JPH01279528A - 高速度真空遮断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気車制限装置用主回路全体の保護遮断に係
り、特に、大容量インバータ制御方式の場合に、簡易な
開極保持４１￥により超高速度開極を実現するに好適な
高速度真空遮断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の高速度真空遮断装置にあっては、例えば、特開昭
５３−９９４７２号公報に記載されているように、真空
絶縁間隙接点について詳細にしていないものの、開極終
了時点で、その開極状態を何等かの機構で保持するとい
う一般的な構造であると理解されている。この種の装置
として関連するものに例えば特開昭５７−１９９１２３
号公報に記載の「直流遮断器」がある。

前記の従来技術は、接点に真空絶縁間隙接点または気中
接点を用いる場合のいづれも、可動接点を操作開極して
その状態を保持し、必要に応じて釈放させ開極するとい
う一連の動作を行うものであった。このため開極保持の
ためのメカニズムや釈放開極のためのメカニズムが必要
であった。特にこの間閉極操作を電磁反発力を利用する
場合は。

反発力が極めて短時間で例えば数ミリセカンドで立上り
、消滅時間は立上りより遅れるものの、やはり短時間で
あるにのために開極状態を保持するにあたっては、バッ
クアップ操作機構による付勢（￥Ｉ勢ばね力の放出）が
必要であった。従って、これら一連のメカニズムは極め
て複雑なものとなり、更にばね力の蓄勢のために電動機
を用いる方法が採用されるのが一般的で、これらのｆｉ
４Ｗをも合せると更に複雑なものとなり、多数の部品と
複雑なメカニズムによる総合信頼性の面での難点、コス
ト面、重量、全体の容積大形化及び大きな据付スペース
が必要になるなどの欠点を有することが固体遮体器に比
べて最大の弱点であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の高速度真空遮断装置にあっては、可動接点を開極
保持するための複雑なメカニズムを備えており・信頼性
が低く、コスト高で大型のため。

据付スペースが必要などの問題点があった。

本発明の目的は、電磁反発コイル駆動による高速開極を
活かし、開極状態保持をシンプルでかつ信頼性が高いメ
カニズムで行なう高速度真空遮断装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係る高速度真空遮
断装置は、被保護回路の過電流検知器の出力指令により
励磁されその反発力により真空絶縁間隙接点を開極する
反発コイルと、被保護回路に並列接続し、出力指令によ
りトリガーギャップを導通させて直列共振しその逆電流
を注入し真空絶縁間隙接点の電流を転流消去させるコン
デンサ、リアクトル及びトリガーギャップとを設けた高
速度真空遮断装置において、反発力が消滅して真空絶縁
間隙接点が再メークされる前に被保護回路のラインスイ
ッチをオフさせる再メーク手段を設けた構成とし、反発
コイルの反発力を圧縮コイル及びスナバー緩衡器に抗し
て速動して蓄積し、反発力の消滅後に真空絶縁間隙接点
を再メークさせるスロー再メーク手段を設け、さらに、
反発コイルの励磁指令とトリガーギャップの点弧出令及
びラインスイッチのオフ指令とをシーケンス制御する論
理部を過電流検知器に設け、そして、ラインスイッチを
真空絶縁間隙接点を有する真空接触器又は大気絶縁間隔
接点を有する電磁空気式接触器のいずれか一方で形成し
、また、トリガーギャップを逆算逆形サイリスタで形成
しても良い。

そして、開極状態を保持するため、複数の反発コイルや
永久磁石を設けるとともに、真空絶縁間隙接点とスナバ
−緩衝とのそれぞれのロッドをレバーで回動自在に接続
しても良い。

〔作用〕

本発明によれば、真空絶縁間隙接点は真空によるフリー
コンタクトフォースがあるが、更に所定の接点接触力を
与えるために圧縮コイルばねにて強圧する。この強圧に
抗して反発コイルの励磁で反売方を開極力として与える
。当然この反発力は前記強圧より、更に大きな反発力が
必要であり、この反発力によって瞬時開極させる。この
反発力をスナバ−形緩衝器、すなわち１反発力と和動な
軸力に速動する。＃４時に反発力が減衰、消滅しても。

