JPH05290710A - 限流遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 固定電極（２）に投入された可動電極（３）
の投入状態を拘束する係止機構を設け、短絡大電流時
に、可動電極（３）を囲むように設置されたコの字状磁
性体（２３）に発生した電磁力により可動電極（３）の
接圧バネ（１２）の弾性力に抗して係止機構による可動
電極３の投入拘束状態を解除する第１の引き外し機構を
設け、中小電流時に、電極（２）および（３）のいずれ
か一方の導体を取り囲むように配設されたコの字状の磁
性体コア（２５）に吸着する磁性片（２６）により、前
記係止機構による投入拘束状態を解除する第２の引き外
し機構を設けた限流遮断器。 【効果】 高圧配電系統の出口から末端までの短絡事故
における、大電流から中小電流まで高速の限流動作を実
現し、機構部品数を低減し、機器の信頼性を向上させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気系統の事故時に流
れる短絡電流を抑制する限流遮断器および限流器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】配電系統の短絡保護装置としては、従来
より引き外し装置により遮断動作を行い、限流効果の少
ない通常の遮断器と、過電流以上の通過電流によって自
動的に電極が開極され、回路電圧以上のアーク電圧を発
生して、限流遮断する配電用遮断器がある。さらに後者
には、引き外し装置による作動と一体になった限流遮断
器と、前記遮断器と直列に接続され、短絡大電流の通過
によってのみ自動的に作動する限流器がある。

【０００３】すなわち、図５は従来からの配電系統への
遮断器、限流遮断器や限流器の適用例を示したものであ
るが、需要家側受電装置１０１、電源変圧器１０２から
上位遮断器１０３を経て、下位には限流遮断器１０４
ａ、１０４ｂや遮断器１０４ｃと限流器１０５が接続さ
れ、それぞれに負荷１０６ａ〜ｃが接続されている。い
ま、Ａ点で短絡事故が発生した場合、限流遮断器１０４
ａが短絡電流を限流遮断し、またＢ点で短絡事故が発生
した場合、通常限流器１０５が最も速く動作し、短絡電
流を限流した後、その後遮断器１０４ｃが限流された電
流を遮断する。以上のように、事故時の短絡電流を抑制
するように限流した後に遮断するので、限流遮断器の遮
断部や限流器と直列に接続された遮断器は比較的小さい
電流を遮断すればよく、遮断容量の小さい安価な遮断部
を使うことができ、また配電系統の耐電磁力強度を低く
抑えることができるなど、システム全体を安価に構成で
きる等の特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の限流遮断器や限
流器は、電力会社と需要家との境界、すなわち責任分界
点以降の需要家側配電系統末端で通常使用されている。
近年、前記責任分界点以前の電力会社系統においては、
電力需要の増大に伴う需要家ニーズの多様化、電力の安
定供給等の社会的ニーズに応えるため、限流遮断器や限
流器の適用が要請されている。この高圧配電系統への限
流遮断器や限流器の適用においては、次のような性能が
要求される。 ・高圧配電系統では配電線長が長くなり、線路インピー
ダンスが増大し、短絡事故点により短絡電流値が大きく
異なり、大電流から中小電流まで広範囲の短絡保護が必
要である。図５の電力会社線側の配電系統で配電用トラ
ンス２０１、上位遮断器２０２、フィーダー遮断器２０
３、各種負荷開閉器２０５ａ〜ｎで、フィーダー出口の
事故点Ｄと系統末端の事故点Ｃとの距離は数Ｋｍから数
十Ｋｍに及ぶ。 ・高圧配電系統は公共的な場所に設置されるため、短絡
事故による被害を極力少なくするため、従来の遮断器や
限流器よりも、その動作を数倍高速化する必要がある。
図６に電流に対する動作特性を示すが、カーブａは従来
の低圧配電系統末端に使用される配電用遮断器の動作特
性で、カーブｂは高圧配電系統に適用される限流器の必
要とされる動作特性である。

