JPH11149851A - 限流遮断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大きな限流効果を得られ、定常損
失を低減でき、高電圧・大電流回路に適用でき、コンパ
クト化並びに低コスト化の実現を図る。 【解決手段】 電源１と負荷２との間に直列に接続され
て用いられ、事故電流を限流して遮断するための限流遮
断装置であって、電源と負荷との間に接続される固定電
極４ｂと可動電極４ｃとを有し、さらに可動電極の近傍
に絶縁距離を有して配置された制御電極４ｄとを有する
真空バルブ４と、真空バルブの制御電極から固定電極に
至る消弧用閉回路内に設けられ、任意電圧に充電される
コンデンサＣ２と、消弧用閉回路内でコンデンサに直列
に接続された消弧用リアクトルＬ２とを備えた限流遮断
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧・大電流の
電路に適用可能な限流遮断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電路に短絡や地絡事故が発生すると数十
ｋＡにも及ぶ事故電流が流れ、系統及び電力機器に大き
なダメージを与えてしまう。このような事故電流を瞬時
に検出し抑制する技術を限流技術と称し、これまで様々
な原理のものが開発されている。

【０００３】図１０及び図１１は、その代表的な従来技
術である限流遮断装置の構成とその適用回路を示してい
る（特公昭５０−４８７６号公報）。図１０の適用回路
において、Ｅは３相電源、Ｒ及びＸは短絡回路に設けた
抵抗とインダクタンス、Ｂは遮断器、ＲＧは限流素子で
ある。

【０００４】この従来技術では、限流素子ＲＧとしてニ
オブカーバイドからなるＰＴＣ(Positive Temperature
Coefficient)抵抗体を用い、そのＰＴＣ特性を利用して
事故電流を限流するようになっている。ニオブカーバイ
ドは図１１に示すように温度上昇に対応して固有抵抗が
大きく変化するＰＴＣ特性を有している。したがって、
通常の電流値では限流素子ＲＧ温度は上昇せず低抵抗状
態を維持して回路に影響を与えない。

【０００５】しかし、回路に事故が発生して過大な電流
が流れると、限流素子ＲＧの固有抵抗が増大して回路電
流を減少させるように作用する。このような限流作用に
よって事故電流が大幅に抑制されることから、遮断器の
コンパクト化と過大な事故電流による系統へのダメージ
低減が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
限流遮断装置では限流素子と遮断器との直列構成によ
り、短絡電流の如き急峻な立上りをもつ過電流に対し、
第１波から限流できる優れた特徴を有する反面、固有抵
抗の変化幅が比較的小さいため、以下のような問題があ
る。 (i) 限流素子に常時負荷電流が流れるので、通電容量が
制限される。すなわち、負荷電流に比例して限流素子温
度が上昇して限流を行なうため、回路動作や限流特性に
影響しない範囲で限流素子の定常温度（通電電流値）を
抑制する必要がある。 (ii)限流素子に常時負荷電流が流れるので、定常通電電
流によるジュール発熱（電力損失）が生じる。 (iii) 現状で実用可能な限流素子の常温下の固有抵抗変
化幅は、約１：１０が限度である。したがって、限流素
子が電源と負荷との間に直列に接続される構成では、適
用回路電圧に比例して限流効果が減少する。

【０００７】すなわち、限流時に必要な限流素子の限流
時抵抗値（Ｒ_m ）は、 Ｒ_m ＝Ｅ／Ｉ_m （Ω） …（１） である。ここで、Ｅ；回路電圧（Ｖ）、Ｉ_m ；限流電流
値（Ａ）である。このとき、無通電時の限流素子の定常
時抵抗値Ｒ₀ は、Ｒ_m の１／１０であるから、Ｒ₀ ＝Ｒ
_m ／１０となる。よって、限流素子の連続通電電流許容
値（Ｉ）は、

【０００８】

【数１】 となる。ここに、α；限流素子の放熱係数（Ｗ／Ｋ）、
β；限流素子の抵抗温度係数、θｔ；限流素子の定常時
の許容温度上昇値（Ｋ）である。

【０００９】以上から、限流電流値Ｉ_m を一定とした場
合、回路電圧Ｅが高くなると限流時抵抗値Ｒ_m も大きな
値が必要となり、よって、定常時抵抗値Ｒ₀ も大きくな
るという関係が分かる。

