JP5511599B2 - 転流式遮断装置 - Google Patents

Description

この発明は、真空スイッチとそれに並列に接続される転流回路とを備えた転流式遮断装置に関する。

特許文献１の図１には、従来技術による直流回路の転流式遮断装置が開示されている。この転流式遮断装置では、主接点としての主真空スイッチが設けられ、この主真空スイッチに電気的に並列接続され、それぞれが電気的に直列接続された転流コンデンサ、転流リアクトル、転流スイッチにより転流回路が構成される。非線形抵抗器は、主真空スイッチおよび転流回路に電気的に並列接続される。第２の真空スイッチは、直流電源と負荷とを接続する主回路に主真空スイッチと電気的直列に接続される。主回路の線路電流を検出する電流検出器が設けられ、操作制御装置は電流検出器が検出した線路電流が所定の大きさに到達したときに、主真空スイッチ、第２の真空スイッチおよび転流スイッチに動作指令を与える。特許文献１の図２には、主真空スイッチの開路に先行して転流スイッチを閉路させる場合における各構成要素の動作タイミングチャートが示され、その図３には、図１の転流式遮断装置における転流スイッチの閉路と主真空スイッチの開路との時間差である転流スイッチの先行放電時間と主回路の遮断電流値との関係図が示される。

特許文献１の転流式遮断装置は上記のように構成されており、通常の負荷運転時には直流電源から、主真空スイッチおよび第２の真空スイッチを介し、負荷に給電される。主回路における電流遮断時の開路動作では、電流検出器により検出された主回路の電流と操作制御装置に予め設定された特許文献１の図３に示す関係により、各々のスイッチのタイミングが制御される。主回路電流を遮断するには、主真空スイッチに電流零を生じさせるため、主回路の電流を上回る転流回路の電流が必要であり、主回路の電流値に応じて可変する複数の時間タイミングを操作制御装置に設定する。主回路の電流が小さい時は、転流コンデンサから放電する電流は、主回路電流に比べ充分に大きいため、前記先行放電時間を長くすることで、転流コンデンサの電荷を多く消費させ、主真空スイッチの開路時点での転流回路の電流を最適な値まで低減させる。また、主回路の電流がないなどの無負荷開路の動作では、特許文献１の実施の形態３に記載されたように、電流検出器あるいは外部からの信号、またはその両方によりそれを検知し、転流スイッチを閉路せずに、その結果として転流回路の転流コンデンサを放電せず、主真空スイッチを開路するよう操作制御装置に設定する。

特許文献２にも、同様な直流回路の転流式遮断装置が示される。その図１には、遮断部の開路の後で、転流スイッチを閉路させる場合における各構成要素のタイミングチャートが示され、その図２には、その指令信号系統図が示され、その図３には、直流遮断器の構成が示される。この特許文献２には、無負荷開路動作は開示されていない。

特開２００５−７８９５０号公報 特開２００１−１８５００８号公報

特許文献１の従来の転流遮断装置では、主回路の電流がないなどの無負荷開路の判別は、電流検出器あるいは外部からの信号、またはその両方によっている。しかし、直流回路の電流を主真空スイッチが転流回路の電流なしに自己遮断（電流裁断）できるのは、数（Ａ）程度以下であり、前記無負荷開路を判別するためには、数（Ａ）程度の検出精度を有し、かつ負荷短絡事故時の大電流をも検出する電流検出器が必要となり、電流検出器が大型、高価になるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、主真空スイッチの無負荷開路動作を的確に判別できる転流式遮断装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る転流式遮断装置は、電源と負荷とを接続する主回路に介挿された真空スイッチ、および前記真空スイッチに電気的に並列に接続され、電気的に直列に接続された転流コンデンサ、転流リアクトルおよび転流スイッチで構成された転流回路を備えた転流式遮断装置において、さらに、前記真空スイッチの接点間に並列に接続された電圧検出器と、前記主回路の開路時に、前記電圧検出器の検出電圧値に基づいて、前記主回路の無負荷開路動作を判定する操作制御装置とを備えたことを特徴とする。

