JPS5845666B2 - 交流遮断器の合成等価試験回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、交流遮断器の合成等価試験回路に関するも
のである。

交流遮断器の電圧及よび遮断音量の増大に伴い、遮断性
能を実負荷により検証する試験設備を設置することはほ
とんど不可能であるため、従来低電圧大電流の電流源と
高電圧小電流の電圧源とにより構成した第１図に示す合
成等価試験回路を使用して試験が行われている。

第１図に示す試験回路は、電流源として低電圧の短絡発
電機Ｇ。

ｎを電流調整リアクトルＬ１補助遮断器ＡＢを介して供
試遮断器ＣＢに接続して電流回路を構成し、供試遮断器
ＣＢおよび補助遮断器ＡＢの投入により供試遮断器ＣＢ
に所定の大きさの試験電流１ｇを供給するものである。

この試験電流１ｇを供試遮断器ＣＢが遮断して極間に発
生したアークが消弧される直前に供試遮断器ＣＢと並列
に接続した電圧源としての充電コンデンサＣｖに充電さ
れた電荷を放電ギャップＧの作動によりリアクトルＬｖ
を経て放電して放電電流１ｙを供給し、瞬時回復電圧に
和尚する所定の大きさの試験電圧Ｅｖを供試遮断器ＣＢ
に印加して遮断性能を等価的に検証するようにしている
。

なお、この試験回路では高電圧の印加に際して補助遮断
器ＡＢを開路して高電圧Ｅｖが短絡発電機Ｇｅｎへ印加
されることを阻止するよう構成されている。

このような従来の合成等価試１験回路においては、供試
遮断器ＣＢを投入して電流回路を閉成する際の短絡発電
機電圧Ｅ、に対する位相角により試験電流Ｉ２に含まれ
＜Ｅ、ｉＭ渡的な直流分の大きさが相違する。

例えは、力率零の回路の場合、電圧Ｅ８の零点から９０
０の位相角で供試遮断器ＣＢが投入された際には、第２
図に示すように投入した時点から過渡的な直流分を含ま
ない定常状態の試験電流１８が回路に流れるが、上記以
外の位相角例えば０°において遮断器が投入された際に
は、第３図に示すように過渡的な直流分ｊｌが試験電流
１２に含まれる。

一般に交流遮断器の遮断に際しての消弧は電流の零点に
おいて行われるが、上記のように電流波形零点における
電流傾斜ｄｉｇ／ｄｔは電流回路を閉成する位相角によ
り相違する。

また、過渡範囲における電流零点において消弧された際
に生ずる瞬時回復電圧も上記の電流傾斜と共に相違し、
遮断器の遮断苛酷度は消弧に際しての電流傾斜、瞬時回
復電圧、遮断電流波高値に左右される。

前述の合成等価試験回路においては、放電々流ｉｖの電
流傾斜ｄｉｖ／ｄｊは試験電流１ｇの所定の電流波形零
点における電流傾斜ｄ ｉ ｇ／ｄ ｔとはゾ同一にな
るよう回路インピーダンスが設計されているが、供試遮
断器の投入時間は、その遮断器固有のバラツキを有し、
投入の都度その投入位相角が異り消弧に際しての試験電
流ｉｇの電流零点における電流傾斜と放電々流ｉｙの電
流零点の電流傾斜とが一致せず、かつその補正手段が講
じられていないため、供試遮断器の遮断性能を投入位相
のバラツキと無関係に的確に検証することができないと
いう難点があった。

そこで、発明者は種々研究並びに工夫を重ねた結果、試
験電流ｉ３に含まれる直流分の大きさと、その試験電流
の波高値と、その試験電流の電流零点における電流傾斜
との間に一定の相対関係があり、かつ放電電流！９の電
流零点における電流傾斜は、次式 に示すように電圧源電圧Ｅｖを一定とすれば電圧回路の
インダクタンスＬｖと逆比例することに着目して試験回
路を次のように構成することを案出した。

すなわち、電圧回路に多段式にユニットリアクタンスす
なわちユニットインダクタンスを設け、それぞれのユニ
ットインダクタンスに並列に短絡用のギャップを接続し
てこの動作によりこれと並列に接続したユニットインダ
クタンスを短絡して電圧回路のインダクタンスを調整可
能に構成すると共に、電圧回路インピーダンス調整装置
を設けて遮断に際して試験電流１８の波高値を検知し、
この波高値の大きさにより電圧回路における所定数の短
絡ギャップを作動させて電圧回路のインダクタンスを調
整して充電コンデンサに充電された電荷を放電すること
により、消弧に際しての電流零点における試験電流１、
の電流傾斜と電圧回路の放電々流１ｖの電流傾斜とを試
験電流１２に含まれる直流分の大きさの如何に拘らず常
に一致させることができることを案出した。

