JPH07134929A

JPH07134929A - 電力機器

Info

Publication number: JPH07134929A
Application number: JP27834293A
Authority: JP
Inventors: Tokio Yamagiwa; 時生山極; Kenji Anno; 憲次安納; Toshio Ishikawa; 敏雄石川; Fumimasa Endo; 奎将遠藤; Atsuo Morimoto; 淳生森本; Hiroshi Hayashida; 弘林田
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】広範囲な高周波成分を有する断路器サージ等
の開閉サージを抑制し、小形で信頼性の高い電力機器を
提供すること。【構成】接地タンク１内に通電用の中心導体２，３を
絶縁スペーサ５により絶縁支持し、さらに断路器１０を
設けた電力機器において、中心導体３の周囲にアモルフ
ァスからなる磁性体２０とフェライトからなる磁性体３
０を装着した。磁性体２０は高周波領域の開閉サージに
対して抑制効果は低いが、飽和磁束密度がフェライトに
比べて大きく、一方磁性体３０は飽和磁束密度は小さい
が高周波領域の開閉サージに対して抑制効果が大きいの
で、これらの磁性体２０，３０を用いることにより、高
周波領域までの開閉サージに対して抑制効果が得られ、
しかも磁性体の所要量が少なくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力機器に係り、特にＳ
Ｆ₆ガス絶縁密閉形変電所用として好適な断路器サージ
等の開閉サ−ジを抑制したガス絶縁開閉装置等の電力機
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】変電所などに用いられる電力機器とし
て、ガス絶縁開閉装置が使用されている。このガス絶縁
開閉装置はＳＦ₆ガスなどの絶縁性ガスを封入した接地
金属容器（以下タンクと称す）内に遮断器、断路器、母
線及びその他の付属機器を収納して構成されている。

【０００３】このようなガス絶縁機器においては、遮断
器や断路器の開閉操作により、装置内に高周波高電圧サ
ージが発生する。特に、断路器の開閉時に発生する断路
器サージは周波数が数ＭＨｚから数十ＭＨｚ程度と高
く、その発生頻度も多い。この断路器サージは高周波且
つ高電圧であることから、機器の絶縁性能上絶縁耐力を
脅かすものとなり、その抑制が望まれている。特に、近
年避雷器の性能向上に伴い、雷サージ等の外来サージ
（比較的周波数が低い：数百ｋＨｚ）に対する抑制が進
歩し、所要絶縁レベルの低減が図られており、高周波と
なる断路器サージ等の開閉サージを押さえることが最重
要課題となっている。

【０００４】上述の断路器サージの抑制法としては、例
えば特開昭６１−２５４０１１号公報に示されるよう
に、主電流通路となる導体の周囲に磁性体を配置するこ
とによる方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、磁性体の材料によっては上述の周波
数帯域において十分効果を発揮できない場合があった。
例えば、取扱の簡単なフェライト材を用いた場合には、
周波数帯域は数十ＭＨｚオーダまで効果を有するが、飽
和磁束密度が比較的小さいため、再点弧電流が大きな範
囲では効果が低減される形となっている。また、これを
解決するためにはかなり多量のフェライト材を電力機器
内に装着する必要があった。

【０００６】そこで飽和磁束密度が比較的大きなアモル
ファス材を用いることが提案されているが、アモルファ
ス材を用いた場合、その構造上静電容量分が形成される
ため抑制効果は数ＭＨｚオーダまでで、数十ＭＨｚ程度
の断路器サージ等に対しては抑制効果が低いことが、本
発明者等の実験によって判明した。

【０００７】本発明の目的は、広範囲な高周波成分を有
する断路器サージ等の開閉サージを抑制し、小形で信頼
性の高い電力機器を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、断路器サージ等の開閉サージを抑制する
磁性体として、少なくともフェライト及びアモルファス
を含む２種類以上の磁性材料からなる磁性体を用いたこ
とを特徴とする。

【０００９】すなわち、アモルファス材は飽和磁束密度
は大きいが、数十ＭＨｚ程度の開閉サージに対しては抑
制効果が低い、という上記した本発明者等の知見に基い
て、上記したような材質の異なる磁性材料の有効な組合
せの磁性体を用いたものである。

【００１０】

【作用】アモルファス材は、飽和磁束密度がフェライト
材の３倍以上であるため、同じ再点弧電流に対しては所
要容積が小さくて済む。しかしながら、一般にアモルフ
ァスシートと絶縁シートを重ね合わせた状態で巻回して
製作するため、静電容量がフェライト材に比べて大き
く、周波数が高くなるとこの静電容量を通して開閉サー
ジが素通りする傾向にあり、したがって抑制効果が低減
する。

