JPS62291822A

JPS62291822A - 妨害ア−ク検出器

Info

Publication number: JPS62291822A
Application number: JP62139084A
Authority: JP
Inventors: ルードルフ・フイツシエル
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1987-06-04
Publication date: 1987-12-18
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: EP0249815A1; EP0249815B2; US4791518A; JP2519248B2; EP0249815B1; DE3781464D1

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】３、発明の詳細な説明この発明は、特許請求の範囲第１項の上位部分による少
なくとも１個の電気遮断器を有し、暗闇にしてある電気
設備の第１の室で妨害アークを検出する装置に関する。

このような装置は、例えばヨーロッパ特許第１２６２７
０号公報から公知である。この公知の装置では、ガス絶
縁され、金属封止されている高電圧遮断器設備の中で望
ましくない妨害アークを確実に検出できる。しかしなが
ら、この公知の装置では、業務上の開閉操作によって生
ずる開閉時のアークをその全燃焼期間にわったて弱める
ことが必要である。この消失期間には、例えば、絶縁不
良のため生しる全設備の損害に導き得る妨害アークを検
出することができない。特に、遮断器あるいは接地開閉
器では、開閉アークの期間が１秒にもなるので、望まし
くない長期間の消失時間が必要である。

この発明は、特許請求の範囲に示してあるように、場合
によって生ずる妨害アークを遮断器又は接地開閉器の開
閉アークの燃焼期間に比べて比較的短い時間間隔で表示
できる電気設備中の妨害アーク検出装置を提供すると言
う課題を解決している。

この発明による装置は、電気設備の遮断器又は接地開閉
器の開閉アークの燃焼期間の一部の範囲で妨害アークを
監視できる。こうすることにより、電気設備が妨害アー
クで損害を受ける危険を相当低減させてくれる。それど
ころか、既に設置してある電気設備を新奇に問題なく補
強できることでも有利である。

以下に、この発明を図面にも基き詳しく説明する。

第１図には、高電圧導体２とこの導体２を取り巻き、絶
縁ガスを充満した金属容器３を有する金属封止高電圧開
閉設備１が示してある。この導体２は、二つの絶縁体４
．５で支持されていて、これらの絶縁体は、高電圧開閉
設備１中でガス封入して暗闇にしてある室６．７．８を
仕切っている。室６には、高電圧電力遮断器９が、また
室７には、高電圧遮断器又は接地開閉器１０が設置して
ある。これに対して、室８には、開閉装置はなにもなく
、例えば、電流又は電圧変換器があってもよい。

金属容器３には、図示していないが、室６．７．８の各
々−個に割り当てである開口部がある。この開口部は、
透明ガラス窓１１．１２．１３によってそれぞれガス封
止してある。ガラス窓１１．１２．１３の外面上には、
それぞれ図示していないε光波膜があり、３本の光導体
１４．１５．１６の内の一つの端部が持ち込まれている
。この三本の光導体の他端はそれぞれ３個の光電変換器
１７．１８．１９の内の一つの入力端につながっている
。

上記光電変換器１７．１８．１９の出力端は、それぞれ
これらの変換から供給さあれた電気信号を後記する一定
の基準に基き演算処理する処理回路２０の入力端につな
がっている。上記の基準は、例えば高電圧電力遮断器９
の開閉時に出現する正規の開閉アーク又は、例えば、遮
断時に生ずる望ましくない妨害アークによる光パルスの
間を区別する。妨害アークが確定されると、演算処理回
路２０が、高電圧開閉設備１の図示していない早い接地
開閉器のような短絡構成部品の妨害アークに作用する出
力信号を形成する。

演算処理回路２９には、光電変換器１７．１８．１９の
電気出力信号を受は取る４個のしきい値検出２１．２２
．２３．２４及び一致回路２５．２個のタイミング回路
２６．２７及びパルス処理回路２８がある。この場合、
しきい値検出器２１は、入力側で光電変換器１９の出力
端に、また出力側でパルス処理回路２８の入力端に動作
接続している。同じように、しきい値検出器２２は、入
力側で光電変換器１７の出力端に、また出力側でタイミ
ング回路２６を経由してパルス処理回路２８の他の入力
端に接続している。更に、しきい値検出器２３と２４は
、入力側でそれぞれ光電変換器１８の出力端に、また出
力側でそれぞれ一致回路２５の２出力端の一つに接続し
ている。一致回路２゛′５の出力端は、タイミング回路
２７を介しパルス処理回路２８につながっている。

