JPH019058Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は大電流時に高抵抗を呈する永久ヒユ
ーズなどの電流制限装置と真空スイツチなどの遮
断器と検出器およびその他の付属装置を組合せる
ことによつて実現され得る交流用の高速度限流遮
断装置に関するものである。

電気回路に短絡事故が発生すると異常に大きな
電流が流れ電磁力あるいは熱ストレスにより配線
あるいは電気機器に大きな損傷を与える。従来こ
のような短絡電流の遮断は遮断器あるいは可容器
でなされてきた。しかし遮断器の高圧用のものは
一般に全遮断時間が比較的長く非限流のものが多
い。また低圧用のものはノーヒユーズブレーカの
ように全遮断時間が短く限流作用を有するものも
あるが短絡電流遮断時に多量のアークドガスを空
間に放出するという欠点があつた。一方可容器は
限流機能を持ち、全遮断時間も短いが、繰返し遮
断ができないという欠点があつた。また電流およ
び電圧を検出し応動する検出器においても、従来
は線路にカレントトランスリレー等を介して電気
的に結合されていた。そのために検出器には絶縁
処理の必要があつた。また一般に上述の検出器で
は応答が遅く、電流制限装置の寿命に対し著しい
影響を与える欠点があつた。また上述の線路に電
気的に結合されている場合には、検出器の据え付
け場所にもかなりの制限があつた。

この考案は、このような従来のものの欠点をも
たない遮断装置を提供することを目的とする。

第１図はこの考案による遮断装置の基本電気回
路の一例を示したもので、１Ａおよび１Ｂは遮断
器を構成する可動接触子および固定接触子２は周
知の電流制限装置、３は抵抗、４は検出器であ
る。通常の電流が流れている時、電流制限装置２
の抵抗値は抵抗３より著しく低く電流のほとんど
が電流制限装置２を流れる。しかし、短絡事故が
起り、異常に大きな電流が流れると、電流制限装
置２は著しく限流し、電流は抵抗３を主に流れ
る。なお、この時発生する異常電圧は抵抗３によ
り抑制される。また、この抵抗３は電流制限装置
２が限流動作中、回路のインダクタンスに蓄えら
れたエネルギーの処理を電流制限装置２と分担処
理し電流制限装置２の苛酷度を低減させる。電流
制限装置２が限流し抵抗３に電流が流れると、電
流による磁界（磁場）を検出器４が検知し遮断器
の可動接触子１Ａが開かれ、限流された電流が遮
断される。

