1343068 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於斷路器及其開閉方法，特別是關於具備 開極手段（利用電磁反斥作用而將真空閥之操作軸朝開極 方向高速驅動）之斷路器及其開閉方法。 【先前技術】 利用電磁反斥作用而將真空閥之操作軸朝開極方向高 速驅動之開極手段，係由電磁反斥線圈以及與其呈對向配 置之環狀銅板所構成，藉由電容器放電等將開極手段之電 磁反斥線圏急速激磁，而利用線圈電流和銅板所產生之渦 電流兩者之電磁反斥力來使真空閥進行開極動作。 具備電磁反斥機構之斷路器，係包括直流斷路器和高 速斷路器。前者的斷路器，係將在電容器預先充電之電荷 反向（相對於系統電流）注入，藉此強制形成電流零點而 進行斷路。當直流系統發生短路事故時，依電阻及電感之 電路常數而決定之快速上昇的短路電流等的過電流會流過 ，因此要求斷路器之高速動作。 另一方面，高速斷路器，係使用於自家發電系統等， 其設置之目的在於：在電力系統停電時防止自家發電機之 電力流出、避免過負載所造成之電源一起破壞、能從停電 系統高速切換成健全系統以維持重要負載之繼續運轉等等 。該斷路器，也是要求當收到開極指令後在數ms以內進 行回應，因此須利用電磁反斥機構。 -5- 1343068 裝載該電磁反斥機構之斷路器，例如專利文獻1所示 ，係具備：真空閥、設於該真空閥的開閉方向之操作機構 、設於該操作機構的中途之電磁反斥機構，且進一步具備 可抑制電流斷路中途所產生之可動電極側軸的回跳之機構 Ο 〔專利文獻1〕日本特開2000-299041號公報 【發明內容】 然而，上述習知的斷路器，在高速斷路時，所要求的 電磁反斥力，不僅必須獲得既定的開極速度，且必須大於 維持閉極狀態之永久磁鐵的吸引力，因此會造成電磁反斥 機構之大型化、以及電源容量之增加。又在真空閥和其操 作機構之間，係將電磁反斥機構、以及抑制電磁反斥機構 動作時所產生之可動電極側軸的回跳之機構，沿上下方向 串列配置，因此在藉由真空閥之操作機構來進行真空閥之 開閉操作時，必須使電磁反斥機構及可動電極側軸之回跳 抑制機構一起移動。 因此，真空閥之操作機構，例如採用電磁操作方式的 情形，必須加大其構件之永久磁鐵、激磁線圈等的容量， 而使真空閥之操作機構變得大型化。又真空閥之操作機構 之操作性可能也會變差。 本發明係有鑑於上述問題點而構成者’其目的係提供 一種操作性良好的斷路器及其開閉方法’既容易解除電磁 反斥機構之閉極狀態，且能以簡單的構造來抑制電流斷路 -6 - 1343068 中途所產生之可動電極側軸之回跳。 爲了達成上述目的，本發明之斷路器，係具 開閉真空閥之電磁鐵內之第1線圈、和該第1線 置於前述電磁鐵內之第2線圈、和該第2線圈串 反斥線圈；在利用電磁反斥作用進行高速開極動 將前述第2線圈和電磁反斥線圈同時激磁；或者 真空閥、電磁鐵及操作機構之斷路器；該電磁鐵 用電磁反斥作用而將前述真空閥的操作軸朝開極 之線圈、可動鐵芯、永久磁鐵所構成；該操作機 前述線圈激磁來進行前述真空閥之導通動作，藉 久磁鐵之吸引力來維持前述真空閥之閉極狀態， 通動作時的相反方向將前述線圈激磁而使前述真 開極動作：其特徵在於：在電磁鐵內，設置前述 第2線圈，該第2線圈，在利用電磁反斥作用進 極動作時，係和用於電磁反斥作用之電磁反斥線 激磁。 又，本發明之斷路器之開閉方法，係將第1 以進行真空閥之開閉，將第2線圏（和前述第1 設於電磁鐵內）和與其串聯之電磁反斥線圈，在 反斥作用進行高速開極動作時同時激磁；或者是 鐵之線圈（利用電磁反斥作用而將前述真空閥的 開極方向驅動）激磁以進行前述真空閥之導通動 電磁鐵之永久磁鐵之吸引力來維持前述真空閥之 ，朝與導通動作時的相反方向將前述線圈激磁而 備：用來 圈一起設 聯之電磁 作時，係 是具備： ，係由利 方向驅動 構，係將 由前述永 並朝與導 空閥進行 線圈以外 行高速開 圏同時被 線圈激磁 線圈一起 利用電磁 ，將電磁 操作軸朝 作，藉由 閉極狀態 使前述真 1343068 空閥進行開極動作，此斷路器之開閉方法之特徵在於：第 2線圈（和前述線圈一起設置於前述電磁鐵內）和用於電 磁反斥作用之電磁反斥線圈，在利用電磁反斥作用進行高 速開極動作時係同時被激磁。 依據本發明，在藉由電磁反斥機構進行開極動作之同 時，係朝與導通動作時之相反方向將電磁鐵的線圈激磁， 因此可降低維持閉極狀態之永久磁鐵的吸引力而容易進行 閉極狀態之解除，且能以簡單的構造來抑制電流斷路中途 所產生之可動電極側軸之回跳，而能獲得操作性良好的斷 路器及其開閉方法。 