JP4135500B2

JP4135500B2 - 開閉器の制御電源装置

Info

Publication number: JP4135500B2
Application number: JP2002381718A
Authority: JP
Inventors: 龍美池田
Original assignee: 株式会社戸上電機製作所
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004214007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は開閉器に接続し制御する開閉器制御装置に電源を供給する開閉器の制御電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来の開閉器の制御電源装置としては、特開平１１−１２０８７２号公報に開示されるものがあり、図５に基づいて説明する。図５は従来の開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図である。
【０００３】
この従来の開閉器の制御電源装置は、高圧開閉器１の負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗに接続される一次側巻線２１及びこの一次側巻線２１に磁気結合して変圧する二次側巻線２２を備える制御電源用変圧器２と、前記高圧開閉器１の投入・開放動作に連動して開閉し、前記制御電源用変圧器２の二次側巻線２２に直列に接続される低圧用スイッチ４とを備え、前記二次側巻線２２に誘起される出力電圧を開閉器制御装置３へ供給する構成である。
【０００４】
従来の開閉器の制御電源装置は、高圧開閉器１の負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗに接続される制御電源用変圧器の一次側巻線２１が接続されると共に、前記高圧開閉器１の投入・開放動作に連動して動作する低圧用スイッチ４が前記制御電源用変圧器２の二次側巻線２２に直列に接続され、この二次側巻線２２から高圧開閉器１を駆動制御する開閉器制御装置３に電力を供給することにより、動作試験時において制御電源用変圧器２の二次側巻線２２の出力端子と開閉器制御装置３の入力端子に接続される低圧別電源から低電圧が印加されても変圧器一次側巻線へ逆に昇圧された高電圧を誘起せず、また絶縁耐力試験においても負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗに耐圧試験電源１２０が接続されて高圧電源の印加中において変圧比に応じた過電圧が開閉器制御装置３へ供給されることはない。
【０００５】
第２の従来の開閉器の制御電源装置としては、特開平９−１７２９５号公報に開示されるものがあり、図６に基づいて説明する。図６は従来の開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図である。
この従来の開閉器の制御電源装置は、開閉器１の電源側導体１００Ｒ、１００Ｓ、１００Ｔの任意の２相、例えば、１００Ｓ、１００Ｔの線間にコンデンサ６１、６２、６３を３個直列に接続し、これらのコンデンサ６１、６２、６３のうち両端に位置しないコンデンサ６２に変圧器２の一次巻線２１を並列に接続し、変圧器２の二次巻線２２は、方向性ＳＯＧ制御装置３に接続し、電源を供給するものである。
【０００６】
この従来の開閉器の制御電源装置によれば、変圧器２の一次電圧２１はコンデンサ６１、６２、６３を設けることにより下げられ、変圧器２の一次巻線２１に加わる異常電圧も抑制され、急岐な異常電圧に対しては、コンデンサ６１、６２、６３で急岐分を吸収するサージ抑制効果があるため、変圧器２の一次巻線２１の太さを小さくすることができ、絶縁強度も小さくすることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１２０８７２号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平９−１７２９５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の従来の開閉器の制御電源装置は以上のように構成されていたことから、高圧開閉器１の投入・開放動作に連動して動作する低圧用スイッチ４を有して絶縁耐力試験および耐圧試験を円滑に実施できるものの、高電圧である配線路の線間電圧を制御電源用変圧器のみで低電圧に変圧しているため制御電源用変圧器が大型、且つ、高価となり、この大型、且つ、高価な制御電源用変圧器を内部に有する高圧開閉器も大型、且つ、高価とならざるえないという課題を有する。
