JPH0367429A - 直流高速度真空遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空バルブを用いた直流遮断器に関する。

〔従来の技術〕

電車や電気機関車（以下、電気車という）は、インバー
タやチョッパの主回路に用いる素子（サイリスタ、ゲー
トターンオフサイリスタ、トランジスタ等）の破損によ
る短絡故障、主回路の一部配線の絶縁不良による地絡故
障、制御系故障による電流の異常上昇などの故障が発生
する可能性を内在している。このような故障をそのまま
放置しておくと機器の焼損を招く恐れがありこれを未然
に防止するため、従来から電気車には過大電流が流れた
ときそれを遮断する遮断器が設けられている。

しかしながら、従来から用いられている気中（空気）遮
断器では、その構造上事故電流が流れてからそれを遮断
するまでの遮断速度が遅く、その遮断器が動作する前に
、その電気車が存在するき電区間の地上変電所に設けら
れている遮断器が先に動作してしまう場合があった。こ
の地上変電所の遮断器が動作すると、その変電所が電力
を供給するき電区間内に存在する電気重金てが電力の供
給を受けられず停止してしまう。すなわち、−電気車の
事故が他の電気車にまで波及してしまうわけである。も
し、過密ダイヤを有する路線でこのような事故が起こる
と、そのき電区間の電気車だけでなく他の区間の電気車
にも影響を及ぼすことは容易に想像し得る。

この原因は、前述の車上に搭載された気中遮断器の遮断
速度の遅さによるものである。

そこで、近年さらに高速な遮断器として直流真空遮断器
が必要となってきた。

直流の遮断は、特開昭５４−１３２７７６号公報にもあ
るように、直流は電流零点を持たないため、交流の遮断
に比較して困難である。これを解決するため、直流遮断
では、開閉バルブ（以下、バルブという）に並列に転流
コンデンサを設け、回路のインダクタンス分とともに発
振回路（転流回路）を形成させ、人工的に電流零点を作
り出している。

この方法は０、予備充電方式と無充電方式の２者に大別
される。

予備充電方式は、予めコンデンサを充電しておき、バル
ブ開放の際、コンデンサに蓄えられた電荷を放電させる
もので、コンデンサとインダクタンス分で振動が発生す
る。この発振回路は純抵抗分が存在するので振動の振幅
は指数関数的に減少する。この振動の初期の頃の振幅が
電流零点を通過することにより、バルブ内のアーク電流
がなくなり遮断を完了する。

無充電方式は、負性アーク特性を有するバルブを用いて
、このバルブにコンデンサを並列に接続し、バルブ開放
時に発散振動電流を得る。この発散方向にある振動の振
幅が零点を通過したときに遮断するのである。しかし、
この方式は、振動が増大してゆき零点を通過するまでに
ある程度の時間が必要である。よって、それまでに地上
変電所の遮断器を動作させてしまう場合が考えられる。

従って、電気車に搭載する遮断器は予備充電式が都合が
良い。

特開昭５４−１３２７７６号公報に記載された予備充電
方式の直流遮断器は次のようなものである。

バルブにコンデンサを並列にして、漂遊インダクタンス
との共振回路を形成させただけでは、バルブを流れる電
流が電流零点を横切るときの時間微分（ｄｉ／ｄｔ）で
ある電流傾斜が大きすぎ遮断しづらくなる。そこで、電
流傾斜を小さくするため、漂遊インダクタンスのみでな
く、数ミリヘンリー（ｍＨ）以上のインダクタンスをコ
ンデンサに直列に接続している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のコンデンサとインダクタンスの大きさを
変える。インダクタンスを数ｍ　Ｈとすると、コンデン
サは数千から数百マイクロファラッド（μＦ）にもなり
、その容積自体も相当大きなものとなる。

