JPH0719508B2

JPH0719508B2 - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JPH0719508B2
Application number: JP18177388A
Authority: JP
Inventors: 松本　　聡; 進西脇; 仁大久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0233818A

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、送変電所に用いられるガス絶縁開閉装置に関
するもので、特に、断路器または遮断器などの開閉装置
の電極構造に改良を施したガス絶縁開閉装置に係る。

（従来の技術）ガス絶縁開閉装置は、SF₆ガスなどの絶縁ガスのもつ優
れた絶縁性能や消弧性能を生かして、送変電所における
開閉操作に必要な遮断器、断路器、接地装置、計器用変
成器、避雷器、ケーブルヘッド及び母線などの各種構成
機器を、密閉した金属容器内に収納したもので、これら
の機器は絶縁スペーサによって金属容器に支持固定され
ると共に、電流の通路となる高電圧導体によって互いに
接続されている。

近年、この様なガス絶縁開閉装置においては、機器の小
型化が進みつつあるが、その反面、以下の様な問題点が
あった。即ち、金属容器内部に封入されるSF₆ガスは、
優れた絶縁性能を有する反面、局部的に電界が強いとこ
ろ、いわゆる不平等電界部分に対しては、著しくその絶
縁性能が低下することが知られている。

特に、何らかの原因によって、金属容器内部に金属異物
が混入した場合には、こうした不平等電界が形成される
と共に、金属異物自体が電気的な力を受けながら機器内
部を動き回るため、高電圧が印加されている母線や絶縁
物の表面に付着し、絶縁破壊を引き起こすことがあっ
た。この様な問題は、機器の小型化が進むにつれてます
ます重要になりつつある。

そこで、従来から、この様な金属異物による絶縁破壊事
故を防ぐために、金属容器の一部にトラップ装置を設け
たり、金属容器の内面にコーティングを施したり、ある
いは、高電圧導体のシールド電極にトラップ装置を設け
ることにより、金属異物が混入したとしても、その絶縁
性能が低下しないような工夫がなされてきた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、近年、ガス絶縁開閉装置内部に混入した
金属異物は、開閉器の開閉動作に伴って、負荷側母線に
残留する負極性直流電圧によって高電圧導体にトラップ
されるという、特異な現象が存在することが明らかにさ
れた。

即ち、負荷側母線に負極性直流電圧が残留し、高電圧導
体に金属異物がトラップされた場合、開閉操作に伴うサ
ージ電圧によって絶縁破壊が引き起こされやすくなると
いった問題が生じていた。

特に、正極性サージ電圧に対する絶縁破壊電圧は、負極
性サージ電圧に対する絶縁破壊電圧よりも低いため、正
極性サージ電圧の発生を抑制しなければならないとい
う、解決すべき課題があった。

本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもの
で、その目的は、ガス絶縁開閉装置の開閉操作に伴って
生ずる、金属異物の高電圧導体へのトラップを未然に防
止すると共に、正極性サージ電圧の発生を抑制すること
ができる、ガス絶縁開閉装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、密封された金属容器内部に絶縁ガスを封入す
ると共に、対向する２つの電極から成る開閉部を有する
断路器または遮断器を収納したガス絶縁開閉装置におい
て、電源側に接続され、且つ、アークの生じる電極表面
の電界強度を、負荷側に接続される電極の電界強度より
も大きくなるように構成したものである。

（作用）本発明のガス絶縁開閉装置によれば、開閉操作に伴って
負荷側母線に生ずる残留電圧が、常に正極性直流電圧と
なるようにすることができるので、金属容器内部に金属
異物が存在したとしても、金属異物が高電圧導体にトラ
ップされることを防止できる。

また、再点弧時における正極性サージ電圧の上限値を抑
制することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて
具体的に説明する。

第１実施例本実施例は断路器について述べたもので、第１図に示し
た様に、金属容器６内に、電源側シールド電極１が絶縁
スペーサ８によって支持固定されている。また、このシ
ールド電極１の内部に、電源10に接続された可動電極３
が配設されている。

一方、前記電源側のシールド電極１に対向して、負荷側
に接続されるシールド電極２が配設され、前記可動電極
３と負荷側シールド電極２によって、電流の開閉動作が
行われる。

また、金属容器６内にはSF₆ガスなどの絶縁ガス７が封
入されている。

さらに、前記可動電極３のアークが生じる電極表面の曲
率半径が、対向配置された負荷側シールド電極２の曲率
半径よりも小さくなるように構成されている。これは、
可動電極３の電極表面の電界強度が、対向配置された負
荷側シールド電極２の電極表面の電界強度より大きくな
るように設定するためである。

なお、電極表面における電界強度は、可動電極やシール
ド電極の形状や大きさ及びタンク径などによって異なる
ので、個々の場合について、数値電界計算を行うことに
よって、電極表面の電界強度を求める必要がある。

