(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路に直列接続された主真空遮断器および副真空遮断器と、前記主真空遮断器に並列に接続されたコンデンサとリアクトルおよび転流スイッチを有する転流回路とを具備し、
前記主真空遮断器の電極間を開極させるときの全ストロークに対し、開極から半分の距離を絶縁回復位置とし、
前記転流回路からの転流電流を、前記絶縁回復位置から開極位置までの間に注入し完了させ、その後前記副真空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真空遮断器および副真空遮断器と、前記主真空遮断器に並列に接続されたコンデンサとリアクトルおよび転流スイッチを有する転流回路とを具備し、
前記主真空遮断器の電極間を開極させるときの全ストロークに対し、開極から半分の距離を絶縁回復位置とし、
前記転流回路からの転流電流を、前記絶縁回復位置に達する前から注入し、前記絶縁回復位置の後では波高値に達し、開極位置までに注入を完了させ、その後前記副真空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、転流回路からの転流電流の注入を改良した直流遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流回路の遮断においては、転流回路から転流電流を注入し、直流を交流波形にして電流零点で遮断を行う直流遮断器が用いられている。
【０００３】
この直流遮断器は、例えば特開平５−２３４４７２号公報に記載されており、図３に示すように、直流回路のＰ−Ｎ間に直列に真空遮断器１が接続されている。そして、前記真空遮断器１にコンデンサ２とリアクトル３および転流スイッチ４からなる転流回路を並列接続している。この転流スイッチ４は、前記真空遮断器１の両電極間の絶縁距離が確保された開極位置で、リレー５からの信号により動作するものである。なお、前記真空遮断器１には、電磁エネルギーを吸収するための飽和リアクトル６が並列に接続されている。
【０００４】
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、前記真空遮断器１に制御回路から遮断指令が発せられ、前記真空遮断器１の一方の電極より他方の電極が開離し、両電極間にアーク電流が発生する。そして、両電極が開極位置に達すると、前記リレー５が動作して前記転流スイッチ４が閉じられ、アーク電流に転流回路からの逆方向転流電流が重畳する。これにより、アーク電流が交流波形となり、交流波形の電流零点でアーク電流を遮断している。
【０００５】
【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、以下の問題がある。
【０００６】
図４に示すように、前記真空遮断器１に事故電流Ｉ０が流れた場合、制御回路から遮断指令が発せられ、Ａ点の閉極位置から両電極間が開離し、Ｂ点の開極位置に達した後、Ｂ点における事故電流Ｉｂより大きいパルス状の転流電流が注入される。
【０００７】
このため、転流電流は、閉極位置から開極位置までの時間に要した間に、上昇し続ける事故電流Ｉ０を上回るエネルギーが必要となる。従って、転流回路の前記コンデンサ２の容量や前記リアクトル３の容量を事故電流Ｉ０以上の大容量としなければならない。更に、前記真空遮断器１には、過大の事故電流が開極位置まで流れ続けるので、電極を太径にするなど大容量としなくてはならなかった。また、転流電流の注入タイミングが遅れると、電極などが溶損し遮断不能になる恐れがあった。
【０００８】
これらから、転流回路の前記コンデンサ２や前記リアクトル３を大容量としなくてはならず、また、前記真空遮断器１の電極を太径としなくてはならず、その結果、直流遮断器の全体形状が大型化していた。
【０００９】
従って、本発明の目的は、転流回路から注入されるエネルギーを抑制しうる直流遮断器を提供することにある。
【００１０】
【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真空遮断器および副真空遮断器と、前記主真空遮断器に並列に接続されたコンデンサとリアクトルおよび転流スイッチを有する転流回路とを具備し、前記主真空遮断器の電極間を開極させるときの全ストロークに対し、開極から半分の距離を絶縁回復位置とし、前記転流回路からの転流電流を、前記絶縁回復位置から開極位置までの間に注入し完了させ、その後前記副真空遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