電気車は、機器を床下や屋根に据えつけており、機器搭
載スペースが著しく限られており、あまり大きな装置に
なると、電気車に搭載し得ない。

本発明の目的は、電気車にも搭載し得る予備充電方式を
用いた直流真空遮断器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、 直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
する素子とを備えたものにおいて、前記真空バルブ、コ
ンデンサ及び開閉手段を含む閉回路の振動周波数を２　
Ｋ　Ｈｚ以上、転流電流を５０００Ａ以上かつ前記閉回
路に含まれる転流インダクタンスを１μＨ以上としたも
のである。

〔作用〕

上記手段は、転流回路の振動周波数を２　Ｋ　Ｈｚ以上
とすることができるので、転流リアクトルは漂遊インダ
クタンスでも間に合い、転流コンデンサを相当小さくで
きる。従って、狭い電気車の床下にも搭載することがで
きる。

〔実施例〕

前述の特開昭５４−１３２７７６号公報によると、予備
充電方式では、バルブに並列に接続された、転流コンデ
ンサとインダクタンスによる振動電流の周波数がＩＫＨ
ｚ以上になると確実に遮断できないとされていた。それ
は、ｆＩｔ流傾斜が大きくなってしまうという理由から
である。

次に直流遮断器の振動周波数とインダクタンスとコンデ
ンサの関係を簡単に説明する。

遮断器の遮断能力（どの位の主ｆａ流まで遮断し得るか
という能力）は、予備充電された転流コンデンサからの
電流が、主電流と逆方向に流れる転流電流の大きさに依
存する。つまり、バルブに発生したアークを消滅させる
には、転流電流のピーク値が主電流より大きいことが条
件となる。

転流電流ｉは、下式で与えられる。

ここで Ｒ：転流回路の純抵抗用 Ｌ：転流回路のインダクタンス分 Ｃ：転流コンデンサの容量 転流回路を充分な断面積の電線で構成すれば抵抗分は、
はぼ零とみなすことができる。従って、（１）式は、 （２）式より転流電流のピーク値は、 転流電流Ｉｐ　を大きくするためには、転流コンデンサ
の充電電圧Ｖまたは、コンデンサの容量Ｃを大きくする
か、インダクタンスＬを小さくすれば良い。

一方、転流回路の固有周波数ｆｏは下式となる。

そのため、インダクタンスＬや転流コンデンサＣの決定
には、周波数ｉｏ、最大電流Ｉｐ　を決定すると、下式
により決まってしまうことになる。

Ｉｐ Ｃ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（５）２πｆＶ ■ Ｃ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（６）２πｆＩＰ 従って、転流能力を変えずに転流コンデンサ容量Ｃを小
さくする方法として、転流コンデンサ充電電圧■を太く
することが考えられる。但し、この場合、インダクタン
スＬが大きくなってしまうという問題があり、また、各
機器との絶縁耐圧設計上の観点からコンデンサ充電電圧
Ｖを回路電圧に比べ、極端に上昇させて使うことは、そ
れに伴って回路機器が大きくなってしまうので得策では
ない。

以上の式に基づいた。コンデンサ容量Ｃ，インダクタン
スＬ、転流電流のピーク値■、との関係を第２図に示す
。

例えば、周波数を前述のＩ　ＫＨｚ　、転流電流を１０
ＫＡで考えると、コンデンサの容量は、１．０００μＦ
、インダクタンスは２０μＨとなり、この容量のコンデ
ンサの大きさは、一般にＨａＯＯ醜、奥行５００ｍ＋＋
、高さ５００ｎａ位であるとされている。これでは、電
気車の床下、に搭載するには大きすぎる。

転流コンデンサ容量Ｃや転流インダクタンスＬを小さく
するには、第２図から転流回路の周波数ｆｏを高くすれ
ば良いことが容易に理解できる。

しかし、前述の特開昭５４−１３２７７６号公報及び、
電気学会誌昭和５３年６月号９８巻６号臨界プラズマ試
験装置ＪＴ−６０用直流遮断器第４４頁に記載されてい
るとおり、転流電流の周波数は、１ＫＨｚ位が限界であ
ることが示されている。これは、電流零点近傍の電流減
少率が大きいとバルブが電流を遮断しにくいためである
と云われているからである。

