JPH0434111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は各相の遮断部が共通の接地タンク内
に収容された三相共通タンク形遮断器によつて三
相短絡故障電流を遮断する際の該遮断器の遮断性
能を検証する試験装置に関する。

一般に三相共通タンク形遮断器においては、各
相の遮断部のアークエネルギによつて生じた高温
ガスがタンク内に放出され、遮断部相互間および
遮断部と大地間の絶縁を低下させる。従つてこの
ような遮断器の遮断性能の検証は、第１図に示す
ように、短絡発電機よりなる三相電源１Ａの各相
の端子を電流調整用リアクトル２を介して昇圧変
圧器３の１次側の各相の端子とそれぞれ接続する
とともに、その２次側の各相の端子を供試遮断器
の電源側の各相の端子とそれぞれ接続し、その負
荷側の各相の端子を一括接地して、各相の遮断部
を流れる短絡電流と、該短絡電流の遮断後に遮断
部の遮断接点間、遮断部相互間および遮断部・大
地間とに印加される電圧が、該遮断器が使用され
る実回路と同一となる高電圧大電流の三相直接試
験により行なうのが望ましいが、このような大容
量の三相電源を設備化することは経済的に困難で
ある。従つて一般には低電圧大電流を供給しうる
電流源回路と、再起電圧を供給しうる電圧源回路
とを組み合わせ使用する合成試験方法が試みられ
ている。第２図にこのような合成試験回路の例を
示す。図において１Ｂは低電圧の三相電流源で、
供試遮断器４の１つの相（ここではＡ相）の電源
側端子を単相の補助遮断器６を介して電流調整用
リアクトル２の負荷側端子に接続し、これら両遮
断器間の接続導体を電圧源回路８に接続して合成
試験回路が構成される。７Ａは低電圧下において
アークが早く切れすぎないように補助遮断器の電
流源回路５側に接続されたアーク延長回路で、一
般に電流源５より供給される大電流が零値を通過
する直前に反対方向の衝撃性長波尾電流を前記補
助遮断器６と供試遮断器４とを通して強制的に流
通せしめてアークをさらに一本波以上延長させる
ためのものである。７Ｂ，７Ｃは同様に供試遮断
器のＢ相、Ｃ相の電流源回路５側に接続されたア
ーク延長回路で、供試遮断器４のＡ相が遮断の第
１相として実回路と同じアーク時間をもつて遮断
されるまでＢ相、Ｃ相の両電流を継続させるため
のものである。この合成試験回路においては所定
の大きさの三相電流が実回路と同一の相順をもつ
て供試遮断器中を流れ、供試遮断器のＡ相が遮断
第１相として電流を遮断した後、Ｂ，Ｃ相電流は
実回路と同じくこれら２相を環流する２相短絡電
流となり、アーク電圧による電流の変歪を除けば
電流に関しては完全に実回路と等価である。また
供試遮断器４の電流遮断性能の検証に関しても、
電流遮断時の再起電圧が電圧源回路８より供給さ
れるので実回路との等価性に問題はない。しかし
遮断部相互間および遮断部・大地間に印加される
電圧は以下に述べるように実回路と一致しない。
すなわち実回路の中性点が非有効接地で、三相短
絡が接地を伴つて発生した場合の該実回路におけ
る遮断第１相の電流遮断時に該第１相の遮断接点
間に印加される再起電圧の定常成分の波高値は、
該実回路の相電圧波高値をＥとすると1.5Eであ
り、この値の電圧は第２図の電圧源回路８から供
試遮断器４と補助遮断器６との接続導体に供給さ
れかつ残留するので、供試遮断器の遮断接点間に
は実回路と同一波高値の電圧ストレスがかかる
が、各相の遮断部相互間および各相の遮断部と大
地間には第１０図に示されるように供試遮断器４
のＢ，Ｃ相が電流を遮断した時間段階以降にお
いて特に遮断部と大地間に印加される電圧が実回
路と異なる。第１０図は３相短絡電流が供試遮断
器の各相の遮断部において順次遮断される際のそ
れぞれの時間段階における供試遮断器の各相の電
源側および負荷側端子の対地電位の定常分波高値
を示すもので、は遮断第１相となる相（ここで
はＡ相）の遮断瞬時を、は第１相遮断後より第
２，３相遮断前までを、は第２，３相遮断瞬時
を、は第２，３相遮断後をそれぞれ意味する。
