JPH04308678A - 雷サージ保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、保護すべき電気回路の
入力端に雷サージ吸収手段としてバリスタを接続した雷
サージ保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】系統電源に接続された電気回路を雷サー
ジから保護するための保護装置として避雷器などの保護
装置が用いられる。この種の保護装置には、サージ吸収
素子として、気中の放電を利用した保護ギャップや、酸
化亜鉛形のバリスタ（非直線抵抗素子）などが用いられ
ている。

【０００３】このような保護装置の小形化や低コスト化
、さらにはインパルス応答性などを考慮すると、サージ
吸収素子としてはバリスタを用いた方が有利であり、現
にバリスタが多く用いられている。しかし、主として低
コスト化の観点から、一般的にはバリスタの破損や劣化
などを検出する装置を備えていないため、たとえバリス
タに破損や劣化などが進行しつつあっても、その寿命の
時期を知ることができないばかりでなく、交換を必要と
する程度の破損や劣化が現実に生じてしまった場合であ
っても、それを知ることができないため、破損や劣化が
生じた後に雷サージが誘導された場合、その雷サージは
そのまま電気回路に印加されてしまいかねない。そのよ
うな事態に至ると、雷サージ保護装置を設けているにも
かかわらず、電気回路内の機器を雷サージから保護する
ことができず、それらに損傷を生じさせてしまうことに
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、バリスタの
劣化を検知し、的確な交換時期を知り得る手段を備えた
雷サージ保護装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の雷サージ保護装置は、保護すべき電気回路
の入力端に雷サージ吸収手段として接続されたバリスタ
と、このバリスタの端子電圧を検出する電圧検出手段と
、この電圧検出手段によって検出された電圧を予め定め
られたしきい値電圧と比較し、前者が後者を上回ったと
きサージ検出信号を出力する比較手段と、この比較手段
からのサージ検出信号の発生回数をカウントし、そのカ
ウント値が予め定められた寿命限界に達したときバリス
タの寿命限界を知らせる劣化検出信号を出力するカウン
タとを備えたものである。

【０００６】

【作用】バリスタには使用材料の相違などにより種々の
特性のものがあるが、たとえば図４に示すような電圧対
電流特性を持っている。図４において、回路の定格電圧
は特性線の立上がり当初の部分に相当している。雷サー
ジによる大きな電流Ｉ０　がバリスタに流れると、その
電流に対応する電圧Ｖ０　がバリスタ両端に生ずる。ま
た、図５に示すようなサージ電流とサージ波尾長（図６
）の関係によるサージ寿命特性がある。

【０００７】図５に示されているサージ寿命特性から、
実際に流れたサージ電流の値とそのサージ電流の波尾長
に基づいて、バリスタの余寿命を決定することができる
。この原理に基づき、実際に印加された雷サージによる
バリスタ電圧を検知し、それをしきい値たとえばバリス
タ動作領域にある制限電圧Ｖｓ　と比較し、前者が後者
を上回った回数をカウントし、そのカウントが図５から
定められる所定値つまり寿命限界に達したときバリスタ
の寿命が到来したものと推定して劣化検出信号を発する
。なお、バリスタの劣化状態を検出の容易なバリスタ両
端の電圧に基づいて判断することにより、検出端の機器
構成を容易にすることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に
説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例に従って構成され
た雷サージ保護装置を示すブロック図である。

【００１０】図１の雷サージ保護装置は商用電源１、こ
の商用電源１に接続されている電力系統１ａ、および電
力系統１ａに接続された雷サージ吸収装置２を備えてい
る。雷サージ吸収装置２は各相ごとに電力系統１ａとア
ースとの間に接続された酸化亜鉛形の非直線抵抗素子（
バリスタ）３を備えている。

【００１１】バリスタ３の電圧対電流特性は図４に示す
通りであり、誘導雷サージインパルスによりバリスタ３
に電流Ｉ０　が流れると、それに見合った電圧Ｖ０　が
バリスタ３の両端に発生する。図５はバリスタ３のサー
ジ寿命特性を示しており、バリスタ３に印加されるサー
ジ電流と波尾長（図６）を規定することにより、バリス
タ３の余寿命、すなわち、今後、何回の雷サージインパ
ルスの印加に耐えられるかという寿命限界を示している
。図６は、雷サージインパルス（電流）の標準波形を示
しており、ｅは規約波頭長、ｆは規約波尾長、ｇは波高
値をそれぞれ示している。

【００１２】図１において、バリスタ３の両端電圧が各
相ごとに電圧検出器４によって検出され、その検出信号
ａは比較器５の比較入力端子に導入される。比較器５の
基準入力端子にはバリスタ３の制限電圧Ｖ０　（図５参
照）に相当する基準電圧信号ｂが導入される。比較器５
は信号ａ，ｂを各相別々に比較し、ａ≧ｂとなった時、
すなわちバリスタ電圧が制限電圧Ｖ０　以上になった時
、サージ検出信号ｃを出力する。このサージ検出信号ｃ
はカウンタ６によって各相別々にカウントされる。カウ
ンタ６のカウント内容が、図４，６，５に従って予め設
定された寿命限界に達した時、カウンタ６はバリスタの
寿命限界を知らせる劣化検出信号ｄを出力する。

