(57)【要約】【課題】転流装置を用いた真空遮断器において、遮断性能を安定化させ、通電時の損失を低減できる真空遮断器を提供する。【解決手段】真空遮断器の真空バルブ１１に並列に転流装置１０が接続されている。この転流装置１０はコンデンサ１２、リアクトル１３、転流電流始動スイッチ１５および過飽和リアクトル１６が直列に接続され、この直列回路に並列にエネルギー吸収装置として非直線抵抗素子であるアレスタ１４を接続して構成している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空バルブに並列に転流装置を接続し、電流遮断時に遮断電流に転流装置から転流電流を重畳して電流零点を作り電流を遮断する真空遮断器において、前記転流装置をコンデンサとリアクトル、充電装置により充電されるコンデンサの充電された電荷を放電する転流電流始動用スイッチおよび過飽和リアクトルを直列に接続した回路に並列にエネルギー吸収装置を接続して構成したことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
転流装置の転流電流始動用スイッチを半導体素子を使用して構成したことを特徴とする請求項１記載の真空遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空遮断器に係り、特に電流遮断時に遮断電流に転流装置からの転流電流を重畳させて遮断するようにした遮断性能を安定化させた真空遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年真空遮断器が多方面で使用されている。真空バルブを用いた真空遮断器の遮断では、電流が零にならなければ電流遮断ができない点がある。このため直流電流の場合では、真空バルブに並列に接続した転流装置により遮断電流に対して高周波電流を重畳し、強制的に電流零点を形成して電流を遮断する方式が行われている。
【０００３】
気中遮断器の場合では、接点を開いて電流を遮断する時、数干Ｖ以上の非常に高いアーク電圧になり、このアーク電圧の影響で電流が限流され遮断を行うことができる。この気中遮断器では、接点に消費されるエネルギー、つまり電流とアーク電圧の積は非常に大きく、従って遮断を行ったことによる接点の劣化が大きいことが知られている。
【０００４】
そのため、メンテナンスなどを頻繁に行う必要があり、さらに、気中アークを出して遮断するため、遮断時には大きな遮断音が発生し、環境的な問題も出て来ている。このような気中遮断器に比べて真空遮断器を用いた場合では、アーク電圧は数十Ｖであり、接点間で消費するエネルギーは気中遮断器の百分の一程度に低減される。このため接点の損傷は無く長寿命にすることができる。
【０００５】
さらに、互いに接離する接点が真空容器内に配置されているため、アークは真空容器内で処理される。これによって、アークの飛散による影響や、遮断時の遮断音の大幅に軽減でき、環境に適していると言える。これらの背景から直流を遮断する場合でも真空バルブを使用した真空遮断器が用いられる様になって来ている。
【０００６】
また、交流電流において高速に遮断を行う場合にも、前述の様な真空バルブに並列に接続した転流装置を用いる場合が出てきている。これにより、半導体式の遮断器（ＧＴＯ遮断器）に近い遮断時間での遮断を行わせることが可能で、半導体式に比べ真空遮断器は、定格電流通電時のエネルギーロスが低減でき省エネ化が図れる。
【０００７】
この様に真空遮断器は、直流電流を遮断する場合や、非常に高速で電流遮断を行う場合等に幅広く使用する様になってきた。このような使用の場合には、従来の交流で使用していた真空遮断器に対して、前述のように真空バルブに並列に転流装置を接続する必要がある。
【０００８】
ところで転流装置を真空バルブに並列に接続した場合、転流装置からの重畳電流で電流零点を作ることから、電流零点での電流勾配が遮断性能に大きく影響する。また遮断状態時の真空バルブ電極間のアークは、プラズマ状態になっている。
【０００９】
電流遮断に向け電流が減衰して行くに従って、電極間のプラズマは減少し、理想的には電流零点でプラズマが電極間から全て拡散して電極間の環境が真空状態になれば、電流遮断後に電極間に加わる回復電圧に対して十分な絶縁耐力があるため確実に遮断が完了する。
【００１０】
真空遮断器ではこのプラズマの拡散速度が速く、高い電流勾配でも遮断が可能である。然しながら、電流勾配が大きすぎると電流零点で拡散できない残留プラズマが増加し、この結果、遮断に失敗する場合が出てくる恐れがある。この様に転流装置を用いる場合には、転流電流の電流勾配条件が重要である。
転流電流を重畳した電流の電流零点付近での電流勾配を小さくする技術としては、図３に示す回路が知られている。図３において、真空遮断器の真空バルブ１１直列に過飽和リアクトル１５を接続し、この直列回路に並列に転流装置２０を接続したものである。
【００１１】
転流装置はコンデンサ２１、リアクトル２２および転流電流始動用スイッチ２４が直列に接続され、この直列回路と並列にエネルギー吸収装置としてのアレスタ２３が接続されている。コンデンサ２１は図示していない充電装置により充電された状態とする。
【００１２】
このように真空遮断器に流れる遮断電流と転流電流が重畳する部分に過飽和リアクトル１５を接続した方法によれば、真空バルブ１１の電流零点付近では過飽和リアクトル１５のリアクトル分が増加し、電流零点での電流勾配を小さくすることができる。
【００１３】
電流を遮断する場合、まず真空バルブ１１を開極し、その後に転流電流始動用スイッチ２４を投入する。これにより、コンデンサ２１に充電されていた電荷は遮断電流と逆方向の転流電流となって真空バルブ１１に流れる。この重畳電流により電流零点を作り電流遮断を行う。
【００１４】
この時の電流波形を図４に示す。図４において、（ａ）は遮断電流と転流電流の重畳電流波形を、（ｂ）は転流電流だけ流した場合の電流波形を示す。重畳電流は電流零点付近で電流勾配が小さくなっている。転流電流だけを見ると、電流ピーク付近のＡ部分が過飽和リアクトル１５の効果のある部分である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
