JP2947277B1 - 限流装置 - Google Patents
限流装置Info
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- JP2947277B1 JP2947277B1 JP20380898A JP20380898A JP2947277B1 JP 2947277 B1 JP2947277 B1 JP 2947277B1 JP 20380898 A JP20380898 A JP 20380898A JP 20380898 A JP20380898 A JP 20380898A JP 2947277 B1 JP2947277 B1 JP 2947277B1
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Abstract
【要約】
【課題】 整流ブリッジ回路の交流側に複数個の熱限流
素子を直列に接続した場合、各熱限流素子に特性のばら
つきがあっても、高抵抗化した熱限流素子に発熱電力や
過電圧が集中してその熱限流素子が破壊することを未然
に防止する。 【解決手段】 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流
リアクトルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流
側に、過電流により発熱してその温度上昇で高抵抗化す
る複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に接続した限流
装置であって、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎと同数の変圧器Ｔ
１〜Ｔｎを配設し、その一次巻線Ａ１〜Ａｎを各熱限流
素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性で接続すると共に、二次巻
線Ｂ１〜Ｂｎを全て並列接続する。
素子を直列に接続した場合、各熱限流素子に特性のばら
つきがあっても、高抵抗化した熱限流素子に発熱電力や
過電圧が集中してその熱限流素子が破壊することを未然
に防止する。 【解決手段】 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流
リアクトルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流
側に、過電流により発熱してその温度上昇で高抵抗化す
る複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に接続した限流
装置であって、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎと同数の変圧器Ｔ
１〜Ｔｎを配設し、その一次巻線Ａ１〜Ａｎを各熱限流
素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性で接続すると共に、二次巻
線Ｂ１〜Ｂｎを全て並列接続する。
Description
【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、低圧から超高圧に至る全ての電力系統に適用さ
れ、短絡事故による過電流や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。
しくは、低圧から超高圧に至る全ての電力系統に適用さ
れ、短絡事故による過電流や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、低圧から超高圧に至る全ての電
力系統では、短絡事故による過電流や負荷投入時のイン
ラッシュ電流を抑制するために限流装置を設け、この限
流装置により遮断器に要求される遮断容量を低減するよ
うにしている。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やダイ
オードで構成された整流ブリッジ回路を用いたものがあ
る。
力系統では、短絡事故による過電流や負荷投入時のイン
ラッシュ電流を抑制するために限流装置を設け、この限
流装置により遮断器に要求される遮断容量を低減するよ
うにしている。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やダイ
オードで構成された整流ブリッジ回路を用いたものがあ
る。
【０００３】正温度特性（ＰＴＣ）サーミスタの熱限流
素子は、ポリマー系材料やチタン酸バリウム系材料を組
成とし、過大な電流を流すことにより発熱してその熱に
より温度が上昇するとある温度から急激に高抵抗化する
もので、構成が簡単で経済的であり、低速応答の限流効
果が必要な場合に好適な素子として賞用されている。
素子は、ポリマー系材料やチタン酸バリウム系材料を組
成とし、過大な電流を流すことにより発熱してその熱に
より温度が上昇するとある温度から急激に高抵抗化する
もので、構成が簡単で経済的であり、低速応答の限流効
果が必要な場合に好適な素子として賞用されている。
【０００４】この熱限流素子を利用した限流装置は、図
７に示すように熱限流素子Ｓを電力系統の系統電源Ｖと
負荷Ｌとの間に直列に接続した構成を有する。例えば、
短絡事故ａが発生して過電流が流れ、熱限流素子Ｓが発
熱してその温度上昇で高抵抗化する。この熱限流素子Ｓ
の高抵抗化により電力系統に流れる過電流を抑制し、こ
の熱限流素子Ｓが限流機能を発揮している間に遮断器Ｃ
Ｂを開放することにより、電力系統の連系を解列する。
７に示すように熱限流素子Ｓを電力系統の系統電源Ｖと
負荷Ｌとの間に直列に接続した構成を有する。例えば、
短絡事故ａが発生して過電流が流れ、熱限流素子Ｓが発
