(57)【要約】【課題】電源の周波数、位相に関わらず主回路電流の速やかな遮断が実現できるとともに、転流電流の負荷側への流れ込みを防止して負荷側での点検等を行う作業者の安全性を向上させた転流式交流遮断器を提供する。【解決手段】交流電源２１と負荷２２との間の主回路に流れる主回路電流を開閉する主接点１と、前記主回路の前記主接点１と前記負荷２２との間に電気的に直列に接続された副接点２と、電気的に直列に接続した転流コンデンサ４及び転流スイッチ３Ａを前記主接点１に電気的に並列に接続してなる転流回路と、前記主接点１に電気的に並列に接続されたエネルギ吸収用の非直線抵抗５と、前記主回路の前記副接点２と前記負荷２２との間に設けられた電流値検知手段１１と、前記主接点１を流れる前記主回路電流に前記転流コンデンサ４の放電による転流高周波振動電流を重畳させることにより、前記主回路電流を遮断する手段とを備えた。【選択図】図１
2012079660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間の主回路に流れる主回路電流を開閉する主接点と、
前記主回路の前記主接点と前記負荷との間に電気的に直列に接続された副接点と、
電気的に直列に接続した転流コンデンサ及び転流スイッチを前記主接点に電気的に並列に接続してなる転流回路と、
前記主接点に電気的に並列に接続されたエネルギ吸収用の非直線抵抗と、
前記主回路の前記副接点と前記負荷との間に設けられた電流値検知手段と、
前記主接点を流れる前記主回路電流に前記転流コンデンサの放電による転流高周波振動電流を重畳させることにより、前記主回路電流を遮断する手段とを備えた
ことを特徴とする転流式交流遮断器。
【請求項２】
請求項１記載の転流式交流遮断器において、
前記主回路電流の通電方向を検知する電流方向検知手段を備え、
前記電流方向検知手段で検知された前記主回路電流の通電方向によって、前記主回路電流に重畳させる前記転流高周波振動電流の極性を反転させる
ことを特徴とする転流式交流遮断器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転流式交流遮断器において、
前記主回路上で前記主接点に可飽和リアクトルを電気的に直列に接続した
ことを特徴とする転流式交流遮断器。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の転流式交流遮断器において、
前記転流高周波振動電流の極性を反転させるために複数の転流スイッチを設けた
ことを特徴とする転流式交流遮断器。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の転流式交流遮断器において、
前記転流高周波振動電流の極性を反転させるために転流スイッチを半導体スイッチで構成した
ことを特徴とする転流式交流遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相交流回路の電流を入切する転流式交流遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の転流式直流遮断器は、直流電源と負荷との間に接続される主接点と、コンデンサ、リアクトル、転流スイッチとを直列に接続した転流回路と、エネルギ吸収装置としての非直線抵抗とを備え、主接点に電気的並列に転流回路と非直線抵抗とを接続して構成されている。主回路電流の遮断は、まず主接点を開極し、その後、転流スイッチを閉路して主接点に主回路電流とは逆方向の転流電流を流し、主回路電流との間で電流零点を作り、これによって交流電流遮断の場合と同じように遮断している。
【０００３】
このような転流式直流遮断器において、無負荷回路時の転流電流が負荷側へ流れ込むのを阻止する阻止手段を設け、転流電流の負荷側への流れ込みを防止して負荷側での点検等を行う作業者の安全性を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３４４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、交流真空遮断器は、主回路に事故が発生し過大な電流が流れた場合、主接点を流れる交流電流が零点を迎えたときに真空の高い絶縁耐力によりアークの再点弧を防止することで電流を遮断している。しかし、交流電流の零点を迎えるタイミングは電源の周波数、位相に依存するため、事故電流が零点を迎えるまでは主回路には過大な電流が流れ続けることとなる。このため、より高速で事故電流を遮断できる交流遮断器が要望されている。
【０００６】
また、遮断器の負荷側で点検等を行う作業者の安全性が確保された交流遮断器が要望されている。