【００１０】なお、限流素子の放熱係数α及び定常時許
容温度上昇値θｔは、限流素子の外形及び特性で決定さ
れる。α及びθｔを一定とすれば、定常時抵抗値Ｒ₀ が
大きいほど、連続通電電流許容値Ｉが低くなる。

【００１１】逆に、通電電流許容値Ｉを上げるように定
常時抵抗値Ｒ₀ を低く設定すれば、限流時の必要抵抗値
Ｒ_m が定常時抵抗値Ｒ₀ の１０倍程度しかないために、
回路電圧の上昇に従い、必然的に限流電流値Ｉ_m が大き
くなって限流効果を減少させる問題がある。

【００１２】すなわち、高電圧回路への適用は、限流効
果を低減させる問題がある。同様に大電流回路への適用
は、限流効果を低減させる問題があり、且つジュール発
熱による定常損失を増大させる問題がある。

【００１３】また、これらの問題を回避する観点から、
限流素子の並列数や直列数を増やして１素子に係る定常
損失を低減させる方式が考えられる。しかしながら、こ
の方式は、余分な限流素子を設けるため、装置全体のサ
イズ及びコストを増大させる問題がある。

【００１４】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、大きな限流効果を得られ、限流素子による定常損失
を低減でき、高電圧・大電流回路に適用でき、コンパク
ト化並びに低コスト化を実現し得る限流遮断装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、三極式
の真空バルブと、ＬＣ直列共振回路とを用いて限流作用
を行ない、もって、定常損失を低減しつつ、大きな限流
効果を得ることにある。また、余分な限流素子を設け
ず、コンパクト化並びに低コスト化を図ることにある。

【００１６】さて、以上のような本発明の骨子に基づい
て具体的には以下のような手段が講じられる。請求項１
に対応する発明は、電源と負荷との間に直列に接続され
て用いられ、事故電流を限流して遮断するための限流遮
断装置であって、前記電源と負荷との間に接続される固
定電極と可動電極とを有し、さらに前記可動電極の近傍
に絶縁距離を有して配置された制御電極とを有する真空
バルブと、前記真空バルブの制御電極から前記固定電極
に至る消弧用閉回路内に設けられ、任意電圧に充電され
るコンデンサと、前記消弧用閉回路内で前記コンデンサ
に直列に接続された消弧用リアクトルとを備えた限流遮
断装置である。

【００１７】また、請求項２に対応する発明は、電源と
負荷との間に直列に接続されて用いられ、事故電流を限
流して遮断するための限流遮断装置であって、前記電源
と負荷との間に接続される固定電極と可動電極とを有
し、さらに前記固定電極の近傍に絶縁距離を有して配置
された制御電極とを有する真空バルブと、前記真空バル
ブの制御電極から前記可動電極に至る消弧用閉回路内に
設けられ、任意電圧に充電されるコンデンサと、前記消
弧用閉回路内で前記コンデンサに直列に接続された消弧
用リアクトルとを備えた限流遮断装置である。

【００１８】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１又は請求項２に対応する限流遮断装置において、前
記真空バルブに設けられ、励磁により前記可動電極を前
記固定電極から離間させる方向に磁界を発生する電磁反
発コイルと、前記電磁反発コイルの一端から前記コンデ
ンサを介して前記電磁反発コイルの他端に至る離間用閉
回路内で前記コンデンサに直列に接続されたサイリスタ
スイッチと、前記離間用閉回路内で前記コンデンサに直
列に接続された離間用リアクトルと、前記電源と負荷と
の間を流れる電流を検出し、この検出結果が所定値を超
えると、瞬時に前記サイリスタスイッチを所定時間ター
ンオンさせる過電流検出器とを備えた限流遮断装置であ
る。

【００１９】また、請求項４に対応する発明は、請求項
１に対応する限流遮断装置において、前記真空バルブと
しては、開極状態で前記可動電極と前記制御電極とが機
械的に接触する限流遮断装置である。

