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技術 避雷器漏れ電流検出装置の検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路

出願人 三菱電機株式会社
発明者 祢木昭彦江藤伸夫
出願日 1995年3月17日 (25年3ヶ月経過) 出願番号 1995-058464
公開日 1996年10月1日 (23年8ヶ月経過) 公開番号 1996-254564
状態 未査定
技術分野 短絡、断線、漏洩,誤接続の試験 サーミスタ・バリスタ スパークプラグ
主要キーワード 模擬抵抗 印加電圧発生回路 振幅可変回路 交流過電圧 低電流域 容量電流 半波期間 過電圧発生
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図面 (15)

目的

避雷器漏れ電流検出装置7の性能検査が行えるようした、避雷器漏れ電流検出装置7の検査装置を提供する。

構成

模擬印加電圧1aを出力する模擬印加電圧発生回路1と、模擬抵抗分電流2aを出力する模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2と、模擬容量分電流3aを出力する模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3と、模擬漏れ電流4aを出力する模擬漏れ電流出力回路4と、模擬漏れ電流4aを入力した避雷器漏れ電流検出装置7からの出力である抵抗分電流7aと模擬抵抗分電流2aを比較する比較手段とにより構成されるものである。

概要

背景

電力系統に使用される酸化亜鉛形避雷器について図9〜図12を用いて説明する。図9は酸化亜鉛形避雷器の電気的等価回路であり、抵抗とコンデンサ並列接続された回路を示す図である。酸化亜鉛形避雷器に印加電圧Vが印加されると、酸化亜鉛形避雷器には抵抗分電流IRと容量分電流ICとの合成電流である漏れ電流IMOAが流れる。図10は酸化亜鉛形避雷器に電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の商用周波ベクトル図、図11は酸化亜鉛形避雷器に印加電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の波形を示す図である。図10及び図11に示すように、印加電圧Vに対して、抵抗分電流IRは同位相、容量分電流ICは90度進み位相、漏れ電流IMOAは抵抗分電流IRと容量分電流ICを合成したθ度進み位相である。

図12は酸化亜鉛形避雷器の避雷素子である酸化亜鉛素子の電圧−抵抗分電流特性を示す図である。一般に酸化亜鉛素子の電圧Vと電流Iの特性即ち非直線的抵抗特性は、図12の実線で示す非直線的な曲線COで示され、常規対地電圧では漏れ電流IMOAのうち、ここでは表されていない容量分電流ICが大半を占める。ここで、常規対地電圧とは定常運転時に電力系統から酸化亜鉛形避雷器に印加される印加電圧である。酸化亜鉛形避雷器が雷サージ開閉サージ又は交流過電圧印加などの過酷な責務を受け劣化してくると、酸化亜鉛素子の抵抗特性は図12のaの領域内の点線で示した曲線C1,C2に示すように低電流域の特性が変化する。このことは主に酸化亜鉛形避雷器を流れる抵抗分電流IRが増加することに起因することが知られている。酸化亜鉛形避雷器の劣化の傾向を早期に検出し、予防保全に役立てるためには、酸化亜鉛形避雷器を流れる漏れ電流から抵抗分電流を分離検出する必要があり、この抵抗分電流を検出するものとして種々の避雷器漏れ電流検出装置制作されている。

図13は、例えば三菱電機技報Vol55.No3.1981に記載された酸化亜鉛形避雷器漏れ電流検出装置原理を示すブロック図を示したものである。図13において101は酸化亜鉛形避雷器、102は酸化亜鉛形避雷器101に流れる漏れ電流IMOAを検出する電流検出器、103は酸化亜鉛形避雷器101に印加されている送電線路の印加電圧Vを避雷器漏れ電流検出装置104の電圧レベルに変換するPT(計器用変圧器)、105及び106は商用周波の信号を通すバンドパスフィルタ、107は漏れ電流IMOA105から抵抗分電流を得るための容量分電流キャンセル回路、108は容量分電流キャンセル回路107の出力する抵抗分電流IR108を指示する指示計である。

また、図14は図13の避雷器漏れ電流検出装置104における印加電圧、漏れ電流及び抵抗分電流波形を示したもので、(a)はバンドパスフィルタ106から出力された電圧V106の波形、(b)はバンドパスフィルタ105から出力された漏れ電流IMOA105の波形、(c)は容量分電流キャンセル回路107において、漏れ電流IMOA105のうち、電圧V106の正半波期間取出される漏れ電流IMOA107の波形、(d)は容量分電流キャンセル回路107により漏れ電流IMOA107の平均値として出力される抵抗分電流IR108の波形である。

次に避雷器漏れ電流検出装置104の動作について説明する。酸化亜鉛形避雷器101を流れる漏れ電流IMOAを電流検出器102により検出し、これを避雷器漏れ電流検出装置104に送る。漏れ電流IMOAが高調波成分を含んでいる場合、検出された電気信号にも高調波成分が含まれている。これをバンドパスフィルタ105により商用周波数分のみの電気信号IMOA105を取出す。一方、酸化亜鉛形避雷器101に印加される印加電圧VをPT103により、避雷器漏れ電流検出装置104の電圧レベルに変換する。容量分電流キャンセル回路107において印加電圧Vのひずみによる影響を受けないように、電圧レベルを変換した印加電圧についても、バンドパスフィルタ106により商用周波分のみの印加電圧V106を取出す。容量分電流キャンセル回路107では、まず、漏れ電流IMOA105を印加電圧V106の正半波期間は通過させ、印加電圧V106の負半波期間はカットすることにより、漏れ電流IMOA107を得る。ここで、漏れ電流IMOA107は正半波分の容量分電流と抵抗分電流の合成であるのでその平均値を取ることにより、容量分電流は半波分の平均を取るのでキャンセルされ抵抗分電流が得られる。これにより、漏れ電流IMOA107の平均値として抵抗分電流IR108が容量分電流キャンセル回路107から出力され、これを抵抗分電流指示計108にて指示させる。この抵抗分電流指示計108に指示された抵抗分電流IR108の値を監視することにより酸化亜鉛形避雷器101の監視を行っていた。

