JPH01278210A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス絶縁機器に係り、ガス絶縁断路器を動作
させた時に発生する高周波サージを抑制することのでき
るようにしたガス絶縁開閉装置に関する。

（従来の技術） 変電所に用いられる高電圧回路の開閉装置として、近年
ガス絶縁開閉装置が広く用いられている。

このガス絶縁開閉装置は、母線、遮断器、断路器を初め
として、その他の付属設備を接地金属容器の中に収納し
、この接地金属容器内に、安定度が高く、不活性、不燃
性、無臭、無害で且つ空気の２〜３倍の絶縁耐力を有す
るＳＦａガスなどの絶縁性ガスを封入して絶縁保持し、
高圧回路の開閉装置としたものである。

このような機器は一般に同軸構造で、その内部に発生し
たサージはほとんど減衰することなく伝。

播する。断路器や遮断器の操作により、ガス絶縁開閉装
置内に高周波サージが発生することはよく知られた事実
である。特に断路器の操作時に、波頭の立ち上がり部分
が４〜６ｎＳで、それに続く数ＭＨｚの高周波振動の大
ピーク値が常時運転電圧の波高値の２倍以上（２１０ｐ
ｍ以上）ものサージ電圧が発生し得る。このサージの急
峻な波頭部分が原因となって、オイルブッシングが絶縁
破壊事故を起こした例や、サージの波高値が原因となっ
て断路器極間アークから接地金属容器への地絡事故を起
こした例が報告されている。また、これらのサージはガ
ス絶縁開閉装置の接地系に誘導され、様々な電波障害や
、低圧制御回路の破壊事故を引き起こす原因となる。従
ってガス絶縁開閉装置内に発生する高周波サージを何ら
かの手段で押える必要がある。

断路器操作時に発生する高周波サージを押える一方法と
して、第４図に示す方法が考えられている。

ここで、第４図はガス絶縁開閉装置の断路器の断面図で
ある。図中１は接地金属容器、２はこの接地金属容器１
に取付けられた絶縁スペーサであり、接地金属容器１内
は密封され、絶縁ガス３が封入されている。接地金属容
器１内には、一対の固定電極（第１、第２の固定電極＞
４ａ、４ｂが、その軸線が一致するように近接対向して
配されると共にそれぞれ前記絶縁スペーサ２により支持
されている。第１、第２の固定電極４ａ、４ｂは中空で
あり、内周面に接触子５ａ、５ｂが設けられている。第
２の固定電極４ｂ内には外周面を接触子５ｂに接し且つ
第２の固定電極４ｂの軸方向に摺動可能な可動電極６が
設けられており、この可動電極６の先端にはアークコン
タクト８が設けられている。また、接地金属容器１の外
部には操作機構１０が設けられ、この操作機構１０の操
作力は操作棒９を介して前記可動電極６に伝達され、可
動電極６を第１の固定電極４ａ方向に進退操作できるよ
うになっていて、これにより、可動電極６と第１の固定
電極４ａとを接離できるようになっている。なお、図中
７は固定電極４ａの先端に設けられた抵抗であり、また
、１１は第１、第２の固定電極に接続された高電圧中心
導体、１２は接続電極である。

このような構成において、高周波サージは前記抵抗７に
よって押えられる。即ら、第４図の断路器においては、
遮断器のいわゆる抵抗投入と同じ方法で、第１の固定電
極４ａの先端に抵抗７を接続している。この構成で、第
１の固定電極４ａと可動電極６との間に再点弧が発生し
た場合、この電流は必ず抵抗７を通ることになる。従っ
て、サージはこの抵抗７によってすぐに吸収されてしま
い、伝播することはない。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のように、抵抗７によってサージを吸収
する際、抵抗７には再点弧が発生する直前の極間電圧が
印加されるので、この電圧による抵抗７の絶縁破壊を防
ぐため、抵抗７と可動電極６との間にはかなりの絶縁距
離が必要となる。従って、可動電極６のストロークが、
抵抗７を接続しない場合に比べて２倍以上になり、断路
器そのものが長くなると同時に、可動型＠６を駆動する
操作棒９や操作機構１０などの操作系についても、長い
ストロークに対応して充分な機械的強度を有するものと
しなければならない。また、抵抗７を高電圧側に接続す
ることによってその構造が複雑化し、故障の原因となっ
てガス絶縁開閉装置の信頼性低下を引き起こす恐れもあ
る。特に、高圧側導体には大電流が流れ、熱に対する配
慮が必要であると同時に、断路器操作時の振動に対する
対策も必要となるため、抵抗７を接続して構造を複雑化
させた場合、設計性、経済性、信頼性などにおいて問題
を生ずる。加えて、断路器は、遮断器とは異なり、−変
電所に多数接地するのが常であるので、この部分の経済
性、信頼性の問題は、変電所全体の深刻な問題となる。

