JPH01123176A - アーク延長回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大電流の供給可能な低圧電流源を含む電流
源回路と、大電流遮断後の回復電圧を供給する高圧源を
含む電圧源回路とを組み合わせることにより高圧大電流
遮断時の遮断器の性能を検証する合成短絡試験の回路に
おける前記電流源回路の回路部分の構成に関するもので
あって、詳しくは、大電流の供給可能な低圧電流源にイ
ンピーダンスを介して接続された供試遮断器と補助遮断
器との直列回路と並列に接続され前記供試遮断器と補助
遮断器とを同時にまたは互いに連動して開極して前記電
流源の電流を遮断する際のアーク電流浪形の所定の零点
直前でパルス状電流を発生して前記アーク電流に重畳し
強制的に零点を通過せしめてアーク電流をさらに半波延
長せしめるコンデンサを有するアーク延長回路の構成に
関する。

〔従来の技術〕

遮断器の合成短絡試験回路は、電力系統に使用される遮
断器の遮断性能を等価的に検証する試験回路であって電
流源回路と電圧源回路とを有し、電流源回路から所定の
大電流を供給し、高電圧下で遮断可能と想定される最小
アーク時間後の電流零点直前で電圧源回路を遮断器に電
気的に接続して電流遮断後の耐電圧性能を検証するもの
である。

第５図に、従来量も広く用いられている合成短絡試験回
路を示す、この試験回路による試験の手順は次の通りで
ある。まず、低圧電流源Ｑを構成する短絡発電機を所定
の回転数まであげ、かつ所定の端子電圧を発生させた後
、投入スイッチＳｃを投入して、予め閉路状態とした供
試遮断器Ｓｐと補助遮断器ｓｂとの直列回路にインピー
ダンスし８を介して所定の大きさの短絡電流を供給する
。投入スイッチＳｃの投入後、たとえば２〜３サイクル
を経て前記Ｓρ、　ｓｈを同時に、または互いに連動し
て開極して前記短絡電流を直列にすなわち同時に遮断す
る。この遮断時の電流波形最終零点直前に電圧源回路の
放電ギャップＧｖを作動させ、予め整流器Ｄｖを介して
高電圧に充電されていたコンデンサＣｖをインダクタン
スＬｖを介して供試遮断器Ｓｐに接続するとともに、電
流零点近傍の電流傾斜が所定の短絡電流の零点近傍の傾
斜に等しい小電流１ｖを供給する。これにより、供試遮
断器のアーク電圧による電流零点近傍の変歪が高電圧の
もとて短絡電流を遮断した場合に等しくなり、電流零点
後の接点間絶縁回復を正しく検証することができる。

しかし、この場合、電流源回路から供給される電流は電
流源電圧が低電圧であるためアーク電圧により電流波形
の半波全域にわたって変歪をうけやすく、この変歪が大
きいと試験結果の信鯨性に問題を生ずることから、規格
では変歪による波高値の低減率を１０％以下に規制して
いる。しかしこの低減率１０％以下を満足する電流源電
圧はさほど高い値を必要としないから、アークはこの低
電圧に見合った時間しか継続せず、従って仮に電圧源回
路が接続されても、この時点ではまだ十分な接点間距離
が得られていないから、電圧源回路から供給される高電
圧には耐えることができない、このため、単なる低圧電
流源と高圧源との組合わせのみでは、高電圧下で遮断可
能と想定されるアーク時間において電圧源回路を接続す
ることができず、また接続できたとしても、この時点で
は電流遮断後に無電流時間を経過しているから遮断性能
の正しい検証ができないことになる。

合成短絡試験回路におけるかかる問題点解決のため、従
来、第６図に示すように、低圧電流源ＱにリアクトルＬ
ｇを介して接続された。供試遮断器Ｓｐと補助遮断器ｓ
ｈとの直列回路に並列に、小容量の充電電源Ｇｏから充
電抵抗ｒｌｌ＋整流器Ｒｅｃを介して直流電圧に充電さ
れるコンデンサｃｐと放電ギャップｃｐとこの放電ギャ
ップの作動時にコンデンサＣｐから放出されろ放電電流
ｆｐの波形を設定するインピーダンス２とを直列に接続
してなる。いわゆるアーク延長回路を接続し、投入スイ
ッチＳｃを投入することにより、第７図に示すように、
予め閉路状態にあった補助遮断器ｓｈ、供試遮断器Ｓｐ
を直列に流れる短絡電流１ｇがｓｈ、　Ｓｐの遮断動作
により電流源Ｑの電圧に見合った時点Ｔ１で遮断される
直前の時点Ｔ、で放電ギャップＧｐを作動させてパルス
状の放電電流１ｐを短絡電流１ｇに重畳し、強制的に短
絡電流ｒｇの零点を通過させて電流をさらに半波延長せ
しめ、この延長された半波の最終零点の位置↑宜の直前
に電圧源回路の放電ギャップＧｖを作動させ、電圧源Ｃ
ｖの高電圧を供試遮断器ｓｐに印加する試験が行われて
いる。ここで、Ｉｓｐは供試遮断器Ｓｐを流れる電流、
　Ｖｔは低圧電流源Ｑの端子電圧、　Ｖｐはアーク延長
回路のコンデンサＣｐの端子電圧である。

