JP2660842B2 - 真空開閉装置の過電圧防止装置 - Google Patents

真空開閉装置の過電圧防止装置

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JP2660842B2
JP2660842B2 JP63040304A JP4030488A JP2660842B2 JP 2660842 B2 JP2660842 B2 JP 2660842B2 JP 63040304 A JP63040304 A JP 63040304A JP 4030488 A JP4030488 A JP 4030488A JP 2660842 B2 JP2660842 B2 JP 2660842B2
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【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、交流線路に流れる交流電流を遮断する真空
開閉装置(VCB)に係わり、特に、その真空開閉装置の
開極時に発生する発弧サージ過電圧を防止する真空開閉
装置の過電圧防止装置に関するものである。
B.発明の概要 本発明は、真空開閉装置が開極して交流電流を遮断す
るとき、その開極する時点が交流電流波形のどの位相領
域内に存在するかによって開極時に発生する発弧サージ
の形態及び発弧サージ過電圧の最大値が変化するという
現象を見出し、その現象から、発弧サージの形態にかか
わらず許容レベル以上の発弧サージ過電圧が発生する交
流位相領域(以下、このような交流位相領域を「危険な
アーク時間帯」と定義する)が存在することに着目して
なされたものであり、目標開極点開極命令信号により真
空開閉装置を開極して交流電流を遮断するとき、その開
極点が真空開閉装置のそれぞれが固有する前記「危険な
アーク時間帯」を避けた交流位相領域内になるような時
点において前記目標開極点開極命令信号を真空開閉装置
に与えることにより、開極時に発生する発弧サージによ
るサージ過電圧の発生を防止しようとするものである。
C.従来の技術 真空遮断器などの真空開閉装置は、絶縁回復特性が優
れており且つ保守が容易である点などの理由から広く実
用化され使用されている。
しかし、真空開閉装置は、その開極時に遮断する裁断
状電流などによる発弧サージなどの異常な過電圧が発生
する。そこで、従来は、このような過電圧を抑制するた
めに、アレスターあるいはCRアブソーバなどの過電圧防
止装置を真空開閉装置の近辺に設置している。
D.発明が解決しようとする課題 しかしながら、アレスターはその動作値以上の電圧を
抑制するものであり、真空開閉装置の開極時に発生する
発弧サージによるサージ過電圧のような急峻な電圧変動
自体の発生を抑えることはできない。また、アレスター
は送配電線路の常規対地電圧に対し動作電圧をある程度
高く設定しなければならないので、真空開閉装置の過電
圧防止装置としては不向きである。そして、CRアブソー
バは、交流線路のサージインピーダンスを低下させ、真
空開閉装置の開極時に発生する電圧変動のピーク値及び
周波数を下げることで発弧サージの発生を抑制する効果
はあるが、アレスターと同様に設置スペースを大きくと
る必要があり設置場所の選択に問題がある。
更に、アレスターやCRアブソーバからなる従来の過電
圧防止装置は、交流線路に直接接続されるものであるか
ら、それら過電圧防止装置の耐圧・寿命など交流線路と
の絶縁協調を考慮しなければならず高価なものになって
いる。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、交
流線路との絶縁協調を採る必要もなく、かつ設置スペー
スも少なくて済む、発弧サージなどにより発生するサー
ジ過電圧の発生を防止することができる真空開閉装置の
過電圧防止装置を得ることを目的(課題)とするもので
ある。
E.課題を解決するための手段 交流線路に流れる各相交流電流を遮断する真空開閉装
置の開極時点が、前記各相交流電流の零点通過後の交流
位相領域に存在する当該真空開閉装置固有の「危険なア
ーク時間帯」を通過した後の交流位相領域内に設定した
目標開極点になる時間だけ前記各相交流電流の零点検出
信号を遅延して目標開極点開極命令信号を得て、該目標
開極点開極命令信号により真空開閉装置を開極する。
F.作用 予め、それぞれの真空開閉装置に対して、試験あるい
はシミュレーションによって、遮断する交流電流の零点
を基点とした真空開閉装置の開極点までの時間(以下、
「アーク時間」という)と、その開極点で開極したとき
に発生する発弧サージによるサージ過電圧の最大値との
関係を示す「アーク時間−最大発生電圧特性」を求めて
おき、この特性から発生電圧許容レベル以上のサージ過
電圧が発生する交流位相領域(以下、「危険なアーク時
間帯」という)を得て、真空開閉装置を開極するとき、
この真空開閉装置のアーク時間(開極点)が危険なアー
ク時間帯に入らないように、遅延回路の遅延時間を設定
する。
すなわち、遮断する交流電流の零点t0を基点とした遅
