JP5161608B2

JP5161608B2 - ガス遮断器

Info

Publication number: JP5161608B2
Application number: JP2008040544A
Authority: JP
Inventors: 優野澤; 勝之近藤; 浩史高尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: JP2009199900A

Description

発明の属する技術分野

本発明は、線路の地絡故障などによる電流を遮断して系統を保護するガス遮断器に係わり、特に、近距離線路故障遮断特性の向上と据付スペースの縮小化の両立を図ったガス遮断器に関するものである。

一般に送電線路には送電系統や配電系統を保護するために、ガス遮断器が設けられている。ガス遮断器が、電源から比較的短い距離で発生した短絡事故電流を遮断する、いわゆる近距離線路故障遮断を実施する場合、過渡回復電圧が発生する。過渡回復電圧の大きさは遮断電流と線路のサージインピーダンスで決定される。

したがって、ガス遮断器における定格遮断電流が増加すると、過渡回復電圧の上昇率が大きくなり、遮断直後の絶縁を脅かすことになる。そこで、過渡回復電圧の上昇率を抑えるために、消弧室の極間に並列にキャパシタを設け、過渡回復電圧を抑制するようにしたガス遮断器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特に、キャパシタの静電容量を大きくすれば、遮断性能向上に有効である。

ここで、図５、６を用いて、静電容量の大きなキャパシタを有するガス遮断器の従来例について、具体的に説明する。図５はガス遮断器の内部構造を示している。この図５に示すように、ガス遮断器３０には消弧性ガスが充填された第１の密閉容器１が設置されており、第１の密閉容器１内には消弧室２が設けられている。消弧室２の上部には導体１６、１７が設置されており、二つのブッシング３０１、３０２が外部接続されている。また、消弧室２の下部には導体１９、２０が設置されている。

さらに、第１の密閉容器１の下側には別体の第２の密閉容器１８が着脱自在に取り付けられている。この第２の密閉容器１８内には前記消弧室２に並列に、静電容量の大きなキャパシタ３が設置されている。キャパシタ３は絶縁筒２５により密閉容器１８内に支持されると共に、前記導体１９、２０により前記消弧室２に接続されている。このようなガス遮断器によれば、消弧室２の極間に並列にキャパシタ３を設けることができ、過渡回復電圧を抑制して、近距離線路故障遮断特性を高めることが可能である。

図６は、上記のような従来のガス遮断器３０をガス絶縁開閉装置の機器１０１、１０２に接続した場合を示している。図６に示したガス遮断器３０は、図５のガス遮断器を縦置きにしたものであり、導体１６、１７は共に、図６の左方向に延びている。また、ガス絶縁開閉装置の機器１０１はガス遮断器３０の左側に配置され、ガス絶縁開閉装置の機器１０２はガス遮断器３０の右側に配置されている。

そのため、導体１７にはコの字状の接続母線２０２が取り付けられており、この接続母線２０２を介してガス絶縁開閉装置の機器１０２が接続されている。さらに、導体１６にはガス絶縁開閉装置の機器１０１とコの字状の接続母線２０２がぶつかることのないように接続母線２０１が取り付けられており、この接続母線２０１を介してガス絶縁開閉装置の機器１０１が接続されている。
特開平１０―１５５２１６号公報

しかしながら、上述した従来技術には、次のような問題点が指摘されていた。すなわち、静電容量の大きなキャパシタ３を消弧室２に並列に接続する場合、消弧室２を有する第１の密閉容器１とは別体である第２の密閉容器１８に設けて、そこにキャパシタ３を収納している。そのため、消弧室２に設置される導体１６、１７は、外部接続方向を制約され、消弧室２から同一方向に引き出されることになる。

つまり、前記図６に示したように、導体１６、１７は共に図６の左方向に延びており、ガス遮断器３０の左右にガス絶縁開閉装置の機器１０１、１０２が配置したとき、導体１７側にはガス遮断器３０を跨ぐようにしてコの字状の接続母線２０２を取り付ける必要があった。また、導体１６側にも、ガス絶縁開閉装置の機器１０１と接続母線２０２とがぶつからないように接続母線２０１を取り付けていた。これら接続母線２０１、２０２は、構成部材数を増大させるだけではなく、接続母線２０１、２０２用のスペースが必要となる。その結果、ガス絶縁開閉装置の据付スペースは拡張せざるを得ず、建設用地の増大を招いて、経済的に不利であった。

