JP2003317582A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断性能の高い開閉装置を得る。 【解決手段】 前記主回路に流れる電流の通電／遮断を
切り替える主回路スイッチ１と、主回路スイッチ１に並
列に接続され、電流零点を強制的に生成するために主回
路スイッチ１に重畳する高周波電流を出力する強制転流
回路６０と、強制転流回路６０に並列に、かつ、主回路
スイッチ１に直列に接続された可飽和リアクトル１３，
１４とを備え、可飽和リアクトル１３は、強制転流回路
６０から供給される高周波電流によって主回路スイッチ
１に流れる電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状
態になるものであって、可飽和リアクトル１４は、強制
転流回路６０から供給される高周波電流によって主回路
スイッチ１に流れる電流が強制的に零点になる後に非磁
気飽和状態になるものである。

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、開閉装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の開閉装置の一例を示し
たものである。図において、１００１は主回路スイッ
チ、１００２は主回路直流電源、１００３は強制転流回
路１６０の直流電源、１００５は強制転流回路１６０の
コンデンサ、１００６は負荷、１１１は、強制転流回路
１６０の投入スイッチ、１１２は転流回路リアクトル、
１１３は強制転流回路１６０の電流零点前に非飽和状態
になる可飽和リアクトル、１１５はエネルギー吸収素
子、１２２は主回路スイッチ１００１に流れる電流、１
２３は重畳する高周波電流、１２４は全電流である。

【０００３】図２は、図１の構成の従来の開閉装置にお
ける電流遮断の過程の各部の電流、電圧波形を模式的に
示したものである。上から順に、主回路スイッチ１００
１の電流１２２の波形、重畳する高周波電流１２３の波
形、全電流１２４の波形、コア無しの場合の主接点間の
回路回復電圧１２６の波形、および、可飽和リアクトル
１１４間の電圧１２７の波形である。なお、図１２にお
いて、１５０は、高周波電流が流れ始める時点、１５１
は、可飽和リアクトル１１３の磁気飽和が解ける時点、
１５２は、主回路スイッチ１００１の電流が零点になる
時点、１５４は、遮断電流、１５５は、可飽和リアクト
ル１１３の磁気飽和が解ける電流、１５６は、主回路ス
イッチ１００１の電流が零点で主回路スイッチが電流を
遮断して回路回復電圧１２６が立ち上がる途中で電圧ブ
レークダウンする時点である。

【０００４】動作について説明する。図１１に示すよう
に、従来の開閉装置は、インダクタンス１１２と、（コ
ンデンサ１００５と投入スイッチ１１１で構成された）
強制転流回路１６０と、主回路スイッチ１００１とか
ら、構成されている。強制転流回路１６０は、主回路ス
イッチ１００１の電流において強制的に零点が発生する
ように高周波電流を重畳するための回路である。一般
に、直流回路では、機械スイッチは自己消弧能力が無
く、電流零点でないと電流遮断は出来ない。そこで、交
流回路において自然電流零点を待たずに遮断する場合や
直流回路の場合には、図１１の構成のようにして、主回
路スイッチ１００１は、強制転流回路１６０から高周波
電流１２３を重畳することで、強制的に電流零点をつく
り、電流を遮断する。なお、主回路スイッチ１００１の
電流遮断が容易になるように、強制電流零点前の可飽和
リアクトル１１３の磁気飽和が解ける時点で可飽和リア
クトル１１３のインダクタンスは大きくなり、電流傾斜
は緩くするように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の開閉装置は以上
のように構成されているが、電流遮断後、コンデンサ１
００５の残留電圧に対応する回路回復電圧１２６が主回
路スイッチ１００１の接点間にかかってしまうが、この
回路回復電圧１２６が高い場合には、首魁路スイッチ１
００１がブレークダウンして、再び、主回路スイッチ１
００１には電流が流れてしまい、遮断失敗に至る可能性
があるという問題点があった。

【０００６】また、主回路が交流回路であると、自然電
流零点付近で可飽和リアクトル１１４は非飽和状態とな
り、インダクタンスが発生する。これより、交流電流波
形が歪んでしまうという問題点があった。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、電流遮断性能を向上させた開閉装
置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、電源と負荷
とを備えた主回路に流れる電流の通電／遮断を制御する
ための開閉装置であって、前記主回路に流れる電流の通
電／遮断を切り替える主回路スイッチと、前記主回路ス
イッチに並列に接続され、前記主回路スイッチに流れる
電流の零点を強制的に生成するために前記主回路スイッ
チに重畳する高周波電流を出力する強制転流回路と、前
記強制転流回路に並列に、かつ、前記主回路スイッチに
直列に接続された第一及び第二の可飽和リアクトルとを
備え、前記第一の可飽和リアクトルは、前記強制転流回
路から供給される高周波電流によって前記主回路スイッ
チに流れる電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状
態になるものであって、前記第二の可飽和リアクトル
は、前記強制転流回路から供給される高周波電流によっ
て前記主回路スイッチに流れる電流が強制的に零点にな
る後に非磁気飽和状態になるものである。