概要

避雷器漏れ電流検出装置7の性能検査が行えるようした、避雷器漏れ電流検出装置7の検査装置を提供する。

模擬印加電圧1aを出力する模擬印加電圧発生回路1と、模擬抵抗分電流2aを出力する模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2と、模擬容量分電流3aを出力する模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3と、模擬漏れ電流4aを出力する模擬漏れ電流出力回路4と、模擬漏れ電流4aを入力した避雷器漏れ電流検出装置7からの出力である抵抗分電流7aと模擬抵抗分電流2aを比較する比較手段とにより構成されるものである。

目的

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、避雷器漏れ電流検出装置の使用中に性能検査を容易に行える検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路を提供することを目的とする。さらに、避雷器における様々なの印加電圧及び様々な性能劣化に対応して避雷器漏れ電流検出装置に入力される避雷器の印加電圧及び漏れ電流信号を模擬的に発生することのできる避雷器漏れ電流検出装置用の検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路を提供し、避雷器漏れ電流検出装置の定期的な性能検査を容易に行えることを目的とし、さらに避雷器漏れ電流検出装置の信頼性向上に寄与することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

抵抗とコンデンサ並列接続した回路電気的に等価に形成された避雷器印加される印加電圧模擬した模擬印加電圧を発生する模擬印加電圧発生回路と、上記模擬印加電圧発生回路から入力された信号から上記避雷器の抵抗分に流れる模擬抵抗分電流を得る模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路と、上記模擬印加電圧発生回路から入力された信号から上記避雷器の容量分に流れる模擬容量分電流を得る模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路と、上記模擬抵抗分電流と上記模擬容量分電流から模擬漏れ電流を得る模擬漏れ電流出力回路と、避雷器漏れ電流検出装置に入力された上記模擬漏れ電流または上記模擬漏れ電流及び上記模擬印加電圧に基づいて得られた該避雷器漏れ電流検出装置の抵抗分電流と上記模擬抵抗分電流を比較する比較手段とを備えたことを特徴とする避雷器漏れ電流検出装置の検査装置

請求項2

抵抗とコンデンサを並列接続した回路と電気的に等価に形成された避雷器に印加される印加電圧を模擬した模擬印加電圧を発生する模擬印加電圧発生回路と、上記模擬印加電圧発生回路から入力された信号から上記避雷器の抵抗分に流れる模擬抵抗分電流を得る模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路と、上記模擬印加電圧発生回路から入力された信号から上記避雷器の容量分に流れる模擬容量分電流を得る模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路と、上記模擬抵抗分電流と上記模擬容量分電流から模擬漏れ電流を得る模擬漏れ電流出力回路とを備えたことを特徴とする避雷器の模擬漏れ電流発生回路

請求項3

模擬印加電圧発生回路は、正弦波電圧を発生する正弦波電圧発生回路と、高調波電圧を発生する高調波電圧発生回路と、上記正弦波電圧に上記高調波電圧を加算して避雷器に印加される模擬印加電圧を得る高調波電圧加算回路を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の避雷器漏れ電流検出装置の検査装置又は避雷器の模擬漏れ電流発生回路。

請求項4

模擬印加電圧発生回路は、正弦波電圧を発生する正弦波電圧発生回路と、過電圧を発生する過電圧発生回路と、上記正弦波電圧に上記過電圧を加算して避雷器に印加される模擬印加電圧を得る過電圧加算回路を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の避雷器漏れ電流検出装置の検査装置又は避雷器の模擬漏れ電流発生回路。

請求項5

避雷器の避雷素子非直線抵抗特性を有する酸化亜鉛素子であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項記載の避雷器漏れ電流検出装置の検査装置又は避雷器の模擬漏れ電流発生回路。

技術分野

0001

この発明は、避雷器特に酸化亜鉛形避雷器特性劣化診断する避雷器漏れ電流検出装置の動作を検査する検査装置及び該装置に使用する避雷器の模擬漏れ電流発生回路に関するものである。

背景技術

0002

電力系統に使用される酸化亜鉛形避雷器について図9図12を用いて説明する。図9は酸化亜鉛形避雷器の電気的等価回路であり、抵抗とコンデンサ並列接続された回路を示す図である。酸化亜鉛形避雷器に印加電圧Vが印加されると、酸化亜鉛形避雷器には抵抗分電流IRと容量分電流ICとの合成電流である漏れ電流IMOAが流れる。図10は酸化亜鉛形避雷器に電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の商用周波ベクトル図図11は酸化亜鉛形避雷器に印加電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の波形を示す図である。図10及び図11に示すように、印加電圧Vに対して、抵抗分電流IRは同位相、容量分電流ICは90度進み位相、漏れ電流IMOAは抵抗分電流IRと容量分電流ICを合成したθ度進み位相である。

