(57)【要約】  信号絶縁変圧器（２０５）は、信号絶縁変圧器（２０５）の第１のコイル（２０２）が中電圧コンパートメント（２１０）内に位置し、信号絶縁変圧器（２０５）の第２のコイル（２０４）が中電圧コンパートメント（２１０）の外部（２３０）に位置するように構成することができる。変圧器は、接地壁（２１２）によって形成された開口（２１４）をまたいで、中電圧コンパートメント（２１０）における故障が低圧コンパートメント（２３０）に伝播するのを防止する。
2011511434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を形成する少なくとも１つの壁を具備する中電圧コンパートメントと、
第１の脚及び第２の脚を備える鉄心、前記第１の脚に巻き付けられた第１のコイル、前記第２の脚に巻き付けられた第２のコイル及び前記壁と前記鉄心に接続された導電板を含む信号絶縁変圧器とを備え、
前記導電板が前記第１のコイルと前記第２のコイルの間に配置されていること、及び
前記導電板が前記開口を覆っていること
を特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１のコイルが前記中電圧コンパートメント内に配置されていることと、
前記第２のコイルが前記中電圧コンパートメント外に配置されていることと
を特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のコイルが低圧コンパートメント内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記金属板が前記鉄心に電気的に接合されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のコイルが第１の巻数を有し、第２のコイルが第２の巻数を有し、前記第１の巻数が前記第２の巻数と等しくないことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のコイルが第１の巻数を有し、第２のコイルが第２の巻数を有し、前記第１の巻数が前記第２の巻数と等しいことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第２のコイルと並列接続された同調コンデンサが更に含まれていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のコイルと並列接続された同調コンデンサが更に含まれていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記中電圧コンパートメント内に配置された複数の低圧サーモスタットが更に含まれていることと、前記第１のコイルが前記サーモスタットに電気的に接続されていることとを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記第２のコイルのインピーダンスを増大させるように機能することを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２のコイルに電気的に接続された低圧リレーが更に含まれていることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記リレーの接点を移動させるように機能することを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
第１の脚及び第２の脚を備える鉄心と、
前記第１の脚に巻き付けられた第１のコイルと、
前記第２の脚に巻き付けられた第２のコイルと、
前記鉄心に接続された金属板とを含み、
前記金属板が、前記第１のコイルと前記第２のコイルの間に配置されて、前記鉄心を越えて延び、
前記第１のコイルが、中電圧コンパートメント内に配置されたこと、
前記第２のコイルが、前記中電圧コンパートメント外に配置されたこと、及び
前記金属板が、前記中電圧コンパートメントの接地金属壁の開口を覆っていて、プラズマが前記中電圧コンパートメント内の前記第１のコイルから前記中電圧コンパートメント外の前記第２のコイルに伝わるのを防ぐこと
を特徴とする信号絶縁変圧器。
【請求項１４】
開口を形成する壁を具備する中電圧コンパートメントと、
鉄心、前記鉄心の第１の部分に巻き付けられた第１のコイル、前記鉄心の第２の部分に巻き付けられた第２のコイル及び前記第１及び第２のコイルと前記鉄心を封入して、前記第１のコイルを前記壁の一方の側に配置し、前記第２のコイルを前記壁の反対側に配置する成形ケースとを有し、前記成形ケースが前記開口を覆うフランジを有する信号絶縁変圧器と
を含んでいるシステム。
【請求項１５】
前記信号絶縁変圧器に、前記成形ケース内の前記鉄心に電気的に接続されて、前記鉄心からアースへの経路を形成する１つ以上の導電性挿入物が更に含まれていることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のコイルが前記中電圧コンパートメント内に配置されたことと、