【０００９】また、この発明は、電源と負荷とを備えた
主回路に流れる電流の通電／遮断を制御するための開閉
装置であって、前記主回路に流れる電流を通常流すため
の主回路通電スイッチと、前記主回路通電スイッチに重
畳する高周波電流を出力する主回路通電スイッチ用強制
転流回路と、前記主回路通電スイッチに並列に接続さ
れ、前記主回路通電スイッチが上記主回路通電スイッチ
用強制転流回路により開極されたときに上記電流が移行
される主回路遮断スイッチと、前記主回路遮断スイッチ
に重畳する高周波電流を出力する主回路遮断スイッチ用
強制転流回路と、前記主回路遮断スイッチ用強制転流回
路に並列に、かつ、前記主回路遮断スイッチに直列に接
続された第一及び第二の可飽和リアクトルとを備え、前
記第一の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から供
給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流れ
る電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状態になる
ものであって、前記第二の可飽和リアクトルは、前記強
制転流回路から供給される高周波電流によって前記主回
路スイッチに流れる電流が強制的に零点になる後に非磁
気飽和状態になるものである開閉装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による開閉装置を示したものである。図
１において、１は主回路スイッチ、２は主回路直流電
源、３は強制転流回路６０の直流電源、４は強制転流回
路６０のコンデンサ、６は負荷、１１は強制転流回路６
０の投入スイッチ、１２は強制転流回路リアクトル、１
３は強制転流回路６０の電流零点前に非飽和状態になる
可飽和リアクトル、１４は強制転流回路６０の電流零点
後に非飽和状態になる可飽和リアクトル、１５はエネル
ギー吸収素子である。２２は主回路スイッチ１に流れる
電流、２３は強制転流回路６０により重畳する高周波電
流、２４は全電流、６０は強制転流回路である。

【００１１】図１に示すように、本発明の開閉装置は、
主回路直流電源２と負荷６とからなる主回路に流れる電
流の通電／遮断を切り替える主回路スイッチ１と、当該
主回路スイッチに並列接続された強制転流回路６０とを
備えている。それに加えて、強制転流回路６０に並列
に、かつ、主回路スイッチ１に直列に接続された２つの
可飽和リアクトル１３，１４を備えている。可飽和リア
クトル１３は、強制転流回路６０の電流零点前に非飽和
状態になる可飽和リアクトルであり、可飽和リアクトル
１４は、強制転流回路６０の電流零点後に非飽和状態に
なる可飽和リアクトルである。また、強制転流回路６０
は、強制転流回路の直流電源３と、それに並列に接続さ
れたコンデンサ４と、それらに直列に接続された（２つ
の並列接続された）投入スイッチ１１と、３，４，１１
に並列に接続されたエネルギー素子１５と、エネルギー
素子１５（または、３，４，１１）に直列に接続された
転流回路リアクトル１２とから構成されている。

【００１２】図２は、図１に示した主回路スイッチ１の
構成の一例を示した図である。図２において、９０は真
空バルブ、９１は固定接点、９２は可動接点、９３は開
極用コイル、９４は閉極用コイル、９５は反発板、９６
は接圧発生開極保持バネ、９７は上部端子、９８は下部
端子、９９は可動軸である。主回路スイッチ１の動作に
ついては後述する。

【００１３】図３は、図１に示した本発明の開閉装置に
おける電流遮断の過程の各部の電流および電圧の波形を
模式的に示した図である。図３において、上から順に、
主回路スイッチ１の電流２２の波形、重畳する高周波電
流２３の波形、全電流２４の波形、可飽和リアクトル１
４有りの場合の主接点間の回路回復電圧２５の波形（破
線は、可飽和リアクトル１４無しの場合の主接点間の回
路回復電圧２６の波形）、および、可飽和リアクトル間
の電圧２７の波形である。なお、図３において、５０
は、高周波電流が流れ始める時点、５１は、可飽和リア
クトル１４の磁気飽和が解ける時点、５２は、主回路ス
イッチ１の電流が零点になる時点、５３は、主回路スイ
ッチ１の電流が遮断して絶縁回復する時点、５４は、遮
断電流、５５は、可飽和リアクトル１４の磁気飽和が解
ける電流である。

