(57)【要約】【課題】主遮断器と直列接続された副遮断器が開極する時間を改良する。【解決手段】直流回路に直列接続された主遮断器１および副遮断器２と、前記主遮断器１に並列接続されたコンデンサ３と転流スイッチ４を有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路５とを備え、前記主遮断器１が開極を始めて前記転流回路５から転流電流が注入され、前記主遮断器１の電極間で直流電流を遮断し、この直流電流が前記直流回路の抵抗で減衰して電流零点を向かえるとき、前記副遮断器２を開極させるようにしたことを特徴としている。【選択図】  図１
2004171849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、
前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路とを備え、
前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間で直流電流を遮断し、この直流電流が前記直流回路の抵抗で減衰して電流零点を向かえるとき、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、
前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路とを備え、
前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間と前記転流回路とで形成される閉回路で直流電流が電流零点を作った後、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする直流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空遮断器で直流回路を遮断するにあたり、主遮断器と直列に接続された副遮断器の動作を改良した直流遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流遮断器は、直流回路に主遮断器と副遮断器を直列接続し、主遮断器に並列接続された転流回路から転流電流を注入して電流零点を作り主遮断器で遮断を行い、副遮断器で直流回路を開路する構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この直流遮断器は、図４に示すように、直流回路のＰ−Ｎ間には、接離自在の一対の電極を有する主遮断器１および副遮断器２が直列に接続されている。主遮断器１には、コンデンサ３と転流スイッチ４を直列接続した転流回路５が並列に接続され、また、エネルギー吸収のためのサージアブソーバ６が同様に並列に接続されている。そして、主遮断器１および副遮断器２は、同一の操作機構７でほぼ同時に開閉されるようになっている。
【０００４】
このような回路構成において、図５に示すように、直流回路に過大な事故電流Ｉａが流れる場合を考えると、主遮断器１に制御回路から遮断指令が発せられ、主遮断器１の一方の電極から他方の電極が開離し、両電極間に事故電流Ｉａが流れる。この事故電流Ｉａは、両電極間が開極動作位置となる時間ｔ１に達すると、予め充電しているコンデンサ３と転流スイッチ４が動作して逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間ｔ２で遮断される。このｔ１からｔ２までの時間は、前記コンデンサ３の容量によって決まるものであり、例えばコンデンサとして１５００μＦの容量のものを用いると約０．１５ｍｓとなる。
【０００５】
また、主遮断器１と同時に副遮断器２も動作を開始して電極間が開離し、この副遮断器２の両電極間にも同様の事故電流Ｉａが流れる。この事故電流Ｉａは、点線で示したように主遮断器１が遮断完了する時間ｔ２まで上昇を続け、その後、転流回路５のコンデンサ３の容量と直流回路の負荷抵抗の時定数で減衰して、電流零点になる時間ｔ３で遮断される。この時間ｔ２からｔ３までは、負荷抵抗に左右されるが、一般的には数ｍｓから数１００ｍｓの範囲となる。
【０００６】
このように主遮断器１および副遮断器２は、同一の操作機構７で操作されてほぼ同時に開極を始め、主遮断器１で事故電流Ｉａを遮断した後、副遮断器２で直流回路が開路されるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２３４４７１号公報（第２頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の直流遮断器においては、以下のような問題がある。
【０００９】
主遮断器１および副遮断器２がほぼ同時に開極を始めるため、副遮断器２の電極間には、主遮断器１の電極間より長く事故電流Ｉａが流れ続けることになる。即ち、副遮断器２の電極間には、図５に示す斜線領域Ａのアークエネルギーが主遮断器１より余計に加わり、電極の消耗量が大きくなり、その結果、電極を太径にするなど副遮断器２を大容量としなくてはならなかった。また、消耗が進めば、直流回路を開路できなくなる恐れがあった。
【００１０】
従って、本発明は、副遮断器が開極を始める時間を制御し、電極の消耗量を抑制するようにした直流遮断器を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の直流遮断器は、直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路とを備え、前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間で直流電流を遮断し、この直流電流が前記直流回路の抵抗で減衰して電流零点を向かえるとき、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され、電極の消耗量を極めて少なくすることができる。
【００１３】
また、第２の発明の直流遮断器は、直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路とを備え、前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間と前記転流回路とで形成される閉回路で直流電流が電流零点を作った後、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され、電極の消耗量を少なくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る直流遮断器を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る直流遮断器の動作を説明するための説明図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００１６】