同図においてＥは実回路の相電圧波高値を、Ｕは
電流源回路の相電圧波高値を、ｗは遮断電流の周
波数すなわち商用周波数の角周波数を、ｔは時間
をそれぞれ意味し、時間段階における時間ｔの
原点は時間段階、時間段階における時間ｔの
原点は時間段階である。またV_Eは時間段階
において供試遮断器の各相端子の対地電位中の最
大値の波高値、V_Lは同じく時間段階における
各相の端子と他相の端子との間の電位差が最大と
なる端子相互間の最大電圧波高値を意味する。第
３図は第２図における補助遮断器６を省略した従
来の別の合成試験回路の例で、供試遮断器中の２
相を互いに単相試験における供試遮断器と補助遮
断器の関係で使用するものである。すなわちこの
例においてはＡ相が補助遮断器、Ｃ相が供試遮断
器の関係となり、この両相がともに遮断の第１相
となつてＡ相電流を遮断するとともに電圧源回路
８から定常成分の波高値が1.5Eの再起電圧が供給
される。この試験方法においては補助遮断器を省
略しうる利点はあるが、第１０図の時間段階以
後において第２図の例と同様、特に各相の遮断部
と大地との間に印加される電圧が実回路と異な
る。また第４図は第２図と第３図とを組み合わせ
た従来のさらに別の合成試験回路の例で、遮断の
第１相すなわちＡ相の電流が遮断される際に電圧
源回路８よりＡ相に供給される再起電圧の定常分
波高値は1.5Eで第２図と同じであるが、Ｂ，Ｃ相
電流の遮断時に電圧源回路１０より供給される再
起電圧の定常分波高値は1.0Eでありかつその極性
が遮断第１相と逆になつている点が第３図の場合
と異なつている。これにより時間段階以後にお
いてＢ，Ｃ相遮断部のそれぞれの遮断接点間およ
びＢ，Ｃ相のそれぞれ一方の端子と大地との間に
印加される電圧は実回路の場合と極めて近似する
が、Ａ相遮断部の電源側端子と大地との間および
Ａ相遮断部の電源側端子とＢ，Ｃ相の各端子との
間は実回路と一致しない。特にＡ相の電源側端子
とＢ，Ｃ相の負荷側端子との間には2.5Eが印加さ
れ極めて過酷である。以上のように従来の三相合
成試験方法においては第２，３相の遮断後におけ
る遮断部と大地との間ないし遮断部相互間にかか
る電圧が実回路と大きく相違するという欠点があ
つた。さらに第３図においてはＣ相の遮断部にＡ
相の電流が、また第４図においてはＢ相の遮断部
にＣ相の電流が流れ、実回路と異なる位相の電流
が流れることになる。一般に三相共通タンク形遮
断器にあつては各相の遮断部が共通タンク内に近
接して並設されており、また各相の遮断部におけ
る電流経路の方向も互いに平行である。このため
各相の遮断部の遮断接点間に生じたアークはその
隣接相を流れる電流によつて強い電磁力をうけ、
遮断部の中心軸を外れて偏在ないし湾曲されよう
とする。またこの偏在の位置や湾曲の方向は隣接
相の電流の時時刻刻の大きさと方向すなわち位相
によつて左右される。従つてアークがたとえば消
弧性ガスの吹付けをうけて消弧される形の遮断器
においてはアークに触れて熱分解した高温ガスが
タンク内に放出される方向も隣接相の電流の位相
によつて左右され、遮断第１相が遮断した直後の
該第１相と隣接相の遮断部相互間ないし該第１相
遮断部と大地との間の絶縁耐力も隣接相の電流位
相の影響をうける。従つて第３図ないし第４図の
試験方法による場合は遮断器の構造によつては遮
断第１相の遮断部の電流遮断性能ならびに該遮断
部と隣接相の遮断部ないし大地との間の絶縁耐力
の正しい検証が行われず、このため第３図ないし
第４図の試験方法は適用上普遍性を欠くという欠
点があつた。本発明は以上のような欠点を除去
し、１回の試験によつて三相共通タンク形遮断器
の三相電流遮断性能とその際の絶縁性能とを検証
しうる、等価性の高い、経済的な試験装置を提供
することを目的とする。

この目的は、大電流を供給しうる三相電流源回
路と、再起電圧を供給しうる第１および第２電圧
源回路とを有し、単相の補助遮断器を介して供試
遮断器の遮断第１相となる相の電源側端子が前記
三相電流源回路の対応する相と、また前記供試遮
