JP2735598B2

JP2735598B2 - 固体トリップ装置

Info

Publication number: JP2735598B2
Application number: JP1019353A
Authority: JP
Inventors: ポール、トリポディ; リュク、ウエナシュテ
Original assignee: MERURAN JERAN
Current assignee: MERURAN JERAN
Priority date: 1988-01-28
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: ZA89665B; CA1314321C; ES2037970T3; EP0326459A1; US4914541A; JPH01227616A; CN1018877B; FR2626724A1; EP0326459B1; DE68903838T2; DE68903838D1; IN171936B; CN1038551A; FR2626724B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、保護されるべき導体を流れる電流に比例す
るアナログ信号を出力する電流検出回路と、この電流検
出回路に接続され、測定端子間に少なくとも１つの測定
電圧を出力する整流器、測定および電源回路と、前記整
流器、測定および電源回路の出力とを受け、そして、前
記測定電圧を受けて出力端子に遅延されたあるいは遅延
なく遮断器トリップ指令を、所定の感度限界が前記測定
電圧より小さいときに出力する電子的処理ユニットと、
前記整流器、測定および電源回路の出力を受けるサイリ
スタと直列になったトリップコイルとを有し、前記電子
的処理ユニットの出力端子が、このユニットからのトリ
ップ指令によってトリップコイルが遮断器を開かせるよ
うに、前記サイリスタのゲートに接続された固体トリッ
プ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の固体トリップ装置ではトリップコイルとサイリ
スタが電源回路の出力端子間に直列とされ、トリップ指
令がサイリスタのゲートに加えられるようになってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

電源回路は遮断器が閉じた後のある時間に充分な電圧
を供給できるにすぎない。例えば約35msecの電源電圧上
昇時間が一般的であるが、電子的処理ユニットがマイク
ロプロセッサからなる場合には、後者は付勢後に一般に
30〜50msecの比較的長い開始時間を必要としそしてその
ためこの期間には信頼しうるトリップ指令を出力するこ
とができない。

このため、遮断テストを固体トリップ装置で行うべき
ときに問題が生じる。トリップ装置の動作はこのためマ
スクされ、電源電圧の上昇時間だけ遅延する。しかも、
大きい短絡電流が遮断器において瞬間的に検出されるこ
とになる。

本発明の目的は電源電圧がなくとも動作しうる瞬時ト
リップ回路からなる固体トリップ装置を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればこの目的はサイリスタをそのカソード
がフローディングとなるように装着し、接地点と、この
サイリスタのカソードとの間に測定電圧を印加し、サイ
リスタのゲートに接続するアノードと接地されたカソー
ドを有するツェナーダイオードがトリップ装置の瞬間ト
リップ感度限界を決定するようにすることにより達成さ
れる。

〔作用〕

好適な実施例によれば、整流器、測定および電源回路
は電流検出回路の出力に接続する入力を有する整流回路
を有し、測定電圧を出力する測定回路と電源回路とが整
流回路の正および負の出力端子間に直列に接続され、電
源と測定回路に共通の点を接地する。この測定回路は整
流回路の負端子と接地点間に接続する１個の抵抗で形成
される。かくしてトリップコイルに電源回路で与えられ
る、接地点に対し正の電圧が与えられ、保護されるべき
導体を流れる電流を表わす可変の負電圧がサイリスタの
カソードに加えられ、そのゲートは電子的処理ユニット
からのトリップ指令のないときツェナーダイオードによ
り負電圧に維持される。サイリスタのカソードに加えら
れる負の測定電圧の大きさがツェナーダイオードにより
予め決定されるある感度限界を越えると、このサイリス
タが導通し、遮断器がトリップされる。

