JPS6112450B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、接地事故遮断（GFI）装置の改良
に関する。

一組のac導電線を介して負荷へ流入する電流と
負荷から流出する電流との間に十分に保持される
電流差を生じさせる接地事故が起こつたときは常
に、接地事故遮断装置は前記導電線を流れる電流
を遮断する。電流を遮断する電気機械的なリレー
がチヤタリングを行なわない…すなわち、それが
最初に開路した直後に閉路位置と開路位置の間を
振動しない…ことが望ましい。このようなチヤタ
リングは、スイツチに不当な機械的圧力を加え、
その接点の侵食を速める。チヤタリングが長い
と、リレースイツチコイルの巻線が過熱しスイツ
チが破壊するかもしれない。

接地事故遮断装置には、被制御シリコン整流器
が駆動電流のac導電線からリレースイツチへの印
加を制御するものがある。接地事故が生じるとき
は常に、一組の導電線を介して負荷へ流入する電
流と負荷から流出する電流の非平衡状態が、差動
電流変圧器を使用して検出される。変圧器で変成
された非平衡電流は、線周波数でスイツチングさ
れる同期検波器を使つて通常半波整流される。整
流された信号は積分器に加えられて積分された信
号を生じる。積分された信号が閾値レベルを超え
たことを比較器が検出すると、これは、ゲート信
号を被制御整流器に印加してそれを導通状態に切
換制御するのに適した接地事故表示を行なう。

この発明者は、このような接地事故遮断装置は
積分された信号が閾値レベルをわずかに越えさせ
るような接地事故が生じたときリレースイツチの
チヤタリングが起こりやすいことを見い出し、さ
らにこのようなチヤタリングは、駆動電流の半サ
イクルの急速に減少する後半部分の間ゲート信号
が被制御整流器へ、印加されるのを阻止すること
によつて除去されることを見い出した。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。

接地事故遮断装置は、差電流検出変圧器１５の
鉄心１４を通る一組の導電線１１，１２，１３を
有する中性点接地三線方式とともに使用されるも
のとして図示される。逆位相の導電線１１，１３
を流れる電流は接地事故状態ではリレースイツチ
１６によつて遮断され、導電線１２は中性点接地
用導電線である。周知のように、電力伝送の他の
方式、たとえば多相式の場合でも、適当な変形を
少し加えることによつて、接地事故遮断装置が使
用できる。

差電流変圧器１５の２次巻線１７は、検出コイ
ルと呼ばれることもあるもので、一方では、導電
線１１，１２，１３中を左方から右方へ流れる電
流と他方では、導電線１１，１２，１３中を右方
から左方に流れる電流との非平衡を検出する。検
出された非平衡電流は整流器１８に供給され、こ
の整流器は整流された信号を生じる。整流器１８
は、一般に、半波整流を行うように配設された同
期検波器からなり、線周波数で切換えられる。整
流器１８からの整流された信号は積分器１９に加
えられ、この整流された信号に応答して与えられ
る積分された信号は閾値検出器２０に加えられ
る。閾値検出器２０によつて、積分された信号が
閾値レベルを越えることが検出されると、これは
接地事故表示を行なう。

一般に、積分器１９は整流器１８から整流電流
が供給されるキヤパシタからなり、閾値検出器２
０は簡単な電圧比較器からなる。積分器１９は、
接地事故遮断装置が導電線の過渡状態に応答する
可能性を減少させるため、または、さもなけれ
ば、導電線を介する導電を遮断するため…すなわ
ち、リレースイツチ１６の所謂“引はずし害”を
回避するために使用される。導電線の過渡状態が
積分されることと、閾値レベルを越えるに十分に
大きな積分された信号をある時間に与える他の雑
音とを回避するため、積分器１９は時間とともに
積分された情報を失なうように形成されなければ
ならない。この積分された情報の損失は、非平衡
電流の半波整流が生じる半サイクルと共に変化す
る、ac線周波数の半サイクルの間に生じる。

リレースイツチ１６の駆動コイル２１は、中性
点導電線１２と一方の導電線１３との間に被制御
整流器２２と直列に接続される。被制御整流器２
２が導通したとき、駆動電流はリレースイツチ１
６の駆動コイル２１を流れ導電線１１，１３の開
路を生じる。従来の接地事故遮断装置では、被制
御整流器２２の導通は、閾値検出器２０から供給
され被制御整流器２２のゲート電極に直接に加え
られる接地事故表示信号によつて開始された。

