JP3965037B2 - DC vacuum interrupter - Google Patents

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JP3965037B2 JP2001314643A JP2001314643A JP3965037B2 JP 3965037 B2 JP3965037 B2 JP 3965037B2 JP 2001314643 A JP2001314643 A JP 2001314643A JP 2001314643 A JP2001314643 A JP 2001314643A JP 3965037 B2 JP3965037 B2 JP 3965037B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直流用真空遮断装置、特に、主として電鉄用の直流電源の、架線の短絡事故時、電源回路を保護に使用する、真空バルブを用いた直流の高速真空遮断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来の直流用高速真空遮断装置を示す。
図6において、転流コンデンサ1,転流スイッチ(サイリスタを使用することが多いので、以後、サイリスタと呼ぶ)2,リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3が直列に接続された第1の直列接続体と、直流を遮断する真空バルブ4と、この真空バルブに並列に接続され配線のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを吸収する非直線抵抗素子5と、リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス6が直列に接続された第2の直列接続体と、第1の直列接続体と第2の直列接続体を並列に接続したものと、補助真空バルブ7を直列に接続している。
【0003】
図7は従来技術による他の例を示すものである。
サイリスタの代わりに、機械式のスイッチ2’を使用したもので、動作は図6のものと同じである。
【0004】
次に、図6を用いて真空バルブ4および補助真空バルブ7を通じて流れている主回路電流Iを任意のタイミングで遮断する遮断動作について説明する。
転流コンデンサ1には、あらかじめ充電回路(図示せず)によって、図6に示す方向に充電されている。
【0005】
このとき外部から遮断信号が与えられるか、または異常電流を検出した時、先ず真空バルブ4を開極させる。その直後、サイリスタスイッチ2を投入する。
すると、転流コンデンサ1,真空バルブ4,浮遊インダクタンス6,サイリスタスイッチ2,転流リアクトル3,元の転流コンデンサ1のループで直列共振回路が構成され、転流コンデンサ1に蓄えられた電荷により共振電流が流れる。この電流の最大値は予測される主回路電流の最大値より大きくなるように選ばれている。
【0006】
真空バルブの開極後、主回路電流はアークとなって流れ続けるが、このとき前記の共振電流が主回路電流に重畳して流れ、共振電流の最大値が主回路電流より大きいため、真空バルブ内の電流がゼロになる瞬間が存在する。
【0007】
電流がゼロになる瞬間真空バルブ内のアークは消滅し、ギャップには絶縁が回復して電圧が発生する。
電圧は転流コンデンサ1の電圧とほぼ等しくなるが、転流回路のリアクトル3および主回路の電源や負荷に存在する浮遊インダクタンスに蓄えられたエネルギーにより、転流コンデンサ1の電圧を逆方向に充電する。
【0008】
この電圧がある程度大きくなると、非直線抵抗5に電流が流れ、この電圧は電源電圧より高く選定されているので、主回路電流は減衰してやがて電流ゼロになる。
【0009】
真空バルブ4は絶縁が回復しているが、サイリスタスイッチ等転流回路を通じて電源側と負荷側にわずかに漏れ電流が流れる恐れがあるので、補助真空バルブ7を設け、切り離しを確実にしている。
【0010】
図7に示すものは、遮断動作は図2に示すものと同じであるが、振動電流を流すためのスイッチをサイリスタではなく、機械式のスイッチ2’を使用しており、スイッチ入りのタイミングの調整が難しい欠点があるが、遮断終了後、切り状態とすることにより、電源側と負荷側の切り離しができるので、真空バルブと直列にする補助真空バルブが必要ないので、採用されることがある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空遮断装置は以上のように構成されているので、遮断時の真空バルブ電圧を決める非線形抵抗5の電圧の選定にあたっては直流電源電圧(架線電圧)より高く設定すればよいのであるが、遮断後の転流コンデンサ1の両端電圧は、転流リアクタンスおよび配線の浮遊インダクタンスに貯まったエネルギーがコンデンサに過充電して、この非線形抵抗の電圧より高くなってしまい、コンデンサの最高電圧や、サイリスタの電圧を高く選定しなければならないという問題があった。
