JPS6051221B2 - 配電システムの保護用選択安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、配電システムの保護用選択安全装置に関する
もので、異なつた電力レベルを持ち且つ電源から順次互
いに接続されている各メインセクションの間に接続する
ことができ、電流制限瞬時切換接点を持つ電流制限スイ
ッチを備え、配電システムの或るメインセクションで障
害が起きた場合に、この障害の起きたメインセクション
のすぐ前の、電源側に置かれた、電流制限スイッチのみ
がそれに関連するメインセクションを永久に遮断するも
のである。

配電システムの電力量が多くなると、配電ネットワーク
の短絡電力容量が同様に増加しなければならない。

この短絡電力容量の増加を調節するために、当業者は常
に電流遮断器の遮断容量を上げることに努力している。
安全フェーズの場合には、その選択性と同様非常に広い
電流量範囲においても遮断容量を保証することに当業者
は成功しているけれども、安全フェーズにはなお種々の
欠点がある。

即ち、正常な使用状態での熱放散が比較的高いので、１
０００アンペア以上の公称電流の場合には、安全フェー
ズは，使用されない。また遮断特性が変化する結果、カ
ートリツジフユーズの遮断後やフェーズの経年変化後に
交換する必要があるという欠点がある。更に、安全フェ
ーズは遠隔制御、漏電保護、零電圧保護のように、他の
機能と組合わせて使うことがこできない。普通のスイッ
チが安全フェーズの代りに使われる場合、前述の欠点は
認められないが、このスイッチは、短絡電流によつて生
ずる動的負荷及び熱的負荷の増加を制御するには、安全
フェーズより３大型で、複雑になる。この欠点を解消す
るために、電流制限瞬時切換接点が提案された。

この接点は交流の最初の１１４サイクルで解放して全電
流量による短絡を防ぐので、短絡が制限され、接点が大
型にならない。 ４・しかしながら、配電システムがこ
の電流制限瞬時切換接点の助けによつて選択的に、また
他の接点と関連なく保護されるようになつているならば
、電流制限接点の応答時間が速いので、この種の配電シ
ステムに設けられた、電源から異なつた距離にあり且つ
異なつたエネルギーレベルにある電流制限スイッチの動
作をスイッチ相互間で遅延させることは不可能である。
夕 ドイツ公開明細書第２５２５１屹号は上記の問題が
解決されたシステムを示している。

この目的のために、各電流制限瞬時切換接点はそれに属
している電流制限スイッチの接点の継続的な開閉サイク
ルをカウントするカウンタを備えている。配電シθステ
ムのレベルに対応して、このカウンタは開閉サイクルを
所定の数にセットすることができる。カウンタにセット
された開閉サイクルの数に電流制限スイッチのカウント
数が達した場合、このカウンタは該当する電流制限スイ
ッチを永久に遮断７する。確実な選択性を得るために、
配電システムの電源から最も離れた位置の電流制限スイ
ッチ、即ち最も低いエネルギーレベルの電流制限スイッ
チは、開閉サイクル数を最も少なくセットされ、電源に
最も近い電流制限スイッチ、即ち最も高いエネルギーレ
ベルの電流制限スイッチは、開閉サイクルの数を大きく
するようにカウンタがセットされる。

しかしながらこのことは、電源に近い位置で障害が起つ
た場合には、障害電流を遮断すべき電流制限スイッチが
その障害電流すなわち短絡電流自体で短い時間に最初に
切換わることを意味する。このシステムを使用する場合
、障害電流による再閉路動作が著しい障害となることは
明らかである。更に、全ての電流制限スイッチに比較的
複雑で、高価なりウンタを持たせることは装置全体の価
格が増加し、競争力を阻害する。本発明の目的は、電流
制限瞬時切換接点が使われ、前述の欠点が避けられる前
述のタイプの選択安全装置を提供することである。

