JP2023000125A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁ガスを適切に放出することができるガス絶縁開閉装置を提供することである。【解決手段】実施形態のガス絶縁開閉装置は、容器と、放圧装置と、を持つ。容器は、導体および絶縁ガスを内部に封入する。放圧装置は、容器の開口に設置され、絶縁ガスの圧力に対応して絶縁ガスを放出口から容器の外部に放出可能である。通電中に保守作業員が立ち入る水平方向の領域であって保守作業員の手が届く鉛直方向の範囲を作業空間とする。放出口は、作業空間と対向しないように配置される。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置に関する。

発電所または変電所などにおいてガス絶縁開閉装置が利用されている。ガス絶縁開閉装置は、導体および絶縁ガスを内部に封入する容器を有する。万が一、アークの発生を伴う内部事故（以下、内部アークと言う。）が発生した場合、絶縁ガスの圧力が急上昇する。絶縁ガスの圧力に対応して絶縁ガスを容器の外部に放出するため、放圧装置が装着される。絶縁ガスを適切に放出することができるガス絶縁開閉装置が求められる。

特開昭６２－２４７７０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、絶縁ガスを適切に放出することができるガス絶縁開閉装置を提供することである。

実施形態のガス絶縁開閉装置は、容器と、放圧装置と、を持つ。容器は、導体および絶縁ガスを内部に封入する。放圧装置は、容器の開口に設置され、絶縁ガスの圧力に対応して絶縁ガスを放出口から容器の外部に放出可能である。通電中に保守作業員が立ち入る水平方向の領域であって保守作業員の手が届く鉛直方向の範囲を作業空間とする。放出口は、作業空間と対向しないように配置される。

第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図。 第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の平面断面図。 放圧装置の説明図。 第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図。 第３の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図。 第３の実施形態のガス絶縁開閉装置の平面断面図。 第４の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図。 第４の実施形態のガス絶縁開閉装置の平面断面図。

以下、実施形態のガス絶縁開閉装置を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線における平面断面図である。本願において、直交座標系のＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｘ方向およびＹ方向は水平方向である。Ｘ方向は遮断器６が伸びる方向であり、Ｙ方向は主母線２（図１参照）が伸びる方向である。

図１に示されるように、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Switchgear：ＧＩＳ）１は、主母線２と送電線（不図示）との間に配置される電路を有する。ガス絶縁開閉装置１のケーブルヘッド９は、送電線に接続される。

図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。ガス絶縁開閉装置１の電路は、導体１５および導体１５の外周を覆う容器１６により形成される。容器（タンク）１６は、金属管若しくは金属板の溶接、または鋳造等により形成される。容器１６の内部には、ＳＦ_６等の絶縁ガスＧが封入される。図１に示されるように、ガス絶縁開閉装置１の電路は、絶縁スペーサＳにより複数のガス区画に分離される。絶縁スペーサＳは、導体１５を支持するとともに、容器１６の内部を導体１５の延伸方向に仕切る。

ガス絶縁開閉装置１は、遮断器６と、主母線側断路器・接地開閉器３と、送電線側断路器・接地開閉器８と、を有する。
遮断器６は、主母線２と送電線との間を開路して、電流を遮断する。

主母線側断路器・接地開閉器（以下、単に主母線側断路器と言う。）３は、主母線２と遮断器６との間を開路する。主母線側断路器３は、開路後の遮断器６側を接地する。一対の主母線２に対して、一対の主母線側断路器３が接続される。一対の主母線側断路器３は、接続母線４を介して、遮断器６に接続される。
送電線側断路器・接地開閉器（以下、単に送電線側断路器と言う。）８は、遮断器６と送電線との間を開路する。送電線側断路器８は、開路後の遮断器６側を接地する。

ガス絶縁開閉装置１は、放圧装置２０を有する。放圧装置２０は、絶縁スペーサＳにより分離された複数のガス区画のそれぞれに設置される。図１の例では、全ての放圧装置２０が、容器１６の－Ｙ方向に配置される。以下には、遮断器６のガス区画に設置される放圧装置３６を代表例として、図３を参照して説明する。他のガス区画の放圧装置２０についても、遮断器６のガス区画の放圧装置３６と同様である。

図３は、放圧装置の説明図である。容器１６において内部アークが発生すると、絶縁ガスＧの温度および圧力が上昇する。放圧装置３６は、絶縁ガスＧの圧力に対応して、絶縁ガスＧを容器１６の外部に放出可能である。

