JP2586253B2 - 遮断器の投入試験回路 - Google Patents

遮断器の投入試験回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、遮断器、特に多点切
投入抵抗付遮断器の無負荷送電線を高速再閉路時におけ
る投入試験回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】まず、投入抵抗付遮断器について説明す
る。一般に高電圧大容量の遮断器においては、無負荷送
電線路の遮断時に線路に電荷が残留し、この残留電荷の
ある線路を遮断器で投入する場合、回路電圧の数倍に至
る過電圧を発生することがある。従って、遮断器の投入
時にこの過電圧を抑制する必要があり、このために遮断
器の主接点の投入前に、この主接点に並列に抵抗を入れ
る抵抗接点を持った遮断器、つまり投入抵抗付遮断器が
考えられている。
【0003】図4は例えば特公昭61-49770号公報に示さ
れた従来の投入抵抗付遮断器の回路を示すものであり、
主接点S1 に接点装置としての抵抗接点S2 が抵抗Rを
介して並列に接続されている。図5に示すように、主接
点S1 および抵抗接点S2 とも開路した状態(開)にお
いて投入指令が与えられると、まず抵抗接点S2 が時刻
aで閉路(閉)し、それから時刻T1 だけ経過した時刻
bで主接点S1 が閉路するようになっている。この場
合、抵抗Rの値は、例えば国内の電圧500KV 系統の遮断
器においては1相当たり 500Ω〜1000Ωが、またT1
値は約0.5 サイクル程度が適当であり、このような数値
に設定すれば、無負荷送電線路の投入時の過電圧倍数は
1.7 以下に押えられる。
【0004】上述のような投入抵抗付遮断器は、通常2
点または4点の複数の遮断点で構成されている。このた
め投入抵抗付遮断器による無負荷送電線の再閉路時に
は、以下に述べる現象がおこる。
【0005】図6に無負荷送電線の開閉を行う場合の2
点切投入抵抗付遮断器と周辺の等価回路を示す。図6に
おいて、図の中央部枠内が遮断器を示し、B11−B12、
B21−B22が主接点、S11−S12、S21−S22は前記主
接点に並列に接続された抵抗接点、Cc1、Cc2は分圧コ
ンデンサで2点切遮断器中央部の対地静電容量Ceに起
因する各遮断点の分担電圧の不平等を補正するためのも
の、Rc1、Rc2は投入抵抗体、Lcは各部導体のインダ
タンスを示す。次に遮断器周辺の試験回路について、L
s、Csはそれぞれ電源の等価インダタンスと等価静電
容量、Lb11、Lb12、Lb21、Lb22は各部導体のイ
ンダタンス、Ce1、Ce2は各部の対地静電容量を模擬す
るものである。
【0006】遮断器が遮断動作を行うと、ラインには電
源電圧のビーク値とほぼ同レベルの電圧が残留する。次
に遮断器が投入動作を開始し、遮断器の抵抗接点間のギ
ャップ間隔がある寸法以下になると閃絡を生じるが、こ
の場合、各接点のギャップ間隔のばらつきや放電のばら
つきなどのために、各接点の閃絡するタイミングにずれ
を生じ、S11−S12、S21−S22いずれか一方の接点が
先に閃絡する。これによって2遮断点の中央部分N1の
電位は、先に閃絡した側から電荷の供給を受け、電源電
圧またはラインの残留電圧に向かって上昇する。この電
圧の上昇率(峻度)は、Rc1、Cc2、CeまたはRc2、
Cc1、Ceでほぼ支配され、雷インパルス電圧の峻度に
ほぼ近い。
【0007】上記N1点の電圧の変化により、S11−S
12、S21−S22のいずれかの閃絡していない抵抗接点に
は、ほぼ雷インパルスと同等の峻度をもつ電圧が加わ
る。この電圧は、最大でラインの残留電圧と電源電圧の
差で示される値(約2√2E、E=定格電圧/√3)と
なり得るが、電圧の上昇過程で接点間に閃絡を生じるた
め、接点間のギャップ間隔に対応した値で制限される。
【0008】次に、上記投入過程での抵抗接点間の閃絡
電圧について述べる。図7は抵抗接点の閃絡電圧とコン
タクトストロークの関係を示したものである。投入動作
時に一方の消弧室ユニットの抵抗接点に加わる電圧を1
p.u.とすると抵抗接点閃絡時の平均的なコンタクトスト
ロークはL0 となる。しかし放電のばらつきの下限(平
均値−3σ)で閃絡すると仮定すると、閃絡時のコンタ
クトストロークはL1 となる。この閃絡によって他方の
抵抗接点間には雷インパルス電圧とほぼ同等の峻度を有
する電圧が加わるが、この抵抗接点間が放電のばらつき
の上限(平均値+3σ)で閃絡する場合を考える。図7