【００１４】図４は、可飽和リアクトル１４の磁束密度
Ｂ−磁化力特性Ｈ（以下、Ｂ−Ｈ特性）の曲線１３１を
示した図である。磁化力Ｈは、Ｈ=Ｉ／２πＲと表され
る。ここで、Ｉは可飽和リアクトル内心を流れる電流で
あり、Ｒは電流からの距離である。ここで、μは可飽和
リアクトル１４の透磁率に表される。インダクタンスは
Ｂ−Ｈ特性の傾きに比例する。図４において、Ｈが０
［Ａ／ｍ］になると、可飽和リアクトル１４の磁気飽和
が解け、Ｂ−Ｈ特性の傾きは大きくなり、インダクタン
スも大きくなることから、可飽和リアクトル内心を流れ
る電流が正から０［Ａ］になるとインダクタンスは増え
ることがわかる。

【００１５】図５は、可飽和リアクトル１３のＢ−Ｈ特
性の曲線１４１を示した図である。図５において、Ｈが
０［Ａ／ｍ］より大きい値で、可飽和リアクトル１３の
磁気飽和が解け、Ｂ−Ｈ特性の傾きは大きくなり、すな
わち、インダクタンスも大きくなる。可飽和リアクトル
内心を流れる電流は０［Ａ］になる前に、可飽和リアク
トル１３のインダクタンスが大きくなることで、電流傾
斜が緩くなる。

【００１６】図６は、可飽和リアクトル１３及び１４の
構造の一例１４２Ａを示していて、これは、エアギャッ
プが無いものである。可飽和リアクトル１４２Ａは、図
６の上面図に示すように、略々矩形の板状形状の外形を
有しており、中央部分に当該外形と略々相似形の矩形の
空洞が形成されている。従って、図６に示すように、矩
形のドーナツ形状となっている。図６に示す可飽和リア
クトル１４２Ａは、材料の透磁率により、図４または図
５のＢ−Ｈの特性を示す。

【００１７】図７は、可飽和リアクトル１３の構造の他
の例１４２Ｂを示していて、エアギャップ１４３がある
ものである。図７に示した可飽和リアクトル１４２Ｂ
は、基本的には図６の１４２Ａと同様の構造を有してい
るが、異なる点は、略々矩形の対向する２つの長辺の両
方に、図７に示すように、エアギャップ１４３が設けら
れている点である。なお、エアギャップ１４３は、長辺
の中央部分に形成されている。磁気回路の磁気抵抗があ
って、磁気飽和する磁化力Ｈが大きくなり、このような
可飽和リアクトル１４２Ｂにより、図５のようなＢ−Ｈ
の特性が得られる。なお、図６及び図７に示した構造
は、一例に過ぎず、これに限定されるものではない。

【００１８】電流遮断原理を説明する。主回路スイッチ
１は、図２に示すように、自己消弧型の開閉器ではない
ので、それに流れる電流がゼロでないと電流遮断が出来
ない。そこで、主回路スイッチ１に流れる電流２２に高
周波電流２３を重畳して強制電流零点をつくって、電流
遮断をする。

【００１９】高周波電流２３の周波数が大きければ、強
制転流回路６０のコンデンサ４の静電容量およびリアク
トル１２のインダクタンスは小さくても、遮断電流より
大きい高周波電流をつくることが出来、強制転流回路６
０は小型になる。しかし、高周波電流２３の傾斜が高く
なると、主回路スイッチ１による電流遮断が難しくな
る。そこで、図１において、強制転流回路６０の電流零
点前に非飽和状態になる可飽和リアクトル１３と、強制
転流回路６０の電流零点後に非飽和状態になる可飽和リ
アクトル１４とを、主回路スイッチ１に直列に強制転流
回路６０と交わるところに配置する。図３に示すよう
に、図５の可飽和リアクトル１３のＢ−Ｈ特性から主回
路スイッチ１に流れる電流２２の零点前に可飽和リアク
トル１３のインダクタンスが大きくなることで、電流傾
斜を緩やかにする。また、図３に示すように、図６の可
飽和リアクトル１４のＢ−Ｈ特性から主回路スイッチ１
に流れる電流２２の零点で可飽和リアクトル１４のイン
ダクタンスを大きくなることで、図３の可飽和リアクト
ル１４間の電圧２７に示すように、可飽和リアクトル間
で電圧降下が大きくなり、遮断後の回路回復電圧２５が
低くなる。これら可飽和リアクトル１３、１４を図１に
示すように配置することにより主回路スイッチ１は高周
波の高周波電流２３でも遮断が可能になることで、強制
転流回路６０は小型に出来る。

