JP4545362B2 - Gas insulated switchgear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、容器に遮断器、断路器、接地開閉器等の開閉機器が収容され、内部に乾燥空気または窒素ガス等の絶縁ガスが充填されたガス絶縁開閉装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電気機器の絶縁媒体として広く用いられているSF6ガスが、1997年の地球温暖化防止京都会議において、排出抑制ガスに指定され、今後はガス絶縁開閉装置にはSF6ガスの使用が制限され、SF6ガスを全く使用しないガス絶縁開閉装置が開発され実用化されてきている。例えば、24kV級のガス絶縁開閉装置としては、文献「SF6ガスフリーの新型24kVスイッチギア」(電気評論2001年 3月号掲載)に示されたものがある。
【0003】
そのガス絶縁開閉装置の全体構成を図3、遮断部の構成を図4に示す。図において、1a、1b、1cは真空スイッチ、2a、2b、2cは線路側断路器、3a、3b、3cは真空スイッチ1a、1b、1cを開閉する絶縁操作ロッド、4a、4b、4cは接続導体、5a、5b、5cは接続ブッシング、6は真空スイッチ1a、1b、1c、断路器2a、2b、2c、操作ロッド3a、3b、3cが収容された遮断部容器、7は真空スイッチ1a、1b、1cを開閉操作する遮断部操作機構、10は遮断部容器6に真空スイッチ1a、1b、1c、線路側断路器2a、2b、2c、操作ロッド3a、3b、3c等が収容された部分と、接続ブッシング5a、5b、5c、遮断部操作機構7、線路側ブッシング8a、8b、8cとで構成された遮断部である。9a、9b、9cは線路側ブッシング8a、8b、8cと線路間を接続する絶縁導体である。
【0004】
22a、22b、22cは母線側断路器、23a、23b、23cは母線と接続する母線側ブッシング、26は母線側断路器22a、22b、22cが収容された母線側断路器容器、27は母線側断路器22a、22b、22cを操作する母線側断路器操作機構である。20は母線側断路器容器26に収容された母線側断路器22a、22b、22cと母線側断路器操作機構27とで構成された母線側断路器部である。29は遮断部10、母線側断路器部20を収容した筐体である。30は筐体29に遮断部10及び母線側断路部20及びその他の機器が収容されたガス絶縁開閉装置である。
【0005】
遮断部10の内部構造は、真空スイッチ1a、1b、1cの軸方向から見た構成図の図4に示すように、真空スイッチ1a、1cを両側に配置し、中央相の真空スイッチ1bは上方にずらせて配置し、各相の相間には絶縁バリア11a、11b、11cを配置した構成である。ガス絶縁開閉装置30は上記の図示された部分に隠れた位置に接地開閉器が配置されている。
【0006】
このように構成されたガス絶縁開閉装置30は、遮断部10が遮断器部容器6、母線側断路器部20が母線側断路器部容器26にそれぞれ収容されて、それぞれの容器6及び26に乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを大気圧よりも少し高い圧力で充填した構成であり、各相充電部分の対地間及び相間に絶縁バリアを配置することにより、地球温暖化係数の大きなSF6ガスを使用しないで、SF6ガスを使用した場合と寸法的に遜色がないガス絶縁開閉装置として実現したものである。
【0007】
このように構成されたガス絶縁開閉装置30は、真空スイッチ1a、1b、1c、線路側断路器2a、2b、2c等の開閉機器が遮断器部容器6に収容され、母線側も同様に母線側断路器22a、22b、22cが母線側断路器部容器26に収容されて絶縁ガスが充填された構成であり、それぞれの容器6または26に漏れがあると絶縁性能が維持できなくなるので、容器の製作過程においてはガス漏れが生じないように厳密な管理のもとに製作され、開閉機器が組み込まれた状態においては、内部に漏れ検査のためのヘリウムガスを充填し、容器の周囲を検査容器に入れて真空引き等によってヘリウムガスの充填圧力よりも低い状態を確保して所定の時間保持し、検査容器中のヘリウムガスの有無及び濃度をヘリウムガス検出器により検知して漏れ検査を行っている。
【0008】
漏れ検査のために充填したヘリウムガスは、容器内に残留した場合の耐電圧性能への影響について把握できていないために、漏れ検査後に開閉機器が収容された容器6または26内を真空引きしてヘリウムガスを抜き取り、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを所定の圧力で充填している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空気絶縁式のガス絶縁開閉装置では、開閉機器が収容された容器内にヘリウムガスを充填し、開閉機器が収容された容器6または26の周囲を減圧状態として漏れ検査を行い、漏れ検査後にヘリウムガスが充填された容器内を真空引きしてヘリウムガスを抜き取り、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを所定の圧力に充填した構成であり、漏れ検査後に容器6または26の真空引き作業、絶縁ガスの充填作業があり、組立作業時間が長く、製作コストが高くなるという問題点があった。
