電流さい断現象について

質問

分路リアクトル回路等でACBやVCBで遅れ小電流を遮断すと、電流さい断現象を起こすことがあると書いてありますが、電流さい断現象を具体的に分りやすく教えて下さい。とくになぜ小電流なのか分りません。大電流では起こらないのでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.2

h0ge

No.1の方の補足という形で過電圧が発生する理由について説明したいと思います.

とりあえず, 背景ということで,
ご存じと思いますが, コイル(L)に流れる電流(i)とその誘導起電力(v)の関係は

v = -L*(di/dt) -(1)
(di/dtは電流の時間に対する微分を表します. )

で表されます. 近似的にではありますが, この関係式が遮断器が電流を遮断するような場合でも成立します.

ここで, 5Aの電流が流れている回路でスイッチを開き, 瞬時(dt秒後)に回路を流れていた電流を0Aとした場合を考えてみます. 先ほどの式(1)から開かれたスイッチ間に発生する誘導起電力は

-L*(0A-5A)/dt

となります. dtが小さければ小さいほど誘導起電力は大きくなります. 即ち, スイッチの切れ味が良ければ良いほど発生する電圧が大きくなります.

そして,
> 電流さい断とは０点以外で無理にしゃ断してしまうことを言います。
なので, 0点で遮断した場合は式(1)の分子が0となりますので, 理想的には電圧は発生しないことになります. そして, 0点以外で遮断すると, 先のスイッチの例のように過電圧が発生することになります.

回答No.1

sou_tarou

レスがつかないようなので簡単にイメージで話をしたいと思います。
しゃ断器の切れ味がいい（良すぎる）と起きるものと思ってください。

しゃ断機に種類があります。空気しゃ断器、真空しゃ断器、磁気しゃ断器、ガスしゃ断器、油しゃ断器など
このしゃ断器の消弧に使うエネルギーを電流そのものから得ているものがあります。磁気しゃ断器、油しゃ断器など
空気しゃ断器は空気を吹きかけるので常に同じ力でしゃ断します。
また、真空しゃ断器は真空中にアークを拡散するのでこれも同じように常に同じ力でしゃ断します。
以上を踏まえて

＞電流さい断現象を具体的に分りやすく教えて下さい。
交流しゃだん器の消弧原理の話になってしまいます。簡単にイメージのみ書くと交流なので０点を通過します。
しゃ断が開始して接触子が開極し始めると電流はアークとなって継続します。が、０点で一旦消えて次のサイクル時にまた継続します。
そのうちに極間の距離が十分に開き０点でアークが消えて次のサイクルでも継続できなくなって遮断完了します。
この０点通過時に遮断を完了するというのが普通です。
電流さい断とは０点以外で無理にしゃ断してしまうことを言います。
開閉サージの発生の要因となるので、電流さい断現象がおきると開閉サージが発生します。

＞とくになぜ小電流なのか分りません。
先にしゃ断器の切れ味みたいな話をしましたが、大電流でも小電流でも同じ切れ味でしゃ断してしまう空気しゃ断器、真空しゃ断器で発生します。
磁気しゃ断器などですと、流れている電流のエネルギーでアークを消弧します。
流れている電流を使って磁気的に消弧室に押し込んで伸ばして冷やして消弧するので小電流だとこの力が弱くなり、結果的に切れ味が悪くなります。
切れないということではなくて切れ味が悪くなる　ということです。
結果として０点通過時にしゃ断できることになるので電流さい断は発生しない。

＞大電流では起こらないのでしょうか？
大電流の場合は切れ味と切る電流がほどほどのバランスになるので０点通過時にしゃ断完了となるので発生しません。

参考に真空しゃ断器で電流さい断の発生は数アンペア程度、発生するサージは超高圧系では２倍程度　それ以下の系統では３～４倍程度になるそうです。

お礼

ありがとうございました。過電圧が発生するメカニズムは解かりませんでしたが、現象そのものは大変よく解りました。また宜しくお願いします。