この発明による転流式遮断装置では、真空スイッチの接点間に並列に接続された電圧検出器と、前記主回路の開路時に、前記電圧検出器の検出電圧値に基づいて、前記主回路の無負荷開路動作を判定する操作制御装置とを備えたので、真空スイッチの無負荷開路動作を的確に判別することができる。

図１はこの発明の実施の形態１に係る転流式遮断装置を示す回路構成図である。 図２は実施の形態１に係る転流式遮断装置の開路動作の信号系統図である。 図３は実施の形態１に係る転流式遮断装置の開路動作を示すタイミングチャート図である。 図４はこの発明による転流式遮断装置の実施の形態２を示す回路構成図である。

以下この発明による転流式遮断装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る転流式遮断装置の回路構成図である。図２は、実施の形態１に係る転流式遮断装置の開路動作の信号系統図である。図３は、実施の形態１に係る転流式遮断装置の開路動作を示すタイミングチャート図である。

図１に示す実施の形態１に係る転流遮断装置は、直流電力回路の転流式遮断装置であり、主真空スイッチ１と、転流回路５と、非直線抵抗器６と、第２の真空スイッチ７と、電流検出器８と、操作制御装置９と、電圧検出器１２を含む。主真空スイッチ１は、図１に示す転流式遮断装置の主接点であり、この主真空スイッチ１は、直流電源１０と負荷１１とを接続する主回路１５に介挿される。直流電源１０は、例えば、交流電力を直流電力に変換して構成され、数百（Ｖ）以上、具体的には、例えば１５００（Ｖ）の直流電圧を出力する。転流回路５は、主真空スイッチ１に電気的に並列接続され、それぞれ電気的に直列接続された転流コンデンサ２、転流リアクトル３、および転流スイッチ４により転流回路５が構成される。

非直線抵抗器６は、主真空スイッチ１および転流回路５に電気的に並列接続される。第２の真空スイッチ７は、直流電源１０と負荷１１とを接続する主回路１５に、主真空スイッチ１と電気的直列に接続される。電流検出器８は、主回路１５の線路電流を表わす検出電流値ＩＯを出力するもので、第２の真空スイッチ７と負荷１１との間の主回路１５に介挿される。電圧検出器１２は、主真空スイッチ１の接点間に並列に接続され、主真空スイッチ１の接点間の電圧を表わす検出電圧値ＶＯを出力する。

操作制御装置９は、主回路１５の開路動作時に、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされることに基づいて、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２を発令する。また、操作制御装置９は、電流検出器８が検出した電流検出値ＩＯと、電圧検出器１２が検出した電圧検出値ＶＯを入力とし、所定の条件を満足したときに転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令する。

実施の形態１に係る直流回路の転流式遮断装置において、主回路１５を開路する開路動作は、大電流を遮断する第１開路動作と、小電流を遮断する第２開路動作と、無負荷開路動作とを含む。前記第１開路動作は、主回路１５の線路電流が所定値ＩＣ以上の大電流であるときに、この線路電流を遮断する開路動作である。所定値ＩＣは、具体的には数百（Ａ）、例えば２００（Ａ）とされる。前記第２開路動作は、主回路１５の線路電流が所定値ＩＣ未満の小電流であるときに、主真空スイッチ１の接点間にアークを生成しながら、この線路電流を遮断する開路動作である。前記無負荷開路動作は、主回路１５の線路電流が所定値ＩＣ未満で零または零に近い微小電流であるときに、主真空スイッチ１の接点間に実質的にアークを生成せずに、実行される開路動作である。

