JPS5957524A - 交流限流形半導体しや断器 - 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】 本発明は変流配電線や交流送電線路等の電力系統内の地
絡、または短絡等の故障時に発生する過渡的な故障電流
を抑制、限流してしゃ断する交流限流形半導体しゃ断器
に関する。

従来、この種の変流限流形しゃ断器としては第１図に示
す回路方式が提案されている。この第１図は系統線の一
相のみを取出して示したもので、１は１次側巻線Ｎ、と
２次側巻線Ｎ２とを備えた変圧器、２は前記変圧器１と
直列に接続されたコンデンサで、その変圧器１とコンデ
ンサ２とで第１回路を形成している。５はリアクトル、
６は前記リアクトル５と直列に接続された抵抗でそのリ
アクトル５と抵抗６とで第８回路を形成し、前記第１回
路とは並列回路を構成している。６は第２図の（ｅＬｌ
で示すギャップ或いは（ｂ）で示すザイリスタ等の半導
体スイッチ等で構成される投入装置、４は前記投入装置
３に直列に接続された抵抗で、投入装置６と抵抗４とで
第２回路乞形成し、その第２回路は前記変圧器１０２次
側巻線Ｎ２の回路に挿入接続されている。そして前記第
１回路と第８回路とが並列に接続さプｔた回路と直列に
サイリスタ等の半導体素子で形成されたスイッチ開閉部
７が接続されてしゃ断器が構成されている。

次に、第１図の具体的な動作について以下説明する。定
常時通電においては、変圧器１０２次側巻線Ｎ２の端子
電圧が低いため投入装置３は不動作状態にあり、従って
、変圧器１Ｑ）２次巻線側は開放状態で変圧器１とコン
デンサ２とは直列共振回路ビ形成し、系統線路の変流周
波数に対して共振して（・る。このとき前記第１回路と
第２回路で構成される並列回路の総合インピーダンスは
略、零の状態で系統線路のａ、ｂ間乞連系通電している
。

次に、系統線路ａ、ｂ間に地絡、又は短絡等の事故が発
生して線路は過渡的に大電流が流れ出すと変圧器１０２
次側巻線Ｎ２の端子電圧が急上昇し投入装置６がギャッ
プの場合には目動的に放電し、また投入装置６がサイリ
スタスイッチ等の場合には外部からの制御により第２回
路が閉路して前記投入装置６が作動し、変圧器１０２次
側巻線Ｎ２に抵抗が挿入された閉路状態を形成して変圧
器１の１次巻線Ｎ、側から見たインピーダンス値を零の
状態にする。然して、上記直列共振回路の共振点２外し
コンデンサ２と、第８回路を構成するりアクドル５との
間で並列共振回路を形成し、第１回路と第３回路が並列
接続して構成された回路の総合インピーダンス乞増大さ
せる。そして、系統線路ａ、ｂ間に流れる過渡的大電流
？定常通電電流の数倍付近にまで抑制、限流して最終的
にサイリスタ等の半導体素子で構成されたスイッチ開閉
部７でしゃ断乞行なう。

従来の変流限流形半導体しゃ断器は上記の様に構成され
ていたので、投入装置６がギャップを用いる方法では一
度通電すると事故が除外された後ギャップ間の放電を消
弧することが必要で故障前の状態に復帰するのに時間が
かかることや、放電電極部の消耗により放電特性が変る
こと、及び保守、点検を要すること等の欠点があった。

また、半導体スイッチ等χ用いる投入方法では当然外部
からの制御入力信号が必要でどうしても回路構成が複雑
になるという欠点があった。

本発明は上記の如き従来の欠点を除去するために為され
１こもので、第１図においてギャップまたは半導体スイ
ッチの投入装置６の代りに酸化亜鉛型非線形抵抗素子２
用いることにより外部からの制御なしに高速で過鑞流乞
抑制し自動的に元の状態に復帰できる信頼度の高い変流
限流形半導体しゃ断器乞提供することを目的とする。

以下、本発明の一実施例２図について説明する。

図中、第１図と同一の部分は同一の符号をもって図示し
た第８図において、６０は酸化亜鉛型非線形抵抗素子か
らなる投入装置で、２０は変圧器１に対してコンデンサ
２と対称に配設したコンデンサである。

次に本発明の動作について以下に説明する。第８図にお
いて定常通電時においては変圧器１０２次側巻線Ｎ２の
端子電圧は低いために酸化亜鉛型非線形抵抗素子６０は
抵抗大で、即ち変圧器１０２次巻線Ｎ、側は開放に近い
状態にあり、変圧器１とコンデンサ２および２０とは直
列共振回路を形成し、系統線路の変流周波数に対し共振
している。

