JPS6238807B2 - - Google Patents

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JPS6238807B2
JPS6238807B2 JP12220878A JP12220878A JPS6238807B2 JP S6238807 B2 JPS6238807 B2 JP S6238807B2 JP 12220878 A JP12220878 A JP 12220878A JP 12220878 A JP12220878 A JP 12220878A JP S6238807 B2 JPS6238807 B2 JP S6238807B2
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JP
Japan
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circuit
current waveform
output
waveform
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JP12220878A
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Japanese (ja)
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Toshiro Ito
Yutaka Murai
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は大きな負荷電流を多数回しや断でき
る開閉装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a switching device that can turn on and off a large load current many times.

従来この種の負荷電流をしや断する開閉装置と
しては、絶縁ガス、絶縁油、空気、真空などを消
弧媒体としたしや断器が使用されてきた。しかし
ながらこの従来のしや断器では、しや断すべき電
流の位相に関係なく開極するため、開極電極間に
発生するアークのアーク継続期間が長く、電極が
消耗して多数回しや断することは困難であつた。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, as a switchgear for cutting off this type of load current, a breaker using an arc-extinguishing medium such as insulating gas, insulating oil, air, or vacuum has been used. However, with this conventional break-off switch, the arc is opened regardless of the phase of the current to be broken, so the arc that occurs between the opening electrodes has a long arc duration, and the electrodes are worn out, resulting in repeated cycles and disconnections. It was difficult to do so.

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、アーク継続期間を
制御することにより電極の消耗を抑制し、大きい
負荷電流を多数回しや断できる開閉装置を提供す
ることを目的としている。例えば、固定電極と、
この固定電極に接触、開離して開閉動作をする可
動電極とを、真空内に収容する真空バルブにおい
て、固定電極と可動電極との消耗は、アーク継続
期間中の通過電荷量にほぼ比例する。すなわち、
第1図に示すように波高値IPなる電流を、IP
0の時点から時間θa継過後、可動電極を固定電
極から開離してしや断すると、アーク継続期間は
第1図に示すようにTaとなる。このアーク継続
期間Ta中の通過電荷量Caは Ca=∫〓〓Psin(π−θ)dθ=∫〓〓cos(θ−π/2)dθ=∫〓〓Psinθdθ ここで、θa=(T/2−Ta)π/T/2 但しT:交流の半周期。
This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and provides a switchgear that can suppress electrode wear by controlling the arc duration and can turn and cut off large load currents many times. The purpose is to For example, a fixed electrode,
In a vacuum valve that houses a movable electrode in a vacuum that opens and closes by contacting and separating from the fixed electrode, the consumption of the fixed electrode and the movable electrode is approximately proportional to the amount of electric charge that passes during the duration of the arc. That is,
As shown in Fig. 1, the current with peak value I P is expressed as I P =
When the movable electrode is separated from the fixed electrode after a period of time θ a has elapsed since time 0, the arc duration becomes T a as shown in FIG. The amount of charge C a that passes during this arc duration T a is C a =∫〓〓 a I P sin(π-θ) dθ=∫〓〓 a cos(θ-π/2) dθ=∫〓〓 a I P sinθdθ Here, θ a = (T/2-T a )π/T/2 where T: half cycle of alternating current.

