JP3046095B2 - 並列抵抗付遮断器 - Google Patents

並列抵抗付遮断器

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JP3046095B2
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    • H01H33/02—Details
    • H01H33/24—Means for preventing discharge to non-current-carrying parts, e.g. using corona ring

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は並列抵抗付遮断器に係
り、特に開閉サージあるいは開閉時の過渡回復電圧を軽
減するための投入抵抗体および遮断抵抗体を有する並列
抵抗付遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に並列抵抗付遮断器として、投入サ
ージ抑制用の投入抵抗体を主遮断部に並列に接続した抵
抗投入方式のガス遮断器や、電流遮断時の過渡回復電圧
上昇率の低減用の遮断抵抗体を主遮断部と並列に接続し
た抵抗遮断方式の空気遮断器等が知られており、抵抗投
入方式と抵抗遮断方式を共に採用した遮断器は比較的少
ない。
【０００３】しかしながら、運転電圧の非常に高い１１
００ｋＶ級のＵＨＶ送電系統においては、その建設コス
トを低減するために開閉サージレベルを低く抑制する必
要があり、同系統で用いられるガス遮断器では抵抗投入
方式と抵抗遮断方式の両方を採用することが必須と考え
られている。
【０００４】この種の遮断器として実開昭５７−１８５
１４５号公報に示された遮断部構造が知られており、こ
れを等価回路で示すと図２のようになる。つまり開離可
能な主接点１を有する主遮断部と、これと電気的並列に
接続される開閉可能な抵抗投入接点２と投入抵抗体４と
から成る投入抵抗装置と、更に主接点１と電気的並列に
接続される開離可能な抵抗遮断接点３と遮断抵抗体５と
から成る抵抗遮断部とから構成されている。この遮断器
の開閉動作特性は図３に示す通りであり、主接点１、抵
抗投入接点２および抵抗遮断接点３の開離動作特性Ｓ
１，Ｓ２およびＳ３を時間経過と共に示している。遮断
動作“Ｏ”では、時刻ｔ2における主接点１の開離に先
立つて抵抗投入接点２を時刻ｔ1で開離し、時刻ｔ2での
主接点１の開離によつて遮断電流を遮断抵抗体５に転流
し、この主接点１の開離に対し数＋ｍｓ遅れた時刻ｔ3
で抵抗遮断接点３を開離させて抵抗遮断部で電流遮断を
行なう。また投入動作“Ｃ”では、主接点１を投入する
時刻ｔ5に数＋ｍｓ先立つて時刻ｔ4に抵抗投入接点２を
投入して先行放電電流を投入抵抗体４に通電させ、主接
点１と同時刻ｔ5あるいは数＋ｍｓ遅れた時刻ｔ6で抵抗
遮断接点３を投入している。
【０００５】このように主遮断部、投入抵抗装置および
抵抗遮断部をそれぞれ別個に構成した遮断器に対して、
特開昭５６−１１８１６号公報には投入抵抗装置と抵抗
遮断部とを兼用して構成した遮断器が紹介され、この等
価回路を図４に示している。同図に示すように主接点１
と電気的並列に、抵抗接点６と抵抗体７の直列接続体が
接続されており、両接点１，６の開閉動作特性Ｓ１，Ｓ
６は図５に示す通りである。すなわち遮断動作“Ｏ”は
主接点１が時刻ｔ2で開極した後、数＋ｍｓ遅れた時刻
ｔ3で抵抗接点６を開いて抵抗体７を介して流れた電流
を遮断する。一方、投入動作“Ｃ”は主接点１における
時刻ｔ5での閉路に約１０ｍｓ先行して投入接点６を時
刻ｔ4で閉路し、回路に抵抗体７を先ず挿入している。
このようにして抵抗体７および抵抗接点６は投入抵抗装
置と抵抗遮断部との機能を兼用して果たす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の並列抵抗付遮断
器は上述の如き構成であるから、図２に示すものにおい
ては両抵抗体４，５に電流が流れているとき両抵抗体
４，５の両接点２，３側の端子に現われる電圧に対して
絶縁を確保しなければならず、この近傍では所定の絶縁
距離ｌ1，ｌ2を隔てて導体を配置しなければならない。
高電圧の遮断器では、この絶縁距離ｌ1，ｌ2が数＋〜数
百ｍｍとなり、遮断器を大型化させてしまう原因とな
る。また遮断動作“Ｏ”において抵抗投入接点２は電流
遮断能力が低いので主接点１の開離に先立つて開離され
て遮断すべき電流は主接点１のみを流れ抵抗投入接点２
側を流れないようにしなければならず、このため抵抗投
