JP2000312413A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断器の接点から断路器の接点までの領域の
絶縁性能を高めることにより、この領域に直流電圧が残
留してもその影響を抑えて、優れた信頼性を発揮できる
ガス絶縁開閉装置を提供する。 【解決手段】 ガス絶縁開閉装置には第１のタンク１６
と第２のタンク１８とが設けられており、第１のタンク
１６には遮断器１の接点１ａから断路器２，３の接点２
ａ，３ａに至る領域が含まれ、第２のタンク１８には他
の領域が含まれている。第１のタンク１６の直径Ｄは第
２のタンク１８の直径Ｄ１よりも大きく構成されてい
る。また、第１のタンク１６には主回路導体１７ａ，１
７ｂが設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遮断器の両側に断
路器が接続されたガス絶縁開閉装置に係り、特に、その
絶縁性能の向上を目的として改良を施したガス絶縁開閉
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、絶縁耐力の高いＳＦ６等の絶
縁ガスがタンク内に充填されて構成されたガス絶縁開閉
装置が提案されている。このガス絶縁開閉装置は、安全
性に優れているだけではなく、同一のタンク内に複数の
導体を封入して構成することにより、小形化が容易であ
るといった利点もある。そのため、変電所や開閉所等に
はガス絶縁開閉装置が広く用いられている。

【０００３】このようなガス絶縁開閉装置における送電
回線の概略構成について図８を参照して具体的に説明す
る。図に示すように、ガス絶縁開閉装置には接点１ａを
有する遮断器１が設けられ、この遮断器１の両側には計
器用変流器８，９を介して断路器２，３が接続されてい
る。これら断路器２，３には接点２ａ，３ａが設けられ
ている。

【０００４】断路器３には２重母線を構成する主母線
４，５が接続されている。断路器２には計器用変圧器１
０、避雷器１１が接続され、さらにはブッシング７を介
して送電線６が接続されている。なお、１２，１３，１
４は１〜１１の各構成機器を接続する母線、１７，１７
ａ，１７ｂは１〜１４の各構成機器に設置される主回路
導体、２０は１〜１４の各構成機器に取付けられる絶縁
スペーサ、２１はガス絶縁開閉装置を構成するタンクを
示している。

【０００５】以上のような構成を有する従来のガス絶縁
開閉装置において、主母線４，５と外部回路とを電気的
に切り離す必要が生じた場合には、まず遮断器１を切
り、次に断路器２，３を切るといった切り操作を行う。
この切り操作において、遮断器１を切った後は、遮断器
１の接点１ａから主母線４，５に至る領域と、遮断器１
の接点１ａから送電線６に至る領域とが、商用電圧が印
可された状態となる。この状態で、断路器２，３を切る
と、開極時における上記電圧が直流として残留する。こ
の残留する直流電圧の値は、商用周波数で変動する商用
電圧の断路器２，３の開極のタイミングにより、その最
大値は商用電圧のピーク値となる。

【０００６】送電線６を介して接続する相手のガス絶縁
開閉装置（図示しない）側の送電回線の遮断器及び断路
器を同様に切り操作する場合を考えると、直流電圧が残
留する領域は次の３箇所となる。第１に遮断器１の接点
１ａから線路側の断路器２の接点２ａに至る領域、第２
に遮断器１の接点１ａから主母線側の断路器３の接点３
ｂに至る領域、第３に断路器２の接点２ａから送電線６
を介して接続される相手のガス絶縁開閉装置（図示しな
い）の線路回線の線路側の断路器の接点に至る領域であ
る。このとき、第１の領域には主回路導体１７ａが、第
２の領域には主回路導体１７ｂが、それぞれ含まれてい
る。

【０００７】以上の３箇所の直流電圧残留領域の中で、
第３の領域つまり断路器２の接点２ａから送電線６を介
して接続される相手のガス絶縁開閉装置（図示しない）
の線路回線の線路側の断路器の接点に至る領域では、ブ
ッシング７の表面抵抗が他の部分に比較して極めて高い
ので、直流電圧が瞬時に放電してしまう。

【０００８】これに対して、残りの２つの領域（図８に
おいてＡで示す領域）では、主回路導体１７ａ，主回路
導体１７ｂにおいて残留した直流電圧が容易に放電しな
い。すなわち、遮断器１の接点１ａから断路器２、３の
接点２ａ、３ａに至る領域は、ガス絶縁開閉装置全体の
中でも特に絶縁性能が低下し易い特異な部分であると言
える。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の避雷
器の高性能化は目覚ましく、ガス絶縁開閉装置に侵入す
る雷インパルス電圧（以下ＬＩＷＶと称す）が低減され
る傾向にある。ＬＩＷＶの値はガス絶縁開閉装置に対し
電気的に大きな影響を与えるので、高性能避雷器の適用
によりＬＩＷＶが低減されると、ガス絶縁開閉装置の各
構成機器は一挙に縮小化されることになる。

