JPH087720A - 過電流保護回路とその装置 - Google Patents

過電流保護回路とその装置

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JPH087720A
JPH087720A JP6132771A JP13277194A JPH087720A JP H087720 A JPH087720 A JP H087720A JP 6132771 A JP6132771 A JP 6132771A JP 13277194 A JP13277194 A JP 13277194A JP H087720 A JPH087720 A JP H087720A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、3相の限流ヒューズが全て溶
断後に3相一括型負荷開閉器を開放するので、遮断不能
かつ相間短絡などを防止できるようになり、安全な設備
の過電流保護回路を提供することにある。 【構成】本発明の過電流保護回路は、各限流ヒューズ6
A−6Cの少なくとも1相の限流ヒューズ6Aの溶断信
号が入力されると共に、他相の限流ヒューズの溶断信号
が入力されるとトリップコイル9を励磁して、3相一括
型負荷開閉器5を開放する遅延回路8を設けることにあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は限流ヒューズと負荷開閉
器とを組合せて回路を保護する過電流保護回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】負荷開閉器は単独では短絡電流を遮断す
る能力がないので、限流ヒューズを組合せて短絡電流を
遮断保護することにより、経済的な設備を得ている。限
流ヒューズでは、過電流とその通電時間及び繰返しによ
って、溶断しなくてもヒューズエレメントの劣化変質を
生じる範囲があり、不測の溶断を生じ、欠相を生じる危
険がある。さらに、限流ヒューズの溶断特性は、小溶断
電流域ほど、通電電流の変化に対する溶断時間の変化が
大きく、そのばらつきも大きいので、限流ヒューズは短
絡保護だけとして、過負荷はできるだけ他の機器、たと
えば3相一括型負荷開閉器などで保護するのが基本的な
用法ということができる。
【0003】これらのことは限流ヒューズの規格たとえ
ばJIS C4604−1988 のページ34,35に記載されてお
り、ばらつきの許容範囲は±20%許されている。
【0004】一方、限流ヒューズと共に使用される負荷
開閉器の開閉特性、特に開閉可能な能力を示す開閉電流
は規格に定められた規定の回路条件の下で投入,遮断で
きる電流の限度で示されている。たとえば負荷開閉器の
規格JIS C4605−1987 ではページ17に負荷電流開閉試
験の負荷の力率は、0.65〜0.75とすると記載さ
れ、この力率での性能を保証している。
【0005】しかし、この他の力率、たとえば励磁電流
の力率0.1 程度で、規格ページ5の表を下記に示す。
【0006】
【表1】
【0007】この表によれば、定格励磁電流開閉容量で
は負荷電流開閉容量の20分の1と大幅に下がるもので
ある。これらの限流ヒューズと負荷開閉器を利用した回
路として、JIS C4620−1992ページ16付図4にPF.S
形の配線及び機器の接続が示され、同規格ページ30に
は、限流ヒューズのストライカと呼ばれるヒューズの溶
断動作時に所定の機械的動作をするヒューズリンクの部
分により、負荷開閉器の自動的機械的トリップさせるこ
とによって、遮断電流域が拡大され、かつ、限流ヒュー
ズ溶断による欠相の保護も同時に達成されるとある。
【0008】この規格の条件において変圧器2次側と例
えばMCCBの間で相間短絡が起きると、変圧器2次側
に短絡電流が流れると共に、1次側にも過電流が流れ、
限流ヒューズが溶断0.05〜0.2後に3相一括型負荷
開閉器が開放される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変圧器
2次側短絡時の1次側過電流は限流ヒューズの小溶断電
流域にあたり、溶断時間のばらつきが大きく、通常0.
