(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、
第２の交流電源に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、
前記第１の低圧巻線および第１の交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、
前記第２の低圧巻線および第２の交流電源に直列に接続された第２の開閉手段と、
供試避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、
前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記第１の高圧巻線に直列に接続された補助遮断器と、
を有することを特徴とする避雷器放圧試験装置。
【請求項２】
前記第１の開閉手段および第２の開閉手段の少なくとも一方は、互いに直列に接続された保護遮断器と投入開閉器とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の避雷器放圧試験装置。
【請求項３】
前記第１の開閉手段および補助遮断器が開状態で前記第２の開閉手段を開から閉にし、第２の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流し、それから所定時間後に、前記第２の開閉手段を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止め、さらに、それから所定時間後に、前記補助遮断器を閉にし、さらに前記第１の開閉手段を閉にして、第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流し、それから所定時間後に、前記補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるように制御するシーケンサ装置をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の避雷器放圧試験装置。
【請求項４】
交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、
前記第1の低圧巻線に対して並列に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、
前記第１の低圧巻線および交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、
供試器避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、
前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記第１の高圧巻線に直列に接続された第１の補助遮断器と、
前記第２の高圧巻線に直列に接続された第２の補助遮断器と、
前記第２の高圧巻線および第２の補助遮断器に直列に接続されたリアクトルと、
を有することを特徴とする避雷器放圧試験装置。
【請求項５】
前記第１の開閉手段は、互いに直列に接続された保護遮断器と投入開閉器とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の避雷器放圧試験装置。
【請求項６】
前記第１の開閉手段を閉状態にし、第1の補助遮断器は開状態で前記第２の補助遮断器を投入状態にし、前記第２の高圧巻線およびリアクトルを通じて前記供試避雷器に電流を流し、それから所定時間後に、前記第２の補助遮断器を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止め、さらに、それから所定時間後に、前記第1の補助遮断器を閉にし、前記第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流し、それから所定時間後に、前記第１の補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるように制御するシーケンサ装置をさらに有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の避雷器放圧試験装置。
【請求項７】
避雷器放圧試験装置を用いた避雷器の放圧試験方法であって、
前記避雷器放圧試験装置は、
第１の交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、
第２の交流電源に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、
前記第１の低圧巻線および第１の交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、
前記第２の低圧巻線および第２の交流電源に直列に接続された第２の開閉手段と、
供試避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、
前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記第１の高圧巻線に直列に接続された補助遮断器と、
を有し、
当該放圧試験方法は、
前記第１の開閉手段および補助遮断器が開状態で前記第２の開閉手段を開から閉にするステップと、
前記第２の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、
それから所定時間後に、前記第２の開閉手段を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、
さらに、それから所定時間後に、前記補助遮断器を閉にし、さらに前記第１の開閉手段を閉にして、第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、
それから所定時間後に、前記補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、
有することを特徴とする避雷器放圧試験方法。
【請求項８】
避雷器放圧試験装置を用いた避雷器の放圧試験方法であって、
前記避雷器放圧試験装置は、
交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、
