JP6431804B2 - 配電用自動開閉器の操作装置 - Google Patents

Description

本発明は配電線の区分点や分岐点に挿入される配電用自動開閉器を操作する操作装置に関するものである。

特許文献１に示されているように、配電線の区分点や分岐点に挿入される開閉器として、電磁石を駆動源とした電磁操作機構により操作されて投入動作及び投入保持動作（投入状態を保持する動作）と開路動作とを行う自動開閉器が用いられている。この種の開閉器は、真空開閉器等からなっていて配電線に対して直列に接続される主スイッチと、該主スイッチを操作する操作機構とをケース内に収容することにより構成した開閉器本体と、電力会社の営業所等に設けられた親局との間で通信を行う機能を有する子局とを備えていて、子局内及び開閉器本体内に構成要素が設けられた操作装置により開閉操作される。

一般に、配電用自動開閉器の操作装置は、配電線からトランスを通して取り入れた交流電圧を整流し、波形整形して操作電圧を発生させる制御電源部と、操作電圧を入力として開閉器の電磁操作機構を制御する開閉器制御部とを備えている。開閉器制御部は、自動開閉器の設置点の電源側及び負荷側の系統電圧の有無や、親局から与えられる遮断指令等に応じて電磁操作機構を制御することにより、開閉器の開閉操作（主スイッチの開閉操作）を行う。

電磁石により駆動される配電用自動開閉器においては、投入する際に大きな電磁力を必要とするが、投入が完了した後、その投入状態を保持する際には、投入時より電磁力を弱めても支障を来さない。そのため、この種の自動開閉器では、特許文献１に示されているように、電磁石の駆動コイルを、インピーダンスが小さい投入コイルと、該投入コイルよりも大きなインピーダンスを有して投入コイルに対して直列に接続された保持コイルとにより構成して、開閉器を投入する際には投入コイルのみに操作電圧を印加して該投入コイルに十分大きな投入電流を流し、開閉器の投入動作が完了した後は、投入コイルと保持コイルとの直列回路の両端に操作電圧を印加して、両コイルに制限された保持電流を流すことにより、主スイッチを投入状態に保持するようにしている。

一般に配電用自動開閉器は、地絡電流を遮断することはできるが、短絡電流を遮断することはできない仕様になっている。そのため、この種の開閉器においては、短絡事故発生時に系統電圧が喪失して操作電圧が喪失したときに、直ちに開路動作を行わせるのではなく、操作電圧が喪失した後、一定の遅れ時間が経過した後に（系統の保護リレーが働いて変電所が遮断器を開いた後に）開路動作を行わせるようにして、開閉器で短絡電流を遮断する状態が生じることがないようにしておく必要がある。本明細書では、このように、操作電圧が喪失した後、一定の遅れ時間が経過した後に開閉器を開路させる動作を、「遅延開放動作」と呼ぶ。

また、電力会社は、地絡事故発生時に停電する区間を極力少なくするために、変電所の遮断器を遮断する前に、親局から、系統の事故点を含む区間の両端に設置された自動開閉器の子局に遮断指令を与えて、該自動開閉器を直ちに開路させることがある。

更に、特許文献２に示されているように、零相電圧及び零相電流を検出する検出部と、この検出部の出力から系統で地絡事故が発生しているか否かを判定する地絡判定部とを自動開閉器内に設けて、自動開閉器内の地絡判定部が系統で地絡事故が発生していると判定したときに、操作装置に遮断指令を与えて、開閉器を直ちに開路させることも知られている。本明細書では、このように、遮断指令が与えられたときに、開閉器を直ちに開路させる動作を，「高速開放動作」と呼ぶ。

配電用自動開閉器に汎用性を持たせるためには、遅延開放動作を行う機能と、高速開放動作を行う機能との双方の機能を持たせておくことが好ましい。

特許文献１に示された自動開閉器の操作装置においては、遅延開放動作を行う機能と、高速開放動作を行う機能との双方の機能を持たせるために、操作電圧が入力されるプラス側及びマイナス側の操作電圧入力端の間に遅延開放用ダイオードを接続するとともに、この遅延開放用ダイオードと投入コイル及び保持コイルの直列回路との間に、短絡事故発生時に電力会社からの指令で開く常閉スイッチ（高速開放用スイッチ）を挿入している。また投入動作時に保持コイルを短絡しておくために、開閉器が開路状態にあるときにオン状態を保持し、開閉器が閉路状態になったときにオフ状態になる投入動作検出スイッチを保持コイルの両端に並列に接続するとともに、リレーの励磁コイルを投入コイル及び保持コイルの直列回路の両端に接続して、このリレーに設けられた常閉接点を保持コイルの両端に並列に接続している。