【００２０】次に、図２示す主回路スイッチ１の動作説
明をする。図２において主回路１の電流２２は上部端子
９７から真空バルブ９０の固定接点（固定電極）９１、
可動接点（可動電極）９２、下部端子９８を通って流れ
る。反発板９５は可動軸９９に固着していて、可動部は
可動接点９２、可動軸９９、反発板９５で構成される。
固定接点９１と可動接点９２が接しているとき、電路は
閉じていて、開閉装置は閉極状態である。固定接点９１
と可動接点９２とが離れているとき、電路が開いていて
開閉装置は開極状態である。開閉装置が閉極極状態のと
き、反発板９５は開極用コイル９３と対向していて、開
極状態のとき、反発板９５は閉極用コイル９４と対向し
ている。接圧発生開極保持バネ９６は、所定のたわみを
越えると反対方向荷重が発生する非線形荷重特性を持っ
ている。接圧発生開極保持バネ９６は、閉極状態では図
２において上方向の荷重が発生し、固定接点９１に可動
接点９２をある荷重で押しつけことにより、電流を真空
バルブ９０に通電できる。開極状態では接圧発生開極保
持バネ９６は、図２において下方向の荷重が発生し、可
動接点９２を固定接点９１から離して開極保持する。

【００２１】パルス電流を発生する別の駆動電源から開
極用コイル９３にパルス電流が流すと、パルス磁界が発
生する。図２の反発板９５に誘導電流が発生し、開極用
コイル９３のパルス電流との相互作用により、図２の下
方向に反発力が発生する。反発力が固定接点９１に可動
接点９２を押しつけるのに発生する接圧発生開極保持バ
ネ９６の荷重を越えると、接圧発生開極保持バネ９６は
たわみ、可動部は動き始める。ある程度、可動部が動く
と、接圧発生開極保持バネ９６は図２における下方向の
荷重を発生し、反転して開極保持をする。

【００２２】閉極動作も開極動作と同様に閉極用コイル
９４にパルス電流を流すことによりこのコイルに対向す
る反発板９５に相互作用が発生して図２において上側に
反発力が発生する。可動部は閉極駆動し、接圧発生開極
保持バネ６２はあるたわみを越えると反転する。接圧発
生開極保持バネ９６により可動部は駆動することによ
り、開閉装置は閉極する。

【００２３】主回路スイッチ１に、図２に示すような高
速応答のスイッチを適用すると、短絡事故時の電流が大
きくなる前に電流遮断が出来るので、遮断電流値が小さ
くなり、強制転流回路６０も小型に出来る。また、大電
流に対する負荷６、配線の保護に対しても有効である。

【００２４】図１において、主回路スイッチ１は図２に
示すような電磁反発駆動でなくても高速で開閉が出来れ
ば足りるのは言うまでもない。

【００２５】以上のように、本実施の形態によれば、強
制転流回路６０と並列かつ主回路スイッチ１と直列とな
る箇所に２つの可飽和リアクトル１３，１４を設け、そ
の１つが、強制転流回路６０から供給される出力電流
（すなわち、重畳される高周波電流）により主回路スイ
ッチ１に流れる電流が強制的に電流零点になる前に非磁
気飽和状態になる可飽和リアクトル１３であり、もう１
つが、強制転流回路６０から供給される出力電流により
主回路スイッチ１に流れる電流が強制的に電流零点にな
る後に非磁気飽和状態になる可飽和リアクトル１４であ
る、可飽和リアクトルの組合せが配置されている。これ
により、主回路スイッチ１に流れる電流が強制的に電流
零点になる前と後に磁気飽和状態がそれぞれ解消する可
飽和リアクトル１３，１４の組み合わせにより、主回路
スイッチ１に流れる電流の電流傾斜が電流零点前に緩や
かになるとともに、電流零点以後に可飽和リアクトル間
で電圧降下が大きくなり、遮断後の回路回復電圧が低く
なるので、主回路スイッチ１がブレークダウンして遮断
失敗に至ることを防止することができるので、主回路ス
イッチ１の電流遮断を容易にし、遮断性能を向上させる
ことができる。

