(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルクラッド・サブステーションのベイの遮断器（Ｄ）の外装内に確立される内部アーク（２）と遮断アークの弁別法であって、前記遮断器と協働する保護システムが、内部アークの発生を検出し、検出に応答して、前記保護システムが前記遮断器に制御ユニットを介して引き外し命令を伝達して前記遮断器の接点を分離し、この分離により前記遮断器内で遮断アークを発生させ、
前記内部アーク（２）と遮断アークの弁別法は、
制御管理装置の収集処理ユニットに接続されたセンサが、前記遮断器の前記外装内部で誘電性ガスの圧力を連続して読み取り、前記収集処理ユニットが前記圧力の読み取りを記録するステップと、
前記保護システムから前記遮断器に引き外し命令が伝達された瞬間において、引き外し命令が伝達された瞬間以前に読み取り記録された第１の圧力値を回収するステップと、
前記第１の圧力値を前記伝達された瞬間以降であるが前記遮断器の接点が分離する前に読み取った第２の圧力値と比較するステップとを含み、
前記比較するステップの比較結果が、前記第２の圧力値が前記第１の圧力値を超えることを示す場合には、内部アークが、前記遮断器の前記外装内で発生したことを意味し、
前記比較するステップの比較結果が、前記第２の圧力値と前記第１の圧力値が等しいことを示す場合には、内部アークが前記遮断器の前記外装内で発生せず、遮断アークが前記遮断器の前記外装内で発生したことを意味する、内部アーク（２）と遮断アークの弁別法。
【請求項２】
前記第１の圧力値は、引き外し命令が前記保護システムから前記遮断器に伝達された瞬間よりも前の時点より以前に読み取られ、前記瞬間と前記時点の間の時間差は、内部アークの発生に関する前記保護システムの応答時間に等しい、請求項１に記載の内部アーク（２）と遮断アークの弁別法。
【請求項３】
前記遮断器の前記外装内部の誘電性ガスの圧力を読みとるために密度センサを用いる、請求項１に記載の内部アーク（２）と遮断アークの弁別法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間または高電圧メタルクラッド・サブステーションのベイの遮断器の外装内に確立される、一般に遮断アークよりも強い振幅を持つ内部アークと遮断アークとを弁別するための方法に関し、前記遮断器の外装内部で誘電性ガスの圧力を読み取り、保護システムが、内部アークの発生を検出し、応答として遮断器に引き外し命令を伝達してその接点を分離し、この分離により遮断アークを発生させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
このようなメタルクラッド・サブステーションは、一対のファーダ・バスバーにより並列接続された複数のベイからなり、各ベイは、遮断器と直列に、バスバー断路器（またはセレクタスイッチ断路器）と出力フィーダとを含む。１つのベイの各器具は、外装を通る導体との電位差を維持するように加圧誘電性ガスを満たした気密外装に封入されている。従って１つのベイは、各種の電気器具の複数の外装からなる複数の区画から構成される。
【０００３】
ベイの一区画の外装と導体との間に発生するアーク放電は、内部アークと称される。メタルクラッド・サブステーションを流れる電流の測定を介してこのような不良を検出するために周知のように保護システムが設けられている。しかしながら、保護システムは内部アークの位置を突き止めることができないので、メタルクラッド・サブステーションのベイを識別することもできなければ、内部アークが発生するこのベイの区画を識別することもできない。
【０００４】
各ベイの区画は、外装内部にある誘電性ガスの圧力を決定するための圧力センサを備える。内部アークが１つの区画で発生する場合、圧力センサが圧力増加を検出するので、この区画を識別できる。
【０００５】
不良のある区画を圧力増加により識別することは、１つのベイの断路器または出力フィーダの場合には問題がない。
【０００６】
反対に、遮断器の場合には弁別の問題が提起される。実際、保護システムが電気装置において電流不良を検出すると、遮断器に向けて引き外し命令を送り、遮断器はこの命令を受けて開いてしまう。各遮断器が開くと、遮断アークと称される短絡アークが伸び、誘電性ガスの圧力を増加させる。
【０００７】
