JP2000270450A - ガス絶縁母線及びガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、通電導体の誘導磁場に起因し
て接地メッシュに流れる誘導電流とタンクに発生する渦
電流を低減して機器や基礎コンクリートの温度上昇を抑
えることができるガス絶縁母線及びガス絶縁開閉装置を
提供することにある。 【解決手段】電気的に接続されたガス絶縁母線１１，１
２や遮断器１３等の導電性タンク１と接地線６ａ，６ｂ
及び接地メッシュ５に沿って、導電性の一周または複数
周回の閉回路からなるダミー回路７を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス絶縁開閉装置に
係り、特に、ガス絶縁母線のタンク，接地線及び接地メ
ッシュに発生する誘導電流を軽減したガス絶縁母線及び
これを用いたガス絶縁開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力需要の増大と電力設備の小型
化の要請から、送電系統の基幹では絶縁性能の高いＳＦ
₆ ガスを封入した導電性タンク内に通電導体や電気装置
を収納したガス絶縁機器を多用する傾向がある。ガス絶
縁開閉機器の基本構成要素にはガス絶縁母線（ＧＩＢ）
があり、ガス絶縁母線ではＳＦ₆ ガスを封入した導電性
タンク内に、通電導体が絶縁スペーサを介して支持され
ている。

【０００３】ガス絶縁開閉機器は開閉や雷によって過渡
的にタンクに大きな電圧（サージ）が発生する。このサ
ージに対して、タンクを一点または多点接地して大地に
放電することにより短絡などの事故を防止している。一
点接地は電気的に接続されている複数のタンクの一箇所
を接地する方式で、多点接地は電気的に接続されている
複数のタンクの二箇所以上を接地する方式である。近年
の大容量のガス絶縁開閉機器では、タンクに発生するサ
ージによる影響を極力抑えるために多点接地が主流とな
っている。

【０００４】しかしながら、多点接地方式では、タン
ク，接地線及び接地メッシュによって閉回路が形成さ
れ、通電の経路である通電導体に電流が流れることによ
り発生する磁場が前記閉回路に鎖交して接地線及び接地
メッシュに大きな誘導電流が流れる。近年の送電容量の
増大によってガス絶縁機器からの漏洩磁束は強くなる傾
向があり、接地メッシュに流れる誘導電流が増大するこ
とで基礎コンクリートの温度が上昇し破損するなどの影
響が懸念されている。

【０００５】このため、従来の相分離形ガス絶縁開閉装
置では、三相のタンクを相間短絡導体で接続して三相短
絡回路を形成し、タンクに大きな渦電流を生じさせるこ
とで通電導体から発生する漏洩磁束を低減させて、前記
閉回路に誘導される電流を低減する方法が用いられてい
る。ここで、相分離形ガス絶縁開閉装置とは三相交流を
通電する各相の通電導体を三つの独立したタンク内に収
納した構成のものをいう。

【０００６】しかしながら、この方法は、三相のタンク
がほぼ同一形状で平行に設置される場合でなければ使用
できないという問題があった。また、相間短絡導体はタ
ンクと同じ高さに取り付けられるために、点検などの作
業時に障害物となるという問題があった。さらに、タン
クに大きな渦電流を発生させるために発熱損失が生じ、
タンク径を小さくしたり、タンクにステンレス材などの
抵抗の大きな材料を使用したり、送電容量が大きくなっ
た場合にはタンクの温度上昇が著しくなるといった問題
があった。

【０００７】この問題に対処するための第１の従来技術
としては、特開昭57−36506 号公報に、一組の電気的に
接続された複数の接地線を一箇所に集め、前記接地線を
互いに電気的に接触しないように近接して地中の接地メ
ッシュに接続することにより、通電導体の電流による漏
洩磁束の貫通量を減少させ、接地線に流れる誘導電流を
抑える技術が記載されている。

