(57)【要約】【課題】  平常運転時において電圧降下を抑えつつ、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を簡易且つ適正にとることができる雷保護装置用減結合装置を提供する。【解決手段】  屋外から導入されて屋内に設けた電気機器に通電する電力線１１と大地Ｇ間に、互いに並列接続された第１及び第２の雷保護装置１２，１３の間において電力線に減結合装置１５が直列接続されている。減結合装置１５は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続された第１素子部１６と、２個のダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続された第２素子部１７と、リアクトルＬからなる第３素子部１８とが互いに並列に接続されてなり、第１素子部１６の２つのダイオードＤ１，Ｄ２の間の入力側と、第２素子部１７の２つのダイオードＤ３，Ｄ４の間の出力側が、電力線１１に接続されている。【選択図】    図２
2007068342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外から導入されて屋内に設けられた電気機器に通電する電力線と大地間に並列に接続された２つの雷保護装置間にて、該電力線に直列接続されて該２つの雷保護装置に流れる電流を協調させる雷保護装置用減結合装置において、それぞれ２個の整流素子が直列接続されてなる第１及び第２素子部と、リアクトルからなる第３素子部とが互いに並列に接続されてなり、前記第１素子部及び第２素子部のいずれか一方の２つの整流素子の間が電力線に接続される入力側にされ、他方の２つの整流素子の間が電力線に接続される出力側にされたことを特徴とする雷保護装置用減結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外から導入されて屋内に設けた電気機器に通電する電力線と大地間に並列に接続された２つの雷保護装置間の電流耐量の協調を図るために、両雷保護装置間に接続される雷保護装置用減結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雷保護装置（ＳＰＤ）は、屋外から導入された電力線に接続された屋内の電力装置やＯＡ機器等の種々の電気機器の入力側に並列に接続されて、電力線を通してエネルギの非常に大きな落雷によるサージ信号が入力されたとき、サージ信号をアースさせることによりこれら電気機器を保護するものである。雷保護装置は、通常は２つが並列で接続されており、第１及び第２の雷保護装置で電流耐量の協調がとられ、両雷保護装置でサージ信号を分担して処理するようになっている。この場合、第１の雷保護装置を電流耐量の大きな装置としてサージ信号の多くの部分を流して処理することにより、第２の雷保護装置は電流耐量の小さい安価な装置とすることができるので合理的である。しかし、第１の雷保護装置からの残りのサージ信号も急峻な信号であり、そのまま第２の雷保護装置に流して処理することになると、第２の雷保護装置の電流耐量もそれほど小さくすることができず、２つの雷保護装置間の電流耐量を協調させる効果が乏しくなる。
【０００３】
これに対して、従来は、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調をとるために、両雷保護装置間には、減結合素子が接続されている。例えば、電力設備の場合には、非特許文献１に示すように、両雷保護装置間にリアクトルが接続されており、リアクトルのインダクタンスにより急峻な電圧波形の立ち上がりを緩やかにして第２の雷保護装置に電圧が印加されるまでの時間を遅らせることで、第２の雷保護装置へのサージ電流を減少させることができ、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量を協調させるようにしている。
【非特許文献１】電気設備学会「建築物等の雷保護Ｑ＆Ａ−ＪＩＳＡ４２０１：２００３対応−」（２００５）オーム社
【０００４】
ところで、リアクトルを用いた減結合素子の場合、リアクトルのインダクタンスの値が小さいと、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を十分にとることができないので、大きめに調整されることになるが、インダクタンスの値が大きくなりすぎると平常運転時においてリアクトルでの電圧降下が大きくなる。そのため、電力線に接続された機器への電圧供給が不安定になるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、平常運転時において電圧降下を抑えつつ、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を簡易且つ適正に行うことができる雷保護装置用減結合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の構成上の特徴は、屋外から導入されて屋内に設けた電気機器に通電する電力線と大地間に並列に接続された２つの雷保護装置間にて、電力線に直列接続されて２つの雷保護装置に流れる電流を協調させる雷保護装置用減結合装置において、それぞれ２個の整流素子が直列接続されてなる第１及び第２素子部と、リアクトルからなる第３素子部とが互いに並列に接続されてなり、第１素子部及び第２素子部のいずれか一方の２つの整流素子の間が電力線に接続される入力側にされ、他方の２つの整流素子の間が電力線に接続される出力側にされたことにある。なお、整流素子としては、ダイオードが一般的であるが、その他に半導体スイッチング素子であるサイリスタやＧＴＯ等を適用することもできる。
