JPS6157870A

JPS6157870A - 遮断器の三相等価試験方法

Info

Publication number: JPS6157870A
Application number: JP59179264A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miura; 宏三浦; Shoji Yamashita; 正二山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1986-03-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】に電力系統に用いられる三相一括タンク形遮断器の短絡
試験において、遮断容量が試験設備能力を上回るため直
接試験ができない場合に適用する三相等価試験方法の改
良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

系統の三相遮断は遮断器の開極後、まず１相が遮断し、
続いて２，３相が電気角で９０°後に同時に遮断する形
で行われる。最初を第１相遮断といい、後を第２．第３
相遮断という。（以下第２゜第３相遮断を第２相遮断と
略記する。）従って三相遮断器の等価試験を行う時も、
第１相及び第２相双方の異る遮断現象に対して遮断性能
を検証する必要がある。

三相一括タンク形遮断器は同一タンク内に近接して三相
の遮断部を配置するので、遮断時に遮断部相互間が影響
しあうと考えられる。このため、大電流遮断性能を検証
する時は三相等価試験を行わなければならない。

従来の三相等価試験法を用いて、第２相遮断性能を検証
する場合、次のような問題点がある。すなわち従来の回
復電圧印加方法では第２相遮断後１相に電圧源電圧を印
加し、他相は電流源回復電圧を用いることにより、両相
の差電圧を規定の相間電圧に合せるものであった。この
ため片相の印加電圧が過大になる問題点があった。

また、遮断後の印加電圧がコンデンサを主とした電圧源
から供給されるため、商用周波回復電圧領域では直流と
して残り、実系統の回復電圧を再現しにくいという問題
点があった。

上記の問題点につき現象例を用いて詳細に説明する。第
７図は系統の短絡事故遮断現象を示したものである。す
なわち実線エム、ＩＢ、ＩＯは短絡事故中のＡ、Ｂ、Ｃ
相短絡電流であって、遮断器が三相とも同時に開極し、
各相の遮断部にアークが発生している状態である。三相
のうちアーク電流が最初に零点をむかえた相、図示では
人相の電流が遮断されて（イ）時刻において第１相遮断
が行われる。

人相の電流ＩＡを遮断した直後、実線１で示すように商
用周波電圧の初期部に再起電圧をともなった回復電圧Ｖ
Ａが立ち上る。その後、残りの２相には単相となった電
流が流れ続け、第１相遮断後電気角で９０°の（ＣＩ）
時刻において第２相遮断が行われ、Ｖｏが逆向き位相で
立ち上るから、Ｂ及びＣ相それぞれの遮断部間には差電
圧がかかる。

ここで系統の線間電圧なＥとし、非有効接地系１６８ｋ
Ｖを例にとって、第１相、第２遮断時の回復電圧値を説
明すると、第１相遮断時に極間に現れとなり、第２相遮
断時に第２相及び第３相にそれ圧波高値が現れるから遮
断部の第２相、第３相間には１６６　Ｘ２＝３２２（ｋ
Ｖ）の相間再起電圧波高値がかかる。

第８図は前述した従来の三相等価試験法の一例による遮
断現象を示したものである。第２相遮断後、Ｂ相に電圧
源電圧２′を印加し、Ｃ相は電流源回復電圧３′を印加
する。電圧の点線で示したものは第７図に系統の電圧軌
跡としてかいたものを等価試験との比較のため示したも
のである。この電圧印加法は電流源回復電圧の波高値が
、実情では３０ｋＶ程度しか取れないために、Ｂ　＝　
１６８ｋＶの場合を例にとれば波高値で約３００ｋＶも
の電圧源電圧印加を必要とする。

この結果、第２相遮断の対地印加条件を超過すると同時
に第１相遮断時に検証する極間印加条件（波高値２８８
ｋＶ　）をも上回る苛酷な電圧をかけることになり、系
統の実情に台ないだけでなく供試器の絶縁破壊をまねく
危険性があった。

