JPH03212103A - ガス絶縁電器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、゛高圧の絶縁ガスを封入した圧力容器内に
高電圧部を収納した開閉装置、断路器及びケーブルなど
のガス絶縁電器に関する。

〔従来の技術〕

前述のガス絶縁電器は電力系統に接続されて使用される
ものであり、圧力容器に封入される絶縁媒体としての絶
縁ガスは通常ＳＦ、と称されている六ふう化硫黄であり
、散気圧の高圧で使用すると絶縁油と同等の絶縁特性が
あることことから、特に高電圧電器に採用されてその縮
小化、低価格化及び高信親性化に多大の効果をもたらし
ている。

高電圧電器の宿命として内部絶縁破壊事故があり、この
ような絶縁破壊事故が発生しないように製作されはする
が、万一の事故が発生してもそれによる損害を極力少な
くするための種々の対策が採用されている。

ガス絶縁電器において、高電圧部から高圧の絶縁ガスを
封入しておくための圧力容器への絶縁破壊は、圧力容器
が外部で接地されていることがら地絡事故となる。地絡
事故によって流れる地絡電流の大きさはその系統の電源
容量や中性点接地、方式で決まり、その持続時間はその
系統の保護方式、応答時間、遮断器の性能などによって
決まる。

第４図は通常ＧＩＳと略称されているガス絶縁開閉装置
の断路器部の断面図であり、図の直立している円筒状の
圧力容器１がその上の圧力容器１１と絶縁スペーサ３を
介して接続されていて、この絶縁スペーサ３の中央を貫
通する高電圧リード２が圧力容器１１から圧力容器１に
通じている。圧力容器１は図の下部で紙面に直角に曲が
っていて、高電圧リード２は断路器６を介して紙面に垂
直の高電圧リード２１に接続されている。この図の断路
器６は「閉」の状態を示しており、「開」にするにはロ
ッド６１を図示しない機構によって上方に移動させるこ
とによりロッド６１の先端部が高電圧リード２１から電
気的に離れることによって行われる。

何らかの原因で断路器６あたりで地絡が発生して高電圧
リード２と圧力容器１間にアーク１００が発生すると、
このアーク１００は高圧リード２に流れる地絡電流が生
起する磁場によって電磁力が働き、結果的に地絡電流が
供給されるｔｆＡ側とは反対の負荷側に移動するという
特性がある。この図でｉｓ側は高圧リード２１の方にあ
って高圧リード２が負荷側になっているものとすると、
アーク１００は上に向かって移動して行き絶縁スペーサ
３に邪魔されて直前の位置であるアーク１１０の位置で
停止することになる。

その結果、圧力容器１の内筒でのアーク１１０の発生点
が動かなくなり、この位置で圧力容器Ｉの壁が局部的に
過熱し溶融・蒸発し飛散するという現象が生ずる。また
、アークの持続によって圧力容器１内の温度が上昇し内
部のガス圧が上昇するという現象も同時に発生する。こ
のような現象が持続すると、遂に圧力容器１に穴が開い
て圧力上昇した絶縁ガスがこの穴から突然噴出するとい
う現象にまで発展する。この現象はバーンスルーと呼ば
れていて、地絡電流の値が大きく持続時間の長い電力系
統ではバーンスルーが起こりやすいことからこれに対す
る対策が採られるのが普通である。

バーンスル一対策の一つは圧力容器に放圧板を設けてガ
ス圧の上昇を抑制することにより、圧力容器に穴が開い
ても過大なバーンスルーにならないようにする方式であ
る。もう一つの対策は圧力容器の材料として鋼板を使用
することであり、鋼板はアルミに比べて４倍程度飛散し
にくいことが知られているので、アルミ製の圧力容器で
はバーンスルーが発生する場合でも鋼板を使用すること
によりこのバーンスルーの発生を防止することができる
。高電圧リード２の定格電流が太き（、かつこれと同じ
電流が圧力容器ｌに常時流れるというような構成の圧力
容器では、鋼板を使用すると圧力容器１の温度上昇が過
大になるので、このようなときにはアルミ製の圧力容器
を使用させざるを得ないがこのときにはアルミの厚みを
大きくしてアークによって生ずる穴が貫通するまでの時
間を長くするという対策が採られることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の第１の放圧板を設ける対策はバーンスルーを防止
するには到らずバーンスルーによって噴出するガスの勢
いを低減するに止まることからバーンスルーの抜本的対
策にはならないという問題がある。第２の鋼板を使用す
る対策は鋼板を使用することが可能な場合はよいが前述
のように圧力容器の温度上昇が過大になるときには適用
できないという問題がある。更に、鋼板といえどもバー
ンスルーが起こる可能性はあり、この場合も抜本的解決
にはなならない、第３の圧力容器の厚みを大きくすると
いう対策も同様に抜本的対策とは言い難い。