連結した可動接点は緩衝器に直結しているので徐々にゆ
っくりと復元しスロー再メークすることになる。

真空絶縁間隙接点による直流遮断を行う技術は、コンデ
ンサに蓄積した電荷（電流）をリアクトルで直列共振さ
せて、逆方向の電流を注入することで極めて高速度で遮
断できることが確認されている。この時間は実用規模で
約１ミリセカンドで制御可能である。更にラインスイッ
チを直列に保護回路に挿入して成る使い方の場合、前記
の真空絶縁間隙接点は遮断後に閉極すなわちメークさせ
るメカニズムはシンプルな機構で得ることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照しながら説明
する。第１図に示されるように、プラス端子Ｐ、ライン
スイッチＬＳ、真空絶縁間隙接点Ｖ。

過電流検知器（直流変流器）ＣＴ及びマイナス端子Ｎが
すべて直列接続されており、端子Ｐ、Ｎ（７１間に電源
と負荷とが接続されるが図示省略しである。真空絶縁間
隙接点Ｖには、充電装置ＣＧによって常に充電しである
コンデンサＣと直列に接続したりアクドルＬとトリガー
ギャップＴＧが並列接続され、更に並列に非直線抵抗素
子ＶＲが接続される。直流変流器ＣＴは端子Ｐ、Ｎ間に
異常電流（−船釣には負荷側の地絡による過電流）を検
出し、論理部ＡＭにて１反発コイルの励磁のためのｄｉ
／ｄｔ（約６００Ａ／ミリセカンド）の大きな電流を供
給し、一方、トリガーギャップＴＧには高電圧（約３５
ＫＶ）を供給し、もう一方、ラインスイッチＬＳには操
作コイルＬＳＣの保持電流をオフする指令を与えるよう
になっている。

直流遮断原理について説明を加えると、論理部ＡＭから
反発コイルＲＣへ励磁電流が供給されると、反発コイル
の反発力によって、真空絶縁間隙接点Ｖの可動極２側が
開極する。同時にトリガーギャップＴＧ内部の特殊ガス
絶縁の破壊も行われると、コンデンサＣとリアクトルＬ
の直列共振が開始し・真空絶縁間隙接点Ｖの固定極１と
可動極２間に注入型しようされ、電流零点を作り出し遮
断させるものである。一方、ラインスイッチＬＳは論理
部ＡＭから指令を受けてオフ状態に切替ることで被保護
回路の遮断が完了する。非直線抵抗素子ＶＲはコンデン
サＣ及び真空絶縁間隙接点Ｖの両端の電圧抑制のために
設けである。

本発明の第１点は真空絶縁間隙接点Ｖの可動極２が反発
力の消滅によって、再メークする以前にラインスイッチ
ＬＳの接点をオフ状態に切替える点にある。

発明の第２点は、第２図に示されるように、真空絶縁間
隙接点Ｖは固定極１．可動極２．ベローズ３で構成され
ており、可動極２のロッド２２はスナバー緩衡器りに直
結している。反発コイル断面ＲＣの上部には短絡リング
ＳＲがあり、ロッド２２には円板部２２ａを押上げるた
めの係合部がある。反対側には圧縮コイルばね４によっ
て可動棒固定極１へ強圧している。ロッド２２はスナバ
ー緩衡器りの筺体５を貫通し弁６に直結している。

ロッド２２が反発力で矢印Ｐ方向に反発力を受けると弁
６は点線で示した６ａ状態に撓み、急速に矢印Ｐ方向へ
作動する。そこで反発力はやがて消滅し、短絡リングＳ
Ｒは落下するがロッド２２は弁６ａが弁６の状態になっ
て筺体５の内壁に密着するため、内部の圧力によってさ
またげられて、矢印Ｐの反対方向は下降時間に遅れを生
じることになる。第３図は発明の第２の特徴を詳しく説
明するための図である。点Ｘで反発コイルＲＣが励磁さ
れると、その反発力Ｆ□は急増する。Ｆ３の力で絶縁間
隙接点が開くと、真空絶縁間隙接点■の接点シーケンス
ｖ１は時間Ｔ工でオフする。

一方、プラス端子Ｐからマイナス端子Ｎへの電流Ｉｔが
接地などの事故によって、点Ｙで増加すると、真空絶縁
間隙接点のシーケンスＶ工が開極と同時にコンデンサＣ
の共振電流Ｉｃと、バルブ電流Ｉｓが相殺し、電流は瞬
時にゼロとなる。一方。

負荷のエネルギーは非直線抵抗素子ＶＲへ移行し、ＩＶ
Ｒが流れる。その後時間Ｔ２後にラインスイッチＬＳが
ＬＳ□のシーケンスで極めて小さい電流（ゼロ電流が良
い）で遮断を行う。

