JPH08235975A - ガス遮断器の故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス遮断器の内部故障時、遮断器開極時の接
触子間アークによる圧力上昇があった場合においても、
故障を正しく検出する。 【構成】 遮断器ガス区画１に圧力センサ２を設け、そ
の出力から圧力上昇時刻を求める圧力上昇時刻検出部３
を設ける。保護リレー５からの保護リレー動作信号を検
出する保護リレー動作検出部６を設け、その出力から保
護リレー５の動作時刻を検出し、その時刻に遮断器１１
の開極時間と、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇
が開極アーク位置から圧力センサ２までに到達する時間
とを加算した時刻を求める保護リレー動作時刻補正部７
を設ける。圧力上昇時刻検出部３からの圧力上昇時刻が
保護リレー動作時刻補正部７からの時刻より前である場
合に当該遮断器ガス区画１を故障と判定する判定部４を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス遮断器やガス絶縁
開閉装置の遮断器ガス区画などのガス遮断器の内部で地
絡または短絡故障が発生した際に、故障を検出するガス
遮断器の故障検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス遮断器、あるいはガス絶縁
開閉装置の遮断器ガス区画は、遮断器を金属容器に収納
するとともに、六フッ化硫黄ガスなどの絶縁ガスを封入
して形成されており、小型化、高信頼性および安全性に
優れている。しかし、万一、ガス遮断器の内部で地絡ま
たは短絡故障が発生した場合には、保護リレーにより故
障を検出して、故障が継続しないようにしているが、保
護リレー情報のみでは故障発生したガス遮断器を特定す
ることができない。また、ガス遮断器は密閉構造である
ため、故障発生したガス遮断器を外部から目視により確
認することは困難である。このため、地絡あるいは短絡
故障の発生時には、その故障アークエネルギーによって
絶縁ガスのガス圧力が上昇するので、この圧力上昇を検
出することによってガス遮断器の故障を検出することが
ある。この故障検出装置は、従来、ガス遮断器に圧力セ
ンサを設けて、この圧力センサによって絶縁ガスの圧力
値を計測する。そして、圧力センサの出力である圧力値
と封入圧力値との差から圧力上昇値を求め、この圧力上
昇値が予め設定された監視値を越えたときに、故障と判
定するように構成されている。

【０００３】また、ガス絶縁開閉装置においては、通
常、その内部は遮断器ガス区画や断路器ガス区画などの
複数のガス区画に区分されており、電力の安定供給の観
点から、故障が発生したガス区画以外の健全なガス区画
で、かつ電圧印加を行っても支障がないガス区画を早期
復旧し、停電時間を短くすることが必要となる。したが
って、故障区画を検出するために、故障区画検出装置が
使用される場合もあり、上記故障検出装置の出力はこの
故障区画検出装置の一入力としても利用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の故障検出装
置においては、以下の課題があった。ガス遮断器の内部
で地絡または短絡故障が発生した場合、故障アークエネ
ルギーでガス圧力が上昇する。また、故障が継続しない
ように、保護リレーが動作し、遮断器開極指令信号によ
り遮断器が開極され、この開極時の遮断器の接触子間ア
ーク、すなわち遮断器開極アークが発生し、そのアーク
エネルギーによってもガス圧力が上昇する。一方、当該
ガス遮断器以外で地絡または短絡故障が発生した場合、
当該ガス遮断器の内部の故障ではないため、故障アーク
によるガス圧力の上昇は無いが、当該ガス遮断器以外で
の故障が継続しないように、保護リレーが動作し、遮断
器開極指令信号により当該ガス遮断器が開極されるた
め、遮断器開極アークが発生し、そのアークエネルギー
によってガス圧力が上昇する。このため、圧力上昇のレ
ベル検出により故障を判定する従来の故障検出装置で
は、検出した圧力上昇が、故障アークによるものか、遮
断器開極アークによるものかの区別ができず、ガス遮断
器の故障が検出できなくなる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、遮断器開極アー
クによる圧力上昇があった場合においても、故障を正し
く検出することができるガス遮断器の故障検出装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】内部に絶縁性ガスが封入
されたガス遮断器に、そのガス圧力を検出する圧力セン
サを設ける。保護リレーからの保護リレー動作信号を検
出する保護リレー動作検出部を設ける。その保護リレー
動作検出部の出力から保護リレー動作時刻を検出し、そ
の時刻に、遮断器開極時間と、遮断器開極アークによる
圧力上昇が開極アーク位置から圧力センサまでに到達す
る時間とを加算した時刻を求める保護リレー動作時刻補
正部を設ける。圧力センサの出力から圧力上昇時刻を求
める圧力上昇時刻検出部を設ける。この圧力上昇時刻検
出部で求められた圧力上昇時刻が、保護リレー動作時刻
補正部で求められた時刻より前である場合に、当該ガス
遮断器を故障と判定する判定部を設ける。