このトリップ装置が多極遮断器用に設計される場合に
は１個の測定抵抗または１相につき１個の測定抵抗を使
用できる。後者の場合には１極当り１個の電流センサと
整流器、測定および電源回路からなる電流検出回路はそ
れらの極に夫々関連した複数の整流ブリッジからなり、
その入力は関連する電流センサの出力に夫々接続し、１
つの極に関連する１つの整流ブリッジが共通の電源回路
の端子に関連した１個の独立した測定抵抗と直列に接続
し、電源回路に接続する抵抗の端子が接地され、これら
測定抵抗の他端が複数の関連するダイオードのカソード
に夫々接続し、これらダイオードのアノードは最大の測
定電圧のみがサイリスタのカソードに加えられるように
そのサイリスタのカソードに接続する。

好適な実施例によれば、このトリップ装置は更に瞬間
トリップ感度限界の一時的な変更回路からなる。これを
達成するために、ツェナーダイオードのカソードと接地
点との間に抵抗が接続され、もう１つの抵抗がツェナー
ダイオードのカソードとサイリスタのカソードとの間の
コンデンサに直列に接続される。

（実施例）第１図において、少なくとも１本の導体12を保護する
遮断器10は過負荷または短絡時に遮断器のトリップを行
うようにトリップコイル14により制御される動作機構に
よって作動される。

導体12の電流強度は、保護されるべき導体により形成
される１次巻線と電流を表わす信号を出力する２次巻線
を有する変流器16で検出される。この信号は整流器、測
定および電源回路18の入力端子に加えられる。

回路18は整流回路を備えており、この回路は単極遮断
器の場合には全波整流ブリッジ20で形成され、その交流
入力は変流器16の出力信号を受ける。

整流されたこの信号は電源回路22と測定抵抗24とに加
えられる。導体12の電流を表わす測定抵抗24の端子の測
定電圧Vmは電子的処理ユニット26に加えられる。回路18
はまた出力端子28と30の間に第１電源電圧を与える。こ
の電圧から得られた第２電源電圧は回路18の出力端子32
と端子28との間に一般に与えられて処理ユニット26に与
えられる。マイクロプロセッサ形の処理ユニット26の場
合にはこの第２電源電圧は約5Vである。

多極遮断器の場合には、このシステムの夫々の保護さ
れるべき導体に１つの変流器が関連づけられ、異なった
変流器の出力信号が整流、測定および電源回路18に加え
られる。

第２図において、遮断器10は３相交流系の導体12R,12
S,12Tを保護するように設計されている。各導体の電流
強度は関連する変流器16R,16S,16Tによりモニタされ、
これら変流器の２次巻線は全波整流ブリッジ20R,20S,20
Tに接続される。整流ブリッジの出力は直列とされ、合
計整流信号が電源回路22と測定抵抗24とに加えられる。
この場合、測定電圧Vmは導体のうちの１本の最大電流を
表わす。

当然この原理はこの系内の導体の数に関係なく適用さ
れる。

また各相について処理ユニット26に個別の測定電圧Vm
R,VmS,VmTを与えることもできる（第３図）。個々の測
定抵抗24R,24S,24Tがこのとき各整流ブリッジに関連づ
けられる。各整流ブリッジは関連する測定抵抗と直列に
共通電源回路22の端子に接続される。

電子的処理ユニット26は周知のように大遅延および小
遅延トリップ機能を行い、そして所定の感度限界を越え
るとき遮断器10のトリップ指令を出力するように地絡保
護機能も行う。このようにして発生されるトリップ指令
はユニット26によって、トリップコイル14に直列となっ
たサイリスタ34のゲートに加えられる。

この種の処理ユニットは米国特許第4,571,659号のよ
うなアナログ形であるかあるいは同じく第4,710,845号
のようなマイクロプロセッサを用いるディジタル形であ
るかに拘らず周知である。

本発明によれば、この種のトリップ装置は電源電圧に
無関係な瞬時トリップ回路を備えるように変更されるべ
きである。

第１、３図に示すように、サイリスタ34はそのカソー
ドがフロートとなるように装着される。トリップコイル
14とサイリスタ34は従来のように電源回路22の出力端子
28,30間に直列とはならない。