この操作装置においては、操作電圧入力端子間に操作電圧が印加された時にリレーを励磁してその常閉接点をオフ状態にするとともに、保持コイルの両端に並列接続された投入検出動作スイッチを通して投入コイルに操作電圧を印加することにより、該投入コイルに大きな電流を流し、開閉器を投入する。開閉器の投入動作が完了した後は、投入検出用スイッチをオフ状態にして、操作電圧を投入コイル及び保持コイルの直列回路の両端に印加することにより、保持コイルの大きなインピーダンスにより大きさが制限された保持電流を投入コイル及び保持コイルに流して、開閉器を投入状態に保持する。

また系統で短絡事故が生じて操作電圧が喪失したときには、保持コイルと、リレーが消磁されることによりオン状態に復帰した常閉接点とを通して循環電流を流すと同時に、投入コイルと遅延開放用ダイオードとリレーの常閉接点とを通して循環電流を流すことにより開閉器の開路動作を遅らせて、遅延開放動作を行わせる。

電力会社からの指令により高速開放動作を行わせる場合には、高速開放用スイッチをオフ状態にして、投入コイル及び保持コイルを、遅延開放用ダイオードと制御電源部から切り離すことにより投入コイル及び保持コイルを流れる電流を遮断して開閉器を高速開放する。

また特許文献２に示された操作装置は、投入コイルと保持コイルとの直列回路と、投入時に保持コイルを短絡するスイッチとを有して、開閉器の投入及び保持動作と高速開放動作とを行わせる操作回路と、該操作回路に接続された際に開閉器を遅延開放させることを可能にする遅延開放回路と、遅延開放回路を操作回路に接続したり、操作回路から切り離したりする常開接点を有する第１の動作特性切換リレーと、操作電圧を発生する制御電源部を操作回路に接続したり、操作回路から切り離したりする接点を有する第２の動作特性切換リレーとを備えて、第１及び第２の動作特性切換リレーの接点を同時にオン状態にすることにより遅延開放回路と制御電源部とを操作回路に接続して開閉器の遅延開放動作を可能にし、第１及び第２の動作特性切換リレーの接点を同時にオフ状態にして遅延開放回路及び制御電源部を操作回路から切り離すことにより、開閉器の高速開放を可能にするように構成されている。

特開２０１４−５６６５７号公報 特開２００８−１８１８４３号公報

特許文献１に記載された操作装置によった場合には、遅延開放動作を可能にするために設けられたリレーが、操作電圧が印加されている定常状態で常時励磁された状態に置かれるため、該リレーの寿命が短くなるのを避けられない。そのため、リレーを比較的短期間で交換することが必要になって、装置のメンテナンスに要するコストが高くなるという問題があった。

また特許文献１に記載された操作装置によった場合には、遅延開放動作時に、保持コイルを流れる循環電流はリレーの常閉接点を通してのみ流れ、保持コイルを流れる循環電流を投入コイルに流すことができないため、投入コイルに大きな循環電流を流すことが難しかった。そのため、遅延開放動作の遅延時間を十分に長くとることができなくなって、配電系統の保護リレーとの協調をとることが難しくなることがあった。

また特許文献２に示された操作装置によった場合には、開閉器を高速開放する際に、２つの動作特性切換リレーの接点を同時に開くように協調動作させる必要があるため、２つの動作特性切換リレーの動作特性を揃えるために、２つのリレーとして動作特性が揃ったものを用いる必要がある。そのため、一般に市販されているリレーをそのまま動作特性切換リレーとして用いて操作装置を構成することができず、操作装置のコストが高くなるのを避けられなかった。また特許文献２に示された操作装置によった場合には、２つのリレーの動作特性を揃える必要があるため、リレーの品質管理が難しいという問題もあった。

本発明の目的は、協調動作が必要な複数のリレーや、常時励磁しておく必要があるリレーを用いることなく、十分に長い遅れ時間を持たせた遅延開放動作と、高速開放動作とを行わせることができるようにして、系統の保護リレーとの協調の容易化と、コストの低減と、寿命の延長とを図ることができるようにした配電用自動開閉器の操作装置を提供することにある。

