JPH05144363A - 遮断器用半導体スイツチ装置 - Google Patents
遮断器用半導体スイツチ装置Info
- Publication number
- JPH05144363A JPH05144363A JP32965591A JP32965591A JPH05144363A JP H05144363 A JPH05144363 A JP H05144363A JP 32965591 A JP32965591 A JP 32965591A JP 32965591 A JP32965591 A JP 32965591A JP H05144363 A JPH05144363 A JP H05144363A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit breaker
- semiconductor switch
- current
- switch
- switch device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices
- H01H9/542—Contacts shunted by static switch means
Landscapes
- Thyristors (AREA)
- Breakers (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 既設遮断器の遮断容量の増大を図る。
【構成】 遮断器１に並列に半導体スイッチ２および限
流器３を設ける。遮断器１の閉極時には半導体スイッチ
２をＯＮにし、遮断器１の開極動作時にはその開極遅れ
て半導体スイッチ２をＯＮからＯＦＦに切換える。
流器３を設ける。遮断器１の閉極時には半導体スイッチ
２をＯＮにし、遮断器１の開極動作時にはその開極遅れ
て半導体スイッチ２をＯＮからＯＦＦに切換える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気装置の遮断器に用い
る半導体スイッチ装置に関する。
る半導体スイッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来遮断器は、電気系統の事故電流遮断
に対応して、その最大事故電流以上の遮断容量をもつ単
体機器で構成されている。
に対応して、その最大事故電流以上の遮断容量をもつ単
体機器で構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電力需要の増大に対応
して、電気系統の容量を増大させた場合には、短絡事故
電流も増大し、既設の遮断器の定格遮断容量の限度を越
えることとなる。このような場合、既に大量に設置され
ている遮断器の取り替えが必要となり、経済的観点から
も電気系統の増容量化に限度が生じている。そこで本発
明は、既設の遮断器の遮断容量の増大を計ることができ
るようにしたものである。
して、電気系統の容量を増大させた場合には、短絡事故
電流も増大し、既設の遮断器の定格遮断容量の限度を越
えることとなる。このような場合、既に大量に設置され
ている遮断器の取り替えが必要となり、経済的観点から
も電気系統の増容量化に限度が生じている。そこで本発
明は、既設の遮断器の遮断容量の増大を計ることができ
るようにしたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、互いに直列
に接続した半導体スイッチと限流器を遮断器に対して並
列に配置し、遮断器の閉極時には半導体スイッチをＯＮ
にし、遮断器の開極動作時にはその開極動作に遅れて半
導体スイッチをＯＮからＯＦＦに切換える。
に接続した半導体スイッチと限流器を遮断器に対して並
列に配置し、遮断器の閉極時には半導体スイッチをＯＮ
にし、遮断器の開極動作時にはその開極動作に遅れて半
導体スイッチをＯＮからＯＦＦに切換える。
【０００５】
【作用】遮断器は電極を機械的に開極して電流の遮断を
行わせるもので、開極時、極間の交流アーク電流が零値
を通過し消弧したのちに再発弧しなければ遮断が成功す
る。しかし、その遮断器の遮断限界を越えるような短絡
容量をもつ電気系統の事故電流遮断に対しては、アーク
電流の注入エネルギーが大きくなり再起電圧の上昇速度
も高く熱的再発弧が生じて遮断失敗に至る。
行わせるもので、開極時、極間の交流アーク電流が零値
を通過し消弧したのちに再発弧しなければ遮断が成功す
