JP2010135201A

JP2010135201A - 三相一括式遮断器

Info

Publication number: JP2010135201A
Application number: JP2008310702A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Nagao; 宜昭長尾; Mitsuhiro Nonogami; 満洋野々上; Takayuki Hayase; 敬之早瀬
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: JP5078858B2

Abstract

【課題】簡単な構成の遮断器操作機構で励磁突入電流を抑制することができる三相一括式遮断器を提供する。
【解決手段】三相一括式遮断器１０の遮断器操作機構は、３相送電線の第３の主接点を３相送電線の第１および第２の主接点よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに第１および第２の主接点を第３の主接点よりも１／４サイクルだけ早めに投入させる主接点遮断／投入手段として機能する遮断器操作部１１、連結シャフト１２、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃、第１乃至第３のカムローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃、第１乃至第３のガイドローラ１３ｃ₁〜１３ｃ₃、第１乃至第３の連結具１４₁〜１４₃および操作制御部１５を具備する。第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃には、第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃がそれぞれ形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、１つの遮断器操作機構で３つの主接点を同時に操作して遮断／投入させる三相一括式遮断器に関し、特に、中性点が直接接地されていない変圧器に適用するのに好適な三相一括式遮断器に関する。

３相送電線用の変圧器を充電する際には、図１０に一例を示すように大きな励磁突入電流が発生することがある。
図１０は、３相送電線の第２相および第３相の電圧が小さい状況で三相一括式遮断器を投入したときの一試験結果を示しており、３相送電線の第１相には励磁突入電流は発生していないが、３相送電線の第２相および第３相には大きな励磁突入電流が発生している。なお、同様の投入状況であっても、変圧器が停電した電圧および電流の位相関係に応じて励磁突入電流の大きさは異なる。

このような励磁突入電流は、瞬時電圧低下を発生させたり、大きさが定格電流の数十倍に達すると変圧器の絶縁、変圧器比率差動継電器の誤動作および電力用コンデンサの誤遮断などの不具合を発生させたりする。

そこで、励磁突入電流を抑制するために、直接接地系の三相一括式遮断器では、電源側の電圧位相情報から励磁突入電流が小さくなるタイミングを３相送電線の相ごとに検出して、検出したタイミングで三相一括式遮断器を投入する方法が採用されている。
しかし、このような方法は抵抗接地系などに使用される三相一括式遮断器には適用することができないため、抵抗投入方法、変圧器の残留磁束を低減する方法または残留磁束を考慮した遮断器投入方法などが採用されているのが現状である。

なお、下記の特許文献１には、過大な励磁突入電流の発生を防止するために、閉極第一相については、基準相の位相０度を基準点として閉極第一相の残留磁束並びに予め求められている三相遮断器のプレアーク特性および閉極時間ばらつき特性に基づいて投入点における定常磁束値と残留磁束値との最大誤差の絶対値である投入磁束誤差が最小となる閉極位相を算出して閉極第一相の目標閉極位相として設定し、残り二相については、基準相の位相０度を基準点として予め求められている三相遮断器のプレアーク特性および閉極時間ばらつき特性に基づいて残留磁束が“０”である場合に投入磁束誤差が最小となる閉極位相を算出して残り二相の目標閉極位相として設定し、基準点から残り二相の目標閉極位相までの時間と予め設定しておいた三相電源の周期の整数倍に相当する遅延時間とを合計した時間を残り二相の目標閉極時刻として設定するようにした変圧器励磁突入電流抑制装置が開示されている。

また、下記の特許文献２には、３相一括操作型遮断器で投入した際に生じる励磁突入電流を抵抗体付き遮断器などの設備を付加せずに抑制可能にするために、変圧器に３相交流電圧が定常状態で印加されたときの１次側、２次側または３次側の相電圧若しくは線間電圧を積分することにより変圧器各相の定常磁束を算出し、遮断器が変圧器を遮断した後の変圧器各相の残留磁束の極性および大きさを算出し、変圧器各相の定常磁束の極性と変圧器各相の残留磁束の極性とが同一となる位相が３相分重なる範囲内にあるときに３相の遮断器を同時に投入させるようにした変圧器の励磁突入電流抑制装置が開示されている。
特開２００４−２０８３９４号公報特開２００８−１６０１００号公報

