JPH0275116A - リアクトル電流遮断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電力系統においてリアクトルを開閉する装置に
係り、特にリアクトルに流れる電流を遮断する際に発生
するサージ電圧を抑制したものに関する。

（従来の技術） 電力系統においては、その無効電力調整のためにシャン
トリアクトルを設置し、必要に応じて系統に接続したり
切り離したりすることが行われている。この接続、切り
離しのために開閉機器が用いられる。第５図はシャント
リアクトルが設置された変電所の例の簡略した単線結線
図を示す。ＢＵＳは母線、Ｒｅはシャントリアク１〜ル
、ｌ’−ｒは変圧器、１−ｉｎｅ’ｌ、１．ｒｎｅ２は
送電線路、Ｃ８１、ＣＢ２，０８３．ＣＢ４は遮断器、
ＣＣは！ｌＩ御装置、Ａは制御装置ＣＣに対する手動操
作指令、Ｂは制御装置ＣＧに対する継電器からの自動操
作指令である。シャントリアクトルの接続切り離しは遮
断器Ｃ８１の開閉によって行われる。この際の開閉は手
動操作指令Ａによって行われる。

事故の発生による緊急の開閉は継電器からの自動操作指
令Ｂによって行われる。

シャントリアクトルを遮断器によって切り離す際の単相
の電気的簡易等価回路を第６図に示す。

第６図において、１は遮断器、２はりアク１〜ル、３は
リアク１〜ル２自身および遮断器１とリアクトル２どの
間の線路の漂遊の静電容量から主として成る負で１４側
静電容量、４は遮断器１とリアクトル２どの間の線路の
漂遊インダクタンス、５は遮断器１の電源側線路および
電源側機器の漂遊静電容量から主として成る電源側静電
容量、６は遮断器１の電源線路の漂遊インダクタンス、
７は電源インダクタンス、８は電源、９は遮断器１の負
荷側端子、１０は遮断器１の電源側端子である。

第７図は第６図におＣプる電圧、電流波形の説明図であ
る。Ｖｌは遮断器１の負荷側端子９の電圧、Ｖ２は遮断
器１の電源側端子１０の電圧、ｉは遮断器１を流れる電
流でおる。遮断器１の遮断指令を手動で〜えるとその都
度開極位相は変るが、例えば時刻ｔ１であるとする。時
刻ｔ１て開極すると発弧し、交流電流１の零点を待って
時刻ｔ２で遮断が成立する。この際交流電流ｉの本来の
零点よりも時間的に前の遮断が完了し、電流截断が発生
することがある。ｉｃはこのときの截断電流値である。

リアクトルに流れる電流は、電圧に比べて９０°位相が
遅れているから、時刻ｔ２で遮断が成立すると、このと
きリアクトル２の端子電圧すなわち遮断器１の負荷側端
子９の電圧Ｖ１は電源電圧の波高値Ｖ。の近傍にある。

時刻ｔ２以後リアクトル２と負荷側静電容量３との間で
電気振動が発生する。遮断時に電流截断が発生するとこ
の電機振動の電圧の波高値は■。どなって、交流電源電
圧波高値■。よりも大きくなる。

さて、時刻ｔ２で遮断が成立すると、上記のように、リ
アクトル２と負荷側静電容量３との間の振動によって遮
断器１の負荷側端子９には、第７図に示すように振動電
圧ｖ１が発生し、従って遮断器］の極間には、遮断器１
の電源側端子１０の電圧■２と負荷側端子９の電圧との
差電圧、ずなわら第７図に斜線を施した部分の電圧が印
加される。時刻ｔ２で遮断が成立した後の遮断器１の極
間の絶縁回復が上記の差電圧よりも人ぎいとぎには、極
間で再発弧μす、逆に小さければ再発弧する。

