JPH0412616A - 直流回路の地絡検出装置 - Google Patents

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） この発明は、直流回路の地絡検出方法に関するものであ
る。

（従来の技ｖ＃） 例えば太陽光発電についていうと、将来小規模設備の普
及を図るべく、低コスト化の研究が今日盛んに行われて
いる。

ところでこの太陽光発電の発電回路内の直流側において
は留意すべき事項がある。即ち、太陽電池は面積的に広
く、また多数の電池が多段接続であることから１回路中
のあらゆる場所で、地絡を生ずる恐れがある。また地絡
が発生すれば、それが原因となって火災が発生する危険
もある。

従ってこの種の発電回路には、適宜地絡検出装置を設け
なければならない。この場合、上述の如く設備は極めて
小規模かつ低コストであることが要求されているから、
その装置は極力コンパクトでかつ低価格のものであるこ
とが望まれる。

この点、従来の直流回路のこの種の地絡検出手段につい
ては、第３図乃至第６図に掲げるものがあった。

第３図に掲げたものは、直流電源５１及び負荷５２との
並列結線部の中性点（Ｒ□：Ｒ２）に地絡電流検出器５
３を接続したものである（第１従来技術）。なお図中に
示したＲ、、Ｒ−よ、直流電源５１と負荷５２を結ぶル
ープにおける。各々陽極（Ｐ）側と陰極（Ｎ）側の絶縁
抵抗を表わしている。

この方法によれば、陽極側、陰極側のいずれかの地点に
地絡が発生すると、回路の平衡がくずれて地絡電流検出
器５３に地絡電流が流れるので、このことによって地絡
の検出をしようとするものである。

第４図に掲げたものは、直流電源６１及び負荷６２との
並列結線部の中性点（Ｒｘ＝Ｒｚ）を接地し、さらに直
流電源６１と負荷６２を結ぶループにおける陽極側と陰
極側の電流経路に、夫々変流器等の計器用変成器６４．
６５を設け、当該計器用変成器６４．６５間に差電流検
出器６６を設けたものである（第２従来技術）。なお図
中に示したＲ□Ｒ２は、直流電源６１と負荷６２を結ぶ
ループにおける、各々陽極（Ｐ）側と陰極（Ｎ）側の絶
縁抵抗を表わしている。

この方法によれば、地絡が発生すると、即ち絶縁抵抗Ｒ
’ｓ、Ｒｐが低下すると、負荷電流に地絡電流が加わる
から、陽極側と陰極側にその分の電流差が生ずる。従っ
て、この差電流を差電流検出器６６によって検出するこ
とにより、発生した地絡が検出できるものである。

第５図、第６図に掲げたものはいずれも交流電源を使用
するものである。

即ち第５図に掲げたものは、直流電源７１と負荷７２を
結ぶループに地絡検出器７３を接続し、さらに当該地絡
検出器７３の接地側に交流電源７４を介したものである
（第３従来技術）。なお、図中に示したＲ’ｓ、　Ｒｐ
は、直流電源７１と負荷７２を結ぶループにおける、各
々陽極（Ｐ）側と陰極（Ｎ）側の絶縁抵抗を表わしてい
る。

また第６図に掲げたものは、前出第１従来技術において
、地絡検出器の接地側に交流電源を介したものである。

即ち直流電源８１及び負荷８２との並列結線部の中性点
（Ｒ□＝Ｒ２）に地絡電流検出器８３の一端子を接続し
、地絡電流検出器８３の接地側端子を交流電源８４に接
続するとともに、当該交流電源８４を接地したものであ
る（第４従来技術）。なお図中に示したＲＮ、Ｒ，は、
直流電源８１と負荷８２を結ぶループにおける、各々陽
極（Ｐ）側と陰極（Ｎ）側の絶縁抵抗を表わしている。

これら第３、第４の各従来技術によれば、地絡が発生す
ると交流の地絡電流が流れるので、これを地絡検出器に
よって検出して、地絡の発生を検出するものであり、回
路中のあらゆる箇所の地絡に対して応動する特徴を持っ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上述の各従来技術には夫々以下のような問
題点がある。

まず第１従来技術によれば、直流電源５１の中性点又は
第２図中の回路におけるＲＮ＝Ｒ，となる箇所で発生し
た地絡に対しては、地絡検出器５３が応動しないという
問題がある。

また第２従来技術によれば、電源側の地絡に対しては応
動しないという問題がある。

また第３．４従来技術は、まず交流電源を別途用意する
必要があり、装置として具体化した場合全体として肥大
化してしまう。また極性の判別を行なおうとしても、波
形を比較するなどの手間がかかり、実用的ではなかった
のである６（課題を解決するための手段） この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、あら
ゆる箇所での地絡に対して応動し、極性判別も可能な直
流回路の地絡検出方法を提供して課題の解決を図るもの
である。