において、インパルス比を1.3 、放電のばらつきの3σ
の値をAC電圧における閃絡で7%、雷インパルスにお
ける閃絡で9%とし、先に閃絡する接点間の放電電圧を
1p.u.とすると、遅れて閃絡する接点間の電圧は、最大
で1.52p.u.となることがわかる。
【0009】図6の回路についてEMTPを用い、先に
述べた現象を解析した結果について次に述べる。解析に
当たって、電源電圧は404kV(=定格電圧700kV/√
3)で、ラインに負の電圧−571kV(=−404kV×√
2)が残留し、電源電圧の正のピーク値+571kVのタイ
ミングで抵抗接点S11−S12が先に閃絡し、他方の抵抗
接点S21−S22は電圧870kV(=−571kV×1.52)で閃
絡するとした。
【0010】結果を図8に示す。図8(イ)は2遮断点
中央部N1の電位、(ロ)は抵抗接点S21−S22間の電
位、(ハ)は投入抵抗体Rc2の電位、についてそれぞれ
投入時の経時変化を示したものである。(イ)から、2
遮断点中央部N1の電位はほぼ雷インパスル電圧と同等
の峻度をもって立ち上がっているのが解る。この電位の
上昇によって閃絡しなかった抵抗接点S21−S22を含む
もう一方の遮断点には(ロ)、(ハ)のように高い電圧
が加わるため、この電圧に対する主接点間の絶縁性能や
抵抗閃絡後の抵抗接点と主接点の間の絶縁性能などにつ
いての検証が必要となる。
【0011】前述の2点切投入抵抗付遮断器の無負荷送
電線高速再閉路時の現象に対し、現状では図9に示す回
路による試験が行われている。供試遮断器は2点切遮断
器であっても通常一遮断点による試験(ユニット試験)
が行われている。そしてこの場合、一遮断点に印加する
試験電圧は全遮断点を供試する場合の1/2としてい
る。
【0012】図9において、2は送電線を模擬するコン
デンサで、電源9との間に供試遮断器1が置かれる。図
9の回路による高速再閉路試験は以下の手順で行われ
る。供試遮断器1の投入状態から試験は始まり供試遮断
器1は開路指令により電流(進み電流)の遮断を行う
が、コンデンサ2には供試遮断器1の遮断位相により正
負いずれかの極性の電荷が残留する。供試遮断器1によ
る遮断が完了すると、供試遮断器1には閉路指令が送ら
れ、供試遮断器1はコンデンサ2に電荷が残留した状態
で投入動作を開始する。このため、供試遮断器1の極間
には、最大で2√2e(e=電源電圧実効値=E/2、
但し、E=定格電圧/√3)が加わることになる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来の回路による試験
では、最大で2√2eしか印加できない。先に述べた2
点切遮断器の各接点の放電のばらつきや、部品の寸法、
形状のばらつき等を考慮した電圧の苛酷条件を再現する
試験を行うには、ユニット試験ではなく全遮断点を供試
する必要があるが、この場合でも上記のばらつきを考慮
した場合に、一方の抵抗接点に加わり得る最大電圧(先
に閃絡する電圧の約1.5 倍)を再現するには膨大な回数
の試験を必要とするため、検証試験は事実上不可能と言
え、投入抵抗付遮断器の高速再閉路時の性能について十
分な検証試験ができないという問題があった。
【0014】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、2点切あるいは4点切のよう
な多点切投入抵抗付遮断器であっても一遮断点による試
験によって、供試遮断器の各種ばらつきを含んだ電圧の
苛酷条件を再現できる試験回路を提供し、主接点間の絶
縁性能や抵抗閃絡後の抵抗接点と主接点間の絶縁性能な
どの検証試験を可能とする試験方法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】この発明に係る試験回路
は、供試遮断器の一遮断点の両側端子にそれぞれ第1、
第2のコンデンサを接続し、この第1及び第2のコンデ
ンサの他端同士を接続し、第2のコンデンサ側にはリア
クトルと第1の補助遮断器を介して第3のコンデンサを
並列に接続し、この第3のコンデンサに第2の補助遮断
器を介し並列に電源を接続したものである。
【0016】そして、第1および第2のコンデンサを同
極性に充電し、第3のコンデンサを前記第1および第2
のコンデンサとは逆極性に充電しておき、供試遮断器の
投入に先立ち第1の補助遮断器を投入することによっ
て、投入過程にある前記供試遮断器の一遮断点の両側端
子間に所定の峻度を有する電圧を印加して投入試験を行
うようにしたものである。
【0017】また他の発明による試験回路では、供試遮