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真空遮断器および副真空遮断器と、前記主真空遮断器に並列に接続されたコンデンサとリアクトルおよび転流スイッチを有する転流回路とを具備し、前記主真空遮断器の電極間を開極させるときの全ストロークに対し、開極から半分の距離を絶縁回復位置とし、前記転流回路からの転流電流を、前記絶縁回復位置に達する前から注入し、前記絶縁回復位置の後では波高値に達し、開極位置までに注入を完了させ、その後前記副真空遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
このような第１の発明および第２の発明の構成によれば、直流の事故電流を交流波形にする転流電流を小さくできるので、転流回路を小容量にでき、その結果、直流遮断器の全体形状を小形化することができる。
【００１３】
【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を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、直流回路のＰ−Ｎ間に直列に主真空遮断器１０と副真空遮断器１１が接続されている。そして、前記主真空遮断器１０にコンデンサ１２とリアクトル１３および例えばサイリスタを用いた転流スイッチ１４からなる転流回路を並列接続している。また、直流回路に設けられた変流器１５を介して、静止型リレー１６により、前記転流スイッチ１４と前記主真空遮断器１０および前記副真空遮断器１１を動作させている。
【００１５】
なお、前記主真空遮断器１０と並列に電磁エネルギーを吸収するためのサージ吸収体１７が接続されている。また、前記副真空遮断器１１は、前記主真空遮断器１０で直流電源を遮断した後、直流回路の開路を確実にするための断路器として流用する開閉器である。
【００１６】
このような回路構成において、図２に示すように、直流回路に事故電流Ｉ０が流れた場合、前記主真空遮断器１０に制御回路から遮断指令が発せられ、Ａ点の前記主真空遮断器１０の閉極位置から両電極間が開離し始める。ここで、前記転流スイッチ１４は、開極位置に達する前で前記主真空遮断器１０の絶縁回復位置のＣ点で前記静止型リレー１６により動作させている。これにより、図中に実線で示したパルス状の転流電流が直流回路に注入され、前記主真空遮断器１０が開極位置に達するまでに注入を完了している。
【００１７】
これは、前記主真空遮断器１０において、例えば電極間の全ストロークを８ｍｍとすれば、電極間の絶縁回復距離は４ｍｍ程度としており、遮断特性に裕度を持たせているためである。つまり、約半分のストロークで電極間が絶縁回復するので、その絶縁回復位置を越えれば遮断が可能になるような絶縁設計がされている。
【００１８】
また、転流電流の周波数は、前記コンデンサ１２と前記リアクトル１３の定数で決まるが、例えば前記コンデンサ１２の容量を１５００μＦ、前記リアクトル１３の容量を５μＨとすれば、回路の浮遊静電容量とリアクタンスを考慮して、４００〜５００μＳのパルス電流幅となる。
【００１９】
そして、前記主真空遮断器１０の開極スピードを、例えば１ｍ／Ｓとして、絶縁回復距離の４ｍｍの位置の前記Ｃ点で転流電流を注入すれば、開極位置に達するまでには数ｍＳの時間があり、転流電流の注入を充分に完了させることができる。このように確実な制御は、前記静止型リレー１６や例えばサイリスタを用いた前記転流スイッチ１４により、大きな時間の遅れがなく達成できる。
【００２０】
この転流電流は、前記Ｃ点における事故電流Ｉｃより大きいエネルギーが必要であるが、開極位置まで上昇し続ける事故電流Ｉｂよりはるかに小さい。これにより、開極位置での事故電流Ｉｂより小さいＣ点における事故電流Ｉｃの逆方向転流電流を重畳して、直流を交流波形にして、交流波形の零点でアーク電流を遮断することができる。その後、前記副真空遮断器１１を開極して、直流回路の開路を確実なものとさせている。
【００２１】
上記第１の実施の形態の直流遮断器によれば、前記主真空遮断器１０に遮断指令が発せられた場合、電極間の絶縁回復位置から開極位置に達するまでの間に転流電流の注入を完了するので、転流電流を小さくすることができる。これにより、直流の事故電流を小さい転流電流で交流波形にして、交流波形の零点で遮断を行うことができる。
【００２２】
このため、転流回路での前記コンデンサ１２や前記リアクトル１３の電流容量が小さくてすみ、転流回路を小型化することができる。その結果、直流遮断器の全体形状の小型化ができる。
【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再び図１を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、直流遮断器の回路構成は、第１の実施の形態と全く同様であるので説明は省略する。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、転流電流を注入する時間であり、その時間について再び図２を参照して説明する。
【００２５】