熱してその温度上昇で高抵抗化する。この熱限流素子Ｓ
の高抵抗化により電力系統に流れる過電流を抑制し、こ
の熱限流素子Ｓが限流機能を発揮している間に遮断器Ｃ
Ｂを開放することにより、電力系統の連系を解列する。
【０００５】また、整流ブリッジ回路を用いた限流装置
は、図８に示すように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１の交流端子２，３
を電力系統と直列に接続し、直流端子４，５間に直流リ
アクトル６を接続した構成を有し、高速応答の限流効果
が必要な場合に好適なものとして賞用されている。
は、図８に示すように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１の交流端子２，３
を電力系統と直列に接続し、直流端子４，５間に直流リ
アクトル６を接続した構成を有し、高速応答の限流効果
が必要な場合に好適なものとして賞用されている。
【０００６】この限流装置では、短絡事故ａの発生によ
り交流電流が直流リアクトル６に流れる直流電流を上回
れば、ダイオードＤ1 とＤ4 又はダイオードＤ2 とＤ3
のペアのいずれかが停止する。これを交流端子２，３か
ら見ると、この間直流リアクトル６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６の端子電
圧が発生することにより電力系統に流れる過電流を抑制
する。この整流ブリッジ回路１が限流機能を発揮してい
る間に遮断器ＣＢを開放することにより、電力系統の連
系を解列する。
り交流電流が直流リアクトル６に流れる直流電流を上回
れば、ダイオードＤ1 とＤ4 又はダイオードＤ2 とＤ3
のペアのいずれかが停止する。これを交流端子２，３か
ら見ると、この間直流リアクトル６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６の端子電
圧が発生することにより電力系統に流れる過電流を抑制
する。この整流ブリッジ回路１が限流機能を発揮してい
る間に遮断器ＣＢを開放することにより、電力系統の連
系を解列する。
【０００７】
【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Ｓを有する限流装置と整流ブリッジ回路１を有す
る限流装置についてそれぞれ以下のような問題があっ
た。
流素子Ｓを有する限流装置と整流ブリッジ回路１を有す
る限流装置についてそれぞれ以下のような問題があっ
た。
【０００８】正温度特性（ＰＴＣ）サーミスタの熱限流
素子の場合、その熱限流素子自体は構造が簡単で経済的
な電流制限素子であり、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るが、
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。
素子の場合、その熱限流素子自体は構造が簡単で経済的
な電流制限素子であり、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るが、
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。
【０００９】一方、整流ブリッジ回路１の場合、短絡事
故時の過電流を直流リアクトル６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６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、比較的長時間例え
ば短絡事故発生から５０msec以上の間で限流機能を維持
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。
故時の過電流を直流リアクトル６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６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、比較的長時間例え
ば短絡事故発生から５０msec以上の間で限流機能を維持
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。
【００１０】これら両者の欠点を解消するため、熱限流
素子Ｓと整流ブリッジ回路１とを組み合わせて両者の特
性を相互に補完し、短絡事故ａ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が提案されて
いる。
素子Ｓと整流ブリッジ回路１とを組み合わせて両者の特
性を相互に補完し、短絡事故ａ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が提案されて
いる。
【００１１】この限流装置は、図９に示すように整流ブ
リッジ回路１の交流端子２，３を電力系統と直列に接続
し、整流ブリッジ回路１の直流端子４，５間に直流リア
クトル６を接続すると共に、整流ブリッジ回路１の交流
側に、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Ｓを直列に接続した構成を有する。
リッジ回路１の交流端子２，３を電力系統と直列に接続
し、整流ブリッジ回路１の直流端子４，５間に直流リア
クトル６を接続すると共に、整流ブリッジ回路１の交流
側に、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Ｓを直列に接続した構成を有する。
【００１２】この限流装置では、熱限流素子Ｓと整流ブ
リッジ回路１とが相互に補完する機能を発揮し、短絡事
