JP2904213B1 - 限流装置 - Google Patents

限流装置

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JP2904213B1
JP2904213B1 JP16249198A JP16249198A JP2904213B1 JP 2904213 B1 JP2904213 B1 JP 2904213B1 JP 16249198 A JP16249198 A JP 16249198A JP 16249198 A JP16249198 A JP 16249198A JP 2904213 B1 JP2904213 B1 JP 2904213B1
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Abstract

【要約】 【課題】 短絡故障時、突発電流を簡便な手段により確
実に抑制できると共に、比較的長時間の限流機能を維持
し得る経済的な限流装置を提供することにある。 【解決手段】 整流ブリッジ回路16の交流端子17,
18を電力系統を直列に接続し、整流ブリッジ回路16
の直流端子19,20間に直流リアクトル21を接続し
た限流装置15において、過電流により発熱してその温
度上昇で高抵抗化する正温度特性(PTC)サーミスタ
の熱限流素子22を直流リアクトル21に直列に接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は限流装置に関し、詳
しくは、低圧、高圧、特高系統から基幹系統に至る全て
の電力系統に使用され、系統短絡事故による過電流や、
変圧器又はコンデンサ設備投入時のインラッシュ電流、
低圧系統の負荷投入時のインラッシュ電流を抑制するた
めの限流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、低圧、高圧、特高系統から基幹
系統に至る全ての電力系統では、系統短絡事故による過
電流や、変圧器又はコンデンサ設備投入時のインラッシ
ュ電流、低圧系統の負荷投入時にインラッシュ電流を抑
制するために限流装置を設けているのが一般的である。
【0003】この種の限流装置としては、従来、例えば
正温度特性(PTC)サーミスタの熱限流素子を用いた
限流装置や整流器型限流装置がある。
【0004】図3に示す限流装置1は、電力系統の系統
電源3と負荷4との間に直列に接続された熱限流素子2
を用いたもので、その熱限流素子2は、過大な電流を流
すことにより発熱してその温度上昇で高抵抗化させる素
子である。熱限流素子2は、図4に示すような抵抗−温
度特性を有するポリマー系材料やチタン酸バリウム系材
料のものがある。
【0005】例えば、図3に示すように短絡事故aが発
生して過電流が流れると、熱限流素子2が発熱してその
温度上昇で高抵抗化し、その結果、図5に示すように電
力系統に流れる過電流を抑制することができる。同図は
熱限流素子2に流れる連系電流を示し、熱限流素子2
は、同図に示すように短絡事故aの発生時点T1 から所
定時間経過した時点T2 で、過電流が抑制される限流効
果を発揮する特性を有するため、低速応答の限流効果が
必要な場合に好適である。
【0006】また、整流器型限流装置5は、図6に示す
ように電力系統に直列に接続された整流ブリッジ回路6
からなり、その整流ブリッジ回路6はダイオードD1
4との単相ブリッジで構成され、一方の交流端子7に
ダイオードD1 ,D2 を接続し、他方の交流端子8にダ
イオードD3 ,D4 を接続し、直流端子9,10間に直
流リアクトル11を接続した構成を有する。
【0007】このような構成を具備した整流器型限流装
置5では、図7(a)(b)に示すように短絡事故aの
発生時点T1 から即座に過電流が抑制される限流効果を
発揮する特性を有するため、高速応答の限流効果が必要
な場合に好適である。
【0008】尚、同図(a)は整流ブリッジ回路6の交
流端子7,8間に流れる連系電流、同図(b)は整流ブ
リッジ回路6の直流端子9,10間に流れる直流コイル
電流をそれぞれ示す。
【0009】この整流器型限流装置5では、正常時、ダ
イオードD1 ,D2 は直流バイアス電流が重畳された交
流電流が流れてダイオードD3 ,D4 と同様に導通状態
となっているので、交流側から見たインピーダンスが零
となっている。
【0010】しかし、短絡事故aの発生により交流電流
が直流リアクトル11に流れる直流電流を上回れば、ダ
イオードD1 とD4 のペア又はダイオードD2 とD3
ペアのいずれかが停止する。これを交流端子7,8から
見ると、この間直流リアクトル11が交流回路に直列に
挿入されたことになり、その直流リアクトル11の端子
電圧が発生することにより限流動作を開始する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の熱限
流素子2を有する限流装置1と整流器型限流装置5につ
いてそれぞれ以下のような問題があった。
【0012】正温度特性(PTC)サーミスタの熱限流
素子2の場合、その熱限流素子2自体は構造が簡単で経
済的な電流制限素子であるが、短絡事故時などの過電流
により素子の発熱を得て限流作用を発揮させるものであ
り、必然的に数十msecの動作遅れを生じ、突発電流を抑
制することができない欠点があった。
【0013】一方、整流器型限流装置5では、短絡事故
時の過電流を直流リアクトル11のインダクタンスで限
流効果を的確に発揮できるが、直流リアクトル11に流
れる直流電流変化が半サイクルごとに増大するため、あ
る時間帯の例えば50〜100msecの間、限流効果を期
待するにはコストも損失も大きくなり、比較的長時間の
限流機能を維持しようとすると、より大きな直流リアク
トル11を設置しなければならず、コスト面で経済的で
ないという欠点がある。
【0014】そこで、本発明は前述した問題点に鑑みて
提案されたもので、短絡事故の発生時、突発電流を簡便
な手段により確実に抑制できると共に、比較的長時間の
限流機能を維持し得る経済的な限流装置を提供すること
にある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本出願人は、熱限流素子
と整流器型限流装置とが具備する特性を相互に補完する
ことに着目し、前述の目的を達成するための技術的手段
として、整流ブリッジ回路の交流端子を電力系統と直列
