JPH03202793A - 遮断器の試験装置 - Google Patents

遮断器の試験装置

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JPH03202793A
JPH03202793A JP2242369A JP24236990A JPH03202793A JP H03202793 A JPH03202793 A JP H03202793A JP 2242369 A JP2242369 A JP 2242369A JP 24236990 A JP24236990 A JP 24236990A JP H03202793 A JPH03202793 A JP H03202793A
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黒沢 幸夫
Katsuichi Kashimura
樫村 勝一
Kunio Hirasawa
平沢 邦夫
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    • G01R31/333Testing of the switching capacity of high-voltage circuit-breakers ; Testing of breaking capacity or related variables, e.g. post arc current or transient recovery voltage
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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〕 本発明は電力用の遮断器の大電流遮断性能を検証するた
めの試験装置に係り、特に、供試遮断器に供給するため
の4つのパラメータで決定される過渡回復電圧を発生す
る回路を備えた遮断器の試験装置に関する。
〔従来の技術〕
大容量電力用遮断器の進歩はめざましく、最近では、定
格電圧362〜420kVのものが一相当り一遮断点で
構成できるようになってきており、更に、定格電圧55
0kVの遮断器の一遮断点化も研究されている状況にあ
る。
一方、大容量の電力用遮断器の遮断試験に関する国際規
格(IECと略称す)や日本国内規格JECと略称す)
では、電流遮断後、供試遮断器の極間に印加する電圧波
形として、波高値が遅れて現われる、いわゆる、4つの
パラメータで決定される過渡回復、電圧を規定している
即ち、4つのパラメータで決定される過渡回復電圧とは
、定められた大きさの電流を遮断した後、供試遮断器の
極間に印加する電圧波形の第1及び第2の基準時間とそ
の時のそれぞれの第1及び第2の基準電圧値との4つの
パラメータを規定し、これら4つのパラメータが要求値
を満足すれば、供試遮断器は所望の遮断性能を有すると
判定するものである。
しかし、従来から遮断性能検証に広く用いられているワ
イル(Weil)合成等価試験回路の発生する過渡回復
電圧は単一周波の振動であって、第1の基準時間とその
時の基準電圧との2つのパラメータで決定されるもので
あるため、これを4つのパラメータで決定される過渡回
復電圧が発生できるように改善する多くの提案がなされ
た。しかし、経済性や技術的な課題があって、商用試験
に実用されたものは二、二側にすぎず、広く普及するに
は至っていない。
ここで2つのパラメータで決定される過渡回復電圧とは
、上記の4つのパラメータで決定される過渡回復電圧に
対して、電流遮断後の供試遮断器の極間に印加する電圧
波形の唯一の基準時間t3とその時の基準電圧値ucの
2つのパラメータを規定し、これら2つのパラメータが
要求値を満足すれば、供試遮断器は所望の遮断性能を有
すると判定するものである。
前述のように、遮断器−相当りの遮断点数が少なくなる
につれ、2つのパラメータで決定される過渡回復電圧で
は要求される過渡回復電圧より苛酷である等の問題があ
って、波高時間の短い2つのパラメータで決定される過
渡回復電圧に対して波高時間の長い4つのパラメータで
決定される過渡回復電圧を経済的に発生し得る回路の必
要性は、ますます、高まっている。
第9図は従来の4つのパラメータで決定される過渡回復
電圧の発生回路の一実施例、第10図は第9図に示す回
路の現象説明図である。
この従来の4つのパラメータで決定される過渡回復電圧
の発生回路は、1988羊1月発行の文献「アイ・イー
・イー・イー、トランザクションズ、オン、パワー、デ
リベリ−J  (IEEETransactions 
on Pover Delivery)の第3巻第1号
の第233頁に開示されている。
:149図において、供試遮断器lより図示の左側は低
電圧の電流庶回路1図示の右側は高電圧の電圧源回路で
ある。この電圧源回路内に設置した補助スイッチ9に、
商用周波の重席2から電流調整用のリアクトル3.短絡
変圧滞18.補助遮断器4を介して、補助スイッチ9.
