(57)【要約】【課題】  軟磁性体のリング状感知部を用いて太陽光発電設備用直流遮断器の直流電流を検知するものであても、太陽光発電設備用直流遮断器の体格を大きくすることなく、簡便な検知手法により直流電流を検知できること。【解決手段】  本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法は、上記課題を解決するために、１次及び２次巻線を有した軟磁性体リング状感知部を用い、前記１次巻線により前記軟磁性体リング状感知部を飽和磁界の１／１０以下の磁界で励磁して前記２次巻線出力の２次高調波成分の変化を検知し、該２次高調波成分の変化を検知することにより前記軟磁性体リング状感知部の中心に発生する直流電流を検知する直流電流検知方法であって、前記軟磁性体リング状感知部の平面に垂直に磁石又は巻線による直流磁界を印加し、前記軟磁性体リング状感知部の保磁力を低下させて動作点を外乱に対し安定化させた状態で直流電流を検知することを特徴とする。【選択図】図１（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次及び２次巻線を有した軟磁性体リング状感知部を用い、前記１次巻線により前記軟磁性体リング状感知部を飽和磁界の１／１０以下の磁界で励磁して前記２次巻線出力の２次高調波成分の変化を検知し、該２次高調波成分の変化を検知することにより前記軟磁性体リング状感知部の中心に発生する直流電流を検知する直流電流検知方法であって、
前記軟磁性体リング状感知部の平面に垂直に磁石又は巻線による直流磁界を印加し、前記軟磁性体リング状感知部の保磁力を低下させて動作点を外乱に対し安定化させた状態で直流電流を検知することを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知方法。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電設備用直流電流検知方法において、
前記軟磁性体リング状感知部への印加磁界が３０から２００Ａ／ｍであることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知方法。
【請求項３】
１次及び２次巻き線を有した軟磁性体リング状感知部と、該軟磁性体リング状感知部上に非磁性金属円盤スペーサを介して配置される円盤磁石と、これらを収納する磁性ケースとで構成されていることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置において、
前記軟磁性体リング状感知部は、フェライトであることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項５】
請求項３に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置において、
前記軟磁性体リング状感知部は、パーマロイリングの積層形状であることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項６】
請求項３に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置において、
前記軟磁性体リング状感知部は、アモルファス箔をリング形状に巻いた形状であることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項７】
請求項３に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置において、
前記軟磁性体リング状感知部は、該軟磁性体リング状感知部の一部を切断し、飽和磁界を増加させたリング状感知部であることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項８】
請求項３に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置において、
前記軟磁性体リング状感知部は、該前記軟磁性体リング状感知部の周辺にソレノイド巻線を施したものであって、直流電流を印加して前記軟磁性体リング状感知部の平面に垂直に直流磁界を励磁させたリング状感知部であることを特徴とする太陽光発電設備用直流電流検知装置。
【請求項９】