この発明の発明者は、接地事故が閾値レベルを
わずかに越える積分された信号を生じるに十分な
だけの程度に起こつたとき、この種の接地事故遮
断装置においてリレースイツチのチヤタリングが
生じることを見い出し、そしてそのチヤタリング
の理由もまた見い出した。積分された信号が閾値
レベルをわずかだけ越えるとき、電流が急速に減
少する駆動電流の部分…すなわち、駆動電流の各
半サイクルの後方部…において、ゲート電流が被
制御整流器に加えられる。これは、前の半サイク
ルでの積分器からの情報の損失は、電流が立ち上
がるかまたは緩やかに減少する駆動電流サイクル
の前方部分で補償されるべきであるからである。
この発明者は、電流が急速に減少する駆動電流の
半サイクルの後方で被制御整流器を導通させるこ
とは、被制御整流器が、これの導通状態の消える
前にリレースイツチを完全に駆動させるに十分な
エネルギイを供給しないという結果となることを
見い出した。リレースイツチの一部分だけの駆動
は、各サイクルごとに繰り返し生じることとな
り、リレースイツチのチヤタリングを発生させ
る。

この発明に係る接地事故遮断装置は駆動電流が
急速に減少する駆動電流の半サイクルの後方部分
ではゲート信号を被制御整流器へ印加することを
阻止する手段を有する。これによつて、被制御整
流器が導通したときリレースイツチを完全に駆動
することを保証しチヤタリングを阻止するのに十
分な振幅と持続時間とを有する駆動電流をリレー
スイツチへ加えることを確実とする。これに付随
して、接地事故遮断装置の感度にはわずかな損失
が生じるが、これは回路系の他の点で簡単に補償
できる。

第１図において、駆動電流の半サイクルの後方
部分でゲート信号を被制御整流器へ印加すること
を阻止する手段は電界効果トランジスタ２３によ
つて与えられ、このチヤンネルによつて、閾値検
出器２０の出力を被制御整流器２２のゲート電極
に選択的に接続する。レジスタ２４ａ，２４ｂか
らなる電圧分割器２４によつて分割された導電線
１２，１３間の中性点−導電線電圧が、この中性
点−導電線電圧のピーク値およびその近辺で起こ
ることであるが、アバランシユダイオード２５と
セルフバイアストランジスタ２６との直列接続間
に生じることが予期される結合相殺電圧を越える
時、電流がアバランシユダイオード２５とセルフ
バイアストランジスタ２６およびトランジスタ２
６と電流鏡面構造であるトランジスタ２７のエミ
ツタ−コレクタ間とを流れるのである。トランジ
スタ２７のコレクタ電流は電流源２８によつて要
求される引き出し電流を越え、FET２３のゲー
ト電圧をより正とする。FET２３のチヤンネル
は導通し、閾値検出器２０はゲート信号を被制御
整流器に加えてこれを導通させる。抵抗２４ｂを
抵抗２４ａに比べて大きくすることによつて、中
性点−導電線電圧の半サイクルのうちのFET２
３が導通状態である部分を増加し、抵抗２４ｂ
は、他の構成の開回路によつて置換されてもよ
い。

中性点−導電線電圧の零切点の近辺では、アバ
ランシユダイオード２５とセルフバイアストラン
ジスタ２６の直列接続は導通できるまでバイアス
されず、トランジスタ２７も導通できるまでバイ
アスされないだろう。電流源２８はFET２３の
ゲート電極電圧を引き下げそのチヤンネルを非導
通とするだろう。抵抗２９は被制御整流器２２の
ゲート電極をそのカソードと同一電圧に保持する
であろう。

前述の構成によつて、駆動電流の各半サイクル
の開始部と後方部とにおいて、被制御整流器２２
の導通の開始を阻止する。各半サイクルの開始部
で被制御整流器２２の導通の開始を阻止すること
には、動作上の利点はない。各半サイクルの後方
とともにその開始部において導通の開始を阻止す
る回路を構成することが、より簡単なのであると
いうのにすぎない。

第２図は、ゲート信号を被制御整流器２２へと
加えることを、駆動電流の半サイクルの急速に減
少する部分の間阻止できる他の回路を示めす。閾
値検出器２０は通常比較器２０′からなるので、
そのゲート信号が発生される前に、越えられるべ
き閾値レベルを変化させ、駆動電流の半サイクル
の急速に減少する部分の間閾値レベルを上げるこ
とができる。