本発明は、投入コイルと該投入コイルに対して直列に接続された保持コイルとにより駆動コイルが構成された電磁石により開閉動作が行われる配電用自動開閉器を操作する操作装置を対象とする。

本発明に係る操作装置は、操作電圧が入力される一対の操作電圧入力端子と、電磁石の駆動コイルと操作電圧入力端子との間に設けられて、開閉器を高速開放させる際にオフ状態にされて操作電圧が駆動コイルに印加されるのを阻止する常閉型の高速開放用スイッチと、保持コイルに対して並列に接続されて開閉器が開路しているときにオン状態を保持し、開閉器の投入が完了したときにオフ状態になる投入検出用スイッチと、操作電圧により逆バイアスされる向きに向けた状態で、高速開放用スイッチを介して投入コイルと保持コイルとの直列回路に対して並列に接続された遅延開放用ダイオードと、励磁コイルが電磁石の駆動コイルの両端にコンデンサを介して並列に接続されたリレーとを備えている。リレーは、常閉接点を備えていて、該常閉接点が開閉器の投入時に投入コイルの両端に現れる電圧により逆バイアスされる向きの逆流阻止用ダイオードを介して投入コイルの両端に並列に接続されている。

上記リレーとしては、励磁コイルに所定レベル以上の電圧が印加された時に直ちに接点が動作し、電圧が所定レベル未満になった時に直ちに接点が復帰する通常のリレーを用いてもよく、励磁コイルに所定レベル以上の電圧が印加されたときに一定の遅延時間が経過するのを待ってから接点が動作し、電圧が所定レベル未満になったときに直ちに接点が復帰するタイマリレーを用いてもよい。

上記のように、投入コイルの両端にリレーの常閉接点を逆流阻止用ダイオードを通して接続しておくと、遅延開放動作時に、保持コイル及び投入コイルと遅延開放用ダイオードとにより構成される閉回路に循環電流を流すと同時に、投入コイルと逆流阻止用ダイオードとリレーの常閉接点とにより構成される閉回路にも循環電流を流すことができるため、遅延開放動作時の遅延時間を長くして、配電系統の保護リレーとの協調を容易にとることができる。

また上記のように構成すると、変電所からの指令などにより高速開放用スイッチがオフ状態にされたときに、保持コイル及び投入コイルへの操作電圧の印加を停止するとともに、リレーの励磁コイルに直列に接続されたコンデンサに蓄積された電荷をリレーの励磁コイルと保持コイルと投入コイルとを通して放電させてリレーを励磁することにより、リレーの常閉接点を開いて、投入コイルとリレーの常閉接点と逆流阻止用ダイオードとにより閉回路が構成されるのを阻止することができるため、保持コイル及び投入コイルを流れていた電流を速やかに消滅させて高速開放動作を行わせることができる。

上記のように構成すると、協調動作が必要な複数のリレーを用いることなく、一つのリレーのみを用いて、遅延開放動作と高速開放動作とを行わせることができるため、汎用のリレーを用いて開閉器の操作装置を構成することができ、操作装置のコストの低減を図ることができる。

また上記リレーは、その励磁コイルに対して直列に接続されたコンデンサが充放電を行うごく短時間の間だけ励磁され、常時は励磁されることがないため、その寿命を長くすることができ、開閉器の操作装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の好ましい態様では、リレーの励磁コイルを通してコンデンに操作電圧が印加されたときに逆バイアスされる向きの逆充電阻止用ダイオーが前記コンデンサの両端に並列に接続される。

このように構成した場合には、高速開放動作時に、リレーの励磁コイルと、保持コイル及び投入コイルと、リレーの励磁コイルに直列に接続されたコンデンサとにより構成される閉回路に振動電流が流れるのを防ぐことができるため、リレーの接点がチャタリングを起こすおそれをなくして、高速開放動作の安定化を図ることができる。

本発明によれば、操作電圧によりコンデンサを通して励磁されるリレーの常閉接点を、開閉器の投入時に投入コイルの両端に現れる電圧により逆バイアスされる向きの逆流防止用ダイオードを通して投入コイルの両端に並列接続したことにより、遅延開放動作時に、保持コイル及び投入コイルと遅延開放用ダイオードとにより構成される閉回路に循環電流を流すと同時に、投入コイルと逆流防止用ダイオードとリレーの常閉接点とにより構成される閉回路にも循環電流を流して投入コイルに流す循環電流を増やすことができるため、遅延開放動作時の遅延時間を長くして、開閉器の操作装置と配電系統の保護リレーとの協調を容易にとることができる。

