(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮断器等の短絡容量を試験するため或いは変圧器等の短時間容量を試験するために短絡電流を供給する発電機において、発電機の初期過渡リアクタンス、過渡リアクタンス、同期リアクタンス、短絡初期過渡時定数および短絡過渡時定数の諸定数の内のいずれか１個を予め設定し、それに基づき残りの諸定数を決定することにより、短絡後の発電機電機子電流が時間経過に関わらず殆ど変化しないように構成することを特徴とする短絡電流の供給方法。
【請求項２】
発電機の初期過渡リアクタンスを予め設定し、それに基づき
過渡リアクタンス、同期リアクタンス、短絡初期過渡時定数および短絡過渡時定
数を決定することを特徴とする請求項１に記載の短絡電流の供給方法。
【請求項３】
発電機の過渡リアクタンスを予め設定し、それに基づき初期過渡リアクタンス、同期リアクタンス、短絡初期過渡時定数および短絡過渡時定
数を決定することを特徴とする請求項１に記載の短絡電流の供給方法。
【請求項４】
発電機の同期リアクタンスを予め設定し、それに基づき初期過渡リアクタンス、過渡リアクタンス、短絡初期過渡時定数および短絡過渡時定数を決定することを特徴とする請求項１に記載の短絡電流の供給方法。
【請求項５】
発電機の短絡初期過渡時定数を予め設定し、それに基づき初
期過渡リアクタンス、過渡リアクタンス、同期リアクタンスおよび短絡過渡時定
数を決定することを特徴とする請求項１に記載の短絡電流の供給方法。
【請求項６】
発電機の短絡過渡時定数を予め設定し、それに基づき初期過渡リアクタンス、過渡リアクタンス、同期リアクタンスおよび短絡初期過渡時定数を決定することを特徴とする請求項１に記載の短絡電流の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遮断器等の短絡電流を試験するため或いは変圧器等の短時間容量を試
験するための短絡電流の供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
短絡電流等の短時間大電流を遮断する遮断器の遮断性能を確認するため短絡用発電機が大電流発生装置として使用されるが、試験される遮断器、即ち供試体は定格（定格電圧、定格遮断電流）が同じでも遮断時間が同じではない。一方、発電機はリアクタンスと時定数に何も関連づけをしないと一般に発電機を短絡させたときに流れる電流は時間と共に減衰する。従って、遮断時間が長い供試体を試験するために使用する発電機は、短い遮断時間の供試体に使用する発電機に比べて容量の大きなものとなる。実際には、最大遮断時間を決めて発電機の容量を決める事となるが、供試体が数多く考えられるので、それら全てを満足するためにはどうしても過度な容量を有する発電機とならざるを得なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発電機を短絡させたときに流れる電流の減衰を少なくするために、発電機を短絡させたときに発電機の界磁電流を界磁電圧をあげることにより補償させる方法が最近の発電機の試験装置では採用される場合が多いが、このような方式を用いても遮断試験を実施する供試体の遮断時間の長短によっては必ずしも発生短絡電流の減衰を抑制できるわけではない。
【０００４】
本発明は、遮断時間が異なる供試体においても短絡電流がほぼ一定な短絡電流の供給方法を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の短絡電流の供給方法は、遮断器等の短絡容量を試験するため或いは変圧器等の短時間容量を試験するために短絡電流を供給する発電機において、発電機の初期過渡リアクタンス、過渡リアクタンス、同期リアクタンス、短絡初期過渡時定数および短絡過渡時定数の諸定数の内のいずれか１個を予め設定し、それに基づき残りのリアクタンスや時定数を決定するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の短絡発電機による遮断機等の試験回路を示すもので、回転中の発電機から電圧を発生させるには外部電源を受電するため界磁変圧器１の一次側遮断器２を投入し、サイリスタAC/DC変換器３に給電し、界磁遮断器４をとじることにより発電機の界磁巻線５に電流を流す必要がある。界磁巻線に電流が流れると、発電機の電機子巻線６に電圧が誘起され、電機子端子において電圧が発生する。発生した電圧は発電機電機子巻線と並列に接続された計器用変圧器７（以下、ＰＴと称す）により小さな電圧に降圧され、界磁制御装置８に送られる。界磁制御装置８ではＰＴ７から送られてきた発電機電機子電圧と、中央操作盤に設置した発電機電機子電圧調整スイッチ９で設定した電圧との差を検出して発電機電機子電圧が設定値と等しくなるようサイリスタAC/DC変換器３のゲート回路に送るパルスを制御している。
