JPH10336878A - 遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 買電系統と自家発系統との連係用の遮断器に
おいて、いずれか系統の事故発生時に事故電流を１／８
サイクル以内で遮断することによって、事故電流を実質
的に限流することにより、事故時に系統に影響を与えな
い遮断器を得る。 【解決手段】 自己消弧型の半導体スイッチとしてのゲ
ートターンオフサイリスタスイッチ９Ｕ〜９Ｗと、この
ゲートターンオフサイリスタスイッチ９Ｕ〜９Ｗに並列
接続された機械型の高速スイッチ８Ｕ〜８Ｗとを備え、
事故発生時に遮断器に流れる電流を高速スイッチ８Ｕ〜
８Ｗ側からゲートターンオフサイリスタスイッチ９Ｕ〜
９Ｗに転流し事故電流を１／８サイクル以内に遮断する
ことにより、事故電流を実質的に限流するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自家発系統と買電
系統の連系用として設けられる遮断器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、サイリスタを用いた従来の遮
断器として例えば平成元年電気学会全国大会講演論文集
［１０］（電力保護１０−１０６／１０７）に示された
配電線用静止形開閉器を示す回路図である。図におい
て、ＭＣは主回路、Ｕ１，Ｖ１およびＷ１はそれぞれＵ
相，Ｖ相およびＷ相の３相に対応した主回路ＭＣの各入
力端子、Ｕ２，Ｖ２およびＷ２はそれぞれＵ相，Ｖ相お
よびＷ相の３相に対応した主回路ＭＣの各出力端子、２
Ｕ，２Ｖ，２Ｗは後述するサイリスタスイッチを通して
各入力端子Ｕ１，Ｖ１およびＷ１と出力端子、２Ｕ，２
Ｖ，２Ｗ間に直列接続された真空電磁接触器、１Ｕ，１
Ｖ，１Ｗはそれぞれ相互に逆並列接続した一対のサイリ
スタからなる非自己消弧型のサイリスタスイッチであ
る。

【０００３】サイリスタスイッチ１Ｕ，１Ｖ，１Ｗを構
成するサイリスタは、一般に一旦ターンオンすると、そ
れを開放状態に戻す（ターンオフさせる）には、サイリ
スタのアノードおよびカソード間に逆電圧を加えるか、
順電流を保持電流以下にしてやらなければならい。

【０００４】３Ｕ，３Ｖおよび３Ｗは、それぞれサイリ
スタスイッチ１Ｕ，１Ｖおよび１Ｗに並列に接続され、
開閉器をサージ電圧より保護する酸化亜鉛型避雷器、４
ａ，４ｂはそれぞれ例えばサイリスタスイッチ１Ｕと出
力端子Ｕ２の間およびサイリスタスイッチ１Ｗと出力端
子Ｗ２の間に設けられ、サイリスタスイッチ１Ｕおよび
１Ｗの通電電流を検出する電流検出手段としての電流検
出用変流器（以下、ＣＴと称する。）、６は主回路ＭＣ
に対して低電位にある制御装置であって、この制御装置
６はＣＴ４ａ，４ｂの検出電流に基づいて真空電磁接触
器２Ｕ，２Ｖおよび２Ｗの開閉と、サイリスタスイッチ
１Ｕ，１Ｖおよび１Ｗの閉成，開放を制御する。

【０００５】次に動作について説明する。制御装置６は
サイリスタスイッチ１Ｕおよび１Ｗの通電電流が零であ
ることをＣＴ４ａ，ＣＴ４ｂからの検出電流により確認
すると、真空電磁接触器２Ｕ，２Ｖおよび２Ｗを閉成
し、これらの真空電磁接触器２Ｕ，２Ｖおよび２Ｗが閉
成された状態でサイリスタスイッチ１Ｕ，１Ｖおよび１
Ｗのゲートに閉成信号を供給して閉成させる。

【０００６】しかる後、サイリスタスイッチ１Ｕ，１Ｖ
および１Ｗのゲートの閉成信号を停止してサイリスタス
イッチ１Ｕ，１Ｖおよび１Ｗを開放させ、再びサイリス
タスイッチ１Ｕおよび１Ｗの通電電流が零であることを
ＣＴ４ａ，４ｂからの検出電流により確認すると、真空
電磁接触器２Ｕ，２Ｖおよび２Ｗを開放させることによ
り真空電磁接触器の長寿命化を図るいわゆるインターロ
ックの動作をおこなう。

【０００７】また、制御装置６は短絡事故電流（以下、
単に事故電流と称する。）遮断時にはＣＴ４ａ，ＣＴ４
ｂにより事故電流を検出し、１ｍｓｅｃ以内にサイリス
タスイッチの閉成信号を停止することにより、事故電流
発生から１サイクル（最大２０ｍｓｅｃ）以内にサイリ
スタスイッチ１Ｕ，１Ｖおよび１Ｗを開放することによ
り事故電流を遮断する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のサイリスタを用
いた遮断器は以上のように構成されているので、事故電
流を検出して１ｍｓｅｃ以内にサイリスタスイッチの閉
成信号を停止しても、各相の電流がゼロクロスする時間
はそれぞれずれているため、サイリスタスイッチがター
ンオフするまで最低１サイクル分の事故電流が流れるこ
とになる。

