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JPH11265644A - Switching device - Google Patents

Switching device

Info

Publication number
JPH11265644A
JPH11265644A JP6545098A JP6545098A JPH11265644A JP H11265644 A JPH11265644 A JP H11265644A JP 6545098 A JP6545098 A JP 6545098A JP 6545098 A JP6545098 A JP 6545098A JP H11265644 A JPH11265644 A JP H11265644A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
semiconductor switch
switch
turned
thyristor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6545098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Koyama
健一 小山
Yukimori Kishida
行盛 岸田
Hiroyuki Sasao
博之 笹尾
Toshinori Kimura
俊則 木村
Tomoe Takahashi
知恵 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6545098A priority Critical patent/JPH11265644A/en
Publication of JPH11265644A publication Critical patent/JPH11265644A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching device using a semiconductor switch with small capacity without reducing the time responsiveness performance of input and cutoff by reducing the withstand current capacity of the semiconductor switch. SOLUTION: This device is formed of a thyristor 1A, a resistor 10 connected in series to the thyristor 1A, and a mechanical switch 2A connected in parallel to the serial circuit. The mechanical switch 2A is openable at high speed by an electromagnetic repelling mechanism. The current-limiting element is a reactor or the resistor 10, and it is a nonlinear current-limiting element having a nonlinear resistance value to passing current value. The semiconductor switch is formed of a pair of reversely juxtaposed thyristors 1A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、配電系統に用い
られる遮断器、開閉器等の開閉装置に関するもので、特
に投入やさらには遮断時の応答時間を短縮した開閉装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switchgear such as a circuit breaker or a switchgear used in a power distribution system, and more particularly to a switchgear having a reduced response time when being turned on or cut off.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、例えば特願平8−40044号
に記載されたサイリスタと機械式開閉器が並列接続され
た従来の開閉装置を示す構成図である。図において、1
はサイリスタ(半導体スイッチ)、2は機械式開閉器、
3はこの開閉装置の制御部、4はサイリスタのスナバ回
路、5はサイリスタ1を過電圧から保護するサイリスタ
保護用の避雷器、6は同じくサイリスタ1をサージ電流
から保護するための過飽和リアクトル、7はこの開閉装
置に直列に接続された断路器、8は開閉装置である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing a conventional switchgear in which a thyristor and a mechanical switch described in Japanese Patent Application No. 8-40044 are connected in parallel. In the figure, 1
Is a thyristor (semiconductor switch), 2 is a mechanical switch,
3 is a control unit of the switchgear, 4 is a snubber circuit of a thyristor, 5 is an arrester for thyristor protection for protecting the thyristor 1 from overvoltage, 6 is a saturable reactor for protecting the thyristor 1 from surge current, and 7 is a saturable reactor. 8 is a switchgear connected in series with the switchgear.

【0003】次に動作について説明する。開閉装置8に
直列に接続された断路器7は、この発明に直接関係しな
いので、以下では常にこの断路器は投入状態にあること
とし、その説明を省く。開閉装置8が開放状態にあると
き、すなわち2つのサイリスタ1が共に非導通状態で機
械式開閉器2は開極状態にあるときから開閉装置8が閉
極状態に至る動作を説明する。
Next, the operation will be described. Since the disconnector 7 connected in series with the switchgear 8 is not directly related to the present invention, the disconnector will always be in a closed state in the following, and a description thereof will be omitted. A description will be given of an operation from when the switchgear 8 is in the open state, that is, when the two thyristors 1 are both non-conductive and the mechanical switch 2 is in the open state, and when the switchgear 8 is in the closed state.

【0004】開閉装置8の制御部3に投入指令が入力さ
れると、まずサイリスタ1に制御部3から制御線3bを
介して点弧信号が入り、サイリスタ1が導通状態にな
る。これにより回路には電流I1が流れる。この電流が
定常状態の電流であれば、続いて機械式開閉器2が制御
部3により制御線3aを介して投入される。一般に機械
式開閉器2の投入状態での抵抗はサイリスタ1の抵抗よ
り小さいため、定常電流のほとんどが機械式開閉器2を
電流I2として流れる。機械式開閉器2が投入された
後、サイリスタ1の点弧信号は停止される。サイリスタ
1が点弧されたときに流れる電流I3が事故電流である
場合すなわち事故回路を投入した場合には、機械式開閉
器2を投入せずにサイリスタ1への点弧信号を停止し、
電流をサイリスタ1で遮断する。
When a closing command is input to the control unit 3 of the switching device 8, first, a firing signal is input from the control unit 3 to the thyristor 1 via the control line 3b, and the thyristor 1 is turned on. Thus the current I 1 flows through the circuit. If this current is a steady state current, the mechanical switch 2 is subsequently turned on by the control unit 3 via the control line 3a. In general for the resistance in the closed state of the mechanical switch 2 smaller than the resistance thyristors 1, most of the steady-state current flows through the mechanical switch 2 as the current I 2. After the mechanical switch 2 is turned on, the firing signal of the thyristor 1 is stopped. When the current I 3 flowing when the thyristor 1 is fired is the fault current, that is, when the fault circuit is turned on, the firing signal to the thyristor 1 is stopped without turning on the mechanical switch 2,
The current is interrupted by thyristor 1.