しかしながら、従来の抵抗投入方法では、主接点とは別に抵抗接点が必要となるので、遮断器が高価になるという問題があった。
また、残留磁束を考慮した遮断器投入方法では、三相一括式遮断器では接点が３相一括で動作するため、各相の電流がすべて“０”になるタイミングが存在しないので、励磁突入抑制効果はあるが、実機へ適用すると安定しないという問題がある。

なお、残留磁束を低減する方法もあるが、装置が高額なこともあり、実用に至っていないという問題がある。

上記の特許文献１に開示された変圧器励磁突入電流抑制装置は、一次巻線が中性点接地された星形結線であり二次または三次巻線が三角結線である変圧器に適用するものであり、中性点が直接接地されていない変圧器には適用できないという問題がある。

上記の特許文献２に開示された変圧器の励磁突入電流抑制装置では、変圧器各相の定常磁束と遮断器が変圧器を遮断した後の変圧器各相の残留磁束の極性および大きさとを算出しなければならないという問題がある。

本発明の目的は、簡単な構成の遮断器操作機構で励磁突入電流を抑制することができる三相一括式遮断器を提供することにある。

本発明の三相一括式遮断器は、１つの遮断器操作機構で３つの主接点を同時に操作して遮断／投入させる三相一括式遮断器（１０）であって、前記遮断器操作機構が、前記３つの主接点のうちの１つの主接点を他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに、該１つの主接点を該他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ遅めに投入させる主接点遮断／投入手段を具備することを特徴とする。
ここで、前記主接点遮断／投入手段が、３相送電線の前記１つの主接点に対応する相の電圧が最大になるタイミングで該１つの主接点を遮断させるとともに、該３相送電線の前記他の２つの主接点に対応する他の２つの相の線間電圧が最大になるタイミングで該他の２つの主接点を投入させてもよい。
前記主接点遮断／投入手段が、遮断器操作部（１１）と、該遮断器操作部によって上下方向に移動される連結シャフト（１２）と、該連結シャフトに直列に接続された、かつ、第１乃至第３の溝（１３ａ₁〜１３ａ₃）がそれぞれ形成された第１乃至第３のカムプレート（１３₁〜１３₃）と、第１乃至第３の連結具（１４₁〜１４₃）と、該第１乃至第３の連結具を介して前記３つの主接点の第１乃至第３のシャフト（３₁〜３₃）とそれぞれ連結された、かつ、前記連結シャフトが前記遮断器操作部によって上下方向に移動されると位置が前記第１乃至第３の溝に沿ってそれぞれ移る第１乃至第３のカムローラ（１３ｂ₁〜１３ｂ₃）とを具備してもよい。
前記第１および第２の溝が、前記第１および第２のカムプレートの下端付近から上方に直線的に延びた第１および第２の直線部と、該第１および第２の直線部の上端から斜め上方に直線的に延びた第１および第２の斜線部とからなり、前記第３の溝が、前記第３のカムプレートの下端付近から前記斜め上方に直線的に延びた第３の斜線部と、該第３の斜線部の上端から上方に直線的に延びた第３の直線部とからなってもよい。
前記第１乃至第３の溝の上下方向の長さが同じにされており、前記第１乃至第３の溝の前記第１乃至第３の直線部の上下方向の長さと該第１乃至第３の溝の前記第１乃至第３の斜線部の上下方向の長さとが同じにされていてもよい。
前記第１および第２の溝の前記第１および第２の直線部の上下方向の長さと前記第３の溝の前記第３の斜線部の上下方向の長さとが、前記第３のガイドローラの位置が該第３の斜線部の下端から上端まで移ると、該第３のガイドローラと前記第３の連結具を介して連結された前記第３のシャフトが該第３の斜線部の左右方向の長さ分だけ該左右方向の一方の方向に移動することにより前記１つの主接点が遮断される長さとされており、前記第１および第２の溝の前記第１および第２の斜線部の上下方向の長さと前記第３の溝の前記第３の直線部の上下方向の長さとが、前記第１および第２のガイドローラの位置が該第１および第２の斜線部の上端から下端までそれぞれ移ると、該第１および第２のガイドローラと前記第１および第２の連結具を介してそれぞれ連結された前記第１および第２のシャフトが該第１および第２の斜線部の左右方向の長さ分だけ該左右方向の他方の方向にそれぞれ移動することにより前記他の２つの主接点が投入される長さとされていてもよい。
前記遮断器操作部によって前記連結シャフトを下方に移動する速さが、前記第１乃至第３のガイドローラの位置が前記第１乃至第３の溝の下端から上端にそれぞれ移る間に前記１つの主接点が遮断されてから１／４サイクル経過後に前記他の２つの主接点が遮断されるように設定されており、前記遮断器操作部によって前記連結シャフトを上方に移動する速さが、前記第１乃至第３のガイドローラの位置が前記第１乃至第３の溝の上端から下端にそれぞれ移る間に前記他の２つの主接点が投入されてから１／４サイクル経過後に前記１つの主接点が投入されるように設定されていてもよい。
前記主接点遮断／投入手段が、外部から変圧器停止信号が入力されると、前記３相送電線の３つの相電圧（Ｖ₁〜Ｖ₃）のうち前記１つの主接点に対応する１つの相電圧が最大となるタイミングで該１つの主接点が遮断されるように前記連結シャフトを下方に移動させるよう指示する遮断指令信号を生成して、該生成した遮断指令信号を前記遮断器操作部に出力するとともに、外部から変圧器充電信号が入力されると、前記３つの相電圧のうち前記他の２つの主接点に対応する他の２つの相電圧の差電圧が最大となるタイミングで該他の２つの主接点が投入されるように前記連結シャフトを上方に移動させるよう指示する投入指令信号を生成して、該生成した投入指令信号を前記遮断器操作部に出力する操作制御部（１５）をさらに具備してもよい。

