JPH0746011Y2

JPH0746011Y2 - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JPH0746011Y2
Application number: JP9856689U
Authority: JP
Inventors: 啓一郎高田; 孝典角田; 勉加村; 克彦鵜野
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2004-08-24
Also published as: JPH0339313U

Description

【考案の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この考案はSF₆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SF₆ガスなどの絶縁ガスを封
入したものであり、超小型化，高信頼性および安全性を
実現している。しかし、このようなGISでも内部事故の
発生する確率が０ではない。事故の可能性として、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尖
絡（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、導体溶断から尖絡に至ること等が考えられる。
通常、GIS内でこのような短絡や地絡事故が発生すると
そのときにアークエネルギーによってガス圧が上昇す
る。第７図はこの様子を示している。時間t₁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波のタン
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GISで
は、各ガス区画毎に衝撃圧力検出リレー（以下SP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８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
ッ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リレーにはこの他幾つ
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。

（ｃ）考案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８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。

このため、圧力上昇が0.005〜0.02Kg/cm³程度の地絡事
故時には、この手段のSPリレーではほとんど検出するこ
とが困難であった。

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。

この考案の目的は、地絡事故によってガス圧が緩慢な変
化を示しても容易にその地絡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。

（ｄ）課題を解決するための手段第１図はこの考案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
ス区画にはガスしゃ断器，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。各ガス充排気部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
介して絶縁アンプ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、メモリ７に記憶していく。メモリ７は４つのブ
ロックMA〜MDに分割され、各ブロックは2N（−Ｎ…−1,
1,…Ｎ）点の記憶エリアで構成されている。すなわち、
エリアMAはガス圧力センサS1で検出したガス圧をＰ（−
Ｎ）からＰ（Ｎ）で2N点分記憶し、エリアMBはガス圧力
センサS2で検出したガス圧を同じくＰ（−Ｎ）からＰ
（Ｎ）分記憶する。同様にして、エリアMCはガス圧力セ
ンサS3で検出した2N点分のガス圧を記憶し、エリアMDは
ガス圧力センサS4で検出した2N点分のガス圧を記憶す
る。各エリアでは、新しいガス圧のデータが発生すると
そのデータが最新のデータとしてＰ（Ｎ）のデータとし
て記憶され、すでに記憶されているデータは１つづつ後
方に押し出されていき、エリアが満杯の状態ではＰ（−
Ｎ）のデータが捨てられる。８は、エリアMA〜MDごと
に、Ｐ（−１）〜Ｐ（−Ｎ）のガス圧の積算値を求める
積算手段であり、９はＰ（Ｎ）〜Ｐ（１）のガス圧の積
算値を求める積算手段である。これにの積算手段8,9の
出力はアンプ10の反転入力端子と非反転入力端子へ導か
れ、ここでそれらの積算値の差をα倍する。さらに、こ
のα倍された積算値の差は比較器11で所定の判定値12と
比較され、α倍された出力が判定値12を上回る場合に地
絡事故発生信号を事故点出力回路13に出力する。

（ｅ）作用上記第１図に示す構成において、いま、ガス区画Ａにお
いて地絡事故が発生したとする。ガス区画Ａ内のエレメ
ントの零相電流をI₀、零相電圧をV₀とすると、第２図に
示すように事故発生点t₁から事故除去点t₂までの期間Ｔ
において零相電流I₀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ガス圧力センサS1の出力は
図のS1のようになる。なお、ガス圧力センサS1の出力は
ガス区画内のガス衝撃波のタンク内での反射，衝突の影
響により高周波成分を含んでいる。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幅されたのち、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S1は高周波成分を取り除い
たのちのエンベロープ波形を示している。

GISに設けられている地絡検出装置（図示せず）の作動
開始タイミングt₀を基準に直前および直後の過渡期間
T₁，T₂を除いた前後の期間は、比較基準期間と標定期間
として設定され、この期間で上記信号S1が評価される。
すなわち、比較基準期間でのＮ点のサンプリングデータ
と標定期間でのＮ点のサンプリングデータとをそれぞれ
Ｐ（−Ｎ）〜Ｐ（−１）とＰ（１）〜Ｐ（Ｎ）としてエ
リアMAに記憶する。なお、第２図に示すように、時間t₀
の前後に過渡期間T₁，T₂を設定し、この範囲での圧力デ
ータのサンプルを行っていないが、このようにするの
は、不安定なデータを除くためである。

