JPS63213229A - 電力用遮断器の電極消耗率計測装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、送配電系統の電流を開閉する電力用遮断器に
係り、特に主接点の交換時期を、内部を目視する必要な
く外部より判定可能な電力用遮断器の電極消耗率計測装
置に関する。

（従来の技術） 従来の電力用遮断器は、その組入れられた電力系統の状
態より年−間当たりの動作回数は数回から数百回という
差がある上、各種の定格と形式の製品が存在するため、
開閉エネルギーによる主接点の電極消耗率は各種遮断器
により大きく異なっている。

従って、保守上問題となる主接点の交換に際しては、適
当な時期に遮断器内部を目視点検して、主接点の交換の
必要性有無を判定していたために、−律的に一定の作業
が要求され、保守員の確保や点検に伴う計画停電手続と
停止等の無駄な要素が生じていた。また、系統事故短絡
による遮断時には、カルパンチェ記録計により遮断電流
の大きざと時間を記録しているが、系統故障電流主体の
記録のため、各々の遮断器がどれだけの遮断電流を開閉
したのかは記録されておらず、また電流切換等による負
荷電流開閉記録も累積されていない。

従って、各々の遮断器の主接点消耗率も不明であった。

一方、近年、絶縁性のＳＦ６ガスを充填したタンク内に
主接点を収納したＳＦ６ガス遮断器の普及に伴い、単器
当たりの遮断性能が向上し、据付体積もコンパクト化し
た反面、ＳＦ６ガスの回収や充填作業の追加により点検
のための付替作業時間が従来の空気遮断器よりも数倍要
する欠点も生じている。従って、その点検周期を減らす
ことが望ましく、各々の遮断器について、開閉アークエ
ネルギーを降細に実算累積し主接点の電極消耗に伴・う
主接点交換時期を明確に外部から把握した上で点検作業
を実施する必要がある。

第４図は、以上の様なＳＦａガス遮断器の電流遮断状況
を示すものである。第４図において、固定部１１と可動
部１２がらバッファ遮断部１３が構成され、可動部１２
は、操作ロッド１４を介して油圧ポンプ１５を有する操
作機構１６によって駆動される様になっている。ここで
、図中１７は引外し用件、１８は投入用弁、１９はアキ
ュムレータである。また、バッファ遮断部１３は、ＳＦ
６ガスを封入された接地タンク２ｏ内に収納され、固定
部１１と可動部１２にそれぞれ主回路導体２１が接続さ
れている。そして、遮断器例外し指令が発せられると、
引外し用件１７が励磁されることにより、操作機構１６
により、操作ロッド１４を介して可動部１２が図中矢印
方向へ移動する。この結果、可動部１２に形成されたバ
ッファシリンダ２２内のガス圧力が上昇し、主接点部２
３に流れるガス流を高速化する。この高速ガス流により
主接点部２３に発生するアークを冷却し、消弧する。

この様な遮断器の主接点の電極消耗率を外部から計測す
る方法としては、特公昭４９−４６５８３にその一例が
提案されている。この発明は、遮断器の接点寿命が、遮
断した電流値とその回数により概略決定されることに着
目したものである。

即ち、遮断電流をＥ、遮断回数をＮとすると、ＥＸＮζ
一定という式で接点寿命を概略算出できる。

第５図はその関係を示す図である。第５図において、例
えば、遮断電流がｅｌＫＡであればｎ１回の遮断が可能
であり、遮断電流がｅ２＋＜＾であればｎ２回の遮断が
可能である。前記の発明（特公昭４９−４６５８３）は
、この特性を利用したもので、遮断器の動作時に、その
遮断電流のピーク値を計測しておき、その電流値を累積
していくことを特徴としている。

しかしながら、この発明には、以下の様な問題点がある
。即ち、遮断電流のピーク値を単純に累積してゆくだけ
で、遮断時の遮断情報が無視されており、主接点の電極
消耗度を正確には捕えられないということである。つま
り、遮断器が同じ電流を遮断するにしても、その時の回
路（系統）構成や負荷情況、及び遮断器の微妙な動作タ
イミングや操作系の電源、駆動源等の違いにより、遮断
器の主接点部に発生するアークの性質は非常に異なって
くる。従って、前記の様な遮断時のアークに関する情報
を無視した方法では、接点消耗度を正確に計測すること
はできないものと考えられる。