本発明の三相一括式遮断器は、以下に示す効果を奏する。
（１）３つの主接点のうちの１つの主接点を他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに、当該１つの主接点を当該他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ遅めに投入させる主接点遮断／投入手段を遮断器操作機構に備えさせることにより、簡単な構成の遮断器操作機構で励磁突入電流を抑制することができる。
（２）励磁突入電流を抑制することができるため、主接点の磨耗を抑制することができるので、三相一括式遮断器の内部開放点検の延伸化が可能となり、コスト低減が図れる。
（３）励磁突入電流を抑制することができるため、瞬時電圧変動を抑制することができるので、顧客サービスの向上が図れる。
（４）短絡容量が小さい電力系統に比較的大容量の変圧器を設置することができる。

上記の目的を、３つの主接点のうちの１つの主接点を他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに、当該１つの主接点を当該他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ遅めに投入させる主接点遮断／投入手段を遮断器操作機構に備えさせることにより実現した。

以下、本発明の三相一括式遮断器の実施例について図面を参照して説明する。
まず、本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理について説明する。
一般的に、変圧器を停止したタイミングで変圧器を充電すれば、変圧器の鉄心が飽和するような電流の流れにならないので、励磁突入電流を抑制することができる。しかし、実際には、遮断器は、主接点（主回路）が開放された時点ではなく、電流が“０”になった時点付近で遮断されることになる。また、変圧器励磁電流は電圧と９０度の位相差があるため、電圧が最大のタイミングで遮断器を遮断することが理想であるが、三相一括式遮断器では実現することができない。
そこで、三相一括式遮断器の３つの主接点のうち１つの主接点が他の２つの主接点に対して遮断時には先行して動作するとともに投入時には遅れて動作するように３つの主接点の動作タイミングに差を持たせて、電圧が最大のタイミングで三相一括式遮断器の遮断および投入を行えば、励磁突入電流を抑制することが可能になる。

具体的には、三相一括式遮断器の３つの主接点のうち１つの主接点のみ１／４サイクルだけずれて動作する（遮断時は１／４サイクルだけ早めに遮断し、投入時には１／４サイクルだけ遅めに投入する）ように、遮断器操作機構リンク部に時間差（不揃い）を設ける。
すなわち、三相一括式遮断器の遮断時には、１／４サイクルだけ早めに遮断させる１つの主接点に対応する相の電圧が最大になるタイミングでこの１つの主接点が遮断されるように制御すれば、他の２つの主接点に対応する２つの相の線間電圧が最大になるタイミングでこの２つの主接点が遮断されることになるので、３相ともに電流が“０”付近で停電することになる。
また、三相一括式遮断器の投入時には、１／４サイクルだけ早めに投入される２つの主接点に対応する２つの相の線間電圧が最大になるタイミングでこの２つの主接点が投入されるように制御すれば、残りの１つの主接点に対応する相の電圧が最大になるタイミングでこの１つの主接点が投入されることになるので、励磁突入電流を完全に抑制することができる。

