JPH0714251B2 - 回路しや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は過電流引外し装置を備えた回路しや断器に関
するものである。

［従来の技術］ この種の回路しや断器は、たとえば特開昭60-32211号公
報や実公昭55-29931号公報に開示されているように、負
荷開閉接点が閉成されて電源側端子から負荷開閉接点を
介して対応する負荷側端子に電力が供給されている状態
において、交流電路に事故電流が流れると、上記変流器
がそれに固有の変流比で事故電流を検出し、２次側に出
力電流を誘起する。

上記信号変換回路からの出力信号は、事後処理回路に印
加され、事故電流が所定のレベル以上であると判断され
たとき、そのレベル検出信号が時限回路に入力され、こ
の時限回路はこの信号にもとづいて所定の限時動作を行
ない、サイリスタのゲートをトリガして釈放形過電流引
外しコイルを駆動し、上記負荷開閉接点を開放して電路
をしや断する。

上記時限回路は、第３図で示す瞬時引外し電流領域，短
限時引外し電流領域および長限時引外し電流領域を越え
たとき、時限動作する瞬時引外し回路、短限時引外し回
路および長限時引外し回路を具備している。

第４図は長限時引外し回路を示す。事故電流に相当する
検出電圧は実効値変換回路でその実効値に変換されたの
ち、その出力電圧eXが長限時引外し回路（170）の比較
器（35）に入力され、その出力電圧eXが基準電圧設定回
路（37）の基準電圧eYに対して、たとえば１倍に達する
と、比較器（35）の出力スイツチ（36）が閉より開とな
り、コンデンサ（38）への充電を可能とする。

いま、定格電流がたとえば200Aのとき、基準電圧設定回
路（37）の基準電圧eYをたとえば0.6Vに設定しておき、
実効値変換回路からの出力電圧eXが0.6Vに達したとき、
比較器（35）の出力スイツチ（36）を閉より開にして、
コンデンサ（38）への充電を開始する。この場合、充電
開始時に上記交流電路に流れる事故電流は240Aである。

他方、上記比較器（35）の入力端子ａに印加される入力
電圧eXは電圧電流変換回路（44）に印加されて、その入
力電圧eXに相当する出力電流Ibに変換される。

ここで、上記電圧電流変換回路（44）の入力電圧eXと出
力電流Ibとの関係は、入力電圧eXが大きくなると、出力
電源Ibが大きくなる所定の関係となるように達成されて
いる。つまり、入力電圧eXがたとえば0.5Vであるとき、
その出力電流Ibが１μＡに変換され、入力電圧eXが1Vに
なると、出力電流Ibが４μＡに変換されるように構成さ
れている。

したがつて、上記電圧電流変換回路（44）により、その
出力電圧eX（1V）は電流Ib（４μＡ）に変換されて、そ
の出力電流Ibがコンデンサ（38）に充電される。

上記コンデンサ（38）の充電電圧e1が上昇して、長限時
動作時間の基準電圧設定回路（42）の出力電圧e2より高
くなると、比較器（41）から長限時動作時間の出力信号
を出して、たとえば100secでしや断動作をする。

第５図は上記回路しや断器が接続された配電系統の一例
を示す。同図において、PFは高圧側の保護機器としての
パワーヒユーズ、TRはトランスで、このトランスTRの２
次側には回路しや断器B1が接続されるとともに、その分
岐回路に他の回路しや断器B2,B3がそれぞれ接続されて
いる。

上記配電系統において、たとえばＳ点に短絡などの事故
が発生した場合、回路しや断器B2のみが動作し、上位の
回路しや断器B1や他の分岐回路の回路しや断器B3はいず
れも動作させないようにして、配電系統内での事故の波
及を極力最小限にとどめ、給電の連続性を向上させよう
とする、いわゆる選択しや断方式が採用されている。

上記のような選択しや断を達成しようとするには、少な
くとも、第６図で示すように各回路しや断器B1,B2およ
びB3の動作特性曲線b1,b2,b3を互いに重ならせないよう
に、各回路しや断器を調整可能に構成する必要がある。

また、過負荷領域において、パワーヒユーズPFよりも先
に回路しや断器B1,B2またはB3が動作しなければならな
いことはもちろんのこと、短絡事故のくり返しによるパ
ワーヒユーズPFの劣化を防止しなければならない。

したがつて、上位の回路しや断器B1の動作特性曲線b1が
パワーヒユーズPFの特性曲線Ｆと重なる場合には、上記
回路しや断器B1の動作特性曲線b1を特性曲線b12のよう
に低電流側へ調整する必要がある。