この目的のために、この選択安全装置は、次のような特
徴を持つている。この電流制限スイッチの瞬時切換接点
の両端をまたいで抵抗が接続され、この抵抗は瞬時切換
接点の開成動作により遮断される回路に直列に接続され
、瞬時切換接点とこの抵抗は遅延して助作する切換接点
に直列に接続され、この遅延切奥接点は瞬時切換接点と
連結され、瞬時切換接点うく開いた後で、遅延切換接点
がその配電システムこおいて、接続されているレベルに
対応して予め没定することができる遅延時間で開き、こ
の遅延時間は電流制限瞬時切換接点の初期状態での再閉
路によりリセットされ、抵抗は少なくとも２つの直列に
接続された抵抗導体によつて構成され、この抵抗導体は
、瞬時切換接点に並列に接続され、且つ瞬時切換接点を
開くことによつて抵抗導体の間に形成されるアークによ
り、遮断された回路に徐々に導入される。本発明による
安全装置の場合には、障害電流は、電流制限瞬時切換接
点の開路動作によつて、１つまたはそれ以上の並列抵抗
に流されるので、この障害電流は許容できる値に最初に
制限される。

更に、直列に接続された遅延切換接点と共に動作するこ
とによつて、制限された障害電流が配電システムに流れ
るように保持され、その結果、電流制限瞬時切換接点は
開いたままになり、同じ障害電流で切換えられることは
ない。電流制限瞬時切換接点が開いた後に遅延切換接点
が開く、段階をつけられた遅延時間による遅延切換接点
の助けで、制限された障害電流を選択的に遮断すること
ができる。遮断された電流制限スイッチと電源の間に接
続された電流制限スイッチの遅延切換接点が、設定時間
後及び障害電流が遮断された後に切換えられないように
するために、本発明の電流制限スイッチは、電流制限瞬
時切換接点と遅延切換接点の間にロック手段を備えてい
て、障害電流が遮断された後で、電流制限瞬時切換接点
の閉路動作により、関連する遅延切換接点の全ての遅延
時間は最初の位置にリセットされる。

電流制限瞬時切換接点と遅延切換接点の間の遅延時間及
びこの遅延時間のリセットのために、良く知られた機械
的装置または電磁装置を使うことができる。本発明によ
れば、電流制限スイッチの瞬時切換接点の両端に接続さ
れた抵抗は少なくとも２つの直列に接続された抵抗導体
から構成され、この抵抗導体は瞬時切換接点の両端にシ
ャント接続され、この瞬時切換接点の開路動作により抵
抗導体の間に形成されるアークによつて、遮断されたレ
路に徐々に直列に導入される。

本発明によるいくつかの選択安全装置を備えた配電装置
では、遅延切換接点の遅延時間は、安４装置（遅延切換
接点を含む）が電源から離れて（るメインセクションの
一部を形成している場合＆（は電源に近いメインセクシ
ョンの一部を形成し７いる場合より短い方が好ましい。

更に、電流制限スイッチの瞬時切換接点の両端に接続
された抵抗の抵抗値は、安全装置（抵抗と瞬時切換接点
を含む）が電源から離れているメイー ンセクシヨン
の一部を形成している場合ほど高い。 前述の楊合には
、種々の安全装置の抵抗値は選択的に電圧保護ができる
ように選択可能である。

短絡電流が生じた時、充分に高い操作電圧レベル′
を前記抵抗の電源側において保持できる。 フランス特
許第１３５１２相号明細書から、１組の接点の両端に接
続された並列抵抗を持つ２つの接点の直列接続からなる
装置が知られている。このフランス特許は本発明の選択
安全装置に非常に似ているけれども、この公知の装置は
配電装置の選択的保護作用のために使うことができない
ので、本質的に異なつている。 第１に、この公知の装
置の接続の目的は、主に最も小さいスイッチで短絡電流
を遮断することである。

この目的のために、この短絡に対して保護する接点は過
電流に対して保護する接点に直列に接続される。最後に
述べた接点が障害電流に作用するために多くの時間を必
要とする限り、遅延時間は最終的には短絡電流を遮断す
るために使われ７る。過電流を保護する接点を高い短絡
電流から保護するために、並列抵抗の助けによつて電流
が制限される。従つて、この公知のシステムの場合には
、両接点の間の遅延時間は過電流に対して保護する接点
の動作から生じ、この接点を流れる電流θによつて全て
決定される。更に、遅延時間は並列抵抗とこの並列抵抗
によつて構成される負荷の値を変化することによつて影
響される。更に、この公知の装置の最適動作は高い正の
温度係数を持つ並列抵抗を使用しなければならない。こ
こにおい！５て、一方において、短絡の場合の抵抗によ
る電流の流れは何ら障害を与えず、他方において、短絡
電流は充分に制限される。 この公知の装置において、
比直線性抵抗の最大値は、過電流保護装置と共動させる
ことによつて４０決定される。

