JPH0514690Y2 - - Google Patents
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- JPH0514690Y2 JPH0514690Y2 JP1985099869U JP9986985U JPH0514690Y2 JP H0514690 Y2 JPH0514690 Y2 JP H0514690Y2 JP 1985099869 U JP1985099869 U JP 1985099869U JP 9986985 U JP9986985 U JP 9986985U JP H0514690 Y2 JPH0514690 Y2 JP H0514690Y2
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- Japan
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- vacuum
- breaker
- vacuum shield
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Thyristor Switches And Gates (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
Ａ 産業上の利用分野
本考案は直流しや断器に関するものである。
Ｂ 考案の概要
本考案は、直流電路に設けられて、事故電流や
負荷電流をしや断する直流しや断器において、 半導体スイツチと真空しや断器とを並列に接続
し、通常時には真空しや断器側に電流を流してお
き、例えば事故電流が流れたときには半導体スイ
ツチ側に電流の大部分を移行させてから、真空し
や断器に逆方向電流を供給すると共に半導体スイ
ツチをオフ状態とすることによつて、 半導体スイツチの発熱損失が小さく、しかも真
空しや断器に逆方向電流を供給するための装置も
小型のもので済むようにしたものである。 Ｃ 従来の技術 直流しや断器としてはサイリスタやゲートター
ンオフサイリスタ等の半導体スイツチを用いた静
止形のものと真空しや断器を用いたものとがあ
る。このうち静止形のものは、直流電路に半導体
スイツチが設けられ、通常時はオン状態とされ、
事故電流が流れたときにはオフ状態とされて事故
電流をしや断する。また真空しや断器を用いたも
のは、第４図に示すように直流電路ｌに設けられ
た真空しや断器１と、この真空しや断器１に直流
電路ｌに流れる電流ISと逆方向の電流IPを供給す
る、コンデンサＣ、コンデンサ充電部２、抵抗
Ｒ、リアクトルL1、スイツチ部３、スイツチ部
の制御部４等より成る逆方向電流供給回路Ａとを
有して成る。ここで逆方向電流供給回路Ａを設け
た理由については、真空しや断器１単位ではアー
ク電圧により限流効果が小さいので直流しや断器
を行うことができないから、直流電路ｌに流れる
電流ISと逆方向のパルス電流IPを重畳することに
より強制的に電流零点を作つて電流のしや断を行
うためである。 Ｄ 考案が解決しようとする問題点 しかしながら静止形の直流しや断器において
は、次のような欠点がある。即ち、半導体スイツ
チは通電時に素子１ケ当り、0.7〜数ボルト程度
の順方向電圧降下があり、このため定格電流が大
きくなると発熱損失が大きくなり、この結果放熱
対策が面倒であつてそのための手段が大掛りなも
のになつてしまう。 また真空しや断器を用いた直流しや断器におい
ては次のような欠点がある。即ち、コンデンサＣ
のキヤパシタンス、コンデンサＣの充電電圧、リ
アクトルL1のインダクタンスを夫々Ｃ，Ｅ，L1
とすると、逆方向電流供給回路Ａから流れ出すパ
ルス電流IPは
負荷電流をしや断する直流しや断器において、 半導体スイツチと真空しや断器とを並列に接続
し、通常時には真空しや断器側に電流を流してお
き、例えば事故電流が流れたときには半導体スイ
ツチ側に電流の大部分を移行させてから、真空し
や断器に逆方向電流を供給すると共に半導体スイ
ツチをオフ状態とすることによつて、 半導体スイツチの発熱損失が小さく、しかも真
空しや断器に逆方向電流を供給するための装置も