次に、上述した本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての実証試験について、図５乃至図９を参照して説明する。
なお、この実証試験は、図５に示すように、三相一括式遮断器の第３相の遮断器可動接点（以下、「第３の遮断器可動接点５１₃」と称する。）の長さを三相一括式遮断器の第１相の遮断器可動接点（以下、「第１の遮断器可動接点５１₁」と称する。）および三相一括式遮断器の第２相の遮断器可動接点（以下、「第２の遮断器可動接点５１₂」と称する。）の長さよりも短くして行った。

まず、変圧器停止時の実証試験について、図６および図７を参照して説明する。
この実証試験では、３相送電線の第１相の図６の（ａ）に示す電源電圧が最小になる時刻ｔ₁において三相一括式遮断器の遮断動作を開始させ（図７（ａ）参照）、１／４サイクルだけ早めに遮断させる３相送電線の第３相の電源電圧が最大付近になる時刻ｔ₂で第３の遮断器可動接点５１₃の先端が第３の遮断器固定接点５２₃から離れるようにしたのち（図７（ｂ）参照）、時刻ｔ₂から１／４サイクル経過後の時刻ｔ₃に第１および第２の遮断器可動接点５１₁，５１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点５２₁，５２₂からそれぞれ離れるようにした（図７（ｃ）参照）。
この実証試験では、図７の（ｅ）から（ｇ）に示すように、３相送電線の第１相、第２相および第３相のいずれにも励磁突入電流は発生しなかった。

次に、変圧器充電時の実証試験について、図８および図９を参照して説明する。
この実証試験では、３相送電線の第１相の図８の（ａ）に示す電源電圧が“０”付近になる時刻ｔ₁において三相一括式遮断器の投入動作を開始させ（図９（ａ）参照）、１／４サイクルだけ早めに投入させる３相送電線の第１相および第２相の線間電圧が最大になる時刻ｔ₂で第１および第２の遮断器可動接点５１₁，５１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点５２₁，５２₂にそれぞれ接触するようにしたのち（図９（ｂ）参照）、時刻ｔ₂から１／４サイクル経過後の時刻ｔ₃に第３の遮断器可動接点５１₃の先端が第３の遮断器固定接点５２₃に接触するようにした（図９（ｃ）参照）。
この実証試験では、図９の（ｅ）から（ｇ）に示すように、３相送電線の第１相、第２相および第３相のいずれにも励磁突入電流は発生しなかった。

次に、本発明の一実施例による三相一括式遮断器１０について、図１乃至図４を参照して説明する。
本実施例による三相一括式遮断器１０は、図１に示すように、３相送電線の第３相の主接点（以下、「第３の主接点」と称する。）を３相送電線の第１相および第２相の主接点（以下、「第１および第２の主接点」と称する。）よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに第１および第２の主接点を第３の主接点よりも１／４サイクルだけ早めに投入させる主接点遮断／投入手段として機能する遮断器操作部１１、連結シャフト１２、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃（第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃がそれぞれ形成されている）、第１乃至第３のカムローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃、第１乃至第３のガイドローラ１３ｃ₁〜１３ｃ₃、第１乃至第３の連結具１４₁〜１４₃および操作制御部１５を遮断器操作機構が具備する点で、従来の三相一括式遮断器と異なる。

ここで、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃は、連結シャフト１２に直列に接続されている。これにより、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃は、連結シャフト１２が遮断器操作部１１によって上下方向（すなわち、第１乃至第３の主接点の第１乃至第３のシャフト３₁〜３₃の軸方向と垂直な方向）に移動されると、遮断器操作部１１から連結シャフト１２を通じて動力が伝達されて上下方向に移動可能とされている。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第１乃至第３のシャフト３₁〜３₃と反対側の側面（以下、「第１の側面」と称する。）には、第１乃至第３のガイドローラ１３ｃ₁〜１３ｃ₃が第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第１の側面と接触するように１個ずつそれぞれ取り付けられている。また、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第１の側面と互いに対向する側面（以下、「第３の側面」と称する。）には、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第３の側面と接触するように第１乃至第３のガイドローラ１３ｃ₁〜１３ｃ₃が２個ずつそれぞれ取り付けられている。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第１および第３の側面以外の側面（以下、「第２および第４の側面」と称する。）には、第２の側面から第４の側面まで貫通する「く」の字状の第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃がそれぞれ形成されている。また、第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃内には、連結シャフト１２が遮断器操作機構１１によって上下方向に移動されると第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃に沿って位置が上下方向にそれぞれ移る第１乃至第３のカムローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃がそれぞれ設けられている。

