JPH05328548A

JPH05328548A - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JPH05328548A
Application number: JP4122400A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Shimogawara; 直明下川原; Hiroaki Toda; 弘明戸田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】主母線の一部を停止後、接地をとることなく
再度活線に接続する回路操作において、遮断器投入サー
ジを低減可能とすることにより、高い絶縁性能を確保
し、且つ、装置全体の小型化に貢献し得るような、優れ
たガス絶縁開閉装置を提供する。【構成】線路回線１Ｌ，２Ｌ及び変圧器回線１Ｂ，２
Ｂにライン用ガス遮断器Ａ及びバンク用ガス遮断器Ｂを
それぞれ配置する。２本の主母線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２に
母線区分用ガス遮断器Ｃを配置し、２本の主母線ＢＵＳ
１，ＢＵＳ２間に母線連絡用ガス遮断器Ｄを配置する。
主母線の電圧測定装置として巻線形計器用変圧器以外の
測定器、例えばコンデンサ形計器用変圧器ＰＤ１〜ＰＤ
４を配置する。母線区分用ガス遮断器Ｃ及び母線連絡用
ガス遮断器Ｄとして、投入抵抗付ガス遮断器を使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置に係
り、特に、主母線部における遮断器投入サージを低減す
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガス絶縁開閉装置の一例を、図４
に示す。このガス絶縁開閉装置は、４ブスタイ二重母線
方式の例であり、線路回線１Ｌ，２Ｌ、変圧器回線１
Ｂ，２Ｂ，及び２本の主母線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２で構成
されている。このうち、線路回線１Ｌ，２Ｌ中には、そ
れぞれ、ライン用ガス遮断器Ａが配置され、変圧器回線
１Ｂ，２Ｂ中には、それぞれ、バンク用ガス遮断器Ｂが
配置されている。一方、主母線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２中に
は、それぞれ、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２が配置
されており、この母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２によ
って、主母線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２は、主母線ＢＵＳ１ａ
と主母線ＢＵＳ１ｂ、及び、主母線ＢＵＳ２ａと主母線
ＢＵＳ２ｂにそれぞれ切り離し可能に構成されている。
さらに、２本の主母線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２間には、母線
連絡用ガス遮断器Ｄが配置されている。また、母線区分
用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２によって区分された主母線ＢＵ
Ｓ１ａ，ＢＵＳ１ｂ，ＢＵＳ２ａ，ＢＵＳ２ｂには、主
母線の電圧を測定するための電圧測定装置として、巻線
形計器用変圧器ＰＴ１〜ＰＴ４がそれぞれ接続されてい
る。

【０００３】以上のような構成を有するガス絶縁開閉装
置において、各種のガス遮断器は、その適用部位に応じ
て要求性能が異なっており、例えば、ライン用ガス遮断
器Ａには、投入時の過大なサージが送電線に侵入伝播す
ることを抑制することが要求される。そのため、ライン
用ガス遮断器Ａは、一般的に、投入抵抗を有している。
このような投入抵抗付ガス遮断器の動作原理を、図５を
参照して説明する。この図に示すように、ガス遮断器
は、主接点Ｓ₁と、抵抗体Ｒを備えた抵抗接点Ｓ₂との
組み合わせとして表現することができ、投入時には、抵
抗接点Ｓ₂が最初に投入される。この時、抵抗体Ｒによ
り投入サージが十分に低減され、その後、主接点Ｓ₁が
投入される。なお、ガス絶縁開閉装置に使用されるガス
遮断器のうち、このようなサージの抑制という責務が要
求されるガス遮断器は、ライン用ガス遮断器Ａのみであ
るため、従来、他のガス遮断器、すなわち、バンク用ガ
ス遮断器Ｂ、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２、及び母
線連絡用ガス遮断器Ｄにおいては、投入抵抗を持たない
ガス遮断器が使用されている。

【０００４】一方、主母線の電圧を測定するための電圧
測定装置として、巻線形計器用変圧器（ＰＴ）の他に、
コンデンサ形計器用変圧器（ＰＤ）が存在している。こ
のようなコンデンサ形計器用変圧器を主母線の電圧測定
装置として使用したガス絶縁開閉装置の一例を図１に示
す。この図に示すように、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，
Ｃ２によって区分された主母線ＢＵＳ１ａ，ＢＵＳ１
ｂ，ＢＵＳ２ａ，ＢＵＳ２ｂには、主母線の電圧を測定
するための電圧測定装置として、コンデンサ形計器用変
圧器ＰＤ１〜ＰＤ４がそれぞれ接続されている。なお、
その他の部分の構成は、前述した図４のガス絶縁開閉装
置と全く同様である。

