JP4934506B2 - 電力系統用開閉器付調相設備 - Google Patents

Description

本発明は電力系統用開閉器付調相設備に係り、特に２２ｋＶ以上の特別高圧級の電力系統に使用されて系統電圧の変動を防止する電力系統用開閉器付調相設備に関する。

通常、特別高圧級の電力系統では、急激な負荷の変動があると系統電圧が変動するから、電力系統には開閉器を介して分路リアクトル或いは電力用コンデンサ等の調相設備が接続し、この調相設備によって系統電圧の変動を防いでいる。調相設備では、系統電圧が上昇したとき、開閉器により分路リアクトルを電力系統に接続して系統電圧を引下げ、また系統電圧が低下したとき、開閉器により電力用コンデンサを電力系統に接続して系統電圧を引上げるように使用している。

一般に、電力系統の調相設備に用いる分路リアクトルは、無負荷或いは負荷時にタップを切換えることで電力系統へ接続するリアクトル容量を変え、しかも負荷電流を遮断できる開閉器を使用して電力系統から切離す方式と、一つの分路リアクトルに対して一つの開閉器を備え、開閉器により電力系統と接続又は切離しを行い、調相設備としての役目を果たさせる方式とがある。

前者の方式のうち、無負荷でタップ切換える分路リアクトルの場合、タップの損耗は無く、タップ切換器も構造が簡単にできるが、タップ切換えのために切離したくない状態であっても一旦切離す必要がある。また、負荷時にタップを切換える分路リアクトルは、負荷電流を流した状態の切換えとなるから、限流抵抗等を備えしかも負荷電流の開閉に耐える機能を有する切換器とするため大型化するし、また複数のタップは定期的に保守点検を行い、損耗の著しい部分の交換を行わねばならない問題がある。このため、後者の方式の分路リアクトルと開閉器のみを組み合せる構造も、多数使用されている。

調相設備に使用する分路リアクトルの構造としては、例えば特許文献１があり、これには絶縁油等の絶縁媒体を封入する容器内に、遅相用の分路リアクトル本体と進相用の直列リアクトル本体とを並置収納し、容器に絶縁媒体の冷却装置を設けると共に、騒音対策のための防音装置を備えるものが記載されている。

特開平８−１９１０１９号公報

上記した分路リアクトルと開閉器のみを組み合せる調相設備では、構造が複雑にならない利点はあるが、一つの調相設備で電力系統への接続又は切離しのみ、つまり電力系統に対する負荷容量は、０か１００になるだけであり、負荷容量の調整が行えないという欠点がある。

分路リアクトルと開閉器のみを組み合せた調相設備で、負荷容量を調整使用とするときには、同一構造の調相設備を更に一系統を増加（バンク数の増加）し、電力系統に一系統のみを接続することで、半分の負荷容量に調整することができるようにしていた。しかし、このような同一構造の系統を増加させた調相設備は、規模が大きくなって経済的に製作することができず、また据え付け面積が増大してしまう問題が生じることになる。

一方、開閉器として使用する遮断器は、一般的に特別高圧級では絶縁ガスの圧力も高圧であって、アークを絶縁ガスで消弧する遮断部は、管路内に配置される構造である。この種の遮断部は、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や、ガス遮断器（ＧＣＢ）又はガス負荷開閉器（ＧＳ）に使用している、これらの構造は、容器となる接地タンク内に、三相一括で遮断部を配置することも多くなってきているが、接地タンク内に複数系統の遮断部を配置するには構造的に難しく、製作できたとしても経済性や信頼性が損なわれる。このようなことも、分路リアクトルと開閉器のみを組み合せる調相設備で、系統を複数とする理由の一つとなっている。

本発明の目的は、開閉器と分路リアクトルを用いても小型化して据付面積を縮小でき、しかも電力系統の負荷容量も可変にできる電力系統用開閉器付調相設備を提供することにある。

本発明は、分路リアクトルと、前記分路リアクトルに一端を直列接続しかつ他端が電力系統に連なる開閉器とを有し、前記分路リアクトルは、絶縁媒体を封入する容器内に、三相用のリアクトル本体の複数系統分を配置して構成した電力系統用開閉器付調相設備において、前記開閉器は、絶縁ガスを封入する同一容器内に、真空遮断器を用いた開閉器本体の複数系統分を収納すると共に、電力系統に至るケーブルヘッド及び前記ケーブルヘッドと複数台の前記開閉器本体を接続する接続導体を配置して構成し、各系統の前記リアクトル本体と前記開閉器本体との間は、ガス絶縁母線により接続したことを特徴としている。

