JP6407492B2 - 電圧検出装置及び電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばガス絶縁開閉装置に用いられる電圧検出装置及び電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置に関するものである。

ガス絶縁開閉装置は、遮断器、断路器、接地開閉器などの電力開閉機器及びそれぞれの機器を接続し、電路を形成する主回路導体を、接地された金属製タンク内に配設する。金属製タンク内の電路と金属製タンク外の母線あるいは外線ケーブルと接続するために、金属製タンクの任意の面にブッシングを配設する。

このようなブッシングには、Ｏリングなどのシール部材を収納する溝が設けられ、密封を保持することができる。ブッシングの一方側には母線が接続され、ブッシングの他方側には外線ケーブルが接続される。

また、遮断器、断路器、接地開閉器などの電力開閉機器は、金属製タンク外にある操作機構とロッドやリンクを用いて開閉動作を行うため、金属製タンクに対して操作軸が貫通する部分においては、シール部を設けて金属製タンクの密封を確保している。

この金属製タンクにはＳＦ６ガスや乾燥空気などの絶縁性ガスを所定の圧力で封入しており、充電部の相間及び充電部とタンクとの間の絶縁距離を縮小化し、装置の縮小化が図られている。

従来のガス絶縁開閉装置における電圧検出装置としては、図１２に示すケーブルヘッドを利用したものがある。このケーブルヘッドの表面は接地層が設けられており、そのケーブルヘッドの表面の接地層の一部を剥がし、ケーブルヘッドの後部にある絶縁栓自身でコンデンサを形成し、この絶縁栓で分圧した電圧は、その絶縁栓に接続された電圧検出装置により検出する。（特許文献１参照）

図１３のように金属製タンク内に検電装置を搭載するものもある。この検電装置には、Ｏリングなどのシール部材を収納する溝が設けられ、タンクの密封を保持している。一方、主回路部に配置された絶縁物の内部にセンサ電極が埋め込まれており、そのセンサ電極と検電装置が電線で接続されており、センサ電極に誘起する電圧を検出装置により検出する。（特許文献２参照）

また、図１４のようにケーブルヘッドに埋金を設けて、その埋金を表面の接地層とは絶縁し、検電装置に接続することで、ケーブルヘッドに印加された電圧を検電装置にて検出するものもある。（特許文献３参照）

特許第３５３７９８５号公報 特開２００７−２４４０９９号公報 特開昭６２−２４４２０５号公報

上述した従来のガス絶縁開閉装置においては、外線ケーブルとの取り合い部が気中での取り合いをする場合がある。例えば、既設のガス絶縁開閉装置の置き換えの際、既設で使用していた外線ケーブルを流用する場合などがそれにあたる。その際、ケーブルヘッドを使用しないため、ケーブルヘッドの表面の接地層を切り離して、絶縁栓自身で主回路の電圧を検知することができない。また、埋金を埋め込んだケーブルヘッドを使用することができないため、ケーブルヘッドの埋金を利用して主回路の電圧を検知することができないという問題点があった。

また、ガス絶縁開閉装置のタンク内に電圧検出装置を固定すると、その電圧検出装置の取り付けるスペースがタンク内に必要となり、タンクの小型化、ガス絶縁開閉装置全体の小形化の阻害要因の一つとなる。

また、電圧検出装置をタンク内に収納する際にはガスシール部が必要となるため、ガス漏れの可能性のある部位を増やすことに繋がるという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外線ケーブルが接続されるブッシングの表面にアンテナを配置することで、主回路導体の電圧を容易に検知することができる電圧検出装置及び電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置を提供するものである。

この発明に係わる電圧検出装置は、外線ケーブルに接続される外線ケーブル接続部とタンク内に配置された主回路導体に接続される主回路導体接続部とから構成され、中心部が前記主回路導体に接続される中心導体を有するブッシングと、前記ブッシングの表面に設けられ、前記タンクに接続され、接地電位である導電層と、前記導電層の一部を切り離して中間電位とし、その切り離した前記導電層の部分に配置され、前記中心導体に印加した電圧を検出するリング状のアンテナと、前記タンクより外部に配置され、前記アンテナに接続される電圧検出器とを備えたものである。

