JP4592365B2 - 真空遮断装置の制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、電磁反発で駆動して開極する真空遮断装置の開閉動作を改善し得る真空遮断装置の制御回路に関する。

従来の電磁反発を有する真空遮断装置は、主回路に流れる過電流を、一般の遮断装置が数十ｍｓから百数十ｍｓの時間で遮断するところを、電磁反発で数ｍｓで遮断し、過電流が負荷側に継続して流れることを抑制している（例えば、特許文献１参照。）。

この真空遮断装置は、図５に示すように、主回路の電流を開閉する遮断部１ａ、遮断部１ａを電磁反発力で開極する電磁反発部１ｂ、および遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｃで構成されている。

遮断部１ａには、接離自在の一対の電極２、３を有する真空バルブ４が設けられている。また、真空バルブ４外の可動側の可動通電軸５には、絶縁操作ロッド６の一方端が連結されている。

電磁反発部１ｂには、絶縁操作ロッド６の他方端に連結された可動操作軸７が可動通電軸５の軸方向に配置されている。可動操作軸７の周りには、この可動操作軸７が移動自在に挿通する真空遮断装置の固定部材に固定された電磁反発コイル８が設けられている。また、この電磁反発コイル８と対向する操作機構部１ｃ側には、反発板９が可動操作軸７に固定されている。可動操作軸７端には、遮断部１ａの閉極時に電極２、３間に接触荷重を加えるワイプバネ１０が設けられている。

操作機構部１ｃには、ワイプバネ１０に連結された例えば閉路コイル１１、開路コイル１２を有する電磁アクチュエータのような操作機構が設けられている。この操作機構は、バネ操作のようなものでもよい。

そして、通常の遮断部１ａの開閉は、操作機構部１ｃで行われ、開極から閉極、もしくは閉極から開極までの時間が数十ｍｓから百数十ｍｓとなっている。また、過大な過電流が流れた場合、直ちに遮断する必要から電磁反発部１ｂが駆動して反発板９が操作機構部１ｃ側に急速に移動する。これにより、閉極から開極までの時間が数ｍｓと短時間で過電流を遮断するようになっている。
特開２００２−１２４１６２号公報 （第４ページ、図１）

上記の従来の真空遮断装置においては、次のような問題がある。
操作機構部１ｃを操作して遮断部１ａを閉極させたとき、主回路に事故電流などの過電流が流れていると、直ちに遮断する必要から電磁反発部１ｂが駆動し、遮断部１ａが開極して過電流が遮断される。この遮断は、数ｍｓで行われるものの、操作機構部１ｃでは、数十ｍｓから百数十ｍｓの時間を要するので閉極の動作が継続されている。

このため、電磁反発部１ｂで開極したものの、操作機構部１ｃでは閉極の動作が継続されているので、遮断部１ａは再閉極することになる。遮断部１ａが再閉極すると、過電流が再通電され、負荷側に接続されている電気機器を損傷させてしまう。

これらのことより、電磁反発部１ｂが駆動したとき、確実に開極を保持し、再閉極を防止する真空遮断装置の制御回路が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電磁反発部が駆動して遮断部を開極したとき、その開極状態を保持するように開閉動作を改善する真空遮断装置の制御回路を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空遮断装置の制御回路は、操作機構を動作させて接離自在の一対の電極を開極にする遮断回路と、前記操作機構を動作させて前記一対の電極を閉極にする投入回路と、前記投入回路に直列に接続された接点と、電磁反発により、前記操作機構よりも短時間で前記一対の電極を開極にする反発コイルを有する電磁反発回路とを備え、前記投入回路を操作中に、前記電磁反発回路が駆動すると、前記接点は、閉路から開路になり、投入操作を中断することを特徴とする。

本発明によれば、真空遮断装置の遮断部を操作機構部により閉極するように動作させる投入回路に、電磁反発部が駆動すると閉路から開路する接点を直列に接続しているので、遮断部を操作機構部で閉極させた直後に、主回路の過電流により電磁反発部が駆動して遮断部が開極すると、投入回路が開路され、開極状態を保持することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の制御回路を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図、図２は、本発明の実施例１に係る真空遮断装置の制御回路による各部の動作を説明する図である。なお、真空遮断装置の構成は、図５と同様であるので、説明を省略する。

図１に示すように、真空遮断装置の制御回路には、Ｐ（正極性）−Ｎ（負極性）間に、遮断部１ａを開極させる第１の遮断回路２０と、閉極させる第１の投入回路２１とが並列に接続されている。また、Ｐ−Ｎ間には、第１の遮断回路２０を制御する第２の遮断回路２２と、第１の投入回路２１を制御する第２の投入回路２３とが並列に接続されている。更に、電磁反発部１ｂを駆動させる電磁反発回路２４が並列に接続されている。

第１の遮断回路２０には、操作機構部１ｃ内に設けられ、遮断部１ａを開極させるような操作力が得られる電流容量の大きい開路コイル３０と、常時開路で後述する第１のコイル３７が励磁されることで閉路する接点３１とが直列に接続されている。また、第１の投入回路２１には、操作機構部１ｃ内に設けられ、第１の遮断回路２０と同様に大きな操作力が得られる電流容量の大きい閉路コイル３２と、常時開路で後述する第２のコイル４２が励磁されることで閉路する接点３３とが直列に接続されている。

