(57)【要約】【課題】特に高価な結合コンデンサを使用することなく、低圧線から雷襲来情報を検出して、耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行い、耐雷トランスの電力損失を無くすことができる安価でコンパクトな雷害保護システムを提供する。【解決手段】耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、前記耐雷トランスのシールド及び鉄心を接地するようにした雷害保護システムにおいて、前記雷サージ検出器を前記シールド及び／又は前記鉄心の接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システムである。【選択図】  図１
2004194409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐雷トランスと、
前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と
雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド線及び鉄心を接地線により接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記サージ検出器を前記接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システム
【請求項２】
一次側コイルから二次側コイルに雷サージが伝播しないように一次側コイルと二次側コイルの間に設けられたシールドと、一次側コイルと二次側コイルを巻装させた鉄心とからなる耐雷トランスと、
前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と
雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド線及び鉄心を接地線により接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記接地線に流れる雷サージを検出するための検出器を前記接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用周波電源線から侵入する落雷に伴って発生する雷サージから電子機器を保護する耐雷トランスを具備した雷害保護システムに関するもので、より詳しくは平常時は耐雷トランスを電路より切離し、雷接近時には耐雷トランスを電路に接続するようにして、耐雷トランスの電力損を極力無くすようにした雷害保護システムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、落雷によって発生する雷サージが商用周波電源線を伝播して建物内に侵入し、電源線に接続されている電気機器等を破壊させることが知られており、雷サージ過電圧から電気機器を保護するために種々の保護システムが提案されている。
その中の１つに、商用周波電源線の屋内への引込口に耐雷トランスを設置して、電源線から建物内に侵入する雷サージを阻止する保護システムが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
しかしながら、上記耐雷トランスには鉄損などによる電力損失がそのトランス容量の３〜１０％程度と大きいため、雷襲来時を検出して雷接近時以外は耐雷トランスを電源線路より切り離したいという要望がある。
【０００４】
そこで、本出願人は先に雷襲来を検出して、雷接近時のみ耐雷トランスを電路に接続させることにより、耐雷トランスの電力損失を無くした耐雷システムを特願２００２−２０４７５６号において提案している。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−８９７１２号公報（第４−５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そして前記耐雷システムにおける雷襲来を検出する方法としては、雷光、雷鳴、電磁波、静電界などを各種センサで計測する方法と、低圧線路上を伝播する雷サージを低圧線路と接地間に設けた結合コンデンサを介してＣＴ等の検出器により検出する方法とが一般に知られている。
【０００７】
ところで上記検出方法にあって後者の結合コンデンサを設ける検出方法においては、低圧線に流れる雷サージを結合コンデンサを介して直接検出するため、比較的精度良く検出できる利点があるが、この場合結合コンデンサに雷サージ過電圧が直接印加されて絶縁破壊を生じて破損したりすることがあるため、その対策として高耐電圧値の高価なコンデンサを使用していた。
また同時に結合コンデンサにより装置が大型化になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記結合コンデンサを設けた検出方法において、上記問題点を解決するために成されたもので、特に高価な結合コンデンサを使用することなく、低圧線から雷襲来情報を確実に検出して、耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行い、耐雷トランスの電力損失を無くすことができる安価でコンパクトな雷害保護システムを提供することにある。
【０００９】
【発明が解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