に接続し、前記整流ブリッジ回路の直流端子間に直流リ
アクトルを接続した限流装置において、過電流により発
熱してその温度上昇で高抵抗化する熱限流素子を前記直
流リアクトルに直列に接続したことを特徴とする本発明
を提案する。尚、この熱限流素子としては、正温度特性
(PTC)サーミスタが好適である。
【0016】本発明の限流装置では、熱限流素子を整流
ブリッジ回路の直流リアクトルに直列に接続したことに
より、短絡事故の発生時、整流ブリッジ回路により突発
電流を確実に抑制できて高速応答の限流効果を発揮し、
また、熱限流素子により比較的長時間の限流機能を維持
できて低速応答の限流効果を発揮する。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明に係る限流装置の実施形態
を以下に詳述する。
【0018】図1に示す実施形態の限流装置15は、4
つのダイオードD1 〜D4 でブリッジ構成された整流ブ
リッジ回路16の交流端子17,18を電力系統を直列
に接続し、その整流ブリッジ回路16の直流端子19,
20間に直流リアクトル21を接続したものであり、本
発明の特徴は、過電流により発熱してその温度上昇で高
抵抗化する熱限流素子22を直流リアクトル21に直列
に接続したことにある。この熱限流素子22としては、
具体的に、図4に示すような抵抗−温度特性を有するポ
リマー系材料やチタン酸バリウム系材料を組成とする正
温度特性(PTC)サーミスタが好適である。
【0019】本発明の限流装置15では、熱限流素子2
2を整流ブリッジ回路16の直流リアクトル21に直列
に接続したことにより、熱限流素子22と整流ブリッジ
回路16とが具備する特性を相互に補完する。即ち、短
絡事故の発生時、整流ブリッジ回路16により突発電流
を確実に抑制できて高速応答の限流効果を発揮し、ま
た、熱限流素子22により比較的長時間の限流機能を維
持できて低速応答の限流効果を発揮する。
【0020】短絡事故の発生時に流れる過電流を即座に
抑制すると共にその限流機能を比較的長時間に亘って維
持することが要求される場合、本発明の限流装置12に
よれば、例えば、図2(a)(b)に示すように短絡事
故発生時点T1 から50〜100msec程度の比較的短時
間の間は、直流リアクトル21のインダクタンスにより
限流効果を持たせ、その所定時間が経過した時点T2
降は、それまでに流れていた過電流による熱限流素子1
6の高抵抗化により限流効果を持たせる。
【0021】尚、同図(a)は整流ブリッジ回路16の
交流端子17,18間に流れる連系電流、同図(b)は
整流ブリッジ回路16の直流端子19,20間に流れる
直流コイル電流をそれぞれ示す。
【0022】このように簡便な構造を有する熱限流素子
22を追加して直流リアクトル21に直列に接続するこ
とにより、整流ブリッジ回路16の直流リアクトル21
のインダクタンス値を大きくすることなく、短絡事故時
の過電流を即座に抑制すると共にその限流機能を比較的
長時間に亘って維持することが要求された場合であって
も確実に対処できる。
【0023】尚、前述した実施形態では、熱限流素子2
2として正温度特性(PTC)サーミスタを使用した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されること
なく、他の熱限流素子を適用することも可能である。ま
た、整流ブリッジ回路16も、ダイオードブリッジ構成
だけでなく、例えば、ダイオードとサイリスタの単相混
合ブリッジで構成することも可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、簡便な構造を有する熱
限流素子を整流ブリッジ回路の直流リアクトルに直列に
接続したことにより、短絡事故の発生時、整流ブリッジ
回路により突発電流を確実に抑制できて高速応答の限流
効果を発揮し、また、熱限流素子により比較的長時間の
限流機能を維持できて低速応答の限流効果を発揮する。
このことから、整流ブリッジ回路の直流リアクトルのイ
ンダクタンス値を大きくすることなく、短絡事故時の過
電流を即座に抑制すると共にその限流機能を比較的長時
間に亘って維持する要求に対応することができる。
【0025】また、短絡事故時の過電流を検出及び判定
するようなセンシング部がないため、自己動作モードで
過電流を限流することから、限流動作における装置の信
頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る限流装置の実施形態を示す回路図
【図2】(a)は本発明装置による連系電流を示す波形
図 (b)は本発明装置による直流コイル電流を示す波形図
【図3】限流装置の従来例で、熱限流素子を使用した場
合を示す回路図
【図4】熱限流素子が持つ抵抗−温度特性を示す波形図
【図5】熱限流素子による連系電流を示す波形図
【図6】限流装置の他の従来例で、整流器型限流装置を
示す回路図
【図7】(a)は整流器型限流装置による連系電流を示
す波形図 (b)は整流器型限流装置による直流コイル電流を示す
波形図
【符号の説明】
15 限流装置 16 整流ブリッジ回路 21 直流リアクトル 22 熱限流素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−130966(JP,A) 特開 昭49−45349(JP,A) 特開 昭48−97042(JP,A) 特開 昭49−50448(JP,A) 特開 昭56−81039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02H 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流ブリッジ回路の交流端子を電力系統
    と直列に接続し、前記整流ブリッジ回路の直流端子間に
    直流リアクトルを接続した限流装置において、過電流に
    より発熱してその温度上昇で高抵抗化する熱限流素子を
    前記直流リアクトルに直列に接続したことを特徴とする
    限流装置。
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CN103219699B (zh) * 2013-02-06 2015-04-22 西安交通大学 一种高压混合式直流断路器

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