再発弧した場合の電圧、電流の説明図を第８図に示す。

第８図において時刻°し。は再発弧時点を、時刻ｔ１は
開極時点を、時刻し、は交流電流零点近傍における一旦
遮断時点を示す。時刻ｔ３にて再発弧すると第６図にお
ける電源側静電容量５、漂遊インダクタンス６、遮断器
１、漂遊インダクタンス４、負荷側静電容量３の回路で
高周波振動が発生し、第８図に示すように波高値、のサ
ージ電圧が発生覆る。このサージ電圧がリアクトルの絶
縁を脅かす場合がある。

一般に、開極時刻↑１から遮断時刻ｔ２までのアーク時
間が、第７図に示づように長いと、遮断時刻ｔ２におけ
る遮断器極間の距離が大きくなって、時刻ｔ２以後の絶
縁回復速度が大きくなって再発弧しない。これに対し開
極時刻ｔ１から遮断時刻ｔ２までのアーク時間が第８図
に示すように短かいと遮断時刻ｔ２にお］プる遮断器極
間の距離が小さく、従って、時刻ｔ２以後の絶縁回復速
度が充分でなく再発弧が発生してしまう。

第７図は開極時点ｔ１における交流電流ｉの極性が正の
場合で再発弧が発生しない場合を示しているが、電圧、
電流の極性かこれと反対で、再発弧が発生しない場合を
第９図に示す。第８図は開極時点ｔ１における交流電流
ｉの極性が負の場合で再発弧か発生する場合を示してい
るが、電圧電流の極性がこれと反対で再発弧が発生する
場合を第１０図に示す。

ざらに、パッファ形ＳＦ６ガス遮断器の消弧至とリアク
トル電流のような小電流遮断時のその動作の例を第１１
図に、他の例を第１２図に示す。

第１１図において、１１はバッフ７ピス１〜ン、１２は
パッファシリンダ、１３はパッファシリンダ斤縮至、１
４は可動電極側接触子、１５は固定電極側接触子、１６
は絶縁材料から成るノズル、１７は圧縮ガスの上流側通
路、１８はパンツフシリンダ１２およびノズル１６と一
体となっている操作棒、１９は操作棒１Ｂの内部の圧縮
ガス下流側通路、２０はノズル１６の圧縮ガス下流側通
路、２１はノズル１６のスロート、２２は可動電極側接
触子１４のスロート、２３はアーク、ｆｌはパッファシ
リンダ圧縮室１３から圧縮ガスの上流側通路１７へのガ
ス流、ｆ２は圧縮ガスの上流側通路１７から可動電極側
接触子のスロー１〜２２を通って操作棒内部の圧縮ガス
下流側通路１９へ至るガス流、ｆ３は圧縮ガスの上流側
通路１７からノズルスローｊ〜２１を通ってノズルの圧
縮ガス下流通路２０に至るガス流である。第１１図（ａ
）は投入状態を示す可動電極側接触子１４と固定電極側
接触子１５とか接触し、通電状態となっている。

開極指令を与え、図示していない操作機構によって操作
棒１８を右方向に駆動すると第１１図（ｂ）に示すよう
に可動電極側接触子１４と固定電極側接触子１５とは離
れて、これらの間にアーク２３が発生ずる。これと同時
にパラノアシリンダ圧縮室１３が圧縮される。ノズルス
ロート２１が可動電極側接触子１４の先端をぬ（プる前
は主としてガス流４゛１とｆ２か形成される。アーク２
３は主としてガス流ｆ２によって冷却される。ノズルス
ロート２１が可動電極側接触子１４の先端をぬけた後は
、第１１図（Ｃ）に示すように、ガス流ｆ１゜ｆ２とｆ
３が形成され、アーク２３は主としてガス流ｆ２とｆ３
によって冷却される。アークはこのようなガス流の冷却
によって消弧され、その後最終開極位置となる。