【００１０】しかしながら、高性能避雷器を適用してＬ
ＩＷＶが低減した場合、各構成機器のタンクサイズの縮
小化に伴って、電気絶縁的な裕度も小さくなる。その結
果、従来では問題とならなかった程度の直流残留電圧で
も、構成機器の絶縁性能に深刻な影響を与えるおそれが
出てきた。これは、商用電圧のピーク値が最大値となる
直流残留電圧は、ＬＩＷＶには関係がなく、ＬＩＷＶが
低減しても、これに比例して直流残留電圧が減少するこ
とがないためである。特に前述したように、遮断器の接
点から断路器の接点に至る領域では絶縁性能が低下し易
いため、この領域に設置された主回路導体１７ａ、１７
ｂに直流電圧が残留した場合、絶縁性能上、次のような
問題が生じる可能性があった。

【００１１】ガス絶縁開閉装置を構成するタンク２１
の内部に万一針状金属が存在した場合、絶縁スペーサ２
０の表面が帯電するので、この針状金属が絶縁スペーサ
２０に付着して絶縁スペーサ２０の絶縁性能が低下す
る。 また、タンク２１内にある針状金属は主回路導体１７
ａ，１７ｂに向かって浮上し、主回路導体１７ａ，１７
ｂに「付いては離れる」という運動を繰り返す。そのた
め、主回路導体１７ａ，１７ｂから針状金属が離れるた
びごとに微少放電が発生する。 外部回路を主母線４、５に接続するために、断路器
２、３を投入すると、主回路導体１７ａ，１７ｂには開
閉インパルス電圧が印可されるが、この開閉インパルス
電圧は接続導体に残留している直流電圧と逆極性の急峻
な電圧であるため、非常に大きなサージが発生する。 遮断器１及び断路器２，３には絶縁ロッドなどが使用
されるが、これらの部品には製作上微少なギャップがで
きてしまう。また通常、直流が印可されたときの電界分
布は、交流が印可されたときの電界分布と異なり抵抗分
圧になる。そのため、微少ギャップにおいて電界分布が
極めて厳しいものになる。

【００１２】また、上記に関しては、図９に示すよう
な１個のタンク２１の中に３相の主回路導体１７が設置
された３相一括のガス絶縁開閉装置において、特に問題
となっている。すなわち、主回路導体１７は通常、図９
のＹ−Ｙ断面図である図１０に示すように、鉛直下向き
に頂点を持つ二等辺三角形の頂点に配置されている。

【００１３】このような構成を有する従来のガス絶縁開
閉装置では、タンク２１の鉛直下側の内面から主回路導
体１７の外表面までの距離が比較的短いので、タンク２
１内面の鉛直下側の電界は比較的高くなり、直流電圧が
残留していた場合に、万一、タンク２１の内部に針状金
属が存在していると、主回路導体１７に向かって浮上す
る可能性が高くなる。

【００１４】以上述べたように、ＬＩＷＶを低減させて
各構成機器の大幅なコンパクト化を図ったガス絶縁開閉
装置や、主回路導体が鉛直下向きに頂点を持つ二等辺三
角形の頂点に配置された３相一括のガス絶縁開閉装置で
は、遮断器の接点から断路器の接点に至る領域に直流電
圧が残留した場合、絶縁性能に深刻な影響を与える可能
性があった。

【００１５】本発明は、このような従来技術の持つ問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、遮断器の接点から断路器の接点までの領域の絶縁性
能を高めることにより、この領域に直流電圧が残留して
もその影響を抑えて、優れた信頼性を発揮できるガス絶
縁開閉装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
れ、このタンク内に主回路導体が設置され、さらに遮断
器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続された
ガス絶縁開閉装置において、次のような特徴を備えてい
る。