ダイオード３１と蓄積キヤパシタ３２からなる
ピーク値検出器３０は、アバランシユダイオード
３３とダイオード３４と３５の１つとが、導電線
１２，１３間の導電線−中性点電圧を抵抗３６を
介してそれらに加えることによつて導通したと
き、それらの間に現われる相殺電圧にほぼ等しい
直流電圧を生じる。導電線１２，１３間の中性点
−導電線間電圧の零切点近辺では、トランジスタ
２７は、非導通であり、トランジスタ３８を導通
させるべくバイアスするために必要な電圧降下を
抵抗３７間に生じるようなコレクタ電流を提供し
ない。トランジスタ３８が導通しないとき、蓄積
キヤパシタ３２の端子間直流電圧は、抵抗３９で
の実質的な減衰なしに、電圧比較器２０′へ加え
られて、比較的高い閾値レベルを与える。この閾
値レベルは十分に高いので、積分器１９からの最
大信号によつても越えることができない。したが
つて、駆動電流の零切点近辺では、ゲート信号は
被制御整流器２２に加えられずその導通を開始さ
せない。

駆動電流の半サイクルの他の部分すなわちピー
ク値近辺では、トランジスタ２７は、導通して、
抵抗３７の電圧降下を増加し、トランジスタ３８
を飽和させるに十分なコレクタ電流を呈する。飽
和状態では、トランジスタ３８はそのコレクタ電
極の電圧をエミツタ電極の電圧近くにクランプす
るので、蓄積キヤパシタ３２間の電圧は抵抗３９
と４０の電圧分割作用によつて分割され、電圧比
較器２０′へとより低い閾値レベルを与える。こ
のより低い閾値レベルは積分器１９からの積分信
号によつてより簡単に越えられるので接地事故が
起こつた場合、ゲート信号を被制御整流器２２に
対してより容易に加えることができる。

閾値レベルが駆動電流の零近辺近くで増加した
にもかかわらずゲート信号が被制御整流器２２に
加えられることを完全には阻止しないような閾値
レベルを有するこの発明の変形例を提供すること
もできる。接地事故が十分に重大でわずかな積分
された信号でも駆動電流のすぐ次の減衰半サイク
ルの初期において被制御整流器２２の導通を確実
に開始させる場合には、ゲート信号を被制御整流
器２２に加えてもよいわけである。前述の発明の
開示に基づいて、電子回路設計分野の当業者はこ
の開示の教えるところを実現するために沢山の回
路の変形を行なうことができるであろうが、この
ことは特許請求の範囲の解釈の際に考慮されるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる接地事故遮断装置の
一実施例の一部をブロツク図で示めした回路構成
図、第２図はこの発明にかかる接地事故遮断装置
の他の実施例の一部をブロツク図で示めした回路
構成図である。 １１，１２，１３……ac導電線、１４……変圧
器、１６……リレースイツチ、１８……整流器、
１９……積分器、２０……閾値検出器、２１……
駆動コイル、２２……被制御整流器、２３……電
界効果トランジスタ、２４……電圧分割器、２５
……アバランシユダイオード、２６……セルフバ
イアストランジスタ、２７……トランジスタ、２
８……電流源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ac発生器を負荷に接続する複数のac導電線に
   対して使用される接地事故遮断装置において、駆
   動信号の印加に応答して前記ac導電線を介する電
   流を遮断する電気機械的リレースイツチと、一組
   の前記ac導電線間の電圧に応ずる駆動信号源と、
   前記駆動信号を前記リレースイツチにその駆動の
   ために加えるために前記駆動信号源をリレースイ
   ツチへ選択的に接続する被制御導電路とゲート電
   極とを有する被制御整流手段と、前記発生器から
   前記負荷へと流れる電流が前記負荷から前記発生
   器へと流れる電流と異なるとき変成された非平衡
   電流を与える差電流検出手段と、整流された信号
   を得るために前記非平衡電流を整流する手段と、
   積分された信号を得るために前記整流された電流
   を積分する手段と、前記積分された信号が閾値を
   越えゲート信号を前記被制御整流手段のゲート電
   極へ供給しその被制御導電路の導通を開始させる
   ことを検出する閾値検出手段とからなり、前記装
   置は前記ゲート信号が前記被制御整流手段に印加
   されることが可能とされる第１の動作モードと前
   記ゲート信号が前記被制御整流手段に印加される
   ことを阻止される第２の動作モードとを有する制
   御手段を含み、該制御手段は前記ac導電線に接続
   されその間の線電圧に応答し、該線電圧に同期し
   て前記第１および第２の動作モード間で前記制御
   手段を交互に切り換え、前記第２の動作モードは
   急速に減少する駆動信号の後半部分の期間とほぼ
   同時である接地事故遮断装置。