JPH0361295B2 - - Google Patents

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JPH0361295B2
JPH0361295B2 JP12610282A JP12610282A JPH0361295B2 JP H0361295 B2 JPH0361295 B2 JP H0361295B2 JP 12610282 A JP12610282 A JP 12610282A JP 12610282 A JP12610282 A JP 12610282A JP H0361295 B2 JPH0361295 B2 JP H0361295B2
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JP
Japan
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disconnector
capacitor
gas
load
voltage
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JP12610282A
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JPS5916231A (ja
Inventor
Susumu Nishiwaki
Katsumi Suzuki
Satoru Yagiu
Hidekazu Hagimori
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、接地電位の金属容器内にSF6ガス
とともに断路部が収納されたSF6ガス断路器の充
電電流しや断時の再点弧サージによる地格現象に
対する充電電流しや断試験回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
変電所において、断路器は変電所内機器の電力
系統からの切り離しや、回路の切り換えの目的で
開閉操作される。断路器の開閉は隣接したしや断
器が開路の状態で行われ、断路器はそのしや断器
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もので、
BUS1,BUS2は母線、A,B,C,D,E,
F,G,H,I,J,K,L,M,N,Oは断路
器、a,b,c,d,e,fはしや断器、TR
1,TR2は変圧器、PL1,PL2,PL3は送電
線である。
このような構成のものにおいて、例えば断路器
Aは、しや断器aまでの短い線路mを開閉し、断
路器Dは断路器Eおよびしや断器bが開路のとき
に線路区間nを開閉する。また、断路器C,E,
K,N、しや断器fが開の状態で、断路器Iは母
線1を開閉する。
このように接続されたものにおいて、断路器A
〜DとしてSF6ガス断路器が用いられる変電所
は、第1図に示す断路器A〜D、しや断器a〜
f、母線BUS1,BUS2などを全て、SF6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しや断の際に、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、開極時点OCとほぼ同時に微小の充電電
流がしや断され、その時負荷側の線路にはしや断
瞬時の電源電圧v1が残留している。電源電圧v1
交流であつて変化するから、断路器の極間にはこ
の線路の残留電圧と電源電圧の差が印加される。
このとき断路器はまだ開極途中であつて、極間絶
縁回復が十分でなく、極間電圧e1で再点弧する。
すると、線路の静電容量は数百〜数千ピコフアラ
ツド程度であるから、流れる過渡電流が減衰する
とすぐしや断が成立し、負荷側線路の電圧はその
ときの電源電圧V2と一致した大きさで残留する。
電源電圧v2はさらに変化するから、極間電圧e2
ふたたび再点弧を発生する。以下同様にして極間
電圧e3,e4,e5,e6,e7,e8,…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e8>e7>…e2>e1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、再点弧せずしや断は完了する。
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a点での再点弧の現象が生
じ、これを時間的に拡大し、概念的に示すと第3
図のようになる。このときのサージ電圧は、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や断すると、
負荷側線路の電圧は同図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