0003

図12は酸化亜鉛形避雷器の避雷素子である酸化亜鉛素子の電圧−抵抗分電流特性を示す図である。一般に酸化亜鉛素子の電圧Vと電流Iの特性即ち非直線的抵抗特性は、図12実線で示す非直線的な曲線COで示され、常規対地電圧では漏れ電流IMOAのうち、ここでは表されていない容量分電流ICが大半を占める。ここで、常規対地電圧とは定常運転時に電力系統から酸化亜鉛形避雷器に印加される印加電圧である。酸化亜鉛形避雷器が雷サージ開閉サージ又は交流過電圧印加などの過酷な責務を受け劣化してくると、酸化亜鉛素子の抵抗特性は図12のaの領域内の点線で示した曲線C1,C2に示すように低電流域の特性が変化する。このことは主に酸化亜鉛形避雷器を流れる抵抗分電流IRが増加することに起因することが知られている。酸化亜鉛形避雷器の劣化の傾向を早期に検出し、予防保全に役立てるためには、酸化亜鉛形避雷器を流れる漏れ電流から抵抗分電流を分離検出する必要があり、この抵抗分電流を検出するものとして種々の避雷器漏れ電流検出装置が制作されている。

0004

図13は、例えば三菱電機技報Vol55.No3.1981に記載された酸化亜鉛形避雷器漏れ電流検出装置原理を示すブロック図を示したものである。図13において101は酸化亜鉛形避雷器、102は酸化亜鉛形避雷器101に流れる漏れ電流IMOAを検出する電流検出器、103は酸化亜鉛形避雷器101に印加されている送電線路の印加電圧Vを避雷器漏れ電流検出装置104の電圧レベルに変換するPT(計器用変圧器)、105及び106は商用周波の信号を通すバンドパスフィルタ、107は漏れ電流IMOA105から抵抗分電流を得るための容量分電流キャンセル回路、108は容量分電流キャンセル回路107の出力する抵抗分電流IR108を指示する指示計である。

0005

また、図14図13の避雷器漏れ電流検出装置104における印加電圧、漏れ電流及び抵抗分電流波形を示したもので、(a)はバンドパスフィルタ106から出力された電圧V106の波形、(b)はバンドパスフィルタ105から出力された漏れ電流IMOA105の波形、(c)は容量分電流キャンセル回路107において、漏れ電流IMOA105のうち、電圧V106の正半波期間取出される漏れ電流IMOA107の波形、(d)は容量分電流キャンセル回路107により漏れ電流IMOA107の平均値として出力される抵抗分電流IR108の波形である。

0006

次に避雷器漏れ電流検出装置104の動作について説明する。酸化亜鉛形避雷器101を流れる漏れ電流IMOAを電流検出器102により検出し、これを避雷器漏れ電流検出装置104に送る。漏れ電流IMOAが高調波成分を含んでいる場合、検出された電気信号にも高調波成分が含まれている。これをバンドパスフィルタ105により商用周波数分のみの電気信号IMOA105を取出す。一方、酸化亜鉛形避雷器101に印加される印加電圧VをPT103により、避雷器漏れ電流検出装置104の電圧レベルに変換する。容量分電流キャンセル回路107において印加電圧Vのひずみによる影響を受けないように、電圧レベルを変換した印加電圧についても、バンドパスフィルタ106により商用周波分のみの印加電圧V106を取出す。容量分電流キャンセル回路107では、まず、漏れ電流IMOA105を印加電圧V106の正半波期間は通過させ、印加電圧V106の負半波期間はカットすることにより、漏れ電流IMOA107を得る。ここで、漏れ電流IMOA107は正半波分の容量分電流と抵抗分電流の合成であるのでその平均値を取ることにより、容量分電流は半波分の平均を取るのでキャンセルされ抵抗分電流が得られる。これにより、漏れ電流IMOA107の平均値として抵抗分電流IR108が容量分電流キャンセル回路107から出力され、これを抵抗分電流指示計108にて指示させる。この抵抗分電流指示計108に指示された抵抗分電流IR108の値を監視することにより酸化亜鉛形避雷器101の監視を行っていた。

発明が解決しようとする課題

0007

上記のような従来の避雷器漏れ電流検出装置では、避雷器漏れ電流検出装置の検出する抵抗分電流により、避雷器の特性劣化を診断することができるが、このためには避雷器漏れ電流検出装置が正常に動作していることが必要である。しかしながら、避雷器漏れ電流検出装置が正常に動作しているかどうかを検査する検査装置がないのが現状である。このため、定期的に避雷器漏れ電流検出装置の性能検査を実施することもできず、避雷器漏れ電流検出装置の長期信頼性は低いものとなっていた。

0008

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、避雷器漏れ電流検出装置の使用中に性能検査を容易に行える検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路を提供することを目的とする。さらに、避雷器における様々なの印加電圧及び様々な性能劣化に対応して避雷器漏れ電流検出装置に入力される避雷器の印加電圧及び漏れ電流信号を模擬的に発生することのできる避雷器漏れ電流検出装置用の検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路を提供し、避雷器漏れ電流検出装置の定期的な性能検査を容易に行えることを目的とし、さらに避雷器漏れ電流検出装置の信頼性向上に寄与することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