【００２０】さらに、請求項５に対応する発明は、請求
項１に対応する限流遮断装置において、前記真空バルブ
としては、閉路状態から開極状態に移行するとき、前記
可動電極と前記制御電極とが一瞬接触してから離れる限
流遮断装置である。 （作用）従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、真空バルブの固定電極と可
動電極とが離間して両電極間にアークを生じたとき、こ
のアークによって真空中の絶縁度が低下し、例えばコン
デンサ→消弧用リアクトル→制御電極→可動電極→固定
電極→コンデンサという消弧用閉回路が形成され、コン
デンサからの放電電流がこの消弧用閉回路を流れる。

【００２１】この放電電流は、コンデンサと消弧用リア
クトルとのＬＣ共振電流でもあり、事故時の短絡電流よ
りも波高値及び周波数が大きいため、固定電極と可動電
極との間を流れる電流に一瞬、電流ゼロ点を生じさせ、
もって、アークを消滅させる。

【００２２】このように、真空バルブをオフ状態とした
後のコンデンサと消弧用リアクトルとの合成インピーダ
ンスによって大きな限流効果を得られ、また、真空バル
ブを基本素子とすることから限流素子による定常損失を
低減でき、高電圧・大電流回路に適用でき、さらに、余
分な限流素子を設けるという手法を用いないので、コン
パクト化並びに低コスト化を実現させることができる。

【００２３】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する発明に対し、固定電極と可動電極との配置
を相対的に逆にした変形構成であるため、請求項１に対
応する作用と同様の作用を奏することができる。

【００２４】さらに、請求項３に対応する発明は、過電
流検出器が、電源と負荷との間を流れる電流を検出し、
この検出結果が所定値を超えると、瞬時にサイリスタス
イッチを所定時間ターンオンさせ、サイリスタスイッチ
がオン状態になると、電磁反発コイルの一端からコンデ
ンサ及び離間用リアクトルを介して電磁反発コイルの他
端に至る離間用閉回路内でＬＣ共振電流が流れ、電磁反
発コイルが、このＬＣ共振電流による励磁により可動電
極を固定電極から離間させる方向に磁界を発生させ、可
動電極が固定電極から離間するので、請求項１又は請求
項２に対応する作用に加え、容易且つ迅速、確実に可動
電極と固定電極とを互いに離間させることができる。

【００２５】また、請求項４に対応する発明は、真空バ
ルブとしては、開極状態で可動電極と制御電極とが機械
的に接触するので、請求項１に対応する作用に加え、可
動電極が所定距離だけ固定電極から離れた時点でコンデ
ンサからの高周波電流を短絡電流に重畳させることがで
きる。

【００２６】さらに、請求項５に対応する発明は、真空
バルブとしては、閉路状態から開極状態に移行すると
き、可動電極と制御電極とが一瞬接触してから離れるの
で、請求項１に対応する作用に加え、可動電極と制御電
極との一瞬の接触によって短絡電流がコンデンサ側へ転
流し、固定電極と可動電極との間のアーク電流が遮断さ
れ、その後、制御電極と可動電極が解離すると転流した
短絡電流によって制御電極と可動電極間にアークが生じ
るが、回路電流の振動によって電流ゼロ点が生じるた
め、真空バルブを遮断状態とすることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る限流遮断装置を適用した大電流高電圧回路の構成を示
す模式図である。この回路は、電源１と負荷２との間に
遮断器３及び限流遮断装置が直流に接続されている。

【００２８】ここで、電源１は、交流電源であり、例え
ばＡＣ６６００Ｖで５０Ｈｚ定格で内部インピーダンス
５％のものが使用される。なお、電源１は、交流電源に
限らず、直流電源としてもよい。

【００２９】負荷２は、インピーダンス１１Ωの抵抗負
荷となっており、定常電流値は６００Ａとなるよう構成
されている。遮断器３は、限流遮断装置が事故電流を限
流遮断した後に回路を遮断するものであり、ここでは、
事故電流を２サイクルで遮断可能な真空遮断器となって
いる。