【０００９】従って遮断器を図１３のように自家発系統
と買電系統の連系用遮断器７として使用すると、買電系
統事故時には１サイクルの間自家発系統より買電系統へ
事故電流が流れ買電系統側の短絡容量を増大せしめ買電
系統側の動揺を招く可能性があった。また、定常時の通
電はサイリスタスイッチを通して行うため従来の機械型
遮断器に比較して通電損失が大きくなる等の問題点があ
った。

【００１０】この発明は、以上のような課題を解消する
ためになされたものであり、買電系統事故時において
も、短絡容量の増大を抑制し、買電系統の動揺を少なく
し、且つ、低損失である遮断器を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る遮
断器は、電力供給系統を結ぶ電力入力端子と電力受容系
統を結ぶ電力出力端子との間に接続された逆並列接続型
の自己消弧型の半導体スイッチと、この自己消弧型の半
導体スイッチに並列接続された機械型の高速スイッチ
と、前記電力供給系統より前記電力受容系統に流れる電
流を検出する電流検出手段と、前記電力供給系統および
電力受容系統のそれぞれの電圧を検出する電圧検出手段
と、前記電流検出手段による検出電流と前記電圧検出手
段による検出電圧の少なくとも１つから電力受容系統あ
るいは電力供給系統の事故を検出する事故検出手段と、
事故検出時に、前記高速スイッチを遮断し少なくとも事
故電流の１／８サイクル内に前記自己消弧型の半導体ス
イッチを遮断する遮断制御手段とを設けたものである。

【００１２】請求項２の発明に係る遮断器において、事
故検出手段は、電力受容系統側の地絡及び短絡事故発生
検出時に、電力供給発系統から前記電力受容系統に流れ
る電流を高速スイッチ側から自己消弧型の半導体スイッ
チに転流させ、事故電流を１／８サイクル以内に遮断さ
せるスイッチ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共
に、前記電力受容系統側の事故が回復し復電を検出した
時、前記両系統の同期を確認し系統電流の１／８サイク
ル以内に前記自己消弧型の半導体スイッチを導通した
後、系統電流の数サイクル以内に前記高速スイッチを投
入させるスイッチ投入信号を遮断制御手段に出力するも
のである。

【００１３】請求項３の発明に係る遮断器において、事
故検出手段は、電力供給系統側の地絡及び短絡事故発生
検出時に電力受容系統から電力供給系統に流れる電流を
高速スイッチ側から自己消弧型の半導体スイッチに転流
し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断させるスイッ
チ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共に、前記電力
供給系統側の事故が回復し復電を検出した時、前記両系
統の同期を確認し系統電流の１／８サイクル以内に前記
自己消弧型の半導体スイッチを導通した後、系統電流の
数サイクル以内に前記高速スイッチを投入させるスイッ
チ投入信号を遮断制御手段に出力するものである。

【００１４】請求項４の発明に係る遮断器において、事
故検出手段は、電力受容系統側の瞬時電圧低下事故時に
よる電圧低下検出時に電力供給系統から電力受容系統に
流れる電流を高速スイッチ側から自己消弧型の半導体ス
イッチに転流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断
させるスイッチ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共
に、前記電力受容系統側の事故が回復し復電を検出した
時、前記両系統の同期を確認し系統電流の１／８サイク
ル以内に前記自己消弧型の半導体スイッチを導通した
後、系統電流の数サイクル以内に前記高速スイッチを投
入させるスイッチ投入信号を遮断制御手段に出力するも
のである。

【００１５】請求項５の発明に係る遮断器において、事
故検出手段は、電力供給系統側の瞬時電圧低下事故時に
よる電圧低下検出時に電力受容系統から電力供給系統に
流れる電流を高速スイッチ側から自己消弧型の半導体ス
イッチに転流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断
させるスイッチ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共
に、前記電力供給系統側の事故が回復し復電をした時、
前記両系統の同期を確認し系統電流の１／８サイクル以
内に前記自己消弧型の半導体スイッチを導通した後、系
統電流の数サイクル以内に前記高速スイッチを投入させ
るスイッチ投入信号を遮断制御手段に出力するものであ
る。

【００１６】請求項６の発明に係る遮断器は、自己消弧
型の半導体スイッチと、この自己消弧型の半導体スイッ
チに並列接続された機械型の高速スイッチ及び事故検出
回路とを多相分備え、事故発生時に事故電流を上記高速
スイッチ側から前記自己消弧型の半導体スイッチに転流
し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断するものであ
る。

【００１７】請求項７の発明に係る遮断器は、自己消弧
型の半導体スイッチと、この自己消弧型の半導体スイッ
チに並列接続された機械型の高速スイッチ及び事故電流
検出回路とを３相中の２相に備え、事故発生時に事故電
流を上記高速スイッチから前記自己消弧型の半導体スイ
ッチに転流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断す
るものである。

【００１８】請求項８の発明に係る遮断器は、自己消弧
型の半導体スイッチの過電圧保護要素として酸化亜鉛型
避雷器を使用したものである。

【００１９】請求項９の発明に係る遮断器は、自己消弧
型の半導体スイッチは相互に逆並列接続された一対のゲ
ートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）で構成されるもの
である。