この発明に係る避雷器漏れ電流検出装置の検査装置は、模擬印加電圧を出力する模擬印加電圧発生回路と、模擬印加電圧に応じた模擬抵抗分電流を出力する模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路と、模擬印加電圧に応じた模擬容量分電流を出力する模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路と、模擬漏れ電流を出力する模擬漏れ電流出力回路と、模擬漏れ電流又は模擬漏れ電流及び模擬印加電圧を入力する避雷器漏れ電流検出装置からの出力である抵抗分電流と模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路から出力された模擬抵抗分電流を比較する比較手段とにより構成されるものである。

0010

また、この発明に係る避雷器の模擬漏れ電流発生装置は、模擬印加電圧を出力する模擬印加電圧発生回路と、模擬印加電圧に応じた模擬抵抗分電流を出力する模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路と、模擬印加電圧に応じた模擬容量分電流を出力する模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路と、模擬漏れ電流を出力する模擬漏れ電流出力回路とにより構成されるものである。

0011

さらに、模擬印加電圧発生回路は、正弦波電圧を出力する正弦波電圧発生回路と、高調波電圧を出力する高調波電圧発生回路と、正弦波電圧に高調波電圧を加算して避雷器に印加される模擬印加電圧を得る高調波電圧加算回路を備えたものである。

0012

さらに、模擬印加電圧発生回路は、正弦波電圧を出力する正弦波電圧発生回路と、過電圧を出力する過電圧発生回路と、正弦波電圧に過電圧を加算して避雷器に印加される模擬印加電圧を得る過電圧加算回路を備えたものである。

0013

さらに、避雷器の避雷素子は非直線な抵抗特性を有する酸化亜鉛素子により形成されたものである。

0014

この発明に係る避雷器漏れ電流検出装置の検査装置は、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路により得られた模擬抵抗分電流と避雷器漏れ電流検出装置から得られた抵抗分電流を比較するので、避雷器漏れ電流検出装置の主要な出力値である抵抗分電流を用いることができる。

0015

また、この発明に係る避雷器の模擬漏れ電流発生回路は、模擬印加電圧を発生させることにより、位相差を考慮した避雷器の抵抗分の模擬抵抗分電流及び避雷器の容量分の模擬容量分電流を得ることができるので、避雷器の模擬漏れ電流を発生させることができる。

0016

さらに、印加電圧に高調波成分が含まれているような模擬印加電圧に対しても、模擬漏れ電流を発生させることができるとともに模擬漏れ電流と避雷器漏れ電流検出装置から得られた抵抗分電流を比較することができる。

0017

さらに、印加電圧に過電圧成分が含まれているような模擬印加電圧に対しても、模擬漏れ電流を発生させることができるとともに模擬漏れ電流と避雷器漏れ電流検出装置から得られた抵抗分電流を比較することができる。

0018

さらに、抵抗特性が非直線的な酸化亜鉛素子を用いた酸化亜鉛形避雷器の漏れ電流を模擬できるとともに酸化亜鉛形避雷器漏れ電流検出装置の検査装置に適用できる。

0019

実施例1.以下、この発明による避雷器漏れ電流検出装置の検査装置及び避雷器の模擬漏れ電流発生回路の一実施例を図を用いて説明する。図1は避雷器漏れ電流検出装置の検査装置の構成図である。はじめに、避雷器の模擬漏れ電流発生回路について説明する。図1において、1は酸化亜鉛形避雷器への印加電圧を模擬した模擬印加電圧1aである商用周波の正弦波電圧を発生する模擬印加電圧発生回路、2は酸化亜鉛形避雷器の避雷素子の非直線的な電気抵抗特性を模擬した変換回路を有し、模擬印加電圧1aから模擬抵抗分電流2aを得るための模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路、3は模擬印加電圧1aから模擬容量電流3aを得るための模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路、4は模擬抵抗分電流2aと模擬容量分電流3aを位相差を考慮して加算し、模擬漏れ電流4aを得る模擬漏れ電流出力回路、5は模擬印加電圧発生回路1、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2、模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3及び模擬漏れ電流出力回路4により構成される避雷器の模擬漏れ電流発生回路である。

0020

ここで、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2について、模擬印加電圧1aをV1、模擬抵抗分電流2aをIR1とし、図2及び図3を用いて説明する。図2は、図12に示した避雷素子である酸化亜鉛素子の電圧−抵抗分電流特性を示す図と同様に、酸化亜鉛形避雷器に模擬印加電圧V1を印加したときの模擬抵抗分電流IR1(非直線的な抵抗特性)を示す図を3つの領域(r1,r2,r3)に分け、各領域内の抵抗特性を直線近似によりモデル化したものである。図3は、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2をアナログ論理回路により構成する場合を示す図である。図3において、50は模擬印加電圧V1と基準電圧VPを比較し、V1>VPのときHIGH信号を出力する比較回路、51は模擬印加電圧V1と基準電圧VQを比較し、V1>VQのときHIGH信号を出力する比較回路、52は比較回路50からの信号を反転するインバータ、53は比較回路51からの信号を反転するインバータ、54はインバータ52及びインバータ53からの信号を乗算するAND回路、55は比較回路50及びインバータ53からの信号を乗算するAND回路、56、57、58はそれぞれ領域r1、r2、r3の電気抵抗により模擬印加電圧V1から模擬抵抗分電流IR1に変換する電圧−電流変換回路、59、60、61はそれぞれAND回路54、AND回路55、比較回路51からHIGH信号が入力されたとき、それぞれスイッチ62、63、64を動作させるリレーである。