この様な発明（特公昭４９−４６５８３＞の欠点を補う
方法として、特開昭５５−３２３４９が提案されている
。これは、遮断器動作時に発生するアークエネルギーを
計測することにより、主接点の消耗度を求めることを目
的としたものである。

第６図は、特開昭５５−３２３４９の計測のタイムチャ
ートを示したものであり、図中１は主回路電流波形、図
中２は補助接点信号である。

第６図において、ｔｌはそれぞれ遮断器固有の開極時間
であり、これは、遮断器補助接点等から計測することが
できる。ｔ２は遮断電流の大きさや、前述した遮断時の
様々な条件に起因して変化するアーク時間で必り、ｔｏ
　＝’ｊ：ｔ　＋ｔ２という関係よりｔｏを一般に遮断
時間と言っている。

この発明では、遮断器近傍に通常配設される変流器の出
力信号から遮断電流信号を取出し、この信号を時間要素
と電流要素とに分離すると共に、この時間要素と前記の
開極時間とからアーク時間ｔ２を割出し、このアーク時
間と前記電流要素とから遮断器の接点消耗度を推定する
ことを特徴としている。

しかしながら、第６図の発明にも、以下の様な問題点が
存在している。即ち、遮断電流を計測し、その信号を時
間要素、電流要素に分離するには、高速のアナログ−デ
ジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）ヤカウンタ、シフトレジ
スタ等が必要となり、計測回路が非常に複雅になると共
に、これらの電流計測回路に加えて、遮断器動作時間計
測回路が必要でおり、この様な回路の複雑化に伴い、各
種の故障発生率も増大し、信頼性が低下する欠点がおる
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の様に、従来の遮断器の電極消耗率計測方法におい
ては、正確な計測が不可能であったり、また、回路構成
が複雑化する等の問題点が存在していた。

本発明は、この様な従来技術の問題点を解決するために
提案されたものであり、その目的は、遮断器動作時のア
ークに関する情報を正確に計測可能とし、遮断器の主接
点部の寿命を推定でき、しかも構成の簡略な電力用遮断
器の電極消耗率計測装置を提供することである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） ところで、＠７図は、遮断器の遮断動作時の指令電流波
形３及びス］・ロータカーフ４，４−を示したものであ
る。ここでストロークカーフ４は無負荷遮断時を示し、
４−は有負荷遮断時を示している。このストロークカー
フ４′の違いは以下の様な理由による。

即ち、第４図に示した様にＳＦ６ガス遮断器においては
、可動部１２を駆動することで主接点部２３に流れるガ
ス流を高速化し、この高速ガス流により主接点部２３に
発生するアークを冷却し、消弧する訳で有るが、遮断電
流が大きくなってくると、主接点部２３近傍のガス流が
高温になり、バッファシリンダ２２から流れ込んでくる
高速ガス流を流れ難くする。この現象は、バッファシリ
ンダ２２内のガス圧力を介して遮断器の駆動系に対して
一種の反力を与えるため、遮断器が所定動作を完了する
までの時間が延びることになる。

第７図における有負荷時（遮断電流が大きい時）のスト
ロークカーブ４−は上記の様な場合に対応するものであ
り、その遮断器動作時間は、無負荷時の動作時間Ｔ１か
らＴ２に伸びている。この差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔｔが電流遮
断に起因する、即ちアーク時間に関係するものでおり、
従ってこのΔＴを計測すれば、遮断器電極の消耗率を推
定することができる。なお、図中ＴＯは、指令電流が発
せられてから遮断動作を開始するまでの時間でおる。

本発明による電力用遮断器の電極消耗率計測装置は、以
上の前提の下に提案されたもので、あり、主接点の開閉
電流値を検出する主回路電流検出手段を設けると共に、
遮断器の開閉動作部のストローク両端部から全ストロー
クの１５％以内の箇所に動作位置検出センサを取付け、
このセンサ出力信号間の時間を計測する動作時間計測手
段を設け、さらにこの動作時間計測手段にて計測した無
負荷遮断時と有負荷遮断時の各動作時間と、主回路電流
検出手段にて検出した主回路電流値とから電極消耗率を
算出するデータ処理部を設けることを構成の特徴として
いる。