パッファ形ＳＦ６ガス遮断器の消弧至の他の例である第
１２図において、２５は操作棒１８に設けた穴、２６は
操作棒１８の内部の圧縮ガス下流側通路に設けられたガ
ス流障壁、ｆ４はパッファシリンダ圧縮室１３から操作
棒に設（プた穴２５を通って操作棒内部の圧縮ガス下流
側通路１９へ至るガス流、ｆ５は操作棒内部の圧縮ガス
下流側通路１９から操作棒に設けた穴２５を通ってパッ
ファシリンダ１２の外部に至るガス流である。第１２図
（ａ）は投入状態を示す。可動電極側接触子１４と固定
電極側接触子１５とが接触し、通電状態となっている。

操作棒１８を右方向に駆動すると第１２図（ｂ）に示す
ように可動電極側接触子１４と固定電極側接触子とは離
れて、これらの間にアークが発生する。これと同時にパ
ッファシリンダ室１３が圧縮される。バッフ７ピストン
１１が操作棒に設【プた穴２５を通過づる前は主として
ガス流ｆ、ｆ／Ｉか形成される。パッファビス１−ン１
１が操作棒に設けた穴２５を通過した後は第１２図（Ｃ
）に示すようにガス流ｆ１．ｆ２　。

ｆ５か形成され、さ゛らに、ノズルスロート２１か可動
電極側接触子１４の先端をぬりだ後は、ガス流ｆ、ｆ３
が形成される。アーク２３は主としてガス流ｆ２および
ｆ３によつで冷却され、消弧される。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来技術において、シャントリアクトルに
流れる電流を遮断器で遮断する際、開極指令を手動で与
えると、遮断電流に対する開極位相は定まらない。従っ
て、開極後、すぐに、交流電流の零点を迎える確率はか
なり人きい。このとぎ、交流電流の零点て一旦遮断か成
立し、開極後まもないので再発弧してしまう。すると、
第８図あるいは第９図に示すように高周波の大きなサー
ジ電圧が発生してしまう。このサージ電圧によってシャ
ン］〜リアクトルまたは伯の機器の絶縁が脅かされる。

本発明は、シャント１ノアクトル遮断の際に、再発弧が
発生する確率を小さくして、従って高周波の大きなサー
ジ電圧が発生する確率を小さくしたリアクトル電流遮断
装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のリアクトル電流遮断装置は、 中空円筒状可動接触子とその内部に挿入される棒状の固
定電極側接触子とを有し、リアクトルに流れる電流を遮
断するパッファ形ガス遮断器と、このパッファ形ガス遮
断器の消弧室において、開極時に前記中空円筒状接触子
の開口部の面積に比べて、前記棒状の固定電極側接触子
の先端部と前記中空円筒状の可動電極側接触子先端との
間で構成される開口面積の方が大きくなったときに、ア
ーク電流零点が来るように開極位相を制御して電流遮断
覆る位相制御装置を設りたことを構成上の特徴とするも
のである。

（作用） 上記のような構成のバッフＩ形ガス遮断器の開極時には
、中空円筒状接触子の開口部の面積に比べて、棒状の固
定電極側接触子の先端部と前記中空円筒状の可動電極側
接触子先端との間で構成される開口面積の方が大きくな
ったときに、固接触子間を流れる消弧ガス流か充分発生
する。そこで、その後において電流零点を迎えそこで遮
断を成立させると、ガス流によるアークの大きな冷却力
が得られ、極間の絶縁回復が大きくなる。従って、発弧
することかなく、高周波の大きなサージ電圧の発生を防
止することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に示す。第１図（ａ）
はシャントリアク１ヘル開閉の単線結線図、第１図（ｂ
）は遮断器消弧室の電流零点を迎える電極位置を示す。

＊実施例の構成＊ 第１図（ａ）において、ＢＵＳは母線、Ｒｅ　ハシヤン
トリアクトル、ＣＢは遮断器、ＣＣは制御装置、ＰＣは
位相制御装置、ＶＰは電圧位相検出器、Ａは位相制御装
置ＰＣに対する手動操作指令、Ｂは制御装置ＣＣに対す
る継電器からの自動操作指令である。

