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技術 直流地絡検出器

出願人 河村電器産業株式会社
発明者 加藤彰訓
出願日 2016年7月29日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-150343
公開日 2018年2月1日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2018-017690
状態 特許登録済
技術分野 短絡、断線、漏洩,誤接続の試験
主要キーワード 漏電事故 閉ループ回路 漏電検出器 直流地絡 定電圧素子 地絡発生 太陽電池システム 電流範囲
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

消費電力を低減する直流地絡検出器を提供する。

解決手段

直流地絡検出器2は、直列回路21と検出部29とを備えている。直列回路21は、直流回路1の陽極側と陰極側との間に設けられている。直列回路21は、第一抵抗22、第一定電圧素子23、第二定電圧素子24、及び第二抵抗25を含む。第一抵抗22は、直流回路1の陽極側に接続され、第二抵抗25は直流回路1の陰極側に接続されている。第一定電圧素子23は、第一抵抗22に接続されている。第二定電圧素子24は、第一定電圧素子23と、第二抵抗25とに接続されている。検出部29は、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24との間に設けられた接地線28に接続されている。検出部29は直流回路1が地絡した場合に流れる地絡電流を検出する。

概要

背景

従来、直流回路を保護するため、その直流回路に発生する地絡事故監視に使用される直流地絡検出器が知られている。例えば、特許文献1に記載の給電システムに設けられた漏電検出器は、給電システムの正側の母線と負側の母線とに接続された直列回路を2つ備えている。夫々の直列回路は、直列に接続された2つの抵抗を備えている。一方の直列回路が有する2つの抵抗の間には、検出装置が接続されている。他方の直列回路が有する2つの抵抗の間は、他の抵抗を介してグランドに接続されている。給電システムにおいて漏電事故が発生すると、漏電検出器は、直列回路の2つの抵抗の接続点電圧を、漏電事故発生を表す検出信号として、検出装置に出力する。検出装置は、漏電検出器から検出信号を受け取ると、例えば警報の出力や直流高電圧遮断等を行う。

概要

消費電力を低減する直流地絡検出器を提供する。直流地絡検出器2は、直列回路21と検出部29とを備えている。直列回路21は、直流回路1の陽極側と陰極側との間に設けられている。直列回路21は、第一抵抗22、第一定電圧素子23、第二定電圧素子24、及び第二抵抗25を含む。第一抵抗22は、直流回路1の陽極側に接続され、第二抵抗25は直流回路1の陰極側に接続されている。第一定電圧素子23は、第一抵抗22に接続されている。第二定電圧素子24は、第一定電圧素子23と、第二抵抗25とに接続されている。検出部29は、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24との間に設けられた接地線28に接続されている。検出部29は直流回路1が地絡した場合に流れる地絡電流を検出する。

目的

本発明の目的は、消費電力を低減する直流地絡検出器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

直流電源が接続された直流回路地絡を検出する直流地絡検出器であって、前記直流回路の陽極側と陰極側との間に、第一抵抗、第一定電圧素子、第二定電圧素子、及び第二抵抗を直列に接続した直列回路と、前記直流回路が地絡した際に流れる電流を検出する検出部とを備え、前記第一定電圧素子のカソードは、前記第一抵抗を介して前記陽極側に接続され、前記第二定電圧素子のカソードは、前記第一定電圧素子のアノードに接続され、前記第二定電圧素子のアノードは、前記第二抵抗を介して前記陰極側に接続されており、更に前記第一定電圧素子のアノードと前記第二定電圧素子のカソードとの間に接地線を設け、当該接地線に流れる電流を前記検出部が検出することを特徴とする直流地絡検出器。

請求項2

前記第一定電圧素子と前記第二定電圧素子とは、同一特性ツェナーダイオードであり、前記ツェナーダイオードの降伏電圧は、前記直流電源の電圧の略2分の1の値であることを特徴とする請求項1記載の直流地絡検出器。

技術分野

0001

本発明は、直流回路地絡を検出する直流地絡検出器に関する。

背景技術

0002

従来、直流回路を保護するため、その直流回路に発生する地絡事故監視に使用される直流地絡検出器が知られている。例えば、特許文献1に記載の給電システムに設けられた漏電検出器は、給電システムの正側の母線と負側の母線とに接続された直列回路を2つ備えている。夫々の直列回路は、直列に接続された2つの抵抗を備えている。一方の直列回路が有する2つの抵抗の間には、検出装置が接続されている。他方の直列回路が有する2つの抵抗の間は、他の抵抗を介してグランドに接続されている。給電システムにおいて漏電事故が発生すると、漏電検出器は、直列回路の2つの抵抗の接続点電圧を、漏電事故発生を表す検出信号として、検出装置に出力する。検出装置は、漏電検出器から検出信号を受け取ると、例えば警報の出力や直流高電圧遮断等を行う。

