JP2003281978A - 3相交流開閉装置 - Google Patents
3相交流開閉装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】3相の遮断部7のうちのいずれか2相の遮
断部7にそれぞれ3相交流回路の周波数より高い周波数
の電流を重畳させる高周波電流発生回路と、制御部80
によって制御されるとともに高周波電流発生回路をそれ
ぞれ第2電磁コイル100の電磁力で始動させる第2駆
動部とを備え、事故が起きたときに、制御部80が第2
駆動部100も駆動させて高周波電流発生回路からの高
周波電流を2相の遮断部7に流し、2相の遮断部7に流
れる電流に零点を形成させて2相の遮断部を開成させ
る。
Description
発電設備から3相の交流電力を受け負荷に給電するため
の受配電設備に内蔵される3相交流開閉装置に関し、特
に、負荷側に大電流事故が起きたときに事故電流の零点
を待たずに高速に開成動作する限流形の3相交流開閉装
置に関する。
を示す回路図である。A相,B相,C相よりなる3相の
主回路9A,9B,9Cが、それぞれ3相電源1に接続
されるとともに3相分離遮断器3と3相交流開閉装置4
0を介して3相の負荷2A,2B,2Cに接続されてい
る。3相交流開閉装置40は、各相用の電流検出部5と
遮断部7とを備えた点線で囲まれた部分である。各相の
電流検出部5は、主回路9A,9B,9Cに流れる電流
の値に比例する電気信号5A,5B,5Cをそれぞれ制
御部80に送っている。制御部80は、電気信号5A,
5B,5Cが所定の値以上になったときに主回路9A,
9B,9Cの負荷2A,2B,2C側で事故が起きたも
のと判定して信号80X,80Yをそれぞれ第1駆動電
源16,第2駆動電源17に送っている。また、遮断部
7に並列に、投入部11とインダクタ12とコンデンサ
13との直列回路である高周波電流発生回路と、消弧装
置15とが接続されている。コンデンサ13は、充電装
置14によって直流充電されている。遮断部7、投入部
11は、それぞれ第1電磁コイル10,第2電磁コイル
100を備え、図8に示される第1駆動部60,第2駆
動部61によって駆動される。なお、消弧装置15は非
線形素子からなり、高周波電流が流れたときに回路に存
在するインダクタンスとインダクタ12に蓄えられたエ
ネルギーが過電圧となって遮断部7にかかるので、その
エネルギーを吸収するためのものである。また、3相分
離遮断器3は、遮断部7が開成されても交流の漏れ電流
が消弧装置15を介して負荷2A,2B,2Cへ僅かに
流れるので、この漏れ電流を無くすために介装されてい
る。
部の構成を示す回路図であり、(B)は図7の投入部1
1の第2駆動部の構成を示す回路図である。図8の
(A)において、第1駆動電源16が、充電装置18に
よって直流充電されたコンデンサ20と半導体スイッチ
22との直列回路から構成されている。第1駆動部60
は、この第1駆動電源16と並列に、A相,B相,C相
の第1電磁コイル10の直列回路が接続されたものから
構成されている。事故発生時に、制御部80(図7)か
らの信号80Xが第1駆動電源16の半導体スイッチ2
2に入力されると、半導体スイッチ22が点弧しコンデ
ンサ20に充電されていた電荷がA相,B相,C相の第
1電磁コイル10に流れ、各相の遮断部7(図7)の接
点部が同時に開極駆動される。一方、図8の(B)にお
いて、第2駆動電源17が、充電装置19によって直流
充電されたコンデンサ21と半導体スイッチ23との直
列回路から構成されている。第1駆動部61は、この第
2駆動電源17と並列に、A相,B相,C相の第2電磁
コイル100の直列回路が接続されたものから構成され
ている。また、その事故発生時に、制御部80(図7)
からのもう1つの信号80Yが第2駆動電源17の半導
体スイッチ23に入力され、半導体スイッチ23が点弧
しコンデンサ21に充電されていた電荷がA相,B相,
C相の第2電磁コイル100に流れ、各相の投入部11
(図7)が同時に閉成する。
作を示すタイムチャートである。時間T0 までは通常の