（発明が解決しようとする問題点〕 このように構成されたアーク延長回路における問題点は
次の通りである。すなわち、電力系統において投入使用
中の遮断器の通常の遮断動作における遮断性能や、それ
まで開路状態にあった遮断器の投入動作につづく遮断動
作時の遮断性能など、通常の高電圧回路に用いられる遮
断器のように、初めての遮断動作時の遮断性能もしくは
最初の遮断動作から次の遮断動作までの時間間隔が長く
、最初の遮断動作の影響が次の遮断動作時点までには及
ばないような運転の仕方がなされる場合の遮断性能のみ
を検証すればよい場合には、コンデンサＣｐの充電は、
小容量の充電電源を用い、長時間たとえば３０秒程度か
けて所定電圧に充電すればよい、従って充電のための回
路が小さ（てすむ利点がある。

しかし、超高圧系統に用いられる遮断器においては、電
力系統の故障時に系統の停電時間を極力短くし、実質的
に無停電送電を行いうるよう、遮断器には高速度再閉路
動作責務が諜せられ、系統の故障時に１度遮断器を動作
させて故障電流を遮断したのち、短時間後、たとえば規
格値０．３５秒後に遮断器を再び閉路して送電を開始す
る運用がなされている。このとき、系統の故障が消滅し
ておれば送電が継続され、故障が継続しておれば２回目
の遮断動作が行われる。従って高速度再閉路動作責務が
課せられた遮断器は、短時間の時間間隔をおいた２度の
遮断動作時に毎度所定の遮断性能を発揮できなければな
らない。

従来、かかる高速度再閉路責務が課せられた遮断器の遮
断性能の検証には、第８図に示すように、小容量の充電
電源Ｇｏにより充電されるコンデンサＣｐを存するアー
ク延長回路を２組設け、所定の試験シーケンスに従い、
この２＆ｌｌのアーク延長回路を順に動作させていた。

しかし、アーク延長回路を２組設けるため、充電回路を
含む回路素子が多くなり、アーク延長回路構成のための
配線作業や、配線が正しく行われたか否かの配線チエツ
クなどの作業量が多く、かつ短絡試験場の限られたスペ
ース内での現実的な配線などに煩わしさを避けることが
できない面があった。

この発明の目的は、前記従来の問題点を有せず、短時間
の時間間隔をおいた２度の遮断動作におけるそれぞれの
動作時のアーク延長を可能ならしめうるアーク延長回路
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明によれば、大電流
の供給可能な低圧電流源にインピーダンスを介して接続
された供試遮断器と補助遮断器との直列回路と並列に接
続され前記供試遮断器と補助遮断器とを同時にまたは互
いに連動して開極して前記電流源の電流を遮断する際の
アーク電流波形の所定の零点直前でパルス状電流を発生
して前記アーク電流に重畳し強制的に零点−を通過せし
めてアーク電流をさらに半波延長せしめるコンデンサを
有するアーク延長回路を、前記アーク延長回路のコンデ
ンサの充電が前記低圧電流源の電圧により行われるよう
に構成するものとする。

〔作用〕

アーク延長回路をこのように構成することにより、この
回路のコンデンサの充電が従来の充電電源よりはるかに
容量の大きい低圧電流源により行われるから、最初のコ
ンデンサ放電後、つぎの放電が可能となる電圧まで充電
するに要する時間が著しく短縮され、このため、短時間
の時間間隔をおいた２度の遮断動作におけるそれぞれの
動作時のアーク延長がｌ＆［のアーク延長回路のみによ
って可能となり、アーク延長回路構成のための配線作業
や、配線後の配線チエツクなどの作業量が少なくなり、
かつ短絡試験場の限られたスペース内での現実的な配線
にも煩わしさを伴わなくなる。

