JPH05273290A

JPH05273290A - 高圧交流回路遮断器の短絡試験用合成試験回路及びそのような回路に用いるトリガー火花間隙

Info

Publication number: JPH05273290A
Application number: JP4350243A
Authority: JP
Inventors: A Bliss Charles; アレンブリスチャールズ
Original assignee: GEC Alsthom Ltd
Current assignee: Alstom UK Ltd
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1993-10-22
Also published as: GB9223119D0; GB2262351A; GB9126508D0; CA2083419A1; EP0546678A1; GB2262351B

Abstract

(57)【要約】【目的】高電圧交流電力伝送回路遮断器の短絡試験用
合成試験回路の高電流回路に用いるためのトリガー火花
間隙（ＴＳＧ１）を提供する。【構成】密閉されたベッセル（１）は使用時電気的に
負の気体で充満され、内側に向かって突出している２つ
の管状接点（２１、２２）を有する。これらの接点は、
炭素ノズル（２１１、２２１）間の内側端部において火
花間隙を形成し、トリガー電極（２３）が一方のノズル
（２２１）内に設けられている。トリガー電極（２３）
によって開始されるアークを内包する圧力容器は、接点
の一方（２１）の一端で閉塞し、固定ピストン（４０）
を介して他方の接点（２２）を閉塞するた可動シリンダ
（３０）を備えており、このシリンダ（３０）に可動接
点（５０）を載置してある。アーク発生気体圧力が圧力
容器に広がり、可動接点（５０）が急速に管状接点（２
１、２２）を橋架してアークを消滅させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧交流回路遮断器の
短絡試験用合成試験回路及びそのような回路に用いるト
リガー火花間隙に、関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧交流回路遮断器の合成短絡試験は、
ＩＥＣ刊行物４２７（１９８９）の主題となっている。

【０００３】これらの回路遮断器は、電力送信系統の保
護及び制御に用いるためのものである。この系統の電圧
は、約１００ｋＶから１０００ｋＶの範囲であり、英国
の４２０ｋＶ三相系統に用いるための回路遮断器は、各
位相に対して、５０Ｈｚの電力周波数のおいて４０００
Ａまでの通常電流及び６３ｋＡまでの短絡電流に対応す
る必要がある。通常電流は、実質的に系統の各位相で電
圧と同相で、実質的に抵抗性の負荷に送られる。

【０００４】短絡障害状態が、上述のような送信系統で
発生すると、送信系統の変圧器が実質的に誘導性回路を
構成し、その中では短絡電流が、系統電流より約９０度
遅れる。回路遮断器は、１つの断続器（ｉｎｔｅｒｒｕ
ｐｔｅｒ）ユニット、または送信系統の各極（位相）に
対し直列な一群の断続器ユニットを有している。各ユニ
ットは、接点ギャップを備えており、これを可動接点に
よって解放することにより短絡を遮断し、系統電圧また
は一群のギャップが直列にある場合は、系統電圧の適切
な端数に耐えるようになっている。各接点が開くと、ア
ークが形成され、これがギャップ間に減少した交流電圧
を保持すると共に、交流短絡電流を通過させる。交流短
絡電流がゼロを過ぎると、このアークは消滅し、短絡を
遮断する。このとき、先行する交流系統電圧は、実質的
にそのピークにあり、接点ギャップ間の小さなアーク電
圧からこの全ピーク電圧またはその端数への変化によっ
て、この全ピーク電圧またはその端数が、過渡振動的に
増加することになる。解放した各接点ギャップは、この
所謂過渡回復電圧に耐え、アークが再度形成されないよ
うにし、そして短絡を遮断し続けなければならない。

【０００５】系統の短絡を信頼性高く遮断する回路遮断
器の断続器ユニットの機能試験は、短絡電流の推定値及
び過渡回復電圧の双方で、断続器を使用することを必要
とする。現在の高圧送信用回路遮断器の設計は、共通
に、２４５ＫＶまでの系統電圧（短絡電流の推定値は、
例えば４０ＫＡである）では、位相毎に１つの断続器ユ
ニットを有し、５２５ＫＡまでの系統電圧（短絡電流の
推定値は、例えば６３ＫＡである）では、位相毎に２つ
の断続器ユニットを有している。これらの回路遮断器で
は、試験装置が短絡電流及び過渡回復電圧の双方を供給
できるほど高い単一の電源を有することは、不可能であ
る。この問題に対する既知の解決法は、所謂合成試験を
適用することである。ＩＥＣ刊行物５６（１９８７）第
６．１０２．４号は、合成試験を、「全電流またはその
大部分が単一電源（電力周波数電流回路）から得られ、
かつ、全部または一部の過渡回復電圧が、１つ以上の別
個の電源（電圧回路）から得られる試験であり、この電
圧が試験対象の回路遮断器の定格電圧に対応する。電力
周波数電流源の電圧は、電圧回路のそれの端数でもよ
い。」と定義している。前章で示したように、短絡電流
が伝わる閉じた断続器の接点ギャップ間の電圧は、実質
的にゼロであり、このギャップが開くと、アークによっ
て保持された小さな電圧が生じる。したがって、送信系
統の電力周波数にて高い交流（定格短絡）を遮断試験中
の断続器ユニットに供給するように構成された合成試験
回路内の電源は、この小さな電圧のみを有していればよ
く、これは典型的にシステム電圧の１／１０である。接
点ギャップが開いた時の断続器ユニットの短絡遮断性能
は、次にゼロを過ぎる場合の電流変化率に大きく影響さ
れ、この電流変化率を、対応する高周波数（典型的に送
信系統の電力周波数の１０倍）にて小さい電流（典型的
に定格短絡電流の１／１０）を供給する合成試験回路内
の過渡回復電圧源によって、供給することができれば、
同等の性能を得ることができる。

