JP4298694B2

JP4298694B2 - 避雷器の切離し制御装置

Info

Publication number: JP4298694B2
Application number: JP2005322194A
Authority: JP
Inventors: 正山本; 儀一斉田; 義光高原
Original assignee: 森長電子株式会社
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: JP2007129871A

Description

この発明は、故障や劣化を生じた避雷器を速やかに電源系統から切り離して分離することができる避雷器の切離し制御装置に関する。

低圧電源回路に使用される避雷器は、開閉サージや誘導雷サージに加えて、直撃雷サージに対しても有効に動作することが求められている。低圧電源回路には、コンピュータシステムを含む重要負荷を接続するケースがますます増加しつつあるからである。

一方、避雷器は、短絡故障を生じたり、劣化して過大な続流を生じたりした場合、速やかに電源系統から切り離して電源短絡故障を未然に防止する必要がある。そこで、避雷器と直列にヒューズを介装することが少なくない（たとえば特許文献１、２）。
特開２００２−２３８１１０号公報特開２００２−２７０３３０号公報

かかる従来技術によるときは、避雷器と直列に介装するヒューズは、避雷器の動作対象として直撃雷サージを考慮すると、必ずしも適切であるとはいい得ないという問題があった。すなわち、ヒューズの定格電流が小さいと、直撃雷サージのエネルギによりヒューズ自体が溶断して避雷器が正常に動作しないことがあり、逆にヒューズの定格電流を大きくすると、避雷器の故障や劣化の際にヒューズが適切に溶断しないおそれがあるからである。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、避雷器と直列の開閉器を制御ユニットからのトリップ信号により開放させることによって、低圧電源回路において、直撃雷サージをも動作対象とする避雷器に有効に適用することができる避雷器の切離し制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、電源系統と避雷器との間に介装する開閉器と、所定値以上の避雷器電流が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことを検知してトリップ信号を出力する制御ユニットとを備えてなり、制御ユニットは、整流回路、検出回路、出力回路を縦続し、整流回路は、避雷器電流に比例する全波整流波形の電圧を出力し、検出回路は、正常な避雷器の漏れ電流の最大値を超えるような過大な避雷器電流が継続すると、０．５サイクルごとに出力パルスを発生するコンパレータと、コンパレータからの０．５サイクルごとの出力パルスにより出力パルスを連続的に出力するリトリガブルな単安定形のマルチバイブレータと、マルチバイブレータからの出力パルスを積分する積分回路と、積分回路の出力電圧が基準電圧以上になると出力パルスを発生し、出力回路をトリガするコンパレータとを縦続し、開閉器は、出力回路からのトリップ信号により避雷器を電源系統から切り離すことをその要旨とする。

かかる発明の構成によるときは、制御ユニットは、所定値以上の過大な避雷器電流が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことを検知してトリップ信号を出力し、避雷器と直列の開閉器を開放させることにより、故障や劣化を生じた避雷器を電源系統から速やかに切り離すことができる。また、制御ユニットは、直撃雷サージの襲来によって開閉器を誤って開放させるおそれがなく、避雷器を正常に動作させることができる。ただし、所定値は、たとえば正常な避雷器の漏れ電流の最大値を超えるような適当な値に設定すればよい。また、規定時間は、正常な避雷器の続流の最大継続時間が０．５サイクルであることを考慮して、たとえば約１サイクル相当の時間に設定することが好ましい。なお、避雷器は、低圧電源回路用として使用されるもので、直撃雷サージをも処理し得る放電耐量を有するものとする。

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

避雷器の切離し制御装置は、開閉器ＳＷと、制御ユニット１０とを備えてなる（図１）。

開閉器ＳＷは、電源系統Ｌから給電される低圧電源回路Ｌ1 において、電源系統Ｌと避雷器ＡＲとの間に介装されている。なお、低圧電源回路Ｌ1 には、ブレーカＢＫを介して負荷ＬＤが接続されている。ただし、ブレーカＢＫ、負荷ＬＤは、図示に拘らず、１回線でもよく、２回線以上の複数回線であってもよい。

開閉器ＳＷは、外部からのトリップ信号Ｓ1 によって開放する外部引外し形である。このような開閉器ＳＷとしては、自己トリップ機構を有しない外部引外し形のノーヒューズブレーカの他、トリップ信号Ｓ1 によって開放する電磁開閉器を使用することができる。

開閉器ＳＷと避雷器ＡＲとの間には、避雷器電流Ｉa を検出する電流検知用の電流変成器ＣＴが装備されている。電流変成器ＣＴの出力は、制御ユニット１０内の整流回路１１に導かれている。なお、制御ユニット１０は、整流回路１１、検出回路１２、出力回路１３を縦続して構成されており、出力回路１３の出力は、トリップ信号Ｓ1 として開閉器ＳＷに導かれている。

整流回路１１は、たとえばブリッジ形の全波整流回路である。そこで、整流回路１１は、避雷器電流Ｉa に比例する全波整流波形の電圧Ｖa を出力することができる。

検出回路１２は、コンパレータ１２ａ、単安定形のマルチバイブレータ１２ｂ、コンパレータ１２ｃを縦続して構成されている（図２）。なお、マルチバイブレータ１２ｂ、コンパレータ１２ｃの間には、抵抗Ｒ、コンデンサＣからなる積分回路が介装されている。また、コンパレータ１２ａ、１２ｃには、それぞれ基準電圧Ｖ1 、Ｖ2 が印加されている。検出回路１２は、所定値以上の避雷器電流Ｉa が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことにより、出力パルスＶe を発生して出力回路１３をトリガする（図１）。そこで、出力回路１３は、検出回路１２からの出力パルスＶe に対応して、開閉器ＳＷに対してトリップ信号Ｓ1 を出力することができる。