故に、Ca=IP〔−cosθ〕〓〓=IP〔1+cos
θa〕 通常の3相同時開極であるとθa=2/3π〜πである ため、通過電荷量Caの平均値aは、θaが2/3π〜 πの間で平等に分布すると考えると、a =∫〓〓a(θ)〓=∫〓3/πIP(1+cosθ)dθ=3IP〓〔θ+sinθ〕〓 =3IP〓〔π−2/3π+1/2〕=IP(1+3/2π)≒1.477IP 一方、アーク継続期間Taを0.5m秒〜1m秒と
した場合の通過電荷量Ca′は、周波数50Hzでは θa=(1−0.5〜1m秒/10m秒)π= (0.95〜0.9)π。
Therefore, C a =I P [−cosθ]〓〓 a =I P [1+cos
θ a ] In normal three-phase simultaneous opening, θ a = 2/3π to π, so the average value a of the amount of passing charge C a is distributed equally between θ a and 2/3π to π. Considering this, a = ∫〓〓 a C a (θ)〓=∫〓3/πI P (1+cosθ)dθ= 3IP 〓[θ+sinθ]〓 = 3IP 〓[π-2/3π+1/2]=I P ( 1+3/2π)≒1.477I P On the other hand, when the arc duration T a is 0.5msec to 1msec, the amount of passing charge C a ' is θ a = (1-0.5 to 1msec/ 10ms) π = (0.95~0.9)π.

故に、Ca′=IP〔1+(0.988〜−0.951)〕=
(0.012〜0.049)IP従つて、 C′/C=0.008〜0.033、即ちC/C′=120
〜30 となつて、アーク継続期間が1m秒程度でも30倍
以上の寿命増加が望める。以下図面によりこの発
明を説明する。
Therefore, C a ′=I P [1+(0.988~-0.951)]=
(0.012 to 0.049) I P Therefore, C a ′/C a = 0.008 to 0.033, that is, C a /C a ′ = 120
~30, so even if the arc duration is about 1 msec, it is expected that the life will be increased by more than 30 times. The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第2図はこの発明に係る開閉装置の一実施例を
示すブロツク線図である。第2図において、真空
バルブ1は内部が真空に保持されている。固定電
極2は真空バルブ1内に外部から貫通挿入され、
導体3に接続されている。可動電極4は真空バル
ブ1内に外部から貫通挿入され、固定電極2に接
触、開離するものである。ベローズ5は可動電極
4を固定電極2に対して接離可能に支持するもの
である。導体6は可動電極4に接続されている。
電流波形検出器7は導体6を流れる電流の波形を
検出するものである。制御装置8は電流波形検出
器7からの電流波形信号と、しや断信号入力端子
9からのしや断信号とにより、可動電極4を固定
電極2から開離させるしや断出力を生じるもので
ある。駆動装置10は制御装置8からのしや断出
力により駆動され、絶縁操作ロツド11を介して
可動電極4を固定電極2から開離させるものであ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the opening/closing device according to the present invention. In FIG. 2, the inside of the vacuum valve 1 is maintained under vacuum. The fixed electrode 2 is inserted through the vacuum valve 1 from the outside,
Connected to conductor 3. The movable electrode 4 is inserted into the vacuum valve 1 from the outside, contacts the fixed electrode 2, and separates. The bellows 5 supports the movable electrode 4 so that it can move toward and away from the fixed electrode 2. The conductor 6 is connected to the movable electrode 4.
The current waveform detector 7 detects the waveform of the current flowing through the conductor 6. The control device 8 generates a shearing output that separates the movable electrode 4 from the fixed electrode 2 based on the current waveform signal from the current waveform detector 7 and the shearing signal from the shearing signal input terminal 9. It is. The drive device 10 is driven by the shear cutting force from the control device 8, and separates the movable electrode 4 from the fixed electrode 2 via the insulated operating rod 11.

