(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活線に流れる電流により電圧が誘起されるＣＴセンサと、このＣＴセンサで誘起された電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力端子間に接続されて前記整流回路の出力電圧が所定値より低いと小さな抵抗値となり所定値以上で大きな抵抗値に切り換えられる抵抗切換回路と、前記整流回路の出力電圧で充電されるコンデンサと、半導体スイッチと、前記コンデンサの端子電圧が所定電圧に達すると前記半導体スイッチを導通状態とする制御回路と、前記コンデンサの端子電圧が前記半導体スイッチを介してコイルに与えられるソレノイドと、このソレノイドの動作により地絡電流を検知したことを表示する表示手段と、を備え、前記抵抗切換回路を、前記整流回路のプラス出力端とマイナス出力端間に抵抗値の大きな抵抗と抵抗値の小さな抵抗を直列に順次接続し、前記抵抗値の大きな抵抗に並列に第１のトランジスタを接続し、前記プラス出力端を別の抵抗と第２のトランジスタを直列に順次に介して前記マイナス出力端に接続し、前記第１のトランジスタのベースを前記別の抵抗と前記第２のトランジスタの接続点に接続し、前記第２のトランジスタのベースをさらに他の抵抗を介して前記抵抗値の大きな抵抗と前記抵抗値の小さな抵抗の接続点に接続して、前記整流回路の出力電圧が前記所定値より低いと前記第２のトランジスタが遮断状態となって前記第１のトランジスタが導通状態となり、前記所定値以上で前記第２のトランジスタが導通状態となって前記第１のトランジスタが遮断状態となるように構成したことを特徴とする地絡電流検知器。
【請求項２】
請求項１記載の地絡電流検知器において、前記ＣＴセンサ以外の部材を検知器本体内に収納し、この検知器本体と前記ＣＴセンサを一体的に連結固定し、前記ＣＴセンサを前記活線に嵌挿固定するとともに前記検知器本体を前記活線に懸垂状態で固定するように構成したことを特徴とする地絡電流検知器。
【請求項３】
請求項１記載の地絡電流検知器において、前記表示手段を、前記ソレノイドの動作により検知器本体の底板を開いてこの底板に支持されていた表示布を落下するようになし、しかもこの表示布を蛍光染料または蛍光塗料または蛍光顔料を塗布した布、または蛍光繊維からなる布を用いて構成したことを特徴とする地絡電流検知器。
【請求項４】
請求項１記載の地絡電流検知器において、前記活線が、停車番線または電留線のき電線またはき電ジャンパー線であることを特徴とする地絡電流検知器。
【請求項５】
請求項１記載の地絡電流検知器において、前記ＣＴセンサが、前記活線に流れる地絡電流で飽和せずに出力電圧を誘起し、雷サージ電流で飽和されて出力電圧を誘起せず、誘起しても小電力であるように設定して構成したことを特徴とする地絡電流検知器。
【請求項６】
請求項１記載の地絡電流検知器において、前記コンデンサと並列に放電用の抵抗を接続して構成したことを特徴とする地絡電流検知器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、停車番線の多い鉄道駅や電留線の多い鉄道車両基地などで、いずれかのき電線で地絡事故が発生した際に、地絡箇所を有するき電線を迅速に確定できるようにするための地絡電流検知器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
停車番線の多い鉄道駅や電留線の多い鉄道車両基地では、き電線が多数本複雑に張り巡らされており、いずれかのき電線に地絡事故が発生すると、検査員がそれぞれのき電線を点検して回らなければならず、地絡箇所を有するき電線を特定するために多くの時間と作業が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の地絡箇所を有するき電線の特定に多くの時間を必要とする不具合を改善し、迅速に検知確定できる技術が要望される。しかるに、き電線のごとき活線の地絡事故を検出する技術は、未だ提案されていない。
【０００４】
従来にあっては、落雷を受けて、閃絡を生じた送電線鉄塔を検出表示する技術としては、例えば、実開平４−７９２６８号公報に示されるごとき閃絡表示器が公知である。また、送電線鉄塔には、雷サージ電圧から機器の絶縁破壊を防ぐために避雷器が設備されている。この避雷器により、雷サージ電流が放電されて大地に放流され、この放流が終わるとこれに伴うＡＣ続流が速やかに遮断されるように構成されている。しかるに、避雷器が故障していると、ＡＣ続流が速やかに遮断されない。そこで、実開平６−５３９８０号には、このＡＣ続流を検出表示する技術が提案されている。