故ａの発生時、整流ブリッジ回路１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Ｓ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。
リッジ回路１とが相互に補完する機能を発揮し、短絡事
故ａの発生時、整流ブリッジ回路１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Ｓ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。
【００１３】ところで、整流ブリッジ回路１と組み合わ
される熱限流素子Ｓでは、部分的な発熱が速やかに熱拡
散して全体が均一に温度上昇する限られた長さの素子し
か使用することができないことから、その定格電圧は素
子１個あたり１００Ｖ程度である。そのため、例えば２
００Ｖ、４００Ｖや６６００Ｖ等の電力系統に適用しよ
うとすると、限流動作時、系統電圧に相当する電圧を分
担する必要があるため、複数個の限流素子を直列に接続
することになる。
される熱限流素子Ｓでは、部分的な発熱が速やかに熱拡
散して全体が均一に温度上昇する限られた長さの素子し
か使用することができないことから、その定格電圧は素
子１個あたり１００Ｖ程度である。そのため、例えば２
００Ｖ、４００Ｖや６６００Ｖ等の電力系統に適用しよ
うとすると、限流動作時、系統電圧に相当する電圧を分
担する必要があるため、複数個の限流素子を直列に接続
することになる。
【００１４】しかしながら、複数個の熱限流素子を直列
に接続した場合、各熱限流素子に共通の短絡電流が流れ
るので、各熱限流素子に特性のばらつきがあると、複数
個の熱限流素子のうち、一部の熱限流素子のみが先に高
抵抗化し、その熱限流素子に発熱電力が集中して熱的に
破壊したり、過電圧が集中して絶縁破壊するという致命
的な問題があった。
に接続した場合、各熱限流素子に共通の短絡電流が流れ
るので、各熱限流素子に特性のばらつきがあると、複数
個の熱限流素子のうち、一部の熱限流素子のみが先に高
抵抗化し、その熱限流素子に発熱電力が集中して熱的に
破壊したり、過電圧が集中して絶縁破壊するという致命
的な問題があった。
【００１５】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、その目的とするところは、整流ブリ
ッジ回路の交流側に複数個の熱限流素子を直列に接続し
た場合、各熱限流素子に特性のばらつきがあっても、高
抵抗化した熱限流素子に発熱電力や過電圧が集中してそ
の熱限流素子が破壊することを未然に防止することにあ
る。
提案されたもので、その目的とするところは、整流ブリ
ッジ回路の交流側に複数個の熱限流素子を直列に接続し
た場合、各熱限流素子に特性のばらつきがあっても、高
抵抗化した熱限流素子に発熱電力や過電圧が集中してそ
の熱限流素子が破壊することを未然に防止することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めの技術的手段として、本発明は、以下の点を特徴とす
る。 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流側に、
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
流素子を直列に接続した限流装置であって、熱限流素子
と同数の変圧器を配設し、その一次巻線を各熱限流素子
ごとに同極性で接続すると共に、二次巻線を全て並列接
続したこと。 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、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すると共に、整流ブリッジ回路の交
流側に、過電流により発熱してその温度上昇で高抵抗化
する熱限流素子を直列に接続した限流装置であって、熱
限流素子と同数の巻線を共通の鉄心に磁気結合させると
共に、各巻線を各熱限流素子ごとに同極性で接続したこ
と。 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流側に、
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
流素子を直列に接続した限流装置であって、複数の一次
巻線と単一の二次巻線を共通の鉄心に磁気結合させた構
成を単位ブロックとして複数のブロックを設け、すべて
のブロックの一次巻線を合計した総数を熱限流素子の総
数と同一にして各一次巻線を各熱限流素子ごとに同極性
で接続すると共に、各ブロックの二次巻線を全て並列接
続したこと。
めの技術的手段として、本発明は、以下の点を特徴とす
る。 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流側に、
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
流素子を直列に接続した限流装置であって、熱限流素子
と同数の変圧器を配設し、その一次巻線を各熱限流素子
ごとに同極性で接続すると共に、二次巻線を全て並列接
続したこと。 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、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すると共に、整流ブリッジ回路の交
流側に、過電流により発熱してその温度上昇で高抵抗化
する熱限流素子を直列に接続した限流装置であって、熱
限流素子と同数の巻線を共通の鉄心に磁気結合させると
共に、各巻線を各熱限流素子ごとに同極性で接続したこ