【００１３】比較的小エネルギーの雷サージインパルス
が電力系統１ａに誘導されると、雷サージ保護装置２内
のバリスタ３に雷サージ電流が流れる。このサージ電流
が図５で規定したサージ電流Ｉ０　を超えると、バリス
タ３の両端に現われる電圧は制限電圧Ｖ０　を上回り、
電圧検出器４の検出信号ａは基準電圧信号ｂに達する。 これにより比較器５からサージ検出信号ｃが出力され、
それはカウンタ６によってカウントされる。カウンタ６
はサージ検出信号ｃをカウントし、１カウントだけカウ
ントアップする。この繰り返しにより、３相のうちのい
ずれかの相のカウンタが寿命限界に達すると、バリスタ
３が劣化したものと判断し、バリスタ劣化検出信号ｄが
出力される。この劣化検出信号ｄは、たとえば図示して
いない表示装置に表示したり警報を鳴らしたりするのに
用いられる。

【００１４】上記実施例によれば、誘導雷のような比較
的小エネルギーの雷サージが何回か印加されることによ
りバリスタ３が劣化したとしても、その劣化を定量的に
検出することができ、雷サージ保護装置ないしバリスタ
の交換時期を適切に知らせることができる。

【００１５】図２は本発明の他の実施例を示すものであ
る。図中、図１と同じ符号のものは同じ部材を示してお
り、その説明は省略する。この実施例においては、比較
器５とカウンタ６との間に、各相別にＡＮＤゲート８が
設けられている。ＡＮＤゲート８においては、比較器５
からのサージ検出信号ｃがゲート制御信号として用いら
れ、サージ検出信号ｃによりＡＮＤゲート８のゲートが
開かれている間、クロック発生器７によって発生された
クロックパルスｈがＡＮＤゲート８を通ってカウンタ９
に入力されカウントされる。カウンタ９はカスケード接
続の２段の単位カウンタからなっている。カウンタ９内
において、前段のカウンタは雷サージインパルス（電流
）が制限電圧Ｖ０　に対応する電流Ｉ０以上の値になっ
ており、したがって、サージ検出信号ｃが発生されてい
る間、ＡＮＤゲート８を介してクロックパルスｈが入力
されるカウントアップし続け、そのカウント内容が例え
ば２０μｓ相当の時間に対応する値になる毎に出力パル
スを発生して後段のカウンタをカウントアップさせる。 後段のカウンタの出力はカウンタ９の出力信号すなわち
バリスタ劣化検出信号ｄとなる。

【００１６】この実施例においては、印加された雷サー
ジインパルス（電流）の波尾長ｆが長く、したがって１
回あたりのエネルギー量が大きい場合、そのエネルギー
の大きさを加味することができる。すなわち、図３に示
すように、サージ検出信号ｃが出力されるところまでは
図１の実施例と同じである。電力系統１ａに誘導雷によ
るサージインパルス電流が流れたとすると、サージ電流
が図５で規定したサージ電流Ｉ０　を上回っている間は
、サージ検出信号ｃは連続的に出力されている。この期
間にＡＮＤゲート８を介してカウンタ９に入力されるク
ロックパルスｈがカウンタ９の前段カウンタでカウント
される。前段カウンタは、上記の具体例の場合、２０μ
ｓごとに出力パルスを出す。したがって、この実施例は
、波尾長ｆが４０μｓに満たない場合は図１の実施例と
なんら変わりが無い。カウンタ６の後段カウンタのカウ
ント内容がすでに述べた寿命限界に達した時、バリスタ
劣化検出信号ｄが出力される。

【００１７】図２の実施例によれば、サージ電流の大き
さおよび波形の違いにかかわらず、図５で規定したサー
ジ電流Ｉ０　を上回る間は所定時間ごとにカウントアッ
プし続けるので、結局、図５の特性のサージ電流とサー
ジ波尾長の関係を表す直線群を上方修正、つまり寿命限
界をより小さい値に修正することになるため、さらに高
精度の劣化検出を行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、雷サージ吸収手段とし
て設けられたバリスタの劣化を定量的に、しかも高精度
で検出することができる。したがって、劣化したバリス
タの交換時期を保守員に対して適切なタイミングをもっ
て知らせることができ、機器損傷などの事態を招く前に
迅速な対応を予防的に行うことができる。さらに、バリ
スタ交換の際の不要な作業を無くすことができ、保守作
業の軽減を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による雷サージ保護装置のブ
ロック図。

【図２】本発明の他の実施例による雷サージ保護装置の
ブロック図。

【図３】図２の実施例による雷サージ保護装置における
カウンタの動作を説明するためのタイムチャート。

【図４】雷サージ保護装置に用いるバリスタの電圧対電
流特性を示す特性図。

【図５】図４のバリスタのサージ寿命特性を示す特性図
。

【図６】雷サージ電流のインパルス標準波形を示す図。

【符号の説明】

１　　商用電源 １ａ　　電力系統 ２　　雷サージ吸収装置 ３　　バリスタ（非直線抵抗素子） ４　　電圧検出器 ５　　比較器 ６　　カウンタ ７　　クロック発生器 ８　　ＡＮＤゲート ９　　カウンタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保護すべき電気回路の入力端に雷サージ吸
   収手段として接続されたバリスタと、このバリスタの端
   子電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段に
   よって検出された電圧を予め定められたしきい値電圧と
   比較し、前者が後者を上回ったときサージ検出信号を出
   力する比較手段と、この比較手段からのサージ検出信号
   の発生回数をカウントし、そのカウント値が予め定めら
   れた寿命限界に達したとき前記バリスタの寿命限界を知
   らせる劣化検出信号を出力するカウンタとを備えた雷サ
   ージ保護装置。
2. 【請求項２】前記カウンタは、前記電圧検出手段によっ
   て検出された電圧が前記予め定められたしきい値電圧を
   上回っている時間を監視して所定時間経過する毎にカウ
   ントアップする手段と、そのカウントアップの程度に応
   じて前記寿命限界をより小さい値に修正する手段とを含
   んでいる請求項１に記載の雷サージ保護装置。