(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が避雷器に接続された第１の酸化亜鉛素子と、
前記第１の酸化亜鉛素子の一端及び他端に入力端が接続された整流器と、
前記整流器の出力電圧により充電される第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサの放電電荷により駆動されるカウントアップコイルと、
前記第１の酸化亜鉛素子の他端に接続された保護回路と、
前記保護回路に接続された電流計と、
前記第１の酸化亜鉛素子に並列接続された可変抵抗と
を具備し、
前記保護回路は、前記第１の酸化亜鉛素子の他端に接続された第２の酸化亜鉛素子を含み、
前記第２の酸化亜鉛素子の動作開始電圧は、前記第１の酸化亜鉛素子の動作開始電圧より低いことを特徴とする放電度数計。
【請求項２】
前記保護回路は、前記第１の酸化亜鉛素子の他端に接続された第１の抵抗と第２のコンデンサの直列回路をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の放電度数計。
【請求項３】
前記保護回路は、前記第２のコンデンサに並列接続された保護用ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の放電度数計。
【請求項４】
前記保護回路は、前記第２のコンデンサに並列接続された高周波遮断用フィルタ回路をさらに含むことを特徴とする請求項２又は３記載の放電度数計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば電力用避雷器の放電回数を計数する放電度数計に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば送電線や変電所、開閉所、発電所などの電力系統を構築する高電圧電力設備には、設備自体を雷撃から保護するために電力用避雷器が設置されている。この避雷器には、放電回数を計数するための放電度数計が設けられている。
【０００３】
避雷器には、様々な電流が流れるため、例えば雷撃以外の放電を計数しないよう放電度数計の動作感度が調整されている。従来、この調整は設置時に行われ、設置後の仕様変更、想定外の要求性能の変更などはなかった。すなわち、放電度数計は、電力用避雷器の接地回線へ主に設置されるため、納入先からの仕様書などに基づき、感度調整用抵抗の抵抗値を事前に、一意に決めて適用することが主流であった。これは抵抗値を切り替えるための接点など、故障の原因となる装置を設けることを避ける傾向にある大電流・高電圧機器の設計には欠かせないエッセンスでもあった。
【０００４】
また、放電度数計は、屋外に設置される場合、耐環境性能を向上させるため、完全密閉され、屋内の計器盤内に設置される場合においても計器盤により覆われている。このため、設置後、放電度数計の感度調整を行うことが構造上の理由から困難であるということもあった。
【０００５】
近年、周辺機器の更新や回路構成の変更などに伴い、放電度数計の動作感度を調整する要求が増えている。しかし、放電度数計は完全密閉されたり、計器盤内に設置されたりしているため、設置後、容易に感度調整を行うことが困難であった。
【０００６】
また、放電度数計には電流計が設けられ、この電流計により漏れ電流を表示可能とされている。すなわち、放電度数計は、避雷器の接地端子と接地間に接続されるため、避雷器に流れる漏れ電流が、放電度数計に常時流れている。この漏れ電流が電流計に表示されている。この電流計は、大容量ギャップにより、雷撃時の電流から保護されている。しかし、雷撃電流は大電流の場合がしばしばであるため、大容量ギャップに大きな負担がかかり、電流計の破壊を防止するという観点から信頼性に欠けるという課題があった。
【０００７】
