JPH0425506B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はガス絶縁断路器の充電電流しや断時の
再点弧サージによる地絡現象に対するガス絶縁断
路器の再点弧サージ試験方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

変電所において、断路器は変電所内機器をその
電力系統から切り離し、あるいは回路の切り換え
のために開閉操作される。断路器の開閉は隣接し
たしや断器が開路している状態のとき行われ、ま
た断路器はそのしや断器に至る変電所内の短い線
路の微少な充電電流を開閉する。

第１図は変電所の構成の一例を示すが、例えば
断路器D₁は遮断器CB₁までの短い線路区間ｍを開
閉し、断路器D₄は断路器D₅およびしや断器CB₂
が開路のときに線路区間ｎを開閉する。また断路
器D₃，D₅，D₁₁，D₁₄、しや断器CB₆が開路の状
態で、断路器D₉は母線Ｂ１を開閉する。ここに
T₁，T₂は変圧器、L₁ないしL₃は送電線である。

例えばSF₆ガスのような絶縁ガスを封入したガ
ス絶縁断路器が用いられる変電所は、第１図に示
す断路器、しや断器、母線などを全てSF₆ガスを
封入した金属容器に収納した全ガス絶縁変電所
と、母線だけを架空線とした複合形ガス絶縁変電
所とに大別される。

断路器による充電電流遮断の際に、多数回の再
点弧が発生し、第２図に示すような負荷側線路対
地電圧波形が得られることが知られている。すな
わち、開極とほぼ同時に微小な充電電流はしや断
され、そのとき負荷側の線路にはしや断瞬時の電
源電圧v₁が残留している。電源電圧は交流であつ
て変化するから、断路器の極間にはこの線路の残
留電圧と電源電圧と差が印加される。このとき断
路器はまだ開極途中であつて、極間絶縁回復が十
分でなく、極間電圧e₁で再点弧する。このように
再点弧すると、線路の静電容量は数百ないし数千
ピコフアラツド程度であるから、流れる過渡電流
が減衰するとすぐしや断が成立し、負荷側線路の
電圧はそのときの電源電圧v₂と一致した大きさで
残留する。電源電圧はさらに変化するから、極間
電圧e₂で再び再点弧を発生する。以下同様にして
極間電圧e₃，e₄，e₅，e₆，e₇，e₈、…で再点弧を
繰返す。断路器の極間距離は次第に大きくなるの
で、多くの場合e₈＞e₇＞…＞e₂＞e₁である断路器
の極間絶縁が回復して電源電圧波高値の２倍以上
になれば、再点弧せずしや断は完了する。

そして、これら再点弧のときにサージ電圧が発
生する。例えば第２図に示したａ点における再点
弧サージは直線で図示されているが、この再点弧
の現象を時間的に拡大し、概念的に示すと第３図
のようになる。このときのサージ電圧は開閉する
負荷側の線路が短いため周波数が高く、多くの場
合その基本振動は数百ｋHzに達する。

再点弧時に断路器の極間には高周波電流が流れ
る。もし断路器がこの高周波電流を第３図ｂのｘ
点に示すように最初の電流零点でしや断すると、
負荷側線路の電圧は第３図ａのｙ点の電圧で残留
することになる。しかし、実系統ではこのような
ことは発生しない。再点弧時の過度電流が十分減
衰した時点でしや断が成立し、負荷側線路の電圧
が電源電圧と一致した後でしや断される。断路器
によつて充電電流をしや断する際に多数回の再点
弧が発生するが、線路側の残留電圧は最大であつ
て電源側電圧波高値である。最大の再点弧サージ
を考える場合、電源側線路が電源電圧の波高値
（以後1puと表わす）、負荷側線路が逆極性の電源
電圧波高値（以下−1puと表わす）で再点弧した
ときを検討すれば十分である。

実系統において、上記のような現象を示す断路
器の充電電流をしや断する従来の試験回路の一例
を第４図に示す。供試断路器１は接地された金属
容器１ａの内部にしや断部１ｂを収納して、絶縁
ガス１ｃを封入して、このしや断部１ｂは端子と
するブツシング２，３によつて外部に導出され
る。ブツシング２は負荷側コンデンサ５を介して
接地４に接続する。ブツシング３はリアクトル６
を介して変圧器８の高圧側巻線８ａに接続し、こ
の高圧側巻線８ａの両端に電源側コンデンサ７を
並列に接続して変圧器８の低圧側巻線８ｂは短絡
発電機９に接続される。負荷側コンデンサ５は供
試断路器１の負荷側線路の静電容量を模擬したも
のである。試験は供試断路器１を開閉操作して行
なう。

