JP3693492B2 - 開閉器用操作電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器用操作電源装置に関し、詳しくは地中線用開閉器に付帯するSOG（Strage Over‐current Ground relay：過電流蓄勢トリップ付地絡リレー）、或いは地中線事故区間自動区分方式における自動多回路開閉器制御装置等の制御器と共に、開閉器と一体的に付設される操作電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の操作電源装置を地中線用開閉器に取り付ける構造としては、例えば、実公平7−35261号公報に記載されているものがある。図３はその構成を示し、高圧需要家の引き込み点に設置される高圧キャビネット内の開閉器と操作電源装置の内部機構を一部省略した縦断面図である。この装置は、開閉器の幹線側に接続された可動接点１０２と負荷側に接続された固定接点１０３とがケーシング１０１内に設置され、かつケーシング１０１の底部にブッシング１０９が取り付けられていると共に、付帯する制御器によりトリップ動作が可能な開閉器本体と、操作電源装置が変圧器２０２やヒューズ１１１等で形成されている。また、変圧器一次側からブッシング１０９を介して固定接点１０３側に接続されると共に、変圧器二次側から制御器に接続して、ブッシング下方に一体的に付設されている。そして、操作電源とする変圧器２０２は、一次巻線と二次巻線をエポキシ樹脂等絶縁樹脂にて一体モールドし、カットコアを組み付けてフレーム等で固定するモールド形変圧器が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のモールド形変圧器は、負荷容量が数10VA程度と極めて小さいので、設計上では断面積の小さい電線で巻線を想定できるが、巻線製作の都合上では一定断面積以上の電線を設定して一次巻線及び二次巻線を用いている。また、一次巻線は、開閉器の固定接点等の配電線路側の相間又は一相接地間に接続し、その電圧を二次巻線へ100V等の一定電圧に変圧するため、配電線路電圧の高低に応じて、一次巻線の巻数の増加、配電線路側と接地間の表面漏洩距離の確保、巻線絶縁構成の強化等が必要となり、モールド形変圧器本体の容積が相乗的に増大することで開閉器本体に比較して、操作電源装置が大型化してしまうという不都合があった。
【０００４】
その結果、従来のモールド形変圧器を単独で用いた開閉器用操作電源装置は、6.6kV配電線路迄しか適用できないのが実情であった。
そこで、本発明は、都市化の進展や用地取得難等配電設備設置スペースが極めて限定されつつある状況のなかで、特高配電を合む配電供給システムの高電圧化、高信頼度化、自動化への対応をはかるべく、小型に構成可能な開閉器用操作電源装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
制御器により接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設された開閉器用操作電源装置において、
一方の電極を配電線路に接続される配電線路側電極とし、分担電圧が大きいセラミックコンデンサである第１の分圧コンデンサと、
一方の電極を接地線に接続される接地側電極とし、分担電圧が小さいセラミックコンデンサである第２の分圧コンデンサと、
第１および第２の分圧コンデンサの他方の電極間を接続する中間電極と、
第１の分圧コンデンサの配電線路側電極と、第１の分圧コンデンサ本体と、中間電極と、第２の分圧コンデンサ本体と、第２の分圧コンデンサの接地側電極と、を同軸上に配設して連続一体的に構成するとともにその周囲を一体的に被覆構成した絶縁樹脂と、
一次側を前記第２の分圧コンデンサの両電極に並列接続するとともに二次側を電源取出端子とした変圧器と、
変圧器二次側の電源取出端子に接続され、鉄共振抑制や電流制御を行うインピーダンス調整回路と、
インピーダンス調整回路からの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
整流回路からの直流電圧により蓄電するフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサと、
を備え、
充電されたフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサから開閉駆動用コイルに多頻度使用可能に電源供給することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を22kV特高配電線路に設置される開閉器用操作電源装置に適用した場合の主要構成を示す回路図である。図において、３は分圧コンデンサ本体であり、配電線路と接地接地間に接続されている。分圧コンデンサ本体３は、さらに、分圧コンデンサ１，２が直列に接続されて構成されており、分圧コンデンサ１，２を互いに接続する中間電極４と分圧コンデンサ２の接地側電極との間に変圧器５の一次側が接続されている。変圧器５の二次側には電源制御部６が接続されている。