及び供試遮断器1を通して電流源電流icを供給する。
この場合。
電流源保護サージアブソーバ5が図示の位置に接続され
ることが多い。
電流を遮断した後に、高い電圧から回路を保護するため
の補助遮断器4、及び補助スイッチ9と試験しようとす
る供試遮断器1を閉じて、電ffl源電流icを通電後
、例えば、はぼ同等に、これらの補助遮断器4.補助ス
イッチ9、及び供試遮断器lを開いて、電流源電流ic
の最終零点直前で制御ギャップ7を放電して、予め充電
しであるコンデンサ6から、制御ギャップ7−リアクト
ル8−補助スイッチ9−供試遮断器1を通して電圧源電
流1vを第9図、第10図に示されるように流す。
ここでは、電流重畳法によるので、電圧源電流ivの重
畳時点は、電流源電流icの電流零期間より前であり、
かつ、電圧源電流のみの期間t。
は電圧源電流の周期Tの1/8〜1/4の範囲にある。
第9図において、供試遮断器1が電流遮断に成功すると
、コンデンサ6の残留電圧により、第↓O図に示される
ように、電流iL”iaが流れる。
電流主1が流れる枝路は抵抗10.コンデンサ11bの
直列回路、電流izの流れる枝路は抵抗12、コンデン
サ13の直列回路からなる。また、電流i3は第9図に
示されるように、リアクトル15、及び抵抗16の直列
回路を流れる。結局、コンデンサllaには(il−i
s)、コンデンサ14には(iz+ia)の電流が流れ
る。
前述の文献によりあらかじめ定められた方法によって、
コンデンサの静電容量をコンデンサ↓3よりもコンデン
サ↓↓、コンデンサ14がかなり大きくなるように(C
1ll C14>>C111)回路条件を設計して構成
することにより、電圧源電流ivが供試遮断器1によっ
て遮断されると、電流12と抵抗12−コンデンサ上3
−コンデンサ14の直列回路の電圧降下として、第10
図に示されるような目標の過渡回復電圧TRVの初期部
分である過渡回復電圧T RV 1が発生する。
回路条件を適切に選ぶと、電流12の次の電流零点iz
oを電流itの次の電流零点itoより早い時点に発生
させることができるご補助スイッチ9はいろいろな形態
をとり得るが、この公知例は。
補助スイッチ9に電流源電流icを通電して極間アーク
を点弧し、電圧源電流ivの通電を容易にすると共に、
電流生2の遮断性能を付与して、制御ギャップを増す必
要のない、取扱の簡便な方法である。
上述の方法によって電流12を次の電流零点izoで遮
断すると、もし、第9図において、仮にリアクトル15
−抵抗16の回路がなければ、第10図に一点鎖線で示
したように、供試遮断器1の端子電圧は過渡回復電圧T
RVの初期波高値u1に近い一定値を保ち続ける。この
場合、電圧の大部分は、コンデンサ13の端子間にあり
、コンデンサエ4の端子電圧は十分低い。従って、図示
のように、あらかじめ多段直列コンデンサエ1のうち、
適切な段数を選んで、コンデンサllaとしてリアクト
ル15−抵抗16を通してコンデンサ14に接続してお
けば、電流i3によってコンデンサ14の電圧を遅れて
高め(この変化をTRVzとする)供試遮断器1に、(
TRVz+TRV2)で示される4つのパラメータ表示
に適した電圧を印加することができる。
この様な、4つのパラメータで決定される過渡回復電圧
の発生回路を実用化する際に、最も問題になるのは補助
スイッチ9であり、遮断性能評価の面、技術的あるいは
経済的観点から、さらに改善が望まれていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術、は、補助スイッチ9にも補助遮断器4、
および、供試遮断器lに通電する電源2からの短絡電流
icの全部を流して目的を達成しようとするものである
。このため、補助スイッチ9は大電流アークによってそ
の遮断部が損傷するので、保守点検の頻度が多く、設備
