JPH0425505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はガス絶縁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
たしや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が、例えば
断路器D₁は遮断器CB₁までの短い線路区間ｍを開
閉し、断路器D₄は断路器D₅およびしや断器CB₂
が開路のときに線路区間ｎを開閉する。また断路
器D₃，D₅，D₁₁，D₁₄、遮断器CB₆が開路の状態
で、断路器D₉は母線Ｂ１を開閉する。ここにT₁，
T₂は変圧器、L₁ないしL₃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、しや断器、母線などを全て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や断
され、そのとき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。電源電圧は交流であつ
て変化するから、断路器の極間にはこの線路の残
留電圧と電源電圧と差が印加される。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。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，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や断すると、
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。再点弧時の過度電流が十分減
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あつ
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−1puと表わす）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、上記のような現象を示す断路
器の充電電流をしや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の内部にしや断部１ｂを収納して、絶縁
ガス１ｃを封入し、このしや断部１ｂは端子とな
るブツシング２，３によつて外部に導出される。
片方の端子であるブツシング２は負荷側コンデン
サ５を介して接地４に接続する。一方の端子であ
るブツシング３はリアクトル６を介して変圧器８
の高圧側巻線８ａに接続し、この高圧側巻線８ａ
の両端に電源側コンデンサ７を並列に接続して、
変圧器８の低圧側巻線８ｂ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を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あることが知られてきた。
地絡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。地絡現象に
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７、リ
アクトル６、供試断路器１、負荷側コンデンサ５
の回路によつて決定する。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７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1pu、負荷側が−1pu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
弧してそのまましや断完了してしまう場合がほと
んどである。試験実施に当つては、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つて供試ガス絶縁
断路器を開閉しなければならず、従つて試験の能
率が低下するという改良すべき問題点があつた。

〔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や
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つて第１の
コンデンサを充電し、しや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
線に電圧を発生させ、しかる後にしや断器を開極
させることにより、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ヤツプの放電によつて充電
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１２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１１ａを封入し、可動
電極部１３は支持部１３ａと可動電極１３ｂとか
らなり、この可動電極部１３は例えば一方の第１
の端子となるブツシング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
の端子となるブツシング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のブツシング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、またブツシング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。

ブツシング１６ｂにはリアクトル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。この電源側コンデンサ２
２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にはしや断器２５
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
１１ｂ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1puとし、また逆極性の電源電圧の波高値
を−1puとした。

しや断器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1pu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を直流電圧
発生装置２０２より1puの電圧で充電する。（第
６図の１点鎖線で示した電圧Ｂを参照）次に第６
図のｃ点に示すように短絡発電機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となつ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
らなる回路によつて決定されるサージ電圧が発生
する。そして、抵抗１９は高抵抗であつて、サー
ジ電圧には殆んど影響を与えない。投入器２６の
投入によつてしや断器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や断器２５によつてしや断
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。さらにしや断器２６によつて
しや断された後は、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２
２の電圧、または電流波形Ｄ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
ブツシング１６ａ，１６ｂがそれぞれ1pu、−1pu
のときに確実に放電し、従つ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てある。
第７図において、この試験方法は直流電圧発生装
置２０（第５図参照）の代りにコンデンサバンク
３０を用いたものである。このコンデンサバンク
３０は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
た複数個のギヤツプ３０ｂによつて放電すること
によつて、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。これによつて負荷側
コンデンサ１８を抵抗１９を通じて−1puの電圧
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1pu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点に示すようにしや断器２５
によつて電源変圧器２３の１次側の電流をしや断
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
の充電電流しや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や
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、１１ａ……絶縁
ガス、１２……金属容器、１３……可動電極、１
３ａ……支持部、１３ｂ……可動電極、１５……
固定電極部、１６ａ，１６ｂ……ブツシング、１
７……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……しや断器、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……ギヤツ
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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や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つて前記第１
   のコンデンサを充電し、前記しや断器を投入した
   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生させ、しかる後に
   前記しや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 直流電圧発生装置を複数個のギヤツプの放電
   によつて、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。