前記第1の低圧巻線に対して並列に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、
前記第１の低圧巻線および交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、
供試器避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、
前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記第１の高圧巻線に直列に接続された第１の補助遮断器と、
前記第２の高圧巻線に直列に接続された第２の補助遮断器と、
前記第２の高圧巻線および第２の補助遮断器に直列に接続されたリアクトルと、
を有し、
当該放圧試験方法は、
前記第１の開閉手段を閉状態にし、前記第1の補助遮断器は開状態で前記第２の補助遮断器を投入状態にし、前記第２の高圧巻線およびリアクトルを通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、
それから所定時間後に、前記第２の補助遮断器を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、
さらに、それから所定時間後に、前記第1の補助遮断器を閉にし、前記第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、
それから所定時間後に、前記第１の補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、
を有することを特徴とする避雷器放圧試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、避雷器に大電流を通電させて行なう放圧試験方法およびそのための試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
避雷器は、重電機器、配電機器、電車等さまざまな電気機器において、それら機器に印加されるさまざまな過電圧を抑制して、機器の絶縁を保護するために、系統と対地間に設置されている。この避雷器を設計するためには、仕様と試験規格を満足した構造としなければならない。試験規格には、国内外に対応した内容が示されている。避雷器に対して、その規格項目の中に大電流が通電された場合の検証方法について記載されていて、形式試験として必須項目である。
【０００３】
避雷器の構造は以前のギャップ付から、現在の非直線特性素子を使ったギャップレスへと技術向上した。そして、その素子を収納する避雷器としては、碍子形、タンク形、そして絶縁樹脂を素子外周に直接密着させるポリマー形等がある。
【０００４】
試験規格の大電流を通電させる検証では、それら避雷器が公衆安全面からも、爆発的飛散または、延焼が継続せずにすみやかに電気事故を回避させる性能として、放圧構造を有していなければならないことが試験規格に示されている。現在製品化されている避雷器に対して、国内外の試験規格を満足する試験設備、方法により、性能を検証し合否を判定することが必要である。
【０００５】
国内の避雷器試験規格に示す放圧試験では、避雷器の碍子ないしモールドされた内面と素子間にヒューズ線で上下端子間を短絡させるように取り付けた状態で、規定電流を規定時間だけ通電させて、放圧構造部分が作動することにより、爆発的飛散や延焼し続けることがないかを検証する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１４７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
国外の試験規格ＩＥＣ６００９９−４  Ｅｄｉ２−１（２００６−０７）で、新たな放圧試験内容が文書化された。この放圧試験方法は、内部にヒューズ線を取り付けないで大電流を通電可能とし、供試避雷器の大電流通電時に対する性能を検証するものである。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、避雷器内部に大電流を通電させる放圧試験において、避雷器特性を損なわずに放圧性能を検証できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る避雷器放圧試験装置の一つの態様は、第１の交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、第２の交流電源に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、前記第１の低圧巻線および第１の交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、前記第２の低圧巻線および第２の交流電源に直列に接続された第２の開閉手段と、供試避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記第１の高圧巻線に直列に接続された補助遮断器と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る避雷器放圧試験装置の他の一つの態様は、交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、前記第1の低圧巻線に対して並列に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、前記第１の低圧巻線および交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、供試器避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記第１の高圧巻線に直列に接続された第１の補助遮断器と、前記第２の高圧巻線に直列に接続された第２の補助遮断器と、前記第２の高圧巻線および第２の補助遮断器に直列に接続されたリアクトルと、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る避雷器放圧試験方法の一つの態様は、避雷器放圧試験装置を用いた避雷器の放圧試験方法であって、前記避雷器放圧試験装置は、第１の交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、第２の交流電源に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