と。 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、整流ブリッジ回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続すると共に、整流ブリッジ回路の交流側に、
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
流素子を直列に接続した限流装置であって、複数の一次
巻線と単一の二次巻線を共通の鉄心に磁気結合させた構
成を単位ブロックとして複数のブロックを設け、すべて
のブロックの一次巻線を合計した総数を熱限流素子の総
数と同一にして各一次巻線を各熱限流素子ごとに同極性
で接続すると共に、各ブロックの二次巻線を全て並列接
続したこと。
【００１７】本発明の限流装置では、短絡事故などによ
る過電流が流れて素子特性のばらつきにより複数個の熱
限流素子の一部が高抵抗化すると、熱限流素子ごとに設
けられた二次巻線が並列に接続されているので、各熱限
流素子の端子間電圧（各変圧器の一次巻線電圧）が均一
になるように変圧器を介して各熱限流素子に電流が分流
する。この変圧器を介して分流する電流の向きは、同一
極性で接続しているので高抵抗化した熱限流素子ではそ
の素子電流を減少する向きであり、高抵抗化していない
熱限流素子では逆に素子電流を増加する向きとなる。従
って、変圧器を介して流れる電流は、各熱限流素子の素
子抵抗を均等化するように分流する。
る過電流が流れて素子特性のばらつきにより複数個の熱
限流素子の一部が高抵抗化すると、熱限流素子ごとに設
けられた二次巻線が並列に接続されているので、各熱限
流素子の端子間電圧（各変圧器の一次巻線電圧）が均一
になるように変圧器を介して各熱限流素子に電流が分流
する。この変圧器を介して分流する電流の向きは、同一
極性で接続しているので高抵抗化した熱限流素子ではそ
の素子電流を減少する向きであり、高抵抗化していない
熱限流素子では逆に素子電流を増加する向きとなる。従
って、変圧器を介して流れる電流は、各熱限流素子の素
子抵抗を均等化するように分流する。
【００１８】ここで、前述したように各熱限流素子ごと
に設けられた二次巻線が並列接続されているので、各熱
限流素子の端子間電圧（各変圧器の一次巻線電圧）は均
等であり、一部の熱限流素子に過電圧が集中することは
ない。
に設けられた二次巻線が並列接続されているので、各熱
限流素子の端子間電圧（各変圧器の一次巻線電圧）は均
等であり、一部の熱限流素子に過電圧が集中することは
ない。
【００１９】また、共通の鉄心に各巻線を形成すると多
巻線変圧器と等価であるので、前述の場合と同様、各巻
線の端子間電圧が均一となるように各巻線を介して電流
が分流し、その分流する電流の向きも同極性としている
ので素子抵抗を均等化する方向に流れて各熱限流素子の
高抵抗化の均等化が図れる。
巻線変圧器と等価であるので、前述の場合と同様、各巻
線の端子間電圧が均一となるように各巻線を介して電流
が分流し、その分流する電流の向きも同極性としている
ので素子抵抗を均等化する方向に流れて各熱限流素子の
高抵抗化の均等化が図れる。
【００２０】
【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。尚、図７乃至図９と同一又は相当部
分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
を以下に詳述する。尚、図７乃至図９と同一又は相当部
分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【００２１】図１に示す第１の実施形態における限流装
置は、４つのダイオードＤ1 〜Ｄ4でブリッジ構成さ
れ、その交流端子２，３を電力系統を直列に接続し、直
流端子４，５間に直流リアクトル６を接続した整流ブリ
ッジ回路１（図９参照）を具備し、この整流ブリッジ回
路１の交流側に複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に
接続した構成を有する。この熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎとし
ては、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。
置は、４つのダイオードＤ1 〜Ｄ4でブリッジ構成さ
れ、その交流端子２，３を電力系統を直列に接続し、直
流端子４，５間に直流リアクトル６を接続した整流ブリ
ッジ回路１（図９参照）を具備し、この整流ブリッジ回
路１の交流側に複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に
接続した構成を有する。この熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎとし
ては、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。
【００２２】この限流装置では、整流ブリッジ回路１と
熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎとを組み合わせたことにより、整
流ブリッジ回路１と熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎが具備する特
性を相互に補完する。即ち、短絡事故ａの発生時、整流
ブリッジ回路１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、遮断器ＣＢが動作する
までの間、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎにより限流機能を維持
できる。
熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎとを組み合わせたことにより、整
流ブリッジ回路１と熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎが具備する特
性を相互に補完する。即ち、短絡事故ａの発生時、整流
ブリッジ回路１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、遮断器ＣＢが動作する
までの間、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎにより限流機能を維持
できる。
【００２３】この第１の実施形態では、熱限流素子Ｓ１
〜Ｓｎと同数の変圧器Ｔ１〜Ｔｎを配設し、その一次巻
線Ａ１〜Ａｎを各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性で
接続すると共に、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに配置さ
れた各二次巻線Ｂ１〜Ｂｎを全て並列接続する。
〜Ｓｎと同数の変圧器Ｔ１〜Ｔｎを配設し、その一次巻
線Ａ１〜Ａｎを各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性で
接続すると共に、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに配置さ
れた各二次巻線Ｂ１〜Ｂｎを全て並列接続する。
【００２４】この限流装置の動作を具体的に図２に基づ
いて詳述する。図２は同一定格の熱限流素子Ｓ１，Ｓ２
を２個直列に接続し、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２に単相変
圧器Ｔ１，Ｔ２を設けた場合を示す。尚、単相変圧器Ｔ
１，Ｔ２は、漏れのない理想変圧器で巻線抵抗も無視で
きるものとする。
いて詳述する。図２は同一定格の熱限流素子Ｓ１，Ｓ２
を２個直列に接続し、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２に単相変
圧器Ｔ１，Ｔ２を設けた場合を示す。尚、単相変圧器Ｔ
１，Ｔ２は、漏れのない理想変圧器で巻線抵抗も無視で
きるものとする。
【００２５】例えば、熱限流素子Ｓ１，Ｓ２の定常時の
抵抗をＲとし、短絡電流ＩS が流れ、熱限流素子Ｓ２の
抵抗が特性のばらつきにより高抵抗化して熱限流素子Ｓ
１のＫ倍になった場合を考察する。ここで、変圧器Ｔ２
がなければ熱限流素子Ｓ２の端子電圧はＫ・Ｒ・Ｉｓに
上昇するが、２つの変圧器Ｔ１，Ｔ２の二次巻線Ｂ１，
Ｂ２が並列に接続されているので、両変圧器Ｔ１，Ｔ２
の二次電圧は等しく、従って、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２
の端子電圧が等しくなるように電流が分流することにな
る。
抵抗をＲとし、短絡電流ＩS が流れ、熱限流素子Ｓ２の
抵抗が特性のばらつきにより高抵抗化して熱限流素子Ｓ
１のＫ倍になった場合を考察する。ここで、変圧器Ｔ２
がなければ熱限流素子Ｓ２の端子電圧はＫ・Ｒ・Ｉｓに
上昇するが、２つの変圧器Ｔ１，Ｔ２の二次巻線Ｂ１，
Ｂ２が並列に接続されているので、両変圧器Ｔ１，Ｔ２
の二次電圧は等しく、従って、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２
の端子電圧が等しくなるように電流が分流することにな
る。
【００２６】また、短絡電流Ｉｓのうち、ｋ・Ｉｓが変
圧器Ｔ２に分流したとすると、変圧器Ｔ１には二次巻線
Ｂ１，Ｂ２を介して逆向きの電流ｋ・Ｉｓが流れる。従
って、 熱限流素子Ｓ１の電流：Ｉｓ（１＋ｋ）、端子電圧：Ｒ
・Ｉｓ（１＋ｋ） 熱限流素子Ｓ２の電流：Ｉｓ（１−ｋ）、端子電圧：Ｋ
・Ｒ・Ｉｓ（１−ｋ） となり、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２の端子電圧が等しい条
件から、 ｋ＝（Ｋ−１）／（Ｋ＋１） が得られる。上式から、仮に熱限流素子Ｓ２の抵抗が３
倍（Ｋ＝３）に大きくなったとすると、ｋ＝０．５とな
るので、熱限流素子Ｓ２に流れる電流は０．５Ｉｓ、熱
限流素子Ｓ１に流れる電流は１．５Ｉｓとなる。また、
熱限流素子Ｓ２の発熱量（Ｉ2 Ｒ損）は、（０．５Ｉ
ｓ）2 ・３Ｒ、熱限流素子Ｓ１の発熱量は（１．５Ｉ
ｓ）2 ・Ｒとなる。
圧器Ｔ２に分流したとすると、変圧器Ｔ１には二次巻線
Ｂ１，Ｂ２を介して逆向きの電流ｋ・Ｉｓが流れる。従
って、 熱限流素子Ｓ１の電流：Ｉｓ（１＋ｋ）、端子電圧：Ｒ
・Ｉｓ（１＋ｋ） 熱限流素子Ｓ２の電流：Ｉｓ（１−ｋ）、端子電圧：Ｋ
・Ｒ・Ｉｓ（１−ｋ） となり、両熱限流素子Ｓ１，Ｓ２の端子電圧が等しい条
件から、 ｋ＝（Ｋ−１）／（Ｋ＋１） が得られる。上式から、仮に熱限流素子Ｓ２の抵抗が３
倍（Ｋ＝３）に大きくなったとすると、ｋ＝０．５とな
るので、熱限流素子Ｓ２に流れる電流は０．５Ｉｓ、熱
限流素子Ｓ１に流れる電流は１．５Ｉｓとなる。また、
熱限流素子Ｓ２の発熱量（Ｉ2 Ｒ損）は、（０．５Ｉ
ｓ）2 ・３Ｒ、熱限流素子Ｓ１の発熱量は（１．５Ｉ
ｓ）2 ・Ｒとなる。
【００２７】このように抵抗が小さい熱限流素子Ｓ１
は、熱限流素子Ｓ２と比較して素子電流、発熱量が共に
大きく、急速に発熱して同一の抵抗値となって電流が平
衡する。即ち、複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの発熱に
よる抵抗のばらつきを変圧器Ｔ１〜Ｔｎの結合により補
償し、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの分担電圧を一定化して
過電圧の集中を防止すると共に、過度の発熱集中による
