JP2962569B2 - 遮断器の累積遮断電流算出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、遮断器の累積遮断電流算出装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 従来例の構成を第５図を参照しながら説明する。

第５図は、例えば昭和62年２月、社団法人電気共同研
究会刊「電気共同研究」第２巻第３号第63頁に示された
従来の遮断器の累積遮断電流算出装置を模式的に一部ブ
ロック図で示す断面図である。

第５図において、（１）はリレー用変流器、（２）は
鉄心断面積の大きな大型の計測用変流器、（３）は遮断
部、（４）は絶縁碍子、（５）は導体、（６）は外被タ
ンク、（７）は計測用変流器（２）の出力線、（10）は
出力線（７）に接続されたパソコンである。

つぎに、前述した従来例の動作を第６図を参照しなが
ら説明する。

第６図は、従来の遮断器の累積遮断電流算出装置の計
測用変流器出力を示す波形図である。

第６図において、横軸は時間、縦軸は電流（計測用変
流器出力）を示し、事故が発生し、導体（５）に事故電
流が流れた場合の遮断に至るまでの様相を示している。

Ｍ点で事故が起き、Ｐ点で遮断器が開極、Ｑ点で電流
遮断される。事故電流は事故の起きる位相によっても異
なるが、一般的に直流分を含んでおり、この図では、Id
は直流分、Ｃ−Ｃ′は直流成分の減衰を示すカーブ、Ａ
−Ａ′、Ｂ−Ｂ′は事故電流の包絡線である。

第５図に示す計測用変流器（２）は、忠実に事故電流
に応じた出力をその出力線（７）に出力するように設計
されている。

アークコンタクト消耗量と遮断電流の関係は、次のよ
うに表わされる（「電気共同研究」第33巻第４号参
照）。

Ｖ＝α・Ｉ^β・ｔ …式 ここで、Ｖは消耗量、α、βは材料で決まる定数、ｔ
はアーク時間（第６図のＰ−Ｑ間時間）である。

したがって、計測用変流器（２）の出力により、アー
クコンタクト消耗量は式に基づいてパソコン（10）に
よって算出することができ、それをさらに加算等の演算
をすることにより累積遮断電流を求めることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したような従来の遮断器の累積遮断電流算出装置
では、常時の電流に比べて10〜20倍の直流分を含んだ過
電流を正確に測定する必要があり、そのため計測用変流
器の鉄心形状が大きくなり、設置位置の制限や、遮断器
自体の形状も大きくなるという問題点があった。

この発明は、前述した問題点を解決するためになされ
たもので、小型の変流器で事故電流を検出すると共に、
設置位置の制限も少なく、遮断器の形状にも大きな影響
を与えない遮断器の累積遮断電流算出装置を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る遮断器の累積遮断電流算出装置は、次
に掲げる手段を備えたものである。

〔１〕 励磁特性の飽和前で事故電流の第１波目のピー
クツウピークi_P-Pを検出する変流器。

〔２〕 前記変流器の出力に基づいて式 α・｛i_P-P/（２・２^1/2）］^β・ｔ＝Ｖ からアークコンタクト消耗量Ｖを算出する算出手段。

［作用］ この発明においては、変流器によって、励磁特性の飽
和前で事故電流の第１波目のピークツウピークi_P-Pが検
出される。

また、算出手段によって、前記変流器の出力に基づい
て式 α・｛i_P-P/（２・２^1/2）｝^β・ｔ＝Ｖ からアークコンタクト消耗量Ｖが算出される。

［実施例］ この発明の実施例の構成を第１図を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明の一実施例を模式的に一部ブロッ
ク図で示す断面図であり、従来の計測用変流器（２）の
代わりに計測用変流器（８）を設け、他は前記従来装置
のものと全く同一である。

第１図において、（８）は鉄心断面積が小さい小型の
計測用変流器である。

ところで、この発明の変流器は、前述したこの発明の
一実施例では計測用変流器（８）に相当し、この発明の
算出手段は、一実施例ではパソコン（10）に相当する。

つぎに、前述した実施例の動作を第２図、第３図及び
第４図を参照しながら説明する。

第２図はこの発明の一実施例の計測用変流器の励磁特
性を示す特性図、第３図は事故電流及びこの発明の一実
施例の計測用変流器の出力電流を示すシミュレーション
波形図、第４図は事故電流及びこの発明の一実施例の事
故電流計算回路を示す参考図である。

