JP2001143581A - 転流式直流遮断器 - Google Patents
転流式直流遮断器Info
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- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
のコンデンサとを断路してコンデンサ充電電圧による事
故を防止防止するとともに、開閉指令を2系統に低減し
た回路構成をもつ転流式直流遮断器を供給する。 【解決手段】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路に直
列に挿入された第1の主スイッチおよび第2の主スイッ
チと、第1の主スイッチと連動する第1の副スイッチ,
第2の主スイッチと連動する第2の副スイッチ,第1の
コンデンサ,第2のコンデンサ、リアクトルから成り、
第1の主スイッチに並列接続される転流回路と、2つの
主スイッチの開閉動作を制御する制御装置と、過電流引
外し装置とを備える。 【効果】上記構成により、遮断器開極時に負荷側回路と
2種類の静電容量のコンデンサとを断路してコンデンサ
充電電圧による事故を防止するとともに、開閉指令を2
系統に低減できる。
Description
関し、特に2組の主・副スイッチと2種類の静電容量の
コンデンサを有する構成とし、2組の主・副スイッチの
開閉条件を選択することで、遮断しようとする電流の種
類に対応する転流回路を2系統から選択できる転流式直
流遮断器の回路構成に関する。
静電容量のコンデンサを並列接続して転流電流の大きさ
を選択できる転流回路構成をもつ転流式直流遮断器が、
特開平8−148066 号に記載されている。
来技術では負荷側回路と2種類の静電容量のコンデンサ
が接続状態となる回路構成であり、遮断器開極時でもコ
ンデンサの充電電圧が負荷側回路に印加されたままなの
で事故を起こす恐れがある。また、主接点,第1のスイ
ッチ,第2のスイッチはそれぞれ独立制御されており、
3系統の制御を与えねばならない。
止するとともに、開閉指令を2系統に低減した回路構成
をもつ転流式直流遮断器を供給することにある。
に、本発明では、直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路
に直列に挿入された第1の主スイッチ及び第2の主スイ
ッチと、該第1の主スイッチに並列に接続された該第1
の補助スイッチ,第1のコンデンサ及びリアクトルを備
えた直列回路と、該第1のコンデンサに並列に接続され
た第2の副スイッチ及び第2のコンデンサを備えた直列
回路と、前記第1の主スイッチ及び第2の主スイッチの
開閉動作を制御する制御装置を設けた。
1の副スイッチは互いに開閉状態を異にし、第1の主ス
イッチが開極した後に、第1の副スイッチが閉極する。
また、第2の主スイッチと第2の副スイッチは互いに開
閉状態を同じにし、第2の主スイッチが開極する前に、
第2の副スイッチが開極する。
静電容量と第2のコンデンサの静電容量との比は1:
0.25 ないし1:18であることとした。また、本発
明では、第2のコンデンサとして第1のコンデンサと同
じ静電容量のコンデンサをn個(ただし、nは1≦n≦
18の整数)並列接続して使用した。
いて説明する。
路では正極1500Vの電圧を供給する。2は直流電車
などの負荷である。3は負荷に電気を供給するき電線で
ある。4は負荷2と直流電源1とを結ぶ帰線である。5
は転流式直流遮断器であり、き電線3の途中に挿入され
て直流電源1から負荷2へ供給される電流をスイッチン
グする。転流式直流遮断器5は、制御装置50,第1の
主スイッチ51,第2の主スイッチ52,第1の副スイ
ッチ53,第2の副スイッチ54,第1のコンデンサ5
5,第2のコンデンサ56,リアクトル57,変流器5
8と過電流引外し装置59から成る。第1の主スイッチ
51と第2の主スイッチ52はき電線3に直列に挿入さ
れ、第1の主スイッチ51が直流電源1側、第2の主ス
イッチ52が負荷2側に配置される。第1の副スイッチ
53と第1のコンデンサ55とリアクトル57の直列回
路は第1の主スイッチ51に並列接続され、第2の副ス
イッチ54と第2のコンデンサ56の直列回路は第1の
コンデンサ55に並列接続される。変流器58はき電線
3上に設置され、き電線3の通電電流を検出し、電流値
を過電流引外し装置59に入力する。過電流引外し装置
59は自動遮断設定値を有し、き電線3を流れる電流値
がその設定値以上に達した時点で開極指令11を出力す
る。制御装置50は外部指令10または過電流引外し装
置59からの開極指令11を受け、第1の主スイッチ5
1と第2の主スイッチ52にのみ開閉指令を与える。
