【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、交流電路に地絡が発生したとき、その交流電路を遮断する地絡検出装置において、交流電路の負荷側に挿入されたインバータからの高周波成分による不要動作、不動作の防止に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば特開昭61−15422 号公報に示された従来の地絡検出装置を示すブロック図、図７はその動作波形図である。 図において、１は交流電路、２
はこの交流電路１に設置された遮断器、３は交流電路１
を１次巻線とする地絡検出器例えば零相変流器、４は遮断器２を引き外すように設けられた電磁装置、５は電磁装置４と直列に接続されたスイッチング素子例えばサイリスタである。 遮断器２、電磁装置４およびサイリスタ５は遮断手段を構成している。 ６は零相変流器３に接続され、その出力のレベルを判別するレベル判別器、７はこのレベル判別器６に接続され、その出力時間幅を判別する信号幅判別器、８は信号幅判別器７に接続され、その出力に応じてトリガ信号を発生させるトリガ回路である。 信号判別器７とトリガ回路８は信号判別手段を構成する。 トリガ回路８の出力側はサイリスタ５のゲート電極に接続され、そのトリガ信号によりサイリスタ５がオンされ電磁装置４を介して遮断器２を引き外し、交流電路１を遮断する。

【０００３】上記のような従来の地絡検出装置の動作を図７の波形図を参照しながら説明する。 交流電路１に地絡が発生したとき、交流電路１には図７(a)に示す地絡電流が流れる。 この地絡電流は零相変流器３により検出され、その出力側には図６(b) に示す検出信号が得られる。 この検出信号はレベル判別器６に入力され、そのレベルが閾値ＴＨ１を超えると、図７(c) に示すように、
零相変流器３の検出信号レベルが閾値ＴＨ１を超えている期間の対応する時間幅のパルス信号が発生される。 このパルス信号は信号幅判別器７に入力され、このパルス信号幅が所定の幅ｔ１例えば２ミリ秒以上であれば信号幅判別器７は図７(d) に示すような出力信号を発生し、
この出力信号に応答してトリガ回路８は図７(e) に示すトリガ信号を発生する。 このトリガ信号によりサイリスタ５がオンされ電磁装置４を介して遮断器２を引き外し、交流電路１を遮断する。

【０００４】ところで近年、負荷側にインバータを挿入して負荷制御を行う回路への地絡検出装置の使用が増加してきた。 この場合の回路構成を図８に、その動作波形図を図９、図10、図11に示す。 図において、１〜８は上記従来装置と同一のものである。 10はインバータであり、誘導電動機の速度制御に用いられ周波数を変換して負荷へ電力を供給するものが多い。 インバータ10からの電力には周波数を変換するため用いられる１キロＨｚ前後または10キロＨｚ前後の高周波が含まれている。 11は配電用の変圧器であり、一般に200 Ｖ配電回路ではデルタ接続の１相は接地される。 12負荷周辺での地絡発生時の地絡抵抗、13は負荷回路の電線と大地間の浮遊静電容量である。

【０００５】上記のような地絡検出装置の負荷側にインバータを挿入した回路の地絡の発生の無い場合の動作を図11を用いて説明する。 浮遊静電容量へは、図11(a) に示すような尖塔波形の電流が流れ、零相変流器３は図11
(b) のような出力をレベル判別器６へ出力する。 レベル判別器６の閾値ＴＨ１を超える部分に相当する出力は図
11(c) に示すように幅の狭いパルス列になる。 このパルス幅は所定の時間ｔ１以下であるので、図11(d) に示すように信号幅判別器７の閾値ＴＨ２を超えない。 つまり信号幅判別器７が浮遊静電容量を流れる電流による信号を阻止して地絡検出装置の不要動作を防止している。

【０００６】次に地絡検出装置の負荷側にインバータを挿入した回路の地絡時の動作を図９を用いて説明する。
地絡発生による地絡抵抗12へは図９(a) に示すような地絡電流が流れ、零相変流器３は図９(b) のような出力をレベル判別器６へ出力する。 レベル判別器６の閾値ＴＨ
１を超える部分に相当する出力は図９(c) に示すように周波数変換のため用いられた高周波により非連続の微小パルスとなる。 この微小パルスが信号幅判別器７に入力されるが、この非連続微小パルスの持続時間幅が所定の時間ｔ１以上であるにもかかわらず、この間の微小パルスの集積が信号幅判別器７の閾値ＴＨ２を超えないので、トリガ回路８はトリガ信号を発生せず地絡が発生しても負荷遮断がなされないことになる。