【０００５】
上記した、閃絡表示器およびＡＣ続流検出器のいずれにあっても、避雷器を大地に接地するアース線路に設けられるものであって、通常状態で電流が流れる活線に設けられたものでない。そこで、通常状態で電流が流れるき電線のごとき活線に設けて、通常電流では動作せず、地絡電流に対してのみ動作する検知器が要望される。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、活線に設けられて通常電流では動作せず、地絡電流に対してのみ動作検出するようにした地絡電流検知器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の地絡電流検知器は、活線に流れる電流により電圧が誘起されるＣＴセンサと、このＣＴセンサで誘起された電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力端子間に接続されて前記整流回路の出力電圧が所定値より低いと小さな抵抗値となり所定値以上で大きな抵抗値に切り換えられる抵抗切換回路と、前記整流回路の出力電圧で充電されるコンデンサと、半導体スイッチと、前記コンデンサの端子電圧が所定電圧に達すると前記半導体スイッチを導通状態とする制御回路と、前記コンデンサの端子電圧が前記半導体スイッチを介してコイルに与えられるソレノイドと、このソレノイドの動作により地絡電流を検知したことを表示する表示手段と、を備え、前記抵抗切換回路を、前記整流回路のプラス出力端とマイナス出力端間に抵抗値の大きな抵抗と抵抗値の小さな抵抗を直列に順次接続し、前記抵抗値の大きな抵抗に並列に第１のトランジスタを接続し、前記プラス出力端を別の抵抗と第２のトランジスタを直列に順次に介して前記マイナス出力端に接続し、前記第１のトランジスタのベースを前記別の抵抗と前記第２のトランジスタの接続点に接続し、前記第２のトランジスタのベースをさらに他の抵抗を介して前記抵抗値の大きな抵抗と前記抵抗値の小さな抵抗の接続点に接続して、前記整流回路の出力電圧が前記所定値より低いと前記第２のトランジスタが遮断状態となって前記第１のトランジスタが導通状態となり、前記所定値以上で前記第２のトランジスタが導通状態となって前記第１のトランジスタが遮断状態となるように構成されている。
【０００８】
また、前記ＣＴセンサ以外の部材を検知器本体内に収納し、この検知器本体と前記ＣＴセンサを一体的に連結固定し、前記ＣＴセンサを前記活線に嵌挿固定するとともに前記検知器本体を前記活線に懸垂状態で固定するように構成しても良い。
【０００９】
そして、前記表示手段を、前記ソレノイドの動作により検知器本体の底板を開いてこの底板に支持されていた表示布を落下するようになし、しかもこの表示布を蛍光染料または蛍光塗料または蛍光顔料を塗布した布、または蛍光繊維からなる布を用いて構成することもできる。
【００１０】
さらに、前記活線が、停車番線または電留線のき電線またはき電ジャンパー線であっても良い。
【００１１】
そしてまた、前記ＣＴセンサが、前記活線に流れる地絡電流で飽和せずに出力電圧を誘起し、雷サージ電流で飽和されて出力電圧を誘起せず、誘起しても小電力であるように設定して構成しても良い。
【００１２】
そしてさらに、前記コンデンサと並列に放電用の抵抗を接続して構成することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を参照して説明する。図１は、本発明の地絡電流検知器の一実施例の回路図である。図２は、本発明の地絡電流検知器で用いる表示手段の機構の一例を示す図である。図３は、本発明の地絡電流検知器を活線に配設した状態の外観図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図４は、本発明の地絡電流検知器をき電線に配設した一例を示す図である。
【００１４】
まず、図１を参照して回路構成につき説明する。活線であるき電線１０に、ＣＴセンサ１２が配設される。このＣＴセンサ１２は、き電線１０に流れる商用周波数で６０００Ａ程度の地絡電流では飽和されることなしに電磁誘導現象で出力電圧が誘起され、雷サージ電流に対して飽和して出力電流が誘起されず、誘起されても小電力であるものが選定される。このＣＴセンサ１２の出力端間に、バリスタなどのサージ・アブソーバ１４が介装されていて、サージなどの高電圧出力が制限される。そして、ＣＴセンサ１２の出力端が整流回路１６に接続され、サージ・アブソーバ１４で制限された電圧が整流されて出力される。
