JPS59220663A - ガス絶縁断路器の再点弧サ−ジ試験方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 不発明はガス絶縁断路器の充電電流しゃ断時の再点弧サ
ージによる地絡現象に対するガス絶縁断路器の再点弧サ
ージ試験方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

変電所において、断路器は変電所内機器をその電力系統
から切り離し、あるいは回路の切り換えのために開閉操
作される。断路器の開閉は隣接したしゃ断器が開路して
いる状態のとき行われ、また断路器はそのしゃ断器に至
る変電所内の短い線路の微少な充電電流を開閉する。

第１図は変電所の構成の一例を示すが、例えば断路器り
、は遮断器ＣＢ　１までの短い線路区間ｍを開閉し、断
路器Ｄ４は断路器Ｄ５およびしゃ断器ＣＢ　２が開路の
ときに線路区間ｎを開閉する。

また断路器Ｄ３　、Ｄｓ　、Ｄｏ　、Ｄプ４．遮断器Ｃ
Ｂ６が開路の状態で、断路器Ｄ９は母線Ｂ］を開閉する
。ここにＴｌ　ｌ　Ｔ２は変圧器、ＬユないしＬ８は送
電線である。

例えばＳＦ６ガスのような絶縁ガスを封入したガス絶縁
断路器が用いられる変電所は、第１図に示す断路器、し
ゃ断器、母線などを全てＳ　Ｆ　６ガスを封入した金属
容器に収納した全ガス絶縁変電所と、母線だけを架空線
とした複合形ガス絶縁変電所とに大別される。

断路器による充電電流遮断の際に、多数回の再点弧が発
生し、第２図に示すような負荷側線路対地電圧波形が得
られることが知られている。すなわち、開極とほぼ同時
に微小な充電電流はしゃ断され、そのとき負荷側の線路
にはしゃ断瞬時の電源電圧Ｖｌが残留している。電源電
圧は交流であって変化するから、断路器の極間にはこの
線路の残留電圧と電源電圧と差が印加される。このとき
断路器はまだ開極途中であって、極間絶縁回復が十分で
なく、極間電圧ｅ１で再点弧する。このように再点弧す
ると、線路の静電容量は数百ないし数千ピコファラッド
程度であるから、流九る過渡電流が減衰するとすぐしゃ
断が成立し、負荷側線路の電圧はそのときの電源電圧ｖ
２と一致した大きさで残留する。電源電圧はさらに変化
するから、極間電圧ｅ２で再び再点弧を発生する。以下
同様にして極間電圧ｅ３　、ｅ４．ｅ５　＋ｅ６　＋ｅ
７　＋ｅＢ　ｒ・・・・・・で再点弧を繰返す。断路器
の極間距離は次第に大きくなるので、多くの場合ｅｓ＞
ｅ７＞・・・＞　８２　＞　８１である断路器の極間絶
縁が回復して電源電圧波高値の２倍以上になれば、再点
弧せずしゃ断は完了する。

そして、これら再点弧のときにサージ電圧が発生する。

例えば第２図に示したａ点における再点弧サージは直線
で図示されているが、この再点弧の現象を時間的に拡大
し、概念的に示すと第３図のようになる。このときサー
ジ電圧は開閉する負。

荷側の線路が短いため周波数が高く、多くの場合その基
本振動は数百ｋＨｚに達する。

再点弧時に断路器の極間には高周波電流が流れる。もし
断路器がこの高周波電流を第３図（ｂ）のＸ点に示すよ
うに最初の電流零点でしゃ断すると、負荷側線路の電圧
は第３図（ａ）のｙ点の電圧で残留することになる。し
かし、実系統ではこのようなことは発生しない。再点弧
時の過渡電流が十分減衰した時点でしゃ断が成立し、負
荷側線路の電圧が電源電圧と一致した後でしゃ断される
。断路器によって充電電流をしゃ断する際に多数回の再
点弧が発生するが、線路側の残留電圧は最大であって電
源側電圧波高値である。最大の再点弧サージを考える場
合、電源側線路が電源電圧の波高値（以後１ｐｕと表わ
す）、負荷側線路が逆極性の電源電圧波高値（以下−１
ｐｕと表わす）で再点弧したときを検削すれば十分であ
る。

