JPH02260344A - 遮断器、遮断器の操作方法及び遮断器引き外し制御装置 - 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］ この発明は、遮断器特に真空遮断器を操作する方法に関
する。

［従来の技術１ 遮断の発令の時点には無関係に電流ゼロ点通過に強固に
関連する時点に、接触子の開離を引き起こす引き外し制
御装置を用いた遮断器特に真空遮断器の操作方法は、例
えばアメリカ合衆国特許第３５５５３５４号明細書によ
り知られている。この方法の目的は、遮断器の接触子間
のアーク放電の継続時間をできるだけ制限し、他方では
電流ゼロ点通過の時点で十分な接点開離を保証すること
である。このため引き外し制御装置が変流器を介して流
れている電流を検出し、それからそれぞれ電流ゼロ点通
過の際の及び電流曲線の最大又は最小での周期的なパル
スを検出する０両パルスはタイマを経てＡＮＤ回路に供
給され、ＡＮＤ回路は加えるに電流の絶対値から導出さ
れる信号を与えられる。ＡＮＤ回路から出力される引き
外し信号は通常の方法で引き外し磁石に達し２引き外し
磁石が開閉機構又は遮断器操作器の解放のために弁又は
ラッチ装置を動かす。

真空遮断器は成る種のガス遮断器と同様に、開極時の接
点ギャップが電流遮断の後に極めて短い時間内で高い絶
縁強度に達するという特性を有する。従って真空遮断器
は特に強い誘導性の回路では繰り返し再発弧を生じる傾
向がある。繰り返し再発弧とは開かれた接触子の間で急
速に連続して起こる消弧現象と発弧現象とである。高い
過電圧がこの現象に結び付くおそれがある。三和交流網
では更に、遮断器の最初に消弧した極での繰り返し再発
弧に基づき、遮断器の最後に消弧する極での誘発電流さ
い断に至るおそれがあり、それにより同様に過電圧を発
生する。

この種の過電圧を回避するために、個々の成分の比較的
高い蒸気圧に基づき遮断アークを電流のゼロ点通過ので
きるだけそばまで維持できる接点材料を、真空遮断器に
使用することが既に研究されてきた。しかしながらこの
有利な特性は大きい開閉電力を遮断する能力の低下に直
面し、このことから大きい遮断電力の遮断に適し同時に
過電圧の発生を回避する遮断器を提供することは困難と
なる。

更に特に電動機回路の開閉の際に現れる過電圧を、サー
ジ吸収器又は類似の特性を有する抵抗、コンデンサ及び
チョークコイルにより防止することが知られている。こ
の種の要素をその効果を保証するのに適した回路装置の
個所に設けるという困難のほかに、これらの部品を個々
にそれぞれ用いられている回路の特性に適合させなけれ
ばならないゃ 前記の困難を回避する目的で、三極遮断器の接点ギャッ
プのうちの二つの接点ギャップが、第１の接点ギャップ
における最小アーク時間に加えて少なくとも回路網周波
数の３分の１サイクルだけ、第１の接点ギャップより遅
らせて開かれるという遮断操作方法が既に知られている
（ドイツ連邦共和国特許第２８５４０９２号明細書参照
）、この方法は基本的に遮断器の最後に消弧される両極
における誘発電流さい断の発生を防止する。しかしなが
ら遮断過程を任意の時点で始めることができるという事
実に基づき、最初に消弧される極での繰り返し再発弧を
防止することができず、このことが同様に過電圧の原因
となる。

遮断器を引き外し制御装置を用いながら操作するときに
、遮断器のすべての極の電流ゼロ点通過時に、再起電圧
の影響のもとに再発弧するおそれのないような間隔が接
触子間に存在するように制御が行われるならば、三相交
流網でも遮断操作を過電圧無しに行うことが原理的に可
能である。しかしこの種の遮断方法は実行するのに極め
て困難であることが判明している。なぜならば理想開離
時間帯すなわち接触子の開離を行わなければならない時
間帯は、５０Ｈｚの周波数を有する回路網では僅かに約
２　ｍ　ｓの幅を有するに過ぎないからである０通常の
遮断器は開離過程をこのような精度で実施することがで
きない、加えるに遮断器の機械的特性は仮に新品状態で
は適当であっても、比較的長い使用期間と変化した周囲
条件のもとでは理想開離時間帯をもはや維持することが
できないほど変化するおそれがある。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は、遮断器の使用期間の経過中に生じる
特性の変化が自動的に考慮され、それにより理想開離時
間帯を長い使用期間の後でも維持できるように、遮断器
の操作方法を改良することにある。

