JPH0223009A - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明はＳＦ＆ガスなどの絶縁ガスを使用したガス絶
縁開閉装置（以下ＧＩＳと言う）に関する。

（ｂ）従来の技術 一般に、ＧＩＳは変電所の機器のうち遮断器。

断路器、変流器、計器用変圧器などの変圧器以外の機器
を金属容器に収納し、その収納空間にＳＦ、ガスなどの
絶縁ガスを封入したものであり、超小型化、高い信頬性
および安全性を実現している。しかしこのようなＧＩＳ
でも内部事故の発生する確立がゼロではない。事故の可
能性としては、例えば、容器内部異物による部分放電か
らの絶縁劣化による実路（地絡または短絡）事故や、容
器内部での母線接続部の緩みによる接触不良から発生す
る部分放電による放電部消耗、導体溶断から実路に致る
ことが考えられる。通常、ＧＩＳ内でこのような短絡や
地絡事故が発生するとその時にアークエネルギーによっ
てガス圧が上昇する。第９図はこの様子を示している。

時間ｔ、で母線の短絡事故または地絡事故が発生し、ア
ークが発生して圧力が上昇していく。圧力波形は実際に
はガス衝撃後のタンク内での反射、衝突によるために高
周波振動を含むものとなるが、図ではそのエンベロープ
波形を示している。

一方、ＧＩＳでは各エレメントを収納する容器が唯一の
ガス充填空間を形成するのではなく、保守などのことを
考慮して複数のガス区画に分けられているのが普通であ
る。そこでＧＩＳ内での事故発生を知るために従来のＧ
ＩＳでは、各ガス区画毎に衝撃圧力検出リレー（以下Ｓ
Ｐリレーと言う）が取り付けられていた。このＳＰリレ
ーは、例えば第１０図に示すようにガス区画内にそのま
ま接続されている高圧側ベローズとチョークを介してガ
ス区画内に接続されている低圧側ベローズとを設け、両
方のベローズの差圧を検出して事故検出信号を出力する
マイクロスインチを作動させるようになっている。すな
わち、ガス区画内の圧力上昇が生じた場合、低圧側ベロ
ーズ内の圧力上昇が遅れることを利用して両方のベロー
ズの差圧を検出し、その差圧が一定以上になった場合に
マイクロスイッチを作動させるものである。ＳＰリレー
にはこの他いくつかのタイプがあるが、他のＳＰリレー
においても上記と同様な差圧を検出することによりマイ
クロスイッチのアクチュエータを作動させるものであっ
た。

（Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、ＳＰリレーなどの衝撃圧力を検出して事
故の発生したガス区画を判定する従来のガス絶縁開閉装
置では次の問題があった。

■圧力変化を検出するＳＰリレーは、第１０図に示すよ
うに高圧側ベローズ内の圧力と低圧側ベローズ内の圧力
との差圧を検出し、その差圧が一定以上のときに事故発
生を判定する構造であるために、ガス圧の変化が緩慢で
ある場合動作しない。すなわち、差圧検出によってガス
圧変化を検出する構造では急激なガス圧変化がなければ
事故発生の判定を行うことができない。

■差圧検出を行うＳＰリレーは各要素が構造体であるた
めに事故発生の判定レベルを調整することが極めて困難
であり、また微妙に調整することもほとんど不可能であ
る。

この発明の目的は、緩慢なガス圧変化があっても容易に
事故発生の判定を行うことができ、また事故発生の判定
レベルも任意にかつ容易に設定することのできるガス絶
縁開閉装置を提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 第１図はこの発明の構成図を示している。

ＧＩＳ容器１はＡ−Ｄの４つのガス区画に分けられ、各
ガス区画にはガス遮断器、断路器、接地装置などのエレ
メントが収納されている。各ガス区画Ａ−Ｄは３つの絶
縁スペーサ２によって空間的に隔離されている。各ガス
区画Ａ〜Ｄにはバルブ３を通じてガス充排気部４が接続
されている。