【０００９】
電源制御部６は、インピーダンス調整回路７、整流回路８、エネルギー蓄積用コンデンサ９から構成され、その出力側に、補助スイッチ１０を介して投入コイル１１が接続されている。この補助スイッチ１０が閉じられると、投入コイル１１へ電流が流れて配電線路の接点１２すなわち開閉器の接点が駆動される。この接点１２の駆動機構および他の論理部、送受信部、開閉制御部等は従来と同様であるので、詳述を省略している。なお、必要に応じて、中間電極４と変圧器５の一次側の間にインダクタンスLを挿入し、インダクタンスLと容量Cの直列共振により変圧比を安定させることも可能である。
【００１０】
ここで、負荷をＷ［VA］、周波数をｆ［Hz］、電圧をＶ［kV］とすると、分圧コンデンサ本体３の容量Ｃ［F］は、次式のようになる。
【００１１】
【数１】
C＝W×10-6／2πfV2
【００１２】
また、コンデンサ容量Cは、変圧器自己インピーダンスも含めて操作電源装置の全負荷Wの値を100［VA］とすれば、配電線路対地電圧Vの値が22／√３［kV］であるので、容量Ｃの値は、次式のように求められる。
【００１３】
【数２】
C＝100×10-6／2×50π×（22／√３）2＝1.97×10-9［F］
【００１４】
この値から容量Ｃは、2000［pF］と設定すれば十分である。
そして、配電線路の1相と接地間に分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2を、例えば各々の分圧コンデンサ容量を4000［pF］として直列に設置して、配電線対地電圧の分担電圧を変圧器５の一次側に供給する。ここで、変圧器５は、変圧比及びその容積共ほぼ6.6kVモールド形変圧器相当とすることができる。
【００１５】
また、変圧器５の二次側から、鉄共振抑制や電流制御するインピーダンス調整回路７、整流回路８、多頻度使用可能なフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサ９等を介して開閉器の投入コイル１１又はトリップコイル（図示せず）等の開閉駆動用コイルに電源供給することにより、制御器からの指令信号により接点１２の開閉動作を行う。更に、分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2の容量比率を変えて、分圧コンデンサ2の分担電圧を小さくすれば、変圧器５の変圧比、つまり変圧器５の容積を小さくすることもできる。
【００１６】
図２は、図１の分圧コンデンサ本体３の構成を模擬的に示した縦断面図である。図示されるように、分圧コンデンサ本体３は、配電線路接続電極３１，分圧コンデンサ１、中間電極４、分圧コンデンサ２、接地電極３２を同軸上に配設した回転体の形状として、その周囲をエポキシ樹脂等の絶縁樹脂３３により被覆して構成されている。ここで、分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2を、セラミックコンデンサとすることで、容量設定が容易になるとともに容量変動を少なくすることができる。また、上述したように、各電極や分圧コンデンサを例えばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂３３で一体成形することで、極めてコンパクトで取扱易い分圧コンデンサが得られる。
【００１７】
例えば2000［PF］の分圧コンデンサの容積は、大凡φ100×80mm程度と設定できて、後述の変圧器単独と比較すると、若干の容積増加に留まる。
一方、22kVモールド形変圧器は、巻線や絶縁寸法からその容積が大凡、幅250mm×高さ400mm×奥行き800mm程度は必要であり、従来の6.6kVモールド形変圧器相当と単純比較しても幅・高さ・奥行き共3倍強の容積となり、更に重量はその３乗強となる。
【００１８】
こうして、本発明の開閉器用操作電源装置は、分圧コンデンサや電源制御用素子等若干容積が増加するものの、配電線路電圧が高くなる程、特に特高配電を含む配電供給システムの高電圧化に対し、変圧器単独のそれに比べ大幅にコンパクト化が可能となる。またその結果、開閉器本体に、電源装置として内蔵することも可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、配電線路に接続される第１の分圧コンデンサと、該第１の分圧コンデンサと接地間に直列に接続される第２の分圧コンデンサと、該第２の分圧コンデンサから電圧を取り出す変圧器とを備え、該変圧器から制御器へ電源供給すると共に開閉駆動用コイルヘ電源供給し接点開閉動作する。又、配電線路に接続される電極と第１の分圧コンデンサと中間電極と第２の分圧コンデンサと接地電極を絶縁樹脂で一体成形し、更に第１および第２の分圧コンデンサをセラミックコンデンサとする。その結果、変圧器本体が小型化された分、操作電源装置自体の小型軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の主要な構成を示す回路図である。
