JPH0973845A - 転流型直流遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、過電流の場合にコンデンサの
余剰電流が負荷に流れるのを防止した安全性を高めた転
流型直流遮断器を提供することにある。 【構成】本発明の転流型直流遮断器１００では、主接点
４の極間のアーク電圧よりコンデンサ８の余剰電流によ
る余剰電圧のほうが大きくなると、ツェナダイオードが
点弧して余剰電流を転流回路５，１０に流すことによ
り、余剰電流は転流回路に流れて消費され、負荷に流れ
なくなり、安全性が高まった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転流型直流遮断器に関
し、特に転流回路のコンデンサからの余剰電流を負荷に
流さない回路に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平2−98024号公報に記載された転流
型直流遮断器は、直流回路１に主接点２及び負荷を接続
し、主接点１にコンデンサ３とリアクトル４と転流スイ
ッチ５とからなる転流回路を並列に接続している。負荷
で短絡事故が検出されと、主接点２は開放されてアーク
電流が流れると同時に、転流スイッチ５が閉じて、コン
デンサ３に充電されていた充電電荷からの充電電流が主
接点２に流れ、アーク電流に重畳して振動電流となり、
電流零点でアーク電流を遮断する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、短絡事
故のように大電流の場合は、コンデンサ３の充電電流は
殆ど消費されるので問題ないが、短絡電流より小さい電
流、例えば、過電流の場合は、コンデンサ３の充電電流
は消費しきれず、コンデンサ３の余剰電流が負荷に流れ
る恐れが有り、問題があることが分かった。

【０００４】本発明の目的は、過電流時にコンデンサの
余剰電流が負荷に流れるのを防止して安全性を高めた転
流型直流遮断器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の転流型直流遮断器では、主接点の極間電圧
がコンデンサの余剰電圧により大きくなると、点弧して
余剰電流を転流回路に流すツェナダイオードを有する回
路を設けることにある。

【０００６】

【作用】この結果、余剰電流は転流回路に流れて消費さ
れ、負荷に流れなくなり、負荷側での安全性が高まっ
た。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図４に示す転流型直
流遮断器１００を用いて説明する。

【０００８】図４中、１は直流回路であり、通常、直流
電源２と負荷３とで決まる電流が流れる。４は直流回路
１に挿入された転流型直流遮断器の主接点であり、通常
状態では閉じていて、直流回路１を流れる短絡電流を遮
断するときに開く。５は主接点４に並列に接続された第
１の転流回路であり、第１転流回路５は第１転流スイッ
チ６，リアクトル７，コンデンサ８を直列接続して構成
される。

【０００９】主接点４には、更にエネルギー吸収装置９
及び第２転流回路１０が並列に接続される。第２転流回
路１０は、ツェナダイオード１６とダイオード１７とか
ら構成される。この回路の場合、ツェナダイオード１６
のツェナ電圧より短絡電流を遮断するときに主接点４の
極間電圧が高くなった時に点弧する。またはツェナ電圧
が短絡電流を遮断した時に発生するアーク電圧と同等ま
たはそれ以上になった時に点弧しても良い。ツェナダイ
オード１６およびダイオード１７は、電流遮断時の過渡
現象で発生する大電流，高電圧に耐えるようにする為、
１個または複数個の素子を直列または並列に接続したも
のを使用しても良い。尚、この回路の負荷３と主接点４
との間の直流回路１に主接点４と同じ動作をするスイッ
チを接続しても良い。

【００１０】次に、この回路による作用について説明す
る。

【００１１】通常、直流回路１には直流電源２と負荷開
閉３とで決まる直流電流が流れる。しかし、何らかの原
因で負荷３で短絡事故が発生すると、直流回路１には定
常状態で流れる電流に比べ、非常に大きな短絡電流が流
れる。この短絡電流を遮断する手順は以下の通りであ
る。

【００１２】コンデンサ８は、直流回路１の回路定数で
決まる最大短絡電流と同等以上の転流電流が得られるよ
うに予め図に示すような極性で充電しておく。短絡電流
を遮断する場合、まず主接点４を開極し、引き続いて第
１転流スイッチ６を閉じる。このとき主接点４は開極し
ているが、極間にはアークが発生し、短絡状態であるの
で、コンデンサ８に蓄えられていた電荷が放電され、転
流電流が流れる。

