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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-04
(45)【発行日】2022-04-12
(54)【発明の名称】差動電気的保護装置
(51)【国際特許分類】
   H01H 83/14 20060101AFI20220405BHJP
   H01H 83/02 20060101ALI20220405BHJP
   H02H 3/347 20060101ALI20220405BHJP
   H02H 3/08 20060101ALI20220405BHJP
【FI】
H01H83/14
H01H83/02 H
H02H3/347 A
H02H3/08 A
【請求項の数】 11
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018119130
(22)【出願日】2018-06-22
(65)【公開番号】P2019033070
(43)【公開日】2019-02-28
【審査請求日】2021-01-19
(31)【優先権主張番号】1757064
(32)【優先日】2017-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(73)【特許権者】
【識別番号】594083128
【氏名又は名称】シュネーデル、エレクトリック、インダストリーズ、エスアーエス
【氏名又は名称原語表記】SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS
(73)【特許権者】
【識別番号】508296738
【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100124372
【弁理士】
【氏名又は名称】山ノ井 傑
(72)【発明者】
【氏名】ジャン-ピエール、ネロー
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 佑高
(72)【発明者】
【氏名】橋本 貴
(72)【発明者】
【氏名】細岡 洋平
【審査官】関 信之
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-034714(JP,A)
【文献】特開平11-185593(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01H 83/14
H01H 83/02
H02H 3/347
H02H 3/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくともN本の電線を保護するよう意図され、スイッチング装置と、前記スイッチング装置に接続されるよう意図されたトリップモジュールと、を備える差動電気的保護装置であって、前記トリップモジュールは第1に、少なくとも2本の電流線における差動電流を測定する装置を備え、前記差動電流を測定するこの装置は、前記電流線とそれぞれ関連付けられたいわゆる一次導体を取り囲むよう意図されたトーラスを含む磁気回路を備え、前記トリップモジュールは第2に、各電流線それぞれに対する電流測定および電力供給センサを備え、前記スイッチング装置は、電力供給手段と、前記差動電流を測定する装置と前記様々な電流測定および電力供給センサとの上流にかつ前記スイッチング装置の接点を開く機構を作動する装置の下流に電気的に接続された処理手段とを備え、
N-1個の相導体(7、9)を備え、各相導体は、いわゆる入力または上部接続ランド(11、13)といわゆる出力または下部接続ランド(14、16)との間に、前記トーラス(10)を通過可能な部分(7a、9a)と電流測定および電力供給センサ(4、6)を通過可能な部分(7b、9b)とを備え、前記いわゆる入力接続ランド(11、13)はいわゆる第1の平面P1に配置され、前記いわゆる出力接続ランド(14、16)はいわゆる第2の平面P2に延在し、前記N-1個の相導体の前記電流測定および電力供給センサ(4、6)は各々、前記2つの平面P1、P2の間の空間に配置され、前記装置はさらに、いわゆる入力接続ランド(12)といわゆる出力接続ランド(15)とを含むいわゆる追加の相導体(8)を備え、前記トーラスを通過可能な部分(8a)といわゆる追加の測定センサ(17)を通過する可能部分(8b)とは前記電流の測定のみを行い、このいわゆる追加の測定センサ(17)は前記トーラス(10)および前記追加の測定センサ(17)によって形成されたアセンブリが前記2つの平面P1、P2の間の前記空間内に実質的に配置されるように前記トーラス(10)の真上に配置される、差動電気的保護装置。