【００１７】請求項１に記載の発明は、前記遮断器の接
点から前記断路器の接点に至る領域を含む第１のタンク
と、他の領域を含む第２のタンクとを設け、第１のタン
クの径を、第２のタンクの径よりも大きくしたことを特
徴とする。このような請求項１の発明によれば、遮断器
の接点から断路器の接点に至る領域を含む第１のタンク
の径を、他の領域を含む第２のタンクの径よりも大きく
することにより、第１のタンクの内表面と主回路導体の
外表面との絶縁距離を大きくとって、絶縁性能を向上さ
せることができる。したがって、遮断器の接点から断路
器の接点に至る領域に直流電圧が残留してもその影響を
抑えることができる。

【００１８】請求項２に記載の発明は、タンクに複数の
絶縁スペーサを取付け、遮断器の接点から断路器の接点
に至る領域内に取付けた絶縁スペーサが、他の領域に取
付けた絶縁スペーサよりも高い絶縁性能を持つようにし
たことを特徴とする。このような請求項２の発明におい
ては、優れた絶縁性能を持つ絶縁スペーサにより、遮断
器の接点から断路器の接点に至る領域の絶縁性能を向上
させることができ、この領域での直流残留電圧による影
響を抑えることができる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、遮断器の接点か
ら断路器の接点に至る領域を含むタンク内面に、絶縁被
膜を施したことを特徴とする。このような請求項３の発
明によれば、万一、タンクの内部に針状金属が存在して
いたとしても、絶縁被膜を施したので遮断器の接点から
断路器の接点に至る領域では針状金属が主回路導体に向
かって浮上しにくくなり、針状金属の存在が絶縁性能に
与える影響度を小さくすることができる。この結果、遮
断器の接点から断路器の接点に至る領域の絶縁性能が向
上し、前記領域での直流残留電圧による影響を回避する
ことができる。

【００２０】請求項４に記載の発明は、１個のタンク内
に３相の主回路導体が設置された３相一括のガス絶縁開
閉装置であって、遮断器の接点から断路器の接点に至る
領域の３相の主回路導体を、回線の長手方向から見て、
鉛直上側に頂点を持つ三角形の頂点に配置したことを特
徴とする。このような請求項４の発明によれば、３相一
括のガス絶縁開閉装置において、万一、タンクの内部に
針状金属が存在していたとしても、遮断器の接点から断
路器の接点に至る領域では３相の主回路導体を、鉛直上
側に頂点を持つ三角形の頂点に配置するため、タンクの
鉛直下側の近傍に主回路導体が存在していない。したが
って、タンク内面の鉛直下側の電界を低く抑えることが
でき、針状金属が主回路導体に向かって浮上しにくくな
る。この結果、遮断器の接点から断路器の接点に至る領
域の絶縁性能が向上し、前記領域での直流残留電圧の影
響を抑えることができる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、遮断器の接点か
ら断路器の接点に至る領域に、主回路導体を接地する主
回路導体接地手段を設けたことを特徴としている。この
ような請求項５の発明によれば、遮断器の接点から断路
器の接点に至る領域では主回路導体接地手段が主回路導
体を接地しているので、この領域に残留した直流電圧を
瞬時に放電することができる。そのため、微少ギャップ
による直流電圧分布が抵抗分圧にならず、遮断器の接点
から断路器の接点に至る領域の絶縁性能が向上し、前記
領域における直流残留電圧の影響を抑制することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図１〜図７を参照して具体的に説明する。なお、図８
に示した従来型と同一の部材については同一の符号を付
し、説明は省略する。

【００２３】（１）第１の実施の形態 ［構成］第１の実施の形態は請求項１に記載の発明に対
応するものである。図１に示すように、第１の実施の形
態には、遮断器１の接点１ａから断路器２，３の接点２
ａ，３ａに至る領域を含む第１のタンク１６と、他の領
域を含む第２のタンク１８とが設けられており、第１の
タンク１６との直径Ｄが、第２のタンク１８の直径Ｄ１
に比較して大きく構成されている。なお、第１のタンク
１６には主回路導体１７ａ，１７ｂが設置されている。

【００２４】［作用及び効果］以上の構成を有する第１
の実施の形態において、主回路導体１７ａ，１７ｂの外
表面とタンク１６，１８の内表面との絶縁距離に関して
は、第１のタンク１６の直径Ｄが第２のタンク１８の直
径Ｄ１よりも大きいため、第１のタンク１６の絶縁距離
の方が第２のタンク１８のそれよりも長い。したがっ
て、第１のタンク１６は優れた絶縁性能を獲得すること
ができ、第１のタンク１６に含まれる遮断器１の接点１
ａから断路器２，３の接点２ａ，３ａに至る領域で絶縁
性能を向上させることができる。