る。しかし、その遮断器の遮断限界を越えるような短絡
容量をもつ電気系統の事故電流遮断に対しては、アーク
電流の注入エネルギーが大きくなり再起電圧の上昇速度
も高く熱的再発弧が生じて遮断失敗に至る。
【０００６】このような遮断器の遮断限界を越える電流
遮断に対して、並列に接続した半導体スイッチ装置は、
遮断器の開極時のアーク電圧に対応して電流を半導体ス
イッチ装置側へ分流させ、アーク電流を低減させるとと
もに、再起電圧を低くおさえ再発弧が生じないように作
用する。
遮断に対して、並列に接続した半導体スイッチ装置は、
遮断器の開極時のアーク電圧に対応して電流を半導体ス
イッチ装置側へ分流させ、アーク電流を低減させるとと
もに、再起電圧を低くおさえ再発弧が生じないように作
用する。
【０００７】電気回路の最終的な電流遮断は半導体スイ
ッチ装置の半導体スイッチをＯＦＦに制御すれば完了す
る。半導体スイッチに直列に接続された限流器は遮断器
と半導体スイッチとの電流分流割合を調整し、遮断器の
負担と半導体スイッチの負担との整合を計る作用をす
る。
ッチ装置の半導体スイッチをＯＦＦに制御すれば完了す
る。半導体スイッチに直列に接続された限流器は遮断器
と半導体スイッチとの電流分流割合を調整し、遮断器の
負担と半導体スイッチの負担との整合を計る作用をす
る。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図１、図２および図３に基
づいて説明する。図１は本発明の半導体スイッチ装置を
接続した構成をもつ遮断器。図２は遮断器動作時の電
圧、電流波形を示すもので、（ａ）は本発明における場
合の例、（ｂ）は従来の遮断器単体にて電流遮断を行い
遮断失敗に至った場合の例。図３は従来の遮断器単体に
て電気系統を構成する場合を表す遮断器のシンボル図で
ある。
づいて説明する。図１は本発明の半導体スイッチ装置を
接続した構成をもつ遮断器。図２は遮断器動作時の電
圧、電流波形を示すもので、（ａ）は本発明における場
合の例、（ｂ）は従来の遮断器単体にて電流遮断を行い
遮断失敗に至った場合の例。図３は従来の遮断器単体に
て電気系統を構成する場合を表す遮断器のシンボル図で
ある。
【０００９】図１および図３において、１は遮断器、２
は半導体スイッチ、３は限流器、４は遮断器１の開閉お
よび半導体スイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ制御をするための
制御装置。図２（ａ）および（ｂ）において、ａおよび
ａ´波形は遮断器に流れる電流、ｂおよびｂ´波形は遮
断器のアーク電圧、ｃ及びｃ´波形は電流遮断に伴って
遮断器の極間に現れる再起電圧、ｄ波形は半導体スイッ
チ装置に流れる電流、ｅ´波形は遮断失敗により継続す
る電流、ｐおよびｐ´点は遮断器の開極動作開始点、ｑ
およびｑ´点は電流の零値通過点、ｒ点は半導体スイッ
チによる電流のＯＦＦ点である。
は半導体スイッチ、３は限流器、４は遮断器１の開閉お
よび半導体スイッチ２のＯＮ、ＯＦＦ制御をするための
制御装置。図２（ａ）および（ｂ）において、ａおよび
ａ´波形は遮断器に流れる電流、ｂおよびｂ´波形は遮
断器のアーク電圧、ｃ及びｃ´波形は電流遮断に伴って
遮断器の極間に現れる再起電圧、ｄ波形は半導体スイッ
チ装置に流れる電流、ｅ´波形は遮断失敗により継続す
る電流、ｐおよびｐ´点は遮断器の開極動作開始点、ｑ
およびｑ´点は電流の零値通過点、ｒ点は半導体スイッ
チによる電流のＯＦＦ点である。
【００１０】以下、遮断器開極時における本発明の動作
について図１および図２に基づいて説明する。遮断器１
の閉極時は半導体スイッチ２も導通状態にする。この時
通電電流は、限流器３のインピーダンスおよび半導体ス
イッチのＯＮ電圧によって殆ど遮断器１側に流れる。そ
のため通常の通電電流による半導体スイッチ２および限
流器３に発生する損失は殆ど無く、遮断器単体設置の場
合と何等変わりない運転状態となる。
について図１および図２に基づいて説明する。遮断器１
の閉極時は半導体スイッチ２も導通状態にする。この時
通電電流は、限流器３のインピーダンスおよび半導体ス
イッチのＯＮ電圧によって殆ど遮断器１側に流れる。そ
のため通常の通電電流による半導体スイッチ２および限
流器３に発生する損失は殆ど無く、遮断器単体設置の場
合と何等変わりない運転状態となる。
【００１１】事故過電流時など事故電流遮断を行わせる
場合には、先に遮断器１の開極動作を開始し、続いて半
導体スイッチ２をＯＦＦに制御する。すなわち遮断器１