［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、その前の遮断の際の引き
外し信号の出力時点から接触子の開離時点までの引き外
し遅延時間の測定値が、引き外し制御装置に修正量とし
て供給されることにより解決される。すなわち引き外し
遅延時間は単独には検出困難である全系列の機械的影響
量の結果である。しかしながら引き外し遅延時間は種々
の方法により十分な精度で比較的少ない費用により測定
することができる０勺れにより特に電動機回路及びチョ
ークコイルの過電圧を伴なわない開閉を、真空遮断器に
より経済的に妥当な出費で実施する可能性が与えらえる
。

この発明の枠内で新しい方法を実施するためには、引き
外し遅延時間の測定のために測定装置を付設した遮断器
が適しており、この測定装置は引き外し信号の入力によ
り始動され接触子の開離の際に停止され、また少なくと
も次の遮断過程まで引き外し遅延時間の測定値を記憶す
る記憶装置が用いられる。遮断器の制御のための修正量
として場合によっては、既に成る時間経過している遮断
に基づく引き外し遅延時間が利用されるが、それにもか
かわらずこの方式は遮断の際の比較的狭い理想開離時間
帯を把握するのに適しているということが判明している
。

引き外し遅延時間の測定のためには、電気的ばかりでな
く電気機械的又は電子機械的に働く評価装置が適してい
る。特に電流を伴なう遮断の際に接触子間でのアーク電
圧の発生を接点開離の基準として利用することができる
。

前記の測定装置の代わりに又はこれに付は加えて、接点
開離を検出する評価装置が接触子間のキャパシタンスを
測定する回路装置を備えることができる。この測定方法
も非接触で働き、従って接触装置自体の変更を必要とし
ない。

しかしながら引き外し遅延時間の測定のために、測定し
ようとする接点開離の時点を直接に接触子の相対運動か
ら測定することも可能である。

このために直接可動接触子に結合された操作部品が反射
器を備えることができ、この反射器に対し僅かな距離を
置き向かい合って先導波路が固定配置され、この光導波
路の反射器と反対側の端部が光源及び反射光の受信回路
と協働する。

既に前に説明したように、引き外し遅延時間の測定によ
り既に遮断過程の機械的な進行に対し相互に結び付いた
複数の影響量が考慮される。しかし既に遮断器が据え付
は場所で著しく変動する温度にさらされることが予想さ
れるときには、引き外し遅延時間の一度測定された量が
遮断器の制御のために十分に正確ではないということが
判明するおそれがある。この場合には引き外し制御装置
に別の修正量として遮断器の■作装置の温度を供給する
ことが有利である。このことは比較的簡単な方法で操作
器ケースの中に取り付けられた温度センサにより行うこ
とができる。温度が引き外し遅延時間にどのような影響
を与えるかが一連の実験により測定されると、それぞれ
存在する温度を引き外し遅延時間の標準値に割り付ける
ことにより、標準値からの予測される正又は負の偏差を
求めることができる。

最後の遮断操作以降に経過した時間は遮断過程の機械的
進行に対する別の基準を形成する。基本的に規則的に使
用される遮断器は、まれにもしかすると月又は年の間隔
でしか操作されない遮断器に比べて、引き外し遅延時間
の一度定められた値を容易に維持する。この影響は適当
な修正量により考慮することができる。このために最後
の遮断操作以降に経過した時間を測定することができ、
ここでも引き外し遅延時間が標準値を出発点として静止
期間に関係してどのように変化するかを実験により確か
めることができる。

遮断器の開閉機構の解放は一般に補助電源から給電され
る電磁石により行われる。この補助電源の電圧は変動す
るおそれがあり、引き外し磁石の応答速度がこの電圧に
関係するので、引き外し磁石の供給電圧の値も引き外し
遅延時間に直接の影響を有する。この発明の一構成によ
れば、引き外し磁石の供給電圧を別の修正量を求めるた
めに引き外し制御装置に供給することにより、この影響
を考慮することもできる。同様に引き外し磁石の巻線の
温度を検出することができる。なぜならば抵抗従って所
定の電圧のときに巻線を流れる電流がこの温度に関係す
るからである。

前記のすべての測定値又は修正量が実時間マイクロプロ
セッサに供給されるのが合目的であり、実時間マイクロ
プロセッサは記憶装置から読み出された測定値又は標準
値と比較することにより遮断器のための引き外し信号を
準備する。これに関連してしきい値素子を用いることが
でき、しきい値素子は電流の下限値を下回るか又は電波
の上限値を上回る場合に遅延の無い引き外しをもたらす
。