3〜1.5秒あるので、3相の限流ヒューズの内1相し
か溶断していない状態でも、溶断した限流ヒューズのス
トライカにより3相一括型負荷開閉器が開放される。こ
の時、負荷開閉器の溶断していない相では過電流を遮断
しようとする。
【0010】一方、変圧器2次側短絡時の1次側過電流
の力率は変圧器の条件により異なるが、一般的に0.1
前後である。この力率の過電流は負荷開閉器の開閉能力
を越える条件である。
【0011】このため、過電流を遮断しようとした負荷
開閉器は遮断不能となり、相間短絡などの重大な事故に
至るものが希にあることを実験で本発明者は見つけた。
【0012】本発明の目的は、3相一括型負荷開閉器の
アーク短絡を防止した安全な過電流保護回路を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の過電流保護回路
は、限流ヒューズが溶断後から負荷開閉器の動作開始ま
での時間を、電気的や機械的に、限流ヒューズのばらつ
きによる最大溶断時間以上に遅らせることにある。
【0014】
【作用】この結果、3相の限流ヒューズが全て溶断後に
3相一括型負荷開閉器を開放するので、遮断不能かつ相
間短絡などを防止できるようになり、安全な設備になっ
た。
【0015】
【実施例】本発明者は過電流保護回路の実験結果より、
相間の負荷開閉器間でアーク短絡を生ずる場合を検討し
た結果、次のことがわかった。
【0016】.負荷開閉器及び限流ヒューズの負荷側
に力率を悪くする回路例えば、変圧器,モータ等を接続
した事故時に相間短絡を生ずる場合もある。
【0017】.各相の限流ヒューズは図3に示すよう
に、溶断時間にばらつきが有する場合に相間短絡を生ず
る。
【0018】例えば、短絡事故で3相の限流ヒューズで
一番早く溶断する限流ヒューズが溶断すると、それに応
じて3相一括型負荷開閉器が開放される。しかし、残り
の2相の限流ヒューズは、まだ溶断中であり、しかも、
2次側に力率の悪い変圧器を接続しているので、過電流
保護回路の力率も悪くなり、通常より力率が低下してい
る。
【0019】一般に負荷開閉器は、力率0.65〜0.7
5で遮断動作できるものを遮断性能として定められてい
る。これより低い力率の場合には、電圧と電流の位相が
相違するので、遮断電流値が極端に小さくなり、このよ
うな場合に力率が低下して、限流ヒューズが溶断されて
いない時には、負荷開閉器でアークを完全に遮断できず
遮断不能を生じ、溶断中の限流ヒューズと接続している
負荷開閉器で相間短絡を生ずることが判明した。
【0020】相間短絡を防止する実施例を図1ないし図
3により説明する。図1,図2は、本発明の過電流保護
回路であり、図3は縦軸と横軸とに溶断時間tと溶断電
流iとの関係を示す限流ヒューズ6の溶断特性図で、鎖
線は許容溶断特性図である。この保護回路に使用した限
流ヒューズ付負荷開閉器の構造を図4,図5に示した。
【0021】変圧器1の2次側1Aは負荷ケーブル2を
介して複数の負荷例えばモータ3に接続している。負荷
側は自己インダクタンスを有するモータ3,変圧器1或
いはコンデンサのように上述した力率の悪い回路を接続
する。
【0022】変圧器1の2次側1Bと電力4との間に3
相一括型負荷開閉器5及び限流ヒューズ6A,6B,6
Cを接続している。限流ヒューズ6例えば6Aは図3の
ように溶断電流はi1で溶断時間t1,t2,t3にば
らつきを有する。限流ヒューズ6Aのストライカ6Dが
動作をすると、第1遅延リレー7を動作し、遅延回路8
に電流を流し、トリップコイル9を励磁して、負荷開閉
器5を開放する。10は直流電源である。
【0023】遅延回路8は、各限流ヒューズで溶断時間
の一番遅い溶断時間t3より多少遅らした時間t4に電
流を流すタイマである。また各限流ヒューズ6A,6
B,6Cのストライカ6Dが溶断時間t5が同じ時間で
動作した時には、図2に示す第2リレー7Xはすぐにト
リップコイル9に電流を流し、負荷開閉器5を開放す
る。
【0024】又遅延回路8は限流ヒューズ6A,6B,
6Cの溶断信号が入力されると、トリップコイル9に電
流を流し、負荷開閉器5を開放するので、一種のAND