【0012】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、転流コンデンサの最高電圧および転流スイッチへの印加電圧を適切に制御でき、しかも、補助真空スイッチからなる補助遮断素子を小形化できる直流用真空遮断装置を得ようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
の発明に係る直流用真空遮断装置では、互いに直列接続関係にある、転流コンデンサと、サイリスタからなる転流スイッチと、インダクタンス要素と、補助真空バルブからなる補助遮断素子とを含む直列接続体を、真空バルブからなる真空遮断素子と並列接続した直流用真空遮断装置において、所定電圧に充電される前記転流コンデンサおよびサイリスタからなる転流スイッチと並列に、かつ、前記インダクタンス要素および補助真空バルブからなる補助遮断素子と直列に非線形抵抗素子を接続したものである。
【0014】
の発明に係る直流用真空遮断装置では、第の発明において、前記転流コンデンサについての放電回路を前記転流スイッチを介して形成する放電手段を設けたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明による実施の形態を図1ないし図5に基づいて説明する。図1は、この発明による実施の形態における回路構成を示す接続図である。図2は、この発明による実施の形態における遮断時の動作を示す波形図である。図3は、この発明による実施の形態における転流コンデンサの充電回路を示す接続図である。図4は、この発明による実施の形態における転流コンデンサの放電回路を示す接続図である。図5は、この発明による実施の形態における充放電制御動作を示すロジック図である。
【0016】
図1において、転流コンデンサ1とサイリスタ2を接続した直列体と非直線抵抗素子5を並列に接続し、これにリアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3および補助真空バルブ7を直列に接続したものが真空バルブ4に並列接続されている。
【0017】
次に、動作について説明する。
直流電流を遮断する原理は、先に述べた従来例を示す図6の場合と変わらない。
外部から遮断信号が与えられるか、または異常電流を検出したとき、先ず真空バルブ4を開極させる。その直後、サイリスタスイッチ2を投入する。
すると、転流コンデンサ1,補助真空バルブ7,真空バルブ4,転流リアクトル3,サイリスタスイッチ2,元の転流コンデンサ1のループで直列共振回路が構成され、転流コンデンサ1に蓄えられた電荷により共振電流が流れる。この電流の最大値は予測される主回路電流の最大値より大きくなるように選ばれている。
真空バルブ4の開極後、主回路電流はアークとなって流れ続けるが、このとき前記の共振電流が主回路電流に重畳して流れ、共振電流の最大値が主回路電流より大きいため、真空バルブ4内の電流がゼロになる瞬間が存在する。
【0018】
電流がゼロになる瞬間、真空バルブ4内のアークは消滅し、ギャップには絶縁が回復して電圧が発生する。
電圧は転流コンデンサ1の電圧とほぼ等しくなるが、転流回路のリアクトル3および、主回路の電源や負荷に存在する浮遊インダクタンス分に蓄えられたエネルギーにより、転流コンデンサ1の電圧を逆方向に充電する。
【0019】
この電圧がある程度大きくなると、非直線抵抗5に電流が流れ、この非線形抵抗の電圧は電源電圧より高く選定されているので、主回路電流は減衰してやがて電流ゼロとなる。
【0020】
転流リアクトルや配線のインダクタンスのエネルギーも非線形抵抗5に吸収されるが、非線形抵抗5がサイリスタスイッチ2と転流コンデンサ1の直列体の両端に接続されているので、転流コンデンサ1の両端電圧は非線形抵抗5の電圧値にクランプされ、真空バルブ4の電圧もほぼ同じ電圧値にクランプされる。
【0021】
真空バルブ4は絶縁が回復しているが、サイリスタスイッチ等転流回路を通じて電源側と負荷側にわずかに漏れ電流が流れる恐れがあるので、補助真空バルブ7を設け、切り離しを確実にしている。
【0022】
この発明による実施の形態を示す図1の接続によれば、サイリスタスイッチ2と転流コンデンサ1の定格電圧を選定するとき、真空バルブ4に必要な電圧と同じでよく、非線形抵抗5の電圧値によって決まるので最適値に選定ができるため、装置が安価なものとなる。
また、補助真空バルブ7に主回路電流が流れないので補助真空バルブを小型化することができる効果もある。
【0023】
図2は各部の電流電圧波形を示している。図は短絡事故電流を遮断したときの動作波形である。
