JP2004022462A

JP2004022462A - トラッキングブレーカ

Info

Publication number: JP2004022462A
Application number: JP2002178972A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nakagawa; 中川　敏幸
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】炭化導電路発生による微少な放電電流が発生した時点で動作するトラッキングブレーカを提供する。
【解決手段】電路９の電流を検出する変流器２、変流器２が検出した電流情報を基にトラッキング放電を判断する制御部１、制御部１の出力するトラッキング放電検知信号により電路９の接点７を引き外し操作する引き外しコイル６を有し、制御部１はマイクロコンピュータから成る演算回路１１を備え、演算回路１１が入力される電流波情報から隣接する電流波のピーク値の差を求め、該ピーク値の差が所定の電流判定値以上となる個数が連続して１０個カウントされたら、或いは３００ｍｓの間に断続的に１０個カウントされたらトラッキング放電発生と判定してトラッキング放電検知信号を出力して接点７の引き外し動作する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラッキング放電を検知して電路を電源から遮断するトラッキングブレーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用電気機器の接続プラグは塩化ビニル等の合成樹脂製のものが広く使用されている。特に塩化ビニルはトラッキング放電が発生すると絶縁が劣化して炭化導電路ができやすく、炭化導電路が形成されると微少電流でも発火現象が発生し、その場合塩化ビニールを溶かしてしまう。
そのため、炭化導電路発生による放電現象を検出して電路を遮断するトラッキングブレーカがあるが、従来のトラッキングブレーカは接続機器に通電した状態でトラッキング放電の検出を行うため、電源投入時の突入電流や負荷の電流変化を考慮しなければならず、判定値が電路の定格電流の３〜４倍（例えば６０Ａ〜８０Ａ）であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のトラッキングブレーカはトラッキング放電の判定値が大きいため、例えば接続プラグの電極金具間に発生した炭化導電路による微少電流の発火現象は検出できず、発火現象発生後の短絡状態となって判定値を超える電流が流れて初めて遮断動作していた。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、炭化導電路が形成されて微少な放電電流が発生した時点で動作するトラッキングブレーカを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、電路の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段が検出した電流情報を基にトラッキング放電を判断する判断手段と、該判断手段の出力するトラッキング放電検知信号により動作し、電路の接点を引き外し操作する引き外しコイルとを備え、前記判断手段は、マイクロコンピュータを備えて、該マイクロコンピュータが入力される電流波情報から隣接する電流波のピーク値の差を求め、該ピーク値の差が所定の電流判定値以上となる個数が予め設定した時間間隔の間に予め設定した個数以上カウントされたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力することを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電流判定値は複数値設定され、電流検出手段により検出した電路電流値に応じて何れか１つの電流判定値が選択されることを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、電路電圧を検出する電圧検出手段を備え、判断手段は前記電圧検出手段の検出した電圧情報から隣接する電圧波のピーク値の差を求め、該ピーク値の差が所定の電圧判定値以上となる個数が予め設定した時間間隔の間に予め設定した個数以上カウントされたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、電圧判定値は複数値設定され、電圧検出手段により検出した電路電圧と電流検出手段により検出した電路電流とにより求めた電力値に応じて何れか１つの電圧判定値が選択されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るトラッキングブレーカの第１の実施形態を示すブロック図であり、１は判断手段としての制御部、２は電流検出手段としての変流器、３は電流−電圧変換回路、４は制御部１，電流−電圧変換回路３及び引き外しコイル６に電力を供給する電源回路、５は引き外しコイル６を動作させるサイリスタであり、７は電路９を電源から開放する接点、８ａはトラッキングブレーカの電源側接続端子、８ｂは負荷側接続端子を示している。
また、制御部１は、Ａ／Ｄ変換回路１０、演算回路１１、レジスタ１２、出力回路１３を有し、演算回路１１はマイクロコンピュータで構成され、変流器２で検出された電路電流情報からトラッキング放電電流を検出して、その放電電流の発生状況が所定条件を満たしたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力するように構成されている。
【０００９】
以下、トラッキング放電の検知動作を詳細に説明する。制御部１は、電流−電圧変換回路３で電圧値に変換して入力された電路電流情報をＡ／Ｄ変換回路１０でデジタルデータ化してサンプリング時間（例えば０．２５ｍｓ）毎に演算回路１１にサンプリングデータとして出力する。演算回路１１は、サンプリングデータから分割時間Ｔ１（例えば５０Ｈｚの場合１０ｍｓ波形の半周期時間）毎に電流波ピーク値を検出し、直前に検出した電流波半周期（１０ｍｓ）のピーク値との差（変動値）を求めてレジスタ１２に送る。
その際、単位時間Ｔ２（例えば１００ｍｓ）に得たサンプリングデータから電路電流を求め、変動値に対してトラッキング放電と判断する電流判定値を設定する。尚、分割時間Ｔ１の１０ｍｓ及び単位時間Ｔ２の１００ｍｓは５０Ｈｚ電源の場合の数値例を示すもので、同様のタイミングで６０Ｈｚの場合を設定すると分割時間Ｔ１は８．３ｍｓ、単位時間Ｔ２は８３ｍｓとなる。
【００１０】
電流判定値は３段階の数値が設定されている。図２の電流判定値の説明図を基に説明すると、図２においてΔＩＰＴ１〜ΔＩＰＴ３が電流判定値であり、ΔＩＰＴ１は電路電流が例えば２００ミリアンペア程度の待機電力が通電される状態の判定値を示し、具体的にはΔＩＰＴ＝１アンペアとしている。ΔＩＰＴ２は電路電流３アンペア程度の軽負荷時の判定値を示し、例えばΔＩＰＴ２＝３アンペアとしている。また、ΔＩＰＴ３はそれ以外の電路電流の場合の判定値を示し、例えばΔＩＰＴ３＝５アンペアとしている。
尚、マイナスとなった変動値は、プラスの値に置き換えてレジスタ１２に送られる。
【００１１】
そして、変動値は各入力波形に対して演算され、変動値が連続して或いは断続的に電流判定値を超えたらトラッキング放電判定処理を実行する。トラッキング放電判定処理は、変動値が電流判定値以上となる数をカウントし、単位時間Ｔ２内に連続して１０個カウントしたら、即ち電流ピーク値の差が１０回連続して電流判定値を超えたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力する。この判定処理でトラッキング放電の特徴的な徐々に大きくなる電流変動を捕らえることができる。また単位時間Ｔ２より長い判定時間Ｔ３（例えば３００ｍｓ）内に断続して１０個以上カウントしたらやはりトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出す。この判定処理で、トラッキング放電発生初期の不安定な放電を検知できる。
【００１２】
このように、トラッキング放電発生の判定に際して、隣接する電路電流波のピーク値の差から判断するので、電路電流の大きさに拘わらずトラッキング放電を検知して遮断動作する。従って、樹脂製の接続プラグにトラッキング放電により発生する炭化導電路が形成されて微少な放電電流が発生した時点で遮断動作させることができ、発火現象が抑制されて接続プラグの融けを無くすことができるし、炭化導電路による火災を防止できる。また、トラッキング放電の特徴的な電流変動を検出して判別するので、突入電流や大電流に対して誤動作することがなく、トラッキング放電を良好に検知して遮断動作できる。