避雷器ＡＲが故障し、または劣化して過大な避雷器電流Ｉa が継続すると（図３（Ａ））、整流回路１１からの電圧Ｖa は、０．５サイクルごとにコンパレータ１２ａの基準電圧Ｖ1 によって設定される所定値を超えて継続する。そこで、コンパレータ１２ａは、０．５サイクルごとに出力パルスＶb を発生するから、マルチバイブレータ１２ｂは、出力パルスＶc を連続的に出力することができる。ただし、マルチバイブレータ１２ｂは、たとえば出力パルス幅を０．６サイクル相当の時間幅に設定するリトリガブルの単安定形マルチバイブレータとする。

一方、抵抗Ｒ、コンデンサＣによる積分回路は、マルチバイブレータ１２ｂからの出力パルスＶc を積分して出力電圧Ｖd を作るから、コンパレータ１２ｃは、規定時間Ｔの経過によりＶd ≧Ｖ2 が成立することによって出力パルスＶe を発生する。したがって、出力回路１３は、トリップ信号Ｓ1 を出力して開閉器ＳＷを開放し、避雷器ＡＲを電源系統Ｌから切り離すことができる。ただし、コンパレータ１２ｃの基準電圧Ｖ2 は、抵抗Ｒ、コンデンサＣによる積分回路の時定数と相俟って、過大な避雷器電流Ｉa が発生してから出力パルスＶe 、トリップ信号Ｓ1 が発生するまでの時間、すなわち過大な避雷器電流Ｉa が継続する規定時間Ｔを約１．２サイクル相当の時間に規定している。

これに対し、避雷器ＡＲが正常であって、単発の直撃雷サージを正常に放電処理した場合（図３（Ｂ））、マルチバイブレータ１２ｂは、単発の出力パルスＶc を出力するだけであり、出力パルスＶe 、トリップ信号Ｓ1 が発生しない。避雷器ＡＲが正常であって、続流が０．５サイクル以内で消滅した場合も（同図（Ｃ））、同様である。

以上の説明において、検出回路１２は、コンパレータ１２ａの出力パルスＶb を連続して２個カウントすることによって出力パルスＶe を出力するカウンタを使用してもよい。なお、このときのカウンタは、出力パルスＶb を入力し、たとえば０．６サイクルごとに強制リセットするとともに、出力パルスＶe を発生するカウントアップリミット値を２に設定すればよく、規定時間Ｔを０．６サイクル以上１サイクル以下相当の時間に設定することができる。

なお、開閉器ＳＷは、直接手動操作によって、または図示しない手動操作回路を介して、任意に投入し、開放することができる。すなわち、避雷器ＡＲは、必要に応じて電源系統Ｌ、低圧電源回路Ｌ1 から切り離し、点検保守作業を実行することができる。また、出力回路１３または開閉器ＳＷには、トリップ信号Ｓ1 によって開閉器ＳＷが開放されたことを示す警報表示手段を設けることができ、警報表示手段の作動を示す表示信号を外部に送出することも可能である。

なお、低圧電源回路Ｌ1 が単相二線、単相三線、三相三線、三相四線の場合、避雷器ＡＲは、中性線以外の各線に設けるのが普通である。このとき、電流変成器ＣＴ、制御ユニット１０は、各線の避雷器ＡＲごとに設け、いずれかの制御ユニット１０からのトリップ信号Ｓ1 により開閉器ＳＷを開放させ、すべての避雷器ＡＲ、ＡＲ…を同時に電源系統Ｌから切り離せばよい。また、制御ユニット１０の検出回路１２までを各線の避雷器ＡＲごとに設け、いずれかの検出回路１２からの出力パルスＶe により共通の出力回路１３からトリップ信号Ｓ1 を出力させてもよい。

全体構成ブロック系統図要部詳細ブロック系統図動作説明線図

符号の説明

ＡＲ…避雷器
ＳＷ…開閉器
Ｌ…電源系統
Ｔ…規定時間
Ｉa …避雷器電流
Ｓ1 …トリップ信号
１０…制御ユニット

特許出願人森長電子株式会社
代理人弁理士松田忠秋

Claims

電源系統と避雷器との間に介装する開閉器と、所定値以上の避雷器電流が０．５サイクルを超える規定時間以上継続したことを検知してトリップ信号を出力する制御ユニットとを備えてなり、該制御ユニットは、整流回路、検出回路、出力回路を縦続し、前記整流回路は、避雷器電流に比例する全波整流波形の電圧を出力し、前記検出回路は、正常な避雷器の漏れ電流の最大値を超えるような過大な避雷器電流が継続すると、０．５サイクルごとに出力パルスを発生するコンパレータと、該コンパレータからの０．５サイクルごとの出力パルスにより出力パルスを連続的に出力するリトリガブルな単安定形のマルチバイブレータと、該マルチバイブレータからの出力パルスを積分する積分回路と、該積分回路の出力電圧が基準電圧以上になると出力パルスを発生し、前記出力回路をトリガするコンパレータとを縦続し、前記開閉器は、前記出力回路からのトリップ信号により避雷器を電源系統から切り離すことを特徴とする避雷器の切離し制御装置。