〔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、回復電圧を印加する電圧源の容量を低
減することができ、かつ供試遮断器の絶縁破壊をまねく
おそれのない遮断器の三相等価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によれば、三相短絡
発電機の少なくとも２相にそれぞれ補助遮断器を挿入接
続した三相電流回路に、三相一括タンク形の供試遮断器
の片極を接続し、対向する極を短絡接地して、三相短絡
回路を構成する一方、高圧側の中間タップ付の変圧器の
高圧側巻線両端と中間タップ間それぞれに波形調整用コ
ンデンサと波形調整用抵抗を直列１；シて接続し、変圧
器の低圧側巻線には第２，３相遮断回復電圧と同期した
単相交流電源と三点ギャップとを直列接続して電圧源回
路を構成し、高圧側巻線の両端を供試遮断器と補助遮断
器の接続部に接続するとともに中間タップを接地して、
変圧器の高圧側巻線と供試遮断器の第２，３相に逆極性
で並列に接続し、三相短絡電流の第２，３相同時遮断後
に、電圧源回路の三点ギャップを始動させて、変圧器を
交流励磁することにより、変圧器の高圧側に発生する電
圧を供試遮断器の２遮断相に互いに逆極性となるように
印加して、第２，３相遮断性能の検証を行うことにより
、回復電圧を印加する電圧源の容量を低減することがで
き、かつ供試遮断器の絶縁破壊をまねくおそれのないこ
とを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の遮断器の三相等価試験方法の一実施例を第
１図及び第２図を参照して説明する。すなわち、三相短
終発電機４のＡ、Ｂ、Ｃ相を三相一括タンク形の供試遮
断器５の片側の極に接続し、これと対向した他側の極を
一括短絡接地して三相電流源回路６を構成する。そして
第２相遮断（前述したように第２，３相遮断を第２相遮
断と略記する）を行うＢ、Ｃ相には補助遮断器７ｂ、７
ｃを接続する。

一方電圧源回路８は変圧器Ｔの端子９，１ｏを有する高
圧側巻線鼎に中間タップ１１を設け、低圧側巻線乳に単
相交流電源ＡＣと三点ギャップＧを直列接続する。また
、高圧側巻線鼎の端子９，１゜と中間タップ１１間に波
形調整用コンデンサＣｅと波形調整用Ｒ，ｅとを直列接
続してそれぞれ接続する。

また変圧器Ｔの高圧側巻線鼎を電圧印加特性に合せて供
試遮断器５のＢ、Ｃ相間に接続する。さらに低圧側巻線
乳に単相交流電源ＡＣと三点ギャップＧとを直列接続す
る。三点ギャップＧは例えばＣ相に設けられる電流零点
検出装置１２と始動装置１３とに接続されて電圧源回路
８が構成される。そして、電圧源回路８の単相交流電源
ＡＣの励磁電圧を規定の相間電圧波高値が得られるよう
に設定する。また人相が第１相遮断、Ｂ、Ｃ相が第２，
３遮断となるように供試遮断器５の開極位相、アーク時
間を設定しておく。

このような回路において、その動作は供試遮断器、及び
補助遮断器７ｂ、７ｃを投入してから三相短終発電機４
より三相短絡電流を供給し、供試遮断器４を開極させる
と、その接触子間でアークを引き始め、最初に電流零点
を迎える人相、すなわち第１相が遮断される。

続いてＢ相、Ｃ相すなわち第２，３相が電気角で９０°
後に遮断されるが、この＄２相遮断と同時に補助遮断器
７ｂ、　７ｃを遮断し、電流源回路６を切り離す。

一方電圧源回路８は電流零点検出装置１２の信号で動作
する始動装置１３が三点ギャップＧを始動して、第２相
遮断時にＢ、Ｃ相に変圧器Ｔがら電圧を印加する。

そして第２図は本発明の遮断器の三相等価試験方法によ
り、三相一括タンク形の供試遮断器５の第２相遮断試験
を行った時の再起電圧波形を示したものである。電圧波
形Ｖ’Ｂ　、　’Ｖ’ｏは電圧印加したＢ相、Ｃ相の回
復電圧の初期部分を測定したもので、規定の相間電圧波
高値をＶ’ｎ　、　Ｖ’Ｏで１／２ずつうまく分散して
いることがわかる。また第１波の立ち上り部分も再起電
圧規格に適合している。

上述した結果から明らかなように本発明の電圧源回路を
用いることにより、第２相遮断性能の検証を行う際、印
加電圧を２相へ均等に分担することが容易であること、
また回復電圧の再起電圧部分を規格通り発生させること
ができ、商用周波部分を作り出せるため系統の現象に近
い試験が可能であることがわかる。さらに定格電圧３０
０ｋＶまで広範な試験条件に適合させることを確認して
いる。

次に本発明の第２の実施例を第３図を参照して説明する
。第１図と同一部分は同符号を付しである。第１図の電
流源回路６の人相に補助遮断器７ａを接続し、電流重畳
電圧源回路１５から第１相、すなわち人相にも電圧印加
することにより、第１相。