延時間tdを設定することにより、真空開閉装置のアーク
時間(開極点)が前記「危険なアーク時間帯」に入らな
い時点t2(目標開極点)で真空開閉装置は開極される。
その結果、許容レベル以上のサージ過電圧の発生は防止
される。
G.実施例 本発明の実施例を説明する前に、本発明の前提となる
「アーク時間−最大発生電圧特性」について、第3,4,5
図を用いて説明をする。
まず、真空開閉装置に対して、遮断する交流電流の零
点位相を基点としたアーク時間(開極点)を、前記交流
電流の零点からずらしながら順次発弧サージ試験を繰り
返し行った結果、そのアーク時間(開極点)が交流電流
の波形位相のどの位相領域内に存在するかによって、開
極時に発生する発弧サージの形態(モード)及び急峻な
過電圧の最大値が変化するという現象を見出した。
すなわち、アーク時間が短い位相領域では、第3図に
示すように、発弧サージ電圧発生(同図(a))の後に
高周波(数10KHZ〜数100HZの)振動する発弧電流(同図
(b))が減衰して商用周波数の線路電流に移行する
「発弧−続弧モード」(以下、「モード1」という)と
なり、アーク時間が長い位相領域では、第4図に示すよ
うに、発弧サージ電圧発生(同図(a))の後に高周波
(数10KHZ〜数100HZの)振動する発弧電流(同図
(b))が遮断されて、その後の発弧サージの発生が終
了する「発弧−遮断モード」(以下、「モード2」とい
う)になる。
そして、モード1および2について、アーク時間(開
極点位相)と、そのアーク時間で開極したときに発生す
る発弧サージ過電圧の最大値との関係、すなわち「アー
ク時間−最大発生電圧特性」を求めると、第5図に示す
ような「アーク時間−最大発生電圧特性」が得られる。
このような「アーク時間−最大発生電圧特性」は、真
空開閉装置の開閉電極など開閉部の材質や形状によって
異なるが、モード1,2の傾向、及びアーク時間(開極
点)に対する最大発生電圧値の傾向は、真空開閉器によ
って変わらず、ほぼ同様であることを確認した。
第5図に示す「アーク時間−最大発生電圧特性」から
みて明らかなように、その発弧モードに関係なく、発生
電圧許容レベル以上のサージ過電圧が発生する交流位相
領域、すなわち「危険なアーク時間帯」が存在すること
がわかる。
本発明は、この「危険なアーク時間帯」にアーク時間
(開極点)が入るのを避けることにより、許容レベル以
上のサージ過電圧の発生を防ごうとするものである。
本発明の実施例を第1,2図を用いて説明する。
第1図は、本発明の過電圧防止装置を三相交流電流を
遮断する真空開閉装置に適用した過電圧防止装置の実施
例回路を示したものであり、1は三相交流線路、2及び
3は変流器CT、4は各相の交流電流の零点を検出する各
相零点検出器41と論理和(OR)回路42と遅延回路43及び
論理積(AND)回路44からなる過電圧防止装置、及び5
は三相真空開閉装置のトリップコイルである。
第2図は、第1図に示した実施例回路の作動、特に真
空開閉装置の目標開極点(時点)の設定を説明するため
のものであって、U,V,Wは三相交流電流波形、t′
三相交流電流(U)の零点(時点)、tdは遅延回路43の
遅延時間、t2は真空開閉装置の目標開極点(時点)、開
極命令信号Aは三相交流電流の零点t0から遅延時間td
け遅れた時間(時点)t1において真空開閉装置のトリッ
プコイル5に与えられる目標開極点開極命令信号であ
る。なお、Tは開極命令信号Aがトリップコイル5に与
えられてから開極するまでの動作時間であり真空開閉装
置固有の動作遅れ時間である。
以下、実施例回路の作動を説明する。
まず、予め、それぞれの真空開閉装置に対し、試験に
よる実測あるいはコンピュータ・シミレーションによっ
て、第5図に示す「アーク時間−最大発生電圧特性」を
得て、その特性から「危険なアーク時間帯」を求める。
この「危険なアーク時間帯」を第1図に示す実施例回路
の交流線路1に流れる交流電流U,V,Wの位相領域に当て
はめると、第2図斜線部で示す位相領域に各相(u,v,
w)の「危険なアーク時間帯」が存在することになる。
第1図に示す実施例回路において、変流器(CT)2,3
により検出された三相交流電流(U,V,W)は各相の零
(0)点検出器41にそれぞれ入力され各相電流の零点が
検出され零点パルスを得る。各相の零点パルスを論理和
(OR)回路42により60゜間隔の零点パルスからなる零点
パルス列信号とし遅延回路43に入力され、それぞれの零
点パルスが予め定められた時間tdだけ遅延された零点パ
ルス列信号を得る。いま、U相の交流電流の零点パルス
Zpについてみると、論理和(OR)回路42の出力である零
点パルス列信号の零点パルスZpは、遅延回路43により予
め定められた遅延時間tdだけ遅延され、論理積(AND)
回路により保護リレーなどからの開極命令信号との論理
積によって目標開極点開極命令信号Aを得て、この目標
開極点開極命令信号Aによって真空開閉装置のトリップ
コイル5を付勢して真空開閉装置の開極する。
以上の真空開閉装置の開極動作を第2図でみると、U
