JP5388879B2 - 配線用遮断器の無停電試験装置および無停電試験方法 - Google Patents

Description

この発明は、電線と負荷との間に設置される配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施する配線用遮断器の無停電試験装置および無停電試験方法に関する。

配線用遮断器（ＭＣＣＢ：Ｍｏｌｄｅｄ Ｃａｓｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ、ＮＦＢ：Ｎｏ Ｆｕｓｅ Ｂｒｅａｋｅｒなど。）は、電線と負荷との間に設置され、短絡などにより負荷側に異常な電流が流れた時に、回路を遮断することで負荷や電線などを損傷から保護するものである。この配線用遮断器の遮断機能が正常であるか否かを判定するため、過電流遮断機能試験を実施する必要がある。過電流遮断機能試験は、配線用遮断器の主回路へ大電流を通電するので、配線用遮断機に接続されている電気機器などの負荷を損傷などの被害から保護するためには、配線用遮断器に接続されている負荷を切り離し、専用の試験装置を用いて実施しなければならない（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２７１６８２号公報

しかし、上記の試験を実施するために、配線用遮断器に接続されている負荷を切り離したり、取り付けしたりする際には、負荷側の回路全体を停電する必要がある。このため、防災設備などの停電が困難な回路に用いられる配線用遮断器の過電流遮断機能試験は、実施が困難な状況にある。その結果、配線用遮断器の遮断特性の劣化状態を把握することが困難になり、遮断特性が劣化している場合には、そのような配線用遮断器が継続して使用される状態となってしまう恐れがある。

また、配線用遮断機を主回路に接続した状態で配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施可能な場合であっても、配線用遮断器が試験電流により遮断した場合には、配線用遮断器に接続された負荷側の回路全体が停電してしまう。

そこでこの発明は、配線用遮断器に接続された負荷への負荷電流の供給を維持した状態で、過電流遮断機能試験が実施可能な配線用遮断器の無停電試験装置および無停電試験方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、電線と負荷との間に設置される配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施する無停電試験装置であって、前記配線用遮断器に試験電流を供給する試験電源供給手段と、前記試験電源供給手段による電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出した電圧が所定の電圧以上になると、前記試験電源供給手段を遮断する電源遮断手段と、前記配線用遮断器と前記試験電源供給手段との接続を切り替える切替手段と、前記配線用遮断器が前記試験電流により遮断されると、前記配線用遮断器に接続された負荷に前記電線から負荷電流を供給するバイパス手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、電線と負荷との間に設置される配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施する無停電試験方法であって、配線用遮断器に試験電流を供給し、配線用遮断器が試験電流により遮断されると、配線用遮断器に接続された負荷に前記電線から負荷電流をバイパスして供給し、前記試験電流が流れることで発生する電圧が所定値以上になると、試験電流の供給を遮断する、ことを特徴とする。

これらの発明によれば、負荷が接続された配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施し、配線用遮断機が動作して負荷側の回路が遮断されると、配線用遮断器に接続された負荷に電線から負荷電流がバイパス供給される。

請求項１および２に記載の発明によれば、前記試験電流が流れる回路において所定値以上の電圧が検出されると、前記試験電流の供給を遮断するので、配線用遮断器に接続されている負荷に大電流が流れる恐れがない。このため、配線用遮断器に接続されている負荷が損傷する恐れがないので、配線用遮断器に接続されている負荷を取り外さずに、配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施することができる。

また、過電流遮断機能試験の実施中に配線用遮断器が動作し遮断しても、配線用遮断器に接続された負荷に対して電線から負荷電流がバイパス供給されるため、負荷が停電することがない。このため、配線用遮断器の過電流遮断機能試験に伴う停電対策などが不要となり、防災設備に電力を供給している電気回路などの停電が困難で重要な回路に使用されている配線用遮断器についても、過電流遮断機能試験を容易に実施することができる。

この発明の実施の形態に係る配線用遮断器の無停電試験装置の概略構成図である。 図１の無停電試験装置における正極側の過電流遮断機能試験の初期状態を示す回路図である。 図２の状態に続く過電流遮断機能試験における配線用遮断器の正極側が先行して遮断した時点の状態を示す回路図である。 図３の状態に続く過電流遮断機能試験における配線用遮断器が完全に遮断した時点の状態を示す回路図である。 図４の状態に続く過電流遮断機能試験における試験電流遮断の状況を説明する回路図である。 図１の無停電試験装置における負極側の過電流遮断機能試験の初期状態を示す回路図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この実施の形態に係る配線用遮断器の無停電試験装置１の概略構成図であり、図２〜６は、この無停電試験装置１による試験方法を示す図である。