電源回路の出力端子28は接地されているから、測定抵
抗24（第１、２図）は整流回路の負端子と接地点間に接
続される。測定電圧Vmはそれ故接地点（出力端子28）
と、整流回路の負端子に直接に接続する出力端子36の間
に生じる。各相について測定を行う多極遮断器の場合に
は、測定電圧VmR,VmS,VmTが接地点28と、関連する整流
ブリッジ20R,20Sまたは20Tの負端子にそれぞれ直接に接
続される端子36R,36S,36Tとの間にそれぞれ生じる。

トリップコイル14とサイリスタ34は出力端子30と導体
38との間に直列に接続される。測定抵抗24（第１、２
図）が１個の場合には導体38は出力端子36に直結され
る。

このように、サイリスタのカソードに加わる電圧が生
じ、これは測定電圧Vmによりきまる。ツェナーダイオー
ド40のアノードはサイリスタ34のゲートに接続され、カ
ソードは接地される。ユニット26によりそのゲートに加
えられる、正のトリップ指令のないときは、そのゲート
は接地電位に対し負の、｜−Vz|より低い電圧となる。V
zはツェナーダイオードによりきまるものである。サイ
リスタのカソードに加わる電圧−Vmが絶対値でVzより小
さい限り、サイリスタはオフのままである。保護される
べき導体の短絡の場合には、短絡電流に比例する電圧Vm
は電圧Vzとサイリスタに固有の感度限界電圧VGKの和で
ある感度限界電圧を越え、その結果、サイリスタがオン
となり、トリップコイル14に電流が流れて遮断器10を開
かせる。

ツェナーダイオード40によりきまる感度限界を有する
瞬間トリップ回路がこのようにして形成される。

トリップが生じた時点でサイリスタはオンとなり、電
源端子30と導体38の間の電圧、すなわち、コイル14の端
子に加わる電圧は端子30の電源電圧Ｖと測定電圧Vmの和
となる。

遮断器のトリップを行うためにはトリップコイル14の
端子電圧がそのコイルにより接点を開くに必要な電圧よ
り大きければよい。このコイルは好適には1Vまで下がる
ことのできる、非常に低い開放電圧を有する低インピー
ダンス形のものである。瞬間トリップの必要な短絡の場
合には、測定電圧Vmはコイルの開放電圧より著しく大き
く、そして電源電圧Ｖのないときでも遮断器のトリップ
を生じさせるに充分なものである。

このように、電源電圧＋Ｖのないとき、あるいはこの
電圧が不十分である限り、測定電圧Vmはツェナーダイオ
ード40により設定されるトリップ感度限界と比較のため
の電流測定用およびトリップコイルへの電源電圧として
作用する。

第１図に示すように、ダイオード42は従来のようにト
リップコイル14に並列に装着されている。電源端子30と
接地点間のコンデンサ44はトリップ装置の正常動作中は
電源電圧Ｖの安定化のため、大遅延、小遅延または地絡
事故の場合にはトリップ電力の供給のために動作する。

回路18が各相（第３図）について夫々の測定電圧VmR,
VmS,VmTを出力するときには導体38はダイオードD1,D2,D
3のアノードに接続される。これらのダイオードのカソ
ードは端子36R,36S,36Tに夫々接続されている。従って
これらダイオードはサイリスタ34のカソードに検出され
た最大電圧VmR,VmSまたはVmTを与えるアナログOR回路を
形成する。

このときの動作は第１図の瞬間トリップ回路と同じで
あり、これらダイオードの直流端子電圧は電圧Vzと感度
限界電圧VGKに加えられて瞬間トリップ感度限界を固定
する。

測定電圧のうちの１つがこの瞬間トリップ感度限界を
越えると直ちにサイリスタ34がオンとなり、トリップコ
イル14には電源電圧Ｖの値には無関係に遮断器10を開く
に充分な電流が流れる。