【0010】
この発明は、開閉機器が収容された容器内の漏れ検査のために充填したヘリウムガスの耐電圧性能に対する影響を明確にし、充填したヘリウムガスは容器内に残留させた状態で、所定の圧力の乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを加えて所定の圧力に充填したガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係るガス絶縁開閉装置は、容器に開閉機器が収容され、上記容器内部に絶縁ガスが充填されて使用されるガス絶縁開閉装置の絶縁ガスは、容器の漏れ検査時に充填されたヘリウムガスに加えて、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを大気圧よりも高いガス圧力で充填したものである。
【0012】
この発明の請求項2に係るガス絶縁開閉装置は、請求項1の構成の容器の漏れ検査時に充填するヘリウムガスを、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスが充填された状態における分圧比が3〜15%となる量を充填したものである。
【0013】
この発明の請求項3に係るガス絶縁開閉装置は、請求項1の構成の容器の漏れ検査時に充填するヘリウムガスを、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスが充填された状態における分圧比が3〜7%となる量を充填したものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
実施の形態1は、使用制限されている地球温暖化ガスのSF6ガスを使用しないガス絶縁開閉装置の構成を変えることなく、漏れ検査に必要な量のヘリウムガスを残留させて、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを充填した状態で使用できるようにしたものである。
【0015】
漏れ検査後に、漏れ検査のために充填したヘリウムガスを抜き取ることなく所定の圧力の乾燥空気または窒素と酸素の混合ガスを追加する状態で充填することができれば組立時間が短縮できることに着目して次の実験を実施した。
窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスに、漏れ検査に必要なヘリウムガスの混合比を変えて破壊電圧を求めた結果を図1、図2に示す。図1は先端曲率半径25mmの棒電極対平板電極の電極間距離を30mm、ガス圧力を0.25MPaとし、ヘリウムガスの混合比が0のときの雷インパルスの破壊電圧を1.0としてヘリウムガスの混合比と破壊電圧の関係を示すものである。図2は先端曲率半径10mmの棒電極対平板電極の電極間距離を60mmとし、電極の中間に厚さ10mmの絶縁バリアを棒電極から15mm、平板電極から35mmの間隔に配置し、ガス圧力を0.20MPaとし、ヘリウムガスの混合比が0のときの雷インパルスの破壊電圧を1.0としてヘリウムガスの混合比と破壊電圧を関係を示すものである。
【0016】
この結果、図1ではヘリウムガス分圧比が45%まではヘリウムガスを含まない場合よりも破壊電圧が高く、分圧比5%において最大値を示し、1.15倍となっている。図2では、分圧比が15%以下ではヘリウムガスを含まない場合よりも破壊電圧が高くなっており、分圧比3〜7%の範囲では、ヘリウムガスを含まない場合の1.05倍となっている。
【0017】
上記の結果から漏れ検査のために充填するヘリウムガスをガス絶縁開閉装置の絶縁ガスに対する分圧比が15%以下となる量のヘリウムガスを充填して漏れ検査を実施し、漏れ検査後に所定の圧力まで乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを充填することにより、ヘリウムガスを含まない場合と同等の絶縁耐力が確保されたガス絶縁開閉装置となる。
【0018】
また、漏れ検査のために充填するヘリウムガスをガス絶縁開閉装置の絶縁ガスに対して分圧比が3〜7%の範囲の量を充填して漏れ検査を実施し、同様に漏れ検査後に所定の圧力まで乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを充填することにより、ヘリウムガスをを含まない場合よりも絶縁耐力が1.05倍と高くなり、絶縁信頼性の高いガス絶縁開閉装置となる。
【0019】
ガス絶縁開閉装置の容器6または26に開閉機器を組み込んだ後に実施する漏れ検査は、開閉機器が収容された容器内に漏れ検査のために必要な量のヘリウムガスを充填し、容器の周囲がヘリウムガスの充填圧力よりも低い圧力となるように真空容器に入れて真空引きし、所定の時間真空状態を保持し、真空容器内のヘリウムガスの有無及びヘリウムガス濃度を検知する方法にて漏れ検査を行う。漏れ検査後に開閉機器が収容された容器6または26の内部にヘリウムガスを残留させたまま乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを所定の圧力で充填して組み立てられる。
【0020】
