(57)【要約】【課題】本発明は、制御不良による遮断不能を防止するために、制御対象が少ない直流遮断器を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の直流遮断器は、系統正常時は閉路されている主遮断器１と、前記主遮断器１と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器７と、副遮断器７と直列に設置された転流コンデンサ４と、前記主遮断器１に接続され、前記主遮断器１の電極の開閉を操作する主操作機構８と、前記副遮断器７に接続され、前記副遮断器７の電極の開閉を操作する副操作機構９と、前記主操作機構８と前記副操作機構９とに、前記主遮断器１及び又は前記副遮断器７を開極させる開極指令と前記主遮断器１及び又は前記副遮断器７を閉路させる前記閉路指令を出力する制御装置とを備え、前記主遮断器１が開極した後、前記副遮断器７を閉路することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、
前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、
前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、
前記主遮断器の電極間距離を測定する電極位置検出手段と、
前記主遮断器の電極に接続され、前記主遮断器の電極を開閉する駆動力を与える主操作機構と、
前記副遮断器の電極に接続され、前記副遮断器の電極を開閉する駆動力を与える副操作機構と、
前記主操作機構と前記副操作機構とに、前記主遮断器又は前記副遮断器を開極させる開極指令と前記主遮断器又は前記副遮断器を閉路させる前記閉路指令を出力する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記送電線の事故発生時に前記主操作機構に開極指令を出力し、前記主遮断器が開極し、前記電極位置検出手段により前記主遮断器の電極間距離が事前に設定された距離となったことが検出された後、前記副操作機構に閉路指令を出力し、前記副遮断器を閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
電力系統に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、
前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、
前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、
前記主遮断器の電極に接続された主操作ロッドと、
前記副遮断器の電極に接続された副操作ロッドと、
前記主操作ロッドを介して前記主遮断器に接続され、前記主遮断器の電極を開閉する駆動力を与える主操作機構と、
前記副操作ロッドを介して前記副遮断器に接続され、前記副遮断器の電極を開閉する駆動力を与える副操作機構と、
前記主操作ロッドと前記副操作ロッドとを接続するリンク機構とを備え、
前記主遮断器の開極動作時の駆動力がリンク機構を介して前記副操作ロッドに前記副遮断器を閉路動作する駆動力として伝えられ、前記副遮断器を閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする直流遮断器。
【請求項３】
前記リンク機構が弾性体を備え、
前記弾性体が伸縮することにより、前記副操作機構が前記副遮断器を開極させる駆動力を、前記主遮断器を閉路させる駆動力として与えないことを特徴とする前記請求項２記載の直流遮断器。
【請求項４】
前記リンク機構と、前記主操作ロッド又は前記副操作ロッドの接続を解除する接続解除機構を備え、
前記接続解除機構が動作することにより、前記副操作機構が前記副遮断器を開極させる駆動力を、前記主遮断器を閉路させる駆動力として与えないことを特徴とする前記請求項２記載の直流遮断器。
【請求項５】
電力系統に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、
前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、
前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、
前記主遮断器の電極に接続された主操作ロッドと、
前記副遮断器の電極に接続された副操作ロッドと、
前記主操作ロッドを介して前記主遮断器に接続され、前記主遮断器の電極を開閉する駆動力を与える主操作機構と、
前記副遮断器の前記副操作ロッドが接続された電極に対向する電極に接続され、前記副遮断器の電極を開閉する駆動力を与える副操作機構と、
前記主操作ロッドと前記副操作ロッドとを接続するリンク機構とを備え、
前記主遮断器の開極動作時の駆動力がリンク機構を介して前記副操作ロッドに前記副遮断器を閉路動作する駆動力として伝えられ、前記副遮断器を閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする直流遮断器。
【請求項６】