【０００８】第２の従来技術としては、特開昭57−3650
9 号公報に、タンクの一端から他端付近の接地メッシュ
まで接地線を接続し、他端からは一端付近の接地メッシ
ュまで接地線を接続することにより、接地線に発生する
誘導電圧と、タンク及び接地メッシュに発生する誘導電
圧とを反対向きにして、接地線に流れる誘導電流を抑え
る技術が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術には以下のような問題がある。第１，第２の従来技術
ともに、接地メッシュまでの接地線の長さが長くなるた
めに接地抵抗が高くなり、サージによる電流を十分に接
地メッシュに流すことができない。また、タンクから接
地メッシュへの接地線の引き回しが煩雑になる。

【００１０】また、第１，第２の従来技術ともに、タン
クに発生する渦電流が小さく、通電導体を流れる電流に
よるタンク外部への漏洩磁束を低減する効果も小さい。
このため、タンク等の機器を支える架台や周辺機器に渦
電流が発生し、これらの発熱が大きくなる可能性があ
る。

【００１１】本発明の目的は、サージによる電流を確実
に接地メッシュに流し、且つ接地線または接地メッシュ
の構造を複雑にすること無しに、通電導体の漏洩磁場に
起因して接地メッシュに流れる誘導電流とタンクに発生
する渦電流を低減して機器や基礎コンクリートの温度上
昇を抑えることができるガス絶縁母線及びガス絶縁開閉
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内部に絶縁ガスと通電導体を収納した導
電性タンクと、前記導電性タンクの下側の基礎コンクリ
ート中に前記導電性タンクに対応させて埋設された接地
メッシュと、前記導電性タンクと前記接地メッシュとの
間を電気的に接続する接地線とを備えたガス絶縁母線に
おいて、前記導電性タンク，前記接地線及び前記接地メ
ッシュに沿って閉回路を構成する導体を設置する。

【００１３】この閉回路に誘導電流を発生させることに
より、接地メッシュや接地線に流れる誘導電流を低減
し、機器や基礎コンクリートの発熱を低減できる。更
に、接地線は距離を短く保てるのでサージに対して悪影
響を与えない。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガス絶縁開閉装置
の第１実施例を図１〜図３を用いて説明する。図１は第
１実施例のガス絶縁開閉装置の概略構成図、図２は第１
実施例のガス絶縁開閉装置の側面図、図３は図１の上面
図である。ガス絶縁開閉装置は、変電所や開閉所での電
力系統の開閉に使用される。

【００１５】図１，図２及び図３に示すように、ガス絶
縁開閉装置は、ガス絶縁母線１１及び１２，遮断器１３
などの機器からなり、導電性タンク１内には通電導体ま
たは開閉機器が配置され、さらに絶縁性能に優れたＳＦ
₆ ガスなどが充填されて構成されている。遮断器１３
は、電力系統に生じた地絡等の障害箇所を即座に系統か
ら切離し、機器の損傷や破壊を防ぐ為に使用される。ガ
ス絶縁開閉装置は、ブッシング１４及び送電線１５を介
して外部の送変電機器と接続される。各導電性タンク１
は、これを支持する金属製台座１８またはタンクに直接
接続された接地線６によって、基礎コンクリート中に埋
設された接地メッシュ５に多点接地されている。

【００１６】図４に示すように、ガス絶縁開閉装置の基
本的な構成要素にはガス絶縁母線１１があり、ガス絶縁
開閉装置の各機器はガス絶縁母線１１によって接続され
ている。ガス絶縁母線１１は、導電性タンク１，通電導
体２，絶縁スペーサ４及び導電性タンク１内に密封され
た絶縁性ガスであるＳＦ₆ ガス（図示せず）などから構
成される。

【００１７】導電性タンク１はアルミ材またはステンレ
ス材などで形成されている。絶縁スペーサ４はエポキシ
樹脂などの誘電体で形成されており、円錐または円板状
の形状をしている。この他、図示していないが、絶縁ス
ペーサには通電導体２を支えるだけで絶縁性ガスの密封
には寄与しない柱状の形状をした物などがある。通電導
体２は主にアルミ材などで形成され、絶縁スペーサ４に
よって支持されて、導電性タンク１内に３〜５気圧程度
の不燃性ガス（絶縁ガス）であるＳＦ₆ ガスと共に密閉
収納される。