【００２０】請求項１０の発明に係る遮断器において、
自己消弧型の半導体スイッチは相互に逆並列接続された
一対の静電誘導型サイリスタ（ＳＩサイリスタ）で構成
されるものである。

【００２１】請求項１１の発明に係る遮断器において、
機械型の高速スイッチは、電磁反発形引外し機構を有す
るものである。

【００２２】請求項１２の発明に係る遮断器において、
事故検出手段は、電力供給系統および電力受容系統の電
圧レベルの一致、電圧周波数の一致に基づいて前記両系
統の同期を判別する同期判別手段と、電圧検出結果と電
流検出結果に基づいて何れの系統の方向に事故が発生し
たかを判別する潮流判別手段とを備えたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態を図１に基
づいて説明する。図１は、この発明の一実施の形態を示
す回路図である。図においてＭＣ１は主回路、Ｕ１，Ｖ
１及びＷ１はそれぞれＵ相，Ｖ相及びＷ相の３相に対応
した主回路ＭＣ１の各入力端子、Ｕ２，Ｖ２及びＷ２は
それぞれＵ相，Ｖ相及びＷ相の３相に対応した主回路Ｍ
Ｃ１の各出力端子、９Ｕ，９Ｖ，９Ｗはそれぞれ相互に
逆並列接続された一対のゲートターンオフサイリスタか
らなる自己消弧型の半導体スイッチとしてのＧＴＯスイ
ッチである。

【００２４】ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗを構成す
るゲートターンオフサイリスタはゲート、カソード間に
正方向の電流を流せばターンオンし、ゲート、カソード
間に逆方向の電流を流せばターンオフするものである。
８Ｕ，８Ｖ，８Ｗは各相のＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，
９Ｗに、それぞれ並列接続された機械型の高速スイッチ
である。高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗは電磁反発形引
外し機能を備え、開放信号を入力すると電磁反発コイル
に電流が流れることで接点引外し機構が動作して１ｍｓ
ｅｃ以内に開極し、投入信号を入力すると投入コイル等
が励磁されて数サイクルで閉極するものである。

【００２５】１０Ｕ，１０Ｖ，１０ＷはＧＴＯスイッチ
９Ｕ，９Ｖ，９Ｗにそれぞれ並列接続された過電圧抑制
要素としてのコンデンサ、抵抗で構成されたスナバ回路
である。４ａ，４ｂはＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗ
及び高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗの通電電流を検出す
る電流検出手段としての電流検出用変流器（以下ＣＴと
称する）。５ａ，５ｂはＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９
Ｗ及び高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗの電圧を検出する
電圧検出手段としての電圧検出用変成器（以下ＰＴと称
する）。

【００２６】１５はＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗ及
び高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ等より構成されるスイ
ッチの開閉を制御する制御装置である。この制御装置１
５はＣＴ４，４ｂからの出力に基づいて系統電流値を検
出する電流検出回路１２、ＰＴ５ａからの出力に基づい
て自家発系統（電力供給系統）の瞬時電圧低下を検出す
る電圧検出回路１１ａ、ＰＴ５ｂからの出力に基づいて
買電系統（電力受容系統）の瞬時電圧低下を検出する電
圧検出回路１１ｂ、電流検出回路１２、電圧検出回路１
１ａ，１１ｂによる検出結果より買電系統あるいは自家
発系統の地絡、短絡事故、瞬時電圧低下事故を検出する
事故検出手段としての事故検出回路１３、事故検出回路
１４による事故検出結果に基づいて高速スイッチ８Ｕ，
８Ｖ，８Ｗ、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに開放信
号を出力し、また瞬時電圧低下事故復旧時に高速スイッ
チ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗ、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗ
に閉成信号を出力する遮断制御手段としての開閉信号形
成用論理回路１４より構成されている。

【００２７】尚、事故検出回路１３は、図１０に示すよ
うに、自家発系統側の瞬時電圧低下事故により電圧検出
回路１１ａで検出された電圧が所定値以下になったと判
別された時に第１の判別信号ａ１を出力し、低圧した電
圧が所定値に復旧したと判別された時に第２の判別信号
ａ２を出力する第１電圧判別器１３ａ、買電系統側の瞬
時電圧低下事故により電圧検出回路１１ｂで検出された
電圧が所定値以下になったと判別された時に第３の判別
信号ｂ１を出力し、低圧した電圧が所定値に復旧したと
判別された時に第４の判別信号ｂ２を出力する第２電圧
判別器１３ｂ、自家発系統より買電系統に流れる電流を
検出する電流検出回路１２の検出電流が地絡および短絡
事故を判定する所定値を超えたと判別された時に第５の
判別信号ｃを出力する電流判別器１３ｃ、電圧検出回路
１１ａと電圧検出回路１１ｂで検出された電圧の周波数
が瞬時電圧低下事故復旧後に等しくなったと判別された
時に第５の判別信号ｄを出力する周波数判別器１３ｄ、
瞬時電圧低下事故復旧時に第１、第４、第６の判別信号
ａ２，ｂ２，ｄとに基づいて自家発系統側と買電系統側
の電圧の同期判別を行い第７の判別信号ｅを出力する同
期判別器１３ｅ、第１および第２電圧判別器１３ａ，１
３ｂと電流判別器１３ｃの出力に基づいて両系統のいず
れの系統の瞬時電圧低下であるかを判別する潮流判別器
１３ｆを備えている。