【図２】図１の分圧コンデンサ本体の構成を模擬的に示した縦断面図である。
【図３】従来例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１，２ 分圧コンデンサ
３ 分圧コンデンサ本体
４ 中間電極
５ 変圧器
６ 電源制御部
７ インピーダンス調整回路
８ 整流回路
９ エネルギー蓄積用コンデンサ
１０ 補助スイッチ
１１ 投入コイル
１２ 接点
３１ 配電線路接続電極
３２ 接地電極
３３ 絶縁樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉器用操作電源装置に関し、詳しくは地中線用開閉器に付帯するSOG（Strage Over‐current Ground relay：過電流蓄勢トリップ付地絡リレー）、或いは地中線事故区間自動区分方式における自動多回路開閉器制御装置等の制御器と共に、開閉器と一体的に付設される操作電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の操作電源装置を地中線用開閉器に取り付ける構造としては、例えば、実公平7−35261号公報に記載されているものがある。図３はその構成を示し、高圧需要家の引き込み点に設置される高圧キャビネット内の開閉器と操作電源装置の内部機構を一部省略した縦断面図である。この装置は、開閉器の幹線側に接続された可動接点１０２と負荷側に接続された固定接点１０３とがケーシング１０１内に設置され、かつケーシング１０１の底部にブッシング１０９が取り付けられていると共に、付帯する制御器によりトリップ動作が可能な開閉器本体と、操作電源装置が変圧器２０２やヒューズ１１１等で形成されている。また、変圧器一次側からブッシング１０９を介して固定接点１０３側に接続されると共に、変圧器二次側から制御器に接続して、ブッシング下方に一体的に付設されている。そして、操作電源とする変圧器２０２は、一次巻線と二次巻線をエポキシ樹脂等絶縁樹脂にて一体モールドし、カットコアを組み付けてフレーム等で固定するモールド形変圧器が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のモールド形変圧器は、負荷容量が数10VA程度と極めて小さいので、設計上では断面積の小さい電線で巻線を想定できるが、巻線製作の都合上では一定断面積以上の電線を設定して一次巻線及び二次巻線を用いている。また、一次巻線は、開閉器の固定接点等の配電線路側の相間又は一相接地間に接続し、その電圧を二次巻線へ100V等の一定電圧に変圧するため、配電線路電圧の高低に応じて、一次巻線の巻数の増加、配電線路側と接地間の表面漏洩距離の確保、巻線絶縁構成の強化等が必要となり、モールド形変圧器本体の容積が相乗的に増大することで開閉器本体に比較して、操作電源装置が大型化してしまうという不都合があった。
【０００４】
その結果、従来のモールド形変圧器を単独で用いた開閉器用操作電源装置は、6.6kV配電線路迄しか適用できないのが実情であった。
そこで、本発明は、都市化の進展や用地取得難等配電設備設置スペースが極めて限定されつつある状況のなかで、特高配電を合む配電供給システムの高電圧化、高信頼度化、自動化への対応をはかるべく、小型に構成可能な開閉器用操作電源装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
制御器により接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設された開閉器用操作電源装置において、
一方の電極を配電線路に接続される配電線路側電極とし、分担電圧が大きいセラミックコンデンサである第１の分圧コンデンサと、
一方の電極を接地線に接続される接地側電極とし、分担電圧が小さいセラミックコンデンサである第２の分圧コンデンサと、
第１および第２の分圧コンデンサの他方の電極間を接続する中間電極と、
第１の分圧コンデンサの配電線路側電極と、第１の分圧コンデンサ本体と、中間電極と、第２の分圧コンデンサ本体と、第２の分圧コンデンサの接地側電極と、を同軸上に配設して連続一体的に構成するとともにその周囲を一体的に被覆構成した絶縁樹脂と、
一次側を前記第２の分圧コンデンサの両電極に並列接続するとともに二次側を電源取出端子とした変圧器と、
変圧器二次側の電源取出端子に接続され、鉄共振抑制や電流制御を行うインピーダンス調整回路と、
インピーダンス調整回路からの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
整流回路からの直流電圧により蓄電するフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサと、
を備え、