【０００７】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、電源の周波数、位相に関わらず主回路電流の速やかな遮断が実現できるとともに、転流電流の負荷側への流れ込みを防止して負荷側での点検等を行う作業者の安全性を向上させた転流式交流遮断器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、交流電源と負荷との間の主回路に流れる主回路電流を開閉する主接点と、前記主回路の前記主接点と前記負荷との間に電気的に直列に接続された副接点と、電気的に直列に接続した転流コンデンサ及び転流スイッチを前記主接点に電気的に並列に接続してなる転流回路と、前記主接点に電気的に並列に接続されたエネルギ吸収用の非直線抵抗と、前記主回路の前記副接点と前記負荷との間に設けられた電流値検知手段と、前記主接点を流れる前記主回路電流に前記転流コンデンサの放電による転流高周波振動電流を重畳させることにより、前記主回路電流を遮断する手段とを備えたものとする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記主回路電流の通電方向を検知する電流方向検知手段を備え、前記電流方向検知手段で検知された前記主回路電流の通電方向によって、前記主回路電流に重畳させる前記転流高周波振動電流の極性を反転させることを特徴とする。
【００１０】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記主回路上で前記主接点に可飽和リアクトルを電気的に直列に接続したことを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記転流高周波振動電流の極性を反転させるために複数の転流スイッチを設けたことを特徴とする。
【００１２】
更に、第５の発明は、第２又は第３の発明において、前記転流高周波振動電流の極性を反転させるために転流スイッチを半導体スイッチで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主接点を流れる主回路電流に転流高周波振動電流を重畳することで、強制的に零点を発生させることができ、電源の周波数、位相に関わらず主回路電流の速やかな遮断が実現できるとともに、主接点と負荷との間に転流電流の負荷側への流れ込みを阻止する阻止手段を設けたので、負荷側での点検等を行う作業者の安全性を向上させた転流式交流遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の転流式交流遮断器の第１の実施の形態を示す回路接続図である。
【図２】本発明の転流式交流遮断器の第２の実施の形態を示す回路接続図である。
【図３】本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態を示す回路接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の転流式交流遮断器の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の転流式交流遮断器の第１の実施の形態を示す回路接続図である。図１において、本発明の転流式交流遮断器の第１の実施の形態は、交流電源２１と負荷２２との間に接続される主接点１と、予め充電された転流コンデンサ４と機械接点である転流スイッチ３Ａとを電気的に直列に接続した転流回路と、エネルギ吸収装置としての非直線抵抗５とを備え、主接点１に転流回路と非直線抵抗５とを電気的に並列に接続するとともに、主接点１と負荷２２との間に阻止手段としての副接点２を電気的に直列に接続して構成されている。なお、副接点２は主接点１と同時に開閉するものである。
【００１７】
副接点２と負荷２２とを接続する主回路には、主回路の電流値を検出する計器用変流器１１が取り付けられている。計器用変流器１１の２次側には過電流継電器１２が接続されている。過電流継電器１２は計器用変流器１１からの電流値信号により、主回路の過電流を検出すると、主接点１、副接点２、転流スイッチ３Ａに開極信号や閉極信号等の操作信号を出力する。
【００１８】
この転流式交流遮断器の第１の実施の形態の動作を説明する。主接点１と副接点２が閉路して電源２１から負荷２２に電源が供給されている状態において、何らかの電気事故が発生すると、上述した過電流継電器１２が主回路の過電流を検出し、主接点１と副接点２に開極信号を出力する。
【００１９】
これにより、主接点１が開極するが、主接点１の電極間にはアークが点弧する。主接点１の電極間にアークが点弧している間は継続して過電流が主回路を流れ続けるが、主接点１の開極直後直ちに連動して転流スイッチ３Ａが投入されるので、転流コンデンサ４―転流スイッチ３Ａ―主接点１の閉回路が形成され、転流コンデンサ４が放電し、この閉回路に転流高周波振動電流が通電される。この高周波振動電流が主接点１を流れる主回路電流と重畳することで、主接点１を流れる電流に零点が発生し、アークが消弧する。