しかし、ガス絶縁断路器は再点弧時に、その際
発生するサージ電圧によつて極間と接地電位の金
属容器との間で地絡する場合があることが知られ
てきた。地絡電圧は断路器が開または閉の状態、
さらに極間に再点弧アークを模擬した針金を設置
した状態における静電容量よりもかなり低い。地
絡現象には断路器間のアーク放電が大きく影響し
ている。

ガス絶縁断路器の充電電流の再点弧サージによ
る地絡現象に着目して、実系統と等価な試験を行
なうためには、再点弧の際に発生するサージ電圧
を実系統と等価にしなければならない。しかし、
第４図に示す従来の試験回路における供試ガス絶
縁断路器の開閉操作ではこれが困難である場合が
ある。再点弧時のサージ電圧は主として電源側コ
ンデンサ７、リアクトル６、供試ガス絶縁断路器
１（以下供試断路器とする）、負荷側コンデンサ
５の回路によつて決定する。一般に、電源側コン
デンサ７のの静電容量は負荷側コンデンサ５の静
電容量に比べて大きいほどサージ電圧の波高値は
大きくなる。断路器の両端子において、それぞれ
1pu、−1puの電圧で再点弧する最大のサージ電圧
が発生する場合において、供試断路器１のブツシ
ング２，３の静電容量がないものとすれば理論的
に最大で3.0倍のサージ電圧が供試断路器１の端
子に発生する。しかし実際にはブツシング２，３
の静電容量のためにサージ電圧の大きさはこれよ
り小さくなる。すなわち、供試断路器１の負荷側
が−1pu、電源側が1puで再点弧する場合、両ブ
ツシング２，３の静電容量の電圧もそれぞれ−
1pu、1puであるから再点弧瞬時に、両ブツシン
グ２，３の静電容量と負荷側コンデンサ５の充電
電圧は−1puよりも小さくなつてしまう。サージ
電圧は主としてこの両ブツシング２，３の静電容
量と負荷側コンデンサ５を並列にした回路とリア
クトル６、電源側コンデンサ７の回路で決まるか
ら、サージ電圧の大きさは３倍より小さくなる。
この他に設備的に電源側コンデンサ７を大きくで
きないとか、回路の損失を避けることができない
ことなどのために、一般には２倍前後のサージ電
圧しか発生できない。第４図に示す試験回路で発
生するサージ電圧の大きさが、フイールにおいて
発するサージ電圧の大きさよりも小さい場合に
は、このフイールドにおけるサージ電圧に供試断
路器１が耐えることが可能か否かの検証は、第４
図に示す従来の試験回路ではできないという解決
すべき問題点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、サージ電圧の大きさを
大きくすることができるガス絶縁断路器の再点弧
サージ試験方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成するために本発明は、供試ガ
ス絶縁断路器内部に開閉部と補助ギヤツプ部とを
直列接続して収納し、この直列接続した両端をそ
れぞれ供試ガス絶縁断路器の第１及び第２の端子
に接続して導出し、第１の端子と接地間に第１の
コンデンサを接続し、第２の端子にリアクトルを
介して接地との間に第２のコンデンサを接続し、
開閉部の可動電極を途中まで駆動して固定し、第
１及び第２のコンデンサのそれぞれの高電位側に
それぞれ逆極性の直流または商用周波電圧の立ち
上がりに近い電圧を印加することにより、供試ガ
ス絶縁断路器の再点弧サージ試験においてサージ
電圧の大きさを大きくすることをその特徴とす
る。また、第１のコンデンサの高電位側に抵抗を
通して直流電圧発生装置を接続し、第２のコンデ
ンサの高電位側と接地との間に電源変圧器の二次
側巻線を接続し、この電源変圧器の一次側巻線の
一方の端子を接地に接続し、一次巻線の他方の端
子と接地との間にしや断器、投入器及び商用周波
交流電源とを直列にして接続し、直流電圧発生装
置によつて第１のコンデンサを充電し、しや断器
を投入した状態において投入器を投入して、電源
変圧器の二次側巻線に電圧を発生させ、しかるの
ちにしや断器を開極させるようにするのが好適で
ある。さらに直流電圧発生装置を多数の充電され
たコンデンサを多数のギヤツプの放電によつて直
列接続して高電圧を発生する装置とするのが好適
がある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例のガス絶縁断路器の再点
弧サージ試験方法を図面を参照して説明する。第
５図において、供試ガス絶縁断路器１０は大地電
位の金属容器１１内部に可動電極部１２と、これ
と対向する固定電極部１３とからなる開閉部１４
と、この開閉部１４と直列接続される補助ギヤツ
プ部１５とを収納するとともに、SF₆ガスのよう
な絶縁ガス１０ａを封入する。この直列接続した
例えば一方の可動電極部１２側を第１の端子とな
るブツシング１６ａを介して導出し、他方の補助
ギヤツプ部１５側を第２の端子となるブツシング
１６ｂを介して導出する。また可動電極部１２は
支持部１２ａと可動電極１２ｂとからなり、可動
電極１２ｂは図示しない操作装置により開閉操作
される。さらに補助ギヤツプ部１５は補助ギヤツ
プ１５ａを接地容器１１ｃ内部に例えば絶縁スペ
ーサのような絶縁部材１５ｂ，１５ｂによつて支
持して収納し、接地容器１１は開閉部１４を収納
した接地容器１１ａと、ブツシング１６ｂ側の接
地容器１１ｂとを接地容器１１ｃによつて接合し
て構成される。

