JP2010238391A - 直流遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】直流回路の電流遮断時に、転流回路を構成する電気機器に加わる過電圧を低減する。
【解決手段】直流回路の電源側に接続した直流回路を開路する副遮断器２と、副遮断器２に直列接続した直流回路の電流を遮断する主遮断器１と、主遮断器１に並列接続したエネルギー吸収素子３と、主遮断器１に並列接続した転流回路４とを具備し、転流回路４は、転流スイッチ５を電源側に接続し、この転流スイッチ５に第１のリアクトル６と第１の転流コンデンサ６とを直列接続したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流回路の遮断時に、転流回路に加わる過電圧を低減し得る直流遮断器に関する。

従来、電気鉄道用き電回路のような直流回路においては、電源側に直流遮断器が設けられ、通電電流や事故電流などの遮断が行われている。

この種の直流遮断器は、図４に示すように、電源側に主遮断器１が設けられ、負荷側に副遮断器２が直列接続されている。主遮断器１には、エネルギー吸収素子３と転流回路４とが並列接続されている。転流回路４では、転流スイッチ５、第１のリアクトル６、第１の転流コンデンサ７が直列接続されている。

第１の転流コンデンサ７は、図示しない充電装置により、電源側から負荷側に電流が流れる場合、負荷側端子が正極性になるように充電されている。電流を遮断するときには、主遮断器１と副遮断器２を開極し、転流スイッチ５を閉路して、第１の転流コンデンサ７を放電し、主遮断器１に流れる電流と逆向きの電流を重畳して電流零点で遮断を行う。主遮断器１で電流遮断が行われると、過電圧がエネルギー吸収素子３で吸収され、電流が減衰し、遮断が完了する（例えば、特許文献１参照。）。

このとき、エネルギー吸収素子３の端子間には、電源電圧Ｖ０に対して、これよりも跳ね上がった遮断過電圧Ｖａが加わる。すると、第１の転流コンデンサ７は、図中に示すように、電源側が正極性で充電される。このため、転流スイッチ５と第１の転流コンデンサ７間の機器の対地間には、Ｖ０＋Ｖａが加わる。遮断過電圧Ｖａは、電源電圧Ｖ０よりも大きく、数倍になることがある。

一方、転流電流の大きさを制御するため、図５に示すように、第１のリアクトル６と第１の転流コンデンサ７間に、第２のリアクトル８と第２の転流コンデンサ９とを直列接続し、この回路に切替スイッチ１０を並列接続した転流回路４が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

このような転流回路４においても、第１の転流コンデンサ７には、電流遮断時に、電源側が正極性の遮断過電圧Ｖａが加わる。このため、転流スイッチ５と第１の転流コンデンサ７間の機器の対地間には、Ｖ０＋Ｖａが加わる。

特開平５−２３４４７１号公報 （２〜３ページ、図１） 特開２００５−２２２７０５号公報 （４〜５ページ、図２）

上記の従来の直流遮断器においては、直流回路の電流遮断時に、転流回路４を動作させると、転流回路４を構成する機器に運転電圧Ｖ０と遮断過電圧Ｖａが加算された過電圧が加わる問題があった。このため、転流回路４に加わる過電圧を軽減することが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、電流遮断時に、転流回路を構成する機器に加わる過電圧を低減し得る直流遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の直流遮断器は、直流回路の電源側に接続した副遮断器と、前記副遮断器に直列接続した主遮断器と、前記主遮断器に並列接続したエネルギー吸収素子と、前記主遮断器に並列接続した転流回路とを具備し、前記転流回路は、転流スイッチを電源側に接続し、この転流スイッチに第１のリアクトルと第１の転流コンデンサとを直列接続したことを特徴とする。

本発明によれば、副遮断器を転流スイッチよりも電源側に接続しているので、電流遮断時の転流回路には、副遮断器で電源側が開放され、過電圧を低減することができる。

本発明の実施例１に係る直流遮断器の回路構成を示す回路図。 本発明の実施例２に係る直流遮断器の回路構成を示す回路図。 本発明の実施例３に係る直流遮断器の回路構成を示す回路図。 従来の直流遮断器の回路構成を示す回路図。 従来の直流遮断器の回路構成を示す回路図。

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に係る直流遮断器を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る直流遮断器の回路構成を示す回路図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。

図１に示すように、電源側に副遮断器２が設けられ、負荷側に主遮断器１が直列接続されている。主遮断器１には、エネルギー吸収素子３と転流回路４とが並列接続されている。転流回路４では、電源側から負荷側に向かって、転流スイッチ５、第１のリアクトル６、第１の転流コンデンサ７が順に直列接続されている。

第１の転流コンデンサ７は、従来と同様に、図示しない充電装置により、電源側から負荷側に電流が流れる場合、負荷側端子が正極性になるように充電されている。電流を遮断するときには、主遮断器１と副遮断器２を開極し、転流スイッチ５を閉路して第１の転流コンデンサ７を放電し、主遮断器１に流れる電流と逆向きの転流電流を重畳して、電流零点で遮断を行う。主遮断器１で電流遮断が行われると、過電圧がエネルギー吸収素子３で吸収され、電流が減衰し、副遮断器２で直流回路が開路される。