電力系統と太陽光発電設備の途中に設置された太陽光発電設備用直流遮断器であって、
前記太陽光発電設備用直流遮断器は、請求項３乃至８のいずれか１項に記載の太陽光発電設備用直流電流検知装置を備えていることを特徴とする太陽光発電設備用直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電設備用直流電流検知方法及びその直流電流検知装置並びに太陽光発電設備用直流遮断器に係り、特に、１次及び２次巻線を有した軟磁性体リング状センサを感知部に用いて直流電流を検知するものに好適な太陽光発電設備用直流電流検知方法及びその直流電流検知装置並びに太陽光発電設備用直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
メガソーラなど太陽光発電設備の普及に伴い、定期点検等の保守性向上が求められている。太陽光発電設備では電力系統への給電責任があり、日中の太陽光発電設備の全停止は避ける必要がある。このため、太陽光パネル系統を独立させ、系統ごとに点検できることが必要である。
【０００３】
また、太陽光発電設備の長期的安定稼動の面において、配線の絶縁能力低下による火災等の設備破壊、感電事故等が懸念される。
【０００４】
既に安定稼動している商用交流配電系統においては、負荷設備ごとに遮断器が配置され、設備配線を独立できるようにして設備点検を可能とし、事故防止及び故障時の修理に対応できる実績がある。
【０００５】
一方、太陽光発電設備（太陽光パネル）は直流であり、また、軽地絡による漏電も１０ｍＡ程度の直流となることから、誘導起電力を検知するセンサを用いた交流用遮断器は使用できない。そこで、太陽光発電設備用直流遮断器には、微弱な直流電流を高感度に検知するセンサ技術が必要である。
【０００６】
このような直流電流を検知するセンサ技術の先行技術文献としては、特許文献１或いは非特許文献１を挙げることができる。
【０００７】
この特許文献１或いは非特許文献１には、リング状磁性体センサを用い、センサ中央に直流配線を往復で通し、漏電の発生時には直流配線間の電流バランスの崩れをセンサに発生する磁界（漏電磁界とする）として検知する手法が記載されている。
【０００８】
この特許文献１或いは非特許文献１に記載されている手法は、以下のとおりである。即ち、リング状センサには巻き線を施し、常に磁性体飽和付近まで交流励磁して波形を監視しておく。ここで漏電が発生し、往復の直流電流値に差が生じた場合、特許文献１では漏洩磁界分センサの動作範囲が変わり、励磁波形の上下いずれかにクリッピングによる非対称が発生するので、この量を励磁波形の２次高調波成分変化により検知し、警報を出す。
【０００９】
また、非特許文献１では、常に磁性体を飽和させるよう励磁し、励磁波形に発生したクリッピング部分を磁性体センサの透磁率低下として捉え、透磁率低下タイミングでセンサ励磁電流を発散させるよう回路調整しておく。センサに漏電による磁界が重畳印加されると、波形上下の励磁電流発散タイミングが変化するのでこれを検知する。特許文献１或いは非特許文献１のいずれの方法も、センサを飽和まで励磁する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−１１０９２５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】工藤他：日本磁気学会誌３７ｐ３２７−３３２（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献１或いは非特許文献１で使用するセンサは、軟磁性体であるため、飽和までの励磁には電力が必要である。例えば、一般的なパーマロイ材では透磁率１００，０００で飽和磁束密度１Ｔとすると、一般的な外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのセンサを飽和させるのに約１Ｗの電力が必要である。回路損失がないとしても、この分の容量を有する駆動回路が必要で、これを電力系統から取り込む必要がある。
【００１３】
また、非特許文献１でのセンサ駆動には、５ｋＨｚ程度の高周波励磁回路を構成する必要があり、更に、駆動回路の容量が大きくなる。また、センサを飽和まで駆動した場合、センサの保磁力による磁気損失が熱に変わり、センサ温度を上昇させるため、遮断器投入時に１秒程度で定常動作に保持するのは困難となる。
