JPH0457053B2 - - Google Patents

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絡現象に
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
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でふた
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数電流が流
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、電源側が電源電圧の波高値、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。 SF₆ガス断路器は、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有ることが知られてき
た。このときの地絡電圧は、断路器が開または閉
の状態、さらに、断路器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ガス断路器の接地電位の金属容器内には
SF₆ガスとともに収納されている断路部は通常第
４図に示すようになつている。１は可動電極、２
は可動側シールド、３は固定電極、４は固定側シ
ールドである。充電電流しや断時の再点弧は、可
動電極１が開極途上のときに発生する。したがつ
て、再点弧は、可動電極１の先端と固定側シール
ド４との間で発生し、かなり不平等な極間電位分
布の状態で発生する。従つて、再点弧サージによ
る地絡現象に対しては、極性による影響がある。 第５図は、従来用いられているSF₆ガス断路器
の充電電流しや断試験回路の１例である。５は供
試SF₆ガス断路器（以下供試断路器と称する）、
６は供試断路器５の固定側が接続されるブツシン
グ、７は供試断路器５の可動側が接続されるブツ
シング、８は供試断路器５の接地電位の金属容
器、９，１０はそれぞれ負荷側および電源側コン
デンサ、１１は一端がブツシング６を介して固定
側電極に接続され、かつ他端が前記電源側コンデ
ンサ１０の一端と変圧器１２の二次巻線に接続さ
れたリアクトル、１３は変圧器１２の一次巻線に
接続された交流電源、１４は交流電源１３に並列
に接続された補償リアクトルである。この回路に
おいて、再点弧時のサージ電圧は負荷側コンデン
サ９、リアクトル１１、電源側コンデンサ１０の
直列回路でほぼ決定される。 第５図は、固定電極がリアクトル１１に接続さ
れている。ところが、サージ電圧によつて極間と
接地電位の金属容器８との間で地絡する場合があ
ることが知られてきた。この地絡現象に対して
は、極性による影響があることが知られつつあ
る。 最近の高電圧化に伴い、この地絡現象を無視す
ることができなくなりつつある。そこで、もし、
極性による影響に着目し、第５図に示すように接
続され、かつ設置された供試断路器５に対してこ
の地絡現象を考慮するにしたとしても、(a)供試断
路器５の設置方法を変えるか、(b)接続線の布設ル
ートを変更して、可動電極をリアクトル１１に接
続しなければならなかつた。 しかしながら、(a)の場合、供試断路器５の解
体、移動、再組立が必要となり、(b)の場合には接
続線の支持と電気的絶縁距離を確保するために、
新たな支持物とそのための広大な空間が必要とな
る。 従つて、従来の公知の配置では高電圧化に伴い
地絡現象の影響がでて不具合を生じ、また、も
し、極性による影響に着目して可動電極とリアク
トルとの接続のために接続換えの問題があつた。 ［発明も目的］ この発明は、最近の高電圧化に伴い、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の
地絡現象を無視できなくなつてきたことに鑑み、
地絡現象に対する極性に着目し、可動側電極をリ
アクトルに接続するように設置して試験を行い、
供試断路器のブツシングを接続換えせず、従つて
試験の手段を少くできるSF₆ガス断路器の充電電
流しや断試験回路を提供することを目的とする。 ［発明の概要］ この発明は供試SF₆ガス断路器の可動側と電気
的に接続される口出端子を電源側に接続されてい
るリアクトルに接続し、かつ前記断路器の固定側
に接続される口出端子を負荷側に接続されている
負荷側コンデンサに接続することにより前述の目
的を達成するものである。 ［発明の実施例］ 以下、この発明について第６図の一実施例を参
照して説明する。供試SF₆ガス断路器２５の接地
電位の金属容器２８内にSF₆ガスとともに断路部
すなわち、可動電極２１、可動側シールド２２お
よび固定電極（図では明示されていないが、２３
をさしている）、固定側シールド２４を収納し、
前記金属容器２８に樹立された固定電極、可動電
極２１と電気的に接続された口出端子例えばブツ
シング２６，２７を、それぞれ負荷側コンデンサ
９、リアクトル１１に電気的に接続されている。
つまり、断路器２５の可動側が電源側にあるリア
クトル１１に接続されている点が、前述の従来例