【００３０】限流遮断装置は、遮断器３と負荷２との間
に接続された真空バルブ４、この真空バルブ４をオンオ
フ駆動させるための過電流検出器５、この過電流検出器
５からの指令に基づいて真空バルブ４をオン駆動させる
ための制御ユニット６並びに操作機構７、過電流検出器
５からの指令に基づいて真空バルブ４をオフ駆動させる
ためのサイリスタスイッチ８を有して第１コンデンサＣ
１、第１リアクトルＬ１並びに電磁反発コイル９からな
る第１ＬＣ直列共振回路、真空バルブ４をオフ駆動させ
るための第２コンデンサＣ２並びに第２リアクトルＬ２
からなる第２ＬＣ直列共振回路、及びこれら第１並びに
第２コンデンサＣ１，Ｃ２を充電するための充電装置１
０を備えている。

【００３１】過電流検出器５は、回路に生じる電流の絶
対値もしくはｄｉ／ｄｔ値から事故電流か否かを判別し
て検出する機能を有し、事故電流と判別したとき、瞬時
にサイリスタスイッチ８をターンオンさせると同時に、
制御ユニット６を介して操作機構を開極操作させる機能
をもっている。具体的には過電流検出器５は、波高値１
７００Ａ以上の回路電流を事故電流として判別し、瞬時
にオン指令をサイリスタスイッチ８に与えると同時にオ
フ指令を制御ユニット６に与えるものである。

【００３２】真空バルブ４は、真空容器４ａ中に固定電
極４ｂと可動電極４ｃを対向配置し、且つ制御電極４ｄ
を可動電極４ｃの近傍に配置した３極式のものである。
具体的には真空バルブ４は、遮断器３及び第２コンデン
サＣ２に電気的に接続された固定電極４ｂと、この固定
電極４ｂに対向配置され、通電軸を介して負荷２に電気
的に接続された可動電極４ｃと、可動電極４ｃの通電軸
から所定間隔だけ離れて通電軸に対向配置され、第２リ
アクトルＬ２に電気的に接続された制御電極４ｄと、可
動電極４ｃの通電軸に固定されたショートリング１１
と、サイリスタスイッチ８及び第１リアクトルＬ１に電
気的に接続されて励磁によりショートリング１１に反発
磁界を与えて可動電極４ｃを固定電極４ｂから離間させ
る電磁反発コイル９と、ショートリング１１と操作機構
７との間に介在して設けられた絶縁フランジ１２とを備
えている。

【００３３】制御電極４ｄは、可動電極４ｃの通電軸近
傍に配置され、固定電極４ｂ及び可動電極４ｃが電流を
遮断した直後のアークの拡散により、真空容器４ａ内に
絶縁低下を生じたとき、通電軸を介して可動電極４ｃと
電気的に導通する電極である。

【００３４】可動電極４ｃは、過電流検出器５からのオ
フ指令により電磁反発コイル９を流れるＬＣ共振電流に
よって、約５００μｓで４ｍｍ以上下方に押下げられて
開極するものであり、開極時には操作機構７の開極ラッ
チによって開状態で一旦保持される構成となっている。

【００３５】サイリスタスイッチ８は、過電流検出器５
からオン指令を受けて所定時間オンするものであり、第
１ＬＣ直列共振回路を介して電磁反発コイル９に第１の
ＬＣ共振電流を供給するためのものである。

【００３６】電磁反発コイル９は、真空容器４ａに固設
され、サイリスタスイッチ８のターンオンによって、自
己のインダクタンス、リアクトルＬ１及びコンデンサＣ
１からなる閉回路に第１のＬＣ共振電流が流れたとき、
ショートリング１１に対し高周波の強磁界を印加するも
のである。なお、第１のＬＣ共振電流は、約４５００Ａ
波高値で約７００Ｈｚの周波数をもつ。

【００３７】コンデンサＣ１は、電磁反発コイル９の駆
動用電源であり、常時充電装置１０に充電されており、
例えば５００μＦの静電容量を有し、充電電圧が約２０
００Ｖとなっている。

【００３８】リアクトルＬ１は、コンデンサＣ１との共
振周波数を調整するためのものであり、例えば電磁反発
コイル９とリアクトルＬ１との合成インダクタンスを約
１００μＨとするためのリアクトルであって、所望によ
り回路の残留インダクタンスの調整で代用可能となって
いる。