した時点でしや断が成立し、負荷側線路の電圧が
電源電圧と一致した後でしや断される。断路器に
よつて充電電流をしや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、電源側が電流電圧の波高値、負荷側線路が
逆極性の電源電圧波高値で再点弧したときを検討
すれば十分である。
実系統において以上のような現象を示す断路器
の充電電流をしや断するため、従来第4図に示す
充電電流しや断試験回路が用いられている。1は
供試SF6ガス断路器、2は負荷側コンデンサー、
3は変圧器、4は短絡発電機である。負荷側コン
デンサー2は、断路器1の負荷側線路の静電容量
を模擬したものであり、その静電容量の値は開閉
すべき充電電流の値によつて決められていた。
しかし、SF6ガス断路器1は、再点弧時に、そ
の際発生するサージ電圧によつて極間と接地電位
の金属容器との間で地絡する場合が有ることが知
られてきた。このときの地絡電圧は、断路器1が
開または閉の状態、さらに、断路器1の極間に再
点弧アークを模擬した針金を設置した状態におけ
る静耐電圧よりもかなり低く、また地絡現象に
は、断路器1の極間のアーク放電が大きく影響し
ている。
SF6ガス断路器1の充電電流しや断時の再点弧
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。
しかし、第4図に示す従来の充電電流しや断試験
回路では、これが困難である。すなわち、再点弧
サージの周波数は主として負荷側コンデンサ2と
変圧器3および短絡発電機4のインダクタンスで
決まる。変圧器3および短絡発電機4のインダク
タンスが大きいためサージの周波数が実系統より
遅くなつてしまう。この場合、再点弧時の高周波
電流の周波数も遅くなつてこれをしや断しやすく
なる。前述のように第3図において、再点弧時の
高周波電流の最初の電流零点でしや断が成立し、
断路器の負荷側に、電源電圧の波高値以上の電圧
が残留してしまうことも起こるからである。
〔発明の目的〕
この発明は実系統と等価なSF6ガス断路器の充
電電流しや断時の再点弧サージによる地絡現象に
対する充電電流しや断試験回路を得ることを目的
としている。
〔発明の概要〕 この発明は上記目的を達成するために、供試
SF6ガス断路器の負荷側に接続される負荷側コン
デンサの静電容量とこれに接続される前記断路器
のブツシングの漂遊静電容量の和を、前記断路器
の電源側に接続されたリアクトル側に接続される
断路器のブツシングの漂遊静電容量の2倍以上と
し、前記断路器の電源側に接続される電源側コン
デンサの静電容量を前記断路器の第1、第2のブ
ツシングの各々の漂遊静電容量と前記負荷側コン
デンサの静電容量との和の5倍以上に構成したこ
とを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下この発明の実施例について図面を参照して
説明する。第5図はこの発明によるSF6ガス断路
器の充電電流しや断試験回路の一実施例を示す概
略図、第6図は同実施例の中で再点弧の際に発生
するサージ電圧のほとんどを決定する部分の等価
回路を示している。
図において、接地電位の金属容器内にSF6ガス
とともに断路部が収納され、かつ前記金属容器に
後述する前記断路部と電気的に接続されるブツシ
ングを有する供試SF6ガス断路器、12はこの断
路器11のブツシング18と大地との間に接続さ
れた静電容量Clの負荷側コンデンサ、13は一次
側端子に交流電源14が接続され、二次側端子が
断路器11のブツシング17と大地との間に接続
された変圧器である。15はブツシング17と変
圧器13の二次側一方の端子間に接続されたリア
クトル、16は変圧器13の二次側の両端子間に
接続された静電容量Csの電源側コンデンサ、1
9は交流電源14に並列に接続された充電電流
(進み電流)の補償用リアクトル、17,18は
前記断路器11のブツシングであるが、これらの
漂遊静電容量はC1,C2となつている。そして負
荷側コンデンサ12と電源側コンデンサ16の静
電容量Cl,Cs、断路器11の漂遊静電容量C1
C2との間に次のような関係が成立するようにし
てある。
C2+Cl=nC1、Cc=m(C1+C2+Cl)としたと
きn≧2、m≧5である。
このような構成としたのは次のようなことにも
とづいてなされている。すなわち、実系統での
SF6ガス断路器の再点弧サージを模擬した試験を
行うためには、実系統での再点弧サージの大きさ
の倍数及び波形を知らなければならない。このた
め、異つたレイアウトの全ガス絶縁変電所及び複
合形ガス絶縁変電所の9変電所について合計64の
断路器についてデイジタル計算を行つた。各計算
においては、最大のサージ電圧が発生するよう