【００２０】
アーク消弧直後、負荷２２のインダクタンス成分に起因する電気エネルギにより主接点１の電極間の電圧が上昇するが、このとき非直線抵抗５が放電を開始し、電気エネルギを熱エネルギとして放出し、電流は遮断される。これにより、当該転流式交流遮断器はより速やかな交流電流の遮断を実現することができる。
【００２１】
しかし、無負荷時の開路の場合、主接点１は開極と同時に極間の絶縁が回復し、また、主接点１と同時に操作される副接点２も開極と同時に極間の絶縁が回復することになる。したがって、その後、転流スイッチ３Ａが閉路されると、転流コンデンサ４が放電し転流電流が生じるが、主接点１及び副接点２は既に開路しているためここを流れることはない。
【００２２】
このため、この転流電流は、エネルギ吸収装置としての非直線抵抗５で消費され、主回路へは流れない。このように、負荷２２側への転流電流の流入が阻止されるため、負荷２２側で主回路電流の遮断が完了したものとして点検等を始めたとしても、作業者が感電することがない。
【００２３】
上述した本発明の転流式交流遮断器の第１の実施の形態によれば、主接点１を流れる主回路電流に転流高周波振動電流を重畳することで、強制的に零点を発生させることができ、電源２１の周波数、位相に関わらず主回路電流の速やかな遮断が実現できるとともに、主接点１と負荷２２との間に転流電流の負荷２２側への流れ込みを阻止する阻止手段である副接点２を設けたので、負荷２２側での点検等を行う作業者の安全性を向上させた転流式交流遮断器を提供することができる。
【実施例２】
【００２４】
以下、本発明の転流式交流遮断器の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図２は本発明の転流式交流遮断器の第２の実施の形態を示す回路接続図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。  
図２において、本発明の転流式交流遮断器の第２の実施の形態は、主接点１、副接点２、転流コンデンサ４、非直線抵抗５、計器用変流器１１、及び過電流継電器１２を備えている点で、第１の実施の形態と同じであるが、転流スイッチを１個（３Ａ）で構成する第１の実施の形態に対して、転流スイッチを４個（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）で構成する点が異なる。
【００２５】
具体的には、まず、予め充電された転流コンデンサ４の正極側に転流スイッチ３Ｂ，３Ｄの一端側を、転流コンデンサ４の負極側に転流スイッチ３Ａ，３Ｃの一端側をそれぞれ接続している。次に、転流スイッチ３Ａ，３Ｂの他端側を主接点１の電源２１側端子に、転流スイッチ３Ｃ，３Ｄの他端側を主接点１の副接点２側端子にそれぞれ接続している。この結果、主接点１には転流回路が電気的に並列に接続されている。
【００２６】
また、副接点２と負荷２２とを接続する主回路には、第１の実施の形態と同様に主回路の電流を検出する計器用変流器１１と過電流継電器１２とが設けられている。本実施の形態の過電流継電気１２は、主回路の過電流を検出すると、主接点１、副接点２、に開極信号や閉極信号等の操作信号を出力すると共に、過電流の方向によって、転流スイッチ３Ａ，３Ｄの１組と、３Ｂ，３Ｃの１組のいずれかに選択的に開極信号や閉極信号等の操作信号を出力することができる。
【００２７】
この転流式交流遮断器の第２の実施の形態の動作を説明する。  
主接点１と副接点２が閉路して電源２１から負荷２２に電源が供給されている状態において、主回路を流れる電流の方向が図２のＡの方向であるときに何らかの電気事故が発生すると、上述した過電流継電器１２が主回路の過電流を検出し、主接点１と副接点２に開極信号を発報する。このとき、主回路を流れる過電流の方向は、Ａの方向となり、この流れ方向を検出した過電流継電器１２は、主接点１開極直後に転流スイッチ３Ａと３Ｄに閉極指令を出力する。
【００２８】
まず、主接点１が開極するが、主接点１の電極間にはアークが点弧する。主接点１の電極間にアークが点弧している間は継続して過電流が主回路を流れ続けるが、主接点１の開極直後直ちに連動して転流スイッチ３Ａ，３Ｄが投入されるので、転流コンデンサ４―転流スイッチ３Ｄ―主接点１―転流スイッチ３Ａの閉回路が形成され、転流コンデンサ４が放電し、この閉回路に転流高周波振動電流が通電される。この高周波振動電流の第１半波は図２のＢ方向に流れ、主接点１を流れる主回路電流と重畳することで、主接点１を流れる電流に零点が発生し、アークが消弧し、速やかに遮断される。
【００２９】