さらに、放電度数計には、上記のように、常時電流が流れており、極稀ではあるが電流に高周波成分が含まれる場合がある。この高周波成分が原因で、電流計の表示が安定しないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２１７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、簡便に放電度数計の動作感度を変更できるともに、電流計を確実に保護でき、常時流れる電流に高周波成分が含まれる場合においても電流計の表示を安定化させることが可能な放電度数計を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の放電度数計によれば、一端が避雷器に接続された第１の酸化亜鉛素子と、前記第１の酸化亜鉛素子に並列接続された整流器と、前記整流器の出力電圧により充電される第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサの放電電荷により駆動されるカウントアップコイルと、前記第１の酸化亜鉛素子の他端に接続された保護回路と、前記保護回路に接続された電流計と、前記第１の酸化亜鉛素子に並列接続され、前記電流計の動作感度を調整する可変抵抗とを具備し、前記保護回路は、前記第１の酸化亜鉛素子の他端に接続された第２の酸化亜鉛素子を含み、前記第２の酸化亜鉛素子の動作開始電圧は、前記第１の酸化亜鉛素子の動作開始電圧より低い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】放電度数計の動作原理を説明するために示す回路。
【図２】漏れ電流計付き放電度数計の一例を示す回路。
【図３】第１の実施形態に係る放電度数計を示す回路。
【図４】ＺｎＯ素子の特性を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る放電度数計を示す回路。
【図６】第３の実施形態に係る放電度数計を示す回路。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
先ず、図１を参照して放電度数計の動作原理について説明する。
【００１４】
図１に示すように、放電度数計の基本回路は、酸化亜鉛素子（以下、ＺｎＯ素子と称す）ｒ１と、コンデンサＣ１と、カウントアップコイルＴとを具備している。ＺｎＯ素子ｒ１の一端ａは、避雷器ＡＲに接続され、他端ｂは接地されている。このＺｎＯ素子ｒ１にコンデンサＣ１、及びカウントアップコイルＴが並列接続されている。
【００１５】
このように構成された基本回路において、ＺｎＯ素子ｒ１に雷撃電流（例えば数マイクロ秒〜数十マイクロ秒の波尾長を有するインパルス電流）が流れると、ＺｎＯ素子ｒ１の特性により、ａ−ｂ端子間に電圧が生じる。この電圧によりコンデンサＣ１に電荷がチャージされる。このコンデンサにチャージされた電荷が放電されることにより、カウントアップコイルＴが駆動され、図示せぬカウンタにより放電回数が計数される。カウントアップコイルＴが１回駆動されることにより、放電度数計には雷撃の数“１”が表示される。
【００１６】
この時、インパルス電流の波尾長を横軸とし、インパルス電流の大きさを縦軸にした放電度数計の動作・不動作の境界点を並べたものを放電度数計の動作感度と呼んでいる。
【００１７】
また、ＺｎＯ素子ｒ１には、雷撃電流だけではなく、例えば開閉サージ電流や、高周波交流電流、商用周波数の交流電流や直流電流も流れる。このため、これらの電流によっても放電度数計が動作する。開閉サージ電流は、雷撃や高圧線路に接続された電力機器の故障などから、他の電力機器を保護するための電力用開閉器の開閉操作による生じる電流であり、例えば数百マイクロ秒〜数ミリ秒の波尾長を有するインパルス電流である。
【００１８】
雷撃電流や開閉サージ電流は、交流電流に比べ波尾長の比較的短いインパルス電流と定義されることが多く、これをインパルス領域の放電度数計動作感度と呼んでいる。これに対して、高周波交流電流や商用周波数の交流電流、及び直流は、波尾長がインパルス電流よりも比較的長く、数十ミリ秒〜直流までの領域であることから、ＡＣ領域の放電度数計動作感度と呼んでいる。
【００１９】
一方、図２は、放電度数計に常時流れる電流を電流計にて表示できるタイプの放電度数計の一般的な回路を示している。これは漏れ電流計付き放電度数計と呼ばれており、通常は避雷器の漏れ電流を表示でき、落雷などが発生した場合、その雷撃電流の数を表示できる特徴を有している。
【００２０】