【００２８】上記の構成によれば、電流判別器１３ｃに
て事故電流であるかを判別すると共に、潮流判別器１３
ｆにより両系統のいずれの系統の事故かを判別できる効
果があり、また、電圧検出回路１１ａ，１１ｂにより瞬
時電圧低下を検出すると共に潮流判別器１３ｆにより両
系統のいずれの系統の瞬時電圧低下であるかを判別でき
る効果がある。なお、事故復旧時においては、周波数判
別器１３ｄ、電圧判別器１３ａ，１３ｂ及び同期判別器
１３ｅにより両系統の同期を判別できる効果がある。

【００２９】開閉信号形成用論理回路１４は図１１に示
すように、各高速スイッチ８Ｕ〜８Ｗ、ＧＴＯスイッチ
９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに対応して設けられた論理積回路１２
０〜１２２，１３０〜１３２，１４０〜１４２、ＧＴＯ
スイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに対応して設けられた論理積
回路１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２
のＬレベル信号を１ｍｓｅｃ程度遅延出力する遅延回路
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２より
構成されている。

【００３０】論理積回路１２０〜１２２，１３０〜１３
２，１４０〜１４２の一方の各入力端子はＨレベル電圧
に共通接続され、他方の各入力端子は事故検出回路１３
からの第１、第３、第５、第７の判別信号ａ１，ｂ１，
ｃ，ｅの論理和をとる論理和回路１００からの信号を反
転出力する反転回路１１０の出力端子に共通接続されて
いる。尚、第７の判別信号ｅは反転回路１１１を通して
論理和回路１００に入力される。

【００３１】事故検出回路１３より、例えば端子電圧が
瞬時停電したことを電圧検出回路１１ａあるいは１１ｂ
で検出され、第１電圧判別器１３あるいは第２電圧判別
器１３ｂより第１の判別信号ａ１或いは第３の判別信号
ｂ１が開閉信号形成用論理回路１４の論理和回路１１０
に入力されると、論理和回路１１０はＨレベル信号を反
転回路１１０に入力する。反転回路１１０はＨレベル信
号をＬレベル信号に反転して論理積回路１２０〜１２
２，１３０〜１３２，１４０〜１４２に入力する。その
結果、論理積回路１２０，１３０，１４０はＬレベルの
開放信号を各高速スイッチ８Ｕ〜８Ｗに出力する。

【００３２】また、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに
対応して設けられた論理積回路１２１，１２２，１３
１，１３２，１４１，１４２は遅延回路Ｄ１１，Ｄ１
２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２を通して１ｍｓｅ
ｃ後にＬレベルの開放信号をＧＴＯスイッチ９Ｕ，９
Ｖ，９Ｗに出力する。尚、遅延回路Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ
２１，Ｄ２２，Ｄ３１，Ｄ３２はＨレベルの閉成信号を
遅延動作無しで出力する。

【００３３】あるいは短絡事故発生により、事故電流が
流れたことが電流判別器１３ｃで判別されると、第５の
判別信号ｃは論理和回路１１０に入力される。その結
果、論理和回路１１０はＨレベル信号を反転回路１１０
に入力する。反転回路１１０はＨレベル信号をＬレベル
信号に反転して論理積回路１２０〜１２２，１３０〜１
３２，１４０〜１４２に入力する。その結果、論理積回
路１２０〜１２２，１３０〜１３２，１４０〜１４２は
瞬時停電検出時と同様の動作して各高速スイッチ８Ｕ〜
８Ｗ、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９ＷにＬレベルの開
放信号を出力する。

【００３４】また、買電系統側、自家発系統側の事故が
回復すると、第１、第３、第５、第７の判別信号ａ１，
ｂ３，ｃ，ｅはＬレベル信号となって、またＨレベル信
号の第７判別信号ｅは反転回路１１１を通してＬレベル
信号となって論理和回路１１０に入力される。その結
果、論理和回路１１０はＬレベル信号を反転回路１１０
に入力する。反転回路１１０はＬレベル信号をＨレベル
信号に反転して論理積回路１２０〜１２２，１３０〜１
３２，１４０〜１４２に入力する。その結果、論理積回
路１２０〜１２２，１３０〜１３２，１４０〜１４２は
各高速スイッチ８Ｕ〜８Ｗ、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９
Ｖ，９ＷにＨレベルの閉成信号を出力する。

【００３５】次に本実施の形態の動作について説明す
る。自家発系統側あるいは買電系統側で地絡および短絡
事故発生時に事故電流が遮断器に流れたことをＣＴ４
ａ，４ｂにて検出した時の動作を図２を参照し説明す
る。電流検出回路１２がＣＴ４ａ，４ｂ、にて事故電流
を検出し、その事故電流より地絡および短絡事故と判別
すると上述した動作により、開閉信号形成用論理回路１
４は高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗに開放信号を送出
し、高速スイッチ８Ｕ，８Ｖ，８Ｗを開放すると共にそ
の後１ｍｓｅｃ以内、即ちにＧＴＯスイッチ９Ｕ，９
Ｖ，９Ｗに流れる事故電流が最大値となる１／４サイク
ル未満の事故電流の１／８サイクル以内にＧＴＯスイッ
チ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗに開放信号を送出すると、図２に示
すように事故電流が波高値が最大値になる１／８サイク
ル以内に事故電流を遮断することができる。