前記遮断器ＣＢの構造を示す第１図（ｂ）において、１
１はパッファピストン、１２はパッファシリンダ、１３
はパラフン・シリンダ圧縮室、１４は可動電極側接触子
、１５は固定電極側接触子、１６は絶縁材料から成るノ
ズル、１７は圧縮ガスの上流側通路、１８はパッファシ
リンダ１２およびノズル１６と一体となっている操作棒
、１９は操作棒１８の内部の圧縮ガス下流側通路、２０
はノズル１６の圧縮ガス下流側通路、２１はノズル１６
のスロート、２２は可動電極側接触子１４のスロート、
Ｓｌは可動電極側接触子のスロート２２の開口面積、Ｓ
２は可動電極側接触子１４の先端と固定電極側接触子１
５の先端部との間で構成される、操作棒内部の圧縮ガス
下流側通路１９に向っての開口面積である。

このような構造のパッファ形ガス遮断器を制御づる位相
制御装置ＰＣは、手動の遮断指令△を与えられて開極位
相を制御し、遮断器の開極途中において８２〉Ｓｌとな
ったときにリアクトルアーク電流の電流零点がくるよう
に制御するものである。

＊実施例の作用＊ 実施例の作用の説明図を第２図に示す。第２図は開極途
上の遮断器消弧室を示している。２３はアーク、ｆｌは
パッファシリンダ圧縮室１３から圧縮ガスの上流側通路
１７へのガス流、ｆ２は圧縮ガスの上流側通路１７から
可動電極側スロート２２を通って操作棒内部の圧縮ガス
下流側通路１９へ至るガス流である。

開極途上の遮断器消弧室において、可動電極側接触子１
４と固定電極側接触子１５が離れるとアーク２３が発生
し、ガス流ｆ１およびｆ２が発生ヅる。アーク２３はガ
ス流ｆ２によって冷却される。ガス流ｆ２は第１図に示
すＳｌと８１の関係がＳｌ〈ＳｌのときはＳｌによって
制限される。

開極途上においてはＳｌが次第に大きくなるのでガス流
ｆ２も次第に強力になる。Ｓｌ〉Ｓｌとなるとガス流ｆ
２はＳｌによって制限されるようになる。Ｓｌは一定で
あるからガス流ｆ２も一定となってこのときガス流は最
強となる。本発明によればこの状態で電流零点を迎える
ので、この電流零点で遮断後の極間の絶縁回復が大きく
、従って再発弧の発生を抑えることができる。

開極位相の制御は、第１図（ａ）に示すように主回路電
圧を検出することによって、またリアクトルの電流を検
出することによって行なわれるもので、これらは従来技
術として既に公知の手段である。

また、シャントリアクトルを開閉する遮断器で事故発生
による緊急の開閉を行うときには、継電器からの自動指
令Ｂによって、位相制御装置ＰＣを介さずにこれを行う
ことができる。

＊実施例の効果＊ 以上にように、シャントリアクトル電流をパラフッ・形
Ｓ「６ガス遮断器で遮断する際に開極途上の遮断器の消
弧室のガス流の変化に着目して、遮断電流アークの電流
零点の到着する時点を制御することによつ−で、再発弧
の発生を抑制し、大きな高周波サージ電圧の発生を抑制
することができる。

＊他の実施例＊ 次に、本発明の他の実施例を第３図に示す。

第３図（ａ）、（ｂ）は遮断器の他の消弧室の電流零点
を迎える電極位置を示す。第３図において２５は操作棒
１８に設Ｃプた穴、２６は操作棒１８の内部の圧縮ガス
下流側通路に設けられたガス流障壁、Ｓ３はノズルスロ
ート２１の開口面積、Ｓ４は固定電極側接触子１５の先
端とノズルスロート２１との間で構成される、ノズルの
圧縮ガス下流側通路２０に向っての開口面積、Ｓｌは可
動電極側接触子のスロート２２の開口面積、Ｓｌは可動
電極側接触子１４の先端と固定電極側接触子１５の先端
部との間で構成される操作棒内部の圧縮ガス下流側通路
１９に向っての開口面積である。