【實施方式】 利用以下的構造可實現操作性良好的斷路器及其開閉 方法，既容易解除電磁反斥機構之閉極狀態，且能以簡單 的構造來抑制電流斷路中途所產生之可動電極側軸之回跳 〇 以下說明本發明的斷路器之實施形態。 第1圖至第7圖以及第14圖係顯示本發明的斷路器 (轉流式直流斷路器）之一實施形態：第1圖係顯示本發 明的斷路器（轉流式直流斷路器）之一實施形態之左側視 圖：第2圖係第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式直流 斷路器）之一實施形態的後視圖；第3圖係第1圖所示之 本發明的斷路器（轉流式直流斷路器）之一實施形態之右 側視圖；第4圖係第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 1343068 直流斷路器）之一實施形態之前視圖；第5圖係運用第1 圖所示之本發明的斷路器（轉流式直流斷路器）之一實施 形態之系統電路；第6圖係顯示第1圖所示之本發明的斷 路器（轉流式直流斷路器）之一實施形態在事故時的操作 之時序圖；第7圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（ 轉流式直流斷路器）之一實施形態在通常運轉時的操作之 時序圖。第14圖係顯示，使用本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）之一實施形態之開關設備（switchgear)之 左側截面圖。 〔實施例1〕 首先，使用第5圖至第7圖來說明本發明的斷路器（ 轉流式直流斷路器）之一實施形態之使用方法及其運轉方 法。 第5圖中，符號1代表直流電源，在一般的直流饋電 電路是供應正極1500V的電壓。2代表電車等的負載，3 代表供電給負載之饋線，4代表連結負載2和直流電源1 之回線。本發明的斷路器之轉流式直流斷路器5，係插入 饋線3的中途，用來對直流電源1供應給負載2之電力進 行開關操作。 轉流式直流斷路器5，係由：第1主開關5 1、第2主 開關52、第1副開關53、第2副開關54計四個開關以及 控制裝置900所構成。在轉流式直流斷路器5，連接著第 1電容器55、第2電容器56及電抗器57。第1主開關51 -9- 1343068 和第2主開關5 2係串聯插入饋線3，第1主開關5 1是配 置於直流電源1側，第2主開關5 2是配置於負載2側。 第1副開關5 3和第1電容器5 5和電抗器5 7之串聯電路 ，係並聯於第1主開關5 1 ;第2副開關54和第2電容器 56之串聯電路，係並聯於第1電容器55。 設於饋線3之變流器5 8，係檢測出饋線3之通電電流 ，並將其電流値輸入過電流引開裝置5 9。過電流引開裝置 5 9具有自動斷路設定値，在流過饋線3之電流値到達該設 定値以上的時點，輸出開極指令1 1。控制裝置900 ’收到 外部指令1 〇或來自過電流引開裝置5 9之開極指令1 1後 ，對轉流式直流斷路器5送出開閉指令。 第1副開關5 3係和第1主開關5 1連動，當第1主開 關5 1開極後，延遲時間tl (例如2ms ) —旦閉極後，再 進行開極。另一方面，第2副開關5 4係和第2主開關5 2 連動，在比第2主開關52進行開極的時間早t2 (例如 2.5ms )之前開極。 當負載2運轉時，第1主開關5 1和第2主開關52閉 極，而對負載2施加直流1 5 0 0 V。這時，使第1副開關5 3 開極，使第2副開關54閉極。第1電容器55和第2電容 器56，是以直流電源1側爲基準而充電成+2000V。 當負載2發生故障、或饋線3發生接地事故等時，依 電路常數而決定之非常大且上昇很快的事故電流會流過饋 線3。例如，在電路電阻15ιηΩ、電路電感150μΗ時，最 大到達電流爲 100kA，最大衝擊率（rush ratio )高達 -10- 1343068 1 0 k A / m S。在發生這種事故電流的情形，爲了使對設備的 影響抑制在最小程度，必須將事故電流高速遮斷。首先， 用變流器5 8檢測出事故電流値，並輸入過電流引開裝置 5 9。只要將過電流引開裝置5 9之自動斷路設定値例如設 定成1 2000A，在事故電流値到達1 2000A的時點就會將開 極指令1 1發送至控制裝置900。根據來自控制裝置900之 指令，使第1主開關51開極。當第1主開關5 1開極時， 第1副開關5 3延遲時間11後會閉極。藉此，可形成由第 1電容器55、第2電容器56、電抗器57、第1主開關51 、第1副開關53、第2副開關54所形成之LC諧振電路 ，用充電裝置50預先充電之第1電容器55和第2電容器 5 6會放電，而使與事故電流的方向相反之轉流電流注入第 1主開關51。