JPH0140453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抵抗接点付きしや断器に係り、特に主
接点、抵抗接点、抵抗体等よりなる抵抗接点付き
しや断器に関するものである。

電力需要の増加に伴い電力系統の送電電圧及び
容量は増加してきており、国内でも送電電圧
1000kV級のUHV系統の具体化が進められてい
る。UHV系統では気中絶縁の合理化を考え、
UHV系統で発生するサージを極めて低い値に抑
制することが必要である。このためUHV系統で
用いられるしや断器では、従来の系統でも必要と
されていた抵抗投入の他に、抵抗しや断方式を導
入することが避けられない見通しである。

この抵抗しや断の基本構成は主接点、抵抗接点
及び抵抗体よりなり、その回路は第１図または第
２図に示されているように、主接点１と並列に抵
抗体２と抵抗接点３との直列回路を接続したもの
（第１図参照）、主接点１と抵抗体２との並列回路
に抵抗接点３を直列接続したもの（第２図参照）
である。そしてこれら両回路のしや断動作はいず
れもまず主接点１がしや断電流を抵抗体２の回路
に転流し、その後抵抗体２により限流されたしや
断電流を抵抗接点３がしや断し、しや断完了す
る。これに対して投入動作では、抵抗体２を投入
抵抗として兼用して用いるが、しや断用の専用抵
抗として用いるかによつて異なる動作シーケンス
となる。すなわち前者においては抵抗接点３を投
入し、先行投入時間経過後に主接点１が投入され
る。一方、後者の場合には主接点１と抵抗接点３
とがほぼ同時か又は抵抗接点３が遅れて投入され
る。このようなこれらの図面に示されている構成
は、所謂しや断部ユニツトといわれるもので、多
点切りしや断器ではこれらを構成単位として複数
のしや断部ユニツトを直列接続して構成される。

ところで上述のしや断動作を横軸に時間をとつ
て示した第３図により更に詳しく説明する。まず
しや断指令信号（電流）４が時間t₁において発せ
られると電流７が流れ、操作機構部において十分
な操作力が発生するのに必要な時間を経過した
後、主接点の可動側電極が曲線５の動作特性に従
つた移動を開始する。そして主接点は時間t₂にお
いて開極し、電流しや断に必要な極間距離に達す
るまで移動した後で、時間幅T₁内に生じたしや
断電流の零点で抵抗体への転流を完了する。これ
に対して抵抗接点は何等かの遅延手段を用いて曲
線６に沿つた主接点に対する遅れ動作をして、同
様に時間t₃において開極し、時間幅T₂内に生じた
電流零点で抵抗体に流れる電流をしや断する。こ
のようなしや断動作時において抵抗接点の開極す
る時間t₃は、一般的には主接点が抵抗体への転流
を完了する時間幅T₁の終了後に設定されるが、
この抵抗接点の主接点に対する遅れ操作機構には
種々のものが提案されている。しかし、提案され
ている遅れ操作機構はいずれも抵抗接点の主接点
に対する操作遅れ時間が、主接点の動作に関連し
て機構的に一定値に決めるようになつているた
め、抵抗体での発生熱量に関し、次に述べるよう
な欠点があつた。

抵抗体での発生熱量Ｑは抵抗体に印加される電
圧をＥ、抵抗値Ｒ、印加時間をＴとすれば、 Ｑ＝E²／Ｒ×Ｔ ……(1) で表わされる。UHV系統用抵抗しや断では、印
加電圧Ｅが大きく、抵抗値Ｒが小さく、印加時間
Ｔも投入用抵抗に対して数倍の大きさとなるため
発生熱量は非常に大きなものとなる。この印加時
間Ｔは主接点による転流時点から抵抗接点のしや
断時点までの時間を示しており、その最大値は第
３図に示してある主接点が抵抗体への転流を完了
する時間幅T₁の開始時点から、抵抗接点が抵抗
体に流れる電流をしや断する時間幅T₂の終了時
点までのT₃となる。このためしや断器に装備さ
れる抵抗体は、このような印加時間Ｔの最大値
T₃に対しても耐え得るような十分な熱容量を有
するように設計する必要があり、非常に大規模な
ものとなる。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、抵抗体の発生熱量を低
減し、容積を縮小した抵抗接点付きしや断器を提
供するにある。

