WO2019193743A1 - 漏電検出装置および漏電遮断器 - Google Patents

漏電検出装置および漏電遮断器 Download PDF

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circuit
leakage
voltage conversion
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聖崇 近井
野村　敏光
寛幸 田上
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a leakage detection device and a leakage breaker for determining a leakage generated in an electric circuit.
  • an earth leakage circuit breaker has a zero-phase current transformer that detects a zero-phase current in a circuit, a voltage conversion circuit that converts a secondary-side current of the zero-phase current transformer into a voltage, and a high-frequency component of the converted voltage.
  • Patent Document 1 discloses that the breakdown voltage of an electronic component disposed on the secondary side of the zero-phase current transformer is exceeded when a short-term overcurrent occurs due to a lightning surge or the like. In order to prevent this, a technique for providing a clamp circuit that limits the voltage between the secondary terminals of the zero-phase current transformer to a clamp voltage or less is disclosed.
  • the clamp circuit and the low-pass filter are connected in parallel, so the maximum value of the voltage input to the leakage determination circuit via the low-pass filter is defined by the clamp voltage of the clamp circuit. Is done. Since the clamp voltage is defined by the forward voltage of the diode constituting the clamp circuit, the clamp voltage cannot be lowered to a value smaller than the forward voltage of the diode. Therefore, even when a Schottky barrier diode having a low forward voltage is used, it is difficult to set the maximum value of the voltage input to the leakage determination circuit to 100 [mV], for example. Thus, in the above conventional technique, the maximum value of the voltage input to the leakage determination circuit cannot be adjusted independently of the clamp voltage, so that the maximum value of the voltage input to the leakage determination circuit is reduced. There is a problem that it is difficult to do.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a leakage detection device capable of adjusting the maximum value of the voltage input to the leakage determination circuit independently of the clamp voltage.
  • the leakage detection device of the present invention includes a zero-phase current transformer, a clamp circuit, a voltage conversion circuit, a low-pass filter, and a leakage determination circuit.
  • the zero phase current transformer detects a zero phase current flowing in the electric circuit.
  • the clamp circuit limits the voltage between the secondary side terminals of the zero-phase current transformer to a clamp voltage or less.
  • the voltage conversion circuit is connected in parallel to the clamp circuit, and converts the output current of the zero-phase current transformer into a voltage.
  • the low pass filter removes the high frequency component of the voltage converted by the voltage conversion circuit, and outputs the voltage from which the high frequency component has been removed.
  • the leakage determination circuit determines leakage of the electric circuit based on the voltage output from the low pass filter.
  • the voltage conversion circuit has a series circuit of a voltage conversion element that converts the output current of the zero-phase current transformer into a voltage and outputs the converted voltage to a low-pass filter, and an impedance adjustment element that adjusts the impedance of the voltage conversion circuit. .
  • FIG. 1 The figure which shows the structural example of the earth-leakage circuit breaker concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 2 The figure which shows the structural example of the earth leakage circuit breaker concerning Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a leakage breaker according to the first embodiment of the present invention.
  • the earth leakage breaker 1 according to the first embodiment includes an open / close unit 3 that opens and closes the electric circuit 2, an electric leakage detection unit 4 that detects an electric leakage current flowing through the electric circuit 2, and an electric leakage detection unit 4. And a tripping device 5 for controlling the opening / closing unit 3.
  • the leakage detection unit 4 is an example of a leakage detection device.
  • the switching unit 3 has switching contacts 3 1 and 3 2 that open and close the electric circuit 2.
  • Each of the switching contacts 3 1 and 3 2 has a fixed contact (not shown) and a movable contact (not shown).
  • the switching contacts 3 1 by the fixed contact and the movable contact is in contact, with the power source side connection terminal 61 and load side connecting terminal 71 are electrically connected via a conductor 8 1.
  • a fixed contact and the movable contact in the switching contact 3 2 By contacting, the power-side connector 6 2 and load side connecting terminal 7 2 are electrically connected via a conductor 82. Thereby, an electric current flows into the electric circuit 2, and the earth leakage circuit breaker 1 will be in an ON state.
  • the switching contacts 3 1 and 3 2 are separated by separating the fixed contact and the movable contact at the switching contacts 3 1 and 3 2 , and the power supply side connection terminals 6 1 and 6 2 and the load side connection terminals are separated. 7 1 and 7 2 are electrically disconnected. Thereby, the electric current of the electric circuit 2 is interrupted and the earth leakage breaker 1 is turned off.
  • the electric circuit 2 has one of the three phases of R phase, S phase, and T phase that is not shown in the figure, but any one of R phase, S phase, and T phase is grounded. Also, it may be configured not to be grounded.
  • the switching unit 3 is provided with three switching contacts.
  • the leakage detection unit 4 includes a zero-phase current transformer 10, a clamp circuit 20, a voltage conversion circuit 30, a low-pass filter 40, and a leakage determination circuit 50.
  • the zero-phase current transformer 10 detects a zero-phase current flowing in the electric circuit 2.
  • the zero-phase current transformer 10 includes an annular core 11 through which the conductors 8 1 and 8 2 are passed or wound, and a secondary winding 12 wound around the annular core 11. Secondary terminals 13 and 14 are provided at both ends of the secondary winding 12, and a current Iz indicating the detection result of the zero-phase current by the zero-phase current transformer 10 from the secondary terminals 13 and 14. Is output.
  • the current Iz may be referred to as an output current Iz.
  • the clamp circuit 20 is connected between the secondary side terminals 13 and 14 of the zero-phase current transformer 10, and makes the voltage Vz between the secondary side terminals 13 and 14 equal to or less than the clamp voltage Vclamp.
  • the clamp circuit 20 includes two diodes 21 and 22 connected in antiparallel. Thereby, the voltage Vz between the secondary side terminals 13 and 14 is suppressed below the forward voltage of the diodes 21 and 22. As described above, the clamp circuit 20 operates using the forward voltage of the diodes 21 and 22 as the clamp voltage Vclamp.
  • the voltage conversion circuit 30 includes a voltage conversion element 31 that converts the output current Iz of the zero-phase current transformer 10 into a voltage Vch, and an impedance adjustment element 32 that adjusts the impedance Z of the voltage conversion circuit 30.
  • the voltage conversion element 31 and the impedance adjustment element 32 are connected in series.
  • a series circuit of the voltage conversion element 31 and the impedance adjustment element 32 is connected to the clamp circuit 20 in parallel.
  • the voltage conversion circuit 30 will be described in detail later.
  • the low pass filter 40 removes a high frequency component of the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30.