また本発明によれば、互いに協調動作が必要な複数のリレーを用いることなく、一つのリレーのみを用いて遅延開放動作と高速開放動作とを行わせることができるため、汎用のリレーを用いて操作装置を構成して、操作装置のコストの低減を図ることができる。

また本発明で用いるリレーは、その励磁コイルに対して直列に接続されたコンデンサが充放電を行うごく短時間の間だけ励磁され、常時は励磁されることがないため、その寿命を長くすることができ、操作装置の長寿命化を図ることができる。

また請求項２に記載された発明によれば、高速開放動作時に、リレーの励磁コイルと、保持コイル及び投入コイルと、リレーの励磁コイルに直列に接続されたコンデンサとにより構成される閉回路に振動電流が流れるのを防ぐことができるため、リレーの接点がチャタリングを起こすおそれをなくして、高速開放動作の安定化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態の構成を示した回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が開閉器を投入する際の動作を説明するための回路図（動作説明図）である。 図１に示した実施形態の操作器が開閉器を投入する際の動作を説明するための他の回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が開閉器を保持する際の動作を説明するための回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が遅延開放動作を行う際の動作を説明するための回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が遅延開放動作を行う際の動作を説明するための他の回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が高速開放動作を行う際の動作を説明するための回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が高速開放動作を行う際の動作を説明するための他の回路図である。 図１に示した実施形態の操作器が遅延開放動作を行う際の各部の電圧波形とリレーの接点のオンオフ動作と高速開放用スイッチのオンオフ動作とを示したタイムチャートである。 図１に示した実施形態の操作器が高速開放動作を行う際の各部の電圧波形とリレーの接点のオンオフ動作と高速開放用スイッチのオンオフ動作とを示したタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態の構成を示した回路図である。 図１１に示した実施形態の操作器が遅延開放動作を行う際の各部の電圧波形とリレーの接点のオンオフ動作と高速開放用スイッチのオンオフ動作とを示したタイムチャートである。 図１１に示した実施形態の操作器が高速開放動作を行う際の各部の電圧波形とリレーの接点のオンオフ動作と高速開放用スイッチのオンオフ動作とを示したタイムチャートである。

以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る操作装置の第１の実施形態の要部の構成を示したもので、同図において１は配電用自動開閉器の開閉器本体、２は開閉器本体１に付属させて設けられた配電用自動開閉器の子局である。開閉器本体１及び子局２内に設けられた所定の構成要素により開閉器の操作装置が構成される。

開閉器本体１は、配電線を複数の区間に区分する等の目的で配電線に直列に挿入される真空バルブ等からなる主スイッチ（図示せず。）と、駆動コイルＬｓを有する電磁石と、該電磁石を駆動源として主スイッチをオンオフ操作する操作機構（図示せず。）と、主スイッチのオンオフを制御するために電磁石の駆動コイルＬｓへの通電を制御する制御回路ＣＣＴと、主スイッチを手動操作する手動操作機構（図示せず。）と、これらを収容したケース１０１とにより構成されている。ケース１０１には、開閉器本体１と子局２との間を接続するケーブルの芯線３ａ、３ｂ の一端が接続されるコネクタ１０２が取り付けられている。電磁石の駆動コイルＬｓは、インピーダンスが小さく，大きい電流を流すことができる投入コイルＣＣと、該投入コイルに対して直列に接続されたインピーダンスが高い保持コイルＨＣとからなっている。