【0005】次に電流を遮断するときの動作を説明す
る。電流遮断前は機械式開閉器2に電流I2が流れてい
る。制御部3に外部から遮断指令が入力されると、制御
部3は機械式開閉器2に制御線3aを介して開極指令を
送出すると共に、サイリスタ1に制御線3bを介して点
弧信号を送出する。この開極指令によって機械式開閉器
2は開極し、機械式開閉器2の接点間にはアークが発生
する。アークの抵抗はサイリスタ1の抵抗より大きいた
め機械式開閉器2に流れていた電流はサイリスタ1に電
流I3として転流される。
Next, the operation for interrupting the current will be described. Before the current interruption, the electric current I 2 flows through the mechanical switch 2. When a shutoff command is input to the control unit 3 from the outside, the control unit 3 sends an opening command to the mechanical switch 2 via a control line 3a, and sends an ignition signal to the thyristor 1 via a control line 3b. Is sent. This opening command causes the mechanical switch 2 to open, and an arc is generated between the contacts of the mechanical switch 2. Resistance of arc current flowing to the mechanical switch 2 larger than the resistance of the thyristor 1 is commutated as a current I 3 to the thyristor 1.

【0006】その結果、機械式開閉器2の接点間のアー
クは消滅し、全電流がサイリスタ1に流れる。全電流が
サイリスタ1に流れた後、制御部3からサイリスタ1へ
の点弧信号は停止され、サイリスタ1は電流I3を遮断
する。機械式開閉器2が、開極時間が短い高速な動作が
可能なものであれば、サイリスタ1の高速応答特性を損
なうことなく瞬時に電流遮断が可能である。
As a result, the arc between the contacts of the mechanical switch 2 is extinguished, and the entire current flows through the thyristor 1. After the total current flows through the thyristor 1, firing signal from the control unit 3 to the thyristor 1 is stopped, thyristor 1 interrupts the current I 3. If the mechanical switch 2 is capable of high-speed operation with a short opening time, current can be interrupted instantaneously without impairing the high-speed response characteristics of the thyristor 1.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の開閉
装置では以上のように構成され、動作するので、短絡な
どの事故電流遮断時と事故回路の投入時にサイリスタに
短絡電流相当の大電流が流れる。このため、サイリスタ
はこの短絡電流に対応した電流耐量を必要とし、大きく
高価なものになる等の問題点があった。この発明は、上
記のような問題点を解決するためになされたもので、サ
イリスタが必要とする電流耐量を低減し、低コストなサ
イリスタ等の半導体スイッチと機械式開閉器を併用した
開閉装置を得ることを目的としている。
By the way, since the conventional switchgear is constructed and operates as described above, a large current equivalent to a short-circuit current flows through the thyristor when an accident current such as a short circuit is interrupted and when an accident circuit is turned on. . For this reason, the thyristor needs a current withstand capability corresponding to the short-circuit current, and has a problem that it becomes large and expensive. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a switching device using a semiconductor switch such as a thyristor and a mechanical switch together with a low-cost thyristor to reduce the current withstand capability required by the thyristor. The purpose is to get.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項第1項記載の発明
に係る開閉装置は、半導体スイッチと、この半導体スイ
ッチに直列接続され事故電流を抑制する限流要素と、上
記半導体スイッチと上記限流要素が直列接続された回路
に並列に接続された接離自在な一対の接点を持つ機械式
開閉器とを備え、投入は上記半導体スイッチにより投入
し、遮断は上記機械式開閉器で遮断するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a switchgear comprising: a semiconductor switch; a current limiting element connected in series to the semiconductor switch to suppress a fault current; A mechanical switch having a pair of contactable and detachable contacts connected in parallel to a circuit in which the flow elements are connected in series, wherein the switch is turned on by the semiconductor switch, and the cutoff is cut off by the mechanical switch. Things.

【0009】請求項第2項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項の発明において、上記機械式開閉器
が、電磁反発機構によって高速開極が可能であるもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mechanical switch is capable of high-speed opening by an electromagnetic repulsion mechanism.

【0010】請求項第3項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項の発明において、上記限流要素が、リ
アクトルであるものである。
[0010] According to a third aspect of the present invention, in the switchgear according to the first aspect, the current limiting element is a reactor.

【0011】請求項第4項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項の発明において、上記限流要素が、抵
抗体であるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the switchgear according to the first aspect, the current limiting element is a resistor.

【0012】請求項第5項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項の発明において、上記限流要素が、通
過電流値に対して抵抗値が非線形の非線形限流素子であ
るものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the switchgear according to the first aspect, the current limiting element is a nonlinear current limiting element having a non-linear resistance with respect to a passing current value. It is.