また、以上のような高周波サージ電流の抑制は、断路器
に限らず、変電所全体の□器全般において、強く望まれ
ているところである。

本発明は、上記のような従来技術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、断路器サージ
を効果的に抑制可能としながら、しかも小型、簡略で信
頼性が高く、経済性にも優れたガス絶縁開閉装置を提供
することでめる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のガス絶縁開閉装置は、接地金属容器の内面に、
導電材料を含有した塗料による導電性コーティングを施
すことを特徴としている。

（作用） 以上のような構成を有する本発明の作用は次の通りであ
る。即ち、断路器サージなどの高周波電流は、インダク
タンスを最小とする電流路を選択的に流れる。これは、
いわゆる表皮効果と呼ばれる現象であり、同ｆｌｌ構造
においては、中心導体の外表面、接地金属容器の内表面
に流れようとする。

従って、本発明によれば、高周波サージ電流を、コーテ
ィングの内側に流れ易くして、コーティングが有する抵
抗により、効果的に減衰させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図を参照して具体
的に説明する。なお、第４図に示した従来技術と同一部
分には同一符号を付し、説明を省略する。

第１図に示すように、本実施例においては、第１の固定
電極４ａに設けていた従来のサージ吸収用の抵抗７を省
略し、第１、第２の固定電極４ａ。

４ｂ間の距離をその分だけ短くして、可動電極６の操作
系の機械的強度を低減し、且つ電極構造も抵抗７のない
分だけ単純化する。

そして、本実施例では、抵抗７に代えて、接地金属容器
１３を鉄鋼材、もしくはステンレススチールなどの鉄を
含む合金製とし、この接地金属容器１３の内面に、適切
な抵抗値を示す導電材料を含有した塗料により、導電性
コーティング１４を施す。ここで、接地金属容器１３の
軸方向単位長さ当たりの導電性コーティング１４の抵抗
値Ｒは次のような値とする。

Ｒ＝ （ωμｏ／２π）・ら（ｒｏ　／　（ｒｏ−で））・・
・　■式 ％式％ μ０：真空中の透磁率 ｒｏ：接地金属容器１３の内径の半分 τ：コーティング１４の厚さ 以上のような本実施例の作用を第２図に示す等価回路で
説明する。

第２図中、Ｒｚは、同軸状のガス絶縁開閉装置のサージ
インピーダンスを示し、一般的に７０Ω前後の値となる
。Ｒは、接地金属容器１３の軸方向単位長さ当たりの導
電性コーティング１４の抵抗値を表す。しは、電流が全
てコーティング１４の内表面に流れた場合と、コーティ
ング１４を施さない場合の軸方向単位長さ当たりのイン
ダクタンスの差を表している。即ち、Ｌはコーティング
１４による軸方向単位長さ当たりのインダクタンスの減
少分を表している。この時、Ｌは次式で表される。

Ｌ＝μｏ　／２７ｒ　・ｉ。（ｒｏ　／　（ｒｏ　−”
ｌ：　）　）・・・　■式 ここで、断路器サージの特徴的な周波数をｆとおき、電
圧をＶとおく。また、Ｒに流れる電流をｉｌ、Ｌに流れ
る電流を１２とおくと、次の方程式が成立する。

Ｒ１１＝ｊωＬｉ２　　　　　　　　・・・　■式Ｒｉ
１＋ＲＺ　（ｉｔ　＋ｉ２＞＝ｖ　　＋＋　　０式ただ
し　ω−２πｆ ｊ：虚数単位 ■式を０式に代入し、電流１１の大きさを求めると次式
となる。

