JP4477463B2

JP4477463B2 - 密閉型電気機器の耐電圧試験方法

Info

Publication number: JP4477463B2
Application number: JP2004277430A
Authority: JP
Inventors: 荘司大森; 健二青柳; 武岩井田
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006094636A

Description

本発明は、避雷器を有する密閉型電気機器の耐電圧試験方法に関する。

密閉型電気機器として知られる従来のガス絶縁開閉装置は、図４に示すように縦配置した遮断器１の上部端子側には断路器２を介して主母線３を接続し、遮断器１の下部端子側には他の断路器４を介してケーブルヘッドなどの絶縁導出手段５を接続し、さらに断路器４と絶縁導出手段５間の主回路導体には接地開閉器６や避雷器７の一端を接続している。この避雷器７は、他の構成要素部分と同様に絶縁性ガスを封入した密閉容器１０内に配置され、その一端は開閉部である切り離し装置８を介して断路器４と絶縁導出手段５間の主回路導体部に接続され、その他端は接地されている。このようなガス絶縁開閉装置においては、例えば現地耐電圧試験時に、リンク機構９を介して切り離し装置８を開路状態にして避雷器７の一端を主回路導体部から切り離した状態にし、ケーブルヘッドなどの絶縁導出手段５の電圧印加部３５から避雷器７以外の主回路導体部に所定電圧を印加して現地耐電圧試験を実施している（例えば、特許文献１参照）。
特開平２０００−１６６３０４号公報

しかしながら、従来のガス絶縁開閉装置は、遮断器１の下部端子側に注目すると、水平方向に断路器４、避雷器７もしくは切り離し装置８、接地開閉器６、絶縁導出手段５が直列に並置された構成であるため、同水平方向の寸法が大きくなってしまい、また切り離し装置８によって構造が複雑となっている。しかも、環境調和型のガス絶縁開閉装置においては、絶縁性ガスとしてＳＦ６ガスよりも絶縁性能の劣るが温暖化係数の低い代替ガスを採用するため、絶縁距離の増大によって同部は一層大型化してしまう。また、上述した耐電圧試験の際に、避雷器を主回路導体から切り離さなければならないので切り離し装置を省略することはできないし、単に、これを省略すると、避雷器の切り離しおよび接続の度に密閉容器内の絶縁性ガスを回収したり充填したりする作業が必要になって耐電圧試験に要する時間が大幅に増大してしまう。

本発明の目的は、避雷器の接続部の構成を簡略化し設置スペースをさらに縮小化することができるようにした密閉型電気機器の電圧印加試験方法を提供することにある。

本発明は、絶縁性媒体を封入した密閉容器内に配置した主回路導体に避雷器の一端を電気的に接続して構成し、上記避雷器の一端を上記主回路導体から切り離した状態で上記主回路導体に所定電圧を印加して行う密閉型電気機器の耐電圧試験方法において、一方の端部を上記密閉容器に形成した開口部で耐気密接続して支持すると共にこの端部の内部を上記密閉容器外に開放した筒状絶縁物を設け、この筒状絶縁物の他方の端部を密封すると共に上記主回路導体に電気的に接続した端板を設け、上記筒状絶縁物内に上記端板と電気的に接続すると共に、上記筒状絶縁物の開放側端部から挿入する上記避雷器の上記一端を取り外し可能に接続する避雷器接続用集電子を配置し、上記避雷器を取り外した状態で、上記筒状絶縁物の開放側端部から挿入して上記筒状絶縁物の内面に密着する絶縁栓を設け、その後、上記主回路導体に所定電圧を印加して耐電圧試験を行い、この耐電圧試験後に、上記絶縁栓を取り外し、上記筒状絶縁物の開放側端部から上記避雷器を挿入してその上記一端を上記避雷器接続用集電子に接続したことを特徴とする。