もし、高い短絡電流の楊合に、抵抗に低い最大値が選ば
れるならば、通過するＩ２ｔの値は高くなるので、過電
流保護装置は破壊される。一方、もし高い最大値が選ば
れるならば、非常に制限される短絡電流の場合てあつて
も、過電流保護回路の長すぎるスイッチオフ時間によつ
て、非直線性抵抗は燃焼するという危険がある。この公
知の装置の抵抗値を上述の可能性が生じないように選ん
だとしても、多数の公知の装置が配電システムに直列に
接続されている場合には、抵抗燃焼の危険性が実際に生
じるために、過負荷保護装置に接点によつて、最終的遮
断が遅延されるように、直列に接続された抵抗によつて
短絡電流が制限される。本発明による安全装置の場合に
は、電流制限瞬時切換接点が開いた後、遅延切換接点が
開くように調節できる時間遅延は、この遅延切換接点を
流れる電流値に関係しない。従つて、時間遅延は、抵抗
が燃焼しない短い時間（数十秒）にセットすることがで
きる。本発明の選択安全装置の遅延切換接点に、例えば
過電流保護または地絡保護機能のような他の保護機能を
与えることができる。

この過電流保護または地絡保護機能によつて、非常に高
く、非常に長い電流による損傷に対して、前述の方法で
安全装置が保護される。この目的のために、遅延切換接
点は手動または電磁的に切換えることができる手段を設
けてもよい。本発明は、図面を参照してより詳細に説明
される。

第１図は、電圧源、例えば変圧器１によつて電二源点に
供給される配電システムを説明する配線図である。

第１図の配電システムは、例として電源に対して異なつ
た距離にある３つのエネルギーレベルＩ，■，■に分割
され、各レベルは１つまたは複数の選択保護システム２
〜８を介して供給さ３れる。レベルＩは選択保護システ
ム２を介して供給され、レベル■は選択保護システム３
，４を介して供給され、レベル■は選択保護システム５
〜８を介して供給される。各選択保護システムは制限装
置９と遅延切換接点１０を持つている。この３．制限装
置９は瞬時切換接点１１と電流制限並列抵抗１２を持つ
電流制限スイッチを有している。遅延切換接点１０は電
流制限瞬時切換接点１１に連結され、この電流制限瞬時
切換接点１１が開く時、あるプリセット遅延時間後に付
属の遅延切４（換接点１０が開く。従つて、レベル■に
ついて、選択保護システム５〜８の接点１０を遅れなく
設定することができ、レベル■については、選択保護シ
ステム３，４の接点が１０ミリ秒の遅延で設定され、レ
ベルＩについては、選択保護システム２の接点が２０ミ
リ秒の遅延にセットされることができるので、１０ミリ
秒の時間差が、異なつたレベルの間に生じる。しかしな
がら、特殊なケースで７は、指令によつて前記時間差の
ある遅延時間が変化される。例えば、Ａ点で短絡が生じ
、この短絡が非常に高い場合、選択保護システム２，４
，８の瞬時切換接点１１がすぐに開き、そして並列抵抗
１２に短絡電流を流すので、短絡電流が制限される。

この短絡はレベル■のＡ点に現われているため、この場
合には、選択保護システム８の遅延切換接点１０はこの
短絡電流を同時に、完全に遮断し、そこで選択保護シス
テム２，４の瞬時切換接点１１は再び切換えられ、他の
短絡に対して関連する遅延切換接点の遅延時間を設定す
る。ある場合には、より低いレベルについての選択性が
もはや要求されないために、瞬時切換接点１１だけを持
つている。

最終レベルの選択保護システム５〜８を具備させること
ができる。必要ならば、電流制限並列抵抗１２はアーク
消弧部によつて取り替えることができる。今、レベル■
のＢ点で短絡が生じたと仮定する。