小型のもので済むようにしたものである。 Ｃ 従来の技術 直流しや断器としてはサイリスタやゲートター
ンオフサイリスタ等の半導体スイツチを用いた静
止形のものと真空しや断器を用いたものとがあ
る。このうち静止形のものは、直流電路に半導体
スイツチが設けられ、通常時はオン状態とされ、
事故電流が流れたときにはオフ状態とされて事故
電流をしや断する。また真空しや断器を用いたも
のは、第４図に示すように直流電路ｌに設けられ
た真空しや断器１と、この真空しや断器１に直流
電路ｌに流れる電流ISと逆方向の電流IPを供給す
る、コンデンサＣ、コンデンサ充電部２、抵抗
Ｒ、リアクトルL1、スイツチ部３、スイツチ部
の制御部４等より成る逆方向電流供給回路Ａとを
有して成る。ここで逆方向電流供給回路Ａを設け
た理由については、真空しや断器１単位ではアー
ク電圧により限流効果が小さいので直流しや断器
を行うことができないから、直流電路ｌに流れる
電流ISと逆方向のパルス電流IPを重畳することに
より強制的に電流零点を作つて電流のしや断を行
うためである。 Ｄ 考案が解決しようとする問題点 しかしながら静止形の直流しや断器において
は、次のような欠点がある。即ち、半導体スイツ
チは通電時に素子１ケ当り、0.7〜数ボルト程度
の順方向電圧降下があり、このため定格電流が大
きくなると発熱損失が大きくなり、この結果放熱
対策が面倒であつてそのための手段が大掛りなも
のになつてしまう。 また真空しや断器を用いた直流しや断器におい
ては次のような欠点がある。即ち、コンデンサＣ
のキヤパシタンス、コンデンサＣの充電電圧、リ
アクトルL1のインダクタンスを夫々Ｃ，Ｅ，L1
とすると、逆方向電流供給回路Ａから流れ出すパ
ルス電流IPは
【式】となる。そ
してしや断すべき電流ISとパルス電流IPとの関係
は常にIP＞ISとなることが必要であるから、電流
ISが短絡電流のように大きいとコンデンサＣ、充
電部２、リアクトルL1、スイツチ部３として大
きなものを用いなければならず、このため逆方向
電流供給回路Ａが非常に大型化してしまう。 本考案はこのような問題点を解決するためにな
されたものである。 Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案は、直流電路に設けられた半導体スイツ
チ及びリアクトルより成る直列回路と、この直列
回路に並列に接続された真空しや断器と、前記半
導体スイツチのオン、オフ制御を行う制御部と、
前記真空しや断器に直流電路から流れ込む電流と
逆方向の電流を供給する逆方向電流供給回路とを
有して成る。 Ｆ 作用 通常時には、半導体スイツチ及び真空しや断器
を夫々オフ状態及び閉成状態にしておき、直流電
路の電流をしや断するときには、半導体スイツチ
及び真空しや断器を夫々オン状態及び開成状態に
して真空しや断器に流れている電流の大部分を半
導体スイツチに移行させ、その後逆方向電流供給
回路によつて真空しや断器に前記逆方向の電流を
供給し、これによつて真空しや断器の電流がしや
断された後に半導体スイツチをオフ状態にし、こ
うして事故電流等をしや断する。 Ｇ 実施例 第１図は本考案の実施例を示す回路図であり、
この実施例では、真空しや断器１と半導体スイツ
チとしてのゲートターンオフサイリスタ（以下単
に「GTO」という。）５及びリアクトルL0の直列
回路とを互に並列に接続した回路が直流電路ｌに
設けられている。同図において６はGTO５のゲ
ート制御部であり、通常時即ち直流電路ｌに定常
の負荷電流が流れているときにはGTO５をオフ
状態とし、直流電路ｌに事故電流が流れたときに
はGTO５をオン状態にする。またＳはスイツチ
部としてのサイリスタ、７はサイリスタＳのゲー
ト制御部であり、サイリスタＳはゲート制御部７
により点弧されると、コンデンサＣの充電電荷を
放電させて真空しや断器１にそれまで流れていた
電流IVと逆方向の電流IPを流す。 次に上述実施例の作用を第２図のタイムチヤー
ト図を参照しながら説明する。第２図においてＡ
は直流電路ｌを流れる電流IS、Ｂは真空しや断器
のストローク、Ｃは真空しや断器１のアーク電
圧、ＤはGTO５の順方向電圧降下、Ｅは真空し
や断器１を流れる電流IV、ＦはGTO５を流れる