具体的には、前記第１開路動作は、負荷１１の短絡事故に基づいて開路指令ＯＰがハイレベルとされることに基づいて、所定値ＩＣ以上、例えば数万（Ａ）の主回路１５を流れる線路電流を遮断する開路動作、または事故に対応せずに、人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされることに基づいて、所定値ＩＣ以上の主回路１５を流れる線路電流を遮断する開路動作である。前記第２開路動作は、主回路１５に流れる線路電流が所定値ＩＣ未満の小電流であるときに、人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされることに基づいて、主真空スイッチ１の接点間にアークを生成しながら、線路電流を遮断する開路動作である。この小電流は、所定値ＩＣ未満、すなわち２００（Ａ）から、主真空スイッチ１の自己遮断可能電流値ＩＳまでの範囲の線路電流である。主真空スイッチ１の自己遮断可能電流値ＩＳは、主真空スイッチ１が、転流スイッチ４を閉路することなく、結果として、転流コンデンサ２を放電することなく、主真空スイッチ１を自己遮断することが可能な微小電流であり、具体的には、数（Ａ）、例えば３（Ａ）である。前記無負荷開路動作は、主回路１５の線路電流が、零または零に近い微小電流、具体的には、主真空スイッチ１の自己遮断可能電流値ＩＳ以下、すなわち３（Ａ）以下であるときに、人為的に外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされることにより、実行される開路動作である。

前記第１開路動作と第２開路動作は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされることに基づいて、操作制御装置９が、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２と、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令することにより、実行される。これに対し、前記無負荷開路動作は、操作制御装置９が、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令することなく、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２を発令することにより、実行される。これらの第１開路動作、第２開路動作、および無負荷開路動作に対応するため、操作制御装置９は、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令するかどうかを決定する。

図２には、操作制御装置９の内部の信号系統図が示される。操作制御装置９は、具体的にはコンピュータを用いて構成される。この操作制御装置９は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされたことに基づいて、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２を発令する。主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１は、主真空スイッチ１を開路させる指令である。第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２は、第２の真空スイッチ７を開路させる指令である。

また、操作制御装置９は、判定手段９１、９２、９３と、ＡＮＤ手段９４、９５と、ＯＲ手段９６を含み、これらの手段９１〜９６により、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令するかどうかを決定する。この転流スイッチ４の閉路指令ＣＬは、転流スイッチ４を閉路させる指令である。なお、図２の右側に示す主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２と、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬには、それぞれその発令タイミングを設定する図示しないタイミング設定手段が設けられ、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１と、第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２と、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬの発令タイミングは、これらのタイミング設定手段により設定される。
なお、外部からの開路指令ＯＰは、それがハイレベルとされてから必要な時間後にロウレベルに復帰され、主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１および第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２も、それが発令されてから必要な時間後に解除され、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬが発令された場合には、この転流スイッチ４の閉路指令ＣＬも、それが発令されてから必要な時間後の解除される。

判定手段９１、９２には、電流検出器８からの検出電流値ＩＯが入力される。判定手段９１は、この検出電流値ＩＯを所定値ＩＣと比較し、検出電流値ＩＯが所定値ＩＣ以上となる条件Ａ、すなわちＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａが満足されるかどうかを判定する。所定値ＩＣは、前述に通り、例えば２００（Ａ）とされる。ＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａが満足される場合には、判定手段９１の出力はハイレベルとなり、この条件Ａが満足されない場合には、判定手段９１の出力はロウレベルとなる。判定手段９２は、検出電流値ＩＯを所定値ＩＣと比較し、検出電流値ＩＯが所定値ＩＣ未満となる条件Ｂ、すなわちＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足されるかどうかを判定する。ＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足される場合には、判定手段９２の出力はハイレベルとなり、この条件Ｂが満足されない場合には、判定手段９２の出力はロウレベルとなる。

判定手段９３には、電圧検出器１２からの検出電圧値ＶＯが入力される。判定手段９３では、この検出電圧値ＶＯを、主真空スイッチ１の接点間に発生するアークのアーク電圧の上限値ＶＵとその下限値ＶＬと比較し、検出電圧値ＶＯが上限値ＶＵ以下で、しかも下限値ＶＬ以上となる条件Ｃ、すなわちＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足されるかどうかを判定する。前記第２開路動作では、主真空スイッチ１の接点間にアークが発生するが、この第２開路動作が対象とする所定値ＩＣ未満の小電流遮断時において、そのアークのアーク電圧はその電流値に殆ど関係なく、そのアーク電圧値は、ほぼ一定値、具体的には、数十（Ｖ）となる性質がある。ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足されるかどうかを確実に判定するために、下限値ＶＬは、具体的には、例えば１０（Ｖ）に設定され、上限値ＶＵは、具体的には、例えば３０〜３００（Ｖ）に設定される。

ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足される場合には、判定手段９３の出力はハイレベルとなり、この条件Ｃが満足されない場合には、判定手段９３の出力はロウレベルとなる。条件Ｃが満足されない場合は、具体的には、検出電圧値ＶＯがアーク電圧の下限値ＶＯ未満となる条件Ｄ１、すなわちＶＯ＜ＶＬとなる条件Ｄ１と、検出電圧値ＶＯがアーク電圧の上限値ＶＵを超える条件Ｄ２、すなわちＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２とのいずれかが満足される場合となる。

ＡＮＤ手段９４は２入力のＡＮＤ手段であり、このＡＮＤ手段９４には、外部からの開路指令ＯＰと、判定手段９１の出力とが入力される。ＡＮＤ手段９４は、外部からの開路指令ＯＰと判定手段９１の出力とが、ともにハイレベルとなる場合に、その出力がハイレベルとなる。言い換えれば、ＡＮＤ手段９４の出力は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされた場合に、ＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａが満足されると、ハイレベルとなる。ＡＮＤ手段９５は３入力のＡＮＤ手段であり、このＡＮＤ手段９５には、外部からの開路指令ＯＰと、判定手段９２の出力と、判定手段９３の出力とが入力される。ＡＮＤ手段９５は、外部からの開路指令ＯＰと、判定手段９２の出力と、判定手段９３の出力とが、すべてハイレベルとなる場合に、その出力がハイレベルとなる。言い換えれば、ＡＮＤ手段９５の出力は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされた場合に、ＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂと、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃとが、ともに満足されると、ハイレベルとなる。ＯＲ手段９６は、２入力のＯＲ手段であり、このＯＲ手段９６には、ＡＮＤ手段９４の出力と、ＡＮＤ手段９５の出力とが入力される。

操作制御装置９は、ＯＲ手段９６の出力がハイレベルとなることに基づいて、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令する。この転流スイッチ４の閉路指令ＣＬは、ＡＮＤ手段９４の出力とＡＮＤ手段９５の出力とのいずれかが、ハイレベルとなる場合に、発令される。

外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされても、ＡＮＤ手段９４の出力とＡＮＤ手段９５の出力のいずれかがハイレベルとならない場合には、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬは出力されない。ＡＮＤ手段９４の出力は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされた場合に、ＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａが満足されないと、ハイレベルとならない。ＡＮＤ手段９５の出力は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされた場合に、ＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂと、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃとが、ともに満足されないと、ハイレベルとならない。言い換えれば、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされ、併せてＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足される場合にも、ＶＯ＜ＶＬとなる条件Ｄ１、またはＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２が満足される場合には、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬは出力されない。

図３（ａ）には、主真空スイッチ１の開閉動作が、図３（ｂ）には、第２の真空スイッチ７の開閉動作が、また、図３（ｃ）には、転流スイッチ４の開閉動作が示される。なお、この図３は、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされたことに基づいて、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬが発令されるケースを例示する。主真空スイッチ１は、タイミングｔ１において、開路指令ＯＰ１に基づいて開路動作を行ない、閉路状態から開路状態に移行する。第２の真空スイッチ７は、タイミングｔ２において、開路指令ＯＰ２に基づいて開路動作を行ない、閉路状態から開路状態へ移行する。転流スイッチ４は、タイミングｔ３において、閉路指令ＣＬに基づいて閉路動作を行ない、開路状態から閉路状態に移行する。この図３に示すケースでは、タイミングｔ１の後にタイミングｔ３が設定され、また、タイミングｔ３の後にタイミングｔ２が設定される。

さて、前記第１開路動作、第２開路動作、無負荷開路動作について、その動作をさらに説明する。前記第１開路動作は、開路指令ＯＰがハイレベルとされたときに、操作制御装置９が、開路指令ＯＰ１、ＯＰ２および閉路指令ＣＬを発令し、開路指令ＯＰ１に基づいて主真空スイッチ１を開路させ、開路指令ＯＰ２に基づいて第２の真空スイッチ７を開路させ、閉路指令ＣＬに基づいて転流スイッチ４を閉路することにより、主回路１５を流れる線路電流を遮断する。この第１開路動作では、開路指令ＯＰがハイレベルとされ、併せて、判定手段９１によりＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａが満足されることが判定されると、判定手段９１の出力がハイレベルとなるので、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬが発令される。

