JPS59114471A - 交流遮断器の合成試験方法 - Google Patents

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】 この発明は直流分を含む短絡電流が短絡の初期において
零値を通過しない波形となったとき、この短絡電流を交
流遮断器で遮断する場合の遮断能力を試験検証するため
のσ成試験方法に関する。

近年単機容量の大きい発電機を有する発電所の建設がす
すむにつれて、この発電所近傍の電力系統において短絡
故障が発生したときに、この発電所よシ流出する短絡電
流中に含まれた直流分のため、短絡電流が短絡の初期に
おいて零値を通過せず、零値通過の時期がおくれる現象
が注目されている。この現象は短絡電流中の直流分の減
衰が短絡の初期において交流分の減衰よりも小さくなる
場合に起こるものであるが、この短絡電流を遮断すべき
交流遮断器は本来、電流の零値通過の際に遮断するよう
に設計されておシ、またこのような大電力系統の発−変
電所では短絡の発生から電流遮断までの時間が極力短く
なるように遮断時間の短い交流遮断器を使用した保臆シ
ステムが形成されているので、このような大容量光−変
電所に設置される交流遮断器にあっては零値のない短＃
＠電流に対する遮断能力をも備えていることがしばしば
必要とされるようになってきた。一般に零値のない電流
たとえば直流電流の遮断では直流遮断器によりアーク電
圧を直流電源の電圧以上に上昇させて遮断したシ、遮断
電流に振動電流を重畳させて強制的に零値をつくシこれ
を交流遮断器で遮断する方法があるが、一般の交流遮断
器ではアーク電圧を電力系統の送電電圧以上に上昇させ
ることは困難であり、また振動電流を重畳して強制的に
零値をつくることは、振動電流の発生源を必要とするの
で経済的に問題がある。一方零値のない短絡電流は上述
の゛ように直流分と交流分との割合によって生じている
ので、直流分の減衰が大きくなれば零値を通過すること
ができ、従って短絡電流の流れている回路の抵抗分と同
等の抵抗が遮断器中のアークの形で直列に挿入される表
らば、直流遮断器のようにアーク電圧を上昇させること
なく、また強制的に零値をつくることなく、通常の交流
遮断器によって遮断が可能となる可能性が生ずる。

一方、大容量の高電圧交流遮断器の遮断容量の検証試験
には試験設備の経済的な制約から低電圧大電流を供給し
うる電流源回路と、高電圧小電流を供給しうる電圧源回
路とを使用する合成試験方法が採用されているが、零値
を有する通常の短絡電流を対象とした従来の合成試験方
法にあっては、電流源回路よシ供試遮断器に供給された
商用周波の大電流がその零値近傍において供試遮断器の
アーク電圧によって変歪するのを補償するため、高電圧
小電流を供給しうる電圧源回路より、前記大電流が変歪
されないとしたときの零値通過時の電流傾斜と同一の最
大傾斜をもつ高周波の正弦波小電流を前記大電流に重畳
させ、その遮断の成否によって実系統を対象とした供試
遮断器の遮断能力を判定している。しかしこの試験方法
における電圧源回路は、その電流波形が凸状となる正弦
波形の小電流を発生するためのただ１組のりアクドルと
コンデンサのみを有しておシ、零値のない短絡電流の、
とくにその極小値近傍の凹状の波形に近似した波形をも
つ電流をっくシ出すことができない。

本発明は上述のような、通常の短絡電流とは異なる、零
値のない短絡電流をその極小値近傍において遮断する場
合に適用することのできる合成試験方法を提供すること
を目的とする。この目的は直列に接続された供試遮断器
と補助遮断器とに商用周波の低電圧大電流を供給する電
流源回路と、前記供試遮断器に並列接続され制御可能な
放電ギャップを介して供試遮断器の開離間隙に回復電圧
模擬のための高電圧を供給する電圧源回路とを有してな
る合成試験方法において、前記電圧回路から供給される
電流波形が少なくとも流通開始後の最初の電流零点まで
の間に凹部を有する複周波となる振動回路を電用源回路
に備えるとともに、前記複周波電流の凹部が前記補助遮
断器の大電流の遮断時点近傍にかつ前記供試遮断器中に
て同極性で位置するよう前記放電ギャップが駆動制御さ
れることによって達せられる。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１図は短絡故障が発生した電力系統を示すもので、１
は発電機、２は昇圧変圧器、３は母線、４は交流遮断器
、５は短絡個所を示し、短絡時の短絡電流波形と、遮断
時の電流、電圧波形とを第２図に示す。第２図において
６は故障発生後の短絡電流波形で、短絡初期において直
流分Ｘの減衰が交流分Ｙの減衰よシ小さいため短絡電流
は零値を通過していない。時刻Ｔにおいて遮断器の遮断
接点が開離し、その開離間隙に生じたアークに対してた
とえば消弧性ガスが吹付けられるとアーク電圧が上昇し
て直流分がＸｌのように減哀し、これに伴ない短絡電流
も点線のように減衰して零値を通過する際に遮断される
。７は遮断時に遮断接点間に現われる電圧で、一般に電
流の遮断は電流波形の極小値Ｐの近傍で行われるので遮
断時点２における瞬時回復電圧は小さい。このようにア
ーク抵抗によって底流を減衰させて遮断する場合の遮断
性能を合成試験によって検証する場合に要求される試験
条件は、１．電流波形が特に極小値Ｐ）の近傍において
実系統における波形とほぼ一致すること、２供試遮断器
の端子からみた電圧源回路のインピーダンスが実系統と
一致していること、である。第３図に本発明による合成
試験回路の実施例を示す。