メタルクラッド・サブステーションのベイの遮断器に内部アークが発生したかどうか知るには、保護システムが送る引き外し命令に必然的に従う遮断アークを弁別することが必要不可欠である。
【０００８】
一見してよさそうな解決法は、内部アークによる圧力増加と遮断アークによる圧力増加とを比べて振幅で弁別する方法に基づいている。だが、この解決法は全ての場合に適用可能なわけではなく、特に内部アークが弱い場合には適用できない。何故なら内部アークにより引き起こされる圧力増加は、強い短絡電流の遮断の場合に引き起こされる圧力増加と同じ大きさだからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、内部アークが弱い場合にも全面的に適用され、実施が簡単で既存の装置に安価に取り付けられる方法を用いて、電気装置に属する遮断器で遮断アークと内部アークを弁別することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本となる考え方は、保護システムが引き外し命令を送る時点と、遮断器を開いたときの遮断アークの発生時点との間の一定の時間を考慮に入れることにある。
【００１１】
特に本発明は、中間または高電圧メタルクラッド・サブステーションのベイの遮断器の外装内に確立される内部アークと遮断アークの弁別法を目的とし、この方法は、前記遮断器の外装内部で誘電性ガスの圧力の読み取りを用い、保護システムが、内部アークの発生を検出し、応答として遮断器に引き外し命令を伝達してその接点を分離し、この分離により遮断アークを発生させるものであって、
遮断器の外装内部で誘電性ガスの圧力を連続して読み取るステップと、
前記圧力の読み取りを記録して、引き外し命令の伝達時点以前に読み取った第１の圧力値を前記伝達時点以降に回収するステップと、
第２の値が第１の値を超える場合に遮断器の前記外装内に内部アークが確立されたことを、またはこの２つの圧力値が等しい場合に遮断器の前記外装内に内部アークが確立されなかったことを識別するために、前記第１の圧力値を前記伝達時点以降に読み取った第２の圧力値と比較するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明による方法の特定の実施形態によれば、第２の圧力値は、引き外し命令以降に読み取った圧力に対応するが、これは、接点の一方の可動接点が他方の固定接点に対して移動するがまだ分離点には至らない遮断器の機械的な応答時間を考慮するためである。従って遮断アークはまだ伸ばされていないので、外装内の圧力増加に対する遮断アークの作用はまだゼロである。
【００１３】
本発明による方法のもう１つの特定実施形態によれば、第１の圧力値は、引き外し命令以前に読み取った圧力に対応し、これは、内部アークの発生時における保護システムの電子応答時間を考慮するためである。内部アークはまだ発生していないので、記録保存された圧力が遮断器の基準圧力を示す。
【００１４】
本発明の他の特徴及び長所は、添付図により示された方法の実施形態の下記説明を読めば明らかになるだろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、図１の中間または高電圧遮断電気装置で実施される。この装置は、二対のバスバーＪ１、Ｊ２により相互接続されたここでは単相型の３個のベイＴを含み、各ベイは、遮断器Ｄと、バスバー対に接続されるセレクタスイッチ断路器Ｓと、出力フィーダＬとから構成される。これらの様々な器具は、それに対応する数の互いに気密な異なる区画を形成する。この区画は、たとえばヘキサフルオロ硫黄ＳＦ６のような加圧誘電性ガスでそれぞれ満たされ、外装内部に配置される導体Ｃとの電位差を維持するようにしている。
【００１６】
各遮断器は、導体Ｃが通過する外装内部に配置された２個の接点１、３を含む。従って、遮断器の外装は加圧誘電ガスで満たされ、センサ５が外装に設けられて外装内部の圧力を読み取る。遮断器に結合されるセンサ５により読みとられた圧力値は、圧力を連続して記憶するための圧力信号収集処理ユニットを含む制御管理装置Ｕに供給される。
【００１７】