【００１８】導電性タンク１の端部からは、接地線６
ａ，６ｂが図示されていないコンクリート中に埋設され
た接地メッシュ５に接続されている。さらに、導電性タ
ンク１，接地線６ａ，接地メッシュ５，接地線６ｂで構
成される一周経路に沿って導電性のダミー回路７を設置
する。ダミー回路７は抵抗値の小さい銅材やアルミ材な
どの板または線材で形成され、前記一周経路で閉じるよ
うな電気的閉回路を構成している。また、このダミー回
路７と導電性タンク１，接地線６ａ，６ｂまたは接地メ
ッシュ５とは、電気的に接続されている必要はない。

【００１９】次に、本実施例の作用を図４及び図５を用
いて説明する。図５は図４の概略断面図である。通電導
体２に矢印８の方向（右方向）に交流電流を流すと、導
電性タンク１の外部には漏洩磁束が矢印９の方向に発生
する。この漏洩磁束９の影響により、導電性タンク１，
接地線６ａ，６ｂ，接地メッシュ５には、それぞれ矢印
１０ａで示す方向に誘導電流が発生する。同時に、漏洩
磁束９はダミー回路７に矢印１０ｂで示すような誘導電
流を生じさせる。

【００２０】これらの２つの誘導電流が流れるダミー回
路７と前記閉回路は近接して配置されている為、これら
２つの回路間には相互誘導作用が生じ、２つの回路の磁
気的な結合係数は１に近い値（すなわち２つの回路間で
の漏れ磁束が少ない）である。このため、ダミー回路７
を設置することにより、前記閉回路に誘導電流を発生さ
せる為には、必然的にダミー回路７にも誘導電流を発生
させることになり、より大きな漏洩磁束９が必要とな
る。従って、通電導体２に流す交流電流が同じ場合に
は、ダミー回路７によりタンク１，接地線６ａ，６ｂ，
接地メッシュ５で構成される前記閉回路に流れる誘導電
流は低減される。

【００２１】前記２つの回路の磁気的な結合係数は、互
いに近接しているほど１に近いが、通電導体２を流れる
電流による漏洩磁束９の密度は、通電導体２からの距離
に反比例する。このため、ダミー回路７において、導電
性タンク１に比べ通電導体２から離れている接地メッシ
ュ５に沿った部分は、誘導電流の低減効果が比較的小さ
い。よって、ダミー回路７の接地メッシュ５に沿った部
分は基礎コンクリート中に埋設せず、基礎コンクリート
上に設置してもよい。このため、第１の実施例である図
１，図２，図３では、誘導電流の流れる経路に沿ってダ
ミー回路７を設置しているが、ダミー回路７の接地メッ
シュ５に対応する部分は基礎コンクリート上に配置して
いる。

【００２２】このようにダミー回路７を設置すること
で、接地線６ａ，６ｂと接地メッシュ５に流れる誘導電
流が低減されるため、接地線６ａ，６ｂ、と接地メッシ
ュ５の構成を変えることなく送電電力の大容量化が図れ
る。特に、接地メッシュ５は基礎コンクリート中に埋設
されるため、従来、基礎コンクリート敷設後の機器の容
量変更が困難であったのに比べて、本実施例によれば、
ダミー回路７は基礎コンクリート上に設置可能であるた
め、接地メッシュ埋設後の機器の大容量化に容易に対応
できる。

【００２３】また、現在、機器の大容量化と縮小化が顕
著となっているが、本実施例によればタンク１に発生す
る渦電流が低減されるため、渦電流によるタンク１の発
熱も低減できる。すなわち、タンク１の径を大きくする
こと無く大容量化を図ることが可能である。

【００２４】また、通常各機器のタンクは金属製台座１
８によって支えられており、送電容量が大きくなると台
座１８に発生する渦電流により台座１８の発熱が懸念さ
れている。しかし、本実施例によれば、ダミー回路７に
発生する誘導電流により、ダミー回路７の取り囲む領域
では漏洩磁束９と逆方向の磁束が発生するために磁場が
弱くなるため、金属製台座１８に発生する渦電流が低減
され、発熱を防ぐことができる。