、前記第１の低圧巻線および第１の交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、前記第２の低圧巻線および第２の交流電源に直列に接続された第２の開閉手段と、供試避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記第１の高圧巻線に直列に接続された補助遮断器と、を有し、当該放圧試験方法は、前記第１の開閉手段および補助遮断器が開状態で前記第２の開閉手段を開から閉にするステップと、前記第２の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、それから所定時間後に、前記第２の開閉手段を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、さらに、それから所定時間後に、前記補助遮断器を閉にし、さらに前記第１の開閉手段を閉にして、第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、それから所定時間後に、前記補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る避雷器放圧試験方法の他の一つの態様は、避雷器放圧試験装置を用いた避雷器の放圧試験方法であって、前記避雷器放圧試験装置は、交流電源に接続された第１の低圧巻線と、一端が接地された第１の高圧巻線とを備えた大電流源変圧器と、前記第1の低圧巻線に対して並列に接続された第２の低圧巻線と、前記第１の高圧巻線に並列に接続された第２の高圧巻線とを備えた高電圧源変圧器と、前記第１の低圧巻線および交流電源に直列に接続された第１の開閉手段と、供試器避雷器を前記第１の高圧巻線および第２の高圧巻線に対して並列に接続する供試避雷器接続線と、前記第２の高圧巻線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記第１の高圧巻線に直列に接続された第１の補助遮断器と、前記第２の高圧巻線に直列に接続された第２の補助遮断器と、前記第２の高圧巻線および第２の補助遮断器に直列に接続されたリアクトルと、を有し、当該放圧試験方法は、前記第１の開閉手段を閉状態にし、前記第1の補助遮断器は開状態で前記第２の補助遮断器を投入状態にし、前記第２の高圧巻線およびリアクトルを通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、それから所定時間後に、前記第２の補助遮断器を開にして、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、さらに、それから所定時間後に、前記第1の補助遮断器を閉にし、前記第１の高圧巻線を通じて前記供試避雷器に電流を流すステップと、それから所定時間後に、前記第１の補助遮断器を開にして、さらに前記第１の開閉手段を開にし、前記供試避雷器に電流が流れるのを止めるステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、避雷器内部に大電流を通電させる放圧試験において、避雷器素子と外管容器等との間にトリガーヒューズ線を取り付けることなく、また、絶縁容器構造等の表面を切り裂くことなく、大電流を通電させることができる。これにより、避雷器特性を損なわずに放圧性能を検証できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明に係る避雷器放圧試験装置および避雷器放圧試験方法の実施形態について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は本発明に係る避雷器放圧試験装置の第１の実施形態を示す回路図、図２は図１の避雷器放圧試験装置におけるシーケンスフロー図である。
【００１５】
図１に示すように、大電流源変圧器６は第１の低圧巻線６ａと第１の高圧巻線６ｂとを有し、高電圧源変圧器１０は第２の低圧巻線１０ａと第２の高圧巻線１０ｂとを有する。
【００１６】
第１の短絡発電機（第１の交流電源）１に、第１の保護遮断器４、第１の投入開閉器５、第１のリアクトル３０、第１の低圧巻線６ａが直列に接続されて閉回路を構成している。また、第２の短絡発電機（第２の交流電源）２に、第２の保護遮断器８、第２の投入開閉器９、第２のリアクトル３１、第２の低圧巻線１０ａが直列に接続されて閉回路を構成している。第１の保護遮断器４と第１の投入開閉器５で第１の開閉手段を構成し、第２の保護遮断器８と第２の投入開閉器９で第２の開閉手段を構成している。
【００１７】
第１の高圧巻線６ｂの下部側端子６ｃは、大電流側電流検出器３２を介して供試避雷器３の下部端子３３に接続され、下部端子３３は接地されている。大電流側電流検出器３２により、供試避雷器３を通る大電流１８を検出できる。
【００１８】
第１の高圧巻線６ｂの上部側端子６ｄは、補助遮断器１２を介して供試避雷器３の上部端子３４に接続されている。下部端子３３と上部端子３４の間に供試避雷器３が配置され、供試避雷器接続線３５によってこれらが互いに接続されている。
【００１９】
さらに、第２の高圧巻線１０ｂの下部側端子１０ｃは、高電圧側電流検出器１３を介して供試避雷器３の下部端子３３に接続されている。高電圧側電流検出器１３によりＴＯＶ（temporary overvoltage）電流１９を検出できる。高電圧側電流検出器１３は、数十Ａの電流を検出する部分と、さらに小さい数十ｍＡの電流を検出する部分とからなる。数十ｍＡを検出する部分は、数Ａ領域では、その計測部装置を保護するために、ダイオードなどの即応性の早い装置によりバイパスをさせる構成になっている。
【００２０】
第２の高圧巻線１０ｂの上部側端子１０ｄは供試避雷器３の上部端子３４に接続されている。
【００２１】
上記構成で、第１の短絡発電機１、第１の保護遮断器４、第１の投入開閉器５、第１のリアクトル３０、大電流源変圧器６などにより大電流源回路７が構成されている。また、第２の短絡発電機２、第２の保護遮断器８、第２の投入開閉器９、第２のリアクトル３１、高電圧源変圧器１０などにより高電圧源回路１１が構成されている。
【００２２】
第１の短絡発電機１および第２の短絡発電機２は、ともに交流発電機である。第１の高圧巻線６ｂの両端に生じる大電流源電圧Ｖ１よりも第２の高圧巻線１０ｂの両端に生じる高電圧源電圧Ｖ２の方が高い。
【００２３】