【請求項2】
前記追加の測定センサ(17)は、ロゴスキー(Rogowski)センサであることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記トーラス(10)は、前記いわゆる追加の相導体(8)上に地絡が存在する状態で前記処理手段に電力を供給するように、前記相導体(7から9)を囲む電流トランス(21)に関連付けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
【請求項4】
各相導体(7から9)は、前記トーラス(10)を通過するように意図されたいわゆる第1の主要部分(7a、8a、9a)を備え、かつその2つの端部に、前記主要部分(7a、8a、9a)に対して実質的に垂直に延在する接続部分(7b、7c、8b、8c、9b、9c)を備え、各相導体の前記2つの接続部の各々は、2つの反対方向に延びることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
【請求項5】
前記追加の測定センサ(17)は、その軸が前記トーラス(10)の軸に実質的に平行に延びるように形作られていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
【請求項6】
前記追加の測定センサ(17)は、その軸が前記トーラス(10)の軸に実質的に垂直に延びるように形作られていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
【請求項7】
1つの同じ相導体(7から9)の前記2つの接続ランド(11、14)、(12、15)、および(13、16)は、互いに対して実質的に平行に延びていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記または各N-1個の相導体(7から9)は、前記トーラス(10)の開口部内に挿入できるように最初に直角に2回曲げられ、その後に前記導体が再び直角に2回曲げられて前記導体に関連付けられた前記電流測定および電力供給センサ(4、6)に挿入され、一方、前記追加の相導体(8)は、前記トーラス(10)を連続して直接的に通過し、その後に前記追加の測定センサ(17)を屈曲することなく通過することを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
【請求項9】
Nは3であり、前記装置は3極タイプであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
【請求項10】
Nは4であり、前記装置は4極タイプであることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
【請求項11】
回路遮断器であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、差動回路遮断器に関し、特に、差動機能が短絡保護機能、特に、電子トリップユニットを含む回路遮断器に組み込まれた回路遮断器に関する。
【背景技術】
【0002】
少なくともN本の電線(electrical line)を保護することを目的とした差動電気的保護装置(differential electrical protection device)が知られており、この装置は、スイッチング装置と、スイッチング装置に接続されるよう意図されたトリップモジュールとを備え、前記トリップモジュールは第1に、少なくとも2本の電流線(current line)における差動電流を測定する装置を備え、差動電流を測定するこの装置は、上述の電流線にそれぞれ関連付けられたいわゆる一次導体を囲むよう意図された磁気回路を含み、トランスの一次回路を形成し、二次巻線が磁気回路の周りに巻かれ、トランスの二次回路を形成し、前記トリップモジュールは第2に、各電流線に対してそれぞれ電流測定センサを含み、前記スイッチング装置は、電力供給手段と、差動電流を測定する装置と様々な電流測定センサとの上流にかつ接触部を開く機構を作動する装置の下流に電気的に接続された処理手段とを備える。
【0003】
電子ユニット内の差動保護機能を収容するために解決しなければならない主な問題は、差動保護機能を実行するために不可欠な測定トーラスを収容する空間が不足していることである。
【0004】
