JP5269534B2

JP5269534B2 - ガス遮断器

Info

Publication number: JP5269534B2
Application number: JP2008248889A
Authority: JP
Inventors: 敏之才田; 直和岩撫; 浩二鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010081759A

Description

本発明は、複数の単相遮断器を備えたガス遮断器において、遮断操作時の振動低減を図ったガス遮断器に関するものである。

ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、遮断器、断路器、母線などから構成される装置であって、いずれの構成機器も大地電位に成した金属製の密閉タンク内に、絶縁性ガスを封入すると共に高電圧充電部を収納している。このため、優れた安全性及び信頼性を発揮することができ、しかも、据え付け面積の縮小化が可能である。したがって、様々な場所でガス絶縁開閉装置が利用されている。

例えば、地価の高騰が進む都市部などの人口密集地では、地下式変電所の建設が進められており、ここにガス絶縁開閉装置が採用されている。図９は商業ビルの地下に設置した地下式変電所の概念図である。

変電所には通常、変圧器１０及びガス絶縁開閉装置２０が含まれるが、変電所の最重量物である変圧器１０は、合理的な土木・躯体設計の観点から、ビルの最下層に設置されるのが普通である。これに対して、ガス絶縁開閉装置２０は、変圧器１０を設置した階の上階に設置される場合がほとんどである。

ところで、商業ビルの地下１階や２階など浅い階には商業施設３０が入るのが一般的である。このため、ガス絶縁開閉装置２０は、商業施設３０に比較的近い深さに設置されることが多く、操作振動やそれに伴う騒音が問題となっていた。

したがって、商業施設３０の利用者などへの配慮から、ガス絶縁開閉装置２０には機器の操作振動及びその伝搬を極力抑制することが望まれている。このようなニーズは、住宅地の近隣に設置されるガス絶縁開閉装置２０に等しく存在するものである。

ガス絶縁開閉装置２０を構成する機器の中で、最も操作振動が大きいのは、事故電流の高速遮断を責務とするガス遮断器である。ガス遮断器は、操作力が大きいため、必然的に操作振動が大きくなっている。しかも、電力需要が急増する人口密集地近くのガス遮断器ほど、高速化及び大容量化が求められるので、操作力が大きくなり、これに比例して操作振動は増大傾向にある。

つまり、人口密集地に設置されるガス遮断器ほど、操作振動及びその伝搬を抑制したいにもかかわらず、大きな操作力を確保する必要があるため、操作振動が増大しており、操作振動及びその伝搬の抑制は、深刻な問題となっていた。操作力を維持した上での操作振動の抑制対策としては、機器の軽量化が有効ではあるが、機器の軽量化には物理的な限界がある。そのため、振動の伝搬を抑える技術の改良が模索されている。

振動の伝搬を抑制する手法としては、機器と機器設置床面との間に防振装置や免振装置を取り付けるなどの対策が主流となっている。しかし、変電所が従来よりも居住地区にさらに隣接して建設されるようになった現在、防振装置や免振装置だけでは振動伝搬の抑制効果が不十分となる可能性がある。

以上の点を背景として、例えば、特許文献１記載のガス遮断器が提案されている。特許文献１記載のガス遮断器では、第１及び第２の操作機構の駆動力によって、第１及び第２の接点部を互いに逆方向と動作させている。また、特許文献１記載の技術は、３つの操作機構を備え、その駆動力の動作方向が互いに約１２０度の角度をなすように操作機構を配置したガス遮断器も含んでいる。

このような従来技術によれば、ガス遮断器の操作機構における配置に関してのみ改良を加えたことで、操作機構の駆動力により生じる振動荷重を互いに相殺することができるため、防振装置や免振装置だけでは不十分な振動伝搬の抑制効果を補うことができる。
特開平７−３３５０８８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術では、駆動力の方向が異なる操作機構の操作タイミングが同期するように、各操作機構を相互に連結させなくてはならない。特に、１２０度の角度で配置した３つの操作機構を互いに連結させるとなると、構成の複雑化は増し、問題となっていた。また、構成の複雑化に伴って、操作機構の保守点検作業が面倒となるため、その改善が待たれていた。