さらに、上述のように電圧回路のインダクタンスを調整
する代りに、直列ギャップをそれぞれ直列に接続した複
数のユニットリアクタンス、すなわちユニットキャパシ
タンスを電圧回路の充電コンデンサと並列に多段式に接
続し、上述の場合と同様に電圧回路インピーダンス調整
装置を作動させて充電コンデンサの容量を電流回路の試
験電流ｉ２の電流傾斜に対応して調整することにより、
試験電流１８に含まれる直流分の大きさの如何に拘らず
消弧に際しての試験電流１ｇと放電々流ｉｖとの電流零
点における電流傾斜を常に等しくすることができる・と
共に、後に詳述するように瞬時回復電圧も調整すること
ができ、前記難点を一挙に解消できることを突き止めた
。

従って、本発明の一般的な目的は、供試遮断器の投入時
間のバラツキに起因する投入位相角の如何に拘らず、試
験電流の消弧に際しての電流零点の電流傾斜と消弧直前
に供試遮断器に供給する放電電流の電流零点における電
流傾斜とが常に等しくなるよう自動的に調整され、供試
遮断器の遮断性能を同一の試験条件で的確に検証するこ
とができる交流遮断器の合成等価試験回路を提供するに
ある。

すなわち、本発明の主たる目的は、電流源から供試遮断
器に所定の試験電流を供給する電流回路と固定リアクト
ル、放電ギャップ及び充電コンデンサを有し前記供試遮
断器極間に瞬時回復電圧に相当する所定の試験電圧を印
加する電圧回路とからなる交流遮断器の合成等価式１験
回路において、前記電圧回路に回路のりアクタンスを調
整するためユニツｌ−ＩＪアクタンスおよび制御ギャッ
プの組合せを複数個設け、かつ前記電流回路の試験電流
の分流電流を供給される電圧回路インピーダンス調整装
置を設け、前記インピーダンス調整装置は前記電流回路
の試験電流の波高値を検知し、この波高値に応じて前記
制御ギャップを選択的に作動させて前記電圧回路のイン
ピーダンスを調整した後出力信号を送出して前記電圧回
路の放電ギャップを作動させて放電電流を流し、消弧に
際しての電流波形零点における試験電流の電流傾斜と前
記電圧回路の放電電流の電流傾斜とを試験電流に含ま和
る直流分の大きさの如何に拘らず一致させるよう構成す
ることを特徴とする交流遮断器の合成等価試験回路を提
供するにある。

なお、前記の交流遮断器の合成等価試験回路において、
電圧回路インピーダンス調整装置は、前記電流回路の試
験電流の電流の電流傾斜が零となる時点、またはこの電
流傾斜が逆方向に切換る時点の試験電流値により波高値
を検知するようにすれば好適な効果が得られ、さらに前
記の交流遮断器の合成等価試験回路において、前記複数
個のユニットリアクタンス及び制御ギャップの組合せを
、前記電圧回路に直列に接続しかつ直列接続した複数の
ユニットインダクタンス及び各ユニットインダクタンス
に並列接続した短絡ギャップで構成すれば一層好適であ
る。

また、前記の交流遮断器の合成等価試験回路において、
複数個のユニットリアクタンス及び制御ギャップの組合
せの各々を電圧回路の充電コンデンサに並列に接続し且
つ直列接続したユニットキャパシタンス及び直列ギャッ
プで構成することもできる。

次に、本発明に係る交流遮断器の合成等価試験回路の実
施例につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する
。

第４図において、供試遮断器１０を電流調整リアクトル
１２および補助遮断器１４を介して電流源としての低電
圧の短絡発電機１６に接続し、供試遮断器１０に所定の
試験電流ｉｇｆ供給するための電流回路１８を構成する
。

さらに、供試遮断器１０を制御ギャップすなわち短絡ギ
ャップ２０ａ。

２０ｂ・・・をそれぞれ並列に接続した多段式のユニッ
トインダクタンス２２ａ 、２２ｂ・・・と電圧回路固
定リアクトル２４と放電ギャップ２６とを介して充電用
整流器２８により所定の試験電圧Ｅｙに充電される充電
コンデンサ３０に接続し、供試遮断器１０の消弧直前に
放電々流ｉｖを供給し所定の試験電圧Ｅｖを供試遮断器
１０に印加する電圧回路３２を構成する。