［実施例］ 次にこの発明に基づく遮断器の複数の実施例を示す図面
により、この発明の詳細な説明する。

第１図には三相交流電動機ｌが示され、この電動機ｌは
三極真空遮断器２により投入及び遮断することができる
。開閉ラッチ機構に対する記号によりラッチ装置３が示
され、遮断のための遮断器２の接点の開放はこのラッチ
装置３の責務である。ラッチ装置３は引き外し制御装置
４だけにより操作可能であり、引き外し制御装置４自体
は引き外し装置５又は手動指令器６から指令を受ける。

引き外し制御装置４には変流器７で得られる電流に関係
する信号が供給される。

引き外し制御装置４は記憶ユニッ）１０を備え、この記
憶ユニッ）１０は少なくともその前の遮断の際の遮断器
２の引き外し遅延時間に対する測定値を記憶するために
用いられる。更に記憶ユニットｌＯは以前の遮断過程の
引き外し遅延時間の別の測定値ばかりでなく、遮断過程
の機械的な進行に対し重要な補助的な量をも記憶できる
ように構成されている。

遮断器２の接触子の開離の時点の測定に対する一例が第
２図に示されている。保護抵抗１４及び固有キャパシタ
ンスをコンデンサの記号により破線で示した支持がい子
１１．１２を経て、遮断器２の接点ギャップには高周波
測定電圧が電源１３から印加される０例えば５　Ｍ　Ｈ
ｚの周波数を有する電圧が適している。端子１５では高
周波電圧が評価のために取り出される。この高周波電圧
の時間的経過において、遮断器２の接触子の開離に基づ
く測定回路のキャパシタンスの変化により固有の急変が
生じる。この現象を理解するために説明すると次の通り
である。すなわち真空遮断器の接触子は平らな接触面を
有し、これらの接触面は円形又は円リング形に作ること
ができる。接触子の閉成状態ではキャパシタンスは存在
しないけれど、接触子が開離すると直ちに平板コンデン
サの形成によりキャパシタンスが生じる。測定回路の中
へのこのキャパシタンスの投入は、保護装置１７を備え
た評価回路１６の中でラッチ装置３の解放時点と比較す
ることにより評価され、遮断器２の引き外し遅延時間が
得られる。

ｔ５３図には、遮断器２の引き外し遅延時間の測定のた
めの別の実施例が示されている。ここでは例えばオプト
エレクトロニクス置とすることができる適当な絶縁要素
２０．２１を介して、遮断器２の接点ギャップに加わっ
ている電圧が測定装置２２に供給される。従ってこの測
定装置は遮断器２の接触子が閉じているときに電圧信号
ｒＱＪを与えられ、遮断器２の接触子が電流を流しなが
ら開かれるときにアーク電圧に相応する電圧信号をケ、
えられる。遮断器２の引き外し遅延時間はこのアーク電
圧の発生時点と開閉ラッチ機構３の解放時点とを比較す
ることにより得られる。開閉ラッチ機構３と測定装置２
２との間を結ぶ破線により前記時点の比較が暗示されて
いる。

第２図及び第３図により説明した装置は引き外し遅延時
間を電気的方法で測定するが、オプトエレクトロニクス
による検出も考慮される。この検出法は遮断器に加わっ
ている高電圧と測定装置との間の導電分離のための費用
を必要としないことが長所である。第４図によりこの測
定力性を説明する。第４図は公知の形式の真空遮断器（
ドイツ連邦共和国特許出願公告第２７１７９５８号公報
参照）を部分的に断面で示す。この遮断器の真空バルブ
２５は各−つの絶縁操作棒２６により操作することがで
きる。この操作棒２６はアングルレバ−２７を介して可
動接触子３１の直線運動可能な支持棒３０に作用する０
例えばこの支持棹３０が反射性の標識を備え、この標識
に向かい合ってセンサが設けられると、支持棒３０従っ
て接触子３１の運動を桧山することができる。第４図に
はこのために、光の供給と反射の帰量とが光導波路３？
により行われ、この先導波路３２が送信器及び受信器か
ら成る評価ユニット３３に結合されていることが示され
ている。評価ユニット３３はここでも、支持棒３０の運
動時点と遮断器２の操作箱の中のラッチの解放時点とを
比較することにより、引き外し遅延時間を測定する。こ
の評価ユニット３３は引き外し制御装置４（第１図参照
）の中に組み込むことができる。