無停電試験装置１は、配電線（電線）ＰＬと負荷３との間に設置された配線用遮断器２の過電流遮断機能試験を行う装置であり、主として、試験電流ｄｔを供給する低電圧大電流絶縁式電源（試験電源供給手段）１１と、低電圧大電流絶縁式電源１１の電圧を検出する電圧検出手段１２と、所定値以上の電圧が検出された場合に低電圧大電流絶縁式電源１１を遮断する電源遮断手段１３と、配線用遮断器２の試験極（正極、負極）と低電圧大電流絶縁式電源１１との接続を切り替える切替手段１４と、配電線ＰＬからの負荷電流ｄを負荷３に供給するバイパス回路（バイパス手段）１５とを備えている。ここで、この実施の形態では、配線用遮断器２の定格電流として例えば５Ａ、接点インピーダンスとして例えば５０ｍΩを想定している。

無停電試験装置１は、電源端子Ｔ１、Ｔ２を介して商用電源（電力供給源）に接続され、商用電源からの電力が第１の開閉器ＣＢ１を介して低電圧大電流絶縁式電源１１に供給されるようになっている。この低電圧大電流絶縁式電源１１は、商用電源からの電力を過電流遮断機能試験に適合した電圧、電流に変換して、試験電流ｄｔを出力するものであり、この実施の形態では、例えば定格電圧を略５Ｖ以下、定格電流を略１００Ａと想定している。また、装置１への逆電流防止回路を備えている。

このような低電圧大電流絶縁式電源１１が、第２の開閉器ＣＢ２と第３の開閉器ＣＢ３を介して切替手段１４に接続されている。また、低電圧大電流絶縁式電源１１と並列に、かつ、第２の開閉器ＣＢ２と第３の開閉器ＣＢ３との間に、電圧検出手段１２が接続されている。この電圧検出手段１２は、低電圧大電流絶縁式電源１１の電圧を検出するための低抵抗素子であり、この実施の形態では、例えば略１Ωに設定されている。このようにして、低電圧大電流絶縁式電源１１と、電圧検出手段１２と、切替手段１４とが並列に接続されている。

電源遮断手段１３は、電圧検出手段１２に並列に接続され、変換回路（Ａ／Ｄ：Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）と、演算装置であるマイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）とから構成されている。この電源遮断手段１３は、電圧検出手段１２において所定値（例えば上記の想定で３Ｖ）以上の電圧が検出された場合に、後述するようにして、開閉器ＣＢ１〜ＣＢ３を遮断するよう制御信号を送信するものである。

切替手段１４は、第１の切替スイッチＳＷ１と第２の切替スイッチＳＷ２とからなり、切替スイッチＳＷ１およびＳＷ２を切り替えることで、試験電流ｄｔの方向、つまり試験回路を正極側または負極側に切り替えられるようになっている。具体的には、第１の切替スイッチＳＷ１は、負荷側正極端子Ｐ２に接続された正極側端子ＳＷ１１と、電線側負極端子Ｎ１に接続された負極側端子ＳＷ１２と、ニュートラル端子ＳＷ１３とを備えている。同様に、第２の切替スイッチＳＷ２は、電線側正極端子Ｐ１に接続された正極側端子ＳＷ２１と、負荷側負極端子Ｎ２に接続された負極側端子ＳＷ２２と、ニュートラル端子ＳＷ２３とを備えている。

さらに、この切替手段１４と端子Ｐ１、Ｎ１、Ｐ２、Ｎ２との間に、バイパス回路１５が接続されている。すなわち、このバイパス回路１５は、第４の遮断器ＣＢ４と、電線側正極端子Ｐ１側から負荷側正極端子Ｐ２側への電流の流れのみを許容する正極側ショットキーバリアダイオードＳＢＤＰと、負荷側負極端子Ｎ２側から電線側負極端子Ｎ１側への電流の流れのみを許容する負極側ショットキーバリアダイオードＳＢＤＮとを備えている。そして、ダイオードＳＢＤＰと第４の遮断器ＣＢ４とを介して、電線側正極端子Ｐ１と負荷側正極端子Ｐ２とが接続され、ダイオードＳＢＤＮと第４の遮断器ＣＢ４とを介して、電線側負極端子Ｎ１と負荷側負極端子Ｎ２とが接続されている。ここで、第４の遮断器ＣＢ４は、配線用遮断器２の定格遮断容量に適合するものが選択されている。

次に、このような構成の配線用遮断器の無停電試験装置１の作用および、この実施の形態に係る配線用遮断器の無停電試験方法について説明する。まず、配線用遮断器２の正極側接点の過電流遮断機能試験について説明する。ここで、配電線ＰＬと配線用遮断器２、および配線用遮断器２と負荷３とは、正極側電線ＬＰと負極側電線ＬＮとによって接続されているものとする。