  • the high frequency component of the voltage Vch is a frequency component higher than the frequency of the leakage current detected by the leakage detection unit 4.
  • the cutoff frequency of the low-pass filter 40 is set to a frequency higher than the frequency of the leakage current so that the frequency component of the leakage current is not removed.
  • the leakage determination circuit 50 determines the leakage of the electric circuit 2 based on the voltage Vin output from the low pass filter 40. Specifically, the leakage determination circuit 50 compares the instantaneous value of the voltage Vin output from the low-pass filter 40 with the leakage determination threshold value Vleak at a preset cycle T1. When the instantaneous value of the voltage Vin exceeds the leakage determination threshold value Vleak continuously in a preset period T2, the leakage determination circuit 50 determines that a leakage has occurred in the electric circuit 2, and causes the tripping device 5 to leak an active level. A detection signal Sleak is output.
  • the period T1 is, for example, 1 [ms]
  • the period T2 is, for example, 3 [ms].
  • the leakage determination circuit 50 determines that a leakage has occurred in the electric circuit 2, it trips the leakage detection signal Sleak at the active level and outputs it to the device 5.
  • the active level leakage detection signal Sleak is, for example, a high level signal.
  • the tripping device 5 interrupts the electric circuit 2 by separating the fixed contact and the movable contact that are in contact with each other in the opening / closing unit 3 when the leakage detection signal Sleak having an active level is output from the leakage detection unit 4.
  • the earth leakage breaker 1 is turned off.
  • the opening / closing part 3 has an opening / closing mechanism (not shown) that moves the movable contact, and the tripping device 5 acts on the opening / closing mechanism to separate the fixed contact and the movable contact that are in contact with each other. Can do.
  • the leakage determination circuit 50 determines that no leakage has occurred in the electric circuit 2 when the state where the instantaneous value of the voltage Vin is equal to or higher than the leakage determination threshold Vleak does not continue for a preset period T2, and the active level
  • the leakage detection signal Sleak is not output to the tripping device 5.
  • the stationary contact and the movable contact remain in contact with each other in the opening / closing part 3, and the earth leakage circuit breaker 1 is maintained in the ON state.
  • the voltage conversion circuit 30 includes the impedance adjustment element 32 that adjusts the impedance Z of the voltage conversion circuit 30 in addition to the voltage conversion element 31 that converts the output current Iz of the zero-phase current transformer 10 into the voltage Vch. Have.
  • the impedance Z of the voltage conversion circuit 30 is adjusted by the impedance adjustment element 32 so that the voltage generated between the secondary terminals 13 and 14 by the lightning surge current is clamped by the clamp circuit 20. Yes.
  • the voltage conversion element 31 of the voltage conversion circuit 30 is a resistance having a resistance value Rf
  • the impedance adjustment element 32 is a resistance having a resistance value Radj.
  • Vz Iz ⁇ Rf (1)
  • Vz Iz ⁇ (Rf + Radj) (2)
  • the impedance of the secondary winding 12 of the zero-phase current transformer 10 is negligibly small as compared with the impedance Z of the voltage conversion circuit 30. Therefore, the magnitude of the output current Iz of the zero-phase current transformer 10 does not substantially change even when the magnitude of the impedance Z of the voltage conversion circuit 30 changes.
  • the impedance Z of the voltage conversion circuit 30 is expressed by the following formula (3), and the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 to the low-pass filter 40 is expressed by the following formula (4).
  • Z Rf + Radj (3)
  • Vch Rf / (Rf + Radj) ⁇ Vz (4)
  • the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 can be arbitrarily set smaller than the clamp voltage Vclamp of the clamp circuit 20. Can be adjusted. For example, by setting the voltage Vch output to the low-pass filter 40 to 100 [mV] or less, the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 can be set to 100 [mV] or less. As described above, the leakage detection unit 4 can adjust the maximum value of the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 independently of the clamp voltage Vclamp.
  • the upper limit value of the impedance Z of the voltage conversion circuit 30 is a voltage in which the voltage Vz between the secondary terminals 13 and 14 generated by the minimum leakage current detected by the leakage detection unit 4 is equal to or lower than the clamp voltage Vclamp. It is a condition.
  • the clamp voltage Vclamp is expressed by the following equation (5). It is a condition to satisfy.
  • the minimum leakage current is a lower limit value of the leakage current for detecting the leakage by the leakage detection unit 4.
  • the leakage detection unit 4 Detected. Vclamp ⁇ Iz_trip ⁇ (Rf + Radj) (5)
  • the leakage determination threshold value Vleak of the leakage determination circuit 50 is required to satisfy the following formula (6).
  • Vleak Rf ⁇ Iz_trip (6)
  • the resistance value Radj of the impedance adjustment element 32 can be expressed by the following formula (7). Radj ⁇ (Vclamp ⁇ Vleak) / Iz_trip ... (7)
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the clamp voltage, the leakage determination threshold, the voltage between the secondary terminals, and the voltage converted by the voltage conversion circuit according to the first embodiment. An example in which the minimum leakage current that is determined to be leaking is flowing in the electric circuit 2 is shown.
  • the peak value of the voltage Vz between the secondary terminals 13 and 14 is the same as the clamp voltage Vclamp.
  • the peak value of the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 is the same as the leakage determination threshold value Vleak.
  • the cutoff frequency of the low-pass filter 40 is set higher than the frequency of the leakage current, the peak value of the voltage Vin output from the low-pass filter 40 is the peak of the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30. Same as value.
  • the leakage determination circuit 50 determines that leakage has occurred in the electric circuit 2. Is done.
  • the peak value of the voltage Vz between the secondary terminals 13 and 14 is the same as the clamp voltage Vclamp, and the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 is the same.
  • the peak value is the same as the leakage determination threshold value Vleak.
  • the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 is input to the low pass filter 40.
  • the leakage detection unit 4 can improve the S / N ratio (Signal-to-Noise Ratio), which is the ratio of the voltage component due to the lightning surge current to the voltage Vin.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the leakage detection unit according to the first embodiment, in which a lightning surge is applied to the electric circuit 2 in which a leakage current having a magnitude that is not determined to be leaked by the leakage determination circuit 50 flows.
  • a lightning surge is applied to the electric circuit 2 in which a leakage current having a magnitude that is not determined to be leaked by the leakage determination circuit 50 flows.
  • a leakage current having a magnitude that is not determined to be leaked by the leakage determination circuit 50 flows.
