(57)【要約】【課題】転流電流を注入後、転流回路のコンデンサを速やかに充電する。【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５、リアクトル４および転流スイッチ３を直列接続した転流回路６と、前記コンデンサ５の端子間に接続された電源回路２２および放電回路２１から構成される充電回路２０と、前記主遮断器１に並列接続されたサージアブソーバ７とを備え、前記直流回路の事故電流に転流電流を注入して前記主遮断器１で遮断し、次いで前記直流回路の電流を前記副遮断器２で開路後、前記コンデンサ５の端子間電圧を、前記電源回路２２により充電、または放電回路２１により放電させて、前記コンデンサ５の端子間電圧を所定の電圧値に保つようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
2005044591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路にそれぞれ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、リアクトルおよび転流スイッチを直列接続した転流回路と、
前記コンデンサの端子間に接続された電源回路および放電回路から構成される充電回路と、
前記主遮断器に並列接続されたサージアブソーバとを備え、
前記直流回路の事故電流に前記転流回路から転流電流を注入して前記主遮断器で事故電流を遮断し、
次いで、前記サージアブソーバを介して流れる前記直流回路の電流を前記副遮断器で開路後、
前記コンデンサの端子間電圧を、前記充電回路の電源回路により充電、または放電回路により放電させて、前記コンデンサの端子間電圧を所定の電圧値に保つようにしたことを特徴とする直流遮断器。
【請求項２】
前記電源回路は、電源に充電スイッチを直列接続して構成し、
前記放電回路は、前記コンデンサの端子間に電圧検出器および放電スイッチを並列接続して構成してなり、
前記電圧検出器で検出した電圧値により、前記充電スイッチまたは前記放電スイッチを動作して、前記コンデンサの端子間を充、放電させるようにし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】
前記放電回路をコンデンサの端子間に並列接続した電圧制限素子で構成したことを特徴とする請求項１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、転流式の直流遮断器に係り、特に転流回路のコンデンサの端子間電圧を改善し得る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とを直列接続し、事故電流が流れた場合、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事故電流を遮断し、次いで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、接離自在の一対の接点を有する主遮断器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、リアクトル４およびコンデンサ５を直列接続した転流回路６が並列に接続され、また、主遮断器１の遮断後の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。
【０００４】
一方、従来のコンデンサ５の端子間には、充電回路８が接続され、所定の電圧値に充電されている。この充電回路８は、直流電源９と充電抵抗１０とを直列接続してコンデンサ５を充電する回路、および放電スイッチ１１と放電抵抗１２とを直列接続してコンデンサ５の電圧を放電する回路で構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
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が流れた場合、所定の電圧値Ｖｃ１に充電されているコンデンサ５の端子間電圧は、転流スイッチ３が動作して転流電流が流れ始める時間ｔ１において一旦放電する。そして、事故電流に転流電流が注入され、電流零点が作られる時間ｔ２で事故電流が遮断されると、充電方向に大きく跳ね上がる。これは、余剰の電流がサージアブソーバ７を介して、転流回路６に流れ込むためである。即ち、この流れ込む電流は、転流回路６の定数で決まる周波数の振動波形であり、その結果、コンデンサ５の端子間電圧も振動波形となって所定の電圧値Ｖｃ１よりも大きく跳ね上がる。
【０００６】
その後、端子間電圧は、直流回路の電流が零点を迎える時間ｔ３において、副遮断器２で直流回路が開路されると、所定の電圧値Ｖｃ１を超えて、事故電流が大きいほど大きく上昇した電圧値Ｖｃ２に落ち着く。同時に、時間ｔ３において、放電スイッチ１１が閉極し、端子間電圧が放電される。そして、端子間電圧がほぼ零となる時間ｔ４において、放電スイッチ１１が開極して直流電源９からの充電が始まり、時間ｔ５で所定の電圧値Ｖｃ１となり充電が完了する。
【０００７】
なお、コンデンサ５の端子間電圧が所定の電圧値Ｖｃ１よりも高くなると、転流電流の波高値が大きくなって電流変化率ｄｉ／ｄｔが大きくなってしまう。このように電流変化率ｄｉ／ｄｔが大きくなると、主遮断器１の遮断特性が低下することが知られている（例えば、特許文献３参照。）。このため、コンデンサ５の端子間電圧は、所定の電圧値Ｖｃ１以下に抑えられている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１３５３３８号明細書（第２頁、図１）
