JPS5949663B2 - 高電圧直流しや断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高電圧直流しゃ断装置に係り、特に転流方式
のしゃ断装置に使用するに好適な高電圧直流しゃ断装置
に関する。

第１図は、従来の転流方式の高電圧直流しゃ断装置の回
路図を示す。

第１図で、Ｓｏは転流スイッチ、Ｃは転流補助コンデン
サ、ｔｓは、配線などの漂遊インダクタンスを示す。

このしゃ断装置は、転流スイッチＳｏと並列に、転流補
助コンデンサＣを接続したものである。

第１図で、図示されていない直流電源より供給されてい
る直流電流をＩｏ、転流スイッチＳ０１の電流をｉとし
、転流補助コンデンサＣ（以下コンデンサと記載する）
の充放電々流をｉｃとして、直流電流しゃ断時の転流ス
イッチＳｏに流れる電流波形を示したのが第２図である
。

第２図は、直流電流■０をしゃ断する過程を説明する。

転流スイッチＳｏの投入状態では、コンデンサＣは転流
スイッチＳｏで短絡されており、無充電状態にある。

転流スイッチＳ。には直流直流Ｉｏが流れている。

転流スイッチＳＯがしゃ断指令を受けて、時点ｔ１で開
極すると、転流スイッチＳｏの極間にアークが発生し、
このアークの特性とコンデンサＣおよび漂遊インダクタ
ンス７ｓとの相互作用により、次第にその振巾が増大す
る振動電流ｉｃが発生する。

この振動電流ｉｃは予め転流スイッチＳｏに流れている
直流電流Ｉｏに重量して、転流スイッチＳｏのアーク電
流ｉに電流零点を発生して、転流スイッチＳ。

は交流しゃ断の場合と同様にして、時点ｔ２でアークを
消弧（転流しゃ断）する。

アーク消弧後、直流電流ＩｏはコンデンサＣに流入し、
図示されていない直流電源電圧までコンデンサＣを充電
して、直流電流ＩＯに減衰消滅する。

これにより、直流電流Ｉｏを最終的にしゃ断完了したこ
とになる。

この高電圧直流しゃ断装置では、直流電流Ｉｏに重畳す
る振動電流ｉｃが一種の発振現象を示すという特徴があ
る。

この発振現象は、アークの負特性（アーク電流が増大す
ると、逆にアーク電圧が低下する特性）に基くものであ
る。

この直流しゃ断装置の転流スイッチとしては、アークの
負特性の顕著なものが適しておシ、既存の交流用の空気
しゃ断器、真空しゃ断器、磁気しゃ断器などが適用され
うる。

直流しゃ断装置では、振動電流ｉｃの振巾が次第に増大
するため、転流スイッチＳｏには多数回の電流零点が発
生でき、しゃ断の機会が多く、万一最初の電流零点で、
しゃ断失敗しても、それ以降の電流零点で確実にしゃ断
できるという利点がある。

その反面、漂遊インダクタンスｔｓつまり配線はある一
定の長さにすれば、転流しゃ断電流が増加することを、
本発明らの実験結果（後述する）わかった。

配線を一定の長さに調整するには、配線の長さ寸法を短
・長に切断して調整する作業が容易でないばかりか、ま
た配線を長くした場合には、直流しゃ断装置の設置場所
を広く取る欠点があった。

本発明の目的は、直流しゃ断装置の設置場所を広く取る
ことなく転流しゃ断電流を増加することができる直流し
ゃ断装置を提供することがある。

本発明の直流しゃ断器では、直流しゃ断回路を構成する
転流スイッチとコンデンサとの間を接続した配線の一部
を、半ターンまたは１タ一ン以上に変形したりアクドル
を形成すれば、転流スイッチとコンデンサとの間の距離
を長くすることなく実質的に配線を長くすることができ
るので、転流しゃ断電流を増すことができる。