そのためこの発明では、地絡電流検出器を直流回路の陽
極側と陰極側へと、適宜切替接続して直流回路の地絡を
検出するという構成を採ったものである。

（作　用） 陽極側に接続した場合、陰極側で地絡が発生すると直流
電源の陽極→地絡検出器→地絡点→直流電源の陰極とい
・うループが形成されるので、地絡検出器には地絡電流
が流れる。

逆に陰極側に接続した場合には、陽極側で地絡が発生し
たとき、直流電源の陽極→地絡点→地絡検出器→直流電
源の陰極というループが形成されるので、地絡検出器に
は地絡電流が流れる。

また電源の中性点で地絡が発生した場合には、陽極側並
びに陰極側のいずれに接続した場合でも地絡電流が地絡
検出器に流れる。なおこの場合、流れる電流の向きは相
互に逆向きである。

従ってこのことを利用すれば、一定時間毎に陽極側、陰
極側に切替接続することにより、回路のあらゆる場所で
発生する地絡を検出することができるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図は第１実施例にかかる検出方法を実施するための
主要部の回路の説明図であり、１は太陽電池等の直流電
源、２は負荷、３は直流電源１と負荷２とを結ぶループ
における陽極側の絶縁抵抗、４は同陰極側の絶縁抵抗を
示しており、これらによって地絡検出の対象となる直流
回路が構成されているとする。

本実施例における直接の切替接続動作は三路スイッチ５
が担う。即ち三路スイッチ５の二つの独立端子には、夫
々直流電源１と負荷２とを結ぶループにおける陽極側と
陰極側が夫々接続され、さらにこの三路スイッチ５の共
用端子には、地籍電流検出器６が接続されている。この
三路スイッチ５は、切替制御装置７によって切替えられ
るものであり、また当該切替制御装置７の電源は直流電
源１に依拠している。而して切替制御装置７には適宜の
タイマーが設けられ、一定時間毎に切替制御装置７を作
動させ、三路スイッチ５のスイッチを陽極側（ＴＰ）、
陰極側（Ｔお）へと投入し、地籍電流検出器６はその都
度、′陽極側、陰極側に切替接続されるものである。

そして地絡電流検出器６がら出力される信号電流は適宜
の警報回路（図外）の作動スイッチ８へと入力され、こ
の作動スイッチ８のＯＮ、　ＯＦＦによって、警報回路
のブザー、ランプ等の警報手段が動作するようになって
いる。

なお地籍電流検出器６は一定値以上の地籍電流が流れた
場合に、動作して信号電流を出方する構成を有する。即
ち動作するときの地籍電流を１１、直流電源１の電圧を
Ｅ、大地抵抗をＲ１、地籍電流検出器６の固有抵抗をＲ
１１，地籍発生とみなせる程度に絶縁抵抗が低下した場
合の陽極側の絶縁抵抗を＊ＲＰ、同陰極側の絶縁抵抗を
＊ＲＮとすれば、陽極側又は陰極側地絡の場合は、 ｉ、≧Ｅ／ＣＲｔ＋Ｒ＠＋　（＊Ｒ，ｏｒ　＊ＲＮ））
また電源の中性点地絡の場合は、当該中性点の絶縁抵抗
をＲ８とすれば。

１１≧Ｅ／２（Ｒよ＋Ｒ，十Ｒ０） である（但し、直流電源１の内 部抵抗はいずれの場合も無視している）。

従って地籍電流検出器６の最小動作レベルは、上記の各
ｉ５のうちの小さい方に合わせて設定されている。もち
ろん直流電源１におけるあらゆる箇所、即ち電圧がＥ−
Ｅ／２となる箇所での地籍に対しても応動するようにな
っている。

なお実際には、他に種々の要素が回路に加わるため、地
籍電流検出器の最小動作レベルは適宜その場の危険度に
応じて設定されるものである。

第１実施例にかかる検出方法を実施するための主要部の
回路は以上の構成を有しており、次に作動状況について
説明する。

（１）陽極側の絶縁抵抗３が低下したとき（陽極側が地
絡したとき） この場合には三路スイッチ５が第１図の状態、即ち陽極
側（Ｔｐ　）に切替えられて地絡検出器６が陽極側に接
続されている状態では、地籍検出器６は作動しない。し
かし一定時間の後、切替制御装置７によって陰極側（Ｔ
Ｎ）に切替えられて地絡検出器６が陰極側に接続されれ
ば、直ちに地籍電流を検出して作動し、作動スイッチ８
をＯＮさせる。この場合地絡検出器６が検出する地籍電
流の向きは、接地側から導入されて地絡検出器６を通過
する方向を有している・ （２）陰極側の絶縁抵抗４が低下したとき（陰極側が地
絡したとき） この場合には三路スイッチ５が第１図の状態、即ち陽極
側（Ｔ、）に切替えられて地絡検出器６が陽極側に接続
されている状態で、地絡検出器６は地籍電流を検出して
作動し、作動スイッチ８をＯＮさせる。この場合地絡検
出器６が検出する地籍電流の向きは、三路スイッチ５側
から導入′されて地籍検出器６を通過する方向を有して
いる。