この様な構成であると過飽和リアクトル１５を通常の電流を通電する部分に取付ける必要があることから、過飽和リアクトル１５が大型化するとともに、通常の電流を通電している時にも過飽和リアクトル１５による損失が発生する。
【００１６】
一方転流装置側では、コンデンサ２１の放電を開始する転流電流始動用スイッチ２４に流れる転流電流の電流零点に対しては、上記過飽和リアクトル１５の接続位置では電流勾配を低減する効果は期待できない。
【００１７】
従って、この転流電流始動用スイッチ２４にサイリスタなどの半導体素子を使用した場合を考えると、このスイッチの電流遮断点での電流勾配が大きいと半導体素子を劣化させる場合がある。半導体素子に換えて機械的に投入するスイッチを使用することも考えられるが、スイッチの動作時間が長くなり転流電流投入に遅れが出て高速の遮断が行えない恐れがある。
【００１８】
本発明は上記点に鑑みなされたもので、転流装置を用いた真空遮断器において、遮断性能を安定化させ且つ損失の小さな信頼性の高い真空遮断器を提供することを目的とする。
【００１９】
【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による真空遮断器によれば、真空バルブに並列に転流装置を接続し、電流遮断時に遮断電流に転流装置から転流電流を重畳して電流零点を作り電流を遮断する真空遮断器において、前記転流装置をコンデンサとリアクトル、充電装置により充電されるコンデンサの充電された電荷を放電する転流電流始動用スイッチおよび過飽和リアクトルを直列に接続した回路に並列にエネルギー吸収装置を接続して構成したことを特徴とする。
【００２０】
これにより、遮断性能を安定化でき、通電時の損失が少なく信頼性も高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１および図２を用いて説明する。真空遮断器の真空バルブ１１に並列に転流装置１０が接続されている。転流装置１０はコンデンサ１２、リアクトル１３、転流電流始動用スイッチ１５および過飽和リアクトル１６が直列に接続され、この直列回路と並列にエネルギー吸収装置として非直線抵抗素子であるアレスタ１４が接続されている。前記コンデンサ１２は、図示しない充電装置によって充電されている。
【００２２】
電流を遮断する場合、まず真空バルブ１１を開極し、その後に転流電流始動用スイッチ１５を投入する。これにより、コンデンサ１２に充電されていた電荷は、遮断電流と逆方向の転流電流となって過飽和リアクトル１６を介して真空バルブ１１に流れる。この重畳電流により電流零点を作り電流遮断を行う。
【００２３】
この時の電流波形を図２に示す。図２において（ａ）は遮断電流と転流電流の重畳電流波形を、（ｂ）は転流電流だけ流した場合の電流波形を示す。転流電流だけを見ると電流零点付近のＢ部分が過飽和リアクトル１６の効果のある部分で、電流勾配が小さくなる。
【００２４】
ここで、遮断電流を２５ｋＡと仮定し、転流電流ピーク値２５ｋＡ、転流電流の周波数を１５００Ｈｚとした場合、過飽和リアクトル１６が無い場合の電流勾配は２３６Ａ／μｓであったが、過飽和リアクトル１６を挿入することにより電流勾配を１６０Ａ／μｓと低く抑えることができた。
【００２５】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、過飽和リアクトル１６を転流装置１０に接続配置しているため、真空バルブ１１側に過飽和リアクトルを挿入する必要がなく、真空バルブ１１側を簡単な構造にすることができると供に、通常の電流が流れる部分の過飽和リアクトル１６を不要としたため過飽和リアクトルによる損失をなくすことができる。
【００２６】
また、過飽和リアクトルを１６を転流回路１０側に挿入するため、過飽和リアクトルの小型化を図ることができる。一方、転流電流の零点付近の電流勾配を低く抑える事ができるため、転流電流始動用スイッチ１５の遮断点である電流零点付近の電流勾配を低減でき、スイッチの小形化および信頼性向上を図ることができる。
【００２７】
遮断電流は事故電流の遮断から負荷電流の遮断まで電流値は１０倍以上の差があるが、事故電流の遮断時には転流電流のピーク値を事故電流と同等になる値にすることにより、重畳電流の零点付近の電流勾配は小さくすることができる。そして転流電流が同一であれば、実際の重畳電流の零点での電流勾配が大きい部分は転流電流が零点付近である。
【００２８】
本発明によれば、転流電流の零点付近の電流勾配を小さくできるため、遮断性能を安定させることができる。
【００２９】
転流電流の周波数は、大きくした方がコンデンサ容量を小さくできるが、周波数が大きいと電流勾配が大きくなり遮断性能を落とす場合がある。遮断特性を考慮した時、転流電流の電流勾配を２００Ａ／μｓ以下とすることにより安定した遮断性能が得られ、さらに本発明によれば転流電流始動用スイッチに小容量のサイリスタを使用でき、スイッチの始動特性を高速に安定化させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明によれば真空バルブに並列に転流装置を接続した真空遮断器において、遮断性能の安定化および通電時の損失が低減でき、信頼性の高い真空遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明による電流波形の説明図
【図３】従来例の構成図
【図４】従来例による電流波形の説明図
【符号の説明】
１０・・・転流装置
１１・・・真空バルブ
１２・・・コンデンサ
１３・・・リアクトル
１４・・・アレスタ
１５・・・転流電流始動用スイッチ
１６・・・過飽和リアクトル
【図１】
2004039410.tif 000003
【図２】
2004039410.tif 000004
【図３】
2004039410.tif 000005
【図４】
2004039410.tif 000006