電力系統に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、
前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、
前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、
前記主遮断器及び前記副遮断器の電極の開閉する駆動力を与える主操作機構と、
前記主遮断器及び前記副遮断器に前記主操作機構の駆動力を伝える主操作ロッドとを備え、
前記主遮断器の開極動作時の駆動力が主操作ロッドを介して前記副遮断器を閉路動作する駆動力として伝えられ、前記副遮断器を閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする直流遮断器。
【請求項７】
前記主操作ロッドが高速開極機構を備え、
前記主遮断器の開極動作時に前記高速開極機構が動作することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の直流遮断器。
【請求項８】
送電線に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、
前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、
前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、
前記主遮断器の電極に接続された主操作ロッドと、
一端が前記副遮断器の電極に接続され、他端が主操作ロッドを介して接続された副操作ロッドと、
前記主操作ロッドに設置され、前記主遮断器を開極する高速開極機構と、
前記主操作ロッドに接続され、前記主遮断器の開閉を操作する主操作機構と、
前記副操作ロッドに接続され、前記副遮断器の開閉を操作する副操作機構とを備え、
前記主遮断器の開極動作時の駆動力が、前記主操作ロッド、前記第１の弾性体及び前記副操作ロッドと介して伝達され、前記副遮断器が閉路動作する駆動力として伝達され、前記副遮断器が閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流回路等に用いられる直流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道用き電回路等の直流回路において、直流電源の電源側に事故電流や通電電流などを遮断する直流遮断器が設けられている。（特許文献１参照）
従来の直流遮断器の構成図を図１１に示す。直流電源１８と負荷１９とを接続する送電線２０に主遮断器１が設置されており、主遮断器１と並列に副遮断器７が設置されている。主遮断器と並列かつ、副遮断器７と直列に、エネルギー吸収素子２と転流回路２１がそれぞれ並列に接続されている。転流回路２１は、転流コンデンサ４、リアクトル３、転流スイッチ５が直列接続されている。この時、副遮断器７は転流回路２１及びエネルギー吸収素子２より負荷側に設置されている。転流コンデンサ４は、図示しない充電装置により所定の電圧に充電され、転流スイッチ５は、転流操作機構６によって入り切りが制御されている。
【０００３】
送電線２０に流れる電流を遮断する場合は、主遮断器１を開極し、転流スイッチ５を閉じて転流コンデンサ４を放電し、主遮断器１に流れる電流と逆方向の転流電流を通電することにより、主遮断器１に流れる電流を０にして遮断する。主遮断器１に流れる電流が０となると、並列に接続されたエネルギー吸収素子２に電流が流れ、電流が減衰する。副遮断器７は転流スイッチ５を閉じた後開極し、電源側から負荷側に流れる電流が減衰して０となると、遮断が完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９６５０３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の直流遮断器において、遮断する際に制御不良が生じて転流スイッチ５を閉じる前に副遮断器７が開極すると、転流コンデンサ４より主遮断器１に転流電流を通電することができないため、電流遮断が不能となる課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、制御不良によって転流スイッチ５を閉じる前に副遮断器７が開極することによる遮断不能を防止するために、転流スイッチ５を用いずに、副遮断器７によって転流電流を通電することで、制御対象が少ない直流遮断器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の直流遮断器は、送電線に設置され、系統正常時は閉路されている主遮断器と、前記主遮断器と並列接続され、系統正常時は開極されている副遮断器と、前記副遮断器と直列に設置された転流コンデンサと、前記主遮断器の電極間距離を測定する電極位置検出手段と、前記主遮断器の電極に接続され、前記主遮断器の電極を開閉する駆動力を与える主操作機構と、前記副遮断器の電極に接続され、前記副遮断器の電極を開閉する駆動力を与える副操作機構と、前記主操作機構と前記副操作機構とに、前記主遮断器又は前記副遮断器を開極させる開極指令と前記主遮断器又は前記副遮断器を閉路させる前記閉路指令を出力する