負荷電流IL が流れ、時間T0 から地絡電流IS が流れ
始めた例である。これは、1相分のタイムチャートであ
るが、他相の場合も同様である。時間T4 に高周波電流
が重畳し遮断器7に流れる電流が実線のように波形24
となり、時間T5 の零点で遮断される。遮断器7は地絡
電流IS 自体の零点T 7 を待たずに高速に開成動作し、
時間T6 における地絡電流IS の波高値の大きさの電流
が流れることのない限流形の3相交流開閉装置となる。
それによって、主回路9A,9B,9C(図7)やそれ
に繋がる電気機器負担が軽減される。
に高周波電流を重畳させなかった場合は、遮断部7に地
絡電流IS が一点鎖線のように流れ続け、0.5サイク
ル後の零点T7 で遮断部7が開成する。また、遮断部7
の第1駆動部として、電磁コイルの反発力を用いずに蓄
勢されたばねを機械的に放勢させる力を用いた場合は、
その機械機構における駆動力の伝達に時間がかかるの
で、地絡電流IS がさらに一点鎖線のように流れ続け、
2.5サイクル後の時間T8 の零点で遮断部7が開成す
る。図9のように、事故時に遮断部7に高周波電流を重
畳させることによって、地絡電流IS を4分の1サイク
ル以内で遮断する限流形の3相交流開閉装置となる。
400の構成を示す要部回路図である。図7の3相交流
開閉装置40と異なるのは、遮断部7に並列に2つの高
周波電流発生回路が設けられている点である。すなわ
ち、第2電磁コイル100で駆動される投入部11と、
インダクタ12と、充電装置14で直流充電されるコン
デンサ13との直列回路である高周波電流発生回路に、
第2電磁コイル101で駆動される投入部110と、イ
ンダクタ120と、充電装置140で直流充電されるコ
ンデンサ130との直列回路であるもう1つの高周波電
流発生回路が付加されている。コンデンサ13とコンデ
ンサ130とは、それぞれ充電装置14、充電装置14
0によって互いに逆極性に充電されている。図10に
は、A相の構成のみが示されているが、B相、C相の構
成も同様であり、それぞれの相に遮断部7に並列に2つ
の高周波電流発生回路が設けられている。
動部610の構成を示す回路図である。第2駆動電源1
70が、充電装置190によって直流充電されたコンデ
ンサ210と半導体スイッチ230との直列回路から構
成され、第2駆動部610は、この第2駆動電源170
と並列に、A相,B相,C相のそれぞれの第2電磁コイ
ル101の直列回路が接続されたものから構成されてい
る。また、事故発生時に、図示されていない制御部から
のもう1つの信号80Zが第2駆動電源170の半導体
スイッチ230に入力され、半導体スイッチ230が点
弧しコンデンサ210に充電されていた電荷がA相,B
相,C相の第2電磁コイル101に流れ、各相の投入部
110(図10)が同時に閉成する。なお、図10にお
ける第1電磁コイル10、および第2電磁コイル100
は、図8と同じように結線されている。信号80Y(図
8)と信号80Z(図11)とは、同時には出力され
ず、遮断部7にその時の地絡電流IS の極性とは異なる
極性の半波から流れ始める高周波電流が重畳するように
出力される。すなわち、事故時に遮断部7に流れる地絡
電流IS の極性が図示されていない電流検出装置でもっ
て検出される。それによって、制御部80(図7)が、
その時の地絡電流IS の極性とは異なる極性の半波から
流れ始める高周波電流が遮断部7に流れる方の信号80
Y、信号80Zが出力されるようになっている。図9
は、地絡電流IS が正極性である時間T4に負極性の半
波から流れ始める高周波電流が重畳されている。この場
合、時間T 4 で正極性の半波から流れ始める高周波電流
が重畳されると、地絡電流IS の零点の形成が高周波電
流の半波分ずれ、遮断部の開成が少し遅れる。遮断部の
開成が遅れないように、事故時に遮断部に流れる地絡電
流IS の極性が検出され、その時の地絡電流IS の極性
とは異なる極性の半波から流れ始める高周波電流が遮断
部に流れる方の信号80Y、信号80Zが出力されるよ
