JP2010257660A

JP2010257660A - 真空遮断器の操作回路

Info

Publication number: JP2010257660A
Application number: JP2009104502A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Kubota; 信孝久保田; Jun Matsuzaki; 順松崎; Osamu Sakaguchi; 修阪口; Takeshi Hiramoto; 武平本; Mamoru Mikami; 守三上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】コンデンサを充電する回路構成を簡素化し、操作回路の直流電源を小容量とする。
【解決手段】直列接続した制限抵抗４１とコンデンサ４２とを操作電源の正極性と負極性間に直列接続し、コンデンサ４２に電圧監視用補助リレー４４を並列接続し、制限抵抗４１に電圧監視用補助リレー４４の電圧監視用補助リレーａ接点４３を並列接続し、コンデンサ４２に直列接続した閉路操作する閉路コイル１１と閉路操作で動作する閉路用制御リレーａ接点３６とを並列接続し、コンデンサ４２に直列接続した開路操作する開路コイル１２と開路操作で動作する開路用制御リレーａ接点３７とを並列接続したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータを用いて真空バルブの開閉操作を行う真空遮断器の操作回路に関する。

従来、この種の真空遮断器は、図３に示すように、接離自在の一対の接点１ａ、１ｂを有する真空バルブ２、接点１ａ、１ｂに接触荷重を加えるワイプバネ３、接点１ａ、１ｂを開閉操作する操作機構の電磁アクチュエータ４から構成されている。なお、図示右側に閉路状態、図示左側に開路状態を示す（例えば、特許文献１参照。）。

真空バルブ２の固定側には、固定側主回路導体５が設けられ、三相分が絶縁された固定部材６に固定されている。可動側には、可動側主回路導体７が設けられ、絶縁操作ロッド８に連結されている。絶縁操作ロッド８には、前記ワイプバネ３の一方端が連結されており、他方端の三相分が連結部材９に連結されている。そして、連結部材９には、前記電磁アクチュエータ４が連結されている。

電磁アクチュエータ４は、磁路を形成するヨーク１０、ヨーク１０内の磁束を増減させる閉路コイル１１および開路コイル１２、ヨーク１０内を移動自在に移動するアーマチュア１３、アーマチュア１３を移動もしくは閉路保持する永久磁石１４、アーマチュア１３を貫通固定し、連結部材９に連結された非磁性体の操作ロッド１５で構成されている。連結部材９と電磁アクチュエータ４を固定する架台１６間には、開路バネ１７が設けられている。

次に、真空遮断器の操作回路を図４に示す。図４に示すように、制御電源の正極性Ｐ１と負極性Ｎ１間には、真空遮断器外に設けられた閉路するための閉路用押しボタン２０、および真空遮断器本体に設けられた分圧抵抗２１、開路状態を検出する開路状態検出ｂ接点２２、ポンピング回路のポンピング防止用補助リレーｂ接点２３、閉路を制御する閉路用制御リレー２４、開路用制御リレーｂ接点２５が直列接続されている。

また、真空遮断器外に設けられた開路するための開路用押しボタン２６、および真空遮断器本体に設けられた閉路状態を検出する閉路状態検出ａ接点２７、分圧抵抗２８、開路を制御する開路用制御リレー２９が直列接続されている。

分圧抵抗２１の負極性側と負極性Ｎ１間には、ポンピング防止用補助リレー３０、分圧抵抗３１、３２が直列接続されている。分圧抵抗３１には、ポンピング防止用補助リレーｂ接点３３が並列接続されている。ポンピング防止用補助リレー３０の負極性側とポンピング防止用補助リレーｂ接点２３の負極性側間にはダイオード３４が接続され、更にポンピング防止用補助リレーｂ接点２３の負極性側と負極性Ｎ１間にもダイオード３５が接続されている。