【００１４】
このため、ヒートシンクを設置するなどの対策を要し、遮断器体格で通常の１．５倍、重量で２倍に増大する難点がある。また、センサを飽和まで励磁することにより、センサが振動し、特に、室内用遮断器の場合、定常ノイズを発生する不具合もある。
【００１５】
ここで、１０ｍＡの漏電電流がセンサに与える磁界値は、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍのセンサ平均径２５ｍｍ位置においては０．１３Ａ／ｍであり、非特許文献１での使用材料の飽和磁界は１０〜２０Ａ／ｍ或いはそれ以上であることから、検知には１％以下の精度で漏電を判定する必要がある。
【００１６】
また、センサの材質が同じでもセンサ製造方法などの要因により飽和磁界は大幅に変化する。更に、磁化飽和点では、磁界増加に伴い磁化曲線が徐々に傾くことから透磁率変化もゆるやかとなる。センサごとのばらつきもあることから、センサ選別による価格上昇は避けられない。
【００１７】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、軟磁性体のリング状感知部を用いて太陽光発電設備用直流遮断器の直流電流を検知するものであっても、太陽光発電設備用直流遮断器の体格を大きくすることなく、簡便な検知手法により直流電流を検知できる太陽光発電設備用直流電流検知方法及びその直流電流検知装置並びに太陽光発電設備用直流遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法は、上記目的を達成するために、１次及び２次巻線を有した軟磁性体リング状感知部を用い、前記１次巻線により前記軟磁性体リング状感知部を飽和磁界の１／１０以下の磁界で励磁して前記２次巻線出力の２次高調波成分の変化を検知し、該２次高調波成分の変化を検知することにより前記軟磁性体リング状感知部の中心に発生する直流電流を検知する直流電流検知方法であって、前記軟磁性体リング状感知部の平面に垂直に磁石又は巻線による直流磁界を印加し、前記軟磁性体リング状感知部の保磁力を低下させて動作点を外乱に対し安定化させた状態で直流電流を検知することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の太陽光発電設備用直流電流検知装置は、上記目的を達成するために、１次及び２次巻き線を有した軟磁性体リング状感知部と、該軟磁性体リング状感知部上に非磁性金属円盤スペーサを介して配置される円盤磁石と、これらを収納する磁性ケースとで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の太陽光発電設備用直流遮断器は、上記目的を達成するために、電力系統と太陽光発電設備の途中に設置された太陽光発電設備用直流遮断器であって、前記太陽光発電設備用直流遮断器は、上記構成の太陽光発電設備用直流電流検知装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、軟磁性体のリング状感知部を用いて太陽光発電設備用直流遮断器の直流電流を検知するものであっても、太陽光発電設備用直流遮断器の体格を大きくすることなく、簡便な検知手法により直流電流を検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１（ａ）】本発明の太陽光発電設備用直流電流検知装置による検知方法の原理を示し、センサに巻線を施した図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）において、励磁入力信号Ｘ（ｔ）に対し検知した信号ｙ（ｔ）を時間積分したＢｔを縦軸とし磁束密度を表し、励磁信号電流を横軸にとって磁界として表示した磁化曲線を示す図である。
【図１（ｃ）】図１（ａ）において、励磁入力信号Ｘ（ｔ）に対しバイアス磁界を受けて検知した信号ｙ（ｔ）の変化を示す図である。
【図２】本発明の太陽光発電設備用直流電流検知装置（軟磁性体リング状センサ）の実施例１に用いた検知回路を示す図である。
【図３（ａ）】本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法の実施例１において、励磁周波数１００Ｈｚ、出力２０ｍＡのときの２次高調波成分を測定し、センサ中央に漏電相当の直流電流を１０ｍＡ、５ｍＡ、３ｍＡ印加した時の波形の時間変化を示す図である。