【０００６】過渡回復電圧は、適当な時点でトリガーさ
れる火花間隙によって開始されるキャパシタの放電によ
って、得ることができ、そしてこの時点直前に、別個の
高（短絡）電流源が試験対象の断続ユニットから切り離
される。過渡回復電圧回路内のこのトリガー火花間隙
は、前述の小さな電流のみを過渡時間の間のみ（電力周
波数のサイクルの半分以下）伝えなければならず、合成
試験回路に、信頼性高くしかも繰り返し用いることがで
きるこの種の装置を作成するのは、難しかった。

【０００７】先に、回路遮断器の断続器が送信系統の短
絡を遮断する際に何が起こるか、及びこの短絡遮断用ユ
ニットを試験するための合成試験回路の特性について述
べた。回路遮断器の供用中に起こり得るべつの状況は、
送信系統において、短絡障害状態が存在する以前に閉じ
てしまうことである。この場合、回路遮断器の各断続器
ユニットの接点ギャップが閉じるにつれ、通常、系統電
圧がほぼそのピーク値にある時にアークが発生する。こ
の所謂溶断（ｐｒｅ−ａｒｃ）は、交流短絡電流を伝
え、ギャップが完全に閉じるまでギャップ間に小さな交
流電圧を保持する。この溶断の持続期間を、溶断時間と
呼ぶ。送信系統内の動作中の溶断時間は、個々の断続器
ユニットの設計によって決められる。溶断が始まる接点
ギャップ長は、ギャップ接点の設計に依存し、特に系統
電圧とギャップに印加されるこの系統電圧の端数とに依
存する。また、溶断は、ギャップの閉成速度に応じた時
間の間持続する。

【０００８】断続器ユニットは、送信系統内で短絡障害
発生以前の状態の時に信頼性高く閉成し、断続器ユニッ
トの性能に悪影響を与えずに、以後の開成動作で障害を
取り去るようにしなくてはならない。断続器ユニットの
完全短絡試験（例えば、ＩＥＣ刊行物５６（１９８
７））は、閉成動作の直後に開成動作を行なうような試
験を繰り返しそれに施すことを要求している。この閉成
−開成試験を上述の合成試験回路内の断続器ユニット上
で行なうと、閉成動作中は、断続器ユニットの接点ギャ
ップは、高電流源の小さな電圧のみがかかり、送信シス
テムにおいて実際にそれにかかる電圧の場合よりも、溶
断の発生がおそくなる。送信系統において動作中に１／
ω秒（５０Ｈｚに対して３．２ｍｓ）（ＵＥＣ刊行物４
２７（１９８９）に指定されているように）より大きな
溶断時間を有する接点ギャップに対しては、上述の合成
試験回路によって与えられるそれより短い溶断時間で
は、満足のいく試験を断続器ユニットに対して実施する
ことができない。高電圧送信回路遮断器の設計では、増
加しつつある高電圧のため、位相当りの断続器の数を減
らす傾向にあり、例えば、系統電圧４２０ＫＶで、定格
短絡電流が６３ＫＡに対して、位相当り１つの断続器ユ
ニットしか有さない回路遮断器もある。特に、位相当り
の断続器数を減らすと、各断続器ユニットにかかる電圧
が結果的に増加し、その結果として増加した溶断時間が
１／ω秒より大きくなる可能性が高くなる。

【０００９】１／ωより大きいこともある正確な溶断時
間で断続器ユニットを試験するために、上述の合成試験
回路を変更する提案では、電力周波数の正確な系統電圧
を断続器接点ギャップに閉成動作中に印加し、これによ
って正確な時間に溶断が開始するように、別個の電源
（高電圧回路）を試験回路に設けることが知られてい
る。溶断以前には、接点ギャップを介して電流が伝わら
ないので、この高電圧回路は、低い電流の弱い電源を有
することができる。断続器ユニット内で溶断が開始する
前は、高（短絡）電流源を、この印加される高電圧から
保護しなくてはならず、そして溶断が開始する直後に
（接点ギャップ間の電圧を減少させる）、高電流を断続
器ユニットに供給しなくてはならない。この要求に合う
既知の提案は、高電圧回路内での電流の検出に応答して
トリガーするようにした火花間隙を高電流回路に設ける
ことである。