【００１０】
前記第２の従来の開閉器の制御電源装置は以上のように構成されていたことから、負荷側地絡事故が発生した場合に、前記制御電源装置が開閉器１を開放するのであるが、開閉器のトリップコイルを動作させる為に所定電力を必要とする回路を用いるとき、中間のコンデンサに変圧器の一次巻線を並列に接続しているために、線間から得られる電流が分流されて一次巻線に流れ、変圧器に十分な電流が得られないため変圧器２次側の制御装置に即座にチャージすることができず、開閉器のトリップコイルを迅速に動作させることができないという課題を有する。
【００１１】
本発明は前記課題を解決するためになされ、大型、且つ、高価である制御電源用変圧器の替わりに小型、且つ、安価な制御電源用変圧器を内部に有して同等の電圧の電力を制御装置に供給する小型、且つ、安価な開閉器の制御電源装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る開閉器の制御電源装置は、受電設備に配設される開閉器を駆動制御する開閉器制御装置に対して、前記開閉器内の負荷側の複数の配電線路に一次側巻線が接続される制御電源用変圧器から電力を供給する開閉器の制御電源装置において、前記一次側巻線の一端と一の配電線路とを接続した第１の接続線路と、当該一次側巻線の他端と他の一の配電線路とを接続した第２の接続線路を有し、第１の接続線路及び第２の接続線路それぞれに降圧用コンデンサを介装するものである。このように本発明においては、開閉器の負荷側線路と制御電源用変圧器の一次側巻線との間に二つのコンデンサを接続し、この二つのコンデンサにおいて電圧降下が生じ、制御電源用変圧器の一次巻線に印加される電圧を小さくしているので、小型で且つ安価な制御電源用変圧器でも十分対応でき、このような制御電源用変圧器を有する本制御電源装置も小型で且つ安価に製造することができる。また、制御電源用変圧器の一次巻線と並列にコンデンサを接続していないため、分流することなく制御電源用変圧器に電流が流れ、制御電源用変圧器の２次側に接続される制御装置の充電回路に即座にチャージできるため、開閉器投入直後に万一地絡事故が発生した場合においても、開閉器のトリップコイルを即座に励磁し、迅速に開閉器をトリップ動作させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る開閉器の制御電源装置は必要に応じて、前記制御電源用変圧器から電力を供給されている場合に点灯する表示灯を有するものである。このように本発明においては、電力の供給がある場合に明示的に表示灯を点灯しているので、正常に制御電源装置が動作し、少なくとも制御装置に電力を供給していることを確認することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る開閉器の制御電源装置について、図１または図２に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図、図２は本実施形態に係る開閉器の制御電源装置の説明図である。
【００１５】
本実施形態に係る開閉器の制御電源装置６は、高圧開閉器１の負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗにそれぞれ接続されるコンデンサ５１、５２と、このコンデンサ５１、５２を介して高圧開閉器１の負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗと接続される一次側巻線２１及びこの一次側巻線２１に磁気結合して変圧する二次側巻線２２を備える制御電源用変圧器２と、この制御電源用変圧器２の一次側巻線２１の両側および前記高圧開閉器１の投入・開放動作に連動して開閉し、前記制御電源用変圧器２の二次側巻線２２に直列に接続される低圧用スイッチ４とを備え、前記二次側巻線２２に誘起される出力電圧を開閉器制御装置３へ供給する構成である。
２つのコンデンサ５１、５２を、負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗと制御電源用変圧器２の一次巻線２１との間に接続しているが、このコンデンサの容量は同一である。なお、低圧用スイッチ４が無い構成もある。
【００１６】