【００３９】ショートリング１１は、高速に可動電極４
ｃを開極させるためのものであり、可動電極４ｃの通電
軸に強固に締結されて設けられ、電磁反発コイル９の発
生磁界を遮蔽するように電流を誘起して電磁反発コイル
９との間に反発力を生じる機能をもっている。

【００４０】絶縁フランジ１２は、可動電極４ｃと操作
機構７とを電気的に絶縁しつつ両者を機械的に結合する
ためのものである。操作機構７は、制御ユニット６から
受ける信号により、可動電極４ｃを駆動して真空バルブ
４のオン／オフ操作を実行するものであり、図示しない
開極ラッチによって開（オフ）状態で可動電極４ｃの通
電軸を保持する機能をもっている。

【００４１】制御ユニット６は、通常操作における真空
バルブ４のオン／オフ指令に基づくオンオフ操作する機
能と、事故電流限流遮断後の再投入の際に、操作機構７
の開極ラッチ開放コイル（図示せず）を駆動して真空バ
ルブ４を閉（オン）操作可能に制御する機能とをもって
いる。

【００４２】一方、コンデンサＣ２は、真空バルブ４の
制御電極４ｄと固定電極４ｂとの間に第２のＬＣ共振電
流を重畳するためのものであり、１０００μＦの静電容
量を有し、充電装置によって約２０００Ｖの電圧に充電
されている。

【００４３】リアクトルＬ２は、コンデンサＣ２との共
振周波数を調整するためのものであり、例えば約１０μ
Ｈのインダクタンス値を有しており、所望により回路の
残留インダクタンスの調整で代用可能となっている。

【００４４】第２ＬＣ直列共振回路は、両端が短絡され
ると、自己の閉回路を波高値２０ｋＡで１６００Ｈｚの
第２のＬＣ共振電流が流れるよう構成されている。充電
装置１０は、コンデンサＣ１，Ｃ２を夫々約２０００Ｖ
に充電するための装置であり、所望により、各コンデン
サＣ１，Ｃ２毎に個別に設けてもよい。

【００４５】次に、以上のように構成された限流遮断装
置の動作を図２及び図３を用いて説明する。定常時、図
２（ａ）に示すように、真空バルブ４は可動電極４ｃと
固定電極４ｂとの間が接触通電状態にあり、限流遮断装
置のインピーダンスはほぼゼロとなって、図３に示すよ
うに、電源１から負荷２に６００Ａの定常負荷電流が供
給されている（時刻ｔ０）。ここで、負荷２に短絡自己
が発生し、大電流高電圧回路に短絡電流が流れる場合に
ついて述べる。負荷２に短絡事故が発生すると（時刻ｔ
１）、図３の破線で示すように、短絡電流は定格電流の
約２０倍の値（波高値１７ｋＡ）まで上昇しようとす
る。

【００４６】過電流検出器５は、短絡電流が１７００Ａ
まで上昇すると短絡電流を検知し、サイリスタスイッチ
８にオン指令を入力すると同時に制御ユニット６にオフ
指令を入力する（時刻ｔ２）。

【００４７】サイリスタスイッチ８はこのオン指令によ
りターンオンする。サイリスタスイッチ８のオン動作に
より、コンデンサＣ１からは電磁反発コイル９及びリア
クトルＬ１のインダクタンス値によって決定される第１
のＬＣ共振電流が電磁反発コイル９に流れ、この波高値
は４５００Ａ、周波数は７００Ｈｚである。この第１の
ＬＣ共振電流により、電磁反発コイル９は強磁界を発生
し、ショートリング１１に反発力が生じて可動電極４ｃ
の通電軸を５００μｓ以内に４ｍｍ以上下方に押し下げ
る。

【００４８】その結果、真空バルブ４は開極し、可動電
極４ｃは操作機構７の開極ラッチにより所定位置に保持
される。このとき、固定電極４ｂと可動電極４ｃとの間
には、図２（ｂ）に示すように、電流遮断による主接点
アークが発生する。

