JPS61230220A - 直流遮断器 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は直流回路に流れる直流電流に対して逆方向の電
流を流して強制的に零点を作って電流を遮断する直流遮
断器に係り、特に直流送電本線用に好適な直流遮断器に
関する。

〔発明の背景〕

直流遮断器には直流回路の遮断部に電流零点を発生させ
る補助装置として、常時無充電のコンデンサーを用いる
方式と予め充電されたコンデンサーを利用する方式とに
大別される。

前者は回路構成が簡単で遮断部以外に可動部を必要とせ
ず、直流送電系統の電流方向、電圧極性等の変化に関係
なく確実に遮断出来るため、信頼性の点で極めて優れて
いる。

しかし、使用するコンデンサーの容量が遮断すべき電流
値の２乗で増大するため、特に遮断電流が大きい場合に
は容量の大きいコンデンサを設けなければならないと言
う欠点がある。

後者の方式ではコンデンサーを高い値に、常に充電して
おくため、電流遮断部以外に充電装置が必要となり５回
路構成が複雑化して信頼性の点が低下するが、コンデン
サーの利用率が高いため、コンデンサー容量が小さくす
ることが出来、経済的に優れている。

信頼性が高く、かつ経済的な直流遮断器として上記２つ
の遮断方式を組合せた方式が考案されている（特開昭５
８−３４５２６号）。これは、第６図に示す如き回路構
成を有している。すなわち、遮断部ＣＢと遮断部Ｓ。が
直列に接続されており、この遮断部Ｓ、が並列に常時無
充電のコンデンサーＣ１１が接続されている。また、高
電圧遮断部ＣＢと低電圧遮断部Ｓ、の直列回路と並列に
、放電ギャップＧを介して、常時無充電のコンデンサー
Ｃが接続されている。更に、遮断部ＣＢと遮断部Ｓ０の
接続点と放電ギャップＧとコンデンサー〇の接続点との
間にインピーダンス素子２が挿入接続されている。

このような構成において、遮断時には遮断部ＣＢと遮断
部Ｓ０が開極してそれぞれの遮断部の極間にマークが発
生する。遮断部Ｓ、のマークは負抵抗特性を有しており
１次第に振幅が増大する振動電流を発生して、遮断部Ｓ
０に電流量点が発生して、　Ｓｒ１はマークを消弧する
（自励振動方式）。直流電流はコンデンサーＣ０に流入
してコンデンサーＣ０を充電する。このコンデンサーＣ
。

の充電電圧が所定の電圧の達すると、ギャップＧが放電
を起す。このギャップＧにおける放電により、コンデン
サーＣ０の電荷は、ギャップＧ及びコンデンサーＣを介
して、遮断部ＣＢで放電される。このコンデンサー〇〇
の電荷の放電によって遮断部ＣＢのアーク電流零点が発
生して、遮断部ＣＢはアークを消弧する（他励振動方式
）。これにより、遮断部を完了することになる。

このように第６図図示お流速断器は、低電圧の自励振動
方式と高電圧の他励振動方式のハイブリッド遮断方式の
組合せと見ることができる。

低電圧の自動振動方式はコンデンサーの定格電圧が低い
ため、容量が極端に大きくなることはなく経済的である
（コンデンサーの価格は概略容量に比例し、定格電圧の
二乗に比例して増大する）。

従って、経済的でかつ常時無充電のコンデンサーを用い
信頼性の高い直流遮断器が得られる。

しかし、この従来の直流遮断器にあっては特に遮断すべ
き直流電流が小さい場合には、コンデンサーＣ０の充電
時間の遅れが激しく、ギャップＧで放電が生じて、遮断
器ＣＢに電流零点を発生した時点では遮断器ＣＢは消弧
能力を失っており、遮断出来ないという欠点を有してい
る。

〔発明の目的〕 本発明の目的は遮断すべき直料電流が小さい場合でも確
実に遮断することのできる直流遮断器を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

従来の低電圧の自動振動方式と高電圧の他励振動方式の
２種ハイブリッド遮断方式に、低電圧の転流方式を付加
した３種ハイブリッド遮断方式とし、大電流遮断時には
３種ハイブリッド遮断方式で遮断させ、小電流遮断時に
は、自動的に高電圧他励振動方式から高電圧自動振動方
式に切換えることにより遮断すべき直流電流が小さい場
合でも確実に遮断できるようにしようというものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、第１の遮断部ＣＢ、第２の遮断部Ｓ、第３
の遮断部Ｓ０は直列に接続されている。