第3図は制御装置8の一実施例を示すブロツク
線図である。第4図は第3図の動作説明図であ
る。第3図において、入力端子801には電流波
形検出器7から第4図aに示すような電流波形信
号が印加される。増幅器802は入力端子801
に印加される電流波形信号を増幅するものであ
る。波形整形回路803は増幅器802の電流波
形検信号の出力を波形整形し、第4図bに示すよ
うな矩形信号に変換するものである。微分回路8
04は波形整形回路803の矩形波形信号の出力
を微分し、矩形波形信号の立上り個所並びに立下
り個所で第4図cに示すような出力パルスを得る
ものである。遅延回路805は微分回路804の
出力パルスを第4図dに示すように遅延させ、第
1図に示すアーク継続期間Taを定めるものであ
る。パルス回路806は第4図dに示す遅延回路
805の出力パルスを波形成形し、第4図eに示
すような出力パルスを得るものである。アンドゲ
ート807は第4図eに示すパルス回路806の
出力パルスと、第4図fに示すしや断信号入力端
子9からのしや断信号とにより、第4図gに示す
しや断出力信号を出力端子808に生じ、駆動装
置10を駆動するものである。
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the control device 8. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 3. In FIG. 3, a current waveform signal as shown in FIG. 4a is applied from the current waveform detector 7 to an input terminal 801. Amplifier 802 has input terminal 801
It amplifies the current waveform signal applied to the The waveform shaping circuit 803 shapes the output of the current waveform detection signal from the amplifier 802 and converts it into a rectangular signal as shown in FIG. 4b. Differential circuit 8
04 differentiates the output of the rectangular waveform signal from the waveform shaping circuit 803 to obtain output pulses as shown in FIG. 4c at the rising and falling points of the rectangular waveform signal. The delay circuit 805 delays the output pulse of the differentiating circuit 804 as shown in FIG. 4d, and determines the arc duration T a shown in FIG. 1. The pulse circuit 806 shapes the output pulse of the delay circuit 805 shown in FIG. 4d to obtain an output pulse as shown in FIG. 4e. The AND gate 807 uses the output pulse of the pulse circuit 806 shown in FIG. 4e and the shrinkage signal from the shrinkage signal input terminal 9 shown in FIG. A signal is generated at the output terminal 808 to drive the drive device 10.

次にこの動作を説明する。今、固定電極2と可
動電極4とが接触している状態で、固定電極2と
可動電極4とを流れる電流の電流波形を、導体6
に取り付けられた電流波形検出器7で検出する。
この電流波形検出器7の第4図aに示す電流波形
の出力は制御装置8の入力端子801に印加さ
れ、増幅器802で増幅された後、波形整形回路
803で第4図bに示すように矩形波に波形整形
される。微分回路804においてこの矩形波の立
上り個所並びに立下り個所のパルスを第4図cに
示すように得て、遅延回路805で第4図dに示
すように遅延させることにより、第1図に示すア
ーク継続期間Taを決定する。パルス回路806
で第4図dに示す遅延回路805の出力パルスを
波形整形して第4図eに示す出力パルスを得る。
アンドゲート807で第4図eに示すパルス回路
806の出力パルスと、第4図fに示すしや断信
号入力端子9からのしや断信号とにより第4図g
に示すしや断出力を出力端子808に生じ、駆動
装置10に印加する。このため駆動装置10は絶
縁操作ロツド11を介して可動電極4を固定電極
2から開離させる。
Next, this operation will be explained. Now, with the fixed electrode 2 and the movable electrode 4 in contact, the current waveform of the current flowing through the fixed electrode 2 and the movable electrode 4 is expressed by the conductor 6.
It is detected by the current waveform detector 7 attached to the.
The output of the current waveform shown in FIG. 4a from the current waveform detector 7 is applied to the input terminal 801 of the control device 8, and after being amplified by the amplifier 802, the output of the current waveform shown in FIG. 4b is applied to the waveform shaping circuit 803. The waveform is shaped into a square wave. The differentiating circuit 804 obtains pulses at the rising and falling points of this rectangular wave as shown in FIG. 4c, and the delay circuit 805 delays them as shown in FIG. Determine the arc duration T a . Pulse circuit 806
Then, the output pulse of the delay circuit 805 shown in FIG. 4d is waveform-shaped to obtain the output pulse shown in FIG. 4e.
At the AND gate 807, the output pulse of the pulse circuit 806 shown in FIG. 4e and the shear break signal from the shear break signal input terminal 9 shown in FIG.
A shriveling force shown in is generated at the output terminal 808 and applied to the drive device 10. For this purpose, the drive device 10 separates the movable electrode 4 from the fixed electrode 2 via the insulated operating rod 11.