第２図には、高電圧開閉設備１の室６．７及び８中に現
れるアークの光強度φの時間特性が示してある。

開閉器のない室８では、高電圧開閉設備の開閉操作を行
っても開閉アークは出現しない。従って、室８は暗闇の
ままである（第２（ａ）図の左図）。

故障の場合には、室８に妨害アークが現れ、その光強度
は光導体２を通過する光りの流れの周期に依存して振動
する（第２（ａ）図の右図）。

高電圧遮断器又は接地開閉器１０のある室７では開閉操
作しないと通常暗い（第２（ｂ）図の左図）。

容量性の電流を遮断するときには、短い急激な光パルス
を有する開閉アークが生じる。減衰の少ない直径２００
μｍの光導体を使用して約１ｍ離れたところからアーク
を間接観察する場合、直く後に述べる光出力を光電変換
器の光ダイオードに関連ずけると、この光パルスは典型
的な値として強度変化ｄφ／　ｄ　ｔ　＞　ｌ　Ｑ　ｎ
Ｗ／ｐ　ｓで、それぞれが長くても１５０μｓの期間を
有する（第２（ｃ）の左図）。

誘導性の電流を切り換える場合には、持続期間が長く、
ゆっくりと上界する光パルスの開閉アークが現れる。前
記の測定条件下では、そのような光パルスは、光強度の
変化ｄφ／ｄ　ｔ　＜　１　ｎＷ／ｕ　ｓと１ｍｓより
長い期間を有する（第２（ｄ）図の左図）。

故障の場合では、室７には切換作業のない状態（第２（
ｂ）の右図）でも、また容量性の電流を切換えたく第２
（ｃ）図の右図）ときでも、妨害アークによって支配さ
れる光パルスが現れる。このパルスは、１ｍｓより長く
持続し、１０ｎＷ／μＳより大きい光強度の変化を有す
る。

誘導性の電流を切換える場合には、妨害アークの出現が
起こりそうにないので、そのような故障は除外できる（
第２（ｄ）図の右図）。

高電圧電力遮断器９のある室６では、切換のない状態で
正常時に暗い（第２（ｅ）の左図）。

切換作業によって開閉子−りのため長い期間支配する光
パルスが生し、このパルスは２５ｍｓ後に既に消失して
いる（第２（ｒ）図の左図）、。

故障の場合には、切換）桑作のない場合（第２（ｅ）図
の右図）でも、また切換操作の場合（第２（ｆ）図の右
図）でも、妨害アークが現れ、このアークは２５ｍｓ＆
も未だ燃焼している。

室８中に、妨害アークが現れると、その光パルスはセン
サ１３によって捕捉され、光導体１６を介して光電変換
器１９に導入される。変換器１９によつ光パルスから生
じる電気信号はしきい値Ｉ＊出器２１に作用する。この
しきい値検出器２１は上記電気信号の振幅の予め定めで
ある限界値以上になると応答し、パルス処理回路２８の
ところで妨害アークの出現を表示する故障信号を出す。

高電圧電力遮断器９を有する室６中でアークが生じると
、この場合には、開閉アーク又は妨害アーク又は開閉及
び妨害アークが問題となる。上記の判定基準に基いて、
妨害アークが燃えるか、燃えないかをもっと簡単な方法
で判定できる。この場合には、センサ１１と光導体１４
を介して光電変換器１７に印加される光パルスが電気信
号に変換される。しきい値検出器２２は、この電気信号
の振幅の予め定めである限界値以上でタイミング回路２
６に働く出力信号を出す。この出力信号は、所定の時間
差、例えば、２５ｍｓの後にも未だタイミング回路２６
に作用していると、このタイミング回路２６はパルス処
理回路２８に妨害アークを信号化した信号を供給する。

しかしながら、出力信号が一正規の切換作業の場合−上
記の時間差の経過前、例えば、５又は１゜ｍｓ後、振動
しながら消失するなら１．タイミング回路２６は信号を
供給しない。