【００４９】この時点では、主接点（真空）アークのア
ーク電圧が低いことから、短絡電流はほとんど限流され
ず、図３に示すように、上昇を続ける。主接点アークの
発生による拡散蒸気によって、真空バルブ（真空容器）
内の絶縁耐圧が低下すると、コンデンサＣ２の電界によ
り制御電極４ｄと可動電極４ｃとの間の絶縁が破壊さ
れ、コンデンサＣ２からリアクトルＬ２、可動電極４ｃ
及び固定電極４ｂを通ってコンデンサＣ２に戻る放電回
路が形成される。

【００５０】この放電回路にはリアクトルＬ２とコンデ
ンサＣ２により決定される、波高値２０ｋＡで１６００
Ｈｚの第２のＬＣ共振電流が流れると共に（時刻ｔ
３）、この第２のＬＣ共振電流は、図２（ｃ）及び図３
に示すように、固定電極４ｂと可動電極４ｃとの間に流
れる短絡電流に重畳される。

【００５１】このＬＣ共振電流の波高値は短絡電流より
も大きく且つその周波数も非常に高いことから、固定電
極４ｂと可動電極４ｃとの間に流れる電流の総和は、図
３に示すように、短時間の内にゼロとなるタイミング
（電流ゼロ点）が生じ（時刻ｔ４）、固定電極４ｂと可
動電極４ｃとの間のアークが遮断される。

【００５２】固定電極４ｂと可動電極４ｃとの間のアー
クの消滅により、短絡電流は、コンデンサＣ２側に転流
し、コンデンサＣ２及びリアクトルＬ２の合成インピー
ダンスによって限流されると同時に、制御電極４ｄ及び
可動電極４ｃを通って短絡事故点に流れ続ける。このと
き、制御電極４ｄと可動電極４ｃとの間には制御接点ア
ークが形成されるが、コンデンサＣ２とインダクタンス
Ｌ２及び図示しない系統インダクタンスによって決定さ
れる周波数の過渡振動によって電流ゼロ点を生じるた
め、制御接点アークは、時刻ｔ４直後に遮断される。

【００５３】これら一連の動作は、数百μｓ以内に完了
することから、短絡電流は最大値まで上昇することな
く、所定値に限流され遮断される。上述したように本実
施形態によれば、過電流検出器５が、電源１と負荷２と
の間を流れる電流を検出し、この検出結果が所定値を超
えると、瞬時にサイリスタスイッチ８を所定時間ターン
オンさせ、サイリスタスイッチ８がオン状態になると、
電磁反発コイル９の一端から第１コンデンサＣ１及び第
１リアクトルＬ１を介して電磁反発コイル９の他端に至
る離間用閉回路内でＬＣ共振電流が流れ、電磁反発コイ
ル９が、このＬＣ共振電流による励磁により可動電極４
ｃを固定電極４ｂから離間させる方向に磁界を発生さ
せ、可動電極４ｃが固定電極４ｂから離間するので、容
易且つ迅速、確実に可動電極４ｃと固定電極４ｂとを互
いに離間させることができる。

【００５４】また、真空バルブ４をオフ状態とした後の
第２コンデンサＣ２及び第２リアクトルＬ２の合成イン
ピーダンスによって大きな限流効果を得られ、さらに、
真空バルブ４を基本素子とすることから限流素子による
定常損失を低減でき、高電圧・大電流回路に適用でき、
さらにまた、余分な限流素子を設けるという手法を用い
ないので、コンパクト化並びに低コスト化を実現させる
ことができる。

【００５５】さらに、定常電流が真空バルブを流れるこ
とから通電損失や電圧降下をきたすことなく負荷への給
電を行なうことができる。すなわち、真空バルブ４を基
本素子としていることから、高電圧・大電流系統の限流
遮断装置として適用可能でかつ安価に提供することがで
きる。

【００５６】また、事故電流を高速に検出し、事故電流
値が十分小さい間にコンデンサＣ２からの高周波電流を
事故電流に重畳させて事故電流を高速に限流遮断するこ
とができるため、系統の事故電流による電磁力や短時間
耐量を低く設計でき、もって、系統間の自由な連系や遮
断器、ケーブル等の電力機器のコンパクト化とコスト低
減を図ることができる。