【００１０】今述べた合成試験回路の高電流回路におい
てトリガー火花間隙は、高電流（短絡電流）を伝えなけ
ればならず、しかもこの高電流を、当該ユニットの閉成
−開成動作の残りの殆どの間（通常、電力周波数の約６
サイクル）断続器ユニットに供給しなくてはならない。
過剰な消耗を避けるために、トリガーされたらできるだ
け速く（電力数端数の半サイクル以内が理想的）火花間
隙のアークを、短縮し、過渡回復電圧が印加されるのに
先だって、最終的に切断されるまでに、高電流を伝える
ための手段を設けなければならない。

【００１１】１９８９年５月、サラエボのシグルＳＣ１
３のコロキウム（ＣｏｌｌｏｑｕｉｕｍｏｆＣＩＧ
ＲＥＳＣ１３）でジー．シー．ダムストラケマ
（Ｇ．Ｃ．ＤａｍｓｔｒａＫＥＭＡ）によって紹介
された、「三相合成試験回路」という題の報告では、高
電流回路に用いるためのトリガー火花間隙の特別な設計
と、このトリガー火花間隙のアークを短縮しそして高電
流を伝えるための特別な手段とが、提案されている。特
別なトリガー火花間隙は、絶縁円筒形ベッセルを有し、
これは使用中は２バールの窒素で満たされている。２つ
の管状接点が、このベッセルの対向端から互いの方向に
突き出しており、それらの内側の端部に炭素製のノズル
電極を備えている。これらの炭素電極の一方は、プラズ
マジェットを与えるためのトリガー電極を保持し、これ
ら２つの炭素電極間のギャップにアークを発生させる。
管状接点の内側端部を、圧力容器が包囲して、アークを
その中に含むようにしており、更に管状接点に孔を設け
てアークによって圧力を受ける気体を圧力容器から周囲
のベッセルに抜けるようにしてある。ギャップは、基準
気体圧において合成試験回路内の高電圧電力周波数回路
の電圧に耐えるように、十分長くしなくてはならない。
また、それを、プラズマジェット電極によって、合成試
験回路の高電流回路の小さな電圧でトリガーしなくては
ならない。この小さな電圧は、被試験断続器ユニット内
で溶断が開始した直後に、ギャップに生じるものであ
る。断続器ユニット内での溶断の開始から、トリガー火
花間隙におけるアークの完成までの時間は、約１００μ
秒である。トリガー火花間隙のアークを短縮しそして高
電流を伝える上述の特別な手段は、トリガー火花間隙及
びトリガー火花間隙のトリガーを開始する高電圧回路内
の同一電流検出器に応答するスイッチを動作させる制御
回路と、並列に接続される。このスイッチは、３バール
のSF₆ガスを含む絶縁円筒ベッセルを有する。固定接点
と可動接点とが、合成試験回路内の高電圧電力周波数回
路の電圧に耐え得るギャップによって、不動作状態に、
分離されている。電流力計型（ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａ
ｍｉｃ）ラッチを備えて、可動接点を解放するようにし
ている。この可動接点はシリンダ内のピストンを動かす
圧縮空気によって高速に駆動される。固定接点には、気
体スプリングダンパ機構が設けられ、実際上バウンスの
ない可動接点との接触が得られる。このスイッチの閉成
時間は６．５μ秒である。この可動接点スイッチは、今
述べたように、それに要求される動作を達成するため
に、かなり複雑な構成となっており、したがって信頼性
に関する問題がある。この可動接点スイッチ自体または
溶断の検出に応答するその制御に関連する理由で、必要
な時に閉成しないと、短絡電流を伝えるアークが、トリ
ガー火花間隙内に継続してしまう。この障害が起こる
と、トリガー火花間隙は、継続しているアークによる重
大な損傷を受け、１回の試験動作のみでこの障害のため
に恐らく使用不能となってしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ダム
ストラが提案したものに取って代る、火花間隙の過度の
摩滅を防止した、高電流回路用のトリガー火花間隙を備
えた合成試験回路を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、高圧交
流電力送信系統の回路遮断器の短絡試験用の合成試験回
路が提供され、該試験回路は、（Ａ）系統の電力周波数の高（短絡）電流と、系統電圧
に対して減少された電圧とを、回路遮断器の断続器ユニ
ットの接点ギャップに、前記断続器ユニットの閉成動作
及びそれに続く開成動作中に、印加するように構成され
た、高電流回路と、（Ｂ）前記断続器ユニットの閉成動作中、系統の電力周
波数の系統電力と、系統の短絡電流に対して減少された
電流とを、前記接点ギャップに印加するように構成され
た、第１の電圧回路と、（Ｃ）前記断続器ユニットの開成動作中、系統電力周波
数より高い周波数で前記系統電圧より高い過渡回復電圧
と、系統の短絡電流に対して減少された電流とを、前記
接点ギャップに印加するように構成された第２の電圧回
路とを備え、前記高電流回路は、（ａ）前記第１の電圧回路の印加電圧に耐えることがで
き、前記閉成動作中、前記接点ギャップ内に溶断が開始
することに応答して、トリガーされて前記高電流回路が
前記高電流を前記断続器ユニットの接点ギャップに印加
できるようにした、トリガー火花間隙であって、（ｉ）
使用中、所定の圧力の電気的負の気体を充填することが
できる絶縁円筒状ベッセルと、（ｉｉ）前記ベッセルの
対向端から互いに向かって突出し、それらの内側端部の
炭素ノズル電極間に火花間隙を備えた、２つの管状接点
と、（ｉｉｉ）前記火花間隙間にアークを発生させるた
めの、前記炭素ノズル電極の一方に設けたトリガー電極
と、（ｉｖ）前記管状接点の内側端部を包囲し、前記ア
ークを内包する圧力容器であって、前記管状接に孔を設
けアークによる圧力を受けた気体を前記圧力容器から周
囲のベッセルに漏洩できるようにした、圧力容器とから
成るトリガー火花間隙を備えており、前記高電流回路は
更に、（ｂ）前記トリガー火花間隙のアークを消滅させ、かつ
前記高電流回路が連続して前記高電流を前記断続器ユニ
ットの接点ギャップに、前記ユニットの閉成及びそれに
続く開成動作のほぼ残りの間、印加できるようにする手
段を、含み、前記トリガー火花間隙内の前記圧力容器
は、シリンダとピストンとを備え、前記シリンダはその
一端に、前記管状接点の一方上に閉成する部分を有し、
前記シリンダは、前記ピストンによって他方の管状接点
にて閉塞し、前記トリガー火花間隙のアークを消滅させ
る手段は、前記圧力容器に載置された可動接点を備えて
おり、前記トリガー電極の動作前に、前記シリンダ及び
ピストンの初期位置への相対移動を行なう手段を備え、
前記初期位置において、前記圧力容器は所定の体積を有
し、前記可動接点は前記火花間隙内に侵入しておらず、
前記シリンダ、可動接点及び前記所定の体積の構成は、
火花間隙をトリガーした結果生じたアーク発生気体圧力
が圧力容器に広がり、前記可動接点が前記管状接点を橋
架して前記火花間隙間のアークを消滅させるようにして
あることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、合成試験回路に用いるた
めのトリガー火花間隙も提供され、このトリガー火花間
隙及びそれを用いるための回路は、先に定義したような
ものである。