上記各回路しや断器B1,B2またはB3の動作特性曲線b1,b
2,b3の調整は、長限時引外し動作特性曲線について説明
すれば、第１図の変流器（21）の変流比と第４図の長限
時引外し回路（170）における基準電圧設定回路（37）
の基準電圧eYを、上記各回路しや断器B1,B2またはB3の
基準電圧eYの最大設定値に対して0.5〜１倍に調整する
ことによつて容易に達成することができる。つまり、上
記各回路しや断器B1,B2,B3の最大定格電流の0.5〜１倍
の範囲内において、長限時引外し特性を調整することが
できる。

また、上記各回路しや断器B1,B2またはB3の短限時引外
し特性曲線についても、長限時引外し動作特性曲線と同
様な手段で調整することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記構成において、交流電路に流れる事故電
流が定格電流の５〜10倍の範囲内において、交流器の２
次側に誘起される電流の実効値が第２図の特性曲線
（Ｊ）で示すように飽和して、事故電流である１次電流
Iaと２次電流Icとが比例しなくなる。

その結果、長限時引外し回路（170）の比較器（35）に
入力される電圧eXは、事故電流が定格電流の５〜10倍の
範囲内において、一次電流Iaに比例しなくなり、電圧電
流交換回路（44）からコンデンサ（38）に充電される電
流が理想値より小さくなり、上記コンデンサ（38）の充
電電圧e1が正しく上昇しなくなる。

したがつて、交流電路に流れる事故電流が定格電流の1.
2〜５倍の範囲内において、動作電流２乗時間積がたと
えば400A×400A×100secである場合、事故電流が定格電
流の５〜10倍の範囲内において、動作電流２乗時間積が
400A×400A×100sec以上でないと、しや断動作しない欠
点があつた。

この発明は上記欠点を改善するためになされたもので、
交流電路に流れる事故電流が定格電流に対して十分に高
くなつても、長限時動作時間の正確な回路しや断器を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明による回路しや断器は、実効値変換回路の出力
電圧が所定値以上になつたとき、これを検出してスイツ
チを切り換える切換制御回路を設け、上記スイツチを介
して長限時引外し回路を実効値変換回路からピーク値変
換回路側に接続するように構成したことを特徴とする。

［作用］ これによつて、事故電流が定格電流の所定値までは、長
限時引外し動作が実効値変換回路の出力電圧によつて達
成され、また、事故電流が定格電流の所定値以上では、
長限時引外し動作がピーク値変換回路の出力電圧によつ
て達成される。

前述の通り、交流電路に流れる事故電流が定格電流の所
定値以上において、変流器の２次側に誘起される電流の
実効値は飽和して、事故電流である１次電流と２次電流
とが比較しなくなる。

しかしながら、事故電流が定格電流の所定値以上におい
て、変流器の２次側に誘起される電流のピーク値は事故
電流である１次電流と２次電流との比例関係がほぼ保持
されている。

したがつて、交流電路に流れる事故電流が定格電流の所
定値以上において、長限時引外し動作をピーク値変換回
路の出力電圧によつて行なわせることにより、交流電路
に流れる事故電流が定格電流に対して十分に高くなつて
も、正確な長限時動作時間を達成することができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説明する。

第１図はこの発明による回路しや断器の一例を示す回路
図である。

（21）は交流電路（11）に介挿された変流器で、この変
流器（21）の２次側には、２次出力電流を単一方向に変
える整流回路（30）が接続され、この整流回路（30）は
ダイオード（31），（32）の直列回路と、ダイオード
（33），（34）の直列回路とから構成されている。（50
0）は整流回路（30）の正側出力端子に接続された直流
定電圧電源回路で、正側端子（5a），中間端子（5c）お
よび負側端子（5d）をもつている。

上記電源回路（500）の負側端子（5d）は電流検出抵抗
体（40）の一端に接続され、この電流検出抵抗体（40）
の他端は整流回路（30）の負側接続端子に接続されて、
この検出抵抗体（40）には電路（11）の負荷電流に対応
する全波整流波形電流が流れる。（60）は電流検出抵抗
体（40）の電圧降下を電源回路（500）の中間電位Voを
基準とする信号に変換する差動増幅回路である。

上記差動増幅回路（60）は演算増幅器（63）と４つの抵
抗体（64），（65），（66），（67）から構成されてい
る。上記差動増幅回路（60）の電力は電源回路（500）
から供給され、差動増幅回路（60）の入力端子は電流検
出抵抗体（40）に接続されている。