相の零点パルスZpは遅延回路43により遅延時間tdだけ遅
延され、目標開極点開極命令信号Aとして時間t1におい
てトリップコイル5に印加される。一般に、真空開閉装
置はトリップコイルに開極命令信号が印加されてから開
極までの固有の動作時間Tを有するから、時間t1におい
て目標開極点開極命令信号Aを印加してから動作時間T
を経た時間t2において真空開閉装置は開極されることに
なる。
第2図における斜線部分は、当該真空開閉装置の「危
険なアーク時間帯」を示すものであり、図示左側から順
に三相交流電流U,W,Vに対する「危険なアーク時間帯」
を示し、いずれも各交流電流の零点を基点とした零点経
過後の位相領域内に存在していることを示すものであ
る。
本発明は、この「危険なアーク時間帯」(第2図斜線
部分)が、例えば、三相交流電流U,W,Vの各零点を基点
とした零点経過後の電気角30゜〜45゜の位相領域内に存
在しているとすれば、その位相領域内(30゜〜45゜)に
アーク時間(開極点)t2が入るのを避けようとするもの
である。
すなわち、交流電流各相の「危険なアーク時間帯」
(第2図斜線部分)を通過した後の位相領域内に目標開
極点を設定し、その目標開極点(t2)において開極する
ように遅延回路43の遅延時間tdを設定するものである。
したがって、真空開閉装置は、零点パルスZpを設定し
た遅延時間tdだけ遅延した時間t1において目標開極点開
極命令信号Aをトリップコイル5に印加すれば、時間t1
から固有動作時間(T)経過後の時間t2において開極さ
れることになる。この時間t2は、交流電流各相の「危険
なアーク時間帯」を避けた時間帯(位相領域)であるか
ら、真空開閉装置の各相電極が同時に開極しても、開極
による異常なサージ過電圧は発生しない。
なお、第2図においては、三相交流電流のU相電流の
零点パルスZpによって時間t2において開極する場合を説
明したが、保護リレーなどからの開極命令信号が論理積
(AND)回路44に印加されるタミングによって、他相の
零点パルスZpによって開極される場合も、同様に、真空
開閉装置は目標開極点において開極されることになる。
H.発明の効果 本発明によれば、従来技術に比して次のとおりの効果
を奏する。
.真空開閉装置固有の「危険なアーク時間帯」を避け
て電極を開離(開極)するので、開極による発弧サージ
過電圧の発生を確実に防止できることができる。
.簡単な回路構成でコンパクトな過電圧防止装置であ
り、真空開閉装置の遮断指令回路に単に付加するだけで
真空開閉装置の発弧サージ過電圧の発生を防止すること
ができるので、過電圧防止装置自体の特別な取付スペー
スを必要としないなど経済的に優れた真空開閉装置とす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の過電圧防止装置を三相交流電流を遮
断する真空開閉装置に適用した過電圧防止装置の実施例
回路図である。 第2図は、第1図実施例回路の作動、特に真空開閉装置
の目標開極点(時刻)の設定を説明する開極動作説明図
である。 第3,4図は、真空開閉装置の開極時に発生する発弧サー
ジ電流の形態(モード)及びサージ過電圧の変化を説明
する説明図である。 第5図は、真空開閉装置の「アーク時間(開極時点)−
最大発生電圧特性」図である。 「符号の説明」 1は三相交流線路、2及び3は変流器(CT)、4は過電
圧防止装置、5は真空開閉装置のとリップコイル、41は
零点検出器、42は論理和(OR)回路、43は遅延回路、44
は論理積(AND)回路である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流線路に流れる各相交流電流の零点をそ
    れぞれ検出する各相零点検出回路と、前記各相零点検出
    回路の各検出出力である各相零点検出信号間の論理和を
    とる論理和回路と、前記論理和回路の出力である前記各
    相零点検出信号のそれぞれを予め定められた時間だけ遅
    延して目標開極点開極命令信号を出力する遅延回路と、
    前記遅延回路の出力である前記目標開極点開極命令信号
    と保護リレーなどからの開極命令信号との論理積をとり
    該目標開極点開極命令信号を出力して真空開閉装置を開
    極する論理積回路と、から構成する真空開閉装置の過電
    圧防止装置であって、 前記遅延回路の前記「予め定められた時間」は、前記目
    標開極点開極命令信号による真空開閉装置の開極時点
    が、前記各相交流電流の零点通過後の交流位相領域に存
    在する当該真空開閉装置固有の「危険なアーク時間帯」
    を通過した後の交流位相領域内に設定した目標開極点に
    なる時間である、 ことを特徴とする真空開閉装置の過電圧防止装置。
JP63040304A 1988-02-23 1988-02-23 真空開閉装置の過電圧防止装置 Expired - Lifetime JP2660842B2 (ja)

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