第１乃至第３のカムローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃は第１乃至第３の連結具１４₁〜１４₃を介して第１乃至第３のシャフト３₁〜３₃とそれぞれ連結されている。
第１乃至第３の連結具１４₁〜１４₃は、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の第３の側面とそれぞれ接触する２個ずつの第１乃至第３のガイドローラ１３ｃ₁〜１３ｃ₃に挟まれるようにそれぞれ設けられている。

第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂は、第１および第２のカムプレート１３₁，１３₂の下端（すなわち、遮断器操作部１１側の端）付近から上方（すなわち、遮断器操作部１１と反対側）に直線的に延びた第１および第２の直線部と、第１および第２の直線部の上端から第１および第２のカムプレート１３₁，１３₂の第１の側面に向かって斜め上方に直線的に延びた第１および第２の斜線部とからなる。これに対して、第３の溝１３ａ₃は、第３のカムプレート１３₂の下端付近から第３のカムプレート１３₃の第１の側面に向かって斜め上方に直線的に延びた第３の斜線部と、第３の斜線部の上端から上方に直線的に延びた第３の直線部とからなる。

第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の上下方向の長さ（すなわち、連結シャフト１２の軸方向に沿った長さ）は同じにされており、第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の第１乃至第３の直線部の上下方向の長さと第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の第１乃至第３の斜線部の上下方向の長さとは同じにされている。

また、第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の直線部の上下方向の長さと第３の溝１３ａ₃の第３の斜線部の上下方向の長さとは、第３のガイドローラ１３ｂ₃の位置が第３の斜線部の下端から上端まで移ると、第３のガイドローラ１３ｂ₃と第３の連結具１４ｂ₃を介して連結された第３のシャフト３₃が第３の溝１３ａ₃の第３の斜線部の左右方向の長さ（すなわち、連結シャフト１２の軸方向と垂直な方向に沿った長さ）分だけ左方向（すなわち、第３のカムプレート１３₃側）に移動することにより第３の遮断器可動接点１₃が第３の遮断器固定接点２₃から完全に離れる（すなわち、第３の主接点が遮断される）長さとされている。

さらに、第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の斜線部の上下方向の長さと第３の溝１３ａ₃の第３の直線部の上下方向の長さとは、第１および第２のガイドローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂の位置が第１および第２の斜線部の上端から下端までそれぞれ移ると、第１および第２のガイドローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂と第１および第２の連結具１４ｂ₁，１４ｂ₂を介してそれぞれ連結された第１および第２のシャフト３₁，３₂が第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の斜線部の左右方向の長さ分だけ右方向（すなわち、第１および第２のカムプレート１３₁，１３₂と反対側）にそれぞれ移動することにより第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂に完全にそれぞれ接触する（すなわち、第１および第２の主接点が投入される）長さとされている。

さらにまた、遮断器操作部１１によって連結シャフト１２を下方に移動する速さは、第１乃至第３のガイドローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃の位置が第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の下端から上端にそれぞれ移る間に第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃から離れてから１／４サイクル経過後に第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂からそれぞれ離れるように設定されている。
同様に、遮断器操作部１１によって連結シャフト１２を上方に移動する速さは、第１乃至第３のガイドローラ１３ｂ₁〜１３ｂ₃の位置が第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の上端から下端にそれぞれ移る間に第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂にそれぞれ接触してから１／４サイクル経過後に第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃に接触するように設定されている。