このままでは、転流コンデンサＣや転流インダクタンス
Ｌを小さくすることができない。

ここで、真空遮断器について簡単に説明する。

空気中で、電流が流れているバルブを開放すると、電極
間に存在する原子がイオン化される。このイオンの流れ
がアークである。一方、真空中では電極間に原子が存在
しないので、原理的には、真空中でのバルブ開放時には
アークは発生しないこととなる。この原理を応用したも
のが真空遮断器である。これが、真空遮断器が高速で動
作する理由である。しかし、完全な真空状態を作り出す
ことは非常に困難であり、また、バルブ開放時に溶融し
た電極の金属原子がイオン化される等の理由により実際
には、数十ボルトのアーク電圧によるアークが発生して
おり、電流が流れ続ける。このアークを消弧させるため
に転流回路が必要なのである。

さて、話を元に戻すと、転流周波数を大きくすればコン
デンサ、インダクタンス共に小さくすることができるの
であるが、転流周波数の最大値には限度があり、その実
現は不可能と考えられていた。

そこで本発明の発明者らは以下のような実験を試みた。

第１１図（ａ）が測定回路である。直流電源Ｅからの電
流が可変の負荷Ｌｍ、Ｒ＊を介して事故電流となる。は
じめは、ラインブレーカＬＢをＯＦＦ。

真空バルブＶＩを接続状態にしておく。主電流Ｉｔ、、
　Ｉｃ、真空バルブ開放時の電圧Ｖ　ＶＣＢを主にａｍ
することとした。実験方法は、ＯＦＦ状態にあるライン
ブレーカＬＢをオンし事故電流を発生させ、過電流検出
器ＣＴの検出値がセット値を越えると、制御部からトリ
ップ指令が出され反発コイルが励磁され、真空バルブＶ
Ｉが開極し電流遮断状態に至るようにしておく。次にラ
インブレーカＬＢを０ＦＦＬ、リセット指令を与え真空
バルブＶＩを閉極させて次の実験に移る。

この実験は従来遮断不能と云われていた領域で行うため
に、はじめの数回（次表１〜４）は過電流検出器ＣＴを
用いずに、制御部内部で時間的にトリップ指令を出すよ
うにしたので後述のセット値は表示していない。

次に、第１１図（ｂ）で用語の説明をする。

図の実線は電流ＩＬで、−点鎖線は事故電流を遮断せず
に流し続けた場合の電流曲線である。セット値とは、過
電流検出装置ＣＴの検出値がいくらになったときに遮断
器を動作させるかという動作電流値のことで、実遮断電
流とは、実際の遮断器の動作点である。また、遮断電流
は、遮断器の遮断能力を示すものである。

次に実際に遮断が成功した実験結果を表に示す。

この表から、電源電圧１６００　（Ｖ）、セット値２０
８０　（Ａ）、転流周波数１１．１（ＫＨｚ）で遮断で
きることが立証された。転流周波数は、従来言われてい
た値の約１０倍である。この転流周波数を高周波にでき
ることにより、転流リアクトルを省略し、インダクタン
ス成分としては配線にある漂遊インダクタンスのみとす
ることができ、また転流コンデンサも５０μＦと小容量
とすることができた。

上記漂遊インダクタンスは配線をいくら短くしても１（
μＨ）位は残るので、転流周波数はおよそ３０　（ＫＨ
ｚ）　〜４０　（ＫＨｚ）が限度である。

ちなみにこの時の転流コンデンサの値は約３０（μＨ）
である。

次に、第１図を用いて本発明の一実施例を説明する。

直流電源Ｅから主電流は、真空バルブＶＩ及び静止形過
電流引外し装置１ｓＯＴＤを介して負荷ＬＯＡＤに至る
。その真空バルブＶＩの極間に並列に、転流コンデンサ
Ｃ及び開閉手段である転流スイッチＳの直列体が接続さ
れている。また、転流コンデンサＣ等とは別のループで
、真仝バルブＶＩを並列に酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲ
が接続されている。この閉回路の漂遊インダクタンスは
、転流コンデンサＣ等から戒る閉回路のそれより小さく
なっている。つまり、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲと真
空バルブＶＩで構成される閉回路の方が配線長が短いの
である。