【0013】請求項第6項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項〜第5項のいずれかの発明において、
上記半導体スイッチが、相互に逆並列された一対のサイ
リスタで構成されているものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a switchgear according to any one of the first to fifth aspects.
The semiconductor switch is constituted by a pair of thyristors which are antiparallel to each other.

【0014】請求項第7項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第1項〜第6項のいずれかの発明において、
上記半導体スイッチを投入した時に流れる電流を検出す
る検出手段と、その検出値が事故電流か定常電流かを判
別する判断部とを備え、上記半導体スイッチの投入時に
流れる電流が事故電流か定常電流かに応じて上記機械式
開閉器の投入を制御するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a switchgear according to any one of the first to sixth aspects.
Detecting means for detecting a current flowing when the semiconductor switch is turned on, and a determination unit for determining whether the detected value is a fault current or a steady current, wherein the current flowing when the semiconductor switch is turned on is a fault current or a steady current; And controls the closing of the mechanical switch.

【0015】請求項第8項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第7項の発明において、上記半導体スイッチ
の投入時に流れる電流が事故電流の場合には、上記機械
式開閉器を投入せずに上記半導体スイッチが即刻その事
故電流を遮断するように制御するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the switching device according to the seventh aspect of the present invention, when the current flowing when the semiconductor switch is turned on is an accidental current, the mechanical switch is turned on. Instead, the semiconductor switch is controlled so as to immediately cut off the fault current.

【0016】請求項第9項記載の発明に係る開閉装置
は、請求項第7項または第8項の発明において、上記半
導体スイッチの投入時に流れる電流が定常電流の場合に
は、上記機械式開閉器を即刻投入するように制御するも
のである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the switching device according to the seventh or the eighth aspect, when the current flowing when the semiconductor switch is turned on is a steady current, the mechanical switching is performed. It controls so that the container is put in immediately.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成図である。図1において、図7と対応する部分には同
一符号を付し、その詳細説明を省略する。図において、
1Aは互いに逆向きに接続され両方向の電流を流すこと
が可能な構成の半導体スイッチとしてのサイリスタ、2
Aは高速駆動が可能な機械式開閉器、3Aはサイリスタ
1Aと機械式開閉器2Aに開極、閉極指令を送出する制
御部、8Aは本実施の形態による開閉装置、10は電流
抑制用の抵抗体、11はこの開閉装置8Aを流れる電流
を検出する電流検出器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of the present invention. 1, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the figure,
1A is a thyristor as a semiconductor switch which is connected in the opposite direction to each other and has a configuration capable of flowing current in both directions.
A is a mechanical switch capable of high-speed driving, 3A is a control unit that sends opening and closing commands to the thyristor 1A and the mechanical switch 2A, 8A is the switching device according to the present embodiment, and 10 is a current suppressing device. Is a current detector for detecting a current flowing through the switchgear 8A.

【0018】図2は図1の開閉器として適用可能な電磁
反発を利用した高速駆動可能な機械式開閉器である。図
において、21、22はそれぞれ端子、23は電路の開
閉を行う真空バルブ、24は真空バルブの中に設置され
た接点、25は端子21、22と真空バルブ23によっ
て形成される電路と機械式開閉器2Aの機構部を絶縁す
るための絶縁物、26は反発円板で、27は接点24を
開極するときに反発円板26に開極方向の電磁力を作用
させるための開極コイル、28は閉極時に反発円板26
に閉極方向の電磁力を作用させるための閉極コイル、2
9は接点24が接触時に圧力を印加するための接圧バ
ネ、30は接点24の開極状態を保持するための開極保
持バネである。つまり、この機械式開閉器2Aは実質的
に接離自在な一対の接点を持つ機械式開閉器である。
FIG. 2 shows a mechanical switch which can be driven at high speed using electromagnetic repulsion and which can be used as the switch of FIG. In the figure, 21 and 22 are terminals, 23 is a vacuum valve for opening and closing an electric circuit, 24 is a contact installed in the vacuum valve, 25 is an electric circuit formed by the terminals 21 and 22 and the vacuum valve 23 and a mechanical valve. An insulator for insulating the mechanical part of the switch 2A, 26 is a repulsion disk, 27 is an opening coil for applying an electromagnetic force in the opening direction to the repulsion disk 26 when the contact 24 is opened. , 28 are the rebound discs 26 when the poles are closed.
Closing coil for applying electromagnetic force in the closing direction to the
Reference numeral 9 denotes a contact pressure spring for applying pressure when the contact 24 contacts, and reference numeral 30 denotes an opening holding spring for holding the contact 24 in an open state. In other words, the mechanical switch 2A is a mechanical switch having a pair of contacts that can be freely contacted and separated.

