JP3513210B2

JP3513210B2 - 限流遮断器

Info

Publication number: JP3513210B2
Application number: JP07389794A
Authority: JP
Inventors: 正幸岡崎; 千秋磯川; 博之大原; 千彰松原
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JPH07262885A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力線路の短絡電流を
限流し、更には、遮断するのに好適な限流遮断器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電力線路、例えば、配電線路
に直列に限流遮断器を接続し、短絡の事故発生時にその
限流遮断器の抵抗値を零から急速に増大し短絡電流を抑
制（限流）すれば、線路及びこれにつながる電力用機器
を大電流から保護しうる限流遮断方式が知られている。
そして、このような限流遮断器に使用する可変抵抗器
に、ア−ク駆動式可変抵抗器がある。

【０００３】この可変抵抗器は、図６に示すように、平
行に絶縁配置され、下部は、それぞれ、主端子に電気的
に接続された２本の柱状或いは帯状の抵抗体１、１’
と、主端子２、２’と、それぞれ、通常は接触状態にあ
る回動可能な可動接触子３、３’と、これらを収容する
密閉容器４から構成されている。なお、密閉容器４の中
は真空或いは単一ガスや２種以上の混合ガスを満たして
ある。

【０００４】そして、例えば、主端子２、２’を配電線
路５、５’間に直列に接続し、配電線路５’における事
故時に検出された過電流により可動接触子３、３’間を
開いて、図７（ａ）に示すように、可動接触子３、３’
を抵抗体１、１’に接近させれば、可動接触子３、３’
間に発生したア−ク６には、可動接触子３、３’に流れ
る電流による磁界とア−ク６自身に流れる電流との間に
働く電磁力（所謂、ロ−レンツ力）が図で上方に働き、
ア−ク６は上方の抵抗体１、１’の一端間に移り、更
に、上方に移動（走行）する。これにより、図７（ｂ）
に示すように、「線路５−主端子２−抵抗体１−ア−ク
６−抵抗体１’−主端子２’−線路５’」の回路を形成
して抵抗体１、１’を配電線路５、５’に直列に挿入す
る。その後も、抵抗体１、１’に流れる電流による磁界
とア−ク６に流れる電流により生じる電磁力により、図
７（ｂ）中に矢印によって示すようにア−ク６を抵抗体
１、１’間において走行（図においては上昇）させるこ
とにより、主端子２、２’間から見た抵抗値を急速に大
とし、全抵抗が配電線路５、５’に挿入され、線路に流
れる電流を所定値まで限流させる働きをなすものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
抵抗体に電流が流れると抵抗体の温度が上昇するため、
抵抗体や抵抗体を支持する絶縁物の特性等により、許容
できる電流と通電時間には上限があるため、通常は図８
に示すように、限流器Ａに直列に遮断器Ｂを設置し、所
定時間内に遮断器Ｂで電流を遮断する必要がある。この
ため、ア−ク駆動式可変抵抗型限流遮断器では遮断器Ｂ
を別途設置する必要があり、装置全体が大型化する難点
がある。

【０００６】この他に、限流後に電流を遮断するまで、
抵抗体の先端部からア−クが続弧し続けるので、抵抗体
の溶損が著しく、また、抵抗体に金属を使用した場合に
は、所定の抵抗値を得るのに抵抗体の長さが長くなり、
全抵抗を挿入するまでに時間がかかり、限流遮断器が大
型化する等の課題があるが、抵抗体の先端を短絡した
り、抵抗体を折り曲げたり、ア−クの走行を分岐分割し
て抵抗体の複数の場所でア−クを走行させてたりして、
電流の遮断時間の短縮と装置の大型化をこのような周知
の技術により解決できる。

