專利名稱：電力開關(guān)裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有效控制電力用開關(guān)設備的斷開動作的電力開關(guān)裝置及 其控制方法。
背景技術(shù)：
在斷路器等的電力用開關(guān)設備中，在斷開以無負載輸電線的充電電流或者 電容器組的負載電流等為代表的超前小電流的情況下，要求斷開過程中不會發(fā) 生再起弧的現(xiàn)象。以往，作為用于完成該任務的一種手法，是從電力用開關(guān)設 備的斷開時開始到恢復電壓出現(xiàn)峰值的約10ms為止的期間，高速地使電力用開 關(guān)設備動作，從而使電力用開關(guān)設備的絕緣恢復速度超過斷開超前小電流的恢 復電壓。
例如，在下述專利文獻l中揭示了一種技術(shù)，該技術(shù)在斷開可動接觸部的 初期階段，通過在全部斷開行程之中相對較快的凸輪機構(gòu)連接斷路器的可動接 觸部與開關(guān)驅(qū)動機構(gòu)。另外，在該專利文獻l中還揭示了，因為能夠僅在需要 的區(qū)間內(nèi)高速驅(qū)動可動接觸部，所以與在斷開時的整個全部行程中高速驅(qū)動的 斷路器相比，能夠降低驅(qū)動能量的總和，并且能夠防止設備的大型化。特開2004 — 55420號公報
然而，在所述專利文獻l中所示的以往技術(shù)中，因為作為用于使斷開動作 初期的速度高速化的方法，必須在觸點部和操作裝置之間追加設置利用凸輪機 構(gòu)而構(gòu)成的連接機構(gòu)部，所以存在結(jié)構(gòu)復雜化、且不能實現(xiàn)開關(guān)驅(qū)動機構(gòu)的簡 化的問題。另外，由于向連接機構(gòu)部施加較大的操作力，所以凸輪機構(gòu)本身也 必須由剛性強的零件構(gòu)成，存在著直接影響成本增加和尺寸增大的問題。
另外，在所述以往技術(shù)中，雖然能夠通過控制斷開動作，在不產(chǎn)生再起弧 的斷開時間使斷路器動作，但是存在著其適用范圍僅限于使各相獨立能夠進行 開關(guān)動作的單相操作形斷路器的問題。
本發(fā)明是鑒于所述問題而設計的，其目的在于提供一種電力開關(guān)裝置及其
控制方法，它抑制成本的增加和尺寸的增大，且實現(xiàn)能夠有效地防止短路過程 中產(chǎn)生再起弧的電力開關(guān)裝置，同時不僅限于單相操作形的開關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題并達到目的，本發(fā)明的電力開關(guān)裝置包括連接于電源 側(cè)電路和負載電路之間的斷路器；測量流過上述電源側(cè)電路和上述斷路器之間 的各相電流的電流測量部；預測上述各相電流的電流零點以控制開閉相位的開 閉相位控制部；以及同時驅(qū)動設置于上述斷路器的三相滅弧室的觸頭的操作裝 置，在該電力開關(guān)裝置中，具有如下特點，即上述開閉相位控制部在斷開包含 超前小電流的負載電流的情況下，以上述三相之中的任一相到達電流零點的時 刻為基準時刻，控制上述操作裝置，從而使得上述斷路器的各觸頭在從該基準 時刻開始的電角度20。 40°之間進行斷開動作。
如果采用本發(fā)明的電力開關(guān)裝置，則因為在斷開包含超前小電流的負載電 流的情況下，以上述三相之中的任一相到達電流零點的時刻為基準時刻，進行 控制，使得從該基準時刻開始斷路器的各觸頭在電角度20。 40°之間進行斷 開動作，所以起到能夠有效地防止斷開過程中產(chǎn)生再起弧、且抑制成本增加及 尺寸增大并實現(xiàn)電力開關(guān)裝置的效果。
圖l是表示本發(fā)明的適當實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)及斷路器的閉路 狀態(tài)的圖。
圖2是表示圖1所示的斷路器的開路狀態(tài)的圖。
圖3是表示本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置中的極間絕緣強度特性的一個例子 的圖。
圖4是用于說明本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置的斷開相位控制的概念的圖。
圖5是將橫軸作為電角度來表示三相交流電流波形的圖。
標號說明
11斷路器
20R、 20S、 20T輸電線 21R、 21S、 21T電流測量部 22R、 22S、 22T滅弧室
23操作裝置
24控制桿
25連接機構(gòu)部
26、 27R、 27S、 27T連接點
28開閉相位控制部
30斷開指令信號
31斷開控制信號
32閉合指令信號
33閉合控制信號
具體實施例方式