各ガス供給装置４にはガス区画Ａ−Ｄのガス圧を検出す
るガス圧力センサＳ１〜Ｓ４が接続されている。

前記ガス圧力センサＳ１〜Ｓ４からの信号は通信ケーブ
ルを介してアンプ５に入力され、ここで適当なレベルに
増幅されてローパスフィルタＬＰＦに出力される。ロー
パスフィルタＬＰＦでは信号の高周波成分を除去する。

マルチプレクサＭＰＸは各ローパスフィルタＬＰＦの出
力を順次取り込み、ガス圧の時間的変化（ΔＰ／Δｔ）
を検出するガス圧変化検出手段６に供給する。ここで検
出されたガス圧の時間的変化はコンパレータＣＭＰで判
定レベルＥＰと比較され、その出力が事故点出力回路７
に導かれる。コンパレータＣＭ　Ｐに基準値として人力
する判定レベルＥＰは入カキ−やデイツプスインチなど
を含む判定レベル設定回路８で設定される。コンパレー
タＣＭＰは、ガス圧の時間的変化を表すレベルＰＸがこ
の判定レベルＥＰを越えたときに出力を“Ｈ”に設定し
、事故点出力回路７はこの“Ｈ”信号を受けたときにそ
のときのマルチプレクサＭＰＸで選択しているガス区画
を事故発生のガス区画として出力する。

コンパレータＣＭＰと事故点出力回路７は事故発生のガ
ス区画を判定する事故点判定手段９を構成している。

前記判定レベルＥＰは、各ガス区画に共通使用されるよ
うに１つの値として設定することも出来、また各ガス区
画毎に設定することも出来る。後者の場合には、判定レ
ベル設定手段で複数の判定レベルを設定する。

（ｅ）作用 上記第１図に示す構成において、今ガス区画Ａにおいて
短絡事故が発生したとする。ガス区画Ａ内のエレメント
（母線）の電圧がＶ、短絡電流を■とすると、第２図に
示すように短絡期間Ｔにおいて短絡電流が流れる。する
とガス区画Ａ内のガス圧が高まっていくためにセンサＳ
ｌの出力は図の８１のようになる。ここでセンサＳ１の
出力はガス区画内のガス衝撃部のタンク内での反射、衝
突の影響により高周波振動する。この高周波成分を含む
信号はアンプ５で適当なレベルに増加された後、ローパ
スフィルタＬＰＦを通過することによりその高周波成分
が取り除かれる。図の信号５ＩＦＬは高周波成分を取り
除いた後のエンベロープ波形を示している。一方、事故
の発生していないＢ−Ｄのガス区画ではガス圧に変化が
ないために、図に示すようにセンサＳ２〜Ｓ４の出力信
号はフラットのままである。

マルチプレクサＭＰＸは４個のローパスフィルタの各出
力を時分割で取り込み順次ガス圧変化検出手段６に送る
。このガス圧変化検出手段６ではガス圧の時間的変化Δ
Ｐ／ΔＬに対応するレベルＰＸを求めコンパレータＣＭ
Ｐの非反転入力端子に導＜。コンパレータＣＭＰではこ
のレベルＰＸと判定レベルＥＰとを比較し、前者が後者
を越える場合に“Ｈ”を事故点出力回路７に導く。第２
図ではレベルＰＸが判定レベルＥＰを越えた場合を示し
ている。事故点出力回路７はコンパレータＣＭＰの出力
が“Ｈ”になるとそのときのマルチプレクサＭＰＸの選
択しているガス区画を事故発生ガス区画として判定し、
表示器などに出力する前述のように前記判定レベルＥＰ
は判定レベル設定手段８の入カキ−やデイツプスイッチ
などによってガス区画毎に設定することができる。複数
のガス区画にそれぞれ異なった値の判定レベルが設定さ
れる場合には、−第１図の判定レベルＥＰは複数となり
、その判定レベルはマルチプレクサＭｐｘの切換動作に
連動して順次切り替わっていく。この判定レベルＥＰは
ガス区画の容量などに応じて変えた方が望ましい。ガス
区画容量の大きさによって同じ短絡事故であってもガス
圧の変化が変わってくるからである。また、ガス区画に
収納されるエレメントの種類などによっても判定レベル
を変える方が望ましい場合がある。このような場合にも
入カキ−やデイツプスイッチなどを使用してその安定レ
ベルの微妙な調整を行うことが可能である。