１１＝Ｖ／（Ｒ＋ＲＺ十（ＲＲｚ／ｊωＬ））・・・　
０式 抵抗Ｒで単位時間に消費されるエネルギーＰは次式で与
えられる。

Ｐ＝Ｖ２／（（Ｒｚ２　／Ｒ）＋ （ＲＲｚ２　／ω２　Ｌ２　）） ・・・　■式 ただし、ＲＺ＞＞Ｒ この場合、エネルギーＰが最大となるように抵抗Ｒの大
きさを選択することによって、最も効果的に高周波サー
ジを減衰させることができる。即ち、 Ｒ＝ωＬ＝ｆμｏ　ｚ、（ｒｏ／（ｒｏ　　ｒ））・・
・　■式 なる抵抗Ｒを与えた場合にエネルギーＰを最大にできる
。ここで、周波数ｆは、ガス絶縁開閉装置の大きさ、構
成で決定される。発明者の実測によれば、周波数ｆの値
として、１００ｋＨ７から１０ＭＨ２が特徴的な値とし
て得られている。従って、■式にｆ＝１００ｋＨ７〜１
０ＭＨ７を代入すれば、最適なＲの値が得られる。この
ようにして、高周波の表皮効果により、効率的に高周波
を減衰させることが可能となる。また、本実施例では、
接地金属容器１３として、鉄鋼もしくは鉄を含む合金を
使用していることから、透磁率μを大きくとることがで
き、高周波電流が接地金属容器１３に流れることを防止
できるため、より高い効果を得られる。なお、５０Ｈ７
もしくは６０Ｈ７のＡＣ電流は、通常接地金属容器１３
には流さない構造としているため、導電性コーティング
１４による発熱の心配はない。

以上説明したように、本実施例においては、ガス絶縁開
閉装置の接地金属容器１３に導電性コーティング１４を
施すという簡単な構成の改良により、断路器サージなど
の高周波サージを効果的に減衰させることができる。従
って、第１の固定電極４ａに抵抗７を設けていた従来技
術に比べ、構造の小型、簡略化が果されており、また、
コストも低減できる。さらに、本実施例を変電所全体の
断路器やその他の機器全般に適用すれば、変電所全体の
経済性や信頼性の向上に大きく貢献できる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく
、第３図に示すように、接地金属容器１３の内面に、強
い磁性材料の粉末を含む絶縁物塗料による強磁性体コー
ティング１５を施し、その内側に導電材料を含む塗料に
よる導電性コーティング１４を施して２層コーティング
とすれば、より大きな効果が得られる。ここで、強磁性
体コーティング１５の厚みをτ′とし、比透磁率をμ。

とした時、０式のエネルギーＰを最大とする抵抗Ｒの大
きさは、 Ｒ−，７’μｏｕ、−１ｎ　（ｒｏ／（ｒｏ−ｒ−））
・・・　０式 となる。この場合、比透磁率μ、が大きいため、２層の
コーティング１４，１５の厚みτ、τ−を等しくしても
、大きなＲを与えることができるようになり、高周波サ
ージ電流の減衰効果をより大きくすることができる。ま
た、このように構成においては、接地金属容器１３とし
て、アルミニウムなどの磁性材料でない金属を使用でき
る。

ざらに、２層のコーティングを施す代りに、導電材料の
粉末と磁性材料の粉末とを混入した塗料により１層のコ
ーティングを施す構成も可能でおり、第３図の実施例と
同様、０式の抵抗Ｒにより、高周波サージ電流を効果的
に減衰させることができる。この場合には、コーティン
グ作業を省略でき、より構成を簡略化できる利点もある
。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明においては、接地金属容器の
内面にコーティングを施すという簡単な構成の改良によ
り、断路器サージを効果的に減衰でき、しかも小型、簡
略で、信頼性が高く、経済性にも優れたガス絶縁開閉装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス絶縁開閉装置の一実施例を示す断
面図、第２図は本発明の作用を示す等何回路、第３図は
本発明の他の実施例を示す断面図、第４図は従来のガス
絶縁開閉装置を示す断面図である。 １．１３・・・接地金属容器、２・・・絶縁スペーサ、
３・・・絶縁ガス、４ａ、４ｂ・・・固定電極、５ａ、
５ｂ・・・接触子、６・・・可動電極、７・・・抵抗、
８・・・アークコンタクト、９・・・操作棒、１０・・
・操作機構、１１・・・高電圧中心導体、１２・・・接
続電極、１４・・・導電性コーティング、１５・・・強
磁性体コーティング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 接地金属容器内に通電導体を絶縁保持して成るガス絶縁
   開閉装置において、 前記接地金属容器の内面に、導電材料を含有した塗料に
   よる導電性コーティングが施されたことを特徴とするガ
   ス絶縁開閉装置。