JPS6033715Y2 - コンデンサバンクの保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は複数個の単位コンデンサを直並列に接続したコ
ンデンサバンクの事故を検出して保護するコンデンサバ
ンクの保護装置に関する。

たとえば衝撃電流発生装置等に用いる直流コンデンサバ
ンクは比較的小容量のケース形コンデンサを複数個直列
接続にした直列枝路を複数本並列に接続して構成してい
る。

このようなコンデンサバンクの全充電エネルギーは数百
キロジュール乃至数メガジュールになる。

したがってその１台のコンデンサでも充電中に絶縁破壊
を起すと場合によっては事故コンデンサへ全充電エネル
ギーが集中して消費され強裂なコンデンサケースの破裂
事故を誘発する危険がある。

このために従来、この種のコンデンサバンクでは、事故
電流の電磁力を利用して事故コンデンサを短絡し、ある
いは限流ヒユーズを用いて事故電流をしゃ断することが
行なわれている。

また単位コンデンサのブロックを数段直列に接続してバ
ンクのりアクタンスを太きくシ、事故時の回り込みエネ
ルギーを単位コンデンサのケース破壊エネルギー以下に
抑えるように接続したものもある。

しかしながらいずれのものも事故発生時はバンクを点検
して故障箇所を探し出す必要があり、またインターロッ
クを設けることは困難なものもある。

さらにバンクの誘導性リアクタンスを大きくして回り込
みエネルギーを抑えた場合、目視点検では事故コンデン
サの発見が困難であり修理作業が極めて面倒である。

そこでコンデンサバンクの電位差を光半導体により検出
する保護装置が提案されている。

第１図はこのような光半導体を使用したコンデンサバン
クの保護装置の一例を示すブロック図である。

図中１は単位コンデンサＣ１１，Ｃ２□、Ｃ３□・・・
Ｃ６４による直列枝路を複数本、並列に接続したコンデ
ンサバンクで、しゃ断器２を介して図示しない電源に接
続して充電が行なわれる。

またこのコンデンサバンク１に並列に開閉器３および放
電抵抗４の直列回路を接続している。

さらにコンデンサバンク１の単位コンデンサの直列枝路
を２組に分け、各組の中点ａ、 ｂを並列接続にして整
流装置５の交流入力側に接続する。

そしてこの整流装置５の直流出力側を補助回路６を介し
て受光素子７に接続し、コンデンサバンクの電位差によ
る出力電流に応じて受光素子７を受光させるようにして
いる。

この発光素子７の光を絶縁性のライトガイド８を介して
受光素子９へ導く。

この受光素子９の出力信号をリレー回路１０へ与え所定
の光量を越える受光時にしゃ断器２および開閉器３を動
作させるようにしている。

このようにすれば、コンデンサバンクが正常な動作をし
ている時において単位コンデンサＣ０□。

Ｃ２１，Ｃ３１，・・・Ｃ６，の製造時の静電容量のバ
ラツキにより接続点ａ、 ｂ間に微小な電位差Ｅ１が生
じこれが整流装置５及び補助回路６を介して発光素子７
を発光させる。

そしてこの発光素子７の発光をライトガイド８を介して
受光素子９が受光するが、この場合、発光素子７の発光
は微弱なためリレー回路１０は承動作せず、従ってしゃ
断器２は閉路を、開閉器３は開路をそれぞれ保持する。

ここでいずれかの単位コンデンサが絶縁破壊を起すと接
続点ａ、 ｂ間の電位差Ｅ２は正常時に発生する電位差
Ｅ１に比して極めて大きくなり発光素子７の光量も増大
する。

したがって受光素子９の受光量も増大腰リレー回路１０
が動作し、しゃ断器２を開路してコンデンサバンク１を
図示しない電源から切離すとともに開閉器３を閉路して
残留電荷を放電抵抗４を介して放電する。

なお整流装置５により、補助回路６への入力を一方向に
することにより任意の単位コンデンサの絶縁破壊を検知
することができる。

このようなコンデンサバンクの保護装置によれば、単位
コンデンサのいずれかに絶縁破壊が生じても必ず電位差
Ｅ２を検出できしゃ断器２を開路することにより事故の
波及を防止することができる。

またライトガイドとして電気絶縁特性の良好なファイバ
ケーブルを用いているので発光素子７側が高電圧に充電
されていても絶縁変圧器等を用いることなく安全、確実
に信号の伝達を行なうことができる。

しかしながらこのようなものでは発光素子７、受光素子
９、ライトガイド８等の保護系統の故障を検出できない
。

このために保護系統の故障時にコンデンサバンク１に事
故が生じた場合、これを検出してコンデンサバンク１を
保護することができないという問題があった。

本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので簡単な構成
でコンデンサバンクの故障および保護系統自体の故障の
検出を行なうことができ、高信頼性が得られるコンデン
サバンクの保護装置を提供することを目的とするもので
ある。

以下本考案の一実施例を第１図と同一部分に同一符号を
付与して第２図に示すブロック図を参照して説明する。

図中１１は発光素子７に直列に介挿した負性抵抗特性を
有する負性抵抗素子、たとえばラムダダイオードである
。

この負性抵抗素子１１は、たとえば第３図に示すように
印加電圧Ｖの上昇とともに電流Ｉが増加して電圧Ｖｐに
おいてピーク電流１ｐとなりこの電圧Ｖｐを越えると内
部抵抗が増大して電流■が減少する特性を有するもので
ある。

そしてコンデンサバンク１の正常な状態においてその直
列枝路の段間の接続点Ｃ，ｄ間の電位差Ｅ３は整流装置
５で整流され、さらに補助回路６で電圧Ｖｐの略等しい
電圧に調整されて負性抵抗素子１１に印加されるように
なっている。