【００３６】事故復旧時にはＰＴ５ａ，５ｂ及び電圧検
出回路１１ａ，１１ｂにて両系統の電圧、及び周波数を
検出し事故検出回路１３の同期判別判定部１３ｅにて同
期を確認した後、開閉信号形成用論理回路１４よりＧＴ
Ｏスイッチ９Ｕ，９Ｖ，９Ｗを系統電流の１／８サイク
ル以内に閉成した後、数サイクル以内に高速スイッチ８
Ｕ，８Ｖ，８Ｗを投入し両系統の連系を図る。

【００３７】次に、瞬時電圧低下が発生した場合はＰＴ
５ａ，５ｂ及び電圧検出回路１１ａ，１１ｂにて瞬時低
下電圧を検出し、事故検出回路１３にて瞬時電圧低下事
故と判別すると事故電流遮断時と同様の動作で遮断器を
遮断する。また、事故復旧時にも同様の動作で両系統の
同期を確認した後、両系統の連系を図る。

【００３８】このように本実施の形態では、事故電流が
１／８サイクルで遮断されることにより、実質的に事故
電流が限流されるので自家発系統連系ガイドラインに示
されるように買電系統事故時及び自家発系統事故時にお
いても電力の品質、系統の保護の面で既存の電力供給シ
ステムに影響を与える可能性が極めて少なくなると共
に、瞬時電圧低下事故に対しても供給信頼度の面でも既
存の電力供給システムに影響を与えない系統連系システ
ムが構築できる。

【００３９】また、定常電流を高速スイッチに通電して
半導体スイッチに通電しないので、通電損失を低減でき
る。

【００４０】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す回路図である。なお、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図におい
てＭＣ２は主回路であって、上記実施の形態１ではＧＴ
Ｏスイッチ、高速スイッチ及びスナバ回路をそれぞれ３
相分設けた場合について説明したが、本実施の形態では
２相分例えばＵ相とＷ相の分だけ各構成要素を設けた場
合である。

【００４１】この場合、ＧＴＯスイッチ９Ｕ、高速スイ
ッチ８Ｕ及びスナバ回路１０Ｕと、ＧＴＯスイッチ９
Ｗ、高速スイッチ８Ｗ及びスナバ回路１０Ｗの電圧責務
は、ＧＴＯスイッチ９Ｕ，９Ｗ及び高速スイッチ８Ｕ，
８Ｗが開放時に線間電圧が印加されるため、上記実施の
形態に比し電圧責務は√３倍となるが、各スイッチ回路
および、事故検出回路１３、開閉信号形成用論理回路１
４の構成は簡単でコスト的にも安価なものとなる。

【００４２】このように、本実施の形態でも上記実施の
形態１と同様の限流機能が達成できると共に、本実施の
形態では主回路を構成する構成要素として１相分を省略
できるので、より遮断器の小型化、低廉化を図ることが
できる。

【００４３】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３を示す回路図である。なお、図１と対応する部分に
は同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図におい
てＭＣ３は主回路であって、上記実施の形態ではＧＴＯ
スイッチの過電圧保護要素はコンデンサと抵抗で構成さ
れたスナバ回路の場合について説明したが、本実施の形
態では過電圧保護要素として酸化亜鉛型避雷器１６Ｕ，
１６Ｖ及び１６Ｗで構成している。この場合、実施の形
態１、２におけるスナバ回路に比較し部品点数も少な
く、遮断器の小型化、高信頼度を図ることができる。

【００４４】実施の形態４．なお、上記実施の形態３で
は、ＧＴＯスイッチ９Ｕ〜９Ｗ、高速スイッチ８Ｕ〜８
Ｗ酸化亜鉛型避雷器１６Ｕ〜１６Ｗを３相分設けた場合
について説明したが、図５に示す主回路ＭＣ４のように
２相分例えばＵ相とＷ相の分だけ各構成要素を設けた場
合においても実施の形態２及び実施の形態３と同様の効
果が得られる。

【００４５】実施の形態５．なお、上記実施の形態１で
は自己消弧型の半導体スイッチとしてゲートターンオフ
サイリスタを使用する場合について述べたが、図６に示
す主回路ＭＣ５のように自己消弧型半導体スイッチとし
て静電誘導型サイリスタ（ＳＩサイリスタ）を使用した
ので、自己消弧型半導体スイッチの駆動用電源の省エネ
ルギー化及び耐ノイズ性の強化ができる。

【００４６】実施の形態６．なお、上記実施の形態５で
は、ＳＩサイリスタ１７Ｕ〜１７Ｗ、高速スイッチ８Ｕ
〜８Ｗスナバ回路１０Ｕ〜１０Ｗを３相分設けた場合に
ついて説明したが、図７に示す主回路ＭＣ６のように２
相分例えばＵ相とＷ相の分だけ各構成要素を設けた場合
においても実施の形態２、実施の形態３及び実施の形態
５と同様の効果が得られる。