【０００７】
遮断器等の遮断容量を検証するための供試体１０と直列に短絡試験用変圧器１１、後備保護遮断器１２、投入開閉器１３、発電機電機子巻線６を接続し、発電機電機子巻線６に電圧が発生している時に投入開閉器を閉じると、供試体１０に大電流が流れる。
【０００８】
この大電流Isは次式（Ａ）により時間と共に減衰するので、供試体１０の遮断時間が異なると、遮断時に必要とされる大電流が得られなくなる場合がある。供試体１０に流れる大電流、即ち短絡電流Isは界磁一定の条件では以下の式で表される。
【０００９】
Is= E・[(1/X''-1/X')exp(-t/T'')+(1/X'-1/X)exp(-t/T')+1/X   ……（Ａ）
ここで、
X''=X''d+Xe , X'=X'd+Xe , X=Xd+Xe
T''=T''d・X'd(X''d+Xe)/X''d(X'd+Xe)
T' =T'd ・Xd(X'd+Xe)/X'd(Xd+Xe)
X''d: 発電機直軸初期過渡リアクタンス
X'd : 発電機直軸過渡リアクタンス
Xd  : 発電機直軸同期リアクタンス
T''d: 発電機短絡初期過渡時定数
T'd : 発電機短絡過渡時定数
この問題を解決するためには式（Ａ）の初期過渡リアクタンスX''dと過渡リアクタンスX'd を等しくするか、短絡初期過渡時定数T''dを長くすればよいが、発電機が大きくなるので得策ではない。式（Ａ）では界磁を一定としているので発電機の電機子電流の減衰が大きいが、式（Ｂ）で表されるように電機子電流を流している間だけ界磁電圧を高くすれば電流の減衰を小さくすることができる。
【００１０】
（Ａ）式で短絡中に界磁を短絡前のＰ倍に強めると、短絡電流は以下の式となる。
【００１１】
Is= E・[(1/X''-1/X')exp(-t/T'')+(1/X'-P/X)exp(-t/T')+P/X   ……（Ｂ）
この方法では減衰は小さくすることは出来るが、必ずしも遮断時間に関わらず電流がほぼ一定とは言えないので理想的とは言えない。供試体１０の遮断時間が異なっていても電流値がほぼ一定な発電機なら式（Ｄ）で分かるように供試体１０の大電流遮断後の商用回復電圧が遮断時間に依らないので理想的な発電機の特性と言える。この条件に合致するために発電機の諸元を以下のように決めれば理想的な発電機となる。
【００１２】
上記（Ｂ）式での短絡電流は（Ａ）式での短絡電流に比べて減衰が小さいが、その程度は発電機のリアクタンス (X''d,X'd,Xd ) と時定数(T'',T'd) に依る。
この短絡電流の減衰をほぼゼロにするためには標準的な遮断器の遮断時間Tc
（約60ｍｓ）における短絡電流の時間変化がほぼゼロであればよいので、上記式（Ｂ）の時間微分をゼロととる。
【００１３】
0003782187.tif 000002
供試体１０が規定の遮断性能を有することを確認するには、短絡電流の遮断以外に遮断後の商用回復電圧が規定値（定格電圧の９５％以上）でなければならないので、回復電圧IsT'' は、次式を最低満たす必要がある。
【００１４】
0003782187.tif 000003
ここで、E:発電機電機子相電圧
一方、遮断器の遮断時間は長いものでも100 ｍｓ程なので前述した60ｍｓと 100ｍｓの短絡電流の差が殆どない (差が１〜２％程度) と言う条件から以下の式が導かれる。
【００１５】
0003782187.tif 000004
ここで、α=0.98 〜1.02
ある時間ｔに於ける短絡電流を表す上記の式（Ｂ）の右辺に於いて未知数は
X''d,X'd,Xd,T''d,T'd,Xe,P