この発明に係わる電圧検出装置によれば、ブッシングの表面にタンクと接続される導電層を設け、導電層の一部を切り離し、その切り離した導電層の部分に中心導体に印加した電圧を検出するアンテナを配置し、タンクより外部に配置された電圧検出器とアンテナとを接続することにより、主回路導体の電圧を容易に検出することができる電圧検出装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置におけるブッシングを示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す正面図である。 この発明の実施の形態1に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す側面図である。 この発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す正面図である。 この発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す側面図である。 この発明の実施の形態３に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態３に係わる電圧検出装置の要部を示す側面断面図である。 この発明の実施の形態４に係わる電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置を示す側面断面図である。 従来のガス絶縁開閉装置におけるケーブルヘッドを示す断面図である。 従来の電圧検出装置がガス絶縁開閉装置に搭載された状態を示す断面図である。 従来の他のガス絶縁開閉装置におけるケーブルヘッドを示す断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１〜図５に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置を示す側面断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置におけるブッシングを示す正面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。図４はこの発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す正面図である。図５はこの発明の実施の形態1に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す側面図である。

図１はこの発明の実施の形態１に係わる電圧検出装置を搭載するガス絶縁開閉装置１００の構成を模式的に示す側面断面図である。ガス絶縁開閉装置１００の上下方向の中央付近にタンク２００が配置されており、このタンク２００の内部には断路器１、遮断器２等の主回路機器が収納されている。

それぞれの主回路機器はタンク２００内の主回路導体３で接続されて電路を形成している。このタンク２００内には、例えばＳＦ６ガスや乾燥空気などの絶縁性ガスが必要な圧力に加圧されて封入されている。

そのタンク２００の上部には、隣り合うガス絶縁開閉装置１００の相互間を接続する母線２１１が配置され、その母線２１１とタンク２００の内部とを接続するブッシング２２０を配置している。このブッシング２２０は、タンク２００の貫通部の接合部にＯリングなどのシール部材（図示せず）を挟み込むことで、タンク２００内外のガスシールを行っている。

一方、タンク２００の下部には、ケーブル室２３０が配置され、外線ケーブル２３１がガス絶縁開閉装置１００の外周を囲ったパネル１００ａの内部に引き込まれており、この外線ケーブル２３１とタンク２００内部の主回路導体３とを接続するためにブッシング２４０が配置されている。このブッシング２４０も母線２１１側と同様に、タンク２００の貫通部の接合部にＯリングなどのシール部材（図示せず）を挟み込むことで、タンク２００内外のガスシールを行っている。

また、計器用変流器（ＣＴ）２５０は、タンク２００の外側においてブッシング２４０に貫通された状態に配置され、ブッシング２４０の中心導体１０２を流れる電流、すなわち外線ケーブル２３１に流れる電流を検出する。

さらに、タンク２００の前面側の開口部には、タンク２００の内部に収納している断路器１を操作する断路器操作機構２６０ａおよび遮断器２を操作する遮断器操作機構２６０ｂが配置されている。操作機構２６０ａおよび遮断器操作機構２６０ｂは、タンク２００の前面側の開口部の周囲に枠状に形成したフランジ２００ｂに取り付けられた取付板２００ａにより固定され保持されている。そして、取付板２００ａとフランジ２００ｂであるタンク２００の前面側の開口部の外周枠状部（図示せず）との接合部に施したシール部（図示せず）にてタンク２００の前面側の開口部の密封状態を確保している。

図２〜図５において、ブッシング１０１は、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリエステルなどの熱硬化性樹脂類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂類、エチレン−プロピレン共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合ゴムなどのゴム類、などによって構成される。

ブッシング１０１の中心部にはガス絶縁開閉装置のタンク２００に配置されている主回路導体３（図示せず）と接続される中心導体１０２が注型されている。ブッシング１０１の一方側の外線ケーブル接続部１０１ｂの先端部はケーブルヘッド（図示せず）が接続できるよう規定の形状を施している。

外線ケーブル接続部１０１ｂの他方側のガス絶縁開閉装置の主回路導体と接続される主回路導体接続部１０１ａは主回路導体が接続できるよう規定の形状を施している。

主回路導体接続部１０１ａ側の突出面には、ガス絶縁開閉装置のタンク２００に固定できるよう埋金（図示せず）があり、タンク２００を密封するためにＯリングなどのシール部材を収納する溝１０１ａ１が施してある。

このブッシング１０１の表面は例えば導電塗料などを施した導電塗料層、アルミニウムの溶射層、銅やニッケルなどの導電性金属のメッキ層、導電性ゴム層などで構成される導電層１０３が設けられ、この導電層１０３は接地部位である例えばタンク２００と直接接続しており、ブッシング１０１の表面の導電層１０３を接地している。

この導電層１０３の一部を切り離し、その切り離した導電層１０３ｂの部分に例えばリング状のアンテナ１０４を取り付けている。すなわち、アンテナ１０４は例えばブッシング１０１の中央部に設けたリング状の突起部１０５と導電層１０３の端部１０３ａとの間のブッシング１０１の表面に存在する切り離した導電層１０３ｂに取り付けられている。このように、タンク２００と接地をとっている導電層１０３と切り離す部分を明確にすることができ、導電層１０３の端部１０３ａの電界の上昇を抑制する効果がある。