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−６７９６９号公報（第４頁、図３）
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−４８６８６号公報（第２頁、図１）
【００１１】
【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、以下の問題がある。
【００１２】
直流回路の事故電流の遮断後には、主遮断器１と副遮断器２とが投入されて直流回路が再通電される。しかしながら、コンデンサ５を充電する時間ｔ４からｔ５までの間に、直流回路に再び事故電流が流れると、この事故電流を遮断し難くなる。即ち、コンデンサ５の端子間電圧が所定値に達していないので、事故電流に所定の転流電流を通電することができず、電流零点を作ることができなくなる。この再び流れる事故電流は、直流回路に複数の短絡個所があったり、間欠地絡放電を伴う故障などで起こり得るが、その間隔を予測することは困難である。
【００１３】
このため、転流電流の注入後において、コンデンサ５の端子間電圧を速やかに所定値に充電することが望まれていた。
【００１４】
従って、本発明は、転流電流の注入後のコンデンサの端子間電圧を速やかに所定値に充電し得る直流遮断器を提供することを目的とする。
【００１５】
【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、直流回路にそれぞれ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、リアクトルおよび転流スイッチを直列接続した転流回路と、前記コンデンサの端子間に接続された電源回路および放電回路から構成される充電回路と、前記主遮断器に並列接続されたサージアブソーバとを備え、前記直流回路の事故電流に前記転流回路から転流電流を注入して前記主遮断器で事故電流を遮断し、次いで、前記サージアブソーバを介して流れる前記直流回路の電流を前記副遮断器で開路後、前記コンデンサの端子間電圧を、前記充電回路の電源回路により充電、または放電回路により放電させて、前記コンデンサの端子間電圧を所定の電圧値に保つようにしたことを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、転流電流を注入して事故電流を遮断後、転流回路のコンデンサの端子間電圧を速やかに所定値に保つことができるので、事故電流が再通電された場合、この事故電流に所定の転流電流を注入して遮断することができる。
【００１７】
【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とコンデンサの端子間電圧とを説明する図である。なお、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【００１８】
図１に示すように、直流回路のＰ−Ｎ間には、接離自在の一対の接点を有する主遮断器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、リアクトル４およびコンデンサ５を直列接続した転流回路６が並列に接続され、また、主遮断器１の遮断後の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。
【００１９】
また、コンデンサ５の端子間には、放電回路２１と電源回路２２とを並列接続して構成される充電回路２０が接続され、所定の電圧値に充電されている。
【００２０】
放電回路２１には、コンデンサ５の充電電圧を測定する電圧検出器２３がコンデンサ５の端子間に並列に接続され、また、放電抵抗２４が直列に接続されている。更に、電圧検出器２３に連動して開閉動作する放電スイッチ２５が並列に接続されている。この放電スイッチ２５には、保護抵抗２６が直列に接続されている。
【００２１】
電源回路２２には、交流電源２７に充電スイッチ２８と充電抵抗２９とが直列に接続されている。この充電スイッチ２８は、放電スイッチ２５および転流スイッチ３と連動して開閉動作が行われるようになっている。また、ブリッジ回路を構成したダイオード３０が接続され、交流を直流に変換して放電回路２１へ直流電源の供給が行われている。
【００２２】
なお、充電抵抗２９は、放電抵抗２４よりも大きい抵抗値となっており、コンデンサ５の放電電流が電源回路２２に流れ込まないようになっている。また、コンデンサ５、放電抵抗２４、放電スイッチ２５、保護抵抗２６で作られる閉回路において、この閉回路で形成されるリアクタンスとコンデンサ５とのインピーダンスは、放電抵抗２４の抵抗値よりも小さくしており、この閉回路を流れる放電電流の振動を抑制している。
【００２３】
このような回路構成において、直流回路に過大な事故電流が流れた場合、充電スイッチ２８が開極し、同時に転流スイッチ３が閉極して転流電流が主遮断器１に注入される。
【００２４】