本発明による密閉型電気機器の耐電圧試験方法は、現地耐電圧試験に際して避雷器を取り外した後、筒状絶縁物内の内面に密着する絶縁栓を挿入し、その後、主回路導体に所定電圧を印加して行うようにしたため、避雷器の取り外し状態で筒状絶縁物の内部が密閉容器外の大気中に開放されることの欠点を防止し、簡単な構成で避雷器接続用集電子からの絶縁破壊を防止することができる。しかも、このような構成によって耐電圧試験後の避雷器取り付けが簡単になり、絶縁性媒体の回収や再充填作業を行なうことなく短時間に運転状態にすることができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による密閉型電気機器としてのガス絶縁開閉装置を示す断面図である。
遮断器１は、絶縁性ガスとしてＳＦ６ガスよりも絶縁性能の劣るが温暖化係数の低い代替ガスを封入した遮断器密閉容器１１内に真空遮断器を配置して構成され、遮断器密閉容器１１の前面側にはその開閉操作を行う操作器１２などを収納した操作盤１３が配置されている。この遮断器密閉容器１１の操作盤１３と反対側の上下部には、ほぼ水平に位置した上部密閉容器１４および下部密閉容器１５がそれぞれ接続されている。上部密閉容器１４内には、遮断器１の上部端子側に接続した断路器２を介して主母線３が配置され、これらの主回路導体は上部密閉容器１４から電気的に絶縁された状態で支持されている。また、下部密閉容器１５内には、遮断器１の下部端子側に接続した断路器４を介して詳細を後述する避雷器接続部が配置され、これらの主回路導体も下部密閉容器１５から電気的に絶縁された状態で適当な絶縁支持物によって支持されている。下部密閉容器１５の端部には、その主回路導体を下部密閉容器１５外へ導出するケーブルヘッドやブッシングなどの絶縁導出手段５が設けられ、この絶縁導出手段５はケーブル１６に接続されている。

図２は、上述した避雷器接続部を拡大して示す断面図である。
下部密閉容器１５は、断面正円状の容器ではなく、図面の手前もしくは奥側に扁平な断面ほぼ楕円状の容器として形成され、遮断器密閉容器１１および上部密閉容器１４と同様に図面の奥側に他の二相の主回路導体などが配置されているが、ここでは説明を簡素化するため一相についてのみ説明する。下部密閉容器１５内の主回路導体１７には、断路器４を構成する固定接触子１８が取り付けられ、この近傍の上下には接地開閉器６の固定接地接触子１９と主回路接続用集電子２０も取り付けられている。この主回路接続用集電子２０に対応する位置の下部密閉容器１５には、径方向に延びた分岐部１５ａが形成されており、この分岐部１５ａ内に筒状絶縁物２２を配置している。

この筒状絶縁物２２の上端は端板２１によって気密に封じられ、また筒状絶縁物２２の下端は分岐部１５ａを気密に封じた蓋板３０の開口部で耐気密接続すると共に、その下端の内部を下部密閉容器１５外に開放している。筒状絶縁物２２の上端に設けた端板２１には、その上部に主回路接続用集電子２０との接続部となる導体と、その下部に避雷器接続用集電子２３を取り付けた導体とを有している。筒状絶縁物２２は、蓋板３０の開口部からその上端部を挿入して配置するようにしており、端板２１の上部導体が主回路接続用集電子２０内に挿入されて接続状態となると、その下端のフランジ２２ａが蓋板３０の下部に接触する。この状態で下端のフランジ２２ａを蓋板３０にシール部材を介してねじ連結する。このような筒状絶縁物２２によってその内外はガス的に分離され、筒状絶縁物２２の内部側を下部密閉容器１５外に開放しても、下部密閉容器１５内の絶縁性ガスが外部に漏れることはない。

筒状絶縁物２２の内部側には、避雷器接続用集電子２３によって取り外し可能に避雷器７が電気的に接続されている。この避雷器７は種々の構成を採用することができるが、ここでは両端を上端板２７および下端板２８によって封じた外部絶縁筒２４と、この外部絶縁筒２４内に収納した内部絶縁筒３１と、内部絶縁筒３１内で複数枚を積層した避雷器素子と、それらの避雷器素子に接触圧を与えるように加圧するばね手段とから構成している。上端板２７は、その上部に避雷器接続用集電子２３内に挿入されて電気的な接触を行う導体と、その下部に集電子２６を取り付けた導体とを有している。外部絶縁筒２４の中間部の外周部にはリング状の取り付け鍔部２５が一体的に形成されている。

