JPH0224098B2 - - Google Patents

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JPH0224098B2
JPH0224098B2 JP57201313A JP20131382A JPH0224098B2 JP H0224098 B2 JPH0224098 B2 JP H0224098B2 JP 57201313 A JP57201313 A JP 57201313A JP 20131382 A JP20131382 A JP 20131382A JP H0224098 B2 JPH0224098 B2 JP H0224098B2
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JP
Japan
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circuit
transformer
series
current
resistor
Prior art date
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JP57201313A
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English (en)
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JPS5990332A (ja
Inventor
Tomomi Arimoto
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
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Publication date
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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流配電線路、或いは交流送電線路
等の電力系統内の地絡、短絡等の故障時に発生す
る過渡的な故障電流を抑制、限流してしや断する
交流限流形しや断器に関する。
従来、この種の交流限流形しや断器としては、
次の諸方式が提案されている 第1はしや断器消弧室内のアークに自己磁界を
作用させアークを引き伸ばし電極間に高い逆電圧
を発生させる機能を具備した限流しや断方式。
第2はしや断器C,Bの負荷側に限流リアクト
ルLを具備した限流しや断方式(例えば、第5図
)。
第3はしや断器C,Bの負荷側にL・C共振方
式の限流装置を具備した限流しや断方式(例え
ば、第5図)。
第4はしや断器C,Bの負荷側に永久ヒユーズ
等の自己復帰形限流素子(P.P.F)を具備した限
流しや断方式(例えば、第5図、ただし、Rは
抵抗、CNは制御回路)等がある。
上記第1の方式は、一般に低圧のノーヒユーズ
しや断器等に用いられる方式で、限流機能はもた
せられるが高圧、超高圧のしや断器等には限流機
能それ自体は特に困難ではないが、構造上あるい
は経済上の点から余り有利とは言い難い。
また第2の方式は、限流効果を良好とするた
め、限流効果をあげるためにリアクトルのインダ
クタンス値を大きくすると、リアクトルのインピ
ーダンス降下が大となり、無効電力が増加するば
かりか系統の安定度が低下するという欠点があ
る。
第3の方式については、コンデンサCを短絡す
ることによりC・L共振の共振点を外してインダ
クタンスLで限流するが、限流効果をあげるため
インダクタンス値を大きくすると、端子間に高電
圧がかかり、絶縁上の問題が生じる欠点がある。
ここで、Gは投入装置のギヤツプである。
さらに第4の方式については、6kV以上の配電
および送電系統ではまだ実用化の実績がない等の
欠点がある。
本発明は上記のような従来の欠点を除去するた
めになされたもので、事故発生時における系統線
路の過渡安定度を高めることを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するために、変圧器
とコンデンサとを直列に接続して構成した第1回
路と、前記第1回路に並列にリアクトルと抵抗と
を直列に接続して構成した第3回路を挿入接続
し、前記変圧器の2次巻線側に抵抗と投入装置
(ギヤツプ、半導体スイツチ、または高速スイツ
チなど)とを直列に接続して構成した第2回路を
接続し、定常時は前記第2回路は開放状態に保
ち、2次巻線側が開路状態の前記変圧器と前記コ
ンデンサとの間で直列共振回路を形成させ、前記
第1回路の合成インピーダンスが零の状態で通電
し、系統線路の短絡故障時には前記第2回路の投
入装置を作動させ、前記変圧器の2次巻線側を閉
路して、前記変圧器の1次巻線側から見たインピ
ーダンスをほぼ零の状態に変換することによつて
前記直列共振回路の共振点を外し、前記コンデン
サと第3回路のリアクトルとの間で並列共振回路