【００１１】一方、フェライト材は、数十ＭＨｚ程度ま
での高周波領域の開閉サージに対して抑制効果がある
が、飽和磁束密度が小さいため所要容積が大きくなる。

【００１２】本発明では、上記したように、少なくとも
フェライトとアモルファスを含む２種類以上の磁性材料
からなる磁性体を用いたので、再点弧電流の大きい（数
十ｋＡ）範囲で且つ周波数が数十ＭＨｚ程度の高周波領
域までの開閉サージに対して抑制効果が得られ、しかも
磁性体の所要量が少なくて済む。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すもので、接地
タンク１内に通電用の導体２，３を絶縁スペーサ５によ
り絶縁支持した基本構成の電力機器が示されている。こ
のような電力機器の構成においては、可動子１１、固定
子１２からなる断路器１０が設けられている。このよう
な構成の電力機器において、断路器１０の操作が行われ
た場合には、この開閉過程において図５の（ａ）に示す
ような波形の高周波高電圧のサージが発生する。このサ
ージを抑制するため本実施例では導体３の周囲にアモル
ファス材からなる磁性体２０とフェライト材からなる磁
性体３０を装着している。

【００１４】図２はこれら磁性体２０、３０の具体的構
造を示したものである。（ａ）はフェライト材からなる
磁性体３０の場合であり、ドーナツ状の焼結体である。
（ｂ）はアモルファス材からなる磁性体２０の場合であ
り、アモルファスシート２１と絶縁シート２２を重ね合
わせた状態で巻回して製作されている。

【００１５】図３は図１の等価回路を示したものであ
る。断路器１０は電源４０と負荷母線５０（静電容量：
Ｃｏ）との間の開閉をおこなう。この場合、図１で挿入
した磁性体２０，３０はそれぞれ図示のような等価回路
で表される。アモルファスからなる磁性体２０は周波数
によって変わる抵抗Ｒａ、インダクタンスＬａ、巻回し
て構成することにより形成される静電容量Ｃａの並列体
となる。一方、フェライトからなる磁性体３０は周波数
により変わる抵抗Ｒｆ、インダクタンスＬｆの並列体と
なる。

【００１６】このような回路におけるインピーダンスＺ
は磁性体２０，３０のインピーダンスをそれぞれＺａ，
Ｚｆで表すと、図４のようになる。この図から判るよう
に、アモルファスからなる磁性体２０のインピーダンス
Ｚａは周波数ｆが高くなると、静電容量Ｃａによるイン
ピーダンスが低下するために、小さくなる傾向を示す。
すなわち、アモルファスからなる磁性体２０のみでは高
周波領域のサージ抑制効果が小さくなる。これと反対に
フェライトからなる磁性体３０のインピーダンスＺｆに
おいては高周波になるほど高くなる傾向を示している。
したがって、両者の特性を合わせることにより、断路器
サージの全周波数領域に関して良好なサージ抑制効果を
持つ磁性体が得られる。

【００１７】図５はサージ抑制効果をサージ波形により
示したものである。（ａ）は磁性体の装着がない場合の
サージの状況である。ベースの電圧Ｖｏに対しサージ電
圧Ｖ１は大きく跳ね上がる（通常最大２〜３倍）。
（ｂ）はアモルファスからなる磁性体を装着した場合で
ある。サージ電圧Ｖ２はＶ１よりも下がるが、高周波分
が残留する。（ｃ）はアモルファスからなる磁性体とフ
ェライトからなる磁性体の両方を装着した場合である。
サージ電圧Ｖ３は高周波分も減衰するため、大幅に低減
できることがわかる。

【００１８】以上、本実施例を適用することにより、断
路器サージを広帯域で抑制が可能となるため、電力機器
の絶縁信頼性を大幅に向上できる。また、断路器サージ
を考慮した部分の絶縁構造を縮小化することも可能にな
る。なお、地下変電所及びケーブルに直結される電力機
器では、架空送電線に直結される電力機器に比べて雷サ
ージ等の外部から侵入するサージが小さいため、断路器
サージ等の開閉サージが絶縁上の支配的要因になる。し
たがって、このような電力機器に本実施例を適用すると
その効果は極めて大きくなる。

【００１９】図６は本発明の他の実施例を示したもので
ある。全体構成は図１と同じであるが、断路器１０の両
側に磁性体２０，３０を分けて配置している。導体２，
３の長さが異なる場合には発生サージの周波数が変化す
る。すなわち、周波数に応じてそれぞれ最適な磁性体を
配置することにより、スペースを削減できる効果があ
る。