【０００５】ところで、従来技術では、前記要求性能の
広範囲の短絡電流値での高速限流作動に対して、次のよ
うな問題がある。これを図７に示す従来の大電流から過
電流まで遮断する配電用遮断器（例えば特公昭３９−１
８４７２号公報）により説明する。３０１はモールドケ
ース、３０２は大電流で自動的に開極する可動電極（図
６の瞬時領域で動作）、３０３は操作ハンドル３０８に
より操作スプリング３０９、トグルレバー３１０、三相
共通軸３０４を介して開閉される可動電極であり、また
電気的に直列に接続された電磁石引き外し装置３０５
（図６の短限時領域で動作）やバイメタル引き外し装置
３０７（図６の長限時領域で動作）の過電流や過負荷電
流引き外しにより開極する可動電極である。この従来技
術においては、 ・短絡大電流と過電流，過負荷電流に対して、それぞれ
に回動する複数の可動電極を必要とするとか、大電流時
に開極動作した可動電極３０２を閉状態に戻す付帯機構
を必要とする等機構的に複雑となっている。 ・過電流や過負荷電流により可動電極３０３が開極動作
する時、トグルレバー３１０、トリップレバー３１１、
トリップカム３１２が負荷となり、開極速度は著しく低
下する。等の問題点があった。

【０００６】そこで本発明が解決すべき課題は、図５の
高圧配電変電所フィーダ出口から末端までのあらゆる位
置の短絡事故における、大電流から中小電流の短絡電流
の高速限流を実現すると共に、構成部品数を低下して機
器の信頼性を向上させることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の限流遮断器は、一対の固定電極２および可
動電極３と、この可動電極３を投入する開閉手段１５
と、この開閉手段により投入された前記可動電極３の投
入状態を拘束する係止機構と、前記可動電極３の一端に
この可動電極３を囲むように設置されたコの字状磁性体
２３と、短絡電流等の大電流が前記可動電極３に流れた
ときに前記コの字状磁性体２３に発生した電磁力により
前記可動電極３の接圧バネ１２の弾性力に抗して前記係
止機構による可動電極３の投入拘束状態を解除する第１
の引き外し機構と、前記一対の固定電極２および可動電
極３のいずれか一方の導体を取り囲むように配設された
コの字状の磁性体コア２５およびこの磁性体コア２５と
磁気的に閉ループを形成するように一端を固定された回
動可能な磁性片２６と、前記磁性体コア２５が取り囲ん
でいる導体に所定レベル以上の中小電流が流れたときの
前記磁性片２６の吸着回動運動により前記係止機構によ
る投入拘束状態を解除する第２の引き外し機構とを備え
た構成としている。

【０００８】

【作用】本発明では、短絡大電流時には、可動電極を囲
むように配設されたコの字状磁性体に磁束が発生し、こ
の磁束が可動電極に流れる短絡電流に作用して、フレミ
ングの左手の法則に従う方向に接圧バネを引き伸ばしな
がら第１の引き外し機構を作動させ、拘束状態の係止機
構の拘束を解除して高速開極する。系統末端の中小電流
時には、一対の電極の導体部を取り囲むようにコの字状
の磁性体コアを配設し、磁性体コアを磁気的に閉ループ
を形成するように一端を固定した回動可能な磁性片を設
け、この磁性片の回動運動により第２の引き外し機構を
作動させ、拘束状態の係止機構の拘束を解除して高速開
極する。このとき、開極動作する機構部は可動電極と係
止機構のみとなり、高速動作や機構の簡素化が得られ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図１，図２，
図３，図４に示して説明する。図１は電極の閉路状態
図、図２は開路状態図、図３は大電流時の開極動作説明
図、図４は中小電流時の動作説明図である。各図は三相
各極共通機構の一極のみを示している。また本発明限流
器では、消弧性ガス（ＳＦ₆ ガス等）を充填した容器内
に設置しているが、図では省略している。電流は固定端
子１、固定電極２、可動電極３、可動電極の回転軸４、
回転摺動集電子５、集電子ホルダー６、接続導体７、可
動側端子８を通って流れる。図示しないが抵抗体は固定
電極２と可動側接続導体７間に接続されている。この抵
抗体は、高圧配電系統の配電変電所フィーダ出口に設置
する場合には、この抵抗体を設置して限流器として使用
し、系統末端で使用するときは抵抗体を外して、限流遮
断器として使用する。９は非限流時において短絡電流第
一半波を利用する磁気駆動回転アーク式消弧室であり、
短絡電流の第一半波の電流零値近傍で、短絡電流は抵抗
体へ転流し、限流する。なお、上記以外のアーク電圧を
高める消弧室を利用すれば、第一半波から限流すること
もできる。一対の係止板１０は可動電極３を挟むように
可動電極回転軸４を通して設置され、前記可動電極回転
軸４を同一軸として回動可能となるように配設されてい
る。係止板１０の一端に設けたピン１０ａと可動電極３
の接触部と反対側に設けられた可動電極トリップ片３ｃ
の一端に設けた穴３ｂとの間には、可動電極３に接触圧
力を与える接圧バネ１２が架設されている。可動電極３
は前記バネ力により、図の反時計方向へ回動する力を受
けるが、係止板１０上に設けたストッパー１０ｂでその
動きは停止される。係止板１０の一部に、ピン１０ｃを
設け、図示しない絶縁ベース上のピン１３間に遮断バネ
１４を架設している。この遮断バネ１４は、係止板１
０、接圧バネ１２、ストッパー１０ｂを機械的に連結し
て、可動電極３を図の時計方向へ回動する力を与えてい
る。