次に、本実施形態に係る開閉器の制御電源装置６の動作について説明する。高圧開閉器１が投入状態にある場合、電源側配線路１００Ｒ、１００Ｓ、１００Ｔから負荷側線路１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗへ電力が供給状態となって負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗに接続するコンデンサ５１、５２にも電流が流れて電荷が蓄積される。所定時間経過するとコンデンサ５１、５２に容量分の電荷が蓄積され、コンデンサ５１、５２それぞれにおいてこの蓄積電荷に応じた電圧降下が生じる。この２つのコンデンサ５１、５２における電圧降下により制御電源用変圧器２の一次巻線２１に印加される電圧は、コンデンサ５１、５２の容量にもよるが、負荷側線路１００Ｕと負荷側線路１００Ｗとの線間電圧を十分に小さくしたものとなる。一次巻線２１に印加された電圧は、制御電源用変圧器２の変圧比に応じて制御電源用変圧器２の二次側に出力される。制御電源用変圧器２の二次側に出力された電圧の電力は、制御電源用変圧器２の二次側に接続する開閉器制御装置３に供給される。
【００１７】
具体的に、負荷側線路１００Ｕと負荷側線路１００Ｗとの線間電圧が６６００［Ｖ］とし、コンデンサにおける電圧降下がそれぞれ３０００［Ｖ］とすると、２つのコンデンサにより６０００［Ｖ］の電圧降下が生じて制御電源用変圧器２の一次巻線２１に掛かる電圧は高々６００［Ｖ］となって、制御電源用変圧器２の二次側に出力される電圧が３０［Ｖ］となる。ここで、従来の開閉器の制御電源装置においては、線間電圧６６００［Ｖ］が一次巻線２１に直接印加され、制御電源用変圧器２の一次側が６６００［Ｖ］に対応させるために、大型で且つ高価な制御電源用変圧器２を用意する必要がある。
【００１８】
このように本実施形態に係る開閉器の制御電源装置によれば、高圧開閉器１の負荷側線路１００Ｕ、１００Ｗと制御電源用変圧器２の一次側巻線２１との間にコンデンサ５１、５２を接続し、このコンデンサ５１、５２において電圧降下を生じさせ、制御電源用変圧器２の一次巻線２１に印加される電圧を小さくしているので、小型で且つ安価な制御電源用変圧器２でも十分対応でき、この制御電源用変圧器２を有する本制御電源装置も小型で且つ安価となることができる。
【００１９】
また、制御電源用変圧器２の一次巻線２１と並列にコンデンサ５１、５２を接続していないため、分流することなく制御電源用変圧器２に電流が流れ、制御電源用変圧器２の２次側に接続される開閉器制御装置３の充電回路に即座にチャージできるため、開閉器１投入直後に万一地絡事故が発生した場合においても、開閉器１を迅速にトリップ動作させることができる。具体的に説明すると、図３ａ）に示すように一次巻線２１と並列にコンデンサ５３が接続される場合と、図３ｂ）に示すように一次巻線２１に並列にコンデンサ５３が接続されない場合とでは、前者図３ａ）の場合電流がコンデンサ５３と一次巻線２１とに分流するためこの一次巻線２１に分流した一部の分流電流のみが流れ、この一部の分流電流により誘起される電流が二次巻線２２に十分でない電流として流れコンデンサ５４が即座にチャージせず迅速に開閉器１をトリップ動作させることができないのに対し、後者図３ｂ）の場合全電流が一次巻線２１に総て流れ二次巻線２２に十分な電流が誘起されてコンデンサ５４が即座にチャージして迅速に開閉器１を動作させることができる。
【００２０】
図３ｃ）は、十分な電流（例えば図中１４０［ｍＡ］）の場合開閉器１をトリップする開閉器制御装置３の充電回路にあるコンデンサ５４へのチャージ時間が開閉器１のトリップ動作時間の最小値である０．１５［ｓ］より短いのに対し、十分でない電流（例えば図中４０［ｍＡ］）の場合チャージ時間が動作時間の最小値である０．１５［ｓ］より大幅に長くなり、このように十分でない電流の場合開閉器１の動作保証にも係る重要な役目を果たせない。
【００２１】
事故時にＺＣＴに流れる電流により開閉器制御装置３が動作する最低電流（０．２Ａ）を１００％とした場合に、前記開放許容時間はＺＣＴに流れる電流値に基づいて変化し、例えば、ＺＣＴに流れる電流が前記最低電流の１３０％のとき０．４秒以内、ＺＣＴに流れる電流が前記最低電流の４００％のとき０．３秒以内である旨が規定されている。この規定によれば、ＺＣＴに流れる電流が大きくなるにつれて、開放許容時間は短かくなる。したがって、チャージ時間はこの開放許容時間を満たすか否かに大きく関り、チャージ時間が大幅に長くなる場合は規定により定められる開放許容時間を満足することができない、逆に、チャージ時間が動作時間の最小値内である場合は開放許容時間を満足する。
【００２２】
そこで、前記図３ｃ）開閉器トリップの動作時間の最小値よりチャージ時間が大幅に長くなる場合は、同時に開放許容時間をも満たさなくなり、さらに、チャージ時間と開閉器１の開放動作に有する時間との総和が変電所の地絡継電器の動作整定時間より長くなって、変電所の遮断器が遮断して同一系統の配電線全ての需要家に対する電力供給が中断することとなり、事故の被害を一需要家で留めることができずに他の需要家にも波及して多大な損害が生じる。
