JP5883941B2 - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス遮断器、断路器、接地装置、母線などからなるガス絶縁開閉装置に関するものである。

母線容器を備えたガス絶縁開閉装置は、変電所等で、三相高圧電源と気中送電線との間に配置され、雷サージ等の異常電流を検知して電流を遮断するもので、三相高電圧電源から受電するブッシング、このブッシングからガス遮断器へ配電するためにガス絶縁されている三相一括母線導体を収納している母線容器、断路器、接地装置などで構成される。近年、ガス絶縁開閉装置の据え付け面積の縮小及び輸送コスト削減を図るべく、ガス遮断器を始めとする各機器の小型化が求められている。

高さ方向寸法の小型化を目的とした二重母線方式のガス絶縁開閉装置の発明が特許文献１に記載されている。この発明は次のように構成される。縦置き配置の遮断器の上方端子に線路側機器が接続され、該遮断器の下方端子に下方向と水平方向に分岐する分岐母線が接続される。分岐母線の下方向の分岐に、第１の母線側断路器が横置き配置され、分岐母線の水平方向の分岐に第２の母線側断路器が横置き配置される。第１の母線側断路器の水平方向に第１の主母線が接続され、第２母線側断路器の下方向に第１の主母線が接続される。

また、高さ方向寸法及び据付面積を抑え、輸送コストの低減を目的としたガス絶縁開閉装置の発明が特許文献２に記載されている。この発明は、遮断器を中心として一方に少なくとも母線用断路器と主母線を配置し、他方に少なくとも線路用接地開閉器、避雷器、変流器、ケーブルヘッドを配置する構成としている。

特開平５−９５６０９号公報 特開平１０−８００２０号公報

しかし、特許文献１記載の構成では、遮断器を縦置き配置とするため、ガス絶縁開閉装置全体の高さを遮断器自体の高さ寸法以下に抑えることができない。また、遮断部の真下に操作器を配置する構成のため、遮断部や操作器のメンテナンスをする際に、これらをガス絶縁開閉装置から取り外す必要があった。この際、狭い設置スペースに重機を持ち込んで作業しなければならない場合もあり作業性に問題があった。

特許文献２記載の構成では、特許文献１の構成と異なり操作器を遮断部の横に配置しているが、遮断部自体は縦に配置され、遮断部の真下に操作器のばね力を吸収するためのショックアブソーバーが設けられているため、ガス絶縁開閉装置の高さ方向寸法を低減するにも限界があった。また、遮断部がガス絶縁開閉装置の中心に位置するため、遮断部のメンテナンスが容易でないという問題があった。

さらに、特許文献２の構成では操作器の上方に主母線が二重に配されているため、点検等で重機を用いて操作器を取り外す場合に、母線に配慮しつつ慎重に作業しなければならず、作業性が悪いという問題があった。

このように、ガス絶縁開閉装置を小型化するとメンテナンス作業性の問題が生じることが多い。そこで、本発明は、ガス絶縁開閉装置の小型化とメンテナンス作業性の向上を両立できるガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。より具体的には、ガス絶縁開閉装置の全高抑制による輸送コストの削減、現地据付作業の効率化、及びガス遮断器のメンテナンス作業性の向上を目的とする。

本発明に係るガス絶縁開閉装置は、固定接触子と、前記固定接触子に対して接触または開離する可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子を内部に有し絶縁性ガスが封入されている密封タンクと、前記可動接触子を駆動する駆動源に弾性体を用いた操作器と、前記操作器と前記可動接触子の間を連結するリンク機構とで構成した遮断器を長手方向横置きに架台に固定し、前記密封タンクにおける前記可動接触子の導体引き出し部に変流器を接続し、前記変流器の上方に接続導体を連結し、前記接続導体の両端に断路器を介して前記遮断器の軸方向に対し略直交して主母線を接続し、前記密封タンクにおける前記固定接触子の導体引き出し部に別途変流器の一端を接続し、前記変流器の他端を断路器を介して送電線路に接続し、前記密封タンク及び前記操作器それぞれの上方に前記可動接触子の導体引き出し部に設けられた変流器をはさんで遮断部側作業スペース及び操作器側作業スペースを設け、前記密封タンクの上面に遮断部側作業用孔を設けて構成する。