【０００５】また、図１のガス絶縁開閉装置に使用され
るコンデンサ形計器用変圧器の具体的な構造を図２に示
す。すなわち、金属製のタンク１内には、ＳＦ₆ガスな
どの絶縁性ガス２が封入されると共に、導体３が収納さ
れている。そして、タンク１と導体３との間には、中間
電極４が設けられ、この中間電極４の電位が、絶縁端子
５により、気密に且つタンク１と電気的に絶縁されてタ
ンク１外部に導出され、コンデンサ（Ｃ₂）６が接続さ
れている。この場合、導体３と中間電極４間の静電容量
をＣ₁とすると、導体３の電圧はＣ₁とＣ₂で分圧さ
れ、コンデンサ（Ｃ₂）６の接続点Ｐには分圧された電
圧が発生する。そして、この電圧が、増幅器７によって
増幅され、測定されるように構成されている。

【０００６】以上のような構成を有するコンデンサ形計
器用変圧器（ＰＤ）は、前述した巻線形計器用変圧器
（ＰＴ）に比べて、測定精度が若干劣るものの、主母線
電圧の測定に要求される精度を十分満足する高精度を有
している上、構造が極めて単純であり、且つコンパクト
に構成することができるため、ガス絶縁開閉装置に数多
く適用されるようになっている。また、ガス絶縁開閉装
置の定格電圧が３００ｋＶ、５５０ｋＶとなると、巻線
形計器用変圧器は極めて大型化し、ガス絶縁開閉装置の
母線間寸法、回線間寸法を大きく取らざるを得ないこと
になり、さらに、５５０ｋＶを越えて、超高電圧（ＵＨ
Ｖ）の領域となると、極めて巨大な大きさになることが
試算されるため、配置的にも経済的にもガス絶縁開閉装
置には適さない形態となる。従って、このような高い定
格電圧のガス絶縁開閉装置には、コンデンサ形計器用変
圧器の適用が不可欠である。

【０００７】そして、以上のように高い定格電圧への適
用が期待される、コンデンサ形計器用変圧器（ＰＤ）を
有する図１のガス絶縁開閉装置においても、前述した巻
線形計器用変圧器（ＰＴ）を有する図４のガス絶縁開閉
装置と同様に、ライン用ガス遮断器Ａには、投入抵抗付
ガス遮断器が使用され、他のガス遮断器、すなわち、バ
ンク用ガス遮断器Ｂ、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ
２、及び母線連絡用ガス遮断器Ｄにおいては、投入抵抗
を持たないガス遮断器が使用されている。

【０００８】一方、ＵＨＶ送電などの極めて高い定格電
圧に適用されるガス絶縁開閉装置においては、各部のガ
ス遮断器Ａ〜Ｄに遮断抵抗を設けることが必要となる。
従って、このようなＵＨＶ送電のガス絶縁開閉装置にお
いては、ライン用ガス遮断器Ａに投入抵抗及び遮断抵抗
を設け、他のガス遮断器、すなわち、バンク用ガス遮断
器Ｂ、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２、及び母線連絡
用ガス遮断器Ｄに、遮断抵抗のみを設けることになる。
また、この場合の遮断抵抗の抵抗値は、５００Ω以上と
することが想定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１の
ガス絶縁開閉装置において、各部のガス遮断器Ａ〜Ｄと
して、以上のようなガス遮断器を使用した場合、次のよ
うな問題を生じてしまう。

【００１０】すなわち、例えば、図１において、主母線
ＢＵＳ１ｂを停止する場合には、主母線ＢＵＳ１に配置
された母線区分用ガス遮断器Ｃ１を開路する。この時、
主母線ＢＵＳ１ａ側を電源側とすると、切り離された主
母線ＢＵＳ１ｂには、最大で電源電圧のピーク値に相当
する直流電圧が残留することになる。このような残留直
流電圧に対し、図４に示すように、主母線の電圧測定装
置が巻線形計器用変圧器ＰＴ１〜ＰＴ４である場合に
は、直流残留電圧は、この計器のコイル抵抗を介して数
１０ｍｓｅｃ後には速やかに大地に放電され、ほぼ零電
圧になるが、図１に示すように、主母線の電圧測定装置
がコンデンサ形計器用変圧器ＰＤ１〜ＰＤ４である場合
には、直流電圧の放電回路が構成されていないため、主
母線ＢＵＳ１ｂの残留電圧はそのまま保持されてしまう
ことになる。この残留電圧を保持する充電部は、ガス絶
縁開閉装置の構造上、非常に絶縁抵抗の高いエポキシ樹
脂製などの絶縁スペーサで支持されているため、これら
の部材によって残留電圧を自然放電させるとしても、数
１０日以上の日数を要し、実質的に放電されない状態に
近くなる。