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記送電線の事故発生時に前記主操作機構に開極指令を出力し、前記主遮断器が開極し、前記電極位置検出手段により前記主遮断器の電極間距離が事前に設定された距離となったことが検出された後、前記副操作機構に閉路指令を出力し、前記副遮断器を閉路することで、前記転流コンデンサに蓄えられた転流電流を前記主遮断器に通電することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、転流スイッチを閉じる前に副遮断器が開極することによる遮断不能を防止するために、転流スイッチを用いずに、副遮断器によって転流電流を通電することで、制御対象が少ない直流遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１における回路構成図。
【図２】本発明の実施形態１における主遮断器と副遮断器の開極・閉路のタイミングを示す図。
【図３】本発明の実施形態２における回路構成図。
【図４】本発明の実施形態２における構成と動作を示す図。
【図５】本発明の実施形態３における回路構成図。
【図６】本発明の実施形態３における構成図。
【図７】本発明の実施形態４における回路構成図。
【図８】本発明の実施形態４における構成と動作を示す図。
【図９】本発明の実施形態４における主遮断器と副遮断器の開極・閉路のタイミングを示す図。
【図１０】本発明の実施形態５における構成図。
【図１１】従来の直流遮断器の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る直流遮断器の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
本発明の実施形態１の回路構成図を図1に示す。本発明の実施形態１の直流遮断器は、主遮断器１と、エネルギー吸収素子２と、リアクトル３と、転流コンデンサ４と、副遮断器７と、主操作機構８と、副操作機構９とを備えている。主遮断器１は、直流電源１８と負荷１９とを接続する送電線２０に設置されている。エネルギー吸収素子２と副遮断器７は、送電線２０に並列接続されている。副遮断器７には転流コンデンサ４及びリアクトル３が直列接続されている。
【００１２】
また、主遮断器１と副遮断器７のそれぞれは、主操作機構８と副操作機構９により操作される。主操作機構８と副操作機構９は、制御装置１０からの開極・閉路指令を受けて動作する。この主遮断器１には、主遮断器１の電極間の距離を検出する電極位置検出手段１ａが備えられている。
【００１３】
上記のように構成された本実施形態１の作用について図２を用いて説明する。図２は主遮断器１及び副遮断器７の開極・閉路のタイミングを示したものである。事故が検出されていない系統正常時は、主遮断器１は閉路され、副遮断器７は開極されている。送電線の事故の発生に伴い送電線２０に流れる電流Ｉの電流遮断を行う場合は、まず、制御装置１０が主操作機構８に開極指令を出力する（Ｔ１）と、制御装置１０から出力された開極指令を受信した主操作機構８は主遮断器１を開極する。電極位置検出手段１ａによって主遮断器１の電極間距離が、遮断後の電極間電圧によって再び絶縁破壊が起こらないよう、事前に設定した距離となったと判断された際（Ｔ２）に、電極位置検出手段１ａから制御装置１０に開極完了情報が出力される。制御装置１０に開極完了情報が入力されると、制御装置１０が副操作機構９に閉路指令を出力し（Ｔ３）、この閉路指令を受信した副操作機構９が副遮断器７を閉路する。
【００１４】
副遮断器７を閉路することにより転流コンデンサ４を放電させ、主遮断器１に流れる電流と逆方向の転流電流を主遮断器１に通電させる。この転流電流により主遮断器１に流れる電流を０にする。主遮断器１に流れる電流が０となると、並列に接続されたエネルギー吸収素子２に電流が流れることで、電流が減衰する。この電流が減衰したことを、エネルギー吸収素子２に流れる電流を測定する変流器（ＣＴ）によって検出された後、制御装置１０から出力された副開極指令を副操作機構９が受信し、副遮断器７は開極することで遮断が完了する。
【００１５】
本実施形態１によると、転流スイッチを用いずに副遮断器７により転流電流を通電しているため、制御装置１０が制御する対象数が少ないことによって、制御回路を簡易化すると共に、副遮断器７が閉路する前に転流スイッチが閉じられる誤動作を防止することができる。
【００１６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図３及び図４を用いて説明する。実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００１７】
図３は実施形態２の回路構成図を示す。本実施形態２が実施形態１と異なる点は、駆動力伝達機構２２を有する点であり、主操作機構８の駆動力がこの駆動力伝達機構２２を介して、副遮断器７に伝えられる。この駆動力伝達機構２２を介して伝えられた主操作機構８の駆動力は、副操作機構９が設置される電極に伝えられる。
【００１８】