第５図には第４図と類似の真空遮断器２が部分的に断面
で示され、この真空遮断器は引き外し制御装置４及び引
き外し遅延時間に影響を与えるおそれのある影響量のた
めのセンサを有する。引き外し制御装置４は遮断器２の
操作箱３５の中に収容されている。投入位置では真空バ
ルブ２５がラッチレバー３６により保持され、このラッ
チレバー３６は開閉軸３７上に取り付けられた１腕レバ
ー４０の一端に作用する。既に第４図により説明したよ
うに、可動接触子３１は操作棒２６及びアングルレバ−
により操作される。図小の投入位置では、開閉軸３７は
１腕レバー４０とラッチ−レバー３６とにより遮断方向
に回転しないように阻止されている。

ラッチレバー３６は引き外し磁石４１により破線で示し
た遮断位置へ移動可能であり、この遮断位置では開閉軸
３７が遮断のために解放される。

そのとき図示されていない遮断ばねにより開閉軸３７が
反時計方向に回転され、その際操作棒２６が連動される
。引き外し磁石４１は矢印４２により示したように引き
外し制御装置４により操作することができる。磁石の操
作は、引き外し装置５又は手により入力される指令（矢
印４３参照）により引き外し動作の実施が要求され、引
き外し制御装Ｂ４がこれに適した時点を算出したときに
行われる。このために引き外し制御装置４はまず、次の
電流ゼロ点通過の時点を変流器７から伝送された測定値
に基づき決定する。引き外し指令の引き外し磁石４１へ
の伝送は、引き外し制御装置４の中に記憶されたその前
の引き外しの際の引き外し遅延時間の値、並びにセンサ
により準備された別の量を考慮しながら行われる。これ
らのセンサには遮断器２の操作箱のその時点での温度の
ための温度センサ４４、並びに引き外し磁石４１の巻線
の温度のための別の温度センサ２４が属する。

更に別のセンサにより引き外し磁石４１の給電に利用さ
れる電圧が検出される。引き外し制御装置４の構成部品
としての計時装置４７は、最後の遮断操作以降に経過し
た時間を引き外し遅延時間の修正のために準備する。

所定の遮断器に対して得られた結果に応じて。

前記センサのすべて又は一部だけを用いることができる
０例えば遮断器が僅かな温度変化しか受けないならば、
開閉機構の状思に対する温度の影響を無視でき、従って
センサ４４を省略できる。

次の遮断の際に引き外し遅延時間はセンサ５０により改
めて測定され、引き外し制御装置４の記憶装置１０の中
に記憶された引き外し遅延時間の値と比較するために引
き外し制御装置４に入力される。その際以前の記憶値を
新しい測定値により置き替えることができるか、又は複
数の遮断の経過中に引き外し遅延時間の変化を測定し、
記憶された測定値の外挿によりそのつと期待できる最大
確率の引き外し遅延時間を計算するために、新しい測定
値を補助的に記憶することができる。

引き外し磁石４１は分路引き外し装置とすることができ
るばかりでなく、不足電圧引き外し装置とすることもで
きる。不足電圧引き外し装置は保持磁石の原理により働
くので、一般に分路引き外し装置の場合より高い応答速
度が得られる。しかしながらどちらの種類の磁石が好適
であるかは、引き外し磁石と開閉機構との間のそれぞれ
与えられた協調に関係する。

第６図には、実時間マイクロプロセッサを用いて実施さ
れるようなプログラムの流れのブロック線図が示されて
いる０機能シーケンスはブロックに記入された注記によ
り直接示されている。なお付言すれば、変流器から伝送
された信号によりまず、しきい鎖素子Ｉｕを用いて非常
に小さい電流しか存在しないつまり電流が所定の下限値
以下であるかどうかが測定される。この場合に対する機
能シーケンスはブロック線図で符号Ａにより示されてい
る。測定された電流が短絡に属するおそれのある所定の
限界値を超える（しきい鎖素子Ｉ０）場合には、引き外
Ｌ７は符号Ｂにより示された機能シーケンスに応じて遅
延無しに行われる。