當第1電容器55之靜電容量爲600 pF、第2 電容器56之靜電容量爲1200pF時，反向的轉流電流値最 大爲40kA，只要在事故電流値到達40kA之前使第1副開 關5 3閉極，即可讓事故電流和轉流電流相抵銷。在通過 第1主開關51之電流成爲零的時點，完成第1主開關5 1 之斷路。當第1主開關5 1開極後，延遲時間t3而使第2 主開關52開極’只要將時間t3設定成符合t3>tl+t2的條 件，在第1副開關5 3閉極之前第2副開關5 4不會進行開 極，因此第1電容器55和第2電容器56可同時放電’而 能對應於上述大電流値。又即使第1主開關5 1斷路後’ 由於存在著第1副開關53和第2副開關54都是成爲閉極 狀態的期間，因此第1電容器55和第2電容器56可藉由 -11 - 1343068 直流電源1進行充電。該充電電流會使充電電壓上昇，當 电电流到達零附近、亦即真空閥的斷路電流値以下的時 ' 點，會被遮斷。 • 另一方面’在通常運轉狀態下之轉流式直流斷路器5 之斷路動作，係根據外部指令丨〇。在收到外部指令丨〇之 開極指令時，第1主開關51和第2主開關5 2會同時開極 。這時’第2副開關5 4 ’會在比第2主開關5 2的開極時 φ 間早12的時間先開極，因此當第1副開關5 3閉極時，會 形成由第1電容器55、電抗器57、第1主開關51、第1 副開關53所構成之LC諧振電路。 預先充電之第1電容器55和第2電容器56中，僅第 1電容器5 5放電’與負載電流的方向反向之轉流電流會注 入第1主開關5 1。在此，負載電流之最大値是過電流引開 裝置59的設定値1 2000A以下。只要將僅第1電容器55 放電時之轉流電流最大値設定成1 4kA，即可抵銷最大負 • 載電流12000A，在第1主開關51的電流成爲零的時點， 完成第1主開關51之斷路。又第2主開關52之作用爲： 當斷路器開極後，使負載2和第1電容器55及第2電容 器56斷路，以防止負載側電路之電容器充電電壓所造成 之觸電事故。 接著，使用第1圖至第4圖以及第14圖來說明’前 述本發明之斷路器（轉流式直流斷路器）之一實施形態。 本發明的斷路器之轉流式直流斷路器5之一實施形態 ’係採用將2個電磁鐵予以機械連結的構造’來自動實現 -12- l343〇68 出上述4個開關的動作時點。第1圖至第4圖中 示運轉狀態（第1主開關5 1及第2主開關5 2爲 )。關於4個開關，雖是顯示在內部具有1對接 閥，但也能採用空氣中開關等等。 第1主開關5 1之固定側饋線1 〇 〇和第2主目 固定側饋線1 1 4，係連接於配置在轉流式直流斷, 外部之母線1 000 (第14圖）。該母線係連接於 的一端。電抗器57之另一端連接於第1電容器 電容器56。第1主開關51之可動導體120，係 部1 〇 1和可動側饋線1 20形成導通。可動側饋線 於直流電源1。第1主開關5 1之可動導體1 2 0和 關53之可動導體69，係經由導體102、103、可 104、導體1〇5持續形成電連接的狀態。 在第1副開關5 3之固定導體1 0 8，係固定毫 和饋線107。饋線1〇7連接於第2副開關54之 1 〇9。另一方面，饋線i 06，係在轉流式直流斷路 部連接於第1電容器5 5。此外，第2副開關54 體1 1 0 ’係經由導體1 i〗、可撓性導體丨丨2、饋線 接於第2電容器56。第2主開關52之可動導體 透過集電部201和可動側饋線203形成導通。可 2〇3連接於負載2。藉由以上的電氣連接方法來 圖所示之系統電路。 接著’使用第1圖至第4圖來說明本發明的 轉流式直流斷路器5之一實施形態的機械構造。 ，都是顯 閉極狀態 點之真空 萄關52之 路器5的 電抗器57 55及第2 透過集電 120連接 第1副開 撓性導體 ί饋線106 固定導體 器5的外 之可動導 1 13而連 ! 200 ，係 動側饋線 實現第5 斷路器之 -13- ^43068 第1主開關5 1之可動導體62，如第1圖所示係用 連結於構件64。操作桿65的一端固定於構件64，另一 固定於絞鏈66。第1副開關53之可動導體69，係透過 件67而用銷5 3 4連結於鉸鏈66。亦即，第】主開關5】 可動導體62和第2副開關53之可動導體69係互相連 動作。操作桿6 5 ’係貫穿銷丨5 〇 (在上下部實施平面加 )°藉由銷150和固定於操作桿65之螺帽152，來挾持 _ 圈丨53、接觸壓力彈簧151、墊圈154。 在第1主開關51開極的狀態，藉由接觸壓力彈簧i 使操作桿65之上部的六角部155和銷150卡合。另— 面’在第1主開關5 1進行閉極動作時，在第丨主開關 , 之固定接點61和可動接點60接觸的時點，銷150和六 部155的卡合解除，進一步將接觸壓力彈簧151壓縮後 接觸壓力彈簧1 5 1的荷重變成第丨主開關5 1之接點的 觸力。 # 此外’操作桿6 5係貫穿開極手段之電磁反斥線圈1 和反斥板171。藉由電磁反斥線圈170之激磁，使反斥 1 7 1流生渦電流，作用於電磁反斥線圈1 70的電流和反 板170的渦電流間之電磁反斥力，透過反斥板171而由 件64來承受，利用該反斥力使操作桿65朝第1圖中的 方移動。 第2主開關52之可動導體200，如第3圖所示，係 銷連結於構件202。操作桿204的一端固定於構件202 操作桿204，係貫穿銷206 (在上下部實施平面加工而 銷 端 構 之 動 工 墊 5 1 方 5 1 角 接 70 板 斥 構 上 用 〇 形 -14- 1343068 成抵接面）。藉由銷206和固定於操作桿204之螺帽208 ’來挾持墊圈210、接觸壓力彈簧212、墊圈214。在第2 主開關5 2開極的狀態，藉由接觸壓力彈簧2 1 2使操作桿 2 〇4之上部的六角部216和銷206卡合。另一方面，在第 2主開關52進行閉極動作時，在第2主開關52之固定接 點220和可動接點222接觸的時點，銷206和六角部216 的卡合解除，進一步將接觸壓力彈簧212壓縮後，接觸壓 力彈簧212的荷重變成第2主開關52之接點的接觸力。 第1主開關5 1之操作桿65及第2主開關52之操作 桿204，如第1圖及第3圖所示，係藉由在操作器外殼 3 00內和第1主開關5 1及第2主開關52形成並列設置之 電磁鐵 301所驅動。電磁鐵301之軸3 02，係透過構件 303連結於主軸500的一方之槓桿501。在主軸500之另 方槓桿5 03及499分別連結著：朝第1主開關5 1側延伸 之絕緣桿502和朝第2主開關52側延伸之絕緣桿5〇4。絕 緣桿502，係藉由副軸510卡合於銷150:絕緣桿504，係 藉由副軸5 1 2卡合於銷2 〇 6。亦即，電磁鐵3 0 1的吸引力 ，如第1圖及第3圖所示，係透過主軸500和設於其之槓 桿501、503、499以及副軸510、512和設於其之槓桿513 ' 5 14，傳達至第1主開關5 1之操作桿6 5及第2主開關 52之操作桿204。爲了導通第1主開關51、第2主開關 52，只要將電磁鐵301內之第1線圈305a激磁，而將柱 塞304朝圖中的下方驅動即可。 第1副開關5 3 ’如上述般係和第1主開關5 1連動驅 -15- 1343068
動’爲了實現第6圖及第7圖所記載之操作時點，女I 圖所示設有連結構件5 3 0和槓桿53 1。連結構件530 桿531係藉由銷5 3 3互相連結。連結構件530之另一 接於副軸5 1 0之槓桿5 1 3。另一方面，槓桿5 3 1能 532爲支點進行旋轉。 在第1主開關51開極的情形，操作桿6 5朝第1 的上方移動而使第1副開關53 —旦閉極，同時槓桿 朝逆時針方向旋轉，而使槓桿531和設於鉸鏈66之金 卡合後，將第1副開關5 3之可動導體6 9再度朝開極 (下方）拉回。由於鉸鏈66之讓銷5 34貫穿的孔形 圓形’不管操作桿6 5的位置如何，都能使可動導體 開極方向（下方）移動。符號70代表用來對第1 ΪΙ. 5 3施加接觸力之彈簧。 在第2副開關5 4側也是，如第3圖所示，設有 構件540和槓桿54 1。當第2主開關52開極時，槓和 會以軸542爲中心朝順時針方向旋轉，使銷543 (設 第2副開關5 4的可動導體1 1 〇連結之構件544 )和 541卡合，而使可動導體110朝開極方向（下方）移 符號7 1代表用來對第2副開關54施加接觸力之彈黄 結構件530、540之長度可變，藉由該構件可調整主 和副開關之開閉時點。 第4圖中，符號555代表：以和主軸500連動的 設於操作器外殼300內之跳脫彈簧。符號5 90代表用 第1線圈3 05 a供應激磁能量之電容器，符號591代 ]第1 和槓 •端連 :以軸 圖中 * 53 1 ^ 534 丨方向 ^成長 69朝 丨開關 連結 f 53 1 :於和 I槓桿 動。 。連 開關 方式 來對 表電 -16- 1343068 磁鐵3 0 1之控制電路。以2點鏈線表示的部分，代表用來 對電磁反斥線圈1 70供應激磁能量之控制裝置9〇〇，係由 電容器902、控制基板903等所構成。 接著說明電磁鐵30 1的構造。第1線圈305a和第2 線圈3 0 5 b，係設於同一個線圈架9 0 1。在第1線圈3 0 5 a ' 第2線圈305b之上面、外周面、下面配置固定鐵芯903、 904、9〇5，在上面的固定鐵芯903上裝載永久磁鐵306。 電磁鐵301的可動鐵芯，係由圓形的可動平板906和柱塞 304所構成，並被軸302和螺帽907所挾持。