【００４７】実施の形態７．上記実施の形態ではＳＩサ
イリスタ１７Ｕ〜１７Ｗの過電圧保護要素としてコンデ
ンサと抵抗で構成されたスナバ回路の場合について説明
したが、本実施の形態では図８に示す主回路ＭＣ７のよ
うに過電圧保護要素として酸化亜鉛型避雷器１６Ｕ〜１
６Ｗで構成し、部品点数も少なく小型化、高信頼度を図
ることができる。

【００４８】実施の形態８．なお、上記実施の形態で
は、ＳＩサイリスタ１７Ｕ〜１７Ｗ、高速スイッチ８Ｕ
〜８Ｗ酸化亜鉛型避雷器１６Ｕ〜１６Ｗを３相分設けた
場合について説明したが、図９に示す主回路ＭＣ８のよ
うに２相分例えばＵ相とＷ相の分だけ各構成要素を設け
た場合においても実施の形態２、実施の形態３及び実施
の形態７と同様の効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、電力供給系統
を結ぶ電力入力端子と電力受容系統を結ぶ電力出力端子
との間に接続された逆並列接続型の自己消弧型の半導体
スイッチと、この自己消弧型の半導体スイッチに並列接
続された機械型の高速スイッチと、前記電力供給系統よ
り前記電力受容系統に流れる電流を検出する電流検出手
段と、前記電力供給系統および電力受容系統のそれぞれ
の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段に
よる検出電流と前記電圧検出手段による検出電圧の少な
くとも１つから電力受容系統あるいは電力供給系統の事
故を検出する事故検出手段と、事故検出時に、前記高速
スイッチを遮断し少なくとも事故電流の１／８サイクル
内に前記自己消弧型の半導体スイッチを遮断する遮断制
御手段とを設けたので、いずれか系統の事故発生時に事
故電流を１／８サイクル以内で遮断することによって、
事故電流を実質的に限流することにより、事故時に系統
に影響を与えない遮断器を得る。また、定常時の通電は
機械型の高速スイッチによりおこなうため遮断器の通電
損失は従来の機械型遮断器と同等以下に低減できるとい
う効果がある。

【００５０】請求項２の発明によれば、事故検出手段
は、電力受容系統側の地絡及び短絡事故発生検出時に、
電力供給系統から前記電力受容系統に流れる電流を高速
スイッチ側から自己消弧型の半導体スイッチに転流さ
せ、事故電流を１／８サイクル以内に遮断させるスイッ
チ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共に、前記電力
受容系統側の事故が回復し復電を検出した時、前記両系
統の同期を確認し系統電流の１／８サイクル以内に前記
自己消弧型の半導体スイッチを導通した後、系統電流の
数サイクル以内に前記高速スイッチを投入させるスイッ
チ投入信号を遮断制御手段に出力することで、電力供給
系統から電力受容系統へ流出する事故電流（逆潮流）を
電力受容系統に動揺を与えない範囲で抑制することが可
能であり、電力受容側の電力供給システムの安定化を図
れるという効果が得られる。

【００５１】請求項３の発明によれば、事故検出手段
は、電力供給系統側の地絡及び短絡事故発生検出時に電
力受容系統から電力供給系統に流れる電流を高速スイッ
チ側から自己消弧型の半導体スイッチに転流し、事故電
流を１／８サイクル以内に遮断させるスイッチ遮断信号
を遮断制御手段に出力すると共に、前記電力供給系統側
の事故が回復し復電を検出した時、前記両系統の同期を
確認し系統電流の１／８サイクル以内に前記自己消弧型
の半導体スイッチを導通した後、系統電流の数サイクル
以内に前記高速スイッチを投入させるスイッチ投入信号
を遮断制御手段に出力することで、電力受容系統側から
電力供給系統側へ流入する事故電流（潮流）を電力供給
系統側に動揺を与えない範囲で抑制することが可能であ
り、電力供給系統側の電力供給システムの安定化を図れ
るという効果が得られる。

【００５２】請求項４の発明によれば、事故検出手段
は、電力受容系統側の瞬時電圧低下事故時による電圧低
下検出時に電力供給系統から電力受容系統に流れる電流
を高速スイッチ側から自己消弧型の半導体スイッチに転
流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断させるスイ
ッチ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共に、前記電
力受容系統側の事故が回復し復電を検出した時、前記両
系統の同期を確認し系統電流の１／８サイクル以内に前
記自己消弧型の半導体スイッチを導通した後、系統電流
の数サイクル以内に前記高速スイッチを投入させるスイ
ッチ投入信号を遮断制御手段に出力することで、電力供
給系統側の電力の供給信頼度を向上できるという効果が
ある。

【００５３】請求項５の発明によれば、事故検出手段
は、電力供給系統側の瞬時電圧低下事故時による電圧低
下検出時に電力受容系統から電力供給系統に流れる電流
を高速スイッチ側から自己消弧型の半導体スイッチに転
流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断させるスイ
ッチ遮断信号を遮断制御手段に出力すると共に、前記電
力供給系統側の事故が回復し復電をした時、前記両系統
の同期を確認し系統電流の１／８サイクル以内に前記自
己消弧型の半導体スイッチを導通した後、系統電流の数
サイクル以内に前記高速スイッチを投入させるスイッチ
投入信号を遮断制御手段に出力することで、電力受容系
統側の電力の供給信頼度を向上できるという効果があ
る。

