JP2001037026A - ガス絶縁電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つのガス区分に複数のタンクが設けられてい
るガス絶縁電気機器において、タンク内で事故が生じた
ことを適確に検出すること。 【解決手段】構成機器を収納したタンク１，２をガス配
管７を通して相互に接続し、タンク１，２及びガス配管
７を共通のガス区分とする。ガス配管７はタンク１及び
２にそれぞれ接続されたタンク別管路部７Ａ及び７Ｂと
これらのタンク別管路部を充気口７ｃに接続する共通管
路部７Ｃとにより構成し、タンク別管路部７Ａ及び７Ｂ
の途中にそれぞれ充気口７ｃ側からタンク１及び２側に
ガスが流れるのを妨げる逆止弁９及び１０を設ける。共
通管路部７Ｃに圧力センサ１４を接続し、タンク１また
は２内で事故が生じたときにガス配管７内で生じる圧力
上昇を圧力センサ１４により検出することによって事故
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受変電設備に設け
られるガス絶縁開閉装置やガス遮断器等のガス絶縁電気
機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】受変電設備に設けられるガス絶縁開閉装
置やガス遮断器等のガス絶縁電気機器においては、機器
を収納したタンクに接続されたガス配管に圧力センサを
取り付けてガス配管内のガス圧力を監視し、ガス配管内
の圧力上昇が検出されたときにタンク内で短絡事故また
は地絡事故が生じたことを検出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなガス絶縁
電気機器において、１つのガス区分に機器を収納したタ
ンクが複数個設けられていて、該複数のタンクがガス配
管を介して相互に接続されている場合には、いずれかの
タンク内で事故が生じて該タンク内で圧力上昇が生じた
ときに、該タンク内の圧力が他の健全な（事故が生じて
いない）タンクに分散されるため、事故検出用の圧力セ
ンサが検出する圧力が低下して、事故の発生を適確に検
出することが困難になる場合があった。

【０００４】本発明の目的は、１つのガス区分に複数の
タンクが設けられている場合に、各タンク内で事故が生
じたことを適確に検出することができるようにしたガス
絶縁電気機器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、構成機器を収
納したタンクが１つのガス区分に複数個設けられて該複
数個のタンクがガス配管を介して相互に接続されている
ガス絶縁電気機器を対象とする。ここで、ガス配管は、
複数のタンクにそれぞれ一端が接続された複数のタンク
別管路部と、該複数のタンク別管路部の他端と充気口と
の間を接続する共通管路部とを有しているものとする。

【０００６】本発明においては、ガス配管の充気口側か
ら各タンク内に向うガス流を妨げるように構成された逆
止弁を各タンク別管路部の途中に設ける。また各逆止弁
よりも充気口側のガス配管内のガス圧力を検出する圧力
センサを設ける。

【０００７】上記のように構成すると、いずれからのタ
ンク内で地絡事故または短絡事故が生じたときに、事故
が生じたタンク内から該タンクにつながるタンク別管路
部に設けられた逆止弁を通してガス流が生じ、逆止弁よ
りも充気口側のガス配管内の圧力が上昇する。このとき
健全なタンクにつながるタンク別管路部側では、逆止弁
が健全なタンク内にガスが流入するのを妨げる。そのた
め、事故が生じたタンク内で生じた圧力が他の健全なタ
ンクに伝搬して圧力が分散することがなく、ガス配管の
各逆止弁と充気口との間のガス空間では、事故が生じた
タンク内での圧力上昇に応答して十分に大きな圧力上昇
が生じる。

【０００８】従って、ガス配管の各逆止弁と充気口との
間のガス空間の圧力を検出する圧力センサを設けておく
と、該圧力センサにより検出される圧力の上昇からいず
れかのタンク内で事故が生じたことを検出することがで
きる。

【０００９】また各逆止弁の動作状態（開状態にある
か、閉状態にあるか）を検出するセンサを各逆止弁に対
して設けておくことにより、事故が生じたタンクを特定
することができる。

【００１０】上記のガス絶縁開閉装置においては、各逆
止弁が閉じている状態で充気口側から各タンク側に微量
のガスが流れるのを許容する断面積が十分に小さいガス
流通孔を各逆止弁の弁体（可動側の弁体及び固定側の弁
体のいずれでも可）に設けておくのが好ましい。

【００１１】本発明においては、各逆止弁として、充気
口側から各タンク内に向うガス流を完全に阻止するよう
構成されたものを用いることもできる。この場合には、
各逆止弁が閉じている状態で充気口側から各タンク側に
微量のガスが流れるのを許容する断面積が十分に小さい
ガス流通孔を各逆止弁に対して並列に設けるのが好まし
い。