前記判定レベルＥＰは、上記のように自由に変えること
ができるために、事故発生時のガス圧変化が緩慢であっ
ても、また急峻であってもその状態を正しく判定できる
ようになる。例えばガス区画容量が非常に大きくて事故
発生時のガス圧変化が緩慢である場合には、そのガス区
画に対応する判定レベルを低く設定しておく。また、反
対にガス区画容量が小さくて事故発生時のガス圧変化が
急峻な場合には、そのガス区画に対応する判定レベルを
高く設定しておく。このようにすることにより事故発生
の検出ミスを防ぐことかでき−るとともに、ノイズ等に
よる誤動作を防止でき、事故検出の精度を高めることが
できる。

（ｆ）実施例 第３図はこの発明の実施例の０１３の概略側面図を示し
ている。このＧＩＳではガス区画がＡ〜Ｆの６区画に絶
縁スペーサ２によって分けられている。各ガス区画は独
立にガス充排気部（図、示せず）に接続され、ガス遮断
器などのエレメントを収納する。本実施例ではＡ区画に
ガス遮断器（ＧＣＢ）が収納され、Ｂ区画に断路器（Ｄ
Ｓ）および接地開閉器（ＥＳＷ）が収納される。また、
Ｃ〜Ｄ区画にはそれぞれ断路器（ＤＳ）が収納され、Ｆ
区画にはケーブル接続部（ＣＨｄ）が収納される。各ガ
ス区画Ａ−Ｆと接続されているガス充排気部に連結され
ているガス圧力センサＳとを含み、各ガス圧力センサは
それぞれのガス区画の圧力を個別に検出できるようにな
っている（第１図参照）。

第４図はＧＩＳ制御部のブロック図を示している。本実
施例の制御部はマイクロコンピュータシステムで構成さ
れている。合計６個のガス圧力センサＳ１〜Ｓ６はそれ
ぞれガス区画Ａ−Ｆのガス圧力を検出する。それらの出
力はアンプ５によって適当なレベルに増幅されローパス
フィルタ６で高周波成分が除去される。ローパスフィル
タ６を通過した信号は圧力エンベロープ波となり、マル
チプレクサ７で順次選択されながらＡ／Ｄ変換器８を通
じてＣＰＵ９に渡される。ＣＰＵ９には、システムおよ
びアプリケーションプログラムが記憶されるＲＯＭｌ０
と、各ガス区画毎の判定レベルやガス圧力センサで検出
した圧力データを記憶する領域を含むＲＡＭＩＩと、内
部タイマ割り込みなどを発生するタイマ１２と、接点出
力回路１３と、操作パネルインターフェイス１４および
上記Ａ／Ｄ変換器８が内部バスで接続されている。

接点出力回路１３は短絡事故などの事故発生を検出した
ときに事故発生信号を出力する。また、操作パネルイン
ターフェイス１４には表示器１６および入カキ−１７を
含む操作パネル１５が接続され、キー人力された判定レ
ベルをＣＰＵ９に渡したり、事故発生に係るガス区画符
号（Ａ−Ｆ）を表示するための信号を操作パネル１５に
対して出力する。

第５図は上記ＲＡＭＩＩの一部構成図を示している。エ
リアＭＡは各ガス区画Ａ−Ｆ毎に設定される判定レベル
を記憶する。この判定レベルＥＰは操作パネル１５の入
カキ−１７によって設定される。判定レベルの設定には
ガス区画容量を１つの基準とする。すなわち第６図に示
すようにガス区画容量が大きくなれば短絡事故発生時ま
たは地絡事故発生時の圧力上昇値が容量の小さい場合に
比較して相対的に小さくなるために、ガス区画容量が大
きくなるに従って判定レベルを小さくなるように設定す
る。もちろんガス区画内に収納されるエレメントの種類
なども考慮の上その判定レベルの微調整を行うことも可
能である。判定レベルをこのように入カキ−から設定す
ることができることから事故発生時の圧力上昇が緩慢で
あるガス区画に対してもまた急峻であるガス区画に対し
ても、最適な判定レベルを高精度に設定することができ
る。