在電磁鐵 301導通時，柱塞3〇4和中央腳908接觸。 在此，說明本發明的斷路器之轉流式直流斷路器5之 一實施形態之動作。 (通常之導通、開極動作） 在導通動作時，將電磁鐵3 0 1之第1線圈3 0 5 a激磁 ，使柱塞3 04發生吸引力。該吸引力，係透過主軸500、 副軸5 1 0、5 1 2而傳到第1主開關5 1之操作桿65及第2 主開關52之操作桿204，將可動導體62、200向下驅動而 使第1主開關51及第2主開關52閉極。在導通動作時， 各主開關51、52之接觸壓力彈簧151、212及設於操作器 外殼300內之跳脫彈簧5 5 5被彈壓，以對第1主開關51 及第2主開關5 2之開極動作預作準備。 這時，第1副開關53，隨著銷534和鉸鏈66的卡合 而成爲開極狀態，另一方面，第2副開關5 4 ’係解除槓桿 -17- 1343068 54 1和銷543的卡合而成爲閉極狀態。當導通動作完成時 ，解除電磁鐵310之激磁。被彈壓之接觸壓力彈簧丨51、 212及跳脫彈簧5 5 5的反彈力，係藉由電磁鐵301內部之 永久磁鐵3 06的吸引力而保持住。這時，永久磁鐵3〇6之 磁通’主要是發生在永久磁鐵3 06 -可動平板906-柱塞 304-中央腳 908-固定鐵芯905-固定鐵芯 9〇4-固定鐵芯 903 -永久磁鐵3 06的路徑。 在第1主開關51及第2主開關52之通常的開極動作 ，係朝與上述導通動作時之相反方向將第1線圈305a激 磁。藉由第1線圏3 05 a之反向激磁，將流過柱塞3 04和 中央腳9 0 8間之磁通抵銷，而使電磁鐵3 0 1之吸引力降低 。在該吸引力低於彈簧反彈力的時點，第1主開關5 1及 第2主開關52之開極動作開始進行。在該電磁操作機構 之開極動作，基本上是藉由接觸壓力彈簧151、212及跳 脫彈簧5 5 5的反彈力來達成。亦即，第1線圈3 05a之反 向激磁，只要產生能將永久磁鐵發生之磁通抵銷之能量即 可 〇 (事故時之高速斷路操作） 事故時之高速斷路操作，係將電磁反斥線圈170激磁 ，使反斥板171產生電磁反斥力。該電磁反斥力由構件64 承受，和構件64連結之操作桿65使接觸壓力彈簧1 5 1進 一步撓曲而向上移動，使第1主開關5 1成爲開極狀態， 第1副開關53成爲閉極狀態。在這時點，主軸500和副 -18- 1343068 軸5 1 0不動作，第2主開關52、第2副開關 維持不變。 電磁鐵301之第2線圈305b，係串聯於電 170，因此電磁反斥線圈170和第2線圈3 05 b 。第2線圈305b之激磁方向，只要設定成^ 3 05a之開極動作時的激磁方向（反向激磁）相 銷永久磁鐵3 0 6的磁通，而減低電磁鐵3 0 1的 電磁鐵301的吸引力低於接觸壓力彈簧15 1、 彈簧5 5 5的反彈力之時點，柱塞304會向上移 此動作’第2主開關52及第2副開關54會進 在此，使用第8圖至第10圖來說明本發 之轉流式直流斷路器之一實施形態之控制方法 顯示導通操作時，第9圖係顯示通常的開極操 圖係顯示事故時之斷路操作時之控制電路的動 。通常的導通操作及開極操作，係由控制基板 。導通操作，係將2個接點934、935導通而 將開關915導通，將電容器590之充電電荷 內之第1線圈305a (第8圖）。另一方面 開極動作，4個接點930、931、932、933動作 ，將開關9 1 5導通，朝與導通動作相反的方向 3〇5a激磁（第9圖）。第8圖及第9圖中之帶 ’係代表激磁電流的流動方向。 事故時之高速斷路操作，係使開關914導 於控制裝置900之電容器902之充電電荷，供 5 4的狀態也 :磁反斥線圈 同時被激磁 ®第1線圈 同|即可抵 吸引力。在 2 1 2及跳脫 動。因應於 行開極。 明的斷路器 。第8圖係 作時，第〗〇 作之說明圖 5 9 1來控制 形成電路， 送到電磁鐵 ，在通常的 而形成電路 將第1線圈 箭頭的曲線 通，將配置 給電磁反斥 -19- 1343068 線圈1 7 0及電磁鐵3 0 1內之第2線圈3 0 5 b而進行激磁（ 第10圖）。 然而，由於第〗線圈3 05a和第2線圈3 05 b是形成雙 重繞線構造，當一方激磁時，另一方的線圈會產生感應電 壓（電磁感應）。高速斷路操作用之第2線圈3 05b，爲了 進行高速動作必須減低電感，其匝數爲1〇匝左右。另一 方面，通常的開閉操作所使用之第1線圈3 05 a，基於減低 電容器5 90、開關915的負載等的目的，其匝數設定成 2 00〜400匝左右。由於感應電壓和匝數成比例，在將第I 線圈激磁時第2線圈之感應電壓雖沒有問題（通常之導通 、開極操作時），但相反的，亦即在高速斷路操作時，在 第1線圈305a會產生kV級的感應電壓。 