【図３（ｂ）】図３（ａ）における印加漏電電流と２次高調波成分の関係を示す図である。
【図４（ａ）】本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法の実施例２において、実施例１のセンサを印加電圧を同じとし、動作周波数１ｋＨｚ、６ｍＡで励磁し、５０回平均して動作させたときの実験結果を示す図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）におけるベースラインの変化を示す磁化曲線の図である。
【図５（ａ）】本発明の実施例３として太陽光発電設備用直流電流検知装置を示す平面図である。
【図５（ｂ）】図５（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【図５（ｃ）】本発明の実施例３における太陽光発電設備用直流電流検知装置の最適磁石バイアス磁界範囲を示す図である。
【図６】本発明の実施例３における太陽光発電設備用直流電流検知装置での磁化曲線と磁石バイアス・磁性ケース無しの磁化曲線とを比較して示す図である。
【図７】本発明の実施例３における太陽光発電設備用直流電流検知装置を用い図４（ａ）と同じ１０ｍＡ動作と地絡試験を行った結果を示す図である。
【図８】本発明の太陽光発電設備用直流遮断器が、電力系統と太陽光発電設備（太陽電池パネル）の途中に設置された例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法及びその直流電流検知装置並びに太陽光発電設備用直流遮断器を説明する。
【００２４】
一般的に直流回路においては、地絡時の直流漏洩電流を直接検出することが困難で、主回路プラス側電線を流れる電流と、主回路マイナス側電線を流れる電流の地絡時における電流の差を検出して地絡と判断する。本明細書では、この電流の差を直流漏洩電流とし、図１（ａ）では１本の電線により直流漏洩電流相当の直流電流を流した。
【００２５】
そこで、先ず、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて本発明の原理を説明する。
【００２６】
本発明の原理では、漏電電流による直流磁界により、センサ軟磁性体に２つあるマイナーループ保磁力点が同一磁界方向にシフトする量を検出することにより、直流電流を検知するものである。
【００２７】
通常、磁界０の原点に対し、保磁力点は＋Ｈｃと−Ｈｃで表記され、絶対値はほぼ等しい。保磁力点＋Ｈｃと−Ｈｃの差の半分を保磁力Ｈｃと表記する。このとき、感知部（以下、センサという）の中央にバイアス電流（直流漏洩電流）を与えると、センサにバイアス電流による磁界が重畳する。この磁界により、センサに磁界バイアスが与えられ、センサ磁化曲線の保磁力点がバイアス磁界と同じ方向にシフトすることを利用するものである。
【００２８】
図１（ｂ）では、バイアス磁界０を実線で、最大磁界の＋１４％のバイアス磁界印加の場合を破線で、−１４％のバイアス磁界印加を点線でそれぞれ示した。
【００２９】
図１（ｂ）より、バイアス磁界印加で保磁力点が＋であれば正側、−であれば負側に同方向に移動することがわかる。
【００３０】
軟磁性体保磁力値Ｈｃは、磁界センサでの使用が一般的なＮｉＦｅで１〜２Ａ／ｍ、アモルファスで２Ａ／ｍ、フェライトで２〜１０Ａ／ｍの値であり、また、保磁力点に対するバイアス磁界の比は１／１０から１／２０である。飽和磁界は、この比が１／１００以下であり、保磁力点検知のほうが比較的容易となる。
【００３１】
保磁力の検知のためには、磁束信号のピーク点をとる手法が基本であるが、このピーク点の高さは磁性体保磁力点の微分透磁率に依存し、センサごとに大きくばらつくため、積分するなど回路構成に工夫が必要であり、あまり望ましくはない。
【００３２】
別な手法として、図１（ｂ）の磁化曲線の歪みを検知する手法があるが、この手法では、磁化曲線の上又は下への変形となることから、周期性はあるが正弦波ではない波形であるひずみ波となるため、フーリエ変換することにより磁束信号の高調波成分変化で表現できる。即ち、図１（ａ）中の式に示した磁束信号の２次高調波成分の変化をとることで、簡便に行うことができる。そして、この２次高調波成分は、図１（ｂ）の磁化曲線上では磁化曲線の湾曲に相当し、このとき２つの保磁力点が同方向に移動することに相当する。そのため、本発明では、２次高調波成分を検知信号として、この２次高調波成分が規定値を超えた場合、漏電と判断するものである。
