JPH0750964B2 - ガス絶縁開閉装置の検電回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常円筒状の密封容器内に高電圧リードな
どの高電圧電極を収納したGISと略称されているガス絶
縁開閉装置や、箱形状の密封容器に高電圧部を収納した
CGISと略称されているキュービクル形ガス絶縁開閉装置
などの、密封容器内に収納された高電圧電極に対する電
圧印加の有無を非接触で検知するためのガス絶縁開閉装
置の検電回路に関する。

〔従来の技術〕

GISやCGISは絶縁媒体として通称SF₆と称される六ふっ化
硫黄でなる絶縁ガスを所定の圧力で密封容器内に封入
し、その中に高電圧リードや遮断器や断路器などの開閉
器を収納して絶縁ガスの高絶縁特性を活用して縮小化さ
れた開閉装置を構成するものである。

GISやCGISはそれ自身高電圧部が外部に露出しない構成
であるとともに、外部から引き込まれる高電圧部もケー
ブルやGIBと略称されているガス絶縁ブスバー、あるい
は、ガス絶縁変圧器、油入変圧器の油入部とガス絶縁部
とを隔てる隔壁とこの隔壁を貫通する貫通ブッシングで
接続するなどによって、外部高電圧部が一切出ない変電
所が構成され、これによって敷地面積が大幅に縮小され
た変電所が実現されている。

ガス絶縁開閉装置の中に含まれる遮断器は所定の遮断回
数に達すると電流遮断部を点検することが規格で定めら
れており、また、内部異常が発生した場合も異常箇所や
異常原因の究明のために内部点検をする必要が生ずる。
このように、開閉装置の内部点検を行う際には、遮断器
や断路器を開いて点検すべき箇所の高電圧電極に電圧が
印加されていない状態にするが、何らかの手違いによっ
て高電圧が印加された状態で点検作業などを行うと感電
事故が発生し人命に係わる災害となる危険性が高いの
で、万一にもこのような災害が発生しないようにするた
めに、外部から高電圧電極に電圧が印加されていないこ
とを的確に知る方法が採られている。

前述のように、このような変電所では高電圧部が外部に
露出していないので、高電圧電極に電圧が印加されてい
ないことを検知するために、密封容器の中に高電圧電極
に対向し接地電位である密封容器に対して絶縁された低
電圧電極を設け、高電圧電極と低電圧電極との間の静電
容量を高電圧側キャパシタンスとし、低電圧電極を大き
な値のキャパシタンス値を持つコンデンサなどを介して
接地してキャパシタンス分圧で定まる電圧を検電するこ
とにより高電圧電極への電圧印加の有無を検知する方式
が採られる。

低電圧電極としては、密封容器に近接した位置に専用の
電極を設ける方法の他に、密封容器内に設置されている
断路器の支持碍子を密封容器に取付けるための取付け金
具を密封容器から絶縁して低電圧電極とする方式、高電
圧リードを密封容器からの所定の絶縁距離を保持すると
ともに高電圧リードにかかる電磁力などの機械力に耐え
るさせための支持具としてのエポキシ樹脂からなる絶縁
スペーサの取付け金具を前述と同じように密封容器から
絶縁して低電圧電極とする方式などがあり、GISに対し
ては専用の電極を設ける方式、CGISに対しては支持碍子
や絶縁スペーサの取付け金具を低電圧電極に兼用する方
式が採用されることが多い。

低電圧側キャパシタンスとして所定のキャパシタンス値
のコンデンサを使用することもできるが、ガス絶縁開閉
装置の信頼性の点からコンデンサなどの回路素子を使用
することが忌避される場合があり、このような場合には
低電圧電極を数ｍのシールドケーブルを介して接地する
構成にしてシールドケーブルのリードと外径側のシール
ド導体との間のキャパシタンスを低電圧側キャパシタン
スにする方式が採用される。

