(57)【要約】【課題】装置を大形化せずに、事故電流を極めて短い時間で遮断できるようにすることにある。【解決手段】三相回路の周波数よりも高周波数の電流をリアクトル２２とコンデンサ２３の共振で発生させる高周波電流発生回路を１つの相の遮断器７の接点に並列接続し、該リアクトル２２と電磁結合しているリアクトル２５，２６を遮断器７の他の２相の接点に並列接続し、これらに高周波電流を誘起させる。遮断器７を流れる事故電流に該高周波電流を重畳して早期に電流零点を得ることで、極めて短時間で大きな事故電流の遮断を完了させる。前記リアクトル２２，２５，２６の代わりに回路の接続導体３２，３５，３６を近接配置して１つの相の共振回路が発生する高周波電流を他の２つの相に誘起させる。【選択図】        図１
2005038639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流回路の各相に挿入した遮断部と、
この多相交流回路の周波数よりも高い周波数の電流を発生させる高周波電流発生回路と、
前記遮断部の１つに該高周波電流発生回路を並列に投入させる第１投入部と、
前記高周波電流発生回路との電磁結合で高周波電流を発生する複数の高周波誘導電流発生回路と、
前記多相交流回路に挿入した残余の遮断部に別個の前記高周波誘導電流発生回路を並列に投入する第２投入部と、
を備えることを特徴とする多相交流回路の高速限流遮断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多相交流回路の高速限流遮断装置において、
前記高周波電流発生回路は容量性リアクタンス素子と誘導性リアクタンス素子で構成し、
前記高周波誘導電流発生回路は別の誘導性リアクタンス素子で構成し、
前記誘導性リアクタンス素子と別の誘導性リアクタンス素子とを電磁結合させる構成であることを特徴とする多相交流回路の高速限流遮断装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多相交流回路の高速限流遮断装置において、
前記誘導性リアクタンス素子と別の誘導性リアクタンス素子はそれぞれが別個のコイルであり、
これら各コイルを共通の鉄心に巻き付けた構成であることを特徴とする多相交流回路の高速限流遮断装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の多相交流回路の高速限流遮断装置において、
前記誘導性リアクタンス素子は前記高周波電流発生回路の導体であり、
前記別の誘導性リアクタンス素子は前記高周波誘導電流発生回路の導体であり、
これら各導体を極力接近して敷設する構成であることを特徴とする多相交流回路の高速限流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多相交流回路に事故電流が流れた場合に、その電流がピーク値に到達する以前に事故電流を検出して遮断をする多相交流回路の高速限流遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多相交流回路として、三相交流回路が最も多く使用されているから、以下では三相交流交流回路を例にして本発明の説明を行う。
【０００３】
三相交流回路で短絡事故や接地事故が発生したときは、遮断器がこの事故点を電源から切り離すのであるが、このとき遮断器は、その設置場所に流れる大きな事故電流を素早く且つ確実に遮断できる遮断容量を備えていることが必要である。それ故、電力系統に接続して交流電力を受電している需要家は、例えばこの電力系統の短絡容量が大きくなるような変更（例えば他の系統との連系で大きな電力系統になる，あるいは送電系統の変更で短絡インピーダンスが減少する）などがあれば、その入口に設置している受電用遮断器の遮断容量を増大させる必要があるが、遮断器の遮断容量を増大させることは装置が大形化することになるので、簡単に行えないことがある。
【０００４】
そこで遮断器の遮断容量を増大させずに大きな事故電流を遮断できるようにするために、例えば、事故電流を検出すれば素早くその回路にインピーダンスを挿入することで事故電流を抑制する所謂限流遮断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この特許文献１で提案されている装置は、インピーダンスを有する素子（例えばリアクトル）と高速で動作するスイッチ（例えば半導体スイッチ）との直列接続回路を遮断器の各相接点に別個に並列接続しておき、大きな事故電流を検出すれば前記半導体スイッチがオンの状態で遮断器接点をオフにすることで、事故電流をこのインピーダンスを含む回路へ移す。大きな事故電流はこの回路に挿入されているリアクトルなどのインピーダンスにより小さな値に限流される。この限流された電流は半導体スイッチのオフにより遮断される。