すなわち本発明は、抵抗接点を開離する操作機
構を、主接点のしや断動作と関連した遅延手段を
介して駆動力を発生する遅延操作機構と、抵抗体
を流れる所定の大きさ以上の電流を検出して駆動
力を発生する電流検出操作機構とから構成したこ
とを特徴とするものである。

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明
する。第４図には本発明の一実施例が示されてい
る。なお従来と同じ部品には同じ符号を付したの
で説明は省略する。本実施例では抵抗接点３を開
離する操作機構を、主接点３のしや断動作と関連
した遅延手段８を介して駆動力を発する遅延操作
機構８ａと、抵抗体２を流れる所定の大きさ以上
の電流を検出して駆動力を発生する電流検出操作
機構１０ａとから構成した。そして遅延操作機構
８ａを、主接点１をしや断する主接点用操作器９
の動作と関連した遅延手段８を介して駆動力を発
生するようにした第１の抵抗接点用操作器１０で
構成し、電流検出操作機構１０ａを、電流検出部
１１と第２の抵抗接点用操作器１２とで構成し、
電流検出部１１は、抵抗体２を流れる電流回路に
鎖交設置した固定片１３、可動片１４及び微小ギ
ヤツプ１５からなるコイル１６（１ターン磁気コ
イル）で形成した。このようにすることにより、
抵抗接点３は抵抗体２を流れる電流が所定の大き
さ以上の場合は電流検出操作機構１０ａによつて
開離されるようになつて、発生熱量に対する影響
の大きいしや断電流の通電時間が短くなつて抵抗
体２の発生熱量が減小するようになり、抵抗体２
の発生熱量を低減し、容積を縮小した抵抗接点付
きしや断器を得ることができる。

すなわち同図に示されているように、電流は一
方の端子１７より主接点１を経て他方の端子１８
に流れており、この状態でしや断指令電流がしや
断コイル１９に流れると主接点用操作器９が動作
を開始し、絶縁ロツド２０を介して主接点１の可
動側電極２１を図中に示してある矢印方向に駆動
し、主接点１を開極させる。この結果、主接点１
の電極間にアークが発生するが、これを適切な消
弧手段により消弧し、抵抗体２の回路に転流す
る。消弧手段としては種々の消弧媒体を用いた
種々のしや断方式があるが、高電圧大容量用のも
のとしてはSF₆ガスを用いたパツフア形のしや断
部が多用されている。次いで第１の抵抗接点用操
作器１０、第２の抵抗接点用操作器１２のいずれ
かが動作を開始し、絶縁ロツド２２を介して抵抗
接点３の可動側電極２３を図中に示してある矢印
方向に駆動し、抵抗接点３を開離すなわち開極さ
せる。開極すると主接点１の場合と同様に抵抗接
点３の電極間にアークが発生するが、これを適切
な消弧手段で消弧する。この抵抗接点３に要求さ
れるしや断能力は、しや断電流が抵抗体２により
限流されて小さいものとなるため、主接点１のし
や断能力と比較すると小さいものでよく、一般的
には主接点１と同じ消弧媒体が用いられ、小規模
のしや断部で構成されることが多い。

ところでこのようにして抵抗接点３を開極する
と抵抗体２に発生する熱量を低減し、容積を縮小
することができるがそれを次に説明する。抵抗体
２に発生する熱量Ｑを、抵抗体２に流れる電流I_R
で示すと前述の(1)式は、 Ｑ＝Ｒ・I_R ²・Ｔ ……(2) となる。この(2)式からも明らかなように、電流検
出部１１で検出する所定の大きさ以上の電流すな
わち検出可能限界電流を抵抗体２の設計最大電流
の例えば1/2に設定すれば、この設定値以下で電
流検出部１１に検出されないようなしや断責務の
しや断時は、抵抗体２を流れる電流I_Rの許容通電
時間が少なくとも設計最大電流の４倍以上となつ
て、通電時間が多少のびてもさほど問題とはなら
ない。これに対し抵抗体２を流れる電流I_Rが上記
設定値以上に大きい場合のしや断責務、すなわち
抵抗体２の発生熱量Ｑが大きくなるような電流し
や断時は、主接点１がしや断電流をしや断し、抵
抗体２に電流が流れ始めると電流検出部１１が検
出遅れ時間（例えば１ｍｓ以下）でこの電流を検
出し、直ちに第２の抵抗接点用操作器１２が動作
を開始するため、抵抗体２に電流が転流してから
抵抗接点３がこれをしや断するまでの電流通電時
間を短縮することができ、発生熱量を低減するこ
とができる。この点第３図に記載してあるように
主接点１が抵抗体２への転流を行なう時間幅T₁
の転流直後に抵抗接点３が開極した場合が最も効
果が大きく、この場合の短縮時間は単純に評価し
てもほぼ主接点１が抵抗体２に転流を完了する時
間幅T₁に近い10ｍｓ弱となるが、これは従来の
設計最大電流の通電時間T₃が30ｍｓなので、通
電時間をほぼ1/3短縮できることになる。しかも
この値は抵抗体２の必要体積に比例するので、抵
抗体２の大きさを従来に比べ約2/3の大きさに縮
小することができる。