【００１０】次に、可動電極の開閉機構を図２に基づい
て説明する。投入操作は図示しない電磁石や電動機によ
る蓄勢バネにより、三相共通の開閉シャフト１５やシャ
フトアーム１６に反時計方向の力を与える。絶縁レバー
１７は、トグルシャフト１８を支点として回動するトグ
ルアーム１９の先端に接続ピン２０により連結されてお
り、トグルアーム１９を時計方向へ回動させる力を伝え
る。同じく接続ピン２０に接続されたアーム２１は、係
止用ローラ２２を可動電極回転軸４を基準として反時計
方向へ回動する力を伝える。前記係止用ローラ２２は係
止板１０上に設けた係止溝１０ｄと係合され、係止用ロ
ーラ２２が反時計方向へ回動することにより、係止板１
０も可動電極回転軸４を軸として、係止板上のピン１０
ｃに接続された遮断バネ１４を引き伸ばしながら、反時
計方向に回動する。係止板１０の回動により、接圧バネ
１２を介して、可動電極３も回動し、固定電極２と接触
する。この接触時（図１参照）には、係止用ローラ２２
とトグルシャフト１８と接続ピン２０が一直線上の死点
上にあり、その後も開閉シャフト１５は回動し、静止し
た可動電極３を接圧バネ１２により、固定電極２へ接触
圧力を与える。投入操作終了後は、前記係止用ローラ２
２とトグルシャフト１８と接続ピン２０の３点が死点を
越えた状態にあり、可動電極３の投入状態を維持する。

【００１１】高圧配電系統フィーダ出口での大電流短絡
事故時の動作を図１および図３に基づいて説明する。短
絡大電流が流れると、可動電極３の一部を囲むように設
置されたコの字状磁性体２３に磁束が発生し、その磁束
が短絡電流と鎖交し、フレミングの左手の法則に従う方
向に可動電極３は接圧バネ１２を引き伸ばしながら高速
に回動する。この可動電極回動により、可動電極３の接
触部端部と相対する端部に形成された可動電極トリップ
片３ｃも回動する。この可動電極トリップ片３ｃの開極
動作行程内に、係止機構の係止溝１０ｄとトグル機構の
係止用ローラ２２が設けられているので、投入状態を維
持していた係止溝１０ｄと係止用ローラ２２との拘束を
解放する。この拘束解放後、可動電極３は前記磁性体２
３からの電磁力と遮断バネ１４のバネ力の合成力で高速
開極し、緩衝材２３ａに接触し全開極に至る。なお、可
動電極３の開極動作終了後は、開閉操作用のトグル機構
部（開閉シャフト１５、シャフトアーム１６、絶縁レバ
ー１７、トグルシャフト１８、トグルアーム１９、アー
ム２１、係止用ローラ２２）は、戻しバネ３２、３３の
バネ力で、可動電極の動作より少し遅れて、図２の可動
電極の開極位置に復帰する。このとき、係合部の係止溝
１０ｄと係止用ローラ２２は係合し、いつでも再閉路可
能な状態となっている。以上のように、短絡大電流時の
開極動作は可動電極のみで、他の付帯的機構が切り離さ
れるので、従来より増して運動重量が軽くなり、高速動
作が実現される。なお、電磁駆動力をコの字状磁性体で
説明したが、電流通電が逆方向の２導体反発方式であっ
てもよい。