【００１５】
この整流回路１６のプラス出力端が、順方向のダイオード１８と電流制限用の抵抗２０を直列に介して、コンデンサ２２の一端に接続される。また、整流回路１６のマイナス出力端が、コンデンサ２２の他端に設続される。そして、コンデンサ２２に並列に放電用の抵抗２４が接続される。さらに、コンデンサ２２の一端が、順方向のダイオード２６とコンデンサ２８を直列に介して、コンデンサ２２の他端に接続される。このダイオード２６とコンデンサ２８の接続点が、ツェナーダイオード３０と抵抗３２を直列に介して、コンデンサ２２の他端に接続される。さらに、抵抗３２に並列にコンデンサ３４が接続される。また、コンデンサ２２の一端が、ソレノイド３６のコイルと半導体スイッチとしてのサイリスタ３８を直列に介して、コンデンサ２２の他端に接続される。そして、ツェナーダイオード３０と抵抗３２の接続点が、サイリスタ３８のゲートに接続される。
【００１６】
さらに、整流回路１６のプラス出力端が、大きい抵抗値の抵抗４０と小さい抵抗値の抵抗４２を直列に介して、整流回路１６のマイナス出力端に順次接続される。この抵抗４０に並列に、第１のトランジスタ４４が接続される。また、整流回路１６のプラス出力端が、別の抵抗４６と第２のトランジスタ４８を直列に順次に介して、整流回路１６のマイナス出力端に接続される。そして、トランジスタ４４のベースが、抵抗４６とトランジスタ４８の接続点に接続され、トランジスタ４８のベースが、他の抵抗５０を介して、抵抗４０と４２の接続点に接続される。
【００１７】
かかる回路構成において、き電線１０に通常電流である１００〜４００Ａが流れる状態では、整流回路１６から出力される電圧は僅かであり、抵抗４２の両端電位差はトランジスタ４８のターンオン電圧である例えば０．６Ｖ以下であって、トランジスタ４８は遮断状態である。なお、抵抗４０と４２は、一例として３．７５と０．２オームに設定されている。そこで、トランジスタ４４は、導通状態となっており、整流回路１６の出力電圧は、トランジスタ４４を経て抵抗値の小さな抵抗４２に流れる。もって、コンデンサ２２にはほとんど充電されることがない。しかるに、き電線１０に地絡事故が発生し、地絡電流である３０００〜６０００Ａが流れ、整流回路１６の出力電圧が急激に上昇して所定値以上になると、抵抗４２に流れる電流も増加しその両端電位差がターンオン電圧以上となって、トランジスタ４８が導通状態となる。これに伴い、トランジスタ４４は遮断状態となる。そこで、整流回路１６の出力電圧は、抵抗４０と４２が直列接続された大きな抵抗値に流れることとなる。なお、抵抗４６は、１キロオームと抵抗４０や４２に比べてきわめて大きく設定されている。このように、抵抗４０、４２、４６、５０とトランジスタ４４、４８により、整流回路１６の出力電圧が所定値より低いと抵抗４２の小さな抵抗値であり、所定値以上で抵抗４０と４２の直列接続の大きな抵抗値に切り換えられる抵抗切換回路５２が形成されている。
【００１８】
このようにして、整流回路１６の出力電圧が所定値以上となり抵抗切換回路５２が大きな抵抗値に切り換えられると、整流回路１６の出力電圧はコンデンサ２２に充電される。そして、コンデンサ２２の端子電圧でダイオード２６を介してコンデンサ２８が充電される。このコンデンサ２８の充電電圧がツェナーダイオード３０のツェナー電圧を超えると、コンデンサ３４が充電され、このコンデンサ３４の充電電圧がサイリスタ３８のターンオン電圧に達すると、サイリスタ３８が導通状態となる。このサイリスタ３８の導通状態により、コンデンサ２２の充電電圧がソレノイド３６のコイルとサイリスタ３８を介して放電され、ソレノイド３６が動作される。したがって、コンデンサ２２の端子電圧が所定電圧に達すると、サイリスタ３８が導通状態とされる。なお、ツェナーダイオード３０と抵抗３２およびコンデンサ３４で、サイリスタ３８を導通状態とする制御回路５４が形成されている。
【００１９】