前記第２のコイルが、前記中電圧コンパートメント外に配置されたことと
を特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記中電圧コンパートメント内に配置された複数の低圧サーモスタットが更に含まれることと、前記第１のコイルが前記サーモスタットに電気的に接続されることとを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記第２のコイルのインピーダンスを増大させるように機能することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記第２のコイルに電気的に接続された低圧リレーが更に含まれることを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記リレーの接点を移動させるように機能することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張及び関連出願
本特許出願は、全体がこれによって援用される、２００８年１月９日に出願された「A Method for Isolating a Medium Voltage」と題する米国暫定特許第６１／０１９，９９４号及び２００８年１月９日に提出された「Signal Isolating Transformer and System Including Same」と題する米国暫定特許第６１／０１９，９６２号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
開示される実施形態は、一般に、中電圧を絶縁するための方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
電気的に交流の（ＡＣ）電力は、一般に幾つかの異なる標準電圧レベルで得られる。約６００Ｖ迄のレベルは、低圧（ＬＶ）として分類することができる。６９，０００Ｖを超えるレベルは、送電電圧として分類できる。ＬＶと送電電圧との間のレベルは、中電圧（ＭＶ）として分類できる。
【０００４】
高電力定格の電気機器は、ＭＶ電源による給電ができる。ＭＶ電力は、感電死及び閃光熱傷の危険をもたらす。従って安全規定では、一般にＭＶ電源への接近は熟練した保守要員に限定することが要求されている。ＭＶ電源への接近を限定するため、ＭＶ回路を含む機器部分は、金属コンパートメント内に密閉するか、制限ルーム又はヴォールト(vault)内に配置することができる。本明細書において、ＭＶ回路の一部又は全ての構成部品を非ＭＶ構成部品から物理的に分離するコンパートメント、ルーム、ヴォールト又は他の構造は、中電圧コンパートメントと呼ぶ。ＭＶ回路を含む機器部分は機器のＭＶ側とみなすことができ、それに対しＬＶ回路だけしか含まない、従って接近がそれほど制限されない機器部分は機器のＬＶ側とみなし得る。
【０００５】
ＭＶ電源によって給電される電気機器には、保護又は制御のためのＬＶ装置も含まれ得る。ＬＶ装置は、制限する訳ではないが、サーモスタットを含むことができる。ＬＶ装置は、人間のオペレータが接触する可能性のあるインタフェース機器を具備することが可能なＬＶ回路に配線することができる。インタフェース装置には、制限する訳ではないが、スイッチ、パイロット灯、メーター、ディスプレイスクリーン等が含まれ得る。
【０００６】
安全規定では、一般に、ＭＶ回路がアーク故障中であってもＭＶ電力がＬＶ回路に侵入するのを阻止すべく、保護手段を設けることが一般に要求されている。こうした保護手段には、指定の最小厚さを有する金属障壁によってＬＶ配線をＭＶ配線から分離することを含み得る。指定の最小厚さで、金属障壁は、例えばヒューズ、回路ブレーカ等のＭＶ保護装置によってＭＶアーク故障がまず解消されるのに十分な長さの時間間隔にわたって、ＭＶアーク故障から生じるプラズマ又は放射による溶解に耐えることができる。
【０００７】
図１は、ＭＶ配線及び他のＭＶ構成部品を含む少なくとも１つのＭＶ回路１６１と、ＬＶ配線及び他のＬＶ構成部品を含む少なくとも１つのＬＶ回路１５０を具備する先行技術による機器１００（例えば高電力定格の電気機器）の単純化した図を例示する。ＭＶ回路１６１は、機器のＭＶ側に配置されたＭＶコンパートメント１１０内に収容されており、ＬＶ回路１５０は、ＭＶコンパートメント１１０とＬＶコンパートメント１３０の両方に収容されている。ＭＶコンパートメント１１０には、ＭＶコンパートメントをＬＶコンパートメントから絶縁する働きをする接地金属壁１１２が含まれている。ＭＶコンパートメント１１０には、１つ以上のＭＶ装置１６２を収容することもできる。
【０００８】