欧州特許第1045500号から、トーラスを設置するために、短絡から保護するために使用される位相センサの1つを取り外すことができることが知られている。このようなトーラスは、位相センサを備えていない一次導体が地絡を示す場合に、処理ユニットに電力を供給するために、3つまたは4つの一次導体を取り囲む電流トランスを伴うことができることも知られている。
【0005】
ここで、一次導体内の電流の合計がゼロに等しくなることが保証され得る場合、そのような位相センサを除去することが可能である。この場合、欠落センサから生じる電流は、他のセンサから生じる電流の和と等しいと考えることができる。
【0006】
しかしながら、この仮定は、短絡の場合に十分な応答をもたらすのに十分速い回路遮断器のトリップ機能を差動機能が保証する場合にのみ成り立つ。ここで、差別保護のトリップ機能がユーザの要求によって1秒以上遅れる可能性があることが一般的である。
【0007】
さらに、差動機能がアラームを発生させるためだけに使用され、回路遮断器が実際にトリップすることのない、差動回路遮断器の変形が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】欧州特許第1045500号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、これらの問題を解決し、トーラスが利用可能な空間を減少させることなく、全ての一次導体における電流を実際に測定することを可能にする差動電気的保護装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この目的のために、本発明の主題は、上述のタイプの差動電気的保護装置であり、この装置は、N-1個の相導体(phase conductor)を備え、各相導体は、いわゆる入力または上部接続ランドといわゆる出力または下部接続ランドとの間に、上述のトーラスを通過可能な部分と電流測定および電力供給センサを通過可能な部分とを備え、いわゆる入力接続ランドはいわゆる第1の平面に配置され、いわゆる出力接続ランドはいわゆる第2の平面に延在し、N-1個の相導体の上述の電力供給および測定センサ各々、2つの上述した平面の間に位置する空間内にそれぞれ配置され、上気装置はさらに、いわゆる入力接続ランドといわゆる出力接続ランドとを含むいわゆる追加相導体を備え、上述のトーラスを通過可能な部分といわゆる追加測定センサを通過可能な部分とが電流のみを測定し、このいわゆる追加測定センサは、サイズが小さく、かつ、トーラスおよび追加センサによって形成されたアセンブリが2つの上述した平面の間の空間に実質的に配置されるようにトーラスの真上(directly above)に配置されることを特徴とする。
【0011】
1つの特定の特徴によれば、前述の測定センサはRogowskiセンサである。
【0012】
別の特徴によれば、前述のトーラスは、いわゆる追加の相導体上に地絡(ground fault)が存在する状態で処理手段に電力を供給するように、相導体を囲む電流トランスに関連付けられている。
【0013】
1つの特定の特徴によれば、各主要(main)相導体は、トーラスを通過するように意図されたいわゆる第1の主要部分を備え、かつその2つの端部に、主要部分に対して実質的に垂直に延在する接続部分とを備え、各相導体の2つの接続部の各々は、2つの反対方向に延びる。
【0014】
1つの特定の実施形態によれば、いわゆる追加の測定センサは、その軸がトーラスの軸に実質的に平行に延びるように形作られている。
【0015】
別の実施形態によれば、いわゆる追加の相導体は、その軸がトーラスの軸に実質的に垂直に延びるように形作られている。
【0016】
別の特徴によれば、1つの同じ相導体の2つの接続ランドは、互いに対して実質的に平行に延在する。
【0017】
別の特徴によれば、上記または各N-1個の相導体は、トーラスの開口部内に挿入できるように最初に直角に2回曲げられ、その後に前記導体は再び直角に2回曲げられて前記導体に関連付けられた測定および電力供給センサに挿入され、一方、追加の相導体は、トーラスを連続して直接的に通過し、その後に追加の測定センサを屈曲することなく通過する。
【0018】
1つの特定の実施形態によれば、Nは3であり、本装置は3極タイプである。
【0019】
別の実施形態によれば、Nは4であり、本装置は4極タイプである。
【0020】
1つの特定の特徴によれば、この装置は回路遮断器である。
【0021】
しかしながら、本発明の他の利点および特徴は、例示のみを目的とした添付の図面を参照して以下の詳細な説明においてより明確に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0022】