【0019】次に動作について、図3を参照して説明す
る。図3は、この実施の形態1の動作を説明するための
もので、実施の形態1の開閉装置8Aが適用された極力
簡略化した回路を示す。開閉装置8Aの構成も簡略化し
ている。例えば電圧3.8kVの交流電源31、開閉装
置8A、短絡インピーダンス32、負荷インピーダンス
33が直列に接続されている。この回路の短絡インピー
ダンスを例えば0.3オーム、負荷インピーダンスを例
えば6.3オームとすると、短絡電流は約12.5k
A、負荷電流は約600A流れることになる。
Next, the operation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is for explaining the operation of the first embodiment, and shows a circuit as simplified as possible to which the switching device 8A of the first embodiment is applied. The configuration of the switching device 8A is also simplified. For example, an AC power supply 31 having a voltage of 3.8 kV, a switchgear 8A, a short-circuit impedance 32, and a load impedance 33 are connected in series. Assuming that the short-circuit impedance of this circuit is, for example, 0.3 ohm and the load impedance is, for example, 6.3 ohm, the short-circuit current is about 12.5 k
A, the load current will flow about 600A.

【0020】図3中のA点とB点が短絡状態にあり、開
閉装置8Aは開放状態にある時から開閉装置8Aが投入
状態に移行する場合について説明する。まず制御部3A
(図1)に外部から閉極信号が入力されると瞬時にサイ
リスタ1Aへ点弧信号が制御線3bを介して送られる。
この場合、機械式開閉器2Aのいわゆる閉極時間がゼロ
であり、瞬時投入が可能となる。抵抗体10が無い場合
では12.5kAの電流I1が流れるが、サイリスタ1
Aと直列に抵抗体10が接続されていることより、電流
は低く電流I3として抑制される。
A description will be given of a case where the point A and point B in FIG. 3 are short-circuited and the switchgear 8A shifts from the open state to the closed state. First, the control unit 3A
When a closing signal is input to the thyristor 1A (see FIG. 1), an ignition signal is sent to the thyristor 1A via the control line 3b instantaneously.
In this case, the so-called closing time of the mechanical switch 2A is zero, and instantaneous closing becomes possible. Although in the case the resistor 10 is not current flows I 1 of 12.5 kA, thyristor 1
From the resistor 10 to the A series is connected, the current is suppressed as low current I 3.

【0021】いま抵抗体10の抵抗値が1オームである
とすると流れる電流は約3kAとなる。一般に短絡イン
ピーダンスは誘導性負荷であることより抵抗体10が無
い場合に流れる電流の波高値は30kA程度の場合があ
りサイリスタ1Aはこの電流に対して電流耐量を有して
いる必要があるが、例えば1オームの抵抗体10を挿入
することによって波高値が4.3kA程度の電流に対し
て耐量があれば良いことになる。電流検出器11によっ
て検出された電流値から回路が短絡状態であると制御線
3cを介して制御部3Aが判断し、瞬時にサイリスタ1
Aの点弧信号を停止し、事故電流はサイリスタ1Aによ
って遮断される。このときのサイリスタ1Aと機械式開
閉器2Aに流れる電流波形を図4に模式的に示す。図に
おいて、破線aは抵抗体10がない場合の流れる事故電
流、実線bは抵抗体10により抑制された事故電流をそ
れぞれ表している。サイリスタ電流は瞬時に遮断され、
機械式開閉器2Aは開極状態を保持し続けていることよ
り電流は流れない。
Assuming that the resistance value of the resistor 10 is 1 ohm, the flowing current is about 3 kA. In general, since the short-circuit impedance is an inductive load, the peak value of the current flowing when there is no resistor 10 may be about 30 kA, and the thyristor 1A needs to have a current withstand capability for this current. For example, by inserting the resistor 10 having a resistance of 1 ohm, it suffices to have a resistance to a current having a peak value of about 4.3 kA. The control unit 3A determines via the control line 3c that the circuit is in a short-circuit state from the current value detected by the current detector 11, and the thyristor 1
The ignition signal of A is stopped, and the fault current is cut off by the thyristor 1A. FIG. 4 schematically shows current waveforms flowing through the thyristor 1A and the mechanical switch 2A at this time. In the drawing, a broken line a indicates a fault current flowing without the resistor 10, and a solid line b indicates a fault current suppressed by the resistor 10. The thyristor current is cut off instantaneously,
No current flows because the mechanical switch 2A keeps the open state.