うになっている。ただし、高周波電流の周波数は、地絡
電流IS の商用周波数と比べて桁違いに高い周波数のも
のが選ばれているので、高周波電流の半波程度の遅れは
あまり問題にならない。そのために、図7の構成だけで
あっても充分に電力系統は事故から保護される。
たような従来の3相交流開閉装置は、部品点数が多く、
それに伴ってこれらを収納する配電盤も大きくなるとい
う問題があった。すなわち、図7に示されたように、従
来の3相交流開閉装置は、各相についてそれぞれ高周波
電流発生回路を必要とし、その高周波電流発生回路を駆
動させる第2駆動部も各相について必要であった。その
ために、部品点数が多くなるとともに、これらを収納す
る配電盤も大きくなり、コストが高いとともに電気所も
広い敷地を必要としていた。この発明の目的は、3相交
流開閉装置の部品点数を従来より削減することにある。
に、この発明によれば、3相交流回路の各相に介装され
る遮断部と、この遮断部をそれぞれ第1電磁コイルの電
磁力で開閉駆動させる第1駆動部と、この第1駆動部を
制御する制御部と、前記制御部に前記3相交流回路の各
相に流れる電流値に比例する電気信号を送る電流検出部
とにより構成され、前記制御部は前記電気信号が所定の
値以上になったときに前記3相交流回路に事故が起きた
ものと判定して前記第1駆動部を駆動させ前記遮断部を
開極させてなる3相交流開閉装置において、前記遮断部
のうちのいずれか2相の遮断部にそれぞれ前記3相交流
回路の周波数より高い周波数の電流を重畳させる高周波
電流発生回路と、前記制御部によって制御されるととも
に前記高周波電流発生回路をそれぞれ第2電磁コイルの
電磁力で始動させる第2駆動部とを備え、前記事故が起
きたときに、前記制御部が前記第2駆動部も駆動させて
前記高周波電流発生回路からの高周波電流を前記2相の
遮断部に流し、前記2相の遮断部に流れる電流に零点を
形成させて前記2相の遮断部を開成させてなるようにす
るとよい。一般に、非接地系では、3相交流回路の事故
電流は、2相の電流が遮断されると残りの1相には電流
の流れる回路が成立せず遮断状態になる。そのために、
1相分の高周波電流発生回路を省略することができ、従
来より部品点数が削減される。
に介装される遮断部と、この遮断部をそれぞれ第1電磁
コイルの電磁力で開閉駆動させる第1駆動部と、この第
1駆動部を制御する制御部と、前記制御部に前記3相交
流回路の各相に流れる電流値に比例する電気信号を送る
電流検出部とにより構成され、前記制御部は前記電気信
号が所定の値以上になったときに前記3相交流回路に事
故が起きたものと判定して前記第1駆動部を駆動させ前
記遮断部を開極させてなる3相交流開閉装置において、
前記遮断部にそれぞれ前記3相交流回路の周波数より高
い周波数の電流を重畳させる高周波電流発生回路と、前
記制御部によって制御されるとともに前記高周波電流発
生回路をそれぞれ第2電磁コイルの電磁力で始動させる
第2駆動部とを備え、前記事故が起きたときに、前記制
御部が前記第2駆動部も駆動させて前記高周波電流発生
回路からの高周波電流を前記遮断部に流し、前記遮断部
に流れる電流に零点を形成させて前記遮断部を開成させ
てなるようにしてもよい。前述されたように、3相交流
回路の事故電流は、2相の電流が遮断されると残りの1
相には電流が流れる回路が成立せず遮断状態になるの
で、1相分の遮断部も省略することができ、部品点数が
さらに削減される。
周波電流発生回路がいずれも、高周波電流の投入部とイ
ンダクタと直流充電されたコンデンサとの直列回路から
構成され、前記直列回路は前記2相の遮断部にそれぞれ
並列接続され、1台の変圧器に設けられ互いに絶縁され
た2つの出力巻線からのそれぞれの交流出力が直流出力
に変換され、前記2相のコンデンサが前記直流出力によ
ってそれぞれ充電されてなるようにしてもよい。それに
よって、変圧器を1台で済ますことができ、部品点数を
さらに削減することができる。
流出力が半波整流によってそれぞれ直流出力に変換さ
れ、前記2相のコンデンサが前記2相の遮断部に互いに
逆極性の高周波電流が流れるようにそれぞれ逆極性に充