最初に、配線用遮断器２に接続されている負荷３を可能な範囲で停止し、過電流遮断機能試験の実施中に配線用遮断器２へ流れる負荷電流ｄが最小になるようにする。次に、無停電試験装置１のすべての開閉器ＣＢ１〜ＣＢ４を開放した状態で、切替手段１４の第１の切替スイッチＳＷ１および第２の切替スイッチＳＷ２を正極側端子ＳＷ１１、ＳＷ２１に切り替える。そして、低電圧大電流絶縁式電源１１の出力を１０Ａに設定する。次に、試験装置１の電線側正極端子Ｐ１と、配線用遮断器２の正極側電線ＬＰ側の配電線ＰＬ側とを試験線４で接続し、電線側負極端子Ｎ１と配線用遮断器２の負極側電線ＬＮ側の配電線ＰＬ側とを試験線４で接続する。同様に、試験装置１の負荷側正極端子Ｐ２と、配線用遮断器２の正極側電線ＬＰ側の負荷３側とを試験線４で接続し、負荷側負極端子Ｎ２と配線用遮断器２の負極側電線ＬＮ側の負荷３側とを試験線４で接続する。

このような状態で、第１の開閉器ＣＢ１を投入して低電圧大電流絶縁式電源１１を充電し、第３の開閉器ＣＢ３および第４の開閉器ＣＢ４を投入する。このときバイパス回路１５にはダイオードＳＢＤＰ、ＳＢＤＮが直列に接続されていて、配線用遮断器２よりインピーダンスが高いため、負荷電流ｄの大部分は配線用遮断器２に流れる。

続いて、図２に示すように、第２の開閉器ＣＢ２を投入し、配線用遮断器２の正極側接点に試験電流ｄｔを通電する。このとき、上記のような想定例の場合、試験回路の抵抗値は、電圧検出手段１２の抵抗値である１Ωと、配線用遮断器２の接点インピーダンスである５０ｍΩとの並列抵抗値である０．０４７６Ωとなる。このため、設定した電流である１０Ａを流すために、低電圧大電流絶縁式電源１１の出力電圧は０．４７６Ｖとなる。また、電圧検出手段１２の両端にかかる電圧は０．４７６Ｖとなり、電源遮断手段１３のＭＰＵで設定した遮断電圧である３Ｖ未満であるため、遮断器ＣＢ１〜ＣＢ３の不要な遮断動作は発生しない。また、パイパス回路１５に直列に接続されたダイオードＳＢＤＰ、ＳＢＤＮの整流作用により、試験電流ｄｔはバイパス回路１５には流れない。

次に、低電圧大電流絶縁式電源１１より出力された試験電流ｄｔ（１０Ａ）は、配線用遮断器２の正極側接点へ略９．５Ａ（＝｛１Ω／（１Ω＋０．０５Ω）｝×１０Ａ）通電され、定格電流である５Ａを大きく上回るため、図３に示すように、配線用遮断器２の正極側接点が遮断する。この実施の形態では正極側接点が先行して遮断した例で説明するが、機械的な構造により負極側接点が先行して遮断した場合であっても同様である。

図３は、配線用遮断器２の正極側接点が先行して遮断した時点を示した図である。このとき、正極側の負荷電流ｄは、正極側電線ＬＰより正極側ショットキーバリアダイオードＳＢＤＰからＣＢ４を介して負荷３へ流れる。一方、負極側の負荷電流ｄは、配線用遮断器２の負極側接点は遮断していないため、負荷３から配線用遮断器２を介して負極側電線ＬＮに流れる。このようにして、配線用遮断器２の正極側接点が先行して遮断した場合であっても、負荷電流ｄの供給が維持される。また、正極側接点が先行して遮断されると、配線用遮断器２は一瞬不揃い状態になるが、機械的なラッチが外れているため負極側接点も時間を置くことなく遮断され、配線用遮断器２は完全に遮断される。

そして、配線用遮断器２が完全に遮断した後は、図４に示すように、負荷電流ｄは、正極側電線ＬＰより正極側ショットキーバリアダイオードＳＢＤＰからＣＢ４を介して負荷３へ流れ、さらに、負荷３よりＣＢ４から負極側ショットキーバリアダイオードＳＢＤＮを介して負極側電線ＬＮへ流れる。このようにして、配線用遮断器２が完全に遮断した場合であっても、負荷３側への負荷電流ｄの供給が維持される。