【００１２】また各タンク内へのガスの充気を容易にす
るため、各逆流防止弁をバイパスするようにバイパスバ
ルブを設けるのが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明をガス絶縁開閉装置
に適用した例を示したもので、同図において、１及び２
はガス絶縁開閉装置の一部（例えば母線部分）を構成す
るタンクであり、タンク１及び２内にはそれぞれ導体３
及び４が収容されている。タンク１及び２には止弁５及
び６を介してガス配管７が接続されている。

【００１４】ガス配管７は、タンク１及び２にそれぞれ
止弁５及び６を介して一端７ａ及び７ｂが接続されたタ
ンク別管路部７Ａ及び７Ｂと、両タンク別管路部７Ａ及
び７Ｂの他端と充気口７ｃとの間を接続する共通管路部
７Ｃとを有していて、充気口７ｃには止弁８が取り付け
られている。

【００１５】タンク１及び２にそれぞれ対応するガス配
管７のタンク別管路部７Ａ及び７Ｂの途中にはそれぞ
れ、タンク１及び２にそれぞれ対応する逆止弁９及び１
０が設けられ、これらの逆止弁９及び１０に対して並列
にバイパスバルプ１１及び１２が設けられている。逆止
弁９及び１０はそれぞれ、充気口７ｃ側からタンク１及
び２内に向うガス流を妨げ、タンク１及び２側から充気
口７ｃ側に向うガス流は妨げないように構成されてい
る。

【００１６】タンク１，２内及びガス配管７内にはＳＦ
6 等の絶縁ガスが所定の圧力で封入される。タンク内に
ガスを充気する際には、止弁５，６を開き、バイパスバ
ルブ１１及び１２を開いた状態で、止弁８を開き、充気
口７ｃからタンク１，２内及びガス配管７内の真空引き
を行った後、充気口７ｃからタンク１，２内及びガス配
管７内にガスを供給する。タンク１，２内及びガス配管
７内のガス圧力が所定値に達したときに止弁８を閉じ、
バイパスバルブ１１及び１２を閉じる。

【００１７】ガス絶縁開閉装置を運転する際には、止弁
５及び６が開状態に保持され、バイパスバルブ１１，１
２及び止弁８は閉状態に保持される。

【００１８】図１のガス絶縁開閉装置では、タンク１，
２及びガス配管７が共通のガス区部に属している。この
ガス区分のガス圧及びガス密度を監視するため、ガス配
管７の共通管路部７Ｃに連成計１３が接続されている。

【００１９】タンク１，２内で事故が発生したときにガ
ス配管７内で生じる圧力上昇を検出して事故を検出する
ため、ガス配管７内の逆止弁９，１０よりも充気口側の
ガス空間のガス圧力を検出する圧力センサ１４が設けら
れる。図示の例では、この圧力センサ１４がガス配管７
の共通管路部７Ｃに接続され、該圧力センサ１４により
ガス配管７内のガス圧力が検出されるようになってい
る。圧力センサ１４は、ガス配管内の圧力を電気信号に
変換する変換器からなっていて、ガス配管内のガス圧力
に大きさが比例した圧力検出信号Ｖｐを出力する。

【００２０】圧力センサ１４が出力する圧力検出信号Ｖ
ｐは事故判定部１５に入力される。事故判定部１５は、
圧力検出信号Ｖｐを予め設定された事故判定基準信号と
比較する比較器を備えていて、圧力センサ１４から得ら
れる圧力検出信号Ｖｐが事故判定基準信号よりも大きい
ときに、タンク１または２のいずれかで事故が発生した
と判定して、事故検出信号Ｖｑを出力する。この事故検
出信号Ｖｑは、警報発生装置（図示せず。）から事故が
発生したことを示す警報を発生させるための駆動信号
や、ガス絶縁開閉装置の主回路の遮断器を開くためのト
リップ信号等として用いられる。圧力センサ１４と事故
判定部１５とにより事故検出装置１６が構成されてい
る。

【００２１】逆止弁９及び１０は例えば図２（Ａ）ない
し（Ｃ）に示すように構成される。図示の逆止弁は、配
管７のタンク別管路部７Ａまたは７Ｂのタンク側の部分
を構成する管７０１の先端に一体に形成された固定弁体
２１と、該固定弁体２１内にスライド自在に嵌合された
可動弁体２２とからなっている。