この漏れ電流計付き放電度数計は、避雷器ＡＲに接続されたＺｎＯ素子ｒ１と、整流器ＲｅＣと、コンデンサＣ１と、カウントアップコイルＴと、電流計の保護及び高周波カット用の抵抗Ｒ２と、大容量ギャップＧａと、電流計保護用抵抗Ｒ３と、電流計Ａｍと、電流計保護用ツェナーダイオードＺＤとを具備している。
【００２１】
ＺｎＯ素子ｒ１の一端ａは、図示せぬ避雷器に接続されている。ＺｎＯ素子ｒ１の端子ａ−ｂ間に例えば全波整流器ＲｅＣの入力端が接続されている。この整流器ＲｅＣの出力端にコンデンサＣ１、及びカウントアップコイルＴが接続されている。このため、振動性の雷撃電流に対して、カウントアップコイルＴを確実に駆動することができる。ＺｎＯ素子ｒ１の端子ｂと接地端子ｃ間には、電流計保護及び高周波カット用の抵抗Ｒ２と、電流計保護用ツェナーダイオードＺＤが直列接続され、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤの接続ノードと端子ｃの間に電流計保護用抵抗Ｒ３と、電流計Ａｍが直列接続されている。さらに、端子ｂ−ｃ間に大容量ギャップＧａが接続されている。
【００２２】
上記構成において、避雷器に常時流れる電流は、ｒ１→Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路で流れ、電流計Ａｍにより電流値が表示される。この時、ＺｎＯ素子ｒ１を常時流れる電流により、端子ａ−ｂ間に発生する電圧によって、コンデンサＣ１に電荷がチャージされ、この電荷の放電により、カウントアップコイルＴが駆動される。また、Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路で電流計Ａｍに流れ込む電流は、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤにより、分流され、電流計Ａｍがオーバーフロー電流によって壊れないように保護されている。
【００２３】
一方、雷撃電流や開閉サージ電流は、ｒ１→Ｇａの経路で流れる。この時、ＺｎＯ素子ｒ１端子ａ−ｂ間に電圧が生じ、この電圧によりコンデンサＣ１に電荷が充電される。この電荷の放電により、カウントアップコイルＴが駆動されて放電数が計数される。雷撃時や開閉サージ時にｒ１→Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路で電流計Ａｍに流れ込む雷撃電流や開閉サージ電流は、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤにより制限され、電流計Ａｍが保護される。つまり、大容量ギャップＧａには雷撃電流や開閉サージ電流の殆どが流れるため、Ｇａには大容量のギャップを具備することが肝心である。
【００２４】
（第１の実施形態）
図３は、第１の実施形態を示している。図３において、図１、図２と同一部分には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００２５】
第１の実施形態は、図２に示す漏れ電流計付き放電度数計に本実施形態の構成を付加したものである。具体的には、ＺｎＯ素子（第１のＺｎＯ素子）ｒ１の端子ａ−ｂ間に、放電度数計の感度を調整するための可変抵抗Ｒ１が接続されている。すなわち、この可変抵抗Ｒ１は、ＺｎＯ素子ｒ１に並列接続されている。この可変抵抗Ｒ１は、放電度数計の感度を、例えば高−中−低と３段階に選択できる構成とされている。
【００２６】
可変抵抗Ｒ１は、図３に示すように、例えば抵抗器１１に複数のタップ電極１２が設けられ、これらタップ電極１２にスイッチの可動接点１３が接触可能とされている。この可動接点１３には操作子１４が設けられ、操作子１４を操作することにより可動接片１３が駆動され、抵抗値が変化される。この抵抗値の変化により放電度数計の感動が調整される。可変抵抗Ｒ１の構成は、これに限定されるものではなく、変形可能である。
【００２７】
放電度数計が例えば完全密閉型の場合、スイッチの可動接点１３及びその操作子１４は、弾性部材、例えばゴム製のカバーにより覆われ、このカバーを介して操作可能とされている。
【００２８】
また、放電度数計が例えば計器盤に設置される場合、スイッチの操作子は、計器盤から操作可能に配置される。
【００２９】
さらに、第１の実施形態は、図２に示す大容量ギャップＧａに代わり、端子ｂ−ｃ間にＺｎＯ素子（第２のＺｎＯ素子）ｒ２が接続されている。ＺｎＯ素子ｒ２は、ＺｎＯ素子ｒ１と異なる特性を有している。