操作電源の正極性Ｐ２と負極性Ｐ２間には、真空遮断器本体に設けられた閉路用制御リレー２４のａ接点の閉路用制御リレーａ接点３６と閉路コイル１１とが直列接続されている。また、開路用制御リレー２９のａ接点の開路用制御リレーａ接点３７と開路コイル１２とが直列接続されている。

真空遮断器の開閉操作は、次のように行われる。閉路操作では、閉路用押しボタン２０を閉路し、閉路信号Ｈを入力すると、閉路用制御リレー２４が動作して閉路用制御リレーａ接点３６が閉路し、閉路コイル１１が励磁される。すると、ヨーク１０内に永久磁石１４と同一方向の磁束が発生し、アーマチュア１３が永久磁石１４側に吸引され、接点１ａ、１ｂが接触する。閉路後は、閉路コイル１１が無励磁となり、永久磁石１４により閉路保持がされる。

開路操作では、開路用押しボタン２６を閉路し、開路信号Ｋを入力すると、開路用制御リレー２９が動作して開路用制御リレーａ接点３７が閉路し、開路コイル１２が励磁される。すると、ヨーク１０内に永久磁石１４と逆方向の磁束が発生し、アーマチュア１３を反永久磁石１４側に移動させ、接点１ａ、１ｂの開離が始まる。開離すると、開路バネ１７により、アーマチュア１３が最終的な開路位置まで移動する。

このような開閉操作においては、閉路コイル１１と開路コイル１２を励磁するために、操作電源を大容量としなければならなかった。即ち、電力用に用いられる真空バルブ２においては、可動部材が比較的に重量物であったり、開閉速度を速めるためなどから、閉路コイル１１と開路コイル１２では大きな操作力を発生させなくてはならず、直流電源が大容量となっていた。

これを解決するために、コンデンサを充電しておき、これを放電させたときの放電エネルギーで閉路コイル１１と開路コイル１２とを励磁するものがある（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、コンデンサ充電方式の場合、充電電圧を監視、制御するための定電圧電源回路を付加しなくてはならず、回路構成が複雑になっていた。また、定電圧電源回路には、半導体を用いたものが多く、複雑な監視、制御ができる反面、サージやノイズのような外乱によって誤動作や破損することがあった。

特開２００２−２７０４２３号公報（第４〜５ページ、図１）特開２００５−４４６１２号公報（第１０〜１１ページ、図５）

上記の従来の真空遮断器の操作回路においては、直接、直流電源で閉路コイル１１と開路コイル１２を励磁するものでは、大きな操作力を発生させるため、操作電源が大容量となる問題があった。一方、コンデンサを充電するものでは、回路構成が複雑となり、外乱などにより誤動作する問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、コンデンサを充電する回路構成を簡素化し、直流電源を小容量とし得る真空遮断器の操作回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空遮断器の操作回路は、直列接続した制限抵抗とコンデンサとを操作電源の正極性と負極性間に直列接続し、前記コンデンサに電圧監視用補助リレーを並列接続し、前記制限抵抗に前記電圧監視用補助リレーの電圧監視用補助リレーａ接点を並列接続し、前記コンデンサに、直列接続した閉路操作する閉路コイルと閉路用制御リレーａ接点とを並列接続し、前記コンデンサに、直列接続した開路操作する開路コイルと開路用制御リレーａ接点とを並列接続したことを特徴とする。

本発明によれば、制限抵抗を直列接続してコンデンサを充電し、充電後には制限抵抗を短絡して、閉路コイルもしくは開路コイルを励磁するようにしているので、コンデンサを充電する回路構成を簡素化でき、直流電源の容量を低減することができる。

本発明の実施例１に係る真空遮断器の操作回路の構成を示す回路図。本発明の実施例２に係る真空遮断器の操作回路の構成を示す回路図。真空遮断器の構成を示す断面図。従来の真空遮断器の操作回路を示す回路図。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空遮断器の操作回路を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空遮断器の操作回路の構成を示す回路図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、真空遮断器の構成は従来と同様であるので、その説明は省略する。