尚、図示していないが、転流コンデンサＣの両端には、
充電用の回路が接続されている。

静止形過電流引出し装置５ＯＴＤが異常電流を検知する
ことにより、真空バルブＶＩが動作するのである。

以下、第３図を用いて、本発明の動作原理を説明する。

第３図（ａ）には、閉極された真空バルブＶＩを介して
主電流が流れている様子が描かれている。

また、転流コンデンサＣは図示の方向に充電されている
。故障条件により開指令が出されると、まず、（ｂ）に
示されるように真空バルブＶＩが開極される。開極後も
主電流は、真空中をアークとなって流れ続ける６次に転
流スイッチＳにＯＮ指令が出て（Ｑ）のように閉じる。

その瞬間、転流コンデンサＣに充電された電荷は、転流
コンデンサＣ→漂遊インダクタンスＬ→転流スイツナＳ
→真空バルブＶＩ→転流コンデンサＣの閉回路が形成さ
れるため、主電流と逆方向の振動電流となって流れ始め
る。やがて、真空バルブＶＩの電流が零近辺（数Ａ）に
なるとアークは消弧する。しかし、通常アークが消えて
も残存電流（アークとなって真空バルブＶＩ中を流れて
いた電流）が存在し、アークが消えた瞬間尖頭的な電圧
（ｄ　ｖ／ｄｔ）が真空バルブＶＩの両端に印加され再
点弧してしまう０本実施例では、酸化亜鉛非直線抵抗Ｚ
ＮＬＲの配線長を転流回路の配線長より短くしであるた
めインダクタンスが小さくなるようになっている。従っ
て、変化する電流に対して、インダクタンスが大きい場
合に比べ、電流が酸化亜鉛非直型抵抗ＺＮＬＲ側に流れ
易い。

酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲは、容量分がありその大き
さは、真空バルブＶＩの開極時の容量の２．０００倍前
後である。

上述のことを踏まえて、真空バルブＶＩのアーク再点弧
防止の現象を説明する。

アークが消弧した瞬間の残存電流は、一番流れ易い容量
分に向って流れ込む、この場合は、酸化亜鉛非直線抵抗
ＺＮＬＲである。よって、尖頭的電圧が真空バルブＶｌ
に印加されるのを防ぎ、アークの再点弧が防止できるの
である。

尚、上記実施例には酸化亜鉛非直線抵抗を代表的に挙げ
ているが、定電圧特性を有しエネルギー消費型の素子で
あって、若干の容量分のあるものであれば他の素子を用
いても構わない。

また、転流電流のピークＩＰは、実遮断電流の１．２倍
以上が良いとされている。実遮断電流の大きさは負荷と
なる電気車等の出力及び直流電源電圧によって決定され
る。電気車の出力５００Ｋｗ〜６０００Ｋｗ程度及び直
流電源電圧６００ｖ〜３０００Ｖ位を考慮するとその転
流電流Ｉｐの大きさは、５０００（Ａ）以上が望ましい
。

これにより、アークは完全に消弧し、主電流は転流コン
デンサＣを充電する（第３図（ｄ））。

酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲの定電圧は電源電圧Ｅより
大きいものを選び、転流コンデンサＣの電圧が上昇しく
ｅ）の如く、電流スイッチＳを開くと、主回路のインダ
クタンスに蓄えられたエネルギーを消費する。この場合
酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲは抵抗として動作するので
ある。