【００２６】実施の形態２．図８は、この発明の実施の
形態２に係る開閉装置の構成を示した図である。この開
閉装置は主に商用周波の自然に出来る電流零点を待って
電流遮断するものではなく、事故時に高速に遮断する
か、もしくは、遮断の後、抵抗やインダクタンスに電流
を流して、短絡電流から負荷や回路を保護するための開
閉装置である。図８において、３１は交流電源、１０１
は主回路通電スイッチ、１０２は主回路遮断スイッチ、
１０３は限流抵抗、４００は主回路通電スイッチ用強制
転流回路、４１０は主回路遮断スイッチ用強制転流回
路、４０１、４１１は強制転流回路のコンデンサ、４０
２、４１２は強制転流回路のリアクトル、４０３、４１
３は強制転流回路の投入スイッチ、４０４、４１４は強
制転流回路の直流電源、２００は全電流、２０１は主回
路通電スイッチに流れる電流、２０２は主回路通電スイ
ッチ１０１に重畳する高周波電流、２０３は主回路遮断
スイッチ１０２に流れる電流、２０４は主回路遮断スイ
ッチ１０２に重畳する高周波電流である。

【００２７】主回路通電スイッチ１０１は通電能力を重
視したスイッチで、消弧能力はそれほど必要ではない。
主回路遮断スイッチ１０２は消弧能力を重視したスイッ
チで、通電能力はそれほど必要ではない。主回路通電ス
イッチ１０１、主回路遮断スイッチ１０２は、高速開極
スイッチで具体的には図２に示す主回路スイッチ１と同
様な電磁反発高速開閉駆動機構を持っている。

【００２８】本実施の形態に係る開閉装置は、図８に示
すように、交流電源３１と、負荷６とからなる主回路に
通常時に電流を流すための主回路通電スイッチ１０１
と、主回路通電スイッチ１０１に対して並列に接続され
た主回路遮断スイッチ１０２とが設けられている。ま
た、主回路通電スイッチ１０１に対して高周波電流を重
畳するための主回路通電スイッチ用強制転流回路４００
が、主回路通電スイッチ１０１に対して並列に接続され
ている。また、同様に、主回路遮断スイッチ１０２に対
して高周波電流を重畳するための主回路遮断スイッチ用
強制転流回路４１０が、主回路遮断スイッチ１０２に対
して並列に接続されている。なお、これらの強制転流回
路４００，４１０の内部構成については、図１に示した
ものと同じであるため、ここでは説明を省略する。ま
た、主回路遮断スイッチ用強制転流回路４１０に並列に
限流抵抗１０３が接続されている。さらに、主回路遮断
スイッチ用強制転流回路４１０に並列に、かつ、主回路
遮断スイッチ１０２に直列に接続された２つの可飽和リ
アクトル１３，１４を備えている。可飽和リアクトル１
３は、強制転流回路６０の電流零点前に非飽和状態にな
る可飽和リアクトルであり、可飽和リアクトル１４は、
強制転流回路６０の電流零点後に非飽和状態になる可飽
和リアクトルである。

【００２９】動作について大まかに説明する。本実施の
形態においては、主回路に流れる電流を遮断させる場合
には、まず、主回路通電スイッチ１０１に主回路通電ス
イッチ用強制転流回路４００から高周波電流を重畳し
て、強制的に、主回路通電スイッチ１０１に流れる電流
の零点を生成する。これにより、主回路通電スイッチ１
０１が開極して、主回路通電スイッチ１０１から主回路
遮断スイッチ１０２に電流が移りはじめる。電流が移り
終わった後に、主回路遮断スイッチ１０２に主回路遮断
スイッチ用強制転流回路４１０から高周波電流を重畳し
て、強制的に、主回路遮断スイッチ１０２に流れる電流
の零点を生成する。

【００３０】さらに詳細に動作について説明する。図９
は、可飽和リアクトル１３、１４が飽和状態でインダク
タンスが発生していて、主回路通電スイッチ１０１のア
ーク電圧だけで主回路通電スイッチ１０１から主回路遮
断スイッチ１０２に電流が移る場合の各部の電流波形、
電圧波形を示した図である。図において、２２０は可飽
和リアクトル１３の磁気飽和が解ける電流、２３０は主
回路通電スイッチ１０１が開極してアーク電圧が発生
し、主回路通電スイッチ１０１から主回路遮断スイッチ
１０２に電流が移り始める時点、２３１は主回路通電ス
イッチ１０１から主回路遮断スイッチ１０２に電流が移
り終わる時点、２３２は強制転流回路４１０から主回路
遮断スイッチ１０２に高周波電流を重畳する時点、２３
３は可飽和リアクトル１４の磁気飽和が解ける時点、２
３４は主回路遮断スイッチ１０２の電流が零点になる時
点である。