ＬＶ回路１５０の１つには、ＭＶコンパートメント１１０内に取り付けられた複数の直列接続常閉ＬＶサーモスタット１３１〜１３４と、ＬＶコンパートメント１３０内に取り付けられ、ＬＶサーモスタット１３１〜１３４に直列接続されたＬＶリレー１３６（例えば温度過昇リレー）が含まれる。ＬＶサーモスタット１３１〜１３４は、ＭＶコンパートメント１１０内の重要な構成部品の温度を監視するために利用され、ＬＶリレーは、ＬＶコンパートメント１３０内における１つ以上のＬＶ制御回路の開閉に利用される。
【０００９】
動作時、ＬＶコンパートメントからの１２０ＶＡＣ制御電力１４０が、常閉ＬＶサーモスタット１３１〜１３４を介してＬＶリレー１３６に加えられ、その結果、ＬＶリレー１３６が付勢されてＬＶリレー１３６の接点が閉位置に移動し、ＬＶコンパートメントの制御回路１３８が閉じる。ＬＶサーモスタット１３１〜１３４のどれかが過剰温度を検知すると、所定のＬＶサーモスタットが開き、それに伴いＬＶリレー１３６が消勢されて、ＬＶリレー１３６の接点が開位置に移動し、ＬＶコンパートメント１３０のＬＶ制御回路１３８が開く。ＬＶ制御回路１３８が開くと、警報器１４２が信号を発生する。警報信号に応答し、又は代替的に、警告メッセージの表示、電力の遮断等を行うことができる。
【００１０】
図１に示すように、１２０ＶＡＣ制御電力を伝送するＬＶ配線１５０は、ＭＶコンパートメントの接地金属壁１１２を通っている。ＭＶ回路（例えば１６１）にアーク故障が生じると、アーク故障の結果生じるプラズマ１６０が、ＭＶコンパートメント１１０内のＬＶサーモスタット１３１〜１３４及びＬＶ配線１５０を含むＬＶ回路に接触する可能性がある。プラズマ１６０がＬＶサーモスタット１３１〜１３４又はＬＶ配線１５０に接触すると、プラズマ１６０の高温及び／又は高電圧によってＬＶサーモスタット１３１〜１３４及び／又はＬＶ配線１５０の絶縁が破壊される可能性がある。絶縁が破壊されると、プラズマ１６０を介してＭＶ回路１６１とＬＶ回路１５０が直接結合１７０され、その結果ＬＶサーモスタット１３１〜１３４、ＬＶ配線とそれに接続された他のＬＶ構成部品にＭＶが印加される危険がある。こうしたＬＶ回路の装置及び配線は、一般にはるかに高いＭＶに耐える程十分に絶縁されていないので、プラズマに直接曝されない場所で絶縁破壊が生じる可能性もある。ＭＶは、ヒューマンインタフェース１８０に到達し、致命的な感電の危険を生じる迄、上述のようにＬＶ回路間を次々にジャンプし続ける可能性がある。
【００１１】
潜在的なアーク故障に関連した危険を最小限に抑えるため、ＭＶコンパートメント１１０内に配置される各ＬＶ装置は、接地金属ボックス内に密閉でき、ＭＶコンパートメント１１０内に配置される全てのＬＶ配線は接地金属導管内を通すことができる。こうした実施例の場合、接地金属ボックス及び導管の金属は、所望の時間間隔にわたりＭＶアーク故障のプラズマ又は放射による溶解に耐えるのに十分な厚さを備えることになる。しかしながら、こうした構成は実施が困難かつ高コストになりがちであり、ＭＶコンパートメント内に多数のＬＶ装置が配置されており、しかもＭＶコンパートメント内にＬＶ装置が散在して配置されているか、又は、そのいずれかである用途では特にそのとおりである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ある実施形態の場合、電気システムには、開口を形成する少なくとも１つの壁を備えた中電圧コンパートメントが含まれる。信号絶縁変圧器には、第１の脚及び第２の脚を備えた鉄心と、第１の脚に巻き付けられた第１のコイルと、第２の脚に巻き付けられた第２のコイルが含まれる。壁には導電板が接続され、鉄心は第１のコイルと第２のコイルの間に配置されて、開口を覆っている。第１のコイルは、中電圧コンパートメント内に配置し、第２のコイルは、低圧コンパートメント内のような中電圧コンパートメントの外部に配置することができる。金属板は、鉄心に電気的に接合することができる。第１及び第２のコイルは、同じ巻数又は異なる巻数になし得る。必要に応じ、第１のコイル又は第２のコイルに同調コンデンサを電気的に並列接続することもできる。
【００１３】
中電圧コンパートメント内に１組の低圧サーモスタットを配置し、第１のコイルをサーモスタットに電気的に接続し得る。サーモスタットは、サーモスタットのどれかが開くと第２のコイルのインピーダンスを増大させるように機能することができる。第２のコイルには低圧リレーを電気的に接続でき、そうすれば、サーモスタットは、サーモスタットのどれかが開くと、リレーの接点を移動させるように機能する。
【００１４】
ある代替実施形態では、信号絶縁変圧器は、第１の脚及び第２の脚を備えた鉄心と、第１の脚に巻き付けられた第１のコイルと、第２の脚に巻き付けられた第２のコイルと、鉄心に接続された金属板とを含む。金属板は第１のコイルと第２のコイルの間に配置され、鉄心を越えて延びている。第１のコイルは中電圧コンパートメント内に配置され、第２のコイルは中電圧コンパートメントの外部に配置され、金属板は、プラズマが中電圧コンパートメント内の第１のコイルから中電圧コンパートメントの外部の第２のコイルに伝わるのを阻止すべく、中電圧コンパートメントの接地金属壁の開口を覆っている。第１及び第２のコイルは、同じ又は異なる巻数になし得る。選択的に、第１のコイル又は第２のコイルに同調コンデンサを電気的に並列に接続できる。