  • a voltage is generated at both ends of the voltage conversion circuit 30 by the output current Iz of the zero-phase current transformer 10, and a voltage exceeding the clamp voltage Vclamp of the clamp circuit 20 is clamped by the clamp circuit 20. Therefore, the voltage Vz between the secondary side terminals 13 and 14 has a waveform shown in FIG.
  • the voltage conversion circuit 30 outputs a voltage Vch, which is a voltage of the voltage conversion element 31 generated by the output current Iz, to the low-pass filter 40.
  • the low-pass filter 40 removes a high-frequency component from the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30, so that the voltage Vin having the waveform shown in FIG. 3 is input from the low-pass filter 40 to the leakage determination circuit 50.
  • the leakage determination circuit 50 since the voltage Vin output from the low-pass filter 40 is less than the leakage determination threshold value Vleak, the leakage determination circuit 50 does not determine that there is a leakage. Thus, when a lightning surge current is applied to the electric circuit 2, the leakage determination circuit 50 does not determine that there is an electric leakage and does not malfunction due to the lightning surge current in the electric circuit 2.
  • the leakage detection unit 4 of the leakage breaker 1 includes the zero-phase current transformer 10, the clamp circuit 20, the voltage conversion circuit 30, the low-pass filter 40, and the leakage determination circuit 50.
  • the zero-phase current transformer 10 detects a zero-phase current flowing in the electric circuit 2.
  • the clamp circuit 20 limits the voltage Vz between the secondary terminals 13 and 14 of the zero-phase current transformer 10 to the clamp voltage Vclamp or less.
  • the voltage conversion circuit 30 is connected in parallel to the clamp circuit 20 and converts the output current Iz of the zero-phase current transformer 10 into a voltage Vch.
  • the low pass filter 40 removes the high frequency component of the voltage Vch converted by the voltage conversion circuit 30, and outputs the voltage Vin from which the high frequency component has been removed from the voltage Vch.
  • the leakage determination circuit 50 determines leakage of the electric circuit 2 based on the voltage Vin output from the low pass filter 40.
  • the voltage conversion circuit 30 converts the output current Iz of the zero-phase current transformer 10 into a voltage Vch, outputs the converted voltage Vch to the low-pass filter 40, and an impedance for adjusting the impedance of the voltage conversion circuit 30.
  • a series circuit with the adjusting element 32 is included.
  • the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 can be adjusted independently of the clamp voltage Vclamp of the clamp circuit 20. Therefore, for example, even when the leakage determination threshold Vleak of the leakage determination circuit 50 is lower than the clamp voltage Vclamp, the leakage determination circuit 50 can be prevented from malfunctioning due to a single overcurrent such as a lightning surge current.
  • the clamp voltage Vclamp is 0.7 to 1 [V]. If the diodes 21 and 22 are Schottky barrier diodes, the clamp voltage Vclamp is, for example, 0.3 [V].
  • the leakage determination threshold value Vleak of the leakage determination circuit 50 is 100 [mV]
  • the leakage determination circuit 50 erroneously detects the lightning surge current as a leakage current.
  • the leakage detection unit 4 of the leakage breaker 1 according to the first embodiment includes the impedance adjustment element 32, the leakage determination threshold value of the leakage determination circuit 50 can be adjusted without adjusting the clamp voltage Vclamp itself.
  • the leakage detection unit 4 can prevent erroneous detection even if the leakage determination threshold value Vleak is 100 [mV], for example.
  • the impedance adjustment element 32 includes a resistor.
  • the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30 can be adjusted without depending on the frequency. Therefore, the voltage conversion circuit 30 can be adjusted without considering the frequency.
  • the leakage determination circuit 50 determines that there is a leakage in the electric circuit 2 when the state in which the instantaneous value of the voltage Vin output from the low-pass filter 40 is equal to or greater than the leakage determination threshold Vleak continues for a preset period T2. To do. Thereby, for example, when the voltage Vin output from the low-pass filter 40 exceeds both the positive threshold value and the negative threshold value, the leakage generated in the electric circuit 2 is detected at a higher speed than when the electric circuit 2 is detected. It is possible to detect.
  • Embodiment 2 the impedance adjustment element is configured by a resistor.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the impedance adjustment element is configured by an inductor.
  • components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences from the ground fault circuit breaker 1 in the first embodiment are mainly described.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a leakage breaker according to the second embodiment of the present invention.
  • the leakage breaker 1 ⁇ / b> A according to the second embodiment includes an opening / closing part 3, a leakage detection part 4 ⁇ / b> A, and a tripping device 5.
  • the leakage detection unit 4A includes a zero-phase current transformer 10, a clamp circuit 20, a voltage conversion circuit 30A, a low-pass filter 40, and a leakage determination circuit 50.
  • the voltage conversion circuit 30A includes a voltage conversion element 31 and an impedance adjustment element 32A.
  • the voltage conversion element 31 is a resistance having a resistance value Rf
  • the impedance adjustment element 32A is an inductor having an inductance value L.
  • the impedance Z of the voltage conversion circuit 30A is represented by the following formula (10), and the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30A is represented by the following formula (11).
  • Z ⁇ ⁇ Rf 2 + ( ⁇ L) 2 ⁇ (10)
  • Vch Rf / ⁇ ⁇ Rf 2 + ( ⁇ L) 2 ⁇ ⁇ Vz (11)
  • the voltage Vch output from the voltage conversion circuit 30A is smaller than the clamp voltage Vclamp of the clamp circuit 20 by appropriately adjusting the inductance value L of the impedance adjustment element 32A and the resistance value Rf of the voltage conversion element 31. It can be adjusted to any value. For example, it can be set to a small value such that the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 is 100 mV or less.
  • the clamp voltage Vclamp satisfies the following formula (12). It is a condition. Vclamp ⁇ Iz_trip ⁇ ⁇ ⁇ Rf 2 + ( ⁇ L) 2 ⁇ (12)
  • the leakage determination threshold value Vleak of the leakage determination circuit 50 is required to satisfy the following expression (13). Vleak ⁇ Rf ⁇ Iz_trip (13)
  • the inductance value L of the impedance adjustment element 32A is expressed by the following formula (14).
  • “ ⁇ ” in the above equation (15) can be set to a frequency higher than the frequency of the leakage current.
  • “ ⁇ ” in the above formula (15) can be set as the frequency of the lightning surge current.
  • the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 can be limited in the frequency band of the high frequency component of the output current Iz and lower than the cutoff frequency of the low pass filter 40.
  • the impedance adjustment element 32A includes an inductor.