一方、主接点１と副接点２が閉路して電源２１から負荷２２に電源が供給されている状態において、主回路を流れる電流の方向が図２のＢの方向であるときに何らかの電気事故が発生すると、上述した過電流継電器１２が主回路の過電流を検出し、主接点１と副接点２に開極信号を出力する。
【００３０】
このとき、主回路を流れる過電流の方向は、Ｂの方向となり、この流れ方向を検出した過電流継電器１２は、主接点１開極直後に転流スイッチ３Ｂと３Ｃに閉極指令を出力する。
【００３１】
まず、主接点１が開極するが、主接点１の電極間にはアークが点弧する。主接点１の電極間にアークが点弧している間は継続して過電流が主回路を流れ続けるが、主接点１の開極直後直ちに連動して転流スイッチ３Ｂ，３Ｃが投入されるので、転流コンデンサ４―転流スイッチ３Ｂ―主接点１―転流スイッチ３Ｃの閉回路が形成され、転流コンデンサ４が放電し、この閉回路に転流高周波振動電流が通電される。この高周波振動電流の第１半波は図２のＡの方向に流れ、主接点１を流れる主回路電流と重畳することで、主接点１を流れる電流に零点が発生し、アークが消弧し、速やかに遮断される。
【００３２】
上述した本発明の転流式交流遮断器の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。また、主接点１に流れる事故電流の極性がいずれであっても、主接点１に流れる交流電流が零になる時点を強制的に作るので、瞬時に遮断することができる。
【実施例３】
【００３３】
以下、本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態を示す回路接続図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。  
図３において、本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態は、主接点１、副接点２、転流コンデンサ４、非直線抵抗５、計器用変流器１１、及び過電流継電器１２を備えている点で、第１の実施の形態と同じであるが、転流スイッチを機械接点式のもの（３Ａ）で構成する第１の実施の形態に対して、転流スイッチを半導体スイッチ（３Ｅ）で構成する点、及び、主接点１に直列に可飽和リアクトル６を接続している点が異なる。
【００３４】
具体的には、まず、予め充電された転流コンデンサ４の負極側に半導体スイッチとして２個のサイリスタ１３，１４を逆並列に接続した転流スイッチ３Ｅを電気的に直列に接続して転流回路を構成している。また、主接点１と副接点２とを接続する主回路に可飽和リアクトル６を挿入し、主接点１と直列に接続し、転流回路と並列に接続した電気回路を構成している。
【００３５】
また、副接点２と負荷２２とを接続する主回路には、第１の実施の形態と同様に主回路の電流を検出する計器用変流器１１と過電流継電器１２とが設けられている。過電流継電気１２は、主回路の過電流を検出すると、主接点１、副接点２、転流スイッチ３Ｅに開極信号や閉極信号等の操作信号を出力する。
【００３６】
上述した本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００３７】
また、上述した本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態によれば、主接点１と電気的に直列に可飽和リアクトル６を接続したので、電流零点でのｄｉ／ｄｔを小さくできるため、転流式交流遮断器の性能を向上させることができる。
【００３８】
なお、主接点１と電気的に直列に可飽和リアクトル６を接続した場合を本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態において説明したが、これに限るものではない。第１及び第２の実施の形態の構成に加えて、可飽和リアクトル６を接続してもよい。
【００３９】
また、半導体スイッチで構成した転流スイッチ３Ｅを本発明の転流式交流遮断器の第３の実施の形態において説明したが、これに限るものではない。第２の実施の形態において半導体スイッチで転流スイッチを構成してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１          主接点
２          副接点
３Ａ〜３Ｄ  転流スイッチ（機械接点）
３Ｅ        転流スイッチ（半導体スイッチ）
４          転流コンデンサ
５          非直線抵抗
６          可飽和リアクトル
１１        計器用変流器
１２        過電流継電器
２１        交流電源
２２        負荷
【図１】
2012079660.tif 000003
【図２】
2012079660.tif 000004
【図３】
2012079660.tif 000005