【0022】次に、図3の回路が短絡状態ではなく、負
荷インピーダンス33に対して電力が供給可能な状態に
あるとき(定常状態)について考える。定常状態で開閉
装置8Aが開放状態からサイリスタ1Aを投入して導通
状態に移行すると回路には約500Aの電流が流れ、負
荷インピーダンス33には3.3kVの電圧、すなわち
電源電圧の86%の電圧が供給される。電流検出器11
(図1)により検出された電流から回路が定常状態にあ
ると判断されると、制御部3A(図1)から機械式開閉
器2Aに制御線3aを介して閉極指令が送られ、機械式
開閉器2Aが投入される。機械式開閉器2Aのインピー
ダンスはサイリスタ1Aのインピーダンスと比較すると
充分に小さく電流I2のほとんどが開閉器2Aを流れ、
その結果、負荷インピーダンス33への供給電圧が10
0%になる。
Next, consider the case where the circuit of FIG. 3 is not in a short-circuit state, but in a state where power can be supplied to the load impedance 33 (steady state). When the switchgear 8A is turned on from the open state to turn on the thyristor 1A in the steady state and enters the conductive state, a current of about 500 A flows through the circuit, and the load impedance 33 has a voltage of 3.3 kV, that is, a voltage of 86% of the power supply voltage. Is supplied. Current detector 11
When it is determined from the current detected by (FIG. 1) that the circuit is in a steady state, a closing command is sent from the control unit 3A (FIG. 1) to the mechanical switch 2A via the control line 3a, The type switch 2A is turned on. Impedance of the mechanical switch 2A Most sufficiently small current I 2 when compared to the impedance of the thyristor 1A flows through the switch 2A,
As a result, the supply voltage to the load impedance 33 becomes 10
0%.

【0023】このときの電流波形と負荷インピーダンス
33の供給電圧の大きさを図5に示す。図において、実
線cは抵抗体10により抑制された定常電流、実線dは
定常電流をそれぞれ表している。定常状態では機械式開
閉器2Aによって通電されていることになり、この場合
サイリスタ1Aへの点弧信号は停止してもよい。電流遮
断は開閉器2Aによって行われ、機械式開閉器2Aには
例えば図3の回路では12.5kA相当の遮断容量が必
要となる。サイリスタ1Aと直列に挿入される抵抗体1
0の大きさは、定常回路の投入時に、サイリスタ1Aが
投入してから機械式開閉器2Aが投入するまでの時間に
負荷に供給すべき電圧値と、短絡回路投入時に抵抗で抑
制される電流値とサイリスタ1Aの耐電流耐量により選
択すればよい。
FIG. 5 shows the current waveform and the magnitude of the supply voltage of the load impedance 33 at this time. In the drawing, a solid line c represents a steady current suppressed by the resistor 10, and a solid line d represents a steady current. In the steady state, the power is supplied by the mechanical switch 2A. In this case, the firing signal to the thyristor 1A may be stopped. The current interruption is performed by the switch 2A, and the mechanical switch 2A requires, for example, an interruption capacity of 12.5 kA in the circuit of FIG. Resistor 1 inserted in series with thyristor 1A
The value of 0 is the voltage value to be supplied to the load during the time from when the thyristor 1A is turned on to when the mechanical switch 2A is turned on when the steady circuit is turned on, and the current that is suppressed by the resistance when the short circuit is turned on. It may be selected according to the value and the withstand current capacity of the thyristor 1A.

【0024】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、サイリスタに直列に抵抗を挿入し、サイリスタと抵
抗体の直列回路に並列に短絡電流遮断容量のある機械式
開閉器を接続したことにより、短絡回路を投入したとき
に必要なサイリスタとの耐電流耐量を低減することが可
能である。
As described above, according to the first embodiment, the resistor is inserted in series with the thyristor, and the mechanical switch having the short-circuit current breaking capacity is connected in parallel with the series circuit of the thyristor and the resistor. Thereby, it is possible to reduce the withstand current capacity of the thyristor required when the short circuit is turned on.

【0025】実施の形態2.図6はこの発明の実施の形
態2を示す構成図である。図6において、図1と対応す
る部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図において、8Bは本実施の形態による開閉装置、12
は限流要素としてのリアクトルである。即ち、本実施の
形態では、サイリスタ1Aと直列に限流要素としてのリ
アクトル12を接続する。その他の構成は、図1と同様
である。
Embodiment 2 FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. 6, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the figure, 8B is a switchgear according to the present embodiment, 12B.
Is a reactor as a current limiting element. That is, in the present embodiment, the reactor 12 as a current limiting element is connected in series with the thyristor 1A. Other configurations are the same as those in FIG.

【0026】次に動作について説明する。サイリスタ1
Aが事故回路を投入した場合、流れる事故電流I3はリ
アクトル12によって抑制される。このとき実施の形態
1と異なり、電流には直流分が重畳されるので、サイリ
スタ1Aの耐電流耐量としてはこの直流分を考慮する必
要がある。定常回路を投入した場合には、負荷インピー
ダンス33(図3)が抵抗性負荷の場合、負荷インピー
ダンス33に供給される電圧の降下分は実施の形態1よ
り小さくすることが可能となる。その他の動作は実施の
形態1と同様である。
Next, the operation will be described. Thyristor 1
When A enters the fault circuit, the flowing fault current I 3 is suppressed by the reactor 12. At this time, unlike the first embodiment, a direct current component is superimposed on the current. Therefore, the direct current component must be considered as the withstand current capability of the thyristor 1A. When the stationary circuit is turned on, when the load impedance 33 (FIG. 3) is a resistive load, the drop of the voltage supplied to the load impedance 33 can be made smaller than in the first embodiment. Other operations are the same as those in the first embodiment.