図に示すように、信号S1（またはサンプリングデータ
Ｐ）は、時間t₁で地絡事故が発生してから徐々に上昇
し、時間t₂で地絡事故が除去されたときから徐々に下降
する。そして、事故が除去された時間t₂からは、暫くの
間信号S1の大きさは定格ガス圧相当の大きさよりも大き
くなっており、徐々に低下しながら元の定格ガス圧相当
の大きさに戻る。従って、標定期間においての各サンプ
リングデータＰ（１）・・・Ｐ（Ｎ）のそれぞれの大き
さは、比較基準期間の各サンプリングデータＰ（−１）
・・・Ｐ（−Ｎ）のそれぞれの大きさよりも少し大きな
値をとる。そして、標定期間における各サンプリングデ
ータは積算手段９において積算され、比較基準期間にお
ける各サンプリングデータは積算手段８において積算さ
れ、それらの積算値の差がアンプ10において求められ、
さらに同時に、このアンプ10でその積算値の差がα倍
（α≧１）される。このため、比較基準期間の１つのサ
ンプリングデータと標定期間の１つのサンプリングデー
タの差が非常に小さくても、上記の積算と、両者の積算
値の差をα倍することによって、ガス圧の変化を高感度
で検出することができる。すなわち、短絡時に比べてガ
ス圧上昇が少ない地絡時においても、上記のようなサン
プリングデータの積算と、積算値の差をα倍することに
よって高感度で検出することができる。

なお、第１図においてマルチプレクサの出力は事故点出
力回路13にも出力されているために、エリアMAが選択さ
れているときに比較器11の出力が出ていると、ガス区画
Ａにおいて地絡事故が発生したと判定することができ、
エリアMBが選択されているときに比較器11の出力が出て
いるときにはガス区画Ｂにおいて地絡事故が発生してい
ると判定することができる。

（ｆ）実施例第３図はこの考案の実施例のGIS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区画が絶縁ス
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、ガスしゃ断器な
どのエレメントを収納する。本実施例ではＡ区画にガス
しゃ断器（GCB）が収納され、Ｂ区画に断路器（DS）お
よび接地開閉器（ESW）が収納される。また、Ｃ〜Ｄ区
画には断路器（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に連結さ
れているガス充排気部にはガス圧力センサＳが接続さ
れ、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、アンプ20
でα倍されてマルチプレクサ21に導かれる。なお、本実
施例ではアンプ20の通過した信号を地絡検出用信号とし
てマルチプレクサ21に導いているが、後述するように、
ローパスフィルタ６を通過した信号を、さらに、そのま
ま短絡検出用信号としてマルチプレクサ21に導くように
している。上記のように、本実施例ではガス圧のサンプ
リングデータを積算する前にアンプ20でガス圧の検出手
段をα倍に増幅しているが、これは、積算をCPUで行う
ようにしているため、積算の前にアンプを通過させた方
が都合がよいからである。

前記マルチプレクサ21では、ローパスフィルタ６および
アンプ20の出力信号を順次選択しながら、後段のAD変換
器22を通じてCPU23に渡す。CPU23には、アプリケーショ
ンプログラム等が記憶されるROM24と、センサによって
検出されたガス圧のサンプリングデータが記憶されるRA
M25と、接点出力回路26と、操作パネルインターフェイ
ス27および上記AD変換器22が内部バスで接続されてい
る。接点出力回路26は短絡事故や地絡事故の事故発生を
検出した時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27には、表示器28および入力キー29
を含む操作パネル30が接続され、キー入力された地絡圧
力上昇検出整定値（判定値）ΔP_G（判定レベル）をCPU2
3に渡したりする。さらに、上記バスには外部に設けら
れている地絡検出装置31および短絡検出装置32が接続さ
れている。これらの検出装置は、例えばリレー等で構成
され、事故点ガス区画の標定条件として使用される。

第５図は上記RAM25の一部構成図を示している。GISのガ
ス区画はＡ〜Ｆの６区画であるために、各ガス区画のサ
ンプリングデータを記憶するためのエリアもMA〜MFの６
ブロックに分けられている。なお図示はしていないが、
この他に、さらに短絡検出用信号（LPF6の出力）のサン
プリングデータを記憶するエリアも設けられている。エ
リアMAは、ガス区画Ａにおけるガス圧力センサS1による
ガス圧のサンプリングデータ記憶エリアである。但し、
このデータはアンプ20を通過した地絡検出用信号のサン
プリングデータである。第２図に示すように、本実施例
では地絡検出装置31が地絡事故を検出したタイミングt₀
の前後T₁，T₂の期間を過渡期間として、この区間のデー
タを事故点標定のためのサンプリングデータとして使用
しないようにしている。このために、この区間のデータ
は実際にはエリアMAのT₁，T₂の範囲に記憶されるが、演
算に際して使用されることがない。なお、地絡事故発生
タイミングt₀から時間T₃が通過したとき（データＰ
（Ｎ）のサンプル終了時点）に事故点標定のための演算
が行われる。