好ましくは、前記分路リアクトルと前記開閉器は、前記各容器の長手方向面を対向させて据え付けたことを特徴としている。

本発明のように電力系統用開閉器付調相設備を構成すれば、複数の系統分を同一容器内に配置した分路リアクトル及び開閉器を用い、分路リアクトルと開閉器間はガス絶縁母線により接続しているため、小型化して据付面積を縮小できるし、各系統の開閉器の操作で電力系統に連なる負荷容量も調整することができる。

本発明の電力系統用開閉器付調相設備は、分路リアクトルと、この分路リアクトルに一端を直列接続しかつ他端が電力系統に連なる開閉器とを用いて構成する。分路リアクトルは、絶縁媒体を封入する容器内に、三相用のリアクトル本体の複数系統分を配置し、また前記開閉器は、絶縁ガスを封入する同一容器内に、真空遮断器を用いた開閉器本体の複数系統分を収納すると共に、電力系統に至るケーブルヘッド及び前記ケーブルヘッドと複数台の前記開閉器本体を接続する接続導体を配置して構成する。各系統のリアクトル本体と開閉器本体との間は、ガス絶縁母線にて接続する。

以下、本発明を図１から図５を用いて説明する。図１の単線結線図に示す本発明の電力系統用開閉器付調相設備は、並列に使用する二系統分のリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂを配置した分路リアクトル１０と、同様に並列に使用する開閉器本体２１Ａ、２１Ｂを配置した開閉器２０を用いており、分路リアクトル１０の各系統のリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂと、開閉器２０の各系統の開閉器本体２１Ａ、２１Ｂ間は、直列に接続してそれぞれ電力系統に至るようにしている。

この構成の電力系統用開閉器付調相設備では、開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの開閉操作で、二系統分のリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂの双方を同時に電力系統へ投入や、リアクトル本体１１Ａ、１１Ｂの一方のみを電力系統へ投入、更にリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂの双方を同時に電力系統から切離しが行えるから、電力系統に対するリアクトルの負荷容量を３段階に調節することができる。電力系統に対する負荷容量の調節は、分路リアクトル１０と開閉器２０を構成する各本体の並列使用の系統数を増加させれば、調節段階はより細かに行わせることができる。

図２及び図３の電力系統用開閉器付調相設備は、上記図１の結線を行った構造を示している。後述するように、別々に製作した分路リアクトル１０及び開閉器２０とは、基礎面上に近接して据え付け、これら両者の各系統間は、それぞれ独立した単相のガス絶縁母線３０によって、直接接続したものである。このように、近接して据え付けて電気的に一体にすれば、負荷容量を調節できる調相設備を、全体を小型化かつ簡素化して構成できるから、据え付け面積を増大させることなく経済的に製作することができる。

分路リアクトル１０は、騒音の放散を防ぐ防音壁１２にて包囲し、防音壁１２外に絶縁媒体を冷却する冷却器１３やその他の付属部品を設けている。この分路リアクトル１０は、例えば図４に示す如く同一の容器１４内に、二つの系統分である三相用のリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂを容器長手方向に順に収納し、容器１４には絶縁油や絶縁ガス等の絶縁媒体を封入して構成する。

三相用のリアクトル本体１１Ａ、１１Ｂは、この例では上下の継鉄部やスぺーサを介在させるギャップ付の脚部（図示しない）や上下の継鉄部を巻鉄心（ラジアルコア）で形成する鉄心１５を有し、しかも各相の脚部はこれらを結ぶ線が三角状となるように配置している。鉄心１５の各脚部には、それぞれ円盤状に形成した巻線１６を装着して構成したものである。

また、開閉器２０は、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示す如く同一の容器２２内の長手方向に、開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの三相分を一列に直線配置、言い換えれば全系統の各相分の開閉器本体２１Ａ、２１Ｂが分路リアクトル１０に対向するように並置している。