【００１５】トリガー火花間隙は、先に定義したよう
に、本発明の重要な要素であり、並列接続したスイッチ
と、トリガーアークを消滅させるためにそのスイッチを
動作する制御回路の必要性をなくしてしまうものであ
る。本発明のトリガー火花間隙では、アーク自体によっ
て発生された気体圧力が、可動接点にアークを素速く消
滅させ、その語高（短絡）電流を伝えさせる。トリガー
火花間隙装置自体に固有の「自己サーボ」動作によって
火花間隙のアークを素速く消滅させることによって、ア
ークが継続することができず損傷の原因とはならないこ
とを保証し、更に、この自己保護によって、合成試験回
路を組み込んである装置内に、トリガー火花間隙装置を
適当な場所に据え置くことができ、試験装置の動作時
に、信頼性高く繰り返し用いることができるようにな
る。

【００１６】

【実施例】本発明による、「自己サーボ」動作型のトリ
ガー火花間隙を有する合成試験回路の例を、添付図面を
参照しながら、以下に説明する。図１及び２を参照する
と、スイッチＴＢは、電力送信系統に用いる高電圧交流
回路遮断器内の断続器ユニットに設けられるような、接
点ギャップ及びこのギャップを閉成及び開成するための
可動接点を表している。完全な回路遮断器は、通常共通
な気体絶縁金属容器内に、三相送信系統の各位相に対し
て、１つまたは直列に接続された複数の断続器ユニット
を有している。例えば、回路遮断器は、英国の４２０Ｋ
Ｖのシステム電圧、４０００Ａの通常電流及び、５０Ｋ
Ａの定格短絡電流に対し、位相毎に２つの断続器を備え
ている。図１は、１つの断続器の短絡試験用に設けた電
流及び電圧回路を示している。回路遮断器用の完全な試
験機器は、多数のこのような電流及び電圧回路の組み合
せからなるものである

【００１７】図１の試験回路において、高電流回路は、
例えば５０ＫＡで系統電力周波数（例えば５０Ｈｚ）の
高（系統短絡電流）と、系統電圧に対して減少された電
圧とを、試験対象の断続器ユニットＴＢの接点ギャップ
に、閉成動作及びそれに続く開成動作中に、印加するよ
うに構成された電源Ｓ１を備えている。電源Ｓ１の小さ
な電圧は、通常系統電圧の１／１０である。この電力周
波数の高電流は、マスタ回路遮断器ＭＢ、補助回路遮断
器ＡＢ及びトリガー火花間隙を介して、ユニットＴＢに
印加される。電圧回路Ｕ１は、例えば４２０ＫＶ／ルー
ト３で系統電力周波数の系統電圧及び系統短絡電流に対
して幻想された電流を、試験対象の断続器ユニットの閉
成動作中に、印加するように構成されている。電圧回路
Ｕ１は、電圧を変圧器によって段階的に増加できる弱電
力源Ｓ２を備えてもよい。電圧回路Ｕ１によって印加さ
れる少ない電流は、例えば約５ＫＡの短絡電流の１／１
０とすることができる。高電流回路によって供給された
電力周波数の高（短絡）電流は、高電流回路における小
さな電圧及び電圧回路Ｕ１によって供給された電力周波
数（系統）電圧の両方を９０度遅らせて、送信系統に疑
似短絡障害状態を発生させる。電圧回路Ｕ１内の電圧検
出器Ｄは、トリガー火花間隙ＴＳＧ１のトリガー電極に
接続されている。