電されてなるようにしてもよい。それによって、2つの
出力巻線には正負半波ずつ交互に交流電流が流れるよう
になり、2つの出力巻線からは同時に交流出力が出るこ
とがなくなる。そのために、変圧器の負荷が軽減され変
圧器の容量を小さくすることができる。
て説明する。図1は、この発明の実施例にかかる3相交
流開閉装置の構成を示す回路図である。図7の構成と異
なるのは、3相交流開閉装置4のC相の遮断部7に高周
波電流発生回路が付加されていない点である。
部60の構成を示す回路図であり、(B)は図1の投入
部11の第2駆動部611の構成を示す回路図である。
図8の(A)および(B)の構成と異なるのは、図2の
(B)において、第2駆動部611がA相の第2電磁コ
イル100とB相の第2電磁コイル100との直列回路
から構成され、図8の(B)のC相の第2電磁コイル1
00が除外されている点である。図1および図2のその
他は、それぞれ図7および図8の従来の構成と同じであ
り、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによっ
て詳細な説明は省略する。
の電流が遮断されると残りの1相には電流の流れる回路
が成立せず遮断状態になる。そのために、図7のような
C相の遮断部7の高周波電流発生回路、および、図8の
ような第2駆動部611のC相の第2電磁コイル100
を省略することができる。それによって、従来より部品
点数が削減され、コストの低減と、これらを収納する配
電盤の縮小とが可能になる。
3相交流開閉装置の構成を示す回路図である。図1の構
成と異なるのは、3相交流開閉装置41のC相に遮断器
が設けられていない点である。図4の(A)は図3の遮
断部7の第1駆動部601の構成を示す回路図であり、
(B)は図3の投入部11の第2駆動部611の構成を
示す回路図である。図1の(A)および(B)の構成と
異なるのは、図4の(A)において、第1駆動部601
がA相の第1電磁コイル10とB相の第1電磁コイル1
0との直列回路から構成され、図1の(A)のC相の第
1電磁コイル10が除外されている点である。図3およ
び図4のその他は、それぞれ図1および図1の構成と同
じである。
流は、2相の電流が遮断されると残りの1相には電流が
流れる回路が成立せず遮断状態になるので、図1のよう
なC相の遮断部7、および、図2のような第1駆動部6
0のC相の第1電磁コイル10を省略することができ
る。それによって、さらに部品点数が削減され、コスト
のさらなる低減と、これらを収納する配電盤のさらなる
縮小とが可能になる。
かかる3相交流開閉装置の構成を示す回路図である。図
3の構成と異なるのは、3相交流開閉装置42における
A相およびB相の高周波発生回路のコンデンサ13が半
波整流装置25,26を介して充電されている点であ
る。図6は、図5におけるコンデンサ13の充電装置の
構成を示す回路図である。半波整流装置25,26の一
方の回線に整流素子29と抵抗器30との直列回路が介
装され、半波整流装置25,26の上側が図5のコンデ
ンサ13の両端にそれぞれ接続される。その際、半波整
流装置25,26の整流素子29は、互いに逆向きに結
線され、図5のA相のコンデンサ13と、B相のコンデ
ンサ13とが、互いに逆極性に充電されるようになって
いる。半波整流装置25,26の下側に給電用の変圧器
27が接続されている。変圧器27は、入力巻線28A
と2つの出力巻線28B,28Cとを備え、入力巻線2
8Aを励磁することによって、2つの交流出力が出力巻
線28B,28Cから半波整流装置25,26へそれぞ
れ給電されるようになっている。半波整流装置25,2
6は、2つの出力巻線28B,28C(図5)からの交
流出力をそれぞれ半波整流し、上部のコンデンサ13を
充電するようになっている。
は2つの変圧器でもってそれぞれ給電するように構成し
てもよいが、2つの出力巻線28B,28Cを共有する
変圧器27とすることによって、半波整流装置25,2
6への給電用の変圧器を1台で済ますことができ、部品
点数をさらに削減することができる。それによって、コ
