JPH0610946B2 - 高圧負荷開閉器における消弧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願発明は次に述べる問題点の解決を目的とする。

（産業上の利用分野） この発明は電源と負荷との間の電路を開閉するようにし
てある開閉器において、その開閉器を作動させる時に生
ずるアークを消すようにした方法に関するものである。

（従来技術） この種の高圧負荷開閉器と称することのできる種々な形
式の開閉器にあっては、電路を開閉する場合に可動電極
と固定電極との間でアークが生じ、それらの電極の消耗
を早める問題点があった。この問題を解決するために、
ダイオードを使用して極小アークあるいは無アーク状態
で消弧する方法は例えば特公昭３９−２５７０２号公報
等ですでに知られている。

ところで、これにおいては「・・・可動接触片５が固定
接触片２から離れると抵抗６が入り２、５間の発弧を軽
減する。次に可動接触片５が固定第１補助接触片３から
離れるとさらに抵抗６′と整流器（ダイオード）７が入
る。従って可動接触片５が第２補助接触片４を離れよう
とするときは無電流であるか又は半波電流が流れてい
る。・・・」と説明されている。つまり、整流器に印加
される電源電圧の方向によって半波はアーク電流が流れ
ることがある。

しかしながらこのように両電極の開閉時（開離時） 仮な半波の間でもアーク電流が流れれば上記の可動接触
片６と第２補助接触片４との間（両電極間）の雰囲気は
アークによりイオン化されて充分な絶縁回復ができず次
の半波で電源電圧が逆方向になってアーク電流が流れて
消弧に失敗することが充分考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記従来の問題点を除き、上記固定電極と可
動電極との間に予め接続しておいたサイリスタを上記ア
ークが生じ始めた時に正確に導通させる事によって、上
記両電極間でのアークの発生を抑制できあようにした高
圧負荷開閉器における消弧装置を提供しようとするもの
である。

本願発明の構成は次の通りである。

（問題点を解決する為の手段） 本願発明は前記請求の範囲記載の通りの手段を講じたも
のであつてその作用は次の通りである。

（作用） 開閉器における固定電極と可動電極とが離反しかけてそ
こにアークが生じ始めた時、それのアーク電圧によって
予めトリガー用の信号の加えられていたサイリスタが導
通させられる。その結果、上記固定電極と可動電極との
間は無電圧となりアークの発生が停止する。

（実施例） 以下本願の実施例を示す図面について説明する。第１図
において、１は単相乃至三相の交流電源、２は負荷、３
は電源と負荷との間に介設した高圧負荷開閉器を示す。
これにおいて３ａは金属等からなる密閉ケース、４は電
源端子、５は負荷側端子、６はケース内に備えられた開
閉部を示し、周知のごとく固定電極（固定接点）７とそ
れに接離する可動電極（可動接点）８とからなる。次に
９、１０は高電圧、大電流用のサイリスタで、このサイ
リスタは、図示されたごとく開閉器が使用される高圧配
電線路の電圧に応じて所定の耐電圧となるように複数個
直列に接続されるもので、複数個直列からなる二列のサ
イリスタ群が逆並列に接続してあり、さらにそれらを上
記固定電極７と可動電極８との間に並列に接続してあ
る。９ａ、１０ａはトリガ端子（ゲート）を示す。１１
は電路５ａに装着して固定電極７と可動電極８との両電
極間に流れる電流を検出するようにした変流器（ＣＴ）
で、変流器１１によって検出した信号はパルストランス
の一次側１２ａに加えられそしてパルス信号に変換され
た該信号はその二次側１２ｂのダイオード１３を経て上
記サイリスタ９、１０のゲートに加えられるようにした
もので、電路、つまり、両電極間に電流が流れている場
合常時はゲートに対して信号を与え続けるようになって
いる。 上記構成のものにあっては、開閉部６において
固定電極７と可動電極８とが接続された状態において
は、交流電源１からの交流電力はその開閉部６を通って
負荷２に供給される。（第４図の（ニ）図の波形参
照）。