以下この考案による遮断装置の具体的な実施例
を説明する。

第２図はこの考案の一実施例を示したもので、
１Ｃは上記可動接触子１Ａと固定接触子１Ｂとを
収納した真空容器から成る真空スイツチ、１Ｄは
真空スイツチ１Ｄの真空容器内にあるベローズ、
６，３および７は側路であつて、この実施例では
６および７は抵抗３の両端にそれぞれ電気的に接
続された端子である。電流制限装置（以下「永久
ヒユーズ」という。）２はその両端に端子６，７
が電気的に接続され、かつ抵抗３と並列に接続さ
れている。８，９，３２および１０は操作ロツド
であつて、この実施例ではそれぞれ直列に連結さ
れたロツド、ワイピング付加装置、金具および絶
縁ロツドであり、このロツド８は可動接触子１Ａ
に連結され、絶縁ロツド１０は可動鉄片１５に連
結されている。５はロツド８と端子６とを電気的
に接続している可撓より線、１２は固定鉄心１１
に巻回されているコイル、１３は絶縁ロツド１０
の外周に巻き付いて可動鉄片１５を付勢している
スプリング、１４は可動鉄片１５の移動を阻止す
るストツパである。なお、真空スイツチ１Ｃが閉
路の時、固定鉄心１１と可動鉄片１５とで磁気回
路を形成する。固定鉄心１１〜可動鉄片１５によ
り真空スイツチ１Ｃを開閉するための電磁石装置
を構成している。１７は抵抗３の近辺に配置され
た検出器４と並列に接続されたスイツチ、２８は
検出器４に接続された別電源で動作する電磁装
置、２９はこの電磁装置２８のプランジヤーであ
る。２７，３０および３１はラツチであつて、こ
の実施例では２７はその一端が適当な場所に固定
され他端がラツチレバー３１の一端に連結された
スプリング、３０はラツチレバー３１が回動する
支点になる軸である。なお、ラツチレバー３１は
Ｌ字状の形状であつて、その他端は金具３２を係
止している。なお、コイル１２は真空スイツチ１
Ｃを閉路する時のみ励磁される。上記のように構
成された遮断装置においては、スイツチ１７が閉
じられるか、あるいは検出器４が作動することに
よつて電磁装置２８に電流が流れ、プランジヤー
２９が飛び出し、ラツチレバー３１をたたく。ラ
ツチレバー３１はたたかれると軸３０を中心にし
て、ある角度回転し、金具３２とのかかりが外
れ、スプリング１３の力によつて可動鉄片１５、
絶縁ロツド１０、金具３２ワイピング付加装置
９、ロツド８、および可動接触子１Ａが一体とな
つて、可動鉄片１５がストツパ１４に当るまで動
き、可動接触子１Ａが開かれる。可動接触子１Ａ
の再投入は、コイル１２に所定の電流を流すこと
によつてなされる。コイル１２に電流が流れる
と、可動鉄片１５は固定鉄心１１に吸引され、可
動接触子１Ａは、絶縁ロツド１０、金具３２、ワ
イピング付加装置９、ロツド８を介して投入され
る。投入時、スプリング２７の力によつてラツチ
レバー３１が金具３２にかかるので、その後、コ
イル１２に電流を流し続ける必要がない。上記遮
断装置に流れる電流は通常時においては、固定接
触子１Ｂ−可動接触子１Ａ−ロツド８−可撓より
線５−端子６−永久ヒユーズ２−端子７を経由し
て流れる。短絡事故が起り、異常に大きな電流が
流れ、永久ヒユーズ２の内部に充填された固体も
しくは液体の限流材料即ち充填材が気化すると永
久ヒユーズ２の抵抗は気化前の約1000倍程度近く
まで増加し、永久ヒユーズ２の両端に回路電圧に
近い電圧があらわれ、その電圧によつて抵抗３に
電流が流れる。抵抗３に電流が流れると検出器４
が動作し、可動接触子１Ａが開き永久ヒユーズ２
によつて限流された電流が遮断される。検出器４
としては磁場がかかると導通状態になるリードス
イツチのようなスイツチング素子と、このスイツ
チング素子の動作により開放指令を出す回路手段
とから構成され、上記スイツチング素子を第２図
に示すように抵抗３の近くの適当な位置に設置す
れば、永久ヒユーズ２の充填材が気化し、抵抗３
に電流が流れると、その電流による磁界によつて
スイツチング素子が導通状態となる。スイツチン
グ素子の感度を上げたい場合には、例えば第３図
のような配置とすればよい。第３図において、１
８は端子、１９はコイル、２０は鉄心、２１は絶
縁板である。永久ヒユーズ２の内部に充填された
固体もしくは液体の限流材料が気化し、永久ヒユ
ーズ２の両端に電圧があらわれると端子７−抵抗
３−端子１８−コイル１９−端子６を経由して電
流が流れ、鉄心２０が磁化され、スイツチング素
子が導通状態となり、可動接触子１Ａが開き電流
が遮断される。電流が遮断されると、もはや鉄心
２０は励磁されず、スイツチング素子は不導通の
状態となる。検出器４として用いられるスイツチ
ング素子のスイツチング容量が不足する場合、例
えばスイツチング容量の小さいスイツチング素子
で電流容量の大きなサイリスタを導通させること
により、このような欠点を除去することができ
る。この場合の一実施例を第４図に示す。図にお
いて、４は検出器で、サイリスタ２２、スイツチ
ング素子２３、抵抗２４、電池２５およびスイツ
チ２６から構成されている。短絡事故が起り、第
２図の永久ヒユーズ２の充填材が気化し、抵抗３
に電流が流れ、第４図に示したスイツチング素子
２３に磁場がかかると、スイツチング素子２３は
導通状態になり、サイリスタ２２が導通状態にな
る。またサイリスタ２２が導通状態となると第２
図における電磁装置２８に電流が流れ、可動接触
子１Ａが開く。再投入をする場合は第４図のスイ
ツチ２６を開けば、第２図の電磁装置２８が無励
磁となり、この状態でコイル１２に所定の電流を
流して励磁することによつて可動接触子１Ａは閉
路状態に復旧してその状態が保持される。

