JP4282310B2 - DC circuit breaker - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空遮断器で直流回路を遮断するにあたり、主遮断器と直列に接続された副遮断器の動作を改良した直流遮断器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の直流遮断器は、直流回路に主遮断器と副遮断器を直列接続し、主遮断器に並列接続された転流回路から転流電流を注入して電流零点を作り主遮断器で遮断を行い、副遮断器で直流回路を開路する構成となっている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
この直流遮断器は、図4に示すように、直流回路のP−N間には、接離自在の一対の電極を有する主遮断器1および副遮断器2が直列に接続されている。主遮断器1には、コンデンサ3と転流スイッチ4を直列接続した転流回路5が並列に接続され、また、エネルギー吸収のためのサージアブソーバ6が同様に並列に接続されている。そして、主遮断器1および副遮断器2は、同一の操作機構7でほぼ同時に開閉されるようになっている。
【0004】
このような回路構成において、図5に示すように、直流回路に過大な事故電流Iaが流れる場合を考えると、主遮断器1に制御回路から遮断指令が発せられ、主遮断器1の一方の電極から他方の電極が開離し、両電極間に事故電流Iaが流れる。この事故電流Iaは、両電極間が開極動作位置となる時間t1に達すると、予め充電しているコンデンサ3と転流スイッチ4が動作して逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間t2で遮断される。このt1からt2までの時間は、前記コンデンサ3の容量によって決まるものであり、例えばコンデンサとして1500μFの容量のものを用いると約0.15msとなる。
【0005】
また、主遮断器1と同時に副遮断器2も動作を開始して電極間が開離し、この副遮断器2の両電極間にも同様の事故電流Iaが流れる。この事故電流Iaは、点線で示したように主遮断器1が遮断完了する時間t2まで上昇を続け、その後、転流回路5のコンデンサ3の容量と直流回路の負荷抵抗の時定数で減衰して、電流零点になる時間t3で遮断される。この時間t2からt3までは、負荷抵抗に左右されるが、一般的には数msから数100msの範囲となる。
【0006】
このように主遮断器1および副遮断器2は、同一の操作機構7で操作されてほぼ同時に開極を始め、主遮断器1で事故電流Iaを遮断した後、副遮断器2で直流回路が開路されるようになっている。
【0007】
【特許文献1】
特開平5−234471号公報(第2頁、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の直流遮断器においては、以下のような問題がある。
【0009】
主遮断器1および副遮断器2がほぼ同時に開極を始めるため、副遮断器2の電極間には、主遮断器1の電極間より長く事故電流Iaが流れ続けることになる。即ち、副遮断器2の電極間には、図5に示す斜線領域Aのアークエネルギーが主遮断器1より余計に加わり、電極の消耗量が大きくなり、その結果、電極を太径にするなど副遮断器2を大容量としなくてはならなかった。また、消耗が進めば、直流回路を開路できなくなる恐れがあった。
【0010】
従って、本発明は、副遮断器が開極を始める時間を制御し、電極の消耗量を抑制するようにした直流遮断器を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第1の発明の直流遮断器は、直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路と、前記直流回路の負荷側に設けられた変流器とを備え、前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間で直流電流を遮断し、この直流電流が前記直流回路の抵抗で減衰し、前記変流器で電流零点を検出したとき、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され、電極の消耗量を極めて少なくすることができる。
【0013】
また、第2の発明の直流遮断器は、直流回路に直列接続された主遮断器および副遮断器と、前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路と、前記主遮断器の主回路導体に設けられた変流器とを備え、前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間と前記転流回路とで形成される閉回路で直流電流が電流零点を作ったとき、この電流零点を前記変流器で検出し、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする。
【0014】
このような構成によれば、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され、電極の消耗量を少なくすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
先ず、本発明の第1の実施の形態に係る直流遮断器を図1および図2を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図、図2は、本発明の第1の実施の形態に係る直流遮断器の動作を説明するための説明図である。なお、各図において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。
【0016】
図1に示すように、直流回路のP−N間には、例えば真空バルブからなる接離自在の一対の電極を有する主遮断器1および副遮断器2が直列に接続されている。この主遮断器1には、コンデンサ3と転流スイッチ4を直列接続した転流回路5が並列に接続され、また、エネルギー吸収のためのサージアブソーバ6が同様に並列に接続されている。これらが接続された直流回路の負荷側には、電流を検出するための変流器10が設けられている。そして、主遮断器1および副遮断器2には、夫々操作機構11、12が設けられそれぞれ個別に開閉制御されるようになっている。
【0017】