子局２は、電力会社の営業所等に設けられた制御指令所に設置された親局との間で通信を行う手段（図示せず。）と、配電線からトランスを通して取り出した交流電圧を整流し、波形整形して矩形波状の操作電圧Ｖoを発生する制御電源部（図示せず。）と、操作電圧Ｖoが入力されるプラス側操作電圧入力端子ａ及マイナス側操作電圧入力端子ｂと、プラス側操作電圧入力端子ａに一端が接続された常開形の起動スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の他端に一端が接続された常閉形のスイッチＳＷ２と、操作電圧Ｖoにより逆バイアスされる向きに向け、かつスイッチＳＷ２よりも操作電圧入力端子ａ，ｂ側に位置させて、操作電圧入力端子ａ，ｂ間に接続された遅延開放用ダイオードＤとをケース２０１内に収容したものである。子局のケース２０１には、開閉器本体１と子局２との間を接続するケーブルの芯線３ａ、３ｂの他端が接続されるコネクタ２０２が取り付けられている。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、親局から子局２に与えられる指令により制御されるリレーの接点からなっている。起動スイッチＳＷ１は開閉器を投入する際にオン状態にされるスイッチであり、スイッチＳＷ２は、親局から子局２に遮断指令が与えられたときにオフ状態にされ、親局から子局２に投入指令が与えられたときにオン状態に復帰する高速開放用スイッチである。

開閉器本体１内に設けられた制御回路ＣＣＴは、保持コイルＨＣに対して並列に接続されて開閉器が開路しているときに（開閉器の主スイッチが開路しているときに）オン状態を保持し、開閉器の投入が完了した時にオフ状態になる投入検出用スイッチ４２ｂと、励磁コイルが電磁石の駆動コイルの両端にコンデンサＣを介して並列に接続されたリレーＲｙとを備えており、リレーＲｙに設けられた常閉接点Ｒy/bが、開閉器の投入時に投入コイルＣＣの両端に現れる電圧により逆バイアスされる向きの逆流阻止用ダイオードＤ１を介して投入コイルの両端に並列に接続されている。またコンデンサＣの両端には、リレーＲｙの励磁コイルを通してコンデンサＣに操作電圧Ｖｏが印加されたときに逆バイアスされる向きの逆充電阻止用ダイオードＤ２が並列に接続されている。

図示の例では、リレーＲｙの励磁コイルの一端が高速開放用スイッチＳＷ２と起動スイッチＳＷ１とを通してプラス側の操作電圧入力端子ａに接続され、リレーＲｙの励磁コイルの他端がコンデンサＣを通してマイナス側の操作電圧入力端子ｂに接続されている。またリレーの常閉接点Ｒy/bは、その一端を保持コイルＨＣと投入コイルＣＣとの接続点に接続した状態で設けられ、常閉接点Ｒy/bの他端及び操作電圧入力端子ｂにそれぞれ逆流阻止ダイオードＤ１のカソード及びアノードが接続されている。リレーＲｙの励磁コイルの両端、投入コイルＣＣの両端及び保持コイルＨＣの両端にはバリスタ等の過電圧保護素子ＺＤ１が接続されている。

なおリレーＲｙの励磁コイルと、コンデンサＣ及びダイオードＤ１の並列回路はそれぞれの位置を入れ換えてもよく、常閉接点Ｒy/bと逆流阻止用ダイオードＤ１の位置を入れ換えてもよい。また高速開放用スイッチＳＷ２を、マイナス側入力端子ｂと投入コイルＣＣの保持コイルＨＣと反対側の端子との間にも設けて、高速開放時に操作電圧入力端子ａ，ｂの双方を制御回路ＣＣＴから切り離すように構成することもできる。

ここで、図２ないし図８の動作説明図と、図９及び図１０のタイムチャートとを用いて、図１の実施形態の動作を説明する。図２ないし図８の動作説明図は、操作装置の種々の動作過程での回路の状態を示したもので、以下の説明では、図２ないし図８に示した回路の状態をそれぞれ「状態Ａ」ないし「状態Ｇ」とする。図９（Ａ）ないし（Ｇ）は投入動作が行われた後、遅延開放動作時が行われた場合の動作を示したタイムチャートで、同図（Ａ）ないし（Ｇ）はそれぞれ、開閉器の主回路の状態、操作電流の波形、操作電圧の波形、コンデンサＣの両端の電圧波形、リレーＲｙの両端の電圧波形、常閉接点Ｒy/bの状態、及び高速開放用スイッチＳＷ２の状態を時間ｔに対して示している。図９の横軸にＡないしＥの符号で示された期間は、回路の状態がそれぞれ「状態Ａ」ないし「状態Ｇ」になっている期間を示している。