【００２５】さらに、落雷や機器の開閉によりタンク１
にサージが発生した場合、タンクから接地線と接地メッ
シュおよび地面で形成される回路に電流が流れて短絡な
どの事故を防ぐが、この場合、タンクの地面に対する抵
抗はできるだけ小さい方が良い。本実施例によれば、接
地線６ａ，６ｂの経路は短く、ダミー回路７を付加して
もタンクと地面間の抵抗が増加することはないので、ダ
ミー回路７がサージによる短絡事故の原因となることは
ない。

【００２６】次に、本発明のガス絶縁母線の第２実施例
を図６を用いて説明する。本実施例では図４及び図５と
同様に導電性タンク１と接地線６ａ，６ｂと接地メッシ
ュ５で構成される誘導電流の経路に沿って、導電性の材
質で形成されたダミー回路７を設置する。本実施例のダ
ミー回路７は、前記誘導電流の経路に沿った一周経路を
持つような導電性材質からなる電流回路を複数束ねて構
成されている。

【００２７】このようにダミー回路７を複数の電流回路
で構成すると、導電性タンク１と接地線６ａ，６ｂと接
地メッシュ５で構成される誘導電流の回路と、これらダ
ミー回路との相互インダクタンスを大きくすることがで
きる。従って、前記誘導電流の回路に発生する誘導電流
もより小さくなる。また、ダミー回路７は前記誘導電流
の経路に沿って複数周回するような導電性材料で形成し
ても同様な効果を得ることができる。

【００２８】次に、本発明のガス絶縁母線の第３実施例
を図７を用いて説明する。本実施例は、相分離形のガス
絶縁母線に適用した例であり、三相交流の各相毎に１本
のガス絶縁母線１１が対応しており、３本のガス絶縁母
線１１が一対で使用される。各相のタンク１は、接地線
６ａ，６ｂによって基礎コンクリート中に埋設された接
地メッシュ５に接続されている。

【００２９】本実施例では各相のガス絶縁母線１１毎に
図４及び図５と同様に導電性タンク１と接地線６ａ，６
ｂと接地メッシュ５で構成される誘導電流の経路に沿っ
て、導電性の材質で形成されたダミー回路７を設置す
る。さらに、三相で通電することにより接地メッシュ５
は相間を渡る様な誘導電流の経路１０ａを持つため、こ
の誘導電流の経路１０ａに沿って相間を渡るようにもダ
ミー回路７を形成する。このようにダミー回路７を構成
すると、接地メッシュ５内で循環するような誘導電流も
低減することができ、基礎コンクリートの発熱及び温度
上昇を抑えることができる。また、ダミー回路７の相間
を渡る部分は基礎コンクリートの中または上面に敷設さ
れるため、三相のタンクを相間短絡導体で接続した従来
の相分離形ガス絶縁開閉装置に比べ点検作業などに支障
をきたす部分が無い。

【００３０】次に、本発明のガス絶縁母線の第４実施例
を図８を用いて説明する。図８で左右に並べられた２つ
の導電性タンク１が、絶縁スペーサ４を挟んでフランジ
３により接続されている。また、図８の左方の導電性タ
ンク１からは接地線６ａ，６ｂが、右方の導電性タンク
１からは接地線６ｃ，６ｄがそれぞれの導電性タンクに
対応した基礎コンクリート中の接地メッシュ５の両端に
接続されている。

【００３１】本実施例では図８の左方に位置する導電性
タンク１の右端に接続された接地線６ｂと、右方に位置
する導電性タンク１の左端に接続された接地線６ｃとは
互いに交差している。即ち、左方の導電性タンク１の接
地線６ｂは右方の導電性タンク１の下側にある接地メッ
シュ５に接続され、右方の導電性タンク１の接地線６ｃ
は左方の導電性タンク１の下側にある接地メッシュ５に
接続されている。２つの接地線６ｂと６ｃの交差部分は
電気的に絶縁されている。

【００３２】また、図８に示すように、導電性の素材で
形成されたダミー回路７は、左方の導電性タンク１と右
方の導電性タンク１と接地線６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと
左方の導電性タンク１下側の接地メッシュ５及び右方の
導電性タンク１下側の接地メッシュ５に沿って設置され
ている。また、接地線６ｂ，６ｃが交差する部分では、
ダミー回路７も同様に交差しており、ダミー回路７の交
差部分もまた電気的に絶縁されている。