【００１８】断続器ユニットＴＢの閉成−開成試験は、
図２に示す時刻ｔ１以前に接点ギャップが全開（ＦＯ）
であり、最大有効距離ｄを有するような位置にその可動
接点がある状態で開始する。この時、電力周波数系統電
圧を、電圧回路Ｕ１によってユニットＴＢに印加する。
この電圧は、全開状のユニットＴＢによってかけられ、
電圧回路Ｕ１に電流は流れない。マスタ回路遮断器ＭＢ
及び補助回路遮断器ＡＢは閉じているが、高電流Ｉは、
トリガー火花間隙ＴＳＧ１によって切断されており、ギ
ャップＴＳＧ１も、電圧回路Ｕ１の印加電圧を受けてい
る。

【００１９】次に断続器ユニットＴＢを動作させて接点
ギャップを閉成し、時刻ｔ２において、ギャップが破壊
され、このギャップを横切ってアーク（溶断）が発生し
始める。この溶断は、通常、電圧回路Ｕ１の印加電圧が
実質的にそのピーク値になり、対称電流が生じた時に開
始する。この溶断によって、接点ギャップに印加されて
いる電圧が衰弱し、電流が電圧回路Ｕ１に流れる。電圧
回路Ｕ１内のこの電流を検出器Ｄが検出することに応答
して、トリガー火花間隙ＴＳＧ１がトリガーされ、高電
流回路が高電流Ｉを断続器ユニットＴＢの接点ギャップ
に印加できるようになる。溶断の開始から高電流Ｉのト
リガー火花間隙ＴＳＧ１を介した印加の間に短い遅れ時
間（約１００μ秒まで）が生じるが、送信系統内の断続
器ユニットＴＢの動作においては、溶断が直ちに高電流
（短絡電流）を伝える。キャパシタ放電回路（図示せ
ず）を備えてもよく、検出器Ｄに応答して、初期過渡発
生電流（ＩＴＭＣ）を発生し、この短い遅れ時間の間送
信系統の作用を模擬することもできる。

【００２０】断続器ユニットＴＢ内の溶断は、可動接点
が時刻ｔ３において接点ギャップをゼロにする（Ｍ）こ
とによって消滅するまで、継続する。この断続器ユニッ
トの閉成動作は、その可動接点が時刻ｔ４において完全
に閉じた（ＦＣ）ラッチ位置に達した時に完了する。

【００２１】断続器ユニットＴＢによって伝えられる高
（短絡）電流Ｉを検出するための手段（図示せず）が備
えられ、送信系統内でのその動作に偽ながら、約５サイ
クル（５０Ｈｚの電力周波数に対して１００ｍｓ）後に
時刻ｔ５で断続器ユニットＴＢの開成動作を開始する。
開成動作では、ユニットＴＢの可動接点は、時刻ｔ６で
その接点ギャップ（０）を開き、このギャップ間にアー
クが発生し、交流高電流Ｉを伝え続ける。交流電流Ｉが
次に時刻ｔ７においてゼロを通過する時、アークを消滅
させて短絡を遮断しなくてはならず、その後に可動接点
が全開（ＦＯ）位置に達するようにする。この時、高電
流回路のほぼピークにある進んだ電圧のみが、その回路
の（系統電圧に対して）減少された電圧のピークとな
る。送信系統のシミュレーションにおいて断続器ユニッ
トＴＢの短絡遮断性能を試験するために、第２の電圧回
路Ｕ２を設けて、系統電圧（例えば４２０ＫＶ／ルート
３）に対して、系統電力周波数（通常５００Ｈｚより１
０倍高い）より高い周波数の過渡回復電圧及び及び時刻
ｔ７におけるユニットＴＢの接点ギャップへの系統短絡
電流（通常５ＫＡ）に対して対応して減少した電流を印
加する。時刻ｔ７の直前に、補助回路遮断器ＡＢを開成
することによって、高電流回路を切断し、そして、電圧
回路Ｕ２が、トリガー火花間隙ＴＳＧ２をトリガーする
ことによって開始するキャパシタＣｓの放電によって、
過渡回復電圧を印加する。このトリガー火花間隙ＴＧＳ
２は、小さい電流のみを、過渡時間（電力周波数のサイ
クルの半分以下）の間のみ伝えなければならず、このよ
うな単一の装置は、したがって、容易に試験回路に繰り
返し用いることができる。