次に、この考案を三相回路に適用する場合の一
実施例を第５図に示す。図において１０１Ａ，１
０２Ａ，１０３Ａは可動接触子、２Ａ，２Ｂ，２
Ｃは永久ヒユーズ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃは抵抗、４
Ａ，４Ｂ，４Ｃは検出器である。検出器４Ａ，４
Ｂ，４Ｃの電気的な接続方法を第６図に示す。図
において２８は電磁装置、２９は電磁装置２８の
プランジヤーで第２図に示したものと同様であ
る。三相回路において、検出器４Ａ，４Ｂ，４Ｃ
の少なくとも一つが動作すると、電磁装置２８が
励磁されプランジヤー２９が飛び出し、ラツチレ
バー３１がはずされ、接触子１０１Ａ，１０２
Ａ，１０３Ａは同時に開極する。

本考案による遮断装置の一実施例において短絡
事故が発生してから遮断を完了するまでの時間は
短絡事故の発生から永久ヒユーズ内の充填材が気
化するまでの時間（以下、単に気化時間という）
と、充填材の気化から可動接触子が開極を始める
までの時間（以下、単に検出器のデツトタイムと
いう）と、可動接触子が開極を始めてから遮断を
完了するまでの時間（以下、単にアーク時間とい
う）との総和である。なお永久ヒユーズの気化時
間は限流材料の最小直径および数百アンペア程度
以下の永久ヒユーズにおいては、短絡電流が10キ
ロアンペア程度以上であれば２ミリ程度以下で、
短絡電流が大きければ大きいほど、この時間はさ
らに短くなる。また可動接触子のアーク時間は
0.5〜1.0Hz以下であり、また永久ヒユーズ内の充
填材の気化による抵抗値の顕著な増加が短絡回路
の力率を改善する効果も相まつて、少なくとも本
文で述べたような検出器を用いることにより、全
遮断時間を１Hz以下にすることが可能であること
が実験によつて確認されている。