スナバー緩衡器りが無ければ反発力Ｆ１からＦｉｌの状
態で消滅する。しかし前記のようにスナバー緩衡器りの
作動により戻し力Ｆ２の特性となる。力Ｆ４までの時間
遅れが生じて後にｖ２のようにスロー再メークする。

一方、論理部指令を受けて、ラインスイッチＬＳＩが時
間Ｔ２でオフさせる。接点ｖ２とＬＳＩの時間差Ｔ、は
必要時間として十分な値に設定すれば良い。時間Ｔ２は
他の真空絶縁間隙接点を使用すれば比較的短時間に設計
できるのであるが第１点の場合には、数ミリセカンド以
下が要求される。

スナバー緩衡器を用いればラインスイッチは電磁空気式
の接触器あるいは電磁接触器で十分である。

スナバー緩衡器は原理の説明上理解を容易にするため弁
作用の構造で説明したが、他の構造のものでもスナバ−
特性を有すれば十分である。

発明の第３点は特に１反発コイルＲＣの励磁開始とライ
ンスイッチＬＳのオフ指令のタイミングについてである
。真空絶縁間隙接点Ｖの開極を確認し、その後のインタ
ロックによってオフ指令を出すのでは時間Ｔ２が長くな
り、非ラツプ時間Ｔ、が目減りするので、オフ指令を論
理部ＡＭの中で、反発コイルＲＣの励磁指令を確認し、
オフ指令を出すことにより時間Ｔ２をより短くすること
が可能となる。

発明の第４点はラインスイッチの設置にある。

従来の考え方は、サイリスタ式あるいはＧＴＯ式の固定
遮断器は半導体の性質上遮断完了後も高インピーダンス
で電源と負荷側はつながったままとなるため、固体遮断
器より電源側に気中接触器を入れて、開路させることに
より、ｔｔｌ源と負荷間を空気絶縁で完全なものにして
いた。従ってオフ指令はシーケンス上、いつオフ指令を
出すかはあまり問題にする必要はなかったが、本発明で
は遮断責務上も重要な役目をもつことになり、スナバー
緩衡器を用いない場合は高速開極可能で、かつ真空絶縁
という高い絶縁性を有効に利用し、またスまたスナバー
緩衡器を用いる場合には気中絶縁となる電磁空気式接触
器あるいは電磁接触器を使用することができる。

本発明の第５点は、トリガーギャップＴＯに逆導通形サ
イリスタＴｈを用いる点にある。逆導通形サイリスタの
場合は半導体の性質上、応答時間が短縮されるので、直
列共振開始のタイミングの制御に裕度が生じることから
、制御上の自由度が生じる。

本発明の他の実施例を第５図〜第９図を参照しながら説
明する。

第５図に示されるように反発コイルＲＣ□、ＲＣ，，Ｒ
Ｃ，を並設し、ＲＣ，の励磁後、ＲＣ，を時間ｔ２の遅
れで、ＲＣ３は時間ｔ３の遅れで順次励磁すると反発力
Ｆ工１．Ｆ□２ｔＦｉ３の合計値を得ることが出来るの
で、ストロークＳ工を所定時間維持することができる。

また、第７図に示される他の実施例は反発コイルＲＣで
、短絡リングＳＲを押し上げ、ストロークＳ工で永久磁
石ＨＭにて吸上げてバルブＶ□の開極状態を保持するも
のである。リセットコイルＲＣは永久磁石ＨＭの磁極性
と逆励磁で復旧させる働きをする。

そして、第８図に示される他の実施例は、永久磁石ＨＭ
に代って、電磁コイルＨＣの励磁で開極状態を保持させ
、消磁でストロークＳ１を復旧させるものである。

さらに、第９図に示される他の実施例は、第２図の軸力
方向の反発力をリンク機構のレバーＬＬを介して、スナ
バー緩衡器りを真空絶縁間隙接点Ｖと並設することによ
って、スナバー緩衡器りのＰ方向のストロークを増減さ
せることが可能である。

並設によって装置の高さ寸法りを縮少できる効果がある
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、それぞれ次のような効果がある。

第１魚目の発明に対しては、可動極が開極した後の開極
状態の保持機構そのものが一切不要となる。更に保持状
態から復帰させるための機構そのものも−切不要となる
ことから全体機構がシンプルとなり、部品点数が約８０
％減り、遮断装置としての総合信頼性向上、大幅なコス
ト低減（約７０％）、遮断装置全体の体容積が約６０％
に小形化できる効果がある。