電圧回路インピーダンス調整装置３４は、鎖錠解放指◆
信号の入力端Ｐを備え、試験電流入力端Ｑ１．Ｑ２を供
試遮断器１０と直列に接続した分流器３６に接続すると
共にインピーダンス調整信号出力端子Ｒａ、Ｒｂ・・・
を短絡ギャップ２０ａ、２０ｂ・・・の作動入力端子と
それぞれ接続し、さらに出力端子Ｓを放電ギャップ２６
の作動入力端子と接続して構成する。

第５図は、第４図と基本的には同じであるが充電コンデ
ンサ３０の容量を調整する形式の実施例を示し、第４図
に示した前述の実施例における短絡ギャップ２０ａ 、
２０ｂ・・・およびユニットインダクタンス２２ａ 、
２２ｂ・・・の代りに、充電コンデンサ３０と並列に制
御ギャップすなわち直列ギャップ４０ａ、４０ｂ・・・
をそれぞれ直列に接続しｆ、Ｊ数のユニット牛ヤンバシ
タンス４２ａ、４２ｂ・・・を多段式に接続し、直列ギ
ャップ４０ａ、４０ｂ・、。

の作動入力端子を電圧回路インピーダンス調整装置３４
のインピーダンス調整信号端子Ｒａ 、 Ｒｂ・・・と
接続して構成してなるものである。

次に、このように構成した本発明回路の動作について説
明する。

第４図において、短絡発電機１６を運転して供試遮断器
１０および補助遮断器１４を投入すると、電流調整リア
クトル１２により電流値を調整された所定の試験電流１
２が電流回路１８に流れる。

遮断器の投入時間には、その遮断器固有のバラツキがあ
るため回路電圧に対する投入位相角に対応して第３図に
示すような過渡的の直流分１１が試料電流１ｇに含まれ
る。

第６図は力率零の投入位相角と投入電流波形との関係を
示し、位相角０°において投入された際には波形穴とな
り最大の直流分を含み、位相角６００において投入され
た際には波形Ｂとなり、これに含まれる直流分は波形Ａ
より小さくなり、さらに位相角９００において投入され
た際には波形Ｃとなり直流分は全く含まれず、第２図に
示すように投入された時点から定常な波形の投入電流が
得られ、さらに、位相角１２００において投入された際
には波形りとなり波形ＡおよびＢの場合と逆の直流分が
含まれる。

この波形ＡおよびＢはメジャーループ波形りはマイナー
ループである。

これらの電流波形の電流零点における電流傾斜は第２図
、第３図および第６図より明らかなように、直流分を全
く含まない第２図の場合において最も急峻であり、直流
分の含有率の増加に伴って緩かな傾斜となる。

メジャーループとマイナーループとの２傾斜において遮
断器が試験電流を消弧した場合における試験電流に含ま
れる直流分の大きさと、試験電流の電流零点における電
流傾斜との関係を第７図曲線ａに示す。

上述のように、遮断器の投入時間のバラツキにより直流
分の含有率の異った試験電流ｉ２が供試遮断器１０に供
給され供試遮断器１０が遮断動作を開始すると共に補助
遮断器１４が開路して、後述するように供試遮断器１０
に印加された高電圧が短絡発電機に印加するのを阻止す
る。

電圧回路インピーダンス調整装置３４は、鎖錠解放指令
信号入力端Ｐにこの装置Ｑ鎖錠を解放する指令信号が供
給されている場合、分流器３６を介して試験電流入力端
Ｑｔ 、Ｑ２に供給された試験電流の電流傾斜を検出し
てこの値が零になった時点の試験電流の瞬時値、すなわ
ち試験電流の波高値を基準値と比較しその差電流に対応
して所定数の短絡ギャップ２０ａ、２０ｂ・・・を作動
させる信号を調整信号出力端子Ｒａ 、 Ｒｂ・・・か
ら短絡ギャップ２０ａ、２０ｂ・・・に送出する。

この作動信号の供給された短絡ギャップ２Ｑａ、２０ｂ
・・・が作動してこれと並列に接続されたユニットイン
ダクタンス２２ａ、２２ｂ・・・を短絡し電圧回路３２
のインダクタンスを試験電流１８の波高値と比例関係を
有する電流零点の電流傾斜に対応して調整し、インピー
ダンス調整装置３４の出力端子Ｓから出力信号を放電ギ
ャップ２６に供給する。