【００２５】以上のような第１の実施の形態によれば、
絶縁性能が低下し易い領域の絶縁性能を十分に高めるこ
とができ、装置全体を大形化させることになく所望の部
分の電気絶縁的な裕度を確保することができる。そのた
め、主回路導体１７ａ，１７ｂに直流電圧が残留して
も、その影響を確実に抑えて優れた信頼性を発揮するこ
とができる。したがって、高性能避雷器によりＬＩＷＶ
を低減させ各構成機器をコンパクト化したガス絶縁開閉
装置に好適である。

【００２６】（２）第２の実施の形態 ［構成］第２の実施の形態は、請求項２に記載の発明に
対応するものであり、図２に示すように、遮断器１から
断路器２、３に至る領域を含む第１のタンク１６には絶
縁階級５００号が要求する絶縁スペーサ１５が取付けら
れている。また、第２のタンク１８には絶縁階級３００
号が要求する絶縁スペーサ１９が取付けられている。

【００２７】［作用及び効果］このように構成された第
２の実施の形態では、絶縁スペーサ１５により、遮断器
１の接点１ａから断路器２、３の接点２ａ、３ａに至る
領域が絶縁階級５００号の絶縁性能を有することになる
ので、前記領域の絶縁性能を、前記第１の実施の形態よ
りもさらに向上させることができる。また一般的に、絶
縁性能の高い絶縁スペーサの方が直径が大きく、絶縁ス
ペーサ１５の直径の方が絶縁スペーサ１９の直径よりも
大きくなるが、前記第１の実施の形態にて説明したよう
に第１のタンク１６の径は第２のタンク１８の径よりも
大きいため、それぞれのタンク１６、１８に絶縁スペー
サ１５、１９を簡単に取付けることができる。

【００２８】（３）第３の実施の形態 ［構成］第３の実施の形態は、請求項３に記載の発明に
対応するもので、図３に示すように、遮断器１の接点１
ａから断路器２，３の接点に至る領域を含むタンク１６
ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６
ｇ，１６ｈの内面に絶縁被膜が施された点に特徴があ
る。

【００２９】［作用及び効果］このような構成を有する
本実施例のガス絶縁開閉装置においては、タンク１６ａ
〜１６ｈの内部に針状金属が存在しても、タンク１６ａ
〜１６ｈ内面に絶縁被膜を施したので、針状金属が主回
路導体１７ａ，１７ｂに向かって浮上しにくく、針状金
属の存在が絶縁性能に与える影響度を小さくすることが
できる。この結果、遮断器１の接点１ａから断路器２，
３の接点２ａ，３ａに至る領域の絶縁性能を向上させる
ことができ、前記領域での直流残留電圧による影響を回
避することができる。

【００３０】（４）第４の実施の形態 ［構成］第４の実施の形態は、請求項４に記載の発明に
対応するものであり、図４に示すような１個のタンク２
１内に３相の主回路導体が設置された３相一括のガス絶
縁開閉装置において、次の点に特徴がある。すなわち、
遮断器１の接点１ａから断路器２，３の接点２ａ，３ａ
に至る領域の３相の主回路導体１７が、図４のＸ−Ｘ断
面図である図５に示すように、鉛直上向きに頂点を持つ
二等辺三角形の頂点に配置されている。

【００３１】［作用及び効果］このような構成を持つ第
４の実施の形態においては、遮断器の接点１ａから断路
器２，３の接点２ａ，３ａに至る領域の、タンク２１の
鉛直下側の内面から主回路導体１７の外表面までの距離
が長いので、タンク２１内面の鉛直下側の電界は低い値
に抑えられている。したがって、万一、遮断器１の接点
１ａから断路器２，３の２ａ，３ａに至る領域のタンク
２１内部に針状金属が存在していたとしても、針状金属
は電界の低いタンク２１の鉛直下側の内面に留ってま
ま、主回路導体１７に向かって浮上することがない。こ
の結果、針状金属の存在が絶縁性能に与える影響度を小
さくできる。これにより、遮断器１の接点１ａから断路
器２，３の接点２ａ，３ａに至る領域の絶縁性能を向上
させることができ、前記領域での直流残留電圧の影響を
抑えることが可能となる。

【００３２】（５）第５の実施の形態 ［構成］第５の実施の形態は、請求項５に記載の発明に
対応するものであり、図６に示すように、遮断器１と断
路器２，３の間に、主回路導体１７を接地する主回路導
体接地手段として避雷器１１ａ，１１ｂが設けられてい
る。