51と連動し、第1の主スイッチ51が開極した後、時
間t1(例えば2ms)遅れて閉極する。第2の副スイ
ッチ54は第2の主スイッチ52と連動し、第2の主ス
イッチ52が開極する前、時間t2(例えば2.5ms)
前に開極する。従って、制御装置50からは第1の主ス
イッチ51と第2の主スイッチ52のみに開閉指令を与
えれば良い。
チ51,第2の主スイッチ52は閉極している。この状
態で負荷2には直流1500Vが印加されるので運転可
能となる。このとき、第1の主スイッチ51と開閉状態
を異にする第1の副スイッチ53は開極し、第2の主ス
イッチ52と開閉状態を同じにする第2の副スイッチ5
4は閉極している。第1のコンデンサ55と第2のコン
デンサ56はあらかじめ直流電源1側を基準として+2
000Vで充電しておく。
故などが発生すると、き電線3には回路定数で決まる、
非常に大きく、立ちあがりの早い事故電流が流れる。回
路定数が、例えば回路抵抗が15mΩ,回路インダクタ
ンスが150μHのとき、最大到達値が100kA,最
大突進率が10kA/msとなる。このような事故電流
が発生した場合、設備への過電流の悪影響を最小限度に
抑制するため、極めて高速に事故電流を遮断する必要が
ある。転流式直流遮断器5では、まず変流器58で事故
電流値を検出して過電流引外し装置59に入力する。過
電流引外し装置59の自動遮断設定値が、例えば120
00Aに設定してあれば事故電流値が12000Aに達
した時点で開極指令11を制御装置50に発信する。制
御装置50はまず、第1の主スイッチ51を開極させ
る。第1の主スイッチ51の開極により第1の副スイッ
チ53が時間t1(例えば2ms)遅れて閉極する。こ
れにより、第1のコンデンサ55,第2のコンデンサ5
6,リアクトル57,第1の主スイッチ51,第1の副
スイッチ53,第2の副スイッチ54からなるLC共振
回路が成立し、充電されていた第1のコンデンサ55と
第2のコンデンサ56が放電し、事故電流の方向と逆向
きの転流電流が第1の主スイッチ51に注入される。第
1のコンデンサ55の静電容量を600μF、第2のコ
ンデンサ56の静電容量を1200μFとしたとき逆向
きの転流電流値は最大40kAとなるので、事故電流値
が40kAに達する以前に第1の副スイッチ53が閉極
するようなt1を設定すれば、事故電流と転流電流が相
殺し、第1の主スイッチ51の電流がゼロになった時点
で第1の主スイッチ51の遮断が終了する。第1の主ス
イッチ51が開極したあと、制御装置50が時間t3
(例えば12ms)遅れて第2の主スイッチ52を開極
する。第2の主スイッチ52の開極により、その時間t
2(例えば2.5ms)前に第2の副スイッチ54が開極
するが、t3を、t3>t1+t2を満足する値(例え
ば12ms(t3)>2ms(t1)+2.5ms(t2)
=4.5ms)に設定すれば、第1の副スイッチ53が
閉極する前に第2の副スイッチ54が開極することが無
いので、第2のコンデンサ56は第1のコンデンサ55
とともに放電でき、上記のような大きな事故電流を遮断
できる。第2の主スイッチ52は、第1のコンデンサ5
5、第2のコンデンサ56が直流電源1によって充電さ
れ、回路電流がゼロになったときに遮断が完了する。
器5の遮断動作は、外部指令10による。外部指令10
により開極指令を受けたとき、制御装置50は第1の主
スイッチ51と第2の主スイッチ52を同時に開極す
る。このとき、第2の副スイッチ54は第2の主スイッ
チ52が開極する前の時間t2(例えば2.5ms)で先
に開極しているので、第1の副スイッチ53が閉極した
ときには、第1のコンデンサ55,リアクトル57,第
1の主スイッチ51,第1の副スイッチ53からなるL
C共振回路が成立し、充電されていた第1のコンデンサ
55と第2のコンデンサ56のうち第1のコンデンサ5
5のみが放電し、通常運転状態での負荷電流の方向と逆
向きの転流電流が第1の主スイッチ51に注入される。
負荷電流の最大値は過電流引外し装置59の設定値12
000Aと成り得るが、第1のコンデンサ55のみの放
電時の転流電流最大値は14kAであり、負荷電流最大
値12000Aを相殺できるので、第1の主スイッチ5
1の電流がゼロになった時点で第1の主スイッチ51の
遮断が終了し、負荷電流を遮断できる。
とで、遮断器開極後に負荷2と第1のコンデンサ55お
よび第2のコンデンサ56が断路されるので、負荷側回
路におけるコンデンサ充電電圧による事故を防止でき、
また、事故電流に対しては過電流引外し装置59からの
開極指令11を、負荷電流に対しては外部指令11を受
けて、制御装置50が第1の主スイッチ51と第2の主
スイッチ52を開極すれば、事故電流・負荷電流の2つ
の電流に応じて転流回路を選択し、遮断できる。