【０００７】また、インバータ10と負荷間の相電線の長さに応じた浮遊静電容量13を流れる電流と地絡電流の合成電流は図10(a) に示すようになる。 この合成電流は静電容量（コンデンサ）を流れるので高周波部分に尖塔部を持つ。 従って、零相変流器３の出力は基本出力ではレベル判別器６の閾値ＴＨ１を超えていないが波形の尖塔部が閾値ＴＨ１を超える。 これによりレベル判別器６からの出力は連続微小パルスとなり、信号幅判別器７に入力される。 信号幅判別器７で連続微小パルスを集積するので信号幅判別器７の閾値ＴＨ２を超えることがあり、
トリガ回路８はトリガ信号を発生し、所定レベルを超える地絡が発生していないのに負荷遮断がなされることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の地絡検出装置では、以上説明したとおり負荷側にインバータを挿入して負荷制御を行う回路へ適用した場合に、インバータの周波数変換のため用いられた高周波の影響により地絡が発生しても負荷遮断がなされないことや、インバータと負荷間の相電線が長い場合、浮遊静電容量を流れる高周波を含む不平衡電流により地絡が発生していないのに負荷遮断してしまうといった課題があった。

【０００９】本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷側にインバータを挿入して負荷制御を行う回路へ適用してもインバータからの高周波成分による不要動作、高周波成分の影響による不動作防止がなされる地絡検出装置を提供することを目的としいる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の地絡検出装置は、交流電路の地絡電流を検出する零相変流器と、零相変流器に接続され上記地絡電流の信号に含まれる高周波成分を阻止する低域フィルターと、この低域フィルターを通過した上記地絡電流の信号のレベルが所定の値を超えた期間に対応する時間幅のパルス信号を発生するレベル判別器と、上記パルス信号が所定幅以上のとき出力信号を発生する信号幅判別手段と、この信号幅判別手段からの上記出力信号により作動し上記交流電路を遮断する遮断手段とを備えたものである。

【００１１】また、請求項２の地絡検出装置は、零相変流器の出力特性に合った利得に調整可能なオペアンプを含んだ構成の低域フィルターを備えたものである。

【００１２】請求項３の地絡検出装置は、請求項２の地絡検出装置に信号幅判別手段からの出力信号が所定時間内に２回以上存在したとき出力信号を出すカウンタとタイマーを備えたものである。

【００１３】

【作用】この発明に係る地絡検出装置は、零相変流器に接続された低域フィルターが負荷制御のために挿入されたインバータから発生する高周波成分を阻止し、レベル判別器以降への高周波成分の影響をなくする。

【００１４】この発明に係る請求項３の地絡検出装置は、低域フィルターが持つ時定数による過渡出力をカウンタとタイマーが阻止する。

【００１５】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の実施例１を示す地絡検出装置を示すヅロック図、図２〜図３はその動作波形図である。 図において、１〜８は上記従来装置において説明したものと同様である。 ９は零相変流器３とレベル判別器６の間に接続された低域フィルターであり、
高周波成分をカットして低周波成分だけをレベル判別器６へ伝える。

【００１６】ここで地絡電流の主要周波数成分は、200
Ｖ回路での一般的なデルタ接地系においては、運転周波数（０〜120 Ｈｚ）、電源周波数（50または60Ｈｚ）、
キャリア周波数（800 〜20ＫＨｚ）及びその高調波成分である。 また、400 Ｖ回路での一般的なスター接地系においては、運転周波数（０〜120 Ｈｚ）、電源周波数の第３次成分（150 または180 Ｈｚ）、キャリア周波数（800〜20ｋＨｚ）及びその高調波成分である。

【００１７】低域フィルター９は前述のうち高周波成分であるキャリア周波数及びその高調波を阻止し、デルタ接地では電源周波数成分を、スター接地においては運転周波数及び電源周波数の第３次成分を有効に通過させる必要がある。 従って、カットオフ周波数は通過させる周波数の２倍程度の100 〜360Ｈｚ、減衰特性はキャリア周波数800 Ｈｚが減衰するように12ｄＢ／０ct以上のものが望ましい。

