JPS6156684B2 - - Google Patents

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JPS6156684B2
JPS6156684B2 JP54065682A JP6568279A JPS6156684B2 JP S6156684 B2 JPS6156684 B2 JP S6156684B2 JP 54065682 A JP54065682 A JP 54065682A JP 6568279 A JP6568279 A JP 6568279A JP S6156684 B2 JPS6156684 B2 JP S6156684B2
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JP
Japan
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circuit
current
instantaneous
overcurrent relay
voltage
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JP54065682A
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English (en)
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JPS55157924A (en
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Junzo Tanaka
Akihiko Kobanawa
Yasuo Takasaki
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Priority to EP80102952A priority patent/EP0019904B1/de
Priority to AT80102952T priority patent/ATE9192T1/de
Priority to DE8080102952T priority patent/DE3069057D1/de
Publication of JPS55157924A publication Critical patent/JPS55157924A/ja
Publication of JPS6156684B2 publication Critical patent/JPS6156684B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks
    • H02H1/046Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks upon detecting saturation of current transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency 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 excess current
    • H02H3/093Emergency 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 excess current with timing means

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、過電流継電器に関するもので、殊
に多相交流回路に夫々接続された変流器の各2次
電流のうち各瞬時毎の最大電流を検出し、この最
大電流が所定値を超えた場合に限時回路または瞬
時回路を動作させてトリツプコイルを励磁し、回
路の遮断を行うようにした過電流継電器の改良に
関するものである。
従来の一般的な過電流継電器としては、例えば
第1図に示すように、多相交流回路において、回
路に接続した変流器CTの二次電流を、最大電流
検出回路CDを介して各瞬時毎の最大出力につい
て電流−電圧変換回路CVCに供給し、この変換
回路CVCで変流器CTの出力電流を所定の電圧に
変換し、得られた電圧値に応じて過電流継電器の
各機能を有する長限時回路LT、短限時回路ST、
瞬時回路ICを夫々動作させ、次いでトリガ回路
cにより出力段のトリツプコイルCtを励磁して
回路遮断器CBを遮断して回路の保護を行うよう
構成したものが知られている。
このような構成からなる過電流継電器におい
て、回路の過電流ILに応じて種々の機能を発揮
させる場合、特に遮断容量の小さい遮断器、例え
ば配線用遮断器等では次のような欠点を有する。
すなわち、第1図において、負荷電流ILが大
電流域(耐量に近い電流)になると、遮断器とし
ては耐量上瞬時に回路を遮断することが要求され
る。このため、継電器としては、大電流に対して
瞬時回路ICを動作させ、速やかに遮断指令を発
生するようにすることが必要である。しかしなが
ら、従来の過電流継電器では、前述したような過
電流域において変流器CTの飽和現象を生じる。
例えば、第1図における変流器CTの特性は、
一次電流波形および二次電流波形が第2A図a,
bに示すようになる。すなわち、第2A図aに示
すように、負荷電流ILは回路のインピーダン
ス、投入位相等により数サイクルの間直流分を含
んだ過渡電流が流れるのが一般的であり、この電
流の大きいところでは変流器CTが飽和してしま
い、変流器CTの二次電流は第2A図bに示すよ
うに、数サイクルの間定常電流域の値のより小さ
くなる傾向がある。このような傾向は、第3図に
示す負荷電流ILに対する変流器CTの二次出力電
流の定常電流()と第1波電流()との比較
からも明らかである。