電流IGを夫々示す。 先ず時刻t0以前は直流電路ｌに定常の負荷電流
が流れている場合であり、このときGTO５及び
真空しや断器１は夫々オフ状態及び閉状態とされ
ていて負荷電流は真空しや断器１側を流れてい
る。またコンデンサＣは充電部２によつて電圧Ｅ
に充電されており、サイリスタＳはオフ状態とな
つている。時刻t0にて負荷側に短絡事故が起こる
と電流ISは急激に増加する。この電流増加は図示
しない検知手段で検知され、時刻t1に真空しや断
器１の可動コンタクトに開離命令が出されると共
に、ゲート制御部６にGTO５のオン指令が出さ
れる。時刻t1以降にはGTO５はオン状態となる
が、その順方向電圧降下は真空しや断器１の接触
抵抗電圧降下よりも大きいため、電流ISは全て真
空しや断器１側に流れて、時刻t2に至る。時刻t2
にて真空しや断器１の可動コンタクトは開離し始
め、極間にアーク電圧が生じる。このアーク電圧
は通常20Vから数百Ｖであつて、GTO５の順方
向電圧降下より大きいため、それまで真空しや断
器１に流れていた電流IVの大部分がGTO５側に
移行する。この電流の移行は、GTO５に対して
直列にリアクトルL0が接続されているのである
時定数をもつて行われる。こうして時刻t2から電
流IGが増加する一方電流IVが減少し、時刻t3には
電流IVは電流ISよりもはるかに小さくなる。そし
て真空しや断器１の可動コンタクトが十分に開離
した時刻t4にてゲート制御部７によりサイリスタ
Ｓが点弧され、コンデンサＣの充電電荷がサイリ
スタＳを通じて放電されて、コンデンサＣの充電
電圧、そのキヤパシタンス及びリアクトルL1の
インダクタンスで決定される振動性のパルス電流
が逆方向電流IPとして真空しや断器１に流れる。
逆方向電流供給回路Ａについては、逆方向電流IP
がサイリスタＳの点弧時点で真空しや断器１に流
れている電流IVよりも大きくなるように回路定数
が定められており、このため電流IVに逆方向電流
IPが重畳されると強制的に電流零点が作られて、
時刻t5にて真空しや断器１は電流IVをしや断す
る。尚電流IVが零になるまでの間電流IPの一部が
GTO５側にも流れようとするが、リアクトルL0
によりブロツクされ、GTO５には電流IPの極く
一部しか流れない。電流IVがしや断された時刻t5
の後には電流IPはGTO５側を流れる。こうして
直流電路ｌに流れる事故電流IPが全てGTO５側
に移行した後、時刻t6にてゲート制御部６に
GTO５のオフ命令が出されて、GTO５に流れる
電流が減少し、時刻t7で電流ISがしや断される。 ここでGTO５と真空しや断器１との分流に関
して述べておくと、GTO５の順方向電圧降下は
等価的にVF＝VFO＋RG・ｉで表わされ、真空しや
断器１のアーク電圧は、電流が10KA程度以下で
はVa＝Vap＋Ra・ｉで表わされる。ただしVFO，
Vapは定数で、夫々0.7〜1V、20V程度の大きさて
あり、RG，Raは抵抗値で、夫々10mΩ程度、５〜
10mΩ程度であり、ｉは電流値である。従つて
GTO５と真空しや断器１とが並列接続され、
GTO５がオン状態であり、真空しや断器１が開
極状態でアークを発生している場合には、GTO
５及び真空しや断器１の電流−電圧特性は、夫々
第３図の実線，のようになる。このグラフか
ら明らかなように、例えば直流しや断器の端子間
電圧が点線レベルにあつた場合電流IGは電流IVよ
りもはるかに大きくなり、このため電流ISの大部
分はGTO５側を流れることになる。尚真空しや
断器のアーク電圧特性は数KA以上で傾斜が立つ
てくるので電流IVに対する電流IGの分流比は大電
流領域程大きくなる。 Ｈ 考案の効果 以上のように本考案によれば、GTO等の半導
体スイツチについては、通常時にはオフ状態にあ
るので通電電流による発熱は全くなくなり、電流
しや断時の短時間（実施例では時刻t2〜t7に相当
する）の発熱のみを考慮すればよいから、放熱対
策が容易になる。そして半導体スイツチの通電が
短時間しか行われないことから半導体スイツチを
短時間定格で設計することができ、使用数も低減
できる。また半導体スイツチに電流の大部分が移
行して真空しや断器に流れる電流が小さくなつて