さらに、本実施形態２の構成について図４を用いて説明する。駆動力伝達機構２２は、主操作機構８の駆動力を主遮断器１に伝える主操作ロッド１３と、副操作機構９の駆動力を副遮断器７に伝える副操作ロッド１４と、リンク機構１１及びばね１２から構成され、リンク機構１１及びばね１２が主操作ロッド１３の駆動力を副操作ロッド１４に伝えている。
【００１９】
上記のように構成した本実施形態２の作用について説明する。図４（ａ）は事故が検出されていない系統正常時を示す。主遮断器１は閉路され、副遮断器７は開極されている。事故が検出されると、制御装置１０から主操作機構８に対して開極指令が出力される。主操作機構８は開極指令を受け、主操作ロッド１３を介して主遮断器１を開極すると同時に、主操作ロッド１３に接続されたリンク機構１１が、副操作ロッド１４に副遮断器７を閉路する駆動力を伝えることで、副遮断器７が閉路し、図４（ｂ）の状態となる。
【００２０】
副遮断器７が閉路された後、転流コンデンサ４により、主遮断器１に転流電流を流すことによって、主遮断器１を流れる電流が０となると、エネルギー吸収素子２に電流が流れることで、電流が減衰する。この電流が減衰したことを、エネルギー吸収素子２に流れる電流を検出する変流器（ＣＴ）によって検出された後、副操作機構９が開極指令を受け、副操作ロッド１４を介して副遮断器７を開極することで、電流遮断が完了し、図４（ｃ）の状態となる。この際、リンク機構１１は動作せず、ばね１２が伸長することで、主遮断器１に駆動力を伝えずに副遮断器７のみを動作させることができる。
【００２１】
本実施形態２によれば、実施形態１の効果に加え、主遮断器１の開極と副遮断器７の閉路を機械的に連動させて行うため、主遮断器１の開極時に副遮断器７を閉路させる制御が容易となる。
【００２２】
なお、本実施形態２ではばね１２を用いたが、ばね１２を用いずにリンク機構１１が直接副操作ロッド１４に接続し、この接続を解除する接続解除機構を備え、副遮断器７を開極する際に接続解除機構を動作させても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図５及び図６を用いて説明する。実施形態２と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００２４】
図５は本実施形態３の回路構成図を示す。本実施形態３が実施形態２と異なる点は、主操作機構８の駆動力を副遮断器７に伝える駆動力伝達機構２２は、副操作機構９が接続された電極と対になる電極に接続されている点である。
【００２５】
さらに、本実施形態３の構成について図６を用いて説明する。この駆動力伝達機構２２は、リンク機構１１と、主操作機構８の駆動力を主遮断機１に伝える主操作ロッド１３と、副操作機構９の駆動力を副操作機構に伝える副操作ロッド１４から構成され、リンク機構１１が、主操作ロッド１３の駆動力を副操作ロッド１４に伝えている。
【００２６】
上記のように構成された本実施形態３の作用について説明する。事故が検出されていない正常時は、主遮断器１は閉路され、副遮断器７は開極されている。事故が検出されると、制御装置１０から主操作機構８に対して開極指令が出力される。主操作機構８は開極指令を受け、主操作ロッド１３を介して主遮断器１を開極すると同時に、主操作ロッド１３に接続されたリンク機構１１が、副操作ロッド１４に副遮断器７を閉路する駆動力を伝えることで、副遮断器７が閉路する。
【００２７】
副遮断器７が閉路された後、転流コンデンサ４により、主遮断器１に転流電流を流すことによって、主遮断器１を流れる電流が０となると、エネルギー吸収素子２に電流が流れることで、電流が減衰する。この電流が減衰したことを、エネルギー吸収素子２に流れる電流を検出する変流器（ＣＴ）によって検出された後、副操作機構９が制御装置１０から出力された開極指令を受け、副操作ロッド１４が設置された電極と対になる副遮断器７の電極を開極することで遮断が完了する。
【００２８】
本実施形態３によれば、実施形態２と同様の効果を得ることができることに加え、ばねや、リンク機構と副操作機構との接続を解除する接続解除機構を備える必要が無いため、構造が簡素化できる。
【００２９】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について図７乃至図９を用いて説明する。なお、実施形態２と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３０】
図７は本実施形態４の回路構成図を示す。本実施形態４が実施形態２と異なる点は、副操作機構９を廃し、主遮断器１の電極可動域を大きくした点である。
【００３１】
さらに、本実施形態４の構成について図８を用いて説明する。駆動力伝達機構２２は、ばね１２、主操作ロッド１３及び副操作ロッド１４から構成され、主操作機構８の駆動力が、主操作ロッド１３を介して主遮断器１に伝えられ、副操作ロッド１４及びばね１２を介して副遮断器７に伝えられている。
【００３２】