の７個である。このうち、Xeは試験用変圧器と発電機から供試体までの母線のインビーダンスの和いわゆる外部インピーダンスであり、可能な限り小さく設計されるので一義的に決まってしまう。P は大きければ大きい程良いが実際にはサイリスタAC/DC 変換器３の許容最大入力電圧により制限されるので、必然的にその値を採用せざるを得ないので、既定値となり未知数では無くなる。また、このP を大きくするには発電機は高速の方が良いので２極機であり、かつ短絡時の回転数減少を抑えるため発電機のロータが決まってしまい、発電機の開路過渡時定数T'd0は自然と決まる。T'd0は上記未知数と次の関係がある。
【００１６】
T’d0・X’/Xd =T’d   ……………………  （Ｆ）
以上から、未知数はXeとPが無くなったので、X’’d，X’d，Xd，T’’d，T’dの５個である。一方、式は（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の４個があるので、X’’d，X’d，Xd，T’’d，T’dの内のいずれか一個を設定すれば残りの４個は算出され、理想的な短絡発電機を構成することができる。
【００１７】
【実施例】
（例１）この例は、発電機の初期過渡リアクタンスX’’dを予め設定し、短絡電流が供試体の遮断時間に関わらずほぼ一定になるようにすると共に遮断後の商用回復電圧が規格値を満足する値を発生するように過渡リアクタンスX’d、同期リアクタンスXd、短絡初期過渡磁定数T’’d、短絡過渡時定数T’dを決定する短絡発電機に関するもので、図２はこれらのリアクタンスまたは時定数を算出するフローチャートを示している。
【００１８】
図２において、まず、ステップＳ１，２で許容最大界磁電圧Vfmax と無負荷界磁電圧 Vfoを決め、これらに基づいて P=Vfmax/Vfo（ステップＳ３）を求める。次に、ステップＳ４において開路過渡時定数T'doを決め、ステップＳ５において初期過渡リアクタンスX''dを設定する。また、ステップＳ６〜９において、
dIs/dt = 0    (t:60ms)
Is(t:60ms)/ Is(t:100ms) = α    α=0.98 〜1.02
Isx''=0.95E   (t:60ms)
T'd0・X'd/Xd=T'd
の演算を行い、さらにステップＳ１０において、X'd ,Xd ,T''d ,T'dを算出する。  上記により発電機の諸定数を設定すれば、短絡試験中の発電機の発生電流は短絡発生直後の値より大幅に減衰することはなく、供試体の遮断時間にも殆ど影響を受けない。さらに、所定の回復電圧が得られるので最適な発電機を得ることができる。
【００１９】
（例２）この例は、発電機の過渡リアクタンスX’dを予め設定し、短絡電流が供試体の遮断時間に関わらずほぼ一定となるようにすると共に遮断後の商用回復電圧が規格値を満足する値を発生するように初期過渡リアクタンスX’’d、同期リアクタンスXd、短絡初期過渡時定数T’’d、短絡過渡時定数T’dを決定する短絡発電機に関するもので、図３はこれらのリアクタンスまたは時定数を算出するフローチャートを示している。
【００２０】
図３のフローチャートにおいては、図２と対比すれば明らかなように、ステップＳ５に替えてステップＳ１１において過渡リアクタンスX'd を設定し、また、ステップＳ１０に替えてステップＳ１２においてX''d ,Xd ,T''d ,T'd を算出するようにしている。他のステップは図２の場合と同じである。上記により発電機の諸定数を設定すれば、短絡試験中の発電機の発生電流は短絡発生直後の値より大幅に減衰することはなく、供試体の遮断時間にも殆ど影響を受けない。さらに、所定の回復電圧が得られるので最適な発電機を得ることができる。
【００２１】
（例３）この例は、発電機の同期リアクタンスXdを予め設定し、短絡電流が供試体の遮断時間に関わらずほぼ一定となるようにすると共に遮断後の商用回復電圧が規格値を満足する値を発生するように初期過渡リアクタンスX’’d、過渡リアクタンスX’d、短絡初期過渡時定数T’’d、短絡過渡時定数T’dを決定する短絡発電機に関するもので、図４はこれらのリアクタンスまたは時定数を算出するフローチャートを示している。
【００２２】