【００３３】
次に、図１（ｃ）に上記磁化曲線の変化を電気的に検知する原理を示す。図１（ｃ）は励磁信号Ｘ（ｔ）に対しセンサ磁化曲線を介して検知信号ｙ（ｔ）が変化する様子を示す。検知信号ｙ（ｔ）はバイアス磁界無しでは図１（ｃ）の左側のように、電圧０点に対し対称に変化している。これに対し、バイアス磁界が印加されると図１（ｃ）の右側のように検知信号ｙ（ｔ）に電圧シフトが生じ、この電圧シフトが波形非対称性を表しているため、この電圧シフトに起因する検知信号の波形非対称性を利用して漏電を検知するものである。
【実施例１】
【００３４】
本発明の太陽光発電設備用直流電流検知方法及びその直流電流検知装置の実施例１について説明する。
【００３５】
本実施例では、１次及び２次巻線を有した軟磁性体リング状センサとして、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１８ｍｍのＭｎＺｎフェライトリングに絶縁テープを巻き、初めに線径０．２４ｍｍのエナメル線を１０ターン巻き検知巻き線（センサ出力）とし、次いで線径０．５ｍｍを励磁巻線（センサ入力）として５０ターン巻いて磁界センサを製作した。次いで、このセンサの中心に銅線を通し、直流電源に接続して漏電電流相当の微弱な電流（地絡時に生じる主回路プラス側電線とマイナス側電線の電流差）を流せるようにした。
【００３６】
図２は、軟磁性体リング状センサに用いた検知回路を示す。該図２に示すように、センサには、アナログ・デジタル（ＡＤ）及びデジタル・アナログ（ＤＡ）変換器および信号出力用端子を有する１チップマイクロコンピュータとドライバ集積回路（ＩＣ）、増幅ＩＣを接続した。
【００３７】
マイクロコンピュータは、波形平均、センサ出力信号位相変換及び信号の高調波分析機能を有する。また、センサへは周波数１００から１０００Ｈｚ、最大実効２５０ｍＡまでの信号を印加できる。センサ出力は８０倍の増幅ＩＣにより増幅してマイクロコンピュータのＡＤ変換器に入力し、フーリエ変換により１から３次の高調波成分を抽出した。またプログラム指示により、信号出力端子へ信号を出力できる。
【００３８】
図３（ａ）は、励磁周波数１００Ｈｚ、出力２０ｍＡのときの２次高調波成分を測定し、センサ中央に漏電電流相当の直流電流を１０ｍＡ、５ｍＡ、３ｍＡ印加した時の波形の時間変化を示す。ここでは、漏電電流無しの平均値を１としている。図３（ａ）より、１０ｍＡ以下の漏電電流を高Ｓ／Ｎ比で感知できていることがわかる。
【００３９】
図３（ｂ）は、印加漏電電流（バイアス電流）と２次高調波成分の関係を示す。図３（ｂ）より、印加漏電電流値と２次高調波成分とは比例関係にあるため、２次高調波成分に着目することにより、直流漏洩電流を検出することができる。
【００４０】
これにより、本発明は、直流電流を検知する方法及び検知装置として適していることがわかる。また、２次高調波成分に閾値を定め、これを超えると動作する条件で遮断動作を行う直流遮断器として利用することも可能である。
【実施例２】
【００４１】
漏電遮断器の必要動作として、徐々に発生する配線の被覆絶縁劣化による微弱な漏電のほか、裸線接触による過大電流、および配線の被覆損傷による地絡事故時の遮断も必要である。このとき遮断動作は速やかに行われる必要があり、およそ０．２秒以下で動作する必要がある。実施例１の１００Ｈｚ動作では、平均化のため、１０回平均すると１周期で０．１秒であり、遮断動作を含めると０．２秒をこえてしまう。
【００４２】
そこで、実施例２では、実施例１のセンサを印加電圧を同じとし、動作周波数１ｋＨｚ、６ｍＡで励磁し、５０回平均して動作させた。図４（ａ）は、この実験結果である。図４（ａ）では、センサの２次高調波成分の時間変化を示している。
【００４３】
このときの２次高調波は、当初のベースライン値で規格化した。測定開始後初めに＋１０ｍＡの漏電電流を８秒間印加したところ、この漏電電流印加時の２次高調波成分は４０％増加し（図４（ａ）で２次高調波成分が１から１．４に増加している）、漏電電流遮断後元へ戻った。ここで、過大電流の地絡等を模擬し、漏電電流と同じ回路に＋２Ａの直流バイアス電流（漏洩電流）を２秒間印加した。なお、２Ａ印加時は図示していない。その後、１０ｍＡ漏電電流を印加したが、このときの変化量は＋２Ａバイアス電流印加前の変化量と同程度であった。