在本實施例，關於第〗線圈3 05a之感應電壓對策， 係設置突波電壓抑制裝置95 4。突波電壓抑制裝置954, 係和第1線圈3 0 5 a並聯，而在第1線圈3 0 5 a和突波電壓 抑制裝置954之間流過循環電流。突波電壓抑制裝置954 雖可使用氧化鋅變阻器（ZNR )，但考慮到多數次操作之 耐久性時，較佳爲如第8圖至第1 0圖所示採用保護電阻 952和二極體950的構造。如第10圖所示，在高速斷路操 作時，由於通過突波電壓抑制裝置954會流過感應電流I ，第1線圈3 05a所產生之感應電壓會降低。雖然保護電 阻952越小感應電壓越低，但反而會使電磁鐵301之釋放 時間變長。爲了符合電路的絕緣規格，較佳爲儘量加大電 阻値。 -20- 1343068 在本實施例的情形，邊將接觸壓力彈簧1 5 1、2 1 2及 跳脫彈簧555彈壓邊驅動之導通操作時，相較於基本上是 利用上述彈力之開極操作，須要更大的操作能量。如先前 ' 所述，本實施例之電磁鐵3 0 1的情形，在開極操作時，只 -須將電磁鐵301內之永久磁鐵306的磁通抵銷即可。因此 ，將二極體950如第8圖至第10圖所示般配置，以避免 對要求較大能量之導通動作產生影響。另一方面，對於操 φ 作能量小之通常的開極操作，可朝突波電壓抑制裝置954 側分流。亦即，該突波電壓抑制裝置954，對於開極操作 能量小之本實施例的電磁鐵3 0 1特別有效。 再者，本控制裝置係採用以下的設計。在轉流式直流 斷路器5剛導通後就發生接地事故的情形，必須迅速進入 開極操作（引開自由操作）。不同於持續存在有電流零點 之交流系統，在直流系統的情形，當開極動作慢而使事故 電流高於轉流電流時，會發生無法斷路的狀態。 # 在導通操作，若在第1主開關51及第2主開關52的 接點接觸之瞬間發生接地事故，設於饋線3之變流器5 8 會檢測出事故電流，經由過電流引開裝置59、控制裝置 9〇〇將開閉指令輸入轉流式直流斷路器5。在此時點，由 於轉流式直流斷路器5處於導通操作中，控制電路成爲第 8圖的狀態。在此狀態，將電磁反斥線圈1 7〇及第2線圈 3〇5b激磁時，過大的感應電流會流過：第〗線圈3〇5a_接 點93 5-接點93 3-開關915-電容器590-接點93 0-接點93 4-第1線圈3 0 5 a之低阻抗電路，而使開極時間延遲，且可 -21 - 1343068 能會損傷開關9 1 5。因此，在本實施例之控制方式，係在 電磁反斥線圈1 7〇之激磁的同時，強制將開關9 1 5斷開而 遮斷上述低阻抗電路。因此，開關914及開關915係要求 高速回應性，特別是開關9 1 5要求高速斷路性能。於是， 在開關9 1 4是採用閘流器，在開關9 1 5是採用F E T或 IGBT之半導體開關，藉此來實現上述要求。 其次，針對本發明的斷路器之轉流式直流斷路器5之 一實施形態的效果來作說明。 習知之斷路器，係具備：真空閥、設於真空閥的開閉 方向之操作機構、設於操作機構的中途之電磁反斥機構， 在操作機構內裝載永久磁鐵，利用該永久磁鐵的吸引力來 維持閉路狀態。在高速斷路操作時，必須在電磁鐵3 0 1的 可動部產生：超過永久磁鐵306的吸引力減去接觸壓力彈 簧151、212及跳脫彈簧555的反彈力之力量，亦即超過 維持真空閥的閉極狀態之剩餘力之電磁反斥力。這種斷路 器’在進行高速斷路時，所要求之電磁反斥力，不僅必須 獲得既定的開極速度，且必須大於維持閉極狀態之永久磁 鐵的吸引力，因此會造成電磁反斥機構之大型化、以及電 源容量之增加。再者，必須另外準備抑制電磁反斥之反彈 力所造成之可動電極側軸的回跳之機構，以防止再度導通 〇 在本實施例，在電磁反斥操作之同時將電磁鐵301反 向激磁’以解除永久磁鐵306之吸引，藉此使高速斷路動 作順利進行。其結果，可抑制可動電極側的軸之回跳，而 -22- 1343068 提供可避免再度導通之可靠性良好的斷路器。不同於 之導通、開極操作用之第1線圈3 02a ’另外設置可確 速回應性之小電感的第2線圈3 02b並和電磁反斥線圈 串聯，藉此可實現激磁之同時性。 本實施例之電磁鐵3 0 1的情形，開極操作基本上 用接觸壓力彈簧151、212及跳脫彈簧555之彈壓力 此不僅可將產生吸引力之永久磁鐵3 0 6的磁通抵銷， 確保高速回應性。 由於第1線圈301a和第2線圈301b是形成雙重 ，將一方激磁時，可在另一方的線圈產生感應電壓。 通變化大之高速斷路操作時，匝數較多之第1線圈 所產生之感應電壓雖會造成問題，但藉由和該線圈並 突波電壓抑制裝置 954可加以解決。突波電壓抑制 954係由保護電阻952和二極體950所構成，可確保 數次操作之耐久性。