漏れ検査は、例えば図3に示すガス充填検査装置を準備し、この装置によって行うことで漏れ検査、絶縁ガスの充填作業を効率的に行うことができる。図3において、31は真空容器、32はヘリウムガス検出装置、33はガス絶縁開閉装置10または20に設けられたバルブ、34は真空容器31壁を貫通する配管に設けられたバルブ、35は真空容器31に設けられたバルブ、36は真空ポンプに接続された配管に設けられたバルブ、37はヘリウムガスボンベに接続されたバルブ、38は乾燥空気タンクまたは窒素、酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2に混合された絶縁ガスのタンクに接続されたバルブ、39は真空容器31に設けられた真空容器31内を大気圧に戻すためのバルブである。
【0021】
図3に示すガス充填検査装置による漏れ検査およびガス充填作業は次の手順で行う。
(a)組み立てられたガス絶縁開閉装置10または20を真空容器31内に収容し、バルブ33とバルブ34を接続し、バルブ33を開状態として真空容器31の蓋を取り付けて封止する。
(b)バルブ34、35を開状態とし、バルブ37、38を閉状態とし、真空ポンプを運転してバルブ36を開状態にして、ガス絶縁開閉装置10または20の内部および真空容器31の内部を真空引きする。
(c)所定の真空度に到達後に、バルブ34、35、36を閉状態とし、バルブ38の閉状態を維持して、バルブ37を開状態とし、バルブ34を開状態にしてヘリウムガスを所定の圧力に充填した後にバルブ34、37を閉状態にする。
(所定の圧力=ガス絶縁開閉装置の全圧力の3〜7%または3〜15%)
(d)ヘリウムガスが充填された状態を所定の時間維持して、ヘリウムガス検査装置32により、真空容器31内のヘリウムガスの有無およびヘリウムガス濃度を検知する。
(e)(d)においてヘリウムガス検出値が限界値以下のときに「漏れなし」と判定し、以下の作業を行う。
(f)バルブ33、34は開状態、バルブ35、36、37は閉状態とし、バルブ39を開状態にして真空容器31内の真空状態を大気圧状態にする。
(g)バルブ35の閉状態を確認し、バルブ38を開状態にし、バルブ34を開状態にして乾燥空気または窒素、酸素の混合比が乾燥空気と同等となるほぼ8:2の絶縁ガスを所定の圧力に充填し、バルブ34を閉状態にする。
(h)真空容器31の蓋を取り外し、バルブ33を閉状態にして、ガス絶縁開閉装置を取り出すことにより、漏れ検査およびガス充填作業が完了する。
【0022】
以上のように漏れ検査のために充填したヘリウムガスは容器内に残留させて乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等となるほぼ8:2の絶縁ガスを所定の圧力に充填したことにより、従来のように漏れ検査後の真空引き、絶縁ガスの充填作業を行うことがなくなり、組立作業時間が短縮できる。
【0023】
【発明の効果】
この発明の請求項1に係るガス絶縁開閉装置は、容器の漏れ検査時に充填されたヘリウムガスに、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスを大気圧よりも高いガス圧力で充填したので、漏れ検査後の真空引き作業、絶縁ガスの充填作業がなくなり、組立作業時間が短縮できる。
【0024】
この発明の請求項2に係るガス絶縁開閉装置は、請求項1の構成の容器の漏れ検査時に充填するヘリウムガスを、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスが充填された状態における分圧比が3〜15%となる量としたので、漏れ検査後の真空引き作業、絶縁ガスの充填作業がなくなり、耐電圧性能の確保された構成となる。
【0025】
この発明の請求項3に係るガス絶縁開閉装置は、請求項1の構成の容器の漏れ検査時に充填するヘリウムガスを、乾燥空気または窒素と酸素の混合比が乾燥空気と同等のほぼ8:2の絶縁ガスが充填された状態における分圧比が3〜7%となる量としたので、ヘリウムガスを含まない場合よりも耐電圧特性が向上した構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 窒素と酸素を混合した絶縁ガスにヘリウムガスを加えた絶縁ガスの破壊電圧特性図である。
【図2】 窒素と酸素を混合した絶縁ガスにヘリウムガスを加えた絶縁ガスの電極間に絶縁バリアを配置した場合の破壊電圧特性図である。
【図3】 ガス充填漏れ検査装置の概念図である。
【図4】 従来の乾燥空気を絶縁媒体とした24kV級ガス絶縁開閉装置の構成図である。
【図5】 図4の遮断部の詳細構成図である。
【符号の説明】
31 真空容器、32 ヘリウムガス検出装置、33〜39 バルブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas-insulated switchgear in which switchgear such as a circuit breaker, a disconnect switch, and a ground switch is housed in a container and filled with an insulating gas such as dry air or nitrogen gas.