放圧装置３６は、容器１６の内外を連通する開口２１に設置される。放圧装置３６は、破裂板２３と、カバー２４と、を有する。
破裂板（ラプチャーディスク）２３は、開口２１を閉塞する。破裂板２３は、絶縁ガスＧの圧力が、放圧装置３６の作動圧力以上になると破裂して、開口２１を開放する。放圧装置３６の作動圧力は、容器１６および絶縁スペーサＳの耐圧力（許容圧力）より小さい。
カバー２４は、容器１６の外面に装着されて、破裂板２３の外側を覆う。カバー２４は、絶縁ガスＧの放出口２５を有する。

ガス絶縁開閉装置１の平常運転の状態では、容器１６において内部アークは発生しない。この状態では、絶縁ガスＧの圧力が、放圧装置３６の作動圧力未満である。内部アークが発生し、絶縁ガスＧの圧力が放圧装置３６の作動圧力以上になると、破裂板２３が破裂して、開口２１が開放される。高圧の絶縁ガスＧは、容器１６の開口２１を通り、カバー２４に衝突して、放出口２５から外部に放出される。

図２に示されるように、ガス絶縁開閉装置１は、複数の相で構成される回線１０を有する。図２の例では、複数の相は３相１１－１３である。３相１１－１３のそれぞれが、図１に示される電路を有する。３相１１－１３は、それぞれがＸ方向に伸び、Ｙ方向に並んで配置される。ガス絶縁開閉装置１は、複数の回線１０Ａ，１０Ｂを有する。複数の回線１０Ａ，１０Ｂは、Ｙ方向に並んで配置される。

図１に示されるように、保守作業員Ｐが、ガス絶縁開閉装置１の点検等の保守作業を行う場合がある。保守作業員Ｐの作業空間１８が以下のように定義される。
Ｚ方向（鉛直方向）における作業空間１８は、保守作業員Ｐの手が届く範囲である。作業空間１８の高さは、保守作業員Ｐが地面に立って腕を上方に伸ばしたとき、地面から保守作業員Ｐの指先までの高さＬ１である。保守作業員Ｐの身長および腕長などのサイズは、一般人の平均サイズによって定義される。

ガス絶縁開閉装置１の高所の保守作業を行うため、作業台１９が設置される場合がある。作業台１９に上った保守作業員Ｐの手が届く範囲も、作業空間１８に含まれる。地面から作業台１９の上面までの高さをＬ２とすれば、作業台１９の設置領域における作業空間１８の高さはＬ２＋Ｌ１である。作業台１９に上った保守作業員Ｐが、水平方向に手を伸ばして保守作業を行う場合もある。そのため、作業台１９の設置領域の周辺における作業空間１８の高さもＬ２＋Ｌ１である。

図２に示されるように、ＸＹ方向（水平方向）における作業空間１８は、通電中に保守作業員Ｐが立ち入る領域である。作業空間１８は、ＸＹ方向におけるガス絶縁開閉装置１の周囲の領域である。作業空間１８は、Ｙ方向における複数の回線１０Ａ，１０Ｂの間の領域を含む。作業台１９（図１参照）の設置領域も作業空間１８に含まれる。

保守作業員Ｐは、ガス絶縁開閉装置１の通電停止中の機器に対して保守作業を行い、通電中の機器に対して保守作業を行わない。例えば、隣り合う回線１０Ａ，１０Ｂのうち、第１回線１０Ａが通電中の場合でも、通電停止中の第２回線１０Ｂに対して、保守作業員Ｐは保守作業を行う。保守作業員Ｐは、通電中の第１回線１０Ａの３相１１－１３の間の領域に立ち入らない。したがって、Ｙ方向における３相１１－１３の間の領域は、通電中に保守作業員Ｐが立ち入る領域ではなく、作業空間１８ではない。

放圧装置３６の放出口２５は、作業空間１８と対向しないように配置される。図１に示されるように、放出口２５は、Ｚ方向において作業空間１８より高い位置に配置される。放出口２５は、ＸＹ平面方向またはＸＹ平面方向より＋Ｚ方向を向く。図１の例では、放出口２５が＋Ｚ方向を向いている。放出口２５は、絶縁ガスＧを＋Ｚ方向に放出する。

図２に示されるように、通電中の第１回線１０Ａで内部アークが発生すると、放圧装置３６の放出口２５から高温および高圧の絶縁ガスＧが放出される。通電中の第１回線１０Ａの周囲に、通電停止中の第２回線１０Ｂの保守作業を行う保守作業員Ｐが立ち入る可能性がある。