【０００６】
かくして遮断器の遮断容量を増大させなくても、遮断器の能力以上の大電流の遮断が可能になる。しかしながらこのときの事故電流の遮断には、遮断器と半導体スイッチがオフしてから最初の電流零点を通過するまでの時間が経過しなければならないから、最短でも１サイクル（５０ＨＺ  地区ならば２０ミリ秒）の遮断時間が必要になる。
【０００７】
そこでより速く事故電流を遮断するべく、電力系統の周波数よりも高い周波数の電流を発生する高周波電流発生装置を、投入装置を介して遮断器の各相接点に別個に並列接続することにより、高速で三相交流電流を限流遮断する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
図３は高周波電流発生装置を備えた三相高速限流遮断装置の従来例を示した主回路接続図である。この図３において、三相電源１からの三相交流電力は、開閉器３を介して負荷２へ供給される。ここで三相高速限流遮断装置１０は、Ｒ相に電流検出器５，遮断器７，投入スイッチ１１，リアクトル１２，コンデンサ１３，充電装置１４ならびに消弧装置１５を備えるのであるが、これと同じ機器を残余のＳ相とＴ相にも備えている。
【０００９】
通常は、投入スイッチ１１がオフの状態のときに開閉器３と遮断器７をオンにすることで、三相電源１からの三相交流電力を負荷２へ供給している。この状態で、例えば負荷２側に短絡等の故障が発生した場合に、この故障電流が定常値以上の所定値まで増大したことを電流検出器５が検出すると、遮断器７へ遮断指令が与えられてこれをオフにすると共に、投入スイッチ１１に投入指令が発せられてこれをオンにする。充電装置１４は既に直流でコンデンサ１３を充電しているので、投入スイッチ１１をオンにすると、直列共振により、リアクトル１２のインダクタンスとコンデンサ１３のキャパシタンスで定まる周波数の交流電流が、投入スイッチ１１と遮断器７を介して流れる。この直列共振周波数は三相電源１からの商用周波数（５０または６０ＨＺ  ）よりも高い周波数になるように各定数は選定されている。
【００１０】
遮断器７を流れる商用周波数の事故電流に、この直列共振による高周波数の電流が重畳されることになって、この重畳された電流は速やかに零点を通過し、この零点通過時点で電流は遮断される。なお、この共振回路のインダクタンス（リアクトル１２を含む）に蓄えられたエネルギーが遮断器７の両端に高電圧となって印加されるのを妨げるために、非線型素子でなる消弧装置１５を備えるのであるが、遮断器７での電流遮断完了後もこの消弧装置１５を経て流れる漏れ電流は、開閉器３をオフにすることで解消される。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−３１５６６６号公報
【特許文献２】
特願２００１−３４１６０８号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、事故電流をインピーダンスにより限流して遮断する場合は、最短でも１サイクル（５０ＨＺ  地区では２０ミリ秒）の遮断時間を必要とする。そこでより短時間での遮断を実現するべく、共振回路で発生した高周波電流を事故電流に重畳させるのであるが、この高周波電流の発生にはリアクトルとコンデンサならびにコンデンサ充電用電源を備えると共に、投入スイッチや電流検出器も必要となるが、特にコンデンサは大きなスペースを必要とする。これらを各相ごとに備えなければならないので、装置が大形になって設置に広いスペースが必要になる欠点があるし、高価にもなる。
【００１３】
そこでこの発明の目的は、装置を大形化せずに、事故電流を極めて短い時間で遮断できるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の多相交流回路の高速限流遮断装置は、
多相交流回路の各相に挿入した遮断部と、この多相交流回路の周波数よりも高い周波数の電流を発生させる高周波電流発生回路と、前記遮断部の１つに該高周波電流発生回路を並列に投入させる第１投入部と、この高周波電流発生回路との電磁結合で高周波電流を発生する複数の高周波誘導電流発生回路と、前記多相交流回路に挿入した残余の遮断部に別個の前記高周波誘導電流発生回路を並列に投入する第２投入部と、を備える。
【００１５】
前記高周波電流発生回路は容量性リアクタンス素子と誘導性リアクタンス素子で構成し、前記高周波誘導電流発生回路は別の誘導性リアクタンス素子で構成し、前記誘導性リアクタンス素子と別の誘導性リアクタンス素子とを電磁結合させる構成とする。
【００１６】
前記誘導性リアクタンス素子と別の誘導性リアクタンス素子はそれぞれが別個のコイルであり、これら各コイルを共通の鉄心に巻き付けた構成とする。
【００１７】