【００１５】
ある代替実施形態の場合、電気システムは、開口を形成する壁を含む中電圧コンパートメントを含んでいる。信号絶縁変圧器は、鉄心と、鉄心の第１の部分に巻き付けられた第１のコイルと、鉄心の第２の部分に巻き付けられた第２のコイルと、第１及び第２のコイルと鉄心を封入する成形ケースとを含む。ケースの壁の一方の側に第１のコイルが配置され、壁の反対側に第２のコイルが配置され、成形ケースは開口を覆うフランジを備えている。信号絶縁変圧器は、成形ケースの内部で鉄心に電気的に接続された１つ以上の導電性挿入物を含んでもよく、これら挿入物は、鉄心からアースへの経路をなす働きをする。第１及び第２のコイルは、同じ巻数又は異なる巻数となし得る。選択的に、第１のコイル又は第２のコイルに同調コンデンサを電気的に並列接続することもできる。
【００１６】
本明細書に記載の実施形態の態様、特徴、便益及び利点を、下記説明、付属の請求項及び添付の図面に基づき明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】少なくとも１つのＭＶ回路と少なくとも１つのＬＶ回路を含む従来技術による機器（例えば高電力定格の電気機器）の略図である。
【図２】少なくとも１つのＭＶ回路と少なくとも１つのＬＶ回路を含む機器の実施形態を例示した図である。
【図３Ａ】様々な実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図３Ｂ】様々な実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図３Ｃ】様々な実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図４Ａ】他の実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図４Ｂ】他の実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図４Ｃ】他の実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器を示す図である。
【図５】ある実施形態による候補リレーで実施された典型的な試験測定結果を示す図である。
【図６】中電圧を絶縁する方法の様々な実施形態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本方法、システム及び材料の説明に先立って理解しておくべきは、以下に説明する特定の方法論、システム及び材料は変わる可能性があり、本開示はこれらに制限されるものではないという点である。同じく理解しておくべきは、説明に用いる用語は、特定のバージョン又は実施形態の説明だけを目的としたものであって、その範囲を制限することを意図したものではないという点である。例えば、本明細書及び付属の請求項において用いる限りにおいて、「ある〜」、「１つの〜」及び「その〜」といった単数形は、文脈において別段の明確な指定がない限り、複数の言及対象を含む。更に、本明細書において、「含む」という用語は、「〜を含むが、それに制限されない」ことを表わす。別段の規定がない限り、本明細書において用いる全ての技術及び科学用語は、通常の当該技術者が一般に理解しているものと同じ意味を有している。
【００１９】
更に理解しておくべきは、本発明の図及び説明の少なくとも一部は、本発明のより明確な理解が得られるように関連する要素に焦点を絞って簡略化しているが、明瞭化のため、やはり本発明の一部を構成することが可能な、通常の当該技術者には明らかな要素を削除している点である。しかし、こうした要素は当該技術において周知のところであり、それらが必ずしも本発明のより明確な理解を促進するとは限らないので、本明細書ではこうした要素の説明は行っていない。
【００２０】
図２は、少なくとも１つのＭＶ回路２６１と少なくとも１つのＬＶ回路を含む機器の実施形態を例示する。図２の機器は、ＭＶコンパートメント２１０をＬＶコンパートメント２３０から電気的に絶縁する信号絶縁変圧器２０５を含む。図２の機器の場合、信号絶縁変圧器により実現される電気的絶縁のため、ＭＶコンパートメント２１０内の各ＬＶ構成部品は接地金属ボックス内に密閉する必要がなく、ＭＶコンパートメント２１０内に配置されたＬＶ配線２５０は接地金属導管内に収容する必要がない。信号絶縁変圧器に関連したコストは、ＭＶコンパートメント内のＬＶ構成部品を金属ボックスに密閉することに関連したコスト及びＭＶコンパートメント内のＬＶ配線を接地金属導管に通すことに関連したコストより低い場合が多く、多くの用途で、図２の機器は図１の機器より生産コストが低下する。信号絶縁変圧器２０５は、常閉ＬＶサーモスタット２３１〜２３４に接続された第１のコイル２０２と、ＬＶリレー２３６に接続された第２のコイル２０４を含む。