避雷器７は、外部絶縁筒２４と共にその全体を筒状絶縁物２２内から取り出して避雷器接続用集電子２３から切り離すことができる。また詳細な図示を省略しているが、下端板２８に対して内部絶縁筒３１の下部端板２９を取り外し可能に連結しており、下端板２８と下部端板３５間の連結を解除して一体的な下部端板２９および内部絶縁筒３１を下方に下げると、集電子２６から分離することもできる。

避雷器７の外部絶縁筒２４の上部を筒状絶縁物２２の内部に挿入すると、やがて取り付け鍔部２５を蓋板３０およびフランジ部２２ａの下面に接触する。このとき上端板２７の上部導体が避雷器接続用集電子２３に挿入されて接触状態となる。その後、取り付け鍔部２５をフランジ部２２ａおよび蓋板３０にボルトなどによって固定すると、避雷器７の一端は主回路接続用集電子２０および避雷器接続用集電子２３によって主回路導体１７に接続された状態に保持される。この状態で、筒状絶縁物２２の内部に乾燥空気やその他の絶縁性ガスを封入しても良い。外部絶縁筒２４や内部絶縁筒３１内にも同様の絶縁性ガスを封入しても良い。また上述した避雷器７の主回路導体１７への接続状体の保持は、取り付け鍔部２５の使用に限らず種々の構造を採用することができる。

上述したようにガス絶縁開閉装置の現地耐電圧試験を実施する場合は、避雷器７を主回路導体１７から切り離した状態で行う。従来のガス絶縁開閉装置では、避雷器７の主回路導体１７側に開閉器である切り離し装置を構成していたが、本実施の形態では開閉器である切り離し装置を構成していない。そこで、現地耐電圧試験を実施する場合、次のようにして避雷器７を主回路導体１７から切り離す。先ず、外部絶縁筒２４を含んで避雷器７を構成した場合、外部絶縁筒２４の取り付け鍔部２５と蓋板３０あるいはフランジ部２２ａとの間を固定しているボルトを取り外す。その後、避雷器７を下方へ移動すると、避雷器接続用集電子２３から分離され、避雷器７のみをガス絶縁開閉装置から切り離すことができる。

この状態で、筒状絶縁物２２内の避雷器接続用集電子２３は下部密閉容器１５外に開放されており、この避雷器接続用集電子２３にも所定の試験電圧が印加されることが絶縁上問題となることが考えられる。そこで、図３に示すように筒状絶縁物２２の下端側開口部および蓋板３０の開口部を気密に封じる試験時用蓋板３３を取り付けると共に、避雷器接続用集電子２３から下部密閉容器１５の蓋板３０に至る筒状絶縁物２２の内面を密封する密着性のある絶縁性ゴムなどの絶縁栓３２を挿入する。この絶縁栓３２による密封によって筒状絶縁物２２の内面における対地絶縁は良好に保持され、簡単な構成で筒状絶縁物２２内の避雷器接続用集電子２３が下部密閉容器１５外に開放されている弱点を容易に除去することができる。主回路導体１７への所定の電圧印加は、図１に示したケーブルヘッドの電圧印加部３５に電圧源側ケーブルを接続して行う。この耐電圧試験時、避雷器７が避雷器接続用集電子２３から切り離されているため、避雷器７の取り付け時と比較して同部の電位分布が変化するので、絶縁栓３２内に電界緩和用のシールド３４を設け運転状態の電位分布を模擬するようにすると良い。

この絶縁栓３２を筒状絶縁物２２内に挿入する代わりに、試験時用蓋板２６を取り付けると共に、その内部に乾燥空気やその他の絶縁性ガスを封入しても良いが、絶縁栓３２を用いた方が作業は簡単である。いずれにせよ、試験時用蓋板３３としては、取り付け鍔部２５と同じ大きさのものを用いるなら、取り付け鍔部２５の取り付け用のボルト孔を流用することができる。この現地耐電圧試験後は、図３に示した試験時用蓋板２６を取り外し、避雷器７の上部を筒状絶縁物２２の下部開口から挿入して上端板２７を避雷器接続用集電子２３に接続して図２に示したように組み立てる。