【００５４】請求項６の発明によれば、自己消弧型の半
導体スイッチと、この自己消弧型の半導体スイッチに並
列接続された機械型の高速スイッチ及び事故検出回路と
を多相分備え、事故発生時に事故電流を上記高速スイッ
チ側から前記自己消弧型の半導体スイッチに転流し、事
故電流を１／８サイクル以内に遮断することで、電力受
容系統側においても電力供給系統側においても電力供給
システムの安定化を図れるという効果がある。

【００５５】請求項７の発明によれば、自己消弧型の半
導体スイッチと、この自己消弧型の半導体スイッチに並
列接続された機械型の高速スイッチ及び事故電流検出回
路とを３相中の２相に備え、事故発生時に事故電流を上
記高速スイッチから前記自己消弧型の半導体スイッチに
転流し、事故電流を１／８サイクル以内に遮断すること
で、回路構成が簡単で遮断器の小型化、低廉化が図れる
という効果がある。

【００５６】請求項８の発明によれば、自己消弧型の半
導体スイッチの過電圧保護要素として酸化亜鉛型避雷器
を使用することで、部品点数の低減により遮断器の小型
化、低廉化が図れるという効果が得られる。

【００５７】請求項９の発明によれば、自己消弧型の半
導体スイッチは相互に逆並列接続された一対のゲートタ
ーンオフサイリスタ（ＧＴＯ）で構成したので、確実に
事故電流を遮断できるという効果がある。

【００５８】請求項１０の発明によれば、自己消弧型の
半導体スイッチは相互に逆並列接続された一対の静電誘
導型サイリスタ（ＳＩサイリスタ）で構成したので、サ
イリスタ駆動用電源の省エネルギー化及び遮断器の耐ノ
イズ性強化が図れるという効果がある。

【００５９】請求項１１の発明によれば、機械型の高速
スイッチは、電磁反発形引外し機構を有することで、定
常電流を高速スイッチに通電することが可能であり、遮
断器の低損失化を実現できるという効果がある。

【００６０】請求項１２の発明によれば、事故検出手段
は、電力供給系統および電力受容系統の電圧レベルの一
致、電圧周波数の一致に基づいて前記両系統の同期を判
別する同期判別手段と、電圧検出結果と電流検出結果に
基づいて何れの系統の方向に事故が発生したかを判別す
る潮流判別手段とを備えたことで、事故電流を１／８サ
イクル以内に遮断すると共に事故復旧時には両系統の同
期を確認した後、系統電流の１／８サイクル以内に連系
をおこない電力供給システムの安定化を図れるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の動作を説明する波
形図である。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態３に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図５】 この発明の実施の形態４に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図６】 この発明の実施の形態５に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図７】 この発明の実施の形態６に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図８】 この発明の実施の形態７に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図９】 この発明の実施の形態８に係る遮断器の構成
を示す回路図である。