【００２１】
図２に示す如く、第１のコイル２０２はＭＶ側、第２のコイル２０４はＬＶ側に配置されている。この実施形態では、ＭＶコンパートメントの接地金属壁２１２により信号絶縁変圧器２０５を受け入れる寸法の開口２１４が形成される。この構成では、ＭＶコンパートメントの接地金属壁２１２にＬＶ配線を通す代わりに、信号絶縁変圧器２０５だけをＭＶコンパートメントの接地金属壁２１２に通している。本明細書で金属とは、実際の金属又は別の導電材料を表わすものとする。様々な実施形態によれば、機器は、第１のコイル２０２又は第２のコイル２０４に並列接続された同調コンデンサ２０６を含む。図２は第２のコイル２０４に並列接続されたコンデンサ２０６を示す。第１のコイルと第２のコイルを異なる巻数にし、或いは第２のコイル２０４の巻数が第１のコイル２０２より多いか又は少なくなるようにできる。しかし、各コイルの巻数が同じ実施形態もできる。
【００２２】
動作時、ＬＶコンパートメントからの１２０ＶＡＣの制御電力２４０が、直列に組み合わせられた第２のコイル２０４とＬＶリレー２３６のコイルに印加される。常閉サーモスタット２３１〜２３４の少なくとも１つが過剰温度のために開くと、第２のコイル２０４のインピーダンスがＬＶリレー２３６のコイルのインピーダンスよりはるかに高くなり、この高インピーダンスにより、第２のコイル２０４を通る電流がＬＶリレー２３６のコイルのドロップアウト電流より少ない値に制限される。しかし、常閉ＬＶサーモスタット２３１〜２３４の全てが閉じる（即ち過剰温度がない）と、第１のコイル２０２の両端に短絡が生じ、電磁結合に伴い、第２のコイル２０４のインピーダンスがＬＶリレー２３６のコイルのインピーダンスよりはるかに低くなる可能性がある。低インピーダンスのため、ＬＶリレー２３６のコイルのピックアップ電流より大きい電流が第２のコイル２０４に流れ、その結果、ＬＶリレー２３６のコイルが付勢され、ＬＶリレー２３６のコイルの接点が閉位置に移動して、ＬＶコンパートメント内の制御回路２３８が閉じる。ＬＶ制御回路２３８が開くと、警報信号２４２を発生する。警報信号に応答して或いは代替的に、警告メッセージの表示、電力の遮断等を実施できる。
【００２３】
ＭＶ回路２６１にアーク故障が生じると、導電性のイオン化ガス又はプラズマ２６０の雲が発生し得る。プラズマ２６０は、ＭＶコンパートメント内に配置されたＬＶ回路の近傍ＬＶ構成部品（例えばＬＶサーモスタット２３１〜２３４）及びＬＶ配線２５０を包み込む。ＬＶ構成部品２３１〜２３４又はＬＶ配線２５０の絶縁は、一般にプラズマ２６０内の高温又は高電圧に耐えられないので、絶縁破壊を生じる危険がある。絶縁が破壊すると、プラズマ２６０を介してＭＶ回路とＬＶ回路の間に直接接続２７０を生じ、その結果ＭＶがＬＶ回路とそれに接続された他のＬＶ回路に印加されることになる。
【００２４】
ＭＶコンパートメント内のＬＶ回路におけるＭＶの存在は、ＬＶ回路のＬＶ装置及びＬＶ配線の絶縁に大電圧の過大ストレスを加える。ＬＶ装置２３１〜２３４及びＬＶ配線２５０がプラズマに直接曝されない領域に配置されていたとしても、このストレスによってＬＶ回路のＬＶ装置及びＬＶ配線の絶縁が破壊され得る。しかしながら、影響を受けるＬＶ回路２３１〜２３４及び２５０は、信号絶縁変圧器によって生じる分離のため、ＭＶコンパートメントを越えて直接延びることはない。従って、ＭＶコンパートメント内のＬＶ回路に重大な損傷を生じる可能性があるが、ＭＶコンパートメント外部における物理的損傷は大幅に軽減される。
【００２５】
ＭＶコンパートメント内のあるＬＶ回路の絶縁が破壊されると、ＬＶ回路から接地金属壁２１２への電流経路が生ずる。アースへの経路は、ＬＶ回路に存在するＭＶがそれに接続されている他のＬＶ回路に印加されるのを阻止する働きをする。アースへの経路が生じると極めて大きい電流が、影響を受けるＬＶ回路を通ってアースに流れることになる。これらの大電流は、ＬＶ配線２５０の一部を気化させる可能性があり、こうした気化は、ＬＶ回路に存在するＭＶがそれに接続されている他のＬＶ回路に印加されるのを阻止するのに役立つ。選択的に、アースへの経路の１つ２５２は、通常動作に影響を及ぼさないように慎重に生じさせることができる。
【００２６】