次に、トリップしたときの各部の波形を第５図を用いて
説明する。

第５図において横軸は時間の経過を示したものである。

事故により主電流が漸増し、（ａ）において過電流セッ
ト値を超えたとする。過電流が検知され、主極のＨ極指
令が与えられ、（ｂ）で開極する。

主電流は、真空中のギャップをアークとなって流れ続け
る０次に（ｃ）において転流スイッチＳを閉じ転流電流
を流し始める。真空バルブを流れる電流は転流電流と打
消し合ってやがって零になる（ｄ）０次に、アークが消
弧した瞬間の残りの主電流は酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬ
Ｒに向って流れ、真空バルブＶＩ極間尖頭的な電圧の上
昇を防ぐ。

その後、転流コンデンサＣに流れる量が増え、やがて、
酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲの放電開始電圧に到達しく
ｅ）、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲに電流が流れ、主回
路のインダクタンスにたくわえられていたエネルギーが
消費され主電流は減衰し全遮断が完了する（ｆ）。

上記の回路の配置を第４図を用いて説明する。

第４図は、直流高速真空遮断器の真空バルブ及び励磁コ
イル等を収納した収納箱Ｈ５ＶＣＢ、転流コンデンサＣ
９転流スイッチＳ、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲ１他の
機器等を納め電気車の床下に取付ける収納箱内の配置図
である。この図は、収納箱を上から見た図、つまり電気
車の体側から見た図である６本来であれば、転流コンデ
ンサＣを含む閉ループの配線長を極力短くしたいのであ
るが、図からも分かるように転流コンデンサＣは大きい
ので、それは難しい、従って、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮ
ＬＲの配線を短くしである。ちなみに、この収納箱の大
きさは、Ｔｌｌ１１５５０ｍｍ、たて６００■、高さ５
００ａｎである。高さが５００ｍｍと低い理由は、リニ
アモータ式地下鉄にも使えるように配慮したためである
。

以上の実験結果及び実施例を次にまとめる。前述の公知
例２件から転流電流の周波数をＩＫＨｚ以上では、遮断
できないということであった。それは、遮断電流傾斜（
ｄｉ／ｄｔ）が大きすぎ再点弧してしまうからであった
。ところが本発明者らによる実験では、ＩＫＨｚ以上の
周波数でも遮断可能であることがわかった。

その結果、上述の実施例では、転流回路にはりアクドル
を挿入していない、つまり、転流回路のインダクタンス
は、配線による漂遊インダクタンスのみである。その値
を５μＨとして、転流コンデンサＣ２転流電流の周波数
を計算する。

で表わされ、充電電圧■を１５００Ｖ、最大転流電圧Ｉ
ｐ　を６００ＯＡで計算すると、Ｃ＝８０　　（μＦ） となり、この時の転流周波数ｆは、 ｊ：□　　　　　　　　　・・・（８）２ππココ ｆ二８（ＫＨｚ） となる。

本実施例の効果は、上記の如く、転流コンデンサを小さ
くし、転流リアクトルを省くことだけでなく、何らかの
理由により最初の零点で遮断失敗しても１周波数が高い
走め次の零点までの時間が短く済むという効果もある。

次に上記のような直流高速度真空遮断器を電気車に用い
た場合について第６図を用いて説明する。

通常直流高速度真空遮断器ＨＳＶＣＢは閉極状態となっ
ている。次にパンタグラフを架線に接触させ、ラインブ
リーカＬＢＩ、ＣＨＫを投入する。

容量の大きいフィルタコンデンサＦＣは、充電抵抗ＣＨ
Ｒｅを介し充電される。充電完了後、ラインブレーカＬ
Ｂ２が投入され運転可能状態となる。

図示していない主幹制御器を運転士が操作すると、その
操作量に応じて主電動機制御部が図示していない電動機
を動作させる。

カ行運転中に運転士がノツチオフすると、主電動機制御
部（特にインバータの場合）は、主電流を減少させ、そ
の後ラインブレーカＬＢＩ、ＬＢ２を開き遮断する。こ
れを、減流遮断という。

次に事故時について説明する。

事故の検出は、この場合２通りあり、第１は過電流検出
器ＣＴがセット値以上の主電流を検出した場合、第２は
主電動機制御部内部で素子等の故障が検知され、外部ト
リップ指令を送出した場合である。