選択保護システム２，４の瞬時切換接点１１は、この短
絡電流が充分に大きい時にはすぐに開き、この短絡電流
は並列抵抗１２によつて再び制限される。設定された遅
延時間後、即ちこの例では１０マイクロ秒後に、選択保
護システム４の遅延切換接点１０はこの短絡電流を永久
に遮断し、選択保護システム２の瞬時切換接点１１の再
閉路によつて、配電システムの残りのセクションの電流
供給は遮断されることなく続けられる。本発明の選択電
流制限装置の場合には、各短絡電流は、第１図に示した
ような短絡回路の右側に装着されたスイッチ手段のみに
よつて、選択的に永久遮断されることが明らかである。

本発明では、各並列抵抗１２の値の選択については全く
自由である。

何故なら、この選択電流制恨装置において、それらの並
列抵抗１２は瞬時切桑接点の両端にシャント接続されて
おり、少なくとも１対の抵抗導体からなり、また瞬時切
換接点１１を開くことによつて形成されたアークの手段
こよつて、短絡電流回路に徐々に導入されるからＣ・あ
る。また特殊な利点は、この電流制限システムが短絡状
態での配電システムの電圧を選択できるように使われる
ことである。この電圧選択によつて、短絡が生じた結果
、切換えられる、セクションの外側では、例えば２５〜
３５％以上の電圧ドロップが決して起らない。この電圧
の選択性は、予め決められた値以下に電圧がドロップす
る時、短絡後に切換えられないセクションで装置を損傷
から保護する。選択保護システム２の並列抵抗１２は例
えば１０ミリオームの値を有し、選択保護システム３，
４の並列抵抗１２は３０ミリオームの値を持ち、選択保
護システム５〜８の並列抵抗１２は８０ミリオームの値
を持つている。Ａ点の短絡の場合には、公称電圧のーー
４−ー １０＋３０＋８０
Ｘ１００％＝６７％のレベル■の電圧がある。

この短絡がＢ点に生じた場合は、関連する電圧は公称電
圧の１Ｘ１００％＝７５％の量である。１０＋３０ 第２図は、本発明の選択安全装置の他の実施例を示して
いる。

この実施例は２つのメインコンポーネント、即ち制限装
置９と遅延切換接点１０に分けられる。この２つのメイ
ンコンポーネントは点線て囲まれている。制限装置９は
電流制限瞬時切換接点１１と電流制限抵抗部１２に細分
割される。この電流制限瞬時切換接点１１は適当なタイ
プのものでよいが、オランダ特許出願第７９０３９８７
勺明細書に記載されたタイプのものが良い。

この電流制限瞬時切換接点１１の充分な記載１ｊついて
は、上記明細書が参照される。

この電流告限瞬時切換接点１１は、オランダ特許出願身
７６０８５１汚明細書に記載されたように、並列にｔ続
された電流制限抵抗部１２を設けている。遅延切換接点
１０は制限装置９に直列に接続；れ、過電流保護、地絡
保護等のように保護装置Ｃ接点として使われる。しかし
ながら、保護装置Ｃ手動操作手段及ひ電磁操作手段を備
えている。配電システムの短絡の場合には、本発明の選
４安全装置は次のように動作する。まず短絡電流ｆ電磁
石１４のコイルを通して電流接続点１３か流れ、電流制
限瞬時切換接点１１の駆動接点の．動及び解除をするた
めにアーマチュア１５，１を付勢する。電流制限瞬時切
換接点１１の静止接点は、電制限抵抗部１２の抵抗導体
１９の端部１８に形成されている。

短絡電流が流れると、可動接点１７は端部１８から離れ
、可動接点１７と端部１８を通つて流れる電流によつて
生じた磁界の影響で、接点の抵抗導体１９を通つて走る
アークが形成され、このアークは或る所定の瞬間に可動
接点１７から電流制限抵抗部１２の第２の抵抗導体２０
へジャンプする。両方の抵抗導体１９，２０は空間に平
行に置かれ、接続点から離れた対向端部で、抵抗２３（
第２図参照）を介して互いに直接または間接に接続され
ている。