本実施例では上記エリアＭＡに記憶する判定レベルを直
接入カキ−１７から入力するようにしているが、第６図
に示す関係を予め記憶してお（ことにより入カキ−１７
からガス区画容量を入力することにより内部で判定レベ
ルを演算してエリアＭＡに記憶するようにしても良い。

ＲＡＭのエリアＭＢにはガス圧力センサＳ１〜Ｓ６から
の圧力データが記憶される。この圧力データはサンプリ
ング周期ΔＴ毎に取り込まれ、各センサ毎に過去骨の７
個のデータと合わせて合計８個のデータが記憶される。

新たなデータが取り込まれるとそのデータはＳｎ　（ｔ
）として記憶され、前回のデータＳｎ　（ｔ）は５ｎ（
ｔ−１）として記憶される。すなわちこのエリアＭＢに
は常に現在から過去にさかのぼって合計８個のデータが
センサ毎に記憶されることになる。

次に本実施例の動作を説明する。第７図は事故発生の場
合の判定方法を説明する図である。

同図（Ａ）は事故が発生した場合の圧力エンベロープと
時間を示している。図でΔＴはサンプリング周期を表し
ている。ガス圧の時間的変化すなわちΔＰ／Δｔ　　（
＝ＰＸ）は（圧力変化）／（比較時間）で求める。比較
時間は任意であるがここでは５ΔＴとする。したがって
現時点ｔ＝Ｑで求められるガス圧の時間的変化ＰＸは、 （Ｐ　（０）−Ｐ　（−５））／　（５ΔＴ）となる。

本実施例ではこのような判定をΔＴ毎に行うわけである
が、ガス圧の時間的変化ＰＸが連続して３回判定レベル
を越えると事故が発生したと判定するようにしている。

第７図（Ｂ）はこの条件を示す図である。すなわち（１
＝０）で求めたガス正時間的変化ｐｘが判定レベルＥＰ
を越え、かつ（ｔ＝−１）で求めたガス圧時間的変化Ｐ
Ｘが判定レベルＥＰを越え、かつ（ｔ＝−２）で求めた
ガス圧時間的変化ＰＸが判定レベルＥＰを越えたときに
該当のガス区画に事故が発生したと判定する。このよう
な判定方法であるとノイズなどによって瞬間的に圧力が
上昇したときに誤動作するのを防ぐことができる。

第８図（Ａ）、　　（Ｂ）はＣＰＵ９の動作を示すフロ
ーチャートである。

第８図（Ａ）はＲＡＭＩＩのエリアＭＡに判定レベルを
設定する動作すなわち初期化動作を示すフローチャート
である。この初期化動作はシステムのリセット時に起動
される。

初期化動作が起動するとｎｌで入カキ−１７からガス区
画毎に判定レベルを入力する。ｎ２では入力された判定
レベルＥＰをエリアＭＡに記憶し、Ａ−Ｆの合計６個の
ガス区画に対して全て判定レベルを入力した段階で終了
する。

初期化動作が終了して監視動作コマンドが操作パネル１
５から入力されると第８図（Ｂ）に示す監視動作がスタ
ートする。この監視動作はタイマ１２からの割り込みに
よってΔＴ毎に実行されてい（。