実系統において、上記のような現象を示す断路器の充電
電流をしゃ断する従来の試験回路の一例を第４図に示す
。供試断路器（１）は接地された金属容器（１ａ）の内
部にしゃ断部（１ｂ）を収納して、絶縁ガスを封入し、
このしゃ断部（１ｂ）は端子（２Ｌ（３）によって外部
に湛出される。端子（２）は負荷側コンデンサ（５）を
介して接地に接続する。端子（３）はりアクドル（６）
を介して変圧器（７）の高圧側巻線（７ｂ）に接続し、
この高圧側巻線（７ｂ）の両端に電源側コンデンサ（８
）を並列に接続し、変圧器（７）の低圧側巻線（７ａ）
は短絡発電機（９）に接続される。負荷側コンデンサ（
５）は供試断路器（１）の負荷側線路の静電容量を模擬
したものである。試験は供試断路器（１）の開閉操作し
て行なう。

ガス絶縁断路器は再点弧時に、その際発生するサージ電
圧によって極間と接地電位の金属容器との間で地絡する
場合があることが知られてきた。

地＃ｒ電圧は断路器が開または閉の状態、さらに極間に
再点弧アークを模擬した針金を設置した状態における静
電容量よりもかなり低い。地ｇ現象には断路器間のアー
ク放電が大きく影響している。

ガス絶縁断路器の充電電流の再点弧サージによる地絡現
象に着目して、実系統と等価な試験を行なうためには、
再点弧の際に発生するサージ電圧を実系統と等価にしな
ければならない。再点弧時のサージ電圧は主として電源
側コンデンサ（８）、リアクトル（６）、供試断路器（
２）、負荷側コンデンサ（５）の回路によって決定する
。これらの回路常数を調整してサージ電圧を実系統と等
価にする。

一般に、電源側コンデンサ（８）の静電容量は負荷側コ
ンデンサ（５）の静電容量に比べて大きくする。

第４図の従来の試験回路において、供試ガス絶縁断路器
（１）を開閉して試験を行なう場合、多数回開閉しても
第２図におけるａ点に示すような最大の再点弧サージが
発生する条件、すなわち、電源側がｌｐｕ、負荷側が−
１−ｐｕで再点弧する場合はきわめて少ない。第２図に
おけるｂ点に示すように、電源側および負荷側のどちら
かが、または両方とも、電源電圧の波高値よりも低い電
圧で再点弧してそのまましゃ断完了してしまう場合がほ
とんどである。試験実施に当っては、上記の最大のサー
ジを発生する条件における試験を要望されるが、このた
めには多数回にわたって供試ガス絶縁断路器を開閉しな
けれなならず、従って試験の能率が低下するという改良
すべき問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、最大のサージ電圧が発生する条件にお
いて効率的に試験を行うことのできるガス絶縁断路器の
再点弧サージ試験方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成するために本発明は、供試ガス絶縁断
路器の一方の第１の端子と接地との間に第１のコンデン
サを接続し、第１の端子に抵抗を介して直流電圧発生装
置を接続し、供試ガス絶縁断路器の他方の第２の端子に
リアクトルを介して電源変圧器の２次側巻線を接続し、
この２次側巻線と接地間に並列に第２のコンデンサを接
続し、電源変圧器の１次側巻線の一方側と接地間にしゃ
断器及び投入器を介して短絡発電機を直列に接続し、供
試ガス絶縁断路器の可動電極を途中まで開極して固定し
、直流電圧発生装置によって第１のコンデンサを充電し
、しゃ断器を投入した状態において投入器を投入して、
電源変圧器の２次側巻に電圧を発生させ、しかる後にし
ゃ断器を開極さぜることにより、最大のサージ電圧が発
生する条件において効率的に再点弧サージ電圧による試
験を行うことをその特徴゛とする。また、直流電圧発生
装置を複数個のギャップの放電によって充電された複数
個のコンデンサを直列接続して構成するのが好適である
。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例のガス絶縁断路器の再点弧サージ
試験方法を図面を参照して説明する。第５図において、
供試ガス絶縁断路器（１１）は大地電位の金属容器（］
２）内部に可動電極部（１３）とこれと対向する固定電
極部（１５）とを収納するとともにＳＦ６ガスのような
絶縁ガス（ｌｌａ）を封入し、可動電極部（１３）は支
持部（１３ａ）と可動電極（］、３ｂ）とからなり、こ
の可動電極部（１３）は例えば一方の第１の端子となる
ブッシング（１６ａ）を介して外部に導出され、また固
定電極部（１５）は例えば他方の第２の端子となるブッ
シング（１６ｂ）を介して外部に導出されて構成される
。また、可動電極（１３ｂ）は図示しない操作装置によ
り開閉操作される。なお、第１の端子を固定電極部に接
続し、第２の端子を可動電極部に接続してもよい。