【０００７】本発明の目的は、抵抗体の終端部或いは途
中にア−クを遮断する遮断部を設け、電流を遮断するよ
うにし、外部に遮断器を設置することなくその機能を満
足するようにしたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、アーク駆動式可変抵抗器を使用した
限流遮断器において、第１には、抵抗体間に形成された
アーク走行路の終端部にロータリーアーク式遮断部を設
け、走行するアークを前記ロータリーアーク式遮断部に
導入し、電流を遮断するようにしたものであり、また、
第２には、抵抗体間に形成されたアーク走行路を複数に
分岐し、分岐した終端部の１つ又は複数にロータリーア
ーク式遮断部を設け、他の残りの分岐は短絡し走行する
アークを前記ロータリーアーク式遮断部に導入し、電流
を遮断するようにしたものである。

【０００９】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定
されるものではない。

【００１０】

【実施例】図１（ａ）は、抵抗体１、１’の終端部に、
例えば、ロ−タリ−ア−ク式の遮断部２０を設けた例で
ある。ロ−タリ−ア−ク式遮断部２０は、抵抗体１の先
端に中心電極２１を設け、その先端はどこにも接続しな
い。中心電極２１のまわりに円筒状の電極２２を設け、
抵抗体１’の先端とギャップ２３を介して円筒状の電極
２２に接続する。円筒状の電極２２の周囲にコイル２４
を設け、コイル２４の巻線はギャップ２３の両端に接続
する。

【００１１】抵抗体１、１’間を走行してきたアーク６
の抵抗体１側のアーク６の足は、そのまま中心電極２１
上へ移行し、抵抗体１’側のアーク６の足は、ギャップ
２３間を飛び越して円筒状の電極２２に達する。電流
は、図１（ｂ）に示すように、「主端子２−抵抗体１−
中心電極２１−アーク６−円筒状の電極２２−コイル２
４−抵抗体１’−主端子２’」に流れる。このとき、ア
ーク６には、コイル２４に流れる電流による磁界とアー
ク６に流れる電流との間に働く電磁力が働く。この電磁
力によりアーク６は、中心電極２１と円筒状の電極２２
間を、中心電極２１を中心として回転し、周囲の雰囲気
により冷却される。この結果、電流の零点でアーク６は
消滅し電流を遮断する。

【００１２】限流遮断器の他の実施例の一部断面を含む
構成図である図２は、１つの可動接触子３１と、この可
動接触子３１に対向した２つの固定接触子３０、３０’
と、抵抗体１、１’並びに抵抗体１１、１１’の２組の
抵抗体を設け、且つ、遮断部２０、２０’を２つ配設し
たものである。図２（ａ）は、可動接触子３１が固定接
触子３０、３０’に接触しており、通電中であることを
表している。限流動作時には、図示されていない機構部
の働きにより、可動接触子３１は、図２（ａ）において
上方に動き開極する。開極すれば、図２（ｂ）に示され
ているように、可動接触子３１の固定接触子３０、３
０’と接触する２か所からアーク６、６’が発生し、こ
のアーク６、６’は、可動接触子３１及び固定接触子３
０、３０’に流れる電流による磁界とアーク６、６’に
流れる電流との間に働く電磁力により、それぞれ、図２
（ｂ）において矢印の方向に動き、抵抗体１、１’及び
抵抗体１１、１１’上を走行し、電流を限流し、遮断部
２０、２０’に入り電流を限流遮断する。遮断部２０、
２０’は、電流の流れる回路に直列に２つ配設されてお
り、互いに助け合いながら電流を遮断すればよく、従っ
て、性能の低い遮断部でも良く、小型の遮断部にしやす
い。

【００１３】限流遮断器の更に他の実施例の一部断面を
含む構成図である図３（ａ）は、図２に示されている抵
抗体１、１’及び抵抗体１１、１１’を屈曲しアークの
走行する部分を分岐し、分岐した終端部の１つ或いは複
数に遮断部２０、２０’を設けたものであり、遮断部２
０、２０’を取り付けない分岐した終端部は短絡してあ
る。