  • the impedance of the impedance adjustment element 32 ⁇ / b> A when the lightning surge current flows through the electric circuit 2 is larger than the impedance of the impedance adjustment element 32 ⁇ / b> A when the leakage current flows through the electric circuit 2. Therefore, when the lightning surge current flows in the electric circuit 2, the voltage Vin input to the leakage determination circuit 50 can be significantly smaller than the leakage determination threshold value Vleak, and erroneous detection by the leakage determination circuit 50 can be suppressed with high accuracy. be able to.
  • a capacitance element may be connected in parallel or in series to the impedance adjustment elements 32 and 32A according to the first and second embodiments.
  • the voltage Vin input to the electric leakage determination circuit 50 can be made smaller than when the electric leakage current flows through the electric circuit 2.
  • the voltage conversion element 31 of Embodiment 1 is comprised by resistance
  • the voltage conversion element 31 may be comprised by the element by which resistance and the inductor were connected in series.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • the leakage detectors 4 and 4A can be applied to devices or devices other than the leakage breakers 1 and 1A.
  • the leakage detectors 4 and 4A can be applied to a leakage monitoring device, a leakage relay, and other measuring instruments.

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Abstract

漏電検出装置は、零相変流器（１０）と、クランプ回路（２０）と、電圧変換回路（３０）と、ローパスフィルタ（４０）と、漏電判定回路（５０）とを備える。クランプ回路（２０）は、零相変流器（１０）の二次側端子（１３，１４）間の電圧（Ｖｚ）をクランプ電圧以下に制限する。電圧変換回路（３０）は、クランプ回路（２０）に並列に接続され、零相変流器（１０）の出力電流（Ｉｚ）を電圧（Ｖｃｈ）に変換する。漏電判定回路（５０）は、ローパスフィルタ（４０）から出力される電圧（Ｖｉｎ）に基づいて、電路（２）の漏電を判定する。電圧変換回路（３０）は、零相変流器（１０）の出力電流（Ｉｚ）を電圧（Ｖｃｈ）へ変換する電圧変換素子（３１）と、電圧変換回路（３０）のインピーダンスを調整するインピーダンス調整素子（３２）との直列回路を有する。

Description

漏電検出装置および漏電遮断器
　本発明は、電路に発生した漏電を判定する漏電検出装置および漏電遮断器に関する。
　従来、漏電遮断器は、電路の零相電流を検出する零相変流器と、零相変流器の二次側電流を電圧に変換する電圧変換回路と、変換された電圧の高周波成分を除去するローパスフィルタと、ローパスフィルタから出力される電圧に基づいて電路の漏電を判定する漏電判定回路とを備える。
　この種の漏電遮断器において、特許文献１には、雷サージなどによって単発的に短期間の過電流が生じた場合に零相変流器の二次側に配置された電子部品の耐圧を超えないように、零相変流器の二次側端子間の電圧をクランプ電圧以下に制限するクランプ回路を設ける技術が開示されている。
特開２００６－１４８９９０号公報
　しかしながら、上記従来の技術では、クランプ回路と、ローパスフィルタとが並列に接続されていることから、ローパスフィルタを介して漏電判定回路へ入力される電圧の最大値は、クランプ回路のクランプ電圧によって規定される。クランプ電圧は、クランプ回路を構成するダイオードの順方向電圧で規定されることから、ダイオードの順方向電圧よりも小さい値にクランプ電圧を下げることができない。そのため、順方向電圧が低いショットキーバリアダイオードを用いた場合であっても、漏電判定回路へ入力される電圧の最大値を例えば１００［ｍＶ］にすることは困難である。このように、上記従来の技術では、漏電判定回路へ入力される電圧の最大値をクランプ電圧とは独立して調整することができないことにより、漏電判定回路へ入力される電圧の最大値を小さくすることが難しいといった課題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、漏電判定回路へ入力される電圧の最大値をクランプ電圧とは独立して調整することができる漏電検出装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の漏電検出装置は、零相変流器と、クランプ回路と、電圧変換回路と、ローパスフィルタと、漏電判定回路とを備える。零相変流器は、電路に流れる零相電流を検出する。クランプ回路は、零相変流器の二次側端子間の電圧をクランプ電圧以下に制限する。電圧変換回路は、クランプ回路に並列に接続され、零相変流器の出力電流を電圧に変換する。ローパスフィルタは、電圧変換回路によって変換された電圧の高周波成分を除去し、高周波成分が除去された電圧を出力する。漏電判定回路は、ローパスフィルタから出力される電圧に基づいて、電路の漏電を判定する。電圧変換回路は、零相変流器の出力電流を電圧へ変換し、変換した電圧をローパスフィルタへ出力する電圧変換素子と、電圧変換回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整素子との直列回路を有する。
　本発明によれば、漏電判定回路へ入力される電圧の最大値をクランプ電圧とは独立して調整することができる、という効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる漏電遮断器の構成例を示す図 実施の形態１にかかるクランプ電圧、漏電判定閾値、二次側端子間の電圧、および電圧変換回路で変換された電圧との関係の一例を示す図 実施の形態１にかかる漏電検出部の動作を説明するための図 本発明の実施の形態２にかかる漏電遮断器の構成例を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる漏電検出装置および漏電遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる漏電遮断器の構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる漏電遮断器１は、電路２を開閉する開閉部３と、電路２に流れる漏電電流を検出する漏電検出部４と、漏電検出部４によって漏電が検出された場合に、開閉部３を制御する引き外し装置５とを備える。漏電検出部４は、漏電検出装置の一例である。
