JPS62260517A

JPS62260517A - しや断器のトリツプ装置

Info

Publication number: JPS62260517A
Application number: JP62096390A
Authority: JP
Inventors: フランソワ、ランドペール
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1987-11-12
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: YU75987A; IN169993B; ES2025178B3; EP0244284B1; FR2598266A1; CN1009785B; FR2598266B1; EP0244284A1; JP2661912B2; CA1281806C; CN87103164A; YU46959B; US4733321A; ZA873013B; DE3771559D1; ATE65648T1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ソリッドステートトリップ装置に関し、より
詳しくは、電流を制限するしゃ断器の接点を高速で開放
する即時アナログトリップ回路を有するソリッドステー
トトリップ装置に関する。

（従来の技術）しゃ断器は、電流が高い値となる前に、接点を高速で開
いて電流を遮断して、短絡電流を制限す。

る。接点の高速開放は選択性を妨げる。選択性は十分な
遅延時間を必要とし、事故は下流のしゃ断器によって取
り除かれる。短絡が生じたときに接点を高速で開放する
ことにより電流を制限し、続いてこれらの接点を再び閉
じて電気装置の影響を受けない部分に再び給電すること
により、選択性と限流とを両立させることが、既に提案
されている。しかし、そのような装置は複雑となり且つ
接点がはね返る。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は目的は、ある場合においては選択性を優先させ
、他の場合においては電流を制限するという複合装置を
提供することにある。本発明は、しゃ断器及び損傷され
つつある回路を回避するよう制限されるべき激しい短絡
電流が生じた場合には電流の制限を優先するという事実
に基づく。これらの例外的な場合には、選択性が限流に
対して犠牲にされる。短絡電流値がしゃ断器の動電気力
耐性レベルよりも低い普通の場合には、限流作用は必要
なく、選択性が優先される。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明のソリッ
ドステートトリップ装置は、アナログ即時トリップ装置
を備えて、限流用のしゃ断器の接点を高速開放するもの
であり、電流センサ、積分回路、第１しきい値コンパレ
ータ回路及び第２しきい値コンパレータ回路を備える。

電流センサは、しゃ断器の導線に流れる電流の時間との
関係における導関数に比例する微分アナログ信号ｄ　ｉ
／ｄ　ｔを生成する。積分回路は、上記微分信号ｄ　ｉ
／ｄ　ｔを入力して、電流ｉを表わす信号を出力する。

第１しきい値コンパレータ回路は、上記電流ｉを表わす
上記信号と高しきい値とを比較して、その電流信号ｉが
高しきい値を越えたときに、即時トリップ信号を出力す
る。第２しきい値コンパレータ回路は、上記微分信号ｄ
　ｉ　／　ｄ　ｔと第２しきい値とを比較して、その微
分信号が第２しきい値を越えたときに、低即時トリップ
しきい値の選択信号を生成する。

微分電流は時間に関して短絡電流の増加速度に対応し、
この値は、短絡電流が生じるや否や、もししゃ断器によ
って遮断が行われないと、達するであろうピーク値を示
す。もし、この将来のピーク値がしゃ断器の動電気力的
耐性限界を越えないと、即時トリップ装置は高トリップ
しきい値にセットされる。このようにして、短又は長遅
延トリップ装置又は遅延を要求する他の選択装置によっ
て選択性が備えられる。これに対し、もし、将来の短絡
電流がしゃ断器の動電気的耐性を越えると、即時トリッ
プ装置は、しゃ断器の接点の高速開放を生じさせる低し
きい値として作用する。以下のことが容すに理解される
。即ち、この低しきい値はその低しきい値をより速く越
えられる。それは接点の高速開放及び限流を可能にする
。しかしながら、この低しきい値は一般にしゃ断器の定
格電流より高い。しきい値の変更は、短絡が生じたとき
に、増加する電流によってコントロールされる。

しかし、突然の電流変化に繋がる妨害に起因する時を誤
ったトリップを避けるためには、しゃ断器の定ｒ６電流
よりも大きな値の瞬間電流によってしゃ断器をトリップ
することが重要である。高しきい値及び低しきい値に対
する即時トリップ装置の動作を微分電流信号が決定する
。