タンク２００より外部に配置された電圧検出器１０６は、切り離した導電層１０３ｂに取り付けられたアンテナ１０４からの信号を受信して、ブッシング１０１の中心部にある中心導体１０２に印加された電圧を検出するようにしている。

このように、リング状のアンテナ１０４を切り離した導電層１０３ｂの部分の外周に配置することにより、外線ケーブルのケーブルヘッドの有無に関係なく、例えば気中絶縁開閉装置で用いられる圧縮端子で接続する場合でも、簡単にアンテナ１０４を装着でき、主回路導体と接続されたブッシング１０１の中心部にある中心導体１０２に印加された電圧を容易に検出することができる。また、ブッシング１０１に固定することにより、余分なガスシール部をタンク２００側に設ける必要がなく、ガス漏れの可能性のある部位を増やす必要がない。そして、タンク２００内に電圧検出器１０６を収納する必要がないため、タンク２００の小形化が図れる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図６〜図８に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図６はこの発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。図７はこの発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す正面図である。図８はこの発明の実施の形態２に係わる電圧検出装置におけるアンテナを示す側面図である。

ブッシング１０１の構成は、上述した実施の形態１と同じである。ブッシング１０１の表面に施された導電層１０３の端部１０３ａはエッジ形状になっており、ブッシング１０１の中心部にある中心導体１０２に電圧が印加されると、その導電層１０３の端部１０３ａの電界が高くなる。この導電層１０３の端部１０３ａから部分放電が発生し、そののち閃絡に至り、必要とする絶縁性能を満足しない場合がある。

この実施の形態２においては、図６に示すように、ブッシング１０１の中央部に設けた突起部１０５と導電層１０３の端部１０３ａとの間のブッシング１０１の表面に存在する切り離した導電層１０３ｂに取り付けられたアンテナ１０４の両端部は、中心導体１０２から遠退く方向に折曲された突出部１０４ａが設けられている。

この実施の形態２においては、アンテナ１０４の両端部を中心導体１０２から遠退く方向に折曲された突出部１０４ａとしたことにより、上述した実施の形態１と同じ効果が得られると共に、導電層１０３の端部１０３ａでの電界の上昇をより一層抑制することができ、絶縁性能を満足することができる。

なお、アンテナ１０４の中心導体１０２から遠退く方向に折曲された突出部１０４ａは必ずしもアンテナ１０４の両端部に設ける必要はなく、少なくともアンテナ１０４のいずれか一方の端部に設けておれば所期の効果を得ることができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図９および図１０に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図９はこの発明の実施の形態３に係わる電圧検出装置を示す側面断面図である。図１０はこの発明の実施の形態３に係わる電圧検出装置の要部を示す側面断面図である。

ブッシング１０１の構成は、上述した実施の形態１と同じである。この発明の実施の形態３においては、ブッシング１０１の中央部にリング状の突起部１０５Ａ、１０５Ｂを設けた場合を示している。一方側の突起部１０５Ａは、タンク２００と接地をとっている導電層１０３を切り離す部位に設ける。他方側の突起部１０５Ｂについては、突起部１０５Ａより外線ケーブル接続部１０１ｂ側に設け、その突起部１０５Ｂの内部形状を例えば図１０に示すようにＲ形状部１０５ｂ１としている。そして、アンテナ１０４は二つの突起部１０５Ａと突起部１０５Ｂとの間に存在する切り離した導電層１０３ｂに配置している。

ブッシング１０１の一方側の突起部１０５Ａは、タンク２００と接地をとっている導電層１０３と切り離す部分を明確にすることができ、その切り離した導電層１０３の端部１０３ａの電界の上昇を抑制する効果がある。他方側の突起部１０５Ｂの内部形状を図１０に示すようにＲ形状部１０５ｂ１とすることで、かつＲ形状部１０５ｂ１にも導電層１０３ｂを延在させており、その切り離した導電層１０３ｂで電界抑制形状を構成することができる。

従って、上述した実施の形態１及び実施の形態２の効果と共に、アンテナ１０４は二つの突起部１０５Ａと突起部１０５Ｂの間に配置しているので、アンテナ１０４を固定する位置が明確になり、アンテナ１０４の形状も上述した実施の形態１の図４および図５で示したような単純なリング形状とすることができ、品質の安定化を図ることができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４を図１１に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１１はこの発明の実施の形態４に係わる電圧検出装置を搭載したガス絶縁開閉装置を示す側面断面図である。

ガス絶縁開閉装置の中央付近にタンク２００が配置されている。このタンク２００の内部には、図示しないが遮断器や断路器などの主回路機器が収納されており、それぞれの機器は導体で接続されており、電路を形成している。このタンク２００には例えばＳＦ６ガスや乾燥空気などの絶縁性のガスが必要な圧力まで加圧されて密封されている。