操作制御部１５は、外部から変圧器停止信号または変圧器充電信号が入力されると、３相送電線の第１相、第２相および第３相にそれぞれ設置された第１乃至第３の計器用変圧器（不図示）からそれぞれ入力される３相送電線の第１相、第２相および第３相の電圧（以下、「第１乃至第３の相電圧Ｖ₁〜Ｖ₃」と称する。）に基づいて、以下のようにして遮断指令信号または投入指令信号を生成して、生成した遮断指令信号または投入指令信号を遮断器操作部１１に出力する。
（１）変圧器停止時には、第３の相電圧Ｖ₃が最大となるタイミングで第３の主接点を遮断する（すなわち、第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃から離れる）ように連結シャフト１２を下方に移動させるように指示する遮断指令信号を生成する。
（２）変圧器充電時には、第１および第２の相電圧Ｖ₁，Ｖ₂の差電圧（すなわち、３相送電線の第１相および第２相間の線間電圧）が最大となるタイミングで第１および第２の遮断部を投入する（すなわち、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂に接触する）ように連結シャフト１２を上方に移動させるように指示する投入指令信号を生成する。

次に、本実施例による三相一括式遮断器１０の変圧器停止時の動作について、図１乃至図４を参照して説明する。
なお、変圧器停止前においては、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の位置は、図１に示すように、第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の下端とされている。

操作制御部１５は、外部から変圧器停止信号が入力されると、遮断指令信号を生成して、生成した遮断指令信号を遮断器操作部１１に出力する。
遮断器操作部１１は、遮断指令信号が操作制御部１５から入力されると、連結シャフト１２を下方に移動させる。その結果、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃も下方に移動する。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃が下方に移動するに従って第３のカムローラ１３ｂ₃の位置は第３の溝１３ａ₃の第３の斜線部に沿って上方に移っていくので、第３の遮断器可動接点１₃が第３の遮断器固定接点２₃から離れる方向に移動して、第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃から離れる（図２参照）。その後、第３の遮断器可動接点１₃と第３の遮断器固定接点２₃とが完全に離れる。
一方、第１および第２のカムローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂の位置は第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の直線部に沿って上方にそれぞれ移っていくだけであるので、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂は移動せずに第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂と完全に接触したままとなる（図２参照）。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃が下方に更に移動すると、第１および第２のカムローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂の位置が第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の斜線部に沿って上方にそれぞれ移っていくことにより、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂から離れる方向にそれぞれ移動して、第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃から離れてから１／４サイクル経過後に、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂からそれぞれ離れる（図３参照）。その後、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂と第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂とは完全に離れる（図４参照）。
一方、第３のカムローラ１３ｂ₃の位置は第３の溝１３ａ₃の第３の直線部に沿って上方に移っていくだけであるので、第３の遮断器可動接点１₃は移動せずに第３の遮断器固定接点２_３から完全に離れたままとなる。

次に、本実施例による三相一括式遮断器の変圧器充電時の動作について説明する。
なお、変圧器受電前においては、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃の位置は、図４に示すように、第１乃至第３の溝１３ａ₁〜１３ａ₃の上端とされている。

操作制御部１５は、外部から変圧器充電信号が入力されると、投入指令信号を生成して、生成した投入指令信号を遮断器操作部１１に出力する。
遮断器操作部１１は、投入指令信号が操作制御部１５から入力されると、連結シャフト１２を上方に移動させる。その結果、第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃も上方に向かって移動する。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃が上方に移動するに従って第１および第２のカムローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂の位置が第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の斜線部に沿って下方にそれぞれ移っていくことにより、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂に近付く方向にそれぞれ移動して、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂とそれぞれ接触する（図３参照）。その後、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂と第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂とが完全にそれぞれ接触する。
一方、第３のカムローラ１３ｂ₃の位置は第３の溝１３ａ₃の第３の直線部に沿って下方に移っていくだけであるので、第３の遮断器可動接点１₃は移動せずに第３の遮断器固定接点２_３から完全に離れたままとなる。