回路である。
【0025】次に、負荷ケーブル2で短絡事故0を生じ
ると、短絡電流が流れる。限流ヒューズ6Aは溶断し
て、ストライカ6Dが矢印方向に飛出すが、限流ヒュー
ズ6B,6Cが溶断時間t2,t3を経過して、ストラ
イカ6Dが矢印方向に飛出すと共に、時間t4になると
遅延回路8に電流が流れて、トリップコイル9を励磁し
て、負荷開閉器5を開放するので、負荷開閉器5の相間
短絡が防止できるようになり、設備が安全になった。
【0026】又限流ヒューズ6A,6B,6Cの溶断電
流がi1,i2,i3で全部同じ溶断時間例えばt5で
溶断すると、全相の第2リレー7Xがすぐに動作をし
て、トリップコイル9を励磁して、負荷開閉器5を開放
するので、スピードが早く負荷での事故拡大を防止でき
るようになり、設備がより安全である。
【0027】図2に使用した3相一括型の負荷開閉器5
の具体的構造を図4により説明するが、3相とも構造が
同じなので、限流ヒューズ6Aとこれに接続した負荷開
閉器(又は遅延動作付き負荷開閉器)とより成る過電流
保護装置を説明する。
【0028】限流ヒューズ6Aは絶縁碍子6Gに支持さ
れた電源側端子6Eと負荷側端子6Fとの間に着脱自在
に装着されている。限流ヒューズ6Aが溶断して、スト
ライカ6Dが矢印方向に飛出すと、負荷開閉器5の操作
機構部20が動作してストッパー21との係合を解き、
図示していない固定接触子と接触している可動接触子2
2が反時計方向に回動して、遮断する。
【0029】即ち、ストライカ6Dが矢印方向に飛出す
と、レバー25が鎖線方向に動作し、リンク26が反時
計方向に回動して、絶縁操作ロッド27を左方向に移動
させ、リレーレバー28はリレーピン28Xを介して回
動しながら、第1遅延リレー7を押圧し、時間t4にな
ると遅延回路8に電流が流れて、トリップコイル9を励
磁し、ストッパー21を時計方向に押圧する。又図のリ
レーピン28Xはシャシー40に支持されている。
【0030】ストッパー21はストッパーピン21Xを
支点として時計方向に回動して、ストッパー引掛部21
Bと規制レバーピン29Aとの係合を解き、規制レバー
29が規制ピン29Xを介して回動すると、規制リンク
29B,絶縁操作ロッド29Cが反時計方向に回動して、
消弧室30内の固定接触子と接触している可動接触子2
2が反時計方向に回動して、遮断する。可動接触子22
の一部より電気接続部22Aを介して電源側端子6Eと
接続している。
【0031】又可動接触子22を固定接触子に接触する
時には、上述矢印方向と逆方向に動作をすればよいの
で、説明を省略する。
【0032】図5の負荷開閉器5Aは図4と同じ構成部
品の場合には説明を省略して、相違個所のみ説明する。
【0033】即ち、リレーレバー28はリレーピン28
Xを介して回動しながら、回動レバー31がピン31X
を介して回動する時、ダッシューポット32を押圧す
る。ダッシューポット32は遅延回路8と同じように時
間t4になると、回動レバー31の回動がストッパー2
1に働き、上述同じ動作をして固定接触子と接触してい
る可動接触子22を反時計方向に回動して、遮断する。
又可動接触子22を固定接触子に接触する時には上述矢
印方向と逆動作をすればよいので、説明を省略する。
【0034】この操作機構部20は操作機構部20の一
部にダッシューポット32を設ければよいので、構成が
簡単で組み立てやすく、作業能率が向上した
【0035】
【発明の効果】この結果、本発明の過電流保護回路によ
れば、3相の限流ヒューズが全て溶断後に3相一括型負
荷開閉器を開放するので、遮断不能かつ相間短絡などを
防止できるようになり、安全な設備になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この図は本発明として実施例として配電系統の
過電流保護回路である。
【図2】この図は本発明の他の実施例として示した配電
系統の過電流保護回路である。
【図3】図1の限流ヒューズの溶断特性図である。
【図4】この図は図1に使用した過電流保護装置の縦断
面図である。
【図5】この図は本発明の他の実施例として示した過電