以上のように、遅延回路805により第1図に
示すアーク継続期間Taを調整することができ、
アーク継続期間Taを短くすることにより、固定
電極2と可動電極4とを内蔵する真空バルブ1の
寿命を延長させることができる。
As described above, the arc duration T a shown in FIG. 1 can be adjusted by the delay circuit 805,
By shortening the arc duration T a , the life of the vacuum valve 1 that incorporates the fixed electrode 2 and the movable electrode 4 can be extended.

次にこの発明に係る開閉装置を3相回路の大負
荷電流をしや断する開閉装置に適応した場合につ
いて、第5図を用いて説明する。
Next, a case where the switchgear according to the present invention is applied to a switchgear that cuts off a large load current in a three-phase circuit will be explained using FIG.

第5図aは3相電流を示すベクトル図であり、
第5図bはA相電流をしや断した場合のB、C相
電流を示すベクトル図であり、第5図cは3相電
流及び2相電流を示す電流波形図である。すなわ
ち第5図aにおいてA相電流I〓aをしや断する
と、残りのB相、C相電流I〓b、I〓cは単相電流I〓
−I〓cとなり、A相電流I〓aに対して電気角で90
度遅れて電流零点を迎える。換言すると、第5図
cにおいてA相電流Iaの電流零点の時点t1でA
相電流Iaをしや断すると、残りのB、C相電流
の電流Ib−Icは、時点t1からの電気角で90度遅
れた時点t2において電流零点を迎える。従つて、
A相電流Iaを第1図に示すアーク継続期間Ta
短くしてしや断した後、電気角で90度遅らせて
B、C相電流をしや断すればB、C相電流の合成
電流のしや断時の電流を零にできる。以下第6図
により説明する。
FIG. 5a is a vector diagram showing three-phase currents,
FIG. 5b is a vector diagram showing the B and C phase currents when the A phase current is interrupted, and FIG. 5c is a current waveform diagram showing the three-phase current and the two-phase current. That is, in Fig. 5a, when the A-phase current I〓 a is cut off, the remaining B-phase and C-phase currents I〓 b and I〓 c become the single-phase current I〓
b −I〓 c , and the A phase current I〓 a is 90 in electrical angle.
The current zero point is reached with a delay of 100°. In other words, in Fig. 5c, at time t1 of the current zero point of the A phase current I a
When the phase current I a is finally cut off, the remaining B and C phase currents I b - I c reach a current zero point at time t 2 delayed by 90 electrical degrees from time t 1 . Therefore,
If the A-phase current I a is cut short by shortening the arc duration T a shown in Fig. 1, and then the B and C phase currents are cut off by delaying the arc by 90 degrees, the B and C phase currents will be cut off. The current when the combined current is interrupted can be reduced to zero. This will be explained below with reference to FIG.