次に開閉部６を開放する時の動作を説明する。可動電極
８が手動または自動操作により動かされて固定電極７か
ら離反し始めると、それらの間にアーク４０が発生し始
める。この間、第４図の（ホ）図のように変流器１１、
パルストランス１２からはサイリスタ９、１０のトリガ
端子９ａ、１０ａにトリガ信号ｉｇを与え続けている。
すると、サイリスタ９及び１０は、固定電極７と可動電
極８との間のその時の電気的な極性に応じて、その何れ
か一方が上記アーク４０の発生によるアーク電圧によっ
て導通する。（なお、アーク電圧はアーク発生後サイリ
スタの最低動作電圧にすぐ達する）。従って端子４、５
の間においてはその導通した側のサイリスタにつって通
電が行なわれ、固定電極７と可動電極８との間は無電圧
となって上記アークが消滅する。やがて電源１の位相が
０゜又は１８０゜となって端子４、５間が０ボルトにな
ると、上記導通した側のサイリスタ９又は１０はオフと
なる。上記初期アークが消されて上記のようにサイリス
タがオフとなるまでの間において周知のごとく可動電極
８は固定電極７から充分に離間させられて両電極間の絶
縁が回復している為、上記サイリスタ９又は１０がオフ
となる事によって端子４、５間は電気的に完全に遮断さ
れ、負荷２への電源供給が断たれる。

なお、上記サイリスタ９、１０には長くても半波しか電
流が流れない為、電流定格（容量）の小さなもの（例え
ば３０Ａ、瞬時通電は６００Ａ程度まで可能）で足り
る。なお、動作中の波形は第４図の（ホ）図参照。

また、今とは逆に開放状態つまり、電路の開放状態より
閉路する場合は次のようになる。即ち図示外の操作ハン
ドルを閉路すべく操作すると可動電極８が逆に動いて固
定電極７に接近するため両者間ではアーク放電が発生
し、アーク電流が流れる。するとこの電流は変流器１１
で直ちに検出され、サイリスタ９、１０のゲートにはこ
のトリガ用の信号が与えられる。同時に上記のごとくサ
イリスタにはアーク電圧により電圧が印加されているた
めサイリスタは点弧し、電流はサイリスタに流れる。そ
して、上記アーク電圧は時間の経過（可動接点の固定接
点に対する接近）とともになくなり、電流は両電極間に
のみ流れて通常の電路となる。（第４図（ヘ）図の波形
参照）。

次に第２図は本願の異なる実施例を示すもので、変流器
１１を備えた開閉器の具体的構造を示すものである。図
において、２１、２２はブツシングで、磁器あるいはエ
ポキシ樹脂で形成される。２３は接続端子４ｆに固定し
た導電材製の取付片で、これにはサイリスタ９ｆと１０
ｆが取付けてある。尚サイリスタ９ｆと１０ｆはそれぞ
れが複数個直列に接続されており、そして紙面と垂直な
方向に並設され、かつ、逆並列に接続された状態で両電
極７ｆ、８ｆ間に並列に接続されている。上記サイリス
タ９ｆにおいて、２４はアノード、２５はカソードを示
す。また両サイリスタのゲートにはパルストランス１２
からのトリガ用の信号が与えられるように接続されてい
る。１１ｆは主回路５ａｆに流れる電流を検出する変流
器（ＣＴ）１１であり、この検出した信号を図示外のパ
ルストランス１２を経てサイリスタのゲートに対しトリ
ガー用の信号として継続的に与えられるようにしたもの
で、電源のブツシング２１の外周にブツシングを貫通さ
せる状態に取り付けられている。２７は取付片２３に固
定した絶縁材製の支持体で、可動電極８ｆに弾力的に接
触する補助接触片２８が取付けてある。２９は接続片を
示す。３０はチューリップ形の固定電極７ｆに周設した
引き締め用のコイルスプリングである。３１は図示外の
操作ハンドルに連なる開閉用の操作軸で、開閉レバー３
２が取付けてありレバー３２の矢印方向への揺動によっ
て可動電８ｆが矢印方向に直線運動するようになってい
る。本実施例においては、負荷側の接続端子５ｆとして
チューリップ形のものが用いてあり、コイルスプリング
３４によって引き締められている。