図２に示すように、直流回路に事故電流Ｉ０が流れた場合、主真空遮断器１０に制御回路から遮断指令が発せられ、Ａ点の前記主真空遮断器１０の閉極位置から両電極間が開離し始める。ここで、転流スイッチ１４は、開極位置に達する前で、前記主真空遮断器１０の絶縁回復位置のＣ点より更に前で静止型リレー１６により動作させている。これにより、図中に点線で示したパルス状の転流電流が直流回路に注入され、Ｃ点の後において転流電流が波高値に達し、前記主真空遮断器１０が開極位置に達するまでに注入を完了している。
【００２６】
これは、前記主真空遮断器１０において、例えば電極間の全ストロークを８ｍｍとすれば、電極間の絶縁回復距離は４ｍｍ程度としており、遮断特性に裕度を持たせているためである。つまり、約半分のストロークで電極間が絶縁回復するので、その絶縁回復位置の前記Ｃ点の後で転流電流を最大とし、遮断を確実なものとしている。
【００２７】
ここで、転流電流の周波数は、コンデンサ１２とリアクトル１３の定数で決まるが、例えば前記コンデンサ１２の容量を１５００μＦ、前記リアクトル１３の容量を５μＨとすれば、回路の浮遊静電容量とリアクタンスを考慮して、立上がりの時間ｔはｔ≒２００μＳとなる。
【００２８】
そして、前記主真空遮断器１０の開極スピードを、例えば１ｍ／Ｓとすると、絶縁回復距離の４ｍｍに達する時間が４ｍＳとなり、この４ｍＳより更に早い時間のｔ≒２００μＳ以内で、前記転流スイッチ１４を動作させている。これにより、絶縁回復位置の前記Ｃ点の後で転流電流が波高値に達するようにしている。また、開極位置までには、転流電流の注入を充分に完了させることができる。このように確実な制御は、前記静止型リレー１６や例えばサイリスタを用いた前記転流スイッチ１４により、大きな時間の遅れがなく達成できる。
【００２９】
この転流電流の波高値は、前記Ｃ点における事故電流Ｉｃより大きいエネルギーが必要であるが、開極位置まで上昇し続ける事故電流Ｉｂよりはるかに小さい。これにより、開極位置での事故電流Ｉｂより小さいＣ点における事故電流Ｉｃに最大のエネルギーに達した逆方向転流電流を重畳して、直流を大きな周波数の交流波形にして、交流波形の零点でアーク電流をより確実に遮断することができる。その後、副真空遮断器１１を開極して、直流回路の開路を確実なものとさせている。
【００３０】
上記第２の実施の形態の直流遮断器によれば、前記主真空遮断器１０に遮断指令が発せられた場合、電極間の絶縁回復位置に達する前に、すでに転流電流の注入が始まっており、電極間の絶縁回復位置の後において波高値に達するようにしているので、転流電流を小さくすることができる。更に、直流の事故電流を小さい転流電流で大きな周波数の交流波形にできるので、交流波形の零点でより確実に遮断を行うことができる。
【００３１】
このため、転流回路での前記コンデンサ１２や前記リアクトル１３の電流容量が小さくてすみ、転流回路を小型化することができる。その結果、直流遮断器の全体形状の小型化ができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、主真空遮断器の電極間の絶縁回復位置から開極位置に達するまでの間に、転流回路からの転流電流を注入し終わるので、転流電流を小さくすることができる。このため、転流回路を構成するコンデンサやリアクトルの容量を小さくすることができ、その結果、直流遮断器の全体形状の小型化を図ることができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、主真空遮断器の電極間の絶縁回復位置に達する前から転流電流を注入し、絶縁回復位置の後で波高値に達し、開極位置に達するまでの間に、転流回路からの転流電流を注入し終わるので、転流電流を小さくすることができる。このため、転流回路を構成するコンデンサやリアクトルの容量を小さくすることができ、その結果、直流遮断器の全体形状の小型化を図ることができる。
【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】  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。
【図３】  従来の直流遮断器の回路図。
【図４】  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  真空遮断器
２、１２  コンデンサ
３、１３  リアクトル
４、１４  転流スイッチ
５  リレー
６  飽和リアクトル
１０  主真空遮断器
１１  副真空遮断器
１５  変流器
１６  静止型リレー
１７  サージ吸収体
【図１】
0004229630.tif 000002
【図２】
0004229630.tif 000003
【図３】
0004229630.tif 000004
【図４】
0004229630.tif 000005