配电网中開閉器の切り替え時の基本現象の説明

遮断器の切り替え用語は、実際のイベントを考慮することで理解できます。
図1から3は、真空遮断器（トレースはKEMA提供）における接地されていない三相故障電流テストの閉合-開路（CO）トレースを示しています。
各図を順に見ていくと、用語は以下の通りです：

遮断器のトリップシーケンスと関連する量

図1から、以下の詳細な一連のイベントを観察することができます：

1. 初期状態：

• 遮断器は開いた位置から始まります。

• 閉合コイルに閉合信号が適用され、閉合操作が開始されます。

2. 閉合プロセス：

短い電気的な遅延の後、動接点が動き始め（移動グラフの下部曲線で示される）、最終的に静止接点と接触します。この瞬間は接触エンゲージメントまたは接触閉合と呼ばれます。実際には、接触間の前破壊により、実際の電気的接続は機械的接触よりも少し前に発生することがあります。

閉合信号の適用と接触エンゲージメントの瞬間までの時間間隔は、機械的な閉合時間と呼ばれています。

3. 閉合状態と故障電流：

• 一旦閉合すると、遮断器は故障電流を流します。その後、トリップコイルにトリップ信号が適用され、遮断器の開路（またはトリップ）プロセスが始まります。

• 短い電気的な遅延の後、動接点が静止接点から離れて動き始め、それらの機械的な分離が発生します。この瞬間は接触分離、接触分離、または接触開放と呼ばれます。

• トリップ信号の適用と接触分離の瞬間までの時間間隔は、機械的な開放時間と呼ばれています。

4. 電弧形成と電流遮断：

• 接点が分離する際に、接点間に電弧が形成されます。電流はゼロクロスポイントで遮断を試み、最初にb相、次にa相、最後にc相で成功します。

•  c相が最初に完全な遮断を達成し、電弧持続時間（接触分離と電流遮断の間の時間）は約半周期です。c相の遮断時間（ブレーカータイムとも呼ばれる）は、機械的な開放時間と電弧持続時間の合計です。

5. 遮断中の電流分布：

• c相での電流遮断の瞬間、a相とb相の電流は30度ずつシフトし、大きさは等しくなりますが極性が反対になります。先導相（a相）の電流は半周期が短縮され、遅延相（b相）の電流は半周期が延長されます。

• 全クリアリングタイムは、機械的な開放時間とa相またはb相で観測された最大の電弧持続時間の合計です。

遮断器の切り替え電流関連量：

図2を詳しく見ると：

•  電圧ピークで始まる故障では、電流は対称的になります。対称的とは、電流の各半周期（電流ループとも呼ばれる）が前の半周期の電流と同じであることを意味します。a相の電流は、電圧ピーク直前に故障が発生したため、ほぼ対称的です。

• b相とc相の電流は非対称的であり、長いループと短いループの電流（それぞれ主要ループと次要ループと呼ばれます）で構成されています。
  最大の非対称性は、電圧ゼロクロスで故障が発生する場合に起こります。

遮断器の切り替え電圧関連量

図3から、以下の詳細な一連のイベントを観察することができます：

電流ゼロクロス：
電流ゼロクロスは60秒ごとに発生します。接点が分離した後、次のゼロクロスに最も近い極が最初に電流遮断を試みます。この場合、b相の極が最初のゼロクロスに最も近いため、電流遮断を試みます。

2. 初期の電流遮断試行：

b相の極が電流遮断を試みますが、接点が一時回復電圧（TRV）を耐えられるほど近くないため失敗し、再点火します。
 その後、a相の極も電流遮断を試みますが、同様に失敗し再点火します。

3. 成功した電流遮断：

 最終的に、c相の極が電流を遮断し、システムがTRVと交流回復電圧（AC回復電圧）に戻ります。

4. 一時回復電圧（TRV）：

•  定義：TRVは、遮断器の電力側の電圧が故障前のシステム電圧に回復する際に発生する一時的な振動です。

• 挙動：TRVはAC回復電圧を中心に振動します。これは目標点または振動軸となります。TRVのピーク値は、回路の減衰に依存します。

• 振動期間：波形に示すように、TRVは四分の一の電力周波数サイクル（つまり90度）で振動します。

• 極への影響：最初にクリアする極（この場合はc相）は、完全な一時的な振動にさらされるため、最も高いTRVに曝されます。

5.    後続の極クリア：

• a相とb相の極は、c相より90度後にクリアします。

• これらの極は、c相よりも低いTRV値を経験し、極性が逆になります。

• AC回復電圧は、二つの相間で共有されるライン電圧です。