先行技術

0003

特開2014−158364号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記従来の漏電検出器においては、地絡が発生していない正常時においても、直列回路の抵抗を介して、正側の母線から負側の母線に向けて、電流が流れる。このため、消費電力が大きくなるという問題点があった。

0005

そこで、本発明の目的は、消費電力を低減する直流地絡検出器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決する為に、請求項1の発明は、直流電源が接続された直流回路の地絡を検出する直流地絡検出器であって、 直流回路の陽極側と陰極側との間に、第一抵抗、第一定電圧素子、第二定電圧素子、及び第二抵抗を直列に接続した直列回路と、直流回路が地絡した際に流れる電流を検出する検出部とを備え、第一定電圧素子のカソードは、第一抵抗を介して陽極側に接続され、第二定電圧素子のカソードは、第一定電圧素子のアノードに接続され、第二定電圧素子のアノードは、第二抵抗を介して陰極側に接続されており、更に第一定電圧素子のアノードと第二定電圧素子のカソードとの間に接地線を設け、当該接地線に流れる電流を検出部が検出することを特徴とする。
この構成によれば、地絡が発生していない正常時において、定電圧素子が設けられていない場合に比べて、直流回路の陽極側から直流地絡検出器側に電流が流れ難くできる。よって、消費電力の低減が可能となる。

0007

請求項2の発明は、請求項1に記載の構成において、第一定電圧素子と第二定電圧素子とは、同一特性ツェナーダイオードであり、ツェナーダイオードの降伏電圧は、直流電源の電圧の略2分の1の値であることを特徴とする。
この構成によれば、直列接続された定電圧素子の降伏電圧の合計値が直流電源の電圧に略等しいため、直流地絡検出器に流れる正常時の電流を僅かにできる。一方、地絡発生時には一方の定電圧素子が降伏動作して接地線に確実に電流を流すことができ、地絡を検出できる。
但し、「略2分の1」とは正確な2分の1の値を含み、2分の1より僅かに大きい値(例えば10%大きい値)を含むものである。

発明の効果

0008

この発明によれば、地絡が発生していない正常時において、第一定電圧素子が設けられていない場合に比べて、直流回路の陽極側から直流地絡検出器側に電流が流れ難い。よって、消費電力が低減される。

図面の簡単な説明

0009

直流回路の回路図である。
直流回路の陽極側が地絡した状態を示す図である。

実施例

0010

以下、本発明を具現化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明に係る直流地絡検出器2を有する直流回路1の回路図である。図1に示すように、直流回路1は、直流地絡検出器2、直流電源3、負荷4を備えている。本実施形態における直流電源3は、例えば、太陽電池システムである。以下の説明においては、直流電源3の陽極側及び陰極側を、夫々、直流回路1の陽極側及び陰極側という。負荷4には、直流回路1の陽極側と陰極側とが接続され、直流電源3の電力が供給される。

0011

直流地絡検出器2は、直列回路21と検出部29とを備えている。直列回路21は直流回路1の陽極側と陰極側との間に設けられている。直列回路21は、第一抵抗22、第一定電圧素子23、第二定電圧素子24、及び第二抵抗25を備えている。なお、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24は、ツェナーダイオードである。

0012

第一抵抗22の一方の端子221は、直流回路1の陽極側に接続されている。第一定電圧素子23のカソード231は、第一抵抗22の他方の端子222に接続されている。第二定電圧素子24のカソード241は、第一定電圧素子23のアノード232に接続されている。第二定電圧素子24のアノード242は、第二抵抗25の一方の端子251に接続されている。第二抵抗25の他方の端子252は、直列回路21の陰極側に接続されている。

0013

第一定電圧素子23のアノード232と、第二定電圧素子24のカソード241との間には、一端が接地された配線である接地線28が設けられている。接地線28には、検出部29が配置されている。検出部29は、直流回路1が地絡した場合に流れる電流である地絡電流Isを検出する。本実施形態では、一例として、検出部29を変流器としている。