溶損を防止する。
は、熱限流素子Ｓ２と比較して素子電流、発熱量が共に
大きく、急速に発熱して同一の抵抗値となって電流が平
衡する。即ち、複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの発熱に
よる抵抗のばらつきを変圧器Ｔ１〜Ｔｎの結合により補
償し、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの分担電圧を一定化して
過電圧の集中を防止すると共に、過度の発熱集中による
溶損を防止する。
【００２８】尚、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの定常時や限流
動作の安定時など、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎが同一抵抗
値の状態（電流平衡状態）では、変圧器Ｔ１〜Ｔｎに流
れる二次電流は零であるので、変圧器Ｔ１〜Ｔｎは励磁
電流のみとなり、二次電流が流れる限流動作途中の一時
的な抵抗アンバランスは長くても数サイクル程度の短時
間である。従って、変圧器Ｔ１〜Ｔｎの容量は、単に限
流動作時の短時間容量を満足するだけでよいことから、
励磁容量＋α程度と小容量で済み経済的である。
動作の安定時など、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎが同一抵抗
値の状態（電流平衡状態）では、変圧器Ｔ１〜Ｔｎに流
れる二次電流は零であるので、変圧器Ｔ１〜Ｔｎは励磁
電流のみとなり、二次電流が流れる限流動作途中の一時
的な抵抗アンバランスは長くても数サイクル程度の短時
間である。従って、変圧器Ｔ１〜Ｔｎの容量は、単に限
流動作時の短時間容量を満足するだけでよいことから、
励磁容量＋α程度と小容量で済み経済的である。
【００２９】また、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎの個数が３個
以上の場合も前述した２個の場合と同様である。変圧器
Ｔ１〜Ｔｎの二次巻線Ｂ１〜Ｂｎが並列接続されていれ
ば、素子特性のばらつきにより抵抗値が異なっても各熱
限流素子Ｓ１〜Ｓｎの端子間電圧（変圧器の一次電圧）
は等しくなる。この時、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎでの発熱
量（Ｉ2 Ｒ損）が抵抗値に反比例するように変圧器Ｔ１
〜Ｔｎを介して電流が分流するので、各熱限流素子Ｓ１
〜Ｓｎ間の抵抗値のばらつきは急速に均等化される。
以上の場合も前述した２個の場合と同様である。変圧器
Ｔ１〜Ｔｎの二次巻線Ｂ１〜Ｂｎが並列接続されていれ
ば、素子特性のばらつきにより抵抗値が異なっても各熱
限流素子Ｓ１〜Ｓｎの端子間電圧（変圧器の一次電圧）
は等しくなる。この時、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎでの発熱
量（Ｉ2 Ｒ損）が抵抗値に反比例するように変圧器Ｔ１
〜Ｔｎを介して電流が分流するので、各熱限流素子Ｓ１
〜Ｓｎ間の抵抗値のばらつきは急速に均等化される。
【００３０】次に、本発明の第２の実施形態を図３に示
す。この実施形態の限流装置は、同図に示すように複数
個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に接続した電力系統に
おいて、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎと同数の巻線Ａ１〜Ａｎ
を共通の鉄心Ｆに相互に密に磁気結合させると共に、各
巻線Ａ１〜Ａｎを各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性
で接続した構成を具備する。
す。この実施形態の限流装置は、同図に示すように複数
個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎを直列に接続した電力系統に
おいて、熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎと同数の巻線Ａ１〜Ａｎ
を共通の鉄心Ｆに相互に密に磁気結合させると共に、各
巻線Ａ１〜Ａｎを各熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎごとに同極性
で接続した構成を具備する。
【００３１】この限流装置では、各熱限流素子Ｓ１〜Ｓ
ｎの定格及び各巻線Ａ１〜Ａｎの巻数が等しく、漏れ磁
束が無視できるとすると、動作を前述した第１の実施形
態の場合と比較すると以下の通りである。
ｎの定格及び各巻線Ａ１〜Ａｎの巻数が等しく、漏れ磁
束が無視できるとすると、動作を前述した第１の実施形
態の場合と比較すると以下の通りである。
【００３２】同一鉄心Ｆに形成されたｎ個の巻線Ａ１〜
Ａｎはｎ巻線変圧器と等価であり、かつ、巻数が等しい
ので、各巻線Ａ１〜Ａｎの端子間電圧は等しく、また、
巻線電流はアンペアターンの総和がほぼ零（励磁電流
分）となるように分流する。従って、図４に示すように
例えば熱限流素子Ｓ１，Ｓ２が２個の場合（ｎ＝２）、
前述した第１の実施形態（図２参照）のように変圧器Ｔ
１，Ｔ２の二次巻線Ｂ１，Ｂ２を並列に接続した場合と
比較して、この第２の実施形態のように二次巻線Ｂ１，
Ｂ２がなくても同等の効果が得られる。尚、図５に示す
ように各巻線Ａ１〜Ａｎは極力密に相互誘導するのが効
果的であるので同一鉄心Ｆに同心配置となるように巻か
れることが好ましい。
Ａｎはｎ巻線変圧器と等価であり、かつ、巻数が等しい
ので、各巻線Ａ１〜Ａｎの端子間電圧は等しく、また、
巻線電流はアンペアターンの総和がほぼ零（励磁電流