このような回路構成において、図2に示すように、直流回路に過大な事故電流Iaが流れた場合、変流器10と接続された図示しない制御回路から主遮断器1に遮断指令が発せられ、操作機構11が動作して主遮断器1における一方の電極から他方の電極が開離し、両電極間に事故電流Iaが流れる。この事故電流Iaは、両電極間が開極動作位置となる時間t1に達すると、予め充電しているコンデンサ3と転流スイッチ4が動作して逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間t2で遮断される。
【0018】
このt1からt2までの時間は、従来と同様に、コンデンサ3の容量によって決まるものであり、例えばコンデンサの容量に1500μFを用いると約0.15msとなる。
【0019】
一方、副遮断器2は、事故電流Iaが主遮断器1の電極間で遮断完了した後の、直流回路の負荷側に設けられた変流器10が、この直流回路の電流零点を検出した時間t3のとき、制御回路から開路指令が発せられ、操作機構12が動作して開極するようになっている。即ち、転流回路5のコンデンサ3の容量と直流回路の負荷側などに接続された抵抗値との時定数で減衰して電流零点になるt3において、副遮断器2を開極し、直流回路の開路を確実なものとさせている。
【0020】
なお、電流零点の検出において、測定誤差などから零点近傍の微小電流を副遮断器2で遮断してもアークエネルギーは極めて小さく、確実に開路することができる。また、t2からt3までの時間は、従来と同様に、一般的に数msから数100msの範囲である。このような制御は、静止形リレーを用いた制御回路により、電流零点の検出や開路指令の信号制御が行われるので、大きな時間の遅れがないようにできる。
【0021】
上記第1の実施の形態の直流遮断器によれば、事故電流を主遮断器1で遮断後、直流回路を開路させる副遮断器2をコンデンサ3の容量と直流回路の抵抗値との関係で減衰して電流零点を向かえたときに開極させているので、副遮断器2の電極間に発生するアークエネルギーは、電流零点近傍での微小電流によるものとなり極めて抑制される。
【0022】
このため、副遮断器2の電極の消耗が極めて少なくなり確実に直流回路を開路でき、また、電極を細径の小容量とすることができる。
【0023】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る直流遮断器を図3を参照して説明する。図3は、本発明の第2の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図である。
【0024】
図3に示すように、直流遮断器の回路構成は、第1の実施の形態と同様に、主遮断器1、副遮断器2、転流回路5、サージアブソーバ6および操作機構11、12から構成されている。しかし、異なる点は、電流を検出するための変流器13が主遮断器1の主回路導体に設けられていることである。
【0025】
このような回路構成において、再び図2を参照して説明する。図2に示すように、直流回路に過大な事故電流Iaが流れた場合、変流器13と接続された図示しない制御回路から主遮断器1に遮断指令が発せられ、操作機構11が動作して第1の実施の形態と同様に逆方向転流電流が重畳され、実線で示したように交流波形となり電流零点となる時間t2で遮断される。
【0026】
このt1からt2までの時間は、第1の実施の形態と同様に、例えばコンデンサの容量に1500μFを用いると約0.15msとなる。
【0027】
一方、副遮断器2は、主遮断器1と転流回路5との閉回路で作られる事故電流Iaに逆方向転流電流が重畳されて電流零点となる時間t2になったとき、この電流零点を変流器13で検出して制御回路から開路指令が発せられ、操作機構12が動作して開極するようになっている。そして、この副遮断器2は、電極間でアークを継続しながらコンデンサ3の容量と直流回路の抵抗の時定数で減衰して電流零点になる時間t3において、遮断完了して直流回路の開路を確実なものとさせている。
【0028】
これにより、副遮断器2の電極間には、時間t2からt3までのアークエネルギーが加わることになるが、従来の時間t1からt3までと比べて抑制されることになる。また、このような制御は、静止形リレーを用いた制御回路により、電流零点の検出や開路指令の信号制御が行われるので、大きな時間の遅れがないようにできる。
【0029】
上記第2の実施の形態の直流遮断器によれば、事故電流を主遮断器1と転流回路5で作る電流零点において副遮断器2を開極させているので、副遮断器2の電極間に発生するアークエネルギーが抑制される。このため、副遮断器2の電極の消耗量が少なく確実に直流回路を開路でき、また、電極を細径の小容量とすることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、主遮断器が開極して事故電流に転流回路からの逆方向転流電流を重畳して電流零点を作ったとき、または、その後事故電流が直流回路の抵抗値により減衰して電流零点となったときに副遮断器を開極させ直流回路を開路させているので、副遮断器の電極間に流れるアークエネルギーが抑制され電極の消耗量が少なくなり、その結果、副遮断器の電極を小容量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図。
【図2】 本発明の第1および第2の実施の形態に係る直流遮断器の動作を説明するための説明図。
【図3】 本発明の第2の実施の形態に係る直流遮断器の回路構成図。
【図4】 従来の直流遮断器の回路構成図。
【図5】 従来の直流遮断器の動作を説明するための説明図。
【符号の説明】
1 主遮断器
2 副遮断器
3 コンデンサ
4 転流スイッチ
5 転流回路
6 サージアブソーバ
7、11、12 操作機構
10、13 変流器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DC circuit breaker in which the operation of a sub circuit breaker connected in series with a main circuit breaker is improved when a DC circuit is cut off by a vacuum circuit breaker.
[0002]
[Prior art]
