JP2001185008A - 直流遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷側に過電圧が発生しないようにする。 【解決手段】無負荷の状態で直流遮断器を開放する場
合、断路部を断路させた後に遮断部に高周波電流が注入
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気鉄道などの
地絡や短絡の保護に用いられている直流電流を遮断する
転流式の直流遮断器に関し、特に、無負荷時に外部から
開放指令があっても負荷側に過電圧を出さないような直
流遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、直流遮断器の構成を示す回路図
である。直流遮断器５は、真空バルブからなる遮断部１
と、互いに直列接続された転流リアクトル１０および転
流コンデンサ１１および転流スイッチ１２と、非線形素
子３とが並列接続され、この並列回路にもう一つの真空
バルブからなる断路部２が直列接続されている。この直
流遮断器５が直流電源４と負荷６との間に介装されてい
るが、直流遮断器５と負荷６との間には通常リアクトル
７とコンデンサ８とが直列に接続されたＬＣフイルタ９
が介装されている。直流遮断器５の主回路には事故電流
検出用の直流変流器５１が設けられるとともに、この直
流変流器５１の出力信号を受けて、検出された電流が遮
断すべき事故電流である場合に事故遮断指令信号２３を
出力する事故判別部５２が設けられている。また、この
事故遮断指令信号２３および直流遮断器５の外部からの
開放指令信号２４を受けて遮断部１およ断路部２への開
極指令信号２９と転流スイッチ１２への投入指令信号３
０とを出力する制御部５３が設けられている。

【０００３】図３において、転流コンデンサ１１は図示
されていない充電回路でもって常時充電されていて、直
流遮断器５が遮断動作を行うときに転流スイッチ１２が
投入され、転流コンデンサ１１から高周波電流が遮断部
１に注入される。それによって遮断部１の極間を流れる
電流に零点が形成され遮断部１が電流遮断するようにな
る。非線形素子３は遮断後の過電圧を抑制するためのも
のであるが、非線形素子３自体の絶縁抵抗が真空バルブ
のそれと比較すると低いので負荷６側との絶縁を確実に
するために、遮断部１が遮断された後に断路部２も断路
される。なお、ＬＣフイルタ９は、負荷６側の電圧波形
を平滑にするために介装される。

【０００４】図４は、従来の直流遮断器の遮断の動作タ
イミングを示すタイムチャートである。図４において、
時間ｔ₀ で事故遮断指令が出されたとする。事故遮断指
令の波形１３は立ち上がったときに事故遮断指令が出さ
れたものとし、開極指令の波形１４は立ち上がったとき
に遮断部１および断路部２の双方に開極指令が出された
ものとする。また、遮断部の波形１５および断路部２の
波形１６の双方は立ち下がったときにそれぞれが開極し
たものとする。さらに、転流スイッチの波形１７は立ち
上がったときに投入されたものとする。すなわち、波形
１３のように時間ｔ₀ で事故遮断指令が出されると同時
に、波形１４のように遮断部１および断路部２の双方に
開極指令が出される。遮断部１は、高速な動作が要求さ
れるために通常電磁的な反発力などが加えられ、波形１
５のように時間ｔ₀ から１ｍｓ程度で開極するように構
成されている。一方、断路部２は、ばね力だけで駆動さ
れ波形１６のように２０ｍｓ程度で開極する。転流スイ
ッチ１２は、波形１７のように遮断部１の極間が遮断可
能な距離まで開いた時点、すなわち、時間ｔ₀ から２な
いし３ｍｓ後に投入され遮断部１に高周波電流が注入さ
れる。それによって、直流電流と高周波電流との合成電
流が零になったときに遮断部１が電流遮断する。一方、
断路部２は、遮断部１の遮断にともなって極間電流が微
小になるので高周波電流を注入しなくても絶縁回復する
ようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の直流遮断器は、無負荷の状態で外部から
開放指令が出されると負荷側の端子間に過電圧が発生す
るというという問題があった。すなわち、従来の直流遮
断器５の制御部５３における信号処理は、図５の指令信
号系統図に示されるような処理が行われるものであり、
事故遮断指令信号２３と、外部からの開放指令信号２４
との論理和を取るためのオア回路２５に入力され、この
オア回路２５の出力信号２９が遮断部１および断路部２
の双方の開極指令信号となる。また、オア回路２５の出
力信号２９は、制御装置５４に入力され、制御装置５４
の内蔵のタイマでもって２〜３ｍｓ遅延された後に出力
信号３０が出力され、この出力信号３０が転流スイッチ
１２の投入指令信号となる。このため、直流遮断器５の
外部からの開放指令信号２４を受けて無負荷状態の直流
遮断器５を開放する場合でも、図４のタイムチャートに
おいて事故遮断指令を外部から開放指令に置き換えただ
けの，事故電流遮断の場合と同じタイミングでもって遮
断動作することになるが、無負荷の状態での開放の場合
は、極間電流が微小なので遮断部１が開極すると同時に
絶縁回復するようになる。その後に転流スイッチ１２が
投入されるので、断路部２が断路される時間まで電源電
圧と転流コンデンサ１１の充電電圧とが重畳した電圧が
負荷６側の端子間に発生する。そのために、負荷６側に
フイルタが接続されていると、このフイルタに過電圧が
かかる。従来は、フイルタとしてその回路における定格
電圧以上の責務に耐えるものが用いられ経済的な無駄が
生じていた。