高電圧側電流検出器１３で検出された信号はシーケンサ装置１４およびタイマ装置１５に入力され、シーケンサ装置１４の出力により、開閉装置や遮断器などが制御される。
【００２４】
次に、試験シーケンスの流れを図２により説明する。
【００２５】
先ず大電流源回路７側は補助遮断器１２を開にしておいて、高電圧を供試避雷器３に印加しても大電流源回路７にはその高電圧が印加されないようにしておく。ここで、高電圧源回路１１の設定について示す。図３に示す避雷器の電圧電流特性で、素子に１ｍＡが流れる電圧を高電圧源回路１１から印加して、短絡状態となった場合の回路電流値を数十Ａに設定しておく。この電圧ＴＯＶ（高電圧源電圧Ｖ２）を連続的に供試避雷器３に印加し、素子が導通状態となったことを検知した後に、１秒程度の短時間後に大電流を通電させる。ＴＯＶの電圧印加時間は５分±３分以内がＩＥＣ６００９９−４  Ｅｄｉ２−１に規定された。
【００２６】
ＴＯＶ側の電圧は上記のように設定し、第２の保護遮断器８と第２の投入開閉器９を投入後、ＴＯＶ電圧を上昇させる。大電流源電圧Ｖ１もほぼ同じか、１〜２分後に設定値に上昇させておく。ここで、ＴＯＶ側回路からの電流値を数十Ａに設定したが、数Ａでもよく、供試避雷器３の非直線特性を電気的に導通状態にさせるためのみの試験条件設定であり、ポリマー避雷器表面の樹脂が原形をほぼ保った状態でなければ、大電流に対する放圧性能を検証するための初期状態とは言えない。
【００２７】
その次に、ＴＯＶ電圧Ｖ２上昇後、数分間後に供試避雷器素子が導通状態となり、ＴＯＶ電流１９が流れ出す。そのＴＯＶ電流１９を変流器（ＣＴ）等の高電圧側電流検出器１３で検出して、その出力をＯＣＲリレー等で接点信号に変換し、その信号によりＴＯＶ側電源の第２の保護遮断器８をＴＯＶ印加開始から０．２秒程度後に遮断する。それと同時に前記接点信号でシーケンサ装置１４を起動させて、そのシーケンサ装置１４の時間設定により、第１の補助遮断器１２を投入した後に第１の投入開閉器５を投入させて大電流を通電させ、その後、補助遮断器１２で大電流１８を規定時間後に遮断させて、放圧試験を終了する。
【００２８】
放圧試験で、電流が流れた３秒間前後の現象波形を図４に示す。
【００２９】
以上説明したように、この実施形態では、供試避雷器の内部に大電流を強制的に通電させるためのトリガーヒューズ線を取り付けることなく、完成品の状態での避雷器で、規定の放圧大電流を通電させることができる。したがって、避雷器全定格電圧において、実際の状態により近い放圧試験の実施が可能となる。また、大電流源と高電圧源の２電源を別々に設定できることにより、試験回路構成が容易である。
【００３０】
［第２の実施形態］
図５は本発明に係る避雷器放圧試験装置の第２の実施形態を示す回路図である。第２の実施形態では、試験電源が１台、試験用変圧器が大電流源用に１台と高電圧源用に１台の構成での放圧試験回路である。
【００３１】
すなわち、第２の実施形態では、大電流源回路７部分は第１の実施形態と同様であるが、第２の短絡発電機がなく、高電圧源変圧器１０の第２の低圧巻線１０ａが、大電流源変圧器６の第１の低圧巻線６ａと並列に接続されている点が、第１の実施形態と異なる。さらにこの第２の実施形態では、高電圧源変圧器１０の第２の高圧巻線１０ｂの上部側端子１０ｄと供試避雷器３の上部端子３４の間にリアクトル２０と第２の補助遮断器２１が直列に接続されている。その他は第１の実施形態の構成と同様である。
【００３２】
第２の実施形態における試験シーケンスの流れは、第１の実施形態とほぼ同様である。
【００３３】
すなわち、はじめに、大電流源回路７側は補助遮断器１２を開にしておいて、高電圧を供試避雷器３に印加しても大電流源回路７にはその高電圧が印加されないようにしておく。そして、ＴＯＶ（高電圧源電圧Ｖ２）を連続的に供試避雷器３に印加し、素子が導通状態となったことを検知した後に、１秒程度の短時間後に大電流１８を通電させる。
【００３４】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、供試避雷器の内部に大電流を強制的に通電させるためのトリガーヒューズ線を取り付けることなく、完成品の状態での避雷器で放圧の大電流を通電させることができ、しかも、電磁力で最も確保したい電流第一波高値の値を電流実効値に対して、２．５倍以上とさせることが可能となる。
【００３５】
第２の実施形態では試験電源が１台のため、電圧印加後に電源の励磁電圧をごく短時間の間に変更することは、ほぼ不可能である。したがって、その電源の励磁電圧は高電圧源回路１１のＴＯＶ電圧に設定して試験を実施せざるをえない。そのため、大電流１８の給与電圧は大電流源変圧器６のタップにより設定し、そして、ＴＯＶの電流値は、高電圧源回路１１に直列に接続したリアクトル値の選定により決まる。そのために、供試避雷器３で定格電圧の異なる種類について試験を行うためには、事前の段取りで試験条件に合わせた試験器材が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る避雷器放圧試験装置の第１の実施形態を示す回路図。
【図２】図１の避雷器放圧試験装置におけるシーケンスフロー図。
【図３】避雷器の典型的電圧−電流特性を示すグラフ。
【図４】図１の避雷器放圧試験装置での実試験の電圧波形および電流波形の例を示すグラフ。
【図５】本発明に係る避雷器放圧試験装置の第２の実施形態を示す回路図。
【符号の説明】
【００３７】
１：短絡発電機（交流電源）、２：短絡発電機（交流電源）、３：供試避雷器、４：保護遮断器、５：投入開閉器、６：大電流源変圧器、６ａ：低圧巻線、６ｂ：高圧巻線、６ｃ：下部側端子、６ｄ：上部側端子、７：大電流源回路、８：保護遮断器、９：投入開閉器、１０：高電圧源変圧器、１０ａ：低圧巻線、１０ｂ：高圧巻線、１０ｃ：下部側端子、１０ｄ：上部側端子、１１：高電圧源回路、１２：補助遮断器、１３：高電圧側電流検出器（ＴＯＶ電流検出器）、１４：シーケンサ装置、１５：タイマ装置、１８：大電流、１９：高電圧源電流（ＴＯＶ電流）、２０：リアクトル、２１：補助遮断器、３０，３１：リアクトル、３２：大電流側電流検出器、３３：下部端子、３４：上部端子、３５：供試避雷器接続線、Ｖ１：大電流源電圧、Ｖ２：高電圧源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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