放圧装置３６の放出口２５は、作業空間１８と対向しないように配置される。放出口２５は、保守作業員Ｐが保守作業を行う作業空間１８に、高温および高圧の絶縁ガスＧを放出しない。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、絶縁ガスＧを適切に放出することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図である。第２の実施形態のガス絶縁開閉装置１は、放出口２５が配管２６を介して容器１６の開口２１に接続される点で、第１の実施形態のガス絶縁開閉装置１と異なる。第１の実施形態と同様である点についての第２の実施形態の説明は省略される場合がある。

ガス絶縁開閉装置１は、遮断器６と送電線側断路器８との間に接続母線７を有する。遮断器６と接続母線７との間に絶縁スペーサＳＳが配置される。接続母線７のガス区画に放圧装置３７が設置され、遮断器６のガス区画に放圧装置３６が設置される。遮断器６のガス区画の全体が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。そのため、遮断器６の容器１６の開口２１が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。

遮断器６の放圧装置３６の放出口２５は、作業空間１８と対向しないように配置される。放出口２５は、Ｚ方向において作業空間１８より高い位置に配置される。放出口２５は、ＸＹ平面方向またはＸＹ平面方向より＋Ｚ方向を向く。図１の例では、放出口２５が＋Ｚ方向を向いている。

放出口２５は、配管２６を介して開口２１に接続される。配管２６は、開口２１から放出口２５にかけて＋Ｚ方向に伸びる。放圧装置３６の破裂板２３は、開口２１を閉塞してもよいし、配管２６の中間部を閉塞してもよい。

遮断器６の容器１６の内部で高圧になった絶縁ガスＧは、開口２１および配管２６を通り、放出口２５から＋Ｚ方向に放出される。開口２１がＺ方向において作業空間１８の範囲内に配置される場合でも、高温および高圧の絶縁ガスＧが作業空間１８に放出されない。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、絶縁ガスＧを適切に放出することができる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線における平面断面図である。第３の実施形態のガス絶縁開閉装置１は、放圧装置３６の放出口２５が隣り合う相１１－１３の間に配置される点で、第２の実施形態のガス絶縁開閉装置１と異なる。第２の実施形態と同様である点についての第３の実施形態の説明は省略される場合がある。

図５に示されるように、遮断器６のガス区画の全体が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。遮断器６の容器１６の開口２１が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。

図６に示されるように、遮断器６の放圧装置３６の放出口２５は、隣り合う相１１－１３の間に配置される。３相１１－１３は、－Ｙ方向から＋Ｙ方向にかけて、第１相１１、第２相１２および第３相１３である。図６の例では、第１相１１の放圧装置３６の放出口２５が、容器１６の＋Ｙ方向に設置されて、第１相１１と第２相１２との間に配置される。第２相１２の放圧装置３６の放出口２５が、容器１６の－Ｙ方向に設置されて、第１相１１と第２相１２との間に配置される。第３相１３の放圧装置３６の放出口２５が、容器１６の－Ｙ方向に設置されて、第２相１２と第３相１３との間に配置される。

このように、放出口２５は、隣り合う相１１－１３の間に配置される。前述されたように、３相１１－１３の間の領域は、通電中に保守作業員Ｐが立ち入る領域ではなく、作業空間１８ではない。放出口２５は、作業空間１８と対向しない。高温および高圧の絶縁ガスＧが、放出口２５から作業空間１８に放出されない。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、開口２１がＺ方向において作業空間１８の範囲内に配置される場合でも、絶縁ガスＧを適切に放出することができる。

図５の例では、放出口２５が＋Ｚ方向を向く。高温および高圧の絶縁ガスＧは、放出口２５から＋Ｚ方向に放出される。放出口２５の＋Ｚ方向には、ガス絶縁開閉装置１の構成機器が少ない。ガス絶縁開閉装置１の構成機器に対する絶縁ガスＧの衝突が抑制される。これにより、ガス絶縁開閉装置１の構成機器の劣化が抑制される。ガス絶縁開閉装置１の構成機器または地面に絶縁ガスＧが衝突すると、絶縁ガスＧが作業空間１８に拡散する可能性がある。放出口２５が＋Ｚ方向を向くことにより、絶縁ガスＧの作業空間１８への拡散が抑制される。

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における平面断面図である。第４の実施形態のガス絶縁開閉装置１は、放圧装置３６の放出口２５と作業空間１８との間に配置される遮蔽板２８を有する点で、第３の実施形態のガス絶縁開閉装置１と異なる。第３の実施形態と同様である点についての第４の実施形態の説明は省略される場合がある。