【図１０】 この発明の実施の形態９に係る遮断器の構
成を示す回路図である。

【図１１】 この発明に係る遮断器の開閉信号形成用論
理回路の構成図である。

【図１２】 従来の遮断器の構成を示す回路図である。

【図１３】 従来の遮断器の使用回路図である。

【符号の説明】

ＭＣ１〜８ 主回路、４ａ，４ｂ 電流検出用変流器
（ＣＴ）、５ａ，５ｂ電圧検出用変成器（ＰＴ）、ＭＣ
遮断器、８Ｕ〜８Ｗ 高速スイッチ、９Ｕ〜９Ｗ ゲ
ートターンオフスイッチ、１１ａ，１１ｂ 電圧検出回
路、１２ 電流検出回路、１３ 事故検出回路、１３
ａ，１３ｂ 電圧判別手段、１３ｃ 電流判別手段、１
３ｄ 周波数判別手段、１３ｅ 同期判別手段、１３ｆ
潮流判別手段、１４ 開閉信号形成用論理回路、１５
制御装置、１６Ｕ〜１６Ｗ 酸化亜鉛型避雷器、１７
Ｕ〜１７Ｗ 静電誘導型サイリスタ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力供給系統を結ぶ電力入力端子と電力
   受容系統を結ぶ電力出力端子との間に接続された逆並列
   接続型の自己消弧型の半導体スイッチと、 この自己消弧型の半導体スイッチに並列接続された機械
   型の高速スイッチと、 前記電力供給系統より前記電力受容系統に流れる電流を
   検出する電流検出手段と、 前記電力供給系統および電力受容系統のそれぞれの電圧
   を検出する電圧検出手段と、 前記電流検出手段による検出電流と前記電圧検出手段に
   よる検出電圧の少なくとも１つから電力受容系統あるい
   は電力供給系統の事故を検出する事故検出手段と、 事故検出時に、前記高速スイッチを遮断し少なくとも事
   故電流の１／８サイクル内に前記自己消弧型の半導体ス
   イッチを遮断する遮断制御手段とを備えたことを特徴と
   する遮断器。
2. 【請求項２】 事故検出手段は、電力受容系統側の地絡
   及び短絡事故発生検出時に、電力供給発系統から前記電
   力受容系統に流れる事故電流を高速スイッチ側から自己
   消弧型の半導体スイッチに転流させ、前記事故電流を１
   ／８サイクル以内に遮断させるスイッチ遮断信号を遮断
   制御手段に出力すると共に、前記電力受容系統側の事故
   が回復し復電を検出した時、前記両系統の同期を確認し
   て系統電流の１／４サイクル以内に前記自己消弧型の半
   導体スイッチを導通した後、前記系統電流の数サイクル
   以内に前記高速スイッチを投入させるスイッチ投入信号
   を遮断制御手段に出力することを特徴とする請求項１に
   記載の遮断器。
3. 【請求項３】 事故検出手段は、電力供給系統側の地絡
   及び短絡事故発生検出時に電力受容系統から電力供給系
   統に流れる事故電流を高速スイッチ側から自己消弧型の
   半導体スイッチに転流し、前記事故電流を１／８サイク
   ル以内に遮断させるスイッチ遮断信号を遮断制御手段に
   出力すると共に、前記電力供給系統側の事故が回復し復
   電を検出した時、前記両系統の同期を確認して系統電流
   の１／４サイクル以内に前記自己消弧型の半導体スイッ
   チを導通した後、前記系統電流を数サイクル以内に前記
   高速スイッチを投入させるスイッチ投入信号を遮断制御
   手段に出力することを特徴とする請求項１に記載の遮断
   器。
4. 【請求項４】 事故検出手段は、電力受容系統側の瞬時
   電圧低下事故時による電圧低下検出時に電力供給系統か
   ら電力受容系統に流れる事故電流を高速スイッチ側から
   自己消弧型の半導体スイッチに転流し、前記事故電流を
   １／８サイクル以内に遮断させるスイッチ遮断信号を遮
   断制御手段に出力すると共に、前記電力受容系統側の事
   故が回復し復電を検出した時、前記両系統の同期を確認
   して系統電流の１／４サイクル以内に前記自己消弧型の
   半導体スイッチを導通した後、前記系統電流の数サイク
   ル以内に前記高速スイッチを投入させるスイッチ投入信
   号を遮断制御手段に出力することを特徴とする請求項１
   に記載の遮断器。
5. 【請求項５】 事故検出手段は、電力供給系統側の瞬時
   電圧低下事故時による電圧低下検出時に電力受容系統か
   ら電力供給系統に流れる事故電流を高速スイッチ側から
   自己消弧型の半導体スイッチに転流し、前記事故電流を
   １／８サイクル以内に遮断させるスイッチ遮断信号を遮
   断制御手段に出力すると共に、前記電力供給系統側の事
   故が回復し復電をした時、前記両系統の同期を確認して
   系統電流の１／４サイクル以内に前記自己消弧型の半導
   体スイッチを導通した後、前記系統電流の数サイクル以
   内に前記高速スイッチを投入させるスイッチ投入信号を
   遮断制御手段に出力することを特徴とする請求項１に記
   載の遮断器。
6. 【請求項６】 自己消弧型の半導体スイッチと、この自
   己消弧型の半導体スイッチに並列接続された機械型の高
   速スイッチ及び事故検出回路とを多相分備え、事故発生
   時に事故電流を上記高速スイッチ側から前記自己消弧型
   の半導体スイッチに転流し、前記事故電流を１／８サイ
   クル以内に遮断することを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の遮断器。
7. 【請求項７】 自己消弧型の半導体スイッチと、この自
   己消弧型の半導体スイッチに並列接続された機械型の高
   速スイッチ及び事故電流検出回路とを３相中の２相に備
   え、事故発生時に事故電流を上記高速スイッチから前記
   自己消弧型の半導体スイッチに転流し、事故電流を１／
   ８サイクル以内に遮断することを特徴とする請求項６に
   記載の遮断器。
8. 【請求項８】 自己消弧型の半導体スイッチの過電圧保
   護要素として酸化亜鉛型避雷器を使用したことを特徴と
   する請求項１ないし７のいずれかに記載の遮断器。
9. 【請求項９】 自己消弧型の半導体スイッチは相互に逆
   並列接続された一対のゲートターンオフサイリスタ（Ｇ
   ＴＯ）で構成することを特徴とする請求項１ないし８の
   いずれかに記載の遮断器。
10. 【請求項１０】 自己消弧型の半導体スイッチは相互に
    逆並列接続された一対の静電誘導型サイリスタ（ＳＩサ
    イリスタ）で構成することを特徴とする請求項１ないし
    ８のいずれかに記載の遮断器。
11. 【請求項１１】 機械型の高速スイッチは、電磁反発形
    引外し機構を有することを特徴とする請求項１ないし１
    ０のいずれかに記載の遮断器。
12. 【請求項１２】 事故検出手段は、電力供給系統および
    電力受容系統の電圧レベルの一致、周波数の一致に基づ
    いて前記両系統の同期を判別する同期判別手段と、電圧
    検出結果と電流検出結果に基づいて何れの系統の方向に
    事故が発生したかを判別する潮流判別手段とを備えたこ
    とを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の
    遮断器。