【００１３】この転流電流はリアクトル７，コンデンサ
８とで決まる周波数をもつ振動電流であり、主接点４，
第１転流スイッチ６，リアクトル７，コンデンサ８とか
ら成る回路を流れる。主接点４のアーク電流は、直流回
路１の短絡電流に上記の転流電流が重畳したものとな
り、電流が零点に達したときに主接点４の極間の絶縁が
回復し、主接点４において短絡電流遮断が完了する。こ
のとき、エネルギー吸収装置９は、主接点４の極間に発
生する過渡電圧を抑制する。

【００１４】短絡電流より小さい過電流を遮断する際、
主接点４が開極すると極間にアークが発生する。この
時、ツェナダイオード１６はオフ状態を維持する。次に
転流電流が流れて主接点４の電流が零点に達すると、主
接点４の極間の絶縁が回復し、アーク電圧よりも更に極
間電圧が上昇すると、ツェナダイオード１６が自動的に
点弧つまりオン状態となり、第２転流回路１０に余剰電
流が流れる。この余剰電流は第１及び２転流回路５，１
０に流れて消費された、負荷側に流れることがなく安全
である。尚、ツェナダイオード１６は余剰電圧がアーク
電圧が上昇した時にも自動的に点弧する。

【００１５】また、極間電圧及びアーク電圧が余剰電圧
より上昇すると、ツェナダイオード１６が自動的に点弧
するので、主接点４のアーク電流を検出する手段を必要
とせず、第２転流回路１０の構成を簡素化出来る利点が
ある。

【００１６】次に図１ないし図３により、主接点の電流
零点検知手段１２の他の実施例を説明する。

【００１７】図１の実施例の第２転流回路１０は、第２
転流スイッチ１１を有する。第２転流スイッチ１１の開
閉は主接点４の電流零点検知手段１２から信号を制御部
１３に入力すると、制御部１３より第２転流スイッチ１
１に閉じ指令を指示し、余剰電流を第１及び２転流回路
５，１０に流して消費する。

【００１８】即ち、小さい過電流が流れ始めて主接点４
の電流が零点に達するまでの時間が短いので、短絡電流
遮断後のコンデンサ８の残留電荷量が多くなる。この残
留電荷は余剰電流としてコンデンサ８，負荷３，直流電
源２，第１転流スイッチ６，リアクトル７とから成る経
路で流れることになるが、本発明では主接点４の電流が
零点になったタイミングを電流零点検知手段１２により
検知し、この信号を制御部１３で受信して第２転流スイ
ッチ１１を閉じる。余剰電流の流れる経路はコンデンサ
８，第２転流スイッチ１，第１転流スイッチ６，リアク
トル７とから成る経路に流れる間に余剰電流が消費さ
れ、直流回路１に流れ込まず、直流電源２や負荷３に悪
影響を及ぼすことを防ぐことが可能となる。

【００１９】尚、この図で電流零点検知手段１２に代え
て主接点４を開閉する操作機構部（図示しない）の駆動
する駆動力を、検知手段１２で検出した信号を制御部１
３に入力しても良い。

【００２０】図２において電流検出装置１４、例えば、
変流器で主接点４の電流零点を検知すると、制御部１３
は変流器１４からの信号を受けて、主接点４の電流が零
点に達したとき、つまり、短絡電流の遮断が完了したと
きに第２転流スイッチ１１を閉じる。

【００２１】図３は主接点４の極間の電圧を電圧検出装
置１５で測定し、制御部１３は電圧検出装置１５からの
信号を受けて、過電流，短絡電流の遮断が完了して主接
点４の極間の絶縁が回復し、極間に電圧が発生したとき
に第２転流スイッチ１１を閉じる。

【００２２】このように、いずれの場合も短絡電流遮断
完了後のコンデンサ８の残留電荷による余剰電流を第１
及び２転流回路５，１０に流して消費し、主回路へ流れ
込まないようにして、直流電源２や負荷３に悪影響を及
ぼすことを防止できる。