この発明の目的は、地絡電流が大きくその持続時間が長
いためにバーンスルーの発生する可能性の高い電力系統
に設置されてもバーンスルーが発生しない抜本的な対策
を講じたガス絶縁電器を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためにこの発明によれば、高圧ガス
が封入された円筒状の圧力容器の複数個を絶縁スペーサ
を介して連結し、この絶縁スペーサを貫通して高電圧部
を設けてなるガス絶縁電器において、前記絶縁スペーサ
と前記圧力容器の内筒との双方に近接した位置にリング
状の導体からなるアークリングを設け、このアークリン
グを前記圧力容器と電気的に接続してなるものとし、更
に、アークリングに流れる地絡電流を検出する電流検出
器を設けるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、絶縁スペーサと圧力容器の内
筒との双方に近接した位置にリング状の導体からなるア
ークリングを設け、このアークリングを圧力容器と電気
的に接続して圧力容器と同電位にした構成としたことに
よって、この圧力容器内で高電圧部と圧力容器との間が
絶縁破壊してアークでつながる地絡事故が発生すると、
このアークは地絡電流が供給される電源側とは反対の負
荷側に移動して絶縁スペーサに邪魔されてアークの圧力
容器側の先端が１点に止まることになるが、この位置に
は前述のようにアークリングを設けであるので、アーク
の先端はアークリングの表面に移動してその位置のアー
クリングの表面を溶融・蒸発して飛散させる。アークリ
ングが飛散しても圧力容器にはなんらの影響を与えるこ
とはないのでバーンスルーが発生することはなく、バー
ンスルー発生を抜本的に防止することができる。更に、
アークリングに地絡電流が流れた場合のこの電流を検出
する電流検出器を設けたことにより、複数の圧力容器が
ある場合にどの圧力容器で地絡事故が発生したかを知る
地絡事故の位置標定を行うことができる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示すガス絶縁開閉装置の一部の断面図
であり、第４図と共通の部材については同一の参照符号
を付すことにより詳細な説明を省略する。この図におい
て、地絡時に発生するアーク１２０が停止する絶縁スペ
ーサ３と圧力容器１の内筒に近い位置にリング状の導体
からなるアークリング５を設けたもので、このアークリ
ング５は図示しない取付構造で圧力容器１に取付けてあ
り、取付構造を導体で構成することにより電気的にもア
ークリング５は圧力容器ｌと同様に接地電位になってい
る。このアークリング５の位置にアーク１２Ｇが移動し
て来ると圧力容器ｌの内筒よりも高電圧リード２に近い
位置にアークリング５が配置されていることから、アー
クＩｇＧの圧力容器１側の先端は圧力容器１内筒ではな
くアークリング５の表面に移る□ことになる。したがっ
て、この位置でアーク１２０が持続するとアークリング
５が溶融・蒸発してその一部が飛散することになるが、
アークリング５が幾ら飛散しても圧力容器１には何ら影
響はないのでバーンスルーは発生しない、アークリング
５のリングが切れる程に飛散してもアーク１２０は自由
に周方向に移動することができるからアークリング５が
全て飛散して消滅してしまわない限りアーク１２０が圧
力容器１の内筒にその先端を移すことはない、アークリ
ング５を設けない場合に圧力容器１に貫通穴が開く場合
の飛散するアルミや鋼板の量に対してはるかに大きな体
積を持ったアークリング５を容易に設置することができ
ることから、実質的にこの部分でのバーンスルーの発生
を防止することができることになる。

前述のように、アークが移動する方向は負荷側であるか
らアークリング５の設置位置の絶縁スペーサ３との相対
位置は、常に絶縁スペーサ３の電源側にアークリング５
を設けることになる。したがって、電源側が時に変わる
場合には絶縁スペーサ３の両側にアークリング５を設け
ることになる。

また、この図では絶縁スペーサ３は１つだけ図示してい
るに過ぎないが、１台の（、ＩＳにははるかに多くの絶
縁スペーサが使用され、また、地絡事故が発生する部位
をＧＩＳの中で特定できるものでもなく、絶縁破壊の特
殊性からどの位置で発生するかは偶然に支配されるもの
なので、全ての絶縁スペーサに対してアークリング５を
設けることによってこの発明の効果を上げることができ
る。

第１図では断路器６を設けである圧力容器ｌについての
ものであるが、前述のように、地絡事故は高電圧部を収
納した圧力容器全てに発生の可能性があることから、こ
の発明の適用は断路器６を収納した圧力容器とこれに隣
接する絶縁スペーサに限るものではないことは明らかで
ある。

第２図はこの発明の別の実施例を示す第１図のアークリ
ング５を設置した位置を拡大した要部断面図である。こ
の図において、アークリング５と圧力容器１とは接地リ
ード５１で電気的に接続してあり、アークリング５を取
付けるための圧力容器１との間の図示しない金具などは
絶縁材を挟んで圧力容器１とアークリング５との間を絶
縁した構成とする。