故障位置と信号絶縁変圧器の第１のコイル２０２との間のＬＶ配線２５０にアースへの経路が生じないと、信号絶縁変圧器の第１のコイル２０２と鉄心の間の絶縁が破壊され、その結果、ＭＶが鉄心に加わる危険がある。信号絶縁変圧器の鉄心は１つ以上の導体を介して接地されている。第１のコイル２０２と鉄心の間の絶縁破壊それ自体が、導体を介してＭＶに関するアースへの経路を生じ得る。この経路が生じると、極めて大きい電流が、影響を受けるＬＶ配線２５０及び鉄心をアースに接続する導体を流れる。この極めて大きい電流は、ＬＶ配線２５０を気化させる可能性があるが、鉄心接地導体は、影響を受けるＬＶ配線が気化するか又はＭＶ保護装置によって故障が解消される前に気化することがないようなサイズを付与されている。従って、プラズマ２６０が第２のコイル２０４に到達しないので、ＭＶが第２のコイル２０４に印加されることも、ＬＶ側２３０のヒューマンインタフェース装置に印加されることもない。
【００２７】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、様々な実施形態による図２の機器の信号絶縁変圧器２０５を例示する。図３Ａは、ＭＶセクション（図２の２１０）から見た変圧器２０５の側面図である。点線２１４は、金属壁２１２の開口を示す。図３Ｂは、金属壁２１２の開口２１４を通って延びる変圧器２０５を示し、図３Ｃは、ＬＶセクション（図２の２３０）から見た変圧器２０５の側面図である。
【００２８】
信号絶縁変圧器は、第１の脚３１１と第２の脚３１２を持つ鉄心３１０と、第１の脚３１１に巻き付けられた第１のコイル３２１と、第２の脚３１２に巻き付けられた第２のコイル３２２と、鉄心３１０に接続された金属板３３０を含む。金属板３３０は、第１のコイル３２１と第２のコイル３２２の間に配置され、鉄心３１０を越えて延びている。金属板３３０は、所定の最小厚さを有し、ＭＶコンパートメント内における接地金属壁２１２の上述の開口２１４を完全に覆うサイズを持っている。従って、ＭＶコンパートメント内でアーク故障が生じると、金属板は、アークによって生じるプラズマがＭＶ側からＬＶ側に伝わるのを阻止する。金属板３３０は、電気伝導を可能にする任意の適合する方法でＭＶコンパートメントの接地金属壁に取り付け得る。様々な実施形態に従えば、金属板は、例えば取付け穴３２４内の導電性ボルトのような締結具によってＭＶコンパートメントの接地金属壁に取り付けられる。
【００２９】
鉄心３１０は、ボックス形状の積層鋼のような任意の適合する形状又は構造を備えることができ、第１の脚３１１が金属板３３０の一方の側に位置し、第２の脚３１２が金属板３３０のもう一方の側に位置するように金属板３３０に取り付けられる。金属板３３０がＭＶコンパートメントの接地金属壁に取り付けられると、第１の脚３１１はＭＶ側に位置し、第２の脚３１２はＬＶ側に位置することになる。鉄心３１０を金属板３３０に電気的に接続し、一度金属板３３０をＭＶコンパートメントの接地金属壁に取り付ければ金属板３３０と鉄心３１０の両方を、例えば取付け穴３２４内の導電性のボルトによって接地できる。金属板３３０は、鉄心において短絡巻き部分として機能しないように構成される。ある実施形態によれば、例えば金属板３３０に、金属板３３０が鉄心３１０の短絡巻き部分として機能するのを防ぐ働きをするスリットを形成できる。
【００３０】
第１のコイル３２１は、機器のＭＶ側のＬＶ配線に電気的に接続された任意の数の端子３２５、３２６を含むことができ、その一方で、第２のコイル３２２は、機器のＬＶ側のＬＶ配線に電気的に接続された任意の数の端子３２７、３２８を含み得る。
【００３１】
ある実施形態によれば、第１及び第２のコイルは、同じ巻数及び同じ動作電圧になし得る。他の実施形態では、第１及び第２のコイルは、異なる巻数及び異なる動作電圧にすることができる。一般に、第１及び第２の各コイルは、それ自体の動作電圧に関して絶縁できる。
【００３２】
上述の構成の場合、故障電流が第２のコイルに直接到達したり、プラズマが金属板を通って第２のコイルに到達したりすることはなく、過大ストレスが第２のコイルの絶縁に生じることはない。従って、ＬＶ側のヒューマンインタフェース装置に致命的な感電の危険が生じることはない。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｃは、他の実施形態による様々な信号絶縁変圧器４０５を例示する。図４の信号絶縁変圧器は、図３の信号絶縁変圧器と同様に多くの要素を含み得るが、図４の信号絶縁変圧器の鉄心４１０及びコイル４２１、４２２は、金属板に取り付けられるのではなく、成形エポキシケース４４０内に封入される点で異なる。成形エポキシケース４４０には、ＭＶコンパートメントの接地金属壁４１２の開口４１４をすっぽりと覆うフランジが形成されている。成形エポキシケース４４０は、フランジをなすように成形され、ＭＶコンパートメントの接地金属壁に信号絶縁変圧器を取り付けるべく利用される締結具（例えばボルト）を受けるように構成された金属又は別の導電性材料で作られた挿入物４４２を含んでいる。金属挿入物４４２を成形エポキシケース４４０内部の鉄心４１０に電気的に接続し、ＭＶ回路のアーク故障から生じる電流のためのアースへの経路を設け得る。フランジ厚は、ＭＶ保護装置が動作可能になる迄ＭＶアーク故障のプラズマ又は放射による溶解に耐えるのに十分であるため、フランジはプラズマがＬＶコンパートメントに侵入するのを防ぐ働きをする。
