(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
低圧電源に接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間に接続されて制御器により開閉制御される第１のスイッチと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御される第２のスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は第１のスイッチを閉じるとともに第２のスイッチを開いて充電回路から充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は第１のスイッチを開くとともに第２のスイッチを閉じて充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする開閉器用操作電源装置。
【請求項２】
制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
高圧側配電線路に接続され、２つのコンデンサを直列接続してなる分圧コンデンサと、
分圧コンデンサの単位コンデンサに並列接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間に接続されて制御器により開閉制御される第１のスイッチと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御される第２のスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は第１のスイッチを閉じるとともに第２のスイッチを開いて充電回路から充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は第１のスイッチを開くとともに第２のスイッチを閉じて充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする開閉器用操作電源装置。
【請求項３】
制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
低圧電源に接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間であってアノード側が充電回路に、また、カソード側が充電用コンデンサ側に接続されるダイオードと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御されるスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は前記スイッチを開いて充電回路からダイオードを介して充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は前記スイッチを閉じてダイオードにより充電回路への供給を抑えつつ充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする開閉器用操作電源装置。
【請求項４】
制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
高圧側配電線路に接続され、２つのコンデンサを直列接続してなる分圧コンデンサと、
分圧コンデンサの単位コンデンサに並列接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間であってアノード側が充電回路に、また、カソード側が充電用コンデンサ側に接続されるダイオードと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御されるスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は前記スイッチを開いて充電回路からダイオードを介して充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は前記スイッチを閉じてダイオードにより充電回路への供給を抑えつつ充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする開閉器用操作電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器用操作電源装置に関し、詳しくは特別高圧地中配電方式における本線・予備線系統やπ連係系統に適用可能な地中線用開閉器と一体的に付設される操作電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の操作電源装置を地中線用開閉器に取り付ける構造は、例えば実公平7-35261号公報に記載されている。図１０は、その構成を示す縦断面図であり、高圧需要家の引き込み点に設置される高圧キャビネット内の、開閉器と操作電源装置の内部機構を一部省略して示してある。これは、開閉器300の幹線側に接続された可動接点102と負荷側に接続された固定接点103とがケーシング101内に設置され、かつケーシング101の底部にブッシング107が取り付けられている。
【０００３】
また、付帯する制御器によりトリップ動作が可能な開閉器本体100と操作電源装置が、変圧器202やヒューズ111等で形成され、変圧器一次側からブッシング109を介して固定接点103側に接続されると共に、変圧器二次側から制御器に接続して、ブッシング下方に一体的に付設されている。そして、操作電源である変圧器202は、一次巻線と二次巻線をエポキシ樹脂等の絶縁樹脂により一体モールドし、カットコアを組み付けてフレーム等で固定するモールド形変圧器が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このモールド形変圧器は負荷容量が小さいにもかかわらず、一次巻線は、開閉器の固定接点等の配電線路側の相間又は一相接地間に接続し、その電圧を二次巻線へ100Vの一定電圧に変圧するため、配電線路電圧の大きさに応じて、一次巻線の巻数増加と共に、配電線路側と接地間の表面漏洩距離確保をはじめ巻線絶縁構成強化等も相まって、モールド形変圧器本体の容積が相乗的に大きくなってしまう。その結果、開閉器本体に比較して、操作電源装置が大型化してしまい、従来のモールド形変圧器による開閉器用操作電源装置は、6.6kV配電電圧迄しか実現できないのが実情であった。