運用上の改善を必要とした。また、補助スイッチ9のア
ーク電圧の発生によって供試遮断器1の遮断を助け、性
能評価を有利にしてしまうのではないかという懸念があ
つ・た。
本発明の目的は、定格電圧の高い遮断器に適用できる波
高時間の長い4つのパラメータで決定される過渡回復電
圧を発生し、信頼性の高い試験を確実に行うことができ
る試験装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、供試遮断器とほ
ぼ同等の遮断性能を有する補助遮断器と直列回路を経由
して短絡大電流を供給する第1の電流源回路と、電圧源
コンデンサから放電制御ギャップ、第1のリアクトル及
び第1の補助スイッチを介して、前記供試遮断器に電圧
源を供給する電圧源回路と、前記第1の電流源回路から
第2のリアクトル及び変圧器より成る高インピーダンス
成分と直列の第2の補助スイッチを介して、前記第1の
補助スイッチを経由して前記供試遮断器を通り前記第1
の電流源回路に帰路する第2の電流源回路とで構成した
ものである。
〔作用〕
電圧源回路内の補助スイッチは、電源、あるいは、共振
回路からの小電流が流れている状態で、補助遮断器や供
試遮断器などと、はぼ同時に開き、電流源電流icの最
終零点の時点で遮断するように動作する。従って、電流
源電流icの最終零点直前での電圧源回路の結合、すな
わち、電圧源電流ivの通電とその後の4つのパラメー
タにょって決定される過渡回復電圧発生のための補助ス
イッチによるコンデンサ回路1!流12の遮断も容易に
達成できる。このように、補助スイッチには大電流な通
電しないため、重陽などの消耗がほとんどない、従って
、極めて安定した動作を長期間。
無点決で持続し性能を検証することができる。
〔実権例〕
本発明の実施例を図面に従って以下に詳細に説明する。
第1図は本発明による遮断器の試9装置の第1の実施例
の回路構成図であり、第2rXJは第1図に示される試
験装置の現象説明図である。
第1図に示される本発明の第1の実施例の回路構成が第
9図に示される従来の回路構成と異なる点は、f4流源
電流icを補助スイッチ9には通電せず、補助遮断器4
と供試遮断器1の直列回路にのみ流すようにするために
、電圧源回路内の第1の補助スイッチ9に、新たに1例
えば、fIt源2側に第2のリアクトル19.変圧器2
1及び第2の補助スイッチ20を備え、その第2のリア
クトル19、変圧器21−第2の補助スイッチ20−第
1の補助スイッチ9−供試遮断器1−変圧器21のアー
ス側に帰るような小電流iaの流れる回路を別に付加し
て構成したものである。この場合、従来の電流源保護サ
ージアブソーバ5と同じ理由で、保護用のサージアブソ
ーバ23が変圧器2x側に並列に設置されることが多い
ここで、第2の補助スイッチ20は補助遮断器4と同様
に、電流を流した後に高い電圧から小電流源、すなわち
、第2の電流源回路を保護するためのものである。
上述のように構成したことにより、供試遮断器1及び補
助遮断器4、ならびに第1の補助スイッチ9、及び第2
の補助スイッチ2oを閉じて、電流源の大電流icを供
試遮断器1.及び補助遮断器4に、一方小電流iaを供
試遮断器1.第1の補助スイッチ9及び第2の補助スイ
ッチ20に通電する。その後、例えば、はぼ同時に、供
試遮断器1、及び補助遮断器4の両速断器、第1の補助
スイッチ9、及び第2の補助スイッチ20の両スインチ
を開き、電流源の大電流1cの最終零点直前で制御ギャ
ップ7を放電して、予め充電しであるコンデンサ6から
制御ギャップ7−第1のリアクトル8−第1の補助スイ
ッチ9−供試遮断断器を通して第1図に示される方向に
電圧源電流ivを流す。第2図には小電流ia、電流源
電流ic。
及び電圧源電流ivの関係が示される。
各部の電流ic、ia、iv、(ic+ia+iv)は
、それぞれ第1図に示される分流器30゜31.32.