【００３１】図８において、開閉装置が閉極状態では主
回路電流は主回路通電スイッチ１０１と主回路遮断スイ
ッチ１０２にそれぞれ流れ、主回路通電スイッチ１０
１、主回路遮断スイッチ１０２のインピーダンスにより
分流する割合が決まる。図９において、主回路遮断スイ
ッチ１０２に流れる電流２０３が可飽和リアクトル１３
の磁気飽和が解ける電流２２０より大きい場合、可飽和
リアクトル１３，１４は磁気飽和していて、インダクタ
ンスは大きくなく、時点２３０に主回路通電スイッチ１
０１が開極して、その接点間にアーク電圧が発生すれ
ば、主回路通電スイッチ１０１に流れる電流２０３は主
回路通電スイッチ１０１から主回路遮断スイッチ１０２
に移る。時点２３１に電流２０３が主回路遮断スイッチ
１０２に移った後、ある所定の時間経過時点２３２に高
周波電流２０４を主回路遮断スイッチ１０２に流れる電
流２０３に重畳する。電流２０３が可飽和リアクトル１
３の磁気飽和が解ける電流２２０より小さくなった時点
２３３で、可飽和リアクトル１３の磁気飽和が解けて、
インダクタンスが発生することで、電流２０３の電流傾
斜は緩やかになる。そして、電流２０３が電流零点を迎
え、飽和リアクトル１４のインダクタンスが大きくなる
ことで、可飽和リアクトル間で電圧降下が起きて、遮断
後の回路回復電圧が低くなる。上述の実施の形態１と同
様に、これら可飽和リアクトル１３，１４を図１に示す
ように配置することにより主回路スイッチ１０２は高周
波の高周波電流２０２でも遮断が可能になり、強制転流
回路４１０は小型に出来る。

【００３２】図１０は、可飽和リアクトル１３、１４が
非飽和状態でインダクタンスが発生していて、主回路通
電スイッチ１０１のアーク電圧だけでは主回路通電スイ
ッチ１０１から主回路遮断スイッチ１０２に電流が移ら
ない場合の各部の電流波形、電圧波形を示した図であ
る。図において、２３５は強制転流回路４００から主回
路通電スイッチ１０１に高周波電流を重畳する時点、２
３６は主回路通電スイッチ１０１の電流が強制電流零点
になり、主回路通電スイッチ１０１から主回路遮断スイ
ッチ１０２に電流が移り始める時点、２３７は強制転流
回路４１０から主回路遮断スイッチ１０２に高周波電流
を重畳する時点、２３８は可飽和リアクトル１４の磁気
飽和が解ける時点、２３９は主回路遮断スイッチ１０２
の電流が零点になる時点である。

【００３３】図８および図１０において、開閉装置が閉
極状態の場合、分流している主回路遮断スイッチ１０２
に流れる電流２０３が可飽和リアクトル１３の磁気飽和
が解ける電流２２０より小さい場合、可飽和リアクトル
１３，１４は磁気飽和状態ではなく、インダクタンスは
大きいので、時点２３０に主回路通電スイッチ１０１が
開極して、その接点間にアーク電圧が発生しても、主回
路通電スイッチ１０１に流れる電流２０３は主回路通電
スイッチ１０１から主回路遮断スイッチ１０２に移るこ
とができない。そこで、時点２３５に強制転流回路４０
０から主回路通電スイッチ１０１に高周波電流２０２を
重畳する。時点２３６で強制的に電流零点をつくって電
流遮断をして、主回路通電スイッチ１０１から主回路遮
断スイッチ１０２に電流が移り始まる。主回路通電スイ
ッチ１０１から主回路遮断スイッチ１０２に電流が移り
終わった時点２３７で、主回路遮断スイッチ用強制転流
回路４１０から主回路遮断スイッチ１０２に流れる電流
２０３に高周波電流２０４を重畳して時点２３８に強制
的に電流零点をつくる。実施の形態１においても説明し
たように、可飽和リアクトル１３，１４の配置により主
回路遮断スイッチ１０２は確実に電流遮断をする。

【００３４】なお、図８に示すように、抵抗１０３を配
置した場合、電流遮断後、主回路電流は抵抗１０３に流
れるので、主回路電流は小さくなり、負荷や回路は保護
される。