充電されたフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサから開閉駆動用コイルに多頻度使用可能に電源供給することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を22kV特高配電線路に設置される開閉器用操作電源装置に適用した場合の主要構成を示す回路図である。図において、３は分圧コンデンサ本体であり、配電線路と接地接地間に接続されている。分圧コンデンサ本体３は、さらに、分圧コンデンサ１，２が直列に接続されて構成されており、分圧コンデンサ１，２を互いに接続する中間電極４と分圧コンデンサ２の接地側電極との間に変圧器５の一次側が接続されている。変圧器５の二次側には電源制御部６が接続されている。
【０００９】
電源制御部６は、インピーダンス調整回路７、整流回路８、エネルギー蓄積用コンデンサ９から構成され、その出力側に、補助スイッチ１０を介して投入コイル１１が接続されている。この補助スイッチ１０が閉じられると、投入コイル１１へ電流が流れて配電線路の接点１２すなわち開閉器の接点が駆動される。この接点１２の駆動機構および他の論理部、送受信部、開閉制御部等は従来と同様であるので、詳述を省略している。なお、必要に応じて、中間電極４と変圧器５の一次側の間にインダクタンスLを挿入し、インダクタンスLと容量Cの直列共振により変圧比を安定させることも可能である。
【００１０】
ここで、負荷をＷ［VA］、周波数をｆ［Hz］、電圧をＶ［kV］とすると、分圧コンデンサ本体３の容量Ｃ［F］は、次式のようになる。
【００１１】
【数１】
C＝W×10-6／2πfV2
【００１２】
また、コンデンサ容量Cは、変圧器自己インピーダンスも含めて操作電源装置の全負荷Wの値を100［VA］とすれば、配電線路対地電圧Vの値が22／√３［kV］であるので、容量Ｃの値は、次式のように求められる。
【００１３】
【数２】
C＝100×10-6／2×50π×（22／√３）2＝1.97×10-9［F］
【００１４】
この値から容量Ｃは、2000［pF］と設定すれば十分である。
そして、配電線路の1相と接地間に分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2を、例えば各々の分圧コンデンサ容量を4000［pF］として直列に設置して、配電線対地電圧の分担電圧を変圧器５の一次側に供給する。ここで、変圧器５は、変圧比及びその容積共ほぼ6.6kVモールド形変圧器相当とすることができる。
【００１５】
また、変圧器５の二次側から、鉄共振抑制や電流制御するインピーダンス調整回路７、整流回路８、多頻度使用可能なフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサ９等を介して開閉器の投入コイル１１又はトリップコイル（図示せず）等の開閉駆動用コイルに電源供給することにより、制御器からの指令信号により接点１２の開閉動作を行う。更に、分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2の容量比率を変えて、分圧コンデンサ2の分担電圧を小さくすれば、変圧器５の変圧比、つまり変圧器５の容積を小さくすることもできる。
【００１６】
図２は、図１の分圧コンデンサ本体３の構成を模擬的に示した縦断面図である。図示されるように、分圧コンデンサ本体３は、配電線路接続電極３１，分圧コンデンサ１、中間電極４、分圧コンデンサ２、接地電極３２を同軸上に配設した回転体の形状として、その周囲をエポキシ樹脂等の絶縁樹脂３３により被覆して構成されている。ここで、分圧コンデンサ1と分圧コンデンサ2を、セラミックコンデンサとすることで、容量設定が容易になるとともに容量変動を少なくすることができる。また、上述したように、各電極や分圧コンデンサを例えばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂３３で一体成形することで、極めてコンパクトで取扱易い分圧コンデンサが得られる。
【００１７】
例えば2000［PF］の分圧コンデンサの容積は、大凡φ100×80mm程度と設定できて、後述の変圧器単独と比較すると、若干の容積増加に留まる。
一方、22kVモールド形変圧器は、巻線や絶縁寸法からその容積が大凡、幅250mm×高さ400mm×奥行き800mm程度は必要であり、従来の6.6kVモールド形変圧器相当と単純比較しても幅・高さ・奥行き共3倍強の容積となり、更に重量はその３乗強となる。
【００１８】
こうして、本発明の開閉器用操作電源装置は、分圧コンデンサや電源制御用素子等若干容積が増加するものの、配電線路電圧が高くなる程、特に特高配電を含む配電供給システムの高電圧化に対し、変圧器単独のそれに比べ大幅にコンパクト化が可能となる。またその結果、開閉器本体に、電源装置として内蔵することも可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、配電線路に接続される第１の分圧コンデンサと、該第１の分圧コンデンサと接地間に直列に接続される第２の分圧コンデンサと、該第２の分圧コンデンサから電圧を取り出す変圧器とを備え、該変圧器から制御器へ電源供給すると共に開閉駆動用コイルヘ電源供給し接点開閉動作する。又、配電線路に接続される電極と第１の分圧コンデンサと中間電極と第２の分圧コンデンサと接地電極を絶縁樹脂で一体成形し、更に第１および第２の分圧コンデンサをセラミックコンデンサとする。その結果、変圧器本体が小型化された分、操作電源装置自体の小型軽量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の主要な構成を示す回路図である。