本発明は、以上の課題を解決するために提案されたものであり、極めて簡単な構成により、遮断器の設置床面へ加わる操作振動を低減することが可能であり、構成の簡略化及びメンテナンス性に優れたガス遮断器を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、金属製のタンク内部に絶縁性ガスが封入され、電流遮断時には前記絶縁性ガスを極間に吹き付けてアークを消弧せしめる単相遮断器が同一平面上に複数設置されたガス遮断器において、第１及び第２の回線にはそれぞれ３相を構成する３台の単相遮断器が２組、第１及び第２の回線として配置され、前記第１の回線側に含まれる前記単相遮断器は、所定の中心点から１２０度の等間隔で同一平面上に放射状に配置され、前記第２の回線側に含まれる前記単相遮断器は、前記第１の回線側の各単相遮断器と重ならないように前記中心点から１２０度ずつの角度の間隔で同一平面上に放射状に配置され、前記タンクには該タンクの長軸方向と同方向に操作力を出力し、その操作力にて前記単相遮断器をタンクの長軸方向に開閉操作する操作機構箱が水平方向に取り付けられ、複数の前記単相遮断器は、前記操作機構箱の出力する操作力におけるベクトル和が前記操作機構箱およびタンクの長軸方向のいずれにおいてもゼロとなるように配置され、さらに前記単相遮断器同士は実用上十分な強度で相互に連結されたことを特徴とするものである。

以上のような本発明では、操作機構箱の操作力に関して、そのベクトル和がゼロとなるように単相遮断器を配置し、且つ単相遮断器同士を実用上十分な強度で相互に連結しているので、複数の単相遮断器が同時に動作した場合に、各操作機構箱の操作力を互いに相殺することが可能である。

このため、単相遮断器の設置された同一平面つまり設置床面に伝搬する操作振動を、相対的に小さくすることができる。したがって、従来の防振装置や免振装置だけでは、操作振動の伝搬抑制効果が足りなかったケースでも、設置床面への振動伝搬を低減することができる。これにより、ガス遮断器において、優れた操作力を維持しつつ、操作振動やそれに伴う騒音の発生を防ぐことができる。

しかも、本発明では、単相遮断器同士を実用上十分な強度で相互に連結しただけの構成で済むので、複数の操作機構を連結する場合と比べて、構成は格段にシンプルである。その上、構成がシンプルな分、作業スペースの確保も容易であって、保守点検作業の作業効率が向上する。

以上説明したように、本発明によれば、操作機構箱の出力する操作力のベクトル和がゼロとなるように単相遮断器を配置し、操作機構を連結するのではなく、単相遮断器同士を実用上十分な強度で連結するといった極めて簡単な構成によって、遮断器の設置床面へ加わる操作振動を低減することが可能であり、構成の簡略化及びメンテナンス性に優れたガス遮断器を提供することができる。

（１）第１の実施形態の基本構成
［構成］
以下、本発明に係る第１の実施形態の基本構成について、図１、図２を参照して具体的に説明する。図１は第１の実施形態の基本構成の平面図、図２（ａ）、（ｂ）は単相遮断器１の平面図及び側面図を示している。

図２に示す単相遮断器１は、いわゆる「横形」の遮断器であって、金属製のタンク３内部に絶縁性ガスが封入されており、電流遮断時には極間に前記絶縁性ガスを吹き付けてアークを消弧せしめるように構成されている。

また、タンク３の端部には単相遮断器１を操作するための操作機構箱２が設置されている。操作機構箱２は、タンク３長軸方向に操作力を出力するように構成され、タンク３に対し水平方向に取り付けられている。

第１の実施形態の基本構成では、図１の平面図に示すように、３相を構成する３台の単相遮断器１ａ〜１ｃが同一床面に設置されている。各単相遮断器１ａ〜１ｃにおける操作機構箱２ａ〜２ｃは、各タンク３ａ〜３ｃの長軸方向に操作力を出力するように構成され、それぞれのタンク３ａ〜３ｃに対して水平方向に取り付けられている。各タンク３ａ〜３ｃは、所定の中心点から１２０度ずつの角度の等間隔で（正三角形の頂点に位置するように）放射状に配置されている。

また、操作機構箱２ａ〜２ｃは、放射状の中心点から見て単相遮断器１ａ〜１ｃの中心側の端部に取り付けられ、それぞれ操作力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃを出力するように構成されている。さらに操作機構箱２ａ、２ｂ、２ｃには三角形状の連結部材４が設置されている。

この連結部材４によって単相遮断器１ａ、１ｂ、１ｃ同士は中心部分において実用上十分な強度で相互に連結されている。このため、操作機構箱２ａ〜２ｃの出力する操作力Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃのベクトル和は理想的にはゼロとなるようになっている。

［作用効果］
単相遮断器１ａ〜１ｃが同時に動作すると、操作機構箱２ａ〜２ｃ操作力はタンク３ａ〜３ｃの長軸上に、ほぼ同時刻に生じる。このとき、タンク３ａ〜３ｃを１２０度ずつの角度の間隔で放射状に配置しているので、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃにおけるベクトル和（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ）は理想的にゼロとなり、操作力Ｆａ〜Ｆｃを相殺することができる。