入接点２の開離時の極間絶縁回復特性は常に主接点１の
それを上回つていなければならない。一方、投入動作
“Ｃ”においては必ず抵抗投入接点２で先行放電を生じ
させて回路に抵抗体４を挿入しなければならない。これ
は遮断動作“Ｏ”において高い極間絶縁回復特性を得る
ために電界を十分緩和した電極構造としなければならな
いのに対し、投入動作“Ｃ”においては先行放電を起こ
し易い電極構造とすることであり、相矛盾する要求であ
る。この点は図４に示す遮断器においても同様である。
つまり抵抗接点６は遮断動作“Ｏ”において最終的に電
流を遮断するため、極間に現われる高い回復電圧に耐え
るよう十分に電界緩和された電極構造としなければなら
ないのに対し、投入動作“Ｃ”においては確実に先行放
電を生じさせて回路に抵抗体７を挿入する電極構造とし
なければならず、同様の相矛盾する特性を満足しなけれ
ばならない。
【０００７】本発明の目的とするところは、上述した極
間の絶縁保持と先行放電に関する相矛盾した特性を簡単
な構成で満足することができる並列抵抗付遮断器を提供
するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、抵抗投入接点と並列に抵抗遮断接点のみを
接続して並列接点回路を構成し、この並列接点回路の一
端と抵抗体の一端を接続し、上記並列接点回路の他端と
上記抵抗体の他端を主接点の両端にそれぞれ接続し、電
流遮断時、上記主接点に先行して上記抵抗投入接点を開
離し、その後に上記主接点を開離しても、上記抵抗投入
接点の極間に回復電圧が印加されないように構成したこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明による並列抵抗付遮断器は上述の如き構
成であるから、主接点に先行して抵抗投入接点を開離
し、その後に主接点が開離したとしても、主接点と電気
的に並列な抵抗体と抵抗遮断接点との回路が閉成されて
おり、抵抗投入接点と並列に抵抗遮断接点が閉極状態で
保持されているため、抵抗投入接点の極間にはまだ回復
電圧が印加されることはなく、従つて、従来のように高
い極間絶縁回復特性を持つよう十分に電界緩和した電極
構造とする必要はない。このため投入動作時に確実に先
行放電が生ずる電極構造とすれば良く、従来のように相
矛盾した特性が求められないので簡単な構造の抵抗投入
接点とすることができる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を図面と共に説明する。
図７は本発明の一実施例による並列抵抗付遮断器の等価
回路を示している。抵抗投入接点２と抵抗遮断接点３は
電気的並列に接続した並列接点回路を構成しており、こ
の並列接点回路の一端には抵抗体７の一端が電気的直列
に接続され、この並列接点回路の他端と抵抗体７の他端
は主接点１の両端にそれぞれ接続されている。従つて、
抵抗体７は投入抵抗装置用と抵抗遮断部用を兼用し、一
方、接点はそれぞれの専用接点としている。
【００１１】今、遮断動作を考えてみると、先ず電流遮
断能力の低い抵抗投入接点２を開離し、次いで主接点１
を開くが、主接点１の開離によつて遮断すべき電流は抵
抗体７と抵抗遮断接点３の直列回路を流れる。従つて、
この時点まで抵抗投入接点２に高い回復電圧が印加され
ることはなく、抵抗投入接点２は従来のように主接点１
の極間絶縁回復特性よりも常に高い極間絶縁回復特性を
要求されず、相当遅れて開離する抵抗遮断接点３との関
係で絶縁回復特性を要求されるが、このときまでには十
分開離しているため特別な電極構造とすることなく要求
を容易に満足することができる。一方、投入動作は先ず
抵抗投入接点２を閉成するが、上述したようにこの電極
構造は十分電界緩和したものである必要はないので、容
易に先行放電を生じさせて、回路中に抵抗体７を挿入し
て投入サージを抑制することができる。また抵抗投入接
点２と抵抗遮断接点３との２つの接点を有するものの抵
抗体７の一端は両接点２，３の一端に接続されているの
で、たとえ抵抗体７を並列接続した複数の抵抗体で構成
する場合でも、図２に示す絶縁距離ｌ１，ｌ２を保持す
る必要はなく、このため遮断器全体を小型にすることが
できる。
【００１２】この等価回路に基づいて具体的に構成した
並列抵抗付遮断器の要部を図１に示している。主接点１
は固定電極１１と可動電極１２とから成り、固定電極１
１は主回路の一方の端子１０に接続され、可動電極１２
は集電子１３を介して主回路の他方の端子１４に接続さ
れている。また可動電極１２には絶縁ノズル２２とパツ
フアシリンダ２３が連結され、図示を省略した絶縁ロツ
ドを介して主遮断部用操作機構１５に連結されている。