容器２２内に配置する各系統の三相分の開閉器本体２１Ａ、２１Ｂには、各相毎に独立した真空遮断器を使用しており、容器２２内には更に接地開閉器等の各部品を備え、しかも一般的に使用するＳＦ_６ガス等の絶縁ガスを封入している。また、容器２２の下部に各開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの操作機構部２３Ａ、２３Ｂを配置して構成している。このように開閉器本体２１Ａ、２１Ｂに真空開閉器を使用して開閉器２０を構成すると、真空バルブの機械的及び電気的な負荷開閉寿命まで使用可能であるため、開閉器各部の保守点検を軽減することができる。

開閉器２０の各開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの下端側は、図５（ａ）、（ｂ）のように、各系統で共通の各相のケーブルヘッド２４と接続導体２５で接続して電力系統に至るようにし、また上端側は図５（ｂ）のようにガス絶縁母線３０の一部であるガス絶縁端子２６と接続導体２７で接続し、分路リアクトル１０に至るようにしている。

この開閉器２０は、開閉器本体２１Ａ、２１Ｂや操作機構部２３Ａ、２３Ｂの配置が単純化でき、分路リアクトル１０と組み合せるときに、双方の容器１４と２２の長手方向面を対向させて据え付けて、全体を小型にかつ経済的に製作でき、しかもガス絶縁母線３０を用いての接続構造も同一で簡単にできる。

また図６に示す開閉器２０は、容器２２を分路リアクトル１０に対する方向を長く形成しており、この同一の容器２２内に分路リアクトル１０側から順に、真空遮断器からなる各系統の開閉器本体２１Ａ、２１Ｂを、三相分毎に並べて配置したものである。

この開閉器２０では、分路リアクトル１０側の容器２２の面に、上下２段にガス絶縁端子２６を設けている。このため、分路リアクトル１０より遠い一方の系統における開閉器本体２１Ｂの上端側では、ガス絶縁端子２６との接続構造は、図５（ａ）、（ｂ）と同様となる。しかし、分路リアクトル１０に近い他方の系統における開閉器本体２１Ａの上端側は、接続導体２７を下方に折り曲げ、容器２２下側に配置したガス絶縁端子２６と接続構造となる。また、開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの下端側は、ケーブルヘッド２４と接続導体２５で順に接続している。

上記の開閉器本体２１Ａ、２１Ｂの配置変更に伴い、ガス絶縁母線３０の配置は、上下２段に変更となり、分路リアクトル１０と接続構造も同様になる。このような配置の開閉器２０の構造は、分路リアクトル１０に対する開閉器２０側の配置面積、特に幅寸法が制約される場合に好適である。

本発明の電力系統用開閉器付調相設備を示す単線結線図である。 本発明の一実施例の電力系統用開閉器付調相設備を示す側面図である。 図２の平面図である。 本発明の電力系統用開閉器付調相設備に用いるリアクトルの一実施例を示す概略横断面図である。 （ａ）は本発明の電力系統用開閉器付調相設備に用いる開閉器の一実施例を示す正面縦断面図、（ｂ）は側面縦断面図である。 本発明の電力系統用開閉器付調相設備に用いる開閉器の他の実施例を示す正面縦断面図である。

符号の説明

１０…分路リアクトル、１１Ａ、１１Ｂ…リアクトル本体、１３、２２…容器、２０…開閉器、２１Ａ、２１Ｂ…開閉器本体、３０…ガス絶縁母線。

Claims (2)

1. 分路リアクトルと、前記分路リアクトルに一端を直列接続しかつ他端が電力系統に連なる開閉器とを有し、前記分路リアクトルは、絶縁媒体を封入する容器内に、三相用のリアクトル本体の複数系統分を配置して構成した電力系統用開閉器付調相設備において、前記開閉器は、絶縁ガスを封入する同一容器内に、真空遮断器を用いた開閉器本体の複数系統分を収納すると共に、電力系統に至るケーブルヘッド及び前記ケーブルヘッドと複数台の前記開閉器本体を接続する接続導体を配置して構成し、各系統の前記リアクトル本体と前記開閉器本体との間は、ガス絶縁母線により接続したことを特徴とする電力系統用開閉器付調相設備。
2. 請求項１において、前記分路リアクトルと前記開閉器は、前記各容器の長手方向面を対向させて据え付けたことを特徴とする電力系統用開閉器付調相設備。

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