【００１４】アークが分岐し走行している状態を示す図
３（ｂ）に示されているように、抵抗体１、１’、１
１、１１’上を複数のアーク６、６’を走行させ、主端
子２、２’から見た抵抗値の増加を速め、限流性能を向
上させたものである。短絡した終端部では、図４（ａ）
及び図４（ｂ）に示されているように、アーク６が終端
部付近まで走行すると、アーク６に流れる電流は短絡し
てある終端部４０にも流れ、アーク６に流れる電流は減
少する。最終的には、全ての電流が短絡してある部分に
流れるため、アーク６は消滅する。なお、図４におい
て、Ｉ₁及びＩ₂は、それぞれ、アーク６に流れる電流
及び短絡した終端部４０に流れる電流を示しており、図
４（ａ）においては、Ｉ₁＞Ｉ₂であり、図４（ｂ）に
おいては、Ｉ₁＜Ｉ₂である。

【００１５】図３と同様の限流遮断器の一部断面を含む
構成図である図５には、遮断部２０、２０’、２０”が
設置できる位置が示されている。遮断部２０、２０’、
２０”は、図５に示されている位置以外にも、アーク走
行路の中間及び終端等、どの位置にでも設置することが
できる。

【００１６】次に、上述した図３に示されている限流遮
断器を、より詳細に説明する。可動接触子３１の「閉」
位置で可動接触子３１の両側に固定接触子３０、３０’
が接触し、固定接触子３０、３０’は、密閉容器４の外
側にある主端子２、２’と電気的に接続されている。可
動接触子３１の開極位置の両側の接近した位置から固定
接触子３０、３０’の間には、抵抗体１、１’及び抵抗
体１１、１１’が、図示されているように配置されてお
り、抵抗体１と抵抗体１’との間には遮断部２０が、抵
抗体１１と抵抗体１１’との間には遮断部２０’が、そ
れぞれ、配設されている。

【００１７】抵抗体１’、１１’の一端は、固定接触子
３０、３０’と電気的に接続し、また、他端は、遮断部
２０、２０’に接続している。抵抗体１、１１の一端
は、遮断部２０、２０’の抵抗体１’、１１’と接続し
ていないもう一端と接続し、抵抗体１、１１の他端同士
を接続している。抵抗体１と抵抗体１１との接続点は可
動接触子３１と電気的に接続しても構わない。抵抗体
１、１’及び抵抗体１１、１１’は、図３（ｂ）に示さ
れているように、可動接触子３１が開極し発生したアー
ク６、６’が、抵抗体１、１’、１１、１１’上を走行
し分岐し、更に、走行するような形状に構成されてい
る。図示されている抵抗体１、１’及び抵抗体１１、１
１’の分岐する角度、分岐数は、一例であって、本発明
の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定されるもの
ではない。なお、上述したように、密閉容器４の中は、
真空状態か或いは単一ガスや２種以上の混合ガスが充填
されている。

【００１８】限流遮断器の動作しない状態では、電流
は、「主端子２−固定接触子３０−可動接触子３１−固
定接触子３０’−主端子２’」と流れ、主端子２、２’
間のインピーダンスは小さい。

【００１９】限流遮断器の動作時には、可動接触子３１
は、図示されていない機構により、図３（ｂ）に示され
ているように上方に移動して開極する。可動接触子３１
が開極すると、固定接触子３０、３０’の間に、それぞ
れ、アーク６、６’が発生し、そのアーク６、６’は、
図において左右方向に走行し、抵抗体１、１’、１１、
１１’上を複数に分岐して走行する。電流は、「主端子
２−固定接触子３０−抵抗体１’の一部−アーク６−抵
抗体１’の一部−アーク６−・・・−抵抗体１’の一部
−遮断部２０−抵抗体１の一部−アーク６−抵抗体１の
一部−アーク６−・・・−抵抗体１の一部−抵抗体１１
の一部−アーク６’−抵抗体１１の一部−アーク６’−
・・・−抵抗体１１の一部−遮断部２０’−抵抗体１
１’の一部−アーク６’−抵抗体１１’の一部−アーク
６’−・・・−抵抗体１１’の一部−固定接触子３０’
−主端子２’」と流れる。このため、主端子２、２’間
のインピーダンスは増加し電流を限流する。分岐した各
アーク６、６’は、抵抗体１、１’、１１、１１’の終
端が短絡してあるため、終端に近づくと終端を流れる電
流が増加し、アーク６、６’に流れる電流は小さくな
り、更には、アーク６、６’に流れる電流が無くなりア
ーク６、６’は消滅する。遮断部２０、２０’に接続し
てある抵抗体１、１’、１１、１１’上を走行したアー
ク６、６’は遮断部２０、２０’に入り、電流を遮断す
る。