第１乃至第３のカムプレート１３₁〜１３₃が上方に更に移動すると、第３のカムローラ１３ｂ₃の位置が第３の溝１３ａ₃の第３の斜線部に沿って下方に移っていくことにより、第３の遮断器可動接点１₃が第３の遮断器固定接点２₃に近付く方向に移動して、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂の先端が第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂と接触してから１／４サイクル経過後に、第３の遮断器可動接点１₃の先端が第３の遮断器固定接点２₃と接触する（図２参照）。その後、第３の遮断器可動接点１₃と第３の遮断器固定接点２₃とが完全に接触する（図１参照）。
一方、第１および第２のカムローラ１３ｂ₁，１３ｂ₂の位置は第１および第２の溝１３ａ₁，１３ａ₂の第１および第２の直線部に沿って下方にそれぞれ移っていくだけであるので、第１および第２の遮断器可動接点１₁，１₂は移動せずに第１および第２の遮断器固定接点２₁，２₂と完全に接触したままとなる。

なお、本発明による三相一括式遮断器は、中性点が直接接地されていない変圧器用に限定されるが、中性点にリアクトルや抵抗が設置されている変圧器で変圧器保護継電器として地絡過電流継電器が用いられている場合には、誤動作の恐れがあるため、変圧器充電時の継電器一時ロック回路を設ける必要がある。

また、遮断器の電流遮断は電流が“０”になる付近で実際の遮断となるが、本発明による三相一括式遮断器は、電流が“０”付近で三相一括式遮断器が開離するよう制御されるので、理想的な遮断となる。その結果、アーク接触子の消耗も少なくなるので、三相一括式遮断器の点検頻度の低減や延命化も図ることができる。

さらに、本発明による三相一括式遮断器では、事故時には位相制御されず通常遮断となるが、アーク消弧性能は通常の遮断器と大きな違いがないので、必要な事故遮断が可能である。

本発明の一実施例による三相一括式遮断器１０の特徴部について説明するための図である。図１に示した三相一括式遮断器１０の変圧器停止時の動作について説明するための図である。図１に示した三相一括式遮断器１０の変圧器停止時の動作について説明するための図である。図１に示した三相一括式遮断器１０の変圧器停止時の動作について説明するための図である。本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての実証試験において使用した三相一括式遮断器の構成を示す図である。本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての変圧器停止時の実証試験の結果を示す図である。本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての変圧器停止時の実証試験における第１乃至第３の遮断器可動接点５１₁〜５１₃の動きを示す図である。本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての変圧器充電時の実証試験の結果を示す図である。本発明の三相一括式遮断器における励磁突入電流抑制の原理についての変圧器充電時の実証試験における第１乃至第３の遮断器可動接点５１₁〜５１₃の動きを示す図である励磁突入電流について説明するために３相送電線の第２相および第３相の電圧が小さい状況で従来の三相一括式遮断器を投入したときの一試験結果を示す図である。

符号の説明

１₁〜１₃，５１₁〜５１₃ 第１乃至第３の遮断器可動接点
２₁〜２₃，５２₁〜５２₃ 第１乃至第３の遮断器固定接点
３₁〜３₃ 第１乃至第３のシャフト
１０三相一括式遮断器
１１遮断器操作部
１２連結シャフト
１３₁〜１３₃ 第１乃至第３のカムプレート
１３ａ₁〜１３ａ₃ 第１乃至第３の溝
１３ｂ₁〜１３ｂ₃ 第１乃至第３のカムローラ
１３ｃ₁〜１３ｃ₃ 第１乃至第３のガイドローラ
１４₁〜１４₃ 第１乃至第３の連結具
１５操作制御部
Ｖ₁〜Ｖ₃ 第１乃至第３の相電圧
ｔ₁〜ｔ₃ 時刻