これらの信号が直流高速度真空遮断器Ｈ５ＶＣＢ内部の
制御部（以下、制御部という）に入力されると、その制
御部はトリップ指令を反発コイル１に送出し、その反発
力により真空バルブＶＩが開極し、ロック機構によりそ
の状態にロックされる。

次に、有効に転流電流が働く地点まで開極された頃（時
間で動作する）に制御部は転流指令を反発コイル２に送
出し転流スイッチＳを動作させる。

すると予め充電された転流コンデンサＣから転流電流が
流れ、前述の如く遮断が完了する。遮断が完了すると主
電流が零になるので、制御部はＬＢオフ指令を送出しラ
インブレーカＬＢＩ、ＬＢ２を開極する。

事故が回復すると、運転士が運転台にあるリセット釦ス
イッチを押すことによりリセット動作が開始される。

制御部にリセット指令が入力されると、制御部はリセッ
ト指令をリセットコイルに送出し、ロック機構が解除さ
れ真空バルブＶＩが閉極する。次に充電電流を流し転流
コンデンサＣを所定値に充電し、直流高速度真空遮断器
ＨＳＶＣＢは待機状態に入る。

本実施例によれば、電気車用に特にコンパクト化された
高性能な直流高速度真空遮断器を電気車に搭載すること
ができ、事故時でも地上変電所の遮断器より早く事故電
流を遮断することができるので他の電気車に多大な影響
を与えない。

本発明の他の実施例を第７図を用いて説明する。

本図において、第１図と相違する点は、酸化亜鉛非直線
抵抗ＺＮＬＲを転流回路（転流コンデンサＣと転流スイ
ッチを含む回路）側に並列に接続し、サージ吸収コンデ
ンサＣｓを真空バルブＶＩの近傍（転流回路の閉ループ
よりも配線長が短くなるよう）に並列に接続したもので
ある。

この回路において、転流電流が真空バルブｖＩに流れ込
みアークが消弧するとアーク消弧時の残存電流の大半は
サージ吸収コンデンサＣｓに流れ電圧上昇率が押えられ
再点弧を抑止する。

このコンデンサＣｓの容量を、真空バルブの開極時の容
量よりも大きく選べば良い、但し、あまり大きなものと
すると、形状が大きくなりすぎるので電気車には不向き
なものとなってしまう。

この実施例の効果は、サージ吸収コンデンサＣｓの容量
を目的に選ぶことができる点にある。

例えば、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲが大きい物の場合
、漂遊インダクタンスを充分小さくとれない、このとき
サージ吸収コンデンサＣｓの大きさが小さいものを選択
すれば良い。

その他の実施例を第８図を用いて説明する。

第７図の構成と相違するところは、酸化亜鉛非直線抵抗
ＺＮＬＲに並列に抵抗Ｒを接続したところである。

真空バルブＶＩを開極して遮断し、酸化亜鉛非直線抵抗
ＺＮＬＲが動作するとき、直流電源Ｅからの漂遊インダ
クタンスに蓄積されたエネルギーが大きい場合、抵抗Ｒ
も消費する。従って、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲの負
担が軽減される。但し、この場合は、主電流は完全に消
滅せず、直流電源Ｅ→抵抗Ｒ→負荷ＬＯＡＤの順に流れ
続けるので、低い電流を遮断するスイッチが必要になろ
う。

他の実施例について第９図を用いて説明する。

第８図との構成上の相違は、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬ
Ｒがなくなった点である。抵抗Ｒのみに、漂遊インダク
タンスに蓄えられたエネルギー等を消費させるのである
。抵抗Ｒには、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲのように、
定電圧特性がないので電流は流れ放しになる。この場合
もやはり、他のブレーカ−が必要となろう。

本実施例によれば、構成が簡単な上しかも安価であるた
め比較的小さい電流を遮断する場合に適している。

他の実施例について第１０図を用いて説明する。

第７図と相違するところは、酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬ
Ｒをサージ吸収コンデンサＣｓに並列にしたところであ
る。