時刻t0で短絡事故が発生し、時刻t1で真空バルブが開極を開始、時刻t2で転流回路電流によりバルブ電流がゼロとなり、時刻t3で非線形抵抗に電流が流れはじめ、次第に主回路電流が減少し、時刻t4で主回路電流がゼロとなる。その後転流回路と負荷を通して、振動電流が短時間流れるが、時刻t5で振動電流もなくなり、遮断が完了する。
真空バルブ電圧と転流コンデンサ電圧と非線形抵抗の電圧の値がほぼ同じとなっている。
【0024】
[充電回路例]
実施の形態では転流コンデンサの充電回路を省略して説明したが、充電電圧は、共振電流のピーク値を一定の精度に保つため、一定の変動幅内にしておくのが望ましい。
図3に充電回路例を示す。交流電源に接続されたトライアック素子を使用したソリッドステートコンタクタ8と、昇圧用変圧器9と整流器10と転流コンデンサ1と直列に接続された限流抵抗器11と転流コンデンサの電圧を検出する電圧検出器12、オンOFF制御器13を有し、このコンタクタ8をオン・オフして、コンデンサ電圧を一定の範囲内に制御する。
コンタクタ8は普通の電磁式コンタクタでも原理的には可能であるが、開閉寿命により回数に限界があるので、寿命問題のないソリッドステートコンタクタを使用する。
【0025】
ここで、オン・オフの制御幅の選定であるが、ソリッドステートコンタクタの入り切りの回数が少なくなるようにするのが望ましいので、通常の電源電圧変動の範囲内ではオンのまま維持するように設定する。
待機中のコンデンサ電圧は電源電圧のピーク値に充電されるので、電源電圧が定格電圧のとき、転流コンデンサが定格直流電圧になるようにトランス電圧を選定する。
【0026】
コンタクタの制御方法は、例えば、電源変動が±10%とすれば、110%でオフし、90%でオンとすれば最適である。
すなわち電源が110パーセント以上となったときのみコンタクタ切りとなって、コンデンサ電圧の上昇が抑えられ、90%で再投入され、電源変動が許容値内に下がっておればそのままコンタクタはオン状態で維持される。
このようにすれば、電源変動が異常に上昇したとき以外は不要に入り切りすることはない。
【0027】
[放電回路例]
図4は転流コンデンサ1の放電回路を示す。
転流コンデンサ1の放電は故障の復旧や日常のメンテナンスのとき、感電防止のために必要である。転流コンデンサ1は遮断のために、一定の電圧を保持して待機している必要があるので、放電のための抵抗を常時接続するのは、無駄な電力を消費することになる。
【0028】
図4では、放電抵抗14の片方の端子をコンデンサ1の+側に、他方をサイリスタ2と転流リアクトル3の接続点に接続する。
このようにしておくと、放電が必要なとき、サイリスタ2を点弧することにより、急速に放電させることができる。遮断するための振動電流が放電電流のために若干減少するが、放電時定数を1秒程度に選んでおけば、振動周期と比べて、1000倍以上あるので、遮断特性には影響しない。
【0029】
図5に充放電回路の制御ロジック例を示す。
充電用ソリッドステートコンタクタは充電制御のほかに、遮断器のオン指令との連携、放電回路とのインターロックを持たせている。
放電サイリスタは、本来の遮断指令による転流スイッチとしての役割とメンテナンス時の手動による放電の役割を兼用している。
【0030】
以上のように、この発明による実施の形態では、安価で、遮断動作が安定し、メンテナンス性に優れた高速真空遮断装置を提供するものである。
【0031】
この発明による実施の形態によれば、互いに直列接続関係にある、転流コンデンサ1と、サイリスタ2からなる転流スイッチと、リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3からなるインダクタンス要素と、補助真空バルブ7からなる補助遮断素子とを含む直列接続体を、真空バルブ4からなる真空遮断素子と並列接続した直流用真空遮断装置において、充電回路で構成される充電手段を接続され所定電圧に充電される前記転流コンデンサ1およびサイリスタ2からなる転流スイッチと並列に、かつ、前記リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3からなるインダクタンス要素および補助真空バルブ7からなる補助遮断素子と直列に非線形抵抗素子5を接続するとともに、前記充電回路で構成される充電手段は、前記転流コンデンサ1の電圧を検出する電圧検出器12からなる電圧検出手段の検出結果に応じてソリッドステートコンタクタ8により交流電源からの給電をオン・オフ制御し、交流電源からの給電のオン状態で変圧器9および整流器10ならびに限流抵抗器11を介し前記転流コンデンサ1に給電して、転流コンデンサ電圧を所定範囲内に制御するようにしたので、転流コンデンサの最高電圧および転流スイッチへの印加電圧を適切に制御できる、安価な直流用真空遮断装置を得ることができる。
