JPH0217472A - 四パラメータ過渡回復電圧発生回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力用遮断器の短絡電流遮断性能を検証する
合成短絡等価試験回路、特に、四パラメータ過渡回復電
圧を発生し得る合成短絡等価試験回路に関する。

〔従来の技術〕

まず、現在研究中の電力用遮断器の短絡電流遮断性能を
検証する合成等価試験回路に用いられる四パラメータ過
渡回復電圧（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ＲｅｃｏｖｅｒｙＶ
ｏｌｔａｇｅ、以下ＴＲＶと略す）発生回路の全体構成
及び四パラメータＴＲＶ発生原理を説明する。

第３図は四パラメータＴＲＶ発生回路の一例を示す。遮
断性能の検証される供試遮断器１は、低電圧大電流源２
から、電流調整用リアクトル３、ある時点以後に低電圧
大電流ｇ２を切り離すための第一の補助遮断器４を通し
て、短絡電流ｉｃが供給される。短絡電流ｉｃの通電開
始後、供試遮断器１．第一の補助遮断器４をほぼ同時に
開く。

第４図は四パラメータＴＲＶ発生原理説明図であって、
短絡電流ｉｃについては、アーク電流の最終零点直前だ
けを図示している。第二の補助遮断器９の電流遮断性能
は、初めは、後に述べるように、供試遮断器１の性能に
くらべて無視できる程に、小さいものとする。

電流源電流ｉｃの最終零点直前を適当な任意の方法で検
出し、あらかじめ充電しであるコンデンサ６から、制御
可能な放電ギャップ７に指令を与えて、電圧源電流調整
用のりアクドル８、第二の補助遮断器９を通して、供試
遮断器１に電圧源電流１ｖ　を第４図に示すように重う
する。

一方、第一の補助遮断器４では、それを通る電圧源電流
１ｖ　　は、電流源電圧ｉｃと逆向きであり、電流調節
用のりアクドル３で制限されて、供試遮断器１を通る電
圧源電流１ｖより小さい。従って、時間の経過につれて
、まず、第一の補助遮断器４を通る電流が零点を迎えて
遮断され、その後、供試遮断器ｌを通る電流が零点を迎
える。この時点ではコンデンサ６の端子電圧の極性は図
示の矢印で示すように初期の充電電圧とは逆極性になっ
ており、供試遮断器１が電流遮断に成功すると、第二の
補助遮断器の遮断性能が供試遮断器１のそれに比較して
無視できる程度であるために、コンデンサ６に残留して
いる電圧によって、図示のように電流ｉｒ　、ｉｚ及び
ｊ３が流れる。

抵抗１２−コンデンサ１３−コンデンサ１４の直列回路
と電流１２による電圧降下により、供試遮断器１の極間
にＴＲＶの初期部分子ＲＶｉを印加する。この場合、コ
ンデンサ１３．１４の静電容量の大小関係を（１）式の
ように選んでおくものとする。

Ｃｘｓ＜Ｃ１ｔ　　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・　（１）また、直列コンデンサｌｌａ、ｌｌｂの
合成静電容量をＣ１ｌとし、 Ｃｘｓ＜Ｃ１ｘ　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・　（２）供試遮断器１の遮断性能を正しく評価する
ためには、電圧源電流１ｖの通電中は第二補助遮断器９
の遮断性能は十分低いことが必要である。

回路計算によると電流１２は大体図示のような経過を経
て電流零点を迎える。（２）式から電流ｉｚは１１より
小さく、また、電流１２が次の零点を迎えた時点の電流
傾斜（ｄｉｚ／ｄｔ）も電圧源電流１ｖの場合に比較し
て小さいこと、また、電流遮断後、その極間に現われる
電圧上昇率も小さいため、電流１２の遮断は電圧源電流
ｉ　Ｖの遮断より比較的容易である。

ここでは、電流１２が次の電流零点で遮断できたと仮定
する。この時点で、ＴＲＶは国際規格（ＩＥＣ）や日本
国内規格（ＪＥＣ）で定められた四パラメータＴＲＶの
初期波高値Ｕ１付近に達している。また、リアクトル１
５があるために、電流ｉ３の立ち上りはゆるやかであり
、（１）式の関係があるため、電流ｊ２によって充電さ
九たコンデンサ１３．１４のうち、コンデンサ１４の対
地電圧は十分低い。従って電流１１によって直列に充電
されたコンデンサｌｌａ、ｌｌｂのうち、１１ａの電圧
によってリアク１−ル１５−抵抗１６を通してコンデン
サ１４を遅れて充電することが可能である。電流１２遮
断後、コンデンサ１４の電圧上昇分を第４図に示すよう
に、ＴＲＶｘと表現すれば供試遮断器１の端子間には、
（Ｔ　ＲＶ　１＋　Ｔ　ＲＶ２　）の電圧が印加され、
図示のように四パラメータＴＲＶ表示に適したものとな
る。