A conventional DC circuit breaker has a main circuit breaker and a sub circuit breaker connected in series to a DC circuit, and a commutation current is injected from a commutation circuit connected in parallel to the main circuit breaker to create a current zero point and cut off by the main circuit breaker. And the DC circuit is opened by the auxiliary circuit breaker (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In this DC circuit breaker, as shown in FIG. 4, a
[0004]
In such a circuit configuration, as shown in FIG. 5, considering a case where an excessive fault current Ia flows in the DC circuit, a cutoff command is issued from the control circuit to the
[0005]
In addition, the
[0006]
As described above, the
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-5-234471 (second page, FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned conventional DC circuit breaker has the following problems.
[0009]
Since the
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to obtain a DC circuit breaker which controls the time when the auxiliary circuit breaker starts opening and suppresses the amount of electrode consumption.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a DC circuit breaker according to a first invention comprises a main circuit breaker and a sub circuit breaker connected in series to a DC circuit, a capacitor and a commutation switch connected in parallel to the main circuit breaker. A commutation circuit for superimposing a reverse commutation current on the DC circuit, and a current transformer provided on the load side of the DC circuit, and the main circuit breaker starts to open and commutates from the commutation circuit. When a current is injected, the direct current is cut off between the electrodes of the main circuit breaker, the direct current is attenuated by the resistance of the direct current circuit, and when the current zero point is detected by the current transformer, the sub circuit breaker is It is characterized in that it is opened.
[0012]
According to such a configuration, arc energy flowing between the electrodes of the sub-breaker is suppressed, and the amount of consumption of the electrodes can be extremely reduced.
[0013]
The DC circuit breaker of the second invention is reverse to the DC circuit having a main circuit breaker and a sub circuit breaker connected in series to the DC circuit, a capacitor connected in parallel to the main circuit breaker, and a commutation switch. A commutation circuit for superimposing a commutation current; and a current transformer provided on a main circuit conductor of the main circuit breaker, and the commutation current is injected from the commutation circuit when the main circuit breaker starts to open. When a DC current forms a current zero point in a closed circuit formed between the electrodes of the main circuit breaker and the commutation circuit , the current zero point is detected by the current transformer and the sub circuit breaker is opened. It was made to let it be made to do.
