JPH06186309A - 開閉器の遮断試験回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際に発生する零ミス電流とほぼ等しい遮断
電流を得ることができるため、開閉器の現実の使用時と
ほとんど等価で、しかも簡単な構造により長アーク時間
の試験を可能とした開閉器の遮断試験回路を提供する。 【構成】 短絡発電機Ｇｅｎを励磁し、供試開閉器ＳＰ
に規定の電流が流れる電圧で投入開閉器ＳＭを投入する
と、Ａ相とＢ相に２相の短絡電流が流れる。その後、Ｃ
相の補助投入器ＳＭ２を投入し３相短絡電流を流す。２
相短絡時に流れた直流分電流に比べて３相短絡時の交流
分電流の波高値が小さくなるので、零ミス電流Ｉｐが発
生する。供試開閉器ＳＰは、遮断性能検証点から検証す
べきアーク時間前の時点で開極する。補助遮断器ＳＨは
電流零点で、供試開閉器ＳＰを電流源から切り離す。電
圧源は、主コンデンサＣｓからの電荷を、供試開閉器Ｓ
Ｐに規定の過渡回復電圧と回復電圧として印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送配電機器として用い
られる開閉器の遮断試験回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流回路に適用される開閉器の遮断性能
は、開閉器の接触子が開離し、電流の零点で電流が遮断
されるまでの時間（アーク時間）に接触子間で発生する
エネルギーの処理能力と、電流遮断直後に接触子間に印
加される過渡回復電圧（ＴＲＶ）に対する絶縁耐力で決
まる。

【０００３】通常の状態では、電流が流れ始める位相で
決まる過渡電流（直流分電流）が最大に重畳されても、
遮断される電流には電流の零点が必ずできるため、その
零点で電流は遮断される。しかしながら、極希ではある
が、複雑な条件が重なると、数サイクル間、電流の零点
が来ない現象（零ミス）が発生することがＥＭＰＴ等で
解析されている。例えば、接地開閉器が電磁誘導電流を
遮断中に近設の他相が地絡事故を発生すると、その地絡
位相によって零ミスが発生する。この様な零ミスが発生
する可能性の有る箇所に設置される開閉器は、電流の零
点が来るまでのアーク時間に耐え、電流を問題なく遮断
する必要がある。また、このような条件での遮断性能検
証試験が必要となってくる。現在長アーク時間の検証の
ために実用化されている回路としては、次に示すアーク
延長回路がある。

【０００４】図３に高電圧大容量遮断器の遮断性能検証
に使用される合成試験回路を、図４にその主な現象と、
機器のシーケンスを示す。

【０００５】図３の合成試験回路は、供試開閉器ＳＰに
対して、低電圧ではあるが大電流を供給する電流源と、
遮断性能を検証する電流零点（電圧源トリカギャップｇ
１動作点）で高電圧を印加する電圧源とから構成されて
いる。このうち電流源は、短絡発電機Ｇｅｎから保護遮
断器ＳＢ、投入開閉器ＳＭ、リアクトルＬ１、変圧器Ｔ
ｒ、補助遮断器ＳＨを介して供試開閉器ＳＰに至る回路
によって構成されている。一方、電圧源は、充電された
主コンデンサＣｓと電圧源電流Ｉｖ、ＴＲＶを調整する
ためのリアクトルＬｓ、ＴＲＶ調整用の抵抗Ｒｅとコン
デンサＣｅから構成されている。

【０００６】このような図３の合成試験回路において、
０．５サイクルを越えるアーク時間での遮断性能を検証
する場合、図４に示す位相で供試開閉器ＳＰを開極す
る。図３の回路では、電流零点０ｅにおいて電圧源トリ
ガギャップｇ１を動作させ、主コンデンサＣｓの電荷を
電圧源リアクトルＬｓを通して電圧源電流Ｉｖとして供
試開閉器ＳＰに印加し、これにより供試開閉器ＳＰに規
定の過渡回復電圧と回復電圧を印加して、遮断性能の試
験を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
に電流零点０ｅよりも前に供試開閉器ＳＰを開極して電
流零点０ｅまでの間で所定のアーク時間が得られるよう
にしても、図３の回路では電流源の電圧が低いため、供
試開閉器ＳＰの遮断動作直後の電流零点０ｉで遮断電流
が遮断されてしまう現象が生じる。そこで、図３の回路
では、供試開閉器ＳＰに主コンデンサＣｓと並列にアー
ク延長用コンデンサＣｉを有するアーク延長回路を付加
している。このアーク延長回路は、電流零点０ｅでトリ
ガギャップｇ２を動作させ、充電されているアーク延長
用コンデンサＣｉの電荷を抵抗Ｒｉを通して放電させ、
非常に短い時間で電流零点を通過させるもので、これに
より電流零点０ｉでは電流は遮断されず、次の電流零点
０ｅまでアーク時間は延長される。なお、このアーク延
長回路は、電流パルスを印加することから、アーク延長
を含めた広い用途に使用される場合には電流パルス注入
装置とも呼ばれる。