圧力容器１内で地絡事故が発生しアークの先端がアーク
リング５に移ると、アークリング５には地絡電流が流れ
接地リード５１を通、て圧力容器１に流れ込むことにな
る。この接地リード５１に貫通形の変流器５２を設けて
あり、接地リード５１を流れる地絡１流をこの変流器５
２で検出し変流器５２の二次側リードとしての引き出し
り一ド５３で図示しない貫通端子を介して圧力容器１の
外部に引き出す。

この引き出しり一ド５３に流れる電流を計測することに
よってこの圧力容器１内で地絡電流が発生したことを検
知することができる。絶縁スペーサで仕切られた多くの
圧力容器で形成されているＧＩＳなどでは地絡事故が発
生したのがどの圧力容器なのかを知ることは事故調査と
修復作業の迅速性のために重要なことであり、このよう
な変流器５２によって検出することによって地絡事故が
発生した位置を標定することができることによって迅速
な事故調査と修復作業が行えることになる。また、変流
器で地絡電流を検出するので少なくともアークがアーク
リング５に到達した殆ど瞬間の時点を検出することがで
きるのでこの構成は検出時間の遅れが小さいという特長
がある 第３図はこの発明のもう一つ別の実施例を示す要部断面
図である。この図も地絡事故の位置標定のためのもので
あり、アークリング５にサーモカップル５４の先端の温
度検出部を貼付してサーモカップル５４の２本の金属線
を図示しない貫通端子を介して圧力容器１の外部に引き
出した構成である。

地絡電流が流れることによってアークリング５全体の温
度が上がるのでこの温度上昇をサーモカップル５４で検
出することにより、第２図の場合と同様、地絡事故発生
位置の標定が可能になる。サーモカンプル５４は変流器
に比べればはるかに安価であり設置する空間も特に必要
としないという特長がある。アークリング５の温度上昇
を検出するので第２図の構成に比べて検出に時間遅れが
あるが、急激に立ち上がる温度変化を高感度に捉えるこ
とにより実質的にこの時間遅れが問題にならない程度に
低減することができる。なお、第３図ではサーモカップ
ル５４の貼付位置をアークリング５の表面としたが、こ
れの代わりに接地リード５１の表面に貼付してもよく、
この方が検出感度がよい場合もある。更に、接地リード
５１が接続されている圧力容器１の外面に貼付すること
により、検出感度は劣るが圧力容器１の壁を貫通するこ
となく地絡電流の検出が可能になるという構成を採用す
ることもできる。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、絶縁スペーサと圧力容器の内
壁に近接した位置にリング状の導体からなるアークリン
グを設け、このアークリングを圧力容器と電気的に接続
して圧力容器と同電位にした構成によって、この圧力容
器内で高電圧部と圧力容器との間が絶縁破壊してアーク
でつながる地絡事故が発生すると、このアークは地絡電
流が供給される電源側とは反対の負荷側に移動して行き
、絶縁スペーサに邪魔されてアークの圧力容器側の先端
が１点に止まることになるが、この位置には前述のよう
にアークリングを設けであるので、アークの先端はアー
クリングの表面に移動してその位置のアークリングの表
面を溶融・蒸発して飛散させる。アークリングが飛散し
ても圧力容器にはなんらの影響を受けることはないので
バーンスルーが発生することばなく、バーンスルー発生
を抜本的に防止することができる。その結果、地絡事故
が発生しても波及事故の発生しにくい信親性の高いガス
絶縁電器となる。また、バーンスル一対策としての放圧
板の設置は不要になり、圧力容器の材質に限定が生じた
り、厚さ寸法を大きくしたりすることによるガス絶縁電
器の価格上昇の要因を排除することができることから、
ガス絶縁電器のコストダウンに資するという効果も得ら
れる。

更に、アークリングに地絡電流が流れた場合のこの電流
を検出する電流検出器を設けることにより、複数の圧力
容器がある場合にどの圧力容器で地絡事故が発生したか
を知る地絡事故の位置標定を行うことができ゛る。その
結果、地絡事故が発生した後の事故調査や修復作業を迅
速に行うことができて保全性の高いガス絶縁電器になる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すガス絶縁開閉装置の一
部の断面図、第２図はこの発明の別の実施例を示す要部
断面図、第３図はこの発明のもう一つ別の実施例を示す
要部断面図、第４図は従来のガス絶縁開閉装置の一部の
断面図である。 １．１１・・・圧力容器、 ２．２１・・・高電圧リード（高電圧部）、３・・・絶
縁スペーサ、５・・・アークリング、５１・・・接地リ
ード、５２・・・変流器（電流検出器）５３・・・引出
リード、 第１固 ８２図 結３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高圧ガスが封入された円筒状の圧力容器の複数個を
   絶縁スペーサを介して連結し、この絶縁スペーサを貫通
   して高電圧部を設けてなるガス絶縁電器において、前記
   絶縁スペーサと前記圧力容器の内筒との双方に近接した
   位置にリング状の導体からなるアークリングを設け、こ
   のアークリングを前記圧力容器と電気的に接続してなる
   ことを特徴とするガス絶縁電器。 ２）アークリングに流れる地絡電流を検出する電流検出
   器を設けたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁電
   器。