流保護装置の縦断面図である。
【符号の説明】
1…変圧器、5…負荷開閉器、6A−6C…限流ヒュー
ズ、6D…ストライカ、7…遅延リレー、8…遅延回
路、9…トリップコイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 袴田 好美 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 若狭 文雄 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】限流ヒューズ及び負荷開閉器を接続して成
    る回路において、各相の限流ヒューズの少なくとも1相
    に溶断信号が入力されると共に、他相の限流ヒューズの
    溶断信号が入力されることを条件として、トリップコイ
    ルを励磁して前記負荷開閉器を開放する遅延手段を設け
    ることを特徴とする過電流保護回路。
  2. 【請求項2】各限流ヒューズの溶断時間がほぼ同じ溶断
    時間の時にはトリップコイルを励磁して負荷開閉器を開
    放する開放手段を設けることを特徴とする請求項1記載
    の過電流保護回路。
  3. 【請求項3】各相の限流ヒューズの少なくとも1相が溶
    断し、ストライカが飛出し、リレーの動作信号が入力す
    ると共に、他相の限流ヒューズが溶断しストライカが飛
    出し、各リレーの動作信号入力すると、トリップコイル
    を励磁して負荷開閉器を開放する遅延手段を設けること
    を特徴とする請求項1記載の過電流保護回路。
  4. 【請求項4】上記負荷開閉器に3相一括型負荷開閉器を
    使用することを特徴とする請求項1ないし4いずれか1
    項記載の過電流保護回路。
  5. 【請求項5】上記遅延手段には各限流ヒューズの最初の
    1相が溶断する溶断時間と他相の限流ヒューズの最後に
    溶断した溶断時間とストライカ等の動作時間を考慮した
    時間を設定したことを特徴とする請求項1ないし3いず
    れか1項記載の過電流保護回路。
  6. 【請求項6】上記負荷開閉器及び限流ヒューズの2次側
    にコンデンサ,自己インダクタンスを有する回路を接続
    したことを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記
    載の過電流保護回路。
  7. 【請求項7】負荷開閉器の可動接触子とを操作機構部に
    より接離させ、上記接触子の一方側と電気的に接続して
    いる電源側端子と負荷側端子との間に限流ヒューズを挿
    入し、限流ヒューズが溶断し、各限流ヒューズの少なく
    とも1相が溶断すると飛出すストライカにより、リレー
    を動作させて遅延手段に入力し、遅延手段は他相の限流
    ヒューズのストライカからの入力信号が入力されと、ト
    リップコイルを励磁して操作機構部を動作させて、可動
    接触子を固定接触子から電気的に接離することを特徴と
    する過電流保護装置。
  8. 【請求項8】負荷開閉器の固定接触子と可動接触子とを
    操作機構部により接離させ、上記接触子と電気的に接続
    している電源側端子と負荷側端子との間に限流ヒューズ
    を挿入し、各限流ヒューズの少なくとも1相が溶断する
    と飛出すストライカにより、リレーを動作させてダッシ
    ューポットで他相の限流ヒューズのストライカからの入
    力信号が入力されるまで、操作機構部の動作を阻止する
    ことを特徴とする過電流保護装置。
  9. 【請求項9】上記負荷開閉器に3相一括型負荷開閉器を
    使用することを特徴とする請求項7又は8項記載の過電
    流保護装置。
  10. 【請求項10】上記負荷開閉器及び限流ヒューズの2次
    側にコンデンサ,自己インダクタンスを有する回路を接
    続したことを特徴とする請求項7又は8項記載の過電流
    保護装置。
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