【００３４】
第１のコイル４２１は、機器のＭＶコンパートメント内のＬＶ配線に電気的に接続された任意の数の端子４２５、４２６を含み、第２のコイル４２２は、機器のＬＶコンパートメント内のＬＶ配線に電気的に接続された任意の数の端子４２７、４２８を含み得る。
【００３５】
図２〜４に示す信号絶縁変圧器は、ＬＶサーモスタットとＬＶリレーの間に図１の機器には存在しない付加直列抵抗及びリアクタンスを生じさせる。また、図２〜４に示す信号絶縁変圧器は、ＬＶサーモスタットの１つ以上が開いていても、磁化電流を流すことができる。従って、ＬＶリレーは一般にこれらの事実に基づいて選択される。
【００３６】
図５は、部品番号KUP-14A35-120のPotter＆Bromfield社製リレーである典型的なＬＶリレーで実施した試験測定結果を示す。図５において、Ｘ軸には６０Ｈｚにおけるコイルの交流電圧（ＶＡＣ）、Ｙ軸にはコイルの電流を示している。図５に示すように、保持されなければ、コイルは５０１で表示の領域でドロップアウトする。保持されなければ、コイルは５０２で表示の領域でチャタリングを生じる。５０３で表示の領域では、典型的なＬＶリレーの引き上げには、０．０２３Aで少なくとも７５ＶＡＣが必要であった。信号絶縁変圧器による付加抵抗及びリアクタンス両端における０．０２３Ａでの電圧降下を７５ＶＡＣにベクトル的に加えることで、新たなより大きい最小引上げ値が決定される。
【００３７】
やはり図５に示すように、候補リレーコイルを通る電流が０．００８Ａ未満になると、ＬＶリレーがドロップアウトした。従って、信号絶縁変圧器による磁化電流は０．００８Ａ未満が望ましい。磁化電流は無効ラギングである。従って磁化電流が大きすぎる場合、磁化電流の大部分は、第１のコイル又は第２のコイルと並列に同調コンデンサ（図２の２０６）を追加することによって無効進み電流で相殺することができる。
【００３８】
図６は、中電圧を絶縁する方法６００の様々な実施形態を例示している。例えば方法６００を利用して、中電圧コンパートメント内におけるアーク故障を、中電圧コンパートメント外部のヒューマンインタフェース装置から絶縁することができる。方法６００は、ブロック６０２から開始され、信号絶縁変圧器の第１のコイルが中電圧コンパートメント内に位置し、信号絶縁変圧器の第２のコイルが中電圧コンパートメント外に位置するように信号絶縁変圧器が配置される。プロセスは、ブロック６０２からブロック６０４に進み、中電圧コンパートメントの接地壁によって形成された開口が、信号絶縁変圧器に接続された金属板を接地壁に取り付けることによって覆われる。
【００３９】
様々な実施形態によれば、プロセスはブロック６０４から６０６に進み、第１のコイルが中電圧コンパートメント内の低圧回路に接続される。プロセスはブロック６０６から６０８に進み、第２のコイルが中電圧コンパートメント外の低圧回路に接続される。
【００４０】
上述の及びその他の様々な特徴及び機能或いはその代替物を多くの他の異なるシステム又は用途に望ましい形で組み合わせ得るのは明らかである。特に１組の接点を開くことにより、その動作を知らせるＬＶ装置をＬＶサーモスタットの代わりに使用できる。また、現在のところ予見できない或いは予期せぬ様々な代替案、修正、変更又は改良が、当該技術者によって引き続き加えられる可能性があるが、これらも後続の請求項によって包含されるように意図されているのは明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
２０２、２０４  コイル、２０５  信号絶縁変圧器、２０６  同調コンデンサ、２１０  ＭＶコンパートメント、２１２  接地金属壁、２１４  接地金属壁の開口、２３０  ＬＶコンパートメント、２３１〜２３４  常閉ＬＶサーモスタット、２３６  ＬＶリレー、２５０  ＬＶ配線、２５２  アースへの経路、２６０  プラズマ、２６１  ＭＶ回路、３１０  鉄心、３１１、３１２  脚、３２１、３２２  コイル、３２４  取付け穴、３２５〜３２８  端子、３３０  金属板、４０５  信号絶縁変圧器、４１０  鉄心、４１２  接地金属壁、４１４  接地金属壁の開口、４２１、４２２  コイル、４２５〜４２８  端子、４４０  成形エポキシケース、４４２  挿入物
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月6日(2009.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口（２１４）を形成する少なくとも１つの壁（２１２）を具備する中電圧コンパートメント（２１０）と、
第１の脚（３１１）及び第２の脚（３１２）を備える鉄心（３１０）、前記第１の脚に巻き付けられた第１のコイル（３２１）、前記第２の脚に巻き付けられた第２のコイル（３２２）及び前記壁と前記鉄心に接続された導電板（３３０）を含む信号絶縁変圧器（２０５）とを備え、