【図２】図１の分圧コンデンサ本体の構成を模擬的に示した縦断面図である。
【図３】従来例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１，２ 分圧コンデンサ
３ 分圧コンデンサ本体
４ 中間電極
５ 変圧器
６ 電源制御部
７ インピーダンス調整回路
８ 整流回路
９ エネルギー蓄積用コンデンサ
１０ 補助スイッチ
１１ 投入コイル
１２ 接点
３１ 配電線路接続電極
３２ 接地電極
３３ 絶縁樹脂
Claims (1)
- 制御器により接点開閉動作が可能な開閉器と一体的に付設された開閉器用操作電源装置において、
一方の電極を配電線路に接続される配電線路側電極とし、分担電圧が大きいセラミックコンデンサである第１の分圧コンデンサと、
一方の電極を接地線に接続される接地側電極とし、分担電圧が小さいセラミックコンデンサである第２の分圧コンデンサと、
第１および第２の分圧コンデンサの他方の電極間を接続する中間電極と、
第１の分圧コンデンサの配電線路側電極と、第１の分圧コンデンサ本体と、中間電極と、第２の分圧コンデンサ本体と、第２の分圧コンデンサの接地側電極と、を同軸上に配設して連続一体的に構成するとともにその周囲を一体的に被覆構成した絶縁樹脂と、
一次側を前記第２の分圧コンデンサの両電極に並列接続するとともに二次側を電源取出端子とした変圧器と、
変圧器二次側の電源取出端子に接続され、鉄共振抑制や電流制御を行うインピーダンス調整回路と、
インピーダンス調整回路からの出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路と、
整流回路からの直流電圧により蓄電するフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサと、
を備え、
充電されたフラッシュ用エネルギー蓄積用コンデンサから開閉駆動用コイルに多頻度使用可能に電源供給することを特徴とする開閉器用操作電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310698A JP3693492B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 開閉器用操作電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310698A JP3693492B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 開閉器用操作電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317133A JPH11317133A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3693492B2 true JP3693492B2 (ja) | 2005-09-07 |
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ID=14852341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP12310698A Expired - Fee Related JP3693492B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 開閉器用操作電源装置 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3693492B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101960550B (zh) * | 2008-02-25 | 2013-07-24 | Abb技术有限公司 | 绝缘子集成的电源 |
| CN112670972B (zh) * | 2020-12-15 | 2023-12-08 | 安徽凯民电力技术有限公司 | 一种接地故障暂态电流发生器 |
-
1998
- 1998-05-06 JP JP12310698A patent/JP3693492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11317133A (ja) | 1999-11-16 |
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