電気装置はまた、出力フィーダＬの区画内部でベイの入口にそれぞれが配置される３個の変流器Ｔ’を介して、外装と電気装置の一区画の導体Ｃとの間の内部アーク２の発生を検出可能な保護システムＰを同様に含む。このような検出に応答して保護システムは、遮断器Ｄに向かって引き外し命令１５を送り、遮断器Ｄは、この命令を受け取ると開く。引き外し命令は、各遮断器の接点１と３に制御ユニット７を介して伝達される。同時に保護システムＰは、各遮断器に対する引き外し命令以前に記録された圧力値を回収するために、収集処理ユニットＵに信号１９を送る。
【００１８】
先に述べたように、圧力増加の決定により３個の遮断器Ｄの１つで内部アーク２の位置を突きとめるには、保護システムが送る引き外し命令に必然的に従う遮断アークから内部アークを判別することが必要不可欠である。
【００１９】
本発明によれば、引き外し命令以降に決定される圧力と、この命令以前に決定且つ記憶された圧力との比較によって弁別を行う。内部アークは、命令以降の圧力が記憶された圧力を越える場合に遮断器で識別され、遮断アークは、２個の圧力が同じである場合に識別される。
【００２０】
図１の実施形態では、制御管理装置の収集処理ユニットＵによって２個の圧力を比較し、「内部アーク」かまたは「遮断アーク」の情報を発生する。
【００２１】
本発明の第１の特定の実施形態によれば、引き外し命令以降の圧力が決定される瞬間は、遮断器が開くときに記録される圧力曲線により決められる。
【００２２】
図２および３では、短絡電流の遮断テストと内部アークのテストとで記録された遮断器Ｄの開放に関する時系列グラフを示した。このテストの間、保護システムＰと同じやり方で遮断器の接点の制御ユニット７に引き外し命令１５を送った。この保護システムは、遮断テストの構成には加えられておらず、電気装置の実際の作動構成にのみ存在することに留意されたい。遮断テストは、図２では内部アークがない場合に実施し、図３では遮断器内に人工的に引き起こした内部アーク２がある場合に実施した。
【００２３】
遮断器内の圧力変化は、圧力曲線９により示されている。同時に、遮断器を流れる電流の一時的な変化を曲線１３で記録した。引き外し命令１５との比較に注視すると、圧力は、電流の急変に対応する瞬間１７からしか増加せず、遮断器に配置された接点の分離の結果として生じた遮断アークの形成としてこれを解釈することができる。遮断アークの持続時間の長さは約１０ｍｓであるので、この立ち上がりは急である。従って本発明を実施するには、遮断器の接点の間に伸びる遮断アークにより圧力が増加する前の、引き外し命令以降の圧力を決定する瞬間１７を選択する。
【００２４】
内部アークがない場合には圧力が引き外し命令と同時には増加しないという事実は、遮断器の固定接点に対する可動接点の移動に特有の機械的な応答時間に起因する。この第１の開放フェーズは、接点が有効に分離すると終了し、２個の接点の間に遮断アークが伸びる第２のフェーズに先行する。
【００２５】
図２の実施形態では、テスト結果の遮断器の応答時間は約２０ミリ秒（ｍｓ）である。このような遮断器を含む電気装置で本方法を実施するには、引き外し命令１５に対して２０ｍｓだけずれた瞬間１７を選択する。
【００２６】
このため短絡電流の遮断テストから、電流曲線により裏付けられる圧力曲線を用いれば、固定接点に対する可動接点の移動という同一機構を備えた各遮断器または各タイプの遮断器に対して、引き外し命令以降に圧力決定の瞬間を決めることができる。
【００２７】
電気装置の保護システムは、そのエレクトロニクスに応じた通常約１０ミリ秒の固有の応答時間を持っている。各遮断器に対して、有利には、保護システムの応答時間に少なくとも等しい持続時間の引き外し命令に先行して決定された圧力を、収集処理ユニットのメモリに保存するように構成する。このようにして、決定された圧力が、内部アークのあらゆる発生前に、遮断器の基準圧力を示すことが確かになる。
【００２８】
図２では、たとえば、引き外し命令に先行して圧力を決定する瞬間１１を−１００ｍｓに決定できる。収集処理ユニットのメモリは、１００ｍｓの間、時間の経過に従って記録される瞬間圧力のスタックを含む。引き外し命令と同時に信号１９を受信すると、収集処理ユニットは、メモリのスタックから、記憶された第１の瞬間圧力すなわち−１００ｍｓの時点で蓄積された圧力を引き出し、引き外し命令以降に決定された圧力をこの圧力と比較できるようにする。
【００２９】
図２では、−１００ｍｓの瞬間に決定される圧力は、引き外し命令１５に対して＋２０ｍｓの瞬間に決定される圧力に等しい。この方法から、電気装置の実際の作動時に、このように圧力が同じ遮断器では、保護システムが送る引き外し命令の最初の内部アークが発生していないと結論することができる。