以上のように、消弧室を有する密閉容器とは別体の密閉容器にキャパシタを収納したガス遮断器においては、キャパシタによって、優れた近距離線路故障遮断特性は得られるものの、キャパシタ収納用の密閉容器が設置されているため、消弧室から引き出される導体の外部接続方向が制約を受ける。したがって、このようなガス遮断器をガス絶縁開閉装置に用いた場合に、接続母線は不可欠となり、構成部材数が増えると共に、据付スペースが拡張して、経済性が低下していた。

本発明は、上記の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、キャパシタを備えることで近距離線路故障遮断特性を高いレベルで維持すると同時に、消弧室から引き出される外部接続導体の接続方向に対する制約を無くして、ガス遮断器をガス絶縁開閉装置に用いた場合でも接続母線を不要とし、据付スペースのコンパクト化と経済性の向上に寄与できるガス遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、消弧性ガスが充填された第１の密閉容器内に、夫々接離可能な可動接触部と対向接触部からなる消弧室を設け、前記対向接触部には対向側アーク接点および対向側通電接点を設置し、前記可動接触部には前記対向側アーク接点および前記対向側通電接点と同心軸上に向かい合うようにして可動側アーク接点および可動側通電接点を可動自在に設置すると共に前記可動側アーク接点を囲むようにしてノズルを取り付け、閉極状態においては前記対向側通電接点および前記可動側通電接点が互いに接触状態にあって電流通電を行い、前記対向側通電接点および前記可動側通電接点の解離時において前記可動側アーク接点と前記対向側アーク接点の間にアーク放電が発生した際、前記アーク放電に対し前記ノズルにより前記消弧性ガスを整流し消弧性ガスを吹付けて消弧するように前記消弧室を構成し、さらに、前記第１の密閉容器とは別体の第２の密閉容器を取り付け、該第２の密閉容器内に前記消弧室に並列にキャパシタを備え、外部と接続するための外部接続導体を二つ有したガス遮断器において、前記消弧室を、その内部に収容する前記可動接触部と前記対向接触部の軸線が垂直になるように縦置きにするとともに、前記キャパシタを、前記消弧室と並列に縦置きにする一方、前記外部接続導体のうちの一方を前記消弧室下方部の前記可動接触部から引き出して前記第１の密閉容器の下方部から導出し、他方を前記キャパシタの上方部から引き出して前記第２の密閉容器の上方部から導出したことを特徴としている。

以上のような本発明では、消弧室に並列にキャパシタを設けたことで、電流遮断後の過渡回復電圧の上昇率を抑制でき、近距離線路故障遮断性能を向上させることが可能である。しかも、ガス遮断器をガス絶縁開閉装置へ適用した場合、外部接続導体の一方を消弧室から引き出し、他方をキャパシタから引き出すため、消弧室から二つの外部接続導体を同一方向に引き出すことがない。つまり、外部接続導体の接続方向に対する制約を無くなり、ガス遮断器をガス絶縁開閉装置に接続するための接続母線を省くことが可能となる。

本発明によれば、外部接続導体の一方を消弧室から引き出し、他方をキャパシタから引き出すことにより、ガス遮断器をガス絶縁開閉装置に接続するための接続母線を省くことが可能となり、キャパシタを有することで優れた近距離線路故障遮断特性を発揮できるガス遮断器において、据付スペースのコンパクト化と経済性の向上を図ることができた。

以下、本発明に係るガス遮断器の実施形態について、図１〜図４を参照して具体的に説明する。なお、図５および図６に示した従来例と同一部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。

（１）第１の実施形態
[構成]
第１の実施形態について図１および図２を用いて説明する。図１は第１の実施形態におけるガス遮断器の内部構造を示している。なお、図１においては中心線より右側が閉極状態で、左側が開極状態を示している。図２はガス遮断器を適用したガス絶縁開閉装置を示している。

図１に示すように、ガス遮断器３０にはＳＦ６ガスなどの消弧性ガスを充填した第１の密閉容器１が設置されており、この密閉容器１内に消弧室２が収納されている。消弧室２は夫々接離可能な可動接触部４および対向接触部５から構成されている。可動接触部４は、操作ロッド６にパッファシリンダ７、可動側通電接点８、可動側アーク接点９およびノズル１０が固定されている。ノズル１０は可動側アーク接点９を囲むようにして配置されている。また、パッファシリンダ７内にはパッファピストン１１が設けられている。

対向接触部５は、対向側アーク接点１２および対向側通電接点１３が設けられている。これら対向側アーク接点１２および対向側通電接点１３と、可動接触部４側の可動側アーク接点９および可動側通電接点８とは、同心軸上に向かい合うようにして配置されており、閉極状態においては対向側通電接点１３および可動側通電接点８が互いに接触状態にあって電流通電を行うようになっている。