密封タンク及び操作器それぞれの上方に設けられた「遮断部側作業スペース」及び「操作器側作業スペース」は、最低限、人が匍匐状態で入ってメンテナンス作業をするのに十分な高さと幅があればよく、作業時に上方に設けられた主母線が邪魔にならない程度のスペースがあればよい。

密封タンク上面に設けられた「遮断部側作業用孔」は、主に固定接触子、可動接触子、パッファシリンダ等により構成される遮断部の点検をするのに十分な大きさのものであればよく、その形状は特に限定されない。

「遮断器の軸方向に対し略直交して主母線を配し」とは、主母線が遮断器の軸方向に対し、おおむね直交方向を向いていればよく、厳密に直交しているか否かを問わない趣旨であり、９０度を基準とした数度以内のずれをもって交わる状態をも含むものである。主母線は地面とほぼ平行に延在し、三相分の遮断器の上方に配置される。

「リンク機構」とは、例えば、リンクとレバーにより構成され、リンクに伝えられる操作器の駆動力をレバーにより方向を変換して伝達するものである。

本発明によれば、ガス遮断器を横置き配置とすることでガス絶縁開閉装置の全高を抑制することができる。これにより、ガス絶縁開閉装置を分解せずに輸送用コンテナ内に全体を収納して輸送することが可能となるので、輸送費用の低減が可能となり、かつ現地据付時の作業性が向上する。

また、操作器、変流器、断路器及び主母線で囲まれた空間に操作器をガス遮断器から取り外すための作業スペースを設ける一方、密封タンク、変流器、断路器及び主母線で囲まれた空間に密封タンクの内部点検をするための作業スペースを設けることで、メンテナンス作業性を向上することが可能となる。

実施例１に係るガス絶縁開閉装置の側面図である。操作器部分は断面図としており、ガス遮断器の固定接触子と可動接触子を点線で示している。以下、図２及び図４も同様である。 実施例１に係るガス絶縁開閉装置において、メンテナンス時にばね操作器を取り外した状態を示す側面図。 実施例１に係るガス絶縁開閉装置の平面図。 実施例１に係るガス絶縁開閉装置のガス遮断器部分を拡大して示す側面図。

以下、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例であって、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明は、特許請求の範囲の記載を満たす範囲内で種々の態様に変形することが可能である。

実施例１について図１ないし図４を用いて説明する。図１は、本発明によるガス絶縁開閉装置の構成例である。図１に示すガス絶縁開閉装置においては、水平配置されたガス遮断器３３と、その上部に計器用変流器１６及び母線接続導体２５が接続されている。
母線接続導体２５の上部には接地装置２７がフランジを介して接続されている。

母線接続導体２５の両端に配置される絶縁スペーサ２９ａ、２９ｂの両側には主母線用の断路器１８、１９が設けられている。断路器１８、１９それぞれに主母線容器１１、１２が、ガス遮断器３３の軸方向に対し略直交方向に延在するように設けられている。

主母線容器１２、断路器１９、変流器１６及び操作器２で囲まれた空間には操作器側作業スペースＢが設けられ、主母線容器１１、断路器１８、変流器１６及び密封タンク４で囲まれた空間には遮断部側作業スペースＣが設けられている。

これらのスペースには、人が匍匐状態で入ってメンテナンス作業をするのに十分な高さと幅があればよい。遮断部側作業スペースＣにおいては、ハンドホール５より遮断部のメンテナンスが可能である。操作器側作業スペースＢにおいては、後に詳述するように、操作器２を遮断器から取り外すことが可能であり、操作箱３のみを取り外すことも可能である。操作箱３を取り外すことで、後に述べるように、操作器の制御機構にアクセスして点検等することが可能となる。

主母線容器１１、１２には取り外し可能な支柱１３、１４が共通架台１に設けられており、事故時・点検時にガス遮断器３３を取り外す時でも、主母線容器１１、１２、断路器１８、１９を取り外さずに作業することができる。