【０００６】この発明の目的は、負荷側に過電圧が発生
しないようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、直流電源と負荷との間に遮断部
と非線形素子との並列回路が断路部を介して接続されて
なり、前記遮断部は前記断路部より高速で開極するよう
に構成され、事故電流を遮断する場合、前記遮断部の極
間が遮断可能な距離だけ開いた後に前記極間に高周波電
流が注入されて遮断部が遮断され、その後前記断路部が
断路するようにさせてなる直流遮断器において、無負荷
の状態で開放する場合、前記断路部を断路させた後に前
記遮断部に高周波電流が注入されてなるようにするとよ
い。それによって、遮断部に高周波電流が注入されて
も、断路部によって負荷側とが絶縁されているために負
荷側の端子間に過電圧が発生することはない。

【０００８】また、かかる構成において、前記遮断部に
高周波電流を注入するタイミングを調整して信号を出力
する制御装置を、事故電流を遮断する場合と、無負荷の
状態で開放する場合との２種類備え、前記制御装置から
の出力信号同士の論理和がとられ、前記論理和の出力信
号でもって前記遮断部に高周波電流が注入されてなるよ
うにしてもよい。それによって、事故電流を遮断する場
合の直流遮断器の動作に何の影響も与えずに無負荷の状
態で開放する場合に発生する過電圧を抑えることができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる直流遮
断器の無負荷における開放動作タイミングを示すタイム
チャートである。図１において、時間ｔ₀ で直流遮断器
５が外部からの開放指令信号２４を受けたとする。開放
指令の波形１８は立ち上がったときに直流遮断器５が外
部からの開放指令を受けたものとし、開極指令の波形１
９は立ち上がったときに遮断部１および断路部２の双方
に開極指令が出されたものとする。また、遮断部１の波
形２０および断路部２の波形２１の双方は立ち下がった
ときにそれぞれが開極したものとする。さらに、転流ス
イッチの波形２２は立ち上がったときに投入されたもの
とする。すなわち、波形１８のように直流遮断器５が時
間ｔ₀ で外部からの開放指令を受けると同時に、波形１
９のように遮断部１および断路部２の双方に開極指令が
出される。遮断部１は、高速な動作が要求されるために
通常電磁的な反発力などが加えられ、波形２０のように
時間ｔ₀ から１ｍｓ程度で開極するように構成されてい
る。一方、断路部２は、ばね力だけで駆動され波形２１
のように２０ｍｓ程度で開極する。転流スイッチ１２
は、波形２２のように断路部２が開極した後、すなわ
ち、時間ｔ₀ から２２ｍｓ程度で投入され、遮断部１に
高周波電流が注入される。それによって、断路部２によ
って負荷６側とが既に絶縁されているために負荷６側の
端子間に過電圧が発生することはない。そのために、負
荷６側の端子間にＬＣフイルタ９のようなフイルタが接
続されていても、このフイルタに過電圧がかかることが
ないのでフイルタとしてその回路電圧に合った定格のも
のを使用することができ経済的が向上する。なお、直流
遮断器５に事故電流が流れている場合の遮断動作のタイ
ミングは従来通りであり、図４のタイムチャートと同じ
とする。