供試ガス絶縁断路器（１１）のブッシング（１６ａ）と
接地（１７）間に第１のコンデンサとなる負荷側コンデ
ンサ（１８）を接続し、またブッシング（１６ａ）には
高抵抗の抵抗（１９）と図示では略記しているが例えば
コツククロフト装置のような直流電圧発生装置（２０）
とを接続する。

ブッシング（１６ｂ）にはりアクドル（２１）を介して
接地（１７）間に第２のコンデンサとなる電源側コンデ
ンサ（２２）を接続する。この負荷側コンデンサ（２２
）の両端子には電源変圧器（２３）の２次側巻線（２３
ａ）を接続し、１次側巻線（２３ｂ）にはしゃ断器（２
５）及び投入器（２６）を介して短絡発電機（２７）を
接続する。

次に本発明の作用効果について説明する。第５図におい
て、供試ガス絶縁断路器（１１）の可動電極（ｌｌｂ）
を駆動して、これを途中で固定し、極間における放電開
始電圧が２ｐｕになるように設定する。

ここに前述したように実系統の電源電圧の波高値を］、
ｐｕとし、また逆極性の電源電圧の波高値蕪−１ｐｕと
した。

しゃ断器（２５）は投入しておき、投入器（２６）は開
極しておく。また短絡発電機（２７）の出力電圧は、投
入器（２６）の投入状態における電源変圧器（２３）の
２次側電圧、すなわち２次側巻線（２３ａ）側の電圧の
波高値がｌｐｕよりも若干高くなるように設定しておく
。（第６図の２点鎖線で示した電圧波形Ａを参照） そして、まず負荷側コンデンサ（１８）をｌｐｕの電圧
で充電する。（第６図の１点鎖線で示した電圧■３を参
照）次に第６図のＣ点に示すように短＃１発電＠（２７
）の出力電圧の電圧零点近傍において投入器（２６）を
投入する。電源変圧器（２３）の２次側巻線（２３ａ）
側には商用周波電圧に近い電圧が立上がる。

このとき電源変圧器（２３）の２次側において立上がる
電圧の極性が負荷側コンデンサ（１８）の充電電圧とは
極性が逆になるように投入器（２６）を投入する。

このようにすると供試ガス絶縁断路器（１１）の極間に
は、負荷側コンデンサ（１８）の充電電圧と、電源変圧
器（２３）の２次側の電圧との差が印加される。

第６図のｄ点に示すように供試ガス絶縁断路器（１１）
の極間電圧が２ｐｕとなったとき極間が放電する。この
とき主として電源側コンデンサ（２２）、リアクトル（
２１）、供試ガス絶縁断路器（１１）、負荷側コンデン
サ（１８）からなる回路によって決定されるサージ電圧
が発生する。そして、抵抗（１９）は高抵抗であって、
サージ電圧には殆んど影響を与えない。投入器（２６）
の投入によってしゃ断器（２５）に流れる電流は、主と
して電源側コンデンサ（２２）のために、進み位相の電
流となる。この電流を第６図のｅ点に示すように電流零
点においてしゃ断器（２５）によってしゃ断する。この
とき電源変圧器（２３）の２次側の電圧はほぼ波高値で
ある。さらにしゃ断器（２６）によってしゃ断された後
は、電源変圧器（２３）の２次側の電圧は電源側コンデ
ンサ（２２）と電源変圧器（２３）の回路で振動しなが
ら減衰する。・なお、第６図において実線で示した電圧
波形Ｃは電源側コンデンサ（２２）の電圧、また電流波
形りは電源変圧器（２３）の１次電流である。

上述したように第５図の本発明の実施例においては供試
ガス絶縁断路器（１１）の両端子、すなわちブッシング
（１６ａ）　、　（１６ｂ）がそれぞれｌｐｕ、−１ｐ
ｕのときに確実に放電し、従って最も過酷な条件におい
て能率的に試験を行うことができる。

