(57)【要約】      （修正有）【課題】近年地絡事故時の早期発見という観点から地絡時に発生する零相電流に含まれる高周波部分からの事故原因や事故点探査の研究実験が行われるようになってきた。この周波数の増加にたいして増加する残留電流を抑制し高精度に地絡電流を計測できるＺＣＴを提供する。【解決手段】１次電流の周波数の上昇と共に残留電流は巻線内のみに循環電流として流れるようにする為、巻線を巻き付ける内側及び巻き付けた外側から銅薄シートでちょうどサンドイッチ状態になるように覆った。これにより銅薄シートの電位は等しくなり、残留電流に起因する漏れ磁束により発生した各１次電流からの異なる位相の誘起電圧は同電位の銅薄シートと巻線間の静電容量を通り循環電流がながれ残留電流の上昇を抑制するようになった。しかも零相電流特性には悪影響を与えないことを特徴としたものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのＺＣＴを構成する部材において、鉄心の周りは鉄心を外部応力から守る為、保護ケースを使用し、その回りは銅薄板で覆い、この銅箔板はコイルの１ターンとならないように端末は絶縁し、巻線材に使用する線材はテープ状の平角銅線を使用し銅箔板の回りに巻回し、この回りは再び銅箔板で覆い、巻線材の平角銅線の周囲が銅箔板で覆われたことを特徴とする高帯域ＺＣＴ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は商用周波数から数十ＭＨｚまでの零相電流を検出するＺＣＴに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、ＺＣＴを使用して高周波零相電流を検出する場合はコイルの巻ターンを極端に少なくさせて零相電流特性を数ＭＨｚ域まで入出力の関係をリニアリティーにして零相電流を検出していた。しかしコアやシールドは商用周波数での残留電流を維持させるため変えることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＺＣＴは零相電流のみをＺＣＴの窓内に流したときは良好な特性を示すが、１次電流に高周波電流が含まれていると残留電流は高周波成分の周波数の大きさに比例して残留電流が大きくなることが改善されていなかった。その為高周波域ではＺＣＴの出力は残留電流と零相電流の出力がベクトル的に加算され大きな誤差となっている。例えば１次側の負荷電流に数百ｋＨｚ以上の電流が含まれると残留電流は１次電流の高周波成分の数１０％が残留電流になる。残留電流は１次側の周波数が高くなると大きくなる。その為に近年地絡事故時に発生する零相電流に含まれる高周波成分の零相電流からの事故原因や事故点探査の研究実験が行われるように成ってきたが、実験室レベルや負荷電流の流れていない模擬試験場では理論通りの事が確認できても実電路では負荷電流に高周波が含まれているため実用化に苦慮しているのが現状である。
【０００４】
この問題の解決の為、検出データから推定する手法を採用したりないしは零相電圧を検出し組合せで検出精度を向上させているが残留電流と零相電流を十分区別できないのが現状である。
【０００５】
本発明は残留電流に起因する漏れ磁束により発生した電圧を巻線内部で周波数の増加と共に循環電流として流し漏れ磁束を低減させて残留電流の上昇を抑制するようにした。しかも零相電流特性には悪影響を与えないことを特徴としたものである。
【０００６】
【実施例】
以下本発明の実施例について説明する。
１次電流の周波数の上昇と共に巻線内のみに循環電流が流れるようにするために銅薄シートで覆った。これにより巻線と銅薄シート間は分布定数回路となり、銅薄シートは全ての部分で電位は等しくなった。巻線をシールド線のようにシールドも巻回するような構成では効果はない。構成例を図１に示す。
【０００７】
図１はＺＣＴ１の断面方向Ａ−Ａを従来品構成と本発明品構成を比較の断面を示したものである。従来品の断面はコア２の周りは空間を設けその周りをケース３で覆い、ケース３の周りをコイル４で巻回している。コイル４の周りは絶縁用フィルムテープ５で巻回し、周り４面をシールド６で覆いシールド６で１次導体からの漏れ磁束に起因する残留電流の増加を抑制している。
【０００８】
これに対し本発明の構成はコア７の周りはケース８で覆い、ここまでは従来品とは差異はない。ケース８の周りは銅薄シート９ａで覆っている。銅薄シート９ａの端面はコイルとしての１ターンとならないように絶縁し重ねている。銅薄シート９ａの周りは絶縁フィルムでラミネートされた薄銅板コイル１０を巻ターン間の離隔距離を十分維持しながら巻回させている。コイル１０の周りは再び銅薄シート９ｂでコイル１０を覆う。この銅薄シート９ｂの周りは従来品の構成と同じように内周、両側面、外周の４面をシールド６で覆う。