第１のケースでは、両抵抗導体１９，２０はあるトータ
ルの抵抗値を持つているので、必要な電流制限が達成さ
れる。第２のケース】では、両抵抗導体１９，２０の外
端は抵抗２３に接続され、そのトータル抵抗値はまた必
要な電流制限を与える。この処置は、抵抗値が非常に高
くて、２つの抵抗導体１９，２０のみでは達成できず、
または達成することが困難である場合に適用クされる。
両ケースにおいて、或る必要な抵抗値は、最終的には短
絡電流回路に含まれる。

この目的のために、抵抗導体２０は電導部２１への接点
に対向した端部に接続され、この電導部２１は可動接点
１゛５７の接続点２２に電気的に接続されているので、
短絡電流は、電流接続点１３、電磁石１４の巻線、電流
接続点２２、電導部２１、抵抗導体２０，１９（または
抵抗導体２０、抵抗２３、抵抗導体１９）、端部１８に
よつて形成された回路を３０通して流れる。端部１８は
遅延切換接点１０の固定接点２４と電流導体接続を形成
する。可動接点２５は固定接点２４と共動し、可撓性接
続２６を介して電流接続点２７に接続しているので、制
限された短絡電流回路が端部１８、固定３５接点２牡可
動接点２５、可撓性接続２６、電流接続点２７によつて
構成される。

遅延切換接点１０の可動接点２５と電流制限瞬時切換接
点１１の可動接点１７はカップリング２８を介して互い
に接続されている。

このカツプリ４０ング２８は、電流制限瞬時切換接点１
１が開路した後のある遅延後に遅延切換接点１０が開路
され、電流制限瞬時切換接点１１が再び切り換えられる
時、遅延切換接点１０の遅延時間は最初の状態にリセッ
トされることに注意を要する。第２図のカップリング２
８は点線で記載され、多くの方法て実施される。適した
実施例は第３図を参照してこの後に説明される。正常な
、混乱のない状態では、電流は電流接続点１３、電磁マ
グネット１４の付勢巻線、電流接続点２２、可撓性接続
３０、可動接点１７、端部１８、固定接点２４、可動接
点２５、可撓性接続２６を介して流れ、最後に電流接続
点２７を介して流れる。

また遅延切換接点１０が過電流リレーや地絡リレーのよ
うな安全装置の接点として使われる場合、配電システム
は過電流または地絡に対して保護され、電流制限瞬時切
換接点１１の設定された閾値より下になる障害電流は、
安全装置（遅延切換接点１０を含む）によつて遮断され
る。第３図は、第２図のカップリング２８の他の実施例
を説明する構成図である。

このカップリングは矢印３２で示された回転方向にバネ
３８で予め偏倚されるカム板３５を持つている。このカ
ム板３５は２つの爪、即ち瞬時切換接点のロック爪３−
０，３９と遅延切換接点のロック爪３７と共に動作する
。瞬時切換接点か開路すると、この瞬時切換接点のロッ
ク手段は矢印３１の方向に動かされ、その結果、ロック
爪３０，３９はカム板３５を解除す２る。

駆動バネ３８の影響で、カム板３５は矢印３２で示され
た方向に動く。バネ３８で予め偏倚することによつて、
このカム板３５はより速くまたより遅く加速され、カム
部分４０は遅延切換接点のロック爪３７により速くまた
はより遅く到達３し、最後に、遅延切換接点を付勢して
矢印３３の方向に遮断する。駆動バネ３８が予め偏倚さ
れ、カム部分４０がカム板３５に位置している時、遅延
時間がセットされる。

３ｊ瞬時
切換接点が再閉路される時、モータがマイクロスイッチ
などで動作され、このモータはカム板３５を矢印３４の
方向に駆動するので、駆動バネ３８に応力を与え、最後
に再び初期状態が得られる。本発明はこの実施例に限定
されることはなく、また本発明の精神から逸脱すること
なく、この変更がなされる。