亮電圧遮断器又は接地開閉器１０を有する室７にアーク
が生じると、この場合にも、開閉アーク又は妨害アーク
、あるいは、開閉及び妨害アークが問題となり得る。上
記の判定基準に基き、この場合でも、Ｐ、ＩＬな方法で
望ましくない妨害アークが燃えているかどうか判定でき
る。その際、センサ１２及び光導体１５を介して光電変
換器１８に導入される光パルスは、電気信号に変換され
る。しきい値検出器２３は、この電気信号の立ち上がり
の予め定めである限界値以上で、一致回路２５の第１入
力端に作用する出力信号を与える。しきい値検出器２４
は、上記電気信号の振幅の予め定めである限界値以上で
、一致回路２５の第２入力端に働く出力信号を供給する
。

この−敗回路２５の出力は、正の立ち上がりが第２入力
端に現れて、一つの信号が第１入力端に印加されたとき
、作動する。一致回路２５の出力は、しきい値検出器２
４の出力端に接続している一致回路２５の第２入力端が
作動している限り働いている。この期間中しきい値検出
器２３の出力端に接続している第１入力端は、一致回路
２５の特性に影響を与えない。タイミング回路２７は、
出力信号が一致回路に現れると、この信号が、所定の時
間差、例えば１ｍｓより長く継続するかどうか調べる。

そうであれば、妨害アークの出現を信号化した信号がパ
ルス処理回路２８に供給される。

第３図には、光電変換器１８によってもたらされた電気
信号の演算処理に適した回路図が示してある。

この回路では、しきい値検出器２３の出力が、例えば、
１μｓの信号幅を有する立ち上がりでトリガされるモノ
ステーブルマルチバイブレータ２９を介して、立ち上が
りでトリガされるＤフリップフロ、プ３０のデータ入力
端りに働き、また、しきい値検出器２４の出力は、例え
ば、０．５μｓの信号遅延時間を有する遅延回路３１を
介して、一方では上記Ｄフリップフロップ３０のクロッ
ク入力端Ｃ１に、他方では、例えば１μｓの信号幅を有
する立ち下がりでトリガされるモノステーブルマルチバ
イブレータ３２を介してＤフリップフロップ３０のクリ
ヤ入力端Ｃ２に作用する。

ここで、第４（ａ）図に示すような、クロック入力端Ｃ
１に立ち上がりを有する信号が現れると、データ入力端
りに現れる信号が出力端Ｑに達する（−敗の動作）。出
力端Ｑ形成され信号は、クロック入力端Ｃ１に正の信号
が生じ、そのためクロック入力端Ｃ１に印加される信号
の立ち下がりが、モノステーブルマルチバイブレータ３
２を介してリセット出力端Ｃに作用しない限り、生じた
ままになっている。

アーク期間に依存するクロック信号が、例えば、１ｍｓ
の予め定めである時間差より長い場合、第３図には示し
てないタイミング回路２７が、妨害アークの発生を表示
する故障信号をパルス処理回路２８に与える。クロック
入力端Ｃ１及びモノステーブルマルチバイブレータ３２
に現れる信号の立ち下がりが作動すると、立ち下がりで
トリガされるモノステーブルマルチバイブレータ３２は
、Ｄフリップフロップ３０のクリヤ入力端Ｃ２に作用す
る信号を供給し、それによって、Ｄフリップフロップ３
０の出力５ｉＱは、再びリセットされる。