【0032】
また、この発明による実施の形態によれば、互いに直列接続関係にある、転流コンデンサ1と、サイリスタ2からなる転流スイッチと、リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3からなるインダクタンス要素と、補助真空バルブ7からなる補助遮断素子とを含む直列接続体を、真空バルブ4からなる真空遮断素子と並列接続した直流用真空遮断装置において、充電回路で構成される充電手段を接続され所定電圧に充電される前記転流コンデンサ1およびサイリスタ2からなる転流スイッチと並列に、かつ、前記リアクトルまたは配線の浮遊インダクタンス3からなるインダクタンス要素および補助真空バルブ7からなる補助遮断素子と直列に非線形抵抗素子5を接続するとともに、前記充電回路で構成される充電手段は、前記転流コンデンサ1の電圧を検出する電圧検出器12からなる電圧検出手段の検出結果に応じてソリッドステートコンタクタ8により交流電源からの給電をオン・オフ制御し、交流電源からの給電のオン状態で変圧器9および整流器10ならびに限流抵抗器11を介し前記転流コンデンサ1に給電して、転流コンデンサ電圧を所定範囲内に制御するようにし、かつ、前記転流コンデンサ1についての放電回路を前記サイリスタ2からなるソリッドステートコンタクタで構成される転流スイッチを介して形成する放電抵抗器14からなる放電手段を設けたので、転流コンデンサの最高電圧および転流スイッチへの印加電圧を適切に制御できるとともに、遮断特性に影響を与えることなくメンテナンス性を改善できる、安価な直流用真空遮断装置を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
の発明によれば、互いに直列接続関係にある、転流コンデンサと、サイリスタからなる転流スイッチと、インダクタンス要素と、補助真空バルブからなる補助遮断素子とを含む直列接続体を、真空バルブからなる真空遮断素子と並列接続した直流用真空遮断装置において、前記転流コンデンサおよびサイリスタからなる転流スイッチと並列に、かつ、前記インダクタンス要素および補助真空バルブからなる補助遮断素子と直列に非線形抵抗素子を接続したので、転流コンデンサの最高電圧および転流スイッチへの印加電圧を適切に選定でき、しかも、補助真空スイッチからなる補助遮断素子を小形化できる直流用真空遮断装置を得ることができる。
【0034】
の発明によれば、第の発明において、前記転流コンデンサについての放電回路を前記転流スイッチを介して形成する放電手段を設けたので、転流コンデンサの最高電圧および転流スイッチへの印加電圧を適切に選定でき、しかも、補助真空スイッチからなる補助遮断素子を小形化できるとともに、簡潔な構成によりメンテナンス性を改善できる直流用真空遮断装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による実施の形態における回路構成を示す接続図である。
【図2】 この発明による実施の形態における遮断時の動作を示す波形図である。
【図3】 この発明による実施の形態における転流コンデンサの充電回路を示す接続図である。
【図4】 この発明による実施の形態における転流コンデンサの放電回路を示す接続図である。
【図5】 この発明による実施の形態における充放電制御動作を示すロジック図である。
【図6】 従来技術における回路構成を示す接続図である。
【図7】 従来技術における他の回路構成を示す接続図である。
【符号の説明】
1 転流コンデンサ、2 サイリスタスイッチ、3 転流リアクトル、4 真空バルブ、5 非線形抵抗、6 浮遊インダクタンス、7 補助真空バルブ、8 ソリッドステートコンタクタ、9 昇圧用変圧器、10 整流器、11 限流抵抗器、12 電圧検出器、13 オンオフ制御器、14 放電抵抗器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC vacuum shut-off device, and more particularly to a DC high-speed vacuum shut-off device using a vacuum valve that uses a power supply circuit for protection in the event of a short circuit in an overhead wire of a DC power source mainly for electric railways.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a conventional high-speed vacuum interrupter for direct current.