第１図（ａ）に示す位相制御装置ＰＣに手動の遮断指令
Ａを与えて開極位相を制御し、遮断器の開極途中におい
て、第３図（ａ）に示すようにバッフ７ピストン１１が
操作棒に設けた穴２５を通過する前においてはＳ４〉Ｓ
３となったときにリアクトルの電流零点がくるように制
御し、または第３図（ｂ）に示すようにパラフッ・ピス
トン１１が操作棒に設けた穴２５を通過した後において
は、Ｓｌ〉Ｓｌとなったときにリアクトルの電流零点が
くるように制御する。

＊他の実施例の作用＊ 他の実施例の作用の説明図を第４図に示す。第４図は開
極途上の遮断器消弧室を示している。２３はアーク、ｆ
ｌはバッフ１シリンダ圧縮￥１３から圧縮ガスの上流側
通路１７へのガス流、ｆ４はパッファシリンダ圧縮至１
３から操作棒に設けた穴２５を通って操作棒内部の圧縮
ガス下流側通路１９へ至るガス流、ｆ６はノズルスロー
ト２１を通ってノズルの圧縮ガス下流側通路２０へ至る
ガス流、ｆ２は圧縮ガスの上流側通路１７から可動電極
側接触子スロート２２を通って操作棒内部の圧縮ガス下
流側通路１９へ至るガス流、ｆ３は圧縮ガス上流側通路
１７からノズルスロート２１を通ってノズルの圧縮ガス
下流側通路２０に至るガス流、ｆ５は操作棒内部の圧縮
ガス下流側通路１９から操作棒に設けた穴２５を通って
パッファシリンダ−２の外部に至るガス流である。

開極途上の遮断器消弧室において、可動電極側接触子１
４と固定電極側接触子１５が離れるとアーク２３が発生
し、パッファピストン１１が操作棒の穴２５を通過する
前においてはガス流ｆ１゜ｆ４およびｆ６が発生する。

アーク２３はガス流１′６によって冷却される。ガス流
４−６は第３図に示すＳ３と８４の関係がＳ４くＳ３の
ときはＳｌによって制限される。開極途上においてはＳ
４が次第に大きくなるのでガス流ｆ６も次第に強力にな
る。ｓ４＞３３となるとガス流ｆ６はＳ３によって制限
されるようになる。８つは一定であるからガス流ｆ６も
一定となってこのときガス流は最強となる。本発明によ
れば、この状態で電流零点を迎えるので、この電流零点
で遮断後の極間絶縁回復が大きく従って再発弧の発生を
抑えることができる。