分）となるように分流する。従って、図４に示すように
例えば熱限流素子Ｓ１，Ｓ２が２個の場合（ｎ＝２）、
前述した第１の実施形態（図２参照）のように変圧器Ｔ
１，Ｔ２の二次巻線Ｂ１，Ｂ２を並列に接続した場合と
比較して、この第２の実施形態のように二次巻線Ｂ１，
Ｂ２がなくても同等の効果が得られる。尚、図５に示す
ように各巻線Ａ１〜Ａｎは極力密に相互誘導するのが効
果的であるので同一鉄心Ｆに同心配置となるように巻か
れることが好ましい。
【００３３】次に、前述した第１と第２の実施形態を組
み合わせた第３の実施形態を図６に示す。この実施形態
の限流装置は、前述した第２の実施形態（図３参照）の
ように複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎのそれぞれの巻線
Ａ１〜Ａｎを同一鉄心Ｆに配置する場合、それら熱限流
素子Ｓ１〜Ｓｎの接続個数が多くなると、巻線Ａ１〜Ａ
ｎの数が膨大となって配線リードの引き出しなど構造的
に製作が困難となる場合に好適である。
み合わせた第３の実施形態を図６に示す。この実施形態
の限流装置は、前述した第２の実施形態（図３参照）の
ように複数個の熱限流素子Ｓ１〜Ｓｎのそれぞれの巻線
Ａ１〜Ａｎを同一鉄心Ｆに配置する場合、それら熱限流
素子Ｓ１〜Ｓｎの接続個数が多くなると、巻線Ａ１〜Ａ
ｎの数が膨大となって配線リードの引き出しなど構造的
に製作が困難となる場合に好適である。
【００３４】即ち、この限流装置は、図６に示すように
複数個（図では４個と４個の計８個）の熱限流素子Ｓ１
〜Ｓ４，Ｓ５〜Ｓ８と各熱限流素子Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ５〜
Ｓ８に設けられた一次巻線Ａ１〜Ａ４，Ａ５〜Ａ８及び
各一次巻線Ａ１〜Ａ４，Ａ５〜Ａ８が配設される鉄心Ｆ
１，Ｆ２を複数個（図では２つ）設けてブロック化し、
各ブロックごとに二次巻線Ｂ１，Ｂ２を設け、各ブロッ
クの二次巻線Ｂ１，Ｂ２を同一極性で並列に接続する。
このようにすれば、同一鉄心に配設すべき巻線は、一つ
のブロックを構成する巻線Ａ１〜Ａ４（Ａ５〜Ａ８）と
二次巻線Ｂ１（Ｂ２）だけでよいので、配線リードの引
き出しなど構造的に製作が容易となる。
複数個（図では４個と４個の計８個）の熱限流素子Ｓ１
〜Ｓ４，Ｓ５〜Ｓ８と各熱限流素子Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ５〜
Ｓ８に設けられた一次巻線Ａ１〜Ａ４，Ａ５〜Ａ８及び
各一次巻線Ａ１〜Ａ４，Ａ５〜Ａ８が配設される鉄心Ｆ
１，Ｆ２を複数個（図では２つ）設けてブロック化し、
各ブロックごとに二次巻線Ｂ１，Ｂ２を設け、各ブロッ
クの二次巻線Ｂ１，Ｂ２を同一極性で並列に接続する。
このようにすれば、同一鉄心に配設すべき巻線は、一つ
のブロックを構成する巻線Ａ１〜Ａ４（Ａ５〜Ａ８）と
二次巻線Ｂ１（Ｂ２）だけでよいので、配線リードの引
き出しなど構造的に製作が容易となる。
【００３５】尚、本発明は、図示しないが整流ブリッジ
回路と熱限流素子の直列回路に限流リアクトルを並列に
接続した構成とした場合にも適用可能である。この限流
リアクトルを有する限流装置では、短絡事故の発生時、
直流リアクトル及び熱限流素子により限流した後、その
限流機能を発揮している間に遮断器を開放させて整流ブ
リッジ回路側を解列させる。この遮断器による解列でも
って短絡電流を限流リアクトルに転流させることによ
り、電力系統の連系を解列させることなく、短絡電流を
抑制する限流機能を継続させることができる。
回路と熱限流素子の直列回路に限流リアクトルを並列に
接続した構成とした場合にも適用可能である。この限流
リアクトルを有する限流装置では、短絡事故の発生時、
直流リアクトル及び熱限流素子により限流した後、その
限流機能を発揮している間に遮断器を開放させて整流ブ
リッジ回路側を解列させる。この遮断器による解列でも
って短絡電流を限流リアクトルに転流させることによ
り、電力系統の連系を解列させることなく、短絡電流を
抑制する限流機能を継続させることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、直列接続された複数個
の熱限流素子と同数の変圧器を配設し、その一次巻線を
各熱限流素子ごとに同極性で接続すると共に、二次巻線
を全て並列接続したことにより、素子特性のばらつきに
より一部の熱限流素子が高抵抗化しても、短絡電流を変
圧器側に転流させてその二次巻線を介して高抵抗化して
いない他の熱限流素子を速やかに高抵抗化させるので、
各素子電圧が常に均等化でき、過電圧の集中を防止でき
て熱限流素子の熱的破壊を未然に防止できる。
の熱限流素子と同数の変圧器を配設し、その一次巻線を
各熱限流素子ごとに同極性で接続すると共に、二次巻線
を全て並列接続したことにより、素子特性のばらつきに
より一部の熱限流素子が高抵抗化しても、短絡電流を変
圧器側に転流させてその二次巻線を介して高抵抗化して
いない他の熱限流素子を速やかに高抵抗化させるので、
各素子電圧が常に均等化でき、過電圧の集中を防止でき
て熱限流素子の熱的破壊を未然に防止できる。
【００３７】また、直列接続された複数個の熱限流素子
と同数の巻線を共通の鉄心に磁気結合させると共に、各
巻線を各熱限流素子ごとに同極性で接続すれば、前述し
た変圧器のように二次巻線を必要としなくなるので、コ
ンパクトな装置を実現できて製品のコスト低減を図れ
る。
と同数の巻線を共通の鉄心に磁気結合させると共に、各
巻線を各熱限流素子ごとに同極性で接続すれば、前述し
た変圧器のように二次巻線を必要としなくなるので、コ
ンパクトな装置を実現できて製品のコスト低減を図れ
る。
【００３８】更に、複数の一次巻線と単一の二次巻線を
共通の鉄心に磁気結合させた構成を単位ブロックとして