【０００７】
本発明においては、平常運転時には、雷保護装置用減結合装置に加えられる交流電圧の正負に応じて、第１（又は第２）素子部のいずれかの整流素子を通して第３素子部に流れ、さらに第２（又は第１）素子部のいずれかの整流素子を通して出力される。すなわち、交流電圧の正負が変化してもリアクトルからなる第３素子部に流れる電流は常に時間的変化のない直流となるため、第３素子部で電圧降下をほとんど生じない。また、この電圧降下をほとんど生じない結果については、リアクトルのインダクタンスの大小は関係しない。そのため、電圧降下を考慮する必要なくインダクタンスを大きくすることができるため、落雷による急峻な雷サージ電圧が発生しても、第３素子部においてその時間的変化率を小さくすることができる。その結果、本発明においては、平常運転時において電圧降下を低く抑えることができると共に、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を簡易且つ適正に行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リアクトルのインダクタンスを大きくしても、平常運転時において電圧降下を低く抑えることができるため、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を適正にとるための調整が非常に簡易にされ、煩雑な調整に要するコストが削減される。また、本発明においては、雷保護装置用減結合装置は、電力線に接続された電気機器の側で短絡等の事故が発生した場合に、雷保護装置用減結合装置が限流装置としても機能できることにより、過電流の発生を抑えることができる。さらに、第１の雷保護装置の電流耐量を適正に設定して、減結合装置を設けることにより、第２の雷保護装置を省略することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施例である雷保護装置用減結合装置を適用した建物の雷保護システムの構成をブロック図により示したものであり、図２は、整流型の雷保護装置用減結合装置の概略構成を回路図により示したものである。雷保護システムは、屋外から導入され建物内に設けられた電気機器（図示しない）に接続された電力線１１に、建物入り口にて電流耐量の大きい直撃雷用の第１の雷保護装置１２が大地Ｇとの間に接続されており、部屋の内部において保護を受ける電気機器の入力側に電流耐量の小さい第２の雷保護装置１３が大地Ｇとの間に接続されており、さらに両雷保護装置１２，１３の間において電力線１１に雷保護装置用減結合装置１５（以下、減結合装置と記す）が直列接続されている。なお、本実施例では、整流素子としてダイオードを適用することを想定している。
【００１０】
減結合装置１５は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２が直列接続された第１素子部１６と、２個のダイオードＤ３，Ｄ４が直列接続された第２素子部１７と、リアクトルＬからなる第３素子部１８とが互いに並列に接続されて構成されている。また、減結合装置１５は、第１素子部１６の２つのダイオードＤ１，Ｄ２の間が入力側、第２素子部１７の２つのダイオードＤ３，Ｄ４の間が出力側になっており、入出力側にて電力線１１に接続されている。なお、ダイオードＤ１〜Ｄ４は、ほぼ同一特性を有するものである。したがって、第１素子１６と第２素子１７を入れ替えることも可能である。
【００１１】
平常運転時には、減結合装置１５に加えられる交流電圧の正又は負に応じて、第１素子部１６のダイオードＤ１又はＤ２を通して第３素子部１８に電流が流れ、さらに第２素子部１７のダイオードＤ４又はＤ３を通して出力される。すなわち、交流電圧の正負が変化してもリアクトルＬからなる第３素子部１８に流れる電流は常に時間的変化のない直流となるため、第３素子部１８で電圧降下をほとんど生じない。この電圧降下をほとんど生じない結果については、リアクトルＬのインダクタンスの大小は関係しないため、インダクタンスを大きくすることができる。例えば、負荷電流１００Ａ、インダクタンス１００μＨにおいて、減結合装置１５のリアクトルＬを流れるインダクタンス電流を図３Ａに示し、電圧降下を図３Ｂに実線で示すと共に比較のためにリアクトルＬのみの場合の電圧降下を図３Ｂに点線で示す。リアクトルＬには、負荷電流の波高値にほぼ等しい直流電流が流れ、その結果、本実施例（整流タイプ）ではリアクトルＬでの電圧降下はほぼゼロになる。これに対して、減結合装置がリアクトルＬのみの場合（インダクタンスタイプ）には３ボルト程度の電圧降下が生じた。