【００２０】図７は図１における配置を断路器の両側に
用いた構造である。断路器の近傍には絶縁上重要なスペ
ーサ５等が配置される場合が多いため、これらに加わる
サージを抑制することは信頼性向上の上で極めて有効と
なる。なお、この場合、図示のようにアモルファスから
なる磁性体２０を断路器１０側に、フェライトからなる
磁性体３０を断路器１０に対して磁性体２０より離れた
位置にそれぞれ配置することにより、断路器１０の開閉
サージに対してまず飽和磁束密度の大きい磁性体２０で
大部分抑制し、これを通過した高周波分のみを高周波領
域での抑制効果に優れた磁性体３０で抑制することがで
き、極めて効果的に開閉サージを抑制することができ
る。

【００２１】図８は２種の磁性体２０，３０を同軸状に
配置した場合である。このようにすることにより、長手
方向の小形化が可能となる。

【００２２】図９は本発明で用いるアモルファスからな
る磁性体２０の変形例を示したものである。アモルファ
ス材は焼鈍処理することにより飽和磁束密度を向上させ
ることができる。すなわち、焼鈍処理により磁性体２０
の小形化が図れる。しかしながら、焼鈍処理することに
よりアモルファス材は脆くなる欠点がある。そこで、図
９の磁性体２０では、アモルファスシート２１と絶縁シ
ート２２の巻回体の外側全体を樹脂２５でモールドした
ものである。このように樹脂２５でモールドすることに
より焼鈍処理されたアモルファス材を補強して取扱が極
めて容易に行え、組立て上の信頼性が向上する。

【００２３】図１０はアモルファスからなる磁性体２０
だけでなく、更にフェライトからなる磁性体３０も一緒
に樹脂２５でモールドした変形例であり、より取扱が容
易になる。

【００２４】なお、前記各実施例では、磁性体２０，３
０を通電用の中心導体２，３の周囲に配置しているが、
断路器１０の周囲に配置してもよい。

【００２５】また、前記各実施例では断路器を備えた電
力機器に適用した場合について説明したが、遮断器等、
その他の開閉器を備えた電力機器に適用することもで
き、更には、他の電力機器からの開閉サージに対して抑
制効果を得るために、開閉器を備えていない変圧器等の
電力機器に適用することもできる。

【００２６】更に、前記各実施例では、磁性体としてフ
ェライトとアモルファスの２種類の磁性材料からなる磁
性体を用いているが、例えば数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの
周波数の低い領域の開閉サージを抑制するために、硅素
鋼板、パーマロイなどからなる磁性体を付加する等、必
要に応じてフェライトとアモルファスに、その他の磁性
材料を加えて磁性体を構成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、断路器サージ等の開閉
サージを広周波数帯域で抑制することができるため、電
力機器の信頼性を向上できると共に、磁性体の所要量が
少なくて済むため、小形化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電力機器の長手方向に
沿った断面図である。

【図２】本発明で使用する各磁性体の具体的構造を示す
斜視図である。

【図３】図１の等価回路図である。

【図４】本発明の効果を説明するための特性図である。

【図５】本発明の効果を説明するためのサージ波形図で
ある。

【図６】本発明の他の実施例に係る電力機器の長手方向
に沿った断面図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る電力機器の長手方向
に沿った断面図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る電力機器の長手方向
に沿った断面図である。

【図９】本発明で使用する磁性体の変形例を示す一部断
面斜視図である。

【図１０】本発明で使用する磁性体の変形例を示す一部
断面斜視図である。

【符号の説明】

１接地タンク２，３中心導体５スペーサ１０断路器２０アモルファスからなる磁性体３０フェライトからなる磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川敏雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者遠藤奎将茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者森本淳生大阪府大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者林田弘大阪府大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接地タンク内に通電用の中心導体を配置
し、前記中心導体の周囲に磁性体を配置してなる電力機
器において、前記磁性体として少なくともフェライト及
びアモルファスを含む２種類以上の磁性材料からなる磁
性体を用いたことを特徴とする電力機器。
【請求項２】接地タンク内に通電用の中心導体、開閉
器を配置し、前記中心導体あるいは開閉器の周囲に磁性
体を配置してなる電力機器において、前記磁性体として
少なくともフェライト及びアモルファスを含む２種類以
上の磁性材料からなる磁性体を用いたことを特徴とする
電力機器。
【請求項３】請求項２において、前記開閉器の近傍に
アモルファスからなる磁性体を、それより離れた位置に
フェライトからなる磁性体を配置したことを特徴とする
電力機器。
【請求項４】請求項１または２において、前記磁性体
として磁性材料の周囲を樹脂によりモールドしたものを
用いたことを特徴とする電力機器。
【請求項５】請求項１または２において、前記アモル
ファスとして焼鈍したものを用いたことを特徴とする電
力機器。
【請求項６】請求項１または２において、前記電力機
器は地下変電所に設置されていることを特徴とする電力
機器。
【請求項７】請求項１または２において、前記電力機
器はケーブル系に接続されていることを特徴とする電力
機器。