請求項１の発明は、耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド線及び鉄心を接地線により接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記サージ検出器を前記接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システムである。
【００１０】
請求項２の発明は、一次側コイルから二次側コイルに雷サージが伝播しないように一次側コイルと二次側コイルの間に設けられたシールドと、一次側コイルと二次側コイルを巻装させた鉄心とからなる耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド線及び鉄心を接地線により接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記接地線に流れる雷サージを検出するための検出器を前記接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は本発明の実施例（平常状態）を示す説明図であり、
１０は低圧引込線で、屋外に設けられいている電柱上に設置された変圧器により商用周波数の１００Ｖ又は２００Ｖに降圧された低圧配電線に接続されている。
【００１２】
２０は建物内の屋内配線で、ＴＶ、ビデオ、電話機、ファクシミリ、コンピュータ、洗濯機、電子レンジ、エアコン等の一般家庭内或いはオフィス内等で使用される電気機器の電源端子に接続されている。
【００１３】
３０はシールド線３３を備えた耐雷トランスであり、図４に示すように鉄心３０ｂを中心に、一次側コイル３１、シールド３３、二次側コイル３２を巻装させた構造となっている。
【００１４】
耐雷トランス３０の一次側コイル３１と低圧引込線１０の間及び耐雷トランス３０のニ次側コイル３２と屋内配線２０の間には、図１に示すように耐雷トランス３０を線路に対して接続／切離しを行うための接点４１、４２並びにバイパス線４３を設けた開閉装置４０が設けられている。
【００１５】
接点４１、４２は後述する制御装置５５からの信号によって動作する図示されていない開閉装置４０の駆動機構により連動して動作し、低圧引込線１０と屋内配線２０とをバイパス線４３により耐雷トランス３０を介さずに接続させる平常状態と、耐雷トランス３０を介して接続させる耐雷状態とを、屋内配線２０に接続されている電気機器を無停電状態で切替えることができる構成になっている。
【００１６】
なお無停電状態での切替とは、切替後において電気機器のメモリ等の情報が消去されたり或いはリセット状態にならなずに切替える状態のことを示す。
【００１７】
また耐雷トランス３０の二次側Ｎ相端子３２ｂと開閉装置４０のバイパス線二次側Ｎ相端子４３ｂ及び屋内配線２０のＮ相２０ｂは接点を設けずに電気的に常時接続されている構造になっている。
【００１８】
なお、本実施例では、耐雷トランス３０の二次側Ｎ相端子３２ｂと開閉装置４０のバイパス線二次側Ｎ相端子４３ｂ及び屋内配線２０のＮ相２０ｂは接点を設けずに電気的に常時接続されている構造になっているが、常時接続させる相は本実施例に限定させるものではなく、二次側Ｕ相３２ａ、二次側Ｖ相３２ｃ、一次側Ｕ相３１ａ、一次側Ｖ相３１ｃ、一次側Ｎ相３１ｂのどの相を用いてもよく、いずれかの１つの相を用いることができる。
【００１９】
この場合、耐雷トランス３０への接続箇所が１箇所（１つの相）であるため、接続しても耐雷トランス３０の一次側コイル３１又は二次側コイル３２には電流が流れる事が無いため、このように常時接続させても耐雷トランス３０に電力損失を生じさせることがない。
【００２０】
またシールド線３３は接地６０と接地線３９により電気的に接続されており、接地線３９には検出器５０が接続されている。
【００２１】
検出器５０は、変流器５１の一次側端子に接地線３９を接続し、変流器５１の二次側端子に共振回路５２を設けた構成となっており、シールド線３３を流れる電流から雷サージ信号を検出するものである。
【００２２】
つまり図３に示すように、耐雷トランス３０の一次側コイル３１又は二次側コイル３２とシールド線３３との間には浮遊容量３０ａが存在しているため、
低圧引込線１０より侵入した雷サージ信号は、常時低圧引込線１０と直接接続されている耐雷トランス３０の一次側コイル３１、或いは低圧引込線１０とバイパス線４３を介して接続されている二次側コイル３２より侵入し、浮遊容量３０ａを介してシールド線３３に流れることになるため、シールド線３３と接地６０を接続している接地線３９に検出器５０を設けることにより容易に検出することができる。
【００２３】
而も耐雷トランス３０の一次側コイル３１或いは二次側コイル３２とシールド線３３との間の耐電圧は極めて高いものであるため、侵入してくる雷サージ過電圧により絶縁破壊されることがない。
【００２４】
また本実施例では、検出器５０をシールド線３３と接地６０とを接続している接地線３９に設けているが、図４に示すように耐雷トランス３０の鉄心３０ｂと接地６０とを接続する接地線３８に設けて、鉄心３０ｂに流れる雷サージ電流を検出するようにしても良い。
【００２５】
つまり鉄心３０ｂに対してもシールド３３と同様に、耐雷トランス３０の一次側コイル３１又は二次側コイル３２と鉄心３０ｂの間には浮遊容量３０ａが存在しており、低圧引込線１０より侵入した雷サージ信号は一次側コイル３１又は二次側コイル３２と浮遊容量３０ａを介して鉄心３０ｂにも流れることになり、鉄心３０ｂと接地６０を接続している接地線３８に検出器５０を設けることにより、容易に検出することができるためである。