供試ガス絶縁断路器１０のブツシング１６ａと
接地１７間に第１のコンデンサとなる負荷側コン
デンサ１８を接続し、またブツシング１６ａには
高抵抗の抵抗１９と、図示では略記しているが例
えばコツククロフト装置のような直流電圧発生装
置２０とを接続する。

ブツシング１６ｂにはリアクトル２１を介して
接地１７間に第２のコンデンサとなる電源側コン
デンサ２２を接続する。この電源側コンデンサ２
２の両端子には電源変圧器２３の２次側巻線２３
ａを接続し、１次側巻線２３ｂにはしや断器２５
及び投入器２６を介して商用周波電圧発生装置２
７とを接続する。

次に本発明の作用効果を説明する。供試ガス絶
縁断路器１０の開閉部１４の可動電極１２ｂを駆
動して、これを途中で固定し、開閉部１４の極間
における放電開始電圧が2puになるように設定す
る。ここに前述したように実系統の電源電圧の波
高値を1puとし、また逆極性の電源電圧の波高値
を−1puとした。

しや断器２５は投入しておき、投入器２６は開
離しておく。商用周波電圧発生装置２７の出力電
圧は投入器２６の投入状態における電源変圧器２
３の２次側電圧、（第６図の３点鎖線で示した電
圧波形Ａを参照）の波値高が1puよりも若干高く
なるように設定しておく。そして、まず負荷側コ
ンデンサ１８を1puの電圧で充電する。次に商用
周波電圧発生装置２７の出力電圧の電圧零点近傍
において第６図におけるｂ点に示すように投入器
２６を投入する。なお、第６図の１点鎖線Ｂは補
助ギヤツプ１５ａのない場合における負荷側コン
デンサ１８の電圧、また２点鎖線Ｃは補助ギヤツ
プ１５ａのある場合における負荷側コンデンサ１
８の電圧、また実線で示した電圧波形Ｄは電源側
コンデンサ２２の電圧である。

電源変圧器２３の２次側には商用周波電圧に近
い電圧が立ち上がる。このとき投入器２６の投入
を、電源変圧器２３の２次側において立ち上がる
電圧の極性が負荷側コンデンサ１８の充電電圧の
極性と逆になるように行なう。このようにすると
供試ガス絶縁断路器１０の開閉部１４の極間と補
助ギヤツプ部１５との直列回路には負荷側コンデ
ンサ１８の充電電圧と電源変圧器２３の２次電圧
の差が印加される。第６図のｄ点に示すようにこ
の電圧が供試ガス絶縁断路１０の開閉部１４の極
間と補助ギヤツプ１５ａとの直列回路の放電電圧
よりも大きくなると、供試ガス絶縁断路器１０の
極間および補助ギヤツプ１５ａは放電する。

このとき主として電源側コンデンサ２２、リア
クトル２１、補助ギヤツプ１５ａ、負荷側コンデ
ンサ１８の回路によつて決定するサージ電圧が発
生する。抵抗１９は高抵抗であるため、サージ電
圧には殆んど影響を与えない。投入器２６の投入
によつてしや断器２５に流れる電流は主として電
源側コンデンサ２２のために進み電流であつて、
第６図に実線で示した電流波形は電源変圧器２
３の１次側電流である。この１次側電流を第６図
のｅ点に示すように電流零点においてしや断器２
５によつてしや断する。このとき、電源変圧器２
３の２次側電圧はほぼ波高値である。しや断器２
５によつてしや断された後は、電源変圧器２３の
電圧は電源側コンデンサ２２と電源変圧器２３の
回路で振動しながら減衰する。

