カウンタに流れる電流のSiC素子と
ZnO素子とを使用した場合での違いを示したもので、
前述した通りSiC素子はZnO素子より多く電流が流
れてしまうため、並列に接続されているコンデンサに十
分なエネルギが蓄積されず、カウンタの動作感度を鈍く
しているものと思われる。
施の形態の回路構成を示すものである。図2に示すよう
に低抵抗ZnO素子1を避雷器側端子4と接地側端子5
との間に接続し、この低抵抗ZnO素子1と並列にコン
デンサ2aにカウンタ3を並列接続した回路とツェナー
ダイオード8aに抵抗6a及びこれに直列に設けられた
電流計7aを並列接続した回路とを直列に接続する構成
としたものである。
器動作時に侵入する正波及び負波のサージ電圧に対して
一定電圧に制限するものである。このような構成の放電
計数器において、避雷器の放電動作時の作用とその効果
は上記第1の実施の形態と同様であり、ここではその説
明を省略する。
ており、この電流が避雷器側端子4に流入し、コンデン
サ2a、抵抗6a、電流計7aを通って接地側端子5か
ら大地に流れる。
電流計7aにより避雷器の漏れ電流が実効値として測定
できるので、避雷器の劣化度合を容易に判定することが
できる。
施の形態の回路構成を示すもので、図2と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分について述べる。
ンタ3との並列回路と接地側端子5との間に抵抗9bを
接続し、この抵抗9bの両端子間にアノード側を互いに
向い合わせにして直列に設けられた一対のツェナダイオ
ード14bを並列に接続すると共に、全波整流器10の
入力端に接続する。この全波整流器10の出力端子間に
コンデンサ13bを接続すると共に、このコンデンサ1
3bに並列に抵抗11cを介して電流計12bを接続す
る。
雷器の放電動作時の作用とその効果は上記第1の実施の
形態と同様であり、ここではその説明を省略する。図示
しない避雷器には常時漏れ電流が流れており、この電流
が避雷器側端子4に流入し、コンデンサ2a、抵抗9b
を通って接地側端子5から大地に流れる。この時抵抗9
bの両端に発生した交流電圧は全波整流器10により直
流に整流され、電流計12bに流れる。
電流計12bにより避雷器の漏れ電流が波高値として測
定できるので、避雷器の劣化度合を容易に且つ高精度で
判定することができる。
施の形態の回路構成を示すもので、図1と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分について述べる。
ー15を接続する。このリレー15はコイル15cとこ
のコイル15cが励磁されると閉路する複数の接点15
aとを備え、この接点15aの出力は図示しない外部の
表示器に入力するようにしてある。
示しない避雷器から流れてきた放電電流は避雷器側端子
4から低抵抗ZnO素子1を通り、接地側端子5を通っ
て大地に流れる。この時、低抵抗ZnO素子1のIR降
下による電圧でコンデンサ2aを充電する。
コンデンサ2aの蓄積エネルギの全部又は一部がカウン
タ3及びリレー15を通して放電され、その電流により
カウンタ3が動作すると共にリレー15が動作する。
毎にその回数がカウントされ、また、リレー15の動作
によりその接点出力が外部の表示器に送出されるので、
離れた場所でも避雷器が動作したことが確認でき、保守
の簡素化を図ることができる。
施の形態の回路構成を示すもので、図2及び図4と同一
部分には同一符号を付して説明する。図5に示すよう
に、カウンタ3と直列に図4と同様のリレー15を設
け、さらにコンデンサ2aとカウンタ3及びこれに直列
のリレー15との並列回路に直列に図2と同様のツェナ
ダイオード8aと抵抗6a及びこれに直列の電流計7a
との並列回路を接続する。
示しない避雷器から流れてきた放電電流は避雷器側端子
4から低抵抗ZnO素子1を通り、接地側端子5を通っ
て大地に流れる。この時、低抵抗ZnO素子1のIR降
下による電圧でコンデンサ2aを充電する。
コンデンサ2aの蓄積エネルギの全部又は一部がカウン
タ3及びリレー15を通して放電され、その電流により
カウンタ3が動作すると共にリレー15が動作する。
毎にその回数がカウントされ、また、リレー15の動作
によりその接点出力が外部の表示器に送出されるので、
離れた場所でも避雷器が動作したことが確認でき、保守
の簡素化を図ることができる。
が流れており、この電流が避雷器側端子4に流入し、コ
ンデンサ2a、抵抗6a、電流計7aを通って接地側端
子5から大地に流れる。
電流計7aにより避雷器の漏れ電流が実効値として測定
できるので、避雷器の劣化度合を容易に判定することが
できる。
施の形態の回路構成を示すもので、図5と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点
について述べる。
タ3及びこれに直列のリレー15との並列回路に直列に
抵抗9bを接続し、この抵抗9bの両端子間にアノード
側を互いに向い合わせにして直列に設けられた一対のツ
ェナダイオード14bを並列に接続すると共に、全波整
流器10の入力端に接続する。この全波整流器10の出
力端子間にコンデンサ13bを接続すると共に、このコ