を形成して総合インピーダンス値を大にし、短絡
故障の過電流を定常の通電電流付近まで抑制限流
して、前記第1回路と前記第3回路とが並列に接
続構成されてなる回路に直列に接続した有接点開
閉部でしや断するものである。
以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。第1図は本発明の一実施例を示すもので、系
統線路の1相分を取り出して示した概略図であ
る。図中、1は1次巻線N1と2次巻線N2とを備
えた変圧器、2は前記変圧器1と直列に接続され
たコンデンサで、前記2つの要素で第1回路を形
成する。また、5はリアクトル、6は前記リアク
トル5と直列に接続された抵抗で、前記リアクト
ル5と抵抗6とで第3回路を形成し、前記第1回
路とは並列に接続して構成される。さらに、3は
後述する第4図ので示すギヤツプ、あるいは同
図ので示すサイリスタ−スイツチ、あるいは同
図ので示す有接点の高速スイツチ等で構成され
る投入装置、4は投入装置3に直列接続された抵
抗で、投入装置3と抵抗4とで第2回路を形成
し、前記第2回路は変圧器1の2次側巻線回路に
挿入接続されている。そして前記第1回路と第3
回路とが並列に接続構成された回路と直列に有接
点の開閉部7が接続されて本発明の交流限流形し
や断器を構成している。
このように構成された本発明において、以下動
作を説明する。まず第1図において、定常の通電
時は変圧器1の2次側巻線N2の端子電圧が低い
ため投入装置3は開放状態にあり、従つて変圧器
1の2次巻線側は開放状態で変圧器1とコンデン
サ2とは直列共振回路を形成し、系統線路の交流
周波数に対して共振している。この時、第1回路
と第3回路の並列回路の総合インピーダンスは零
の状態で系統線路を通電している。次に系統線路
に地絡、または短絡等の事故が発生して、線路に
過渡大電流が流れると、変圧器1の2次側巻線
N2の端子間電圧が急上昇してギヤツプの場合に
は自動的に放電し、サイリスタ−スイツチの場合
には外部からの制御により閉路し、また高速スイ
ツチの場合にも外部からの制御により閉路する等
の投入装置3の作動によつて、変圧器1の2次側
巻線N2が抵抗4を介して閉路状態を形成する。
従つて変圧器1の1次巻線N1側から見たインピ
ーダンスをほぼ零の状態にして前記直列共振回路
の共振点を外し、コンデンサ2と第3回路を構成
するリアクトル5との間で並列共振回路を形成す
ることによつて、第1回路と第3回路とが並列接
続して構成された回路の総合インピーダンスを、
抵抗6による抵抗成分のみとして増大させること
によつて、系統線路に流れる過電流は抵抗性とな
つて、定常時の通電電流値付近まで抑制限流さ
れ、最終的に開閉部7でしや断する。
上述した本発明の動作原理を以下に理論的に説
明する。すなわち、変圧器1の1次および2次側
巻線内の抵抗と漏洩磁束による漏洩インダクタン
スを無視、また変圧器1の鉄心の磁気抵抗を線形
回路と見なす。このとき定常時における第1回路
と第3回路の並列回路の総合インピーダンスは複
素数で表すと(1)式の如くなる。
z〓=j〔ωn1 2/rmag−1/ωc〕〔r3−jωL3〕/r3
jω〔L3+n1 2/rmag−1/ωc〕…(1) ただし、 ω:系統線路の電源の角周波数 n1:変圧器1の1次側巻線N1の巻数 rnag:変圧器1の鉄心の磁気抵抗 c:コンデンサ2の容量 r3:抵抗6の抵抗値 L3:リアクトル5のインダクタンス で与えられ、 ωn1 2/rnag=1/ωc …(2) のとき、すなわち第1回路の変圧器1とコンデン
サ2とが直列共振状態を形成しているとき、 z〓=0 …(3) となり、しや断器の一部を構成している第1回路
の総合インピーダンスは零の状態で系統線路と連
系している。次に系統内に事故が発生し、系統線
路に過渡大電流が流れると、変圧器1の2次側巻
線N2の端子電圧が急上昇するので投入装置3が
作動して第2回路が閉路される。すると、しや断
器100の一部を構成する第1回路と第3回路と
が並列接続された回路の総合インピーダンスz〓′は
(4)式で与えられる。
z〓′=r3/r3 2+ω2L3 3+α/α2+〔β−1/ωc〕2 ・j{ωL3/r3 2+ω2L3 2−〔1/ωc−β〕/α2
〔β−1/ωc〕2}…(4) ただし、 α=ω2r2n1 2n2 2/r2 2rnag 2+ω2n2 4、 β=ωr2 2rnagn1 2/r2 2rnag 2+ω2n2 4 ただし、 n2:変圧器1の2次側巻線N2の巻数 r2:抵抗4の抵抗値 上記式(2)および(4)より、 ωL3/r3 2+ω2L3 2=ωc …(5) の条件が満足されるとき、すなわちコンデンサ2
と第3回路のリアクトル5との間で並列共振状態
を形成しているとき式(4)、(5)より、 z〓′=1/r3/r3 2+ω2+L3 2+r2C/n2 2 …(6) となり、r20、r30のときは、 z〓′∝ …(7) となり、インピーダンスが抵抗6による抵抗成分
のみとして増大し、系統線路と連系することによ
つて系統線路に抵抗性となつて流れる過電流を抑