酸化亜鉛非直線抵抗ＺＮＬＲだけでは容量が不足して再
点弧の可能性がある場合などに有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、転流電流の振動電流をより高い周波数
まで遮断能力を持たせることができるので、転流コンデ
ンサを小型軽量にすることができ、さらに転流リアクト
ルは最小でも配線の漂遊インダクタンスですみ、直流高
速度真空遮断器をコンパクトにすることができる。

従って、高速性能の良い真空遮断器を電気車の床下に搭
載することができ、故障が生じた場合でも地上変電所の
遮断器を動作させなくてすみ、他の電気重金てを停止さ
せるということがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は転流コン
デンサ容量、転流インダクタンス、転流周波数及び転流
電流の関係を示す図、第３図は本発明の転流原理を示す
図、第４図は本発明による直流高速度真空遮断器を収納
箱に収納した図、第５図は動作波形を示す図、第６図は
本発明による直流高速度真空遮断器を電気車に適用した
図、第７図〜第１０図は他の実施例を示す図、第１１図
は実験装置を示す図である。 Ｈ８ＶＣＢ・・・直流高速度真空遮断器、ＶＩ・・・真
空バルブ、Ｃ・・・転流コンデンサ、Ｌ・・・転流イン
ダクタンス（漂遊のみも含む）、Ｓ・・・転流スイッチ
、ＭＲＣ・・・電磁反発コイル、ＳＲＣ・・・ショート
リング、５ＯＴＤ・・・静止形過電流引外し装置、ＺＮ
ＬＲ・・・酸化亜鉛非直線抵抗、Ｅ・・・・・・直流電
源、ＬＯＡＤ・・・負荷、Ｃｓ・・・サージ吸収コンデ
ンサ、Ｒ・・・直線抵抗。 第 １ 図 図 第 図 Ｏｃ容量（ｐＦ）−− 第 ４ 図 第 図 第 ７ 図 第 図 第 図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子とを備えたものにおいて、 前記真空バルブ、コンデンサ及び開閉手段を含む閉回路
   の振動周波数を２ＫＨｚ以上、転流電流を５０００Ａ以
   上かつ前記閉回路に含まれる転流インダクタンスを１μ
   Ｈ以上とした直流高速度真空遮断器。 ２、請求項第１項において、前記エネルギー消費素子は
   、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ３、請求項第１項において、前記エネルギー消費素子は
   、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ４、請求項第１項において、前記エネルギー消費素子は
   、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高速度
   真空遮断器。 ５、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子と、 前記真空バルブ近傍に並列に接続された容量性素子を備
   えた直流高速度真空遮断器。 ６、請求項第５項において、前記エネルギー消費素子は
   、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ７、請求項第５項において、前記エネルギー消費素子は
   、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ８、請求項第５項において、前記エネルギー消費素子は
   、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高速度
   真空遮断器。 ９、請求項第５項において、前記容量性素子は、前記真
   空バルブ開放時の容量より大きい容量を持つ素子である
   直流高速度真空遮断器。 １０、請求項第５項又は第９項において、前記容量性素
   子は、コンデンサである直流高速度真空遮断器。 １１、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブ近傍に並列に接続され、直流が流れる配
   線の漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを
   消費する素子とを備えた直流高速度真空遮断器。 １２、請求項第１１項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 １３、請求項第１１項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 １４、請求項第１１項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器。 １５、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子と、 前記真空バルブに並列に接続された容量性素子を備え、 前記真空バルブ、コンデンサ及び開閉手段を含む閉回路
   のループ長より、前記真空バルブ及び前記容量性素子を
   含む閉回路のループ長を短くした直流高速度真空遮断器
   。 １６、請求項第１５項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 １７、請求項第１５項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 １８、請求項第１５項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器。 １９、請求項第１５項において、前記容量性素子は、前
   記真空バルブ開放時の容量より大きい容量を持つ素子で
   ある直流高速度真空遮断器。 ２０、請求項第１５項又は第１９項において、前記容量