第２の遮断回路２２は、第１の遮断回路２０よりも電流容量の小さい制御用であり、接点部２２ａとリレー部２２ｂとに分かれている。接点部２２ａには、図示しない制御回路からの遮断指令で閉路する接点３４が設けられている。リレー部２２ｂには、接点３４と直列に接続された保護抵抗３５を介して、遮断部１ａの補助接点で遮断部１ａが開極時に開路の接点３６、および第１のコイル３７が直列に接続されている。

第２の投入回路２３も、第１の投入回路２１よりも電流容量の小さい制御用であり、接点部２３ａとリレー部２３ｂとに分かれている。接点部２３ａには、図示しない制御回路からの投入指令で閉路する接点３８が設けられている。

リレー部２３ｂには、接点３８と直列に接続された保護抵抗３９を介して、遮断部１ａの補助接点で遮断部１ａが開極時に閉路の接点４０、常時閉路で第１のコイル３７が励磁されると開路する接点４１、第２のコイル４２、および常時閉路で後述する第３のコイル４６が励磁されることで開路する接点４３が直列に接続されている。更に、常時閉路で後述する電磁反発回路２４の第４のコイル５０が励磁されることで開路する接点４４が直列に接続されている。この接点４４は、第４のコイル５０に近接した接点部２３ａに設けられている。

また、保護抵抗３９のN側とN間には、保護抵抗４５を介して第３のコイル４６が接続されている。

電磁反発回路２４は、検出部２４ａと反発コイル部２４ｂとに分かれている。

検出部２４ａには、主回路の過電流を検出する電流検出回路４７と、この電流検出回路４７からの信号を受けて直ちに動作する第１のトリガスイッチ４８、および電源４９が設けられている。また、電流検出回路４７には、この電流検出回路４７が動作することにより、励磁される第４のコイル５０が設けられている。

反発コイル部２４ｂには、第１のトリガスイッチ４８からの信号を受けて、直ちに閉路する第２のトリガスイッチ５１、この第２のトリガスイッチ５１で閉路するサイリスタスイッチ５２が設けられている。サイリスタスイッチ５２には、コンデンサ５３と反発コイル５４とが直列に接続されており、電磁反発部１ｂを駆動させるようになっている。

ここで、第２の遮断回路２２の接点部２２ａ、第２の投入回路２３の接点部２３ａおよび電磁反発回路２４の検出部２４ａは、真空遮断装置と別置された制御装置内に収納されている。また、第１の遮断回路２０、第１の投入回路２１、第２の遮断回路２２のリレー部２２ｂ、第２の投入回路２３のリレー部２３ｂ、および電磁反発回路２４の反発コイル部２４ｂは、操作機構部１ｃ内に収納されている。

また、第１の遮断回路２０と第２の遮断回路２２とで、遮断部１ａを開極させる遮断回路が構成されている。また、第１の投入回路２１と第２の投入回路２３とで、遮断部１ａを閉極させる投入回路が構成されている。

そして、遮断部１ａを閉極させたとき、主回路に過電流が流れていて、直ちに開極する場合の制御回路の動作を図２を参照して説明する。

図示しない制御装置からの投入指令により第２の投入回路２３の接点３８を時間ｔ１に閉路すると、第２のコイル４２が励磁され、接点３３が閉路する。すると、閉路コイル３２が励磁されて遮断部１ａが閉極する。遮断部１ａが閉極すると、遮断部１ａの補助接点である接点４０が開路し、第３のコイル４６の励磁が始まる。

接点４０が開路し、第３のコイル４６が励磁を始めて接点４３が開路するまでには、数十ｍｓの時間を要する。これにより、投入操作が完了する。

しかしながら、投入操作が完了する前であって、遮断部１ａが閉極した時点以降の時間ｔ３に、電流検出回路４７で過電流が検出されると、電磁反発回路２４のサイリスタスイッチ５２が直ちに閉路する。すると、反発コイル５４が励磁され、電磁反発部１ｂが駆動する。同時に、第４のコイル５０が励磁され、それに伴って接点４４が時間ｔ４に開路する。これらの動作は、高速で遮断部１ａを開極する必要から、数ｍｓの短時間で行われる。特に、接点４４は、第４のコイル５０が励磁されて開路するまでの時間遅れが少ない。

そして、接点４４の開路により、第２のコイル４２が非励磁となり、第３のコイル４６が励磁され接点３３が開路する。また、接点４３が開路した時間ｔ２以降に、第４のコイル５０が非励磁となり時間ｔ５に接点４４が閉路する。

このように、接点４３が開路する時間ｔ２以降の時間ｔ５において、接点４４を閉路するようにしているので、電磁反発部１ｂを駆動させると、投入操作を継続中の遮断部１ａは投入操作が中断され、強制的に開極することになる。また、接点４３、４４が動作する時間から見ると、接点４４が時間ｔ４に開路して時間ｔ５に閉路するまでの時間幅τ１よりも、接点４３が開路を始めようとしていて、接点４４が開路する時間ｔ４の時点から実際に開路する時間ｔ２までの時間幅τ２の方が短くなっている。