更に、電路電流の大きさに応じて電流判定値を変更するので、電路電流が小さいときは電流判定値を小さくして、感度を上げることができるし、電路電流が大きいときは電流判定値を大きくして誤動作を無くすことができ、トラッキング放電の検知動作の精度を更に向上できる。
【００１３】
尚、途中で変動値が判定値を超えなくなったらトラッキング放電判定処理は初期化されるが、レジスタに送られた変動値は残り、誤検出防止に役立てることができる。また、分割時間Ｔ１、単位時間Ｔ２、判定時間Ｔ３及び電流判定値ΔＩＰＴ１〜ΔＩＰＴ３は予めプログラムにより設定される。ただし、各時間は上記数値に限定する必要はなく、分割時間Ｔ１は小さい方が良いし単位時間Ｔ２は変動値のカウント数との兼合いで決定される。また、判定時間Ｔ３は単位時間Ｔ２より長ければ良いが、単位時間Ｔ２の３倍程度に設定するのが好ましく、Ｔ２＝１００ｍｓ、Ｔ３＝３００ｍｓが好適である。
【００１４】
図３は本発明の第２の実施形態を示すトラッキングブレーカのブロック図であり、上記図１に示す構成に加えて電路電圧を検出する電圧検出手段である電圧検出回路１４を備え、電路電流に加えて電路電圧も検出して電流と電圧の双方の情報からトラッキング放電を判定するよう構成されている。尚、図１と同一の構成要素には同一の符号を付与してある。
以下、電路電流によるトラッキング放電検知動作は、上記図１と同様であるので省略し、電路電圧によりトラッキング放電を検知する動作を説明する。
【００１５】
電圧検出回路１４が検出した電路の電圧情報をＡ／Ｄ変換回路１０でデジタルデータ化してサンプリング時間毎に演算回路１１にサンプリングデータとして出力する。演算回路１１は、そのサンプリングデータから分割時間Ｔ１毎に電圧波ピーク値を検出し、隣接した直前の半周期の電圧ピーク値との差（変動値）を求めてレジスタ１２に送る。
その際、単位時間Ｔ２に得たサンプリングデータから電路電圧を求め、変動値に対してトラッキング放電と判断する電圧判定値を設定する。
【００１６】
電圧判定値は３段階の数値が設定されており、図４の電圧判定値の説明図を基に説明すると、図４においてΔＶＰＴ１〜ΔＶＰＴ３が電圧判定値であり、ΔＶＰＴ１は電路通電電力が例えば０．２ワット程度の待機電力状態の判定値を示し、具体的にはΔＩＰＴ＝１ボルトとしている。ΔＶＰＴ２は電路通電状態が３００ワット程度の軽負荷時の判定値を示し、例えばΔＶＰＴ２＝３ボルトとしている。また、ΔＶＰＴ３はそれ以外の電路状態の場合の判定値を示し、例えばΔＶＰＴ３＝５ボルトとしている。
【００１７】
このように、待機電力状態、軽負荷電力状態、その他の電力状態と電路の状態に応じて電圧判定値を変更することで、電路の通電状況に拘わらず高精度でトラッキング放電を検知することができる。尚、マイナスとなった変動値は、プラスに置き換えてレジスタ１２に送られる。
そして、変動値は各入力波形に対して演算され、変動値が連続して或いは断続的に電圧判定値を超えたらトラッキング放電判定処理を実行する。トラッキング放電判定処理は、変動値が電圧判定値を超えた数をカウントし、単位時間Ｔ２内に連続して１０個カウントしたらトラッキング放電発生と判断して出力信号を出す。或いは判定時間Ｔ３内に断続して１０個カウントしたらやはりトラッキング放電発生と判定してトラッキング放電検知信号を出す。
尚、途中で変動値が判定値を超えなくなったらトラッキング放電判定処理は初期化されるが、変動値はレジスタに残り、誤検出防止に役立てることができる。
【００１８】
このように、電路電流を検出してトラッキング放電を検知する動作に加えて、電路電圧波のピーク値の差も検出してトラッキング放電の判定をするので、更に精度良くトラッキング放電を検知できる。
また、電圧判定値を電路に通電される電力の大きさに応じて変更するので、通電電力が小さいときは電圧判定値を小さくして、感度を上げることができるし、通電電力が大きいときは電圧判定値を大きくして誤動作を無くすことができ、トラッキング放電の検知動作の精度を更に向上できる。
【００１９】