この遮断部ＣＢと遮断部Ｓの直列回路と並列にリアクト
ルＬ、とコンデンサーＣの直列回路が接続されている。

また、遮断部Ｓ０と並列に、リアクトルし、。とコンデ
ンサーＣａの直列回路が接続されている。また、遮断部
Ｓと遮断部Ｓ０の直列回路に並列に、リアクトルムと放
電ギャップＧの直列回路が接続されている。ここに、遮
断部ＣＢは高電圧遮断部、遮断部Ｓ及び遮断部Ｓ０は遮
断部ＣＢより電圧の低い遮断部である。また、コンデン
サーＣは高電圧小容量、コンデンサー〇〇は低電圧大容
量であり、コンデンサー〇の容量はコンデンサＣ０より
概略１桁小さい値である。さらに、リアクトルＬの値は
りアクドルＬ、及びリアクトルＬａＯより大きい。

定常状態では、遮断部ＣＢ、遮断部Ｓ、遮断部Ｓ０は投
入されており、直流電流工。。が通電している。ところ
が、コンデンサーＣの両端は遮断部ＣＢと遮断部Ｓでの
短絡されており、また、コンデンサー００の両端遮断部
Ｓ０で短絡されているため、コンデンサー〇とコンデン
サーＣ０はいずれも無充電状態にある。一方、ギャップ
Ｇは非導通状態にある。

このような定常状態において、大電流を遮断する場合の
動作について説明する。

遮断時にはまず、遮断部ＣＢ、遮断部Ｓ、遮断部Ｓ、ｌ
ｌの各遮断部が開放されて、各遮断部の極間にアークが
発生する。

第１段階として、遮断部Ｓ０のアークの負抵抗特性とり
アクドルＬ、。とコンデンサー〇〇の共振回路とで９次
第に振幅が増大する振動電流が発生して、遮断部Ｓ０の
直流アークに重畳して、遮断部ＳＩ、に電流零点が生じ
、遮断部Ｓ０はアーク消弧する（自励振動方式で遮断）
、遮断部Ｓ０　が遮断されると、直流工。。は第２図に
示す如く遮断部ＣＢ、遮断部Ｓを通りコンデンサーＧｏ
　に流入して、コンデンサーｃｏ　を充電する。このと
き、コンデンサーＣ０の電圧上昇速度は工。。／Ｃであ
る。

この大電流遮断時には直流電流工。。が大きいためコン
デンサーＣ１ｌの電圧上昇速度が速く、数ｍｓ以下でギ
ャップＧの放電電圧に達する（Ｃ，充電完了）。

第２段階では、ギャップＧの放電により、遮断部Ｓに流
れている直流電流ＩＦＩＩがギャップＧでバイパスされ
るため、遮断部Ｓに電流零点が生じて、遮断部Ｓはアー
クを消弧する（転流遮断方式で遮断）。

第３段階では、充電されたコンデンサー〇〇のは第３図
に示す如くリアクトルコンデンサーＣ−リアクトルＬ、
→リアクトルＬ→ギャップＧを通り放電される。このコ
ンデンサーＣ０の放電により、遮断部ＣＢの直流アーク
コンデンサー〇〇　に主としてリアクトルＬで決まる減
衰振動電流Ｉ０゜が第３図に示す如く重畳されて、電流
零点を生じて、遮断部ＣＢのアークを消弧して遮断を完
了する（強制振動方式で遮断）。

このようにして、大電流遮断時にはコンデンサーＣ，の
充電時間が短かいため、自動振動方式遮断に続き転流遮
断方式及び強制振動方式の遮断が行なわれる。

次に、定常状態において、小電流を遮断する場合の動作
について説明する。まず、遮断部ＣＢ、遮断部Ｓ、遮断
部Ｓｌｌ　が開放されて各遮断部の極間にアークが発生
する。第１段階として遮断部Ｓ０のアークの負抵抗特性
とりアクドルＬ、。とコンデンサー〇〇の共振回路とで
次第に振幅の増大する振動電流を発生して、遮断部Ｓ０
はアークを消弧する（自励振動方式で遮断）。