の開極動作開始時は半導体スイッチ２はまだＯＮ状態に
あって、遮断器１の開極動作に伴って生ずるアーク電圧
の大きさに応じて、電流の一部は半導体スイッチ装置側
に分流する。すなわち、遮断器１の開極時に流れる電流
が軽減し遮断が可能となる。次に、半導体スイッチ装置
側に分流した電流を半導体スイッチ２によりＯＦＦ制御
することにより遮断が完了する。
場合には、先に遮断器１の開極動作を開始し、続いて半
導体スイッチ２をＯＦＦに制御する。すなわち遮断器１
の開極動作開始時は半導体スイッチ２はまだＯＮ状態に
あって、遮断器１の開極動作に伴って生ずるアーク電圧
の大きさに応じて、電流の一部は半導体スイッチ装置側
に分流する。すなわち、遮断器１の開極時に流れる電流
が軽減し遮断が可能となる。次に、半導体スイッチ装置
側に分流した電流を半導体スイッチ２によりＯＦＦ制御
することにより遮断が完了する。
【００１２】このことを図２（ａ）および（ｂ）の波形
に基づいて説明する。ｐおよびｐ´点において遮断器の
開極動作が開始すると、極間にアークが発生する。その
アーク電圧はｂおよびｂ´波形のごとくとなる。このと
き半導体スイッチ装置が接続されている場合は、そのア
ーク電圧の発生に伴って電流の一部が半導体スイッチ装
置側へ分流し、従って遮断器側の電流および半導体スイ
ッチ装置側の電流は、それぞれ図２（ａ）のａおよびｄ
波形のごとくとなる。
に基づいて説明する。ｐおよびｐ´点において遮断器の
開極動作が開始すると、極間にアークが発生する。その
アーク電圧はｂおよびｂ´波形のごとくとなる。このと
き半導体スイッチ装置が接続されている場合は、そのア
ーク電圧の発生に伴って電流の一部が半導体スイッチ装
置側へ分流し、従って遮断器側の電流および半導体スイ
ッチ装置側の電流は、それぞれ図２（ａ）のａおよびｄ
波形のごとくとなる。
【００１３】これに対して、遮断器単体設置の場合は図
２（ｂ）のａ´波形のごとくなる。また、このａおよび
ａ´波形の大きさの違いを表わすために図２（ａ）にａ
´波形を点線にて重ねて表示してある。
２（ｂ）のａ´波形のごとくなる。また、このａおよび
ａ´波形の大きさの違いを表わすために図２（ａ）にａ
´波形を点線にて重ねて表示してある。
【００１４】次に、ｑおよびｑ´点の電流零値通過点で
アークが消弧した時に極間に発生する再起電圧の大きさ
は、半導体スイッチ装置が接続されている図２（ａ）の
場合は、半導体スイッチ装置がまだ導通状態にあるた
め、ｃ波形に示すように非常に小さく押えられる。しか
し、半導体スイッチ装置がない場合は、図２（ｂ）に示
すｃ´波形の通り大きな値で発生する。
アークが消弧した時に極間に発生する再起電圧の大きさ
は、半導体スイッチ装置が接続されている図２（ａ）の
場合は、半導体スイッチ装置がまだ導通状態にあるた
め、ｃ波形に示すように非常に小さく押えられる。しか
し、半導体スイッチ装置がない場合は、図２（ｂ）に示
すｃ´波形の通り大きな値で発生する。
【００１５】ａ´波形は遮断器の遮断容量限界を越える
ものであり、アーク発生時の注入エネルギーも大きいの
で、ｑ´点の電流の零値を通過しアークが一旦消弧した
あとの高エネルギーの極間状態において、ｃ´波形に示
す高い再起電圧の発生によって再点弧となるに至り、ｅ
´波形に示すごとくアーク電流が継続し遮断失敗とな
る。
ものであり、アーク発生時の注入エネルギーも大きいの
で、ｑ´点の電流の零値を通過しアークが一旦消弧した
あとの高エネルギーの極間状態において、ｃ´波形に示
す高い再起電圧の発生によって再点弧となるに至り、ｅ
´波形に示すごとくアーク電流が継続し遮断失敗とな
る。
【００１６】一方、半導体スイッチ装置のある場合は、
ａ波形の電流は遮断器の遮断容量限界を越えないもので
あり、また再起電圧も低く、ｑ点において消弧して遮断
器側の電流遮断は完了する。それにより半導体スイッチ
装置側への分流電流は増加するが、ｄ波形に示すごとく
限流器により制限されたもので、小容量の半導体スイッ
チのＯＦＦ制御によってｒ点にて全遮断を完結する。
ａ波形の電流は遮断器の遮断容量限界を越えないもので
あり、また再起電圧も低く、ｑ点において消弧して遮断
器側の電流遮断は完了する。それにより半導体スイッチ
装置側への分流電流は増加するが、ｄ波形に示すごとく
限流器により制限されたもので、小容量の半導体スイッ
チのＯＦＦ制御によってｒ点にて全遮断を完結する。
【００１７】制御装置４は、上記遮断器と半導体スイッ