【００２２】高電流回路は、したがって、時刻ｔ２とｔ
７の間（電力周波数の約６サイクル）断続器ユニットＴ
Ｂに高（短絡）電流を印加しなくてはならない。トリガ
ー火花間隙ＴＳＧ１の過度の摩滅を回避するために、こ
の火花間隙がトリガーされ必要な時間高電流を伝えた
後、できるだけ速くこの火花間隙ＴＳＧ１のアークを消
滅させるための手段を備えなければならない。

【００２３】図３を参照してトリガー火花間隙ＴＳＧ１
につて説明する前に、図１に示した試験回路の変更例に
ついて以下に述べる。図１に示すように、断続器ユニッ
トＴＢを横切って高電流回路と並列に電圧回路Ｕ１を接
続する代りに、この回路Ｕ１を、トリガー火花間隙ＴＳ
Ｇ１を横切り、高電流回路の電源Ｓ１に直列に接続して
もよい。また、電圧回路Ｕ２を、図１に示すように、断
続器ユニットＴＢを横切り高電流回路と並列に接続する
代りに、この回路Ｕ２を、補助回路遮断器ＡＢを横切
り、高電流回路の電源Ｓ１に直列に接続してもよい。

【００２４】次に図３を参照すると、トリガー火花間隙
ＴＳＧ１が示されており、ここでは、火花間隙アークの
急速な消滅が、トリガー火花間隙装置自体に、このよう
な「自己サーボ」動作によって、達成されている。絶縁
円筒ベッセル１は、電気的絶縁材料（例えばテリレーヌ
エポキシ（ｔｅｒｙｌｅｎｅｅｐｏｘｙ）の円筒形管
１０を有しており、この管はその上下端がそれぞれ金属
板１１、１２によって閉塞されており（図３に示すよう
に）、この装置の２本の火花間隙電気的端子もそこから
形成されている。ベッセル１は、通常長さ約１０００ミ
リ、直径３００ミリである。端部板１１、１２のいずれ
かにバルブ（図示せず）を設け、これによって、ベッセ
ル１に、電気的に負の気体を所定の圧力で充填すること
ができる（例えば、後に詳述するようにSF₆ガスを、１
−２気圧）。２つの管状金属接点を設けており、各々端
部板１１、１２の一方に取り付け、ベッセル１の対向端
から互いに向かって突出させてある。各管状接点２１、
２２は、グラファイト製ノズル２１１、２２１を有し、
それらの内部端に圧入されており、ノズル２１１、２２
１の間の軸方向ギャップがスパイクギャップとなり、例
えば、約６０ミリの長さのものである。プラズマ銃の形
状で、火花間隙の間にアークを発生させるトリガー電極
２３を、ノズル電極２２１内に保持してあり、トリガー
電極２３からの電線２３１が、絶縁管２３２内を走って
おり、端部板１２を介して電気を供給され、装置のトリ
ガー電気端子に与える。

【００２５】圧力容器が、管状接点２１、２２の内部端
を包囲し、トリガー電極によって発生されたアークを内
包するようにしており、管状接点２１、２２内の外側端
近くに孔（図示せず）を設けて、アークによって圧力を
受けた気体が、圧力容器から包囲しているベッセル１に
漏洩できるようになっている。圧力容器は、可動シリン
ダ３０及び管状接点２１、２２と同心の固定ピストン４
０を備えている。シリンダ３０の一端の部分３１は管状
接点２１を閉塞しており、このシリンダ３０は、ピスト
ン４０及び可動接点５０によって管状接点２２を閉塞す
る。可動接点５０は、ばね加重した接触指の円筒状組立
体を備えており、これを、橋架部材６０を介して端部板
１２近傍のシリンダ３０の端部に載置してある。固定ピ
ストン４０は、端部板１２に取り付けた３本のロッドに
よって保持している。シリンダ３０、可動接点５０及び
端架部材６０の複合組立体を、部材６０とロッド７０と
の間の管状接点２２内のスロットを貫通するピン（図示
せず）を介して、管状接点２２内に軸方向に配置されて
いる動作ロッド７０に結合する。動作ロッド７０は、端
部板１２を貫通して、空気エンジン８０に達している。
ロッド７０と空気エンジン８０は、図３に示した初期位
置へのトリガー電極２３の動作の前に、ピストン４０に
対してシリンダ３０を（図３の下方向に）移動させるこ
とができるようにするために設けたものである。初期位
置では、圧力容器は所定の体積を有し、可動接点５０は
火花間隙内に入っていない。シリンダ３０、ピストン４
０及び可動接点５０の構成、及び圧力容器の所定の初期
体積は、火花間隙をトリガーした結果生じるアーク発生
気体圧力が、圧力容器に広がり、可動接点５０が管状接
点を橋架して火花間隙間のアークを消滅させるようにし
てある。アークが最初にトリガーされる時は、圧力容器
内の気体圧力が上昇し、炭素ノズル２１１、２２１及び
管状電極２１、２２内の孔を介して気体が流出する。気
体がノズル２１１、２２１を介して流出して、限界の音
速に達すると、圧力容器内の圧力は急速に上昇し、シリ
ンダ３０及び可動接点５０を移動させるのに十分な力を
発生する。可動接点５０は、トリガーされた後、印加電
力周波数の半サイクル以内（５０Ｈｚで１０ｍｓ）にア
ークを消滅させる。図３の点線による輪郭は、接点５０
が火花間隙を橋架した時のシリンダ部分３１及び可動接
点５０の停止位置を示すものである。この停止位置は、
空気エンジン８０によって得られる移動量（図３の上方
向）によって決定される。接点５０の接触指のばね加重
によってこの橋架位置が保持されるので、必要な時間だ
け電流を伝え続けることができる。試験装置に用いる場
合、ベッセル１は、図３に示すように垂直に直立させる
か、図３に対して天地を逆にするか、或は水平でもよ
い。