【００１２】次に、高圧配電系統末端での、中小短絡電
流時の動作を図１および図４に基づいて説明する。固定
電極２の導体一部をコの字状磁性体２５と磁気的に閉ル
ープを形成するように、ピン２６ｂを軸として回動する
磁性片２６を設置している。短絡電流が流れると、磁性
体２５と磁性片２６に磁束が発生し、磁性片２６は回動
し、絶縁レバー２７，２８、リンクレバー２９、トリッ
プシャフト３０よりなるリンク機構を動かす。リンク機
構のレバー２８は引き外しレバー３１の中央部にピン２
８ａで係合され、図示しない側壁に固定されたピン３１
ａを支点として、引き外しレバーの他の一端３１ｂが係
合用ローラ２２と接する箇所で、レバー２８の下方への
動作により係合を解放する。この係合解放により開極動
作する部品は、可動電極３と係止機構、主に係止板１０
と接圧バネ１２が遮断バネ１４のバネ力により開極され
る。以上のように、系統末端の中小電流時の動作におい
ても、開極動作は可動電極と係止機構のみで、他のリン
ク機構やトグル機構の連結がなく、高速動作や機構の簡
素化が得られる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高圧配
電系統の出口から末端までの短絡事故における、大電流
から中小電流まで高速の限流動作を実現し、機構部品数
を低減し、機器の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例に係る限流遮断器の電極の閉路
状態を示す側面図である。

【図２】 本発明実施例に係る限流遮断器の電極の開路
状態を示す側面図である。

【図３】 本実施例における大電流時の開極動作を説明
する斜視図である。

【図４】 本実施例における中小電流時の動作を説明す
る斜視図である。

【図５】 従来の配電系統への遮断器、限流遮断器、限
流器の適用を示す回路図である。

【図６】 電流に対する動作特性を示すグラフである。

【図７】 従来の配電用遮断器の例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１：固定端子、２：固定電極、３：可動電極、３ｃ：可
動電極トリップ片、４：可動電極回転軸、５：回転摺動
集電子、６：集電子ハウジング、７：接続導体、８：可
動側端子、９：消弧室、１０：係止板、１０ｄ：係止
溝、１２：接圧バネ、１４：遮断バネ、１５：開閉シャ
フト、１６：シャフトアーム、１７：絶縁レバー、１
８：トグルシャフト、１９：トグルアーム、２０：接続
ピン、２１：アーム、２２：係止用ローラ、２３：磁性
体、２５：磁性体、２６：磁性片、２７，２８：絶縁レ
バー、２９：リンクレバー、３１：引き外しレバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内 重人 福岡県行橋市西宮市２丁目13番１号 株式 会社安川電機行橋工場内 (72)発明者 二宮 司 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の固定電極２および可動電極３と、
   この可動電極３を投入する開閉手段１５と、この開閉手
   段により投入された前記可動電極３の投入状態を拘束す
   る係止機構と、前記可動電極３の一端にこの可動電極３
   を囲むように設置されたコの字状磁性体２３と、短絡電
   流等の大電流が前記可動電極３に流れたときに前記コの
   字状磁性体２３に発生した電磁力により前記可動電極３
   の接圧バネ１２の弾性力に抗して前記係止機構による可
   動電極３の投入拘束状態を解除する第１の引き外し機構
   と、前記一対の固定電極２および可動電極３のいずれか
   一方の導体を取り囲むように配設されたコの字状の磁性
   体コア２５およびこの磁性体コア２５と磁気的に閉ルー
   プを形成するように一端を固定された回動可能な磁性片
   ２６と、前記磁性体コア２５が取り囲んでいる導体に所
   定レベル以上の中小電流が流れたときの前記磁性片２６
   の吸着回動運動により前記係止機構による投入拘束状態
   を解除する第２の引き外し機構とを備えたことを特徴と
   する限流遮断器。