　開閉部３は、電路２を開閉する開閉接点３１，３２を有する。各開閉接点３１，３２は、不図示の固定接点と不図示の可動接点とを有する。開閉接点３１において固定接点と可動接点とが接触することで、電源側接続端子６１と負荷側接続端子７１とが導体８１を介して電気的に接続される。また、開閉接点３２において固定接点と可動接点とが接触することで、電源側接続端子６２と負荷側接続端子７２とが導体８２を介して電気的に接続される。これにより、電路２に電流が流れて漏電遮断器１がオン状態になる。
　また、各開閉接点３１，３２において固定接点と可動接点とが離れることで開閉接点３１，３２の開離が行われて、電源側接続端子６１，６２と負荷側接続端子７１，７２とが電気的に切断される。これにより、電路２の電流が遮断されて漏電遮断器１がオフ状態になる。なお、図１に示す例では、電路２は、Ｒ相、Ｓ相、およびＴ相の３相のうち不図示の１相が接地されているが、Ｒ相、Ｓ相、およびＴ相がいずれも接地されない構成であってもよい。この場合、開閉部３には、３つの開閉接点が設けられる。
　漏電検出部４は、零相変流器１０と、クランプ回路２０と、電圧変換回路３０と、ローパスフィルタ４０と、漏電判定回路５０とを備える。
　零相変流器１０は、電路２に流れる零相電流を検出する。かかる零相変流器１０は、導体８１，８２が貫通または巻回される環状鉄心１１と、環状鉄心１１に巻回された二次巻線１２とを有する。二次巻線１２の両端部には、二次側端子１３，１４が設けられており、かかる二次側端子１３，１４から零相変流器１０による零相電流の検出結果を示す電流Ｉｚが出力される。以下、電流Ｉｚを出力電流Ｉｚと記載する場合がある。
　クランプ回路２０は、零相変流器１０の二次側端子１３，１４間に接続され、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚをクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐ以下にする。図１に示す例では、クランプ回路２０は、逆並列接続された２つのダイオード２１，２２を有する。これにより、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚがダイオード２１，２２の順方向電圧以下に抑えられる。このように、クランプ回路２０は、ダイオード２１，２２の順方向電圧をクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐとして動作する。
　電圧変換回路３０は、零相変流器１０の出力電流Ｉｚを電圧Ｖｃｈへ変換する電圧変換素子３１と、電圧変換回路３０のインピーダンスＺを調整するインピーダンス調整素子３２とを有する。電圧変換素子３１とインピーダンス調整素子３２とは直列に接続される。電圧変換素子３１とインピーダンス調整素子３２との直列回路は、クランプ回路２０に並列に接続される。かかる電圧変換回路３０については後で詳述する。
　ローパスフィルタ４０は、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈの高周波成分を除去する。電圧Ｖｃｈの高周波成分は、漏電検出部４によって検出される漏電電流の周波数よりも高い周波数成分である。ローパスフィルタ４０のカットオフ周波数は、漏電電流の周波数成分が除去されないように、漏電電流の周波数よりも高い周波数に設定される。
　漏電判定回路５０は、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎに基づいて、電路２の漏電を判定する。具体的には、漏電判定回路５０は、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎの瞬時値と漏電判定閾値Ｖｌｅａｋとを予め設定された周期Ｔ１で比較する。漏電判定回路５０は、電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋを予め設定された期間Ｔ２で連続して超える場合、電路２に漏電が発生したと判定し、引き外し装置５へアクティブレベルの漏電検出信号Ｓｌｅａｋを出力する。なお、周期Ｔ１は、例えば、１［ｍｓ］であり、期間Ｔ２は、例えば、３［ｍｓ］である。
　漏電判定回路５０は、電路２に漏電が発生したと判定すると、アクティブレベルの漏電検出信号Ｓｌｅａｋを引き外し装置５へ出力する。アクティブレベルの漏電検出信号Ｓｌｅａｋは、例えば、Ｈｉｇｈレベルの信号である。
　引き外し装置５は、漏電検出部４からアクティブレベルの漏電検出信号Ｓｌｅａｋが出力された場合、開閉部３において接触状態にある固定接点と可動接点とを開離させることで、電路２を遮断して漏電遮断器１をオフ状態にする。開閉部３は、可動接点を移動させる不図示の開閉機構を有しており、引き外し装置５は、開閉機構に作用することで、接触状態にある固定接点と可動接点とを開離させることができる。
　また、漏電判定回路５０は、電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋ以上である状態が予め設定された期間Ｔ２以上継続しない場合に、電路２に漏電が発生していないと判定し、アクティブレベルの漏電検出信号Ｓｌｅａｋを引き外し装置５へ出力しない。この場合、開閉部３において固定接点と可動接点とは接触状態のままであり、漏電遮断器１はオン状態に維持される。
　次に、電圧変換回路３０についてさらに詳細に説明する。なお、以下において、雷サージなどによって単発的に短期間に生じる過電流を説明の便宜上雷サージ電流と記載する場合がある。電圧変換回路３０は、上述したように、零相変流器１０の出力電流Ｉｚを電圧Ｖｃｈへ変換する電圧変換素子３１に加えて、電圧変換回路３０のインピーダンスＺを調整するインピーダンス調整素子３２を有する。
　電圧変換回路３０のインピーダンスＺが小さいほど、雷サージ電流によって二次側端子１３，１４間に発生する電圧は小さくなるため、クランプ回路２０でクランプされる割合が小さくなる。クランプ回路２０でクランプされる割合が小さくなると、雷サージ電流によって漏電遮断器１が誤作動してしまう可能性が高くなる。
　そのため、漏電遮断器１では、雷サージ電流によって二次側端子１３，１４間に生じる電圧がクランプ回路２０によってクランプされるように、インピーダンス調整素子３２によって電圧変換回路３０のインピーダンスＺが調整されている。
　ここで、電圧変換回路３０のインピーダンスＺとクランプ回路２０のクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐについて具体的に説明する。電圧変換回路３０の電圧変換素子３１は抵抗値Ｒｆの抵抗であり、インピーダンス調整素子３２は抵抗値Ｒａｄｊの抵抗である。
　漏電検出部４にクランプ回路２０およびインピーダンス調整素子３２がない場合、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚは、下記式（１）で表される。
　Ｖｚ＝Ｉｚ×Ｒｆ　　　・・・（１）
　また、漏電検出部４にクランプ回路２０はないがインピーダンス調整素子３２がある場合、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚは、下記式（２）で表される。
　Ｖｚ＝Ｉｚ×（Ｒｆ＋Ｒａｄｊ）　　　・・・（２）
　零相変流器１０の二次巻線１２のインピーダンスは、電圧変換回路３０のインピーダンスＺに比べて、無視できる程度に小さい。そのため、零相変流器１０の出力電流Ｉｚの大きさは、電圧変換回路３０のインピーダンスＺの大きさが変わっても実質的に変化しない。
　したがって、電圧変換回路３０にインピーダンス調整素子３２を設けることで、インピーダンス調整素子３２がない場合に比べ、（Ｒｆ＋Ｒａｄｊ）／Ｒｆ倍の電圧を二次側端子１３，１４間に生じさせることができる。これにより、雷サージ電流の成分によって零相変流器１０の二次側に生じる成分のうちクランプ回路２０にクランプされる成分の割合を大きくすることができる。
　また、電圧変換回路３０のインピーダンスＺは、下記式（３）で表され、電圧変換回路３０からローパスフィルタ４０へ出力される電圧Ｖｃｈは、下記式（４）で表される。
　Ｚ＝Ｒｆ＋Ｒａｄｊ　　　・・・（３）
　Ｖｃｈ＝Ｒｆ／（Ｒｆ＋Ｒａｄｊ）×Ｖｚ　　　・・・（４）
