JP3232551B2 - ３相一括型ガス絶縁開閉装置用絶縁スペーサ - Google Patents

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
（以下ＧＩＳという）の接地金属容器内に母線を絶縁支
持するための絶縁スペーサに関し、特に、３相一括型Ｇ
ＩＳ内の部分放電発生箇所の推定が行えるようにした中
間電極をもつ３相一括型ＧＩＳ用絶縁スペーサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４に単相ＧＩＳ用、図６に３相一括型
ＧＩＳ用の従来の中間電極を有する絶縁スペーサの例を
示す。図４に示すように単相ＧＩＳ用絶縁スペーサ１０
には、モールド樹脂４０内に母線１００を中心にして同
心円配置で１本のリング状の中間電極５０が埋め込まれ
ており、この中間電極５０からは導線６０が絶縁物８０
により金属フランジ９０と絶縁し、金属フランジ９０を
貫通して引き出されている。また金属フランジ９０から
は導線７０が引き出せるようになっている。単相ＧＩＳ
はこの絶縁スペーサ１０により母線１００を接地金属容
器３０内に絶縁支持している。

【０００３】また、図６に示すように３相一括型ＧＩＳ
用絶縁スペーサ１１には、モールド樹脂４１内に母線１
００ａ、１００ｂ、１００ｃを包含するように１本のリ
ング状の中間電極５１が埋め込まれており、この中間電
極５１から導線６１が絶縁物８１により金属フランジ９
１と絶縁し、金属フランジ９１を貫通して引き出されて
いる。また金属フランジ９１からは導線７１が引き出せ
るようになっている。このような絶縁スペーサ１１によ
り母線１００ａ、１００ｂ、１００ｃをそれぞれ接地金
属容器３１内に絶縁支持している。

【０００４】単相ＧＩＳ用絶縁スペーサ１０の中間電極
５０と接地金属容器３０を含む金属フランジ９０との間
には、母線１００に印加された大地間電圧が母線１００
と中間電極５０の間の静電容量Ｃ１０と、中間電極５０
と接地金属容器３０を含む金属フランジ９０の間の静電
容量Ｃ２０とにより分圧された電圧が生じるので、中間
電極５０から導出された導線６０と金属フランジ９０か
ら引き出された導線７０との間でこの分圧電圧を測定
し、それによって母線１００の大地間電圧が求められて
いる。またこの中間電極５０からは母線１００に印加さ
れた商用周波電圧の他に、ＧＩＳ内部での絶縁異常など
により発生した部分放電による高周波電圧も導出できる
ので、ＧＩＳ内部の部分放電の発生有無の診断用にも用
いられている。

【０００５】３相一括型ＧＩＳ用絶縁スペーサ１１の場
合では、中間電極５１には単相ＧＩＳ用絶縁スペーサ１
０の中間電極５０と同じように３相のそれぞれの母線１
００ａ、１００ｂ、１００ｃと中間電極５１の間のそれ
ぞれの静電容量Ｃａ１００、Ｃｂ１００、Ｃｃ１００
と、中間電極５１と接地金属容器３１を含む金属フラン
ジ９１の間の静電容量Ｃ２００とによりそれぞれの母線
１００ａ、１００ｂ、１００ｃに印加された対地間電圧
が分圧され、中間電極５１にはそれらが合成された電位
となる。３相の各母線１００ａ、１００ｂ、１００ｃが
絶縁スペーサ１１に対し非対称配置のとき中間電極５１
に対しても非対称配置となる場合には、母線１００ａ、
１００ｂ、１００ｃに印加された電圧が３相平衡状態に
あっても中間電極５１に発生する合成電位は０とはなら
ないが、しかし３相のそれぞれの母線１００ａ、１００
ｂ、１００ｃと中間電極５１とが幾何学的に対称配置の
場合には、それぞれの母線１００ａ、１００ｂ、１００
ｃに印加された電圧が３相平衡状態にあれば、中間電極
５１に発生する合成電位は０となる。従って３相一括型
ＧＩＳの場合には中間電極５１を母線１００ａ、１００
ｂ、１００ｃの大地間電圧測定には用い難く、この場合
ではむしろＧＩＳ内部での部分放電発生に伴う高周波電
圧の検出用に用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来このような構成の
絶縁スペーサを用いて、母線の大地間電圧測定（単相Ｇ
ＩＳ場合）やＧＩＳ内部の部分放電発生有無の検出用に
使われてきたが、次第に部分放電発生箇所の推定等の、
より高度な検出方法が提案され、それには従来の３相一
括型ＧＩＳ用絶縁スペーサでは対応できない問題があ
る。その説明にあたって、まずその部分放電発生箇所の
推定の方法について述べる。