この様な構成を有する本実施例のガス絶縁開閉装置にお
いては、以下の様にして残留電圧を制御することができ
る。

一般に、対向する両電極の電界強度の比を、電気的非対
称性と呼ぶが、この様な電気的非対称性を有する電極間
に生ずる放電電圧は、印加する電圧の極性によって異な
ることが知られている。例えば、断路器の様に、電気的
非対称性を有し、且つ、一方の電極が電源に接続され、
他方の電極が容量性の負荷である場合には、S.A.Boggs
et.al.:Disconnect Switch Induced Transients and Tr
apped Charge in Gas-Insulated Substation;IEEE Tran
s.on PAS Vol.PAS-101,No.10,p3593,1982に示される様
に、負荷側の母線には、階段波形と呼ばれる特殊な波形
が現れ、断路器による遮断完了時には直流電圧が残留す
る。

この様な直流電圧、即ち、残留電圧は、断路器の電極構
造によって、その大きさや電圧の極性が異なることが知
られている。そこで、適当な断路器の電極構造及び開極
速度を採用することにより、この残留電圧を制御するこ
とが考えられる。

例えば、電気的非対称性を15％とし、電気的開極速度を
2pu/s、放電のばらつきσを10％とした場合の残留電圧
の極性と大きさの発生頻度を求めた結果を、第２図に示
した。即ち、この場合の残留電圧の極性は正極性であ
り、大部分の残留電圧の大きさが、0.5pu以下であるこ
とがわかる。

また、残留電圧が正極性となるように制御することがで
きる、開極速度と電極の電気的非対称性との関係を求め
た結果を、第３図に示した。図中に示される実線または
破線の上側の領域であれば、残留電圧を正極性とするこ
とが可能である。

即ち、残留電圧を正極性にするためには、開極速度が大
きくなるのにともなって、電極の電気的非対称性を増大
させる必要がある。

この様に、本実施例によれば、負荷側母線の残留電圧を
常に正極性とすることが可能となるので、金属異物が高
電圧導体にトラップされることを防止することができ、
金属異物が混入した場合においても、絶縁破壊電圧の低
下を防ぐことが可能となる。

また、負荷側母線に残留する電圧が正極性となるため、
正極性サージ電圧に対する再点弧時の電圧変化を1pu未
満とすることができ、絶縁上問題となっていた正極性開
閉サージ電圧の発生電圧レベルを抑制することができ
る。

第２実施例本実施例は、アークコンタクトを有する断路器に対して
本発明を適用したものである。即ち、第４図に示した様
に、電源側に接続されたシールド電極11の内部に、アー
クコンタクト12が収納されている。また、負荷母線側に
はシールド電極13が配設され、この内部に可動電極14が
取付けられている。電流の開閉は前記アークコンタクト
12と可動電極14によって行われる。

また、この場合、アークコンタクト12側の電界強度が、
可動電極14の電界強度よりも大きくなるように構成され
ている。

この様な構成を有する本実施例のガス絶縁開閉装置にお
いても、第１実施例と同様に、負荷母線側の残留電圧を
正極性とすることができる。

＊他の実施例＊なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、遮断器の電極設計に適用することもでき、その場合
も同様の効果が得られる。

［発明の効果］以上述べた様に、本発明によれば、電源側に接続され、
且つ、アークの生じる電極表面の電界強度を、負荷側に
接続される電極の電界強度よりも大きくなるように構成
するという簡単な手段によって、ガス絶縁開閉装置の開
閉操作に伴って生ずる、金属異物の高電圧導体へのトラ
ップを未然に防止すると共に、正極性サージ電圧の発生
を抑制することができる、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】

第１図は本発明を断路器に適用した第１実施例を示す構
成図、第２図は本発明を適用した断路器の負荷側母線に
おける残留電圧の極性と発生頻度を示す図、第３図は残
留電圧が正極性となる開極速度と電気的非対称性の範囲
を示す図、第４図は本発明をアークコンタクトを有する
断路器に適用した第２実施例を示す構成図である。１…電源側シールド電極、２…負荷側シールド電極、３
…可動電極、６…金属容器、７…絶縁ガス、８…絶縁ス
ペーサ、10…電源、11…電源側シールド電極、12…アー
クコンタクト、13…負荷側シールド電極、14…可動電
極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉された金属容器内部に絶縁ガスを封入
すると共に、対向する２つの電極から成る開閉部を有す
る断路器または遮断器を収納したガス絶縁開閉装置にお
いて、電源側に接続され、且つ、アークの生じる電極表面の電
界強度が、負荷側に接続される電極の電界強度よりも大
きくなるように構成したことを特徴とするガス絶縁開閉
装置。