JPH0150170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配電線路事故区間検出システムに用
いられる自動区分開閉器等の遅延開放装置に関す
るものである。

一般的に、開閉器自体は短絡電流や過負荷電流
の開放を目的としておらず、このような大電流が
回路に流れている場合には、無理に開放するとア
ーク等により接触子が溶損することになるので、
まず遮断器を開放した後に開閉器を開放する遅延
開放操作が必要である。

現在の高圧配電線路事故区間検出システムは一
般に第１図に示す時限式順送方式を採用してお
り、正常送電中に例えば第区間のＰ点に地絡事
故が発生すると、変電所の遮断器CBが遮断し、
CB以降は停電となる。そうすると、第２図のタ
イムチヤートに示すように、少しの時間遅れの後
に時限式順送制御箱RY₁，RY₂…がオフ状態とな
つて自動区分開閉器DM₁，DM₂…を開放するこ
とになる。その後、CBが再閉路すると最初の区
間に配電され、これをRY₁が検出して投入時間
X₁（例えば10秒）後にDM₁をオンさせ、検出時間
Y₁（例えば５秒）を刻時させる。DM₁がオンする
ことにより第区間に送電されるが、この区間に
は地絡事故は発生していないので、先のDM₁Aが
オンした時刻よりX₂時間の後、次の自動区分開
閉器DM₂がオン状態となり第区間に送電を行
なう。DM₂ではDM₁と同様にY₂時間を刻時する
が、この第区間には地絡事故点Ｐが存在するの
で、検出時間Y₂の間に遮断器CBが再び遮断し、
このとき時限式順送制御箱RY₂はロツクする。従
つてCBが再閉路してから再遮断する迄の時間を
計時すれば事故区間の検出ができる。上記の例の
場合の時刻ｔは、X₁＋X₂＜ｔ＜X₁＋X₂＋Y₂とな
る。この後、遮断器CBは再々閉路するが、時限
式順送制御箱RY₂がロツクされているので第区
間及び第区間にのみ送電され、第区間以降は
切離される。

この事故区間検出システムに使用される自動区
分開閉器DMとしては、例えば第３図に示すよう
に開閉器の可動接触子１０を駆動するために電磁
石１１が用いられるが、電磁石１１の可動鉄心１
２を吸引するための起磁力と吸引後に可動鉄心１
２を固定鉄心１３に吸着させておくための起磁力
とは著しく差があるため、固定鉄心１３の発熱や
電力消費を抑えるためには可動鉄心１２の吸引時
には大きな起磁力を与え、吸着後には吸着状態を
保持するだけの小さな起磁力をえることが得策で
ある。このため、固定鉄心１３に投入用巻線３及
び投入状態保持用巻線４を巻装し、制御電圧入力
端子１，２と巻線３，４間に遅延開放回路５を設
け、この回路５により、制御電圧が入力されてか
ら所要時間（例えば0.5秒間）は投入用巻線３の
みに大電流を流して大きな起磁力（アンペアター
ン）を与えて可動鉄心１２を吸引し、吸引後は投
入状態保持用巻線４又はこれと投入用巻線３との
直列回路に小電流（印加する電圧は同じ）を流し
て最小限の起磁力で可動鉄心１２を保持し、制御
電入力が消滅した後所定の時間（例えば２秒）経
過後に保持電流を解除して可動鉄心１２を消勢し
可動接触子１０を開放するように構成する遅延開
放装置がある。第３図中１４は自動区分開閉器
DMが接続される変電所側の区分の送電線の電圧
を変圧して検出する変圧器、１５は制御箱RY内
において変圧器１４の２次側電圧の有無を変圧し
て検出する変圧器、１６は前記の事故区間検出シ
ステムにおける投入時間Ｘ、検出時間Ｙを刻時
し、投入時間Ｘ後に出力リレー１７を励磁し、そ
の接点１８を閉じて自動区分開閉器DMの入力端
子１，２に制御電圧を与える制御回路である。こ
の制御回路１６は前述したように検出時間Ｙを刻
時する間に遮断器CBが再遮断したときは制御箱
RYの動作をロツクさせ、再々閉路の時には出力
リレー１７を駆動しないように動作するよう構成
されている。