【００２２】固定弁体２１は、その一端の開口部から所
定の距離を隔てた位置に外側に突出した厚肉の鍔部２１
ａを有し、該鍔部２１ａの内側の位置にテーパ面状の弁
座部２１ｂを有している。また固定弁体２１の一端と鍔
部２１ａとの間の外周にはネジ２１ｃが形成されてい
る。鍔部２１ａに隣接する位置に周設された溝部内にＯ
リング２３が嵌合されている。

【００２３】可動弁体２２は、円錐台状の先端部２２ａ
により先端が閉鎖された筒状体からなっていて、その内
部には、後端部側に開口した中空部２２ｂが形成されて
いる。可動弁体２２の後端部の外周及び中間部の外周に
はそれぞれ固定弁体の内周にスライド自在に接触する外
径寸法を有する鍔部２２ｃ及び２２ｄが形成され、可動
弁体２２の先端部２２ａと鍔部２２ｄとの間に位置する
部分には、中空部２２ｂを外部に連通させる通気孔２２
ｅが複数個形成されている。可動弁体２２の円錐台状の
先端部２２ａの大径部側の端部に隣接する位置に溝が周
設され、該溝内にＯリング２４が嵌合されている。

【００２４】また図示の例では、可動弁体２２の先端部
２２ａの軸心部を貫通した状態でガス流通孔２２ｆが形
成され、可動弁体２２の中空部２２ｂ内がガス流通孔２
２ｆを通して外部に連通させられている。ガス流通孔２
２ｆの断面積は、可動弁体２２の通気孔２２ｅ，２２
ｅ，…の断面積の総計に比べて十分に小さく設定されて
いる。

【００２５】可動弁体２２は、その先端部２２ａを固定
弁体の弁座部２１ｂ側に向けた状態で固定弁体２１内に
挿入されて、その鍔部２２ｃ及び２２ｄが固定弁体２１
の内周にスライド自在に嵌合されている。固定弁体２１
のネジ部２１ｃはガス配管７のタンク別管路部７Ａ，７
Ｂの充気口側の部分を構成する管７０２の端部に設けら
れた連結部７０２ａの内周に形成された雌ネジ部７０２
ｃに螺合され、ネジ部２１ｃと７０２ｃとの結合により
管７０１と７０２とが連結されて、タンク別管路部７
Ａ，７Ｂが構成されるようになっている。

【００２６】上記の逆止弁において、対応するタンク内
で事故が発生してその内部の圧力が急激に上昇したとき
には、タンク側の管７０１内の圧力が充気口側の管７０
２内の圧力よりも急激に高くなるため、図２（Ｂ）に示
すように、可動弁体２２が固定弁体２１の弁座部２１ｂ
から離れる方向に変位させられて開状態になる。このと
き固定弁体の弁座部２１ｂと可動弁体２２の先端部２２
ａとの間の隙間と通気孔２２ｅと中空部２２ｂとを通し
て、事故が生じたタンク側から充気口７ｃ側にガスが流
れる。

【００２７】また上記の逆止弁において、対応するタン
クと異なる他のタンク内で事故が生じたときには、充気
口側の管７０２内の圧力がタンク側の管７０１内の圧力
よりも急激に高くなるため、図２（Ｃ）に示すように、
可動弁体２２が固定弁体２１側の弁座部２１ｂ側に変位
させられて、可動弁体２２の先端部２２ａのテーパ面が
固定弁体２１の弁座部２１ｂに接触させられるととも
に、Ｏリング２４が弁座部２１ｂに接触させられる。こ
れにより、逆止弁が閉状態になり、充気口側からタンク
側へのガスの流れが妨げられる。この状態では、可動弁
体２２の中空部２２ｂと先端部２２ａを貫通したガス流
通孔２２ｆとを通して僅かなガス流が生じる。

【００２８】ガス流通孔２２ｆは、定常運転時に通電に
伴って生じる温度上昇や、周囲温度の変化によりガス区
分内で圧力変動が生じた時に、ガス区部の圧力を均一に
するべく逆止弁を通してガスの流通を生じさせるために
設けられている。したがって、ガス流通孔２２ｆの断面
積は、定常運転時にガス区分全体の圧力を均一に保つた
めのガスの流通を許容するために必要最小限の大きさに
設定する。このようなガス流通孔が設けられていても、
逆止弁は、圧力の急激な変化に対しては支障なく応答す
る。