【００３３】図８の通電導体２に交流電流を矢印８で示
す方向に流すと、導電性タンク１，接地線６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄ，接地メッシュ５には矢印１０ａで示す方向
に誘導電流が発生する。ここで、図８に示すように絶縁
スペーサ４を挟んだ両側の導電性タンク１の接地線６
ｂ，６ｃを交差させることにより、接地線６ｂ，６ｃの
交差する部分で誘導電流が打ち消し合うために、導電性
タンク１，接地線６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，接地メッシ
ュ５に流れる電流値も小さくなる。

【００３４】また、図８に示すように、ダミー回路７に
は矢印１０ｂで示す方向に誘導電流が生じるために、導
電性タンク１，接地線６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，接地メ
ッシュ５に発生する誘導電流をさらに低減することがで
きる。従って、導電性タンク１と接地線６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄと接地メッシュ５および基礎コンクリートの温
度上昇を抑えることができる。

【００３５】以上説明したように、各実施例によれば、
ガス絶縁母線などのガス絶縁開閉装置の接地線と接地メ
ッシュと基礎コンクリートと導電性タンクおよび導電性
タンクを支える金属製の台座等の温度上昇を抑制するこ
とができるので、機器の縮小化や大容量化が可能とな
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、通電電流からの磁場に
より接地線及び接地メッシュに流れる誘導電流とタンク
に発生する渦電流を低減して基礎コンクリート及び機器
の温度上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス絶縁開閉装置の第１実施例の概略
構成図。

【図２】図１の側面図。

【図３】図１の上面図。

【図４】本発明の第１実施例の作用説明のためのガス絶
縁母線の概略構成図。

【図５】図４の概略断面図。

【図６】本発明のガス絶縁母線の第２実施例の概略構成
図。

【図７】本発明のガス絶縁母線の第３実施例の概略構成
図。

【図８】本発明のガス絶縁母線の第４実施例の概略構成
図。

【符号の説明】

１…導電性タンク、２…通電導体、５…接地メッシュ、
６ａ，６ｂ…接地線、７…ダミー回路、１１，１２…ガ
ス絶縁母線、１３…遮断器、１４…ブッシング、１５…
送電線、１８…金属製台座。

フロントページの続き (72)発明者 小泉 眞 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 六戸 敏昭 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 Ｆターム(参考） 5G017 AA01 BB03 BB20 CC02 5G365 DA04 DA12 DB03 DD06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に絶縁ガスと通電導体を収納した導電
   性タンクと、前記導電性タンクの下側の基礎コンクリー
   ト中に前記導電性タンクに対応させて埋設された接地メ
   ッシュと、前記導電性タンクと前記接地メッシュとの間
   を電気的に接続する接地線とを備えたガス絶縁母線にお
   いて、 前記導電性タンク，前記接地線及び前記接地メッシュに
   沿って閉回路を構成する導体を設置したことを特徴とす
   るガス絶縁母線。
2. 【請求項２】請求項１において、前記閉回路を構成する
   導体は、前記導電性タンク，前記接地線及び前記接地メ
   ッシュと電気的に絶縁されていることを特徴とするガス
   絶縁母線。
3. 【請求項３】請求項１において、前記閉回路を構成する
   導体は、前記導電性タンク，前記接地線又は前記接地メ
   ッシュと電気的に一箇所以上で接続されていることを特
   徴とするガス絶縁母線。
4. 【請求項４】請求項１において、前記閉回路を構成する
   導体は、一周または複数周の閉回路を構成していること
   を特徴とするガス絶縁母線。
5. 【請求項５】電力系統への送電を行うガス絶縁母線と、
   前記電力系統に生じた地絡個所又は短絡個所を切り離す
   ための遮断器と、接続変更や点検修理の際に対象となる
   回路を電源から切り離すための断路器とを備えたガス絶
   縁開閉装置において、 前記ガス絶縁母線として請求項１ないし４の何れかのガ
   ス絶縁母線を備えたことを特徴とするガス絶縁開閉装
   置。