ガス遮断器３３の紙面右側には計器用変流器１７がフランジを介して接続されている。計器用変流器１７には絶縁スペーサ１２２を介して、縦形の線路側の断路器２０が設けられている。線路側の断路器２０には接地装置２６が設けられている。断路器２０の紙面右側には絶縁スペーサ２８を介して計器用変圧器３１と地中ケーブルヘッド３２が接続されている。

図３に図１の矢印Ａ−Ａから見た、上方からの視点でのガス絶縁開閉装置の構成を示す。主母線容器１１、１２は三相の母線を一括に収納する。各相において、図１に示した計器用変流器１６は概ね図３に示す断路器１８、１９の間を接続する母線接続導体２５の下方に設けられる。

図１に明示した断路器２０は図３に示す接地装置２６の下方に接続される。接地装置２６は絶縁スペーサ２８を経て計器用変圧器３１に接続されている。計器用変圧器３１の下方には、送電路(不図示)に接続される地中ケーブルヘッド（図１中の３２）が設けられている。

次に、図４に基づいて、ガス遮断器３３の詳細を説明する。ガス遮断器３３は、遮断部が収納された密封タンク４、ばね操作器２、ばね操作器２と密封タンク４とを接続する機構部１５で概略構成される。密封タンク４は脚部１０ａ、１０ｂにより共通架台１に接続され、タンク内部には、絶縁性のガス、例えばＳＦ₆が規定の圧力で封入されている。

密封タンク４の上面には遮断部のメンテナンス用に設けられたハンドホール５が配される。図１に示すように、ハンドホール５の上方には遮断部側作業スペースＣが設けられており、密封タンク４内の絶縁ガスを回収した後、ハンドホール５を開放することで遮断部のメンテナンスを容易に行うことができる。

密封タンク４内では、図示を略した導体を介して可動接触子７と固定接触子６とで構成された遮断部接点に通電される。可動接触子７には、固定接触子６と接する反対側に絶縁性リンク８が接続される。この絶縁性リンク８に機構部１５を介してばね操作器２の駆動力が作用して遮断部接点の開閉を行う。

機構部１５は、絶縁性リンク８の延長端側で密封タンク４のフランジに接続されている。機構部１５の内部には回転軸２１と、この回転軸２１にガス中レバー２２及び気中レバー２３が固定されている。

機構部１５には密封タンク４と連通する図示を略したガスシール室と大気室が設けられており、回転軸２１が両室を貫通して支持されると共に、図示を略したガスシール手段が設けられている。回転軸２１のガスシール室側にガス中レバー２２が、大気室側に気中レバー２３が接続されている。

ガス中レバーの一端には絶縁性リンク８が接続されている。気中レバー２３の一端にはばね操作器２からの出力リンク３０が連結ピン２４により回動自在に連結されている。機構部１５の上面には着脱可能なカバー１５ａが配されており、このカバー１５ａを外すことでできる操作器側作業用孔から気中レバー２３とリンク３０とを接続する連結ピン２４に容易にアクセスできる。連結ピン２４を取り外すことで、後に詳細を示すように、ばね操作器２を機構部１５から容易に取り外すことが可能となる。

なお、気中レバー２２及びガス中レバー２３は機構部１５に配置することに限定されるものではなく、密封タンク４の内部に配置してもよい。また、上記構成では、ガスシール室と大気室とを回転軸２１において区分したが、これに限らず、出力リンク３０のような直動部分で区分してもよい。

次にばね操作器２の構成を説明する。ばね操作器２は固定板１０ｃで機構部１５及び共通架台１に固定されている。脚部１０ｄ、１０ｅも共通架台１に固定されている。このうち脚部１０ｅは筐体９から着脱可能に構成してもよい。

ばね操作器２は、操作箱３内で、円筒状の遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５がそれぞれの一端を筐体９に固定される。投入ばねケース３５の他端は固定板１０ｃに固定される。二つのばねケース内には、夫々遮断ばね３６と投入ばね３７が収納されている。