第３図に示すように、抵抗R1は処理ユニット26のトリ
ップ出力とサイリスタのゲートとの間に、ゲート電流を
制限するようにして配置される。同様に、限流抵抗R2を
ゲートと接地点間のツェナーダイオード40に直列にして
もよい。

抵抗R3とコンデンサC3の直列回路からなる干渉抑圧用
RC回路をサイリスタ34のアノード−カソード間に接続
し、そして抵抗R4とコンデンサC4の並列回路からなるそ
れをサイリスタのゲートとカソードの間に接続するとよ
い。

さらに、上述の瞬間トリップ回路に、短絡検出時の非
常に短時間にオーバライド（override）選択性と呼ばれ
る選択性を与えて、故障点が第１瞬時トリップ感度限界
すなわちVzよりは高いが第１より高い第２トリップ感度
限界より低いときに下流側の遮断器を開くことができる
ようにするとよい。

これを行うためにトリップ感度限界Ｓを、故障が測定
抵抗により検出されたとき一時的に上昇させる。

第４図に示すように、これはサイリスタ34のカソード
と、ツェナーダイオード40のカソードおよびそれと接地
点間の抵抗に共通な点との間に直列となった抵抗R5とコ
ンデンサC5からなる回路により達成される。

故障のないときには測定電圧Vmは０であり、コンデン
サC5は放電して抵抗R5とR2には電流は流れない。時点
「t0」で故障が生じると、電圧Vmは０でなくなり、充電
電流がコンデンサC5、抵抗R5、抵抗R2を通り流れる。

電圧VGKと、第３図の場合にはダイオードD1,D2,D3の
電圧降下とを無視すれば、Vmがサイリスタをターン・オ
ンさせるために到達しなければならない感度限界電圧Ｓ
の絶対値は次式で与えられる。

Ｓ＝Vz・（R5＋R2）/R5 コンデンサC5がτ＝（R2＋R5）・C5の時定数をもって
充電されると、時間ｔ＝τ後にそのコンデンサの端子電
圧はVmに等しくなり、感度限界ＳはVzにもどる。例えば
コンデンサの充電時定数は約10msec程度とすることもで
きる。

第５図は時間に対するトリップ感度限界の変化を示
す。これから、故障がt0で検出されるとき感度限界は高
く、コンデンサC5の充電時定数の５倍に対応する時間後
に急速にその元の値にもどることがわかる。

抵抗R5よりかなり大きい放電抵抗R6がコンデンサC5に
並列に接続され、このコンデンサが故障解消時に放電し
うるようになっている。

測定電圧Vmは全波整流電圧であってその大きさは半サ
イクルにおいて正弦的に変化する。電圧Vmがピークとな
った後のコンデンサC5の放電を避けるためにダイオード
46が抵抗R5とコンデンサC5に直列に加えられている。