【０００７】

【作用】本発明は上記の如く構成することにより、保護
リレーによる遮断器開極アークの圧力上昇が圧力センサ
に到達する前の圧力上昇の有無を調べ、この圧力上昇が
有った場合に故障と判定している。すなわち、遮断器開
極アークの圧力上昇が圧力センサへ到達する時刻は、保
護リレー動作時刻補正部で求めた保護リレー動作補正時
刻であり、その時刻は、保護リレー動作時刻に、遮断器
開極時間と、遮断器開極アークによる圧力上昇が絶縁性
ガス中を伝搬して開極アーク位置から圧力センサまでに
到達する時間とを加算した時刻となる。一方、圧力上昇
時刻検出部で求めた圧力上昇時刻は、故障アークによる
圧力上昇が絶縁性ガス中を伝搬して故障アーク位置から
圧力センサまでに到達する時刻であり、その時刻は、保
護リレー動作時刻補正部で求めた保護リレー動作補正時
刻より前にある。したがって、故障アークによる圧力上
昇と遮断器開極アークによる圧力上昇とを区別し、健全
なガス遮断器は故障と判定せず、故障ガス遮断器のみを
故障と自動的に判定することができる。また、保護リレ
ー動作条件、すなわち故障発生条件で故障を判定してい
るため、保護リレーが動作しない正常時の遮断器の開閉
操作時の接触子間アークによる圧力上昇が発生しても、
それを故障とは判定しないので、誤判定を防止すること
ができる。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。図１にガス
絶縁開閉装置の遮断器ガス区画の場合を示す。図１にお
いて、ガス絶縁開閉装置の遮断器ガス区画１の主回路の
電気的結線を単線結線図で示してあり、１１は遮断器、
１２は導体であり、遮断器１１の片側に変流器１３が設
けられ、その出力は保護リレー５に入力される。また、
保護リレー５の遮断器開極指令信号は、遮断器ガス区画
１内の遮断器１１へ出力される。遮断器ガス区画１にガ
ス圧力を検出する圧力センサ２を設け、その出力側に圧
力上昇時刻検出部３を設ける。保護リレー５からの保護
リレー動作信号を検出する保護リレー動作検出部６を設
け、その出力側に保護リレー動作時刻補正部７を設け
る。圧力上昇時刻検出部３の出力側に判定部４を設け
る。また、保護リレー動作時刻補正部７の出力は判定部
４へ入力される。

【０００９】圧力上昇時刻検出部３は、圧力センサ２の
出力の変化から圧力上昇値を計測し、その圧力上昇値が
予め設定された圧力上昇検出用の所定の監視値以上とな
った時点を圧力上昇時刻と検出し、その時刻を判定部４
へ出力する。保護リレー動作時刻補正部７は、保護リレ
ー動作検出部６で検出された保護リレー５からの保護リ
レー動作を検出して保護リレー５の動作時刻を求める。
その保護リレー５の動作時刻に、遮断器１１の開極時間
と、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇が開極アー
ク位置から圧力センサ２へ到達する時間、すなわち遮断
器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬遅れ時間とを
加算した時刻を求め、それを保護リレー動作補正時刻と
して判定部４へ出力する。なお、故障アークによる圧力
上昇の伝搬遅れ時間は、遮断器ガス区画１内での故障ア
ークの位置が一定でないため変化するが、遮断器１１の
開極アークによる圧力上昇の伝搬遅れ時間は、開極アー
クの位置が一定のため、変化しない。このため、加算す
る上記遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬遅
れ時間を予め求めて設定することができる。

【００１０】例えば、保護リレー動作時刻補正部７の保
護リレー動作補正時刻は、遮断器１１の開極時間を２５
ｍｓ、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬遅
れ時間を１０ｍｓとすると、保護リレー動作検出部６で
検出した保護リレー５の動作時刻に２５ｍｓと１０ｍｓ
とを加算した時刻となる。なお、遮断器１１の開極アー
クによる圧力上昇の伝搬遅れ時間は、例えば、遮断器ガ
ス区画１内の絶縁ガスが六フッ化硫黄ガスの場合には、
次のようにして求める。遮断器１１の開極アーク位置か
ら圧力センサ２の取付け位置までの絶縁ガス中の距離
を、その絶縁ガス中の圧力伝搬速度で除して求める。こ
こで、絶縁ガス中の圧力伝搬速度は、ほぼその絶縁ガス
中の音速と等しく、１３０ｍ／ｓ前後である。上記の圧
力上昇の伝搬遅れ時間１０ｍｓは、遮断器１１の開極ア
ーク位置から圧力センサ２の取付け位置までの絶縁ガス
中の距離を１．３ｍ、圧力伝搬速度を１３０ｍ／ｓとし
た場合である。