（70）は時限回路で、この時限回路（70）は瞬時引外し
回路（230）、短限時引外し回路（220）および長限時引
外し回路（170）を備え、各回路（230），（220），（1
70）の出力端子は並列接続されて、時限回路（70）の出
力端子（70a）となつている。

すなわち、差動増幅回路（60）の出力端子（60a）に
は、瞬時引外し回路（230）が接続され、この瞬時引外
し回路（230）にはピーク値変換回路（210）と短限時引
外し回路（220）が直列接続されている。また、実効値
変換回路（211）はスイツチ（１）の常閉接点（1b）と
共通接点（1c）を介して長限時引外し回路（170）の入
力端子に接続されている。さらに、上記ピーク値変換回
路（210）の出力端子はスイツチ（１）の常開接点（1
a）に接続されている。なお、長限時引外し回路（170）
は第４図において前述した通りである。

（２）は上記スイツチ（１）の切換制御回路で、この切
換制御回路（２）は実効値変換回路（211）の出力電圧e
Xが所定値以上になつたとき、これを検出してスイツチ
（１）の共通接点（1c）を常閉接点（1b）から常開接点
（1a）の側に切り換えて、ピーク値変換回路（210）の
出力電圧eZを長限時引外し回路（170）に入力させるも
のである。

（80）は整流回路（30）の正側出力端子に接続された電
磁引外しコイル、（120）は電磁引外しコイル（80）に
直列接続された開閉回路で、この開閉回路（120）の他
端は電源回路（500）の負側端子（5d）に接続されてい
る。上記電磁引外しコイル（80）は開閉接点（120）に
対し、しや断機構（100）を介して機械的に連動してお
り、開閉回路（120）が開より閉に切換ることにより、
上記開閉接点（120）が開放されるように構成されてい
る。

（50）は電源回路（500）の正側端子（5a）と負側端子
（5d）との間に接続された不足電圧動作禁止回路、（5
5）はその出力スイツチである。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

交流電路（11）に電流Iaが流れると、変流器（21）の２
次巻線に固有の変流比で定まつた２次電流Icが流れる。
この２次電流Icを整流回路（30）で単一方向の電流に変
換し、整流回路（30）の出力電流が電源回路（500）と
検出抵抗体（40）を通つて整流回路（30）に還流する。
このとき、電源回路（500）と検出抵抗体（40）には交
流電路（11）の電流Iaに対応する全波整流波形電流が流
れる。

上記電源回路（500）に全波整流波形電流が流れ込む
と、この電源回路（500）の各出力端子（5a），（5c）
および（5d）には、中間端子（5c）の電位Voを基準とし
た電圧（＋Ｖ），（−Ｖ）が発生する。

他方、上記差動増幅回路（60）の電力は電源回路（50
0）から供給され、差動増幅回路（60）の入力は電流検
出抵抗体（40）から供給される。この差動増幅回路（6
0）の利得Ａは、 となる。

上記差動増幅回路（60）の出力が時限回路（70）の対応
する瞬時引外し回路（230）、短限時引外し回路（220）
および長限時引外し回路（170）に印加され、これらの
各回路は第３図で示す瞬時引外し，短限時引外しおよび
長限時引外しの各特性動作を達成するように出力信号を
出す。

これを長限時引外しの特性動作について説明すると、時
限回路（70）における実効値変換回路（211）からの出
力電圧eXは、スイツチ（１）の常閉接点（1b）と共通接
点（1c）を介して長限時引外し回路（170）に入力さ
れ、第４図について説明した場合と同様の動作を達成す
る。

いま、事故電流が定格電流の10倍に到達したとき、長限
時引外しのしや断をする場合について、スイツチ（１）
の切換制御回路（２）は実効値変換回路（211）の出力
電圧eXが定格電流値のときの５倍に到達したとき、これ
を検出してスイツチ（１）の共通接点（1c）を常閉接点
（1b）から常開接点（1a）の側に切り換えるように調整
する。

これによつて、事故電流が定格電流の２〜５倍までは、
長限時引外し動作が実効値変換回路（211）の出力電圧e
Xによつて達成される。また、事故電流が定格電流の５
〜10倍までは、長限時引外し動作がピーク値変換回路
（210）の出力電圧eZによつて達成される。

ところで、交流電路（11）に流れる事故電流が定格電流
の５〜10倍の範囲内において、交流器（21）の２次側に
誘起される電流の実効値は第２図の特性曲線（Ｊ）で示
すように飽和して、事故電流である１次電流Iaと２次電
流Icとが比例しなくなる。