【００３０】
図４は、ＺｎＯ素子ｒ１、ｒ２の特性の一例を示している。図４に示すように、例えばＺｎＯ素子ｒ２の動作開始電圧（ｒ２Ｖ２ｍＶ）は、ＺｎＯ素子ｒ１の動作開始電圧（ｒ１Ｖ１ｍＶ）に比べて小さく設定されている（ｒ１Ｖ１ｍＶ＞＞ｒ２Ｖ２ｍＶ）。
【００３１】
また、第１の実施形態は、図２に示すツェナーダイオードＺＤに代わり、電流計保護用ダイオードＤと、高周波カット用コンデンサＣ２とを具備している。ダイオードＤは、抵抗Ｒ３と電流計Ａｍに対して、複数のダイオードの極性が逆向きに接続され、電流計Ａｍに流れる順方向、及び逆方向の電流に対して電流計Ａｍを有効に保護する。
【００３２】
高周波カット用コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ２と端子ｃとの間に接続され、電流計Ａｍに流れる高周波成分をバイパスする。
【００３３】
上記構成において、避雷器ＡＲに常時流れる漏れ電流は、Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路で電流計Ａｍに流れ、電流計Ａｍにより電流値が表示される。この時、ＺｎＯ素子ｒ１を常時流れる電流によって端子ａ−ｂ間に発生する電圧によって、コンデンサＣ１に電荷がチャージされ、この電荷の放電により、カウントアップコイルＴが駆動し、カウンタが計数動作することがある。このため、可変抵抗Ｒ１を調整して放電度数計の感度を調整することにより、避雷器ＡＲに常時流れる漏れ電流の計数を防止することができる。
【００３４】
また、Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路で電流計Ａｍに流れ込む電流は、抵抗Ｒ２とダイオードＤとにより制御され、電流計Ａｍがオーバーフロー電流により破壊されないように保護される。
【００３５】
さらに、ＺｎＯ素子ｒ２により、Ｒ1→Ｒ２の経路に流れる電流が、Ｒ1→ｒ２の経路にも流れる。このため、ＺｎＯ素子ｒ２により、電流計Ａｍが過大電流により破壊されることを防止でき、電流計Ａｍを確実に保護することが可能である。
【００３６】
また、電流計Ａｍの表示を不安定にする高周波成分の電流は、Ｒ１→Ｒ２→Ｃ２の経路を流れる。このため、電流計Ａｍの表示を安定化することが可能である。
【００３７】
一方、雷撃電流や開閉サージ電流は、ｒ１→ｒ２の経路で流れる。このとき、端子ａ−ｂ間に電圧が生じ、この電圧によりコンデンサＣ１に電荷が充電される。このコンデンサＣ１に充電された電荷が放電することにより、カウントアップコイルＴが駆動され、放電度数が計数される。
【００３８】
第１の実施形態によれば、ＺｎＯ素子ｒ１に並列に可変抵抗Ｒ１を接続し、ＺｎＯ素子ｒ１の両端間に生じる電圧を調整可能としている。このため、可変抵抗Ｒ１を調整することにより、放電度数計の感度を適宜調整することができる。したがって、放電度数計を電力機器に設置した後においても必要に応じて感度を調整することができるため、安定に放電度数を計数することが可能である。
【００３９】
また、ＡＣ（交流）領域の動作感度の微調整は、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ａｍの選択を慎重に行うべきであり、ＺｎＯ素子ｒ１の特性も関係する。しかし、ＺｎＯ素子ｒ１は雷撃電流を流す主回路でもあるため非常に重要な部品であり、ＺｎＯ素子ｒ１の特性を変更することは得策でない。したがって、ＺｎＯ素子ｒ１に並列に可変抵抗Ｒ１を接続し、この可変抵抗Ｒ１を切り替えてＡＣ領域の動作感度を微調整可能とすることは、主回路の特性変更を必要としないため、放電度数計の基本性能を維持してＡＣ領域の動作感度を調整することができるという優れた効果を有している。
【００４０】
さらに、第１の実施形態によれば、電流計Ａｍに常時流れる電流のうち大きな電流は、ＺｎＯ素子ｒ２に流れる。このため、電流計Ａｍを破壊するような過大な電流をＺｎＯ素子ｒ２よってバイパスすることができる。したがって、電流計Ａｍを確実に保護することができる。
【００４１】