すなわち、第１の実施形態の基本構成においては、単相遮断器１ａ〜１ｃを放射状に配置し、相互を連結するといった構成とするだけで、単相遮断器１ａ〜１ｃの設置床面に伝搬する操作振動を、相対的に小さくすることが可能である。

これにより、従来の防振装置や免振装置だけでは不足していた振動伝搬抑制効果を補うことができ、設置床面への振動伝搬の低減が可能となる。したがって、ガス遮断器として大きな操作力を発揮して優れた信頼性を維持すると同時に、操作振動やそれに伴う騒音を確実に抑えることができ、人口密集地に設置されるガス絶縁開閉装置の構成機器に最適である。

しかも、第１の実施形態の基本構成では、連結部材４によって単相遮断器１ａ〜１ｃ同士を実用上十分な強度で連結するだけなので、操作機構箱２ａ〜２ｃ内の操作機構を
機械的に相互に連結させる場合と比べて、構成を大幅に簡略化することができる。また、３つの操作機構箱２ａ〜２ｃを中心部分に近接して配置しているため、
メンテナンス作業を迅速に行うことができ、優れたメンテナンス性を発揮することが可能である。

［第１の実施形態の基本構成の変形例］
さらに、第１の実施形態の基本構成の変形例としては、図３に示すように、放射状に配置したタンク３ａ〜３ｃの中心点から見て、単相遮断器１ａ〜１ｃの外周方向側の端部に操作機構箱２ａ〜２ｃを取り付けた実施形態も包含する。

このような実施形態によれば、上記の作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。すなわち、操作機構箱２ａ〜２ｃを単相遮断器１ａ〜１ｃの外周方向側の端部に取り付けたことで、操作機構箱２ａ〜２ｃ周辺に広い作業スペースを確保することができる。これにより、操作機構を巡視し易いなど、メンテナンスの作業効率をさらに高めることが可能である。

（２）参考例１
［構成］
次に、本発明に係る参考例１について、図４の側面図を用いて説明する。

図４に示すように、参考例１では、タンク３ａ〜３ｃが、該タンク３ａ〜３ｃの長軸方向を水平にして上下方向に積み上げて配置されており、タンク３ａ〜３ｃの左端部又は右端部に操作機構箱２ａ〜２ｃが交互に取り付けられている点に特徴がある。

より詳しくは、タンク３ａ〜３ｃは下から順に積み上げられており、タンク３ａの左端部に操作機構箱２ａが取り付けられ、タンク３ｂの右端部に操作機構箱２ｂが取り付けられ、タンク３ｃの左端部に操作機構箱２ｃが取り付けられている。また、単相遮断器１ａ〜１ｃは、隣接するタンク３ａ〜３ｃ同士が互いに固定されることにより実用上十分な強度で相互に連結されている。

［作用効果］
上記の構成を有する参考例１においては、単相遮断器１ａ〜１ｃが同時に動作すると、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃはタンク３ａ〜３ｃの長軸上に、ほぼ同時刻に生じる。

このとき、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃは、そのうちの一つが他の一つと逆向きのベクトルとなっている。すなわち、操作力Ｆａ、Ｆｃは図４中の右向きのベクトル、操作力Ｆｂが図４中の左向きのベクトルとなる。

このため、単相遮断器１ａ〜１ｃの３相同時操作時のベクトル和（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ）は、理想的には操作力Ｆａ又はＦｃと操作力Ｆｂとが相殺されて、操作力Ｆａ（又はＦｃ）１つ分のベクトルの大きさと同じとなる。つまり、単相遮断器１ａ〜１ｃが同方向に設置されている場合のベクトル和と比べて、１／３となる。

したがって、単相遮断器１ａ〜１ｃの設置床面に伝搬する操作振動は相対的に小さくなる。その結果、上記第１の実施形態の基本構成と同様、従来の防振装置や免振装置だけでは効果が不十分な場合でも単相遮断器１ａ〜１ｃの設置床面への操作振動伝搬を低減することができる。これにより、操作力の確保と振動伝搬の抑制を両立させたガス遮断器を獲得することが可能である。

（３）参考例２
［構成］
続いて、本発明に係る参考例２について、図５、図６を用いて説明する。図５は参考例２の正面図、図６（ａ）、（ｂ）は単相遮断器１の平面図及び側面図を示している。図６に示す単相遮断器１は、タンク３の長軸方向を垂直にした、いわゆる「縦形」の遮断器である。図６（ｂ）では、操作機構箱２は、タンク３の下端部に取り付けられている。