そして、き電線１０に雷サージ電流が流れても、ＣＴセンサ１２の飽和により整流回路１６は大きな出力電圧を生ぜず、また生じたとしても瞬時の雷サージ電流に対するコンデンサ２２、２８、３４の充電時定数による充電遅れにより、サイリスタ３８が導通されることはない。そして、仮にかかる要因によりコンデンサ２２へ充電されたとしても、並列接続された抵抗２４により放電がなされ、地絡電流検知の際以外で、コンデンサ２２が不必要に充電されている状態は速やかに解消される。
【００２０】
次に、図２を参照して、ソレノイド３６の動作により地絡電流を検知したことを表示する表示手段の一例につき説明する。検知器本体６０内には、ＣＴセンサ１２を除いた上述の回路構成が搭載された回路基板６２とソレノイド３６および表示布６４が収納される。この表示布６４は、上端が検知器本体６０内に固定され下端にボビン形状の重りが固定されており、軸６６を揺動軸として開閉される底板６８により通常時は支持されている。そして、この底板６８は、閉じた状態を、凹部６８ａに係合する板バネ７０の弾力により保持されている。そこで、ソレノイド３６のコイルに電流が流れてプランジャ３６ａを保持する永久磁石の磁力線が打ち消されると、バネ圧によりプランジャ３６ａが瞬間的に突出して底板６８を板バネ７０の弾力に抗して開き、表示布６４が落下する（図２に一点鎖線で示す）。ここで、表示布６４は、視認性を高いものとすべく赤い布を用いて構成されるが、蛍光塗料または蛍光染料または蛍光顔料が塗布などされた布を用い、また蛍光繊維からなる布を用いるならば、夜間でも確認が容易である。
【００２１】
そこで、地絡電流が検知されてソレノイド３６が動作し底板６８が開かれると、表示布６４が落下してこれを表示する。そして、地絡事故を復旧させた後に、表示布６４を再び巻き戻して検知器本体６０内に収納し、底板６８を閉じて板バネ７０に係合保持させることで、本発明の地絡電流検知器を繰り返して使用することができる。
【００２２】
さらに、本発明の地絡電流検知器は、図３に示すごとく、ＣＴセンサ１２と、このＣＴセンサ１２以外の部材が収納される検知器本体６０とが、一体的に連結固定されている。そして、ＣＴセンサ１２は上下に２分割できるロ字状のフェライトコア１２ａとこのフェライトコア１２ａに巻回される検出コイル１２ｂとからなる。この検出コイル１２ｂの出力端が、検知器本体６０内に収納される回路基板６２に適宜に接続されている。さらに、フェライトコア１２ａの下半分が固定された取付金具７２が、検知器本体６０に固定される。また、フェライトコア１２ａの上半分が固定されたフェライト上部固定金具７４が、ボルト・ナットにより取付金具７２に分離固定自在とされ、き電線１０を狭持してＣＴセンサ１２をき電線１０に嵌挿固定できるように構成されている。さらに、取付金具７２は、き電線１０の長手方向に検知器本体６０よりも突出されており、導電性ゴム材７６、７６を介して挟持固定金具７８、７８がボルト・ナットにより取付金具７２に分離固定自在とされ、き電線１０を挟持固定できるように構成されている。さらにまた、挟持固定金具７８、７８と共締め固定されて本体落下防止金具８４が取付金具７２に固定され、この本体落下防止金具８４で検知器本体６０の外周囲を適宜に囲んで支持している。
【００２３】
このように、ＣＴセンサ１２および検知器本体６０が一体的に固定され、共にき電線１０に固定されるので、その取り付けが容易である。そして、従来の閃絡表示器やＡＣ続流検出器のごとく、ＣＴセンサ１２とは別に検知器本体６０を鉄塔などに固定する必要が無く、その取り付け部材を必要としない。また、き電線１０に対して、その長手方向の３点で固定しているので、懸垂状態で固定される検知器本体６０が、き電線１０に対して堅牢に固定され振動するようなことがない。さらに堅牢な固定を必要とするならば、取付金具７２がき電線１０の長手方向に突出する寸法をさらに長くすれば良い。そしてまた、取付金具７２に共締め固定した本体落下防止金具８４で検知器本体６０を支持しているので、万が一にも取付金具７２から検知器本体６０が振動などで分離するようなことがあっても、検知器本体６０の落下を防止することができ、その落下に伴う重大な事故の発生を未然に確実に阻止することができる。
【００２４】
かかる構成からなる地絡電流検知器９０は、例えば、図４に示すごとく、き電線１０が断路器８０を介してき電ジャンパー線８２で接続される箇所の近くのき電線１０に配設される。ここで、き電ジャンパー線８２に配設されても良い。そして、性能テストによれば、本発明の地絡電流検知器９０は、商用周波数１０００Ａ連続で動作せず、１４００Ａでは３サイクルで動作する性能を得ている。しかも、雷サージ電流４０ＫＡで動作しない。
【００２５】