下面，根據(jù)附圖來詳細說明本發(fā)明的適當實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置以及該 電力開關(guān)裝置的控制方法。另外，本發(fā)明并不僅限于下面所示的實施形態(tài)。 (裝置的構(gòu)成)
圖l是表示本發(fā)明的適當實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該圖所 示的電力開關(guān)裝置包括插入連接電源側(cè)電路和負載電路之間的輸電線20R、 20S、 20T的斷路器ll;以及例如是微處理器的、控制斷路器ll的斷開/閉合動作 的開閉相位控制部28。另外，在輸電線20R、 20S、 20T的電源側(cè)電路一側(cè)，設 置測量流過斷路器11的各相電流的電流測量部21R、 21S、 21T，開閉相位控制 部28根據(jù)來自電流測量部21R、 21S、 21T的測量輸出以及來自外部(例如上位裝 置)的斷開指令信號30和閉合指令信號32，進行包含開閉相位控制的運算處理， 通過這樣來進行斷路器ll的斷開/閉合動作的控制。
另外，在圖1中，斷路器ll是三相共箱式的斷路器，其包括對各相設置 的滅弧室22R、 22S、 22T;同時驅(qū)動滅弧室22R、 22S、 22T內(nèi)的未圖示的各觸 頭的操作裝置23;以及連接設置于操作裝置23的控制桿24的連接點26和各相滅 弧室22R、 22S、 22T的連接點27R、 27S、 27T的連接機構(gòu)部25。另外，圖l所示 的狀態(tài)表示斷路器ll為閉路狀態(tài)，通過利用操作裝置23在X方向上驅(qū)動連接機 構(gòu)部25，從而進行開路動作。另外，圖2所示的狀態(tài)表示斷路器11為開路狀態(tài)， 通過利用操作裝置23在Y方向上驅(qū)動連接機構(gòu)部25，從而進行閉路動作。
(裝置的動作)
接著，說明本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置的斷開/閉合動作。如果將來自外部 的斷開指令信號30輸入開閉相位控制部28，則開閉相位控制部28根據(jù)來自電流 測量部21R、 21S、 21T的輸出信號檢測出流過各相的電流，同時對操作裝置23 輸出斷開控制信號31，以使得在最適當?shù)南辔粩嚅_斷路器ll。操作裝置23驅(qū)動 控制桿24，以在X方向上驅(qū)動連接機構(gòu)部25，從而實行斷開動作。完成斷開動 作之后，斷路器11的狀態(tài)為圖2所示的開路狀態(tài)。
另一方面，如果將來自外部的閉合指令信號32輸入開閉相位控制部28，則 開閉相位控制部28根據(jù)來自電流測量部21R、 21S、 21T的輸出信號檢測出流過 各相的電流，同時對操作裝置23輸出閉合控制信號33，以使得在最適當?shù)南辔?接通斷路器ll。操作裝置23驅(qū)動控制桿24，以在Y方向上驅(qū)動連接機構(gòu)部25， 從而實行接通動作。完成接通動作之后，斷路器ll的狀態(tài)為圖l所示的閉路狀 態(tài)。
(本實施形態(tài)的斷開相位控制)
然后，說明本實施形態(tài)的斷開相位控制。在斷開以對無負載輸電線進行充 電的電流或者電容器組的負載電流等為代表的超前小電流的情況下，在滅弧室 內(nèi)部的觸頭上，在從實行斷開的斷開點開始到下一次電流零點之間，在斷路器 極間產(chǎn)生電弧。另外，這里將產(chǎn)生電弧的時間定義為電弧時間。
圖3是表示本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置中的極間絕緣強度特性的一個例子 的圖。在圖3中，橫軸表示電角度(。)，縱軸表示極間恢復電壓V化，極間恢復 電壓曲線1表示電弧時間為0的情況下的電壓特性。另外，在該圖中，分別表示 在斷路器于斷開點八(電角度0=0° )處斷開的情況下的2條極間飛弧電壓曲線、即 極間飛弧電壓曲線1(實線波形)以及極間飛弧電壓曲線2(點劃線波形)。另外，這 些極間飛弧電壓曲線l、 2表示由在斷開點A處斷開之后的極間絕緣性能、斷開 速度等所決定的極間絕緣強度特性。
這里，斷路器11的極間絕緣強度特性考慮例如圖3所示的極間飛弧電壓曲 線2那樣的情況。在這種情況下，在兩曲線交叉的點C處，由于極間飛弧電壓低 于極間恢復電壓，所以產(chǎn)生極間飛弧(再起弧)。因此，由于具有要求不會發(fā)生 再起弧的斷開超前小電流的任務，所以必須使極間飛弧電壓曲線超過極間恢復 電壓曲線。
圖4是用于說明本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置的斷開相位控制的概念的圖。 代替圖3所示的極間恢復電壓曲線1，而表示在產(chǎn)生規(guī)定時間的電弧(在圖3的例 子中，電弧時間t)的情況下的極間恢復電壓曲線2。