微分電流信号は非磁性タイプのセンサによって都合良く
供給される。そのセンサは被測定対象としての微分電流
に比例する電圧信号を出力する。

微分信号はコンパレータ回路のしきい値と比較され、こ
のしきい値が越えられたか否かに応じて上又は下しきい
値を選択する。その同じ微分信号は都合良く積分され、
その電流自身に比例する信号を出力し、上記高及び低し
きい値と比較し、しきい値が越えられている時に、しゃ
断器のトリップを生じさせる。

本発明の実施例によれば、即時トリップ装置はＭ１定回
路の連続性をモニタするのに使用され得る。

この点に関し、直流電流がセンサに供給され、回路が遮
断されていないときに、このセンサの両端に予め定めた
電圧を生じさせるようにしている。

センサ回路が遮断されると、両端の電圧が増大し、即時
トリップ装置によって短絡電流がトリップを生じさせた
と解される。このモニタ回路は、しゃ断器が切断された
又は欠陥のあるセンサで動作するのを妨げる。直流電流
は、全センサ接続回路の連続性をセンサそれ自体と同様
にモニタするために、処理回路の近傍に加えられる。

本発明の即時トリップ装置は、好ましくはデジタルトリ
ップ装置よりも反応速度の速いアナログトリップ装置で
ある。この反応速度は、得んとする制限効果に寄与する
。各相毎に、しゃ断器にトリップを生じさせることので
きる独立のセンサ及び処理回路を用いることも提案でき
る。センサと即時トリップ回路を個別化すると、それら
の各部に反応の高速化と信頼性の向上を与えるように働
く。他のものの動作によって作られる回路の１つの故障
は、漏電による短絡を見る非常に良い機会を有する。

即時トリップ回路は標準短・長遅延しゃ断器とリレーを
備え、リレーはしゃ断器の即時トリップを生じさせるた
めに都合良く使用される。長・短遅延トリップ回路は自
己電流型（ｏｗｎ　ｃｕｒｒａｎｔｔｙｐｅ）のもので
あり、電子回路及びトリップリレーの電源と同様に、測
定信号電流を出力する変流器を使用している。非磁性セ
ンサによって供給される微分信号は、技術的によく知ら
れた態様で、長・短遅延トリップに使用され得ることを
特に述べておく。

（実施例）図面において、しゃ断器、特に低電圧のしゃ断器は機構
１２によって動作させられる機械的接点１０を備える。

機構１２はトリップリレー１４によって動かされる。ト
リップリレー１４は、即時トリップ回路１６及び長・短
遅延トリップ回路１８からトリップ指令を受ける。その
しゃ断器はソリッドステート型ともすることができる。

即時トリップ回路１６は３つのセンサ２０を備える。各
センサ２０は、トリップ回路２２に信号を供給するため
、しゃ断器導線Ｒ，Ｓ、Ｔのうちの１つに結合されてい
る。以後は、センサ２０の１つ及びトリップ回路２２の
１つのみが、第１図及び第２図をり照しながら記述され
る。

センサ２０は非磁性型である。センサ２０は、例えば、
１次巻線を構成する導線Ｒが通る穴をあけられた形の非
磁性サポートによって支持された２次巻線として構成さ
れる。そのようなセンサ２０は、時間との関係において
、導線Ｒを流れる電流の微分に比例した電圧信号を誘導
するものとして知られている。センサ２０は導線２４．
導線２６によってトリップ回路２２に接続されている。

トリップ回路２２は、例えば、即時トリップ回路を支持
するプリント回路基板によって構成される。

直流電流ｉ。がセンサ２０の２次巻線に供給される。そ
の直流電流ｉ。は、抵抗３０を介して導線２４、導線２
６に接続された電源２８によって供給される。この直流
電流ｉ。は、導線２４．導線２６及びセンサ２０によっ
て構成される回路の全体をチェックするためトリップ回
路２２のレベルにおいて供給される。センサ２０によっ
て供給される信号は、電流ｉ。によってセンサ２０の両
端に誘導される電圧と、導線Ｒを流れる電流ｉに基づ＜
　ｄ　ｉ　／　ｄ　ｔとの関数である。この電圧信号ｅ
は、ＤＣ成分ｉ。を除去する電圧モニタ回路３２へ供給
される。電圧モニタ回路３２からの出力信号は、ｄｉ／
ｄｔの値を表わす。ｄ　ｉ　／　ｄ　ｔは積分回路３４
に加えられる。積分回路３４は導線Ｒを流れる電流に比
例する信号ｉを出力する。信号ｉは高しきい値検出回路
３６及び低しきい値検出回路３８に加えられる。それら
の出力端子は、予め定めた高及び低しきい値をそれぞれ
越えたときに、トリップ信号を出力する。センサ２０か
らの出力信号ｅは、並列に、検出回路４０に、導線Ｒを
流れる電流の増加速度に応じて、加えられる。