第３図の回路による四パラメータＴＲＶの発生原理は大
体以上の通りである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の説明からも明らかなように、四パラメータＴ　Ｒ
Ｖを発生できる合成短絡等価試験回路において、第二の
補助遮断器を通る電圧源回路からの電流波形は、供試遮
断器が電流遮断に成功した場合は、第２図の実線のよう
になる。電流源電流ｉｃの零点付近に重桑した電圧源電
流１ｖと、それに続＜Ａ−Ｂに示す部分とからなる。

ここで１次の二つのことが要求される。

（１）供試遮断器の遮断性能を正しく評価するためには
、第２図のＡ点付近では、第二補助遮断器の遮断性能は
、供試遮断器のそれに比較して、十分小さいこと。

（２）四パラメータＴＲＶを確実に発生するためには、
第２図のＢ点で第二補助遮断器は電流１２を確実に遮断
できること。

本発明の目的は、二つの条件を満たすことのできる、第
二の補助遮断器を備えた四パラメータＴＲＶを発生し得
る合成短絡等価試験回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、第１図に示すように、第二の補助遮断器
として、トリガー付の真空ギャップを用い、それに二回
のトリガー指令を与えることによって達成される。

〔作用〕

第１図に示すシャント１７から電流零点検出装置ｉ！１
８へ信号を送って、第２図の電流１ＪｉＸ？ｌＥ流ｉｃ
の零点０の直前に点を検出して、トリガー付真空ギャッ
プ９と放電制御ギャップ７に放電指令を送って放電させ
る。その後、第２図のＡ点直前でも電流零点検出装置１
８から指令を送って、トリガー付真空ギャップの極間に
トリガー放電を起させる。それによって、トリガー付真
空ギャップは、第２図のＡ点での遮断性能がなくなり、
問題点の（１）が実現できる。本来、真空ギャップの遮
断性能は比較的優れているので、第２図のＢ点で電流を
遮断することは容易であり、問題点（２）の達成は可能
である。

〔実施例〕

第１図及び第５図ないし第８図を用いて本発明を説明す
る。四パラメータＴＲＶ発生回路の全体構成及び西パラ
メータＴＲＶの発生原理は、すでに説明したものと大差
がないので、第１図のトリガー付真空ギャップ９′　（
第２補助遮断器に相当する）及びそれに関連する事項に
ついて要点を述べる。

第５図はトリガー付真空ギャップの具体的構造例である
。主電極２００，２０１のほかに、トリガー電極２０２
を持ち、内部の極間放電により内部の沿面耐圧が低下す
るのを防ぐためのシールド２０３、絶縁筒２０４，２０
５、及び、トリガー電極支持絶縁板２０６、端部の金具
２０７，２０８及び２０９、絶縁物と金属との中間に用
いられる金属筒２１０，２１１，２１２及び２１３等か
ら成り、内部の空間は適当な高真空に保たれる。

第６図はトリガー放電用の回路の主要部を示す。

第６図の全体はトリガー付真空ギャップ９′とほぼ同電
位に置かれ、整流器３００から抵抗３０１により、コン
デンサ３０２は抵抗３０３を通して充電される。また、
コンデンサ３０４は、リアクトル３０５及び抵抗３０６
を通して充電される。

第７図は、トリガー用コンデンサの充電系統全体を説明
するものである。

大地電位部に置かれたランプ４００から、高電位部に置
かれた太陽電池４０１を照射し、その出力をインバータ
４０２へ送り、適当な周波数の交流電圧に変換し、それ
を昇圧変圧器４０３に送って高電圧を発生し、整流器４
０／ｌ及び４０５により直流電圧を得る。

コンデンサ４１２，４１４は図示のような抵抗を通して
充電され、コンデンサ４１３及び４１５は抵抗のほかに
それぞれリアクトル４１６，４１７等を通して充電され
る。

第１図のシャント１７と電流零点検出装置１８により、
第２図のに点を検出し、第１図の放電制御ギャップ７と
、第６図の放電制御ギャップ３０７とに指令を送る。こ
れにより放電制御ギャップ７は導通状態となる。

一方、第６図のコンデンサ３０２の電荷も放電制御ギャ
ップ３０７を通して電極２０１と２０２の間で放電する
ので、結局、放電制御ギャップ７を通して与えられた電
圧により、電極２００と２０１間でも放電が発生して、
供試遮断器１に電圧源電流１ｖを供給することができる
。

時間が経過して、第２図のＡ点をむかえると、第１図の
電流零点検出装置１８から、１−リガー付真空ギャップ
９′へ、再び、放電指令が与えられる。具体的には第６
図の制御ギャップ３０８に放電指令が与えられる。この
場合、制御ギャップ３０７がまだ遵道中である可能性が
あるが、コンデンサ３０２と３０４の静電容量が等しく
、その時点のコンデンサ３０２の電荷がほぼ零と仮定す
ると、インダクタンス３０５があるために、もし、電極
２０１と２０２の間の絶縁が回復していたとすると、コ
ンデンサ３０４の充電々圧を、３０４゜３０２で分圧し
てもコンデンサ３０２の電圧は過渡電圧の最大値はコン
デンサ３０５の初期充電電圧まで高まるので、”１ｉ２
０１，２０２間には充分な電圧で放電が発生することに
なる。