【０００９】
図２は図１のＢ−Ｂ断面方向をあらわしたものである。シールドは従来品、本発明品との共通であるため省略してある。従来品は零相電流特性を高域まで良好とさせる為、１ターン毎のコイル間は十分離隔距離を取っている。本発明の方はコイル１０を銅薄シート９ａ、９ｂでサンドイッチのように挟み込んだ構造となっている。
【００１０】
図３は本発明のＺＣＴの等価回路図である。残留電流に起因する漏れ磁束による相互インダクタンスｍｒ、ｍｓに発生する電圧は周波数の増大と共に増大するが静電容量Ｃによるインピーダンスが低下することにより巻線間で循環電流が増加し２次負担抵抗Ｚｂへの漏れ磁束による出力は増加を抑制する。
【００１１】
従来品のものは本発明のような構成になっていない為、シールド６の実効透磁率は周波数の増大と共に鉄損が増加することにより減少し、その為シールドとしての効果が低下し、１次電流からの漏れ磁束がコア２に多く侵入し残留電流が増加する。相互インダクタンスｍｒ、ｍｓに生じる電圧は１次電流Ｉｒ、Ｉｓの漏れ磁束を検出する巻数ｎｒ、ｎｓの各乗算出力の和となり、この出力は周波数の増加に比例して増加する。零相電流検出側の励磁インピーダンスＺｅは通常パーマロイを使用する為、透磁率は周波数にたいし低下する。励磁インピーダンスＺｅは周波数が増加しても相互インダクタンスｍｒ、ｍｓに発生する電圧のように周波数に比例した増加はない。その為、残留電流の計算式は残留電流に起因する相互インダクタンスｍｒ、ｍｓに誘起する電圧の和にたいし励磁インピーダンスＺｅ、２次負担Ｚｂの和を除算した値となるので周波数の増加と共に大きくなる。
【００１２】
本発明は零相１次電流に対しては１ターン毎のコイルに生じる誘起電圧のベクトル方向が同じであるため循環電流は流れないので出力特性には影響を及ぼさない。零相電流に対する励磁インピーダンスＺｅは従来の巻線間の静電容量と異なり共通の電位の銅フィルム９に対し分布定数的に各コイルが静電容量を持っていることより、励磁インピーダンスＺｅとの並列共振周波数は従来品特性と同じく１０ＭＨｚ以上のままで変化は生じない。２次コイル１０の漏れインピーダンスＺ２は分布常数回路となるがコイルの全長が１ｍと短い為、周波数が数ＭＨｚでは集中回路と置き換えられるので図３では集中回路で示している。漏れインピーダンスＺ２は全長が１ｍ程度の為、１０ＭＨｚまでならば図４のように出力に影響を及ぼしていないことがわかる。
【００１３】
図４は従来品と本発明の零相電流特性及び残留電流特性を示したものである。零相電流特性は従来品と本発明の差異はなく、残留電流特性は商用周波数では当然差異はないが周波数の上昇と共に差が大きくなり、数十ｋＨｚ〜数ＭＨｚでは本発明のものは従来のものに比べ数十分の１である。静電容量値をより小さくさせるとこの差はより大きく出来る。
【発明の効果】
本発明により１次電流に高周波電流が流れていても残留電流が小さく維持できるため、正確な高周波零相電流が検出できる。また地絡発生時に生じる電路定数により決まる高周波零相電流の成分を確実に捉えることが出来るため事故原因、事故点標定が精度高く出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来品と本発明品の構成の断面Ａ−Ａを示したものである。
【図２】図２は断面Ｂ−Ｂを示したものである。
【図３】図３は本発明の等価回路を示したものである。
【図４】図４は実測による従来品と本発明品の周波数に対する残留電流特性及び零相電流特性を示したものである。
【符号の説明】
１・・・ＺＣＴの形状  ２・・・従来品ＺＣＴのコア  ３・・・従来品コア保護ケース  ４・・・従来品巻線  ５・・・絶縁用フィルムテープ  ６・・・磁性シールド  ７・・・本発明コア  ８・・・本発明コア保護ケース  ９ａ・・・銅薄シート  ９ｂ・・・銅薄シート  １０・・・本発明コイル  ｍｒ、ｍｓ・・・相互インダクタンス  Ｚｅ・・・励磁インピーダンス    Ｉｒ、Ｉｓ・・・１次相電流  ｎｒ、ｎｓ・・・各漏れ磁束検出巻数  Ｃ・・・本発明コイルと銅フィルム間静電容量  Ｉｏ・・・零相電流  ｎ・・・本発明の２次巻数（ｎ＝ｎｒ＋ｎｓ）  Ｚ２・・・２次巻線漏れインピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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