【０００８】確かに、このアーク延長回路を多数設ける
ことにより、数サイクルという長アーク時間での遮断性
能の検証は可能であるが、現実にこのアーク延長回路を
多数設置するためには、多額な費用と広い設置面積や、
電流零点にタイミングを合わせてパルスを注入するため
に複雑な回路制御が必要となってくる。また、このよう
にアーク延長用コンデンサＣｉによって印加する電荷
は、開閉器の現実の使用時に発生する零ミス電流と比べ
て電流の波形も異なり発生するエネルギーも異なってし
まう問題もある。

【０００９】本発明は、上記のよう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、長アーク時間での
遮断試験を開閉器の現実の使用時と等価で、しかも簡単
な手段で実施することのできる開閉器の遮断試験回路を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の遮断試験回路は、電流源として３相短
絡試験回路の１相を使用する開閉器の遮断試験回路にお
いて、電流源回路変圧器の電流側はデルタ接続して位相
制御可能な投入器を設け、負荷側はスター接続として、
その中性点を調整可能なリアクトルを介して３相短絡接
地点と接続し、負荷側の各相には電流調整用のリアクト
ルを設け、電流源として使用しない１相に位相制御可能
な補助投入器を設け３相短絡接地点と接続し、残りの１
相は、電流調整用のリアクトルのみを通して３相短絡接
地点に接続し、前記各リアクトルを、負荷側の補助投入
器が開の時の２相短絡電流が閉の時の３相短絡電流より
も大きくなるように設定したことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２の遮断試験回路は、電流源
として使用される相の補助遮断器と変圧器間に、充電さ
れたコンデンサと直列接続された抵抗及びトリガギャッ
プからなる電流パルス注入装置を複数設けたことを特徴
とする。

【００１２】

【作用】上記のような構成を有する請求項１の遮断試験
回路においては、２相短絡時の直流分電流に比べ３相短
絡時の交流分電流が小さいため、零ミス電流が流れる。
この電流を利用して、長アーク時間の遮断性能検証試験
を行う。供試遮断器は遮断性能を検証する電流零点から
検証すべきアーク時間前で開極し、補助遮断器は電流零
点直前で開極して遮断性能を検証する電流零点で電流源
を切り離す。またこの電流零点で電圧源をスタートさせ
供試開閉器に規定の過渡回復電圧及び回復電圧を印加
し、遮断性能の検証を行う。

【００１３】また、請求項２の遮断試験回路において
は、電流パルス注入装置により、電流パルスを印加する
ことにより、より長いアーク時間を得ることができる。

【００１４】

【実施例】

（１）実施例の構成 図１に本発明による遮断試験回路の一実施例を示す。本
実施例において、零ミス電流を供給する電流源の電流と
なるのが短絡発電機Ｇｅｎであり、保護遮断器ＳＢ、投
入開閉器ＳＭ、電流調整用１次側リアクトルＬ１を介し
て３相変圧器Ｔｒに接続する。３相変圧器Ｔｒは、１次
／２次をデルタ／スターに構成し、２次側中性点を接地
電流調整用リアクトルＬｇを通して接地する。変圧器Ｔ
ｒの２次側配線は、零ミス電流を発生させる相（Ａ相と
する）に電流調整用の２次側リアクトルＬ２、補助遮断
器ＳＨ、供試開閉器ＳＰを直列に接続し、他の２相と短
絡して接地する。補助遮断器ＳＨと供試遮断器ＳＰの間
に電圧源を接続する。

【００１５】零ミス電流を発生しない他の２相の内１相
（Ｂ相とする）は、電流調整用リアクトルＬ３を通して
他の２相と短絡接地する。残りの１相（Ｃ相とする）に
は、電流調整用リアクトルＬ４と直列に補助投入器ＳＭ
２を接続し、他の２相と短絡接地する。

【００１６】電圧源は、充電して使用される主コンデン
サＣｓ、電圧源電流Ｉｖ及び過渡回復電圧を調整するた
めのリアクトルＬｓ、過渡回復電圧調整用抵抗Ｒｅ、過
渡回復電圧調整用コンデンサＣｅ、電圧源スタート用ト
リガギャップｇ１、分離ギャップｇにより構成される。

【００１７】（２）実施例の作用 図２に、図１の回路を使用した遮断試験時の現象と、各
機器の動作シーケンスを示す。まず、予め保護遮断器Ｓ
Ｂ、補助遮断器ＳＨ、供試遮断器ＳＰを閉、投入開閉器
ＳＭ、補助投入器ＳＭ２を開の状態とし、試験時の電圧
源電圧で供試開閉器ＳＰに規定の電流が流れるように各
リアクトルを調整する。この時Ａ相とＢ相に流れる２相
短絡電流の値が３相短絡時の電流よりも大きくなるよう
に設定する。具体的には、各リアクトルの値を、負荷側
の各相のインピーダンス値が、中性点から接地点までの
インピーダンス値よりも大きくなり、また、電流源とな
る相の負荷側のインピーダンスの値が、他の相のインピ
ーダンスよりも大きくなるように設定する。