これらの限界値の間にある電流に対しては前記の方法で
符号Ｃで示す機能シーケンスに従い、引き外し指令の引
き外し磁石への伝送時点が計算される。

先に述べたように三相交流回路網での過電圧を伴なわな
い引き外しのための理想開離時間帯は非常に狭い、しか
しながら遮断器の極が通常機械的な根拠から与えられる
ように同時にではなく段階的にずらして開かれる可能性
が利用されるときは、理想開離時間帯を約８．５ｍｓま
で広げることができる。それにより機械的制御の精度と
引き外し遅延時間の変化の電子的検出とに対する要求が
緩和される。ずらした開閉方法はそれ自体知られている
（ドイツ連邦共和国特許第２８５４０９２号明細書参照
）。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく遮断器の一実施例の基本的構
成を示すブロック線図、ｔ５Ｚ図及び第３図はそれぞれ
引き外し遅延時間測定装置の異なる実施例の回路図、第
４図は引き外し、遅延時間測定装置の更に異なる実施例
を示す遮断器側面図、ｆｆ１５図は修正量を供給される
引き外し制御装置を備えた遮断器の操作箱内部の回路図
を含む側面図、第６図は実時間マイクロプロセッサを用
いた遮断器の一実施例の引き外しプログラムの流れ図で
ある。 ２・・・真空遮断器 ４・・・引き外し装置 １０・・・記憶装置 １６．２２．３３・・・評価装置 ３０・・・操作部品 ３１・・・接触子 ３２・・・光導波路 ４１・・・引き外し磁石 ４４．４６・・・温度センサ ４５・・・電圧センサ ４７・・・計時装置 ＩＯ，Ｉｕ・・・しきい値素子 Ｐ・・・実時間マイクロプロセッサ ＩＧ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）遮断の発令の時点には無関係に電流ゼロ点通過に強
   固に関連する時点に、接触子 （３１）の開離を引き起こす引き外し制御 装置（４）を用いた遮断器特に真空遮断器 （２）の操作方法において、その前の遮断の際の引き外
   し信号の出力時点から接触子の開離時点までの引き外し
   遅延時間の測定値が、引き外し制御装置（４）に修正量
   として供 給されることを特徴とする遮断器の操作方 法。 ２）引き外し遅延時間を算出するために評価装置（１６
   ；２２；３３）が遮断器（２）に付設され、この評価装
   置が引き外し信号の入力により始動されそして接触子（
   ３１）の開離の際に停止され、また少なくとも次の遮断
   過程まで引き外し遅延時間の測定値を記憶する記憶装置
   （１０）が用いられることを特徴とする請求項１記載の
   方法のための遮断器。 ３）評価装置（２２）が接触子（３１）間のアーク電圧
   の発生を検出する回路装置を備 えることを特徴とする請求項２記載の遮断 器。 ４）評価装置（１６）が接点開離を検出するために接触
   子（３１）間のキャパシタンスを測定する回路装置を備
   えることを特徴とする請求項２記載の遮断器。 ５）接触子（３１）の開離の時点を測定するために接触
   子の相対運動を検出する装置 （３３）が用いられることを特徴とする請求項２記載の
   遮断器。 ８）可動接触子（３１）に直接結合された操作部品（３
   ０）が反射器を備え、僅かな間隔を置いてこの反射器に
   向かい合って光導波路 （３２）が固定配置され、この光導波路の反射器と反対
   側の端部が光源及び反射光の受信回路（３３）と協働す
   ることを特徴とする請求項５記載の遮断器。 ７）引き外し制御装置（４）に別の修正量として遮断器
   （２）の操作装置の温度（センサ ４４）が供給されることを特徴とする請求項１ないし６
   の一つに記載の方法。 ８）引き外し制御装置（４）に別の修正量として最後の
   開閉操作以降に経過した時間（計時装置４７）が供給さ
   れることを特徴とする請求項１ないし７の一つに記載の
   方法。 ３）引き外し制御装置（４）に遮断器（２）の引き外し
   磁石（４１）の供給電圧（電圧センサ４５）が別の修正
   量を求めるために供給されることを特徴とする請求項１
   ないし８の 一つに記載の方法。 １０）引き外し制御装置（４）に引き外し磁石（４１）
   の巻線の温度（温度センサ４６）が別の修正量を求める
   ために供給されることを特徴とする請求項１ないし９の
   一つに記載の方法。 １１）実時間マイクロプロセッサ（Ｐ）が一つ又は複数
   の修正量に応じた入力信号を与えられ、記憶装置から読
   み出された測定値又は標準値と比較することにより遮断
   器のための遅延した引き外し信号を準備することと、し
   きい値素子（ＩＵ；Ｉ＿０）が電流の下限値を下回るか
   又は電流の上限値を上回るかを検出すると、遅延の無い
   引き外しをもたらすことを特徴とする請求項１ないし１
   ０の一つに記載の方法のための引き外し制御装置。