（３）直流電源１の中性点が地絡したときこの場合には
三路スイッチ５が陽極側（ＴＰ）、陰極側（ＴＮ）のい
ずれのポジションにあっても、地絡検出器６は地籍電流
を検出し、作動スイッチ８をＯＮさせる。即ち一定時間
経過後三路スイッチ５が切り替わっても、依然として作
動スイッチ８はＯＮになっている。従ってこの場合には
、中性点て地絡が発生していると認識できるのである。

この場合地絡検出器６が検出する地絡電流の向きは、夫
々逆向きである。

従って、地絡がどの箇所で起こってもそれを検出でき、
しかもそのときの地絡電流の極性も判別できるものであ
る。

なお以上の作用からも明らかなように、上記（１）の場
合には三路スイッチ５が切り替わるまで、即ち一定時間
を経ないと地絡が検出できないことになるが、凡そこの
種の地絡については、地絡電流が流れたから瞬時に検出
しなければならないというものではなく、多少の地絡電
流の放置があっても、実用上何ら問題はない、むしろこ
のようにいわば両極側を交互に間歇的に監視すれば、誤
作動もなく、しかも実質的に常時監視しているのと同一
の効果が得られるものである。従って、効果的な地絡検
出が行なえるという従来にはない特徴を有するものであ
る。

また上記第１実施例では、地絡の検出自体に要する電源
は直流電ＷＸｌからとっているので、別途専用の電源を
用意する必要はない、実施するための構成についても極
めて簡易であり、低コスト化、コンパクト化も容易であ
る。

次に第２実施例について説明すると、本実施例は第１実
施例にかかる検出方法に、さらに地絡の発生箇所の極性
も判別しうるような構成を加えたものである。第２図は
第２実施例にかかる検出方法を実施するための主要部の
回路の説明図であり、１１は太陽電池等の直流電源、１
２は負荷、１３は直流電源１１と負荷１２とを結ぶルー
プにおける陽極側の絶縁抵抗、１４は同陰極側の４１！
縁抵抗を示しており、第１実施例の場合と同様、これら
によって地絡検出の対象となる直流回路が構成されてい
る。

また本実施例においても直接の切替接続動作は三路スイ
ッチ１５が担い、地絡電流検出器１６との接続、並びに
切替制御装置１７の構成、それによる切替え動作等は全
て第１実施例と同一である。

而して本実施例では、さらに切替制御装Ｍ１７によって
同時に三路スイッチ１８も陽極側（ｃｐ）、陰極側（Ｃ
）ｌ）へと切り替え投入される。即ち、三路スイッチ１
８はと三路スイッチ１５と同時に同極側に切り替え接続
されるようになっている。また三路スイッチ１８の各端
子は適宜の警報回路（図外）と接続されるが、共用端子
については途中に地絡電流検出器１６から出力される信
号電流を受けて動作する作動スイッチ１９が介在してい
る。

従って、地絡電流検出器１６から出力された信号電流に
よって作動スイッチ１９が投入された場合、その時の三
路スイッチ１５のポジションに応じて当該警報回路への
ループが構成されるので、当該側々のループに応じて例
えば個別のブザー、ランプ等の警報手段を設けておけば
、地絡発生箇所の極性が直ちにわかるものである。

例えば第２図の状態（三路スイッチ１５が陽極側（Ｔ、
）にあるとき）で地絡電流検出器１６が作動した場合、
三路スイッチ１８も陽極側（Ｃ２）にあり、警報回路に
はそれに応じたＣ２側ループが形成されることになる。

それゆえ地絡発生箇所の極性も容易に認識できるもので
ある。

（発明の効果） この発明によれば、地絡電流検出器を、直流回路の陽極
側と陰極側へと適宜切替接続して陽極側と陰極側とを交
互に監視を行なうことにより、実質的に常時監視と同一
の効果が得られるので、直流回路の地絡検出が極めて効
率よくかつ効果的に行なえる。

また電源の中性点を含め、直流回路の中のあらゆる箇所
で発生する地絡に対してもこれを検出することができる
。もちろん極性判別も可能である。

また実施するにあたって要する装置等は極めて少数かつ
簡単なもので済むので、低コスト化、コンパクト化も容
易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を行なうための主要な回路の説明図
、第２図は第２実施例を行なうための主要な回路の説明
図、第３図乃至第６図はいずれも従来技術の説明図であ
り、第３図は第１従来技術の説明図、第４図は第２従来
技術の説明図、第５図は第３従来技術の説明図、第６図
は第４従来技術の説明図である。 なお図中、１は直流電源、２は負荷、３は陽極側の絶縁
抵抗、４は陰極側の絶縁抵抗、５は三路スイッチ、６は
地絡電流検出器、７は切替制御装置、８は作動スイッチ
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地絡電流検出器を直流回路の陽極側と陰極側へと、適宜
   切替接続することを特徴とする、直流回路の地絡検出方
   法。