この時、第１回路と第８回路で構成される並列回路の総
合インピーダンスは略、零の状態で系統線路を互いに連
系し定常通電の状態にある。

次に、系統線路に地絡、若くは短絡等の事故が発生した
とすると線路に過渡大電流が流れるため変圧器１０２次
側巻線Ｎ２の端子電圧が急上昇して酸化亜鉛型非線形抵
抗素子３０は抵抗が減少し、変圧器１の２次側巻線Ｎ２
に抵抗４が挿入された閉路状態を形成することによって
変圧器１０１次巻線Ｎ、側から見たインピーダンス値乞
零の状態に切換え、上記直列共振回路の共振点２外ずし
、コンデンサ２と第８回路を構成しているリアクトル５
との間で並列共振回路を形成する。よって第１回路と第
３回路とが並列接続して構成される総合回路のインピー
ダンスを増大させ、系統線路に流れろ過電流を定常通電
電流の数倍まで抑制、限流し最終的にサイリスタ等の半
導体素子で構成されたスイッチ開閉部７でしゃ断ビ行う
。かくして事故が取除かれた時は酸化亜鉛型非線形抵抗
素子６０は直ちに抵抗が大となって元の状態になり第２
回路を開放に近い状態に自動的に復帰させる。

第４図は本発明による変流限流形半導体しゃ断器が系統
線路に挿入された場合に定常通電後に事故電流をしゃ断
させる過渡状態を想定して示した電子計算機によるシミ
ュレーション特性結果の一例である。図中■ｓは系統線
路の電源の電圧波形、ＶＴ、　、　Ｖ、は変圧器１の第
１次巻線Ｎｍ及び２次巻線Ｎ２の端子電圧、■ｏはコン
デンサ２及び２０の総合端子電圧、ｖＩは第１回路の総
合の端子電圧、■。

は第８回路の総合の端子電圧、Ｖ８Ｗはサイリスタ等の
電子スイッチ開閉部７の端子間電圧波形、ΦＴは変圧器
１の鉄心磁路の磁束の波形、ＩＯは定常時の通電電流の
波形、工８はしゃ断器１００が挿入されていないときの
短絡事故電流の波形、■Ｔはしゃ断器１００４−挿入し
たときの抑制、限流電流の波形、Ｉ、　、Ｉ、　、Ｉ、
はしゃ断器１００内の第１．第２、第８の回路部々に流
れる電流の波形、ＲＭＯＡは酸化亜鉛型非線型抵抗素子
６０の抵抗値の変化の波形である。

この様に本発明によれば抑制、限流回路部を変圧器、リ
アクトル及びコンデンサなどから構成される直・並列共
振回路と酸化亜鉛型非線形抵抗素子等の組合せで構成し
たので、重数発生時の制御信号として、特に外部からの
制御動作が不要となり回路が簡単でかつ目動動作となる
ので事故に対するレスポンスが極めて高速で信頼性の旨
い回路が構成され、かつ事故の過電流を限流でき、また
事故の除去後、元の状態に高速で目動的に復旧するなど
電力系統のしゃ断器として大きな特徴を有する。

なお、本発明は上記実施例に限定することなく変圧器１
が第５図（ａ）の様な単巻変圧器、（ｂ）のようなりア
クドルであってもよく、また、本発明を構成する変圧器
、リアクトル、コンデンサ、抵抗、酸化亜鉛型非線形抵
抗素子及び半導体開閉部ｙ、＝ＳＩｉ’。

ガス等の絶縁、冷却媒体が封入された国体に一相一括、
又は８相一括に収納してもよい。また、コンデンサ２，
２０はそれの端子電圧の和が低い場合は変圧器１の片側
に一括して直列接続してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の変流限流形半導体しゃ断器の
構成を示す要部の回路図、第８図は本発明の一実施例を
示す変流限流形半導体しゃ断器の構成馨示す要部の回路
図、第４図は本発明暑説明する動作波形図、第５図は本
発明の他の実施例を示す要部の回路図である。 １・・・変圧器、２，２０・・・コンデンサ、６・・・
投入装置、４，６・・・抵抗器、７・・・スイッチ開閉
部。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛野信−（ほか１名） 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）変圧器とコンデンサとで直列共振回路乞構成した
   第１回路と、前記変圧器の２次巻線側に直列に第１抵抗
   と非直線回路抵抗素子とχ接続して構成する第２回路と
   、前記第１回路に対し並列に接続されリアクトルと第２
   抵抗とが直列に接続されて構成した第８回路と、前記並
   列に接続されてなる第１回路及び第８回路とに直列に接
   続した半導体スイッチ回路とからなる交流限流形半導体
   しゃ断器。
2. （２）上記変圧器の２次側回路に第２抵抗と非直線固体
   抵抗素子とで直列に構成した第２回路を接続し、前記非
   直線固体抵抗素子を酸化亜鉛型非線形抵抗素子で構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流限
   流形半導体しゃ断器。
3. （３）前記変圧器が単巻変圧器であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の交流限流形半導体しゃ断器
   。
4. （４）前記変圧器がリアクトルであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の交流限流形半導体しゃ断器
   。