第２段階は直流電流より、ｌｌが小さいため、遮断部Ｃ
Ｂと遮断部Ｓのアークの負抵抗特性とりアクドルＬ６と
コンデンサーＣの共振回路とで次第に振幅の増大する振
動電流が発生する。この直流アーク電流と極性の逆の振
動電流が遮断部ＣＢと遮断部Ｓの直流アーク電流に重畳
され、遮断部ＣＢ及び遮断部Ｓに電流零点を生じ、遮断
部ＣＢ及び遮断部Ｓはアークを消弧して遮断を完了する
（自励撮動方式で遮断）。

この場合コンデンサーＣ１１の容量がコンデンサーＣの
それより桁違いに大きいため、必ず遮断部Ｓ０が先に遮
断し、数ｍｇ遅れて遮断部ＣＢと遮断部Ｓが遮断するこ
とになる。

従って小電流遮断時には自動振動方式２段で遮断する。

このため遮断部Ｓと遮断部Ｓ０との直列回路に並列に接
続されているギャップＧとリアクトルＬの並列回路は使
用しないことになる。

大電流遮断と小電流遮断の境界電流値は、遮断部ＣＢと
遮断部Ｓの負抵抗特性と、リアクトルＬ１とコンデンサ
ーＣの共振回路定数で決まる遮断部ＣＢと遮断部Ｓの遮
断可能電流値となる。また、境界電流値は明確には定ま
らないが、小電流遮断が不可能の場合に自動的に大電流
遮断に移ることになる。

したがって、本発明によれば小電流を確実に遮断するこ
とが可能となり、信頼性の高い直流遮断器が得られる効
果がある。

なお、第１図で放電ギャップＧを投入スイッチあるいは
ＺｎＯ非線形抵抗等の投入手段とすることは容易に考え
られる。

更に、第１図は本発明の基本的な回路図を示すものであ
り、第５図に示す如く、各遮断部に分圧器を付加する等
の変形は容易に考えられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、遮断すべき直流電
流が小電流の場合でも確実に遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図。 第３図、第４図は第１図図示実施例の動作過程説明する
ための回路図、第５図は本発明の他の実施例を示す回路
図、第６図は従来直流遮断器の回路図である。 ＣＢ・・・第１遮断部、Ｓ・・・第２遮断部、Ｓ、・・
・第３遮断部、Ｌ・・・大容量リアクトル、Ｌｌｌ　ｌ
　Ｌａ。・・・小容量リアクトル、Ｃ・・・高電圧小容
量コンデンサー。 Ｃ１ｌ・・・低電圧大容量コンデンサー、Ｇ・・・低電
圧放電ギャップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の遮断部と第２の遮断部と第３の遮断部の直列
   回路と、前記第１の遮断部と第２の遮断部との直列回路
   に並列に接続される第１の転流コンデンサーと、前記第
   ３の遮断部に並列に接続される第２の転流コンデンサー
   と、前記第２の遮断部と第３の遮断部の直列回路と並列
   に接続される放電ギャップとによつて構成したことを特
   徴とする直流遮断器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、上記第
   １の転流コンデンサーと上記第２の転流コンデンサーの
   各々直列にリアクトルを挿入接続したことを特徴とする
   直流遮断器。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の発明におい
   て、上記放電ギャップと直列にインピーダンスを挿入接
   続したことを特徴とする直流遮断器。 ４、特許請求の範囲第３項記載の発明において、上記イ
   ンピーダンスをリアクトルで構成したことを特徴とする
   直流遮断器。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項いずれか１項記
   載の発明において、上記第３の遮断部と第２の遮断部の
   極間耐電圧が上記第１の遮断部より低くしたことを特徴
   とする直流遮断部。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
   記載の発明において、上記第２の転流コンデンサーの定
   格電圧を上記第１の転流コンデンサー印加電圧より低く
   したことを特徴とする直流遮断器。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項
   記載の発明において、上記第２の転流コンデンサーの容
   量を上記第１の転流コンデンサーの容量より大きくした
   ことを特徴とする直流遮断器。 ８、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項
   記載の発明において、上記放電ギャップの放電電圧が上
   記第２の転流コンデンサーの定格電圧以下であることを
   特徴とする直流遮断器。