【００５７】また、交流回路に限らず、直流回路におい
ても同様の限流遮断動作が可能であり、広範な用途に適
用できる利点を有する。 （第２の実施形態）図４は本発明の第２の実施形態に係
る限流遮断装置が適用された大電流高電圧回路の構成を
示す模式図であり、図１と同一部分には同一符号を付し
てその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。なお、以下の実施形態も同様にして重複
した説明を省略する。

【００５８】すなわち、本実施形態は、図１におけるコ
ンデンサＣ１及びＣ２を１個に集約した構成である。先
の実施形態では、コンデンサＣ１，Ｃ２を各々充電し、
各々の回路に使用していたが、本実施形態では、１つの
コンデンサＣのみで電磁反発コイルを駆動して可動電極
を高速に開極した後、制御電極を介して高周波電流を短
絡電流に重畳させている。

【００５９】以上のような構成としても、第１の実施形
態と同様の効果に加え、回路の簡素化を図ることができ
る。 （第３の実施形態）図５は本発明の第３の実施形態に係
る限流遮断装置の真空バルブの構成を示す模式図であ
る。

【００６０】本実施形態では、図１における真空バルブ
の制御電極をフローティング方式から有接触方式に変更
している。この方式では、過電流を検知して電磁反発コ
イル９を駆動し、真空バルブ４の可動電極４ｃを高速に
開極するまでは第１の実施形態と同様であるが、可動電
極４ｃの開極により、可動電極４ｃと制御電極４ｄとが
機械的に接触して電気導通を引き起こす点が相違する。

【００６１】この方式の利点は、制御電極４ｄと可動電
極４ｃとを接触させることにより、可動電極４ｃが所定
距離だけ固定電極４ｂから離れた時点でコンデンサＣ２
からの高周波電流を短絡電流に重畳できる点にある。

【００６２】反面、限流された短絡電流を真空バルブ４
で遮断できなくなるので、限流された短絡電流の遮断に
は遮断器が不可欠となる。上述したように本実施形態に
よれば、第１の実施形態の効果に加え、真空バルブ４と
しては、開極状態で可動電極４ｃと制御電極４ｄとが機
械的に接触するので、可動電極４ｃが所定距離だけ固定
電極４ｂから離れた時点でコンデンサＣ２からの高周波
電流を短絡電流に重畳させることができる。 （第４の実施形態）図６は本発明の第４の実施形態に係
る限流遮断装置の真空バルブの構成を示す模式図であ
る。

【００６３】本実施形態は、図６に示すように、真空バ
ルブ４内の可動電極４ｃが開極する過程で、一瞬、制御
電極４ｄと電気的に接触した後、解離する構造となって
いる。

【００６４】この方式の利点は、第３の実施形態とは異
なり、限流された短絡電流を遮断できる点にある。すな
わち、以上のような構造によれば、可動電極４ｃと制御
電極４ｄとの一瞬の接触によって短絡電流はコンデンサ
Ｃ２側へ転流し、固定電極４ｂと可動電極４ｃとの間の
アーク電流は遮断される。その後、制御電極４ｄと可動
電極４ｃが解離すると転流した短絡電流によって制御電
極４ｄと可動電極４ｃ間にアークが生じるが、回路電流
の振動によって電流ゼロ点が生じるため、真空バルブ４
は遮断状態となる。

【００６５】上述したように本実施形態によれば、第１
の実施形態の効果に加え、真空バルブ４としては、閉路
状態から開極状態に移行するとき、可動電極４ｃと制御
電極４ｄとが一瞬接触してから離れるので、可動電極４
ｃと制御電極４ｄとの一瞬の接触によって短絡電流がコ
ンデンサ側へ転流し、固定電極４ｂと可動電極４ｃとの
間のアーク電流が遮断され、制御電極４ｄと可動電極４
ｃが解離すると、制御電極４ｄと可動電極４ｃとの間に
アークが生じた後にこのアークが電流ゼロ点により消弧
されるため、真空バルブ４を遮断状態とすることができ
る。 （他の実施形態）なお、上記各実施形態は、可動電極４
ｃ側に制御電極４ｄを設けた場合について説明したが、
これに限らず、図７乃至図９に示すように、固定電極４
ｂ側に制御電極４ｄを設けた構成としても、本発明を同
様に実施して同様の効果を得ることができる。その他、
本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
きな限流効果を得られ、限流素子による定常損失を低減
でき、高電圧・大電流回路に適用でき、コンパクト化並
びに低コスト化を実現できる限流遮断装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る限流遮断装置を
適用した大電流高電圧回路の構成を示す模式図