用保護電阻952和二極體95 0來 突波電壓抑制裝置954的情形，依以下方式來配置二 9 5 0。在僅需少量的操作能量之開極操作時，可容許 電流之朝突波電壓抑制裝置954之分流；而在要求大 作能量之導通操作時，則不進行分流。該突波電壓抑 置954，並不適用於導通操作、開極操作雙方都要求 量之電磁鐵。而特別適用於，本實施例之開極操作是 接觸壓力彈簧151、212及跳脫彈簧555之彈壓力的 〇 爲了實現導通操作後之高速斷路（引開自由操作 通常 保商 1 170 是利 ，因 且能 構造 在磁 30 1a 聯之 裝置 對多 構成 極體 激磁 的操 制裝 大能 利用 情形 )， -23- 1343068 在將電磁反斥線圈1 7 0激磁用之開關9 1 4導通的同時，將 第1線圈3 02a之激磁開關91 5斷開。在開關914是採用 閘流器，在開關915是採用FET或IGBT之半導體開關， 以確保開關之高速回應性，特別是開關9 1 5之高速斷路性 能。 〔實施例2〕 第11圖至第13圖係顯示本發明的斷路器之3相高速 斷路器60 0之一實施形態。第11圖係顯示本發明的斷路 器之3相高速斷路器600之右側截面圖，第12圖係後視 圖，第1 3圖係前視圖，都是顯示開極狀態。這些圖中， 和第1圖至第4圖的符號相同的符號，係代表同一部分。 這些圖中，3相的高速斷路器600，係具備在內部具 有可接觸分離的接點之真空閥601。真空閥601之固定電 極側之固定導體602，係和位於上部側之固定側饋線603 連接。另一方面，可動電極側之可動導體604，係透過集 電部650和可動側饋線606形成導通。 可動導體604連結於絕緣桿607之一端。絕緣桿607 之另一端固定於操作桿608。操作桿608貫穿銷609 (上 下部實施平面加工而形成抵接面）內。銷609在3相都是 卡合於單一主軸5 00的一方槓桿503。藉由銷609和固定 於操作桿608之螺帽610，將墊圈611、接觸壓力彈簧612 、墊圈613予以挾持。在真空閥610開極的狀態下，藉由 接觸壓力彈簧612使操作桿601下部之六角部620和銷 -24- 1343068 609卡合。另一方面’在真空閥6〇1之閉極動作，在真空 • 閥601之固定接點621和吋動接點622接觸之時點，銷 609和六角部620之卡合解除，接觸壓力彈簧612之荷重 ' 成爲接點之接觸力。 操作桿6 0 8，係和構成開極手段之電磁反斥線圈1 7 〇 及反斥板171連通。藉由電磁反斥線圏17〇之激磁而在反 斥板1 7 1產生之電磁反斥力，和前述實施形態同樣的，由 φ 絕緣桿607來承受，藉由該反斥力使操作桿608朝圖中之 下方移動。 操作桿608，係藉由操作器外殻300內之電磁鐵301 (和真空閥601並列設置）來驅動。電磁鐵301之軸302 ’係經由構件3 0 3連結於主軸5 0 0之另一方槓桿5 0 1。亦 即，電磁鐵3 01之吸引力，係經由主軸5 00傳到操作桿 ' 608。爲了將真空閥601導通，只要將電磁鐵301內之第1 線圈3 0 5 a激磁，而將柱塞3 04朝圖中之下方驅動即可。 # 電磁鐵3 0 1的構造和之前的實施例相同。第1線圈 3 0 5 a和第2線圈3 0 5 b，係設於同一個線圈架9 0 1。在第1 線圈305a、第2線圈305b之上面、外周面、下面配置固 定鐵芯903、904、905，在上面的固定鐵芯903上裝載永 久磁鐵306。電磁鐵301的可動鐵芯，係由圓形的可動平 板906和柱塞3 04所構成，並被軸302和螺帽907所挾持 。在電磁鐵301導通時，柱塞304和中央腳908接觸。 接著，說明上述本發明的斷路器之3相高速斷路器 600的一實施形態之動作 -25-
1343068 在導通動作時，藉由第13圖所示之預先充 器5 9 0 ’將電磁鐵3 Ο 1之第1線圈3 0 5 a激磁，β 產生吸引力。該吸引力，係透過主軸500傳到操 ’將可動導體604向上驅動而使真空閥601閉極 動作的同時，接觸壓力彈簧612及跳脫彈簧555 以對開極動作預作準備。當導通動作完成後， 301之激磁解除。被彈壓之接觸壓力彈簧612及 555之反彈力，係藉由電磁鐵301內部之永久磁 吸引力來保持。 在真空閥60 1之通常開極動作時，朝和導通 反的方向將第1線圈3 05 a激磁。藉由第1線圈 向激磁，將永久磁鐵3 6 0產生的磁通抵銷，在電 的吸引力低於彈簧反彈力的時點，開始進行真空 開極動作。 電磁鐵3 0 1之第2線圈3 0 5 b和電磁反斥線 聯。在事故時之真空閥60 1的高速斷路，藉由· 、控制基板9 0 3等所構成之控制裝置9 0 0 (第1 3 電磁反斥線圈170激磁。