   性素子は、コンデンサである直流高速度真空遮断器。 ２１、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子とを備え、 前記真空バルブ、コンデンサ及び開閉手段を含む閉回路
   のループ長より、前記真空バルブ及び前記導線の浮遊イ
   ンダクンスに蓄えられているエネルギーを消費する素子
   を含む閉回路のループ長を短くした直流高速度真空遮断
   器。 ２２、請求項第２１項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ２３、請求項第２１項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ２４、請求項第２１項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器。 ２５、架線から直流が供給され、主電動機制御手段によ
   り主電動機を動作させる電気車において、直流を遮断す
   る真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子とを有する直流高速度真空遮断器を備えた電気
   車。 ２６、請求項第２５項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備
   えた電気車。 ２７、請求項第２５項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備えた電
   気車。 ２８、請求項第２５項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器を備えた電気車。 ２９、架線から直流が供給され、主電動機制御手段によ
   り主電動機を動作させる電気車において、直流を遮断す
   る真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子と、 前記真空バルブに並列に接続された容量性素子とを有す
   る直流高速度真空遮断器を備えた電気車。 ３０、請求項第２９項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備
   えた電気車。 ３１、請求項第２９項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備えた電
   気車。 ３２、請求項第２９項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器を備えた電気車。 ３３、請求項第２９項において、前記容量性素子は、前
   記真空バルブ開放時の容量より大きい容量を持つ素子で
   ある直流高速度真空遮断器を備えた電気車。 ３４、請求項第２９項又は第３３項において、前記容量
   性素子は、コンデンサである直流高速度真空遮断器を備
   えた電気車。 ３５、直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、容量性素子を有する
   インダクタンス分の小さい回路を備えた直流高速度真空
   遮断器。 ３６、請求項第３５項において、前記容量性素子は直流
   が流れる配線の漂遊インダクタンスに蓄えられているエ
   ネルギーを消費する素子である直流高速度真空遮断器。 ３７、請求項第３６項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ３８、請求項第３５項において、前記容量性素子を有す
   る回路は、直流が流れる配線の漂遊インダクタンスに蓄
   えられているエネルギーを消費する素子とコンデンサの
   並列回路である直流高速度真空遮断器。 ３９、請求項第３８項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ４０、請求項第３８項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器。 ４１、請求項第３８項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器。 ４２、請求項第３５項において、前記容量性素子は、前
   記真空バルブ開放時の容量より大きい容量を持つ素子で
   ある直流高速度真空遮断器。 ４３、架線架線から直流が供給され、主電動機制御手段
   により主電動機を動作させる電気車において、 直流を遮断する真空バルブと、 その真空バルブに並列に接続されたコンデンサ及び開閉
   手段の直列体と、 そのコンデンサを充電する手段と、 前記真空バルブに並列に接続され、直流が流れる配線の
   漂遊インダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費
   する素子とを備え、 前記真空バルブ、コンデンサ及び開閉手段を含む閉回路
   のループ長より、前記真空バルブ及び前記導線の浮遊イ
   ンダクタンスに蓄えられているエネルギーを消費する素
   子を含む閉回路のループ長を短くした直流高速度真空遮
   断器を備えた電気車。 ４４、請求項第４３項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備
   えた電気車。 ４５、請求項第４３項において、前記エネルギー消費素
   子は、抵抗素子である直流高速度真空遮断器を備えた電
   気車。 ４６、請求項第４３項において、前記エネルギー消費素
   子は、非線形抵抗素子と抵抗素子の並列体である直流高
   速度真空遮断器を備えた電気車。 ４７、請求項第４３項において、前記容量性素子は、前
   記真空バルブ開放時の容量より大きい容量を持つ素子で
   ある直流高速度真空遮断器を備えた電気車。 ４８、請求項第４３項又は第４７項において、前記容量
   性素子は、コンデンサである直流高速度真空遮断器を備
   えた電気車。