【００２６】
而も耐雷トランス３０の一次側コイル３１或いは二次側コイル３２と鉄心３０ｂとの間の耐電圧もシールド３３と同様に極めて高いものであるため、侵入してくる雷サージ過電圧により絶縁破壊されることがない。
【００２７】
検出器５０ではシールド線３３を流れる電流から中心周波数１２ｋＨｚ、帯域幅１．１ｋＨｚの周波数成分の信号を取り出し、制御装置５５に送出する。
【００２８】
なお検出器５０で取り出す信号は、雷放電に伴って発生する信号であればよいため、上記実施例の周波数帯に限定されることはなく、例えばＭＨｚオーダーの高周波帯などの周波数帯を用いてもよい。
【００２９】
なお、雷サージ信号とは雷放電の前駆現象時に発生するサージ信号或いは落雷時に発生するサージ信号などの雷放電に伴って発生する信号のことを示す。
【００３０】
制御装置５５は検出器５０により検出された信号に基づいて雷襲来判定を行って、開閉装置４０へ切替え指令を与えるもので、開閉装置４０は制御装置５５からの指令により平常状態から耐雷状態、或いは耐雷状態から平常状態へ切替え動作を行う。
【００３１】
制御装置５５では予め設定しておいた危険レベル設定値（大きさ、持続時間、頻度など）を越えるなどの判定条件に従って、これらと検出器５０からの送出信号を比較して雷の接近判定を行う。
その結果危険と判断した場合には、開閉装置４０に動作指令を与えて、開閉装置４０の接点４１、４２を耐雷トランス側へ切替え動作させて、図２に示す耐雷トランス３０を電路に挿入させた耐雷状態に切替える。
【００３２】
そして制御装置５５は所定時間経過後、雷サージ信号が未検出または雷サージ信号が危険レベル設定値以下になった等の判定条件で安全と判断して開閉装置４０を平常状態に切替え動作させるように開閉装置４０に動作指令を与え、耐雷トランス３０を電路より切り離し、図１に示す平常状態に戻す。
【００３３】
なお開閉装置４０による耐雷トランス３０を電路に対して接続又は切離しする動作は、負荷側に接続されている電気機器が停止しないように無停電状態で行うことが必要であり、開閉装置４０の切替え操作に伴う負荷側屋内配線２０の瞬間停電時間が商用周波数の１サイクル以内に行うことが好ましく、１／２サイクル以内に行うことがより好ましい。
このような時間内に切替えを行うことにより、負荷側電気機器のメモリ等の情報が消去或いはリセットされることなく、無停電状態で切替えることができる。
【００３４】
低圧引込線１０と屋内配線２０には、図１に示すように線間或いは大地間にＺｎＯ素子からなるサージアブソーバ９０を設けてもよく、屋内配線２０側のサージアブソーバを省略したり、或いは耐雷トランス３０の二次側コイル３２へサージアブソーバを設けてもよい。
【００３５】
このように、本発明によりシールド線３３又は鉄心３０ｂを接地６０に接続する接地線３９又は３８に設けた検出器５０により低圧引込線１０を介して侵入する落雷に起因する雷サージ信号を耐雷トランスの浮遊容量を利用して検出するため、検出用の結合コンデンサを設けなくても雷サージを検出することができる。
【００３６】
建物内へ接続される低圧引込線に発生している危険な雷サージ過電圧信号を直接検出するために、ノイズ等による誤検出、誤動作の無い雷保護システムを提供することができる。
【００３７】
本発明は本実施例に限定されるものではなく、トランスを使用した雷保護装置、耐雷システムのすべてにおいて雷の接近を検出するために使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、耐雷トランスの浮遊容量を利用し、これを検出用の結合コンデンサの代替に使用するため、特別に高い耐電圧性能の高価な結合コンデンサを使用しなくてもよいため、安価にできる。
また同時に結合コンデンサが不要になるため、大きさは従来の耐雷トランスの大きさのままでよく、装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の平常状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例の耐雷状態を示す説明図である。
【図３】本発明の動作原理を示す説明図である。
【図４】耐雷トランスの構造断面図である。
【符号の説明】
１０  低圧引込線
２０  屋内配線
３０  耐雷トランス
４０  開閉装置
５０  検出器
５５  制御装置
９０  サージアブソーバ
【図１】
2004194409.tif 000003
【図２】
2004194409.tif 000004
【図３】
2004194409.tif 000005
【図４】
2004194409.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月11日(2002.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐雷トランスと、
前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と
雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド及び鉄心を接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記雷サージ検出器を前記シールド及び／又は前記鉄心の接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システム