さて、従来の遅延開放回路は第４図に示すよう
に制御電圧入力端子１，２に全波整流器RFを接
続し、その２次側を制御電源とし、その制御電源
間に投入用巻線３（直流抵抗値が小さくなるよう
に線径が太い線を数千ターン巻く）及び投入状態
保持用巻線４（直流抵抗値が大きくなるように線
径が細い線を数万ターン巻く）とを直列に接続
し、また制御電源間に抵抗器R₂、コンデンサC₂
からなる平滑兼時定数回路を接続し、逆流阻止ダ
イオードD₂を経て抵抗R₁、コンデンサC₁の直列
回路よりなる時定数回路を接続し、コンデンサ
C₁の両端にリレー６を接続し、リレー６のｂ接
点７を投入状態保持用巻線４と並列に接続したも
ので、入力端子１，２間に制御電圧V_Cが入力さ
れると全波整流器RFにより全波整流され、投入
用巻線３は補助リレー６のｂ接点７を通して励磁
され、従つて開閉器DMの可動鉄心１２が吸引さ
れ可動接触子１０も投入される。その後、抵抗
R₁、コンデンサC₁よりなる充電回路のコンデン
サC₁の両端電圧が補助リレー６の動作電圧以上
に上昇するとリレー６が動作し、ｂ接点７が開放
して投入用巻線３と投入状態保持用巻線４とが直
列に励磁され、小さな電流値で可動鉄心１２の吸
着状態を保持する起磁力を与えることになる。

この従来の遅延開放回路における動作を説明す
ると、正常区間投入及び開放の場合は第５図に示
すように制御箱RYから投入時間Ｘ後遮断器CB
遮断迄の間に制御電圧入力V_Cが入力されると、
少しのタイムラグT₁後に開閉器DMの可動接触子
１０が投入し、補助リレー６は第５図(d)のように
時間T₂に動作し、そのｂ接点７が開放して小さ
な電流で可動鉄心１２を保持させる。コンデンサ
C₂の両端電圧V₂は、制御電圧入力V_Cの入力後か
らT₂時間の間は、直流抵抗値の小さな投入用巻
線３、抵抗器R₂及びコンデンサC₂を閉回路とし
て充放電（制御電源が単相全波整流形であるた
め）を繰り返し、その充電電流が大きいため、大
きなリツプルを含む直流波形となり、時間T₂経
過後はV₂は、合成抵抗値が大きな投入用巻線３
と投入状態保持用巻線４、抵抗器R₂及びコンデ
ンサC₂を閉回路として充放電されるためリツプ
ルの少ない平滑直流となる。後続する地絡区間の
自動区分開閉器の投入により変電所の遮断器CB
が遮断すると、制御電圧V_Cが零となるため、コ
ンデンサC₂の両端電圧V₂は、C₂（R₂＋r_c＋r_h）な
る時定数で減衰する。（但し、r_cは投入用巻線３
の直流抵抗値、r_hは投入状態保持用巻線４の直流
抵抗値）コンデンサC₁の両端電圧が補助リレー
６の開放電圧以下になると開放しその接点７が閉
じるため、コンデンサC₂の両端電圧V₂はC₂（R₂＋
r_c）なる小さな時定数で更に減衰し、電圧V₂が開
閉器DMの電磁石１１の保持起磁力を維持する電
圧以下になると可動鉄心１２が開放し同時に可動
接触子１０が開放する。従つて第５図ｂに示すよ
うに遅延開放時間はT₃となり、開閉器DMの投入
による負荷電流I_Lは同図ｅに示すようになる。

次に、短絡区間投入の場合は第６図に示すよう
に制御電圧V_Cが入力されるとT₁のタイムラグ後
に開閉器DMの可動接触子１０が投入されるが、
投入と同時に短絡電流が流れるため配電線路の電
圧が急激に低下し従つて制御電圧V_Cも急激に低
下する。そうすると、まだ補助リレー６が作動前
であり接点７が閉じたままであるのでコンデンサ
C₂の両端電圧V₂はC₂（R₂＋r_c）なる短い時定数で
放電し、電磁石１１の投入状態保持のための起磁
力以下の電圧値に低下した時開閉器DMの可動接
触子１０が開放する。変電所の遮断器の開放動作
時間は0.2〜２秒という時間に設定されるため、
開閉器DMの開放時間T′₅が0.1秒程度であると第
６図ｅに示すように短絡電流I_Sを開閉器DMが開
放することになり、開閉器DMの破損につなが
る。また、コンデンサC₂の両端電圧V₂は投入用
巻線３、抵抗器R₂及びコンデンサC₂という回路
で充放電されるためリツプルの大きな波形とな
り、停電の際のリツプルの波形の位置によつて放
電開始の電圧が左右され、従つて遅延開放時間
T′₃が大きく変動し、低い電圧の時から放電が開
始すると遅延開放時間T′₃がさらに短くなるとい
う欠点がある。