また図１０のタイムチャートは、投入動作が行われた後、高速開放動作が行われた場合の動作を示したもので、図１０（Ａ）ないし（Ｇ）はそれぞれ開閉器の主回路の状態、操作電流の波形、操作電圧の波形、コンデンサＣの両端の電圧波形、リレーＲｙの両端の電圧波形、常閉接点Ｒy/bの状態、及び高速開放用スイッチＳＷ２の状態を時間ｔに対して示している。また図１０の横軸にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｆ及びＧで示された期間は、回路の状態がそれぞれ「状態Ａ」、「状態Ｂ」、「状態Ｃ」、「状態Ｆ」及び［状態Ｇ］になっている期間を示している。

＜投入時の動作＞
上記の操作装置において、起動スイッチＳＷ１が開かれていて、操作電圧Ｖｏが与えられていないときには、開閉器が開かれているため、保持コイルＨＣに並列に接続された投入検出用スイッチ４２ｂが閉じており、保持コイルＨＣが短絡されている。この状態で図２に示すように起動スイッチＳＷ１が閉じられて、制御電源部から操作電圧入力端子ａ，ｂ間に操作電圧Ｖｏが印加されると、常時はオン状態にある高速開放用スイッチＳＷ２と投入検出用スイッチ４２ｂとを通して投入コイル（ＣＣ）に操作電圧Ｖｏが印加されるため、投入コイルＣＣに図９（Ｂ）に示すように大きな操作電流（投入電流）Ｉｓが流れる。この時の状態を「状態Ａ」とする。また操作電圧ＶｏがリレーＲｙの励磁コイルとコンデンサＣの直列回路の両端に印加されるため、図３に示すように、リレーＲｙの励磁コイルとコンデンサＣとを通して励磁電流Ｉｃが流れ、その常閉接点Ｒy/bが開く。この励磁電流によりコンデンサＣが充電され、その両端の電圧Ｖｃが上昇していく。この状態を「状態Ｂ」とする。

投入コイルＣＣに操作電流Ｉｓが流れることにより開閉器が投入されると、図４に示すように、投入検出用スイッチ４２ｂが開くため、操作電圧Ｖｏが保持コイルＨＣと投入コイルＣＣの直列回路の両端に印加されるようになり、保持コイルＨＣと投入コイルＣＣとを通して、図９（Ｂ）に示したように、保持コイルＨＣの大きなインピーダンスにより制限された大きさの保持電流Ｉｈが流れるようになる。この保持電流により開閉器が投入状態に保持される。またコンデンサＣが操作電圧Ｖｏまで充電されると、リレーＲｙの励磁コイルの両端の電圧がほぼ０になるため、図４に示すようにリレーＲｙに励磁電流が流れなくなってリレーＲｙが消磁され、その常閉接点Ｒy/bはオン状態に復帰する。図４に示す状態を「状態Ｃ」とする。

＜遅延開放動作＞
図９に示した時刻ｔ１で配電系統で短絡事故が発生して操作電圧（Ｖｏ）が喪失すると、駆動コイル（投入コイル及び保持コイル）に蓄積されているエネルギが遅延開放用ダイオードＤ及び高速開放用スイッチＳＷ２を通して放出されるため、図５に示すように、駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）−遅延開放用ダイオードＤ−高速開放用スイッチＳＷ２−駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）の第１の閉回路を循環電流Ｉ1が流れる。また、駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）に蓄積されているエネルギによりコンデンサＣが逆充電されて、リレーＲｙに瞬時的に立ち上がる励磁電流Ｉｃ′（図９Ｅ）が流れ、その常閉接点が開いて一時的に図６に示す「状態Ｅ」になる。コンデンサＣが逆充電されると、コンデンサＣの両端の電圧は急速に低下していき、リレーの励磁電流Ｉｃ′が急速に減衰していく。励磁電流Ｉｃ′がリレーを動作させるレベル未満になると常閉接点Ｒy/bが閉状態に復帰して図５に示した「状態Ｄ」に戻る。従って、図５に示すように、投入コイルＣＣに蓄積されているエネルギが逆流阻止ダイオードＤ１とリレーの常閉接点Ｒy/bとを通して放出され、投入コイルＣＣ−逆流阻止ダイオードＤ１−リレーの常閉接点Ｒy/b−投入コイルＣＣの第２の閉回路にも循環電流Ｉ2が流れる。上記第１及び第２の閉回路を循環電流Ｉ1，Ｉ2が流れることにより開閉器の開放が遅れる（遅延開放動作が行われる）。これにより変電所の遮断器が開く前に開閉器が開いて事故電流を遮断する事態が生じるのを防ぐことができる。時刻ｔ１で操作電圧が喪失した後、時刻ｔ2で投入コイルを流れる電流Ｉ1＋Ｉ2が開閉器を投入状態に保持しておくために必要なレベル未満になるまでの時間が遅延開放時間（図９参照）となる。