図１に示すように、制御電源の正極性Ｐ１と負極性Ｎ１間には、真空遮断器外に設けられた閉路するための閉路用押しボタン２０、および図示二点鎖線で囲まれた真空遮断器本体に設けられた分圧抵抗２１、開路状態を検出する開路状態検出ｂ接点２２、閉路用押しボタン２０を押し続けても閉路コイル１１に電流が流れ続けないようにするポンピング回路のポンピング防止用補助リレーｂ接点２３、閉路を制御する閉路用制御リレー２４、開路用制御リレーｂ接点２５、および電圧監視用補助リレーａ接点４０が直列接続されている。

制御電源の正極性Ｐ１と電圧監視用補助リレーａ接点４０の正極性側間には、真空遮断器外に設けられた開路するための開路用押しボタン２６、および真空遮断器本体に設けられた閉路状態を検出する閉路状態検出ａ接点２７、分圧抵抗２８、開路を制御する開路用制御リレー２９が直列接続されている。

分圧抵抗２１の負極性側と電圧監視用補助リレーａ接点４０の正極性側間には、ポンピング防止用補助リレー３０、分圧抵抗３１、３２が直列接続されている。分圧抵抗３１には、ポンピング防止用補助リレーｂ接点３３が並列接続されている。ポンピング防止用補助リレー３０の負極性側とポンピング防止用補助リレーｂ接点２３の負極性側間にはダイオード３４が接続され、更にポンピング防止用補助リレーｂ接点２３の負極性側と電圧監視用補助リレーａ接点４０の正極性側間にもダイオード３５が接続されている。

操作電源の正極性Ｐ２と負極性Ｐ２間には、真空遮断器本体に設けられた制限抵抗４１、閉路コイル１１と開路コイル１２を励磁するコンデンサ４２が直列接続されている。制限抵抗４１には、電圧監視用補助リレーａ接点４３が並列接続されている。

コンデンサ４２には、所定の電圧で動作し、充電電圧を監視する電圧監視用補助リレー４４が並列接続されている。また、直列接続された押しボタンの放電スイッチ４５と放電抵抗４６とが並列接続されている。更に、直列接続された閉路用制御リレー２４のａ接点の閉路用制御リレーａ接点３６と閉路コイル１１、および直列接続された開路用制御リレー２９のａ接点の開路用制御リレーａ接点３７と開路コイル１２が並列接続されている。

真空遮断器の開閉操作は、次のように行われる。操作電源が投入されると、制限抵抗４１を介してコンデンサ４２が充電される。充電電圧が所定値に達すると、電圧監視用補助リレー４４が動作し、電圧監視用補助リレーａ接点４３が閉路して制限抵抗４１が短絡される。すると、コンデンサ４２は、操作電源と同じ電圧まで充電され、電圧監視用補助リレーａ接点４０が閉路し、真空遮断器の操作待ち状態となる。

閉路操作では、閉路用押しボタン２０を閉路し、閉路信号Ｈを入力すると、閉路用制御リレー２４が動作して閉路用制御リレーａ接点３６が閉路し、閉路コイル１１が励磁される。開路操作では、開路用押しボタン２６を閉路し、開路信号Ｋを入力すると、開路用制御リレー２９が動作して開路用制御リレーａ接点３７が閉路し、開路コイル１２が励磁される。

なお、点検時などでは、放電スイッチ４５を閉路することにより、放電抵抗４６を介してコンデンサ４２の残留電荷を放電させることができる。

このような開閉操作においては、コンデンサ４２の充電時に、制限抵抗４１により突入電流を抑制することができる。コンデンサ４２の充電電圧が所定値に達すると、電圧監視用補助リレー４４が動作し、制限抵抗４１が短絡されるので、操作電源と同じ電圧値まで充電することができる。操作電源の電圧値は、例えば真空遮断器の定格電圧の７５％の最低動作電圧とすることができる。この場合、電圧監視用補助リレー４４の動作電圧は、操作電源の電圧値よりも低いものとなる。