ンデンサ13bに並列に抵抗11cを介して電流計12
bを接続する。
示しない避雷器から流れてきた放電電流は避雷器側端子
4から低抵抗ZnO素子1を通り、接地側端子5を通っ
て大地に流れる。この時、低抵抗ZnO素子1のIR降
下による電圧でコンデンサ2aを充電する。
コンデンサ2aの蓄積エネルギの全部又は一部がカウン
タ3及びリレー15を通して放電され、その電流により
カウンタ3が動作すると共にリレー15が動作する。
毎にその回数がカウントされ、また、リレー15の動作
によりその接点出力が外部の表示器に送出されるので、
離れた場所でも避雷器が動作したことが確認でき、保守
の簡素化を図ることができる。
が流れており、この電流が避雷器側端子4に流入し、コ
ンデンサ2a、抵抗9bを通って接地側端子5から大地
に流れる。この時抵抗9bの両端に発生した交流電圧は
全波整流器10により直流に整流され、電流計12bに
流れる。
電流計12bにより避雷器の漏れ電流が波高値として測
定できるので、避雷器の劣化度合を容易に且つ高精度で
判定することができる。
至第6の実施の形態によれば、避雷器の放電電流が流れ
る放電計数回路に低抵抗ZnO素子1を設けて、避雷器
側端子と接地側端子との間を低電圧化することにより、
この低抵抗ZnO素子1にコンデンサ2aとカウンタ3
をそれぞれ並列に設けるだけでよく、部品点数の少ない
簡単な構成となし得る。特にZnO素子の厚さも製造可
能な範囲で小径であり、しかも放電耐量が大きいので、
バイパスギャップが不要となり、構造の簡素化を図り得
る。また、低抵抗ZnO素子1は制限電圧が低いので、
低圧クラス(3kV、6kV:車両用)避雷器への適用
が可能となり、このクラスの避雷器の保守に有用であ
る。さらに、十分に制限電圧が低いため、コンデンサの
耐圧値も下げることができ、小形化を図ることができ
る。
電圧が低く、製作可能な厚さで、しかも構成部品を複
雑、且つ大型化になることのない放電計数器が提供でき
る。
示す回路構成図。
示す回路構成図。
示す回路構成図。
示す回路構成図。
示す回路構成図。
示す回路構成図。
の関係を比較して示す特性図。
流波高値との関係を比較して示す特性図。
係を比較して示す特性図。
のコンデンサ電圧と時間の関係を比較して示す特性図。
Claims (4)
- 【請求項1】 避雷器側端子と接地側端子との間に低抵
抗ZnO素子を接続し、この低抵抗ZnO素子に避雷器
から放電電流が流れたとき発生する電圧により充電され
るコンデンサとこのコンデンサより放電電流が流れると
カウント動作するカウンタとを前記低抵抗ZnO素子に
並列にそれぞれ接続したことを特徴とする放電計数器。 - 【請求項2】 請求項1記載の放電計数器において、前
記コンデンサとカウンタとの並列回路に直列に避雷器か
ら侵入するサージ電圧を一定電圧に制限する半導体素子
に並列に設けられ且つ避雷器からの漏れ電流の実効値と
して計測する電流計を接続したことことを特徴とする放
電計数器。 - 【請求項3】 請求項1記載の放電計数器において、前
記コンデンサとカウンタとの並列回路に直列にインピー
ダンス素子を設けると共に、このインピーダンス素子に
並列に避雷器から侵入するサージ電圧を一定電圧に制限
する半導体素子を設け、且つ前記インピーダンス素子の
両端に発生する交流電圧を直流に整流する整流器とこの
整流器の出力電流を避雷器からの漏れ電流の波高値とし
て計測する電流計とを設けたことを特徴とする放電計数
器。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3の何ずれかに記載
の放電計数器において、前記カウンタに直列に前記コン
デンサの放電電流により動作するリレーを設け、このリ
レーの出力を外部の表示器に送出するようにしたことを
特徴とする放電計数器。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP10059562A JPH11258281A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 放電計数器 |
US09/264,676 US6208496B1 (en) | 1998-03-11 | 1999-03-09 | Discharge counter and a nonlinear resistance material for a discharge counter |
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US09/717,285 US6537469B1 (en) | 1998-03-11 | 2000-11-22 | Discharge counter and a nonlinear resistance material for a discharge counter |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH11258281A true JPH11258281A (ja) | 1999-09-24 |
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