過電流継電器特に幹線用に用いられる過電流継
電器は、下位の回路遮断器との選択遮断協調をと
るために、短絡事故電流でも瞬時動作しないで大
電流に耐えて下位の事故の生じた回路遮断器の動
作を待てば、他の健全回路まで停電させなくてす
むものである。従つて、瞬時遮断電流値が大きい
方が過電流継電器としては望ましいのであるが、
大事故電流を流し続けると遮断器自身が短時間電
流耐量を越えて熱的、機械的に破壊してしまうの
で、やはり限界があるのであるが、短時間電流耐
量限界ぎりぎりまで瞬時電流検出精度を上げる必
要がある。ところが、前述した従来装置において
は、変流器CTに事故電流が流れると変流器が飽
和してその出力が小さく歪んでしまうので、瞬時
遮断動作を直ちに行なわせるためには、第2A図
bに示すように、瞬時遮断動作の瞬時レベルは変
流器出力が小さく歪んだ部分で検出できるように
設定されている。このために、第2B図aに示す
ように、瞬時遮断動作しなくても良い事故電流が
流れた場合、第2B図bに示すように、変流器出
力が最初は歪んで低減するので動作しないが、歪
がとれてくると変流器出力が大きくなつて瞬時レ
ベルを越えることになり、瞬時遮断動作が不要の
領域まで瞬時遮断動作してしまう。よつて、瞬時
レベルが実質的に低下し、実際には高い電流耐量
を有しているにもかかわらず電流耐量限界ぎりぎ
りまで使用することがない。
このため、従来の過電流継電器を使用した遮断
器は、遮断器単体の遮断器容量より小さい電流領
域で使用しなければならない等の欠点があつた。
そこで、発明者等は、前述した従来の過電流継
電器の欠点を全て除去すると共に大電流域におい
ても遮断器を破壊することなく確実に瞬時遮断す
ることができるよう構成すべく種々検討を重ねた
結果、従来の過電流継電器において、短限時回路
にタイマ回路を接続し、電流−電圧変換回路で得
られる電圧値が短限時回路の電圧設定値以上にな
つた際前記タイマ回路を作動させ、所定時間経過
後前記電流−電圧変換回路における電流−電圧変
換レベルを低減させるよう電流−電圧変換回路の
内部インピーダンスを切換えるための信号を送出
するよう構成することにより、瞬時遮断動作のた
めの瞬時レベルを低下させることなく、瞬時遮断
動作が不要な大電流域では瞬時遮断動作せず、瞬
時遮断動作が必要な大電流域では確実に遮断動作
させることができることを突き止めた。
従つて、本発明の目的は、瞬時遮断動作のため
の瞬時レベルを低下させることなく、瞬時遮断動
作が不要な大電流域では瞬時遮断動作せず、瞬時
遮断動作が必要な大電流域では確実に瞬時遮断動
作する過電流継電器を提供することにある。
前記の目的を達成するため、本発明において
は、多相交流回路に変流器を介して接続されて各
瞬時毎の最大負荷電流を検出する最大電流検出回
路と、この最大電流検出回路で検出された電流を
電圧値に変換する電流−電圧変換回路と、変換さ
れた電圧値が所定の各基準値を超過した際に動作
する反限時回路および瞬時回路と、この反限時回
路の限時動作開始時に動作して所定の設定時間経
過後に出力信号を発生するタイマ回路と、このタ
イマ回路の出力信号に応動して前記電流−電圧変
換回路の変換レベルを低下させる変換レベル調整
回路とから構成することを特徴とする。
また、反限時回路を構成する短限時回路に前記
タイマ回路を接続して短限時レベルでタイマ回路
を作動するよう構成すれば好適である。
さらに、変換レベル調整回路は、電流−電圧変
換回路の内部インピーダンスを切換えるよう構成
する。
次に、本発明に係る過電流継電器の実施例につ
き添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第4図に示す本発明の過電流継電器は、その基
本的回路構成において、第1図に示す従来の過電
流継電器と同一である。すなわち、参照符号10
は多相交流回路に接続された変流器、12は遮断
器を夫々示し、変流器10の二次側には最大電流
検出回路14を介して電流−電圧変換回路16を
接続し、この電流−電圧変換回路16の出力側
に、過電流継電器としての機能を有する長限時回
路18と短限時回路20と瞬時回路22とを夫々
並列に接続し、さらにこれらの各機能回路18,
20,22の出力端を一括してトリガ回路24に
接続し、そしてこのトリガ回路24の出力を前記
遮断器12を励磁するためのトリツプコイル26
に入力するよう構成したものである。
そこで、本発明においては、前記の基本回路構
成において、前記電流−電圧変換回路16に変換
レベル調整回路(図示せず)を設けると共に過電
流継電器として機能する短限時回路20にタイマ
回路28を接続してこのタイマ回路20の出力を
前記電流−電圧変換回路16の変換レベル調整回
路に入力するよう構成する。
このように構成することによつて、本発明に係
る過電流継電器は、まず変流器10の二次出力が
最大電流検出回路14によつて最大電流が検出さ
れると、この最大電流は電流−電圧変換回路16
により所定の電圧値に変換される。次いで、得ら
れた電圧値に応じて過電流継電器として機能する
長限時回路18、短限時回路20および瞬時回路
22が夫々作動するが、電圧値が短限時回路20
の設定値以上になると、タイマ回路28が作動
し、このタイマ回路28で設定された所定時間経
過後タイマ回路28の出力信号が前記電流−電圧
変換回路16の変換レベル調整回路に入力されて
内部インピーダンスを切換え、変換レベルを低下
させる。
次に、第4図に示す本発明に係る過電流継電器
の回路動作につき説明する。第5図は、第4図に
示す回路の各部の動作状態を示す波形図であり、
3相以上の多相交流回路に適用した場合を夫々示
すものである。今、負荷電流ILが第3図に示す
ようにIL1であるとし、その電流値が短限時領域
にあるとすれば、回路は第1波電流()のip2
に応じて短限時動作を行うが、この短限時動作時