[0002]
[Prior art]
SF 6 gas, which is widely used as an insulating medium for electrical equipment, was designated as an emission suppression gas at the Kyoto Conference on Global Warming Prevention in 1997. In the future, the use of SF 6 gas will be restricted for gas insulated switchgear. Gas-insulated switchgear that does not use any SF 6 gas has been developed and put into practical use. For example, as a 24 kV class gas insulated switchgear, there is one shown in the document “SF 6 gas-free new type 24 kV switchgear” (published in the March 2001 issue of Electrical Review).
[0003]
FIG. 3 shows the overall configuration of the gas-insulated switchgear and FIG. 4 shows the configuration of the blocking portion. In the figure, 1a, 1b and 1c are vacuum switches, 2a, 2b and 2c are line-side disconnectors, 3a, 3b and 3c are insulating operation rods for opening and closing the
[0004]
22a, 22b, and 22c are bus-side disconnectors, 23a, 23b, and 23c are bus-side bushings that are connected to the bus, 26 is a bus-side disconnector container that houses the bus-
[0005]
As shown in FIG. 4 of the block diagram of the
[0006]
In the gas insulated
[0007]
In the gas insulated
[0008]
Since the helium gas filled for the leak inspection cannot be grasped about the influence on the withstand voltage performance when remaining in the container, the inside of the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional air-insulated gas-insulated switchgear described above, helium gas is filled in a container in which the switchgear is housed, and a leak test is performed with the surroundings of the
[0010]
The present invention clarifies the influence on the withstand voltage performance of the helium gas filled for the leak inspection in the container in which the switchgear is accommodated, and the filled helium gas remains in the container and has a predetermined pressure. An object of the present invention is to provide a gas-insulated switchgear in which an insulating gas having a mixing ratio of approximately 8: 2 that is equal to dry air or a mixing ratio of nitrogen and oxygen is filled to a predetermined pressure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the gas insulated switchgear according to claim 1 of the present invention, an opening / closing device is accommodated in a container, and the insulating gas of the gas insulated switchgear used when the container is filled with an insulating gas is filled at the time of leak inspection of the container. In addition to the helium gas thus formed, an insulating gas having a mixing ratio of dry air or nitrogen and oxygen of approximately 8: 2 equivalent to that of dry air is filled at a gas pressure higher than atmospheric pressure.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, the gas insulated switchgear according to the second aspect of the present invention uses helium gas to be filled at the time of leak inspection of the container having the configuration of the first aspect. In such a state, the partial pressure ratio in the state filled with the insulating gas is filled in an amount of 3 to 15%.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the gas insulated switchgear according to the third aspect of the present invention uses helium gas to be filled at the time of the leak inspection of the container of the first aspect. In such a state that the partial pressure ratio is 3 to 7% in the state filled with the insulating gas.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, the amount of helium gas necessary for leak inspection is left without changing the configuration of the gas-insulated switchgear that does not use SF 6 gas, a global warming gas whose use is restricted, and dry air or It can be used in a state of being filled with an insulating gas having a mixing ratio of nitrogen and oxygen of about 8: 2, which is equivalent to that of dry air.
[0015]
Focusing on the fact that the assembly time can be shortened if it can be filled with dry air or a mixed gas of nitrogen and oxygen at a predetermined pressure without removing the helium gas filled for leak inspection after leak inspection. The experiment was conducted.
FIG. 1 and FIG. 2 show the results of determining the breakdown voltage by changing the mixing ratio of helium gas necessary for leak inspection to an insulating gas of about 8: 2 in which the mixing ratio of nitrogen and oxygen is equivalent to that of dry air. FIG. 1 shows a helium gas gas with a lightning impulse breakdown voltage of 1.0 when the electrode-to-electrode distance between the rod electrode and the plate electrode with a radius of curvature of 25 mm is 30 mm, the gas pressure is 0.25 MPa, and the mixing ratio of helium gas is 0. This shows the relationship between the mixing ratio and the breakdown voltage. FIG. 2 shows that the distance between the electrode of a rod electrode having a radius of curvature of 10 mm and a plate electrode is 60 mm, an insulating barrier having a thickness of 10 mm is arranged in the middle of the electrode at a distance of 15 mm from the rod electrode and 35 mm from the plate electrode. The lightning impulse breakdown voltage when the helium gas mixture ratio is 0 is set to 0.20 MPa, and the relationship between the helium gas mixture ratio and the breakdown voltage is shown as 1.0.