【0027】このように、本実施の形態よれば、サイリ
スタに直列にリアクトルを挿入しサイリスタとリアクト
ルの直列回路に並列に短絡電流遮断容量のある機械式開
閉器を接続したことにより、短絡回路を投入したときに
必要なサイリスタとの耐電流耐量を低減することが可能
である。
As described above, according to this embodiment, the reactor is inserted in series with the thyristor, and the mechanical switch having a short-circuit current interrupting capacity is connected in parallel with the series circuit of the thyristor and the reactor. It is possible to reduce the withstand current capacity of the thyristor required when the thyristor is turned on.

【0028】実施の形態3.なお、上記実施の形態1お
よび2では、相互に逆向きに並列接続されたサイリスタ
と直列に限流要素を接続しているが、それぞれのサイリ
スタに限流要素を接続したものを並列接続してもよく、
同様の効果が得られる。また、上記実施の形態1および
2では、限流要素として、抵抗体やリアクトル等の場合
について説明したが、限流通過電流値に対して抵抗値が
非線形の非線形限流素子を用いてもよく、同様の効果が
得られる。また、上記実施の形態1および2では、単相
部分の回路構成について説明したが、3相回路のそれぞ
れに適用してもよく、同様の効果が得られる。
Embodiment 3 In the first and second embodiments, the current limiting elements are connected in series with the thyristors connected in parallel in opposite directions to each other, but those in which the current limiting elements are connected to the respective thyristors are connected in parallel. Well,
Similar effects can be obtained. In the first and second embodiments, the case where the current limiting element is a resistor, a reactor, or the like has been described. However, a nonlinear current limiting element having a non-linear resistance with respect to the current passing through current may be used. The same effect can be obtained. In the first and second embodiments, the circuit configuration of the single-phase portion has been described. However, the present invention may be applied to each of the three-phase circuits, and similar effects can be obtained.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上のように、請求項第1項記載の発明
によれば、半導体スイッチと直列に事故電流を抑制する
限流要素を接続し、この半導体スイッチと限流要素の直
列回路と並列に事故電流の遮断性能を有する機械式開閉
器を接続したので、事故回路を半導体スイッチで投入し
たときに流れる電流を限流要素によって抑制し、電流遮
断は機械式開閉器で行うことができ、以て、瞬時に回路
を投入する機能を有すると共に、半導体スイッチの必要
とする耐電流耐量を低減できるという効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a current limiting element for suppressing a fault current is connected in series with a semiconductor switch, and a series circuit of the semiconductor switch and the current limiting element is connected to the semiconductor switch. Because a mechanical switch with fault current interruption performance is connected in parallel, the current that flows when the fault circuit is turned on by a semiconductor switch is suppressed by a current-limiting element, and the current can be interrupted by a mechanical switch. Thus, there is an effect that the circuit has the function of instantaneously turning on the circuit, and the withstand current capacity required of the semiconductor switch can be reduced.

【0030】請求項第2項記載の発明によれば、請求項
第1項の発明において、機械式開閉器の動作機構部に電
磁反発機構を用いるので、電磁反発によって機械式開閉
器の開極時間を短縮でき、以て、請求項第1項の発明と
同様の効果があると共に、遮断も瞬時に行え、投入遮断
ともに高速動作が可能となる効果がある。また、接点部
を流れる商用周波電流の遮断時の極性に対して反対方向
の極性の高周波電流を重畳できる構成としたので、請求
項第1項の発明と同様の効果がある。
According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an electromagnetic repulsion mechanism is used for the operation mechanism of the mechanical switch, so that the opening of the mechanical switch is caused by the electromagnetic repulsion. The time can be shortened, so that the same effects as those of the first aspect of the invention can be obtained. In addition, the switching can be performed instantaneously, and the closing and closing can be performed at a high speed. Further, since the configuration is such that a high-frequency current having a polarity opposite to the polarity when the commercial frequency current flowing through the contact portion is cut off can be superimposed, the same effect as the first aspect of the present invention can be obtained.

【0031】請求項第3項記載の発明によれば、請求項
第1項の発明において、限流要素をリアクトルで構成し
たので、半導体スイッチによる投入電流をリアクトルで
抑制でき、以て、請求項第1項の発明と同様の効果があ
る。
According to the third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, since the current limiting element is constituted by the reactor, the input current by the semiconductor switch can be suppressed by the reactor. The same effects as those of the first aspect are obtained.

【0032】請求項第4項記載の発明によれば、請求項
第1項の発明において、限流要素を抵抗体で構成したの
で、半導体スイッチによる投入電流を抵抗体で抑制で
き、以て、請求項第1項の発明と同様の効果がある。
According to the fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the current limiting element is constituted by a resistor, a current applied by the semiconductor switch can be suppressed by the resistor. There is an effect similar to that of the first aspect of the present invention.