【００１２】
以上に説明したように、本実施例においては、平常運転時には、減結合装置１０に加えられる交流電圧の正負に応じて、第１素子部１６のいずれか一方のダイオードＤ１，Ｄ２を通して第３素子部１８に流れ、さらに第２素子部１７のいずれか一方のダイオードＤ４，Ｄ３を通して出力されるため、リアクトルＬのインダクタンスの大きさによらず、この部分で電圧降下をほとんど生じない。そのため、本実施例においてはリアクトルＬのインダクタンスを大きくすることができるため、落雷による急峻な雷サージ電圧が発生しても、第３素子部１８においてその時間的変化率を小さくすることができる。その結果、第２の雷保護装置１３に流れる電流を抑えることができる。例えば、第１及び第２の雷保護装置１２，１３の電圧電流特性が図４に示すようなものについて、雷保護装置１２側から１０／３５０μｓ、波高値５０ｋＡのサージ電流ｉ０が流入したとき、第１及び第２の雷保護装置１２，１３に流れる電流ｉ１，ｉ２は、図５に示すようになると予測される。図５から明らかなように、サージ電流ｉ０の立ち上がりの大きい部分ではほとんどが第１の雷保護装置１２に流れることが確認された。なお、減結合装置が従来のリアクトルのみの場合も、図５には明確には示されていないが、減結合装置１５の場合とほとんど差異のない同様の結果となっている。
【００１３】
その結果、本実施例によれば、第３素子部１８のインダクタンスを大きくしても、平常運転時において電圧降下を低く抑えることができるため、第１及び第２の雷保護装置１２，１３間の電流耐量の協調を適正にとるための減結合装置１５の調整が非常に簡易にされ、煩雑な調整に要するコストが削減される。また、電力線１１に接続された電気機器の側で短絡等の事故が発生した場合に、減結合装置１５が限流素子として機能することにより、過電流の発生を抑える効果が得られる。さらに、第１の雷保護装置１２の電流耐量を適正に設定すると共に減結合装置１５を設けることにより、第２の雷保護装置１３を省略することも可能になる。
【００１４】
なお、上記実施例においては、第２の雷保護装置１３は１つのみ示されているが、これに限らず、減結合装置を介して複数の機器に対して雷保護装置を接続することができる。例えば、室内に配置された多数のＯＡ機器に対して減結合装置を連結することにより個々のＯＡ機器に対して大きな第２の雷保護装置を設ける必要がないので、雷保護装置のコストの低減と共に省スペースを達成することができる。また、上記実施例においては整流素子としてダイオードを適用することを想定したが、半導体スイッチング素子であるサイリスタやＧＴＯ等を適用することもできる。その他、上記実施例に示したものは一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の減結合装置は、リアクトルを大きくしても、平常運転時において電圧降下を低く抑えることができるため、第１及び第２の雷保護装置間の電流耐量の協調を適正にとるための調整が非常に簡易にされ、また、電力線に接続された電気機器の側で短絡等の事故が発生した場合に、雷保護装置用減結合装置により過電流の発生を抑えることができ、さらに、第１の雷保護装置の電流耐量を適正に設定すると共に、減結合装置を設けることにより、第２の雷保護装置を省略することも可能になるので、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例である雷保護装置用減結合装置を適用した建物内における雷保護システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】雷保護装置用減結合装置を概略的に示す回路図である。
【図３Ａ】減結合装置のリアクトルを流れる電流の時間変化を示すグラフである。
【図３Ｂ】減結合装置における電圧降下を、リアクトルのみの場合の電圧降下と比較して示すグラフである。
【図４】第１及び第２の雷保護装置の電圧電流特性を示すグラフである。
【図５】実施例の減結合装置を用いた場合と、従来のリアクトルのみを用いた場合について、サージ電流が流入したときの、第１及び第２の雷保護装置に流れる電流の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１７】
１１…電力線、１２，１３…雷保護装置、１５…減結合装置、１６…第１素子部、１７…第２素子部、１８…第３素子部。
【図１】
2007068342.tif 000003
【図２】
2007068342.tif 000004
【図３Ａ】
2007068342.tif 000005
【図３Ｂ】
2007068342.tif 000006
【図４】
2007068342.tif 000007
【図５】
2007068342.tif 000008