以上のように、この考案に係る遮断装置では、
大電流時に高抵抗を呈する電流制限装置、この電
流制限装置に並列接続された抵抗のみを有する側
路、上記電流制限装置および上記側路からなる並
列回路に直列接続され、固定接触子と可動接触子
とを有する真空スイツチ、一端に上記可動接触子
が連結されかつ他端に可動鉄片が連結された操作
ロツド、上記可動鉄片と共に磁気回路を形成する
固定鉄心、上記固定鉄心に巻回され、励磁された
ときに上記可動鉄心と共に上記操作ロツドを駆動
して上記真空スイツチを閉極するコイル、上記真
空スイツチを開極する方向に上記可動鉄片を付勢
するスプリング、通常時は上記真空スイツチの閉
極状態を保つべく上記操作ロツドを保持するラツ
チ、上記大電流時に上記側路に流れる電流によつ
て閉成されるスイツチング素子とこのスイツチン
グ素子の閉成動作により、上記真空スイツチを開
極するための信号を出力するサイリスタとからな
り上記側路の近辺に配置された検出器、ならびに
この検出器の出力により上記操作ロツドから上記
ラツチを外すように別電源で動作する電磁装置よ
り構成され、電流制限装置に並列接続されている
ものが抵抗だけであるので、上記電流制限装置の
動作時にこの電流制限装置に流れる電流が上記抵
抗に容易に転流される。さらに、電磁装置の電源
として別電源を利用して真空スイツチに流れる電
流を利用していないので、遮断される電流が小さ
い場合でもこの真空スイツチが短時間で開かれ
る。従つて、上記電流制限装置に注入されるエネ
ルギーを低減できるのでこの電流制限装置の寿命
を延ばすことができる。また、短絡電流が著しく
限流され１Hz以下という極めて短時間で短絡電流
を遮断することが可能であり、上記遮断装置が適
用される電気回路の電磁力および熱ストレスを著
しく軽減し配線あるいは電気機器の損傷を軽減す
る。また、上記遮断装置はアークドガスを外部に
全く放出しない。また、高速動作が上記電流制限
装置の処理エネルギーを低減させ、過酷度も下
げ、真空スイツチ（遮断器）にとつては、大きな
短絡電流を処理するにもかかわらず、上記電流制
限装置の限流作用によつて遮断容量の小さな真空
スイツチでことたりるからコンバクトである。ま
た、検出器が電気的に回路に接続されていないこ
とから、上記検出器およびこの検出器を含む回路
は高電圧がかからず、絶縁処理が容易である。ま
た、上記検出器は磁気的に回路に接続されてお
り、据え付け場所はほとんど任意に選択できる。
また、真空スイツチを操作ロツドを介して開閉す
るコイルは投入する時のみ励磁されるだけであり
電力消費が少ない。なお電流制限装置として繰返
し可能な場合について説明したが、一般の可容性
ヒユーズを用いる場合においても該遮断装置はそ
の効果を充分に発揮するものである。

この考案は以上述べた実施例に限らず要旨を変
更しない限り他の実施方法も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による遮断装置の基本電気回
路図の一例、第２図はこの考案の一実施例の簡略
構成図、第３図はこの考案の遮断装置の一要素で
ある検出器の他の実施例の簡略図、第４図はこの
考案の一部分である検出器の他の実施例の回路
図、第５図はこの考案を三相回路に適用する場合
の基本電気回路図、第６図は上記第５図の基本電
気回路図の一実施例の一部分を示したものであ
る。 なお各図において、１Ａ，１Ｂは接触子、２は
電流制限装置、３は抵抗、４は検出器、８，１０
はロツド、１１は固定鉄心、１２はコイル、１３
はスプリング、１５は可動鉄片、２８は電磁装
置、３１はラツチレバーである。図中同一符号は
それぞれ同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 大電流時に高抵抗を呈する電流制限装置、 この電流制限装置に並列接続された抵抗を有す
   る側路、 上記電流制限装置および上記側路からなる並列
   回路に直列接続され、固定接触子と可動接触子と
   を有する真空スイツチ、 一端に上記可動接触子が連結されかつ他端に可
   動鉄片が連結された操作ロツド、 上記可動鉄片と共に磁気回路を形成する固定鉄
   心、 上記固定鉄心に巻回され、励磁されたときに上
   記可動鉄心と共に上記操作ロツドを駆動して上記
   真空スイツチを閉極するコイル、 上記真空スイツチを開極する方向に上記可動鉄
   片を付勢するスプリング、 通常時は上記真空スイツチの閉極状態を保つべ
   く上記操作ロツドを保持するラツチ、 上記側路と磁気的に結合し、上記大電流時に磁
   気力により閉成されるスイツチング素子とこのス
   イツチング素子の閉成により、上記ラツチを外す
   ための信号を送出するサイリスタとから成る検出
   器、 上記サイリスタからのラツチを外すための信号
   を受け、上記ラツチを外し、上記真空スイツチを
   開極させるようにする電磁装置を備えた遮断装
   置。