[0016]
As a result, in FIG. 1, when the helium gas partial pressure ratio is up to 45%, the breakdown voltage is higher than when helium gas is not included, and when the partial pressure ratio is 5%, the maximum value is 1.15 times. In FIG. 2, the breakdown voltage is higher when the partial pressure ratio is 15% or less than when helium gas is not included, and in the range of 3 to 7%, the breakdown voltage is 1.05 times that when helium gas is not included. ing.
[0017]
Based on the above results, helium gas to be filled for leak inspection is filled with helium gas in an amount such that the partial pressure ratio of the gas-insulated switchgear to the insulating gas is 15% or less. By filling with an insulating gas having a mixing ratio of approximately 8: 2 that is equal to that of dry air or a dry air or a mixture ratio of nitrogen and oxygen, a gas-insulated switchgear having a dielectric strength equivalent to that without helium gas is obtained. .
[0018]
In addition, helium gas to be filled for leak inspection is filled with a partial pressure ratio in the range of 3 to 7% with respect to the insulating gas of the gas insulated switchgear, and leak inspection is performed. Filling with an insulating gas of approximately 8: 2 with dry air or a mixture ratio of nitrogen and oxygen equal to that of dry air up to a pressure increases the dielectric strength by 1.05 times compared to the case where helium gas is not included, It becomes a gas insulated switchgear with high insulation reliability.
[0019]
The leak inspection performed after the opening / closing device is incorporated in the
[0020]
For example, a gas filling inspection apparatus shown in FIG. 3 is prepared and the leakage inspection is performed by this apparatus, whereby the leakage inspection and the filling operation of the insulating gas can be performed efficiently. In FIG. 3, 31 is a vacuum vessel, 32 is a helium gas detection device, 33 is a valve provided in the gas insulated
[0021]
The leak inspection and gas filling operation by the gas filling inspection apparatus shown in FIG.
(A) The assembled gas insulated
(B) The
(C) After reaching a predetermined degree of vacuum, the
(Predetermined pressure = 3-7% or 3-15% of the total pressure of the gas insulated switchgear)
(D) The state filled with helium gas is maintained for a predetermined time, and the presence or absence of helium gas in the
(E) When the detected helium gas value is less than the limit value in (d), it is determined that there is no leakage, and the following operation is performed.
(F) The
(G) Confirm the closed state of the
(H) The lid of the
[0022]
As described above, the helium gas filled for the leak inspection is left in the container and filled with a predetermined pressure of approximately 8: 2 insulating gas in which the mixing ratio of dry air or nitrogen and oxygen is equal to that of dry air. As a result, there is no need to perform evacuation and insulation gas filling after a leak test as in the prior art, and the assembly time can be reduced.
[0023]
【The invention's effect】
In the gas insulated switchgear according to the first aspect of the present invention, the helium gas filled at the time of the container leak inspection is largely filled with an insulating gas having a mixing ratio of 8: 2 that is equal to that of dry air or dry air. Since the filling is performed at a gas pressure higher than the atmospheric pressure, the evacuation work after the leak inspection and the filling work of the insulating gas are eliminated, and the assembling work time can be shortened.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, the gas insulated switchgear according to the second aspect of the present invention uses helium gas to be filled at the time of leak inspection of the container having the configuration of the first aspect. Since the partial pressure ratio is 3 to 15% in a state where the insulating gas is filled, there is no need to perform the vacuuming operation after the leakage inspection and the insulating gas filling operation, and the withstand voltage performance is ensured.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, the gas insulated switchgear according to the third aspect of the present invention uses helium gas to be filled at the time of the leak inspection of the container of the first aspect. Since the partial pressure ratio in the state filled with the insulating gas is 3 to 7%, the withstand voltage characteristic is improved as compared with the case where helium gas is not included.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a breakdown voltage characteristic diagram of an insulating gas obtained by adding helium gas to an insulating gas in which nitrogen and oxygen are mixed.
FIG. 2 is a breakdown voltage characteristic diagram when an insulating barrier is disposed between electrodes of an insulating gas obtained by adding helium gas to an insulating gas in which nitrogen and oxygen are mixed.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a gas filling leak inspection apparatus.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional 24 kV class gas insulated switchgear using dry air as an insulating medium.
FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the blocking unit of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
31 vacuum vessel, 32 helium gas detector, 33-39 valve.
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