次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。第
５図と同一部分は同符号を付しである。

第７図において、この試験方法は直流電圧発生装！（２
０）　（第５図参照）の代りにコンデンサパンク（３０
）を用いたものである。このコンデンサパンク（３０月
ま充電された複数個のコンデンサ（３０ａ）を、このコ
ンデンサ（３０ａ）の両端にそれぞれ設けられた複数個
のギャップ（３０ｂ）によって放電することによって、
第８図のｆ点に示すように直列接続して直流高電圧を発
生させる。これによって負荷側コンデンサ（１８）を抵
抗（１９）を通じて一１ｐｕの電圧　　５に充電する。

この充電と同期して第５図及び第６図に示した本発明の
実施例と同様に、投入器（２６）を投入して、第８図の
Ｃ点に示すように電源変圧器（２３）の２次側にｌｐｕ
の電圧を発生させる。供試ガス絶縁断路器（１１）の極
間は２ｐｕの電圧で放電して第８図のｄ点に示すような
サージ電圧を発生する。また第８図のｅ点に示すように
しゃ断器（２５）によって電源変圧器（２３）の１次側
の電流をしゃ断する。なお、第８図の文字Ａ、Ｂおよび
Ｃは第６図と同記号である。このように第７図及び第８
図に示した本発明の他の実施例においても第５図及び第
６図に示した本発明の実施例と同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のガス絶縁断路器の再点弧サ
ージ試験方法によれば、ガス絶縁断路器の充電電流しゃ
断時の再点弧サージによる地絡現象に対し、最も過酷な
条件において効率よく再点弧サージ試験を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の変電所の構成を示す単線結線図、第２図
はガス絶縁断路器による充電電流しゃ断時における電圧
波形を示す線図、 第３図は第２図における再点弧サージの拡大線図、 第４図は従来のガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方法
を示す回路図、 第５図は本発明のガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方
法を示す回路図、 第６図は第５図の試験方法を示す線図、第７図は本発明
の他の実施例を示す回路図、第８図は第７図の試験方法
を示す線図である。 （１１）・・・供試ガス絶縁断路器、（ｌｌａ）・・・
絶縁ガス、（１２）・・・金属容器、（１３）−・・・
可動電極、（１３ａ）・・　支持部、（１３ｂ）−・可
動電極、（１５）−・・固定電極部、（１６ａ）　。 （１６ｂ）・・・ブッシング、（１７）・・・接地、（
１８）・・・負荷側コンデンサ、（１９）・・・抵抗、
（２０）・・・直流電圧発生装置、（２１）・・リアク
トル、（２２）・・・電源側コンデンサ、（２３）・・
・電源変圧器、（２３ａ）・・・２次側巻線、（２３ｂ
）・・・１次側巻線、（２５）・・しゃ断器、（２６）
・・・投入器、（２７）・・・短絡発電機、（３０）・
・・コンデンサバンク、（３０ａ）・・・コンデンサ、
（３０ｂ）・・・ギャップ。 代理人　弁理士　井　上　−男 第１図 第３図 （ｂ） 第６図 ｅ ３７２−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）供試ガス絶縁断路器の一方の第１の端子と接地と
   の間に第１のコンデンサを接続し、前記第　　３゜１の
   端子に抵抗を介して直流電圧発生装置を接続し、前記供
   試ガス絶縁断路器の他方の第２の端子にリアクトルを介
   して電源変圧器の２次側巻線を接続し、この２次側巻線
   と接地間に並列に第２のコンデンサを接続し、前記電源
   変圧器の１次側巻線の一方側と接地間にしゃ断器及び投
   入器を介して短絡発電機を直列にして接続して成り、前
   記供試ガス絶縁断路器の可動電極を途中まで開極して固
   定し、前記直流電圧発生装置によって前記第１のコンデ
   ンサを充電し、前記しゃ断器を投入した状態において前
   記投入器を投入して、前記電源変圧器の２次側巻線に電
   圧を発明させ、しかる後に前記しゃ断器を開極させるこ
   とを特徴としたガス絶縁断路器の再点弧サージ試験方法
   。
2. （２）直流電圧発生装置を複数個のギャップの放電によ
   って、充電されている複数個のコンデンサを直列接続す
   るようにして構成した特許請求の範囲第１項記載のガス
   絶縁断路器の再点弧サージ試験方法。