図1】本発明の第1の実施形態を示し、中央位相のセンサを有さない本発明による差動電気的保護装置を示す斜視図である。
図2】本発明の第1の実施形態を示し、中央位相のセンサを有する本発明による差動電気的保護装置を示す斜視図である。
図3】本発明の第1の実施形態を示し、図2の平面Pに沿った断面図である。
図4】本発明の第1の実施形態を示し、本発明による差動電気的保護装置を形成する様々な要素と、それらの互いの配置を示す概略図である。
図5】本発明の第1の実施形態を示し、センサのない一次導体を示す斜視図である。
図6】本発明の第1の実施形態を示し、いわゆるトーラスサマーセンサを有する一次導体を示す斜視図である。
図7】本発明の第1の実施形態を示し、サマーセンサと中央位相センサとを有する一次導体を示す斜視図である。
図8】本発明の第2の実施形態を示し、位相センサがなく、さらにサマーセンサもない、一次導体を示す斜視図である。
図9】本発明の第2の実施形態を示し、位相センサがなく、サマーセンサを有する、一次導体を示す斜視図である。
図10】本発明の第2の実施形態を示し、位相センサとサマーセンサとを有する、一次導体を示す斜視図である。
図11】本発明の第2の実施形態を示し、前の図と同であるが、他の側から見た、アセンブリの斜視図である。
図12】本発明による差動4極回路遮断器の内部を部分的に示す斜視図である。
図13】本発明による、サマーセンサおよび関連する電力供給センサの軸方向断面図である。
図14】同じアセンブリの斜視図である。
図15】上述した差動4極回路遮断器の全体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図において、3つの電線1、2、3の電気的保護を目的とし、それ自体が既知の方法で、主として、スイッチング装置と、スイッチング装置に接続されることを意図したトリップモジュールとを含む差動電気的保護装置Dが示される。このトリップモジュールは、第1に、少なくとも2つの電流線における差動電流を測定するための装置と、それぞれの電流線にそれぞれ関連付けられた電流測定および電力供給センサとを含む。図に示すように、各測定および電力供給センサ4、6は、前記電流線に関連付けられた相導体7、9の周りに取り付けられる。
【0024】
この差動電流測定装置は、上述の電流線とそれぞれ関連付けられた一次導体を取り囲む、トランスの一次回路を形成する、磁気回路10と、磁気回路に巻き付けられ、トランスの二次回路を形成する、二次巻線とを含む。
【0025】
このスイッチング装置は、電力供給手段と、差動電流を測定するための装置ならびに様々な電流測定および電力供給センサの上流および接点を開くための機構を作動するための装置の下流に電気的に接続される処理手段とを含む。
【0026】
図1および図2に示すように、各差動電気的保護装置Dは、装置の様々な相にそれぞれ対応する3つの部分A、B、Cを含む。
【0027】
各相導体7、8、9は、主要部分7a、8a、9aを含み、主要部分7a、8a、9aは、その2つの対向する端部のそれぞれに、主要部分に対して実質的に垂直であるが、これら2つの部分に対して2つの反対方向に延びる接続部分7b、7c、8b、8c、9b、9cを含む。
【0028】
これらの接続部分は、その自由端に、いわゆる入力接続ランド11、12、13と、いわゆる出力接続ランド14、15、16とを含む。いわゆる入力接続ランド11、12、13は、いわゆる第1の平面P1に配置され、いわゆる出力接続ランド14、15、16は、いわゆる第2の平面P2に配置される。
【0029】
3つの相導体は、トランスのトーラス10の開口部を通過することができるように、それらの主要部分が互いに接合されるように、並んで配置される。
【0030】
本発明によれば、2つの端部相導体7、9の各々は、前述の接続部の一方7b、9bの周囲に取り付けられた測定および電力供給センサ4、6を有し、これらのセンサを有する2つの部分は、装置の同じ側に取り付けられる。
【0031】
各終端相導体7、9について、測定および電力供給センサは、実質的に2つの平面P1、P2の間の空間に収容される。
【0032】
電気的保護装置内部の空間を最適化するために、前述の2つの平面P1、P2の間に位置し、中央導体と同じレベルの部分は、磁気回路のトーラス10を収容することを意図しているため、2つの端部導体7、9に使用されるタイプの測定センサを受け入れることができない。具体的には、これら2つの端部導体7、9の場合、測定センサは、いわゆる測定および電力供給センサであり、処理手段に電力を供給するために、前述の電力供給手段に接続することもできる。したがって、このタイプのセンサのおかげで、差動測定装置に関連付けられた処理手段への電力の供給は、補助電源なしで実現することができる。測定および電力供給機能は、測定を実行するあるセンサと、電力を供給する別のセンサ18、19とによって実行することができることに留意されたい。