パツフアシリンダ２３はピストン２４とによつてパツフ
ア室１６を形成しており、主遮断部用操作機構１５の遮
断操作によつてパツフア室１６内の消弧性ガスを圧縮
し、この圧縮ガスを絶縁ノズル２２によつて導いて電極
１１，１２間の開離に伴つて発生したアークに吹付け、
これを消滅させる。この説明から分かるように主遮断部
はパツフア形遮断器として知られる構成となつている。
【００１３】パツフアシリンダ２３には導電性支持腕２
５が電気的および機械的に連結され、その先端に可動抵
抗投入接点２６が取付けられ、この可動抵抗投入接点２
６に対向して追従式固定抵抗投入接点２７が設けられ、
これら可動抵抗投入接点２６と追従式固定抵抗投入接点
２７とによつて抵抗投入接点２が構成されている。この
追従式固定抵抗投入接点２７は、ばねによつて右方へ付
勢されると共に、このばね力に対する抗力を徐々に解除
するダツシユポツト機構を備えているため、主遮断部用
操作機構１５による遮断操作時には主接点１の開路に先
立つて開路し、その後のダツシユポツト機構の働きとば
ねによつて右方へ突出する結果、主遮断部用操作機構１
５による投入操作時には主接点１の閉成に先立つて閉成
する。このような構成の追従式固定抵抗投入接点２７は
共通導電性部材２８に支持され、また抵抗体７の一端も
共通導電性部材２８に支持固定されている。抵抗体７は
図示しない適当な絶縁部材を介して支持され、その他端
は一方の端子１０へ電気的に接続されている。
【００１４】共通導電性部材２８には、更に抵抗遮断部
を成す抵抗遮断接点３の固定抵抗遮断接点２９が電気的
および機械的に連結され、これに対向して設けられて他
方の端子１４に接続した可動抵抗遮断接点３０が配置さ
れ、主遮断部と同様にパツフア形遮断器として知られる
構成の抵抗遮断部となつている。この抵抗遮断部の開閉
操作は抵抗遮断部用操作機構１７によつて行なわれる。
【００１５】このようにして抵抗投入接点２と電気的並
列に抵抗遮断接点３が接続され、この並列抵抗回路の一
端に抵抗体７を接続し、並列抵抗回路の他端と抵抗体７
の他端を主接点１の両端にそれぞれ接続している。
【００１６】遮断動作はまず外部の制御装置より遮断指
令が発せられて主遮断部用操作機構１５が動作し、主接
点１の可動電極１２を図示の右方向に駆動して行なわれ
る。可動電極１２が所定の距離だけ移動すると、先ず抵
抗投入接点２が開極し続いて主接点１が開極して主接点
１の両電極１１，１２間にアークが発生する。これは並
列に接続された抵抗体７に比べてアークのインピーダン
スが低いためである。開極後０．５サイクル程度経過す
るとパツフア室１６のガス圧力が高まつて極間の遮断能
力が充分に高まり、引き続く電流零点で極間アークが消
滅されて電流が遮断される。ここでいう電流遮断とは、
主接点１と並列に抵抗体７と抵抗遮断接点３とから成る
回路が接続されているので、この回路への電流の転流を
意味する。更に所定の時間が経過すると、電気的ないし
は機械的遅延手段により遅れて抵抗遮断部用操作機構１
７が動作を開始し、これによつて抵抗遮断接点３が開極
し、抵抗体７で限流された抵抗電流によるアークが抵抗
遮断接点３の両電極２９，３０間に点弧する。最終的に
これも遮断されて、全ての接点１，２，３が遮断状態と
なり電流遮断が終了する。
【００１７】一方、投入動作は外部の制御装置より投入
指令が発せられて開始し、主遮断部用操作機構１５が動
作して主接点１の可動電極１２を図示左方向に駆動して
行なわれる。極間に印加される電圧によつて先ず抵抗投
入接点２の電極２６，２７間で絶縁破壊が生じ抵抗体７
を通した電流が端子１０，１４間に流れる。抵抗投入接
点２は抵抗電流によるアークを極間に点弧しながら閉極
し、続いて主接点１が閉極する。すなわち抵抗体７が短
絡されて全電流が主接点１に移行する。さらに所定の時
間が経過すると、電気的ないしは機械的遅延手段により
遅れて抵抗遮断部用操作機構１７が動作を開始し、抵抗
遮断接点３が閉極して全ての投入動作が完了する。
【００１８】このようにして電流遮断時および投入時に
一旦抵抗体７に電流を流すことにより、過渡現象を緩和
して開閉サージを抑制することが可能となる。このよう
な構成によれば、先行投入時間の制御は抵抗投入接点２
の主接点１に対する相対位置構成のみできまり、主遮断
部用操作機構１５の操作流体圧力の変動もしくは可動部
分の摩擦等による動作特性のばらつきの影響を受けな
い。また従来技術では、遮断動作で主接点１の開離に先
立ち必ず抵抗投入接点２を開離し、抵抗投入接点２の絶
縁回復特性は常に主接点１の絶縁回復特性を上回つてい
なければならないという制限があつた。しかし、本実施