藉由反斥板171所產生 斥力，操作桿608使接觸壓力彈簧612進一步撓 移動，使真空閥601成爲開極狀態，這時，主軸 移動。 在高速斷路動作，將電磁反斥線圈17〇和電 之第2線圈3 05b同時激磁。只要第2線圈3 05b 向和通常開極動作中第1線圈3〇5a之激磁方向 電的電容 色柱塞3 0 4 ^作桿6 0 8 :。在導通 被彈壓， 將電磁鐵 跳脫彈簧 鐵306的 動作時相 3 0 5 a之反 :磁鐵3 0 1 閥601之 圈170串 :容器902 圖），將 之電磁反 曲而向下 5 0 0並未 :磁鐵3 0 1 之激磁方 (反向激 -26- 1343068 磁）相同，即可減少永久磁鐵3 0 6之吸引力。當接觸壓力 彈簧6 1 2及跳脫彈簧5 5 5之荷重和超過永久磁鐵3 0 6的吸 引力時，柱塞3 04開始向上移動。隨著此動作，高速斷路 器600之操作機構全體移往開極狀態。高速斷路器600之 控制方式和之前的實施例相同，如第8圖至第10圖所示 〇 在真空閥6 0 1之高速斷路中，必須在電磁鐵3 0 1的可 動部產生：超過永久磁鐵3 06的吸引力減去接觸壓力彈簧 612及跳脫彈簧555的反彈力之力量，亦即超過維持真空 閥601的閉極狀態之剩餘力之電磁反斥力。當電磁反斥力 直接作用於電磁鐵可動部時，其反彈力可能造成接點再度 導通，因此在習知技術，必須另外設置回跳抑制機構。但 在本實施形態，由於在電磁反斥操作之同時，將電磁鐵 301逆向激磁以解除永久磁鐵306之吸引，因此和上述實 施形態相同，可抑制電磁反斥機構之電流斷路中所產生之 可動電極側軸之回跳，而能提供高可靠性之斷路器。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的斷路器（轉流式直流斷路器） 之一實施形態之左側視圖。 第2圖係第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式直流 斷路器）之一實施形態的後視圖。 第3圖係第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式直流 斷路器）之一實施形態之右側視圖。 -27- 1343068 第4圖係第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式直流 斷路器）之一實施形態之前視圖。 第5圖係運用第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）之一實施形態之系統電路。 第6圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）之一實施形態在事故時的操作之時序圖。 第7圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）之一實施形態在通常運轉時的操作之時序圖 〇 第8圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）在導通操作時之線圈激磁方法之說明圖。 第9圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（轉流式 直流斷路器）在通常的開極操作時之線圈激磁方法之說明 圖。 第1 0圖係顯示第1圖所示之本發明的斷路器（轉流 式直流斷路器）在高速斷路操作時之線圈激磁方法之說明 圖。 第11圖係顯示本發明的斷路器之3相高速斷路器之 右側截面圖。 第1 2圖係顯示第1 1圖所示之本發明的斷路器之3相 高速斷路器之後視圖。 第13圖係顯示第11圖所示之本發明的斷路器之3相 高速斷路器之前視圖。 第1 4圖係顯示，使用本發明的斷路器（轉流式直流 -28- 1343068 斷路器）之一實施形態之開關設備之左側截面圖。 【主要元件符號說明】 ' 1 :直流電源 2 :負載 3 :饋線 4 :回線 φ 5 :轉流式直流斷路器 50 :充電裝置 5 1 :第1主開關 5 2 :第2主開關 5 3 :第1副開關 5 4 :第2副開關 ' 55 :第1電容器 56 :第2電容器 φ 57 :電抗器 5 8 :變流器 59 :過電流引開裝置 1 7 0 :電磁反斥線圈 3 00 :操作器外殼 3 0 1 :電磁鐵 3 0 4 :柱塞 3 0 5 a ：第1線圈 3 0 5 b ：第2線圈 -29 - 1343068 3 0 6 :永久磁鐵 600 :高速斷路器 900 :控制裝置 9 0 1 :線圈架 9 1 4、9 1 5 :開關 95 0 :二極體
95 2 :保護電阻 9 5 4 :突波電壓抑制裝置