また、バッフ７ピストン１１が操作棒の穴２５を通過し
た後においては、第２と同じようにガス流ｆ１．ｆ２が
形成されるので、第１図に示した実施例と同様にしてＳ
２〉Ｓｌのとき電流零点を迎え、そこで遮断すると大き
な極間絶縁回復を１ｑ、再発弧を抑えることができる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明のリアクトル電流遮断装置によれば
、開極途上の遮断器の消弧室のガス流の変化に着目して
遮断電流アークの電流零点の到首する時点を制御すると
いう簡単な手段によって、再発弧の発生を抑制し、大ぎ
な高周波サージ電圧の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明のリアクトル電流遮断装置の一実
施例を示す単線結線図、第１ず（ｂ）は第１図（ａ）の
実施例に使用される遮断器の一例を示づ断面図、第２図
は第１図（ｂ＞の遮断器の作用を説明する断面図、第３
図（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例におｃ′ｊる遮断
器の構造を示す断面図で、第３図（ａ）は開極動作の前
半、第３図＜ｂ＞は開極動作の後半を示す。第４図（ａ
）（ｂ）は第３図（ａ）（ｂ）の遮断器の作用を示す断
面図で、第４図（ａ）は開極動作の前半、第４図（ｂ）
は開極動作の後半を示す。 第５図は従来のリアクトルを設置した変電所の簡易単線
結線図、第６図はリアクトル電流遮断時の等価回路、第
７図及び第９図は再発弧しない場合の電圧、電流波形図
、第８図及び第１０図は再発弧が発生した場合の電圧、
電流波形図、第１１図（ａ＞（ｂ）（ｃ）はパッファ形
ガス遮断器の消弧室の動作を順に説明リ−る断面図、第
１２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は他のパッファ形ガス遮断器
の消弧室の動作順に説明する断面図で必る。 １・・・遮断器、２・・・リアク（ヘル、３・・・負荷
側静電容量、４・・・線路の漂遊インダクタンス、５・
・・電源側静電容量、６・・・漂遊インダクタンス、７
・・・電源インダクタンス、８・・・電源、９・・・遮
断器負荷側端子、１０・・・遮断器電源側端子、■１・
・・遮断器の負荷側端子の電圧、■２・・・遮断器電源
側端子の電圧、ｉ・・・遮断器電流、ｔｌ・・・開極時
刻、゛し２・・・交流電流遮断時刻、ｔ３・・・再発弧
発生時刻、Ｖ。・・・電源電圧波高値、ｖｏ・・・電流
截断による電圧波高値、■、・・・再発弧時のサージ電
圧波高値、１１・・・パッファピストン、１２・・・パ
ッファシリンダ、１３・・・パッファシリンダ圧縮室、
１４・・・可動電極側接触子、１５・・・固定電極側接
触子、１６・・・ノズル、１７・・・圧縮ガスの上流側
通路、１８・・・操作棒、１９・・・操作棒内部の圧縮
ガス下流側通路、２０・・・ノズルの圧縮ガス下流側通
路、２１・・・ノズルのスロート、２２・・・可動電極
側接触子のスロート、２３・・・アーク、２５・・・操
作棒に設けた穴、２６・・・ガス流障壁、ｆｌ、ｆ２．
ｆ３．ｆ４．ｆ５．ｆ６・・・ガス流、ＢＵＣ・・・母
線、ＣＢ・・・遮断器、Ｒｅ・・・リアクトル、ＣＧ・
・・制御装置、ＰＣ・・・位相制御装置、ＶＰ・・・電
圧位相検出器、Ａ・・・手動操作指令、Ｂ・・・自動操
作指令。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 消弧性ガスを充填した容器内に、接離可能な固定電極部
   と可動電極部を有し、 固定電極部には棒状の固定電極側接触子を備え、可動電
   極部には中空円筒状の可動電極側接触子、パッファピス
   トン、パッファシリンダ、絶縁ノズル、中空円筒状の操
   作棒を備え、 前記可動電極側接触子、パッファシリンダ、絶縁ノズル
   、操作棒を一体となし、 前記中空円筒状の操作棒の先端部に同軸状に前記中空円
   筒状の可動電極側接触子を接続し、投入時には前記棒状
   の固定電極側接触子の先端を前記中空円筒状の可動電極
   側接触子を包むようにして接触させ、 開極時には前記操作棒を駆動して前記パッファシリンダ
   とパッファピストンの相対運動によってガスを圧縮し、
   前記パッファシリンダに接続し且つ前記中空円筒状の可
   動電極側接触子の周囲に配置した絶縁ノズルを用いてガ
   ス流とし、 前記中空円筒状の可動電極側接触子の開口部とそれに続
   く中空円筒状の操作棒の内部を前記ガス流の一つの排気
   口とし、 前記絶縁ノズルの開口部を前記ガス流の他の排気口とし
   、 前記ガス流を前記固定と可動の両電極接触子間に発生す
   るアークに吹付けて消弧するパッファ形ガス遮断器と、 開極時に前記中空円筒形接触子の開口部の面積に比べて
   、前記棒状の固定電極側接触子の先端部と前記中空円筒
   状の可動電極側接触子先端との間で構成される開口面積
   の方が大きくなったときに、アーク電流零点が来るよう
   に、開極位相を制御する位相制御装置を設けたことを特
   徴とするリアクトル電流遮断装置。