この増加速度が予め定めた値を越えると、検出回路４０
は信号を出力する。その信号はアンドゲート４２の一方
の入力端子に加えられる。アンドゲート４２の他方の入
力端子には、低しきい値検出回路３８からのトリップ信
号が加えられる。アンドゲート２４は、もしもその両方
の入力端子に信号が有するときに、即ち、電流ｉが高し
きい値よりも大きいと共に時間との関係において電流ｉ
の微分値が予め定めた値よりも大きいときに、トリップ
信号を出力する。

トリップ回路２２は、第２図に示されるように、オペレ
ーショナルアンプＡ１〜ＡＩＯを使用したアナログ回路
である。電圧モニタ回路３２は２つのループ結合（ｌｏ
ｏｐ−ｍｏｕｎｔｅｄ）のオペレーショナルアンプＡＩ
、Ａ２を使用して、直流電流成分ｉｏを除去している。

高しきい値検出回路３６゜３８はそれぞれ２つのオペレ
ーショナルアンプＡ７．Ａ８；Ａ９．ＡＩＯを備える。

それらの一方の入力端子は、ツェナーダイオード４４．
４５によって決定されるしきい値電圧となるように極性
が与えられる。検出回路４０は電流ｉの増加速度を検出
したものである。その検出回路４０は、２つのアンプＡ
５．Ａ６を釘する同種のしきい値回路を備える。それら
のアンプＡ５．Ａ６はオペレーショナルアンプＡ３の出
力端子に接続すしている。この種のアナログ回路は技術
的によく知られている。ここでは、それらをさらに詳し
く説明しようとするものではない。

高しきい値検出回路３６のしきい値は、しゃ断器の動電
気力的耐性、即ち、しゃ断器が特別損傷することなく耐
えることのできる最大値に、かなり対応する。低しきい
値検出回路３８の低しきい値はしゃ断器の定ｒ６電流ｉ
よりも大きい。直流電流値ｉ。は、２４，２６．２０の
回路が遮断されたときに、信号ｅの電圧増加が、高しき
い値検出回路３６によってトリップを生じさせるのに十
分なように、決定される。時間的な電流の変化に反応す
る検出回路４０は、この値、即ち、時間に関して電流を
表わす曲線に対応するこの値が、カーブ、即ち、しゃ断
器の動電気力的耐性限界であるカーブよりも大きいとき
に、信号を生成する。

本発明の即時トリップ装置の動作は以下の通りである。

正常動作時においては、導線Ｒを流れる電流ｉは低しき
い値検出回路３８の値よりも低い。そして、この電流の
変化ｄ　ｉ　／　ｄ　ｔは検出回路４０の反応しきい値
よりも低い。トリップ回路２２はトリップ命令を送出し
ない。比較的弱い短絡が起き、将来のピニク値が高しき
い値検出回路３６の高しきい値、特にしゃ断器の動電気
力的耐性しきい値よりも低いと、信号ｄ　ｉ／ｄ　ｔは
依然として検出回路４０の電流増加速度の応答しきい値
よりも低く、トリップ回路２２だけが高しきい値検出回
路３６によって決定される高しきい値に反応する。