第6図はこの発明に係る開閉装置の他の実施例
を示すブロツク線図である。図中第2図に対応す
る部分には対応する符号もしくは対応する符号に
サフイツクスを付している。第6図において、
A、B、C相の真空バルブ1a,1b,1cは内部
が真空に保持されている。A、B、C相の固定電
極2a,2b,2cは真空バルブ1a,1b,1c内に
外部から貫通挿入されている。A、B、C相の可
動電極4a,4b,4cは真空バルブ1a,1b,1c
内に外部から貫通挿入され、固定電極2a,2b
cに接触、開離するものである。ベローズ5a
b,5cは可動電極4a,4b,4cを真空バルブ1
a,1b,1cの側壁に摺動可能に支持するもので
ある。導体6aは可動電極4aに接続されている。
電流波形検出器7は導体6aを流れる電流の波形
を検出するものである。制御装置8は第3図に示
すように構成され電流波形検出器7からの電流波
形信号と、しや断信号入力端子9からのしや断信
号とにより、可動電極4a,4b,4cを固定電極
a,2b,2cから開離させるしや断出力信号を
生じるものである。駆動装置10は制御装置8か
らのしや断出力により駆動され、絶縁操作ロツド
11a,11b,11cを介して可動電極4a,4b
cを固定電極2a,2b,2cから開離するもので
ある。時間遅れ要素12b,12cは絶縁操作ロツ
ド11b,11cの駆動を絶縁操作ロツド11a
駆動により電気角で90度遅らすものである。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the opening/closing device according to the present invention. In the drawings, parts corresponding to those in FIG. 2 are marked with corresponding symbols or with a suffix added to the corresponding symbols. In Figure 6,
The vacuum valves 1 a , 1 b , and 1 c for the A, B, and C phases are kept in a vacuum state inside. Fixed electrodes 2 a , 2 b , 2 c of A, B, and C phases are inserted through the vacuum valves 1 a , 1 b , and 1 c from the outside. The movable electrodes 4 a , 4 b , 4 c of A, B, and C phases are vacuum valves 1 a , 1 b , 1 c
Fixed electrodes 2 a , 2 b ,
2. It contacts and separates from c . Bellows 5 a ,
5 b , 5 c connect the movable electrodes 4 a , 4 b , 4 c to the vacuum valve 1
It is slidably supported on the side walls of a , 1b , and 1c . The conductor 6a is connected to the movable electrode 4a .
The current waveform detector 7 detects the waveform of the current flowing through the conductor 6a . The control device 8 is configured as shown in FIG. 3, and controls the movable electrodes 4 a , 4 b , 4 by the current waveform signal from the current waveform detector 7 and the shear break signal from the shear break signal input terminal 9. This generates a rupture output signal that causes the electrodes c to separate from the fixed electrodes 2 a , 2 b , and 2 c . The drive device 10 is driven by the shear cutting output from the control device 8, and moves the movable electrodes 4 a , 4 b , 4 through insulated operating rods 11 a , 11 b , 11 c .
4c is separated from the fixed electrodes 2a , 2b , 2c . The time delay elements 12 b and 12 c delay the driving of the insulated operating rods 11 b and 11 c by 90 electrical degrees compared to the driving of the insulated operating rod 11 a .

なお、時間遅れ要素12b,12cは例えば、電
気角で90゜の時間遅れを生じる回路により電磁ク
ラツチを動作させるものである。
The time delay elements 12 b and 12 c operate electromagnetic clutches by means of circuits that generate a time delay of 90 degrees in electrical angle, for example.

次にこの動作を説明する。A相の可動電極4a
を固定電極2aから開離させる動作は、第2図に
示す実施例と全く同様にして行われる。またB、
C相において可動電極4b,4cが固定電極2b
cから開離するのは、時間遅れ要素12b,12
cの働きにより、電気角で90度A相の開離から遅
れるよう設定されている。このためA、B、Cの
各相とも最少のアーク継続期間Taでしや断する
ことができる。
Next, this operation will be explained. A-phase movable electrode 4 a
The operation of separating the electrode from the fixed electrode 2a is performed in exactly the same manner as in the embodiment shown in FIG. Also B,
In the C phase, the movable electrodes 4 b , 4 c are the fixed electrodes 2 b ,
2 The time delay elements 12 b , 12 are separated from c .
Due to the action of c , it is set to be delayed from the opening of phase A by 90 electrical degrees. Therefore, each phase of A, B, and C can be broken in the minimum arc duration T a .