なお、上記実施例にあっては、半導体スイッチとしてサイリスタ３８を用いているがこれに限られず、パワートランジスタなどの他の半導体スイッチが用いられても良い。また、制御回路５４の回路構成は、上記のものに限られず、上記実施例とその目的に照らして同等の機能を有するものであれば、半導体スイッチの構造などに応じていかなる回路構成が採用されても良い。さらに、表示手段は、図２に示すものに限られず、ソレノイド３６が動作したことを、外方から観察できる機構であればよい。そしてさらに、本発明の地絡電流検知器は、き電線１０に限って配設されるものでなく、いかなる活線に配設されても良い。ここで、活線に流れる通常電流と地絡電流に応じて、上記回路構成の定数を適宜に調整することは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の地絡電流検知器は構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【００２７】
請求項１記載の地絡電流検知器にあっては、活線の通常電流に対しては、抵抗切換回路が小さな抵抗値であってコンデンサが充電されずに動作せず、地絡電流に対しては、整流回路の出力電圧が所定値以上となると抵抗切換回路の第１と第２のトランジスタの導通状態と遮断状態が切り換わり、抵抗切換回路が直ちに大きな抵抗値に切り換えられ、もって整流回路の出力電圧によりコンデンサが急激に充電され、このコンデンサの高い電圧により制御回路が迅速かつ確実に動作するので、地絡事故が発生した活線を迅速に特定することができる。しかも、抵抗切換回路の構成は、比較的に簡単なものである。
【００２８】
また、請求項２記載の地絡電流検知器にあっては、ＣＴセンサと検知器本体が一体化されて活線に固定されるので、従来の閃絡表示器やＡＣ続流検出器のごとく、ＣＴセンサとは別に検知器本体を鉄塔などに固定する必要が無く、その配設作業が容易であり、しかも活線の任意の箇所に配設することが可能である。
【００２９】
そして、請求項３記載の地絡電流検知器にあっては、表示手段の表示布に蛍光塗料または蛍光繊維などを用いるので、夜間でもその確認が容易である。
【００３０】
さらに、請求項４記載の地絡電流検知器にあっては、き電線またはき電ジャンパー線に配設するので、停車番線の多い鉄道駅や電留線の多い鉄道車両基地などにおける地絡事故に対して、迅速に事故を生じたき電線を特定することができる。
【００３１】
そしてまた、請求項５記載の地絡電流検知器にあっては、ＣＴセンサを地絡電流で飽和せず、雷サージ電流で飽和するように選定するので、雷サージ電流を誤検出するようなことがない。
【００３２】
そしてさらに、請求項６記載の地絡電流検知器にあっては、端子電圧が所定電圧に達するとソレノイドが動作するコンデンサに、抵抗を並列に接続したので、雷サージ電流などにより不必要にコンデンサが充電されても、速やかに放電され、コンデンサの不適当な充電状態が解消されるので、常にコンデンサは通常電流に対する状態が維持される。もって、検知感度がばらつくようなことがなく、また誤動作する虞がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地絡電流検知器の一実施例の回路図である。
【図２】本発明の地絡電流検知器で用いる表示手段の機構の一例を示す図である。
【図３】本発明の地絡電流検知器を活線に配設した状態の外観図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明の地絡電流検知器をき電線に配設した一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  き電線
１２  ＣＴセンサ
１６  整流回路
２２  コンデンサ
２４  抵抗
３６  ソレノイド
３８  サイリスタ
４０、４２、４６、５０ 抵抗
４４、４８ トランジスタ
５２  抵抗切換回路
５４  制御回路
６０  検知器本体
６４  表示布
６８  底板
７０  板バネ
７２  取付金具
７４  フェライト上部固定金具
７８  挟持固定金具
８２  き電ジャンパー線
８４  本体落下防止金具
９０  地絡電流検知器
【図１】
0004063957.tif 000002
【図２】
0004063957.tif 000003
【図３】
0004063957.tif 000004
【図４】
0004063957.tif 000005