から真空しや断器に逆方向電流を流すようにして
いるため、逆方向電流は小さなものでよく、従つ
てコンデンサの充電電圧を低くすることができる
ので逆方向電流供給回路のリアクトル、コンデン
サ、充電部及びスイツチ部が小型のもので済み、
逆方向電流供給回路を小さくすることができる。
その上真空しや断器としては小さな電流をしや断
するものであればよいから小型のものを使用でき
る。
は常にIP＞ISとなることが必要であるから、電流
ISが短絡電流のように大きいとコンデンサＣ、充
電部２、リアクトルL1、スイツチ部３として大
きなものを用いなければならず、このため逆方向
電流供給回路Ａが非常に大型化してしまう。 本考案はこのような問題点を解決するためにな
されたものである。 Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案は、直流電路に設けられた半導体スイツ
チ及びリアクトルより成る直列回路と、この直列
回路に並列に接続された真空しや断器と、前記半
導体スイツチのオン、オフ制御を行う制御部と、
前記真空しや断器に直流電路から流れ込む電流と
逆方向の電流を供給する逆方向電流供給回路とを
有して成る。 Ｆ 作用 通常時には、半導体スイツチ及び真空しや断器
を夫々オフ状態及び閉成状態にしておき、直流電
路の電流をしや断するときには、半導体スイツチ
及び真空しや断器を夫々オン状態及び開成状態に
して真空しや断器に流れている電流の大部分を半
導体スイツチに移行させ、その後逆方向電流供給
回路によつて真空しや断器に前記逆方向の電流を
供給し、これによつて真空しや断器の電流がしや
断された後に半導体スイツチをオフ状態にし、こ
うして事故電流等をしや断する。 Ｇ 実施例 第１図は本考案の実施例を示す回路図であり、
この実施例では、真空しや断器１と半導体スイツ
チとしてのゲートターンオフサイリスタ（以下単
に「GTO」という。）５及びリアクトルL0の直列
回路とを互に並列に接続した回路が直流電路ｌに
設けられている。同図において６はGTO５のゲ
ート制御部であり、通常時即ち直流電路ｌに定常
の負荷電流が流れているときにはGTO５をオフ
状態とし、直流電路ｌに事故電流が流れたときに
はGTO５をオン状態にする。またＳはスイツチ
部としてのサイリスタ、７はサイリスタＳのゲー
ト制御部であり、サイリスタＳはゲート制御部７
により点弧されると、コンデンサＣの充電電荷を
放電させて真空しや断器１にそれまで流れていた
電流IVと逆方向の電流IPを流す。 次に上述実施例の作用を第２図のタイムチヤー
ト図を参照しながら説明する。第２図においてＡ
は直流電路ｌを流れる電流IS、Ｂは真空しや断器
のストローク、Ｃは真空しや断器１のアーク電
圧、ＤはGTO５の順方向電圧降下、Ｅは真空し
や断器１を流れる電流IV、ＦはGTO５を流れる
電流IGを夫々示す。 先ず時刻t0以前は直流電路ｌに定常の負荷電流
が流れている場合であり、このときGTO５及び
真空しや断器１は夫々オフ状態及び閉状態とされ
ていて負荷電流は真空しや断器１側を流れてい
る。またコンデンサＣは充電部２によつて電圧Ｅ
に充電されており、サイリスタＳはオフ状態とな
つている。時刻t0にて負荷側に短絡事故が起こる
と電流ISは急激に増加する。この電流増加は図示
しない検知手段で検知され、時刻t1に真空しや断
器１の可動コンタクトに開離命令が出されると共
に、ゲート制御部６にGTO５のオン指令が出さ
れる。時刻t1以降にはGTO５はオン状態となる
が、その順方向電圧降下は真空しや断器１の接触
抵抗電圧降下よりも大きいため、電流ISは全て真
空しや断器１側に流れて、時刻t2に至る。時刻t2
にて真空しや断器１の可動コンタクトは開離し始
め、極間にアーク電圧が生じる。このアーク電圧
は通常20Vから数百Ｖであつて、GTO５の順方
向電圧降下より大きいため、それまで真空しや断
器１に流れていた電流IVの大部分がGTO５側に
移行する。この電流の移行は、GTO５に対して
直列にリアクトルL0が接続されているのである
時定数をもつて行われる。こうして時刻t2から電
流IGが増加する一方電流IVが減少し、時刻t3には
電流IVは電流ISよりもはるかに小さくなる。そし
