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

転流型直流遮断器

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JPH0973845A
JPH0973845A JP22878595A JP22878595A JPH0973845A JP H0973845 A JPH0973845 A JP H0973845A JP 22878595 A JP22878595 A JP 22878595A JP 22878595 A JP22878595 A JP 22878595A JP H0973845 A JPH0973845 A JP H0973845A
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Minoru Hosoda
稔 細田
Shigetoshi Ouchi
茂俊 大内
Susumu Yoshida
享 吉田
Haruo Honda
春雄 本田
Tetsuo Kosaka
哲郎 小坂
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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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016108528A1 (ko) * 2014-12-29 2016-07-07 주식회사 효성 Dc 차단기
JP2018538677A (ja) * 2015-12-28 2018-12-27 サイブレーク アーベーScibreak Ab 電流を遮断する装置、システム及び方法

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