これをしや断電流の位相まで考慮に入れて解析
すると次のようになる。一般に抵抗体２の発生熱
量が問題となるようなしや断責務では、抵抗体２
の回路の力率は零に近い値となつており、回路の
インピーダンスに比較してしや断抵抗の値は大き
いため、しや断電流が抵抗体２に転流されると電
源電圧に対し同相に近い電流となる。すなわち抵
抗体２に転流されてから電流零点までの時間はほ
ぼ0.25〓から0.5〓おきの値となるが、本実施例
では最初の電流零点すなわち抵抗体２の通電時間
が0.25〓でのしや断はむずかしいが、次の電流零
点の0.75〓では十分にしや断できる。それは例え
ば電流検出時間を0.1〓、開極時間を0.15〓、抵
抗接点の最小アーク時間を0.5〓に設定しておけ
ばよい。このように抵抗体２に電流が転流された
直後にこれを検出し、抵抗接点３が動作を開始す
るようにしてあるので、同期しや断的にほぼ同一
のアーク時間で常に電流零点が現われ、電流しや
断が可能となつて抵抗体２の通電時間が0.75〓、
約15ｍｓとなり、上記(2)式における通電時間Ｔを
従来の通電時間30ｍｓの1/2とすることができ、
しや断電流の位相を考慮に入れない場合に比べ更
に通電時間Ｔを低減することができる。

なお遅延手段８としては、遅延回路または補助
接点等を用いた電気的なもの（リレー式）、流出
流体（流体式）または圧縮性流体の圧縮時定数
（圧縮充気時定数式）を用いた流体的なもの、機
械的機構部の空動作時間（電流検出機構を除いた
空動作時間式）またはばね等弾性体の弾性時定数
（弾性時定数式）を用いた機械的なもの等のいず
れを用いるようにしてもよい。そして第１、第２
の抵抗接点用操作器１０，１２としては、駆動力
源として主接点用操作器９と独立した加圧流体を
用いてもよいし、主接点用操作器９の動作によつ
て蓄勢されるばね等弾性体を用いてもよいが、こ
れら第１、第２の抵抗接点用操作器１０，１２の
駆動力源は共用し、動作開始を制御する機構のみ
独立させ、遅延手段８の出力でも、電流検出部１
１の出力でも制御できるように構成するのが効果
的である。この動作開始を制御する機構として
は、例えば駆動力源が加圧流体の場合にはバル
ブ、蓄勢されたばねの場合には係止フツク等が用
いられる。なおまた電流検出部１１としては上述
の比較的大きな機械的出力が得られるコイル１６
（１ターン磁気コイル）の他に、抵抗体２の回路
に微小抵抗を挿入、もしくは抵抗体２の一部分を
利用してその電圧降下を検出するようにしたも
の、電界を検出するようにしたもの、磁気的に駆
動されるようにしたもの等が用いられる。