これに対して、外部絶縁筒２４を除いてその内部構成によって避雷器７を構成した場合、外部絶縁筒２４の下端板２８と下部端板２９との間を固定しているボルトを取り外し、あるいは外部絶縁筒２４から下端板２８を取り外し、その後、避雷器７である内部絶縁筒３１を下方へ移動すると、集電子２６から分離して避雷器７のみをガス絶縁開閉装置から切り離すことができる。このときの集電子２６は、先の構成における避雷器接続用集電子２３として機能する。この状態で、外部絶縁筒２４の下部から図３に示した絶縁栓３２と同様にその内面に密接する絶縁栓を挿入し、その後、図１に示したケーブルヘッドの電圧印加部３５に電圧源側ケーブルを接続して現地耐電圧試験を実施する。この現地耐電圧試験後は、先の実施の形態の場合と同様に現地耐電圧試験のために付加した部品を取り外し、図２のように組み立てる。

上述したガス絶縁開閉装置において、密閉容器内に封入する絶縁性ガスとしてはＳＦ６ガス、乾燥空気、ＣＯ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＦ３Ｉの少なくとも一つ、またはこれらの複数の混合ガス、もしくはＳＦ６ガスを除く温暖化係数がＳＦ６ガスよりも低い絶縁性ガスを用いることもできる。本実施の形態によるガス絶縁開閉装置では、電流遮断を行う遮断器１としてガス遮断器ではなく真空遮断器を使用しているため、遮断性能に優れた絶縁性ガスとする必要がないので、ＳＦ６ガスの使用量を減らしたり全くＳＦ６を使用せずに、環境調和型のガス絶縁開閉装置を得ることができる。

上述したガス絶縁開閉装置によれば、主回路導体１７とこれに対向する部分の下部密閉容器１５間にそれぞれ両端部を気密に封じると共に、下部密閉容器１５側における端部の内部を下部密閉容器１５外に開放した筒状絶縁物２２を設け、この筒状絶縁物２２内に主回路導体１７と電気的に接続した避雷器接続用集電子２３を配置し、筒状絶縁物２２の開放側端部から挿入した避雷器７の一端を避雷器接続用集電子２３に取り外し可能に接続した構成としたため、従来のような開閉器としての切り離し装置を設ける必要がないので、下部密閉容器１５の軸方向に小型化することができる。また下部密閉容器１５内の絶縁性ガスを回収することなく簡単に避雷器７を取り外すことができるので、耐電圧試験に要する作業時間を短縮することができる。さらに上述した構成は、現地耐圧試験に限らず、避雷器７の故障時に、その避雷器７を容易に取り外して交換することもできる。従来の構成では、密閉容器内の絶縁性ガスを回収する作業、また交換後に乾燥空気を送り込む乾燥作業、さらに絶縁性ガスの再充填作業などを行う必要があることから、避雷器７の交換作業が大変であったが、これを大幅に簡略化し作業時間を短縮することができる。

また本実施の形態では、図４に示した従来の場合と同様に下部密閉容器１５をほぼ水平に延びるような構成のガス絶縁開閉装置としている。このような構成の両者を比較すると、下部密閉容器１５の軸方向に対応する据え付け寸法は、従来の約５０〜６０％にすることができ、据え付けスペースを大幅に縮小することができる。従って、ＳＦ６ガスよりも絶縁性能は劣るが温暖化係数の低い代替ガスを採用してガス絶縁開閉装置を構成しても、絶縁距離の増大による大型化を上述した構成によって補うことができ、従来とほぼ同じ設置スペースあるいはそれよりも縮小した設置スペースで環境調和型のガス絶縁開閉装置を得ることもできる。