上記構成のものにあっては、図示されるごとき投入状態
において電流は、電流側端子４ｆ、固定電極７ｆ、可動
電極８ｆ、負荷側端子５ｆの主回路５ａｆに流れる。そ
して変流器１１ｆと図示階のパルストランス１２からト
リガー用の信号が上記サイリスタに常時流れている。上
記状態において、操作軸３１の開放操作により可動電極
８ｆが図の状態から右方へ移動し始め、先端３３が固定
電極７ｆから離れると、先端３３が固定電極７ｆとの間
にアークが発生し始める。発生したアーク電圧はサイリ
スタがまだ固定補助接触片２８を介して固定電極８ｆに
接触しているためサイリスタに印加される。そして、そ
の電圧が最低動作電圧に達するとサイリスタは直ちにオ
ン状態となり、同サイリスタに電流は移行する。つま
り、アーク電圧が発生した状態においては主回路には依
然としてアーク電流が流れているため、変流器１１ｆが
この電流を検出してゲートにはトリガー用の信号を与え
続けるため、上記のごとくアーク電圧がサイリスタの最
低動作電圧に達すると直ちに同サイリスタはオン状態と
なる。そして接続端子４ｆと可動電極８ｆとの間におい
ては取付片２３、サイリス９ｆ（または１０ｆ）、接続
片２９、補助接触片２８を通る経路で通電がなされる。
その結果、固定電極７ｆと可動電極８ｆの先端３３との
間は無電圧となり、上記アークが消滅する。やがて電源
の位相が０゜又は１８０゜となるサイリスタ９ｆ（又は
１０ｆ）はオフとなり、接続端子４ｆ、５ｆ間の通電が
遮断される。更に引き続いて可動電極８ｆが右方へ移動
することによりやがてその先端３３が補助接触片２８か
ら離れるが、その時には既にサイリスタ９ｆ（又は１０
ｆ）がオフとなっている為、先端３３が補助接触片２８
から離れてもそこでアークが生ずるようなことは無い。
このようにして先端３３が想像線で示されるごとき位置
まで至ることにより、接続端子４ｆ、５ｆ間は電気的、
機械的に完全に開放された状態となる。

一方開閉器を投入する場合においては、可動電極８ｆの
先端３３が想像線で示される位置から左方へ移動してく
ると先ず先端３３が補助接触片２８に接触する。この場
合も、サイリスタはオフとなっている為、何等の現像も
生じない。やがて先端３３が固定電極７ｆに極めて近接
すると両者間において先行放電のアークが発生する。こ
のアークの発生によって主回路５ａｆ（両接点）には電
流が流れ、この電流は変流器１１によって検出され、検
出された信号はサイリスタのゲートに対しトリガー用の
信号として継続的に与えられる。また、同時にアーク電
圧がサイリスタに印加され、それが最低動作電圧に達す
るとサイリスタはオン状態となり電流はサイリスタに移
行する。そして可動電極８ｆが更に左方に動いて先端３
３が固定電極７ｆに完全に接触すると極間電圧が０とな
り、サイリスタに流れる電流がその保持電流以下となっ
てサイリスタはオフ状態となる。この状態において、電
流は電源側端子４ｆ、固定電極７ｆ、可動電極８ｆ、負
荷側端子５ｆの主回路に流れる状態となる。