33で測定されるものである。
第1の補助スイッチ9の遮断性能は、供試遮断、器lに
くらへて十分小さいが、供試遮断器1が電圧源電流iv
の遮断に成功した後には、電流i2を次の電流零点で遮
断可能なように選ぶ。供試遮断断器1が電流遮断に成功
すると、第2図に示すように、第9図及び第10図で説
明した理由と、はぼ同様な理由で供試遮断器1の極間に
は、4つのパラメータ表示に適した過渡回復電圧を印加
することができる。
即ち、第2図に於いて電流遮断後、供試遮断器1の極間
に印加する電圧波形の、ある基準時間t工及びt2とそ
の時のそれぞれの電圧III!01及びucの4つのパ
ラメータ(jle ut、  j2+ uc)を規定し
、実測されたこれら4つのパラメータ(jl+ ul+
 tz+ uc)が要求値を満足すれば。
供試遮断器1は所望の遮断性能を有すると判定するもの
である。
さらに、供試遮断器り及び補助遮断3)4のみに電流源
の大2i流icを流し、第↓の補助スイッチ9、及び第
2の補助スイッチ20には小ff1Aiaを流せば良い
ので、第1の補助スイッチ9、及び第2の補助スイッチ
20の電流遮断後の損傷がほとんどない、従って第1図
のブロックAの領域のみをセットとしてユニット化構成
し、このセットのみを長期間使用できるものである。ま
た、第1図に於いて、近距離線路故障試験のための模擬
線路17は1例えば、第1の補助スイッチ9と抵抗12
の接続点から、供試遮断器1と補助遮断器4の接続点に
至る架線ルートの一部として1図示破線領域に挿入でき
る。このように構成できるので、前記のような通常の短
絡故障試験と近距離線路故障試験回路の切り替えは、模
擬線路17に並列に図示しない断路器を設けることで、
従来のフィル合成試験の場合と同しように扱うことがで
きる。
第3図は本発明の第2の実施例の回路構成を示すもので
、この実施例では、変圧器21の一次側に限流用として
コンデンサ22が設けられており、第↓の補助スイッチ
9、及び第2の補助スイッチ20に小電流を流すもので
ある。この実施例によれば、第1図に示す実施例と同様
な効果を得ることができる。
第4図は本発明の第3の実施例の回路構成を示すもので
、同様に第1の補助スイッチ9、及び第2の補助スイッ
チ20に小電流iaを流すものである。変圧器21の一
次側に設けられている予め充電しておいたコンデンサ2
4の電荷を投入スイッチ25を閉じて放電し1例えば、
電流源電流icと、はぼ同じ周波数2位相の共振電流i
pを流すように構成したものである。
この実施例によれば、上述した実施例と同様な効果が得
られると共に、開閉速度の遅い補助スイッチの使用も可
能である。
第5図は本発明の第4の実施例の回路構成を示すもので
、同様に第1の補助スイッチ9、及び第2の補助スイッ
チ20に小電流iaを流し、これらの第1及び第2の補
助スイッチ9,20に、二点切り遮断器の各々の遮断部
を用いている。
この実施例によれば、上述の実施例と同様な効果が得ら
れると共に、第1及び第2の補助スイッチ9,20の誤
操作を防止することもでき、さらに配線を簡略化するこ
とができる。
第6図は本発明の第5の実施例の回路構成を示すもので
ある。上述の実施例ではすべて、供試遮断器1として一
点切り形式の供試遮断器を用いたが、二点切り供試遮断
器のユニット試験には、例えば、第6図に示すように、
−相二点構成のうちの一点を補助遮断器4.残る一点を
供試遮断部1として利用できる形態を採用できる。
この実施例では、二点切り以上の多点切り遮断器に適用
できる。
以上記載した実施例はすべて、変圧器21の図示右側巻
線の低圧側端子を接地していたものであって、小電流i
aは、第1の補助スイッチ9.第2の補助スイッチ20
を経由して流れるが、この電流は必ず供試遮断器lにも
流れている。この供試遮断器1に小電流iaが流れるの
を阻止するために、第7図に示す本発明の第6の実施例
のように構成してもよい。
すなわち、変圧器21の二次側端子を両方とも対地より
浮かせ、第1図、第3図〜第6図に示す実施例と同様、
一方には第2の補助スイッチ2゜を、もう一方の端子に
は新たに第3の補助スイッチ26を接続して、第2の補
助スイッチ20.第3の補助スイッチ26をそれぞれ経