前記導電板が前記第１のコイルと前記第２のコイルの間に配置されていること、前記導電板が前記開口を覆っていること及び前記金属板が前記鉄心に電気的に接合され、更に前記壁に電気的に接続されていること
を特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１のコイルが、前記中電圧コンパートメント内に配置されていることと、前記第２のコイルが、前記中電圧コンパートメント外に配置されていることとを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第２のコイルが低圧コンパートメント内に配置されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のコイルが第１の巻数を有し、第２のコイルが第２の巻数を有し、及び前記第１の巻数が前記第２の巻数と等しくないことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のコイルが第１の巻数を有し、第２のコイルが第２の巻数を有し、前記第１の巻数が前記第２の巻数と等しいことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第２のコイルと並列接続された同調コンデンサが更に含まれていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のコイルと並列接続された同調コンデンサが更に含まれていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記中電圧コンパートメント内に配置された複数の低圧サーモスタットが更に含まれていることと、前記第１のコイルが前記サーモスタットに電気的に接続されていることとを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項９】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記第２のコイルのインピーダンスを増大させるように機能することを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２のコイルに電気的に接続された低圧リレーが更に含まれていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記リレーの接点を移動させるように機能することを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
開口（４１４）を形成する壁（４１２）を具備する中電圧コンパートメント（２１０）と、
鉄心（４１０）、前記鉄心の第１の部分に巻き付けられた第１のコイル（４２１）、前記鉄心の第２の部分に巻き付けられた第２のコイル（４２２）及び前記第１及び第２のコイルと前記鉄心を封入して、前記第１のコイルを前記壁の一方の側に配置し、前記第２のコイルを前記壁の反対側に配置する成形ケース（４４０）を有する信号絶縁変圧器（４０５）とを含み、
前記成形ケースが前記開口を覆うフランジを有すること及び前記信号絶縁変圧器が、更に、前記成形ケース内の前記鉄心に電気的に接続されて、前記鉄心からアースへの経路を形成する１つ以上の導電性挿入物（４４２）を有することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記第１のコイルが前記中電圧コンパートメント内に配置されたことと、前記第２のコイルが、前記中電圧コンパートメント外に配置されたこととを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記中電圧コンパートメント内に配置された複数の低圧サーモスタットが更に含まれることと、前記第１のコイルが前記サーモスタットに電気的に接続されることとを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記第２のコイルのインピーダンスを増大させるように機能することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記第２のコイルに電気的に接続された低圧リレーが更に含まれていることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数のサーモスタットが、前記サーモスタットのどれかが開くと、前記リレーの接点を移動させるように機能することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【国際調査報告】
2011511434.tif 000013
2011511434.tif 000014
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