【０００７】一般に、中間電極と大地間で得られる電圧
波形は商用周波に部分放電によって生じた高周波成分が
重畳したものとなる。この重畳波形から商用周波基本成
分と高周波成分を分離し、商用周波に重畳する高周波の
発生タイミング（商用周波の基本サイクルに対する高周
波の発生位相）を商用の基本サイクルの時間軸に展開す
ると、例えば図７のように得られる。図７において、ａ
は商用周波の基本サイクル、ｂは高周波発生位置を示
す。このような商用の基本サイクルに対する高周波の発
生位相との関係が種々の部分放電発生箇所に対して一定
のパターンをもっていることがわかってきており、それ
らのパターンと得られたパターンとの比較によって、部
分放電発生位置の推定を行うことができる。このことを
図５を用いてさらに詳しく説明する。

【０００８】図５は図４に示す従来の単相ＧＩＳ用絶縁
スペーサ１０を用いて、部分放電発生箇所の判定を行う
場合の例で、導線６０、７０に部分放電検出器２０が接
続されていることを示している。なお説明に必要でない
符号は省略している。

【０００９】ＧＩＳ内部に部分放電が発生した場合、商
用周波成分に部分放電による高周波成分が重畳した波形
の電圧が導線６０、７０間に得られる。この電圧が部分
放電検出器２０のハイパスフィルタ２１とローパスフィ
ルタ２２に入力されている。ハイパスフィルタ２１に入
力された電圧はその高周波成分のみが取り出され、これ
がさらに増幅回路２３で増幅されて、ピークデテクタ２
４で一定の電圧信号に変換される。そしてこの一定にさ
れた電圧信号がパターン成形部２５に入力されている。
一方、ローパスフィルタ２２に入力された電圧は商用周
波成分のみが取り出され、増幅回路２８により増幅され
て、商用周波基本サイクルとしてパターン成形部２５に
入力されている。このパターン成形部２５では、高周波
成分により得た電圧信号を商用周波成分より得た基本サ
イクル上に時系列にデータポイントとして配列し、すな
わち商用周波基本サイクルと高周波成分の発生位置との
位相関係をパターン化し、これをパターン判別部２６に
入力している。

【００１０】一方、パターン記憶部２７には図８に示す
ような商用基本サイクルと部分放電の発生位置に伴う位
相関係のパターンが記憶されており、図８のこれらのパ
ターンと上述のパターン判別部２５に入力されたパター
ンとが、パターン判別部２５で判別され、それによって
部分放電の発生箇所が推定されている。なお、記憶部２
７で記憶されているパターン以外のパターンが検出され
た場合はノイズであると判定されている。このように単
相ＧＩＳの場合にはその絶縁スペーサ１０により商用周
波の成分と部分放電に伴う高周波成分とが重畳した電圧
が得られるので、部分放電発生箇所の推定が可能とな
る。

【００１１】しかし上述の通り３相一括型ＧＩＳの場
合、その絶縁スペーサ１１を用いて商用周波の成分を含
む電圧が得られ難く、かつ部分放電に伴う高周波成分が
３相一括して重畳するから各相毎に分離できなく、した
がって部分放電発生箇所の推定ができないという問題が
ある。