（作用） 本発明は、以上の様な構成を有することにより、動作位
置検出センサの出力信号と、主回路電流検出手段の主回
路電流値とにより、データ処理部にて、遮断器動作時の
アークに関する情報を正確に計測できる。特に、本発明
ではセンサ取付は位置をストロークの端部から１５％以
内に限定しているため、ストローク時間の変化を的確に
捕えることができる。しかも、本発明の主要構成は、主
回路電流検出手段、動作位置検出センサ、動作時間計測
手段、データ処理部だけであり、構成の簡略化が果され
ている。

（実施例） 以上説明した様な、本発明による電力用遮断器の電極消
耗率計測装置の一実施例を第１図乃至第３図を用いて具
体的に説明する。

本実施例の構成 第１図は本実施例に使用する動作位置検出センサの取付
けを示す図であり、第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視図で
優る。

第１図及び第２図において、操作機構３１の機構ケース
３２外面には、ガイド３３を介してセンサ取付板３４が
取付けられ、このセンサ取付板３４に、動作位置検出セ
ンサとして近接センサ３５が取付けられている。一方、
遮断器の操作ロッド１４の端部には接続フランジ３６が
設けられ、この接続フランジ３６の一端に、機構ケース
３２を貫通する取付部材３７を介して、位置検出器３８
が取付けられている。前記近接センサ３５は、この位置
検出板３８のストローク両端部に対向する２箇所にそれ
ぞれ取付けられ、位置検出板３８との間に微小間隔Ｘを
有する様に設定されている。

この近接センサ３５は、その近傍に位置検出器３８が到
着すると内部スイッチが入切する様になっており、この
信号が、ケーブル３９により第３図に示す計測システム
に伝送される様になっている。

第３図に本実施例の遮断器電極消耗率計測システムを示
す。本実施例のシステムは、第３図に示す様に、第１図
において近接センサ３５として示した動作位置検出セン
サ５０と、主回路に主回路電流検出手段として接続され
た変流器５１、及び制御回路の制御線に取付けられ、遮
断器動作指令電流を検出する変流器等で構成された指令
電流検出センサ５２とを有している。

変流器５１から出力された主回路電流値は、ピークホー
ルド回路５３を介してアナログ入力インターフェイス５
５に入り、その後、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
され、データ処理部５７に入力される様になっている。

動作位置検出センサ５０の出力は、動作時間新測手段で
あるカウンタ５４に入力される様になっている。ここで
、カウンタ５４は、指令電流検出センサ５２の出力の立
上がりより時間計測を開始し、第７図に示す様な、指令
電流が発せられてから動作開始までの時間Ｔｏと、無負
荷遮断時及び有負荷遮断時の動作時間Ｔｚ　、Ｔ２とを
計測するものである。このカウンタ５４のカウント（直
（デジタル値）は、デジタル入力インターフェイス５６
を介してデータ処理部５７に入力される様になっている
。なお、データ処理部５７としては、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔｔ
の演算処理や、主回路電流値との相関性をプログラムさ
れたマイクロコンピュータが使用されている。

本実施例の作用 以上の様な構成を有する本実施例の作用は次の通りでお
る。

即ち、指令電流検出センサ５２の出力信号と動作位置検
出センサ５０（近接センサ３５）の出力信号とからカウ
ンタ５４によって計測された無負荷遮断時及び有負荷遮
断時の動作時間Ｔ１．Ｔ２と、変流器５１にて得られ、
ピークホールド回路５３にてピークホールドされた主回
路電流値とが共にデータ処理部５７に送られるため、デ
ータ処理部５７に設定されたプログラムにより、電流遮
断に起因する時間Δ丁を性格に求められる。従って、従
来困難であった遮断器電極の消耗率を推定することかで
きる。しかも、本実施例では、動作位置検出センサ５０
として近接センサ３５を使用し、このセンサ３５を、遮
断器の動作部のストローク端部に取付けているため、ス
トローク時間の変化を的確に捕えることができる。