【００１１】また、ガス絶縁開閉装置の運用形態とし
て、主母線ＢＵＳ１ｂを活線部分から切り離した後、母
線接地をとる場合は、直流電圧は大地に放電されるが、
母線接地をとらずに、他の開閉器操作後、主母線ＢＵＳ
１ｂを母線区分用ガス遮断器Ｃ１を投入して活かす場合
も想定される。このような場合に、交流運転電圧（対地
電圧）を［ＥｋＶ］とすると、主母線ＢＵＳ１ｂに［−
２^1/2 ＥｋＶ］の直流電圧が残留し、活きている主母線
ＢＵＳ１ａ側が交流運転電圧［ＥｋＶ］のプラス側ピー
ク値［＋２^1/2 ＥｋＶ_peak］で投入する動作タイミング
の場合、主母線ＢＵＳ１には最大の投入サージが伝播
し、その値が２ｐｕ（１ｐｕ＝２^1/2 Ｅ）以上になる可
能性もある。

【００１２】ところで、ガス絶縁開閉装置は、基本的に
は、図６に示すように、金属製の円筒状のタンク１内
に、ＳＦ₆ガスなどの絶縁性ガス２が封入されると共
に、タンク１内の中心位置に、アルミニウムや銅などの
導電性のよい材料からなる円筒状の導体３が配置されて
構成されている。この場合、タンク１と導体３との絶縁
は、絶縁性ガス２及び図示されていない絶縁スペーサに
よって行われている。そして、タンク１と導体３との間
の絶縁性能を確保するために、製造時には、タンク１内
の金属異物などが皆無になるように細心の配慮がなされ
るが、万一、数ｍｍ長さの金属異物が混入した場合に
は、絶縁性能が低下する可能性がある。この点につい
て、以下に説明する。

【００１３】まず、ガス絶縁開閉装置内に金属異物が混
入した場合、ガス絶縁開閉装置の絶縁性能を著しく低下
させる可能性があることから、従来、製造者及び学者に
より、各種の研究・調査がなされている。その結果、現
在明らかになっている現象について、図６を参照して簡
単に説明する。この場合、図６は、充電部の導体３に交
流電圧が印加されている場合の金属異物８の挙動を示し
ている。この図に示すように、金属異物８は、交流電圧
により浮上するが、印加電圧の極性が変化するため、金
属異物８は途中から落下方向に動きを変える。そして、
この繰り返しが行われる。

【００１４】これに対し、充電部の導体に直流電圧が印
加されている場合の金属異物の挙動は、図７に示すよう
に全く異なる。すなわち、図７に示すように、充電部の
導体３に直流電圧が印加されている場合には、金属異物
８は起立すると直ちに導体３間で浮上し、その後も導体
３の表面にトラップされ、導体３から吊り下げられてい
るような状態で保持される。これは、導体３の印加電圧
が直流であり、極性変化がないことと、印加電圧が負極
性の場合の時の耐電メカニズム現象の特徴による。

【００１５】従って、前述のように、主母線ＢＵＳ１ｂ
に負極性直流電圧が残留し、且つ、万一、タンク１内に
金属異物が混入している場合には、図７に示すように金
属異物８が導体３にトラップされ、あたかも導体３の表
面に針状突起があるかのように、絶縁性能を低下させる
ことになる。そして、この状態で母線区分用ガス遮断器
Ｃ１を投入した場合に、過大な投入サージが侵入してく
ると、金属異物８のトラップ部分で絶縁破壊を生じ、地
絡する可能性がある。この場合には、ガス絶縁開閉装置
の運転停止、さらには変電所全体の停電にもなりかねな
い。また、このような不具合が発生した場合には、地絡
電流による損傷も大きく、復旧に多大の時間を要するこ
とになる。また、以上のような金属異物のトラップ現象
を有効に防止するためには、タンク径を通常の２倍乃至
３倍の大きさにすることが必要である。しかしながら、
この場合、ガス絶縁開閉装置全体が極めて大型化してし
まい、経済的条件も大きく悪化してしまう。なお、以上
のような問題は、母線連絡用ガス遮断器Ｄの再投入時に
おいても同様に存在していた。