ストがさらに低減される。なお、その際に、出力巻線2
8Bと出力巻線28Cとの間には、主回路9A,9B
(図5)の相間電圧がかかるので、出力巻線28B,2
8C同士は互いに絶縁しておく必要がある。
26が半波整流するので、2つの出力巻線28B,28
Cには正負半波ずつ交互に交流電流が流れ、変圧器27
の2つの出力巻線28B,28Cからは同時に交流出力
が出されることがなくなる。そのために、変圧器27の
負荷が軽減され変圧器27の容量を小さくすることがで
きる。それによって、変圧器27のコストが低減され
る。
のうちのいずれか2相の遮断部にそれぞれ3相交流回路
の周波数より高い周波数の電流を重畳させる高周波電流
発生回路と、制御部によって制御されるとともに高周波
電流発生回路をそれぞれ第2電磁コイルの電磁力で始動
させる第2駆動部とを備え、事故が起きたときに、制御
部が第2駆動部も駆動させて高周波電流発生回路からの
高周波電流を前記2相の遮断部に流し、2相の遮断部に
流れる電流に零点を形成させて2相の遮断部を開成させ
てなるようにすることによって、1相分の高周波電流発
生回路を省略することができ、従来より部品点数が削減
され、コストが低減されるとともにこれらを収納する配
電盤も小さくなり電気所の敷地の縮小化も可能になる。
に介装される遮断部にそれぞれ3相交流回路の周波数よ
り高い周波数の電流を重畳させる高周波電流発生回路
と、制御部によって制御されるとともに高周波電流発生
回路をそれぞれ第2電磁コイルの電磁力で始動させる第
2駆動部とを備え、事故が起きたときに、制御部が第2
駆動部も駆動させて高周波電流発生回路からの高周波電
流を前記遮断部に流し、遮断部に流れる電流に零点を形
成させて遮断部を開成させてなるようにすることによっ
て、1相分の遮断部も省略することができ、部品点数が
さらに削減され、コストがさらに低減されるとともにこ
れらを収納する配電盤もさらに小さくなり電気所の敷地
のさらなる縮小化が可能になる。
電流発生回路がいずれも、高周波電流の投入部とインダ
クタと直流充電されたコンデンサとの直列回路から構成
され、直列回路は2相の遮断部にそれぞれ並列接続さ
れ、1台の変圧器に設けられ互いに絶縁された2つの出
力巻線からのそれぞれの交流出力が直流出力に変換さ
れ、2相のコンデンサが直流出力によってそれぞれ充電
されてなるようにすることによって、変圧器を1台で済
ますことができ、部品点数がさらに削減されコストをさ
らに低減することができる。
力が半波整流によってそれぞれ直流出力に変換され、2
相のコンデンサが前記2相の遮断部に互いに逆極性の高
周波電流が流れるようにそれぞれ逆極性に充電されてな
るようにすることによって、変圧器の負荷が軽減される
ので変圧器の容量を小さくすることができ、変圧器のコ
ストを低減することができる。
構成を示す回路図
す回路図であり、(B)は図1の投入部の第2駆動部の
構成を示す回路図
装置の構成を示す回路図
す回路図であり、(B)は図3の投入部の第2駆動部の
構成を示す回路図
流開閉装置の構成を示す回路図
す回路図
す回路図であり、(B)は図7の投入部の第2駆動部の
構成を示す回路図
ャート
要部回路図
路図
器、4,40,41,42,400:3相交流開閉装
置、5:電流検出部、60,601:第1駆動部、6
1,610,611:第2駆動部、7:遮断部、80:
制御部、9A,9B,9C:主回路、10:第1電磁コ
イル、100,101:第2電磁コイル、11:投入
部、12,120:インダクタ、13,130,20,
21,210:コンデンサ、14,140,18,1
9,190:充電装置、15:消弧装置、16:第1駆
動電源、17,170:第2駆動電源、22,23,2
30:半導体スイッチ、24:波形、25,26:整流
装置、29:整流素子、30:抵抗器、27:変圧器、
28A:入力巻線、28B,28C:出力巻線
Claims (4)
- 【請求項1】3相交流回路の各相に介装される遮断部
と、この遮断部をそれぞれ第1電磁コイルの電磁力で開
閉駆動させる第1駆動部と、この第1駆動部を制御する