図１に示すように、直流回路のＰ−Ｎ間には、例えば真空バルブからなる接離自在の一対の電極を有する主遮断器１および副遮断器２が直列に接続されている。この主遮断器１には、コンデンサ３と転流スイッチ４を直列接続した転流回路５が並列に接続され、また、エネルギー吸収のためのサージアブソーバ６が同様に並列に接続されている。これらが接続された直流回路の負荷側には、電流を検出するための変流器１０が設けられている。そして、主遮断器１および副遮断器２には、夫々操作機構１１、１２が設けられそれぞれ個別に開閉制御されるようになっている。
【００１７】
このような回路構成において、図２に示すように、直流回路に過大な事故電流Ｉａが流れた場合、変流器１０と接続された図示しない制御回路から主遮断器１に遮断指令が発せられ、操作機構１１が動作して主遮断器１における一方の電極から他方の電極が開離し、両電極間に事故電流Ｉａが流れる。この事故電流Ｉａは、両電極間が開極動作位置となる時間ｔ１に達すると、予め充電しているコンデンサ３と転流スイッチ４が動作して逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間ｔ２で遮断される。
【００１８】
このｔ１からｔ２までの時間は、従来と同様に、コンデンサ３の容量によって決まるものであり、例えばコンデンサの容量に１５００μＦを用いると約０．１５ｍｓとなる。
【００１９】
一方、副遮断器２は、事故電流Ｉａが主遮断器１の電極間で遮断完了した後の、直流回路の負荷側に設けられた変流器１０が、この直流回路の電流零点を検出した時間ｔ３のとき、制御回路から開路指令が発せられ、操作機構１２が動作して開極するようになっている。即ち、転流回路５のコンデンサ３の容量と直流回路の負荷側などに接続された抵抗値との時定数で減衰して電流零点になるｔ３において、副遮断器２を開極し、直流回路の開路を確実なものとさせている。
【００２０】
なお、電流零点の検出において、測定誤差などから零点近傍の微小電流を副遮断器２で遮断してもアークエネルギーは極めて小さく、確実に開路することができる。また、ｔ２からｔ３までの時間は、従来と同様に、一般的に数ｍｓから数１００ｍｓの範囲である。このような制御は、静止形リレーを用いた制御回路により、電流零点の検出や開路指令の信号制御が行われるので、大きな時間の遅れがないようにできる。
【００２１】
上記第１の実施の形態の直流遮断器によれば、事故電流を主遮断器１で遮断後、直流回路を開路させる副遮断器２をコンデンサ３の容量と直流回路の抵抗値との関係で減衰して電流零点を向かえたときに開極させているので、副遮断器２の電極間に発生するアークエネルギーは、電流零点近傍での微小電流によるものとなり極めて抑制される。
【００２２】
このため、副遮断器２の電極の消耗が極めて少なくなり確実に直流回路を開路でき、また、電極を細径の小容量とすることができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る直流遮断器を図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図である。
【００２４】
図３に示すように、直流遮断器の回路構成は、第１の実施の形態と同様に、主遮断器１、副遮断器２、転流回路５、サージアブソーバ６および操作機構１１、１２から構成されている。しかし、異なる点は、電流を検出するための変流器１３が主遮断器１の主回路導体に設けられていることである。
【００２５】
このような回路構成において、再び図２を参照して説明する。図２に示すように、直流回路に過大な事故電流Ｉａが流れた場合、変流器１３と接続された図示しない制御回路から主遮断器１に遮断指令が発せられ、操作機構１１が動作して第１の実施の形態と同様に逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間ｔ２で遮断される。
【００２６】
このｔ１からｔ２までの時間は、第１の実施の形態と同様に、例えばコンデンサの容量に１５００μＦを用いると約０．１５ｍｓとなる。
【００２７】
一方、副遮断器２は、主遮断器１と転流回路５との閉回路で作られる事故電流Ｉａに逆方向転流電流が重畳されて電流零点となる時間ｔ２になったとき、この電流零点を変流器１３で検出して制御回路から開路指令が発せられ、操作機構１２が動作して開極するようになっている。そして、この副遮断器２は、電極間でアークを継続しながらコンデンサ３の容量と直流回路の抵抗の時定数で減衰して電流零点になる時間ｔ３において、遮断完了して直流回路の開路を確実なものとさせている。
【００２８】
これにより、副遮断器２の電極間には、時間ｔ２からｔ３までのアークエネルギーが加わることになるが、従来の時間ｔ１からｔ３までと比べて抑制されることになる。また、このような制御は、静止形リレーを用いた制御回路により、電流零点の検出や開路指令の信号制御が行われるので、大きな時間の遅れがないようにできる。
【００２９】
上記第２の実施の形態の直流遮断器によれば、事故電流を主遮断器１と転流回路５で作る電流零点において副遮断器２を開極させているので、副遮断器２の電極間に発生するアークエネルギーが抑制される。このため、副遮断器２の電極の消耗量が少なく確実に直流回路を開路でき、また、電極を細径の小容量とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、主遮断器が開極して事故電流に転流回路からの逆方向転流電流を重畳して電流零点を作ったとき、または、その後事故電流が直流回路の抵抗値により減衰して電流零点を向かえたときに副遮断器を開極させ直流回路を開路させているので、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され電極の消耗量が少なくなり、その結果、副遮断器の電極を小容量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態に係る直流遮断器の動作を説明するための説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図。
【図４】従来の直流遮断器の回路構成図。
【図５】従来の直流遮断器の動作を説明するための説明図。
【符号の説明】
１  主遮断器
２  副遮断器
３  コンデンサ
４  転流スイッチ
５  転流回路
６  サージアブソーバ
７、１１、１２  操作機構
１０、１３  変流器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004171849.tif 000006
【図５】
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