前記第１開路動作では、図３のタイミングｔ１、ｔ２で、主真空スイッチ１と第２の真空スイッチ７の開路動作が実行され、タイミングｔ３で転流スイッチ４の閉路動作が実行される。外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされると、タイミングｔ１において、操作制御装置９から主真空スイッチ１の開路指令ＯＰ１が発令され、この開路指令ＯＰ１に基づいて、主真空バルブ１がその接点間にアークを発生しながら開路される。その後、タイミングｔ２において、操作制御装置９から第２の真空スイッチ７の開路指令ＯＰ２が発令され、この開路指令ＯＰ２に基づいて、第２の真空スイッチ７が開路される。第２の真空スイッチ７は、主真空スイッチ１による電流遮断の完了後に、転流回路５と負荷１１との間を断路する。タイミングｔ３において、操作制御装置９は転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令し、この閉路指令に基づいて、転流スイッチ４が閉路される。この転流スイッチ４の閉路に基づき、主真空スイッチ１に主回路１５の線路電流とは逆方向の放電電流が転流コンデンサ２から流れ始める。その後、主真空スイッチ１を流れる線路電流が零となり、主真空スイッチ１が消弧され、転流回路５の電流が負荷側に流れ始めるとともに、転流コンデンサ２の電圧が直流電源１０の電圧に達し、主回路１５の線路電流の遮断が完了する。

前記第２開路動作では、外部からの開路指令ＯＰがハイレベルとされた状態で、ＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足され、さらにＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足されると、ＡＮＤ手段９５の出力がハイレベルとなり、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬが発令され、前記第１開路動作と同様な開路動作が行われる。

前記無負荷開路動作では、主回路１５の線路電流が、零または零に近い微小電流、具体的には主真空スイッチ１の自己遮断可能電流ＩＳ以下であって、ＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足されるものの、主真空スイッチ１の接点間に実質的にアーク電圧が発生せず、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃは満足されず、ＶＯ＜ＶＬとなる条件Ｄ１、またはＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２が満足されるので、ＡＮＤ手段９５の出力がロウレベルとなるので、操作制御装置９は、転流スイッチ４の閉路指令ＣＬを発令せず、主真空スイッチ１の開路指令と、第２の真空スイッチ７の開路指令を発令する。その結果として、転流スイッチ４は閉路せず、転流コンデンサ２を放電せず、タイミングｔ１において主真空スイッチ１が、タイミングｔ２において第２の真空スイッチ７がそれぞれ開路する動作が行われる。

前記第２開路動作および前記無負荷開路動作は、ともにＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足される。しかし、前記第２開路動作と前記無負荷開路動作とを判別するために、判定手段９３が設けられ、この判定手段９３において、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足されるかどうかを判定する。この条件Ｃが満足される場合には、前記第２開路動作が実行される。条件Ｃが満足されない場合には、結果として、ＶＯ＞ＶＬとなる条件Ｄ１またはＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２が満足され、前記無負荷開路動作が実行される。

実施の形態１に係る転流式遮断装置において、電流検出器８は、前記第１開路動作では、負荷短絡事故時の線路電流である数万（Ａ）の検出電流値ＩＯを検出する必要があるが、判定手段９１でＩＯ≧ＩＣとなる条件Ａ、および判定手段９２でＩＯ＜ＩＣとなる条件Ｂが満足されるかどうかを判定する所定値ＩＣを、その数パーセント以下の数百（Ａ）、具体的には、２００（Ａ）に設定することにより、この所定値ＩＣ未満の主回路１５の線路電流に対する検出精度を厳しくする必要がない。