また、対向側通電接点１３および可動側通電接点８の解離時においては可動側アーク接点９と対向側アーク接点１２の間にアーク放電が発生するようになっており、その際にはノズル１０が消弧性ガスを整流してこれをアーク放電に吹付けるように構成されている。

さらに、可動接触子部４および対向接触子部５は共に絶縁筒１４によって支持固定されており、消弧室２は絶縁筒１５によって密閉容器１に支持固定されている。なお、過渡回復電圧の上昇率を抑制するキャパシタ３は、前記消弧室２に並列に、第２の密閉容器１８内に収納されている。また、前記キャパシタ３は、一対の導体１９，２０により、前記可動接触部４及び前記対向接触部５に導通接続されている。

第１の実施形態における構成上の特徴は次の点にある。すなわち、外部接続導体１６は消弧室２から引き出され、外部接続導体２１はキャパシタ３から引き出されている。
そして、可動接触部４およびキャパシタ３は、それぞれ導体１６及び導体２１によって、ガス絶縁開閉装置の機器１０１および機器１０２に導通接続されている（図２参照）。

[作用効果]
以上のような第１の実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、消弧室２に対し並列にキャパシタ３を設けたので、電流遮断後の過渡回復電圧の上昇率を抑制でき、近距離線路故障遮断性能を向上させることが可能である。このようなガス遮断器３０をガス絶縁開閉装置へ適用した場合、外部接続導体１６を消弧室２から引き出し、外部接続導体２１をキャパシタ３から引き出している。

このため、従来技術のように消弧室２から二つの外部接続導体１６、１７を同一方向に引き出さなくて済む。つまり、外部接続導体の接続方向に対する制約を無くすことができ、ガス遮断器３０をガス絶縁開閉装置の機器１０１、１０２に接続するための接続母線２０１，２０２を両方とも省くことが可能となる。したがって、構成部材数を減らすことができ、接続母線２０１、２０２用スペースも不要となる。したがって、ガス絶縁開閉装置の据付スペース拡張を防止することができ、建設用地の縮小化を図って、高い経済性を獲得することが可能である。

以上のような第１の実施形態によれば、キャパシタ３を有することで優れた近距離線路故障遮断特性を発揮できるガス遮断器において、外部接続導体１６を消弧室２から引き出し、外部接続導体２１をキャパシタ３から引き出すといった、極めて簡単な構成により、ガス遮断器３０をガス絶縁開閉装置に接続するための接続母線２０１、２０２を省いて、据付スペースのコンパクト化と経済性の向上を進めることができた。

（２）第２の実施形態
[構成]
続いて、第２の実施形態について、図３を用いて具体的に説明する。第２の実施形態における基本的な構成は、図１で説明した第１の実施形態と同様であるが、次の点に特徴がある。すなわち、前記第２の密閉容器１８に並列に第３の密閉容器１８a が設けられ、第２のキャパシタ３a は前記密閉容器１８a 内に収納されている。また、前記キャパシタ３a は、一対の導体１９a，２０a により、前記第１のキャパシタ３に導通接続されている。

[作用効果]
以上の構成を有する第２の実施形態は、第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、以下のような独自の作用効果が得られる。すなわち、ガス遮断器３０の消弧室２に並列に、２つのキャパシタ３およびキャパシタ３a を設けることにより、静電容量の大容量化が可能である。また、大きな静電容量を複数に分割配置することができるため、キャパシタ３と密閉容器１８の絶縁距離Ｇ、およびキャパシタ３a 記密閉容器１８a の絶縁距離Ｇa を大きくすることが可能である。したがって、キャパシタ３およびキャパシタ３a の密閉容器１８、１８ａに対する耐電圧性能が向上するといった利点がある。

（３）第３の実施形態
[構成]
次に、第３の実施形態について、図４を用いて具体的に説明する。第３の実施形態におけるガス遮断器の基本的な構成も、図１で説明した第１の実施形態と同様であるが、第１の密閉容器１と第２の密閉容器１８にガス隔壁２２及びガス隔壁２３を設ける構成となっている点に特徴がある。

[作用効果]
上記構成を有する第３の実施形態は、第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、以下のような独自の作用効果がある。すなわち、ガス遮断器３０の消弧室２を収納している第１の密閉容器１とキャパシタ３を収納している第２の密閉容器１８の間に、ガス隔壁２２およびガス隔壁２３を設けたことにより、ガス遮断器３０が電流遮断をした際に分解ガスが生じた場合でも、この分解ガスは第１の密閉容器１内に留まることになる。つまり、第２の密閉容器１８内へ拡散することがない。このため、分解ガスが第２の密閉容器１８内のキャパシタ３に接触し侵食することがなく、キャパシタ３が電流遮断後の分解ガスによる絶縁性能低下を防止することができる。