また、コンデンサ４２の充電電圧が電圧監視用補助リレー４４の動作電圧以下では、電圧監視用補助リレーａ接点４０が閉路しているので、動作保障範囲外での操作を行うことができない。このため、不用意な誤操作や誤動作を防止することができる。なお、電圧監視用補助リレー４４は、比較的に熱的特性を受け易いので、各機器の発熱を受け難い外部に最も近い部分に設けることにより、確実に動作をさせることができる。

上記実施例１の真空遮断器の操作回路によれば、制限抵抗４１を介してコンデンサ４２を充電し、充電電圧が所定値に達すると制限抵抗４１を短絡し、コンデンサ４２の放電エネルギーで閉路コイル１１もしくは開路コイル１２を励磁するようにしているので、コンデンサ４２を充電する回路構成を簡素化することができ、コンデンサ４２充電時の突入電流を抑制し、直流電源の容量を低減することができる。また、コンデンサ４２の充電電圧を操作電源と同じ電圧値まですることができ、閉路コイル１１、開路コイル１２に所定の電流を注入することができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空遮断器の操作回路を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る真空遮断器の操作回路の構成を示す回路図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、電圧監視用補助リレーの動作電圧を調整することである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、電圧監視用補助リレー４４に可変抵抗４７を直列接続し、コンデンサ４２に並列接続している。他の回路構成は、実施例１と同様である。

これにより、可変抵抗４７の抵抗値を調整することにより、電圧監視用補助リレー４４の動作電圧を調整することができる。特に、電圧監視用補助リレー４４の抵抗値、静電容量などの特性のばらつきによる動作電圧の不安定さを解消でき、信頼性の高い操作回路にすることができる。

上記実施例２の真空遮断器の操作回路によれば、実施例１による効果のほかに、電圧監視用補助リレー４４の動作電圧を調整することができる。

１ａ、１ｂ接点
２真空バルブ
３ワイプバネ
４電磁アクチュエータ
５、７主回路導体
６固定部材
８絶縁操作ロッド
９連結部材
１０ヨーク
１１閉路コイル
１２開路コイル
１３アーマチュア
１４永久磁石
１５操作ロッド
１６架台
１７開路バネ
２０閉路用押しボタン
２１、２８、３１、３２分圧抵抗
２２開路状態検出ｂ接点
２３ポンピング防止用補助リレーｂ接点
２４閉路用制御リレー
２５開路用制御リレーｂ接点
２６開路用押しボタン
２７閉路状態検出ａ接点
２９開路用制御リレー
３０ポンピング防止用補助リレー
３３ポンピング防止用補助リレーｂ接点
３４、３５ダイオード
３６閉路用制御リレーａ接点
３７開路用制御リレーａ接点
４０、４３電圧監視用補助リレーａ接点
４１制限抵抗
４２コンデンサ
４４電圧監視用補助リレー
４５放電スイッチ
４６放電抵抗
４７可変抵抗

Claims

直列接続した制限抵抗とコンデンサとを操作電源の正極性と負極性間に直列接続し、
前記コンデンサに電圧監視用補助リレーを並列接続し、
前記制限抵抗に前記電圧監視用補助リレーの電圧監視用補助リレーａ接点を並列接続し、
前記コンデンサに、直列接続した閉路操作する閉路コイルと閉路用制御リレーａ接点とを並列接続し、
前記コンデンサに、直列接続した開路操作する開路コイルと開路用制御リレーａ接点とを並列接続したことを特徴とする真空遮断器の操作回路。
前記操作電源の電圧を最低動作電圧としたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器の操作回路。
前記電圧監視用補助リレーの動作電圧を前記操作電源よりも低くしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器の操作回路。
前記前記電圧監視用補助リレーに可変抵抗を直列接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空遮断器の操作回路。