【００２９】従来のガス絶縁開閉装置は、図１に示した
ガス絶縁開閉装置において、逆止弁９及び１０が設けら
れていないものに相当する。逆止弁９及び１０が設けら
れていない場合に、例えば時刻ｔ1 でタンク１内で地絡
事故Ａが発生すると、該地絡事故のエネルギにより図３
（Ｂ）に示すように、タンク１内の圧力Ｐ１が上昇する
が、この圧力はガス配管７を通して他のタンク２側にも
伝搬するため、タンク２内の圧力Ｐ２も上昇する。タン
ク１内の圧力はタンク２側への圧力の伝搬に伴って低下
していく。逆にタンク２内の圧力Ｐ２は徐々に上昇して
いく。タンク１内及びタンク２内の圧力は、ガス区分全
体の圧力が均一になるまで上昇する。

【００３０】このように、従来のガス絶縁開閉装置で
は、事故が生じたタンク内の圧力上昇が健全なタンク側
にも伝搬するため、タンク内の圧力上昇値が低く抑えら
れ、その分圧力センサ１４による事故の検出の確実性が
低くなるという問題があった。特に事故により生じるア
ークのエネルギが小さい場合に、その事故を検出するこ
とが難しいという問題があった。

【００３１】これに対し、図１に示したガス絶縁開閉装
置においては、時刻ｔ1 においてタンク１内で地絡事故
Ａが発生したときに、図３（Ａ）に示すようにタンク１
内の圧力が急激に上昇し、これにより逆止弁９が開いて
ガス配管７内の圧力を上昇させるが、このとき逆止弁１
０が閉じてタンク２へのガスの流入を妨げるため、タン
ク２内への圧力の伝搬が阻止される。そのため、図３
（Ａ）に示したように、タンク１内の圧力Ｐ１はタンク
２内への圧力伝搬が許容されていた従来の装置の場合に
比べて大幅に上昇し、ガス配管７内の圧力も大幅に上昇
する。タンク１内及びガス配管７内の短時間の間の圧力
上昇は、タンク１内の容積と、ガス配管の容積とにより
決まるため、事故時に圧力センサ１４により検出される
圧力上昇は、従来のガス絶縁開閉装置に設けられていた
圧力センサにより検出される圧力上昇のほぼ２倍にな
る。

【００３２】このように、本発明においては、事故が生
じたタンク１内の圧力上昇が他の健全なタンク２内に伝
搬するのを阻止して、事故が生じたタンク１内及びガス
配管７内で従来よりも大きな圧力上昇を生じさせるよう
にしたので、事故時に圧力センサにより顕著な圧力上昇
を検出して、事故の検出を確実に行わせることができ、
事故エネルギが小さい場合でもその事故を確実に検出す
ることができる。

【００３３】図１には図示してないが、逆止弁９及び１
０の可動弁体が開位置に変位したこと（各逆止弁が開状
態になったこと）を検出して開動作検出信号を出力する
逆止弁動作検出用センサを設けて、該逆止弁動作検出用
センサの出力を事故判定部１５に入力するようにしてお
くのが好ましい。このように構成しておくと、圧力セン
サ１４が事故の発生に伴う圧力上昇を検出した時に、逆
止弁９，１０のうちのいずれが開状態になったかを検出
できるので、事故が発生したタンクを特定することがで
きる。

【００３４】なお上記の逆止弁動作検出用センサは、例
えば各逆止弁９，１０の可動弁体２２に取り付けた磁石
と、可動弁体が開位置に変位した時に、固定弁体２１側
から該磁石が発生する磁束を検出して開動作検出信号を
発生する磁気センサとにより構成することができる。

【００３５】上記の例では、図２に示したように、可動
弁体２２にガス流通孔２２ｆが設けられていて、閉状態
にある逆止弁を通してガスの流通が許容されるようにな
っているが、ガス流通孔２２ｆの断面積は十分に小さい
ため、事故の発生によりタンク内で急激な圧力上昇が生
じた時には、閉状態にある逆止弁のガス流通孔２２ｆが
実質的に閉塞状態になり、該ガス流通孔２２ｆを通して
圧力の伝搬が行われることはほとんどないため、逆止弁
にガス流通孔２２ｆが設けられていることによって事故
が発生したタンク内及びガス配管内の圧力上昇値が抑え
られることはない。

【００３６】図１に示したガス絶縁開閉装置において、
事故が発生していない定常運転時に通電に伴って生じる
温度上昇や、周囲温度の変化により緩慢な圧力変動が生
じた場合には、逆止弁９及び１０に設けられたガス流通
孔２２ｆを通して行われるガスの流通により、ガス区分
全体の圧力が均一に保たれる。