（４）他の実施形態
本発明は、実施形態に限定されるものではなく、各部材の構成や形状、材質、配置箇所や配置数などは適宜変更可能であり、次のような実施形態も包含する。例えば、消弧性ガスとして、ＳＦ６ガス（六弗化硫黄ガス）に代えて、少なくとも空気、窒素および二酸化炭素のいずれか一つを含むガスを使用しても良い。

従来、消弧性ガスとしては、優れた消弧性能および電気絶縁性能を有するＳＦ６ガスが使用されている。しかしながら、ＳＦ６ガスは二酸化炭素ガスの２３、９００倍の地球温暖化効果を有するといわれており、その使用を避け、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さい空気、窒素、二酸化炭素などを代替ガスとして使用することが望ましい。ただし、これらのガスは環境への影響は小さいが、消弧性能および電気絶縁性能はＳＦ６ガスよりも劣るため、遮断性能が劣化することが懸念される。

そこで、本発明にように、ガス絶縁開閉装置の据付スペースをコンパクトにしながら、大容量の静電容量を消弧室の極間に並列に設けるガス遮断器によれば、ＳＦ６ガスよりも地球温暖化係数の小さいガスを使用したとしても、近距離線路故障遮断性能の低下を防止でき、環境調和性を高めることが可能である。

本発明の第１の実施形態の構造図。第１の実施形態を適用したガス絶縁開閉装置の配置図。本発明の第２の実施形態の構造図。本発明の第３の実施形態の構造図。従来のガス遮断器の構造図。従来のガス遮断器を適用したガス絶縁開閉装置の配置図。

符号の説明

１…第１の密閉容器
２…消弧室
３、３ａ…キャパシタ
４…可動接触部
５…対向接触部
６…操作ロッド
７…パッファシリンダ
８…可動側通電接点
９…可動側アーク接点
１０…ノズル
１１…パッファピストン
１２…対向側アーク接点
１３…対向側通電接点
１４、１５…絶縁筒
１６、１７、１９〜２１…外部接続導体
１８、１８ａ…第２の密閉容器
２２、２３…ガス隔壁
３０…ガス遮断器
１０１、１０２…ガス絶縁開閉装置の機器
２０１、２０２… 接続母線
３０１、３０２…… ブッシング

Claims

消弧性ガスが充填された第１の密閉容器内に、夫々接離可能な可動接触部と対向接触部からなる消弧室を設け、前記対向接触部には対向側アーク接点および対向側通電接点を設置し、前記可動接触部には前記対向側アーク接点および前記対向側通電接点と同心軸上に向かい合うようにして可動側アーク接点および可動側通電接点を可動自在に設置すると共に前記可動側アーク接点を囲むようにしてノズルを取り付け、閉極状態においては前記対向側通電接点および前記可動側通電接点が互いに接触状態にあって電流通電を行い、前記対向側通電接点および前記可動側通電接点の解離時において前記可動側アーク接点と前記対向側アーク接点の間にアーク放電が発生した際、前記アーク放電に対し前記ノズルにより前記消弧性ガスを整流し消弧性ガスを吹付けて消弧するように前記消弧室を構成し、さらに、前記第１の密閉容器とは別体の第２の密閉容器を取り付け、該第２の密閉容器内に前記消弧室に並列にキャパシタを備え、外部と接続するための外部接続導体を二つ有したガス遮断器において、
前記消弧室を、その内部に収容する前記可動接触部と前記対向接触部の軸線が垂直になるように縦置きにするとともに、
前記キャパシタを、前記消弧室と並列に縦置きにする一方、
前記外部接続導体のうちの一方を前記消弧室下方部の前記可動接触部から引き出して前記第１の密閉容器の下方部から導出し、他方を前記キャパシタの上方部から引き出して前記第２の密閉容器の上方部から導出したことを特徴とするガス遮断器。
前記第２の密閉容器内に前記キャパシタを複数収納し、複数の前記キャパシタと前記消弧室を全て並列に接続したことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
前記第２の密閉容器は前記キャパシタごとに容器を分割して設けたことを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
前記第１の密閉容器と前記第２の密閉容器との間にガス隔壁を設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
前記消弧性ガスとして、少なくとも空気、窒素および二酸化炭素のいずれか一つを含むガスを使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断器。