この信号により放電ギャップ２６が作動し５て充電用整
流器２８により所定の試験電圧Ｅｖに充電された充電コ
ンデンサ３０の電荷を電圧回路のインダクタンスを介し
て供試遮断器１０に放電し放電々流１ｖを供給する。

この放電電流ｉｖの電流零点における電流傾斜ｄ ｔ
ｖ ／ｄ ｔは次式に示すように試験電圧Ｅｖを一定と
すれば電圧回路３２のインダクタンス合計値に逆比例す
る。

電圧回路インピーダンス調整装置３４は、検出した試験
電流の波高値の大きさにより試験電流の電流零点におけ
る電流傾斜を検知し、これに対応してユニットインダク
タンス合計値ＬＸを所定値に調整するため、放電電流の
電流零点における電流傾斜は第７図の階段状曲線すに示
すように試験電流１２の電流零点における電流傾斜曲線
ａと近似的に等しくなる。

従って、消弧に際して第８図に示すように試験電流ｉ８
の電流傾斜と等しい傾斜をもつ放電々流ｉｖが試験電流
１２に重畳され、常に同一の試験条件により供試遮断器
１０の遮断性能が的確に検証される。

次に、第５図に示す実施例の動作について説明する。

前述の例と同様に、供試遮断器１０の消弧に際して電圧
回路インピーダンス調整装置３４が作動し、試験電流ｉ
２に含まれる直流分の大きさに相応した所定数のインピ
ーダンス調整信号が調整信号出力端子Ｒａ、Ｒｂ・・・
から直列ギャップ４０ａ。

４０ｂ・・・に供給されて直列ギャップ４Ｑａ、４０ｂ
・・・が作動すると、これと直列に接続した所定数の充
電されていないユニット午ヤパシタンス４２ａ。

４２ｂ・・・が充電コンデンサ３０と並列に接続される
。

これＯこ続いて電圧回路インピーダンス調整装置３４の
出力端子Ｓから出力信号が放電ギャップ２６に供給され
て放電ギャップ２６が作動し供試遮断器１０に放電々流
１ｙを供給する。

この場合、充電コンデンサ３０のキャパシタンスをＣ８
とじ、ユニットキャパシタンス４２ａ 、４２ｂ・・・
のそれぞれの千ヤパシタンスをＣ１，Ｃ２・・・とする
と共に、充電コンデンサ３０の充電々圧をＥｖｏとし、
ユニット午ヤパシタンスの接続後における充電コンデン
サ３０の端子電圧をＥｖとすれば、ユニット千ヤパシタ
ンス４２ａ、４２ｂ・・・の接続前および接続後におけ
る電荷の総量は一定であるため次式が成立する。

ＣｏＥｖｏ−（Ｃｏ＋Ｃ１＋Ｃ２＋・ ）Ｅｖ−、、、
、（３）さらに、放電々流１ｙの電流傾斜ｄｉｖ／ｄｔ
は前記（１）式に示すようにＥｖ／Ｌｖと等しくなる
。

従って、充電コンデンサ３０と並列に接続されるユニッ
ト千ヤパシタンス４２ａ、４２ｂ・・・のｆ直に対応し
て充電コンデンサ３０の端子電圧Ｅｖが定まり、電圧回
路固定リアクトル２４のインダクタンスを一定とすれば
放電々流１ｖの電流零点における電流傾斜はユニット牛
ヤパシタンス４２ａ。

４２ｂ・・・の調整後における充電コンデンサ３０の端
子電圧Ｅｖに比例する。

従って、電圧回路インピーダンス調整装置３４によるユ
ニットキャパシタンス４２ａ 、４２ｂ・・・の調整に
より放電々流ｉｖの電流零点における電流傾斜を試験電
流１２の電流零点における電流傾斜と等しくすることが
できると共に、充電コンデンサ３０の端子電圧Ｅｖすな
わち瞬時回復電圧に相当した試験電圧も試験電流Ｉｇの
電流零点における電流傾斜に対応して調整され、供試遮
断器１０に対する試験条件をさらに厳密に一定にするこ
とができる。