尚、上記実施形態においては、電流判定値及び電圧判定値は３種類設定して、電路の状況に応じて選択しているが、２種類の数値のみで設定しても良いし、４種類以上で更に細分化して設定することもできる。また、第２の実施形態では、電流判定値も電圧判定値と同様に電路の通電電力に応じて選択しても良いし、第１の実施形態では電路電流値に応じて電流判定値を選択しているが、電圧検出手段を設けて電路の通電電力値に応じて電流判定値を選択しても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、トラッキング放電検出の判定に際して、隣接する電路電流波のピーク値の差から判断するので、電路電流の大きさに拘わらずトラッキング放電を検知して遮断動作する。従って、樹脂製の接続プラグにトラッキング放電により発生する炭化導電路が形成されて微少な放電電流が発生した時点で遮断動作させることができ、発火現象が抑制されて接続プラグの融けを無くすことができるし、炭化導電路による火災を防止できる。
また、トラッキング放電の特徴的な電流変動を検出して判別するので、突入電流や大電流に対して誤動作することがなく、トラッキング放電を良好に検知して遮断動作できる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて電路電流の大きさに応じて電流判定値を変更するので、電路電流が小さいときは電流判定値を小さくして、感度を上げることができるし、電路電流が大きいときは電流判定値を大きくして誤動作を無くすことができ、トラッキング放電の検知動作の精度を更に向上できる。
【００２２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、電路電圧波のピーク値の差を検出してトラッキング放電の判定をするので、更に精度良くトラッキング放電を検知できる。
また、請求項４の発明によれば、請求項３の効果に加えて、電圧判定値を電路に通電される電力の大きさに応じて変更するので、通電電力が小さいときは電圧判定値を小さくして、感度を上げることができるし、通電電力が大きいときは電圧判定値を大きくして誤動作を無くすことができ、トラッキング放電の検知動作の精度を更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すトラッキングブレーカのブロック図である。
【図２】電流判定値の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すトラッキングブレーカのブロック図である。
【図４】電圧判定値の説明図である。
【符号の説明】
１・・制御部（判断手段）、２・・変流器（電流検出手段）、３・・電流−電圧変換回路、４・・電源回路、５・・サイリスタ、６・・引き外しコイル、７・・接点、１０・・Ａ／Ｄ変換回路、１１・・演算回路（マイクロコンピュータ）、１２・・レジスタ、１３・・出力回路、１４・・電圧検出回路（電圧検出手段）。

Claims

電路の電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段が検出した電流情報を基にトラッキング放電を判断する判断手段と、該判断手段の出力するトラッキング放電検知信号により動作し、電路の接点を引き外し操作する引き外しコイルとを備え、
前記判断手段は、マイクロコンピュータを備えて、該マイクロコンピュータが入力される電流波情報から隣接する電流波のピーク値の差を求め、該ピーク値の差が所定の電流判定値以上となる個数が予め設定した時間間隔の間に予め設定した個数以上カウントされたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力することを特徴とするトラッキングブレーカ。
電流判定値は複数値設定され、電流検出手段により検出した電路電流値に応じて何れか１つの電流判定値が選択される請求項１記載のトラッキングブレーカ。
電路電圧を検出する電圧検出手段を備え、判断手段は前記電圧検出手段の検出した電圧情報から隣接する電圧波のピーク値の差を求め、該ピーク値の差が所定の電圧判定値以上となる個数が予め設定した時間間隔の間に予め設定した個数以上カウントされたらトラッキング放電発生と判断してトラッキング放電検知信号を出力する請求項１又は２記載のトラッキングブレーカ。
電圧判定値は複数値設定され、電圧検出手段により検出した電路電圧と電流検出手段により検出した電路電流とにより求めた電力値に応じて何れか１つの電圧判定値が選択される請求項３記載のトラッキングブレーカ。