【００３５】以上のように、本実施の形態においては、
開閉装置が、主回路に流れる電流を通常時に流す主回路
通電スイッチ１０１と、主回路通電スイッチ１０１に高
周波電流を流すための主回路通電スイッチ用強制転流回
路４００と、主回路に流れる電流を遮断する主回路遮断
スイッチ１０２と、主回路遮断スイッチ１０２に高周波
電流を流すための主回路遮断スイッチ用強制転流回路４
１０と、主回路遮断スイッチ１０２に直列接続された２
つの可飽和リアクトル１３，１４の組み合わせと、から
構成されている。これにより、上述の実施の形態１と同
様の効果が得られるとともに、常時通電用としての主回
路通電スイッチ１０１と遮断用としての可飽和リアクト
ル付きの主回路遮断スイッチ１０２で構成された開閉装
置において、開閉装置の閉極時には常時通電は可飽和リ
アクトル１３，１４が付いていない常時通電用主回路ス
イッチ１０１において主に行われるので、インダクタン
スが発生することなく、歪みがない通電電流が得られ
る。これにより、可飽和リアクトル付きの開閉装置を主
回路が交流回路から構成されている場合にも適用するこ
とが可能となる。

【００３６】

【発明の効果】この発明は、電源と負荷とを備えた主回
路に流れる電流の通電／遮断を制御するための開閉装置
であって、前記主回路に流れる電流の通電／遮断を切り
替える主回路スイッチと、前記主回路スイッチに並列に
接続され、前記主回路スイッチに流れる電流の零点を強
制的に生成するために前記主回路スイッチに重畳する高
周波電流を出力する強制転流回路と、前記強制転流回路
に並列に、かつ、前記主回路スイッチに直列に接続され
た第一及び第二の可飽和リアクトルとを備え、前記第一
の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から供給され
る高周波電流によって前記主回路スイッチに流れる電流
が強制的に零点になる前に非磁気飽和状態になるもので
あって、前記第二の可飽和リアクトルは、前記強制転流
回路から供給される高周波電流によって前記主回路スイ
ッチに流れる電流が強制的に零点になる後に非磁気飽和
状態になるものであるので、遮断後の回路回復電圧を低
く抑えることができるので、主回路スイッチが回路回復
電圧によりブレークダウンすることを防止でき、遮断性
能が向上する。

【００３７】また、この発明は、電源と負荷とを備えた
主回路に流れる電流の通電／遮断を制御するための開閉
装置であって、前記主回路に流れる電流を通常流すため
の主回路通電スイッチと、前記主回路通電スイッチに重
畳する高周波電流を出力する主回路通電スイッチ用強制
転流回路と、前記主回路通電スイッチに並列に接続さ
れ、前記主回路通電スイッチが上記主回路通電スイッチ
用強制転流回路により開極されたときに上記電流が移行
される主回路遮断スイッチと、前記主回路遮断スイッチ
に重畳する高周波電流を出力する主回路遮断スイッチ用
強制転流回路と、前記主回路遮断スイッチ用強制転流回
路に並列に、かつ、前記主回路遮断スイッチに直列に接
続された第一及び第二の可飽和リアクトルとを備え、前
記第一の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から供
給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流れ
る電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状態になる
ものであって、前記第二の可飽和リアクトルは、前記強
制転流回路から供給される高周波電流によって前記主回
路スイッチに流れる電流が強制的に零点になる後に非磁
気飽和状態になるものである開閉装置であるので、遮断
後の回路回復電圧を低く抑えることができるので、主回
路スイッチが回路回復電圧によりブレークダウンするこ
とを防止でき、遮断性能が向上するとともに、常時通電
時は可飽和リアクトルの付いていないスイッチにおいて
主に行われるので、歪みがない通電電流が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置の構成
を示した回路図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置に設け
られた主回路スイッチの構成の一例を示した断面図であ
る。

【図３】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置におけ
る電流遮断の過程における各部の電流および電圧の波形
を示した説明図である。

【図４】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置に設け
られた可飽和リアクトルの磁束密度―磁化力特性を示し
た説明図である。

【図５】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置に設け
られた可飽和リアクトルの磁束密度―磁化力特性を示し
た説明図である。

【図６】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置に設け
られた可飽和リアクトルの構造の一例を示した説明図で
ある。