遮断ばね３６は一端が筐体９に支持され、他端が遮断ばね受３８で支持されている。遮断ばね受３８の一端には遮断ばねリンク３９の一端が接続されている。遮断ばねリンク３９の他端は主レバー４０の一端に連結されている。主レバー４０は、その中間部で筐体９に回動自在に支持された回転軸４１に固定されている。

ばね操作器２の投入ばね３７は、一端が筐体９に支持され、他端が投入ばね受４２で支持されている。投入ばね受４２には投入ばねリンク４３の一端が接続されている。投入ばねリンク４３の他端には投入カム４５が回動自在に連結されている。投入カム４５は、筐体９に回動自在に支持された回転軸４４に固定されている。

ばね操作器２を構成する筐体９内の紙面左側（以下、ガス絶縁開閉装置の正面という。）には、投入ばね及び遮断ばねの駆動力を保持、解放するための制御機構（不図示）が設けられている。

制御機構がガス絶縁開閉装置の正面に位置する構成とすることで、制御機構の点検時には、ばね操作器をガス絶縁開閉装置から取り外すことなく制御機構を点検することができる。すなわち、操作器側作業スペースに入って操作箱３と機構部１５を固定するボルト等を取り外し、操作箱３のみを取り外すことで、ガス絶縁開閉装置の正面から容易に制御機構にアクセスし点検等することができる。

次に、ガス遮断器３３の内部点検のため、ばね操作器２を着脱する手順について説明する。まず遮断部の通電を切り状態とし、遮断ばね及び投入ばねを放勢状態にしたうえで、接地装置２７（図１参照）でガス絶縁開閉装置の接地を取り感電の危険を回避する。

前述のとおり操作箱３の上部空間には、少なくとも人間が匍匐体勢で入ることが可能な操作器側作業スペースＢが設けられており、ここから機構部１５のカバー１５ａを外し作業用孔から出力リンク３０と気中レバー２３とを接続している連結ピン２４（図２及び図４参照）を取り外すことができる。

連結ピン２４を取り外した後、操作器の外側を覆う操作箱３を取り外す。固定板１０ｃ、脚部１０ｄ、１０ｅを共通架台１から外し、移動用ローラ４７を筐体９に接続する（図２参照）。移動用ローラ４７を筐体９に接続する箇所は、元の脚部１０ｅでも、別な箇所でもよい。また、筐体９と共通架台１との間には、リフターなどの荷揚げ部を入れることが可能な隙間を設けることが好ましい。

図２に示すように、共通架台１に隣接して補助板１ａを敷設した上で、操作箱３を取り外した状態のばね操作器２をリフターなどの簡易的な運搬機械にて紙面左方向に移動させる。クレーンなどの重機によるばね操作器の取り外しには作業時間を要するが、移動用ローラ４７および補助板１ａを用いることで、特別な重機を用いずに作業することが可能となり、ばね操作器を取り外す際の作業性を向上できる。

ばね操作器２に何らかの異常が発生して詳細点検する場合でも、上記の手順でばね操作器２を外して回収すると共に、別のバネ操作器を取り付けて、ガス遮断器を早急に復旧させることができる。なお、ガス遮断器３３にばね操作器２を取り付ける場合には、上述した手順を逆に行えばよい。

上記のとおり、ガス遮断器の密封タンク及びばね操作器を軸方向横置きとすることで、ガス絶縁開閉装置の全高を抑制することができる。これにより、ガス絶縁開閉装置を分解しなくても輸送用コンテナ（例えば、ＩＳＯ規格の４０フィートコンテナ）内に全体を収納して輸送することができるので、輸送コストの低減が可能となり、現地での据え付け作業時間を削減することが可能となる。

なお、このような構成を採ることでガス絶縁開閉装置の低重心化を実現できるので、耐震性を向上することも可能である。

また、可動接触子７とばね操作器２の出力リンク３０を接続するリンク機構に着脱可能な連結部を設け、操作器側作業スペースＢから着脱可能な連結部にアクセス可能な操作器側作業用孔を設けることで、操作器側作業スペースＢからリンク機構の連結部に容易にアクセスすることができるので、ガス遮断器からばね操作器を着脱する作業時間を短縮することが可能となる。