〔実施例〕

第１図に本発明の第１の実施例によるアーク延長回路を
ふくむ電流源回路の構成を示す０図においてｓｂは保護
遮断器であって試験開始に先立って投入され、試験時に
投入スイッチＳｃを投入することにより供試遮断器Ｓｐ
と補助遮断器ｓｈとの直列回路にインピーダンスＬｇを
介して供給された短絡電流の前記供試遮断器、補助遮断
器による直列遮断に引きつづいて遮断動作を行い、万一
の試験回路の故障を保護する役目を果たす、この保護遮
断器の出力側端子すなわち投入スイッチＳｃ側の端子に
は、低圧電流源Ｑの電圧を昇圧するための変圧器ＴＨの
１次側巻線の一方の端子が接続され、他方の端子は大地
電位に接続されている。また、この変圧器の２次側＠縞
の一方の端子は開閉器Ｓｒを介してアーク延長回路のコ
ンデンサＣｐに接続され、他方の端子は大地電位に接続
されている。このように構成された電流源回路の操作は
次のように行われる。

試験開始に先立ち、まず、保護遮断器ｓｂを投入して変
圧器１Ｒの１次側！！！！線を励磁する。しかし、この
時点では、開閉器ＳＩは開路状態にあるから、変圧器２
次側巻線と開閉器ＳｌとコンデンサＣｐとによって形成
される閉回路には電流は流れない、ただし、ここには特
に図示しないが、開閉器ＳＩは保ｍ遮断器の投入に先立
って予め閉路されており、保護遮断器投入後、低圧電流
源の電圧位相と関連して遮断されることにより、コンデ
ンサＣｐには所定極性の電圧が予め得られている。つぎ
に、投入スイッチＳｃを投入し、予め閉路状態にある供
試遮断器Ｓｐと補助遮断器ｓｈとの直列回路に短絡電流
ｘｇ（第２図）を供給し、この電流波形の適当な時点で
前記ｓｐ、　ｓｈを同時に、または互いに連動して開極
する。低圧電流源の電圧は供試遮断器Ｓ９＋補助遮断器
ｓｈの定格電圧に比べて低いから、短絡電流Ｉｇはこの
電圧に見合った時点Ｔ１１で遮断されようとする。この
時点Ｔ、は試験に先立って予め想定されているから、こ
の時点Ｔ口直前の時点ｒａｔで放電ギャップＧ９を作動
させ、投入スイッチＳｃの投入以前にすでに充電されて
いたコンデンサＣｐの電圧Ｖｐを放電させる。このとき
の放電電流１ｐは補助遮断器ｓｈ、供試遮断器Ｓｐを直
列に流れて短絡電流に重畳され、この短絡電流の自然零
点直前で合成電流の波形が急峻に極性を反転して強制的
に零点を通過し、短絡電流はさらに半波延長され、この
最終半波零点位置τ８１の直前に印加された高圧源Ｃｖ
の電圧に耐えて１回目の遮断が完了する。なお、この１
回目の遮断後には保護遮断器ｓｂは遮断動作を行わせな
い、これは、１回目の遮断後に、短時間の時間間隔をお
いて２回目の遮断が行われ、この短時間内に遮断、投入
して次の遮断に備えることは機械的遮断器では必ずしも
容易ではないからである。また投入スイッチＳｃもその
遮断動作が通ξおそいことから投入状態のままとする。

このようにして１回目の遮断が完了すると、敗サイクル
後に開閉器Ｓ１を閉極して変圧器↑ＲからコンデンサＣ
ｐに電流を供給する。この電流１ｃはコンデンサを負荷
とする電流であるから進み電流となり、この電流を正の
半波側で遮断することによりコンデンサＣｐには正極性
の電圧が残留する。このときの開閉器Ｓ、の開極位置の
制御は、電流Ｉｃの波形を与える低圧電流源Ｑの電圧位
相と関連して行う。

このようにしてコンデンサｃｐの再充電が完了すると、
数サイクル後に供試遮断器Ｓｐ、補助遮断器ｓｈを閉極
して短絡電流を発生させ、以下１回目の遮断と同様の回
路動作により２回目の遮断が行われる。ここで、コンデ
ンサＣｐの再充電は１回目の遮断と２回目の遮断との間
の無負荷時に、大容量の低圧電流源Ｑを電源として行わ
れるから、たとえば数十μＦの大容量コンデンサｃｐを
２０〜３０ｋＶ程度の高電圧に充電することは容易に可
能であり、短時間の時間間隔をおいた２度の遮断動作に
おけるそれぞれの動作時のアーク延長を１組のアーク延
長回路のみによりて行うことが可能になる。