間は数10〜数100msecと長いため、短限時動作の
途中で変流器10の二次出力は第3図に示す定常
電流()ip1に変わつてしまう。もし、この定
常電流ip1が回路の瞬時動作レベル以上であれ
ば、第1波電流ip2により短限時動作していたの
が、定常電流ip1により瞬時動作へ移行してしま
い、所望の特性が得られなくなるばかりか保護協
調への影響も問題になり得る。
これに対し、本発明においては、第1波電流i
p2が短限時領域に入ると〔第5図1,2〕同時に
タイマ回路28が動作し、このタイマ回路28に
よる所定の設定時間(Tsec)経過後〔第5図
3〕に電流−電圧変換回路16の内部インピーダ
ンスが切換えられて変流器10の変換出力電圧を
低下させ〔第5図2〕、定常電流ip1による短限
時動作への影響をなくしている。すなわち、第5
図1においては、最大電流検出回路14により検
出された各相の最大出力電流を示し、全波整流さ
れた波形として得られ、瞬時遮断は不要であるが
短限時回路20の設定値を越える大電流が流れる
と、まず変流器CTの飽和によりその出力は最初
低下し、次いで定常電流に戻つてその出力が大き
くなる。また、第5図2においては、最大電流検
出回路14の出力を電流−電圧変換回路16にお
いて所定レベルの電圧値に変換した電圧出力波形
を示し、平滑化された波形として得られる。さら
に、第5図3は、前記2に示す出力が短限時レベ
ルを超えるとタイマ回路28が作動し、所定の設
定時間(Tsec)経過後に出力を発生し、電流−
電圧変換回路16の内部インピーダンスを切換え
て電流−電圧変換レベルを低下させた状態を示す
ものである。従つて、第5図1,2,3から明ら
かなように、本発明においては、第1波電流ip2
が短限時レベルを超えると、タイマ回路が作動し
て電流−電圧変換回路の変換レベル自体を低減
し、変流器CTの出力が定常電流に戻つた際にも
少なくとも瞬時レベルを越えることがなく、結局
瞬時レベルを電流耐量限界ぎりぎりまで引き上げ
ることができる。前記瞬時レベルは、変流器CT
の第1波電流にもとづいて定められていることに
より、瞬時遮断が必要な大電流が流れると直ちに
瞬時回路22から瞬時遮断指令が出力される。
本発明に係る過電流継電器は、従来のように変
流器の二次出力の定常電流に対してではなく、第
1波電流に応じて動作させるものであるから、遮
断器の容量を充分発揮させることができるため、
多相交流回路に設けられる各種配線用遮断器や気
中遮断器等に好適に応用することができる。
また、本発明に係る過電流継電器は、構造が簡
単であるから、従来の継電器に比べて製造コスト
を大幅に増大することなく製造することができか
つ遮断器の破壊防止に著しく貢献するため、この
種継電器の利用並びに性能の向上に資する効果は
極めて大きい。
以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の過電流継電器の構成を示すブロ
ツク回路図、第2図A a,bは第1図に示す回
路の動作を示し、aは変流器の一次電流およびb
は変流器の二次電流の各波形図、第2B図a,b
はそれぞれ変流器の一次電流および二次電流の波
形図、第3図は第1図に示す変流器の出力特性曲
線図(図中は定常電流、は第1波電流)、第
4図は本発明に係る過電流継電器の一実施例を示
すブロツク回路図、第5図1,2,3は第4図に
示す回路の動作を示し、1は最大電流検出回路の
出力、2は電流−電圧変換回路の出力および3は
タイマ回路の出力の各波形図である。 10……変流器、12……遮断器、14……最
大電流検出回路、16……電流−電圧変換回路、
18……長限時回路、20……短限時回路、22
……瞬時回路、24……トリガ回路、26……ト
リツプコイル、28……タイマ回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多相交流回路に変流器を介して接続されて各
    瞬時毎の最大負荷電流を検出する最大電流検出回
    路と、この最大電流検出回路で検出された電流を
    電圧値に変換する電流−電圧変換回路と、変換さ
    れた電圧値が所定の各基準値を超過した際に作動
    する反限時回路および瞬時回路と、この反限時回
    路の限時動作開始時に動作し所定の設定時間経過
    後に出力信号を発生するタイマ回路と、このタイ
    マ回路の出力信号に応動して前記電流−電圧変換
    回路の変換レベルを低下させる変換レベル調整回
    路とから構成することを特徴とする過電流継電
    器。 2 特許請求の範囲第1項記載の過電流継電器に
    おいて、反限時回路を長限時回路と短限時回路と
    し、タイマ回路を短限時回路の限時動作開始時に
    動作させるようにした過電流継電器。 3 特許請求の範囲第1項または第2項記載の過
    電流継電器において、変換レベル調整回路は電流
    −電圧変換回路の内部インピーダンスを切換える
    よう構成してなる過電流継電器。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
    かに記載の過電流継電器において、各反限時回路
    および瞬時回路の各基準値を負荷電流の第1波の
    値に対して設定するようにした過電流継電器。
JP6568279A 1979-05-29 1979-05-29 Overcurrent relay Granted JPS55157924A (en)

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EP0019904B1 (de) 1984-08-29
EP0019904A1 (de) 1980-12-10
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