前記誘導性リアクタンス素子は前記高周波電流発生回路の導体であり、前記別の誘導性リアクタンス素子は前記高周波誘導電流発生回路の導体であり、これら各導体を極力接近して敷設する構成とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図であるが、この図１に図示の三相電源１，負荷２，開閉器３，遮断器７，投入スイッチ１１および消弧装置１５の名称・用途・機能は、図３で既述の従来例回路の場合と同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
【００１９】
この第１実施例では、三相回路のうちの任意の相，例えばＳ相には、高周波電流発生回路としての共振回路をリアクトル２２とコンデンサ２３で形成すると共に、このコンデンサ２３を充電するための充電装置２４を備えるが、他のＲ相とＴ相には、Ｓ相のリアクトル２２と電磁結合しているリアクトル２５と２６を備えるのみで高周波誘導電流発生回路を形成している。これらの各リアクトル２２，２５，２６を例えば共通の鉄心に巻き付けるなどにより構成することにより、共振によりＳ相に生じた高周波電流と同じ周波数の高周波電流がＲ相とＴ相に誘起されるから、コンデンサとその充電装置をＲ相とＴ相では設置するのを省略することができる。なお他相にはＳ相とは逆位相の高周波電流が誘起されるから、零点通過時点がやや異なることになるが、共振周波数が高い値であることから、この時間差は無視できる程度に短い。
【００２０】
図２は本発明の第２実施例を表した主回路接続図であって、任意の相であるＳ相に高周波電流発生回路としての共振回路を備えるのであるが、この共振回路の構成要素であるリアクトルの代わりを、当該共振回路の接続導体３２が有するリアクタンスで代用するところが、図１で既述の第１実施例回路とは異なっている。また、他の２相の高周波誘導電流発生回路の構成要素であるリアクトルも、接続導体３５，３６のリアクタンスで代用するのであるが、これを除いた他の部分はすべて図１で既述の第１実施例回路と同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
【００２１】
この第２実施例回路では、高周波電流発生回路の接続導体３２と高周波誘導電流発生回路の接続導体３５，３６とを可能なかぎり接近して配置することにより、高周波電流発生回路で発生した高周波電流を高周波誘導電流発生回路に誘起させるのであるが、鉄心が介在しない電磁結合の場合は結合率が低下するが、高周波電流発生回路で発生する高周波電流の振幅を大きくすることで結合率の低下を補償して、電流零点を確実に実現させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
共振回路で発生する高周波電流を三相交流電流に重畳することで、遮断器に流れる事故電流が零点を通過するよりも早い時点で電流零点を実現させることにより、素早く事故電流を遮断する従来の装置では、リアクトルとコンデンサと充電装置を各相ごとに備えなければならないし、特にコンデンサは大形になることから、装置の設置には広いスペースが必要であるし、高価になる欠点もある。これに対して本発明では、任意の１相にのみ共振回路を設け、該共振回路の構成要素であるリアクトルから他相のリアクトルへ電磁誘導で高周波電流を誘導するように構成することで、他相ではコンデンサとその充電装置を省略することができるので、装置の大形化を抑制して設置スペースを縮小できるし、価格の上昇を抑制できる効果も得られる。
【００２３】
更に、任意の相のリアクトルと他相のリアクトルを鉄心を介して結合させる代わりに、各相回路を構成する接続導体同士をできるかぎり接近して配置することで、リアクトルや鉄心を省略できるので、より一層装置を小形化できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図３】高周波電流発生装置を備えた三相高速限流遮断装置の従来例を示した主回路接続図
【符号の説明】
１                    三相電源
２                    負荷
３                    開閉器
５                    電流検出器
７                    遮断器
１０                    三相高速限流遮断装置
１１                    投入スイッチ
１２，２２，２５，２６  リアクトル
１３，２３              コンデンサ
１４，２４              充電装置
１５                    消弧装置
２４                    充電装置
３２，３５，３６        接続導体
【図１】
2005038639.tif 000003
【図２】
2005038639.tif 000004
【図３】
2005038639.tif 000005