しかしながら、事故電流が定格電流の５〜10倍の範囲内
において、交流器（21）の２次側に誘起される電流のピ
ーク値は第２図の特性曲線（Ｐ）で示すように、事故電
流である１次電流Iaと２次電流Icとの比例関係がほぼ保
持されている。

したがつて、交流電路（11）に流れる事故電流が定格電
流の５〜10倍の範囲内において、長限時引外し動作をピ
ーク値変換回路（210）の出力電圧eZによつて行なわせ
ることにより、交流電路（11）に流れる事故電流が定格
電流に対して十分に高くなつても、正確な長限時動作時
間を達成することができる。

上記時限回路（70）の出力信号は不足電圧動作禁止回路
（50）の出力スイツチ（55）を経由して開閉回路（12
0）の入力をトリガし、開閉回路（120）の出力を開より
閉にし、電磁引外しコイル（80）を励磁する。電磁引外
しコイル（80）は開閉接点（201）を閉より開に操作
し、事故電流をその過電流開始から、たとえば100secで
しや断する。

なお、上記開閉接点（201）を流れる電流が定格電流の1
0％〜20％程度の小さいときには、電源回路（500）の出
力電圧は時限回路（70）の動作に不十分な状態がある。
その状態で、時限回路（70）が誤つた出力を出すのを防
止するため、不足電圧動作禁止回路（50）の出力スイツ
チ（55）が開となつて、開閉回路（120）の閉動作を防
ぐ。

また、スイツチ（１）は、便宜上、有接点について説明
したけれども、無接点式であつてもよいことはいうまで
もない。

さらに、上記実施例においては、単相の交流電路（11）
をしや断する回路しや断器について説明したけれども、
多相の交流電路をしや断する回路しや断器であつてもよ
いことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、交流電路に流れる事
故電流が定格電流の所定値以上において、長限時引外し
動作をピーク値変換回路の出力電圧によつて行なわせる
ことにより、交流電路に流れる事故電流が定格電流に対
して十分に高くなつても、正確な長限時動作を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による回路しや断器の一例を示すブロ
ツク図、第２図は変流器の１次電流と２次電流との関係
をピーク値と実効値について示す特性図、第３図は回路
しや断器の動作説明用の引外し特性図、第４図は長限時
引外し回路のブロツク図、第５図は回路しや断器の選択
しや断動作を説明するための配電系統の一例を示す系統
図、第６図は回路しや断器の選択しや断動作の動作特性
曲線図、第７図は調整可能な回路しや断器の動作特性曲
線図である。 （１）……スイツチ、（２）……切換制御回路、（11）
……交流電路、（21）……変流器、（30）……整流回
路、（35）……比較器、（60）……差動増幅回路、（7
0）……時限回路、（80）……電磁引外しコイル、（10
0）……しや断機構、（120）……開閉回路、（170）…
…長限時引外し回路、（201）……負荷開閉接点、（21
0）……ピーク値変換回路、（211）……実効値変換回
路、（500）……電源回路、Ia……変流器の１次電流、I
c……変流器の２次電流、eX……実効値電圧、eZ……ピ
ーク値電圧。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電路に挿入された負荷開閉接点と、こ
   の接点に流れる電流を検出する変流器と、この変流器の
   ２次巻線に接続されて前記変流器の交流２次電流を単方
   向電流に変換する整流回路と、この整流回路の出力端子
   間に接続された直流定電圧電源回路と、前記単方向電流
   に比例する前記電流検出抵抗体の電圧降下を増幅する差
   動増幅回路と、前記単方向電流の所定の大きさに対して
   所定の時間遅れを生じさせる時限回路と、この時限回路
   の出力により開より閉に操作される開閉回路と、この開
   閉回路の閉成で電磁引外しコイルにより駆動されて前記
   負荷開閉接点を閉より開にするしや断機構とを具備し、
   上記時限回路は前記差動増幅回路の出力信号を受けてそ
   の出力信号の実効値電圧に変換する実効値変換回路と、
   前記差動増幅回路の出力信号を受けてその出力信号のピ
   ーク値電圧に変換するピーク値変換回路と、上記実効値
   変換回路からの実効値電圧とピーク値変換回路からのピ
   ーク値電圧とが入力される長限時引外し回路と、この長
   限時引外し回路に入力される実効値電圧をピーク値電圧
   に切り換えるスイツチと、上記実効値変換回路の出力電
   圧が所定値以上になつたときこれを検出しかつ上記スイ
   ツチを切り換えて上記長限時引外し回路を実効値変換回
   路からピーク値変換回路側に接続する切換制御回路とを
   備えたことを特徴とする回路しや断器。