このとき、エネルギー吸収素子３の端子間には、従来と同様に、電源電圧Ｖ０よりも跳ね上がった遮断過電圧Ｖａが加わる。すると、第１の転流コンデンサ７は、図中に示すように、電源側が正極性で充電される。しかしながら、副遮断器２が開路されているので、転流スイッチ５と第１の転流コンデンサ７間の機器の対地間には、運転電圧Ｖ０が加わらず、遮断過電圧Ｖａのみが加わる。これは、従来の過電圧Ｖ０＋Ｖａよりも低く、過電圧を低減することができる。

ここで、第１の転流コンデンサ７の電源側端子は、負荷側端子よりも断面積を小さくしている。これは、遮断過電圧Ｖａが急峻波であり、充電時の時定数を長くすることによって、充電される絶対値を抑制するものである。なお、負荷側端子は、断面積が大きく、所定の転流電流を主遮断器１に注入することができる。

上記実施例１の直流遮断器によれば、直流回路の電源側に副遮断器２を接続し、転流回路４の電源側に転流スイッチ５を接続しているので、電流遮断時には副遮断器２で電源側が開放され、転流回路４にはエネルギー吸収素子３で吸収される遮断過電圧Ｖａのみしか加わらず、過電圧を低減することができる。

上記実施例１では、転流回路４を転流スイッチ５、第１のリアクトル６、第１の転流コンデンサ７の順で接続したが、第１のリアクトル６と第１の転流コンデンサ７の接続順を逆にしても、転流スイッチ５と第１の転流コンデンサ７間の対地間に加わる過電圧を低減することができる。また、第１のリアクトル６を転流スイッチ５よりも電源側に接続すれば、第１のリアクトル６の対地間に加わる電圧をほぼ零とすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る直流遮断器を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る直流遮断器の回路構成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、副遮断器の接続位置である。図２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２に示すように、主遮断器１と並列に、直列接続した副遮断器２とエネルギー吸収素子３を接続し、エネルギー吸収素子３に転流回路４を並列接続している。これにより、電流遮断時に、副遮断器２でエネルギー吸収素子３と転流回路４を電源側から切離すことができる。

上記実施例２の直流遮断器によれば、実施例１による効果のほかに、直流回路には主遮断器１のみが接続されているので、直流回路抵抗を低下させることができる。また、副遮断器２には、主回路電流が通電されず、通電容量を小さくすることができる。

次に、本発明の実施例３に係る直流遮断器を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る直流遮断器の回路構成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、転流回路の構成である。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、転流回路４において、転流スイッチ５と第１のリアクトル６間に、第２のリアクトル８と第２の転流コンデンサ９とを直列接続し、これらの回路に切替スイッチ１０を並列接続している。第２のリアクトル８と第２の転流コンデンサ９は、転流電流の大きさの制御に用いられる。

ここで、第２のリアクトル８、第２の転流コンデンサ９、切替スイッチ１０で構成される回路により、転流電流の大きさを制御するので、これを転流電流制御回路と定義する。

上記実施例３の直流遮断器によれば、実施例１による効果のほかに、転流電流の大きさを制御するために第２のリアクトル８と第２の転流コンデンサ９とを接続した転流回路４においても、転流スイッチ５と第１の転流コンデンサ７間の機器の対地間には、エネルギー吸収素子３で吸収される遮断過電圧Ｖａのみしか印加されず、過電圧を低減することができる。

上記実施例３では、転流スイッチ５と第１のリアクトル６間に、転流電流制御回路を接続して説明したが、第１のリアクトル６と第１の転流コンデンサ７間、または第１の転流コンデンサ７と負荷側端子間に、転流電流制御回路を接続しても転流回路４に加わる過電圧を低減することができる。

１ 主遮断器
２ 副遮断器
３ エネルギー吸収素子
４ 転流回路
５ 転流スイッチ
６ 第１のリアクトル
７ 第１のコンデンサ
８ 第２のリアクトル
９ 第２のコンデンサ
１０ 切替スイッチ

Claims (4)

1. 直流回路の電源側に接続した副遮断器と、
   前記副遮断器に直列接続した主遮断器と、
   前記主遮断器に並列接続したエネルギー吸収素子と、
   前記主遮断器に並列接続した転流回路とを具備し、
   前記転流回路は、転流スイッチを電源側に接続し、この転流スイッチに第１のリアクトルと第１の転流コンデンサとを直列接続したことを特徴とする直流遮断器。
2. 直流回路に接続した主遮断器に、直列接続した副遮断器とエネルギー吸収素子とを並列接続し、
   前記エネルギー吸収素子に転流回路を並列接続した直流遮断器であって、
   前記転流回路は、転流スイッチを電源側に接続し、第１のリアクトルと第１の転流コンデンサとを直列接続したことを特徴とする直流遮断器。
3. 前記転流回路に転流電流制御回路を接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の直流遮断器。
4. 前記転流電流制御回路は、第２のコンデンサと第２のリアクトルを直列接続した回路に、切替スイッチを並列接続したことを特徴とする請求項３に記載の直流遮断器。

Images