【００３０】
図３では、−１００ｍｓの瞬間に決定される圧力は、引き外し命令１５に対して＋２０ｍｓの瞬間に決定される圧力よりも小さい。電気装置の実際の作動時に、このように圧力が同じではない遮断器では、保護システムが送る引き外し命令の最初の内部アークが発生していると結論することができる。
【００３１】
有利には、遮断テストよりも実施が簡単なルーチンテストにより引き外し命令以降の圧力を決定する瞬間を定めるように構成する。しかしながら遮断テストは、引き外し命令と遮断器の接点の有効な分離との間の圧力変化がないことを読みとれる唯一のテストである。
【００３２】
ルーチンテスト時には、遮断器の接点１と３の間の電気連続性の読み取り曲線を用いて、引き外し命令以降の接点の有効な分離の瞬間にアクセスし、たとえば一方の経路が直列の接点１と３に、他方の経路が引き外し命令１５に接続される２個の経路を持つオシロスコープを用いて、この曲線を収集し、ディスプレイする。テストは電圧を印加せずに行われ、従って内部アークも遮断アークもない。このテストは主に、接点の分離を記録する瞬間を決定することにより、テストされる遮断器の機械的な応答時間を決定することができる。
【００３３】
ルーチンテストでテストされた遮断器を含む電気装置でこの方法を実施するには、接点の有効な分離に対応する電気的な妨害が発生する前に、引き外し命令以降の圧力を決定する瞬間を定める。
【００３４】
好適には、遮断器の各外装に取り付けられる圧力センサは、遮断器の機械的な応答時間または保護システムの電子的な応答時間よりも応答時間がずっと短い。この方法を実施するには数ミリ秒の応答時間が受け入れられる。
【００３５】
同じく好適には、圧力センサは、約千分の数十、一般には０．０５％の解像度を有する。こうしたセンサにより、本発明による方法は、相対的な圧力差が０．５％前後で相対的な誤差限界が１０％の内部アークを識別する。このような解像度により、弱い内部アークを遮断アークから弁別することができる。制御管理装置Ｕに密度信号を供給するために、有利には、温度補正機能付きの圧力温度センサ型密度センサを使用することができる。このタイプのセンサは、熱交換がまだ全く行われないので、内部アークまたは遮断アークの発生に続く数秒の間に圧力センサと同じ応答を有する。
【００３６】
好適には遮断器の機械的な応答時間に等しい時間間隔について瞬間圧力を平均値で処理するように予定されている。図２及び３では、周波数変換によりフィルタ処理されて２０ｍｓごとにサンプリングされた瞬間圧力信号により圧力曲線を再構成している。このようにして５０Ｈｚで全ての妨害を除去することにより、遮断器の電流と圧力センサの信号との誘導結合に対して一定の安全性を得ている。
【００３７】
さらに、本発明による方法は実施が簡単であることに気づく。
【００３８】
引き外し命令前後の圧力を比較するための圧力信号の収集及び処理は、依然として従来の作業に制限される。この方法では圧力センサを用いているが、こうした圧力センサは、大抵の場合、たとえば外装の外への誘電性ガスの漏洩率を監視するといったような他の諸機能を果たすために遮断器に既に備えられている。保護システムについても同様である。従って、機材手段への投資が削減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】二対のバスバーにより接続された３個のベイを含む電気装置の概略図である。
【図２】図１に示された電気装置の遮断器における遮断アークで、内部アークがない場合の圧力増加をテストで記録した時系列グラフである。
【図３】図１に示された電気装置の遮断器における内部アークで、内部アークがある場合の圧力増加をテストで記録した時系列グラフである。
【符号の簡単な説明】
１、３  接点
２  内部アーク
５  センサ
７  制御ユニット
９  圧力曲線
１３  電流曲線
１５  引き外し命令
Ｔ  ベイ
Ｔ’  変流器
Ｊ１、Ｊ２  バスバー
Ｄ  遮断器
Ｓ  セレクタスイッチ断路器
Ｌ  出力フィーダ
Ｃ  導体
Ｕ  制御管理装置または収集処理ユニット
Ｐ  保護システム
【図１】
0004757968.tif 000002
【図２】
0004757968.tif 000003
【図３】
0004757968.tif 000004