【００１２】そこで本発明は、かかる問題に鑑み３相一
括型ＧＩＳにおいて部分放電の発生箇所の推定を可能に
する絶縁スペーサを提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】３相の各母線のそれぞれ
に対向し、母線との対向距離が一つは他の二つと異なる
ように、かつ各母線を包囲するように円弧状の中間電極
を配設し、かつこれら中間電極の端部間を中間電極がリ
ング状に構成するごとくローパスフィルタとなるインダ
クタを接続する。インダクタは母線に印加される商用周
波など低周波に対し低インピーダンスであるため、各中
間電極からは各母線より円弧状の各中間電極へ分圧され
た電圧が合成されて得られる。このとき中間電極の一つ
は母線との対向距離が他の二つと異なるから合成電圧は
０とならないので、３相の一つの母線の基本サイクルが
得られ、これに基づいてを３相各相の基本サイクルが求
められるようになる。また、インダクタは部分放電によ
って生じた高周波に対しては高インピーダンスを呈し、
各母線に伝搬した高周波成分は各母線毎に対応する円弧
状の中間電極より導出することができるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１、２、
３を用いて説明する。図１に示すように、絶縁スペーサ
１にはそのモールド樹脂４内に、３相の各母線１００
ａ、１００ｂ、１００ｃのそれぞれに対向して一つは母
線との対向距離が異なるように配設した円弧状の中間電
極５ａ、５ｂ、５ｃと、中間電極５ａ、５ｂ、５ｃの円
弧の各端部において中間電極５ａ、５ｂ、５ｃをリング
状に連結する如く接続したローパスフィルタとなるイン
ダクタ５が埋め込まれている。（図１の例では母線との
対向距離Ｌ１＞Ｌ２である）また中間電極５ａ、５ｂ、
５ｃそれぞれから導線６ａ、６ｂ、６ｃが絶縁物８によ
り金属フランジ９と絶縁し金属フランジ９を貫通して引
き出されている。また、金属フランジ９からは導線７が
引き出せるようになっている。ここでインダクタ５とし
てコイル状に巻いた導線を用いることができるが、部分
放電に伴う高調波成分はＭＨｚ〜ＧＨｚオーダであって
商用周波に比し遥かに高いからコイル状に巻回しなくて
も可能であり、ローパスフィルタとなるものなればよ
い。

【００１５】絶縁スペーサ１をこのように構成すること
によって母線１００ａ、１００ｂ、１００ｃに印加され
た３相の電圧の基本サイクルおよび部分放電に伴う高周
波成分の相分離ができるようになり、これによって部分
放電発生箇所の判定が可能となる。以下その作用につい
て詳しく述べる。

【００１６】中間電極５ａ、５ｂ、５ｃはインダクタ５
によって互いに接続されているが、まず中間電極５ａを
単独について見ると、中間電極５ａには母線１００ａ、
１００ｂ、１００ｃに３相の交流電圧が印加されたとき
それらの対地間電圧が、母線１００ａからは母線１００
ａと中間電極５ａとの間の静電容量Ｃａ１と接地金属容
器３を含む金属フランジ９と中間電極５ａとの間の静電
容量Ｃａ２によって分圧され、母線１００ｂからは母線
１００ｂと中間電極５ａとの間の静電容量Ｃｂａ１と静
電容量Ｃａ２とにより分圧され、母線１００ｃからは同
じように静電容量Ｃｃａ１と静電容量Ｃａ２とにより分
圧されて、結果として、中間電極５ａと金属フランジ９
との間でこれらの合成された電圧が得られる。この電圧
の大きさと位相波形を図３にＡ相（破線）として示す。
次に、中間電極５ｂを単独についてみると、中間電極５
ａの場合と同じようにして中間電極５ｂと金属フランジ
９との間にはＢ相（破線）で示す電圧が得られる。また
同様にして、中間電極５ｃを単独についてみるとＣ相
（破線）で示す電圧が得られる。