て真空しや断器１の可動コンタクトが十分に開離
した時刻t4にてゲート制御部７によりサイリスタ
Ｓが点弧され、コンデンサＣの充電電荷がサイリ
スタＳを通じて放電されて、コンデンサＣの充電
電圧、そのキヤパシタンス及びリアクトルL1の
インダクタンスで決定される振動性のパルス電流
が逆方向電流IPとして真空しや断器１に流れる。
逆方向電流供給回路Ａについては、逆方向電流IP
がサイリスタＳの点弧時点で真空しや断器１に流
れている電流IVよりも大きくなるように回路定数
が定められており、このため電流IVに逆方向電流
IPが重畳されると強制的に電流零点が作られて、
時刻t5にて真空しや断器１は電流IVをしや断す
る。尚電流IVが零になるまでの間電流IPの一部が
GTO５側にも流れようとするが、リアクトルL0
によりブロツクされ、GTO５には電流IPの極く
一部しか流れない。電流IVがしや断された時刻t5
の後には電流IPはGTO５側を流れる。こうして
直流電路ｌに流れる事故電流IPが全てGTO５側
に移行した後、時刻t6にてゲート制御部６に
GTO５のオフ命令が出されて、GTO５に流れる
電流が減少し、時刻t7で電流ISがしや断される。 ここでGTO５と真空しや断器１との分流に関
して述べておくと、GTO５の順方向電圧降下は
等価的にVF＝VFO＋RG・ｉで表わされ、真空しや
断器１のアーク電圧は、電流が10KA程度以下で
はVa＝Vap＋Ra・ｉで表わされる。ただしVFO，
Vapは定数で、夫々0.7〜1V、20V程度の大きさて
あり、RG，Raは抵抗値で、夫々10mΩ程度、５〜
10mΩ程度であり、ｉは電流値である。従つて
GTO５と真空しや断器１とが並列接続され、
GTO５がオン状態であり、真空しや断器１が開
極状態でアークを発生している場合には、GTO
５及び真空しや断器１の電流−電圧特性は、夫々
第３図の実線，のようになる。このグラフか
ら明らかなように、例えば直流しや断器の端子間
電圧が点線レベルにあつた場合電流IGは電流IVよ
りもはるかに大きくなり、このため電流ISの大部
分はGTO５側を流れることになる。尚真空しや
断器のアーク電圧特性は数KA以上で傾斜が立つ
てくるので電流IVに対する電流IGの分流比は大電
流領域程大きくなる。 Ｈ 考案の効果 以上のように本考案によれば、GTO等の半導
体スイツチについては、通常時にはオフ状態にあ
るので通電電流による発熱は全くなくなり、電流
しや断時の短時間（実施例では時刻t2〜t7に相当
する）の発熱のみを考慮すればよいから、放熱対
策が容易になる。そして半導体スイツチの通電が
短時間しか行われないことから半導体スイツチを
短時間定格で設計することができ、使用数も低減
できる。また半導体スイツチに電流の大部分が移
行して真空しや断器に流れる電流が小さくなつて
から真空しや断器に逆方向電流を流すようにして
いるため、逆方向電流は小さなものでよく、従つ
てコンデンサの充電電圧を低くすることができる
ので逆方向電流供給回路のリアクトル、コンデン
サ、充電部及びスイツチ部が小型のもので済み、
逆方向電流供給回路を小さくすることができる。
その上真空しや断器としては小さな電流をしや断
するものであればよいから小型のものを使用でき
る。
第１図は本考案の実施例を示す回路図、第２図
は本考案の実施例の動作を示すタイムチヤート
図、第３図はゲートターンオフサイリスタ及び真
空しや断器の電流−電圧特性を示すグラフ、第４
図は従来の直流しや断器の回路図である。 １……真空しや断器、２……充電部、５……ゲ
ートターンオフサイリスタ、６……ゲート制御
部、L0……リアクトル、Ａ……逆方向電流供給
回路。
は本考案の実施例の動作を示すタイムチヤート
図、第３図はゲートターンオフサイリスタ及び真
空しや断器の電流−電圧特性を示すグラフ、第４
図は従来の直流しや断器の回路図である。 １……真空しや断器、２……充電部、５……ゲ
ートターンオフサイリスタ、６……ゲート制御
部、L0……リアクトル、Ａ……逆方向電流供給
回路。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 直流回路に接続され通常時はオフ状態となつて