断器の他の２相の電源側端子が直接前記三相電流
源回路のそれぞれ対応する相と接続されるととも
に、前記供試遮断器の遮断第１相となる相の電源
側端子が前記第１電圧源回路と接続され、また前
記供試遮断器の他の２相となるそれぞれの相の電
源側端子間の線間電圧を第１相に供給された再起
電圧の定常分と逆極性で実回路の相電圧波高値と
等しい電圧に昇圧する昇圧変圧器からなる前記第
２電圧源回路の出力端子が、前記供試遮断器の各
相の負荷側端子に一括して接続され、かつ前記第
１電圧源回路より供給された再起電圧の定常分を
減衰させる回路素子を前記第１電圧源回路に附加
した構成とすることによつて達せられる。

以下本発明の詳細を図面に示す実施例にもとづ
き説明する。

第５図に本発明による試験装置の試験回路の実
施例を示す。図において第１図ないし第４図と同
一の符号は同一の機器、回路または回路要素を意
味する。図において１１は第１電圧源回路で、図
示されていない整流装置によつて充電されるコン
デンサ１１１、始動電極付き放電ギヤツプ１１
２、リアクトル１１３、供試遮断器４に供給され
る再起電圧の初期過渡分の周波数と振巾率とを調
整する抵抗１１４とコンデンサ１１５、再起電圧
の初期過渡分の立上り部分の波形を調整するコン
デンサ１１６とを備え、その出力端子が供試遮断
器の遮断第１相となる相すなわちＡ相の電源側端
子と接続されかつ該第１電圧源回路より供給され
た再起電圧の定常分を減衰させる抵抗１１７が該
第１電圧源回路の出力端子ないしこれと同電位に
ある導電部と大地との間に接続されている。また
１２は第２電圧源回路で、電流源回路のＢ，Ｃ相
の線間電圧を昇圧する昇圧変圧器１２１と、該昇
圧変圧器の高圧側電流を制限する高抵抗１２２と
を備え、その出力端子が前記供試遮断器４の各相
の負荷側端子と接続されている。このようにして
構成された試験回路において三相電流の遮断試験
を行なう際の試験の手順ならびに回路各部の電
圧、電流の時間変化は次の通りである。

まず三相電流源１Ｂの各相に設けられた図示さ
れていない投入器を開路状態に、また供試遮断器
４と補助遮断器６とを閉路状態とし、三相電流源
１Ｂすなわち短絡発電機を始動させて所定の電圧
と周波数とを発生させる。同時に第１電圧源回路
１１のコンデンサ１１１を図示されていない整流
装置を介して所定の電圧に充電するとともに、ア
ーク延長回路７Ａ，７Ｃ中に組み込まれた図示さ
れていないコンデンサを所定の電圧に充電して試
験の準備を完了する。試験に当つてはまず前記投
入器の投入により電流調整用リアクトル２を介す
る所定の大きさの三相電流が供試遮断器４に供給
される。供試遮断器４の各相の負荷側端子は相互
に接続されているから供試遮断器の各相を流れる
電流の相順は実回路と同一となりアーク電圧によ
る電流の変歪を除けば電流に関しては実回路と完
全に等価である。またアーク電圧による電流の変
歪は電流源の電圧がアーク電圧に比して数倍程度
高ければ無視できるほど小さく、一般には変歪を
補償する必要を生じない。もし無視できない程度
に変歪を生ずる場合は電流調整用リアクトル２の
調整によつて変歪分を補償する。従つて共通タン
ク内に収容された各相の遮断部から放出される高
温ガスの該タンク内の分布状況やその時間的変化
は実回路と同一となり、遮断部における遮断接点
間、遮断部相互間、遮断部・大地間の絶縁耐力も
実回路において遮断する場合と同一となる。また
これら絶縁間隙に印加される電圧も第１１図に示
されるように時間段階すなわち第２，３相の電
流遮断の直前まで実回路と一致する。第１１図は
本発明の試験装置によつて試験をする際の供試遮
断器の各相端子の対地電位を示すもので同図にお
けるそれぞれの時間段階の区分，，，な
らびに図中の記号の意味は第１０図と同じであ
る。ひきつづき第２，３相の電流が遮断される
と、電流源回路のＢ，Ｃ相の間で零値から立上が
る線間電圧が昇圧変圧器１２１の一次側巻線にか
かり、これが昇圧されて二次側巻線より高抵抗１
２２を介して供試遮断器４の各相の負荷側端子に