【００１６】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、主
母線の一部を停止後、接地をとることなく再度活線に接
続する回路操作において、遮断器投入サージを低減可能
とすることにより、高い絶縁性能を確保し、且つ、装置
全体の小型化に貢献し得るような、優れたガス絶縁開閉
装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス絶縁開
閉装置は、線路回線、変圧器回線、及び２本の主母線を
備え、線路回線及び変圧器回線にライン用ガス遮断器及
びバンク用ガス遮断器をそれぞれ配置し、各主母線に母
線区分用ガス遮断器を配置し、２本の主母線間に母線連
絡用ガス遮断器を配置し、さらに、主母線の電圧測定装
置として巻線形計器用変圧器以外の測定器を配置したガ
ス絶縁開閉装置において、前記母線区分用ガス遮断器及
び母線連絡用ガス遮断器として、投入抵抗付ガス遮断器
を使用したことを特徴としている。

【００１８】この場合、主母線の電圧測定装置として配
置される測定器は、一般的にはコンデンサ形計器用変圧
器である。また、具体的に、母線区分用ガス遮断器及び
母線連絡用ガス遮断器に設ける投入抵抗の抵抗値は、２
００Ω以上とすることが望ましい。さらに、バンク用ガ
ス遮断器として、投入抵抗付ガス遮断器を使用すること
も可能である。一方、ＵＨＶ送電などの極めて高い定格
電圧に適用する場合には、ガス遮断器に設けられた遮断
抵抗を投入抵抗として兼用することが可能である。

【００１９】

【作用】以上のような構成を有する本発明においては、
母線区分用ガス遮断器及び母線連絡用ガス遮断器とし
て、投入抵抗付ガス遮断器を使用することにより、主母
線の一部を停止後、接地をとることなく再度活線に接続
する回路操作において、遮断器投入サージを有効に低減
することができる。そのため、万一、タンク内に金属異
物が混入している場合でも、絶縁破壊に至ることなく、
ガス絶縁開閉装置を安定して運用することができる。

【００２０】また、母線区分用ガス遮断器及び母線連絡
用ガス遮断器に設ける投入抵抗の抵抗値を２００Ω以上
とした場合には、投入サージを約１／２以下に抑制する
ことができる。さらに、バンク用ガス遮断器において
も、投入抵抗付ガス遮断器を使用することにより、投入
サージを抑制することができる。

【００２１】

【実施例】以下には、本発明を、図１に示すようなガス
絶縁開閉装置に適用した一実施例の構成について説明す
る。すなわち、主母線の電圧測定装置として図２に示す
ような形計器用変圧器を使用してなる図１のガス絶縁開
閉装置において、ライン用ガス遮断器Ａ、母線区分用ガ
ス遮断器Ｃ１，Ｃ２、及び母線連絡用ガス遮断器Ｄのい
ずれもが、投入抵抗付ガス遮断器とされ、この場合の投
入抵抗の抵抗値が２００Ω以上とされる。なお、他の部
分の構成については、図１の構成として前述した通りで
あるため、説明を省略する。

【００２２】次に、このような構成を有する本実施例の
ガス絶縁開閉装置の作用について、図３を参照して説明
する。この図３は、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２に
投入抵抗付ガス遮断器を使用した場合について、横軸に
投入抵抗の抵抗値（Ω）、縦軸に投入サージの大きさを
示すサージ倍数の値（ｐｕ）をとって、その関係を示し
たグラフである。この図に示すように、投入抵抗がない
場合に２．８ｐｕのサージが発生するような場合におい
ても、本実施例のように２００Ω以上の投入抵抗を使用
することにより、サージ倍数を１．５ｐｕ以下に低減す
ることができる。また、母線連絡用ガス遮断器Ｄに投入
抵抗付ガス遮断器を使用した場合についても、同様にサ
ージ倍数を低減することができる。従って、本実施例に
おいては、母線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２及び母線連
絡用ガス遮断器Ｄに設けた投入抵抗により、投入時に発
生する投入サージを有効に低減することができる。その
ため、万一、タンク内に金属異物が混入し、この金属異
物が充電部の導体にトラップされ、針状突起のような状
態が形成されている場合においても、絶縁破壊に至るこ
とはなく、ガス絶縁開閉装置を安定して運用することが
できる。

【００２３】以上のように、本実施例によれば、母線区
分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２及び母線連絡用ガス遮断器Ｄ
に２００Ω以上の投入抵抗を設けたことにより、特に、
主母線の一部を停止後、接地をとることなく再度活線に
接続する回路操作において、投入サージを約１／２以下
に低減することができるため、高い絶縁性能を確保する
ことができる。また、金属異物のトラップ現象を考慮し
てタンク径を大きくする必要もないため、装置全体の小
型化に貢献できる。