【００２３】図５は本発明による転流型直流遮断器１０
０を電気鉄道用き電回路に使用した実施例を説明する。

【００２４】図５において、１８は交流電源用トランス
であり、整流器１９により交流電力を直流電力に変換
し、トロリー線２０を通じて車両２１に直流電力を供給
する電気鉄道用き電回路である。整流器１９の負極側の
回路は車両２１からレール２２を介し、帰線２３により
整流器１９の負極側へ戻る構成となっている。整流器１
９の正極側からトロリー線２０までの回路は転流型直流
遮断器１００を有した回路により分岐されている。

【００２５】この回路により、車両２１で短絡事故が発
生したときには、該当車両に関連するトロリー線２０だ
けを電気的にき電回路から切り離すことができる。ま
た、整流器１９で短絡事故が発生したときには該当整流
器だけをき電回路から電気的に切り離すことができる。

【００２６】以上のように、き電回路において短絡事故
が発生しても事故点だけを切り離すことにより停電の範
囲を最小限にくい止めることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の転流型直流遮断器によれば、短
絡電流より小さい過電流を遮断する際、主接点が開極す
ると極間に発生するアーク電流にコンデンサ８に蓄えら
れていた電荷が放電された転流電流が重畳して流れ、主
接点４のアーク電流を消弧する。

【００２８】この時、主接点の電流零点を検知装置で検
知した検知信号により第２転流スイッチを閉し、コンデ
ンサの余剰電流を制御部に入力し、制御部により第２転
流回路を閉じて、余剰電流を第１及び２転流回路に流し
て消費するので、負荷側に流れることがなく安全であ
る。

【００２９】また、ツェナダイオードの場合は余剰電圧
より極間電圧が上昇すると自動的に点弧するので、検知
装置を必要とすることがなく、第２転流回路の構成を簡
素化出来る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である転流式直流遮断器の回
路図である。

【図２】本発明の一実施例である転流式直流遮断器の回
路図である。

【図３】本発明の一実施例である転流式直流遮断器の回
路図である。

【図４】本発明の一実施例である転流式直流遮断器の回
路図である。

【図５】本発明の転流式直流遮断器を使用した直流回路
の回路図である。

【符号の説明】

１…直流回路、２…直流電源、３…負荷、４…主接点、
５…第１転流回路、６…第１転流スイッチ、７…リアク
トル、８…コンデンサ、９…エネルギー吸収装置、１０
…第２転流回路、１１…第２転流スイッチ、１２…電流
零点検知手段、１３…制御部、１４…電流検出装置、１
５…電圧検出装置、１６…ツェナダイオード、１７…ダ
イオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 春雄 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 小坂 哲郎 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路に主
   接点を挿入し、主接点を開放すると、転流スイッチを閉
   じてコンデンサからの電流を主接点間のアーク電流に流
   して遮断する転流回路を備えた転流型直流遮断器におい
   て、 直流回路に接続した主接点の電流零点を検知手段で検出
   したら制御部により第２転流スイッチを閉じ、コンデン
   サの余剰電流を転流回路に流す回路を設けることを特徴
   とする転流型直流遮断器。
2. 【請求項２】上記検知手段として変流器を使用すること
   を特徴とする請求項１記載の転流型直流遮断器。
3. 【請求項３】上記検知手段として主接点の極間の電圧を
   検出する装置を使用することを特徴とする請求項１記載
   の転流型直流遮断器。
4. 【請求項４】直流電源と負荷との間を結ぶ直流回路を主
   接点を挿入し、主接点を開放すると、転流スイッチを閉
   じてコンデンサからの電流を主接点間のアーク電流に流
   して遮断する転流回路を備えた転流型直流遮断器におい
   て、 主接点の極間電圧がコンデンサの余剰電流による余剰電
   圧より大きくなると、点弧して余剰電流を転流回路に流
   すツェナダイオードを有する回路を設けることを特徴と
   する転流型直流遮断器。
5. 【請求項５】トロリー線と直流電線との間に接続した直
   流遮断器に上記転流型直流遮断器を使用した電気鉄道用
   き電回路であることを特徴とする請求項１乃至４項いず
   れか１項記載の転流型直流遮断器。