【００１８】このように構成された地絡検出装置において、負荷側にインバータを挿入した場合、零相変流器３
により検出される波形は図２(a) 、図３(a) に示すように高周波成分を含むが、低域フィルター９がインバータの高周波成分をカットするので、レベル判別器６へ入力される波形は図２(b) 、図３(b) のように交流電路１の商用周波数となり、該地絡検出装置は高周波成分の影響を受けずに所定の地絡検出成分でだけで作動する。

【００１９】実施例２． 図４はこの発明の請求項２の低域フィルターの実施例を示す図である。 図において、１
〜３は上記実施例１にて説明したものと同一である。 14
は調整抵抗、15はオペアンプであり、抵抗16、コンデンサ17の帰還路を持つ。

【００２０】この様な低域フィルターは利得が可変であり、零相変流器３の出力特性に合わせて適性な利得設定が可能であるので、零相変流器３を地絡検出に用いた地絡検出装置に適している。 またオペアンプ15を用いることで、抵抗、コンデンサだけの組み合わせからなる低域フィルターに比べ。 回路構成の小形化が可能である。

【００２１】実施例３． 図５はこの発明の実施例３を示す地絡検出装置を示すブロック図である。 図において、
２〜10は上記実施例１において説明したものも同様である。 低域フィルター９は実施例２で説明のオペアンプ15
を用いた低域フィルターを具備している。 18はカウンタであり、信号幅判別器７から入力されるパルスが２回以上になるとトリガ回路８へトリガ信号を出力する。 19は信号幅判別器７からの最後のパルスから所定時間だけカウンタ18を作動可能にするタイマーである。 カウンタ18
は最後のパルスから所定時間経過するとリセットされる。

【００２２】オペアンプ15を用いた低域フィルター９は時定数を持っており、電源の立上時にその時定数により過渡出力を発生する。 この過渡出力波形が前述の信号幅判別器７の判別値である所定の時間幅ｔ１以上のときは上記実施例２の地絡検出装置は地絡の発生で無いのに誤動作してしまう。 一般に過渡出力波形は最初の波形は大きいが後は急減衰する。 このため信号幅判別器７からの出力は単発パルスとなる。 また、地絡検出による信号幅判別器７の出力は連続パルスとなる。 従って、上記のようにカウンタ18、タイマー19を具備させることでカウンタ18で規制される所定時間内の単発パルス（電源の立上時の時定数による過渡出力）では動作せず、所定時間内にパルスが２回以上になる連続パルス（地絡検出による出力）のとき動作する不要動作の少ない地絡検出装置となる。

【００２３】なお、上記におけるカウンタ18、タイマー
19に代えてコンデンサと抵抗からなる時定数回路を用いても同等の効果を奏する。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、インバータの周波数変換のため用いられた高周波の影響により地絡が発生しても負荷遮断がなされない不動作、およびインバータと負荷間の相電線が長い場合等の浮遊静電容量を流れる高周波を含む不平衡電流により地絡が発生していないのに負荷遮断をしてしまう不要動作の無い地絡検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す地絡検出装置を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１の地絡検出装置の不動作波形図である。

【図３】この発明の実施例１の地絡検出装置の不要動作波形図である。

【図４】この発明の実施例２を示す低域フィルターの回路図である。

【図５】この発明の実施例３を示す地絡検出装置を示すブロック図である。

【図６】従来の地絡検出装置を示すブロック図である。

【図７】従来の地絡検出装置の動作波形図である。

【図８】従来の地絡検出装置にインバータを挿入したときの回路構成図である。

【図９】図８の不動作を説明する動作波形図である。

【図１０】図８の不要動作を説明する動作波形図である。

【図１１】浮遊静電容量の不要動作を説明する動作波形図である。

【符号の説明】

１ 交流電路 ３ 零相変流器 ６ レベル判別器 ７ 信号幅判別器 ８ トリガ回路 ９ 低域フィルター 10 インバータ 12 地絡抵抗 13 浮遊静電容量 15 オペアンプ 18 カウンタ 19 タイマ