第２図において、横軸は励磁電流ｉ、縦軸は磁束Φを
示す。

計測用変流器（８）は、鉄心を小型化したため鉄心の
励磁特性において（ａ）の領域で飽和がおきる。このと
きの事故電流i₁と計測用変流器（８）の出力電流i₂のシ
ミュレーション波形例を第３図に示す。

第３図において、（ａ）は事故電流i₁を示し、横軸は
時間（ms）、縦軸は電流値（Ａ×10³）を示す。（ｂ）
は計測用変流器（８）の出力電流i₂を示し、横軸は時間
（ms）、縦軸は電流値（Ａ）を示す。

同図（ｂ）に示すように、Ａ点で事故が起き、リレー
時間後つまりＢ点以降の遮断時の正確な電流は測定でき
ていない。しかし、鉄心の励磁特性が飽和前である事故
直後の第１波目の出力電流i₂の最大値Ｐと最小値Ｑは、
ほぼ正確に事故電流i₁の値をとらえている。

事故電流が常時電流の例えば10倍の場合、計測用変流
器（８）の特性を、直流分を含まない対称分（交流分）
10倍までの電流を飽和せずに測定できるものに選ぶこと
により、つまり過電流バイアスの小さいものを選ぶこと
により、発明者は上記条件が満足することをシミュレー
ションにより確認した。

事故電流の第１波目のピークツウピークから遮断時の
電流を推定するアルゴリズムを次ぎに説明する。

第４図において、（ａ）は事故電流の直流分及び交流
分の減衰カーブを、（ｂ）は事故電流計算回路を示す。

同図（ｂ）において、Ｌ及びＲはそれぞれ系統のイン
ダクタンス及び抵抗分である。Ｚはインピーダンスであ
り、Ｚ＝（ω²L²＋R²）^1/2で表される。事故電流ｉは、
次のように表わされる。

ｉ＝（V/Z）・sin（ωｔ）＋i₀・exp（−L/R） ここで、Ｖは系統電圧、ωは角周波数、i₀は直流分電
流である。

第４図（ａ）で示すように、直流分は時定数L/Rで減
衰するが、交流分はV/Zで決まる一定値をとる。したが
って、事故電流の第１波目のピークツウピークの事故電
流値をi_P-Pとすると、遮断時の電流値i_CBは、次の式で
算出できる。

i_CB＝i_P-P/（２・２^1/2） …式 したがって、このi_CBを前出の式のＩに代入するこ
とにより、アークコンタクト消耗量は算出することがで
き、ひいては累積遮断電流を求めることができる。

この発明の一実施例は、前述したように、累積遮断電
流検出用の計測用変流器（８）を、事故電流通過時に飽
和してもよい特性を持たせ、計測用変流器（８）が小型
軽量化したので、事故電流は変流器飽和のため遮断時の
正確な電流は計れないが、事故後の第１波目のピークツ
ウピークよりアークコンタクト消耗量を算出でき、遮断
器の形状にも影響を及ぼさない診断システムを構成する
ことができるという効果を奏する。

なお、上記実施例では算出手段としてパソコン（10）
を用いているが、他の手段、法でもよいことはいうまで
もない。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、励磁特性の飽和前
で事故電流の第１波目のピークツウピークi_P-Pを検出す
る変流器と、この変流器の出力に基づいて式 α・｛i_P-P/（２・２^1/2）｝^β・ｔ＝Ｖ からアークコンタクト消耗量Ｖを算出する算出手段とを
備えたので、小型の変流器で事故電流を検出すると共
に、設置位置の制限も少なく、遮断器の形状にも大きな
影響を与えないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を模式的に示す断面図、第
２図はこの発明の一実施例の計測用変流器の励磁特性を
示す特性図、第３図はこの発明の一実施例の事故電流及
び計測用変流器の出力電流のシミュレーション波形図、
第４図はこの発明の一実施例のアルゴリズムの説明に用
いる参考図、第５図は従来の遮断器の累積遮断電流算出
装置を模式的に示す断面図、第６図は従来の遮断器の累
積遮断電流算出装置の計測用変流器出力を示す波形図で
ある。 図において、 （１）……リレー用変流器、 （３）……遮断部、 （４）……絶縁碍子、 （５）……導体、 （６）……外被タンク、 （８）……計測用変流器、 （10）……パソコンである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励磁特性の飽和前で事故電流の第１波目の
   ピークツウピークi_P-Pを検出する変流器、及びこの変流
   器の出力に基づいて式 α・｛i_P-P/（２・２^1/2）｝^β・ｔ＝Ｖ からアークコンタクト消耗量Ｖを算出する算出手段を備
   えたことを特徴とする遮断器の累積遮断電流算出装置。