【００１０】また、図２は、図１の実施例における指令
信号系統図である。事故電流の遮断指令信号２３と、外
部からの開放指令信号２４とが論理和を取るためのオア
回路２５に入力され、このオア回路２５の出力信号２９
が遮断部１および断路部２の双方の開極指令信号とな
る。事故遮断指令信号２３は、さらに制御装置２６にも
入力され、内蔵のタイマでもって２ないし３ｍｓ遅延さ
れた後に出力信号２６Ａが出力される。また、外部から
の開放指令信号２４も、もう一つの制御装置２７に入力
され、内蔵のタイマでもって２２ｍｓ程度遅延された後
に出力信号２７Ａが出力される。オア回路２８が信号２
６Ａと２７Ａとを受け、このオア回路２８の出力信号３
０が転流スイッチ１２の投入指令信号となる。それによ
って、事故電流を遮断する場合の直流遮断器５の動作に
何の影響も与えずに無負荷の状態で直流遮断器５を開放
する場合に発生する過電圧を抑えることができ、直流遮
断器５自体が支障を来すことは全くない。

【００１１】なお、上述の実施例にかかる直流遮断器に
おいて、通常の負荷電流を遮断する場合は、無負荷の状
態での開放の場合とは異なり、遮断部１の極間に負荷電
流が流れているので、遮断部１が開極すると同時に絶縁
回復することはないため、従来の図４のようなタイミン
グで遮断動作を行っても、無負荷の状態での開放の場合
のような，負荷側で過電圧が発生することはないが、通
常の負荷電流を遮断する場合には事故電流を遮断する場
合のような高速の遮断は不要であるため、無負荷の状態
での開放の場合と共通の，外部からの開放指令信号２４
を受けて図１のタイムチャートで遮断動作を行うように
すればよい。

【００１２】

【発明の効果】この発明は前述のように、無負荷の状態
で開放する場合、前記断路部を断路させた後に前記遮断
部に高周波電流が注入されてなるようにすることによっ
て、負荷側に接続されるフイルタとしてその回路電圧に
あった定格のものを使用することができ経済性が向上す
る。

【００１３】また、かかる構成において、前記遮断部に
高周波電流を注入するタイミングを調整して信号を出力
する制御装置を、事故電流を遮断する場合と、無負荷の
状態で開放する場合との２種類備え、前記制御装置から
の出力信号同士の論理和がとられ、前記論理和の出力信
号でもって前記遮断部に高周波電流が注入されてなるよ
うにすることによって、事故電流を遮断する場合の直流
遮断器の動作に何の影響も与えずに無負荷の状態で開放
する場合に発生する過電圧を抑えることができ、直流遮
断器自体が支障を来すことは全くない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる直流遮断器の無負荷
における開放動作タイミングを示すタイムチャート

【図２】図１の実施例における指令信号系統図

【図３】直流遮断器の構成を示す回路図

【図４】従来の直流遮断器の遮断の動作タイミングを示
すタイムチャート

【図５】図４の従来例における指令信号系統図

【符号の説明】

１：遮断部、２：断路部、３：非線形素子、４：直流電
源、５：直流遮断器、６：負荷、７：リアクトル、８：
コンデンサ、９：ＬＣフイルタ、１０：転流リアクト
ル、１１：転流コンデンサ、１２：転流スイッチ、２
５，２８：オア回路、２６，２７：制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中間 健太郎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G028 AA22 FB07 FC01 FC02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と負荷との間に遮断部と非線形素
   子との並列回路が断路部を介して接続されてなり、前記
   遮断部は前記断路部より高速で開極するように構成さ
   れ、事故電流を遮断する場合、前記遮断部の極間が遮断
   可能な距離だけ開いた後に前記極間に高周波電流が注入
   されて遮断部が遮断され、その後前記断路部が断路する
   ようにさせてなる直流遮断器において、無負荷の状態で
   開放する場合、前記断路部を断路させた後に前記遮断部
   に高周波電流が注入されてなることを特徴とする直流遮
   断器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の直流遮断器において、前
   記遮断部に高周波電流を注入するタイミングを調整して
   信号を出力する制御装置を、事故電流を遮断する場合
   と、無負荷の状態で開放する場合との２種類備え、前記
   制御装置からの出力信号同士の論理和がとられ、前記論
   理和の出力信号でもって前記遮断部に高周波電流が注入
   されてなることを特徴とする直流遮断器。