Claims

１つの遮断器操作機構で３つの主接点を同時に操作して遮断／投入させる三相一括式遮断器（１０）であって、前記遮断器操作機構が、前記３つの主接点のうちの１つの主接点を他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ早めに遮断させるとともに、該１つの主接点を該他の２つの主接点よりも１／４サイクルだけ遅めに投入させる主接点遮断／投入手段を具備することを特徴とする、三相一括式遮断器。
前記主接点遮断／投入手段が、３相送電線の前記１つの主接点に対応する相の電圧が最大になるタイミングで該１つの主接点を遮断させるとともに、該３相送電線の前記他の２つの主接点に対応する他の２つの相の線間電圧が最大になるタイミングで該他の２つの主接点を投入させることを特徴とする、請求項１記載の三相一括式遮断器。
前記主接点遮断／投入手段が、
遮断器操作部（１１）と、
該遮断器操作部によって上下方向に移動される連結シャフト（１２）と、
該連結シャフトに直列に接続された、かつ、第１乃至第３の溝（１３ａ₁〜１３ａ₃）がそれぞれ形成された第１乃至第３のカムプレート（１３₁〜１３₃）と、
第１乃至第３の連結具（１４₁〜１４₃）と、
該第１乃至第３の連結具を介して前記３つの主接点の第１乃至第３のシャフト（３₁〜３₃）とそれぞれ連結された、かつ、前記連結シャフトが前記遮断器操作部によって上下方向に移動されると位置が前記第１乃至第３の溝に沿ってそれぞれ移る第１乃至第３のカムローラ（１３ｂ₁〜１３ｂ₃）と、
を具備することを特徴とする、請求項１または２記載の三相一括式遮断器。
前記第１および第２の溝が、前記第１および第２のカムプレートの下端付近から上方に直線的に延びた第１および第２の直線部と、該第１および第２の直線部の上端から斜め上方に直線的に延びた第１および第２の斜線部とからなり、
前記第３の溝が、前記第３のカムプレートの下端付近から前記斜め上方に直線的に延びた第３の斜線部と、該第３の斜線部の上端から上方に直線的に延びた第３の直線部とからなる、
ことを特徴とする、請求項３記載の三相一括式遮断器。
前記第１乃至第３の溝の上下方向の長さが同じにされており、
前記第１乃至第３の溝の前記第１乃至第３の直線部の上下方向の長さと該第１乃至第３の溝の前記第１乃至第３の斜線部の上下方向の長さとが同じにされている。
ことを特徴とする、請求項４記載の三相一括式遮断器。
前記第１および第２の溝の前記第１および第２の直線部の上下方向の長さと前記第３の溝の前記第３の斜線部の上下方向の長さとが、前記第３のガイドローラの位置が該第３の斜線部の下端から上端まで移ると、該第３のガイドローラと前記第３の連結具を介して連結された前記第３のシャフトが該第３の斜線部の左右方向の長さ分だけ該左右方向の一方の方向に移動することにより前記１つの主接点が遮断される長さとされており、
前記第１および第２の溝の前記第１および第２の斜線部の上下方向の長さと前記第３の溝の前記第３の直線部の上下方向の長さとが、前記第１および第２のガイドローラの位置が該第１および第２の斜線部の上端から下端までそれぞれ移ると、該第１および第２のガイドローラと前記第１および第２の連結具を介してそれぞれ連結された前記第１および第２のシャフトが該第１および第２の斜線部の左右方向の長さ分だけ該左右方向の他方の方向にそれぞれ移動することにより前記他の２つの主接点が投入される長さとされている、
ことを特徴とする、請求項５記載の三相一括式遮断器。
前記遮断器操作部によって前記連結シャフトを下方に移動する速さが、前記第１乃至第３のガイドローラの位置が前記第１乃至第３の溝の下端から上端にそれぞれ移る間に前記１つの主接点が遮断されてから１／４サイクル経過後に前記他の２つの主接点が遮断されるように設定されており、
前記遮断器操作部によって前記連結シャフトを上方に移動する速さが、前記第１乃至第３のガイドローラの位置が前記第１乃至第３の溝の上端から下端にそれぞれ移る間に前記他の２つの主接点が投入されてから１／４サイクル経過後に前記１つの主接点が投入されるように設定されている、
ことを特徴とする、請求項３乃至６いずれかに記載の三相一括式遮断器。
前記主接点遮断／投入手段が、外部から変圧器停止信号が入力されると、前記３相送電線の３つの相電圧（Ｖ₁〜Ｖ₃）のうち前記１つの主接点に対応する１つの相電圧が最大となるタイミングで該１つの主接点が遮断されるように前記連結シャフトを下方に移動させるよう指示する遮断指令信号を生成して、該生成した遮断指令信号を前記遮断器操作部に出力するとともに、外部から変圧器充電信号が入力されると、前記３つの相電圧のうち前記他の２つの主接点に対応する他の２つの相電圧の差電圧が最大となるタイミングで該他の２つの主接点が投入されるように前記連結シャフトを上方に移動させるよう指示する投入指令信号を生成して、該生成した投入指令信号を前記遮断器操作部に出力する操作制御部（１５）をさらに具備することを特徴とする、請求項３乃至７いずれかに記載の三相一括式遮断器。