JPH06281683A - インパルス電圧またはインパルス電流発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インパルス電圧を安定した条件で発生させるこ
とが可能なインパルス電圧発生装置を簡単な構成で提供
する。 【構成】所望の高電圧（すなわち、所望のインパルス電
圧の波高値）で充電された充電用コンデンサＣは、複数
個直列に接続されたサイリスタ１１と直列抵抗Ｒｆと放
電抵抗Ｒｏと直列に接続される。そして、測定試料Ｓは
放電抵抗Ｒｏと並列に接続される。そのため、図示しな
いトリガパルス発生回路からのトリガパルスＴＧが各サ
イリスタ１１のゲート端子に印加されると各サイリスタ
１１はオンし、充電用コンデンサＣに充電された高電圧
が、直列抵抗Ｒｆを介して放電抵抗Ｒｏに印加される。
そのため、放電抵抗Ｒｏの両端に高電圧が発生し、その
高電圧がインパルス電圧として測定試料Ｓに印加され
る。サイリスタ１１の個数は、インパルス電圧の波高値
ＣＦに応じて適宜に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインパルス電圧またはイ
ンパルス電流発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】送電線や発変電所の電力設備を破壊して
事故の原因となるものに、雷サージ電圧や開閉サージ電
圧がある。これら過電圧は種々の条件によって発生する
ため、その電圧値や電流値および波形は発生する状態に
よって様々である。しかしながら、碍子等の電力機器ま
たは電力設備の設計や試験には、前記過電圧の代表的な
波形を定めてそれを標準とし、設計や試験の指標とする
必要がある。そこで、雷サージ電圧を模擬した雷インパ
ルス電圧と開閉サージ電圧を想定した開閉インパルス電
圧とについて、それぞれ標準波形と準標準波形とが、波
頭長，波尾長，波高値によって規格化されている。

【０００３】この雷または開閉インパルス電圧を人工的
に作るには、インパルス電圧発生装置が用いられる。以
下、雷インパルス電圧の発生を例にとって説明する。図
３に、雷インパルス電圧波形における規約波頭長Ｔｆ，
規約波尾長Ｔｔ，波高値ＣＦの表示について示す。標準
雷インパルス電圧については、波頭長／波尾長が±1.2/
50 (μsec)に定められている。

【０００４】図４に、従来のインパルス電圧発生装置の
回路図を示す。所望の高電圧（すなわち、所望のインパ
ルス電圧の波高値ＣＦ）で充電された充電用コンデンサ
Ｃは、始動ギャップＧｓと直列抵抗Ｒｆと放電抵抗Ｒｏ
と直列に接続される。そして、測定試料Ｓは放電抵抗Ｒ
ｏと並列に接続される。そのため、始動ギャップＧｓに
始動パルスが印加されるとフラッシオーバーが発生し、
充電用コンデンサＣに充電された高電圧が、直列抵抗Ｒ
ｆを介して放電抵抗Ｒｏに印加される。そのため、放電
抵抗Ｒｏの両端に高電圧が発生し、その高電圧（＝波高
値ＣＦ）がインパルス電圧として測定試料Ｓに印加され
ることになる。

【０００５】ここで、直列抵抗Ｒｆは規約波頭長Ｔｆを
設定するため、放電抵抗Ｒｏは規約波尾長Ｔｔを設定す
るために用いられる。また、始動ギャップＧｓは炭酸ガ
スを充填した密閉容器１０内に納められている。

【０００６】尚、開閉インパルス電圧の発生について
も、図４に示すインパルス電圧発生装置によって雷イン
パルス電圧の発生と同様に行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インパルス
電圧の波高値ＣＦを変更すると、それに応じて、始動ギ
ャップＧｓのギャップ長または密閉容器１０内の炭酸ガ
スの圧力を調整する必要がある。

【０００８】すなわち、始動ギャップＧｓのフラッシオ
ーバー電圧は、密閉容器１０内の炭酸ガスの圧力が低い
ほど、または始動ギャップＧｓのギャップ長が小さいほ
ど低くなる。そこで、始動ギャップＧｓのギャップ長ま
たは密閉容器１０内の炭酸ガス圧力のいずれか一方を調
整することにより、始動ギャップＧｓのフラッシオーバ
ー電圧を適宜に設定して、インパルス電圧の波高値ＣＦ
に対応するわけである。