[0014]
According to such a configuration, arc energy flowing between the electrodes of the auxiliary circuit breaker is suppressed, and the amount of consumption of the electrodes can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
First, a DC circuit breaker according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DC circuit breaker according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the DC circuit breaker according to the first embodiment of the present invention. It is. In addition, in each figure, the same code | symbol was attached | subjected about the component similar to the past.
[0016]
As shown in FIG. 1, the
[0017]
In such a circuit configuration, as shown in FIG. 2, when an excessive fault current Ia flows in the DC circuit, a shut-off command is issued to the
[0018]
The time from t1 to t2 is determined by the capacity of the
[0019]
On the other hand, in the
[0020]
In detecting the current zero point, even if a minute current near the zero point is interrupted by the
[0021]
According to the DC circuit breaker of the first embodiment, the
[0022]
For this reason, the consumption of the electrode of the
[0023]
(Second Embodiment)
Next, a DC circuit breaker according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a DC circuit breaker according to the second embodiment of the present invention.
[0024]
As shown in FIG. 3, the circuit configuration of the DC circuit breaker is similar to that of the first embodiment, from the
[0025]
Such a circuit configuration will be described again with reference to FIG. As shown in FIG. 2, when an excessive fault current Ia flows through the DC circuit, a control circuit (not shown) connected to the
[0026]
The time from t1 to t2 is about 0.15 ms when 1500 μF is used for the capacitor, for example, as in the first embodiment.
[0027]
On the other hand, the
[0028]
As a result, arc energy from the time t2 to t3 is applied between the electrodes of the
[0029]
According to the DC circuit breaker of the second embodiment, the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the main circuit breaker is opened and the reverse commutation current from the commutation circuit is superimposed on the accident current to create a current zero point, or the accident current is since then open the DC circuit to opening the auxiliary circuit breaker when a zero current is attenuated by the resistance value of the DC circuit, consumption of the secondary breaker is the electrode arc energy flowing between the suppression electrode As a result, the sub-breaker electrode can be reduced in capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DC circuit breaker according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the DC circuit breakers according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a DC circuit breaker according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a conventional DC circuit breaker.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional DC circuit breaker.
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路と、
前記直流回路の負荷側に設けられた変流器とを備え、
前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間で直流電流を遮断し、この直流電流が前記直流回路の抵抗で減衰し、前記変流器で電流零点を検出したとき、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする直流遮断器。A main circuit breaker and a sub circuit breaker connected in series to a DC circuit;
A commutation circuit for superimposing a reverse commutation current on the DC circuit having a capacitor and a commutation switch connected in parallel to the main circuit breaker ;
A current transformer provided on the load side of the DC circuit ,
When the main circuit breaker starts to open, a commutation current is injected from the commutation circuit, a direct current is interrupted between the electrodes of the main circuit breaker, and the direct current is attenuated by a resistance of the direct current circuit, and the variable current is interrupted. A DC circuit breaker characterized by opening the auxiliary circuit breaker when a current zero point is detected by a flow circuit.
前記主遮断器に並列接続されたコンデンサと転流スイッチを有する前記直流回路に逆方向転流電流を重畳する転流回路と、
前記主遮断器の主回路導体に設けられた変流器とを備え、
前記主遮断器が開極を始めて前記転流回路から転流電流が注入され、前記主遮断器の電極間と前記転流回路とで形成される閉回路で直流電流が電流零点を作ったとき、この電流零点を前記変流器で検出し、前記副遮断器を開極させるようにしたことを特徴とする直流遮断器。A main circuit breaker and a sub circuit breaker connected in series to a DC circuit;
A commutation circuit for superimposing a reverse commutation current on the DC circuit having a capacitor and a commutation switch connected in parallel to the main circuit breaker ;
A current transformer provided on the main circuit conductor of the main circuit breaker ,
The main circuit breaker is injected commutation current from the commutation circuit started opening, when the main circuit breaker of the closed circuit direct current and the electrodes are formed by said commutation circuit is made the current zero point The direct current circuit breaker is characterized in that the current zero point is detected by the current transformer and the auxiliary circuit breaker is opened.
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