ここで、図２に示すように、所定の電圧値Ｖｃ１に充電されているコンデンサ５の端子間電圧は、転流電流が流れ始める時間ｔ１において一旦放電する。そして、事故電流に転流電流が注入され、電流零点が作られる時間ｔ２で主遮断器１により事故電流が遮断されると、充電方向に大きく跳ね上がる。これは、余剰の電流がサージアブソーバ７を介して、転流回路６へ流れ込むためである。即ち、この流れ込む電流は、転流回路６の定数で決まる周波数の振動波形であり、その結果、コンデンサ５の端子間電圧も振動波形となって所定の電圧値Ｖｃ１よりも大きく跳ね上がる。
【００２５】
その後、端子間電圧は、直流回路の電流が零点を迎える時間ｔ３において、副遮断器２で直流回路が開路されると、所定の電圧値Ｖｃ１を超えて、事故電流が大きいほど大きく上昇した電圧値Ｖｃ２に落ち着く。同時に、時間ｔ３において、電圧検出器２３で電圧値Ｖｃ２を検出し、所定の電圧値Ｖｃ１よりも高い場合、放電スイッチ２５が閉極し、放電抵抗２４、保護抵抗２６を介して放電される。
【００２６】
そして、電圧零まで放電させず、所定の電圧値Ｖｃ１まで低下した時間ｔ６において、放電スイッチ２５を開極して放電を停止する。これらの放電においては、放電回路２１の抵抗分が大きく振動波形とならないので、電圧検出器２３での電圧検出が容易となる。
【００２７】
これにより、コンデンサ５の端子間電圧は、事故電流の遮断後に速やかに所定の電圧値Ｖｃ１にすることができる。また、事故電流の遮断後には、転流スイッチ３は開極され、転流電流を再注入できるようになっている。
【００２８】
なお、事故電流が小さく電圧値Ｖｃ２が所定の電圧値Ｖｃ１よりも低い場合には、放電スイッチ２５は動作せず、充電スイッチ２８が動作して充電が行われる。更に、放電スイッチ２５と電圧検出器２３との動作誤差で所定の電圧値Ｖｃ１よりも低い電圧値まで放電した場合には、充電スイッチ２８を閉極し、所定の電圧値Ｖｃ１まで充電するようになっている。逆に、所定の電圧値Ｖｃ１よりも高い電圧値で放電が停止された場合には、放電スイッチ２５が再閉極して所定の電圧値Ｖｃ１まで放電されるようになっている。
【００２９】
上記第１の実施の形態の直流遮断器によれば、直流回路に事故電流が流れて転流回路６から転流電流が注入されたとき、コンデンサ５の端子間電圧を電圧検出器２３で検出して速やかに所定の電圧値まで放電、または充電するので、事故電流が再通電されたとき、この事故電流に所定の転流電流を注入して遮断することができる。
【００３０】
（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充電回路を説明する図である。この第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、コンデンサを充電する充電回路の構成である。図４において、第１の実施の形態と同様の構成部分については、同一符号を付し、その説明を簡単にする。
【００３１】
図３に示すように、充電回路３５は、放電回路３６とこの放電回路３６に直列に接続した電源回路２２とから構成されている。
【００３２】
放電回路３６には、例えば酸化亜鉛素子からなる電圧制限素子３７がコンデンサ５の端子間に並列に接続されている。この電圧制限素子３７は、コンデンサ５が充電される所定の電圧値と同様の制限電圧を持ち、更に跳ね上がった電圧を吸収する容量を有している。また、電源回路２２には、交流電源２７に充電スイッチ２８と充電抵抗２９とが直列に接続され、ブリッジ回路を構成したダイオード３０により交流が直流に変換されている。
【００３３】
このような回路構成において、転流電流が注入されてコンデンサ５の端子間電圧が振動波形となって所定の電圧値よりも跳ね上がった場合には、この跳ね上がった電圧は電圧制限素子３７で吸収され制限電圧値に抑えられる。このため、コンデンサ５の端子間電圧を速やかに所定の電圧値に保つことができる。
【００３４】
上記第２の実施の形態の直流遮断器によれば、第１の実施の形態による効果の他に、放電回路３６の構成を簡素化することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、直流回路に事故電流が流れて転流回路から転流電流を注入後、コンデンサの端子間電圧が跳ね上がったとき、この端子間電圧を速やかに充放電させて所定の電圧値に保つことができる。このため、事故電流が再通電されたとき、この事故電流に所定の転流電流を注入して遮断することができる。
【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の実施の形態に係る直流遮断器の動作とコンデンサの端子間電圧とを説明する図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る直流遮断器の充電回路を説明する図。
【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とコンデンサの端子間電圧とを説明する図。
【符号の説明】
１  主遮断器
２  副遮断器
３  転流スイッチ
４  リアクトル
５  コンデンサ
６  転流回路
７  サージアブソーバ
８、２０、３５  充電回路
９  直流電源
１０、２９  充電抵抗
１１、２５  放電スイッチ
１２、２４  放電抵抗
２１、３６  放電回路
２２  電源回路
２３  電圧検出器
２６  保護抵抗
２７  交流電源
２８  充電スイッチ
３０  ダイオード
３７  電圧制限素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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