また、常時流れる電流のうち高周波成分は、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２を介して流れる。このため、電流計Ａｍの表示を安定化することができる。
【００４２】
さらに、ツェナーダイオードＺＤに代えてダイオードＤを用いたことにより、安価に構成することが可能である。
【００４３】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態を示している。第３の実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４４】
第２の実施形態は、第１の実施形態に高周波カット用コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ４とからなる高域通過フィルタ回路をさらに付加し、電流計に流れる高周波電流を遮断した構成である。すなわち、抵抗Ｒ４の一端は抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２の接続ノードに接続され、他端は、抵抗Ｒ３とダイオードＤの接続ノードに接続されている。コンデンサＣ３の一端は、抵抗Ｒ４とダイオードＤの接続ノードと端子ｃとの間に接続されている。
【００４５】
上記構成において、避雷器ＡＲに常時流れる電流のうち、電流計Ａｍの表示を不安定にする高周波成分の電流は、Ｒ１→Ｒ２→Ｃ２の経路で流れるとともに、Ｒ１→Ｒ２→Ｒ４→Ｃ３の経路にも流れる。このため、電流計Ａｍに高周波成分の電流が流れることを一層抑制することができるため、電流計Ａｍの表示を安定化することが可能である。
【００４６】
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ３とで構成されるフィルタ回路を設けることにより、第１の実施形態に比べて、高周波成分の電流に対する電流計Ａｍの表示を安定化することができる。
【００４７】
また、抵抗Ｒ２、Ｒ４、コンデンサＣ２、Ｃ３を適宜選択することにより、任意の周波数をフィルタすることができる。このため、放電度数計の設置場所に応じて、放電度数計に常時流れる高周波成分を含む電流を的確に抑制することができるため、極めて安定した表示の電流計Ａｍを有する放電度数計を構成することが可能である。
【００４８】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態を示している。第３の実施形態は、図２に示す構成を変形したものであり、図２乃至図５と同一部分には同一符号を付している。
【００４９】
図６において、ＺｎＯ素子ｒ１の端子ａ−ｂ間には、感度調整用の可変抵抗Ｒ１が接続されている。この可変抵抗Ｒ１は、第１、第２の実施形態と同様の構成である。
【００５０】
上記構成において、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を切り替えることにより、第１、第２の実施形態と同様に放電度数計の感度を調整することができる。
【００５１】
また、避雷気ＡＲに常時流れる電流は、Ｒ１→Ｒ２→Ｒ３→Ａｍの経路により電流計Ａｍに流れる。このため、可変抵抗Ｒ１を切り替えることにより、電流計Ａｍに流れ込む電流の大きさを調整することができる。したがって、ＡＣ領域の放電度数計の動作感度を変更することができる。つまり、第３の実施形態によれば、簡便に放電度数計の動作感度を変更することができる。
【００５２】
尚、本発明は上記第１乃至第３の実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
ＡＲ…避雷器、ｒ１、ｒ２…第１、第２のＺｎＯ素子、ＲｅＣ…整流器、Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ、Ｔ…カウントアップコイル、Ｒ１…可変抵抗、Ｒ２、Ｒ３…抵抗、ＺＤ…ツェナーダイオード、Ｄ…ダイオード、Ａｍ…電流計。
【図１】
0005618817.tif 000002
【図２】
0005618817.tif 000003
【図３】
0005618817.tif 000004
【図４】
0005618817.tif 000005
【図５】
0005618817.tif 000006
【図６】
0005618817.tif 000007