【００４４】
次に、−２Ａのバイアス電流（漏洩電流）を印加したところ、ベースラインが負の値となり、続いて漏電電流を＋１０ｍＡ印加すると、２次高調波成分は正側に当初ベースライン値の４０％増加した。この場合、ベースラインに閾値を設定していると、地絡電流により遮断したあとセンサ動作範囲が変わり、センサが使用不能になる点が問題となる。
【００４５】
このベースラインの変化は、図４（ｂ）に示す磁化曲線により説明できる。即ち、当初磁化曲線のＡ点付近で動作していたため、＋２Ａのバイアス電流では磁界は正側へ印加されるため、その後も動作点は残留磁化のＡ点に戻った。
【００４６】
一方、−２Ａバイアス電流では磁界が負で、動作点は残留磁化のＢ点へ移動したため、磁化曲線の曲がり方が変わりベースラインが変動したと考えられる。Ｂ点での＋１０ｍＡ漏電電流印加ではＡ点と同様＋側へのバイアスのため、同程度の２次高調波成分変化となったと考えられる。
【００４７】
このようなベースライン変動は、プログラムにより測定開始時計測した定常状態と、急激に変化する漏電状態とを区分することにより判定は可能である。よって、直流電流検出装置として適用できるが、マイクロコンピュータが必要で、比較的高価なものとなる。
【００４８】
因みに飽和までセンサを励磁する特許文献１及び非特許文献１の検知方式の場合、ヒステリシスの影響は少ないが、センサを１ｋＨｚ、飽和となる２０Ａ／ｍ励磁で動作させたフェライトセンサでは振動が大きく、３５ｄＢ程度の騒音を発生したが、本方式では２０ｄＢであり、可聴範囲外であった。
【実施例３】
【００４９】
比較的高額となるマイクロコンピュータの使用を避けアナログ回路で構成するためには、センサベースライン変動は小さいほうが望ましい。ＭｎＺｎフェライトセンサの飽和保磁力は２〜１０Ａ／ｍあり、これを材料選定によりさらに小さくすることは現状では難しい。
【００５０】
保磁力の小さい材料としては、熱処理したＮｉＦｅ合金で保磁力１Ａ／ｍ以下があるが、金属系材料は１ｋＨｚ程度の高周波動作をさせると箔内に渦電流が発生し、実効的に保磁力が大きくなる難点がある。
【００５１】
そこで、フェライトセンサに垂直方向に磁石によるバイアス磁界（円盤磁石により発生する磁界）を印加するセンサ構造（直流電流検出装置）を考えた。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、その構造を示す。
【００５２】
該図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施例のセンサ構造は、厚さ１８ｍｍのフェライトリング状センサ１１に厚さ１ｍｍの非磁性金属円盤スペーサ１２を介し、厚さ１ｍｍの円盤磁石１３を配置し、これら全体を磁性ケース１４に組み込んだものである。
【００５３】
円盤磁石１３はＮｄＦｅＢ焼結磁石を用いたが、遮断器の動作が１００℃程度以下であることから、特に耐熱性の良い品種である必要はない。円盤磁石１３の着磁方向は面に垂直である。
【００５４】
センサの最適磁石バイアス磁界範囲は３０〜２００Ａ／ｍ程度であり、図５（ｃ）に示す計算値から、図５（ｂ）に示す円盤磁石１３と非磁性金属円盤スペーサ１２を１枚ずつ使用し、磁性ケース１４で漏洩磁界を遮断することにより、図５（ｃ）の最適値に入るので、磁性ケース１４で漏洩磁界を遮断した構造が良いことがわかる。
【００５５】
図６は、本センサ構造での磁化曲線と磁石バイアス・磁性ケース無しの磁化曲線とを比較して示す。同図に示すように、磁束密度０．１３Ｔで比較するとセンサ単体では、印加磁界は７Ａ／ｍで保磁力は１．２Ａ／ｍである。これに対し、円盤磁石１３、磁石ケース１４が有りの場合では、印加磁界は磁石バイアスのため３５Ａ／ｍと増加するが、保磁力は０．６１Ａ/ｍと小さくなるため、正負の過大電流の地絡等の場合に耐性が期待できる。
【００５６】