0014

直流回路1の動作について説明する。一例として、直流電源3の電圧は400Vであり、第一抵抗22と第二抵抗25の抵抗値は20kΩ、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24の降伏電圧は直流電源3の電圧の2分の1である200Vとする。この場合、地絡が発生していない正常時において、直流電源3によって出力される電力は、直流回路に印加されて負荷4に供給される。このとき、第一定電圧素子23が設けられていない場合に比べて、直流回路1の陽極側から、直流地絡検出器2側に電流が流れ難い(例えば、図1のIa=0A)。よって、直流回路1の陽極側から、直流地絡検出器2側に電流が流れる場合に比べて、消費電力が低減される。

0015

次に、図2を参照して、地絡事故が直流回路1の陽極側で発生した場合について説明する。この場合、地絡により、第二定電圧素子24に印加される電圧が、第二定電圧素子24の降伏電圧である200Vを越えて略400Vとなる。このため、直流電源3−接地点大地)−検出部29−第二定電圧素子24−第二抵抗25—直流電源3からなる閉ループ回路50に地絡電流Isが流れる。検出部29は、地絡電流Isを検出することで、直流回路1が地絡したことを検出する。

0016

第一抵抗22と第二抵抗25の抵抗値は20kΩであるとすると、直流電源3の電圧は400V、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24の降伏電圧は200Vであることで、地絡電流Isは、主に、第二抵抗25の抵抗値と、第二抵抗25に印加される電圧によって規定され、地絡電流Is=400V/20kΩ=20mAとなる。

0017

この結果、第一定電圧素子23が設けられていない場合に比べて、直流回路1の陽極側から、直流地絡検出器2を備えた接地線28に電流が流れ難い。このため、第一抵抗22と第二抵抗25との抵抗値を小さくしても、消費電力が増加し難い。よって、例えば、第一抵抗22と第二抵抗25との抵抗値を小さくすることも可能であり、第一抵抗22と第二抵抗25のサイズを小型化することができる。

0018

また、第一抵抗22と第二抵抗25との抵抗値を小さくすることで、地絡電流Isを大きい値にすることもでき、検出精度を上げることも可能となる。一方、第一抵抗22と第二抵抗25との抵抗値を大きくしてもよく、地絡電流Isの電流範囲を広くすることができる。

0019

なお、第一定電圧素子23及び第2定電圧素子24の降伏電圧を200Vとして、直流電源3の電圧400Vの2分の1としているが、降伏電圧は電源電圧の2分の1より僅かに大きくても良く、例えば10%程度大きくても良い。この場合でも地絡発生時に一方が降伏動作して地絡電流Isの閉ループを生成できる。また、陰極側で地絡が発生した場合は、第一定電圧素子23が降伏動作して地絡電流Isが第一定電圧素子23を含む閉ループ回路(図示せず)に流れる。

0020

このように、地絡が発生していない正常時において、定電圧素子23,24が設けられていない場合に比べて、直流回路1の陽極側から直流地絡検出器2側に電流が流れ難くできる。よって、消費電力の低減が可能となる。
特に、直列接続された定電圧素子23,24の降伏電圧の合計値が直流電源3の印加電圧に略等しいため、直流地絡検出器2に流れる正常時の電流を僅かにできる。一方、地絡発生時には2つの定電圧素子23,24のうちの一方が降伏動作して接地線28に確実に電流を流すことができ、地絡を検出できる。

0021

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、直流電源3には、太陽電池システムが用いられていたが、これに限定されない。例えば、電気自動車バッテリなど、他の直流電源であってもよい。

0022

また、第一抵抗22と第二抵抗25の抵抗値は、互いに異なる値であってもよい。また、第一抵抗22及び第二抵抗25は、夫々、1つの抵抗であった。しかし、第一抵抗22及び第二抵抗25は、夫々、複数の抵抗によって構成されてもよい。また、第一定電圧素子23と第二定電圧素子24とは、互いに異なる特性を有していてもよく、例えば、降伏電圧が互いに異なる値であってもよい。

0023

また、検出部29は、変流器であったが、これに限定されない。検出部29は、流れる電流を検出可能な種々の回路によって形成されてもよい。例えば、検出部29は、接地線28に設けられた抵抗と、該抵抗に流れる地絡電流Isによって降下する電圧を検出することで地絡を検出する検出回路とによって形成されてもよい。

0024

1・・直流回路
2・・直流地絡検出器
3・・直流電源
21・・直列回路
22・・第一抵抗
23・・第一定電圧素子
24・・第二定電圧素子
25・・第二抵抗
28・・接地線
29・・検出部

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