図７に示されるように、遮断器６のガス区画の全体が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。遮断器６の容器１６の開口２１が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。

図８に示されるように、３相１１－１３の放圧装置３６の放出口２５が、容器１６の－Ｙ方向に設置される。第２相１２および第３相１３の放圧装置３６の放出口２５は、作業空間１８に配置されない。これに対して、第１相１１の放圧装置３６の放出口２５は、作業空間１８に配置される。第１相１１の放圧装置３６の放出口２５は、＋Ｚ方向を向いている。

第１相１１の放圧装置３６の放出口２５と作業空間１８との間に、遮蔽板２８が配置される。遮蔽板２８は、放圧装置３６の－Ｚ方向、－Ｙ方向および±Ｘ方向を覆う。遮蔽板２８の＋Ｚ方向の端部は解放されている。図７に示されるように、遮蔽板２８の＋Ｚ方向の端部は、Ｚ方向において作業空間１８よりも高い位置に配置される。

このように、放出口２５と作業空間１８との間に遮蔽板２８が配置される。放出口２５は、作業空間１８と対向しない。放出口２５から放出された絶縁ガスＧは、遮蔽板２８の内側を通り、遮蔽板２８の＋Ｚ方向の端部から排出される。高温および高圧の絶縁ガスＧが作業空間１８に放出されない。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、開口２１がＺ方向において作業空間１８の範囲内に配置される場合でも、絶縁ガスＧを適切に放出することができる。

前述されたように、放出口２５は＋Ｚ方向を向く。高温および高圧の絶縁ガスＧと、遮蔽板２８との衝突が抑制される。これにより、遮蔽板２８の劣化が抑制される。

前述された実施形態では、ガス絶縁開閉装置１の遮断器６のガス区画が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される。これに対して、ガス絶縁開閉装置１の他の機器のガス区画が、Ｚ方向において作業空間１８の範囲内に配置される場合もある。
前述された実施形態では、回線１０を構成する３相１１－１３が、それぞれ別の容器１６を有する。これに対して、３相１１－１３が同じ容器内に配置されてもよい。

前述された実施形態において、放圧装置２０は、開口２１を閉塞する破裂板２３を有する。破裂板２３は、絶縁ガスＧの圧力が放圧装置２０の作動圧力以上になると破裂して、開口２１を開放する。これに対して、放圧装置２０は、絶縁ガスＧの圧力が放圧装置２０の作動圧力以上になるとき、破裂板２３以外の手段により、開口２１を開放してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ガス絶縁開閉装置１は、容器１６と、放圧装置２０と、を持つ。容器１６は、導体１５および絶縁ガスＧを内部に封入する。放圧装置２０は、容器１６の開口２１に設置され、絶縁ガスＧの圧力に対応して絶縁ガスＧを放出口２５から容器１６の外部に放出可能である。通電中に保守作業員Ｐが立ち入るＸＹ方向の領域であって保守作業員Ｐの手が届くＺ方向の範囲を作業空間１８とする。放出口２５は、作業空間１８と対向しないように配置される。これにより、ガス絶縁開閉装置１は、絶縁ガスＧを適切に放出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Ｇ…絶縁ガス、Ｐ…保守作業員、１…ガス絶縁開閉装置、１０…回線、１１，１２，１３…相、１５…導体、１６…容器、１８…作業空間、２０，３６…放圧装置、２１…開口、２５…放出口、２６…配管、２８…遮蔽板。

Claims (5)

1. 導体および絶縁ガスを内部に封入する容器と、
   前記容器の開口に設置され、前記絶縁ガスの圧力に対応して前記絶縁ガスを放出口から前記容器の外部に放出可能な放圧装置と、を有し、
   通電中に保守作業員が立ち入る水平方向の領域であって前記保守作業員の手が届く鉛直方向の範囲を作業空間としたとき、前記放出口は、前記作業空間と対向しないように配置される、
   ガス絶縁開閉装置。
2. 前記放出口は、鉛直方向において前記作業空間よりも高い位置に配置され、
   前記放出口は、水平方向または水平方向より鉛直上方向を向く、
   請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
3. 前記開口は、鉛直方向において前記作業空間の範囲内に配置され、
   前記放出口は、配管を介して前記開口に接続される、
   請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置。
4. 前記容器を備え、並列配置されて回線を構成する複数の相を有し、
   前記放出口は、隣り合う前記相の間に配置される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記放出口は、鉛直方向において前記作業空間の範囲内に配置され、
   前記放出口と前記作業空間との間に配置される遮蔽板を有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。

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