【０００９】しかしながら、始動ギャップＧｓのギャッ
プ長や密閉容器１０内の炭酸ガス圧力を最適に調整する
のは難しく熟練を要する。また、その調整は、フラッシ
オーバーの発生により始動ギャップＧｓが汚れるに連れ
てフラッシオーバー電圧が高くなってゆくことを考慮し
て行う必要がある。さらに、始動ギャップＧｓの汚れを
除くために定期的なメインテナンスが欠かせなかった。
このように、始動ギャップＧｓの取扱は極めて難しかっ
た。

【００１０】そのため、充電用コンデンサＣに充電して
いる最中に、始動パルスを印加していないにも関わらず
始動ギャップＧｓにフラッシオーバーが発生する（一般
に、「自爆」と呼ばれる）という誤動作が起こりやすか
った。また、始動パルスを印加しているにも関わらず始
動ギャップＧｓにフラッシオーバーが発生しないという
誤動作が起こることも多かった。

【００１１】また、多段で充電用コンデンサＣを構成す
る場合、各段の始動ギャップＧｓが同時に放電しないの
で、波形の立ち上がりにオーバーシュートおよびリンギ
ングが発生するという問題があった。

【００１２】このように、従来のインパルス電圧発生装
置では、始動ギャップＧｓを用いているために、インパ
ルス電圧を安定した条件で発生させることが難しいとい
う問題があった。

【００１３】ところで、図４に示すインパルス電圧発生
装置から放電抵抗Ｒｏを省くと、充電用コンデンサＣの
放電電流は、直列抵抗Ｒｆを経由して全て測定試料Ｓに
流れることになる。従って、雷または開閉インパルス電
圧を人工的に作るインパルス電流発生装置として用いる
ことができる。このインパルス電流発生装置において
も、始動ギャップＧｓを用いているために、インパルス
電流を安定した条件で発生させることが難しいという問
題があった。

【００１４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、インパルス電圧または
インパルス電流を安定した条件で発生させることが可能
なインパルス電圧またはインパルス電流発生装置を簡単
な構成で提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、高電圧で充電された充電用コンデンサを放
電させることによって所望のインパルス電圧またはイン
パルス電流を発生させる装置において、充電用コンデン
サを半導体スイッチング素子を用いて放電させることを
その要旨とする。

【００１６】

【作用】従って、本発明によれば、半導体スイッチング
素子のオン・オフ動作を制御することにより、充電用コ
ンデンサの放電を確実に制御することができるため、イ
ンパルス電圧またはインパルス電流を安定した条件で発
生させることが可能になる。

【００１７】

【実施例】

（第１実施例）以下、本発明を具体化した第１実施例を
図面に従って説明する。

【００１８】尚、本実施例において、図４に示す従来例
と同じ構成については説明の便宜上、符号を等しくして
ある。図１に、本実施例のインパルス電圧発生装置の回
路図を示す。

【００１９】図１と図４との違いは、図４の始動ギャッ
プＧｓを、図１では複数個直列に接続された半導体スイ
ッチング素子としてのサイリスタ１１に置き換えたこと
だけである。その他の構成について、図１と図４とは全
て同じである。

【００２０】各サイリスタ１１のゲート端子には、図示
しないトリガパルス発生回路からのトリガパルスＴＧが
印加されるようになっている。そのため、トリガパルス
ＴＧが印加されると全サイリスタ１１がオンし、充電用
コンデンサＣに充電された高電圧（＝波高値ＣＦ）が、
直列抵抗Ｒｆを介して放電抵抗Ｒｏに印加される。その
ため、放電抵抗Ｒｏの両端に高電圧が発生し、その高電
圧（＝波高値ＣＦ）がインパルス電圧として測定試料Ｓ
に印加されることになる。

【００２１】ここで、サイリスタ１１の個数は、インパ
ルス電圧の波高値ＣＦに応じて適宜に設定する。すなわ
ち、インパルス電圧の波高値ＣＦ（一般に数百ｋＶ以
上）が、使用するサイリスタ１１のブレーク・オーバー
電圧（現在市販されているサイリスタでは最大数十ｋ
Ｖ）を越えないようにしておく。

【００２２】このように、始動ギャップＧｓをサイリス
タ１１に置き換えることにより、前記した始動ギャップ
Ｇｓに起因する問題を全て解消することができる。その
結果、インパルス電圧を安定した条件で発生させること
が可能になる。