In FIG. 6, a commutation capacitor 1, a commutation switch (which is often referred to as a thyristor since a thyristor is often used) 2, a first series connection body in which a reactor or a wiring stray inductance 3 is connected in series, A vacuum valve 4 that cuts off direct current, a non-linear resistance element 5 that is connected in parallel to the vacuum valve and absorbs energy stored in the wiring inductance, and a reactor or wiring stray inductance 6 are connected in series. Two series connection bodies, a first series connection body and a second series connection body connected in parallel, and an auxiliary vacuum valve 7 are connected in series.
[0003]
FIG. 7 shows another example of the prior art.
A mechanical switch 2 ′ is used instead of the thyristor, and the operation is the same as that of FIG.
[0004]
Next, a shut-off operation for shutting off the main circuit current I flowing through the vacuum valve 4 and the auxiliary vacuum valve 7 will be described with reference to FIG.
The commutation capacitor 1 is charged in advance in the direction shown in FIG. 6 by a charging circuit (not shown).
[0005]
At this time, when an interruption signal is given from the outside or when an abnormal current is detected, the vacuum valve 4 is first opened. Immediately thereafter, the thyristor switch 2 is turned on.
Then, a series resonant circuit is formed by the loop of the commutation capacitor 1, the vacuum valve 4, the stray inductance 6, the thyristor switch 2, the commutation reactor 3, and the original commutation capacitor 1, and the electric charge stored in the commutation capacitor 1 Resonant current flows. The maximum value of this current is chosen to be greater than the predicted maximum value of the main circuit current.
[0006]
After the opening of the vacuum valve, the main circuit current continues to flow as an arc. At this time, the resonance current flows superimposed on the main circuit current, and the maximum value of the resonance current is larger than the main circuit current. There is a moment when the current inside becomes zero.
[0007]
At the moment when the current becomes zero, the arc in the vacuum valve disappears, and the insulation is restored in the gap to generate a voltage.
The voltage is almost equal to the voltage of the commutation capacitor 1, but the voltage of the commutation capacitor 1 is charged in the opposite direction by the energy stored in the reactor 3 of the commutation circuit and the stray inductance existing in the power supply and load of the main circuit. To do.
[0008]
When this voltage increases to some extent, a current flows through the non-linear resistor 5, and since this voltage is selected to be higher than the power supply voltage, the main circuit current attenuates and eventually becomes zero.
[0009]
Although the insulation of the vacuum valve 4 has been recovered, an auxiliary vacuum valve 7 is provided to ensure disconnection since a slight leakage current may flow through the commutation circuit such as a thyristor switch to the power supply side and the load side.
[0010]
7 is the same as that shown in FIG. 2 except that the switch for flowing the oscillating current is not a thyristor, but a mechanical switch 2 ′. Although there are drawbacks that are difficult to adjust, the power supply side and the load side can be separated by turning off after shutting off, so there is no need for an auxiliary vacuum valve in series with the vacuum valve, so it may be adopted .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional vacuum shut-off device is configured as described above, the voltage of the non-linear resistor 5 that determines the vacuum valve voltage at the time of shut-off may be set higher than the DC power supply voltage (overhead voltage). The voltage across the commutation capacitor 1 after the interruption becomes higher than the voltage of this non-linear resistance because the energy stored in the commutation reactance and the stray inductance of the wiring is overcharged to the capacitor, and the maximum voltage of the capacitor and the thyristor There was a problem that the voltage of the must be selected high.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problems , and can appropriately control the maximum voltage of the commutation capacitor and the voltage applied to the commutation switch. An object of the present invention is to obtain a DC vacuum interrupter that can be miniaturized .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The direct current vacuum circuit breaker according to the first aspect of the present invention includes a series connection including a commutation capacitor, a commutation switch composed of a thyristor, an inductance element, and an auxiliary circuit breaker composed of an auxiliary vacuum valve, which are in series connection with each other. In a DC vacuum interrupter connected in parallel with a vacuum interrupter consisting of a vacuum valve, in parallel with the commutation switch consisting of the commutation capacitor and thyristor charged to a predetermined voltage, the inductance element and the auxiliary vacuum A non-linear resistance element is connected in series with an auxiliary cutoff element composed of a valve.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a direct current vacuum circuit breaker according to the first aspect , further comprising discharge means for forming a discharge circuit for the commutation capacitor via the commutation switch.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a connection diagram showing a circuit configuration according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation at the time of interruption in the embodiment according to the present invention. FIG. 3 is a connection diagram showing a commutation capacitor charging circuit according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a connection diagram showing a discharge circuit of the commutation capacitor in the embodiment according to the present invention. FIG. 5 is a logic diagram showing a charge / discharge control operation according to the embodiment of the present invention.