本発明の回路によれば、簡単な構成により、供試遮断器
の投入時間のバラツキに起因する投入位相角の如何に拘
らず、試験電流の消弧に際しての電流零点の電流傾斜と
、消弧直前に供試遮断器に供給する放電々流の電流零点
における電流傾斜とが常に等しくなるよう自動的に調整
されると共に、回路をさらに好適な構成とすることによ
り、放電電流の電流傾斜のほか、瞬時回復電圧に相当す
る試験電圧も試験電流の電流零点における電流傾斜に対
応して自動的に調整され、供試遮断器の遮断性能を常に
同一の試験条件で的確に検証することができ、検証結果
の精度向上に資する効果が極めて太きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種種の改良並びに
変更を施こすことができることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における交流遮断器の合成等価試験回路の
基本的な構成を示す回路図、第２図は力率零の電流回路
を回路電圧の零点からの位相角９００において閉成した
場合に生ずる直流分を全く含まない投入電流を示す波形
図、第３図は力率零の電流回路を回路電圧の零点におい
て閉成した場合に生ずる最大の直流分を含む投入電流を
示す波形図、第４図は本発明に係る交流遮断器の合成等
価試験回路の実施例を示す回路図、第５図は本発明に係
る回路の別の実施例を示す回路図、第６図は力率零の電
流回路の投入位相角と投入電流波形との関係を示すグラ
フ、第７図は本発明に係る回路において遮断器が試験電
流を消弧した際における試験電流に含まれる直流分と、
電流零点における試験電流の電流傾斜および放電々流の
電流傾斜との関係を示すグラフ、第８図は本発明に係る
回路において遮断器が試験電流を消弧する際の電流回路
の試験電流と電圧回路の放電々流との重畳状態を示す波
形図である。 １０・・・供試遮断器、１２・・・電流調整リアクトル
、１４・・・補助遮断器、１６・・・短絡発電器、１８
・・・電流回路、２０ａ、２０ｂ・−・短絡ギャップ、
２２ａ。 ２２ｂ・・・ユニットインダクタンス、２４・・・固定
リアクトル、２６・・・放電ギャップ、２８・・・充電
用整流器、３０・・・充電コンデンサ、３２・・・電圧
回路、３４・・・電圧回路インピーダンス調整装置、３
６・・・分流器、４０ａ、４０ｂ・・・直列ギャップ、
４２ａ。 ４２ｂ・・・ユニット牛ヤパシタンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電流源から供試遮断器に所定の試験電流を供給する
   電流回路と、固定リアクトル、放電ギャップ及び充電コ
   ンデンサを有し前記供試遮断器の極間に瞬時回復電圧に
   相当する所定の試験電圧を印加する電圧回路とからなる
   交流遮断器の合成等価試験回路において、前記電圧回路
   に回路のりアクタンスを調整するためユニットリアクタ
   ンスおよび制御ギャップの組合せを複数個設け、かつ前
   記電流回路の試験電流の分流電流を供給される電圧回路
   インピーダンス調整装置を設け、前記インピーダンス調
   整装置は前記電流回路の試験電流の波高値を検知し、こ
   の波高値に応じて前記制御ギャップを選択的に作動させ
   て前記電圧回路のインピーダンスを調整した後出力信号
   を送出して前記電圧回路の放電ギャップを作動させて放
   電電流を流し、消弧に際しての電流波形零点における試
   験電流の電流傾斜と前記電圧回路の放電々流の電流傾斜
   とを試験電流に含まれる直流分の大きさの如何に拘らず
   一致させるよう構成することを特徴とする交流遮断器の
   合成等価試験回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の交流遮断器の合成等価
   試験回路において、電圧回路インピーダンス調整装置は
   、前記電流回路の試験電流の電流傾斜が零となる時点、
   またはこの電流傾斜が逆方向に切換る時点の試験電流値
   により波高値を検知するようにしてなることを特徴とす
   る交流遮断器の合成等価試験回路。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の交流遮断器
   の合成等価試験回路において、前記複数個のユニットリ
   アクタンス及び制御ギャップの組合せを、前記電圧回路
   に直列に接続しかつ直列接続した複数りユニットインダ
   クタンス及び各ユニットインダクタンスに並列接続した
   短絡ギャップで構成してなる交流遮断器の合成等価試験
   回路。 ４ 特許請求の範囲第１項又は第２項記載の交流遮断器
   の合成等価試験回路において、前記複数個のユニットリ
   アクタンス及び制御ギャップの組合せの各々を前記電圧
   回路の充電コンデンサに並列に接続しかつ直列接続した
   ユニット午ヤパシタンス及び直列ギャップで構成してな
   る交流遮断器の合成等価試験回路。