もし、電流ｉの値が依然としてこの高しきい値よりも低
いと、即時トリップ装置はいかなるトリップ命令をも生
成しない。もし、これに対し、予期せぬ短絡電流の増加
に起因して、電流ｉがこのしきい値を越えると、即時ト
リップ装置は作用し、トリップし、しゃ断器及び回路を
保護する。激しい短絡が生じ、信号ｄｉ／ｄｔが検出回
路４０のしきい値よりも大きくなると、検出回路４０は
信号をアンドゲート４２の入力端子に加える。これと並
行して、積分回路３４は電流ｉを表わす信号を低しきい
値検出回路３８に伝える。低しきい値検出回路３８は、
電流ｉがこのしきい値を越えるやいなや、トリップ信号
をアンドゲート４２に伝える。このオーバーシュートは
、迅速に起り、しゃ断器が高電流制限効果のあるトリッ
プを迅速に行うのを可能とする。゛小流ｌが高しきい値
検出回路３６の高しきい値を越えるやいなや、第２のト
リップ信号がしゃ断器に伝えられる。しかしながら、こ
の第２の信号は、低しきい値検出回路３８の伝達後に生
じるため、効果をｑしない。検出回路４０によって決定
されるしきい値を変更すると、トリップをより迅速に生
じせしめて、短絡電流の制限をより効果的にすることが
できる。

導線２４．２６又はセンサ２０が遮断されると、この遮
断に起因して、センサ２０の両端での電圧が増加する。

その増加は、信号ｉを高しきい値検出回路３６の１５シ
きい値よりも大きくさせる。高しきい値検出回路３６は
トリップ信号を出力し、しゃ断器にトリップさせる。セ
ンサ２０のトリップ回路２２への適切な接続はこのよう
にして恒久的にモニタされる。いかなる事故もしゃ断器
のトリップに繋がる。低しきい値検出回路３８の低しき
い値に等しい電流値ｉによるトリップは、もしこのオー
バーシュートが検出回路４０のしきい値よりも大きな電
流変化と同時に起るときのみに起きる。これに対し、大
きな電流変化が検出回路４０のしきい値を越えると、も
し電流ｉが低しきい値検出回路３８のしきい値を越える
と同時に、トラップが起こる。このようして、突然の振
幅の制限された電流変化に起因する時を誤ったトリップ
は回避される。

第３図を参照すると、センサ２０がしゃ断器導線Ｒ，Ｓ
、Ｔのそれぞれに接続され、各センサ２０はトリップ回
路２２に接続されているのが明らかである。３つのトリ
ップ回路２２の出力はオ・　　アゲート４６に供給され
る。オアゲート４６の出力端子はトリップリレー１４に
接続されている。

トリップ回路２２は電源回路４８に接続されている。電
源回路４８は、例えば導線Ｓ、Ｔ又は他の電圧供給源に
接続されている。機械的接点１０のトリップは、３つの
トリップ回路２２のうちのいずれかのトリップ信号によ
って起きる。異なる即時トリップ回路を分離させたので
、装置の信頼性が増大する。一般に、激しい短絡は導線
Ｒ，Ｓ。

Ｔのうちの少なくとも２つによって見られ、それゆえト
リップ回路２２のうちの１つの故障は大きな影響をｑし
ない。

本発明の即時トリップ装置は、一般に、標準長・短遅延
トリップ回路を有する。その−例は第３図に示される。

長・短遅延トリップ回路は、トリップ回路２２と並列に
、オアゲート４６の入力端子の１つにトリップ信号を人
力する。長・短遅延トリップ回路１８は、３つの変流器
５０を備える。変流器５０は整流ブリッジ５２に接続さ
れている整流ブリッジ５２は直列に接続され、導線Ｒ，
Ｓ、　Ｔのうちの１つに流れる電流の最大値に比例する
信号を出力する。この信号は処理回路５４に加えられる
。処理回路５４は、技術的に良く知られた態様で長・短
遅延しきい値が越えられたときに、長・短遅延トリップ
信号を生じさせる。

即時トリップ装置は、異なるタイプのトリップ回路、例
えば、デジタル処理回路又は標章電気機械的トリップ装
置を備えることができるのは明らかである。しきい値変
更装置は、激しい短絡が生じたときに、しゃ断器全体を
危険にさらさないような全ての短絡値、即ちしゃ断器の
動電気力的耐性よりも低く維持する全てのピーク値に対
して選択トリップを行わせるのに十分な時間遅延を可能
とする。