【0033】
本発明によれば、中央主要導体8とトーラス10のハウジングとの両方に流れる電流を測定することを可能にするために、上述の電力供給機能を実行することができない、単純な、いわゆる追加の電流測定センサ17が中央の主要導体8の接続部8bの周りに配置され、この追加の測定センサ17が、トーラス10の上部に配置される。トーラス10によって形成されたアセンブリと追加の中央測定センサ17とが実質的に前述の2つの平面の間の空間に位置するように、中央導体8は、それが形成される材料の適切な曲げによって成形される。
【0034】
図1から図7に示す第1の実施形態によれば、いわゆる追加の中央測定センサ17は、その軸線が磁気回路のトーラス10のトーラス軸線と平行であり、有利には磁気回路のトーラス10のトーラス軸線と一致するように配置されることが理解される。図8から図11に示す第2の実施形態によれば、この中央位相センサ17は、その軸線がトーラス10の軸に対して実質的に垂直に延びるように配置される。
【0035】
本発明によれば、通常はセンサを持たない線を流れる電流は、トーラスの上方に配置された、測定のみを行うための、小さいサイズの追加のセンサ、好ましくは、Rogowskiセンサを用いて測定される。
【0036】
図4においてより詳細に示されるように、本発明によれば、全ての一次導体はトーラスを通過する。中央の極の導体のみが屈曲することなく追加センサを直接通過し、他方の導体は追加センサから遠ざかり、それぞれの極の位置に向くように曲げられる。
【0037】
図4において、トーラスの一方の側に位置する導体7、8、9の接続ランド11、12、13は、以前のものとは反対側のトーラスの側に位置する導体7、8、9の接続ランド14、15、16を分離するものに対応する間隔だけ互いに対して離間される。トーラス10のいわゆる下部に位置する接続ランド11、13とトーラスの上部に位置する接続ランド14、16との間に、測定トーラスを通過することができるように端部導体7、9が90°で2回、次いで、電力供給および測定センサ4、6を通過するように直角にさらに2回曲げられ、一方、中央導体8は、トーラス10を、次いで、曲がることなくいわゆる中央測定センサ5を、直接通過する。
【0038】
Rogowskiセンサを使用することにより、追加センサのサイズが非常に小さくなり、非常に限られた利用可能な空間に適応することが可能になり、電流を、短絡電流レベルまで測定することができる。
【0039】
図8から図11に示す実施形態では、この追加センサは、トーラスのいわゆる上部と同じレベルに位置付けられる。
【0040】
図示されていない別の実施形態によれば、このセンサは、トーラスの下部、すなわち、トーラス10の上部に位置する接続ランド11、12、13の反対側の接続ランド14、15、16の側と同じレベルに配置することができる。
【0041】
図13および図14に示すように、サマートーラス22は、外部シールド24、内部シールド23、および上部シールド25を有する。
【0042】
このアセンブリは、下部シールドとしても機能するコイル28および磁気回路27を含む電力供給トーラス26の上に配置される。
【0043】
有利には、前述のトーラス10は、追加の相導体上に地絡が存在する状態で処理手段に電力を供給するように、相導体を囲む電流トランス21に関連付けることができることに留意されたい。
【0044】
図1から図11は3極差動保護装置を示しているが、本発明はまた、4つのモジュールE、F、G、Hを含む、図12に示すような、4極回路遮断器にも適用することができ、4つの相導体29から32がサマーセンサを通過する。
【0045】
したがって、本発明により、このようなことを行うためにトーラスに利用可能な空間を減少させることなく、全ての一次導体における電流を実際に測定することを可能にする簡単な設計の差動電気的保護装置が作られる。
【0046】
もちろん、本発明は、説明および図示した実施形態に限定されず、実施形態は例示のみを目的とする。
【0047】
反対に、本発明は、本発明の精神に従って実施される、記載された手段の技術的等価物の全て、およびそれらの組み合わせを含む。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15