【００２６】空気エンジン８０は、ソレノイドで動作す
るようにしたバルブ８１を有し、これがエンジン８０を
一時的に大気圧から切断して高圧に接続し、ロッド７０
を図示の初期位置に移動させる。シリンダ３０及び可動
接点５０をそれらの初期位置に移動させるための別の手
段、例えば、ばねまたは手動レバーを設けてもよい。

【００２７】図３を参照して上述したトリガー火花間隙
の基準を以下に示す。ベッセル１の外側は大気圧の空気
に触れているものとする。ベッセル１内部の電気的に負
の気体（例えばSF₆）の圧力は、したがって、ベッセル
１を過度な応力に晒すのを回避するために、高すぎては
いけない。ベッセル内で約１または２気圧の気体圧力
は、この要求を満たすものである。ベッセル１内の所定
の気体圧力のために、炭素ノズル２１１、２２１間のス
パーグギャップの長さを十分長くして、トリガーされる
前に火花間隙端子に印加される電圧に耐えるようにする
と共に、同時にトリガーされた時に可動接点５０によっ
て素早く橋架が形成できる程度に短くしなくてはならな
い。ある特定の火花間隙長を決定すれば、同じトリガー
火花間隙を用いて、ベッセル１内の気体圧力を適当に変
えることによって、試験中の異なる回路遮断器に適切な
異なる印加電圧を与えることができる。ベッセル１内の
気体圧力を比較的低くすれば、火花間隙のトリガーが必
要な時に、容易に行なうことができる。所与の火花間隙
長に対して、初期位置における圧力容器の体積を最少に
して、気体圧力の急速な上昇を容易にし、火花間隙をト
リガーした後のシリンダ３０と接点５０の移動前の遅れ
を短くしなくてはならない。このために、シリンダ３０
とピストン４０の構成は、初期状態（図３に示すよう
に）では、シリンダ３０がその内側端部に隣接する各管
状接点２１、２２を閉塞し、更に管状接点２１を閉塞す
るシリンダ３０の部分３１が接点２１の外径とほぼ等し
い内径を有し、軸方向の長さが火花間隙長の大部分と等
しくなるようにする。ここで、部分２１をＰＴＦＥで作
ってもよく、部分３１を通る経路のラブリンス（ｌａｂ
ｒｉｎｔｈ）設計は、シリンダ３０が移動する際のアー
クによるシリンダ３０の過度の燃焼を防止する助けにな
る。一旦、接点５０がシリンダ３０と共に移動し始める
と、できるだけ速く接点２１、２２を橋架しなくてはな
らない。これは、図３に示すように初期位置において、
接点５０の一端を火花間隙に隣接させることによって、
容易となる。

【００２８】図３を参照して上述したものとは異なる、
圧力容器を形成し可動接点を取り付けたシリンダ及びピ
ストンの構成を、備えることもできる。例えば、圧力容
器は固定シリンダ及び可動ピストンを有するものでもよ
い。

【００２９】図３に示すように、本発明によるトリガー
火花間隙の一例のための構成部品を提供するために、既
知の高電圧交流回路遮断器の断続器ユニットの１つの構
成部品を取り上げ、変更した。この断続器ユニットは、
円筒状ベッセルの端部から軸方向に内側に突出している
管状接点内に設定した炭素ノズル間に接点ギャップを有
している。この場合、ベッセルは金属製の容器内にあ
り、管状接点の各々の外側端は、解放されており、SF₆
ガスがベッセル及び容器に充満している。断続器は、ピ
ストン、端部片を備えたシリンダ、可動接点、橋架片、
及び図３に示したのと同様のロッドを有するが、それら
の形状、構成及び動作は異なるものである。即ち、断続
器ユニット内で、外部（油圧式）手段によって、可動接
点が接点ギャップを橋架する第１の位置と、可動接点が
解放端の管状接点上に停止し回路を遮断する第２の位置
との間で、ロッドを作用させる。開成動作中に、接点ギ
ャップとシリンダの端部との間にアークが形成されると
共に、管状接点の閉塞した端部で密封してシリンダから
気体が流出するのを防止し、気体差圧を発生する。シリ
ンダは、ブラストシリンダとして作用し、アークを包囲
し、気体圧力がそのアークの消滅を助ける。解放動作の
完了において、シリンダの端部は接点ギャップを横切っ
て移動し終っており、解放端部の管状接点上で停止して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高電圧送信回路遮断器内に組み込まれる断続器
ユニットの閉成−開成短絡試験用に設けた合成試験回路
に備えた電流及び電圧回路の概略図であり、試験回路
が、「自己サーボ」動作するトリガー火花間隙を有する
高電流回路を備えているのを示す図。