また本実施の形態では、筒状絶縁物２２によって支持固定した近傍の主回路導体１７に、図示のように避雷器接続用集電子２３と、その反対側に接地開閉器６の固定接地接触子１９を設けているため、従来のようにこれら各構成要素を直列的に並置した場合に比べ、接地開閉器６と避雷器７とを集中的に配置することができるので、下部密閉容器１５の軸長を大幅に短縮して一層小型なガス絶縁開閉装置とすることができる。さらに、筒状絶縁物２２の上部を封じた端板２１と主回路導体１７間に主回路接続用集電子２０を設け、筒状絶縁物２２の組立を容易にしているが、これを別にするなら、主回路接続用集電子２０を省略して筒状絶縁物２２によって主回路導体１７を支持固定することもできる。

上述したように下部密閉容器１５内には三相分の主回路導体１７が配置され、各相毎に避雷器７が取り付けられる。相分離型としてガス絶縁開閉装置を構成した場合、各相の避雷器７の配置は差ほど問題にならないが、三相一括形としてガス絶縁開閉装置を構成した場合、近接配置されることになる各相避雷器の配置を工夫することもできる。例えば、各相の避雷器は、図１において図面上重なる位置に図示の避雷器７とほぼ並行に並置したり、中相の避雷器をほぼ垂直に配置し、両側に配置した他の二相の避雷器は上部側間よりも下部側間を広く離した斜め配置としても良い。また、下部密閉容器１５の軸方向は多少長くなるが、同方向に大幅な縮小化が可能になった利点を生かして、三相分のうちの中相を下部密閉容器１５の軸方向にずらして配置しても良い。さらには、筒状絶縁物２２から避雷器７を引き出す構成であるから、避雷器７の軸方向延長上に引き出し用スペースを確保しなければならないので、避雷器７を斜めに配置するようにしても良い。

本発明による密閉型電気機器として、図１に示したように真空遮断器を用いたり、縦配置した遮断器１を用いたり、上部密閉容器１４および下部密閉容器１５をそれぞれ一つのガス区分としたガス絶縁開閉装置に限らず、その他の種々の構成のガス絶縁開閉装置にも適用することができる。また、密閉容器１５内に絶縁性ガスを封入したガス絶縁開閉装置に限らず、密閉容器内に絶縁油を充填した変圧器に避雷器を接続した密閉型電気機器にも適用することができる。このような密閉型電気機器では、変圧器における変圧器保護用としてその一次側に接続する避雷器や、変圧器の中性点に接続する避雷器を有しており、これらの避雷器接続部を図２で説明した構成とすることによって、ほぼ同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態によるガス絶縁開閉装置の断面図である。図１に示したガス絶縁開閉装置の要部拡大断面図である。図２に示したガス絶縁開閉装置における要部の他の状態を示す断面図である。従来のガス絶縁開閉装置の断面図である。

符号の説明

１遮断器
４断路器
６接地開閉器
７避雷器
１５下部密閉容器
１７主回路導体
２０主回路接続用集電子
２１端板
２２筒状絶縁物
２３避雷器接続用集電子
２５取り付け鍔部
３０蓋板

Claims

絶縁性媒体を封入した密閉容器内に配置した主回路導体に避雷器の一端を電気的に接続して構成し、上記避雷器の一端を上記主回路導体から切り離した状態で上記主回路導体に所定電圧を印加して行う密閉型電気機器の耐電圧試験方法において、一方の端部を上記密閉容器に形成した開口部で耐気密接続して支持すると共にこの端部の内部を上記密閉容器外に開放した筒状絶縁物を設け、この筒状絶縁物の他方の端部を密封すると共に上記主回路導体に電気的に接続した端板を設け、上記筒状絶縁物内に上記端板と電気的に接続すると共に、上記筒状絶縁物の開放側端部から挿入する上記避雷器の上記一端を取り外し可能に接続する避雷器接続用集電子を配置し、上記避雷器を取り外した状態で、上記筒状絶縁物の開放側端部から挿入して上記筒状絶縁物の内面に密着する絶縁栓を設け、その後、上記主回路導体に所定電圧を印加して耐電圧試験を行い、この耐電圧試験後に、上記絶縁栓を取り外し、上記筒状絶縁物の開放側端部から上記避雷器を挿入してその上記一端を上記避雷器接続用集電子に接続したことを特徴とする密閉型電気機器の耐電圧試験方法。