第３図に本発明の第２の実施例によるアーク延長回路を
含む電流源回路の構成を示す０本実施例が第１図に示す
第１の実施例と異なる点は、第１図における開閉器ＳＩ
を整流器りで置き換えた点である。このようにすれば、
コンデンサＣｐの再充電は、第４図に示すように、短絡
電流１ｇが時点Ｔ！ｌ＋Ｔ０で遮断されてから低圧電流
源電圧周波数の１／４周期後に充電電流１ｃが自動的に
流れはじめることにより開始され、さらに１／４　ｍ期
後には再充電が完了する。また、この場合には、第１の
実施例における開閉器Ｓ１のように、低圧電流源の電圧
位相と関連して開極時点を制御するなどの制御を必要と
せず、試験回路の操作が単純化されるメリットがある。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、大電流の供給可
能な低圧電流源にインピーダンスを介して接続された供
試遮断器と補助遮断器との直列回路と並列に接続され前
記供試遮断器と補助遮断器とを同時にまたは互いに連動
して開極して前記電流源の電流を遮断する際のアーク電
流波形の所定の零点直前でパルス状電流を発生して前記
アーク電流に重畳し強制的に零点を通過せしめてアーク
電流をさらに半波延長せしめるコンデンサを有するアー
ク延長回路において、前記アーク延長回路のコンデンサ
の充電が前記低圧電流源の電圧により行われるようにし
たので、高速度再閉路責務が課せられた遮断器のように
、短時間の時間間隔をおいた２度の遮断動作におけるそ
れぞれの動作時のアーク延長が１組のアーク延長回路の
みによって可能となり、アーク延長回路構成のための配
線作業や、配線後の配線チエツクなどの作業量が少なく
なり、かつ短絡試験場の限られたスペース内での現実的
な配線にも煩わしさを伴わなくなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例によるアーク延長回路を
含む電流源回路の構成図、第２図は第１図の電流源回路
各部における試験時の電圧、電流および機器の動作を示
す波形図もしくは線図、第３図は本発明の第２の実施例
によるアーク延長回路を含む電流源回路の構成図、第４
図は第３図の電流源回路各部における試験時の電圧、電
流および機器の動作を示す波形図もしくは線図、第５図
は従来例による合成短絡試験回路構成図、第６図は従来
例によるアーク延長回路を含む合成短絡試験回路構成図
、第７図は第６図の試験回路各部における試験時の電圧
、電流および機器の動作を示す波形図もしくは線図、第
８図は短時間の時間間隔をおいた２度の遮断動作におけ
るそれぞれの動作時のアーク延長を可能ならしめる。従
来例による電流源回路の構成図である。 Ｑ：低圧電流源、Ｌｇ：インピーダンス、Ｓｐ：供試遮
断器、Ｓｈ：補助遮断器、Ｃｐ：コンデンサ、Ｇｐ：放
電ギャップ、ＴＲ：変圧器、ＳＢ開閉器、Ｄ：整流器、
Ｉｇ：短絡電流（低圧電流源の電流）、Ｖｔ：低圧電流
源の電圧、■ｃ：充電電流、ｖｐ：コンデン１＝ （１’ｌ−ｃ／）Ｑ　　　　α　　　　　ユ１−１　　
　　　：）　　　　　＋　　　　　Ｍ　　　　　）　　
　　　　　　ｍＩ Ｑつ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）大電流の供給可能な低圧電流源にインピーダンスを
   介して接続された供試遮断器と補助遮断器との直列回路
   と並列に接続され前記供試遮断器と補助遮断器とを同時
   にまたは互いに連動して開極して前記電流源の電流を遮
   断する際のアーク電流波形の所定の零点直前でパルス状
   電流を発生して前記アーク電流に重畳し強制的に零点を
   通過せしめてアーク電流をさらに半波延長せしめるコン
   デンサを有するアーク延長回路において、前記アーク延
   長回路のコンデンサの充電が前記低圧電流源の電圧によ
   り行われることを特徴とするアーク延長回路。 ２）特許請求の範囲第１項記載のアーク延長回路におい
   て、低圧電流源の電圧によるコンデンサの充電は、該電
   流源の電圧と異なる電圧に充電するための変圧器と開極
   時点が前記電流源の電圧位相と関連して制御される開閉
   器とを直列に介して行われることを特徴とするアーク延
   長回路。 ３）特許請求の範囲第１項記載のアーク延長回路におい
   て、低圧電流源の電圧によるコンデンサの充電は、該電
   流源の電圧と異なる電圧に充電するための変圧器と、こ
   の変圧器の出力電圧を直流電圧に変換する整流器とを直
   列に介して行われることを特徴とするアーク延長回路。