第２相遮断性能検証を同時に行うことができる。

なお電流重畳電圧源回路１５の電流重畳電圧源装置１６
は供試遮断器５の補助遮断器７ａ側の人相と、三相−指
摘地側との間に接続され、また電流重畳電圧源装置１６
は三相一括接地された人相に装着された電流零点検出装
置１７と接続される始動装置１８によって始動されるよ
うに接続される。電流重畳電圧源装置１６は図示しない
コンデンサを主体として構成される。この回路の動作は
第１相遮断と同時に補助遮断器７ａを遮断して人相の電
流源回路６を切り離すとともに、電流零点検出装置１７
により、始動装置１８を動作させ、電流重畳電圧源装置
１６を−　　　始動させる。

第４図は第３図の回路における遮断時の現象を示す線図
である。人相が（イ）時刻において遮断され再起電圧１
“が印加され、電気角９０°遅れて、（ロ）時刻におい
て、Ｂ相、Ｃ相に互に逆極性の再起電圧２“、３“がそ
れぞれ印加される。

次に本発明の第３の実施例を第５図を参照して説明する
。第１図と同一部分あるいは同一機能を有する部分は同
符号及び同記号を付しである。この実施例においては、
２台の特性がほぼ同一な変圧器ＴＡ　、ＴＢを接続して
第１図におけるタップ付きの変圧器Ｔに相当させている
。すなわち、変圧器１人、ＴＢの高圧巻線ＷＨ人、　Ｗ
ＨＩＩを並列接続して片側の端子９，１０をそれぞれＢ
相、Ｃ相に接続するとともに、他方の端子１１ａ、ｌｌ
ｂをそれぞれ接地する。。

また高圧側巻線ＷＨＡ　、　ＷＨＢには波形調整用コン
デンサＣｅと波形調整用抵抗Ｒｅとを直接接続してそれ
ぞれに接続する。また低圧側巻線ＷＬＡ　、　ＷＬＢを
並列に接続し、この並列接続した端子間に並列にリアク
トルＬを接続し、一方の端子側にコンデンサＣｓを接続
し、このコンデンサ・Ｃ３にはスイッチＳを介して充電
装置ＰＳを接続する。そしてリアクトルＬとコンデンサ
Ｃｓとの直列回路に並列に三点ギャップＧを接続し、一
方何を接地する。三点ギャップＧは例えば供試遮断器５
の三相一括短絡接地されたＣ相に電流零点検出装置１２
を装着し、これと接続される始動装置１３をギャップに
接続して構成される。

この回路の動作は、コンデンサＣｓを充電後、スイッチ
Ｓで充電装置ＰＳを切り離しておく。そして電圧源動作
時に３点ギャップＧで放電させれば、リアクトルＬと変
圧器ＴＡ　、　’Ｉ’、の巻線との合成インダクタンス
とコンデンサＣｓの直列回路が共振して、変圧器Ｔム、
ＴＢを励磁する。リアクトルＬとコンデンサＣｓとの選
択で共振周波数を商用周波数に調整できるから、第１図
の第１の実施例で示した単相交流源ＡＣと同等の作用を
させることができる。なお、中間タップ付の変圧器の結
線方法を上記の２台並列の結線に合せれば、低圧側回路
に第５図と同様の構成を設ければ同等の作用が得られる
。

次に本発明の第４の実施例を第６図に示す。第１図と同
一部分は同符号を付しである。実用面では必要に応じて
付加する装置、素子、試験場における設備面から定常的
に挿入されるものを付加した構成などがある。三相短絡
発電機４から例えば保護遮断器２１．投入器２２．リア
クトル２３．短絡変圧器加を接続し、各相に補助遮断器
７ａ、７ｂ、７ｃを接続し、供試遮断器５を接続し、こ
の供試遮断器５の一方側は三相−指摘地される。短絡変
圧器２０と補助遮断器７ａ、７ｂ、７ｃと接続され各相
に電流源素子２５を介して接地し、各相を一括して補助
遮断器部を介して、アーク延長装置３１と供試遮断器５
の三相一括短絡接地側の各相に電流零点検出装置２９が
接続される。また補助遮断器と供試遮断器５との電流重
畳電圧装置１８を接続し、供試遮断器５の一括接地した
第１相に設けた電流零点検出装置１７と始動装置工８と
によって電流重畳電圧装置１６を始動するように接続さ
れる。補助遮断器７ｂ、７ｃと供試遮断器５と接続され
る第２．３相は補助遮断器部を介して電圧源装置３２に
接続され、これは三相一括接地した供試遮断器５の第３
相に設けられる電流零点検出装置１２と始動装置１３に
よって始動されるように接続される。その他測定系の各
種素子。