【００１７】Ａ相で示す電圧は中間電極５ａと母線１０
０ａとの距離が他の母線１００ｂ、１００ｃとの距離よ
りはるかに近いから、Ｃａ１＞＞Ｃｂａ１、Ｃａ１＞＞
Ｃｃａ１となって当然母線１００ａにより分圧された電
圧が大きく現れ、その位相は母線１００ａの大地間電圧
の位相と同じとなる。同様にしてＢ相では母線１００ｂ
の、Ｃ相では母線１００ｃの大地間電圧の位相と同じと
なる。上述のように母線１００ａ、１００ｂ、１００ｃ
と中間電極５ａ、５ｂ、５ｃとのそれぞれの対向距離が
異なっているから、図３に示すように得られたＡ相、Ｂ
相、Ｃ相の電圧の大きさが異なっている。この例では母
線１００ａとそれに対応する中間電極５ａとの距離が他
のものより大きいから、Ａ相の電圧がＢ、Ｃ相に比べて
低くなっている。

【００１８】中間電極５ａ、５ｂ、５ｃそれぞれ単独に
ついての考察すると上記の通りであるが、実際には中間
電極５ａ、５ｂ、５ｃはローパスフィルタとなるインダ
クタ５により共に連結されているから、中間電極５ａ、
５ｂ、５ｃは一体のものであって、結果として中間電極
５ａ、５ｂ、５ｃからはＡ相、Ｂ相、Ｃ相の合成された
電圧が得られることになる。ここにおいてＡ相、Ｂ相、
Ｃ相の電圧の大きさが異なるから、その合成電圧はこの
例では図３に示すとおりＡ相の逆相すなわち母線１００
ａと大地間電圧位相とは逆相の電圧１１１が得られるこ
とになる。それぞれの母線１００ａ、１００ｂ、１００
ｃに印加される電圧の位相差は１２０度であるから、得
られた電圧１１１から母線１００ａ、１００ｂ、１００
ｃのそれぞれの基本サイクルが求めることができる。

【００１９】次に中間電極５ａ、５ｂ、５ｃで受け得る
高周波電圧について述べる。部分放電の発生に伴って伝
搬する高周波電圧は母線１００ａに関連する相のもので
あれば母線１００ａに、母線１００ｂに関連するもので
あれば母線１００ｂに、同じく母線１００ｃに関連する
ものであれば母線１００ｃに大きく現れる。各中間電極
５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれの母線１００ａ、１００
ｂ、１００ｃにより分圧された電圧が大きく現れるか
ら、中間電極５ａでは母線１００ａに伝搬する高周波電
圧を、中間電極５ｂでは母線１００ｂのを、中間電極５
ｃでは母線１００ｃのを分圧している。中間電極５ａ、
５ｂ、５ｃは互いにインダクタ５によって接続されてい
るがインダクタ５は部分放電の発生に伴って伝搬する高
周波電圧に対して、前述の３相の商用周波交流電圧のよ
うに低周波の場合と異なり、高インピーダンスを呈して
中間電極５ａ、５ｂ、５ｃ相互間は絶縁されたに等しい
状態となっている。そのためここにおいて、それぞれの
中間電極５ａ、５ｂ、５ｃから母線１００ａ、１００
ｂ、１００ｃに伝搬された高周波電圧を個々に導出する
ことが可能となる。

【００２０】以上説明したように、本発明の構成した絶
縁スペーサによって３相の各相の基本サイクルおよび各
相に伝搬する高周波電圧を得ることができ、よって部分
放電発生箇所の推定ができるようになる。

【００２１】図２は図１に示す本発明の絶縁スペーサ１
を用いて、部分放電発生箇所の判定を行う場合の例で、
導線６ａ，６ｂ，６ｃおよび７に部分放電検出器２が接
続されていることを示している。説明に必要でない符号
は省略している。中間電極５ａ、５ｂ、５ｃからそれぞ
れ導出された導線６ａ、６ｂ、６ｃと金属フランジ９よ
り導出された導線７とが部分放電検出器２のそれぞれの
フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃに接続されている。
（導線６ａと７とがフィルタ２１ａに、導線６ｂと７と
がフィルタ２１ｂに，導線６ｃと７とがフィルタ２１ｃ
に接続）また、導線６ａと導線７とがフィルタ２２に接
続されている。（導線６ａに代わって導線６ｂまたは６
ｃでもよい） フィルタ２１ａ、２１ｂ、２１ｃはハイパスフィルタで
あり、それぞれ母線１００ａ、１００ｂ、１００ｃに伝
搬してきた高周波電圧を通過させる。フィルタ２１ａ以
降の段には順次増幅器２３ａ、ピークデテクタ２４ａ、
が接続されていて、前述の単相ＧＩＳ用の場合と同じよ
うに処理されて、一定にされた部分放電による電圧信号
がパターン成形部２５ａに渡されている。これと全く同
じようにしてフィルタ２１ｂからはパターン成形部２５
ｂへ、またフィルタ２１ｃからはパターン成形部２５ｃ
へ渡されている。