以下、本発明の実施例を第３図ないし第４図に示し説明
する。

第３図において、転流スイッチＳｏは直流電流Ｉｏをし
ゃ断するための高電圧直流回路１０に設けられている。

転流スイッチ１０は直流電流をしゃ断するため機械的に
開放されている間食性アーク抵抗特性を有する。

この特性はアーク電流が減少するにつれて、アーク電圧
が増加する。

転流スイッチＳｏには転流コンデンサＣど導線１１によ
る漂遊インダクタンスｔｓおよびリアクルトルＬとを並
列接続している。

転流コンデンサＣは転流スイッチＳ０が開放される以前
に無充電状態にある。

リアクルトルＬは 転流スイッチＳＯの一端とコンデン
サＣとの間を接続した導線１１の一部を半ターン等に変
形して形成したりアクルトル、或いは空心リアクルトル
等を用いる。

リアクトルＬの配置個所としては、上述の他に５ｏ−Ｌ
−Ｃ−８ｏ Ｓｏ −Ｌ／２−Ｃ−Ｌ／２−８ｏ等が
ア佼。

この直流しゃ断回路１０の具体的な構成を第４図に示し
説明すると、架台１２に転流スイッチＳｏとして空気し
ゃ断器を、リアクルトルＬとして空心リアクルトルを、
コンデンサＣとして充放電用の油入コンデンサをそれぞ
れ固定し、これらに設けられた端子１３間を導線１１と
して使用したブスバーにより電気的に接続されている。

空心リアクトルしは絶縁筒に巻回した導線にタップ１４
を設けて、タップ１４は並列回路のインダクタンスのイ
Ｕ（ｔｓ＋Ｌ）を調整する。

この直流しゃ断回路１０は、転流スイッチＳ。

とコンデンサＣとの間にリアクトルＬを配置し、このリ
アクトルしは導線ＩＩの一部を巻回したり、或いは空心
リアクトルを使用したので、転流スイッチＳｏとコンデ
ンサＣとの間の距離を増すことなく、実質的に導線１１
を長くしたことと同じになり、直流しゃ断装置の配置場
所を広くすることなく、一定の最適値を得ることができ
るので、転流しゃ断電流を増加することができる。

一定の最適値としては、並列回路のインダクタンスの値
（７ｓ＋Ｌ）を変えて、コンデンサＣ（７）ｆ直をパラ
メータとして調べた実験結果を第５図に示す。

第５図の並列回路のインダクタンス値の最小値８μＨは
、導線１１の漂遊インダクタンスｔｓの実測値を示すも
のである。

パラメータであるコンデンサＣの容量は、Ｃｏ ｌｔＦ
を基準にして、２倍および３倍の３条件に設定した。

第５図より、並列回路のインダクタンスの値が５００μ
Ｈでは、コンデンサＣの容量を３倍に増加しても、転流
しゃ断できる電流値は、大差なく、コンデンサＣの効果
が失なわれていることがわかる。

これよりコンデンサＣの容量を増大することにより、転
流しゃ断性能の大巾な向上を期待するには、並列回路の
インダクタンスの値を、少なくとも５００μＨ以下に設
定しなければならないことがわかる。

さらにコンデンサＣ＝ＣｏｐＦおよび２ＣｏμＦでは６
０μＨに、Ｃ＝３ＣｏμＦでは４０μＨにそれぞれ最適
値があり、転流しゃ断できる電流値が共振的に増大する
ことがわかる。

逆にこれらの共通点をはずれると、極端に性能が低下す
るといえる。

従って最高の転流しゃ断性能を得るために、本発明では
、インダクタンスＬを調整した空心リアクトルＬを高電
圧直流回路１０に設け、負荷アークとＬＣ回路との共振
を大きくした。

この結果、転流スイッチＳｏのしゃ断性能は、第５図に
示すようにリアクトルを設ける前の転流スイッチＳｏの
しゃ断性能に比べて、本発明のりアクドルＬを設けた転
流スイッチＳ０はしゃ断性を大幅に向上できる。

つまり、リアクトルを設ける前の転流スイッチのしゃ断
性能をたとえば７０（％）とすれば、本発明のようにリ
アクトルを使用した転流スイッチのしゃ断性能は、１０
ｏ（％）以上は向上させることができる。