なお、リンク機構の「着脱可能な連結部」とは、例えばリンクとレバーを連結する連結ピンのように容易に取り外すことが可能な部品により連結された部分をいう。また、「連結部にアクセス可能に設けられた作業用孔」とは、連結部の取り外し作業をすることができる大きさであればよく、その形状は特に限定されない。

また、図４に示すように、可動接触子７を駆動する駆動源としての遮断ばね３６と、遮断ばね３６を保持及び開放する制御機構（不図示）と、遮断ばね３６の駆動力を可動接触子７に伝える出力リンク３０を有する操作器２において、遮断ばね３６を制御機構と出力リンク３０の間に軸方向横置きに配置し、制御機構をガス絶縁開閉装置の正面に位置する構成とすることで、操作箱３を取り外すことで容易に制御機構にアクセスできるので、操作器のメンテナンス性を向上することが可能となる。

さらに、ばね操作器に移動用ローラを設けることで、操作器をガス遮断器から取り外す際に特別な重機等を用いて吊り上げる必要がなくなり作業性を向上することができる。

なお、本実施例に示したガス絶縁開閉装置内に封入する絶縁性のガスはＳＦ₆に限定されることはなく、例えばＳＦ₆とＮ₂、ＣＦ₄との混合ガスやＣＯ₂ガスなどのＳＦ₆代替ガスを用いてもよい。

また、本実施例に示したガス遮断器のばね操作器では遮断ばね、投入ばね共に圧縮コイルばねを用いているが、これに限定されることはなく、皿ばねなど直動する弾性体要素であれば、容易に置換が可能である。また、主たる駆動源に圧縮コイルばねを用い、副次的な駆動源にトーションバーばねを適用しても本実施例と同様の効果が得られる。

１ 共通架台
２ バネ操作器
３ 操作箱
４ 密封タンク
５ ハンドホール
６ 固定接触子
７ 可動接触子
８ 絶縁性リンク
９ 筐体
１１ 主母線容器
１２ 主母線容器
１５ 機構部
１６、１７ 計器用変流器
１８、１９、２０ 断路器
２４ 連結ピン
２５ 母線接続導体
３０ 出力リンク
３３ ガス遮断器
３６ 遮断ばね
３７ 投入ばね
４０ 主レバー
４５ 投入カム
４７ 移動用ローラ
Ｂ 操作器側作業スペース
Ｃ 遮断部側作業スペース

Claims (3)

1. 固定接触子と、前記固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子を内部に有し絶縁性ガスが封入されている密封タンクと、前記可動接触子を駆動する駆動源に弾性体を用いた操作器と、前記操作器と前記可動接触子の間を連結するリンク機構とで構成した遮断器を長手方向横置きに架台に固定し、
   前記密封タンクにおける前記可動接触子の導体引き出し部に変流器を接続し、
   前記変流器の上方に接続導体を連結し、
   前記接続導体の両端に断路器を介して前記遮断器の軸方向に対し略直交して主母線を接続し、
   前記密封タンクにおける前記固定接触子の導体引き出し部に別途変流器の一端を接続し、
   前記変流器の他端を断路器を介して送電線路に接続し、
   前記密封タンク及び前記操作器それぞれの上方に前記可動接触子の導体引き出し部に設けられた変流器をはさんで遮断部側作業スペース及び操作器側作業スペースを設け、
   前記密封タンクの上面に遮断部側作業用孔を設け、
   前記リンク機構に着脱可能な連結部を設け、
   前記操作器側作業スペースから前記連結部にアクセス可能に設けられた操作器側作業用孔を有する、
   ガス絶縁開閉装置。
2. 前記操作器は前記可動接触子を駆動する駆動源としての弾性体と、前記弾性体を保持及び開放する制御機構と、前記弾性体の駆動力を前記可動接触子に伝える出力リンクを有し、
   前記弾性体は前記制御機構と前記出力リンクの間に軸方向横置きに配置された、
   請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
3. 前記操作器に移動用ローラを設けた、
   請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。

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