【図２】同実施形態における動作を説明するための模式
図

【図３】同実施形態における動作を説明するためのタイ
ムチャート

【図４】本発明の第２の実施形態に係る限流遮断装置が
適用された大電流高電圧回路の構成を示す模式図

【図５】本発明の第３の実施形態に係る限流遮断装置の
真空バルブ及びその周辺構成を示す模式図

【図６】本発明の第４の実施形態に係る限流遮断装置の
真空バルブ及びその周辺構成を示す模式図

【図７】本発明に係る第１の実施形態の変形形態を示す
模式図

【図８】同変形形態の動作を説明するための模式図

【図９】本発明に係る第２の実施形態の変形形態を示す
模式図

【図１０】従来の限流遮断装置の構成とその適用回路を
示す図

【図１１】従来の限流素子の正温度係数特性を示す図

【符号の説明】

１…電源 ２…負荷 ３…遮断器 ４…真空バルブ ４ａ…真空容器 ４ｂ…固定電極 ４ｃ…可動電極 ４ｄ…制御電極 ５…過電流検出器 ６…制御ユニット ７…操作機構 ８…サイリスタスイッチ ９…電磁反発コイル １０…充電装置 １１…ショートリング １２…絶縁フランジ Ｌ１，Ｌ２…リアクトル Ｃ１，Ｃ２，Ｃ…コンデンサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と負荷との間に直列に接続されて用
   いられ、事故電流を限流して遮断するための限流遮断装
   置であって、 前記電源と負荷との間に接続される固定電極と可動電極
   とを有し、さらに前記可動電極の近傍に絶縁距離を有し
   て配置された制御電極とを有する真空バルブと、 前記真空バルブの制御電極から前記固定電極に至る消弧
   用閉回路内に設けられ、任意電圧に充電されるコンデン
   サと、 前記消弧用閉回路内で前記コンデンサに直列に接続され
   た消弧用リアクトルとを備えたことを特徴とする限流遮
   断装置。
2. 【請求項２】 電源と負荷との間に直列に接続されて用
   いられ、事故電流を限流して遮断するための限流遮断装
   置であって、 前記電源と負荷との間に接続される固定電極と可動電極
   とを有し、さらに前記固定電極の近傍に絶縁距離を有し
   て配置された制御電極とを有する真空バルブと、 前記真空バルブの制御電極から前記可動電極に至る消弧
   用閉回路内に設けられ、任意電圧に充電されるコンデン
   サと、 前記消弧用閉回路内で前記コンデンサに直列に接続され
   た消弧用リアクトルとを備えたことを特徴とする限流遮
   断装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の限流遮断
   装置において、 前記真空バルブに設けられ、励磁により前記可動電極を
   前記固定電極から離間させる方向に磁界を発生する電磁
   反発コイルと、 前記電磁反発コイルの一端から前記コンデンサを介して
   前記電磁反発コイルの他端に至る離間用閉回路内で前記
   コンデンサに直列に接続されたサイリスタスイッチと、 前記離間用閉回路内で前記コンデンサに直列に接続され
   た離間用リアクトルと、 前記電源と負荷との間を流れる電流を検出し、この検出
   結果が所定値を超えると、瞬時に前記サイリスタスイッ
   チを所定時間ターンオンさせる過電流検出器とを備えた
   ことを特徴とする限流遮断装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の限流遮断装置におい
   て、 前記真空バルブは、開極状態で前記可動電極と前記制御
   電極とが機械的に接触することを特徴とする限流遮断装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の限流遮断装置におい
   て、 前記真空バルブは、閉路状態から開極状態に移行すると
   き、前記可動電極と前記制御電極とが一瞬接触してから
   離れることを特徴とする限流遮断装置。