例えば電圧Vzの値は６または7V程度でよく、電源電圧
Ｖは20V程度である。

〔発明の効果〕

本発明によれば遮断器が閉じた直後であっても信頼し
うるトリップ指令を遅延なく出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体トリップ装置のブロック図、第２
図は多極遮断器用の本発明の固体トリップ装置の整流
器、測定および電源回路の他の実施例を示す図、第３図
は多極回路用の固体トリップ装置の他の実施例を示す
図、第４図は瞬間トリップ感度限界の一時変更回路を有
する第１図のトリップ装置の一部を示す図、第５図は第
４図のトリップ装置の瞬間感度限界の変化を示す図であ
る。 10……遮断器、12……導体、14……トリップコイル、16
……変流器、18……整流器、測定および電源回路、20…
…全波整流ブリッジ、22……電源回路、24……測定抵
抗、26……電子的処理ユニット、34……サイリスタ、40
……ツェナーダイオード。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】保護されるべき導体（12）を流れる電流に
比例するアナログ信号を出力する電流検出回路（16）
と、この電流検出回路に接続され、測定端子（28,36）
間に少なくとも１つの測定電圧（Vm）を出力する整流
器、測定および電源回路（18）と、前記整流器、測定お
よび電源回路（18）の出力を受け、そして、前記測定電
圧（Vm）を受けて出力端子に遅延されたあるいは遅延な
く遮断器トリップ指令を、所定の感度限界が前記測定電
圧より小さいときに出力する電子的処理ユニット（26）
と、前記整流器、測定および電源回路（18）の出力を受
けるサイリスタ（34）と直列になったトリップコイル
（14）とを有し、前記電子的処理ユニット（26）の出力
端子が、このユニットからのトリップ指令によってトリ
ップコイル（14）が遮断器（10）を開かせるように、前
記サイリスタのゲートに接続された固体トリップ装置に
おいて、前記サイリスタ（34）がカソードをフローティング状と
して装着され、前記測定電圧（Vm）が接地点と前記サイ
リスタのカソード（38）との間に加えられ、このサイリ
スタのゲートに接続されたアノードと接地されたカソー
ドとを有するツェナーダイオード（40）がトリップ装置
の瞬時的トリップ感度限界を決定し、前記整流器、測定および電源回路（18）は前記電流検出
回路の出力に接続する入力端子を有する整流回路（20）
と、測定電圧（Vm）を出力する測定回路（24）と直列に
して前記整流回路の正および負の出力端子間に接続され
た電源回路（22）とから成り、前記電源回路（22）と測
定回路（24）の接続点が接地された、ことを特徴とする固体トリップ装置。
【請求項２】前記測定回路（24）が前記整流回路（20）
の負端子と接地点との間に接続する抵抗（24）により形
成されることを特徴とする請求項１記載の固体トリップ
装置。
【請求項３】前記電流検出回路が１極当り１個の電流セ
ンサ（16R,16S,16T）からなり、前記整流回路（20）
が、関連する電流センサの出力に夫々接続する入力を有
する全波整流ブリッジ（20R,20S,20T）の直列接続で形
成されることを特徴とする、多極遮断器用の請求項１記
載の固体トリップ装置。
【請求項４】前記電流検出回路が１極当り１個の電流セ
ンサ（16R,16S,16T）からなり、前記整流器、測定およ
び電源回路（18）が関連する電流センサの出力に夫々接
続する入力端子を有し、前記極に夫々関連づけられた複
数の整流ブリッジ（20R,20S,20T）からなり、１つの極
に関連する整流ブリッジが共通の電源回路（22）の端子
に関連する独立した測定抵抗（24R,24S,24T）に直列に
接続されており、この電源回路に接続されたこれら抵抗
の端部が接地され、これら測定抵抗の他端が、最大振幅
の測定電圧のみが前記サイリスタのカソードに加えられ
るようにこのサイリスタ（34）のカソードに接続するア
ノードを有する複数のダイオード（D1,D2,D3）のカソー
ドに夫々接続することを特徴とする多極遮断器用の請求
項１記載の固体トリップ装置。
【請求項５】前記電子的処理ユニットの出力端子と前記
サイリスタ（34）のゲートとの間に第１限流抵抗（R1）
を備えたことを特徴とする請求項１記載の固体トリップ
装置。
【請求項６】前記サイリスタのゲートと接地点間に、前
記ツェナーダイオードと直列になった第２限流抵抗（R
2）を備えたことを特徴とする請求項１記載の固体トリ
ップ装置。
【請求項７】前記ツェナーダイオードのカソードと接地
点間に固定された第２抵抗（R2）と、このツェナーダイ
オードのカソードと前記サイリスタのカソード（38）と
の間のコンデンサ（C5）と直列になった第３抵抗（R5）
からなる瞬時トリップ感度限界の一時変更回路を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の固体トリップ装置。
【請求項８】前記コンデンサ（C5）と並列の、大きい値
の第４放電抵抗（R6）を備えたことを特徴とする請求項
７記載の固体トリップ装置。
【請求項９】前記第３抵抗（R5）と前記コンデンサ（C
5）に直列となったダイオード（46）を備えたことを特
徴とする請求項７記載の固体トリップ装置。