【００２２】フィルタ２２はローパスフィルタであり母
線１００ａ、１００ｂ、１００ｃにより分圧された商用
周波電圧を通過させる。すなわち図３の波形１１１で示
した商用周波基本サイクルが取り出され、増幅回路２８
で増幅されてピーク検出器２９に入力される。ピーク検
出器２９では入力された波形からピーク部を検出し、そ
のピークの位相データを波形成型器２ｘに出力する。波
形成型器２ｘでは入力されたピーク位相データを基にＡ
相の交流基本サイクル、これより１２０度ずらしたＢ相
の交流基本サイクル、さらに位相を２４０度ずらしたＣ
相の交流基本サイクル波形を生成し、この波形をそれぞ
れパターン成形部２５ａ、２５ｂ、２５ｃに入力してい
る。

【００２３】それぞれのパターン成形部２５ａ、２５
ｂ、２５では、前述の単相ＧＩＳのものと同じように、
それぞれに入力された交流基本サイクルと一定電圧信号
との位相関係を示すパターンを成形し、パターン判別部
２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力している。一方、パター
ン記憶部２７には図８に示す交流基本サイクルと部分放
電の位相関係がパターンとして記憶されており、図８の
これらのパターンと上述のパターン成形部２５ａ、２５
ｂ、２５ｃより入力されたパターンとがそれぞれパター
ン判別部２６ａ、２６ｂ、２６ｃで判別されて母線１０
０ａ、１００ｂ、１００ｃごとに部分放電の発生箇所の
推定ができるようになっている。なお、記憶部２７で記
憶されているパターン以外のパターンが検出された場合
はノイズであると判断することができる。

【００２４】

【発明の効果】３相一括型のＧＩＳの各母線の基本サイ
クルと部分放電発生にともなう高周波が分別できるよう
になり、３相一括型ＧＩＳの部分放電発生箇所の推定が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３相一括型ガス絶縁開閉装置用絶縁ス
ペーサの構成の例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）
は断面図である。

【図２】本発明の３相一括型ガス絶縁開閉装置用絶縁ス
ペーサを部分放電検出器に接続した例を示す図である。

【図３】本発明の絶縁スペーサで得られる３相交流合成
波形を示す図である。

【図４】従来の単相ガス絶縁開閉装置用絶縁スペーサの
構成の例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
である。

【図５】従来の単相ガス絶縁開閉装置用絶縁スペーサを
部分放電検出器に接続した例を示す図である。

【図６】従来の３相一括型ガス絶縁開閉装置用絶縁スペ
ーサの構成の例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
断面図である。

【図７】商用周波の基本サイクルに対する高周波発生位
相の例を示す図である。

【図８】商用周波の基本サイクルに対する高周波発生位
相のパターンを示す図である。

【符号の説明】

１ ３相一括型ガス絶縁開閉装置用絶縁スペーサ ２ 部分放電検出器 ４ モールド樹脂 ５ インダクタ ５ａ、５ｂ、５ｃ 中間電極 ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ 導線 １００ａ、１００ｂ、１００ｃ 母線

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３相の各母線のそれぞれに対向し、当該母
   線との対向距離が一つは他の二つと異なるように、前記
   各母線を包囲するように配設した円弧状の中間電極と、
   この中間電極をリング状に構成させるごとく端部間に接
   続したローパスフィルタとなるインダクタと、が埋め込
   まれ、外部から電気的に前記中間電極のそれぞれに接続
   できるようにしたことを特徴とする３相一括型ガス絶縁
   開閉装置用絶縁スペーサ。