とは異り、これ以外は第５図と同一構成であるの
で、ここではその説明を省略する。 以下、このように構成された充電電流しや断試
験回路の作用について説明する。供試SF₆ガス断
路器２５による充電電流しや断時の、供試SF₆ガ
ス断路器２５の負荷側及び電源側の電圧極性関係
は第２図に示されるようになる。最大のサージ電
圧が発生する断路器の電源側と負荷側がそれぞれ
逆極性の電源電圧波高値で再点弧した場合につい
て着目すると、極性関係は同図に示すａ点とｂ点
の場合に区別される。ａ点は負荷側が負極性、電
源側が正極性で再点弧したことを示し、ｂ点は負
荷側が正極性、電源側が負極性で再点弧したこと
を示している。第１表は断路器口出端子の接続状
態と、極間再点弧するときの可動電極の固定電極
に対する極性及び再点弧サージ電圧の金属容器に
対する極性との関係を、ａ点、ｂ点について記し
たものである。

【表】 一方、第７図は断路器の極間で再点弧するとき
の火花の発生の様子を示している。なお、第４図
と同一部分には同一符号を付し説明は省略する。 第７図において、５はSF₆ガス、８は接地電位
の金属容器であり、可動電極１と固定側シールド
４との間に電圧が印加されると、可動電極１の先
端からリーダ２９が枝状に発生する。枝状のリー
ダ２９の１部分３０が、固定側シールド４に到達
すると極間で再点弧が成立する。再点弧が成立す
るとサージ電圧が発生する。このサージ電圧は枝
状のリーダ２９の一部分３１と接地電位の金属容
器８との間に印加される。リーダの一部分３１の
先端部に電界が集中するので、リーダ３１は進展
して、３２に示すように接地電位の金属容器８ま
で到達して地絡してしまう。 上記のように、極間で再点弧してサージによつ
て地絡する過程はリーダの進展について次の２つ
の過程に分けることができる。 １ 極間での放電の際のリーダの進展。 ２ １）の結果発生するサージによる地絡の際の
リーダの進展。 上記の１）のリーダの進展は可動電極１が固定
側シールド４に対して正極性のときに負極性のと
きと比べて発生し易く、上記２）のリーダの進展
はサージ電圧が金属容器に対して正極性のときに
負極性のときと比べて発生しやすい。これは、
SF₆ガスの不平等電界の絶縁破壊電圧が正極性の
方が負極性のときと比べて低いという事実と対応
する。従つて、再点弧サージによつて地絡が発生
し易いのは次の２つの極性条件のときである。 １ 極間再点弧のときの可動電極の固定電極に対
する極性が正のとき。 ２ 再点弧サージ電圧の金属容器に対する極性が
正のとき。 ところで、第１表において、上記の２つの極正
条件が満たされるのは、断路器口出端子の接続条
件が第６図に示す実施例による接続のときであ
る。事実供試SF₆ガス断路器２５の充電電流しや
断試験結果によると、可動電極２１が固定側シー
ルド２４に対して正極性で再点弧し、しかもサー
ジ電圧が対地に対して正極性で再点弧し、しかも
サージ電圧が対地に対して正極性に発生した時に
地絡電圧が最も低くなつた。これは、第５図に示
すように、可動電極２１が電源側にあるリアクト
ル１１に接続されているからである。 なお、供試SF₆ガス断路器の充電電流しや断器
の再点弧サージによる地絡現象に着目して試験を
行う場合、地絡電圧が最も低くなる条件に着目し
て試験すれば十分である。 ［発明の効果］ この発明によれば、この地絡電圧が最も低くな
る条件で試験ができるから、従来のように断路器
ブツシング接続換えして試験する必要はなく、従
つて試験の手数を少なくすることができる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図は変電所構成の１例を示す単線結線図、
第２図は断路器による充電電流しや断時の負荷側
対地電圧波形図、第３図は第２図のａ点での再点
弧現象の時間的拡大図、第４図は供試SF₆ガス断
路器の電極構成図、第５図は従来の断路器の充電
電流しや断試験回路の一例を示す概略図、第６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の概略図、第７図は断路器
の相間で再点弧するときの火花の説明図である。 ２１……可動電極、２２……可動側シールド、
２３……固定電極、２４……固定側シールド、２
５……供試SF₆断路器、２６，２７……ブツシン
グ、２８……金属容器、２９……リーダ、９，１
０……負荷側および電源側コンデンサ、１１……
リアクトル、１２……変圧器、１３……交流電
源、１４……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ガスとともに固定側シール
   ドの内側に固定電極を有し、この固定電極と接離
   可能な可動電極およびこの開極時この可動電極を
   収納しかつ前記固定側シールドと接離可能な可動
   側シールドを有した供試SF₆ガス断路器であつ
   て、この断路器の可動側と電気的に接続された口
   出端子を前記リアクトル側に接続し、前記断路器
   の固定側と電気的に接続された口出端子を前記負
   荷側コンデンサに接続したSF₆ガス断路器の充電
   電流しや断試験回路。