0021

例えば、模擬印加電圧V1が0<V1<VPのとき、比較回路50、51、インバータ52、53及びAND回路54の出力からスイッチ62のみがオンとなり、領域r1の対応する電気抵抗により模擬抵抗分電流IR1が出力される。同様に、模擬印加電圧V1がVrP<V1<VQ及びV1>VQのときにも領域r2及びr3に対応した模擬抵抗分電流IR1が出力される。なお、アナログの論理回路により模擬印加電圧V1から模擬抵抗分電流IR1を出力させる方法について述べたが、予めROMに避雷素子である酸化亜鉛の電圧−抵抗分電流特性を記憶させておき、入力された模擬印加電圧V1の信号に対応するROM内のアドレスから模擬抵抗分電流IR1を読出すようにしても良い。さらに、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2に入力する模擬印加電圧V1または模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2から出力する模擬抵抗分電流IR1がアナログ信号が要求される場合には、必要に応じてA/Dコンバータ又はD/Aコンバータを設ける構成とすればよい。

0022

次に、模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3について説明する。酸化亜鉛形避雷器の静電容量をC、コンデンサに蓄えられる電荷をQ、模擬印加電圧をV1とすると、式1が成立つ。コンデンサに流れる容量分電流IC1は単位時間に流れる電荷であるので、式2により求めることができる。
Q =CV1 (1)
IC1 = dQ/dt=CdV1 /dt (2)

0023

このように、模擬印加電圧発生回路1の模擬印加電圧1aを模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3に入力すると、式2の関係から成立つ模擬容量分電流3aが出力される。以上で得られた模擬抵抗分電流2aのベクトルと模擬容量分電流3aのベクトルを模擬漏れ電流出力回路4により加算することで、避雷器の模擬漏れ電流発生回路から模擬漏れ電流4aを出力することが可能である。

0024

また、模擬漏れ電流出力回路4によりベクトルの加算演算をするので、模擬印加電圧発生回路1は模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2及び模擬印加電圧−模擬容量分電圧変換回路3毎に設ける必要はなく1つでよいとともに、模擬抵抗分電流2aのベクトルと模擬容量分電流3aの位相差も模擬する構成となっている。さらに、避雷素子として酸化亜鉛素子をモデル化したので、酸化亜鉛形避雷器用の漏れ電流検出装置に適用することができる。

0025

つぎに、避雷器漏れ電流検出装置の検査装置について説明する。図1において、6は模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2から出力された模擬抵抗分電流2aと図13に示したものと同様の避雷器漏れ電流検出装置7により得られた抵抗分電流7aを比較する比較手段である。避雷器漏れ電流検出装置7には、模擬漏れ電流出力回路4から模擬漏れ電流4aと模擬印加電圧発生回路1から印加電圧1aが入力される。模擬漏れ電流4aと模擬印加電圧1aが入力されると上述したのと同様にして、避雷器漏れ電流検出装置7から抵抗分電流7aを得ることができる。この漏れ電流7aと模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2から得られた模擬抵抗分電流2aを比較回路6に入力し、抵抗分電流7aと模擬抵抗分電流2aを比較できるように模擬抵抗分電流2aの正半波分の平均値を求めて比較をする。比較手段6としては、抵抗分電流7aと模擬抵抗分電流2aを比較手段6に入力して比較するものについて述べたが、模擬抵抗分電流2aを模擬抵抗分電流用指示計に指示して、監視員が模擬抵抗分用指示計と避雷器漏れ電流検出装置7の抵抗分指示計の計測値を比較しても良い。さらに、避雷器の漏れ電流検出装置の検査装置を電子回路により構成できるので、避雷器の漏れ電流検出装置の検査装置を小型に構成でき、持運びが簡単なものとすることができる。

0026

なお、避雷器漏れ電流検出装置の従来例として避雷器への印加電圧及び漏れ電流を検出するものを示したが、避雷器漏れ電流検出装置には漏れ電流のみを検出するものもある。例えば、電気学会全国大会講演論文集(S.62No1263)に示される。そのような避雷器漏れ電流検出装置の性能を検査する場合には、模擬漏れ電流分のみを避雷器漏れ電流検出装置に印加させる構成とすればよい。

0027

実施例2.この発明の他の実施例である避雷器の模擬漏れ電流発生回路について説明する。図4は、高調波を含んだ避雷器の模擬漏れ電流発生回路の構成図である。図4において1Aは商用周波の正弦波電圧1A1を発生する正弦波電圧発生回路、1Bは高調波電圧1B1を発生する高調波電圧発生回路、1Cは正弦波電圧1A1及び高調波電圧1B1を加算するとともに模擬印加電圧1bを出力する高調波電圧加算回路である。1は正弦波電圧発生回路1A、高調波電圧発生回路1B及び高調波電圧発生回路1Cにより構成され酸化亜鉛形避雷器への印加電圧を模擬した模擬印加電圧1bを出力する模擬印加電圧発生回路である。これは、図1に高調波電圧発生回路1B及び高調波電圧加算回路1Cを付加した構成となっている。