先ずｎｌｏにおいて各ガス圧力センサ５ｔ−Ｓ６から現
時点（１）の圧力データの取り込みが行われエリアＭＤ
に記憶される。なお、初めて圧力データを取り込む場合
などエリアＭＢに過去骨のデータが全て記憶されていな
い場合には過去骨のデータ記憶エリアも現時点のデータ
で埋める。次にｎｉｌでセンサカウンタｎを１に設定し
、センサカウンタで指定されるガス圧力センサの圧力デ
ータを合計８個（ｔＮｔ−７）読み出しワークエリアの
バッファにセットする。次にｎ１３で（ｔ）、　　（ｔ
−１）、　　（ｔ−２）の３回分のガス圧時間的変化Ｐ
Ｘを求める。ＰＸ　（ｔ）は（１）でのガス圧の時間的
変化を示し、ＰＸ　（ｔ−１）は（ｔ−１）でのガス圧
時間的変化を示す。また、ＰＸ　（ｔ−２）は（ｔ−２
）でのガス圧時間的変化を示している。ｎ１４ではこれ
らのＰＸが全て判定レベルＥＰを越えているかどうかが
チエツクされる。何れか１つ以上が判定レベル以下であ
れば事故発生がないものとみなし、ｎ１６でセンサカウ
ンタを１つ増やし、ｎ１２以下で次のセンサに対応する
圧力データのチエツクを行う。

一方ｎ１４で３回のガス圧時間的変化が全て判定レベル
ＥＰを越えていると判定した場合にはｎ１７に進み、こ
こでセンサカウンタで示される番号のガス区画が事故点
であるとみなしてそのガス区画を表示すべき信号を操作
パネルインターフェイス１４に出力する。したがって例
えば一番目のガス区画が事故点として判定されたときに
はガス区画Ａが表示される。なおもちろんこのとき警報
アラームや８１）ランプにて事故が発生したことが報知
される。

以上の動作によってＧＩＳ内部の各ガス区画のガス圧力
を常時監視し、事故が発生した場合に速やかに事故発生
に係るガス区画を判定することができる。

（幻発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ガス圧の時間的変化と
予め設定した判定レベルとを比較することにより事故発
生の判定を行うようにしているために、判定レベルの大
きさを適切なものに設定すれば事故発生時のガス圧変化
が非常に緩慢であっても正確に事故発生を知ることがで
きる。また、判定レベルは電気的に入力できるためにそ
の調整が極めて容易であり途中での変更も簡単にできる
、判定レベルの調整および変更は容易であることから、
ガス区画毎に判定レベルを最適な大きさに設定すること
も極めて簡単である。

またこの発明ではガス圧力センサを設けているために、
事故発生時にガス圧力センサからの信号に高周波成分が
含まれるが、この高周波成分はローパスフィルタで取り
除くようにしている。このため事故発生時のガス圧時間
的変化が正しく読み取られ高周波成分によって誤動作が
生じるのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＧＩＳの構成図を示している。 第２図は同ＧＩＳの動作を説明するための図である。ま
た第３図はこの発明の実施例であるＧＩＳの概略側面図
を示し、第４図は同実施例の制御部の構成図、第５図は
ＲＡ　Ｍの一部構成図、第６図は事故発生時のガス区画
容量に対する圧力上昇の関係を示す図、第７図（Ａ）、
（Ｂ）は同実施例の動作を説明するための図、第８図（
Ａ）、（Ｂ）は同実施例でのＣＰＵの動作を示すフロー
チャートである。また、第９図は短絡事故または地絡事
故発生時のＧＩＳ内部での圧力変化を示す図であり、第
１０図は従来のＧＩＳに使用されているＳＰリレーの一
例を示す図である。 ９−事故判定手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）各エレメントを収納する容器が複数のガス区画に
   分けられたガス絶縁開閉装置において、各ガス区画毎に
   設けたガス圧検出用のガス圧力センサと、 各ガス区画毎のガス圧の時間的変化を前記ガス圧力セン
   サからの信号に基づいて検出するガス圧変化検出手段と
   、 各ガス区画毎のガス圧の時間的変化の大きさを所定の判
   定レベルと比較することにより事故発生のガス区画を判
   定する事故点判定手段と、 を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. （２）請求項１において前記判定レベルを各ガス区画毎
   に設定する判定レベル設定手段を設けたことを特徴とす
   るガス絶縁開閉装置。
3. （３）請求項１または２においてガス圧力センサからの
   信号の入力部にローパスフィルタを設けたことを特徴と
   するガス絶縁開閉装置。