図４のフローチャートにおいては、図２と対比すれば明らかなように、ステップＳ５に替えてステップＳ１３において同期リアクタンスXdを設定し、また、ステップＳ１０に替えてステップＳ１４においてX''d ,X'd,T''d ,T'd を算出するようにしている。他のステップは図２の場合と同じである。上記により発電機の諸定数を設定すれば、短絡試験中の発電機の発生電流は短絡発生直後の値より大幅に減衰することはなく、供試体の遮断時間にも殆ど影響を受けない。さらに、所定の回復電圧が得られるので最適な発電機を得ることができる。
【００２３】
（例４）この例は、発電機の短絡初期過渡時定数T’’dを予め設定し、短絡電流が供試体の遮断時間に関わらずほぼ一定となるようにすると共に遮断後の商用回復電圧が規格値を満足する値を発生するように初期過渡リアクタンスX’’d、過渡リアクタンスX’d、同期リアクタンスXd、短絡過渡時定数T’dを決定する短絡発電機に関するもので、図５はこれらのリアクタンスまたは時定数を算出するフローチャートを示している。
【００２４】
図５のフローチャートにおいては、図２と対比すれば明らかなように、ステップＳ５に替えてステップＳ１５において短絡初期過渡時定数T''dを設定し、また、ステップＳ１０に替えてステップＳ１６においてX''d ,X'd,Xd,T'dを算出するようにしている。他のステップは図２の場合と同じである。上記により発電機の諸定数を設定すれば、短絡試験中の発電機の発生電流は短絡発生直後の値より大幅に減衰することはなく、供試体の遮断時間にも殆ど影響を受けない。さらに、所定の回復電圧が得られるので最適な発電機を得ることができる。
【００２５】
（例５）この例は、発電機の短絡過渡時定数T’dを予め設定し、短絡電流が供試体の遮断時間に関わらずほぼ一定となるようにすると共に遮断後の商用回復電圧が規格値を満足する値を発生するように初期過渡リアクタンスX’’d、過渡リアクタンスX’d、同期リアクタンスXd、短絡初期過渡時定数T’’dを決定する短絡発電機に関するもので、図６はこれらのリアクタンスまたは時定数を算出するフローチャートを示している。
【００２６】
図６のフローチャートにおいては、図２と対比すれば明らかなように、ステップＳ５に替えてステップＳ１７において短絡過渡時定数T'd を設定し、また、ステップＳ１０に替えてステップＳ１８においてX''d ,X'd,Xd,T''d を算出するようにしている。他のステップは図２の場合と同じである。上記により発電機の諸定数を設定すれば、短絡試験中の発電機の発生電流は短絡発生直後の値より大幅に減衰することはなく、供試体の遮断時間にも殆ど影響を受けない。さらに、所定の回復電圧が得られるので最適な発電機を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、発電機のリアクタンスと時定数を関連づけることにより、遮断時間が異なる供試体においても短絡電流がほぼ一定な短絡電流の供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の短絡発電機による遮断器等の試験回路を例示する回路図。
【図２】本発明の短絡発電機の構成方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の短絡発電機の構成方法を示すフローチャート。
【図４】本発明の短絡発電機の構成方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の短絡発電機の構成方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の短絡発電機の構成方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・・・・界磁変圧器
２・・・・・・一次側しゃ断器
３・・・・・・サイリスタAC/DC 変圧器
４・・・・・・界磁遮断器
５・・・・・・界磁巻線
６・・・・・・電機子巻線
７・・・・・・計器用変圧器
８・・・・・・界磁制御装置
９・・・・・・電圧調整スイッチ
１０・・・・・・供試体
１１・・・・・・短絡試験用変圧器
１２・・・・・・後備保護遮断器
１３・・・・・・投入開閉器
【図１】
0003782187.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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