　したがって、インピーダンス調整素子３２の抵抗値Ｒａｄｊと、電圧変換素子３１の抵抗値Ｒｆを適切に調整することで、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈをクランプ回路２０のクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも小さい任意の値に調整することができる。例えば、ローパスフィルタ４０へ出力される電圧Ｖｃｈを１００［ｍＶ］以下にすることで漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎが１００［ｍＶ］以下にすることができる。このように、漏電検出部４では、漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎの最大値をクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐとは独立して調整することができる。
　ところで、電圧変換回路３０のインピーダンスＺが大きすぎると、漏電検出部４によって検出される最小値の漏電電流によって発生する二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚがクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも大きくなるため、漏電判定回路５０によって漏電の判定ができない。したがって、電圧変換回路３０のインピーダンスＺの上限値は、漏電検出部４によって検出される最小値の漏電電流によって発生する二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚがクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐ以下の電圧であることが条件となる。
　ここで、漏電検出部４によって検出される最小値の漏電電流によって発生する二次側端子１３，１４の出力電流Ｉｚのピーク値をＩｚ＿ｔｒｉｐとした場合、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐは、下記式（５）を満たすことが条件になる。なお、最小値の漏電電流とは、漏電検出部４によって漏電を検出する漏電電流の下限値であり、電路２に流れる漏電電流が最小値の漏電電流以上の場合に漏電検出部４によって漏電が検出される。
　Ｖｃｌａｍｐ≧Ｉｚ＿ｔｒｉｐ×（Ｒｆ＋Ｒａｄｊ）　　　・・・（５）
　また、漏電判定回路５０の漏電判定閾値Ｖｌｅａｋは、下記式（６）を満たすことが条件になる。
　Ｖｌｅａｋ＝Ｒｆ×Ｉｚ＿ｔｒｉｐ　　　・・・（６）
　したがって、インピーダンス調整素子３２の抵抗値Ｒａｄｊは、下記式（７）で表すことができる。
　Ｒａｄｊ≦（Ｖｃｌａｍｐ－Ｖｌｅａｋ）／Ｉｚ＿ｔｒｉｐ　　　
・・・（７）
　漏電判定回路５０は、電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋ以上であるか否かによって漏電を検出するため、電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋをどの程度超える電圧であるかは問わない。そのため、抵抗値Ｒａｄｊの最大値Ｒａｄｊｍａｘは、下記式（８）で表すことができる。
　Ｒａｄｊｍａｘ＝（Ｖｃｌａｍｐ－Ｖｌｅａｋ）／Ｉｚ＿ｔｒｉｐ　　　・・・（８）
　ここで、Ｖｃｌａｍｐ＝１［Ｖ］、Ｖｌｅａｋ＝１００［ｍＶ］、Ｉｚ＿ｔｒｉｐ＝２００［μＡ］であるとする。この場合、上記式（８）から、Ｒａｄｊｍａｘ＝４．５［ｋΩ］になる。また、上記式（６）から、Ｒｆ＝０．５［ｋΩ］になる。
　図２は、実施の形態１にかかるクランプ電圧、漏電判定閾値、二次側端子間の電圧、および電圧変換回路で変換された電圧との関係の一例を示す図であり、漏電判定回路５０によって漏電したと判定される最小値の漏電電流が電路２に流れている場合の例を示している。
　図２に示す例では、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚのピーク値は、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐと同じである。電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈのピーク値は漏電判定閾値Ｖｌｅａｋと同じになる。また、ローパスフィルタ４０のカットオフ周波数は、漏電電流の周波数よりも高く設定されているため、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎのピーク値は、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈのピーク値と同じである。
　したがって、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚのピーク値がクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも高い期間では、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎのピーク値は、漏電判定閾値Ｖｌｅａｋと同じになる。そのため、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚのピーク値がクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも高い期間が期間Ｔ２以上であると判定され、漏電判定回路５０によって電路２に漏電が発生していると判定される。
　また、電路２に雷サージが印加された場合にも、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚのピーク値は、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐと同じであり、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈのピーク値は漏電判定閾値Ｖｌｅａｋと同じになる。電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈは、ローパスフィルタ４０に入力される。
　ローパスフィルタ４０のカットオフ周波数は、雷サージ電流の周波数よりも低いため、ローパスフィルタ４０によって雷サージ電流による電圧成分が低減される。したがって、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎのピーク値は、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈのピーク値よりも低くなり、漏電判定回路５０によって電路２に漏電が発生していると判定されない。このように、漏電検出部４では、電圧Ｖｉｎに対する雷サージ電流による電圧成分の比であるＳ／Ｎ比（Signal-to-Noise　Ratio）を向上させることができる。
　図３は、実施の形態１にかかる漏電検出部の動作を説明するための図であり、漏電判定回路５０によって漏電したと判定されない大きさの漏電電流が流れている電路２に雷サージが印加されたときの例を示す。
　図３に示すように、漏電電流が流れている電路２に雷サージ電流が印加された場合、漏電電流に雷サージ電流の成分が重畳された電流が電路２に流れる。このとき、零相変流器１０からは図３に示す波形の出力電流Ｉｚが出力される。
　零相変流器１０の出力電流Ｉｚによって電圧変換回路３０の両端に電圧が発生し、クランプ回路２０のクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐを超える電圧は、クランプ回路２０によってクランプされる。そのため、二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚは、図３に示す波形になる。
　電圧変換回路３０は、出力電流Ｉｚによって生じる電圧変換素子３１の電圧である電圧Ｖｃｈをローパスフィルタ４０へ出力する。ローパスフィルタ４０は、電圧変換回路３０から出力された電圧Ｖｃｈから高周波成分を除去するため、図３に示す波形の電圧Ｖｉｎがローパスフィルタ４０から漏電判定回路５０へ入力される。