例によればこの制限を守る必要はなくなる。すなわち、
電流遮断時には抵抗投入接点２と並列に抵抗遮断接点３
が閉極状態で保持されており、抵抗投入接点２に電圧は
印加されず、抵抗体７の回路に分流する電流は全て抵抗
遮断接点３に流れる。抵抗遮断接点３は抵抗電流を遮断
できる能力を持つており所定の時間経過後これを遮断す
ることができる。このことは、抵抗投入接点２の電極構
造の設計を非常に楽にし、例えば図６に示すように棒状
の可動抵抗投入接点１９とチユーリツプ形の固定抵抗投
入接点２０およびこの接点２０を包囲する簡単なシール
ド２１で構成し、ある程度の通電能力を持たせるだけで
済み、抵抗投入接点２の通電信頼性を向上することも可
能である。
【００１９】一方投入動作では、抵抗遮断接点３の投入
に先立ち必ず抵抗投入接点２が投入されているため、抵
抗遮断接点３では投入時の極間絶縁または先行放電発生
の問題を考慮する必要が無くなり、電流遮断性能のみを
考えれば良くなるので設計の自由度が非常に大きくな
る。
【００２０】図８は本発明の他の実施例による並列抵抗
付遮断器の要部を示す正面図で、図１の主接点は図示を
省略している。抵抗体７の一端を接続した共通導電性部
材２８には、投入抵抗装置の抵抗投入接点２を構成する
固定抵抗接点２７と抵抗遮断部の抵抗遮断接点３を構成
する固定抵抗遮断接点２９とが支持固定されているのは
先の実施例と同一であるが、共通導電性部材２８と固定
抵抗投入接点２７間に調整用抵抗体１８を設けている点
で先の実施例と相違している。
【００２１】この実施例によれば、投入抵抗装置用およ
び遮断抵抗装置用の抵抗体として抵抗体７を兼用してお
り、先の実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。
また投入抵抗装置の抵抗値が抵抗遮断部の抵抗値より大
きい場合、調整用抵抗体１８を図示の如く共通導電性部
材２８と抵抗投入接点２間に追加するだけで簡単に対応
することができる。
【００２２】
【００２３】図９は本発明の他の実施例による並列抵抗
付遮断器を示す等価回路図である。高電圧系統に用いら
れる遮断器は、複数の遮断部ユニツトを電気的直列に接
続して構成されるので、これと同様に、図１，図７〜図
８で説明した遮断部ユニツト４０，４１を２つ直列に接
続して二点切り並列抵抗付遮断器を構成している。各接
点１，２，３における可動側の接点を相対向する側に配
置すれば、それぞれの接点、例えば２つの主接点１は共
通の主遮断部用操作機構で開閉操作することができる。
【００２４】尚、上述した実施例においては、特に図１
に示したように主遮断部の主接点１を開閉操作する主遮
断部用操作機構１５で、投入抵抗装置の抵抗投入接点２
を開閉操作するようにしているため、全体としての操作
機構は２台で済み構造を簡略化することができるが、各
接点毎に操作機構を設けても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、抵抗投入
接点と並列に抵抗遮断接点のみを接続して並列接点回路
を構成し、この並列接点回路の一端と抵抗体の一端を接
続し、上記並列接点回路の他端と上記抵抗体の他端を主
接点の両端にそれぞれ接続したため、先ず抵抗投入接点
を開離し、その後に主接点を開離しても、主接点と電気
的に並列な抵抗体と抵抗遮断接点の直列回路が閉成され
ており、抵抗投入接点と並列に抵抗遮断接点が閉極状態
で保持されているため、抵抗投入接点の極間にはまだ回
復電圧が印加されることはなく、従つて、従来のように
高い極間絶縁回復特性を持つように十分に電界緩和した
電極構造とする必要はない。このため投入動作時に確実
に先行放電が生ずる電極構造とすれば良く、従来のよう
に相矛盾した特性を求められないので簡単な構造の抵抗
投入接点を有する並列抵抗付遮断器とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による並列抵抗付遮断器の正
面図である。
【図２】従来の並列抵抗付遮断器の等価回路図である。
【図３】図２に示す並列抵抗付遮断器の各接点の動作特
性図である。
【図４】従来の並列抵抗付遮断器の他の例を示す等価回
路図である。
【図５】図４に示す並列抵抗付遮断器の各接点の動作特
性図である。
【図６】本発明による並列抵抗付遮断器の要部の一例を
示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例による並列抵抗付遮断器の等
価回路図である。
【図８】本発明の他の実施例による並列抵抗付遮断器の
要部を示す正面図である。