1のコンデンサ55,リアクトル57の直列回路の配置
順は不同であり、例えばリアクトル57が第1の副スイ
ッチ53と第1のコンデンサ55の間に配置した場合の
回路図を図2に示す。また、リアクトル57を第1の主
スイッチ51と第2の主スイッチ52の間に配置した場
合の回路図を図3に示す。この場合は、回路定数のリア
クトル分が増加するので、事故電流発生時の突進率を低
減する効果が得られる。
設定値は3000A〜12000Aであり、転流電流最
大値は15000A〜55000Aが必要となるから、
第1のコンデンサ55と第2のコンデンサ56の静電容
量の比率は、最小で12000A:(15000A−1200
0A)=1:0.25、最大で3000A:(55000A−3
000A)=1:17.3・・≒1:18の間のいずれ
かの値を取り得る。特に、第1のコンデンサ55と第2
のコンデンサ56の静電容量の比率が1:n(nは正の
整数)のときは、第1のコンデンサ55と同じ静電容量
のコンデンサをn個並列接続したものを第2のコンデン
サ56として使用した場合の回路図を図4に示す。
回路と2種類の静電容量のコンデンサとを断路してコン
デンサ充電電圧による事故を防止するとともに、開閉指
令を2系統に低減できる。
の回路図である。
の回路図である。
の回路図である。
の回路図である。
転流式直流遮断器、10…外部指令、11…過電流引外
し装置からの指令、50…制御装置、51…第1の主ス
イッチ、52…第2の主スイッチ、53…第1の副スイ
ッチ、54…第2の副スイッチ、55…第1のコンデン
サ、56…第2のコンデンサ、57…リアクトル、58
…変流器、59…過電流引外し装置。
Claims (8)
- 【請求項1】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路に直
列に挿入された第1の主スイッチ及び第2の主スイッチ
と、該第1の主スイッチに並列に接続された該第1の補
助スイッチ,第1のコンデンサ及びリアクトルを備えた
直列回路と、該第1のコンデンサに並列に接続された第
2の副スイッチ及び第2のコンデンサを備えた直列回路
と、前記第1の主スイッチ及び第2の主スイッチの開閉
動作を制御する制御装置を有する転流式直流遮断器。 - 【請求項2】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路に直
列に挿入された第1の主スイッチ及び第2の主スイッチ
と、該第1の主スイッチに並列に接続された該第1の補
助スイッチ,第1のコンデンサ及びリアクトルを備えた
直列回路と、該第1のコンデンサに並列に接続された第
2の副スイッチ及び第2のコンデンサを備えた直列回路
と、前記第1の主スイッチ及び第2の主スイッチの開閉
動作を制御する制御装置と、過電流引外し装置とを有す
る転流式直流遮断器。 - 【請求項3】請求項1に記載の前記第1の主スイッチと
前記第1の副スイッチは互いに開閉状態を異にし、第1
の主スイッチが開極した後に、第1の副スイッチが閉極
することを特徴とする転流式直流遮断器。 - 【請求項4】請求項1に記載の前記第2の主スイッチと
第2の副スイッチは互いに開閉状態を同じにし、第2の
主スイッチが開極する前に、第2の副スイッチが開極す
ることを特徴とする転流式直流遮断器。 - 【請求項5】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路に直
列に挿入された第1の主スイッチ及び第2の主スイッチ
と、該第1の主スイッチと連動する第1の副スイッチ
と、該第2の主スイッチと連動する第2の副スイッチ,
第1のコンデンサ,第2のコンデンサ及びリアクトル
と、前記第1の主スイッチおよび第2の主スイッチの開
閉動作を制御する制御方法であって、第1の主スイッチ
を開極した後に第2の主スイッチを開極する制御方法
と、第1の主スイッチと第2の主スイッチを同時に開極
する制御方法の2つの制御方法を有することを特徴とす
る転流式直流遮断器の制御方法。 - 【請求項6】請求項1に記載の前記第1の主スイッチ,
第2の主スイッチ,第1の副スイッチ,第2の副スイッ
チに真空バルブを使用することを特徴とする転流式直流
遮断器。 - 【請求項7】請求項1に記載の前記第1のコンデンサの
静電容量と第2のコンデンサの静電容量との比は1:
0.25 ないし1:18であることを特徴とする転流式
直流遮断器。 - 【請求項8】請求項1に記載の前記第2のコンデンサと
して第1のコンデンサと同じ静電容量のコンデンサをn
個(ただし、nは1≦n≦18の整数)並列接続して使
用することを特徴とする転流式直流遮断器。
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