[0016]
In FIG. 1, a series body in which a commutation capacitor 1 and a thyristor 2 are connected and a non-linear resistance element 5 are connected in parallel, and a reactor or wiring stray inductance 3 and an auxiliary vacuum valve 7 are connected in series to form a vacuum. The valve 4 is connected in parallel.
[0017]
Next, the operation will be described.
The principle of interrupting the direct current is not different from the case of FIG. 6 showing the conventional example described above.
When a shut-off signal is given from the outside or when an abnormal current is detected, the vacuum valve 4 is first opened. Immediately thereafter, the thyristor switch 2 is turned on.
Then, a series resonant circuit is formed by the loop of the commutation capacitor 1, the auxiliary vacuum valve 7, the vacuum valve 4, the commutation reactor 3, the thyristor switch 2, and the original commutation capacitor 1, and the electric charge stored in the commutation capacitor 1. Resonance current flows. The maximum value of this current is chosen to be greater than the predicted maximum value of the main circuit current.
After the vacuum valve 4 is opened, the main circuit current continues to flow as an arc. At this time, the resonance current flows in a superimposed manner on the main circuit current, and the maximum value of the resonance current is larger than the main circuit current. There is a moment when the current in the valve 4 becomes zero.
[0018]
At the moment when the current becomes zero, the arc in the vacuum bulb 4 is extinguished, and insulation is restored in the gap to generate a voltage.
The voltage is almost equal to the voltage of the commutation capacitor 1, but the voltage of the commutation capacitor 1 is reversed by the energy stored in the reactor 3 of the commutation circuit and the stray inductance existing in the power supply and load of the main circuit. To charge.
[0019]
When this voltage increases to some extent, a current flows through the non-linear resistance 5, and the voltage of this non-linear resistance is selected to be higher than the power supply voltage, so that the main circuit current attenuates and eventually becomes zero.
[0020]
The energy of the commutation reactor and the inductance of the wiring is also absorbed by the non-linear resistance 5, but the non-linear resistance 5 is connected to both ends of the series body of the thyristor switch 2 and the commutation capacitor 1. Is clamped to the voltage value of the non-linear resistance 5, and the voltage of the vacuum valve 4 is also clamped to substantially the same voltage value.
[0021]
Although the insulation of the vacuum valve 4 has been recovered, an auxiliary vacuum valve 7 is provided to ensure disconnection since a slight leakage current may flow through the commutation circuit such as a thyristor switch to the power supply side and the load side.
[0022]
According to the connection of FIG. 1 showing the embodiment of the present invention, when selecting the rated voltage of the thyristor switch 2 and the commutation capacitor 1, it may be the same as the voltage required for the vacuum valve 4, and the voltage value of the non-linear resistance 5 Since it can be selected according to the optimum value, the apparatus can be inexpensive.
Further, since the main circuit current does not flow through the auxiliary vacuum valve 7, there is an effect that the auxiliary vacuum valve can be reduced in size.
[0023]
FIG. 2 shows current-voltage waveforms of each part. The figure shows the operation waveform when the short-circuit fault current is cut off.
A short-circuit accident occurs at time t0, the vacuum valve starts opening at time t1, the valve current becomes zero due to the commutation circuit current at time t2, current starts to flow through the non-linear resistance at time t3, and the main circuit current gradually increases. The main circuit current becomes zero at time t4. Thereafter, the oscillating current flows through the commutation circuit and the load for a short time, but at time t5, the oscillating current disappears and the interruption is completed.
The values of the vacuum valve voltage, the commutation capacitor voltage, and the non-linear resistance voltage are almost the same.
[0024]
[Example of charging circuit]
Although the embodiment has been described with the commutation capacitor charging circuit omitted, it is desirable that the charging voltage be within a certain fluctuation range in order to maintain the peak value of the resonance current with a certain accuracy.
FIG. 3 shows an example of a charging circuit. The voltage of the solid state contactor 8 using the triac element connected to the AC power source, the step-up transformer 9, the rectifier 10, the commutation capacitor 1 and the current limiting resistor 11 and the commutation capacitor are detected. A voltage detector 12 and an on / off controller 13 are provided, and the contactor 8 is turned on / off to control the capacitor voltage within a certain range.