なお、上記各実施例では真空しや断器の場合を
示したが、空気しや断器、ガスしや断器、油入し
や断器等においても適応できることは勿論であ
る。また時間遅れ要素12b,12cとして機械的
構成のものを示したが、電気的構成のものでもよ
くこの場合には制御装置10に時間遅れ要素を内
蔵するか、制御装置10の前に時間遅れ要素を設
置し制御装置10の入力をA、B、C相別々とす
ればよい。
In each of the above embodiments, the case of a vacuum chamber or disconnector is shown, but it goes without saying that the present invention can also be applied to an air chamber or disconnector, a gas chamber or disconnector, an oil-filled disconnector, or the like. Furthermore, although time delay elements 12 b and 12 c are shown as having mechanical configurations, they may also be electrically configured. In this case, the time delay elements may be built into the control device 10 or the A delay element may be installed to input the A, B, and C phases separately to the control device 10.

以上のようにこの発明によれば、アーク継続期
間を短くすることにより、開閉装置の寿命を長く
することができる。
As described above, according to the present invention, the life of the switchgear can be extended by shortening the arc duration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は電流波形を示す電流波形図である。第
2図はこの発明に係る開閉装置の一実施例を示す
ブロツク線図である。第3図は制御装置の一実施
例を示すブロツク線図である。第4図は第3図の
動作説明図である。第5図aは3相電流を示すベ
クトル図であり、第5図bはA相電流をしや断し
た場合のB、C相電流を示すベクトル図であり、
第5図cは3相電流及び2相電流を示す電流波形
図である。第6図はこの発明に係る開閉装置の他
の実施例を示すブロツク線図である。 図において、各図中対応する部分には対応する
符号もしくは対応する符号にサフイツクスを付し
て示し、2は固定電極、4は可動電極、7は電流
波形検出器、8は制御装置、803は波形整形回
路、804は微分回路、805は遅延回路、80
7はアンドゲート、9はしや断信号入力端子、1
0は駆動装置、12b,12cは時間遅れ要素であ
る。
FIG. 1 is a current waveform diagram showing current waveforms. FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the opening/closing device according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the control device. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 3. FIG. 5a is a vector diagram showing the three-phase current, and FIG. 5b is a vector diagram showing the B and C phase currents when the A phase current is cut off.
FIG. 5c is a current waveform diagram showing three-phase current and two-phase current. FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the opening/closing device according to the present invention. In the figures, corresponding parts in each figure are indicated by corresponding symbols or by adding a suffix to the corresponding symbols, 2 is a fixed electrode, 4 is a movable electrode, 7 is a current waveform detector, 8 is a control device, and 803 is a Waveform shaping circuit, 804 is a differentiation circuit, 805 is a delay circuit, 80
7 is an AND gate, 9 is a signal input terminal, 1
0 is a driving device, and 12 b and 12 c are time delay elements.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 固定電極に対向して設置された可動電極、前
記固定電極と前記可動電極間を流れる電流の電流
波形を検出する電流波形検出器、この電流波形検
出器の検出する電流波形を矩形波に整形する波形
整形回路、この波形整形回路の出力を微分する微
分回路、この微分回路の出力を上記電流波形の零
点付近まで遅延する遅延回路、この遅延回路の出
力としや断指令とのAND条件によりしや断出力
信号を生じるAND回路、及びこのAND回路のし
や断出力信号により前記可動電極を前記固定電極
から開離させる駆動装置を備えたことを特徴とす
る開閉装置。
1. A movable electrode installed opposite to a fixed electrode, a current waveform detector that detects the current waveform of the current flowing between the fixed electrode and the movable electrode, and a current waveform detected by this current waveform detector that is shaped into a rectangular wave. A waveform shaping circuit that differentiates the output of this waveform shaping circuit, a delay circuit that delays the output of this differentiation circuit to near the zero point of the current waveform, and an AND condition between the output of this delay circuit and the shear cut command. 1. A switchgear comprising: an AND circuit that generates a breakout output signal; and a drive device that separates the movable electrode from the fixed electrode by the AND circuit's breakout output signal.
JP12220878A 1978-10-03 1978-10-03 Switching device Granted JPS5549822A (en)

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