第２魚目の発明に対しては、発明第１点にスナバー緩衡
器を設けたものであるが、緩衝器は特殊なものは必要な
く汎用品で十分である。従ってこれのしめるコストウェ
イトは低い。増して、ラインスイッチとして高速度開極
という性能上の制約が生じなくなるため通常の電磁接触
器あるいは電磁空気式接触器の開極速度性能で十分であ
ることからこの方の経済性のメリットが大きくなる効果
がある。

第３魚目の発明に対しては、特にラインスイッチのオフ
指令を早いタイミングで指令できることから、このスイ
ッチの開極指令に要する時間短縮が可能となり、真空絶
縁間隙接点の再メークまでの非ラツプ時間を大きく確保
できる安全性の裕度が増す。

第４魚目の発明に対しては、スナバ−形緩衝器を用いな
い場合は、より高速開極可能で、かつ真空絶縁を有する
真空接触器（ラインスイッチ）。

またスナバ−形緩衝器を用いる場合は通常−船釣に用い
られる電磁空気式接触器あるいは電磁接触器を用いるこ
とが出来ることから、装置設計上の自由度、装置全体の
経済性を考えて、使い分けができる効果がある。

第５魚目の発明に対しては、直列共振回路の開始タイミ
ングに対する制御上の裕度が高くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す遮断装置の回路図、第
２図は本発明の一実施例を示すスナバ−形緩衝器及び真
空絶縁間隙接点の構造要部を示す断面図、第３図は本発
明の一実施例について反発力と時間特性及び真空絶縁間
隙接点とラインスイッチのタイムシーケンスを示すグラ
フ、第４図は本発明のトリガーギャップ部の他の実施例
を示す回路図、第５図は本発明の他の実施例を示すスナ
バー緩衡器の断面図、第６図は第５図に示す本発明の他
の実施例の作用を説明するグラフ、第７図〜第９図は本
発明の他の実施例を示すスナバー緩衡器の断面図である
。 ＲＣ・・・反発コイル、　　　■・・・真空絶縁間隙接
点、Ｌ・・・リアクトル、　　　　　Ｃ・・・コンデン
サ、ＬＳ・・・ラインスイッチ、　　１・・・固定極、
２・・・可動極、　　　　　　４・・・圧縮コイル、Ｄ
・・・スナバー緩衡器、　　ＣＴ・・・過電流検知器、
ＡＭ・・・論理部、 ＴＯ・・・トリガーギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被保護回路の過電流検知器の出力指令により励磁さ
   れその反発力により真空バルブ接点を開局する反発コイ
   ルと、前記被保護回路に並列接続し、前記出力指令によ
   りトリガーギャップを導通させて直列共振による逆電流
   を注入し前記真空バルブ接点の電流を転流消去させるコ
   ンデンサ、リアクトル及び前記トリガーギャップとを設
   けた高速度真空遮断装置において、前記反発力が消滅し
   前記真空バルブ接点が再メークされる前に前記被保護回
   路のラインスイッチをオフさせる再メーク手段を設けた
   ことを特徴とする高速度真空遮断装置。 ２、反発コイルの反発力を圧縮コイル及びスナバー緩衡
   器に抗して蓄積し、前記反発力の消滅後に真空バルブ接
   点を再メークさせるスロー再メーク手段を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の高速度真空遮断装置。 ３、反発コイルの励磁指令とトリガーギャップの点弧出
   令及びラインスイッチのオフ指令とをシーケンス制御す
   る論理部を過電流検知器に設けたことを特徴とする請求
   項１記載の高速度真空遮断装置。 ４、ラインスイッチを真空絶縁間隙接点を有する真空接
   触器又は大気絶縁間隔接点を有する電磁空気式接触器の
   いずれか一方で形成したことを特徴とする請求項１記載
   の高速度真空遮断装置。 ５、トリガーギャップを逆算通形サイリスタで形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の高速度真空遮断装置。 ６、真空バルブ接点の開極状態の時間を順次励磁するこ
   とにより延長させる複数の反発コイルを設けたことを特
   徴とする請求項１記載の高速度真空遮断装置。 ７、開極状態を保持する永久磁石を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の高速度真空遮断装置。 ８、反発コイルによる反発力を、真空バルブ接点に並設
   されたスナバー緩衡器に伝えるレバーをそれぞれのロッ
   ドの間に回動自在設けたことを特徴とする請求項１記載
   の高速度真空遮断装置。