【００２０】上述した実施例によれば、限流遮断動作を
行わない場合には、その限流遮断器のインピーダンスが
小さく、限流遮断動作時には、インピーダンスが大きく
なり電流を限流し、更に、電流を遮断する効果を有す
る。また、アーク６、６’の走行する抵抗体１、１’、
１１、１１’を分岐し複数のアーク６、６’が走行する
ことにより、抵抗値の急増が実現でき、また、抵抗体
１、１’、１１、１１’の見かけの長さが短くなり、更
に、抵抗体１、１’、１１、１１’の先端を短絡しアー
ク６、６’を消滅することにより、抵抗体１、１’、１
１、１１’の損耗を防止することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載の効果を奏するものである。ア
ーク駆動式可変抵抗器の中に遮断部を組み込むことが可
能となり、限流遮断器の外部に電流遮断用の遮断器を設
置する必要がなく、従って、限流遮断器を小型化するこ
とができる。アークの走行する抵抗体を分岐し複数のア
ークが走行することにより、抵抗値の急増が実現でき、
また、抵抗体の見かけの長さが短くなり、従って、限流
遮断器を小型化することができるとともに、抵抗体の先
端を短絡しアークを消滅することにより、抵抗体の損耗
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の限流遮断器の一部断面を含む構
成図である。

【図２】図２は抵抗体を２組設けた本発明の限流遮断器
の一部断面を含む構成図である。

【図３】図３は抵抗体を分岐し、且つ、遮断部を設けた
本発明の限流遮断器の一部断面を含む構成図である。

【図４】図４はアークが消弧する説明図である。

【図５】図５は一例として遮断部の取り付け位置を示す
本発明の限流遮断器の一部断面を含む構成図である。

【図６】図６は従来のアーク駆動式可変抵抗器の構成図
である。

【図７】図７は図６に示されているアーク駆動式可変抵
抗器の動作説明図である。

【図８】図８はアーク駆動式可変抵抗器を使用した従来
の限流遮断器の構成図である。

【符号の説明】

１、１’、１１、１１’・・・・抵抗体２、２’・・・・・・・・・・・主端子３、３、３１・・・・・・・・・可動接触子３０、３０’・・・・・・・・・固定接触子４・・・・・・・・・・・・・・密閉容器５、５’・・・・・・・・・・・配電線路６、６’・・・・・・・・・・・アーク２０、２０’、２０”・・・・・遮断部２１・・・・・・・・・・・・・遮断部の中心電極２２・・・・・・・・・・・・・遮断部の円筒状の電極２３・・・・・・・・・・・・・遮断部のギャップ２４・・・・・・・・・・・・・遮断部のコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大原博之東京都品川区大崎４丁目３番８号株式会社サンコーシヤ内 (72)発明者松原千彰福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内 (56)参考文献特開昭61−126717（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−126718（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−32819（ＪＰ，Ａ) 特開平３−3203（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−122016（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−88326（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−84133（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−82538（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−82537（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−172238（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−7832（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−69903（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−7832（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−82536（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】抵抗体間に形成されたアーク走行路の終端
部にロータリーアーク式遮断部を設け、走行するアーク
を前記ロータリーアーク式遮断部に導入し、電流を遮断
することを特徴とするアーク駆動式可変抵抗器を使用し
た限流遮断器。
【請求項２】抵抗体間に形成されたアーク走行路を複数
に分岐し、分岐した終端部の１つ又は複数にロータリ
ーアーク式遮断部を設け、他の残りの分岐は短絡して走
行するアークを前記ロータリーアーク式遮断部に導入
し、電流を遮断することを特徴とするアーク駆動式可変
抵抗器を使用した限流遮断器。