制御部と、前記制御部に前記3相交流回路の各相に流れ
る電流値に比例する電気信号を送る電流検出部とにより
構成され、前記制御部は前記電気信号が所定の値以上に
なったときに前記3相交流回路に事故が起きたものと判
定して前記第1駆動部を駆動させ前記遮断部を開極させ
てなる3相交流開閉装置において、前記遮断部のうちの
いずれか2相の遮断部にそれぞれ前記3相交流回路の周
波数より高い周波数の電流を重畳させる高周波電流発生
回路と、前記制御部によって制御されるとともに前記高
周波電流発生回路をそれぞれ第2電磁コイルの電磁力で
始動させる第2駆動部とを備え、前記事故が起きたとき
に、前記制御部が前記第2駆動部も駆動させて前記高周
波電流発生回路からの高周波電流を前記2相の遮断部に
流し、前記2相の遮断部に流れる電流に零点を形成させ
て前記2相の遮断部を開成させてなることを特徴とする
3相交流開閉装置。 - 【請求項2】3相交流回路のうちのいずれか2相に介装
される遮断部と、この遮断部をそれぞれ第1電磁コイル
の電磁力で開閉駆動させる第1駆動部と、この第1駆動
部を制御する制御部と、前記制御部に前記3相交流回路
の各相に流れる電流値に比例する電気信号を送る電流検
出部とにより構成され、前記制御部は前記電気信号が所
定の値以上になったときに前記3相交流回路に事故が起
きたものと判定して前記第1駆動部を駆動させ前記遮断
部を開極させてなる3相交流開閉装置において、前記遮
断部にそれぞれ前記3相交流回路の周波数より高い周波
数の電流を重畳させる高周波電流発生回路と、前記制御
部によって制御されるとともに前記高周波電流発生回路
をそれぞれ第2電磁コイルの電磁力で始動させる第2駆
動部とを備え、前記事故が起きたときに、前記制御部が
前記第2駆動部も駆動させて前記高周波電流発生回路か
らの高周波電流を前記遮断部に流し、前記遮断部に流れ
る電流に零点を形成させて前記遮断部を開成させてなる
ことを特徴とする3相交流開閉装置。 - 【請求項3】請求項1または2に記載の3相交流開閉装
置において、前記2相の高周波電流発生回路がいずれ
も、高周波電流の投入部とインダクタと直流充電された
コンデンサとの直列回路から構成され、前記直列回路は
前記2相の遮断部にそれぞれ並列接続され、1台の変圧
器に設けられ互いに絶縁された2つの出力巻線からのそ
れぞれの交流出力が直流出力に変換され、前記2相のコ
ンデンサが前記直流出力によってそれぞれ充電されてな
ることを特徴とする3相交流開閉装置。 - 【請求項4】請求項3に記載の3相交流開閉装置におい
て、前記2つの交流出力が半波整流によってそれぞれ直
流出力に変換され、前記2相のコンデンサが前記2相の
遮断部に互いに逆極性の高周波電流が流れるようにそれ
ぞれ逆極性に充電されてなることを特徴とする3相交流
開閉装置。
Priority Applications (1)
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JP2011030301A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 事故電流検出回路 |
JP6497488B1 (ja) * | 2018-07-25 | 2019-04-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体遮断器及び遮断装置 |
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2002
- 2002-03-25 JP JP2002082346A patent/JP2003281978A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020021656A1 (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体遮断器及び遮断装置 |
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