【００１８】次いで、短絡発電機Ｇｅｎを励磁し、供試
開閉器ＳＰに規定の電流が流れる電圧で投入開閉器ＳＭ
を投入すると、Ａ相とＢ相に２相の短絡電流が流れる。
この時の投入位相は、Ａ相に最大の直流分電流が含まれ
る位相とする。その数ミリ秒後に、Ｃ相の補助投入器Ｓ
Ｍ２を投入して３相短絡電流を流す。この時、前記のよ
うな各リアクトルの設定により、２相短絡時に流れた直
流分電流に比べて３相短絡時の交流分電流の波高値が小
さくなるので、図のような零ミス電流Ｉｐが発生する。
このような波形の零ミス電流は、現実の開閉器の事故時
に生じる直流成分の多い零ミス電流にほぼ等しいもので
ある。

【００１９】供試開閉器ＳＰは、前記のようにして得ら
れた零ミス電流の最初の零点０ｅが来る前で、しかも、
遮断性能検証点から検証すべきアーク時間前の時点で開
極する。その結果、開極時から電流零点０ｅの間アーク
時間が継続する。一方、補助遮断器ＳＨはこの電流零点
０ｅの数ミリ秒前で開極し、電流零点０ｅで電流源電流
Ｉｖを遮断し供試開閉器ＳＰを電流源から切り離す。電
圧源は、遮断性能を検証する電流零点０ｅの数百マイク
ロ秒前でトリガし、規定の電圧源電流Ｉｖを通電後、供
試開閉器ＳＰに規定の過渡回復電圧と回復電圧を印加す
る。

【００２０】以上述べたように、本実施例によれば、零
ミス電流を発生させる電流源と遮断器の合成試験とを組
み合わせることにより、開閉器の現実の使用とほとんど
等価でしかも簡単な構造を有する長アーク時間の遮断性
能を検証するための遮断試験回路を提供することができ
る。また、電流源回路の変圧器を結線を代えてそのまま
使用できることから新たな設備を必要とせず、電流パル
ス注入装置を多数並列に設ける従来技術に比較して構造
も簡単で済む。更に、得られる遮断電流が図２に示すよ
うに直流成分が多く電流零点が少ないものであるから、
電流零点にタイミングを合わせてパルスを注入する必要
もなく、複雑な制御も不要である。

【００２１】（３）他の実施例 前記実施例においては、３相回路での零ミス電流発生に
よる、長アーク時間での遮断性能検証試験回路について
述べたが、短絡試験設備容量、試験回路の直流分電流の
減衰時定数、アーク時間、遮断電流などの試験条件によ
っては、図１の回路のままでは検証したいアーク時間が
得られない場合が考えられる。そのような場合には、請
求項２に記載のように、図１の回路に補助回路として図
３で示した合成試験時の電流パルスを電流零点で注入し
てアーク時間を延長する回路を設ける。なお、この電流
パルス注入回路は通常の合成試験設備には数セット据付
られているので、新たに設ける必要はなく、併用するこ
とによりアーク時間の設定などが簡単になる。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、変圧器の
結線を工夫するという簡単な手段で、実際に発生する零
ミス電流とほぼ等しい遮断電流を得ることができるた
め、開閉器の現実の使用時とほとんど等価で、しかも簡
単な構造により長アーク時間の試験を可能とした開閉器
の遮断試験回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遮断試験回路の一実施例を示す回路
図。

【図２】図１の遮断試験回路の主な現象と各機器の動作
シーケンスを示す説明図。

【図３】一般的に行われている遮断器の合成試験回路を
示す回路図。

【図４】図３の合成試験時の現象の一例と各機器の動作
シーケンスを示す説明図。

【符号の説明】

ＳＰ…供試開閉器 Ｇｅｎ…短絡発電機 Ｔｒ…変圧器 Ｌ１〜Ｌ４，Ｌｇ…リアクトル Ｃｓ…主コンデンサ ｇ１…トリガギャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電流源として３相短絡試験回路の１相を使
   用する開閉器の遮断試験回路において、 電流源回路変圧器の電流側はデルタ接続して位相制御可
   能な投入器を設け、負荷側はスター接続として、その中
   性点をリアクトルを介して３相短絡接地点と接続し、 負荷側の各相には電流調整用のリアクトルを設け、電流
   源として使用しない１相に補助投入器を設け３相短絡接
   地点と接続し、 残りの１相は、電流調整用のリアクトルのみを通して３
   相短絡接地点に接続し、 前記各リアクトルを、負荷側
   の補助投入器が開の時の２相短絡電流が閉の時の３相短
   絡電流よりも大きくなるように設定したことを特徴とす
   る開閉器の遮断試験回路。
2. 【請求項２】電流源として使用される相の補助遮断器と
   変圧器間に、充電されたコンデンサと直列接続された抵
   抗及びトリガギャップからなる電流パルス注入装置を複
   数設けた請求項１の開閉器の遮断試験回路。