また、電圧検出器１２は、前記第２開路動作において、２００（Ａ）未満の小電流の遮断時に、主真空スイッチ１の接点間に発生するアーク電圧が電流に殆ど関係なくほぼ一定で数十（Ｖ）となる性質を利用し、下限値ＶＬを１０（Ｖ）、上限値ＶＵを３０〜３００（Ｖ）に設定することにより、確実に主回路１５の線路電流が２００（Ａ）未満で、アークが発生したことを正確に判別できる。つまり、主真空スイッチ１の接点の真空中での溶融電離により、主回路１５の線路電流が継続し、また、主真空スイッチ１の接点間に前記の通り、ほぼ一定で数十（Ｖ）となるアーク電圧が電圧検出器１２で検出される場合には、主真空スイッチ１の接点間にアークが生じていると判別できる。

一方、前記無負荷開路動作では、例え自己遮断可能電流値ＩＳ以下の線路電流が主回路１５に流れる場合でも、主真空スイッチ１は実質的にアークを発生せずに、その線路電流を自己遮断するので、アーク電圧は発生せず、電圧検出器１２は、主真空バルブ１の接点間の電圧として、主真空スイッチ１の直流電源１０側の接点と、主真空スイッチ１の負荷１１側の接点との電位差を検出するので、ＶＯ＜ＶＬとなる条件Ｄ１またはＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２が満足されることを確実に判定することができる。前記無負荷開路動作が実行される具体的なケースとして、以下のケースが想定できる。
直流電源１０が停止した状態で、人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされる第１ケース、
直流電源１０と主真空スイッチ１の間で主回路１５が断路した状態で、人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされる第２ケース、
実施の形態１に係る転流式遮断装置と電気的並列にバイパス回路が形成された状態で、人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされる第３ケース、具体的には、同じ直流電源１０に対して、２つ以上の転流式遮断装置を電気的に並列に接続し、その一方の転流式遮断装置の主真空スイッチ１と第２の真空スイッチ７とが閉路することにより、他方の転流式遮断装置と並列にバイパス回路が形成された状態で、他方の転流式遮断装置に対する開路指令ＯＰがハイレベルとされるケース。
これらの第１〜第３ケースでは、電圧検出器１２の検出電圧値ＶＯは、零または下限値ＶＬ未満となる。
直流電源１０が運転され、この直流電源１０が主真空スイッチ１と接続され、しかも、主真空スイッチ１と負荷１１との間で主回路１５が断路されている状態で人為的に開路指令ＯＰがハイレベルとされる第４ケースでは、電圧検出器１２の検出電圧値ＶＯは、直流電源１０の電圧値にほぼ等しくなり、上限値ＶＵを超えることになる。

以上のように、実施の形態１に係る転流式遮断装置では、真空スイッチ１の接点間に並列に接続された電圧検出器１２と、主回路１５の開路時に、電圧検出器１２の検出電圧値ＶＯに基づいて、主回路１５の無負荷開路動作を判定する操作制御装置９を備えるので、高精度の電流検出器８を用いることなく、電流判定が確実で経済的な装置を得ることができる。
また、実施の形態１に係る転流式遮断装置では、主回路１５の開路時に、真空スイッチ１のアーク電圧の下限値ＶＬとその上限値ＶＵに対し、ＶＯ＜ＶＬとなる条件Ｄ１、またはＶＯ＞ＶＵとなる条件Ｄ２が満足される場合に、操作制御装置９が、主回路１５の無負荷開路動作を判定するので、正確に無負荷開路動作を判定することができる。

また、実施の形態１に係る転流式遮断装置では、操作制御装置９が、主回路１５の無負荷開路動作を判定したときに、転流スイッチ４を閉路せず、転流コンデンサ２を放電させずに、真空スイッチ１を開路するので、無負荷開路動作では、転流回路５から主回路１５および負荷１１への電流流入がなく、転流式遮断装置を備えた回路の信頼性が向上する。加えて、この際に、真空スイッチ１および転流スイッチ４にアークが発生しないため、接点の消耗劣化がなく、転流コンデンサ２を放電しないので、転流式遮断装置の動作回数寿命を長くすることができる。
併せて、実施の形態１に係る転流式遮断装置では、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件Ｃが満足される場合に、操作制御装置９が、転流回路５の転流スイッチ４を閉路し、転流コンデンサ２を放電させて、真空スイッチ１を開路するので、転流コンデンサ２により主回路１５の線路電流を減衰して、確実に線路電流を遮断できる。