0028

次に動作について説明する。正弦波電圧発生回路1Aからの正弦波電圧1A1と高調波電圧発生回路1Bからの出力電圧1B1を高調波電圧加算回路1Cに入力すると、高調波分を含む模擬印加電圧1bが出力される。この模擬印加電圧1bを模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2及び模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3に入力すると、実施例1と同様にして模擬抵抗分電流2bと模擬容量分電流3bがそれぞれ出力される。これらの模擬抵抗分電流2bと模擬容量分電流3bを漏れ電流出力回路4によりベクトルの加算演算することで模擬漏れ電流4bを得る。このようにして、印加電圧に高調波分が含まれた場合の模擬漏れ電流4bが得られる。

0029

避雷器に印加される印加電圧いわゆる系統電圧には、高調波成分が含まれている場合がある。このように系統電圧に高調波が含まれている場合の印加電圧を模擬した模擬印加電圧1bを発生し、高調波分が含まれた模擬漏れ電流4bを発生させることが可能となる。さらに、高調波電圧1Bを動作させて高調波電圧1B1を発生させた場合と、動作させずに高調波電圧1B1を発生させない場合において、模擬漏れ電流4b及び模擬印加電圧1bを避雷器漏れ電流検出装置(図示せず)に入力すれば高調波電圧1B1があるときにも、避雷器漏れ電流検出装置が正しく動作をしているかの確認が可能となる。さらに、実施例1と同様に比較手段を設けた構成とすれば高調波1B1が発生した場合にも、避雷器漏れ電流検出装置の検査装置を構成できる。

0030

実施例3.この発明の他の実施例である避雷器の漏れ電流発生回路について説明する。図5は、過電圧を含んだ避雷器の漏れ電流発生回路の構成図である。図5において1Aは商用周波の正弦波電圧1A1を発生する正弦波電圧発生回路、1Dは過電圧1D1を発生する過電圧発生回路、1Eは正弦波電圧1A1及び過電圧1D1を加算するとともに模擬印加電圧1cを出力する過電圧加算回路である。1は正弦波電圧発生回路1A、過電圧発生回路1D及び過電圧加算回路1Eにより構成され酸化亜鉛形避雷器への印加電圧を模擬した模擬印加電圧1cを出力する模擬印加電圧発生回路である。これは、図1に過電圧発生回路1D及び過電圧加算回路1Eを付加した構成となっている。ここで、過電圧とは系統電圧に発生する雷サージ、開閉サージ又は交流過電圧印加等の定常運転時以外の動作により発生するものである。これらの現象は電力系統において一般に知られている現象であり、過電圧発生回路1Dはこれらの現象に対応した電圧を発生できるようにしたものである。

0031

次に動作について説明する。正弦波電圧発生回路1Aからの正弦波電圧1A1と過電圧発生回路1Dからの出力電圧1D1を過電圧加算回路1Eに入力すると、過電圧を含む模擬印加電圧1cが出力される。この模擬印加電圧1cを模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2及び模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3に入力すると、実施例1と同様にして模擬抵抗分電流2cと模擬容量分電流3cがそれぞれ出力される。これらの模擬抵抗分電流2cと模擬容量分電流3cを漏れ電流出力回路4によりベクトルの加算演算することで模擬漏れ電流4cを得る。このようにして、印加電圧に過電圧が含まれた場合の模擬漏れ電流4cが得られる。

0032

避雷器に印加される印加電圧いわゆる系統電圧には、過電圧成分が含まれている場合がある。このように系統電圧に過電圧が含まれている場合の印加電圧を模擬した模擬印加電圧1cを発生し、過電圧分が含まれた模擬漏れ電流4cを発生させることが可能となる。さらに、実施例1と同様に比較手段を設けた構成とすれば過電圧4cが発生した場合にも、避雷器漏れ電流検出装置の検査装置を構成できる。

0033

実施例4.この発明の他の実施例である避雷器の模擬漏れ電流発生回路について説明する。図6は避雷器の模擬漏れ電流発生回路の構成を示すブロック図である。図6において、1は第3高調波1F1を発生する第3高調波の正弦波電圧発生回路1F、第3高調波1F1の信号に同期してトリガ信号1G1を発生するトリガ発生回路1G及び正弦波電圧1dを発生する正弦波電圧発生回路1Aにより構成され避雷器に印加される印加電圧を模擬した模擬印加電圧の正弦波分1d及び模擬印加電圧の第3高調波分1F1を発生する模擬印加電圧発生回路、2は模擬印加電圧の正弦波分1dを入力し振幅変換することにより模擬抵抗分電流の正弦波分2A1を得る振幅可変回路2A、模擬印加電圧の第3高調波分1F1を入力し振幅変換することにより模擬抵抗分電流の第3高調波分2B1を得る振幅可変回路2B及び模擬抵抗分電流の正弦波分2A1と模擬抵抗分電流の第3高調波分2B1を加算して模擬抵抗分電流2dを出力する加算回路2Cにより構成され模擬印加電圧から模擬抵抗分電流2dを得る模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路、3は模擬印加電圧の正弦波分1dの位相を90度進めた90度進み信号3A1を出力する90度位相進み回路3A及び90度進み信号3A1を入力し振幅変換することにより模擬容量分電流3dを得る振幅可変回路3Bにより構成され模擬印加電圧の正弦波分1dから模擬容量分電流3dを得る模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路、4は模擬抵抗分電流2dと模擬容量分電流3dを加算し、模擬漏れ電流4dを得る模擬漏れ電流出力回路であり、模擬印加電圧発生回路1、模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2、模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3及び模擬漏れ電流出力回路4により避雷器の模擬漏れ電流発生回路が構成される。