由後、第1の補助スイッチ9の両端子に接続したもので
ある。
このような回路では、供試遮断器1には、ワイル回路の
場合と同じ電流源電流icと電圧源電流ivだけを通電
する形式となり、4つのパラメータで決定される過渡回
復電圧の発生回路の合成等価試験が可能である。
第8図は本発明の第7の実施例を示すもので、この実施
例が、第7図に示す実施例と異なる点は、第7図の実施
例における第3の補助スイッチ26を省略した点にある
。この実施例では、変圧器21の2次巻線は供試遮断器
lの高圧側端子に常時接続されているので、遮断試験の
最終段階で、変圧器21の1次巻線と2次巻線の間には
、過渡回復電圧の波高値ucに近い、高い電圧が印加さ
れる。しかし、その電圧を考慮した耐圧を有する変圧器
21を使用する場合には、供試遮断器1には、第7図に
示す実施例の場合と同様に、電流源電流icと電圧源電
流ivだけを通電し、しかも、第7図に示す実施例に比
較して補助スイッチを1個省略したので、より取扱いの
容易な、4つのパラメータで決定される過渡回復電圧を
発生し得る合成等価試験回路を提供することができる。
なお、第8図に示す実施例では、第7図に示す実施例に
おける第3の補助スイッチ26を省略したが、第3の補
助スイッチ20を省略することができる。この場合には
、変圧器21の2次巻線は電圧源回路の一部に常時接続
されているので、遮断試験の最終段階で、変圧器21の
1次巻線と2次巻線の間には、過渡回復電圧の波高値u
1に近い、電圧が印加、される。その結果、第8図の実
施例に比較して、変圧器21の巻線間にかかる電圧を3
0%程度低くすることができ、変圧器の耐圧をその分だ
け低下させることができる。その電圧を考慮した耐圧を
有する変圧器21を使用する場合には、供試遮断器1に
は、第7図に示す実施例の場合と同様に、電流源電流i
cと電圧源電流ivだけを通電し、しかも、第7図に示
す実施例に比較して補助スイッチを1個省略したので、
より取扱いの容易な、4つのパラメータで決定される過
渡回復電圧を発生し得る合成等価試験回路を提供するこ
とができる。
以上述べた本発明の実施例によれば、電圧源回路内スイ
ッチには小電流を通電流するような回路構成のため、ス
イッチのアーク電圧のために電流源電流icに影響を及
ぼすことがなく、信頼性の高い評価が可能な4つのパラ
メータによる過渡回復電圧発生回路を提供することがで
きる。また、小電流iaを通電して遮断するということ
で、第1及び第″2の補助スイッチ9,20及び第3の
補助スイッチ26の遮断部の損傷がほとんど無くなり、
確実な試験が多数回継続して可能になる。さらに、供試
遮断器l及び補助遮断器4のみに電流源の大電流icを
流し、第1及び第2の補助スイッチ9,20及び第3の
補助スイッチ26には小電流iaを流するので、これら
補助スイッチ9゜20及び第3の補助スイッチ26を含
めたブロックの領域のみをセットとして構成し、長期間
使用できる。また、第1及び第2の補助スイッチ9゜2
0及び第3の補助スイッチ26を小容量のもので構成で
きる。その結果、設備としての保守点検に関する経済効
果が大きく、最も実用性の高い4つのパラメータによる
過渡回復電圧発生回路を構成することができる等の優れ
た効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、定格電圧の高い遮断器は適用できる波
高時間の長い4つのパラメータで決定される過渡回復電
圧を発生し得るので、実系統と同等の試験で供試遮断器
の遮断性能を検証することが可能であると共に、装置を
構成する補助遮断器。
補助スイッチへの通電電流を小さくし得るので、信頼性
の高い試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による遮断器の試験装置の第1の実施例
の回路構成図、第2図は第1図に示される実施例の現象
説明図、第3図は本発明による遮断器の試験装置の第2
の実施例の回路構成図、第4図は本発明による遮断器の
試験装置の第3の実施例の回路構成図、第5図は本発明
による遮断器の試験装置の第4の実施例の回路構成図、
第6図は本発明による遮断器の試験装置の第5の実施例