装置、制御装置等図示していないものの付加あるいは削
除がある。

本発明の第５の実施例として、第１図の本発明の第１の
実施例において、変圧器Ｔと単相交流電源ＡＣよりなる
電圧源回路８の波形調整用コンデンサＣｅ及び波形調整
用抵抗Ｒｅを変圧器Ｔの高圧側巻線器から低圧側巻線Ｗ
Ｌに移して゛も実用上の便を考慮して実施することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の方法によれば、供試遮断器
の片側の極に少なくとも第２，３相に補助遮断器を介し
て三相短絡発電機を接続し、供試遮断器の他側の極を三
相一括接地し、供試遮断器の補助遮断器側の第２，３相
に互に逆極性の電圧を印加する電圧源回路を接続し、第
１相遮断後に、第２，３相に互に逆極性の再起電圧を印
加するこ１　　とにより、電圧源の容量を低減すること
ができ、かつ供試遮断器の絶縁破壊をまねくおそれのな
い遮断器の三相等価試験方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遮断器の三相等価試験方法の回路図、
第２図は第１図の本発明の遮断器の三相等価試験方法に
妙第２相遮断試験時における再起電圧波形の線図、第３
図は本発明の第２の実施例の回路図、第４図は第３図の
回路における遮断時の現象を示す線図、第５図は本発明
の第３の実施例の回路図、第６図は本発明の第４の実施
例の回路図、第７図及び第８図は従来の遮断器の三相等
価試験方法による遮断現象を示すそれぞれ線図である。４・・・三相短絡発電機、　５・・・供試遮断器。６・−・三相電流源回路。７ａ、７ｂ、７ｃ・・・補助遮断器、８・・・電圧源回
路。９．１０・・・高圧巻線端子、１１・・・中間タップ。１２　、１７・・・電流零点検出装置。１３　、１．８・・・始動装置。１５・・・電流重畳電圧源回路。１６・・・電流重畳電圧源回路。Ｔ・・・変圧器、　　　　　　ＷＨ・・・高圧側巻線。ＷＬ・・・低圧側巻線、　　　　ＡＣ・−・単相交流電
源。Ｇ・・・三点ギャップ。Ｃｅ・・・波形調整用コンデンサ。Ｂｅ・・・波形調整用抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）三相短絡発電機の少なくとも２相にそれぞれ補助
遮断器を挿入接続した三相電流回路に、三相一括タンク
形の供試遮断器の片極を接続し、対向する極を短絡接地
して、三相短絡回路を構成する一方、高圧側の中間タッ
プ付の変圧器の高圧側巻線両端と中間タップ間それぞれ
に波形調整用コンデンサと波形調整用抵抗を直列にして
接続し、前記変圧器の低圧側巻線には第２、３相遮断回
復電圧と同期した単相交流電源と三点ギャップとを直列
接続して電圧源回路を構成し、前記高圧側巻線の両端を
前記供試遮断器と補助遮断器の接続部に接続するととも
に前記中間タップを接地して、前記変圧器の高圧側巻線
と前記供試遮断器の第２、３相に逆極性で並列に接続し
てなり、三相短絡電流の第２、３相同時遮断後に、前記
電圧源回路の三点ギャップを始動させて、前記変圧器を
交流励磁することにより、前記変圧器の高圧側に発生す
る電圧を前記供試遮断器の２遮断相に互いに逆極性とな
るように印加して、第２、３相遮断性能の検証を行うこ
とを特徴とする遮断器の三相等価試験方法。
（２）電圧源回路は変圧器の低圧側巻線に充電装置を有
するコンデンサと三点ギャップを直列接続するとともに
低圧側巻線に並列にリアクトルを接続し、第２、３相遮
断後に、予め充電した前記コンデンサを前記三点ギャッ
プを介して放電させる特許請求の範囲第１項記載の遮断
器の三相等価試験方法。
（３）電流源回路が三相とも補助遮断器を接続してなり
、別の補助遮断器を介して供試遮断器の第１相に並列に
コンデンサ、リアクトル、抵抗及び放電ギャップからな
る電圧源回路を接続した特許請求の範囲第１項記載の遮
断器の三相等価試験方法。
（４）電圧源回路は特性の揃つた２台の変圧器を備えた
特許請求の範囲第１項記載の遮断器の三相等価試験方法
。