チ装置とによる電流遮断動作を制御するもので、遮断器
の開極時には、遮断器１への開指令信号と当該開指令信
号に遅れて半導体スイッチへのＯＦＦ制御信号を出力す
る。また、遮断器の閉極時には、遮断器１への閉指令信
号と当該閉指令信号に遅れて半導体スイッチへのＯＮ制
御信号を出力する。
チ装置とによる電流遮断動作を制御するもので、遮断器
の開極時には、遮断器１への開指令信号と当該開指令信
号に遅れて半導体スイッチへのＯＦＦ制御信号を出力す
る。また、遮断器の閉極時には、遮断器１への閉指令信
号と当該閉指令信号に遅れて半導体スイッチへのＯＮ制
御信号を出力する。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
って結果的に遮断器の遮断容量の増大をはかり、既設の
遮断器の取替えを行うことなく電気系統の短絡容量の増
大に対応することができるので、経済的観点からも電気
系統増容量化の早期対応の面からも利用効果は非常に高
い。
って結果的に遮断器の遮断容量の増大をはかり、既設の
遮断器の取替えを行うことなく電気系統の短絡容量の増
大に対応することができるので、経済的観点からも電気
系統増容量化の早期対応の面からも利用効果は非常に高
い。
【図１】本発明の半導体スイッチ装置の接続を示す図で
ある。
ある。
【図２】遮断器動作時の電圧、電流波形を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の遮断器を示すシンボル図である。
１ 遮断器 ２ 半導体スイッチ ３ 限流器 ４ 制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】遮断器に並列に配置し、互いに直列に接続
した半導体スイッチと限流器とからなり、上記遮断器の
閉極時には上記半導体スイッチをＯＮにし、上記遮断器
の開極動作時には開極動作に遅れて上記半導体スイッチ
をＯＮからＯＦＦに切換える遮断器用半導体スイッチ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32965591A JPH05144363A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 遮断器用半導体スイツチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32965591A JPH05144363A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 遮断器用半導体スイツチ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144363A true JPH05144363A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=18223777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32965591A Pending JPH05144363A (ja) | 1991-11-20 | 1991-11-20 | 遮断器用半導体スイツチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009199767A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 配線器具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50144084A (ja) * | 1974-05-10 | 1975-11-19 |
-
1991
- 1991-11-20 JP JP32965591A patent/JPH05144363A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50144084A (ja) * | 1974-05-10 | 1975-11-19 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009199767A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 配線器具 |
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