また、本実施例の主要構成は、動作位置検出センサ５０
．変流器５１、カウンタ５４、データ処理部５７だけで
あり、構成の簡略化が果されている。ここで、カウンタ
５４は、各センサ信号間の基準クロックの数を数えるだ
けであるため、極めて簡単な構成でよく、また、データ
処理部５７に使用するマイクロコンピュータも、簡単な
演算をプログラムするだけであるため、極めて簡単な構
成のもので足りる。さらに、本実施例において、主回路
電流値をＡ／Ｄ変換するために使用するＡ／Ｄ変換器に
ついても、ピークホールドされた主回路電流の波高値を
Ａ／Ｄ変換するだけであるため、特開昭５５−３２３４
９の発明で具体的に使用されているものに比べ、リアル
タイムでＡ／Ｄ変換する必要もなく、低速の、極めて簡
略な装置で充分である。

＊他の実施例 なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、動作位置検出センサとしては、近接センサの他
に、光方式のセンサを使用する構成も可能である。例え
ば、第１図及び第２図において、近接センサ３５を投光
と受光の２芯の光ファイバより成るセンサヘッドに置換
え、位置検出器３８を光反射板に置換え、光反射板がセ
ンサヘッド部を通過する時、一方の投光用ファイバより
投光された光が、光反射板にて反射され、他方の受光用
ファイバに入射される様に設定すれば、近接センサと同
様な計測が可能となる。この様に、光方式を用いた場合
、信号伝送が光ケーブル（より行なわれるため、電気ケ
ーブルを使用する場合に生ずる電磁誘導がなく、より信
頼性の高い計測装置を１与られる。

［発明の効果］ 本発明は、遮断器の動作ストロークの両端部から１５％
以内の箇所に動作位置検出センサを取付け、この動作位
置検出センサの出力信号にて無負荷遮断時と有負荷遮断
時の各動作時間を計り、この動作時間と主回路電流値と
から電極消耗率を算出するという構成により、従来の計
測装置では不可能であったアークに関する正確な情報が
得られるため、電極の消耗率を推定でき、しかも構成の
簡略化に貢献し得る様な、優れた電力用遮断器の電極消
耗率計測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用する動作位置検出セン
サの取付けを示す側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
図、第３図は同実施例の計測システムを示すブロック図
、第４図はＳＦ６ガス遮断器を示す概略断面図、第５図
は遮断電流と遮断回数との関係を示すグラフ、第６図は
従来の計測方法のタイムチャート、第７図は遮断器の遮
断動作時の指令電流波形及びストロークカーブを示す波
形図である。 ３・・・指令電流波形、４，４′・・・ストロークカー
ブ、１３・・・バッファ遮断部、１４・・・操作ロッド
、１６．３１・・・操作機構、２１・・・主回路導体、
２２・・・バッファシリンダ、２３・・・主接点部、３
２・・・機構ケース、３４・・・センサ取付板、３５・
・・近接センサ、３８・・・位置検出器、５０・・・動
作位置検出センサ、５１・・・変流器、５２・・・指令
電流検出センサ、５３・・・ピークホールド回路、５４
・・・カウンタ、５７・・・データ処理部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）送配電系統の電流を開閉する電力用遮断器の動作
   回数と主接点の開閉電流値とから電極消耗率を計測する
   装置において、 前記遮断器には、主接点の開閉電流値を検出する主回路
   電流検出手段が設けられると共に、遮断器の開閉動作部
   のストローク両端部から全ストロークの１５％以内の箇
   所に動作位置検出センサが取付けられ、この各センサ出
   力信号間の時間を計測する動作時間計測手段が設けられ
   、さらに動作時間計測手段にて計測された無負荷遮断時
   と有負荷遮断時の各動作時間と、前記主回路電流検出手
   段にて検出された主回路電流値より電極消耗率を算出す
   るデータ処理部が設けられたことを特徴とする電力用遮
   断器の電極消耗率計測装置。
2. （２）遮断器の開閉動作部の動作位置検出センサとして
   、近接センサを使用する特許請求の範囲第１項記載の電
   力用遮断器の電極消耗率計測装置。
3. （３）遮断器の開閉動作部の位置検出センサとして、光
   反射形センサを使用する特許請求の範囲第１項記載の電
   力用遮断器の電極消耗率計測装置。