断器の一遮断点の両側端子にそれぞれ第1、第2のコン
デンサを接続し、この第1及び第2のコンデンサの他端
同士を接続し、第2のコンデンサ側にはリアクトルと第
1の補助遮断器を介して電源を並列に接続したものであ
る。
【0018】そして、第1および第2のコンデンサを同
極性に充電し、供試遮断器の投入に先立ち、電源電圧の
極性が第1及び第2コンデンサに充電した極性と逆にな
る位相で第1の補助遮断器を投入することによって、投
入過程にある供試遮断器の一遮断点の両側端子間に所定
の峻度を有する電圧を印加して投入試験を行うようにし
たものである。
【0019】
【作用】上記のように構成した試験回路では、供試遮断
器の一遮断点にほぼ雷インパルス電圧と同等の峻度をも
って立ち上がる電圧を印加することができ、多点切投入
抵抗付遮断器の投入試験における各遮断点の放電のばら
つきや、部品の寸法、形状のばらつき等を考慮した電圧
の苛酷条件を模擬することが可能となる。
【0020】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1において、1は供試遮断器である2点切投入抵
抗付遮断器、2は無負荷送電線を模擬する第1のコンデ
ンサ、3は2点切遮断器の中極部分の対地静電容量を模
擬する第2のコンデンサ、4は電源を模擬する第3のコ
ンデンサ、5はリアクトル、6は2点切遮断器の投入時
に先行して放電する遮断点を模擬する第1の補助遮断
器、7は第2の補助遮断器、8はトランス、9は電源を
示す。またV1 、V2 、V3 は第1、第2、第3のコンデ
ンサのそれぞれの端子電圧を示す。
【0021】各回路要素のうち、供試遮断器1の投入時
に極間に加わる電圧の峻度を決定する第2のコンデンサ
3とリアクトル5の定数は、例えば、第2のコンデンサ
3が3000pF、リアクトル5が 200μH程度のものが実
機での投入時に極間に発生する電圧の峻度を模擬するも
のとして選択される。
【0022】図1の実施例の動作を図2の試験のシーケ
ンスを用いて説明する。図において(a)は各遮断器の
行程を、(b)は接点の開閉を、(c)は各部の電圧の
変化を示している。供試遮断器1、第1の補助遮断器
6、第2の補助遮断器7の投入状態から、まず第1の補
助遮断器6を時刻t1で遮断し、第1のコンデンサ2お
よび第2のコンデンサ3に正の電荷を残し、次に第3の
コンデンサ4に負の電荷が残る位相の時刻t2で第2の
補助遮断器7を遮断する。この後時刻t3で供試遮断器
1を遮断するが、これによって各部の電圧に変化はな
い。以上で投入動作に移る準備が完了する。
【0023】投入は、時刻t4で第1の補助遮断器6、
続いて時刻t5で供試遮断器1の順で行う。第1の補助
遮断器6が先に閉状態となると、第3のコンデンサ4は
第2のコンデンサに比べ十分大きい容量なので、第2の
コンデンサ3の端子電圧V2 は、図2(C)に示すよう
に第3のコンデンサ4の端子電圧V3 に向かって急激に
振動する。この時供試遮断器1の接点間には、(V1
2 )つまりVfの電圧が加わる。
【0024】図1の回路における第1の補助遮断器6
は、2点切遮断器の先行して放電する接点を模擬するも
ので、第1の補助遮断器6と供試遮断器1の投入位相を
調整することにより前記Vfの値を調整でき、従って、
2遮断点の放電のばらつきを模擬できることになる。ま
た供試遮断器1の接点間に加わる電圧の峻度は、リアク
トル5と第2のコンデンサ3で調整する。
【0025】なお、上記実施例では電源9はトランス8
を介して接続したが、トランス8を省いて、第3のコン
デンサ4に第2の供試遮断器7を介して並列に電源を接
続しても、同様の効果を得ることができる。
【0026】実施例2.上記実施例1では、供試遮断器
の投入動作開始時点では、電源9、トランス8は、第2
の補助遮断器7によって供試遮断器を含む回路から切り
離されており、第3のコンデンサ4が電源の役目を果し
ているが、図3に示すように、第3のコンデンサ4の位
置にトランスを介した電源を接続しても上記実施例と等
価な試験が可能である。
【0027】この場合の投入方法は、第1及び第2のコ
ンデンサに正の電荷を残した状態から、電源側電圧が負
の最大電圧となる位相で第1の補助遮断器6を投入し、
続いて供試遮断器1をタイミングを調整しながら投入す
ることによって実施例1と同様の結果を得られる。
【0028】なお、上記実施例2では、電源9はトラン
ス8を介して接続したが、トランス8を省いて、第2の
コンデンサ3にリアクトル5、第1の遮断器6を介して
並列に電源を接続しても、同様の効果を得ることができ