【００１１】判定部４は、圧力上昇時刻検出部３からの
圧力上昇時刻と保護リレー動作時刻補正部７からの保護
リレー動作補正時刻とを比較し、圧力上昇時刻が保護リ
レー動作補正時刻より前である場合に遮断器ガス区画１
を故障と判定し、その判定結果を出力する。

【００１２】次に本発明の動作を説明する。遮断器ガス
区画１で、地絡または短絡故障が発生した場合について
以下に動作説明する。遮断器ガス区画１で故障が発生す
ると、変流器１３で故障電流が検出され、保護リレー５
は、保護リレー動作信号を出力するとともに、遮断器ガ
ス区画１の遮断器１１へ遮断器開極指令信号を出力し、
遮断器ガス区画１の遮断器１１が動作して開極する。な
お、保護リレー５からの保護リレー動作信号、および遮
断器開極指令信号は、故障発生してから保護リレー５の
保護リレー動作時間後に出力される。このため、遮断器
ガス区画１では、最初に故障アークにより圧力上昇す
る。その後、保護リレー５からの遮断器開極指令信号に
より、遮断器ガス区画１の遮断器１１が開極するため、
遮断器１１の接触子間アークが発生し、この開極アーク
によっても圧力上昇する。圧力センサ２は、これらの圧
力上昇したガス圧力を検出する。圧力上昇時刻検出部３
では、圧力センサ２の出力の変化から圧力上昇値を計測
し、その圧力上昇値と、予め故障アークによる圧力上昇
値から決定した圧力上昇検出用の監視値とを比較し、計
測した圧力上昇値がその監視値以上となった時に圧力上
昇「有り」と判定し、その時点の時刻を圧力上昇時刻と
する。このため、圧力上昇時刻検出部３は、遮断器１１
の開極アークによる圧力上昇ではなく、故障アークによ
る圧力上昇の圧力上昇時刻を検出する。この圧力上昇時
刻は、故障発生時刻に、故障アーク発生位置と圧力セン
サ２の取付け位置との距離で決まる圧力上昇の伝搬遅れ
時間を加算した時刻となる。

【００１３】一方、保護リレー動作検出部６で検出した
保護リレー５からの保護リレー動作信号により、保護リ
レー動作時刻補正部７で求めた保護リレー動作補正時刻
は、故障発生時刻を基準にすると、その時刻に保護リレ
ー５の保護リレー動作時間と、遮断器１１の開極時間
と、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬遅れ
時間とを加算した時刻である。したがって、判定部４で
は、圧力上昇時刻検出部３からの圧力上昇時刻が保護リ
レー５の保護リレー動作時刻以前の場合は、遮断器ガス
区画１を故障と判定し、その結果を出力する。また、故
障アーク発生位置が圧力センサ２の取付け位置から遠
く、圧力上昇の伝搬遅れ時間が長くなり、圧力上昇時刻
検出部３からの圧力上昇時刻が保護リレー動作時刻以後
となった場合にも、保護リレー動作時刻補正部７で求め
た保護リレー動作補正時刻より前であれば、遮断器ガス
区画１を故障と判定し、その結果を出力する。

【００１４】なお、前記の例の遮断器１１の開極時間２
５ｍｓ、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬
遅れ時間１０ｍｓとした場合について、判定部４で故障
検出できる故障アーク発生位置を求めると以下となる。
ここで保護リレー５の保護リレー動作時間は２５ｍｓの
場合とする。遮断器１１の開極アークによる圧力上昇が
圧力センサ２へ到達する時刻は、故障発生時刻を基準に
すると、その時刻に、保護リレー５の保護リレー動作時
間２５ｍｓと、遮断器１１の開極時間２５ｍｓ、および
遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬遅れ時間
１０ｍｓとを加算した６０ｍｓ後の時刻となる。これ
は、故障アークの圧力上昇が圧力センサ２へ到達する時
刻が、故障発生時刻に６０ｍｓを加算した時刻より前に
あれば故障検出できることを意味する。このため、故障
検出できる故障アークによる圧力上昇の伝搬遅れ時間は
６０ｍｓ未満となる。この６０ｍｓと、圧力伝搬速度１
３０ｍ／ｓとから、故障アーク発生位置から圧力センサ
２の取付け位置までの距離を求めると７．８ｍとなる。
したがって、故障アーク発生位置が圧力センサ２の取付
け位置から７．８ｍ未満であれば故障検出ができること
になる。