【００２３】（第２実施例）次に、本発明を具体化した
第２実施例を図面に従って説明する。尚、本実施例にお
いて、図１に示す第１実施例と同じ構成については符号
を等しくしてその詳細な説明を省略する。

【００２４】図２に、本実施例のインパルス電圧発生装
置の回路図を示す。図２と図１との違いは、図２の複数
のサイリスタ１１を、図１では１つのサイリスタ１１お
よび各コンデンサ１２ａ．１２ｂに置き換えたことだけ
である。その他の構成について、図１と図２とは全て同
じである。

【００２５】図２に示すように、サイリスタ１１とコン
デンサ１２ａとは並列に接続され、サイリスタ１１とコ
ンデンサ１２ｂとは直列に接続されている。ここで、各
コンデンサ１２ａ，１２ｂの静電容量は、使用するサイ
リスタ１１のブレーク・オーバー電圧に合わせて適宜に
設定する。すなわち、コンデンサ１２ａは静電容量の大
きなものを、反対にコンデンサ１２ｂは静電容量の小さ
なものを用いる。すると、インパルス電圧の波高値ＣＦ
に対して、コンデンサ１２ａの両端（すなわち、サイリ
スタ１１のアノード・カソード間）にかかる分担電圧は
小さくなり、コンデンサ１２ｂの両端にかかる分担電圧
は大きくなる。つまり、コンデンサ１２ａの両端にかか
る分担電圧がサイリスタ１１のブレーク・オーバー電圧
を越えないように、各コンデンサ１２ａ，１２ｂの静電
容量を設定しておく。

【００２６】本実施例のインパルス電圧の発生作用につ
いては、第１実施例と同じであるため説明を省略する。
このように本実施例においても第１実施例と同様に、始
動ギャップＧｓをサイリスタ１１に置き換えることによ
り、前記した始動ギャップＧｓに起因する問題を全て解
消することができる。その結果、インパルス電圧を安定
した条件で発生させることが可能になる。

【００２７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のように具体化してもよい。 １）インパルス電流発生装置に利用する。

【００２８】すなわち、図１または図２に示すインパル
ス電圧発生装置から放電抵抗Ｒｏを省くと、充電用コン
デンサＣの放電電流は直列抵抗Ｒｆを経由して全て測定
試料Ｓに流れることになり、インパルス電流発生装置と
して用いることができる。このインパルス電流発生装置
においても、前記した始動ギャップＧｓに起因する問題
を全て解消することができる。その結果、インパルス電
流を安定した条件で発生させることが可能になる。

【００２９】２）第２実施例において、各コンデンサ１
２ａ，１２ｂを、酸化亜鉛等のバリスタ素子から構成さ
れるアレスタ（避雷器）に置き換える。すなわち、アレ
スタの静電容量が極めて大きいことを利用し、アレスタ
を本来の避雷器としてではなくコンデンサとして使用す
るわけである。

【００３０】３）サイリスタ１１を、ＩＧＢＴ（Insula
ted Gate Bipolar Transistor ）やＳＩＴ（Static Ind
uction Transistor ）等の高耐圧の半導体スイッチング
素子に置き換える。

【００３１】４）１つだけの充電用コンデンサＣを用い
るインパルス電圧・電流発生装置だけでなく、多数の充
電用コンデンサＣを並列に充電して直列に放電させる多
段式マルクス回路を使用するインパルス電圧・電流発生
装置に利用する。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、イ
ンパルス電圧またはインパルス電流を安定した条件で発
生させることが可能なインパルス電圧またはインパルス
電流発生装置を簡単な構成で提供することができる優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施例のインパルス電
圧発生装置の回路図である。

【図２】本発明を具体化した第２実施例のインパルス電
圧発生装置の回路図である。

【図３】雷インパルス電圧波形を示す波形図である。

【図４】従来のインパルス電圧発生装置の回路図であ
る。

【符号の説明】

Ｃ…充電用コンデンサ、１１…サイリスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧で充電された充電用コンデンサ
   （Ｃ）を放電させることによって所望のインパルス電圧
   またはインパルス電流を発生させる装置において、 前記充電用コンデンサ（Ｃ）を半導体スイッチング素子
   （１１）を用いて放電させることを特徴とするインパル
   ス電圧またはインパルス電流発生装置。