通過比較圖3和圖4可知，在電弧時間為0的情況下，由于在斷開的同時極 間恢復電壓上升，所以作為斷開任務成為最苛刻的條件。另一方面，在確保某 一定的電弧時間的情況下，由于有電弧時間，而使極間恢復電壓的上升延遲， 所以對于所要求的絕緣性能具有余量。
圖5是將橫軸作為電角度來表示三相交流電流波形的圖。在圖5中，如果將 三相之中的任一相達到電流零點的時刻、例如達到R相的電流零點的時刻設定 為電角度a，將從電角度ct經(jīng)過20。后的時刻設定為電角度P，將從電角度P經(jīng)過 20°后的時刻設定為電角度Y，再將從電角度Y經(jīng)過20。后的時刻設定為電角度 S，而且將從電角度S經(jīng)過60。后的時刻設定為電角度s，則緊接R相在電角度a 處達到電流零點之后的S相、T相的電流零點分別變成s、 S。從R相達到電流零 點的時亥ij(電角度a)開始的電角度在20 40。的范圍、即從電角度P到Y(jié)的范圍 內(nèi)，通過對三相同時進行斷開，從而確保R相的電弧時間在電角度達到140。 (=300° —(120° +40° ))以上，確保S相的電弧時間在電角度達到80。 (=240° — (120° +40° ))以上，即使是電弧時間最短的T相，也能夠確保電弧時間在電角 度達到20° (=180。 一(120。 +40° ))以上。
這樣，在本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置及其控制方法中，在控制三相共箱式 的斷路器的斷開相位的情況下，因為進行確保規(guī)定時間以上的電弧時間的斷開 相位控制，所以能夠充分地確保極間恢復電壓產(chǎn)生時刻的斷路器極間的絕緣性 能，能夠容易且有效地實現(xiàn)沒有再起弧的斷開。
另外，在本實施形態(tài)的電力開關(guān)裝置及其控制方法中，因為對于與極間恢 復電壓相關(guān)的斷路器極間的絕緣性能具有余量，所以能夠降低斷開動作的速 度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)滅弧室的小型化、降低操作力、簡化連接機構(gòu)部等。
工業(yè)上的實用性
如上所述，本發(fā)明的電力開關(guān)裝置及其控制方法，對于能夠有效地防止斷 開過程中的再起弧的電力開關(guān)裝置是有用的，特別適用于三相共箱式的斷路 器。
權(quán)利要求
1. 一種電力開關(guān)裝置，其特征在于，該電力開關(guān)裝置包括連接于電源側(cè)電路和負載電路之間的斷路器；測量流過所述電源側(cè)電路和所述斷路器之間的各相電流的電流測量部；預測所述各相電流的電流零點以便控制開閉相位的開閉相位控制部；以及同時驅(qū)動設置于所述斷路器的三相滅弧室的觸頭的操作裝置，在該電力開關(guān)裝置中，所述開閉相位控制部在斷開包含超前小電流的負載電流的情況下，以所述三相之中的任一相到達電流零點的時刻為基準時刻，控制所述操作裝置，從而使得所述斷路器的各觸頭從該基準時刻開始的電角度在20°～40°之間的時間范圍內(nèi)進行斷開動作。
2. —種電力開關(guān)裝置的控制方法，其特征在于，是根據(jù)流過電源側(cè)電路和三相共箱式斷路器之間的各相電流、來控制連接于 該電源側(cè)電路和負載電路之間的該三相共箱式斷路器的開關(guān)動作的電力開關(guān)裝置 的控制方法，在該電力開關(guān)裝置的控制方法中，在斷開包含超前小電流的負載電流的情況下，控制斷開動作，使得所述三相 共箱式斷路器的觸點的斷開時間是在以三相之中任一相的電流零點為基準的電角 度在20° 40°之間的時間范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力開關(guān)裝置及其控制方法，是一種能夠抑制成本的增加及尺寸的增大，且實現(xiàn)能夠有效地防止斷開過程中的再起弧現(xiàn)象的電力開關(guān)裝置。該電力開關(guān)裝置包括連接于電源側(cè)電路和負載電路之間的斷路器；測量流過電源側(cè)電路和斷路器之間的各相電流的電流測量部；預測各相電流的電流零點以控制開閉相位的開閉相位控制部；以及同時驅(qū)動設置于斷路器的三相滅弧室的觸頭的操作裝置，在該電力開關(guān)裝置中，開閉相位控制部在斷開包含超前小電流的負載電流的情況下，以三相之中的任一相到達電流零點的時刻為基準時刻，控制操作裝置，從而使得斷路器的各觸頭在從該基準時刻開始的電角度20°～40°之間進行斷開動作。
文檔編號H01H33/44GK101383243SQ20081009604
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者森智仁, 香山治彥 申請人:三菱電機株式會社