なお、機能上前図のものと同一又は均等構成と考えられ
る部分には、前図と同一の符号にアルファベツドのｆを
付して、重複する説明を省略した。（また次図のものに
おいても、同様の考えでアルファベツドのｅを付して、
重複する説明を省略する。） 次に、第３図は固定電極７ｅと可動接点８ｅとさらには
固定補助接触片２８ｅからなるジスコン部の異なった他
の例を示したもので、第２図においては可動電極が棒状
に形成されているのに対しブレード形になっていること
が相異する。つまり、電路を開放する場合に（イ）図の
状態から可動接点が動くと、これは（ロ）図のごとく固
定接点７ｅから離間し、その後は固定接触片２８ｅにだ
け一時的に接触し、さらに同可動接点が動くと（ハ）図
のごとく同接触片から離脱してサイリスタ９ｅは電路か
ら完全に切り離されるようになっている。

（発明の効果） 以上のように本発明にあっては、高圧負荷開閉器３にお
ける可動電極８の固定電極７とを電源１から負荷２への
電路の遮断の為に離反させる場合、それら両電極間でア
ークが生じかけても、予め上記両電極間に接続しておい
たサイリスタ９、１０を導通させて上記両電極間の上記
アークを消して上記可動電極８及び固定電極７の消耗を
防止できる効果がある。

また、上記両電極間の開離時、電源電圧の極性が正負の
いずれであっても上記のごとく逆並列のサイリスタ９、
１０が両電極の開離動作とも相まって半サイクル以下で
確実に消弧でき、上記電極の消耗をより一層少なくする
上に効果がある。

その上、上記の場合、上記可動電極と固定電極を通電す
る電流があるときには、高い信頼性を有する変流器１１
によつて電流を検出し、常時上記のサイリスタにトリガ
ー用の信号が加わるようにしてあるため、可動と固定の
両電極間でアーク電流が生ずると直ちにサイリスタが導
通するから、アークの発生時に対してサイリスタの導通
による消弧の確実性を高め、極めて高い信頼度のもとに
上記の効果が得られる。

また、可動電極と固定電極間を通電する電流を変流器に
よって検出し、その検出した信号をパルストランスを介
してサイリスタのゲートに対しトリガー用の信号として
供給しているため、特別にサイリスタ駆動（点弧）用の
電源を必要とせず電源低下あるいは電源切れに伴うサイ
リスタの点弧失敗（不導通）を招いたりせず、それによ
る遮断不能を招いたりしない。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は電源と負荷
との間の接続回路のブロツク図、第２図は異なる実施例
を示す開閉器の縦断面図、第３図の（イ）（ロ）（ハ）
の図はジスコン部の異なる例を示す動作説明図、第４図
の（ニ）（ホ）（ヘ）の図は夫々の波形図。 １……電源、２……負荷、７……固定電極、８……可動
電極、９、１０……サイリスタ、１１……変流器（Ｃ
Ｔ）、１２……パルストランス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源と負荷との間に電路開閉用の可動電極
   及び固定電極を備えた高圧負荷開閉器を介在せしめ、し
   かも上記可動電極と固定電極に対しては、直列に複数個
   接続しかつこれら直列複数個接続したサイリスタを並列
   に接続し、かつ上記可動電極と固定電極を通電する電流
   があるときにはその電流を変流器で検出し、この検出信
   号を用いて常時上記サイリスタにトリガー用の信号が加
   わるようにしておき、上記可動電極と固定電極とを上記
   電路の遮断の為に離反させるときにアークが生ずると、
   上記サイリスタに上記の両電極間で生ずるアーク電圧が
   加わって上記サイリスタを導通させることにより、上記
   両電極間のアームを消すようにしたものにおいて、上記
   変流器によって検出した該検出信号をパルストランスを
   介して上記サイリスタに対しトリガー用の信号として加
   えるようにしたことを特徴とする高圧負荷開閉器におけ
   る消弧装置