に、負荷側と電源側がそれぞれ逆極性の電源電圧
波高値で再点弧した場合を計算した。計算で得ら
れたサージ電圧波形の代表例を第7図に示す。こ
のように、サージ電圧の基本振動周波数は数百K
Hzになることが多い。第8図は、断路器端でのサ
ージ倍数の計算結果をまとめたものである。この
ように、最大2.3倍のサージ電圧が計算された。
この第5図においては次のようにして、再点弧時
に数百KHzの2.3倍以上の電圧を発生させること
ができる。第6図において、電源電圧波高値を
E0として、負荷側電圧が−E0、電源側電圧が−
E0で再点弧した場合を考える。再点弧とほとん
ど同時にCl、C2、C1の電圧は El′=C2+Cl−C1/Cl+C1+C2E0 ……(1) となる。そして、Cs、L、Cl+C1+C2の直列回
路で振動を開始する。この様子を第9図に示す。
過電圧の最大値Vmaxは(2)式のようになる。
Vmax=2C0/Cl′(E0+El′)−El′ ……(2) ただし、Cl′=Cl+C1+C2、C0=CsCl′/Cs+Cl′で
あ る。
ここで、C2+Cl=nC1、Cs=m(C1+C2+Cl)=
mCl′と置くと(2)式は Vmax=E0{2m/m+1(1+n−1/n+1)− n−1/n+1} ……(3) となる。mをパラメーターとしてnに対する
Vmaxを計算すると、第10図が得られ、nをパ
ラメーターとしてmに対するVmaxを計算する
と、第11図が得られる。これら第10,11図
から分かるように、nを2程度以上とし、かつm
は5程度以上にすると、2.3倍以上のサージ電圧
を発生させることができる。なお、サージ電圧の
周波数はインダクタンスLの値を変えることによ
り数百KHzにすることができる。
〔発明の効果〕 以上述べたこの発明によれば、実系統における
全ガス絶縁変電所および複合形ガス絶縁変電所の
断路器端で発生する断路器による充電電流しや断
時の再点弧サージ電圧を模擬し、SF6ガス断路器
の地絡現象に着目した、実系統と等価なSF6ガス
断路器の充電電流しや断試験回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は変電所の一例を示す単線結線図、第2
図は同例において断路器による短かい線路の微少
充電電流しや断時の負荷側線路対地電圧波形図、
第3図は第2図のa点での再点弧現象を説明する
ための時間的拡大図、第4図は従来のSF6ガス断
路器の充電電流しや断試験回路の一例を示す図、
第5図はこの発明によるSF6ガス断路器の充電電
流しや断試験回路を示す図、第6図は同実施例の
中で再点弧の際に発生するサージ電圧のほとんど
を決定する部分の等価回路図、第7図は実系統の
変電所の断路器のデイジタル計算により得られた
再点弧サージ波形の代表例を示す図、第8図は実
系統における再点弧サージ電圧を、9変電所64ケ
ースの場合のサージ倍数の計算結果を示す図、第
9図は第5図に示す試験回路のサージ電圧波形を
説明するための図、第10図は第5図に示す試験
回路のサージ電圧と回路定数との関係を示す図、
第11図は第5図に示す試験回路のサージ電圧と
回路定数との関係を示す図である。 11……供試SF6ガス断路器、12……コンデ
ンサ、13……変圧器、14……交流電源、15
……リアクトル、16……コンデンサ、17,1
8……ブツシング、19……補償リアクトル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 変圧器の一次側端子に交流電源を接続し、変
    圧器の二次側端子に並列に電源側コンデンサを接
    続し、この電源側コンデンサの両端子間にリアク
    トルと負荷側コンデンサを直列に接続し、接地電
    位の金属容器内にSF6ガスとともに断路部が収納
    され、前記金属容器に装着され、かつ前記断路部
    と電気的に接続された第1、第2のブツシングを
    有する供試SF6ガス断路器を前記負荷側コンデン
    サと前記リアクトルとの間に接続し、前記負荷側
    コンデンサの静電容量と前記負荷側コンデンサが
    接続されたブツシングの漂遊静電容量の和を、前
    記リアクトルが接続されたブツシングの漂遊静電
    容量の2倍以上とし、前記電源側コンデンサの静
    電容量を前記第1、第2のブツシングの各々の漂
    遊の静電容量と前記負荷側コンデンサの静電容量
    との和の5倍以上としたことを特徴とするSF6
    ス断路器の充電電流しや断試験回路。
JP12610282A 1982-07-20 1982-07-20 Sf↓6ガス断路器の充電電流しや断試験回路 Granted JPS5916231A (ja)

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