The contactor 8 can also be an ordinary electromagnetic contactor in principle, but since the number of times is limited by the switching life, a solid state contactor having no life problem is used.
[0025]
Here, when selecting the control width for on / off, it is desirable to reduce the number of times the solid-state contactor is turned on and off, so it is set to remain on within the normal power supply voltage fluctuation range. To do.
Since the capacitor voltage during standby is charged to the peak value of the power supply voltage, when the power supply voltage is the rated voltage, the transformer voltage is selected so that the commutation capacitor becomes the rated DC voltage.
[0026]
The contactor control method is optimal when, for example, the power fluctuation is ± 10%, the power is turned off at 110% and the power is turned on at 90%.
In other words, the contactor is cut off only when the power source becomes 110% or more, the rise in the capacitor voltage is suppressed, it is turned on again at 90%, and if the power supply fluctuation falls within the allowable value, the contactor remains on. Is done.
In this way, it is not necessary to go into anything except when the power supply fluctuation rises abnormally.
[0027]
[Example of discharge circuit]
FIG. 4 shows a discharge circuit of the commutation capacitor 1.
The discharge of the commutation capacitor 1 is necessary to prevent an electric shock at the time of failure recovery and daily maintenance. Since the commutation capacitor 1 is required to stand by while maintaining a constant voltage in order to cut off, it is wasteful power to always connect a resistor for discharging.
[0028]
In FIG. 4, one terminal of the discharge resistor 14 is connected to the positive side of the capacitor 1, and the other terminal is connected to a connection point between the thyristor 2 and the commutation reactor 3.
In this way, when discharge is required, the thyristor 2 can be quickly discharged by firing. Although the oscillating current for interruption is slightly reduced due to the discharge current, if the discharge time constant is selected to be about 1 second, it is 1000 times or more as compared with the oscillation period, so the interruption characteristic is not affected.
[0029]
FIG. 5 shows an example of the control logic of the charge / discharge circuit.
In addition to charge control, the solid-state contactor for charging has linkage with the breaker on command and interlock with the discharge circuit.
The discharge thyristor serves both as a commutation switch based on the original cutoff command and as a manual discharge during maintenance.
[0030]
As described above, the embodiment according to the present invention provides a high-speed vacuum shut-off device that is inexpensive, has a stable shut-off operation, and is excellent in maintainability.
[0031]
According to the embodiment of the present invention, the commutation capacitor 1, the commutation switch composed of the thyristor 2, the inductance element composed of the reactor or wiring stray inductance 3, and the auxiliary vacuum valve 7, which are connected in series with each other, In the DC vacuum shut-off device in which the series connection body including the auxiliary shut-off element is connected in parallel with the vacuum shut-off element consisting of the vacuum valve 4, the above-mentioned converter charged with a predetermined voltage is connected with a charging means constituted by a charging circuit. A non-linear resistance element 5 is connected in parallel with a commutation switch composed of a current capacitor 1 and a thyristor 2 and in series with an inductance element composed of a floating inductance 3 of the reactor or wiring and an auxiliary cutoff element composed of an auxiliary vacuum valve 7. The charging means constituted by the charging circuit includes the commutation capacitor 1 The power supply from the AC power source is turned on / off by the solid state contactor 8 according to the detection result of the voltage detector 12 that detects the voltage, and the transformer 9 and the rectifier are turned on when the power supply from the AC power source is on. Since the commutation capacitor voltage is controlled within a predetermined range by supplying power to the commutation capacitor 1 via the current limiting resistor 10 and the current limiting resistor 11, the maximum voltage of the commutation capacitor and the voltage applied to the commutation switch are An inexpensive direct current vacuum interrupter that can be appropriately controlled can be obtained.