さらに、配線用遮断器２が完全に遮断した後は、図５に示すように、低電圧大電流絶縁式電源１１から出力される電流１０Ａはすべて電圧検出手段１２を流れることになり、低電圧大電流絶縁式電源１１に係る電圧（電源遮断手段１３へ入力される電圧）は、電源遮断手段１３のＭＰＵに設定されている遮断電圧３Ｖより大きくなるため、電源遮断手段１３のＭＰＵから第３の開閉器ＣＢ３へ遮断信号が出力される。続いて、電源遮断手段１３のＭＰＵから第１の開閉器ＣＢ１へ遮断信号が出力された後に、電源遮断手段１３のＭＰＵから第２の開閉器ＣＢ２へ遮断信号が出力され、試験電流ｄｔの通電が停止される。

一方、配線用遮断器２の負極側接点を過電流遮断機能試験する場合には、無停電試験装置１のすべての開閉器ＣＢ１〜ＣＢ４を開放した状態で、切替手段１４の第１の切替スイッチＳＷ１および第２の切替スイッチＳＷ２を負極側端子ＳＷ１２、ＳＷ２２に切り替える。そして、上記正極側の場合と同様の手順によって（図６参照）、過電流遮断機能試験を行うものである。図６は、開閉器ＣＢ１〜ＣＢ４が順次投入され、配線用遮断器２の負極側接点に試験電流ｄｔを通電した初期状態を示している。

以上のように、この配線用遮断器２の無停電試験装置１および無停電試験方法によれば、配線用遮断器２が通電された状態で、過電流遮断機能試験を実施することが可能となる。

また、配線用遮断器２が動作し遮断しても、負荷３へ負荷電流ｄを継続して供給することができるので、配線用遮断器２に接続されている負荷３が停電することがない。このため、配線用遮断器２の過電流遮断機能試験に伴う停電対策などが不要となり、防災設備に供給している電気回路など停電が困難で重要な回路に使用されている配線用遮断器２についても、過電流遮断機能試験を容易に実施することができる。この結果、配線用遮断器２の劣化状態を把握することができるようになり、配線用遮断器２を含む電気設備の安全性をより高めることが可能となる。

さらに、配線用遮断器３の試験極を切替手段１４のスイッチ操作のみで切り替えることができるので、試験極の切替時に、作業員が配電線ＰＬなどの活線で試験線４の接続を切り替える作業が不要になる。このため、危険を伴う作業を低減できるので、作業者の熟練度に関わらず試験を実施することができ、また、試験時間を短縮することもできる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態１では、バイパス回路１５の整流素子としてショットキーバリアダイオードとして説明したが、ダイオードなどの整流作用をもつ電子素子であればよい。

１ 無停電試験装置
２ 配線用遮断器
３ 負荷
４ 試験線
１１ 低電圧大電流絶縁式電源（試験電源供給手段）
１２ 電圧検出手段
１３ 電源遮断手段
１４ 切替手段
１５ バイパス回路（バイパス手段）
ＣＢ１ 第1の開閉器
ＣＢ２ 第２の開閉器
ＣＢ３ 第３の開閉器
ＣＢ４ 第４の開閉器
ＳＷ１ 第1の切替スイッチ
ＳＷ２ 第２の切替スイッチ
Ｔ１ 試験電源側端子
Ｔ２ 試験電源側端子
Ｐ１ 電線側正極端子
Ｎ１ 電線側負極端子
Ｐ２ 負荷側正極端子
Ｎ２ 負荷側負極端子
ＰＬ 配電線（電線）
ＬＰ 正極側電線
ＬＮ 負極側電線

Claims (2)

1. 電線と負荷との間に設置される配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施する無停電試験装置であって、
   前記配線用遮断器に試験電流を供給する試験電源供給手段と、
   前記試験電源供給手段による電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段で検出した電圧が所定の電圧以上になると、前記試験電源供給手段を遮断する電源遮断手段と、
   前記配線用遮断器と前記試験電源供給手段との接続を切り替える切替手段と、
   前記配線用遮断器が前記試験電流により遮断されると、前記配線用遮断器に接続された負荷に前記電線から負荷電流を供給するバイパス手段と、を備えることを特徴とする配線用遮断器の無停電試験装置。
2. 電線と負荷との間に設置される配線用遮断器の過電流遮断機能試験を実施する無停電試験方法であって、
   前記配線用遮断器に試験電流を供給し、
   前記配線用遮断器が前記試験電流により遮断されると、前記配線用遮断器に接続された負荷に前記電線から負荷電流をバイパスして供給し、
   前記試験電流が流れることで発生する電圧が所定値以上になると、前記試験電流の供給を遮断する、ことを特徴とする配線用遮断器の無停電試験方法。

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