第４（ａ）図に示してあるように、データ入力端りに加
っている信号とクロック入力端Ｃ１に現れる立ち上がり
が同時に生じない（例えば、パルス状の乱れ）。Ｄフリ
ップフロップ３０の出力端Ｑに出力信号が出なくて、妨
害アークを表示する故障信号も生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高電圧開閉設備の妨害アークを検出するこの
発明により実施される装置の系統図、第２図は、第１図
による装置で監視されている高電圧開閉設備の室に生じ
るアークの光強度φの時間経過、第３図は、光強度φの
時間経過に付属する電気信号を検出する第１図に従う装
置の回路図、第４図は、第３図による回路の電気信号の
時間経過のグラフである。図中引用記号：６．７．８・・・・室９・・・・高電圧電力遮断器１１．１２．１３・・ガラス窓（センサ）１４．１５．
１６・・光導体１７．１８．１９・・光電変換器２】、２２．２３．２４・・しきい値検出器２５・・一
致回路２６．２７・・タイミング回路２８・・パルス処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の室（６、７、８）の妨害アークの光パルス
を検出する少なくとも１個の第１光センサ（１１、１２
、１３）と、上記第１光センサで検出した光パルスを第１室から取り
出す少なくとも１個の第１光導体（１４、１５、１６）
と、取り出した光パルスを第１電気信号に変換する少なくと
も１個の光電変換器（１７、１８、１９）と、上記第１電気信号を演算処理する少なくとも１個の演算
処理回路とを有する電気設備の中の少なくとも１個の電気開閉器を
有し、暗闇にしてある室（６、７、８）の妨害アークを
検出する装置において、演算処理回路（２０）は、妨害アークにも、正規の開閉
アークにも帰還してある第１光電変換器（１７、１８、
１９）中で変換された第１電気信号で作動されていて、
上記演算処理回路（２０）は、第１電気信号の時間経過
を検出する回路配置を有し、この回路配置が、妨害アー
クに帰還される電気信号を正規開閉アークに帰還してあ
る信号から区別することを特徴とする妨害アークの検出
装置。
（２）第１の室（６）に配設した高電圧電力遮断器（９
）を有し、上記回路配置が、第１電気信号の振幅によっ
て制御されるしきい値検出器（２２）を有し、この検出
器（２２）に後続し、第１電気信号の期間を調べるタイ
ミング回路（２６）を有すること特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の検出装置。
（３）タイミング回路（２６）は、短くても２５ｍｓの
時間単位をゆうすること特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の検出装置。
（４）第１の室（７）に配設してある高電圧遮断器又は
高電圧接地開閉器（１０）を有し、上記回路配置が第１
電気信号の立ち上がり部分によって制御される第１しき
い値検出器（２３）と上記第１電気信号の振幅によって
制御される第２しきい値検出器（２４）と、第１及び第
２しきい値検出器の出力が入力端に作用する一致回路（
２５）と、この一致回路（２５）に後続し、一致回路（
２５）の出力信号の期間を調べる第１タイミング回路（
２７）とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の検出装置。
（５）第１しきい値検出器（２３）は、立ち上がりが所
定の限界値以上にある光パルスに応答し、第２しきい値
検出器（２４）は、振幅が所定の限界値以上にある光パ
ルスに応答し、第１タイミング回路（２７）は、所定の
設定時間を乗り越えた入力信号に応答することを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の検出装置。
（６）一致回路（２５）は、Ｄフリップフロップ（３０
）のデータ入力端（Ｄ）に第１しきい値検出器（２３）
の出力が、また上記Ｄフリップフロップ（３０）のクロ
ック入力端（Ｃ１）に第２しきい値検出器（２４）の出
力が作用すること特徴とする特許請求の範囲第４項又は
第５項記載の検出装置。
（７）第１しきい値検出器（２３）とＤフリップフロッ
プ（３０）のデータ入力端（Ｄ）との間には、立ち上が
りでトリガだれるモノステーブルマルチバイブレータ（
２９）が、またＤフリップフロップ（３０）のクロック
入力端（Ｃ１）とクリヤ入力端（Ｃ２）の間には、立ち
下がりでトリガされるモノステーブルマルチバイブレー
タ（３２）が接続されていることを特徴とする特許請求
の範囲第６項記載の検出装置。
（８）第２の室（６）に設置してある高電圧電力遮断器
（９）を有し、第２の室（６）の妨害アークの光パルスを検出する少な
くとも１個の第２光センサ（１１）と、第２光センサ（
１１）によって検出した光パルスを第２の室から取り出
す少なくとも１個の第２光導体（１４）と、取り出した光パルスを演算処理回路（２０）に導入し、
第２電気信号に変換する少なくとも１個の第２光電変換
器（１７）とを有し、回路配置が第２電気信号の振幅によって制御さ
れる第３しきい値検出器（２２）と、この第３しきい値
検出器（２２）に後続し、第２電気信号の期間を調べる
第２タイミング回路（２６）とを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第４〜７項のいずれか１項に記載の検
出装置。
（９）第３の室（８）を有し、この第３の室（８）の妨害アークの光パルスを検出する
少なくとも１個の第３光センサ（１３）と、この第３センサ（１３）によって検出された光パルスを
第３の室（８）から取り出す少なくとも１個の第３光導
体（１６）と、取り出した光パルスを演算処理回路（２０）に導く第３
電気信号に変換する少なくとも１個の第３光電変換器（
１９）とを有し、回路配置は第３電気信号の振幅によって制御さ
れる第４しきい値検出器（２１）を有することを特徴と
する特許請求の範囲第８項記載の検出装置。