[0032]
According to the embodiment of the present invention, the commutation capacitor 1, the commutation switch composed of the thyristor 2, the inductance element composed of the reactor or wiring stray inductance 3, and the auxiliary vacuum valve, which are connected in series with each other, In a DC vacuum shut-off device in which a series connection body including an auxiliary shut-off element made up of 7 is connected in parallel with a vacuum shut-off element made up of a vacuum valve 4, charging means constituted by a charging circuit is connected and charged to a predetermined voltage. A non-linear resistance element 5 is connected in parallel with the commutation switch composed of the commutation capacitor 1 and the thyristor 2 and in series with the inductance element composed of the floating inductance 3 of the reactor or wiring and the auxiliary cutoff element composed of the auxiliary vacuum valve 7. And charging means constituted by the charging circuit includes the commutation capacitor. The power supply from the AC power source is turned on / off by the solid state contactor 8 in accordance with the detection result of the voltage detector 12 comprising the voltage detector 12 for detecting the voltage of the power supply 1, and the transformer is turned on when the power supply from the AC power source is on. 9 and the rectifier 10 and the current limiting resistor 11 are used to supply power to the commutation capacitor 1 so that the commutation capacitor voltage is controlled within a predetermined range, and the discharge circuit for the commutation capacitor 1 is connected to the thyristor. Since the discharge means comprising the discharge resistor 14 formed through the commutation switch composed of the solid-state contactor composed of 2 is provided, the maximum voltage of the commutation capacitor and the voltage applied to the commutation switch can be appropriately controlled. At the same time, it is possible to obtain an inexpensive DC vacuum interrupter that can improve maintainability without affecting the interrupting characteristics. Kill.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a serial connection body including a commutation capacitor, a commutation switch composed of a thyristor, an inductance element, and an auxiliary cutoff element composed of an auxiliary vacuum valve, which are in series connection with each other, In a DC vacuum circuit breaker connected in parallel with a vacuum circuit breaker comprising: a non-linear resistance in parallel with the commutation switch comprising the commutation capacitor and thyristor and in series with the auxiliary circuit breaker comprising the inductance element and the auxiliary vacuum valve Having connected the device, the voltage applied to the highest voltage and the commutation switch of the commutation capacitor can apply sincerely selected, moreover, to obtain a direct-current vacuum interrupting device the auxiliary shut-off element consisting of the auxiliary vacuum switch may miniaturization it can.
[0034]
According to the second invention, in the first invention, since the discharge means for forming the discharge circuit for the commutation capacitor via the commutation switch is provided, the maximum voltage of the commutation capacitor and the commutation switch In addition, it is possible to obtain a direct-current vacuum interrupting device that can reduce the size of the auxiliary interrupting element including the auxiliary vacuum switch and improve the maintainability with a simple configuration .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram showing a circuit configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram showing an operation at the time of shutoff in the embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a connection diagram showing a commutation capacitor charging circuit according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a connection diagram illustrating a discharge circuit of a commutation capacitor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a logic diagram showing a charge / discharge control operation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a connection diagram showing a circuit configuration in the prior art.
FIG. 7 is a connection diagram showing another circuit configuration in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 commutation capacitor, 2 thyristor switch, 3 commutation reactor, 4 vacuum valve, 5 nonlinear resistance, 6 stray inductance, 7 auxiliary vacuum valve, 8 solid-state contactor, 9 step-up transformer, 10 rectifier, 11 current-limiting resistor , 12 voltage detector, 13 on-off controller, 14 discharge resistor.

Claims (2)

  1. 互いに直列接続関係にある、転流コンデンサと、サイリスタからなる転流スイッチと、インダクタンス要素と、補助真空バルブからなる補助遮断素子とを含む直列接続体を、真空バルブからなる真空遮断素子と並列接続した直流用真空遮断装置において、所定電圧に充電される前記転流コンデンサおよびサイリスタからなる転流スイッチと並列に、かつ、前記インダクタンス要素および補助真空バルブからなる補助遮断素子と直列に非線形抵抗素子を接続したことを特徴とする直流用真空遮断装置。  A series connection body including a commutation capacitor, a commutation switch made of a thyristor, an inductance element, and an auxiliary cutoff element made of an auxiliary vacuum valve, which are connected in series with each other, is connected in parallel with a vacuum cutoff element made of a vacuum valve. In the DC vacuum shut-off device, a non-linear resistance element is provided in parallel with the commutation switch composed of the commutation capacitor and thyristor charged to a predetermined voltage and in series with the auxiliary shut-off element composed of the inductance element and the auxiliary vacuum valve. A DC vacuum interrupter that is connected.
  2. 前記転流コンデンサについての放電回路を前記転流スイッチを介して形成する放電手段を設けたことを特徴とする請求項に記載の直流用真空遮断装置。2. The DC vacuum interrupter according to claim 1 , further comprising discharge means for forming a discharge circuit for the commutation capacitor via the commutation switch.
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