【図９】本発明の更に他の実施例による並列抵抗付遮断
器の等価回路図である。
【符号の説明】
１ 主接点 ２ 抵抗投入接点 ３ 抵抗遮断接点 ７ 抵抗体 １８ 調整用抵抗体 ２５ 導電性支持腕 ２６ 可動抵抗投入接点 ２７ 固定抵抗投入接点 ２８ 共通導電性部材 ４０ 遮断部ユニツト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 修 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 黒沢 幸夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 西田 功 茨城県日立市国分町１丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (56)参考文献 特開 平４−123733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−19825（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236923（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−109236（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−4136（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−119674（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−92334（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−112848（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 33/16

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主接点と電気的並列に、抵抗体と抵抗投
    入接点の直列体を接続して成る並列抵抗付遮断器におい
    て、上記抵抗投入接点と並列に抵抗遮断接点のみを接続
    して並列接点回路を構成し、この並列接点回路の一端と
    上記抵抗体の一端を接続し、上記並列接点回路の他端と
    上記抵抗体の他端を上記主接点の両端にそれぞれ接続
    し、電流遮断時、上記主接点に先行して上記抵抗投入接
    点を開離し、その後に上記主接点を開離しても、上記抵
    抗投入接点の極間に回復電圧が印加されないように構成
    したことを特徴とする並列抵抗付遮断器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、上記主接
    点を開閉操作する主遮断部用操作機構と、上記抵抗遮断
    接点を開閉操作する抵抗遮断部用操作機構とを設け、上
    記主接点の可動電極と上記抵抗投入接点の可動抵抗投入
    接点とを連結し、上記主遮断部用操作機構によつて上記
    主接点と上記抵抗投入接点とを開閉操作するように構成
    したことを特徴とする並列抵抗付遮断器。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のものにおいて、上記抵抗
    体の一端に共通導電性部材を設け、この共通導電性部材
    に上記抵抗投入接点の固定抵抗投入接点と上記抵抗遮断
    接点の固定抵抗遮断接点を固定したことを特徴とする並
    列抵抗付遮断器。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のものにおいて、上記抵抗
    体と上記抵抗投入接点との間に、調整用抵抗体を接続し
    たことを特徴とする並列抵抗付遮断器。
  5. 【請求項５】 主接点と電気的並列に、抵抗体と抵抗投
    入接点の直列体を接続して成る並列抵抗付遮断器におい
    て、上記抵抗投入接点と並列に抵抗遮断接点を接続して
    並列接点回路を構成し、この並列接点回路の一端と上記
    抵抗体の一端を接続し、上記並列接点回路の他端と上記
    抵抗体の他端を上記主接点の両端にそれぞれ接続して遮
    断部ユニツトを構成し、この遮断部ユニツトの複数を電
    気的に直列に接続して成ることを特徴とする並列抵抗付
    遮断器。
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