また、本発明の実施例では、空心リアクトルＬにインダ
クタンスを調整するタップ１４を設けて、しゃ断装置の
据付および配線を完了した時点で漂遊リアクトルｔｓを
実測により求め、適切なタップを選定することにより、
並列回路全体のインダクタンスの値（７ｓ＋Ｌ）を正確
に最適値に調整かつ設定することができる。

また配線が不安定であると、しゃ断器Ｓｏの操作時の振
動あるいはまた風圧などにより、配線の位置関係がずれ
て漂遊インダクタンスｔｓＯ値が不安定となり、結果的
には転流しゃ断性能が不安定になってしまう。

このため本発明では、導線１１は銅ブスバーを用いて、
動かないように固定してあり、配線の漂遊インダクタン
スｔｓＯ値を安定化することができる。

尚、第４図では、タップ付き空心リアクトルを用いたが
、鉄心入りリアクトルとすることもできる。

この場合には、インダクタンスを可変する手段として、
タップの他に、鉄心の形状や位置を変えることも容易に
考えられる。

また第４図の固定配線には、導体として銅ブスバーを組
合わせて実施したが、絶縁電線をたわまないように張力
を加えて配線支持しても効果は同じである。

第６．７図は本発明の他の実施例を示すものである。

即ち第６図は、転流スイッチＳｏと並列に、さらに非線
形抵抗Ｒを設け、転流スイッチＳｏと直列に残留電流し
ゃ断器Ｓを設けた点である。

第３図では、転流スイッチＳｏが転流しゃ断した後、直
流電流はコンデンサＣに流入する。

一般に直流しゃ断装置は、数ＭＪの大きなエネルギを処
理しなければならない。

第３図では、このエネルギは全てコンデンサで吸収する
ことになり、大容量コンデンサが必要となり、経済的で
ない。

この点を改良したものが、第６図であり、エネルギ吸収
を安価な非線形抵抗Ｒで行うようにし、電流を限流した
後の小電流を残留電流しゃ断器Ｓで最終的にしゃ断する
ようにしたものである。

この実施例では、コンデンサＣは抵抗Ｒへの転流補助を
行うのみであり、容量を大巾に低減でき、経済的なＭφ
ある。

第７図は、残留電流しゃ断器Ｓの代りにギャップＧを適
用した点であり、ギャップＧと非線形抵抗Ｒを直列接続
したものは、直流避雷器ＤＣＬＡに相当する。

以上のように本発明によれば、転流スイッチとコンデン
サとの間に設けたリアクトを調整することにより、転流
しゃ断器を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直流しゃ断回路図、第２図は第１図の共
振特性図、第３図は本発明の実施例として示した直流し
ゃ断回路図、第４図は第３図の具体な構成を示す直流し
ゃ断装置の概略断面図、第５図は第３図の転流しゃ断電
流とりアクドルとの関係を示す特性図、第６．７図は本
発明の他の実施例として示した直流しゃ断回路図である
。 ＳＯ・・転流スイッチ、ｔｓ・・・漂遊リアクトノペＣ
・・・転流補助コンデンサ、Ｌ・・・リアクトル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電流をしゃ断するために開かれている間に負荷
   アーク抵抗特性領域にある転流スイッチと、転流スイッ
   チが開放される以前に無充電状態で転流スイッチに電気
   的に並列接続された転流コンデンサと、転流コンデンサ
   と転流スイッチとの間に導線の漂遊インダクタンスと、
   から構成し、負荷アークと転流コンデンサおよび漂遊イ
   ンダクタンスとの間に生ずる振巾を時間と共に増大する
   振動電流を発生させ、直流電流を転流スイッチの並列回
   路に転流するしゃ断固路において、上記転流スイッチと
   転流コンデンサとの間にリアクトルを挿入することを特
   徴とする高電圧直流しゃ断装置。 ２ 上記リアクトルは、インダクタンスの値を可変でき
   る手段を設けることを特徴とする特許の範囲第１項記載
   の高電圧直流しゃ断装置。