【００２４】さらに、本発明を、ＵＨＶ送電などの極め
て高い定格電圧のガス絶縁開閉装置に適用する場合に
は、ライン用ガス遮断器Ａ、バンク用ガス遮断器Ｂ、母
線区分用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２、及び母線連絡用ガス遮
断器Ｄに５００Ω以上の遮断抵抗を設け、この遮断抵抗
を投入抵抗として兼用する構成が可能である。このよう
に構成した場合のガス遮断器の動作を、図５を参照して
説明する。すなわち、ガス遮断器Ａ〜Ｄは、遮断時に
は、主接点Ｓ₁が最初に開極され、抵抗体Ｒにより遮断
サージが十分に低減され、その後、抵抗接点Ｓ₂が開極
される。そして、投入時には、前述した通り、抵抗接点
Ｓ₂が最初に投入され、抵抗体Ｒにより投入サージが十
分に低減され、その後、主接点Ｓ₁が投入される。

【００２５】そして、以上のように、５００Ω以上の遮
断抵抗を投入抵抗として兼用した場合には、５００Ω以
上の投入抵抗を使用することができるため、図３に示す
ように、サージ倍数を１．３ｐｕ以下に低減することが
できる。また、抵抗体を兼用することにより、装置全体
に使用する抵抗体の量を削減できるため、結果的に装置
全体の小型化につながる利点もある。

【００２６】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、例えば、図１以外の構成を有するガス絶
縁開閉装置にも同様に適用可能である。また、本発明
は、主母線の電圧測定装置としてコンデンサ形計器用変
圧器を使用してなるガス絶縁開閉装置に最適であるが、
他の電圧測定装置を使用してなるガス絶縁開閉装置への
適用も可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、母線区分用ガス遮断器及び母線連絡用ガス遮断器と
して、投入抵抗付ガス遮断器を使用することにより、主
母線の一部を停止後、接地をとることなく再度活線に接
続する回路操作において、遮断器投入サージを低減可能
とすることにより、高い絶縁性能を確保し、且つ、装置
全体の小型化に貢献し得るような、優れたガス絶縁開閉
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象となるガス絶縁開閉装置とし
て、コンデンサ形計器用変圧器を主母線の電圧測定装置
として使用したガス絶縁開閉装置の一例を示す単線結線
図。

【図２】図１のガス絶縁開閉装置に使用されるコンデン
サ形計器用変圧器の具体的な構造を示す図であり、
（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面断面図。

【図３】本発明を図１のガス絶縁開閉装置に適用してな
る一実施例の作用を説明する図であり、投入抵抗とサー
ジ倍数との関係を示すグラフ。

【図４】巻線形計器用変圧器を主母線の電圧測定装置と
して使用した従来のガス絶縁開閉装置の一例を示す単線
結線図。

【図５】投入抵抗付ガス遮断器、あるいは、遮断抵抗と
兼用した投入抵抗を有するガス遮断器を示す回路図。

【図６】交流電圧が印加されている場合の金属異物の挙
動を示す説明図。

【図７】直流電圧が印加されている場合の金属異物の挙
動を示す説明図。

【符号の説明】

１Ｌ，２Ｌ…線路回線１Ｂ，２Ｂ…変圧器回線ＢＵＳ１，ＢＵＳ２…主母線Ａ…ライン用ガス遮断器Ｂ…バンク用ガス遮断器Ｃ１，Ｃ２…母線区分用ガス遮断器Ｄ…母線連絡用ガス遮断器ＰＤ１〜ＰＤ４…コンデンサ形計器用変圧器ＰＴ１〜ＰＴ４…巻線形計器用変圧器１…タンク２…絶縁性ガス３…導体４…中間電極５…絶縁端子６…コンデンサ７…増幅器８…金属異物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線路回線、変圧器回線、及び２本の主母
線を備え、線路回線及び変圧器回線にライン用ガス遮断
器及びバンク用ガス遮断器をそれぞれ配置し、各主母線
に母線区分用ガス遮断器を配置し、２本の主母線間に母
線連絡用ガス遮断器を配置し、さらに、主母線の電圧測
定装置として巻線形計器用変圧器以外の測定器を配置し
たガス絶縁開閉装置において、前記母線区分用ガス遮断器及び母線連絡用ガス遮断器と
して、投入抵抗付ガス遮断器を使用したことを特徴とす
るガス絶縁開閉装置。