【００２３】
なお、本実施形態に係る制御電源装置において、前記制御電源用変圧器２から電力を供給されている場合に点灯する表示灯を有することもできる。すなわち、二次側巻線２２と開閉器制御装置３との間に電圧検出手段を設けて、この電圧検出手段の出力を表示灯に反映させて実施することができる。具体的には、開閉器制御装置３の制御動作に必要な電圧（例えば３０[Ｖ]）を電圧検出手段が検出している場合に、表示灯を点灯させる。また、この電圧検出手段が所定の電圧値以上を検出しないと表示灯を点灯させないようにする。さらにまた、この電圧検出手段に加えて、電流検出手段を設けることもでき、電圧検出手段及び電流検出手段の出力に基づいて表示灯の点灯・非点灯を制御することもできる。例えば、所定の電流値幅及び所定の電圧値幅にあるときのみ表示灯を点灯（若しくは非点灯）させることもでき、または、所定の電流値及び所定の電圧値以上にあるときのみ表示灯を点灯（若しくは非点灯）させたりすることもできる。
【００２４】
また、本実施形態に係る制御電源装置において、開閉器の制御電源装置６を内蔵した開閉器１を一体的に形成することもでき、例えば図４に示すように、開閉器１の下部に制御電源用変圧器２及びコンデンサ５１、５２を備えた構成とすることもできる。尚、図４には現していないが、本来であれば、制御電源用変圧器２及びコンデンサ５１、５２を覆う外箱蓋を開閉器１の下部に配設する。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、開閉器の負荷側線路と制御電源用変圧器の一次側巻線との間に二つのコンデンサを接続し、この二つのコンデンサにおいて電圧降下が生じ、制御電源用変圧器の一次巻線に印加される電圧を小さくしているので、小型で且つ安価な制御電源用変圧器でも十分対応でき、このような制御電源用変圧器を有する本制御電源装置も小型で且つ安価に製造することができるという効果を奏する。また、制御電源用変圧器の一次巻線と並列にコンデンサを接続していないため、分流することなく制御電源用変圧器に電流が流れ、制御電源用変圧器の２次側に接続される制御装置の充電回路に即座にチャージできるため、開閉器投入直後に万一地絡事故が発生した場合においても、開閉器のトリップコイルを即座に励磁し、迅速に開閉器をトリップ動作させることができるという効果を奏する。
【００２６】
このように本発明においては、電力の供給がある場合に明示的に表示灯を点灯しているので、正常に制御電源装置が動作し、少なくとも制御装置に電力を供給していることを確認することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る開閉器の制御電源装置の説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る開閉器の制御電源装置の説明図である。
【図４】制御電源装置を内蔵した開閉器の外箱蓋を開放した状態を示す図である。
【図５】従来の開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図である。
【図６】従来の開閉器の制御電源装置を有する開閉器の回路構成図である。
【符号の説明】
１開閉器
２制御電源用変圧器
３開閉器制御装置
４低圧用スイッチ
６開閉器の制御電源装置
１１Ｕ、１１Ｖ、１１Ｗ固定接触子
１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ可動接触子
１３Ｕ、１３Ｗ開閉接点
２１一次巻線
２２二次側巻線
２２ａ、２２ｂ出力端子
３１ａ、３１ｂ電源入力端子
４１低圧用固定スイッチ
４１低圧用可動スイッチ
５１、５２、５３、５４コンデンサ
６１、６２、６３コンデンサ
６４操作部
６５検出部
７１取付枠
１００Ｒ、１００Ｓ、１００Ｔ電源側配線路
１００Ｕ、１００Ｖ、１００Ｗ負荷側線路

Claims

受電設備に配設される開閉器を駆動制御する開閉器制御装置に対して、前記開閉器内の複数の配電線路に一次側巻線が接続される制御電源用変圧器から電力を供給する開閉器の制御電源装置において、
前記一次側巻線の一端と一の配電線路とを接続した第１の接続線路と、当該一次側巻線の他端と他の一の配電線路とを接続した第２の接続線路を有し、
第１の接続線路及び第２の接続線路それぞれに降圧用コンデンサを介装することを
特徴とする開閉器の制御電源装置。
前記請求項１に記載の開閉器の制御電源装置において、
前記制御電源用変圧器から電力を供給されている場合に点灯する表示灯を有することを
特徴とする開閉器の制御電源装置。