なお、実施の形態１に係る転流式遮断装置では、図３に示すように、真空スイッチ１を開路するタイミングｔ１の後のタイミングｔ３で転流スイッチ４の閉路し、タイミングｔ３の後のタイミングｔ２で真空スイッチ７を開路するように説明したが、これらのタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３を変更しても、同様な効果を得ることができる。具体的には、特許文献１の図２に示されたと同様に、タイミングｔ３をタイミングｔ１に先行させる場合、および特許文献２の図１に示されたと同様に、タイミングｔ２の後にタイミングｔ３を設定する場合にも、実施の形態１と同様な効果が得られる。

実施の形態２．
図４は、この発明による転流式遮断装置の実施の形態２を示す回路構成図である。この図４に示す実施の形態２は、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図４において、図１と同一の符号は同一または相当部分を示す。

実施の形態２に係る転流式遮断装置では、第２の真空スイッチ１３を、転流回路５と主真空スイッチ１との並列回路上に、それらの接続部から転流回路５側に、すなわち転流回路５と主真空スイッチ１との間に電気的に直列接続で構成したものである。この第２の真空スイッチ１３は、主回路１５には含まれず、転流回路５を主真空スイッチ１に並列に接続する回路に配置される。

この実施の形態２の係る転流式遮断装置では、通常、主回路１５の線路電流は、第２の真空スイッチ１３を流れずに、主真空スイッチ１のみを通じて負荷１１に通電される。従って、主回路１５に含まれる接点数が半減するため、主回路１５の電気抵抗が低く、通電発熱が生じにくい。このため、負荷１１への通電に伴う装置の温度上昇を抑制することができ、主回路１５を流れる電流値を大きくすることができる。

この発明による転流式遮断装置は、直流電力回路に使用される各種の転流式遮断装置に応用することができる。

１０：電源、１１：負荷、１５：主回路、１：真空スイッチ、２：転流コンデンサ、
３：転流リアクトル、４：転流スイッチ、１２：電圧検出器、９：操作制御装置、
７、１３：第２の真空スイッチ。

Claims (6)

1. 電源と負荷とを接続する主回路に介挿された真空スイッチ、および
   前記真空スイッチに電気的に並列に接続され、電気的に直列に接続された転流コンデンサ、転流リアクトルおよび転流スイッチで構成された転流回路を備えた転流式遮断装置において、
   さらに、前記真空スイッチの接点間に並列に接続された電圧検出器と、
   前記主回路の開路時に、前記電圧検出器の検出電圧値に基づいて、前記主回路の無負荷開路動作を判定する操作制御装置とを備えたことを特徴とする転流式遮断装置。
2. 請求項１記載の転流式遮断装置であって、前記主回路の開路時に、前記真空スイッチのアーク電圧の下限値をＶＬとし、その上限値をＶＵとし、前記検出電圧値をＶＯとしたとき、ＶＯ＜ＶＬとなる条件、またはＶＯ＞ＶＵとなる条件が満足される場合に、前記操作制御装置が、前記主回路の無負荷開路動作を判定することを特徴とする転流式遮断装置。
3. 請求項１または２記載の転流式遮断装置であって、前記操作制御装置が、前記主回路の無負荷開路動作を判定したときに、前記転流スイッチを閉路せず、前記転流コンデンサを放電させずに、前記真空スイッチを開路することを特徴とする転流式遮断装置。
4. 請求項２記載の転流式遮断装置であって、ＶＬ≦ＶＯ≦ＶＵとなる条件が満足される場合に、前記操作制御装置が、前記転流回路の転流スイッチを閉路し、前記転流コンデンサを放電させて、前記真空スイッチを開路することを特徴とする転流式遮断装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載の転流式遮断装置であって、前記真空スイッチと直列に、前記主回路に第２の真空スイッチを接続したことを特徴とする転流式遮断装置。
6. 請求項１〜４の何れか１項記載の転流式遮断装置であって、前記真空スイッチに前記転流回路を電気的に並列に接続する回路に、前記主回路に含まれないようにして、第２の真空スイッチを接続したことを特徴とする転流式遮断装置。
   

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