また、電極２０１と２０２間の絶縁が回復していなかっ
たとすると、制御ギャップ３０８の放電により、コンデ
ンサ３０４に貯えられていたエネルギは、電極２０１，
２０２間に与えられ、結局、電極２００と２０１間の放
電が継続することになる。

従って、第２図のＡ点では、トリガー付真空ギャップ９
′を通る電流は遮断されることなく流れ続ける。さらに
時間が経過して、第２図のＢ点を迎えると、真空ギャッ
プ本来の性能を発揮して、電流１２が遮断される。

これにより、前述したように、四パラメータＴＲＶを発
生できる。

第１図のトリガー付真空ギャップ９′の極間には、供試
遮断器１の定格電圧によっては、３００ｋＶ以上の高い
電圧が印加される。従って、真空ギャップ９′は一般に
は多段構成となる。

第８図は多段構成の一例を示す。トリガー付真空ギャッ
プ５００が図示のように多段直列に接続され、トリガー
放電用のコンデンサや充電装置等を収納した箱５０１が
図示のように、その中間部に配置され、箱５０１は絶縁
支持筒５０２を多段に積み重ねたもので支持され、その
最下部には第７図のランプ４００等を収納した箱５０３
があり、さらに、その下には共通のベース５０４がある
。

各１〜リガー付真空ギヤツプ５００には、図示のように
電圧分担改善用のコンデンサ５０５が並列に接続されて
いる。

次に、第８図の動作の要点を述べる。

箱５０３の内部に収納された、第７図のランプ４００に
より、絶Ｂ筒５０２の内部を通して光が箱５０１へ送ら
れる。箱５０１の中には、第７図の太陽電池４ｏ１．イ
ンバータ４０２．変圧器４０３、整流器４０４及び多数
の抵抗４０５．コンデンサ及びリアクトル等が収納され
ている。第１図の電流零点検出器１８からトリガー付真
空ギャップ９′への放電指令は、第８図の絶縁支持筒５
０２の内部を通る図示しない光ファイバにより伝達され
る。第８図によれば、二つのトリガー付真空バルブ５０
０に対して一個の箱５０１ですみ、全体の構成が簡単に
なる。

また、第７図の一点鎖線で囲んだ範囲は大地電位側から
高電位側にトリガー用エネルギを送るのに、光を利用し
ているが油圧駆動の小形発電機の利用等、機械的な構成
に変形することも可能である。さらに、図示は省略する
が真空ギャップへのトリガー電極を二個を独立に付ける
等の変形も実用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、供試遮断器の短絡電流遮断性能を正し
く評価しつつ、要求される四パラメータＴＲＶを発生さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は説明線図
、第３図は四パラメータＴＲＶ発生回路図、第４図は四
パラメータＴＲＶの発生原理説明図、第５図はトリガー
付真空ギャップの正面図、第６図はトリガー回路図、第
７図はトリガー電源部を示す回路図、第８図は多段構成
の真空ギャップの正面図である。 ９′・・・トリガー付真空ギャップ、３０７，３０８・
・・制御ギャップ、３０２，３０４・・・コンデンサ、
３０５・・・リアクトル、３０１，３０３，３０６・・
抵抗、３００−・・整流器、２００，２０１，２０２・
・・電極。 や 口 め 唱４−囚 第２図 ／ ｃ め５０ ＄ｂ口 晒ワ区 め 口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第一の補助遮断器と供試遮断器の直列回路に、交流
   大電流を供給する低電圧の電流源回路と、ワイル合成試
   験の電圧源回路を基本とし、供試遮断器に電流重量法と
   して、電圧源電流を供給した後、少なくとも電圧源回路
   の一部を第二の補助遮断器により開路することにより、
   四パラメータ過渡回復電圧を発生し得るように構成した
   遮断器の合成短絡等価試験回路において、第二補助遮断
   器として、トリガー付真空ギャップを用い、供試遮断器
   が電圧源電流を遮断する時点の直前で、前記トリガー付
   真空ギャップにトリガー・エネルギを与えて遮断能力を
   一時的になくすように構成することを特徴とする四パラ
   メータ過渡回復電圧発生回路。 ２、特許請求の範囲第１項に於いて、 前記トリガー付真空ギャップは、電圧源電流の通電開始
   時点と、その電流の次の電流零点直前で前記トリガー・
   エネルギを供給され、前記の通電開始時点では、あらか
   じめコンデンサに貯えられたエネルギが制御ギャップを
   通して真空スイッチのトリガー用に与えられ、次の電流
   零点直前では、あらかじめ充電された別のコンデンサの
   エネルギがインダクタンスと別の制御ギャップを通して
   、真空スイッチのトリガ用に供給される、四パラメータ
   過渡回復電圧発生回路。