【０００５】
また、都市部における大規模需要家への供給対策や、郡部における部分的負荷集中と長亘長配電線路に伴う電圧降下対策に対処すべくスポット的な特別高圧配電供給のみならず、最近では都市部への機能集中に伴う需要及び需要密度の伸びに対応するため、6.6kV配電設備の拡充と併せた配電電圧の22kVへの格上げが行なわれつつある。しかも、都市部においては、地価高騰による用地取得難、生活機能集中に伴う諸設備との共存、路上設置に対する都市景観や生活空間の確保等の観点からも、配電設備の小型化がますます必要に迫られている。
【０００６】
そこで、本発明は、都市化の進展や用地取得難等のため配電設備設置スペースが極めて限定されつつある状況のなかで、配電供給システムの高電圧化への促進をはかりながら、機器全体の小型化に貢献すべくコンパクトな開閉器用操作電源装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
低圧電源に接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間に接続されて制御器により開閉制御される第１のスイッチと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御される第２のスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は第１のスイッチを閉じるとともに第２のスイッチを開いて充電回路から充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は第１のスイッチを開くとともに第２のスイッチを閉じて充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
高圧側配電線路に接続され、２つのコンデンサを直列接続してなる分圧コンデンサと、
分圧コンデンサの単位コンデンサに並列接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間に接続されて制御器により開閉制御される第１のスイッチと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御される第２のスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は第１のスイッチを閉じるとともに第２のスイッチを開いて充電回路から充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は第１のスイッチを開くとともに第２のスイッチを閉じて充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
低圧電源に接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間であってアノード側が充電回路に、また、カソード側が充電用コンデンサ側に接続されるダイオードと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御されるスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は前記スイッチを開いて充電回路からダイオードを介して充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は前記スイッチを閉じてダイオードにより充電回路への供給を抑えつつ充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、制御器により高圧側配電線路の接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設される開閉器用操作電源装置において、
高圧側配電線路に接続され、２つのコンデンサを直列接続してなる分圧コンデンサと、
分圧コンデンサの単位コンデンサに並列接続されるインピーダンス調整回路と、このインピーダンス調整回路に接続される整流回路とを有する充電回路と、
充電回路から充電用の電力が供給される充電用コンデンサと、
充電用コンデンサから駆動電力が供給される開閉器駆動部と、
充電回路と充電用コンデンサとの間であってアノード側が充電回路に、また、カソード側が充電用コンデンサ側に接続されるダイオードと、
充電用コンデンサと開閉器駆動部との間に接続されて制御器により開閉制御されるスイッチと、
を備え、
前記制御器の指令にもとづき、開閉器駆動部の停止中は前記スイッチを開いて充電回路からダイオードを介して充電用コンデンサへ電力を供給して充電し、また、開閉器駆動部の作動時は前記スイッチを閉じてダイオードにより充電回路への供給を抑えつつ充電用コンデンサから開閉器駆動部へ駆動電力を供給するスイッチ切り換え手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、商用電源等の低圧電源が供給可能な場合に構成される第１の実施形態を示すブロック図である。AC100VまたはAC200Vの低圧電源１に、充電回路２が接続され、その次段に充電用コンデンサ３が接続され、さらにその次段に自動操作用投入マグネット４が接続されている。また、充電回路２と充電用コンデンサ３の間には補助スイッチ５が、充電用コンデンサ３と自動操作用投入マグネット４との間には補助スイッチ６がそれぞれ設置されている。
【００１２】