　図３に示す例では、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎは、漏電判定閾値Ｖｌｅａｋ未満であるため、漏電判定回路５０は、漏電があると判定しない。このように、電路２に雷サージ電流が印加された場合において、漏電判定回路５０は、漏電があると判定せず、電路２の雷サージ電流によって誤動作しない。
　以上のように、実施の形態１にかかる漏電遮断器１の漏電検出部４は、零相変流器１０と、クランプ回路２０と、電圧変換回路３０と、ローパスフィルタ４０と、漏電判定回路５０とを備える。零相変流器１０は、電路２に流れる零相電流を検出する。クランプ回路２０は、零相変流器１０の二次側端子１３，１４間の電圧Ｖｚをクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐ以下に制限する。電圧変換回路３０は、クランプ回路２０に並列に接続され、零相変流器１０の出力電流Ｉｚを電圧Ｖｃｈに変換する。ローパスフィルタ４０は、電圧変換回路３０によって変換された電圧Ｖｃｈの高周波成分を除去し、電圧Ｖｃｈから高周波成分が除去された電圧Ｖｉｎを出力する。漏電判定回路５０は、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎに基づいて、電路２の漏電を判定する。電圧変換回路３０は、零相変流器１０の出力電流Ｉｚを電圧Ｖｃｈへ変換し、変換した電圧Ｖｃｈをローパスフィルタ４０へ出力する電圧変換素子３１と、電圧変換回路３０のインピーダンスを調整するインピーダンス調整素子３２との直列回路を有する。
　これにより、クランプ回路２０のクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐとは独立して漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎを調整することができる。そのため、例えば、漏電判定回路５０の漏電判定閾値Ｖｌｅａｋがクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも低い場合であっても、雷サージ電流などの単発的な過電流によって漏電判定回路５０が誤動作することを避けることができる。例えば、クランプ回路２０のダイオード２１，２２が一般的なダイオードである場合、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐは、０．７～１［Ｖ］である。また、ダイオード２１，２２がショットキーバリアダイオードであれば、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐは、例えば、０．３［Ｖ］である。そのため、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐを１００［ｍＶ］にすることが難しく、インピーダンス調整素子３２がない場合、雷サージ電流によって漏電判定回路５０に入力される電圧Ｖｉｎが１００［ｍＶ］を超えてしまう。このとき、漏電判定回路５０の漏電判定閾値Ｖｌｅａｋが１００［ｍＶ］であれば、漏電判定回路５０は、雷サージ電流を誤って漏電電流として誤検出してしまうことになる。一方で、実施の形態１にかかる漏電遮断器１の漏電検出部４は、インピーダンス調整素子３２を有しているため、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐそのものを調整しなくても、漏電判定回路５０の漏電判定閾値Ｖｌｅａｋに合わせて漏電判定回路５０に入力される電圧Ｖｉｎの最大値の調整を容易に行うことができる。したがって、漏電検出部４では、漏電判定閾値Ｖｌｅａｋが例えば１００［ｍＶ］であっても、誤検出を防止することができる。
　また、インピーダンス調整素子３２は、抵抗を含む。これにより、周波数に依存することなく、電圧変換回路３０から出力される電圧Ｖｃｈを調整することができる。そのため、周波数を考慮することなく電圧変換回路３０を調整することができる。
　また、漏電判定回路５０は、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋ以上である状態が予め設定された期間Ｔ２以上継続した場合に、電路２に漏電があると判定する。これにより、例えば、ローパスフィルタ４０から出力される電圧Ｖｉｎが正の閾値と負の閾値とをいずれも超えた場合に電路２の漏電を検出する場合に比べ、高速に電路２に発生した漏電を検出することが可能である。
実施の形態２．
　実施の形態１では、インピーダンス調整素子を抵抗で構成したが、実施の形態２では、インピーダンス調整素子をインダクタで構成する点で、実施の形態１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の漏電遮断器１と異なる点を中心に説明する。
　図４は、本発明の実施の形態２にかかる漏電遮断器の構成例を示す図である。図４に示すように、実施の形態２にかかる漏電遮断器１Ａは、開閉部３と、漏電検出部４Ａと、引き外し装置５とを備える。漏電検出部４Ａは、零相変流器１０と、クランプ回路２０と、電圧変換回路３０Ａと、ローパスフィルタ４０と、漏電判定回路５０とを備える。
　電圧変換回路３０Ａは、電圧変換素子３１とインピーダンス調整素子３２Ａとを有する。電圧変換素子３１は、抵抗値Ｒｆの抵抗であり、インピーダンス調整素子３２Ａは、インダクタンス値Ｌのインダクタである。
　電圧変換回路３０ＡのインピーダンスＺは、下記式（１０）で表され、電圧変換回路３０Ａから出力される電圧Ｖｃｈは、下記式（１１）で表される。
　Ｚ＝√｛Ｒｆ２＋（ωＬ）２｝・・・（１０）
　Ｖｃｈ＝Ｒｆ／√｛Ｒｆ２＋（ωＬ）２｝×Ｖｚ　　　・・・（１１）
　したがって、インピーダンス調整素子３２Ａのインダクタンス値Ｌと、電圧変換素子３１の抵抗値Ｒｆとを適切に調整することで、電圧変換回路３０Ａから出力される電圧Ｖｃｈをクランプ回路２０のクランプ電圧Ｖｃｌａｍｐよりも小さい任意の値に調整することができる。例えば、漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎが１００ｍＶ以下になるような小さな値にすることができる。
　また、漏電検出部４Ａによって検出される最小値の漏電電流によって発生する二次側端子１３，１４の出力電流Ｉｚのピーク値をＩｚ＿ｔｒｉｐとした場合、クランプ電圧Ｖｃｌａｍｐは、下記式（１２）を満たすことが条件になる。
　Ｖｃｌａｍｐ≧Ｉｚ＿ｔｒｉｐ×√｛Ｒｆ２＋（ωＬ）２｝　　　
・・・（１２）
　また、漏電判定回路５０の漏電判定閾値Ｖｌｅａｋは、下記式（１３）を満たすことが条件になる。
　Ｖｌｅａｋ≧Ｒｆ×Ｉｚ＿ｔｒｉｐ　　　・・・（１３）
　したがって、インピーダンス調整素子３２Ａのインダクタンス値Ｌは、下記式（１４）で表される。
　Ｌ≦√（Ｖｃｌａｍｐ２／Ｉｚ＿ｔｒｉｐ２－Ｒｆ２）／ω　　　
・・・（１４）
　漏電判定回路５０は、電圧Ｖｉｎの瞬時値が漏電判定閾値Ｖｌｅａｋ以上であるか否かによって漏電を検出するため、漏電判定閾値Ｖｌｅａｋを超える電圧の値は処理に用いられない。したがって、インダクタンス値Ｌの最大値Ｌｍａｘは、下記式（１５）で表される。
　Ｌｍａｘ＝√（Ｖｃｌａｍｐ２／Ｉｚ＿ｔｒｉｐ２－Ｒｆ２）／ω　　　
・・・（１５）
　ここで、Ｖｃｌａｍｐ＝１［Ｖ］、Ｉｚ＿ｔｒｉｐ＝２００［μＡ］、ω＝２πｆ、ｆ＝５０［Ｈｚ］、Ｒｆ＝５００［Ω］であるとする。この場合、上記式（１５）から、Ｌｍａｘ＝１５．８［Ｈ］になる。
　雷サージ電流の周波数は、漏電電流の周波数よりも高い周波数であるため、上記式（１５）の「ω」を漏電電流の周波数よりも高い周波数に設定することができる。例えば、雷サージ電流の周波数が既知である場合、上記式（１５）の「ω」を雷サージ電流の周波数とすることができる。例えば、雷サージ電流の周波数が１００［ｋＨｚ］である場合、上記式（１５）においてω＝１００［ｋＨｚ］とすることで、Ｌｍａｘ＝７．９［ｍＨ］にすることができる。これにより、例えば、出力電流Ｉｚの高周波成分の周波数帯域であってローパスフィルタ４０のカットオフ周波数よりも低い周波数帯域において漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎを制限することができる。