図５に示すように、参考例２では、タンク３ａ〜３ｃが、該タンク３ａ〜３ｃの長軸方向を垂直にして左右方向に並べて配置されており、タンク３ａ〜３ｃの上端部又は下端部に操作機構箱２ａ〜２ｃが交互に取り付けられている。

より詳しくは、タンク３ａ〜３ｃは長軸方向を垂直にして３ａ、３ｂ、３ｃの順に左右方向に並置されており、タンク３ａの下端部に操作機構箱２ａが取り付けられ、タンク３ｂの上端部に操作機構箱２ｂが取り付けられ、タンク３ｃの下端部に操作機構箱２ｃが取り付けられている。これにより、単相遮断器１ａ〜１ｃ同士は実用上十分な強度で相互に連結される。

［作用効果］
上記の構成を有する参考例２では、単相遮断器１ａ〜１ｃが同時に動作すると、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃはタンク３ａ〜３ｃの長軸上に、ほぼ同時刻に生じる。

このとき、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃは、前記参考例１と同じく、そのうちの一つが他の一つと逆向きのベクトルとなっている。すなわち、操作力Ｆａ、Ｆｃが図５中の上向きのベクトル、操作力Ｆｂが図５中の下向きのベクトルとなる。

このため、３相同時操作時のベクトル和（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ）は、理想的には操作力Ｆａ又はＦｃと操作力Ｆｂとが相殺されて、操作力Ｆａ（又はＦｃ）１つ分のベクトルと同値となる。つまり、単相遮断器１ａ〜１ｃが同方向に設置されている場合のベクトル和と比べて、１／３となる。

したがって、単相遮断器１ａ〜１ｃの設置床面に伝搬する操作振動は相対的に小さくなる。その結果、上記第１の実施形態の基本構成および参考例１と同様、従来の防振装置や免振装置だけでは効果が不十分となる場合でも単相遮断器１ａ〜１ｃの設置床面への操作振動伝搬を抑えることが可能である。これにより、高速化及び大容量化に対応可能な操作力を確保すると同時に、振動伝搬の抑制を実現することができ、人口密集地に設置されるガス遮断器に好適である。

（４）第１の実施形態
［構成］
さらに、本発明に係る第１の実施形態について、図７の平面図を参照して具体的に説明する。

図７に示すように、第１の実施形態には、６つの単相遮断器１ａ〜１ｆが同一床面に設置されている。各単相遮断器１ａ〜１ｆにおける操作機構箱２ａ〜２ｆは、各タンク３ａ〜３ｆの長軸方向に操作力を出力するように構成され、それぞれのタンク３ａ〜３ｆに対して水平方向に取り付けられている。各タンク３ａ〜３ｆは、所定の中心点から６０度ずつの角度の間隔で放射状に配置されている

ここで、単相遮断器１ａ〜１ｃにて１つの回線が構成され、単相遮断器１ｄ〜１ｆにて別の回線が構成されている。また、単相遮断器１ａ〜１ｆは、六角形状の連結部材４ａによって中心部分において実用上十分な強度で相互に連結されている。

［作用効果］
第１の実施形態は、２回線、６台の単相遮断器を備えたガス遮断器であって、一方の回線、すなわち単相遮断器１ａ〜１ｃが同時に動作すると、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃはタンク３ａ〜３ｃの長軸上に、ほぼ同時刻に生じる。

このとき、タンク３ａ〜３ｃを１２０度ずつの角度の間隔で放射状に配置しているので、操作機構箱２ａ〜２ｃの操作力Ｆａ〜Ｆｃのベクトル和（Ｆａ＋Ｆｂ＋Ｆｃ）は理想的にゼロとなり、操作力Ｆａ〜Ｆｃを相殺することができる。

同じく、他方の回線である単相遮断器１ｄ〜１ｆにおいても、同様の作用効果が得られる。すなわち、単相遮断器１ｄ〜１ｆが同時に動作すると、操作機構箱２ｄ〜２ｆの操作力Ｆｄ〜Ｆｆはタンク３ｄ〜３ｆの長軸上に、ほぼ同時刻に生じる。

このとき、タンク３ｄ〜３ｆを１２０度ずつの角度の間隔で放射状に配置しているので、操作機構箱２ｄ〜３ｆの操作力Ｆｄ〜Ｆｆのベクトル和（Ｆｄ＋Ｆｅ＋Ｆｆ）は理想的にゼロとなり、操作力Ｆｄ〜Ｆｆを相殺することができる。