図７は、本構造のセンサを用い、図４（ａ）と同じ１０ｍＡ動作と地絡試験を行った結果を示す。同図は、２次高調波成分の時間変化であり、図４（ａ）と同様、当初のベースライン値で規格化している。同図に示すように、磁石バイアスが印加された本構造でも１０ｍＡの漏電電流の検知が可能であり、＋２Ａ及び−２Ａの印加（過大電流の地絡等の場合）後も、ベースライン変動は小さくなることがわかった。これにより、一定の閾値を設けると、直流漏電電流の検知が可能であるセンサを得ることができた。
【００５７】
ここで、本実施例の磁石バイアスは、センサ保磁力低下が目的であるが、センサの一部を切断（リング状センサにギャップを設け磁気抵抗を増加させる）し、センサ飽和磁界を増加させることで同様の安定化を得ることもできる。しかし、この方法は簡便である一方、センサ保磁力が十分低下せず、主回路電流が１０００Ａを超える回路への適用は難しく、主に家庭用太陽光発電設備用低電流配線に適している。
【００５８】
また、磁石によるバイアス磁界は、巻線の電流により発生させた磁界でも良いが、この場合、センサ全体をソレノイド（巻線）内に設置し、センサ反磁界に抗してバイアス磁界を印加するため、直流電流を１００アンペア・ターン以上印加する必要がある。
【００５９】
更に、本実施例のセンサ（感知部）は、高速動作を主眼としない場合、ＮｉＦｅ合金やアモルファス箔も使用は可能である。即ち、厚さ０．１ｍｍのＮｉＦｅ合金リングを２０層程度積層させるか、幅５ｍｍのアモルファス箔で１から２ｍ程度の長さにものを直径２０ｍｍに巻いてリング状に構成し、これをセンサとする漏電検知部として１００〜２００Ｈｚの励磁電流で動作させることにより、漏電検知が可能である。
【００６０】
また、本実施例のセンサは、パーマロイリングの積層形状であっても構わない。
【００６１】
このような本実施例では、軟磁性体のリングセンサを用いて太陽光発電設備用直流遮断器の直流電流を検知するものであって、太陽光発電設備用直流遮断器の体格を大きくすることなく、簡便な検知手法により直流電流を検知できる。
【実施例４】
【００６２】
図８は、本発明の太陽光発電設備用直流遮断器が、電力系統と太陽光発電設備（太陽電池パネル）の途中に設置された例を示す。
【００６３】
図８に示すように、電力系統７と太陽光発電設備（太陽電池パネル）６の途中に、太陽光発電設備用直流遮断器５が設置されている。
【００６４】
この太陽光発電設備用直流遮断器５は、実施例３に示した磁石により安定化したフェライトセンサと、センサ励磁及びアナログ回路によるセンサ出力積分回路、２次高調波成分抽出回路、遮断条件判定・動作回路を組み込まれている。
【００６５】
即ち、太陽光発電設備用直流遮断器５は、フェライトリング状センサ１を用い、１次巻線によりフェライトリング状センサ１を励磁して２次巻線の出力の２次高調波成分の変化を検知し、この２次高調波成分の変化を検知することにより、フェライトリング状センサ１の中心に発生する直流電流を測定するものであって、フェライトリング状センサ１の平面に垂直に磁石又は巻線による直流磁界を印加してセンサ保磁力を低下させ、センサ動作点を外乱に対し安定化させたフェライトリング状センサ１を用いて直流電流を検知するものである。
【００６６】
太陽光発電設備用直流遮断器５の主回路に２００Ｖ、直流主回路電流１００Ａの直流を往復させ、漏電を模擬して１次及び２次端子を１０ｍＡ漏電に相当する１ｋΩでシャントすることにより擬似的な漏電を発生させたところ、回路接触後０．１５秒で遮断動作し、十分に実用性があることを確認した。
【００６７】
本実施例の太陽光発電設備用直流遮断器５は、従来の１２５Ａ用交流動作用遮断器の形状（筐体の幅７５ｍｍ、厚さ６０ｍｍ、長さ１３０ｍｍ）に対し、容量１００Ａ用直流遮断器形状は、筐体の幅７５ｍｍ、厚さ６５ｍｍ、長さ１３５ｍｍと体積で１２％増加、重量で１０％増加と、ほぼ同形状となった。
【００６８】
従って、本実施例の太陽光発電設備用直流遮断器５は、従来の交流遮断器とほぼ同形状の直流遮断器を実現できる。
【００６９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
５…太陽光発電設備（太陽光パネル）、６…太陽光発電設備用直流遮断器、７…電力系統、１１…フェライトリング状センサ、１２…非磁性金属円盤スペーサ、１３…円盤磁石、１４…磁性ケース。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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