【００１５】次に遮断器ガス区画１以外で故障が発生
し、遮断器１１が開極し、遮断器ガス区画１で遮断器開
極アークの圧力上昇のみが発生した場合について説明す
る。遮断器ガス区画１以外で故障が発生すると、変流器
１３で故障電流が検出され、保護リレー５は、保護リレ
ー動作信号を出力するとともに、遮断器ガス区画１の遮
断器１１へ遮断器開極指令信号を出力し、遮断器ガス区
画１の遮断器１１が動作して開極する。このため、遮断
器ガス区画１では、故障アークによる圧力上昇は無い
が、保護リレー５からの遮断器開極指令信号により、遮
断器ガス区画１の遮断器１１が開極するため、遮断器１
１の接触子間アークが発生し、この開極アークによって
圧力上昇する。圧力センサ２は、この圧力上昇したガス
圧力を検出する。圧力上昇時刻検出部３では、圧力セン
サ２の出力の変化から圧力上昇値を計測し、その圧力上
昇値と、予め故障アークによる圧力上昇値から決定した
圧力上昇検出用の監視値とを比較し、計測した圧力上昇
値がその監視値以上となった時に圧力上昇「有り」と判
定し、その時点の時刻を圧力上昇時刻として出力する。
このため、圧力上昇時刻検出部３は、遮断器１１の開極
アークによる圧力上昇値が圧力上昇検出用の監視値以上
であれば、その圧力上昇時刻を検出する。この圧力上昇
時刻は、保護リレー５の動作時刻に、遮断器１１の開極
時間と、遮断器１１の開極アークによる圧力上昇の伝搬
遅れ時間とを加算した時刻、すなわち保護リレー動作時
刻補正部７で求めた保護リレー動作補正時刻となる。し
たがって、圧力上昇時刻検出部３からの圧力上昇時刻が
保護リレー動作時刻補正部７からの保護リレー動作補正
時刻より前にないため、判定部４では、遮断器ガス区画
１を故障と判定せず、故障の出力はしない。なお、遮断
器１１の開極アークによる圧力上昇値が圧力上昇検出用
の監視値未満の場合は、圧力上昇時刻検出部３は、圧力
上昇「無し」と判定し、圧力上昇時刻を出力しないた
め、判定部４では故障の判定はせず、遮断器ガス区画１
を故障と出力しない。

【００１６】以上から、遮断器ガス区画１で発生した故
障アークによる圧力上昇と遮断器１１の開極アークによ
る圧力上昇とを区別し、故障アークによる圧力上昇のみ
が検出でき、正しく故障の検出ができる。

【００１７】平常時に遮断器ガス区画１の遮断器１１を
開閉操作した場合にも、接触子間アークによる圧力上昇
が発生するが、故障ではないため保護リレー５は動作し
ない。したがって、保護リレー動作時刻補正部７には保
護リレー動作検出部６を介して保護リレー５からの保護
リレー動作信号が入力されないため、判定部４へ保護リ
レー動作補正時刻が出力されず、判定部４は故障の判定
をしないことになり、誤って故障の出力がされることは
ない。

【００１８】以上、実施例は、ガス絶縁開閉装置の遮断
器ガス区画の場合について説明したが、ガス遮断器の場
合も、同様に、正しく故障を検出することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、保護リレ
ーによる遮断器開極アークの圧力上昇が圧力センサに到
達する前の圧力上昇の有無で故障を判定している。した
がって、故障アークによる圧力上昇と遮断器開極時の開
極アークによる圧力上昇とを区別し、健全ガス遮断器を
故障と判定せず、故障当該ガス遮断器を故障と正しく自
動的に判定することができる。また、保護リレー動作条
件で故障を判定しているため、保護リレーが動作しない
正常時に遮断器の開閉操作時の接触子間アークによる圧
力上昇が発生しても、それを故障とは判定せず、誤検出
を防止することができる。さらに、圧力上昇の伝搬遅れ
時間が長く、故障アークによる圧力上昇が保護リレー動
作以後となった場合においても、その圧力上昇を検出
し、故障を正しく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 遮断器ガス区画 ２ 圧力センサ ３ 圧力上昇時刻検出部 ４ 判定部 ５ 保護リレー ６ 保護リレー動作検出部 ７ 保護リレー動作時刻補正部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に絶縁性ガスが封入されたガス遮断
   器に設けられ、そのガス圧力を検出する圧力センサと、 保護リレーからの保護リレー動作信号を検出する保護リ
   レー動作検出部と、 その保護リレー動作検出部の出力から保護リレー動作時
   刻を検出し、その時刻に、遮断器開極時間と、遮断器開
   極アークによる圧力上昇が開極アーク位置から前記圧力
   センサまでに到達する時間とを加算した時刻を求める保
   護リレー動作時刻補正部と、 前記圧力センサの出力から圧力上昇時刻を求める圧力上
   昇時刻検出部と、 この圧力上昇時刻検出部で求められた圧力上昇時刻が、
   前記保護リレー動作時刻補正部で求められた時刻より前
   である場合に、当該ガス遮断器を故障と判定する判定部
   と、 を備えたことを特徴とするガス遮断器の故障検出装置。