上記のように、本実施形態では、系統で短絡事故が発生して操作電圧Ｖｏが喪失したときに、駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）−遅延開放用ダイオードＤ−高速開放用スイッチＳＷ２−駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）の第１の閉回路に循環電流を流すだけでなく、投入コイルＣＣ−逆流阻止ダイオードＤ１−リレーの常閉接点Ｒy/b−投入コイルＣＣの第２の閉回路にも循環電流を流して、投入コイルＣＣに流す電流を大きくすることにより遅延開放動作を行わせるため、第１の閉回路のみに電流を流すことにより遅延開放動作を行わせる場合に比べて、開放動作時の遅延時間を長く設定することができる。従って、本実施形態によれば、短絡事故が発生したときに十分に長い遅延時間を持たせて遅延開放動作を行わせて、配電系統に設けられている保護リレーとの協調を容易にとることができる。

＜高速開放動作＞
図１０に示した時刻ｔ3で、変電所からの指令で高速開放用スイッチＳＷ２が開かれたとする。このとき、駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）−遅延開放用ダイオードＤ−高速開放用スイッチＳＷ２−駆動コイル（ＨＣ，ＣＣ）の閉回路が成立しなくなるため、保持コイルＨＣを流れていた電流が遮断され、投入コイルＣＣ及び保持コイルＨＣの直列回路の両端に生じる逆起電力Ｖｏ′(図１０Ｃ参照）が、コンデンサＣ及びダイオードＤ２の並列回路とリレーＲｙの励磁コイルとの直列回路の両端に印加される。これにより、リレーＲｙに急峻に立ち上がる励磁電流Ｉｃ′が流れる。この励磁電流が所定の大きさに達するまでの間は、リレーＲｙの常閉接点Ｒy/bは閉じたままであるため、図７に示すように、投入コイルＣＣ−ダイオードＤ１−常閉接点Ｒy/b−投入コイルＣＣの閉回路を循環電流が流れる。

リレーＲｙの励磁電流が所定の大きさに達すると、図８に示すように、常閉接点Ｒy/bが開くため、投入コイルＣＣからダイオードＤ１と常閉接点Ｒy/bとを通して流れていた循環電流が流れなくなり、投入コイルＣＣ及び保持コイルＨＣを流れていた電流が遮断される。コンデンサＣの放電が完了すると、保持コイル及び投入コイルの逆起電力によりダイオードＤ２を通してリレーＲｙに励磁電流が流れるようになり、図１０（Ｃ）に示すように、逆起電力Ｖｏ′は減衰していく。コンデンサＣの放電が完了した後、ダイオードＤ２を通して励磁電流が流れ、コンデンサＣが逆方向に充電されることはないため、コンデンサＣの両端の電圧Ｖｃが反転することはない。投入コイルＣＣ−ダイオードＤ１−常閉接点Ｒy/b−投入コイルＣＣの閉回路を循環電流が流れる時間は短いため、高速開放用スイッチＳＷ２が開かれたときには、投入コイルＣＣ及び保持コイルＨＣを流れる電流が速やかに遮断されて高速開放動作が行われる。図１０の時刻ｔ3で高速開放用スイッチＳＷ２が開かれた後、時刻ｔ4で開閉器が開くまでの時間が高速開放時間となる。

本実施形態のように、コンデンサＣの両端にダイオードＤ２を接続しておくと、リレーＲｙのコイルと、投入コイルＣＣ及び保持コイルＨＣとコンデンサＣとからなる閉回路が形成されるのを防いで、この閉回路に振動電流が流れるのを防ぐことができるため、リレーＲｙの接点がチャタリングを起こすのを防いで、高速開放動作を安定に行わせることができる。

図１１を参照すると、本発明の第２の実施形態の構成が示されている。図１１に示した実施形態では、図１に示した実施形態においてコンデンサＣの両端に接続されていたダイオードＤ２が省略されている。その他の点は、図１に示した実施形態と同様である。

図１１に示した実施形態の投入時及び遅延開放動作時の動作を示すタイムチャートは図１２に示す通りであり、投入時及び高速開放時の動作を示すタイムチャートは図１３に示す通りである。