制限流して、最終的に開閉部7でしや断する。
第2図は第1図の変圧器1を単巻変圧器10に
置き換えた他の実施例で、第1図の変圧器1に比
べて巻線の銅量や鉄量等の節約、価格の低廉など
の材料節減に有効である。
第3図は第2図の単巻変圧器の1次巻線N1
2次巻線N2を同一にしてリアクトル20にした
他の実施例で、リアクトル5と同一仕様にするこ
とができるので製作上の効果が大変大きい。
第6図は本発明による交流限流形しや断器を系
統線路に採用し、定常通電して事故電流をしや断
させた場合の特性を電子計算機によるシミユレー
シヨンした例で、投入装置4はギヤツプ方式の場
合である。
第6図中、VSは系統線路の電流の電圧波形、
VT1,VT2は変圧器1の1次側巻線N1、および2
次側巻線N2の端子電圧、VCはコンデンサ2の端
子電圧、V1は第1回路の総合の端子電圧、V3
第3回路の総合の端子電圧、VCBは開閉部7の電
極間の電圧の波形、ΦTは変圧器1の鉄心磁路の
磁束の波形、I0は定常時の電流波形、ISはしや断
器100が挿入されていない時の短絡事故電流の
波形、ITはしや断器100を挿入したときの限流
電流、I1,I2,I3はしや断器100内の第1、第
2、第3回路に流れる電流波形である。
なお、説明では特に触れなかつたが、変圧器、
リアクトル、コンデンサ、抵抗、投入装置および
開閉部等をSF6ガス等の絶縁媒体で封入し、筐体
内に一括収納してもよい。
上記のように、本発明によれば、第5図のお
よびの回路方式に対しては、前述のように式(5)
が満足されるとき、式(6)で与えられているように
しや断器100の一部を構成している第1および
第3回路の総合インピーダンスは、直列共振およ
び並列共振によりリアクタンス部がほぼ零の抵抗
成分のみとなる。
従つて、限流電流は抵抗性となるので、系統線
路の過渡安定度に好結果をもたらすと共にしや断
時の再起電圧が低くなるために、開閉部7のしや
断責務が軽減されるばかりでなく、系統機器の電
気絶縁のストレスも軽減することができる大きな
効果がある。
また、本発明は過渡電流を定常時の通電電流付
近まで限流するので、系統機器の電磁反発力等に
よる機械応力的ストレスや熱的ストレスの軽減、
さらにはしや断部の責務の軽減、および系統下位
しや断器のしや断容量の軽減等を図ることができ
る。
また第5図の永久ヒユーズ方式に対しては、
本発明の構成が変圧器、リアクトル、コンデンサ
など在来技術の静止機器で構成されているので、
高圧配電系から送電系統まで在来技術の延長で使
用できる等の顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による交流限流形し
や断器を示す回路構成図、第2,3図は他の実施
例による交流限流形しや断器を示す回路構成図、
第4,5,6図は本発明の要素を示す実施例の説
明図である。 1……変圧器、2……コンデンサ、3……投入
装置、4,6……抵抗、5……リアクトル、7…
…開閉器。なお、図中、同一符号は同一、又は相
当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変圧器とコンデンサとを直列に接続した第1
    回路と、定常時は前記変圧器の2次巻線側を開路
    して前記変圧器と前記コンデンサとの間で直列共
    振回路を形成させ、前記第1回路の合成インピー
    ダンスを零近傍で通電し、系統線路の短絡故障時
    には前記変圧器の2次巻線側を閉路して、前記変
    圧器の1次巻線側から見たインピーダンスを零の
    状態に近づけることによつて前記直列共振回路の
    共振点を外すように、前記変圧器の2次巻線側に
    抵抗と投入装置を直列に接続した第2回路と、前
    記コンデンサと並列共振回路を形成し総合インピ
    ーダンス値を増大させることによつて短絡故障の
    過電流を限流するように、前記第1回路に並列に
    接続されリアクトルと抵抗とを直列に接続した第
    3回路と、前記第1回路と前記第3回路とが並列
    に接続された回路に直列に接続し系統をしや断す
    る有接点開閉部を備えた交流限流形しや断器。 2 前記第1回路の構成要素である変圧器が単巻
    変圧器で構成され、前記単巻変圧器の一方の巻線
    端とタツプ間に抵抗と投入装置とを直列接続した
    第2回路とを並列に接続した特許請求の範囲第1
    項記載の交流限流形しや断器。 3 前記第1回路の構成要素である変圧器がリア
    クトルで構成され、前記リアクトルのコイル両端
    に前記抵抗と投入装置とを直列に接続した第2回
    路を並列に接続した特許請求の範囲第1項記載の
    交流限流形しや断器。 4 上記変圧器、リアクトル、コンデンサ、抵
    抗、投入装置および有接点開閉部を、SF6ガス等
    の絶縁媒体を封入した筐体内に収納した特許請求
    の範囲第1項記載の交流限流形しや断器。
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