本発明は、このような従来の欠点を解消し、短
絡点投入時においても遮断器CBの遮断時間より
も遅れて開閉器が開放するように遅延開放時間を
確保でき、しかも一定した遅延開放時間を得るこ
とのできる遅延開放装置を提供することを目的と
するものである。

以下本発明を第７図及び第８図に示す実施例に
基いて説明する。遅延開放装置の全体構成は第３
図に示すものと同一であり、また実施例相互間及
び第４図に示す従来例において同一又は相当する
構成要素については説明の重複を避けるため同一
番号又は同一符号を用いた。

第７図及び第８図に示す遅延開放回路では、い
ずれも投入用巻線３と、投入状態保持用巻線４と
逆流阻止ダイオードD₁とを制御電源間に直列接
続し、両巻線３，４と並列に抵抗器R₂、コンデ
ンサC₂からなる平滑兼時定数回路を接続したも
のである。また第７図に示す第１実施例では投入
状態保持用巻線４及びダイオードD₁の短絡素子
としてリレー６のｂ接点７を用い、第８図に示す
第２実施例では同じく短絡素子としてサイリスタ
T_hを用いて無接点化したものである。

まず第１実施例について説明すれば、正常区間
の投入及び遅延開放作用については従来の回路と
同様であるが、ダイオードD₁を設けたことによ
る効果は短絡区間投入及び開放の場合に現れる。
即ち、第９図に示すように端子１，２間に入力さ
れる制御電圧V_Cにより少しのタイムラグT₁後に
開閉器DMの可動接触子１０は投入され、投入と
同時に短絡点に短絡電流が流れるため制御電圧
V_Cは急激に低下する。この時点では補助リレー
６は作動しておらず、従つて接点７は閉じたまま
である。そこでコンデンサC₂の放電経路は逆流
阻止ダイオードD₁の存在により接点７を経由せ
ず、抵抗R₂、投入用巻線３及び投入状態保持用
巻線４を経由した経路となり、コンデンサC₂の
両端電圧V₂の減衰は従来とは異なり緩かになる。
従つて遅延開放の時間T′₃は正常区間投入時の開
放時間T₃と同等となる。この遅延開放時間T′₃は
変電所の遮断器CBの遮断時刻よりも長くなるた
め第９図ｅ及びｆに示すように遮断器CBにより
短絡電流I_sが開放され、その後自動区分開閉器
DMが開放することになるので開閉器が短絡電流
を開放することはなくなる。また、コンデンサ
C₂の充電は逆流阻止ダイオードD₁の順方向で行
なわれ、放電は高抵抗（手として投入状態保持用
巻線４の抵抗値）を介して行なわれるためコンデ
ンサC₂の両端電圧V₂は制御電源のピーク電圧に
近い直流電圧となり、リツプルが少なくなるため
停電時（制御電圧入力の消去時）におけるV₂の
瞬時値が一定しており、従つて遅延開放時間T′₃
も一定化し、遮断器CBの遮断時間に対する遅延
開放時間の設定を正確にすることができる。