図２は、商用電源等の低圧電源の供給が不可能な場合に構成される第２の実施形態を示すブロック図である。22kV等の特別高圧電源７に分圧コンデンサ８が接続されている。この分圧コンデンサ８は、２個のコンデンサ81,82を直列接続して構成されており、その中間電極から取り出された低圧電源１に、充電回路２が接続され、その次段に充電用コンデンサ３が接続され、さらにその次段に自動操作用投入マグネット４が接続されている。また、充電回路２と充電用コンデンサ３の間には補助スイッチ５が、充電用コンデンサ３と自動操作用投入マグネット４との間には補助スイッチ６がそれぞれ設置されている。充電回路２以降については、第１の実施形態、第２の実施形態とも共通の構成である。
【００１３】
図３は、図１、図２の充電回路２以降を詳細に示したものであり、充電回路２はインピーダンス調整回路21と整流回路22とから構成されている。図示されるように、補助スイッチ５，６には、制御信号が入力されて開閉される。具体的には、自動操作用投入マグネット４が停止されているときは、補助スイッチ５が閉じられると同時に補助スイッチ６が開かれて、充電用コンデンサ３が充電される。次に、自動操作用投入マグネット４が作動する場合は、補助スイッチ５が開かれると同時に補助スイッチ６が閉じられて、充電用コンデンサ３から自動操作用投入マグネット４へ放電され、自動操作用投入マグネット４は、特高配電線路９に設置されている接点10を開閉駆動する。
【００１４】
なお、他の論理部、送受信部、開閉制御部、制御器、投入マグネットの開閉機構等は従来と同様なため、詳述を省略している。
図４は、図３の補助スイッチ５をダイオードDiに置き換えたものであり、補助スイッチ６への制御信号のみで作動する。
次に、開閉器の自動投入操作時にマグネットへの通電の近似波形を図５に示す。ここで、電源部の電圧降下が無いと仮定すると、投入時に必要なエネルギーWc1は次式のようになる。
【００１５】
【数１】
Wc1＝V×I×s[J]
【００１６】
ここで、V:マグネット端子電圧[V]、I:実効通電電流[A]、s:通電時間[s]であり、通電電流をピーク値30Aの矩形波として計算すると、Wc1は次式のようになる。
【００１７】
【数２】
Wc1＝90×30×0.25＝675[J]
【００１８】
また、一般的に、コンデンサに蓄えられるエネルギーWc2は次式のようになる。
【００１９】
【数３】
Wc2＝(1/2)×C×Vc2[J]
【００２０】
ここで、C:コンデンサ容量[F]、Vc:コンデンサ充電電圧[V]であり、コンデンサ充電電圧Vcを100[V]とすると、数式１および数式３により、マグネット駆動方式での自動投入動作に必要なコンデンサ容量Cは、0.135[F]あれば、十分であることが判る。更に、充電用コンデンサ３へ低圧電源が供給されている場合はもとより、図２の回路構成によるコンデンサ分圧での低圧電源供給の場合でも、図６に示す充電特性、および図７に示す放電特性のように、再投入可能時間や電源供給断のバックアップ時間も実使用上支障の無いレベルである。
【００２１】
このように、本発明に係る開閉器用操作電源装置は、配電線路電圧が高くなる程、容積が相乗的に大きくなってしまうモールド形変圧器を開閉器に内蔵すること無く、特に、一次巻線である高圧充電部をガスケース外に引き出すことによる絶縁リード線引回しスペースも不必要となる。また、単に、コンデンサ分圧後の低圧をガスケースから引き出す構成であるため、大幅な省スペース化がはかれる。
さらに、この開閉器用操作電源装置は、変圧器にはない停電時の一定時間のバックアップ作用を備えることになる。しかもこの場合、他のバッテリー電源を用いたバックアップ装置では必要であった電源部のメンテナンスが不要となりその分取扱が容易となる。
【００２２】
図８は、22kV特別高圧地中配電方式における本線・予備線系統に、上述の操作電源装置を内蔵した地中線用開閉器が配設される例を示す。図９は、22kVガス開閉器の外観を示す。上述の操作電源装置の採用や接点や機構部等の改良も相まって22kVでありながら、同一仕様の従来の6.6kV配電系統路上設置用のキャビネット形開閉器と同寸法に構成することが実現できた。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、開閉器用操作電源装置を低圧電源または分圧コンデンサと充電コンデンサにより構成したため、容積の大きな変圧器が不要となり、その分小形化が可能となる効果が得られる。その結果、都市化の進展や用地取得難等配電設備設置スペースが極めて限定されつつある状況のなかで、配電供給システムの高電圧化への促進をはかりながら、機器全体の小型化に貢献すべくコンパクトな開閉器用操作電源装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態を示すブロック図である。
【図３】図１および図２の要部を示す図である。
【図４】図３の一部を置き換えた他の実施形態を示す図である。
【図５】マグネットへの通電時の近似波形を示す図である。
【図６】充電用コンデンサの充電特性を示す図である。
【図７】充電用コンデンサの放電特性を示す図である。
【図８】本発明が適用される高圧配電線の本線・予備線系統の一例を示す図である。
【図９】本発明が設置された22kVガス開閉器の一例の外観を示す図である。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  低圧電源
２  充電回路
３  充電用コンデンサ
４  自動操作用投入マグネット
５，６  補助スイッチ
７  特別高圧電源
８  分圧コンデンサ
９  特高配電線路
10  接点
21  インピーダンス調整回路
22  整流回路
81,82  コンデンサ
Di  ダイオード
【図１】
0003753295.tif 000002
【図２】
0003753295.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003753295.tif 000006
【図６】
0003753295.tif 000007
【図７】
0003753295.tif 000008
【図８】
0003753295.tif 000009
【図９】
0003753295.tif 000010
【図１０】
0003753295.tif 000011