本発明は実施例、特に上述のものに限定されないのは当
然であり、他のいかなる実施例、特に、センサ２０が異
なるタイプのもの又は′ＩＪ！、、流変化値が格変化値
によって決定されるものにも及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の即時トリップ装置のブロック図、第２
図は第１図のトリップ装置の詳細図、第３図は即時トリ
ップ装置及び長・短遅延トリップ装置を備えたソリッド
ステートトリップ装置のブロック図である。１０・・・機械的接点、１２・・・機構、１４・・・ト
リップリレー、１６・・・即時トリップ回路、１８・・
・長・短遅延トリップ回路、２０・・・センサ、２２・
・・トリップ回路、２４・・・導線、２６・・・導線、
２８・・・電源、３０・・・抵抗、３２・・・電圧モニ
タ回路、３４・・・積分回路、３６・・・高しきい値検
出回路（第１しきい値コンパレータ回路）、３８・・・
低しきい値検出回路（第３しきい値コンパレータ回路）
、４０・・・検出回路（第２しきい値コンパレータ回路
）、４２・・・アンドゲート、４４・・・ツェナーダイ
オード、４５・・・ツェナーダイオード、４６・・・オ
アゲート、４８・・・電源回路、５０・・・変流器、５
２・・・整流ブリッジ、５４・・・処理回路。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄ＦＩＧ、１

Claims

【特許請求の範囲】１、限流用のしゃ断器の接点を高速開放するアナログ即
時トリップ装置を有するソリッドステートトリップ装置
において、しゃ断器の導線に流れる電流の時間との関係における微
分に比例する微分アナログ信号ｄｉ／ｄｔを生成する電流センサと、上記微分信号ｄｉ／ｄｔを入力して、電流ｉを表わす信
号を出力する積分回路と、上記電流を表わす上記信号と高しきい値とを比較して、
上記電流信号ｉが上記高しきい値を越えたときに、即時
トリップ信号を出力する第１しきい値コンパレータ回路
と、上記微分信号ｄｉ／ｄｔと第２しきい値とを比較して、
その微分信号が上記第２しきい値を越えたときに、低即
時トリップしきい値の選択信号を生成する第２しきい値
コンパレータ回路と、を備えるトリップ装置。２、上記電流ｉを表わす上記信号と上記低しきい値とを
比較して、上記低しきい値選択信号が一方の入力端子に
加えられたアンドゲートの他の入力端子に加えられるト
リップ信号を出力する第３しきい値コンパレータ回路を
備える特許請求の範囲第１項に記載のトリップ装置。３、上記アンドゲートの出力端子及び上記第１コンパレ
ータ回路の出力端子は、上記しゃ断器のトリップリレー
に接続されている特許請求の範囲第２項に記載のトリッ
プ装置。４、上記センサは非磁性の穴あき体（ｔｏｒｅ）から成
り、その穴あき体は、上記導線によって構成される１次
巻線と上記微分信号ｄｉ／ｄｔを生成する２次巻線とを
有する特許請求の範囲第１項記載のトリップ装置。５、上記２次巻線は、上記アナログ微分信号ｄｉ／ｄｔ
上に重ねられる直流電流信号ｉ＿０を生成する直流電流
源へ、抵抗を介して接続されている特許請求の範囲第４
項記載のトリップ装置。６、上記微分信号ｄｉ／ｄｔ及び直流電流信号ｉ＿０を
処理し、正常動作時に上記直流電流信号ｉ＿０を除去し
、上記２次巻線が上記電流源から切り離されたときにト
リップ信号を生成する処理回路を備える特許請求の範囲
第５項に記載のトリップ装置。７、上記積分及びコンパレータ回路、及び上記直流電流
源に接続された抵抗を支持する電子回路基板を備え、上
記センサは外部接続によって上記電子回路基板に接続さ
れている特許請求の範囲第５項に記載のトリップ装置。８、各極がソリッドステート即時トリップ回路に接続さ
れ、上記全ソリッドステート即時トリップ回路の出力端
子が、ソリッドステート即時トリップ回路のうちのいず
れか１つからの命令でしゃ断器にトリップを起こさせる
ためにそのしゃ断器のトリッピングリレーに接続されて
いる、多極しゃ断器のための、特許請求の範囲第１項に
記載のトリップ装置。９、長及び短遅延トリップ回路を備え、それらは、電流
センサと、その電流センサによって出力される信号の処
理回路を有し、事故時に長又は短遅延トリップ信号を出
力し、トリッピングリレーは長・短遅延トリップ回路と
即時トリップ回路に共通である特許請求の範囲第１項に
記載のトリップ装置。