【図２】断続器ユニットの接点ギャップの閉塞及び解放
状態に関連して、図１の試験回路の動作中に、断続器ユ
ニットを流れる短絡電流のタイミング図。

【図３】「自己」動作するトリガー火花間隙を示す図。

【符号の説明】

１ベッセル２１、２２管状接点２１１、２２１炭素ノズル２３トリガー電極４０固定ピストン３０可動シリンダ５０可動接点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧交流電力送信系統の回路遮断器の短絡
試験用の合成試験回路であって、（Ａ）系統の電力周波数の高（短絡）電流と、系統電圧
に対して減少された電圧とを、回路遮断器の断続器ユニ
ットの接点ギャップに、前記断続器ユニットの閉成動作
及びそれに続く開成動作中に、印加するように構成され
た、高電流回路と、（Ｂ）前記断続器ユニットの閉成動作中、系統の電力周
波数の系統電力と、系統の短絡電流に対して減少された
電流とを、前記接点ギャップに印加するように構成され
た、第１の電圧回路と、（Ｃ）前記断続器ユニットの開成動作中、系統電力周波
数より高い周波数で前記系統電圧より高い過渡回復電圧
と、系統の短絡電流に対して減少された電流とを、前記
接点ギャップに印加するように構成された、第２の電圧
回路とを備え、前記高電流回路は、（ａ）前記第１の電圧回路の印加電圧に耐えることがで
き、前記閉成動作中、前記接点ギャップ内に溶断が開始
することに応答して、トリガーされて前記高電流回路が
前記高電流を前記断続器ユニットの接点ギャップに印加
できるようにした、トリガー火花間隙であって、（ｉ）
使用中、所定の圧力の電気的負の気体を充填することが
できる絶縁円筒状ベッセルと、（ｉｉ）前記ベッセルの
対向端から互いに向かって突出し、それらの内側端部の
炭素ノズル電極間に火花間隙を備えた、２つの管状接点
と、（ｉｉｉ）前記火花間隙間にアークを発生させるた
めの、前記炭素ノズル電極の一方に設けたトリガー電極
と、（ｉｖ）前記管状接点の内側端部を包囲し、前記ア
ークを内包する圧力容器であって、前記管状接に孔を設
けアークによる圧力を受けた気体を前記圧力容器から周
囲のベッセルに漏洩できるようにした、圧力容器とから
成るトリガー火花間隙を備えており、前記高電流回路は更に、（ｂ）前記トリガー火花間隙のアークを消滅させ、かつ
前記高電流回路が連続して前記高電流を前記断続器ユニ
ットの接点ギャップに、前記ユニットの閉成及びそれに
続く開成動作のほぼ残りの間、印加できるようにする手
段を、含み、前記トリガー火花間隙内の前記圧力容器は、シリンダと
ピストンとを備え、前記シリンダはその一端に、前記管
状接点の一方上に閉成する部分を有し、前記シリンダ
は、前記ピストンによって他方の管状接点にて閉塞し、前記トリガー火花間隙のアークを消滅させる手段は、前
記圧力容器に載置された可動接点を備えており、前記トリガー電極の動作前に、前記シリンダ及びピスト
ンの初期位置への相対移動を行なう手段を備え、前記初
期位置において、前記圧力容器は所定の体積を有し、前
記可動接点は前記火花間隙内に侵入しておらず、前記シリンダ、可動接点及び前記所定の体積の構成は、
火花間隙をトリガーした結果生じたアーク発生気体圧力
が圧力容器に広がり、前記可動接点が前記管状接点を橋
架して前記火花間隙間のアークを消滅させるようにして
あることを特徴とする、合成試験回路。
【請求項２】請求項１記載のトリガー火花間隙を備えた
回路において、前記ピストンは固定してあり、前記可動
接点は前記シリンダ上に載置してあることを特徴とする
回路。
【請求項３】請求項２記載のトリガー火花間隙を備えた
回路において、前記シリンダ、及びピストンの構成は、
前記初期位置において、前記シリンダがその内側端部に
隣接した各管状接点を閉塞するようにしてあることを特
徴とする回路。
【請求項４】請求項３記載のトリガー火花間隙を備えた
回路において、前記管状接点の一方を閉塞するシリンダ
の部分は、前記管状接点の外径と実質的に等しい内径を
有しており、軸方向長が前記火花間隙の長さの主要部分
と等しいことを特徴とする回路。
【請求項５】請求項１、２、３または４記載のトリガー
火花間隙を備えた回路において、前記可動接点の一端
は、前記初期位置内の火花間隙に隣接して配置されてい
ることを特徴とする回路。
【請求項６】請求項１、２、３、４または５記載のトリ
ガー火花間隙を備えた回路において、合成試験回路及び
そのような回路に用いることを特徴とするトリガー火花
間隙。
【請求項７】明細書及び添付図面の図３に示されている
トリガー火花間隙。