第３図において１０は大電流を供給する短絡発電機、１
１は投入器、１２は電流調整用リアクトル、１３は補助
遮断器、１４は供試遮断器を示し、この供試遮断器の左
側が電流源回路、右側が電圧源回路である。電圧源回路
において１５．１６は過渡回復電圧の振動周波数および
振巾率を調整するコンデンサと抵抗である。１７．２０
はりアクドル、１９．２１はコンデンサを示し、制御可
能な始動電極伺き放電、ギャップ１８の放電により予め
整流装置２２を介してコンデンサ１９．２１に充電され
ていた電荷が供試遮断器１４を経由して放電される際の
供試遮断器１４中のい１．１７ わゆる電圧源電流わが所望の波形となるように、Ｉす かつまた電圧源電流ｉが遮断されたときに供試遮断器１
４の端子から電圧源回路をみたときのインピーダンスが
実系統のインピーダンスと一致するようにそれぞれイン
ダクタンスおよびキャノくシタンスが設定されている。

このように構成された合成試験回路において試験を行な
う際にはまず短絡発電機１０を所定の回転数まで上昇せ
しめ、所定の電圧を発生させる。同時に別の商用周波電
源よシ変圧器、整流器、充電抵抗などよシなる整流装置
２２を介してコンデンサ１９．２１を所定の電圧に充電
１） する。次に投入器１１極開路状態のまま補助遮断器１３
、供試遮断器１４を投入して閉路状態とし試験準備を完
了する。この状態から試験に入るときの投入器１１．補
助遮断器１３．供試遮断器１４の動作ならびに電流源回
路、電圧源回路、供試遮断器中の電流、電圧のそれぞれ
の波形について第４図によシ説明する。

第４図において時刻ＴＯは試験待機の状態を示す。投入
器１１に投入指令が与えられると時刻Ｔ１において該投
入器の投入接点が閉成されるので短絡発電機１０よりの
大電流、すなわち電流源電流Ｉｇが投入器１１．電流調
會用リアクトル１２．補助遮断器１３．供試遮断器１４
を経由して流れる。このときの電流Ｉｇの波形は、直流
分が最大限に含まれるよう時刻Ｔ１を短絡発電機１０の
端子電圧波形上の最適位相の時刻にえらんでも必ずしも
零値を通過しない波形になるとは限らず、むしろ一般に
は短絡発電機の特性から図のように零値を通過する波形
となる。ひきつづき供試遮断器１４と補助遮断器１３に
対して遮断指令が発せられると、これら両遮断器は通常
の合成試験の場合と同様に同一の三相遮断器の２相を使
用しているので時刻Ｔ２において同時に開極し、遮断接
点の開離間隙にそれぞれアークを生ずる。しかる後前記
電流源電流Ｉｇの適当な位相、すなわち時刻Ｔ３におい
て電圧源回路の始動電極付き放電ギャップ１８を始動さ
せ、予めコンデンサ１９．２１に充電されていた電荷を
供試遮断器１４を経由して放電させる。このときの放電
■。