印加される。このときの印加電圧の定常分波高値
は第１１図の時間段階に示されるように実回路
の相電圧波高値に等しく、極性は第１相に供給さ
れた再起電圧の定常分と逆である。この第２電圧
源回路より供給される再起電圧の定常分は以後三
相電流源１Ｂの周波数すなわち試験の商用周波数
をもつて振動するので供試遮断器の遮断部と大地
との間に印加される電圧は実回路と一致する。一
方第１電圧源回路１１の出力端子と同電位の導電
部と大地との間には抵抗１１７が接続されてお
り、第１電圧源回路１１より供試遮断器４の遮断
第１相すなわちＡ相に供給された再起電圧の定常
分は遮断の第２，３相すなわちＢ，Ｃ相の電流が
遮断される瞬時、すなわちＡ相電流が遮断された
瞬時から商用周波の1/4サイクル後に、供試遮断
器４のＡ相の電源側端子とＢ，Ｃ相の負荷側端子
との間、すなわち遮断部相互間に印加される電圧
の最大値が実回路と同じく√３Ｅとなるように抵
抗１１７の抵抗値が設定されているので、遮断部
相互間および遮断部・大地間にはそれぞれ最√３
Ｅおよび1.0Eが印加されることとなり実回路と同
一となる。またＡ相遮断部の遮断接点間にはＢ，
Ｃ相遮断の瞬時に実回路より高い√３Ｅが印加さ
れることになるが、この電圧は電流遮断時の再起
電圧1.5Eに耐えた後さらに1/4サイクルを経て印
加される電圧であるから実質的には実回路に比し
て特に過酷とはならず従つて等価性が損われるこ
とはない。このときの遮断接点間ならびにＡ，Ｂ
相およびＡ，Ｃ相の遮断部相互間の印加電圧の時
間経過を第６図の斜線部で示す。第６図において
e₁は第１電圧源回路より供給された再起電圧、e₂
は第２電圧源回路より供給された再起電圧であ
る。第６図に見られるように第１電圧源回路１１
より供給された再起電圧の定常分はＡ相電流の遮
断瞬時の値1.5Eから抵抗１１７により電気角π／
２後に0.732Eまで減衰し、この位置において第２
電圧源回路から供試遮断器の負荷側端子に対して
定常分波高値が1.0Eの逆極性の再起電圧が供給さ
れるので、Ａ相の遮断接点間には定常分波高値が
√３Ｅの電圧が印加されるが、この遮断接点間の
電圧は時間とともに1.0Eに漸近して行き実回路と
一致する。以上のように抵抗１１７を使用するこ
とにより遮断部における遮断接点間、遮断部相互
間および遮断部・大地間のそれぞれに印加される
電圧過酷度を一回の試験により実回路に近似させ
ることができる。なお遮断部相互間に実回路と同
じく√３Ｅの電圧を継続して印加させる場合には
第７図に示すように抵抗１１７の代わりに抵抗１
２３とコンデンサ１２４とを直列に接続した直列
素子を使用するのがよい。このようにすれば第８
図に示すように遮断部相互間に√３Ｅの電圧が継
続的に印加される。ただしこの場合には遮断第１
相となる相の遮断部における遮断接点間にも√３
Ｅが継続して印加されることになるが、この電圧
は前述のように電流遮断時に1.5Eの電圧に耐えた
後さらに1/4サイクルを経て印加される電圧であ
るから実回路に比し特に過酷な試験を行なつたこ
とにならず、等価性が損われることはない。なお
この直列素子は必ずしも第７図のように第１電圧
源回路１１の出力端子と同電位の導電部と大地間
に設ける必要はなく、たとえば第９図のように再
起電圧の過渡分の周波数と振巾率とを調整する回
路素子すなわち抵抗１１４とコンデンサ１１５と
からなる回路素子中のコンデンサ１１５と並列に
接続しても同一効果を得ることができ、かつ小形
化できる利点がある。

以上のように本発明によれば供試遮断器の各相
の遮断部を流れる電流の大きさと位相とを実回路
と一致させることができるほか、各相の遮断部の
遮断接点間、遮断部相互間、遮断部・大地間に実
回路と等価な電圧を一回の試験により印加するこ
とができる。なお本試験装置における試験回路の
制御は第２電圧源回路を使用しない従来の単相合
成試験における制御と全く同一で何らの繁雑さも
増さず、また第２電圧源回路を従来の単相合成試
験回路に追加する費用も一般の短絡試験場が所有