したがってコンデンサバンク１の生常時には負性抵抗素
子１１は最も大きな電流１ｐが流れそれによって発光素
子７が発光する。

こ合場合、発光素子７の抵抗値は一般に数十Ω以下であ
り、負性抵抗素子１１の電圧Ｖｐにおける抵抗値（最も
低い抵抗値）は数にΩであるので１、受光素子７には補
助回路６の出力電圧（負性抵抗素子の電圧Ｖｐ近辺の電
圧）を負性抵抗素子１１の抵抗値で除した電流が流れ、
この電流により受光した光の量は受光素子９を動作させ
るに十分である。

従って受光素子７の光はライトガイド８を介して受光素
子９に入射し、この受光素子９の出力によりリレー回路
１０が動作する。

なおリレー回路１０の動作中、しゃ断器２は閉路を開閉
器３は開路をそれぞれ保持するようになっている。

ここでコンデンサバンク１の任意の単位コンデンサが絶
縁破壊すると、接続点Ｃ，ｄ間に発生する電位差Ｅ４は
正常時の電位差Ｅ３に比して著るしく大きくなる。

たとえば任意の単位コンデンサが絶縁破壊し、補助回路
６に正常時の用倍の電圧が与えられたとする。

ここで負性抵抗素子１１のバレー電圧Ｖμを電圧Ｖｐの
３倍の電圧とすると、このときの負性抵抗素子１１の抵
抗値は数百ＭΩである。

したがって、負性抵抗素子１１に正常時のｍ倍程度の電
圧が印加されそれによって、補助回路６から発光素子７
へ流れる電流は著るしく小さくなる。

このため発光素子７の光の量は正常時の光の量より低く
なりそれによって受光素子９の受光量も減少し、リレー
回路１０は不動作になる。

そしてこのリレー回路１０の不動作によりしゃ断器２を
開路しコンデンサバンク１を電源から切離し、開閉器３
を閉路してコンデンサバンク１の充電電荷を抵抗４を介
して放電する。

したがって単位コンデンサに絶縁破壊が生じた場合に事
故の拡大を防止することができる。

またコンデンサバンク１は正常状態にあっても受光素子
７、ライトガイド８、受光素子９等の保護系に故障を生
じて受光素子９からリレー回路１０へ与える信号が消勢
あるいは著るしく減少すると受光素子８の受光量は所定
量以下となりそれによってリレー回路１０は不動作とな
る。

したがってしゃ断器２を開路し、開閉器３を閉路してコ
ンデンサバンク１を電源から切離し、その充電電荷を放
電することができる。

すなわち、コンデンサバンク１のいずれかの単位コンデ
ンサで絶縁破壊を生じあるいは保護系に故障を生じた場
合はコンデンサバンク１を電源から切離しその充電電荷
を放電することができる。

したがってコンデンサバンクの保護とともに保護系統自
体の故障検出を行なうことができる。

また第１図に示すような従来の保護装置では保護系統の
動作確認を行なうためにはコンデンサバンクの適宜な単
位コンデンサを絶縁破壊と同じ状態にする必要があり事
実上このような試験は極めて面倒であった。

これに対して上記実施例によればコンデンサバンク１に
対する印加電圧を、たとえば減少することにより負性抵
抗素子１１の印加電圧が減少して電ＥＥＶｐから外れる
と発光素子７の受光する光の量も規定値以下に減少する
。

したがって、受光素子９の受光量も減少し、リレー回路
１０によってしゃ断器２を開路し、開閉器３を閉路して
その動作確認を行なうことができる。

以上詳述したように本考案は複数の単位コンデンサを直
並列に接続したコンデンサバンクの適宜な直列枝路間の
段間の電位差を補助回路を介し発光素子と負性抵抗素子
の直列回路に与えて上記発光素子を発光させ、この光を
ライトガイドを介して受光素子へ導き、この受光素子の
出力をリレー回路へ与えてコンデンサバンクと電源との
間に介挿したしゃ断器を上記受光素子の受光量が所定量
以下になったときに開路させるようにしたものである。

したがってコンデンサバンクの保護とともに保護系自体
の保護を行なうことができ構成が簡単で高信頼性のコン
デンサバンクの保護装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案されている保護装置の一例を示すブロ
ック図、第２図は本考案の一実施例を示すブロック図、
第３図負性抵抗素子の特性の一例を示すグラフである。 １・・・・・・コンデンサバンク、２・・・・・・しゃ
断器、３・・・・・・開閉器、４・・・・・・放電低抗
、５・・・・・・整流装置、６・・・・・・補助回路、
７・・・・・・発光素子、８・・・・・・ライトガイド
、９・・・・・・受光素子、１０・・・・・・リレー回
路、１１・・・・・・負性抵抗素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の単位コンデンサを直並列に接続したコンデンサバ
   ンクにおいて、このコンデンサバンクの適宜な直列枝路
   間の段間の電位差が与えられこの電位差に応じた電圧を
   出力する補助回路と、この補助回路の出力電圧が印加さ
   れる発光素子と、この発光素子と上記補助回路との間に
   介挿され上記コンデンサバンクの正常時の電位差では比
   較的低い抵抗値を示し、故障時の電位差では非常に高い
   低抗値を示す負性抵抗特性を有する負性抵抗素子と、上
   記発光素子の発光を受光素子へ導く絶縁性のライトガイ
   ドと、この受光素子の出力信号が与えられ上記受光素子
   の輝度が所定輝度以下に低下すると上記コンデンサバン
   クを電源から切離すリレー回路とを具備するコンデンサ
   バンクの保護装置。