【図７】 本発明の実施の形態１に係る開閉装置に設け
られた可飽和リアクトルの構造の一例を示した説明図で
ある。

【図８】 本発明の実施の形態２に係る開閉装置の構成
を示した回路図である。

【図９】 本発明の実施の形態２に係る開閉装置におけ
る電流遮断の過程における各部の電流および電圧の波形
を示した説明図である。

【図１０】 本発明の実施の形態２に係る開閉装置にお
ける電流遮断の過程における各部の電流および電圧の波
形を示した説明図である。

【図１１】 従来の開閉装置の構成を示した回路図であ
る。

【図１２】 従来の開閉装置における電流遮断の過程に
おける各部の電流および電圧の波形を示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 主回路スイッチ、２ 主回路直流電源、３ 強制転
流回路の直流電源、４強制転流回路のコンデンサ、６
負荷、１１ 投入スイッチ、１２ 強制転流回路リアク
トル、１３，１４ 可飽和リアクトル、１５ エネルギ
ー吸収素子、３１ 交流電源、６０ 強制転流回路、１
０１ 主回路通電スイッチ、１０２主回路遮断スイッ
チ、１０３ 限流抵抗、４００ 主回路通電スイッチ用
強制転流回路、４０１，４１１ コンデンサ、４０２，
４１２ リアクトル、４０３，４１３ 投入スイッチ、
４０４，４１４ 直流電源、４１０ 主回路遮断スイッ
チ用強制転流回路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年９月５日（２００２．９．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】また、この発明は、電源と負荷とを備えた
主回路に流れる電流の通電／遮断を制御するための開閉
装置であって、前記主回路に流れる電流を通常流すため
の主回路通電スイッチと、前記主回路通電スイッチに重
畳する高周波電流を出力する主回路通電スイッチ用強制
転流回路と、前記主回路通電スイッチに並列に接続さ
れ、前記主回路通電スイッチが上記主回路通電スイッチ
用強制転流回路により開極されたときに上記電流が移行
される主回路遮断スイッチと、前記主回路遮断スイッチ
に重畳する高周波電流を出力する主回路遮断スイッチ用
強制転流回路と、前記主回路遮断スイッチに直列に接続
された可飽和リアクトルとを備えた開閉装置である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】また、この発明は、電源と負荷とを備えた
主回路に流れる電流の通電／遮断を制御するための開閉
装置であって、前記主回路に流れる電流を通常流すため
の主回路通電スイッチと、前記主回路通電スイッチに重
畳する高周波電流を出力する主回路通電スイッチ用強制
転流回路と、前記主回路通電スイッチに並列に接続さ
れ、前記主回路通電スイッチが上記主回路通電スイッチ
用強制転流回路により開極されたときに上記電流が移行
される主回路遮断スイッチと、前記主回路遮断スイッチ
に重畳する高周波電流を出力する主回路遮断スイッチ用
強制転流回路と、前記主回路遮断スイッチに直列に接続
された可飽和リアクトルとを備えた開閉装置であるの
で、開閉装置の閉極時には常時通電は可飽和リアクトル
の付いていない主回路通電スイッチにおいて主に行われ
るので、歪みがない通電電流が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中山 靖 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G026 VA05 5G028 AA22 FB06 FC01 FC02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と負荷とを備えた主回路に流れる電
   流の通電／遮断を制御するための開閉装置であって、 前記主回路に流れる電流の通電／遮断を切り替える主回
   路スイッチと、 前記主回路スイッチに並列に接続され、前記主回路スイ
   ッチに流れる電流の零点を強制的に生成するために前記
   主回路スイッチに重畳する高周波電流を出力する強制転
   流回路と、 前記強制転流回路に並列に、かつ、前記主回路スイッチ
   に直列に接続された第一及び第二の可飽和リアクトルと
   を備え、 前記第一の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から
   供給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流
   れる電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状態にな
   るものであって、 前記第二の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から
   供給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流
   れる電流が強制的に零点になる後に非磁気飽和状態にな
   るものであることを特徴とする開閉装置。
2. 【請求項２】 電源と負荷とを備えた主回路に流れる電
   流の通電／遮断を制御するための開閉装置であって、 前記主回路に流れる電流を通常流すための主回路通電ス
   イッチと、 前記主回路通電スイッチに重畳する高周波電流を出力す
   る主回路通電スイッチ用強制転流回路と、 前記主回路通電スイッチに並列に接続され、前記主回路
   通電スイッチが上記主回路通電スイッチ用強制転流回路
   により開極されたときに上記電流が移行される主回路遮
   断スイッチと、 前記主回路遮断スイッチに重畳する高周波電流を出力す
   る主回路遮断スイッチ用強制転流回路と、 前記主回路遮断スイッチ用強制転流回路に並列に、か
   つ、前記主回路遮断スイッチに直列に接続された第一及
   び第二の可飽和リアクトルとを備え、 前記第一の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から
   供給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流
   れる電流が強制的に零点になる前に非磁気飽和状態にな
   るものであって、 前記第二の可飽和リアクトルは、前記強制転流回路から
   供給される高周波電流によって前記主回路スイッチに流
   れる電流が強制的に零点になる後に非磁気飽和状態にな
   るものであることを特徴とする開閉装置。