(57)【要約】【課題】主遮断器と直列接続された副遮断器の操作機構の操作力を改良する。【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４と転流スイッチ３を有する前記直流回路に逆方向の転流電流を重畳する転流回路６と、前記主遮断器１を開閉する第１の操作機構１１および前記副遮断器２を開閉する第２の操作機構１２とを備え、前記主遮断器１および副遮断器２が開極を始めて前記転流回路６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が電流零点を迎えるまでに前記主遮断器１の電極間が開極位置に達するように前記第１の操作機構１１の操作力を設定し、前記直流回路の直流電流が減衰して電流零点を迎えるまでに前記副遮断器２の電極間が開極位置に達するように前記第２の操作機構１２の操作力を設定したことを特徴としている。【選択図】  図１
2004319150.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の転流電流を重畳する転流回路と、
前記主遮断器を開閉する第１の操作機構および前記副遮断器を開閉する第２の操作機構とを備え、
前記主遮断器および副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が電流零点を迎えるまでに、前記主遮断器の電極間が開極位置に達するように前記第１の操作機構の操作力を設定し、
前記直流回路の直流電流が減衰して電流零点を迎えるまでに、前記副遮断器の電極間が開極位置に達するように前記第２の操作機構の操作力を設定したことを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
前記第１の操作機構の開閉速度よりも前記第２の操作機構の開閉速度を遅くさせたことを特徴とする請求項１に記載の直流遮断器。
【請求項３】
前記主遮断器が開極を始める時間よりも前記副遮断器が開極を始める時間を遅延させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流遮断器。
【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】
この種の直流遮断器は、図２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、転流スイッチ３、コンデンサ４およびリアクトル５を直列接続した転流回路６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７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８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３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、転流スイッチ３が動作して予め充電しているコンデンサ４が放電し、事故電流Ｉａに対して逆方向に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。この時間ｔ２までには、主遮断器１が開極位置に達するようになっている。
【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６のコンデンサ４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。
【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８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】
このため、操作機構８は、時間ｔ２までに主遮断器１および副遮断器２が開極位置に達するように、例えば２〜３ｍ／ｓの開閉速度、特に開極速度としており、この開閉速度を得るために１台当たり定格電流３０００Ａクラスで４０〜５０ｋＮの操作力を与えている。即ち、操作機構８の例えば開路バネの操作力は、主および副遮断器１、２を同時に開極するため上記の２倍の８０〜１００ｋＮが必要とされる。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１３５３３８号明細書（第２頁、図１）
【０００９】
【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。
【００１０】
主遮断器１および副遮断器２は、同一の操作機構８で開極させるとともに早い開閉速度が要求されるので、操作機構８には過大の操作力が要求される。この操作力は、主遮断器１では必要不可欠の条件であるが、副遮断器２では必ずしも必要不可欠の条件ではない。副遮断器２では、直流電流が減衰して電流零点になる時間ｔ３までに開極位置に達すれば、直流回路を開路させることができる。
【００１１】
しかしながら、副遮断器２においては、操作機構８の操作力を過大とせざるを得ず、操作機構８の操作力が増大していた。このため、主遮断器１および副遮断器２の操作力を適切にすることが望まれていた。
【００１２】
従って、本発明は、副遮断器を操作する操作力を低減するようにした直流遮断器を得ることを目的とする。
【００１３】
【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、前記主遮断器を開閉する第１の操作機構および前記副遮断器を開閉する第２の操作機構とを備え、前記主遮断器および副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が電流零点を迎えるまでに前記主遮断器の電極間が開極位置に達するように前記第１の操作機構の操作力を設定し、前記直流回路の直流電流が減衰して電流零点を迎えるまでに前記副遮断器の電極間が開極位置に達するように前記第２の操作機構の操作力を設定したことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、主遮断器の第１の操作機構より副遮断器の第２の操作機構の開閉速度を遅くさせているので、第２の操作機構の操作力を大幅に低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る直流遮断器を図１および図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図、図３は、本発明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、転流スイッチ３、コンデンサ４およびリアクトル５を直列接続した転流回路６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７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には、第１および第２の操作機構１１、１２が設けられそれぞれ個別に開閉制御するようになっている。
【００１７】
このような回路構成において、図３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、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、第１の操作機構１１を動作させて主遮断器１における一方の電極から他方の電極を開離する。このとき両電極間には、アークを介して事故電流Ｉａが流れる。この事故電流Ｉａは、両電極間が開離を始めて開極動作位置となる時間ｔ１に達すると、転流スイッチ３が動作して予め充電しているコンデンサ４が放電し、事故電流Ｉａに対して逆方向に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】
この第１の操作機構１１は、電流零点となる時間ｔ２までに、主遮断器１の電極間が開離を始めて開離の最終位置となる開極位置に達するような開閉速度を有している。即ち、この開閉速度は、例えば２〜３ｍ／ｓであり、特に電極間を開離させる開極速度が得られるようになっている。この開閉速度を得るために、例えば第１の操作機構１１の開路バネの操作力を定格電流３０００Ａクラスで４０〜５０ｋＮとしている。
【００１９】
一方、副遮断器２は、主遮断器１と同時に遮断指令が発せられ、第２の操作機構１２が動作して主遮断器１と同様に開極を始める。この第２の操作機構１２は、直流回路の電流が負荷抵抗との時定数で減衰して電流零点になる時間ｔ３に至るまでの時間ｔ４で開離の最終位置となる開極位置に達するようになっている。そして、電流零点になるｔ３において、副遮断器２で直流回路の開路を確実なものとさせている。
【００２０】
このため、副遮断器２の開閉速度は、前記第１の操作機構１１よりも遅く例えば０．５ｍ／ｓ程度としている。即ち、副遮断器２の電極間が開離を始めて開離の最終位置となる開極位置に達するまでの時間を遅くしている。これに伴って、開閉速度に大きく影響を与える第２の操作機構１２の操作力は、定格電流３０００Ａクラスで７．５ｋＮ程度でよく、第１の操作機構１１の約１／６となる。
【００２１】
上記実施の形態の直流遮断器によれば、事故電流を開閉速度の速い主遮断器１で遮断後、直流回路を開閉速度の遅い副遮断器２で開路させているので、副遮断器２の第２の操作機構１２の操作力を大幅に低減でき、操作機構全体の操作力を低減することができる。
【００２２】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。本発明の実施の形態では、主遮断器１と副遮断器２とが同時に開極を始めたが、副遮断器２の遮断指令に遅延回路を組込み、主遮断器１の開極を始める時間よりも副遮断器２の開極を始める時間を遅くし、時間ｔ３までに副遮断器２が開極位置に達するようにしてもよい。
【００２３】
これにより、本実施の形態による効果のほかに、副遮断器２の電極間のアーク継続時間が短くなり、電極の消耗量を抑制することができる。更には、副遮断器２の電極径などを小型化することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器にそれぞれ第１および第２の操作機構を設け、これらの開閉速度を主遮断器よりも副遮断器の方を遅くさせているので、第２の操作機構の操作力を大幅に低減でき、操作機構全体の操作力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図。
【図２】従来の直流遮断器の回路構成図。
【図３】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  転流スイッチ
４  コンデンサ
５  リアクトル
６  転流回路
７  サージアブソーバ
８  操作機構
１１  第１の操作機構
１２  第２の操作機構
【図１】
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【図２】
2004319150.tif 000004
【図３】
2004319150.tif 000005