供試ガス絶縁断路器１０の極間における放電開
始電圧は2puに設定されている。したがつて、供
試ガス絶縁断路器１０の極間と補助ギヤツプ１５
ａとの直列回路の放電開始電圧は、直列の補助ギ
ヤツプ１５ａが設けられているために2puより大
きくなる。第６図に２点鎖線で示した補助ギヤツ
プ１５ａのある場合におけるサージ電圧V₁は、
１点鎖線で示した補助ギヤツプ１５ａのない場合
のサージ電圧V₂より大きい。このことは放電開
始の際における電源変圧器２３の２次側の対地電
圧は1puよりも大きいことを意味する。したがつ
て、放電開始の際発生するサージ電圧の大きさ
は、供試ガス絶縁断路器１０の極間が2puの電圧
で放電開始するときよりも大きくなる。第６図の
ｃ点に示すように補助ギヤツプ１５ａを短絡、す
なわち補助ギヤツプ１５ａのない場合に、供試ガ
ス絶縁断路器１０の極間が2puで放電した状態を
示している。

このように本発明によれば供試ガス絶縁断路器
１０の極間が2puで放電する状態において、第４
図に示す従来の試験方法よりも大きいサージ電圧
を発生させることができる。このサージ電圧の大
きさは補助ギヤツプ１５ａのギヤツプ間距離を変
えることによつて調整することができる。

次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明
する。第５図と同一部分は同符号を付してある。
第７図において、この試験方法は直流電圧発生装
置２０（第５図参照）の代りにコンデンサバンク
３０を用いたものである。このコンデンサバンク
３０は、充電された複数個のコンデンサ３０ａ
を、このコンデンサ３０ａの両端にそれぞれ設け
られた複数個のギヤツプ３０ｂによつて放電する
ことによつて直列接続して直流高電圧を発生させ
る。他の構成配置は第５図に示した本発明の第１
の実施例と同様であつて、同様な作用効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のガス絶縁断路器
の再点弧サージ試験方法によれば、供試ガス絶縁
断路器が2puで放電する状態において、従来の試
験方法よりも大きなサージ電圧を発生させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の変電所の構成を示す単線結線
図、第２図はガス絶縁断路器による充電電流しや
断時における電圧波形を示す線図、第３図は第２
図における再点弧サージの拡大線図、第４図は従
来のガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方法を示
す回路図、第５図は本発明のガス絶縁断路器の再
点弧サージ試験方法を示す回路図、第６図は第５
図の試験方法を示す線図、第７図は本発明の他の
実施例を示す回路図である。 １０……供試ガス絶縁断路器、１０ａ……絶縁
ガス、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ……接地容
器、１２……可動電極部、１２ａ……支持部、１
２ｂ……可動電極、１３……固定電極部、１４…
…開閉部、１５……補助ギヤツプ、１５ａ……補
助ギヤツプ、１５ｂ……絶縁部材、１６ａ，１６
ｂ……ブツシング、１７……接地、１８……負荷
側コンデンサ、１９……抵抗、２０……直流電圧
発生装置、２１……リアクトル、２２……電源側
コンデンサ、２３……電源変圧器、２３ａ……２
次側巻線、２３ｂ……１次側巻線、２５……しや
断器、２６……投入器、２７……商用周波電圧発
生装置、３０……コンデンサバンク、３０ａ……
コンデンサ、３０ｂ……ギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供試ガス絶縁断路器内部に開閉部と補助ギヤ
   ツプ部とを直列接続して収納し、この直列接続し
   た両端をそれぞれ供試ガス絶縁断路器の第１及び
   第２の端子に接続して導出し、前記第１の端子と
   接地間に第１のコンデンサを接続し、この第１の
   コンデンサの高電位側に抵抗を通して直流電圧発
   生装置を接続し、前記第２の端子にリアクトルを
   介して接地との間に第２のコンデンサを接続し、
   この第２のコンデンサの高電位側と接地との間に
   電源変圧器の２次側巻線を接続し、この電源変圧
   器の１次側巻線の一方の端子を接地に接続し、前
   記１次側巻線の他方の端子と接地との間にしや断
   器、投入器及び商用周波電圧発生装置とを直列に
   接続して成り、前記開閉部の可動電極を途中まで
   駆動して固定し、前記直流電圧発生装置によつて
   前記第１のコンデンサを充電し、前記しや断器を
   投入した状態において、前記投入器を投入して、
   前記電源変圧器の２次側巻線に前記第１のコンデ
   ンサの充電電圧と逆極性の電圧を発生させ、しか
   る後に前記しや断器を開極させることを特徴とす
   るガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方法。 ２ 直流電圧発生装置を充電された複数個のコン
   デンサを複数個のギヤツプの放電によつて直列接
   続するようにして構成した特許請求の範囲第１項
   記載のガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方法。