次に第８図に示す第２実施例について説明すれ
ば、制御電源間に、逆流阻止ダイオードD₂を経
て分圧抵抗器R₁，R₃を直列に接続し、抵抗器R₃
と並列に平滑コンデンサC₁を接続し、抵抗器R₃
と並列にコンデンサC₃、抵抗器R₄による微分回
路を接続し、コンデンサC₃と抵抗器R₄の接続点
より、制御電源の一端へ即ち抵抗器R₄に並列に
コンデンサC₃放電用のダイオードD₃を接続し、
また上記接続点より電流制限抵抗器R₅、ゼナダ
イオードZDを経てサイリスタT_hのゲートへ接続
する。サイリスタT_hのゲート、カソード間に動
作安定用抵抗器R₆を接続する。端子１，２制御
電圧V_Cが入力されると、単相全波整流された制
御電源の電圧によりダイオードD₂と抑制抵抗R₁
を通してコンデンサC₁が充電される。一方、コ
ンデンサC₃はコンデンサC₁の両端電圧によつて
抵抗器R₄と抵抗器R₅、ゼナダイオードZD及び抵
抗器R₆との並列回路を通して充電される。この
時、抵抗器R₄の端子電圧がゼナダイオードZDの
ゼナ電圧以上になるとゼナダイオードZDを通し
てサイリスタT_hの導通により投入用巻線３に電
流が流れる。また平滑用コンデンサC₄は抑制抵
抗R₇を通して充電され、投入用巻線３を通して
放電され投入用巻線３に流れる電流を平滑化する
と共にサイリスタT_hのアノードカソード間の電
圧が半サイクル毎に零になる時間を増大させる。
コンデンサC₃は、投入用巻線３による投入用起
磁力で電磁石１１が投入してから十分時間を経て
サイリスタT_hのゲート電流が消滅するようその
静電容量が選定される。そこで、ゲート電流が無
くなればサイリスタT_hはアノードカソード間に
加わる電圧が零になつた時、自ずから非導通状態
に変る。即ち制御電源は単相全波整流された電圧
であるので、電圧が零になるとサイリスタの保持
電流以下となり、ゲート電流が消滅してから半サ
イクル以内にサイリスタT_hは非導通となる。一
方、コンデンサC₂は端子１，２間に電圧が印加
されると同時に抵抗R₂を通し瞬時時に充電され、
停電時に電磁石１１を遅延開放させるために備え
る。正常区間投入時はサイリスタT_hの非導通に
より投入用巻線３と投入状態保持用巻線４に電流
が流れ、小さな保持電流で可動鉄心１２を保持す
ることは第１実施例と同様である。短絡区間投入
時にはコンデンサC₂の電荷が抵抗R₂、両巻線３，
４を介して放電されることも第１実施例と同様で
ある。

上述したように、本発明では固定鉄心に投入用
巻線及び投入状態保持用巻線を巻装した電磁石に
より可動接触子を駆動する開閉器の遅延開放装置
において、制御電圧入力により直流電圧を発生す
る制御電源間に、前記電磁石の投入用巻線と投入
状態保持用巻線と逆流阻止ダイオードとを順に直
列接続し、投入用巻線及び投入状態保持用巻線に
並列に、抵抗器とコンデンサにより構成される平
滑兼時定数回路を接続し、投入状態保持用巻線及
び逆流阻止ダイオードに並列に、短絡素子を接続
し、且つ当該短絡素子を前記制御電圧入力の入力
時から一定の時間内短絡状態に保持する遅延制御
回路を設けて遅延開放装置を構成したもので、下
記の効果を泰するものである。

(1) 短絡区間投入時においても正常区間投入時と
同様、遅延開放時間を変電所の遮断器の遮断時
間よりも長くでき、短絡電流の遮断機能が無い
開閉器が短絡区間を開放失敗し破損するのを簡
単な構成で防止することができる。

(2) 遅延開放用のコンデンサの放電が高抵抗を介
して行なわれるためコンデンサの両端電圧のリ
ツプルが少なくなり、遅延開放時間の変動が少
なく一定化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遅延開放装置の適用を行なう
事故区間検出システムを示す配電系統図、第２図
はその動作を示す説明図、第３図は本発明の装置
の全体構成を示す回路図、第４図は従来の遅延開
放回路を示す回路図、第５図は従来回路における
正常区間投入開放時の各部の波形を示す波形図、
第６図は従来回路における短絡区間投入時の各部
の波形を示す波形図、第７図及び第８図はそれぞ
れ本発明の第１及び第２実施例を示す回路図、第
９図は本発明の回路における各部の波形を示す波
形図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定鉄心に投入用巻線及び投入状態保持用巻
   線を装置した電磁石により可動接触子を駆動する
   開閉器の遅延開放装置において、制御電圧入力に
   より直流電圧を発生する制御電源間に、前記電磁
   石の投入用巻線と投入状態保持用巻線と逆流阻止
   ダイオードとを順に直列接続し、投入用巻線及び
   投入状態保持用巻線に並列に、抵抗器とコンデン
   サにより構成される平滑兼時定数回路を接続し、
   投入状態保持用巻線及び逆流阻止ダイオードに並
   列に、短絡素子を接続し、旦つ当該短絡素子を前
   記制御電圧入力の入力時から一定の時間内短絡状
   態に保持する遅延制御回路を設けてなる開閉器の
   遅延開放装置。 ２ 遅延制御回路は遅延動作するリレーから構成
   され、短絡素子を該リレーの接点としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の開閉器の遅
   延開放装置。 ３ 短絡素子をサイリスタとし、遅延制御回路と
   して遅延復帰動作を行なう該サイリスタの点弧回
   路を構成し、且つ制御電源は零電圧を半波毎に有
   する全波整流波形の電圧としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の開閉器の遅延開放装
   置。