する変圧器を使用できることから僅少ですみ、試
験実施が経済的にできるという効果も同時に得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は三相直接試験回路、第２図は三相電流
遮断に対する従来の合成試験回路の例、第３図は
三相電流遮断に対する従来の合成試験回路の別の
例で第２図における補助遮断器６を省略し、供試
遮断器中の２相を補助遮断器と供試遮断器の関係
で使用するもの、第４図は第２図と第３図とを組
合わせた従来のさらに別の例を示す。第５図は本
発明による三相電流遮断の試験回路の実施例、第
６図は第５図の試験回路において三相電流を遮断
した際の供試遮断器の遮断第１相（Ａ相）の遮断
接点間ならびにＡ，Ｂ相およびＡ，Ｃ相の遮断部
相互間に印加される再起電圧波形を斜線部で示
す。また第７図、第９図は第５図の試験回路の変
形例を示し、第８図は第７図、第９図の試験回路
において三相電流を遮断した際の供試遮断器の遮
断第１相（Ａ相）の遮断接点間ならびにＡ，Ｂ相
およびＡ，Ｃ相の遮断部相互間に印加される再起
電圧波形を示す。第１０図、第１１図は遮断の各
時間段階における供試遮断器の各端子の対地電位
定常分波高値を示す。 ４……供試遮断器、５……三相電流源回路、６
……補助遮断器、１１……第１電圧源回路、１２
……第２電圧源回路、１１７……抵抗、１２３…
…抵抗、１２４……コンデンサ、１２５……抵
抗、１２６……コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各相の遮断部が共通の接地タンクに収納され
   た三相共通タンク形遮断器の三相電流の遮断試験
   装置であつて、大電流を供給しうる三相電流源回
   路と、再起電圧を供給しうる第１および第２電圧
   源回路とを有し、単相の補助遮断器を介して供試
   遮断器の遮断第１相となる相の電源側端子が前記
   三相電流源回路の対応する相と、また前記供試遮
   断器の他の２相の電源側端子が直接前記三相電流
   源回路のそれぞれ対応する相と接続されるととも
   に、前記供試遮断器の遮断第１相となる相の電源
   側端子が前記第１電圧源回路と接続され、また前
   記供試遮断器の他の２相となるそれぞれの相の電
   源側端子間の線間電圧を第１相に供給された再起
   電圧の定常分と逆極性で実回路の相電圧波高値と
   等しい電圧に昇圧する昇圧変圧器からなる前記第
   ２電圧源回路の出力端子が、前記供試遮断器の各
   相の負荷側端子に一括して接続され、かつ前記第
   １電圧源回路より供給された再起電圧の定常分を
   減衰させる回路素子を前記第１電圧源回路に附加
   してなることを特徴とする三相共通タンク形遮断
   器の試験装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   再起電圧の定常分を減衰させる回路素子が抵抗で
   あることを特徴とする三相共通タンク形遮断器の
   試験装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   再起電圧の定常分を減衰させる回路素子が直列に
   接続された抵抗とコンデンサとからなることを特
   徴とする三相共通タンク形遮断器の試験装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   第１電圧源回路に附加される回路素子が該第１電
   圧源回路の出力端子ないしこれと同電位にある導
   電部と大地との間に接続されたことを特徴とする
   三相共通タンク形遮断器の試験装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   第１電圧源回路に附加される回路素子が、該第１
   電圧源回路より供給される再起電圧の過渡分の周
   波数と振幅率とを調整する回路素子中のコンデン
   サと並列に接続されたことを特徴とする三相共通
   タンク形遮断器の試験装置。