　実施の形態２にかかる漏電遮断器１Ａの漏電検出部４Ａでは、インピーダンス調整素子３２Ａは、インダクタを含む。これにより、漏電電流が電路２に流れた場合におけるインピーダンス調整素子３２Ａのインピーダンスに比べ、雷サージ電流が電路２に流れた場合におけるインピーダンス調整素子３２Ａのインピーダンスは大きい。そのため、雷サージ電流が電路２に流れた場合に漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎを漏電判定閾値Ｖｌｅａｋよりも大幅に小さくすることもでき、漏電判定回路５０での誤検出を精度よく抑えることができる。
　なお、実施の形態１，２にかかるインピーダンス調整素子３２，３２Ａに、キャパシタンス素子を並列または直列に接続してもよい。これにより、雷サージ電流のように高い周波数の電流が電路２に流れた場合、漏電電流が電路２に流れた場合に比べ、漏電判定回路５０へ入力される電圧Ｖｉｎを小さくすることができる。また、実施の形態１の電圧変換素子３１は、抵抗で構成されるが、電圧変換素子３１は、抵抗とインダクタとが直列接続された素子で構成されてもよい。また、上述したインピーダンス調整素子３２，３２Ａの調整は一例であって、インピーダンス調整素子３２，３２Ａの調整は上述した例に限定されない。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。漏電検出部４，４Ａは、漏電遮断器１，１Ａ以外の機器または装置に適用することができる。例えば、漏電検出部４，４Ａは、漏電監視装置、漏電リレー、その他の計測器などに適用することができる。
　１，１Ａ　漏電遮断器、２　電路、３　開閉部、３１，３２　開閉接点、４，４Ａ　漏電検出部、５　引き外し装置、６１，６２　電源側接続端子、７１，７２　負荷側接続端子、８１，８２　導体、１０　零相変流器、１１　環状鉄心、１２　二次巻線、１３，１４　二次側端子、２０　クランプ回路、２１，２２　ダイオード、３０，３０Ａ　電圧変換回路、３１　電圧変換素子、３２，３２Ａ　インピーダンス調整素子、４０　ローパスフィルタ、５０　漏電判定回路、Ｉｚ　出力電流、Ｖｃｈ，Ｖｉｎ，Ｖｚ　電圧、Ｖｌｅａｋ　漏電判定閾値、Ｔ２　期間。

Claims (5)

  1. 　電路に流れる零相電流を検出する零相変流器と、
    　前記零相変流器の二次側端子間の電圧をクランプ電圧以下に制限するクランプ回路と、
    　前記クランプ回路に並列に接続され、前記零相変流器の出力電流を電圧に変換する電圧変換回路と、
    　前記電圧変換回路によって変換された前記電圧の高周波成分を除去し、前記高周波成分が除去された電圧を出力するローパスフィルタと、
    　前記ローパスフィルタから出力される電圧に基づいて、前記電路の漏電を判定する漏電判定回路と、を備え、
    　前記電圧変換回路は、
    　前記零相変流器の出力電流を前記電圧へ変換し、変換した前記電圧を前記ローパスフィルタへ出力する電圧変換素子と、前記電圧変換回路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整素子との直列回路を有する
    　ことを特徴とする漏電検出装置。
  2. 　前記インピーダンス調整素子は、
    　抵抗を含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
  3. 　前記インピーダンス調整素子は、
    　インダクタを含む
    　ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
  4. 　前記漏電判定回路は、
    　前記ローパスフィルタから出力される前記電圧の瞬時値が閾値以上である状態が予め設定された期間以上継続した場合に、前記電路に漏電があると判定する
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の漏電検出装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一つに記載の漏電検出装置と、
    　前記電路の開閉を行う開閉部と、
    　前記漏電判定回路が前記電路に漏電があると判定した場合に、前記開閉部に前記電路を遮断させる引き外し装置と、を備える
    　ことを特徴とする漏電遮断器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023176039A1 (ja) * 2022-03-17 2023-09-21 三菱電機株式会社 機器診断装置及び機器診断システム

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114475255B (zh) * 2022-02-23 2023-08-08 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种轨道车辆牵引变流器高压带载自检方法和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017038A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Matsushita Electric Works Ltd 漏電遮断装置
JP2002093302A (ja) * 2000-09-08 2002-03-29 Hitachi Ltd 回路遮断器
JP2002159134A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Kawamura Electric Inc 漏電検出器のテスト回路
JP2006148990A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 漏電検出回路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19729168B4 (de) * 1996-07-09 2007-08-16 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki Fehlerstrom-Schutzschalter
KR20030042661A (ko) * 2001-11-23 2003-06-02 가부시키가이샤 도마토 누설 전류 측정 장치
CN1258202C (zh) * 2002-07-24 2006-05-31 松下电工株式会社 漏电断路器
JP5634240B2 (ja) * 2010-12-08 2014-12-03 パナソニック株式会社 漏電検出遮断器
CN202210115U (zh) * 2011-09-20 2012-05-02 浙江德力西电器股份有限公司 一种基于保护可控硅的剩余电流信号测量电路
JP2016166770A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 漏電検出装置
JP6610173B2 (ja) * 2015-08-25 2019-11-27 三菱電機株式会社 漏電遮断器
CN204967236U (zh) * 2015-10-15 2016-01-13 浙江天正电气股份有限公司 漏电保护器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017038A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Matsushita Electric Works Ltd 漏電遮断装置
JP2002093302A (ja) * 2000-09-08 2002-03-29 Hitachi Ltd 回路遮断器
JP2002159134A (ja) * 2000-11-16 2002-05-31 Kawamura Electric Inc 漏電検出器のテスト回路
JP2006148990A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 漏電検出回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023176039A1 (ja) * 2022-03-17 2023-09-21 三菱電機株式会社 機器診断装置及び機器診断システム

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