したがって、２回線を構成する６つの単相遮断器１ａ〜１ｆにおいて、遮断器設置床面に伝搬する操作振動を相対的に小さくすることができる。このため、従来の防振装置や免振装置だけでは振動伝搬抑制効果が不足するような場合でも、ガス遮断器の設置床面への振動伝搬を低減することができる。

しかも、第１の実施形態では、２回線、６台の単相遮断器を含む構成を、３台の単相遮断器を配置した場合とほぼ同等の設置スペースに配置することが可能であり、空間利用度を高めることができる。したがって、人口密集地にガス絶縁開閉装置を設置する場合に、そのコンパクト化を発揮することができ、スペース的にもコスト的にも有利である。

さらに、操作機構箱２ａ〜２ｃ内の操作機構並びに２ｄ〜２ｆ内の操作機構という６つの操作機構を、それぞれ機械的に連結するとなると、構成の複雑化は不可避である。これに対して、第１の実施形態では、連結部材４ａによって単相遮断器１ａ〜１ｆ同士を実用上十分な強度で連結するだけであり、構成は非常にシンプルとなる。このため、メンテナンス性にも優れ、経済的に有利である。

［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態の変形例としては、図８に示すように、放射状に配置したタンク３ａ〜３ｆの中心点から見て、単相遮断器１ａ〜１ｆの外周方向側の端部に操作機構箱２ａ〜２ｆを取り付けた実施形態も包含する。

このような実施形態によれば、操作機構箱２ａ〜２ｆを単相遮断器１ａ〜１ｆの外周方向側の端部に取り付けたことで、上記第１の実施形態の基本構成の変形例と同じく、操作機構箱２ａ〜２ｆ周辺に広い作業スペースを確保することができる。これにより、操作機構を巡視し易くなり、メンテナンス作業の効率が向上するといったメリットがある。

（５）他の実施形態
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各部材の構成や配置、設置数などは適宜変更可能であり、具体的には、単相遮断器同士を連結させる連結部材に関しては、実用上十分な強度で相互に連結させるものであれば、その形状や材質などは適宜選択可能である。

また、同一平面に設置される複数の単相遮断器の配置に関しても、適宜変更可能であって、例えば第１の実施形態において、所定の中心点からのタンク３ａ〜３ｆの角度の間隔を、単相遮断器１ａ〜１ｆが重なり合わない範囲で、任意に決めることができる。

本発明に係る第１の実施形態の基本構成の平面図。（ａ）、（ｂ）は「横形」の単相遮断器の平面図及び側面図。第１の実施形態の基本構成の変形例の平面図。本発明に係る参考例１の側面図。本発明に係る参考例２の正面図。（ａ）、（ｂ）は「縦形」の単相遮断器の平面図及び側面図。本発明に係る第１の実施形態の平面図。第１の実施形態の変形例の平面図。一般的な地下式変電所の概念図。

符号の説明

１、１ａ〜１ｆ…単相遮断器
２、２ａ〜２ｆ…操作機構箱
３、３ａ〜３ｆ…タンク
４、４ａ…連結部材
１０…変圧器
２０…ガス絶縁開閉装置
３０…商業施設
Ｆａ〜Ｆｆ…操作力

Claims

金属製のタンク内部に絶縁性ガスが封入され、電流遮断時には前記絶縁性ガスを極間に吹き付けてアークを消弧せしめる単相遮断器が同一平面上に複数設置されたガス遮断器において、
第１及び第２の回線にはそれぞれ３相を構成する３台の単相遮断器が２組、第１及び第２の回線として配置され、
前記第１の回線側に含まれる前記単相遮断器は、所定の中心点から１２０度の等間隔で同一平面上に放射状に配置され、
前記第２の回線側に含まれる前記単相遮断器は、前記第１の回線側の各単相遮断器と重ならないように前記中心点から１２０度ずつの角度の間隔で同一平面上に放射状に配置され、
前記タンクには該タンクの長軸方向と同方向に操作力を出力し、その操作力にて前記単相遮断器をタンクの長軸方向に開閉操作する操作機構箱が水平方向に取り付けられ、
複数の前記単相遮断器は、前記操作機構箱の出力する操作力におけるベクトル和が前記操作機構箱およびタンクの長軸方向のいずれにおいてもゼロとなるように配置され、
さらに前記単相遮断器同士は実用上十分な強度で相互に連結されたことを特徴とするガス遮断器。
放射状の中心点から見て前記単相遮断器の外周方向側の端部に前記操作機構箱が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。