【0033】請求項第5項記載の発明によれば、請求項
第1項の発明において、限流要素を通過電流値に対して
インピーダンスが変化する非線形限流素子を用いている
ので、半導体スイッチによる投入電流を、負荷電流レベ
ルの電流に対してはインピーダンスが低く、短絡電流の
ような大電流に対してはインピーダンスが高いような非
線形限流素子で抑制でき、以て、請求項第1項の発明と
同様の効果がある。
According to the fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a non-linear current limiting element whose impedance changes with respect to a current value passing through the current limiting element is used. 2. The non-linear current-limiting element having a low impedance with respect to a load current level and a high impedance with respect to a large current such as a short-circuit current can be suppressed. The present invention has the same effect as the invention.

【0034】請求項第6項記載の発明によれば、請求項
第1項〜第5項のいずれかの発明において、半導体スイ
ッチが相互に逆並列された一対のサイリスタで構成した
ので、請求項第1項の発明と同様の効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects of the present invention, the semiconductor switch is constituted by a pair of thyristors antiparallel to each other. The same effects as those of the first aspect are obtained.

【0035】請求項第7項記載の発明によれば、請求項
第1項〜第6項のいずれかに記載の発明において、半導
体スイッチを投入した時に流れる電流を検出する検出手
段と、その検出値が事故電流か定常電流かを判別する判
断部とを備え、半導体スイッチの投入時に流れる電流が
事故電流か定常電流かに応じて機械式開閉器の投入を制
御するので、請求項第1項の発明と同様の効果があると
共に、事故回路投入時の遮断に要する時間の短縮および
半導体スイッチおよび限流要素が必要とする熱的な電流
耐量を低減できるという効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the detecting means for detecting a current flowing when the semiconductor switch is turned on, and the detecting means A judgment unit for judging whether the value is a fault current or a steady current, wherein the turning on of the mechanical switch is controlled according to whether the current flowing when the semiconductor switch is turned on is the fault current or the steady current. In addition to the effects similar to those of the invention described above, there is an effect that the time required for shutting down when the fault circuit is turned on can be reduced, and the thermal withstand current required by the semiconductor switch and the current limiting element can be reduced.

【0036】請求項第8項記載の発明によれば、請求項
第7項の発明において、半導体スイッチを投入したとき
に流れる電流を検出する手段を備え、その値によって事
故回路を投入したと判断されるときは機械式開閉器を投
入することなく半導体スイッチでその電流を遮断する、
つまり、半導体スイッチが投入し限流要素により抑制さ
れた電流が事故電流に対応する場合には、瞬時に半導体
スイッチでその電流を遮断するので、請求項第1項の発
明と同様の効果があると共に、事故回路投入時の遮断に
要する時間が短縮可能な効果がある。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, there is provided means for detecting a current flowing when the semiconductor switch is turned on, and it is determined based on the value thereof that the fault circuit has been turned on. When the current is cut off by a semiconductor switch without turning on a mechanical switch,
In other words, when the semiconductor switch is turned on and the current suppressed by the current limiting element corresponds to the fault current, the current is instantaneously cut off by the semiconductor switch, so that the same effect as the first aspect of the present invention is obtained. At the same time, there is an effect that the time required for shutting down when the fault circuit is turned on can be reduced.

【0037】請求項第9項記載の発明によれば、請求項
第7項または第8項の発明において、電流検出の値によ
り定常回路を半導体スイッチが投入したと判断されると
きは機械式開閉器を瞬時に投入する、つまり、半導体ス
イッチが投入され限流要素により抑制された電流が事故
電流に対応しない場合には、続いて機械式の開閉装置を
投入するように制御するので、請求項第7項および第8
項と同様の効果があると共に、半導体スイッチおよび限
流要素が必要とする熱的な電流耐量を低減できるという
効果がある。
According to the ninth aspect of the present invention, in the invention of the seventh or eighth aspect, when it is determined that the semiconductor switch has turned on the steady state circuit based on the value of the current detection, the mechanical switch is used. When the semiconductor switch is turned on instantaneously, that is, when the current suppressed by the current limiting element does not correspond to the fault current when the semiconductor switch is turned on, control is performed so as to subsequently turn on the mechanical switchgear. Clauses 7 and 8
In addition to the effects similar to the above, there is an effect that the thermal current resistance required by the semiconductor switch and the current limiting element can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示した実施の形態1に用いられる機械
式開閉器の構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a mechanical switch used in the first embodiment shown in FIG.

【図3】 図1に示した開閉装置の動作を説明するため
の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the operation of the switchgear shown in FIG.

【図4】 図1に示した開閉装置の動作を説明するため
の電流波形図である。
FIG. 4 is a current waveform diagram for explaining the operation of the switchgear shown in FIG.