【００３３】［作用及び効果］このような構成を有する
第５の実施の形態においては、遮断器１を切り操作した
後、断路器２，３を切り操作して、遮断器１の接点１ａ
から断路器２，３の接点２ａ，３ａに至る領域に直流電
圧が残留しても、避雷器１１ａ，１１ｂが当該領域に位
置する回路導体１７を接地し、直流電圧を瞬時に放電す
ることができる。そのため、微少ギャップによる直流電
圧分布が抵抗分圧にならず、遮断器の接点から断路器の
接点に至る領域の絶縁性能が向上し、前記領域における
直流残留電圧の影響を抑制することができる。

【００３４】（６）他の実施の形態 なお、本発明は以上のような実施の形態に限定されるも
のではなく、例えば、主回路導体接地手段としては上記
避雷器１１ａ，１１ｂだけではなく、図７に示すよう
に、計器用変圧器１２ａ、１２ｂを用いても良い。この
実施の形態では、計器用変圧器１２ａ、１２ｂのインダ
クタンスを介して主回路導体１７を接地することがで
き、前記第５の実施の形態と同様の作用効果を得ること
ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガス絶縁
開閉装置によれば、遮断器の接点から断路器の接点まで
の領域において、タンクを大きくする、絶縁スペーサの
絶縁性能を高める、絶縁被膜を施す、主回路導体の配置
に改良を施す、主回路導体を接地するといったことによ
り、前記領域の絶縁性能を高めて直流残留電圧の影響を
抑えることができ、優れた信頼性を発揮することができ
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の実施の形態
の構成図。

【図２】本発明のガス絶縁開閉装置の第２の実施の形態
の構成図。

【図３】本発明のガス絶縁開閉装置の第３の実施の形態
の構成図。

【図４】本発明のガス絶縁開閉装置の第４の実施の形態
の構成図。

【図５】図４のＸ−Ｘ断面図。

【図６】本発明のガス絶縁開閉装置の第５の実施の形態
の構成図。

【図７】本発明のガス絶縁開閉装置の他の実施の形態の
構成図。

【図８】従来のガス絶縁開閉装置の構成図。

【図９】従来のガス絶縁開閉装置の構成図。

【図１０】図９のＹ−Ｙ断面図。

【符号の説明】

１…遮断器 １ａ…遮断器の接点 ２，３…断路器 ２ａ，３ａ…断路器の接点 ４，５…主母線 ６…送電線 ７…ブッシング １５，１９，２０…絶縁スペーサ １６…第１のタンク １６ａ〜１６ｈ，２１…タンク １７，１７ａ，１７ｂ…主回路導体 １８…第２のタンク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
   れ、このタンク内に主回路導体が設置され、さらに遮断
   器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続された
   ガス絶縁開閉装置において、 前記遮断器の接点から前記断路器の接点に至る領域を含
   む第１のタンクと、他の領域を含む第２のタンクとが設
   けられ、 第１のタンクの径が、第２のタンクの径よりも大きく設
   けられたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 【請求項２】 絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
   れ、このタンク内に主回路導体が設置され、さらに遮断
   器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続された
   ガス絶縁開閉装置において、 前記タンクには複数の絶縁スペーサが取付けられ、 前記遮断器の接点から前記断路器の接点に至る領域内に
   取付けられた絶縁スペーサが、他の領域に取付けられた
   絶縁スペーサよりも高い絶縁性能を持つように構成され
   たことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】 絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
   れ、このタンク内に主回路導体が設置され、さらに遮断
   器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続された
   ガス絶縁開閉装置において、 前記遮断器の接点から前記断路器の接点に至る領域を含
   むタンク内面に、絶縁被膜が施されたことを特徴とする
   ガス絶縁開閉装置。
4. 【請求項４】 絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
   れ、このタンク内に３相の主回路導体が設置され、さら
   に遮断器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続
   されたガス絶縁開閉装置において、 前記遮断器の接点から前記断路器の接点に至る領域の３
   相の主回路導体が、回線の長手方向から見て、鉛直上側
   に頂点を持つ三角形の頂点に配置されたことを特徴とす
   るガス絶縁開閉装置。
5. 【請求項５】 絶縁ガスを充填したタンクから構成さ
   れ、このタンク内に主回路導体が設置され、さらに遮断
   器が設けられ、この遮断器の両側に断路器が接続された
   ガス絶縁開閉装置において、 前記遮断器の接点から前記断路器の接点に至る領域に、
   主回路導体を接地する主回路導体接地手段が設けられた
   ことを特徴とするガス絶縁開閉装置。