0034

ここで、振幅可変回路2A、2B及び3Bの構成方法としては、可変抵抗を用いて入力電圧を可変抵抗の大きさを変化させることにより所望の出力電圧又は所望の出力電流を得る方法がある。さらに、他の方法としては、オペアンプ等の増幅器によって入力電圧を増幅する方法で、抵抗組合せを適当に選択することにより所望の出力電圧又は所望の出力電流を得ることができる。

0035

また、図12のbの領域、つまり酸化亜鉛形避雷器の抵抗特性が非直線性を示す領域では、避雷素子に商用周波の正弦波電圧が印加されると、電流Iは商用周波以外に奇数次の高調波分が現れる。この高調波分は、印加電圧Vが最大となるとき大きく現れ、特に第3高調波成分が一番大きい。このことから、ここでは第3高調波成分のみを対象として説明をする。

0036

はじめに、高調波分が現れない図12の領域aの場合について説明する。このときには、第3高調波1F1が発生しないので、第3高調波の正弦波電圧発生回路1F、トリガ発生回路1G及び振幅可変回路2Bが動作しないように避雷器の模擬漏れ電流発生装置は構成されている。図7は高調波分が現れないときの避雷器の漏れ電流発生回路における模擬印加電圧、模擬抵抗分電流、模擬容量分電流及び模擬漏れ電流波形を示したもので、(a)は模擬印加電圧発生回路1からの模擬印加電圧1dの波形、(b)は模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路2からの模擬抵抗分電流2dの波形、(c)は模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路3からの模擬容量分電流3dの波形、(d)は模擬漏れ電流出力回路4からの模擬漏れ電流4dの波形である。

0037

避雷器への印加電圧を模擬した模擬印加電圧である商用周波の正弦波電圧1dを90度位相進み回路3A及び振幅可変回路3Bを介すことで、模擬印加電圧1dより90度位相が進んでいる模擬容量分電流3dが得られる。ここで、模擬容量分電流3dの値は、避雷器に印加される印加電圧Vと避雷器の静電容量Cを一定とすると、避雷器の劣化に関係なくほぼ一定である。したがって、印加電圧1dをVとし、印加電圧Vの商用周波数をfとすると、模擬容量分電流3dをICとすれば、ICの大きさは数3式により求めることができる。
IC = 2πfCV(3)
模擬容量分電流3dが式3の値に対応するように、振幅可変回路3Bを調整する。また、模擬印加電圧発生回路1の模擬印加電圧1dを振幅可変回路2Aを介すことで、模擬印加電圧と同相の模擬抵抗分電流2dが得られる。模擬抵抗分電流2dは常規対地電圧では数μA〜数十μAであるので、模擬抵抗分電流2dもこれに対応するように振幅可変回路2Aを調整する。

0038

避雷器が劣化してくると、図12のaの領域の点線C1,C2に示すように抵抗分電流2dが増加するので、振幅可変回路9により模擬抵抗分電流2dを大きくしていくようにする。以上のようにして、模擬容量分電流3dと模擬抵抗分電流2dを模擬漏れ電流出力回路4により加算することにより、商用周波の模擬漏れ電流4dを得ることができる。このようにして、図12の領域a、つまり酸化亜鉛形避雷器の抵抗特性がほぼ直線性を示す領域における模擬印加電圧1d、模擬漏れ電流4dを得ることができる。

0039

つぎに、高調波分が現れる図12の領域bの場合について説明する。図8は、高調波分が現れるときの避雷器の漏れ電流発生回路における模擬印加電圧、トリガ信号、模擬抵抗分電流、模擬容量分電流及び模擬漏れ電流波形を示したもので、(e)は第3高調波の正弦波電圧発生回路1Fからの模擬印加電圧の第3高調波分1F1の波形、(f)はトリガ発生回路1Gからのトリガ信号1G1の波形、(g)は正弦波電圧発生回路1Aからの模擬印加電圧の正弦波分1dの波形、(h)は振幅可変回路2Bからの模擬抵抗分電流の第3高調波分2B1の波形、(i)は振幅可変回路2Aからの模擬漏れ電流の正弦波分2A1の波形、(j)は加算回路2Cからの模擬抵抗分電流2dの波形、(k)は振幅可変回路3Bからの模擬容量分電流3dの波形、(l)は模擬漏れ電流発生回路4からの模擬漏れ電流4dの波形である。

0040

第3高調波の正弦波電圧発生回路1Fからの模擬印加電圧の第3高調波分1F1をトリガ発生回路1Gに入力させる。商用周波の正弦波電圧発生回路1Aでは、トリガ発生回路1Gのトリガ信号1G1と同期して、模擬印加電圧の正弦波分1dが出力される。また、第3高調波分の正弦波電圧発生回路1Fの模擬印加電圧の第3高調波分1F1を振幅可変回路2Bを介すことで、模擬抵抗分電流の第3高調波分2B1が得られる。振幅可変回路2Aにより得られる模擬抵抗分電流の正弦波分2A1と模擬抵抗分電流の第3高調波分2B1を加算回路2Cにより加算することにより、第3高調波成分を含む模擬抵抗分電流2dが得られる。さらに、上述したのと同様の方法により、模擬容量分電流3dを求め、模擬抵抗分電流2dと模擬容量分電流3dから模擬漏れ電流4dを得ることができる。このようにして、図12の領域b、つまり酸化亜鉛形避雷器の抵抗特性が非直線性を示す領域における模擬印加電圧1d、模擬漏れ電流4dを得ることができる。以上説明したように、振幅可変回路2A、2B、3Bにより出力される電流又は電圧値を適当に調整することにより実施例1と同様に模擬印加電圧1d、模擬漏れ電流4dを得ることができる。