いる半導体スイツチと、 この半導体スイツチと並列に接続され通常時に
直流電流を流す真空しや断器と、 この真空しや断器の開極時に該真空しや断器に
流れている電流とは逆方向の電流を供給するため
の逆方向電流供給回路と、 直流電流しや断時に前記半導体スイツチをオン
とし直流電流を流した後該半導体スイツチをゲー
トしや断するゲート制御部と、 前記半導体スイツチと直列に接続され前記逆方
向電流供給回路よりの逆電流を阻止するリアクト
ル、 とを備えたことを特徴とした直流しや断器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985099869U JPH0514690Y2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985099869U JPH0514690Y2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627738U JPS627738U (ja) | 1987-01-17 |
| JPH0514690Y2 true JPH0514690Y2 (ja) | 1993-04-19 |
Family
ID=30969148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985099869U Expired - Lifetime JPH0514690Y2 (ja) | 1985-06-29 | 1985-06-29 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0514690Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106716583A (zh) * | 2014-09-26 | 2017-05-24 | 三菱电机株式会社 | 直流切断器 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3437276B2 (ja) * | 1994-08-22 | 2003-08-18 | 関西電力株式会社 | 直流遮断装置 |
| EP2846342B1 (en) | 2012-05-01 | 2019-02-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Dc circuit breaker |
| EP3082208B1 (en) | 2013-12-11 | 2018-09-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Dc breaker device |
| WO2016072161A1 (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | 三菱電機株式会社 | 真空遮断器および直流遮断器 |
| JP6430294B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2018-11-28 | 株式会社東芝 | 直流遮断装置 |
| JP6386955B2 (ja) * | 2015-03-24 | 2018-09-05 | 株式会社東芝 | 直流遮断装置および直流遮断方法 |
| WO2016152147A1 (ja) * | 2015-03-24 | 2016-09-29 | 株式会社 東芝 | 直流遮断装置 |
| JP6448431B2 (ja) * | 2015-03-24 | 2019-01-09 | 株式会社東芝 | 直流遮断装置 |
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Also Published As
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|---|---|
| JPS627738U (ja) | 1987-01-17 |
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