複数のブロックを設け、すべてのブロックの一次巻線を
合計した総数を熱限流素子の総数と同一にして各一次巻
線を各熱限流素子ごとに同極性で接続すると共に、各ブ
ロックの二次巻線を全て並列接続すれば、熱限流素子の
接続個数が多くなっても、同一鉄心に配設すべき巻線が
一つのブロックを構成する巻線と二次巻線だけでよいの
で、配線リードの引き出しなど構造的に製作が容易とな
る。
共通の鉄心に磁気結合させた構成を単位ブロックとして
複数のブロックを設け、すべてのブロックの一次巻線を
合計した総数を熱限流素子の総数と同一にして各一次巻
線を各熱限流素子ごとに同極性で接続すると共に、各ブ
ロックの二次巻線を全て並列接続すれば、熱限流素子の
接続個数が多くなっても、同一鉄心に配設すべき巻線が
一つのブロックを構成する巻線と二次巻線だけでよいの
で、配線リードの引き出しなど構造的に製作が容易とな
る。
【図１】本発明に係る限流装置の第１の実施形態を示す
回路図
回路図
【図２】第１の実施形態において、２つの熱限流素子を
直列に接続した限流装置を示す回路図
直列に接続した限流装置を示す回路図
【図３】本発明に係る限流装置の第２の実施形態を示す
回路図
回路図
【図４】第２の実施形態において、２つの熱限流素子を
直列に接続した限流装置を示す回路図
直列に接続した限流装置を示す回路図
【図５】第２の実施形態における巻線構造を示す構成図
【図６】第１と第２の各実施形態を組み合わせた第３の
実施形態を示す回路図
実施形態を示す回路図
【図７】熱限流素子を用いた限流装置の従来例を示す回
路図
路図
【図８】整流ブリッジ回路を用いた限流装置の従来例を
示す回路図
示す回路図
【図９】整流ブリッジ回路と熱限流素子を組み合わせた
本発明の前提となる限流装置を示す回路図
本発明の前提となる限流装置を示す回路図
１ 整流ブリッジ回路 ２，３ 交流端子 ４，５ 直流端子 ６ 直流リアクトル Ｓ１〜Ｓｎ 熱限流素子 Ｔ１〜Ｔｎ 変圧器 Ａ１〜Ａｎ 一次巻線 Ｂ１〜Ｂｎ 二次巻線 Ｆ 鉄心
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02H 9/02 H01C 7/02 - 7/13 H02J 1/00 309 H01L 39/16 H01H 33/59
Claims (3)
- 【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すると共に、整流ブリッジ回路の
交流側に、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直列に接続した限流装置であって、
前記熱限流素子と同数の変圧器を配設し、その一次巻線
を各熱限流素子ごとに同極性で接続すると共に、二次巻
線を全て並列接続したことを特徴とする限流装置。 - 【請求項２】 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すると共に、整流ブリッジ回路の
交流側に、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直列に接続した限流装置であって、
前記熱限流素子と同数の巻線を共通の鉄心に磁気結合さ
せると共に、各巻線を各熱限流素子ごとに同極性で接続
したことを特徴とする限流装置。 - 【請求項３】 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すると共に、整流ブリッジ回路の
交流側に、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直列に接続した限流装置であって、
複数の一次巻線と単一の二次巻線を共通の鉄心に磁気結
合させた構成を単位ブロックとして複数のブロックを設
け、すべてのブロックの一次巻線を合計した総数を熱限
流素子の総数と同一にして各一次巻線を各熱限流素子ご
とに同極性で接続すると共に、各ブロックの二次巻線を
全て並列接続したことを特徴とする限流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20380898A JP2947277B1 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20380898A JP2947277B1 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 限流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2947277B1 true JP2947277B1 (ja) | 1999-09-13 |
| JP2000041332A JP2000041332A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16480080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20380898A Expired - Fee Related JP2947277B1 (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947277B1 (ja) |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP20380898A patent/JP2947277B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000041332A (ja) | 2000-02-08 |
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