図１１に示した実施形態の動作は図１に示した実施形態の動作とほぼ同様であるが、図１１に示した実施形態では、ダイオードＤ２が設けられていないため、時刻ｔ3で高速開放用スイッチＳＷ２が開かれた後、コンデンサＣが逆方向に充電される。従って、図１３（Ｄ）に示すようにコンデンサＣの両端の電圧Ｖｃが反転し、図１３（Ｅ）に示したようにリレーの励磁電流Ｉｃ′も反転する。この場合、励磁電流Ｉｃ′の反転した後のレベルがリレーを動作させるレベルに達すると、その常閉接点Ｒy/bが開くため、接点Ｒy/bがチャタリングを起こし、高速開放動作が不安定になるおそれがある。従って、図１１に示すように、コンデンサＣの両端にダイオードを接続しない構成をとる場合には、高速開放動作時にリレーＲｙを流れる励磁電流Ｉｃ′が反転した後、接点Ｒy/bを動作させるレベルに達することがないように、回路定数を設定しておくことが望ましい。

図１１に示すように、高速開放用スイッチＳＷ２の両端にバリスタＺＤが接続されている場合には、例えば、時刻ｔ3 で高速開放用スイッチＳＷ２が開かれた後、操作電圧Ｖｏにより、バリスタＺＤを通してリレーＲｙの励磁コイルにある程度の電流を流して、この電流により上記励磁電流Ｉc′の増大を抑制するように回路定数を設定しておくことにより、上記励磁電流Ｉｃ′がリレーを動作させるレベルに達して常閉接点Ｒy/bが開くのを防ぐことができる。

上記の実施形態では、リレーＲｙとして、励磁コイルに所定レベル以上の電圧が印加された時に直ちに接点が動作し、電圧が所定レベル未満になった時に直ちに接点が復帰する通常のリレーを用いてもよく、励磁コイルに所定レベル以上の電圧が印加されたときに一定の遅延時間が経過するのを待ってから接点が動作し、電圧が所定レベル未満になったときに直ちに接点が復帰するタイマリレーを用いてもよい。

上記の実施形態では、高速開放用スイッチＳＷ２の両端に過電圧保護素子ＺＤを接続し、リレーＲｙの励磁コイルの両端、投入コイルＣＣの両端及び保持コイルＨＣの両端に過電圧保護素子ＺＤ１を接続しているが、これらの過電圧保護素子は必須ではない。

ＣＣ 投入コイル
ＨＣ 保持コイル
４２ｂ 投入検出用スイッチ
Ｒｙ リレー
Ｒy/b リレーの常閉接点
Ｄ１ 逆流阻止ダイオード
Ｄ２ 逆充電阻止用ダイオード

Claims (2)

1. 投入コイルと該投入コイルに対して直列に接続された保持コイルとにより駆動コイルが構成された電磁石により開閉動作が行われる配電用自動開閉器を操作する操作装置であって、
   操作電圧が入力される一対の操作電圧入力端子と、
   前記電磁石の駆動コイルと前記操作電圧入力端子との間に設けられて、前記開閉器を高速開放させる際にオフ状態にされて操作電圧が前記駆動コイルに印加されるのを阻止する常閉型の高速開放用スイッチと、
   前記保持コイルに対して並列に接続されて前記開閉器が開路しているときにオン状態を保持し、前記開閉器の投入が完了したときにオフ状態になる投入検出用スイッチと、
   前記操作電圧により逆バイアスされる向きに向けた状態で、前記高速開放用スイッチを介して前記投入コイルと保持コイルとの直列回路に対して並列に接続された遅延開放用ダイオードと、
   励磁コイルが前記電磁石の駆動コイルの両端にコンデンサを介して並列に接続されたリレーと、
   を具備し、
   前記リレーに設けられた常閉接点が、前記開閉器の投入時に前記投入コイルの両端に現れる電圧により逆バイアスされる向きの逆流阻止用ダイオードを介して前記投入コイルの両端に並列に接続されていること、
   を特徴とする配電用自動開閉器の操作装置。
2. 前記リレーの励磁コイルを通して前記コンデンサに操作電圧が印加されたときに逆バイアスされる向きの逆充電阻止用ダイオードが前記コンデンサの両端に並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配電用自動開閉器の操作装置。

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