の回路構成図、第7図は本発明による遮断器の試験装置
の第6の実施例の回路構成図、第8図は本発明による遮
断器の試験装置の第7の実施例の回路構成図、第9図は
従来の遮断器の試験装置の回路構成図、第10図は第9
図に示される従来の試験装置の現象説明図である。 1・・・供試遮断器、4・・・補助遮断器、6,11゜
13.14・・・コンデンサ、7・・・放電制御ギャッ
プ、8・・・リアクトル、9・・電圧源補助スイッチ、
19・・リアクトル、30・・・補助スイッチ、21 
変圧器。 第 3 図 笛 回 第 図 第 図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、供試遮断器の極間に過渡回復電圧を印加して供試遮
    断器の性能を検証する試験装置において、供試遮断器と
    、該供試遮断器とほぼ同等の遮断性能を有する補助遮断
    器との直列回路を経由して短絡大電流を供給する第1の
    電流源回路と、充電装置をもつ電圧源コンデンサから放
    電制御ギャップ、第1のリアクトル及び第1の補助スイ
    ッチを介して、前記供試遮断器に電圧源電流を供給する
    電圧源回路と、前記第1の電流源回路から第2のリアク
    トル及び変圧器より成る高インピーダンス成分と直列の
    第2の補助スイッチを介して、前記第1の補助スイッチ
    を経由して前記供試遮断器を通り前記第1の電流源回路
    に帰路する第2の電流源回路とを備え、過渡回復電圧の
    初期部分発生後に前記第1の補助スイッチを流れる電流
    を遮断して4パラメータ過渡回復電圧を発生する遮断器
    の試験装置。 2、前記第1の補助スイッチを経由して通電する小電流
    源を、コンデンサ、第2のリアクトル及び投入スイッチ
    の直列回路で構成した共振回路としたことを特徴とする
    請求項1記載の遮断器の試験装置。 3、前記第1の補助スイッチと前記第2の補助スイッチ
    に2点切り遮断器の各々の遮断部を用いたことを特徴と
    する請求項1記載の遮断器の試験装置。 4、前記第1の補助スイッチと前記第2の補助スイッチ
    に、又前記供試遮断器と前記補助遮断器に、それぞれ多
    点切り遮断器を用いたことを特徴とする請求項1記載の
    遮断器の試験装置。 5、第2の電流源回路を構成する変圧器の一次側に限流
    用のコンデンサを設けて構成したことを特徴とする請求
    項1記載の遮断器の試験装置。 6、第2の電流源回路を構成する変圧器の一次側にコン
    デンサの電荷を投入するスイッチを設けて構成したこと
    を特徴とする請求項2記載の遮断器の試験装置。 7、供試遮断器に電圧源電流を供給する電圧源回路およ
    び第2の電流源回路を構成する補助スイッチをユニット
    化したことを特徴とする請求項1記載の遮断器の試験装
    置。 8、電圧源回路における第1の補助スイッチと抵抗の接
    続点から供試遮断器と補助遮断器の接続点に至るルート
    に、近距離線路故障試験のための模擬線路を設けたこと
    を特徴とする請求項1記載の遮断器の試験装置。 9、供試遮断器の極間に過渡回復電圧を印加して供試遮
    断器の性能を検証する試験装置において、供試遮断器と
    、該供試遮断器とほぼ同等の遮断性能を有する補助遮断
    器との直列回路を経由して短絡大電流を供給する第1の
    電流源回路と、充電装置をもつ電圧源コンデンサから放
    電制御ギャップ、第1のリアクトル及び第1の補助スイ
    ッチを介して、前記供試遮断器に電圧源電流を供給する
    電圧源回路と、前記第1の電流源回路から、第2のリア
    クトル及び変圧器より成る高インピーダンス成分を含み
    、前記変圧器の二次側端子を対地より浮かし、少なくと
    も一方の端子に第3の補助スイッチを介して、前記両端
    子を第1の補助スイッチの両端子に接続する第2の電流
    源回路とを備えたことを特徴とする遮断器の試験装置。
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