電流すなわち電圧源電流−の流通方向は供試遮断器１４
中にて電流源電流と同一方向と々るようにコンデンサ１
９．２１の充電電圧の極性をみながら時刻Ｔ１すなわち
短絡発電機の端子電圧上の短絡時ｒυ 位相と時刻Ｔ３とをえらぶ。この電圧源電流梅の波形は
、電圧源回路が供試遮断器の閉路状態ないしアークの継
続状態において２組のりアクドル１７、２０および２組
のコンデンサ１９．２１とよシなる複数の振動回路よシ
なっているので複周波の電流波形となシ、それぞれのり
アクドルのインダクタンスの比ならびにコンデンサのキ
ャパシタンスの比の設定の仕方によシ基本波と高調波と
が重畳された、たとえば図示のように基本波に対して第
３高調波が重畳された、中央部が凹状の波形が得られる
。しかし後述のごとくこの波形は最初の零点を通過する
までの波形に凹状の部分Ａを有すればよく、基本波と高
調波との関係のように必ずしもそれぞれの周期の比が整
数である必要はない。またこの凹状の部分Ａの時間中は
コンデンサ１９．２１のそれぞれのキャパシタンスと、
リアクトル１７゜２０のそれぞれのインダクタンスのそ
れぞれ絶対値によって所望の値に設定することができ、
また同時に供試遮断器からみた電圧源回路のインビダン
スを実系統の値に一致させることができる。この結果供
試遮断器中を流れる電流Ｉｓｐは前記電流源■ν 電流Ｉｇにこの複周波電流りが重畳された電流となり、
図に示されるように正弦波形が途中から膨らんだ形とな
る。時刻Ｔ４において電流源電流Ｉｇ　が零値を通過す
る際に電流源回路中に設けられた補助遮断器１３により
ａ断されると、・供試遮断器１４の中で複周波の電圧源
電流のみが点線のように流れ続けようとする。このとき
の点線で表わされる複周波電流の波形は零値を通過しな
い短絡電流波形の極小値（第２図のＰ）の近傍に近似す
ることが必要である。このためには複周波の電流波形の
凹状の部分Ａが時刻Ｔ４までの電流Ｉｓｐに接続されな
ければならない。この点線で示される複周波の電流は時
刻Ｔ４以降の実線で示されるように、供試遮断器中の電
流の零値近傍において急速に上昇するアーク電圧Ｅａの
影響によって減衰し時刻Ｔ５において最終的に遮断され
る。Ｅｒはこのとき供試遮断器の遮断接点間に現われる
同役電圧である。時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの時間は供
試遮断器のアーク電圧特性すなわち時刻Ｔ４以降のアー
ク電圧波形によって左右されるので、点線で示される複
周波電流の凹状の部分Ｂは、この時間Ｔ４〜Ｔ５を十分
にカバーするだけの時間中を有するように時刻Ｔ３が設
定される。またこのようにすれば一般に複周波電流の凹
状の部分Ａは波形のほぼ中央部にあるから、この凹状部
分の時間範囲内で複周波電流が遮断されたときに遮断接
点間に現われる回復電圧は実系統の場合に近似して小さ
くなり、零値を通過しない短絡電流に対する遮断能力が
回復電圧よシも主として短絡電流をその極小値近傍から
零値まで減衰させるアーク電圧によってきまるという実
系統の条件も充たされる。、なお本実施例においては複
周波の電圧源電流の波形が＃丘はその中央部において凹
状となる部分を有するよう電圧源回路中にリアクトルと
コンデンサとをそれぞれ２組設けているが、第３図のり
アクドル２０とコンデンサ２１とよシなるガンマ形回路
と整流装置２２との間にさらに複数個のガンマ形回路を
挿入することによシ、実短絡電流の極小値近傍の波形に
対してよシ近似度の高い複周波電流を得ることも可能で
ある。

以上のように本発明によれば通常の合成試験回路におけ
る電圧源回路中に２組以上のりアクドルとコンデンサと
を設け、投入器、補助遮断器、供試遮断器、電圧源回路
の放電ギャップのそれぞれの動作時刻を第４図に示すよ
うに制御することＫよシ、零点を通過しない短絡電流に
対する。交流遮断器の遮断能力を、短絡電流と回復電圧
とを同一の電源から供給して行なう、いわゆる直接試験
に頼ることなく、合成試験回路にて検証することができ
るので経済効果が著るしい。

【図面の簡単な説明】

第１図は短絡故障が発生した電力系統を示す図、第２図
は第１図の電力系統における零値のない短絡電流を遮断
するときの該短絡電流の波形と遮断接点間に現われるア
ーク電圧と回復電圧とを示す図、第３図は本発明による
合成試験回路の実施例を示し、電圧源回路に２組のりア
クドルとコンデンサとを備えた場合の例である。第４図
は本発明の合成試験方法によって零値のない短絡電流に
対する供試遮断器の遮断能力を検証する際の電流源電流
、電圧源電流、遮断電流、遮断接点間のアーク電圧と回
復電圧のそれぞれの波形と投入器、補助遮断器、供試遮
断器のそれぞれの動作と動作時刻とを示す図である。 ｌυ Ｉｇ・・・商用周波の低電圧大電流、←・・・複周波め
。 高電圧小電流、１３・・・補助遮断器、１４・・・供試
遮断器、１８・・・始動電極付き放電ギャップ、Ｔ３・
・・放電ギャップが駆動制御されて前記杯が前記Ｉｇに
重畳されるＩｇ上の位相を表わす時刻、Ｔ４・・・前記
Ｉｇが補助遮断器１３によって遮断された時刻、Ｔ５・
・・′ＬＶ 前記−が遮断された時刻。 オ　　１　　図 舎　２１凶 矛　　３Ｐ！ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）直列に接続された供試遮断器と補助遮断器とに商用
   周波の低電圧大電流を供給する電流源回路と、前記供試
   遮断器に並列接続され制御可能な放電ギャップを介して
   供試遮断器の開離間隙に回復電圧模擬のための高電圧を
   供給する電圧源回路とを有してなる合成試験方法におい
   て、前記電圧源回路から供給される電流波形が少なくと
   も流通開始後の最初の電流零点までの間に四部を有する
   複周波となる振動回路を電圧源回路に備えるとともに、
   前記複周波電流の凹部が前記補助遮断器の大電流の遮断
   時点近傍にかつ前記供試遮断器中にて同極性で位置する
   よう前記放電ギャップが駆動制御されることを特徴とす
   る交流遮断器の合成試験方法。