【図5】 図1に示した開閉装置の動作を説明するため
の電流波形図である。
FIG. 5 is a current waveform diagram for explaining the operation of the switchgear shown in FIG.

【図6】 この発明の実施の形態2を示す構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図7】 従来の開閉装置を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional switching device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A 半導体スイッチ、2A 機械式開閉器、3A
制御部 8A,8B 開閉装置、10 抵抗
体、11 電流検出器、12 リアクトル。
1A semiconductor switch, 2A mechanical switch, 3A
Control unit 8A, 8B switchgear, 10 resistor, 11 current detector, 12 reactor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 俊則 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高橋 知恵 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshinori Kimura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Tomoe Takahashi 2-3-2 Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体スイッチと、 この半導体スイッチに直列接続され事故電流を抑制する
限流要素と、 上記半導体スイッチと上記限流要素が直列接続された回
路に並列に接続された接離自在な一対の接点を持つ機械
式開閉器とを備え、投入は上記半導体スイッチにより投
入し、遮断は上記機械式開閉器で遮断するようにしたこ
とを特徴とする開閉装置。
1. A semiconductor switch, a current limiting element connected in series to the semiconductor switch to suppress an accident current, and a detachable and freely connectable / disconnectable circuit connected in parallel to a circuit in which the semiconductor switch and the current limiting element are connected in series. A switchgear comprising: a mechanical switch having a pair of contacts, wherein the switch is turned on by the semiconductor switch, and the switch is turned off by the mechanical switch.
【請求項2】 上記機械式開閉器は、電磁反発機構によ
って高速開極が可能であることを特徴とする請求項第1
項記載の開閉装置
2. The mechanical switch according to claim 1, wherein a high-speed opening is possible by an electromagnetic repulsion mechanism.
Switchgear described in the item
【請求項3】 上記限流要素は、リアクトルであること
を特徴とする請求項第1項記載の開閉装置。
3. The switchgear according to claim 1, wherein the current limiting element is a reactor.
【請求項4】 上記限流要素は、抵抗体であることを特
徴とする請求項第1項記載の開閉装置。
4. The switchgear according to claim 1, wherein the current limiting element is a resistor.
【請求項5】 上記限流要素は、通過電流値に対して抵
抗値が非線形の非線形限流素子であることを特徴とする
請求項第1項記載の開閉装置。
5. The switching device according to claim 1, wherein the current limiting element is a nonlinear current limiting element having a resistance value that is non-linear with respect to a passing current value.
【請求項6】 上記半導体スイッチは、相互に逆並列さ
れた一対のサイリスタで構成されていることを特徴とす
る請求項第1項〜第5項のいずれかに記載の開閉装置。
6. The switchgear according to claim 1, wherein said semiconductor switch comprises a pair of thyristors antiparallel to each other.
【請求項7】 上記半導体スイッチを投入した時に流れ
る電流を検出する検出手段と、その検出値が事故電流か
定常電流かを判別する判断部とを備え、上記半導体スイ
ッチの投入時に流れる電流が事故電流か定常電流かに応
じて上記機械式開閉器の投入を制御することを特徴とす
る請求項第1項〜第6項のいずれかに記載の開閉装置。
7. A detecting means for detecting a current flowing when the semiconductor switch is turned on, and a judging unit for judging whether the detected value is a fault current or a steady current, wherein the current flowing when the semiconductor switch is turned on is a fault. The switchgear according to any one of claims 1 to 6, wherein closing of the mechanical switch is controlled according to the current or the steady current.
【請求項8】 上記半導体スイッチの投入時に流れる電
流が事故電流の場合には、上記機械式開閉器を投入せず
に上記半導体スイッチが即刻その事故電流を遮断するよ
うに制御することを特徴とする請求項第7項記載の開閉
装置。
8. When the current flowing when the semiconductor switch is turned on is an accident current, control is performed such that the semiconductor switch immediately cuts off the accident current without turning on the mechanical switch. The switchgear according to claim 7, wherein
【請求項9】 上記半導体スイッチの投入時に流れる電
流が定常電流の場合には、上記機械式開閉器を即刻投入
するように制御することを特徴とする請求項第7項また
は第8項記載の開閉装置。
9. The method according to claim 7, wherein when the current flowing when the semiconductor switch is turned on is a steady current, the mechanical switch is controlled to be turned on immediately. Switchgear.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7079363B2 (en) 2002-04-12 2006-07-18 Lg Industrial Systems Co., Ltd. Hybrid DC electromagnetic contactor
CN104241058A (en) * 2014-09-03 2014-12-24 江苏江城电气有限公司 Current open circuit arc extinguishing device and method based on nonlinear resistor
JP2017220446A (en) * 2016-06-08 2017-12-14 光寶電子(廣州)有限公司 Switching device
CN111863483A (en) * 2020-07-08 2020-10-30 上海京硅智能技术有限公司 Hybrid switch control mechanism

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