【請求項２】
一次側コイルから二次側コイルに雷サージが伝播しないように一次側コイルと二次側コイルの間に設けられたシールドと、一次側コイルと二次側コイルを巻装させた鉄心とからなる耐雷トランスと、
前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と
雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド及び鉄心を接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記シールド及び／又は前記鉄心の接地線に流れる雷サージを検出するための検出器を該接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【発明が解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
請求項１の発明は、耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド及び鉄心を接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記雷サージ検出器を前記シールド及び／又は前記鉄心の接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システムである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２の発明は、一次側コイルから二次側コイルに雷サージが伝播しないように一次側コイルと二次側コイルの間に設けられたシールドと、一次側コイルと二次側コイルを巻装させた鉄心とからなる耐雷トランスと、前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行う開閉機構と雷襲来の接近を検出するための雷サージ検出器とを具備し、
前記雷サージ検出器からの信号により前記開閉機構を動作させて前記耐雷トランスを電路に対して接続／切離しを行うとともに、更に前記耐雷トランスのシールド及び鉄心を接地するようにした雷害保護システムにおいて、
前記シールド及び／又は前記鉄心の接地線に流れる雷サージを検出するための検出器を該接地線に設けたことを特徴とする雷害保護システムである。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
３０はシールド３３を備えた耐雷トランスであり、図４に示すように鉄心３０ｂを中心に、一次側コイル３１、シールド３３、二次側コイル３２を巻装させた構造となっている。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
またシールド３３は接地６０と接地線３９により電気的に接続されており、接地線３９には検出器５０が接続されている。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
検出器５０は、変流器５１の一次側端子に接地線３９を接続し、変流器５１の二次側端子に共振回路５２を設けた構成となっており、シールド３３を流れる電流から雷サージ信号を検出するものである。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
つまり図３に示すように、耐雷トランス３０の一次側コイル３１又は二次側コイル３２とシールド３３との間には浮遊容量３０ａが存在しているため、
低圧引込線１０より侵入した雷サージ信号は、常時低圧引込線１０と直接接続されている耐雷トランス３０の一次側コイル３１、或いは低圧引込線１０とバイパス線４３を介して接続されている二次側コイル３２より侵入し、浮遊容量３０ａを介してシールド３３に流れることになるため、シールド３３と接地６０を接続している接地線３９に検出器５０を設けることにより容易に検出することができる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
而も耐雷トランス３０の一次側コイル３１或いは二次側コイル３２とシールド３３との間の耐電圧は極めて高いものであるため、侵入してくる雷サージ過電圧により絶縁破壊されることがない。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また本実施例では、検出器５０をシールド３３と接地６０とを接続している接地線３９に設けているが、図４に示すように耐雷トランス３０の鉄心３０ｂと接地６０とを接続する接地線３８に設けて、鉄心３０ｂに流れる雷サージ電流を検出するようにしても良い。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
検出器５０ではシールド３３を流れる電流から中心周波数１２ｋＨｚ、帯域幅１．１ｋＨｚの周波数成分の信号を取り出し、制御装置５５に送出する。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
このように、本発明によりシールド３３又は鉄心３０ｂを接地６０に接続する接地線３９又は３８に設けた検出器５０により低圧引込線１０を介して侵入する落雷に起因する雷サージ信号を耐雷トランスの浮遊容量を利用して検出するため、検出用の結合コンデンサを設けなくても雷サージを検出することができる。