る。
【0029】また、実施例1、2とも第1及び第2のコ
ンデンサの残留電荷を正とし電源側の残留電荷を負とし
たが、それぞれの残留電荷の極性を逆にした場合でも同
様の試験が可能であることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば供試遮
断器の両端子にそれぞれ第1、第2のコンデンサを接続
し、第2のコンデンサに、リアクトルと2点切遮断器の
投入時に先行して放電する遮断点を模擬する第1の補助
遮断器を介して第3のコンデンサを接続し、第3のコン
デンサに第2の補助遮断器を介し電源を接続した試験回
路とし、また別の発明によれば、供試遮断器の両端子に
それぞれ第1、第2のコンデンサを接続し、第2のコン
デンサに、リアクトルと2点切遮断器の投入時に先行し
て放電する遮断点を模擬する第1の補助遮断器を介して
電源を接続した試験回路としたので、2点切あるいはそ
れ以上の遮断点数の遮断器による無負荷送電線再閉路時
の性能検証を一遮断点で行え、かつ、遮断器各遮断点の
放電のばらつきや部品の寸法、形状のばらつき等を考慮
した、遮断器極間にとっての電圧の苛酷条件を容易に模
擬できるため、主接点間の絶縁性能や抵抗接点閃絡後の
抵抗接点と主接点の間の絶縁性能についての十分な検証
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による投入試験回路を示す
図である。
【図2】図1の試験シーケンスを示す図である。
【図3】この発明の実施例2による投入試験回路を示す
図である。
【図4】投入抵抗付遮断器の回路を示す図である。
【図5】投入抵抗付遮断器の動作を説明する図である。
【図6】無負荷送電線の開閉を行う場合の遮断器の周辺
の等価回路である。
【図7】コンタクトストロークと閃絡電圧の関係を示す
図である。
【図8】図6の等価回路で遮断器を投入した場合の現象
についての解析結果を示す図である。
【図9】従来の試験回路を示す図である。
【符号の説明】
1 供試遮断器 2 第1のコンデンサ 3 第2のコンデンサ 4 第3のコンデンサ 5 リアクトル 6 第1の補助遮断器 7 第2の補助遮断器 9 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 等 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 亀井 健次 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−68675(JP,A) 特開 昭53−1866(JP,A) 特開 昭61−161458(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供試遮断器の一遮断点の一方の端子に第
    1のコンデンサ、他方の端子に第2のコンデンサを接続
    し、前記第1及び第2のコンデンサの他端同士を接続
    し、前記第2のコンデンサにリアクトルと第1の補助遮
    断器を介して第3のコンデンサを並列に接続し、前記第
    3のコンデンサに第2の補助遮断器を介して電源を並列
    に接続した回路を備え、前記第1のコンデンサ及び第2
    のコンデンサを同極性に充電し、前記第3のコンデンサ
    を前記第1及び第2のコンデンサとは逆極性に充電し、
    この状態から、前記供試遮断器の投入に先立ち前記第1
    の補助遮断器を投入し、投入過程にある前記供試遮断器
    の一遮断点の両側端子間に所定の峻度を有する電圧を印
    加して投入試験を行う遮断器の投入試験回路。
  2. 【請求項2】 供試遮断器の一遮断点の一方の端子に第
    1のコンデンサ、他方の端子に第2のコンデンサを接続
    し、前記第1及び第2のコンデンサの他端同士を接続
    し、前記第2のコンデンサにリアクトルと第1の補助遮
    断器を介して電源を並列に接続した回路を備え、前記第
    1のコンデンサ及び第2のコンデンサを同極性に充電
    し、この状態から、前記供試遮断器の投入に先立ち、前
    記電源電圧の極性が前記第1及び第2のコンデンサの充
    電電圧と逆になる位相で前記第1の補助遮断器を投入
    し、投入過程にある前記供試遮断器の一遮断点の両側端
    子間に所定の峻度を有する電圧を印加して投入試験を行
    う遮断器の投入試験回路。
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