第６図はCPU23の動作を示すフローチャートである。

装置の動作がスタートすると、ガス圧力センサS1〜S6で
検出された各ガス区画Ａ〜Ｆのガス圧は、ローパスフィ
ルタ６を通過したものとアンプ20を通過したものとに分
割され、それぞれの信号が一定のレートでサンプリング
され、RAM25の所定の領域に記憶されていく。このう
ち、地絡検出用に使用されるデータであるアンプ20を通
過した信号のサンプリングデータＰは、第５図に示すよ
うにガス区画毎に下側から上側に向けて記憶されてい
く。このような動作を繰り返しているときに、地絡検出
装置31が地絡事故を検出すると（n3）、その地絡検出タ
イミングt₀から時間T₃が経過するのを待つ。この間にお
いてもサンプリングデータＰはRAMの各エリアに記憶さ
れていく。時間T₃が経過すると、n5において比較基準期
間においてのガス圧積算値と標定期間のガス圧積算値の
差▲▼が演算される。そして、n6でその積算値の差
と予め設定してある地絡圧力上昇検出整定値ΔP_Gとの比
較が行われ、▲▼がΔPGよりも大きければ、続いて
n7において短絡検出装置32が動作しているかどうかのチ
ェックを行う。もし短絡検出装置32が動作していれば、
その動作を優先し、短絡時標定処理へと移る（n8）。ま
た、短絡検出装置32が動作していなければ、n9に進んで
地絡事故標定処理を行う。それらの標定処理では、その
ときにマルチプレクサ21が選択しているガス圧力セン
サ、すなわちガス区画を事故点（事故発生ガス区画）と
標定し、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27に出力する。したがって、例えばガス
区画Ａが事故点として標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接点や警報ラ
ンプにて事故が発生したことが報知される。

以上の動作により、GIS内部の各ガス区画のガス圧力を
常時監視し、地絡事故が発生した場合に高感度でかつ速
やかに事故発生のガス区画を標定することができる。

なお、上記の実施例ではサンプリングデータを積算する
前に、ガス圧の検出信号をアンプ20にてα倍に増幅して
いるが、もちろん、第１図に示したように、最初に積算
値を求めて、その後に積算値の差をα倍することも可能
である。

（ｇ）考案の効果以上のように、この考案によれば、地絡事故検出手段が
地絡事故を検出する以前の一定期間においてガス圧力セ
ンサで検出したガス圧検出信号の積算値と、地絡事故検
出手段が地絡事故を検出した以後の一定期間においてガ
ス圧力センサで検出したガス圧検出信号の積算値との差
を圧力変化分積算値として求めるようにしたため、上記
圧力変化分積算値が大きく現れ、短絡事故に比較してガ
ス圧の上昇が少ない地絡事故についても地絡事故点の標
定を確実に行うことができる。また、地絡事故検出手段
が地絡事故を検出した時点より過渡期間以前の一定期間
においてガス圧力センサで検出したガス圧検出信号の積
算値と、地絡事故検出手段が地絡事故を検出した時点よ
り過渡期間以後の一定期間におけるガス圧力センサで検
出したガス圧検出信号の積算値とを求めるようにしたた
め、地絡事故発生時に生じるサージノイズによる影響を
受けず、誤動作また誤不動作のおそれがなく、地絡事故
点の標定を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る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図はこの考案の実施例である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RAM
の一部構成図、第６図は同実施例でのCPUの動作を示す
フローチャートである。また、第７図は地絡事故発生時
のGIS内部での圧力変化を示す図であり、第８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。１……GIS容器、２……絶縁スペーサ、S1〜S4……ガス
圧力センサ、8,9……積算手段、10……アンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｈ 5/08 Ｂ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項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、地絡事故を検出する地絡事故検出手段と、前記地絡事故検出手段が地絡事故を検出した時点より過
渡期間T1以前の一定期間における前記ガス圧力センサで
検出したガス圧検出信号の積算値と、前記地絡事故検出
手段が地絡事故を検出した時点より過渡期間T2以後の一
定期間における前記ガス圧力センサで検出したガス圧検
出信号の積算値とを求め、かつ両者の積算値の差を圧力
変化分積算値として求める圧力積算手段と、前記圧力変化分積算値を所定の判定値と比較することに
より地絡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。