上記のように構成された本実施形態４の作用について図８及び図９を用いて説明する。図９は本実施形態４の主遮断器１及び副遮断器７の開局・閉路のタイミングを示したものである。図８（ａ）及び図９（ａ）は事故が検出されていない正常時を示す。主遮断器１は閉路され、副遮断器７は開極されている。このときばね１２は伸張している。事故が検出されると、制御装置１０から主操作機構８に対して開極指令が出力される。主操作機構８が開極指令を受け、主操作ロッド１３を介して主遮断器１を開極すると同時に副遮断器７を閉路し、動作が完了すると図５ｂ及び図６ｂの状態となる。これ以降ばね１２は伸び縮みの無い基本長となる。
【００３３】
副遮断器７が閉路された後、転流コンデンサ４により、主遮断器１に転流電流を流すことによって、主遮断器１を流れる電流が０となると、エネルギー吸収素子２に電流が流れることで、電流が減衰する。この電流が減衰したことを、エネルギー吸収素子２に流れる電流を検出する変流器（ＣＴ）によって検出された後、主操作機構８が制御装置１０から出力された開極指令を受け、主操作ロッド１３を介して副遮断器７のみを開極することで、電流遮断が完了し、図８（ｃ）及び図９（ｃ）の状態となる。
【００３４】
本実施形態４によれば、実施形態２の効果に加え、操作機構を一つとすることによって、構造及び制御を簡易化することが可能となると同時に、機械的な信頼性が向上する。
【００３５】
（実施形態５）
本発明の本実施形態５の構成について図１０を用いて説明する。なお、実施形態２と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３６】
図１０は本実施形態５の構成図を示す。実施形態２と異なる点を以下に示す。主遮断器１は主操作ロッド１３、ばね１２、副操作ロッド１４を介して接続されており、主操作ロッド１３には電磁反発力を利用した高速開極機構１５が取付けられている。主操作ロッド１３に、第２ばね１６を介して主操作機構８が接続されている。副操作機構９は、第３ばね１７を介して副操作ロッド１４に接続されている。駆動力伝達機構２２は、ばね１２、主操作ロッド１３、副操作ロッド１４、高速開極機構１５、第２ばね１６及び第３ばね１７により構成される。
【００３７】
上記のように構成された本実施形態５の作用について説明する。事故が検出されていない正常時は、主遮断器１は閉路、副遮断器は開極されている。事故が検出されると、制御装置１０から高速開極機構１５と主操作機構８に開極指令が入力される。動作の速い高速開極機構１５により主遮断器１が開極する。高速開極機構１５により操作ロッド１３が副遮断器７側に移動し、ばね１２、第２ばね１６、第３ばね１７が副遮断器７側に押される。
【００３８】
副遮断器７が閉路状態となり、転流電流が主遮断器１に通電される。主操作ロッド１３と主操作機構８は第２ばね１６を介して接続されているため、主操作機構８の動作が遅く、開極動作を開始していない場合でも、第２ばね１６を介して接続されているため、第２ばね１６を押し縮めるのみで、主操作ロッド１３の副遮断器７側への移動を停止させない。主遮断器１に転流電流を流すことによって、主遮断器１を流れる電流が０となると、エネルギー吸収素子２に電流が流れることで、電流が減衰する。この電流が減衰したことを、エネルギー吸収素子２に流れる電流を検出する変流器（ＣＴ）によって検出された後、副操作機構９が制御装置１０から出力された開極指令を受け、副操作ロッド１４が設置された電極と対になる副遮断器７の電極を開極する。
【００３９】
本実施形態５によれば、実施形態２の効果に加えて、高速開極機構１５を用いることができるため、事故発生後の高速遮断が可能である。
【００４０】
なお、正常時の負荷電流を遮断する際は、高速開極機構１５を動作させず、主操作機構８と副操作機構９を動作させてもよい。このような動作を行うと、高速開極機構１５の機械的寿命を延ばすことが可能となる。
【００４１】
上述した実施形態１乃至５において、エネルギー吸収素子２に流れる電流が減衰することを、ＣＴによって検出した後に副遮断器７を開極すると記したが、あらかじめ電流が減衰する時間を計測しておき、タイマーによって減衰を確認した後に副遮断器７を開極するとしてもよい。
【００４２】
また、副遮断器７は主遮断器１と並列かつ負荷１９側に設置しているが、主遮断器１と並列かつ直流電源１８側に設置しても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
さらに、本発明の直流遮断器によって送電線２０に通電される電流が遮断された後、再閉路を行う際は、制御装置１０から主操作機構８に閉路信号が出力され、閉路信号を受けた主操作機構８が主遮断器１を閉路することで、再び通電することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…主遮断器
１ａ…電極位置検出手段
２…エネルギー吸収素子
３…リアクトル
４…転流コンデンサ
７…副遮断器
８…主操作機構
９…副操作機構
１０…制御装置
１１…リンク機構
１２…ばね
１３…主操作ロッド
１４…副操作ロッド
１５…高速開極機構
１６…第２ばね
１７…第３ばね
１８…直流電源
１９…負荷
２０…送電線
２１…転流回路
２２…駆動力伝達機構
【図１】
2011175925.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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