発明の効果

0041

以上のように、この発明に係る避雷器漏れ電流検出装置の検査装置は、模擬漏れ電流又は模擬漏れ電流及び模擬印加電圧を入力する避雷器漏れ電流検出装置からの出力である抵抗分電流と模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路から出力された模擬抵抗分電流を比較する比較手段とにより構成したので、避雷器漏れ電流検出装置の定期的な性能検査が容易に実施でき、避雷器漏れ電流検出装置の信頼性向上につながるとともに検査装置が電子回路で構成できるので持運びが簡単なものにできる。

0042

また、この発明に係る避雷器の模擬漏れ電流発生回路は、模擬印加電圧を出力する模擬印加電圧発生回路と、模擬印加電圧に応じた模擬抵抗分電流を出力する模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路と、模擬印加電圧に応じた模擬容量分電流を出力する模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路と、模擬漏れ電流を出力する模擬漏れ電流出力回路とにより構成したので、模擬印加電圧を変化させ又は模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路の変換特性を変化させ様々な条件での模擬漏れ電流を発生させることができるとともに位相差を考慮して模擬抵抗分電流と模擬容量分電流を出力するので模擬印加電圧が一つでよく構成を単純にできる。

0043

さらに、模擬印加電圧は正弦波電圧と高調波電圧を加算して得られるので、電力系統に高調波電圧が含まれる場合についても模擬できるとともに避雷器漏れ電流検出装置の性能検査をすることができる。

0044

さらに、模擬印加電圧は正弦波電圧と過電圧を加算して得られるので、電力系統に過電圧が含まれる場合についても模擬できるとともに避雷器漏れ電流検出装置の性能検査をすることができる。

0045

さらに、避雷器の避雷素子は非直線な抵抗特性を有する酸化亜鉛素子により形成したので、酸化亜鉛形避雷器に対する模擬漏れ電流を発生できるとともに、酸化亜鉛形避雷器に用いられる避雷器漏れ電流検出装置の検査をすることができる。

図面の簡単な説明

0046

図1この発明の一実施例である避雷器漏れ電流検出装置の検査装置の構成図である。
図2この発明による酸化亜鉛形避雷器に模擬印加電圧を印加したときの模擬抵抗分電流を示す抵抗特性を3つの領域に分け、各領域内の抵抗特性を直線近似によりモデル化したものを示す図である。
図3この発明による模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路をアナログ論理回路により構成する場合を示す図である。
図4この発明の他の実施例である高調波を含んだ避雷器の漏れ電流発生回路の構成図である。
図5この発明の他の実施例である過電圧を含んだ避雷器の漏れ電流発生回路の構成図である。
図6この発明の他の実施例である避雷器の漏れ電流発生回路の構成を示すブロック図である。
図7この発明による高調波分が現れないときの避雷器の漏れ電流発生回路における模擬印加電圧、模擬抵抗分電流、模擬容量分電流及び模擬漏れ電流波形を示す図である。
図8この発明による高調波分が現れるときの避雷器の漏れ電流発生回路における模擬印加電圧、トリガ信号、模擬抵抗分電流、模擬容量分電流及び模擬漏れ電流波形を示す図である。
図9従来の酸化亜鉛形避雷器の電気的等価回路であり、抵抗とコンデンサが並列接続された回路を示す図である。
図10従来の酸化亜鉛形避雷器に印加電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の商用周波のベクトル図である。
図11従来の酸化亜鉛形避雷器に印加電圧が印加されたときの印加電圧、抵抗分電流、容量分電流及び漏れ電流の波形を示す図である。
図12従来の酸化亜鉛形避雷器の避雷素子である酸化亜鉛素子の電圧−抵抗分電流特性を示す図である。
図13従来の酸化亜鉛形避雷器漏れ電流検出装置の原理を示すブロック図である。
図14従来の避雷器漏れ電流検出装置における印加電圧、漏れ電流及び抵抗分電流波形を示す図である。

--

0047

1模擬印加電圧発生回路、 1A正弦波電圧発生回路、1A1 正弦波電圧、 1B高調波電圧発生回路 、1B1 高調波電圧、1C 高調波電圧加算回路、 1D過電圧発生回路、1E過電圧加算回路、 1D1 過電圧、1a、1b、1c、1d 模擬印加電圧、2 模擬印加電圧−模擬抵抗分電流変換回路、2a、2b、2c、2d 模擬抵抗分電流、3 模擬印加電圧−模擬容量分電流変換回路、3a、3b、3c、3d 模擬容量分電流、 4 模擬漏れ電流出力回路、4a、4b、4c、4d 模擬漏れ電流、5避雷器の模擬漏れ電流発生回路、 6 比較手段、7避雷器漏れ電流検出装置、 7a 抵抗分電流

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