第５図には本発明の他の実施例が示されてい
る。本実施例では遅延操作機構８ｂと電流検出操
作機構１０ｂとが、その駆動力源に高電位部に設
けた弾性体２４例えばばね２４ａを共用するよう
にした。このようにばね２４ａ等抵抗接点３の駆
動機構を大部分共用にし、その主接点１の動作で
蓄勢されるばね２４ａを高電位部に設けたことに
より、抵抗接点付しや断器をコンパクトな構成に
することができる。すなわちしや断指令電流によ
り操作器（図示せず）で絶縁ロツド２５を図中に
示されているような矢印方向に駆動し、レバー２
６を介して主接点１の可動側電極２１をしや断方
向である図中右方向に駆動し、主接点１を開極さ
せる。これと同時に絶縁ロツド２５と連結されて
いる絶縁ロツド２７を介してレバー２８を時計方
向に回転させ、レバー２８と連結されているロツ
ド２９によりばね２４ａの一方の座金具３０を図
中に示されているような矢印方向に押圧し、ばね
２４ａを蓄勢する。この時ばね２４ａの他方の座
金具３１はこれと連結されている絶縁ロツド３
２、レバー３３、カム３４を介して電流検出部１
１の可動片１４に設けられたフツク部３５により
係止されて動かない。なおこの際レバー３３、カ
ム３４は接触面の角度により夫々時計方向の回転
力を受けており、レバー２８には投入用の係合部
３６、空動作による遅延手段としてのアーム３７
が設けてある。そして操作器（図示せず）の動作
終期において、遅延手段のアーム３７が時計方向
に回転してロツド３８の下端と係合し、ロツド３
８を上方に押上げる。この押上げられたロツド３
８の上端は電流検出部１１の可動片１４の先端と
接触し、これを押上げて可動片１４に設けられた
フツク部３５の係合を解く。このようにしてフツ
ク部３５の係合が解かれると、蓄勢されたばね２
４ａのエネルギーにより抵抗接点３の可動側電極
２３はしや断方向である図中右方向に駆動され、
抵抗接点３は開極する。この遅延手段による抵抗
接点３の開極に対し抵抗体２に流れる電流が所定
の大きさ以上の場合には、抵抗体２の回路の導体
３９に設けてある電流検出部１１がこれを検出し
て可動片１４を吸引し、前述の遅延手段であるア
ーム３７の空動作によるフツク部３５の係合解除
を待たずにフツク部３５の係合を解き、蓄勢され
たばね２４ａのエネルギーで抵抗接点３の可動側
電極２３をしや断方向の図中右方向に駆動して、
抵抗接点３を開極する。このように本実施例の場
合には、抵抗接点３の駆動力源、駆動機構を大部
分共用にしたので、しや断器をコンパクトな構成
にすることができる効果がある。

上述のように本発明は、抵抗接点の開離を、抵
抗体を流れる電流が所定の大きさ以上の場合には
その電流を検出して駆動力を発生する電流検出操
作機構で、所定の大きさ以下の場合には主接点の
しや断動作と関連した遅延手段を介して行なうよ
うにしたので、所定の大きさ以上の電流の場合は
遅延手段を介さず電流検出操作機構で開離される
ようになつて、発生熱量に対する影響の大きいし
や断電流の通電時間が短くなつて抵抗体の発生熱
量が減小するようになり、抵抗体の発生熱量を低
減し、容積を縮小した抵抗接点付きしや断器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は抵抗接点付きしや断器のしや断部の回
路図、第２図は抵抗接点付きしや断器の他の例の
しや断部の回路図、第３図は従来の抵抗接点付き
しや断器のしや断動作を時間的に説明する説明
図、第４図は本発明の抵抗接点付きしや断器の一
実施例のしや断動作を説明する説明図、第５図は
本発明の抵抗接点付きしや断器の他の実施例のし
や断器要部の縦断側面図である。 １……主接点、２……抵抗体、３……抵抗接
点、８……遅延手段、８ａ，８ｂ……遅延操作機
構、９……主接点用操作器、１０……第１の抵抗
接点用操作器、１０ａ，１０ｂ……電流検出操作
機構、１１……電流検出部、１２……第２の抵抗
接点用操作器、１６……コイル（１ターン磁気コ
イル）、２１……主接点の可動側電極、２３……
抵抗接点の可動側電極、２４……弾性体、２４ａ
……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも主接点、抵抗接点及び抵抗体より
   なるものにおいて、前記抵抗接点を開離する操作
   機構を、前記主接点のしや断動作と関連した遅延
   手段を介して駆動力を発生する遅延操作機構と、
   前記抵抗体を流れる所定の大きさ以上の電流を検
   出して駆動力を発生する電流検出操作機構とから
   構成したことを特徴とする抵抗接点付きしや断
   器。 ２ 前記電流検出操作機構が、前記抵抗体を流れ
   る電流回路に鎖交して設置したコイルで電流を検
   出するようにしたものである特許請求の範囲第１
   項記載の抵抗接点付きしや断器。 ３ 前記遅延操作機構と前記電流検出操作機構と
   が、その駆動力源に高電位部に設けた弾性体を共
   用したものである特許請求の範囲第１項記載の抵
   抗接点付きしや断器。