これにより、接点４３が開路する時間ｔ２までの間、接点４４が開路しているので、投入操作は中断される。そして、遮断部１ａは、開極状態が保持される。

電磁反発部１ｂは、短時間の大電流で駆動をするため、時間ｔ２よりも短い時間ｔ６にサイリスタスイッチ５２が開路される。そして、電磁反発部１ｂの駆動が完了する。

なお、接点４４を設けていない場合では、電磁反発部１ｂを駆動させるサイリスタスイッチ５２が開路された時間ｔ６において、第２のコイル４２が励磁された状態で、投入操作が継続されており、接点３３は閉路している。このため、遮断部１ａは、電磁反発部１ｂの駆動で開極したものの、投入操作が継続されているので、点線で示すように再閉極を起こしてしまう。

また、接点４４を設けている場合で、電流検出回路４７で過電流が検出されない場合では、接点４４が閉路しているので、投入操作は継続され、遮断部１ａを通常の操作で閉極状態にさせることができる。

上記実施例１の真空遮断装置の制御回路によれば、真空遮断装置の投入回路２３に、電磁反発回路２４が動作したとき閉路から開路になる接点４４を直列に接続しているので、真空遮断装置の遮断部１ａを閉極させた直後に電磁反発回路２４が駆動して遮断部１ａが直ちに開極しても、投入操作が中断されて遮断部１ａの再閉極を防ぎ、開極状態を保持することができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空遮断装置の制御回路を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、電磁反発回路に設ける接点の収納場所が異なることである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、第２の投入回路２３に直列に接続される常時閉路で第４のコイル５０が励磁されることで開路する接点５５を、操作機構部１ｃ内に収納される電磁反発回路２４の反発コイル部２４ｂに設けている。また、第４のコイル５０と接点５５間は、例えばフォトカプラーを用いた制御回路で接続されている。

上記実施例２の真空遮断装置の制御回路によれば、実施例１と同様の効果のほかに、接点５５が操作機構部１ｃ内に収納されているので、第２の投入回路２３の制御線が短くなり、配線作業が容易になるとともに、制御線を主回路からの電磁、静電などの誘導から防ぐことができる。

次に、本発明の実施例３に係る真空遮断装置の制御回路を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、電磁反発回路に設ける接点を反発コイルで動作させることである。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、第２の投入回路２３に直列に接続される常時閉路で反発コイル５４が励磁されることで開路する接点５６を、反発コイル部２４ｂに設けている。

上記実施例３の真空遮断装置の制御回路によれば、実施例１と同様の効果のほかに、接点５６が操作機構部１ｃ内に収納されているので、第２の投入回路２３の制御線が短くなり、配線作業が容易になる。

本発明の実施例１に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図。 本発明の実施例１に係る真空遮断装置の制御回路による各部の動作を説明する図。 本発明の実施例２に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図。 本発明の実施例３に係る真空遮断装置の制御回路の投入回路と遮断回路とを示す回路図。 真空遮断装置の構成を示す図。

符号の説明

１ａ 遮断部
１ｂ 電磁反発部
１ｃ 操作機構部
２、３ 電極
４ 真空バルブ
５ 可動通電軸
６ 絶縁操作ロッド
７ 可動操作軸
８ 電磁反発コイル
９ 反発板
１０ ワイプバネ
１１ 閉路コイル
１２ 開路コイル
２０ 第１の遮断回路
２１ 第１の投入回路
２２ 第２の遮断回路
２２ａ、２３ａ 接点部
２２ｂ、２３ｂ リレー部
２３ 第２の投入回路
２４ 電磁反発回路
２４ａ 検出部
２４ｂ 反発コイル部
３０ 開路コイル
３１、３３、３４、３６、３８、４０、４１、４３、４４、５５、５６ 接点
３２ 閉路コイル
３５、３９、４５ 保護抵抗
３７ 第１のコイル
４２ 第２のコイル
４６ 第３のコイル
４７ 電流検出回路
４８ 第１のトリガスイッチ
４９ 電源
５０ 第４のコイル
５１ 第２のトリガスイッチ
５２ サイリスタスイッチ
５３ コンデンサ
５４ 反発コイル

Claims (3)

1. 操作機構を動作させて接離自在の一対の電極を開極にする遮断回路と、
   前記操作機構を動作させて前記一対の電極を閉極にする投入回路と、
   前記投入回路に直列に接続された接点と、
   電磁反発により、前記操作機構よりも短時間で前記一対の電極を開極にする反発コイルを有する電磁反発回路とを備え、
   前記投入回路を操作中に、前記電磁反発回路が駆動すると、
   前記接点は、閉路から開路になり、投入操作を中断することを特徴とする真空遮断装置の制御回路。
2. 前記接点を、前記電磁反発回路の電流検出回路で電流検出されると動作するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断装置の制御回路。
3. 前記接点を、前記反発コイルが励磁されると動作するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断装置の制御回路。

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