そのタンク２００の上部には隣り合うガス絶縁開閉装置間を接続する母線２１１が母線室２１０に配置され、その母線２１１とタンク２００の内部とを接続するためにブッシング２２０が配置されている。このブッシング２２０は、タンク２００内の絶縁性ガスを密封するために、シール部（図示せず）を設けている。

一方、タンク２００の下部には、ケーブル室２３０が配置され、外線ケーブル２３１がガス絶縁開閉装置のパネル内部に引き込まれており、その外線ケーブル２３１とタンク２００内部とを接続するためにブッシング２４０が配置されている。このブッシング２４０も母線側と同様にシール部（図示せず）を有し、絶縁性ガスを密封している。

また、このブッシング２４０の形状は直線形にこだわらず、Ｌ字形やＴ字形など様々である。計器用変流器２５０がこのブッシング２４０の根元に配置され、母線２１１からタンク２００を通り、外線ケーブル２３１へ流れる電流を検出する。

タンク２００の前面には、タンク２００の内部に収納している遮断器や断路器などの機器を操作するための操作機構２６０が固定されたフランジ（図示せず）があり、このフランジ面に施されたシール部（図示せず）にてタンク２００の前面側の密封を確保している。また、操作機構２６０の上部には制御室２７０が配置されている。

タンク２００の後面には、タンク２００内で万が一事故が発生した際に、上昇した圧力を抑制するための放圧板（図示せず）を設けている。この放圧板にもシール部（図示せず）にて密封を確保している。

このガス絶縁開閉装置におけるブッシング２４０に上述した実施の形態１から実施の形態３のいずれかのアンテナ１０４、電圧検出器１０６を搭載する。その際に、１相分のブッシング２４０にアンテナ１０４を搭載するのではなく、３相分のブッシング２４０にアンテナ１０４を搭載する。

このブッシング２４０にアンテナ１０４を搭載し、電圧検出器１０６と接続することにより、タンクの小型化、ガス絶縁開閉装置全体の小形化を実現することができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、主回路導体の電圧を容易に検出することができる電圧検出装置の実現に好適である。

１ 断路器、２ 遮断器、３ 主回路導体、１００ ガス絶縁開閉装置、１０１ ブッシング、１０１ａ 主回路導体接続部、１０１ｂ 外線ケーブル接続部、１０２ 中心導体、１０３ 導電層、１０３ａ 端部、１０３ｂ 導電層、１０４ アンテナ、１０４ａ 突出部、１０５ 突起部、１０５Ａ 突起部、１０５Ｂ 突起部、１０５ｂ１ Ｒ形状部、１０６ 電圧検出器、２００ タンク、２１１ 母線、２２０ ブッシング、２３０ ケーブル室、２３１ 外線ケーブル、２４０ ブッシング、２５０ 計器用変流器、２６０ 操作機構、２６０ａ 断路器操作機構、２６０ｂ 遮断器操作機構、２７０ 制御室。

Claims (6)

1. 外線ケーブルに接続される外線ケーブル接続部とタンク内に配置された主回路導体に接続される主回路導体接続部とから構成され、中心部が前記主回路導体に接続される中心導体を有するブッシングと、
   前記ブッシングの表面に設けられ、前記タンクと接続され、接地電位である導電層と、前記導電層の一部を切り離して中間電位とし、その切り離した前記導電層の部分に配置され、前記中心導体に印加した電圧を検出するリング状のアンテナと、
   前記タンクより外部に配置され、前記アンテナに接続される電圧検出器と
   を備えたことを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記ブッシングの中央部に突起部を設け、前記突起部と前記導電層の端部との間の前記切り離した導電層に前記アンテナを配置したことを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記アンテナの端部は前記中心導体から遠退く方向に折曲された突出部としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電圧検出装置。
4. 前記ブッシングの中央部に二つの突起部を設け、前記二つの突起部の間の前記切り離した導電層に前記アンテナを配置したことを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
5. 前記主回路導体接続部側に位置する前記突起部の内側をＲ形状部とし、前記Ｒ形状部の部分に導電層を配置したことを特徴とする請求項４に記載の電圧検出装置。
6. 遮断器または断路器の主回路機器に接続される主回路導体と、
   前記主回路導体と絶縁性ガスとを一緒に密封したタンクの上部に配置されたブッシングと、
   前記ブッシングを介して前記主回路導体に接続される母線と、
   前記タンクの下部又は側部に配置されたブッシングとを備えたガス絶縁開閉装置において、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電圧検出装置を搭載した
   ことを特徴とするガス絶縁開閉装置。

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