【００３７】また図１に示した例のように、逆止弁９及
び１０に対して並列にバイパスバルブ１１及び１２を設
けておくと、これらのバイパスバルブを開くことによ
り、タンク１及び２内へのガスの充気を能率よく行わせ
ることができる。

【００３８】上記の例では、定常運転時にガス区分の圧
力を均一にするためのガスの流通を行わせるために、逆
止弁９，１０の可動弁体２２にガス流通孔２２ｆを設け
たが、このガス流通孔は固定弁体２１側に設けるように
してもよい。

【００３９】また逆止弁９，１０にガス流通孔を設ける
代りに、各逆止弁９，１０に対して並列にガス流通孔を
設けるようにしてもよい。逆止弁９，１０に対して並列
にガス流通孔を設けるには、例えば、バイパスバルブ１
１，１２の弁体に断面積が十分に小さいガス流通孔を形
成したり、該バイパスバルブ１１，１２を僅かに開いた
状態にしておくようにすればよい。

【００４０】図１に示した例では、ガス絶縁開閉装置に
本発明を適用したが、絶縁ガスが封入された複数のタン
ク内にそれぞれ遮断器を収納して該複数のタンク相互間
をガス配管に接続することにより共通のガス区分とした
ガス遮断器などの他のガス絶縁電気機器にも本発明を適
用することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ガス配
管の充気口側から各タンク内に向うガス流を妨げるよう
に構成された逆止弁を各タンク別管路部の途中に設ける
とともに、各逆止弁よりも充気口側のガス配管内のガス
圧力を検出する圧力センサを設けたので、いずれかのタ
ンク内で事故が生じたときに、そのタンク内で生じた圧
力が他の健全なタンクに分散するのを防いで、ガス配管
内の圧力を事故が生じたタンク内の圧力に相当する大き
な値にまで上昇させることができる。従って、事故の検
出の確実性を従来よりも大幅に高くすることができ、タ
ンク内で発生した事故のエネルギが小さい場合でも、そ
の事故を確実に検出することができるという利点が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をガス絶縁開閉装置に適用した場合の装
置の構成例を概略的に示した構成図である。

【図２】（Ａ）は本発明に係わるガス絶縁電気機器で用
いる逆止弁の可動弁体の一例を示した斜視図である。
（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）に示した可動弁体を
用いた逆止弁の構成例を示した断面図である。

【図３】（Ａ）は本発明を適用したガス絶縁開閉装置に
おいて事故が発生したときのタンク内の圧力変化を示し
た線図である。（Ｂ）は従来のガス絶縁開閉装置におい
て事故が発生したときのタンク内の圧力変化を示した線
図である。

【符号の説明】

１，２…タンク、３，４…導体、５，６…止弁、７…ガ
ス配管、７Ａ，７Ｂ…タンク別管路部、７Ｃ…共通管路
部、７ｃ…充気口、８…止弁、９，１０…逆止弁、１
１，１２…バイパスバルブ、１３…圧力センサ、１４…
事故判定部、１５…事故検出装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構成機器を収納したタンクが１つのガス
   区分に複数個設けられて該複数個のタンクがガス配管を
   介して相互に接続され、 前記ガス配管は、前記複数のタンクにそれぞれ一端が接
   続された複数のタンク別管路部と、該複数のタンク別管
   路部の他端と充気口との間を接続する共通管路部とを有
   しているガス絶縁電気機器において、 前記ガス配管の充気口側から各タンク内に向うガス流を
   妨げるように構成された逆止弁が各タンク別管路部の途
   中に設けられ、 前記逆止弁よりも前記充気口側のガス配管内のガス圧力
   を検出する圧力センサが設けられていることを特徴とす
   るガス絶縁電気機器。
2. 【請求項２】 各逆止弁が閉じている状態で前記充気口
   側から各タンク側に微量のガスが流れるのを許容する断
   面積が十分に小さいガス流通孔が各逆止弁の弁体に設け
   られていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁
   電気機器。
3. 【請求項３】 前記各逆止弁は、前記充気口側から各タ
   ンク内に向うガス流を阻止するように構成され、 各逆止弁が閉じている状態で前記充気口側から各タンク
   側に微量のガスが流れるのを許容する断面積が十分に小
   さいガス流通孔が各逆止弁に対して並列に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁電気機
   器。
4. 【請求項４】 前記各逆止弁をバイパスするようにバイ
   パスバルブが設けられている請求項１ないし３のいずれ
   か１つに記載のガス絶縁電気機器。