以上の通り、本発明の配電システムの保護用選択安全装
置においては、電流制限スイッチの瞬時切換接点の両端
に、遮断される回路に直列になるように抵抗が接続され
ているとともに、その電流制限スイッチに遅延切換接点
が直列に接続され、フそれらからなる装置が配電システ
ムの、電源に近い方から段階的にエネルギーレベルの高
い順に設けられた複数のメインセクション内で、各メイ
ンセクション間で互いに縦続的に接続され、且つ遅延切
換接点の各遅延時間は各メインセクションのエネルギー
レベルに対応して、電源から遠ざかるほど短くセットす
ることができるので、短絡が生じたとき、その短絡の生
じたメインセクションの、而も低エネルギーの、メイン
セクションでは前記の装置の設けられている部分だけが
動作し、他に影響を及ぼさず、それが同種の装置で、単
に遅延時間をセットするだけで可能となり、さらに、前
述の従来装置の欠点をすべて克服できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の選択安全装置を持つ配電システムを
説明する配線図、第２図は、本発明の選択安全装置の他
の実施例の構成図、第３図は、第２図の装置に使われる
機械的カップリングの実施例の構成図である。 １・・・・・・変圧器、２〜８・・・・・・選択保護シ
ステム、９・・・・・・制限装置、１０・・・・・・遅
延切換接点、１１・・・・・電流制限瞬時切換接点、１
２・・・・・並列抵抗、１３・・・・・・電流接続点、
１４・・・・・・電磁マグネット、１５，１６・・・・
・・アーマチュア、１８・・・・・端部、１９，２０・
・・・・・抵抗導体、２１・・・・・導電部、２２，２
７・・・・・・電流接続点、２３・・・・・・抵抗、２
４・・・・・・固？接点、２５・・・・・・可動接点、
１６・・・・・・可撓性接魔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なつた電力レベルの間の多数のメインセクション
   に接続され、また電源側から順に互いに接続され、電流
   制限瞬時切換接点を持つ電流制限スイッチを備え、配電
   システムの前記メインセクション中で障害が起つた場合
   に、該障害のすぐ前の、電源側に置かれた、前記電流制
   限スイッチのみがその関連するメインセクションを永久
   に遮断する配電装置の保護用選択安全装置であつて、前
   記電流制限スイッチの瞬時切換接点の両端に、前記瞬時
   切換接点の開路動作により遮断される回路に直列に抵抗
   が接続され、前記瞬時切換接点と前記抵抗は遅延切換接
   点に直列に接続され、該遅延切換接点は、前記瞬時切換
   接点と連結され、前記瞬時切換接点が開路した後で、且
   つ前記配電システムにおける前記メインセクションのレ
   ベルに対応して予め設定することができる遅延切時間後
   に開き、前記遅延時間は前記電流制限瞬時切換接点の初
   期状態になつたときの再閉路によりリセットされ、前記
   抵抗は少なくとも２つの直列に接続された抵抗導体を含
   み、該抵抗導体は瞬時切換接点に並列に接続され、前記
   瞬時切換接点を開くことによつて前記抵抗導体の間に形
   成されるアークにより前記遮断された回路に徐々に導入
   されることを特徴とする配電システムの保護用選択安全
   装置。 ２ 前記遅延切換接点は１つまたは複数の保護装置に連
   結され、それらの保護装置によつて動作されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の配電システムの保
   護用選択安全装置。 ３ 前記遅延切換接点は手動手段または電磁操作手段に
   連結されていて、手動または電磁的に切換えることがで
   きることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項のいずれか１項記載の配電システムの保護用選択安全
   装置。 ４ 前記遅延切換接点の遅延時間は、前記遅延切換接点
   を含む安全装置が電源から離れているメインセクション
   にあるほど、短く設定されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第３項のいずれか１項記載の配電シス
   テムの保護用選択安全装置。 ５ 前記瞬時切換接点に接続された前記抵抗の値は該抵
   抗と瞬時切換接点を含む安全装置が電源から離れている
   メインセクションにあるほど、高く設定されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第４項記載のいずれ
   か１項記載の配電システムの保護用選択安全装置。 ６ 安全装置における相互に異なつた抵抗値は、選択さ
   れた電圧において装置の保護が得られるように選択され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項または第５項
   の記載の配電システムの保護用選択安全装置。