高電圧電極の電圧は数十KVから数百KVと非常に高電圧で
あるが、これに対して低電圧電極に発生する電圧は100V
程度になるように設定される。この低電圧電極の電圧の
設定では前述のように高電圧側キャパシタンスの値を自
由に選択できるのは専用の電極を低電圧電極として設け
る場合だけであるので、低電圧側キャパシタンスを調整
することになるが、シールドケーブルを使用する場合に
はこのシールドケーブルの長さを調整することで簡単に
低電圧側キャパシタンスの値を所要の値に設定すること
ができる。

密封容器の中は絶縁ガスを封入し、しかもその気圧も数
気圧と高くして高い絶縁強度を確保し、これによって絶
縁距離を縮小して縮小化されたガス絶縁開閉装置を構成
しているので、当然密封容器内を気密に保持しておく必
要があるので、検電のために低電圧電極の電圧を外部に
引き出すリードは気密を保持した状態で引き出される構
成がとられている。

第２図は従来の高電圧電極への電圧印加の有無を検知す
るための回路図である。この図において、三相交流電源
１は三相電圧V_a,V_b,V_cを発生しており、これらの電圧は
遮断器や断路器などの開閉器2A,2B,2Cを介して高電圧電
極3A,3B,3Cにそれぞれ印加される構成であり、前述のよ
うに、密封容器の内壁近くに設けられた低電圧電極5A,5
B,5Cと高電圧電極3A,3B,3Cとの間の高電圧側キャパシタ
ンス4A,4B,4Cを形成している。これら高電圧側キャパシ
タンス4A,4B,4Cのキャパシタンス値をそれぞれC_4A,C_4B,
C_4Cとすると、これらのキャパシタンス値は同じ値にな
るように設定されている。ただし、同じ値であるといっ
ても検電であって計測ではないのでそれほど厳密である
必要はない。

低電圧電極5A,5B,5Cからシールドケーブルで引き出され
た端子はスイッチ6A,6B,6Cを介して接地され、シールド
ケーブルのリードとシールドとの間のキャパシタンスと
しての低電圧側キャパシタンス7A,7B,7Cが接地との間に
接続されている。これら低電圧側キャパシタンス7A,7B,
7Cのキャパシタンス値はそれぞれC_7A,C_7B,C_7Cであり、
これらも略同じ値に設定されており、このことは各相の
シールドケーブルの長さを略同じにしていることを示し
ている。

スイッチ6A,6B,6Cは、前述のように実際にはシールドケ
ーブルの外部に引き出された端子をボルト締めで密封容
器に電気的機械的に接続した部分を意味しており、この
端子をボルト締めした状態がスイッチ6A,6B,6Cの「閉」
状態であり、ボルト締めを外して端子を開放にした状態
がスイッチ6A,6B,6Cの「開」状態である。

電圧が印加されているか否かの検知を行うための検電
器、検電端子を電極に触れてこの電極が所定の値以上の
電圧が印加されているときには放電管が放電する方式の
もので、使用者の管電事故を防止するために検電器に付
属のボタンを押さないときには検電器の端子間は内部で
短絡されており、このボタンを押して初めて検電すると
いうようなものが市販されている。放電管の放電光で電
圧印加の有無を表示する方式の他にブザーによって知ら
せる方式のもある。

この検電器を使用して高電圧電極3A,3B,3Cには高電圧が
印加されているかどうかの検知作業は次の順序で行う。

低電圧電極5Aに接続され外部に引き出されているシー
ルドケーブルの外部端子の接地のためのボルトを緩めて
外し、この端子を開放状態にする。この図ではスイッチ
6Aを「閉」の状態から「開」の状態にすることを意味す
る。

検電器の検電端子の一端をシールドケーブル端子に接
続する。

検電器のボタンを押して検電する。

検電端子のシールドケーブル端子から外す。

シールドケーブル端子を接地するためのボルト締め接
続をする。

以上を各相ごとに繰り返し３回検電を行う。いずれの相
も電圧が印加されていないことが判明すると、初めてこ
の部分の高電圧電極部に近づいても感電の恐れはないと
いうことになる。

検電器の検電端子間の電圧、言い換えれば低電圧電極の
電圧v_kは次式となる。

v_k＝（C_4A/C_7A）V_a 他の相もこの式のインデックスを変えるだけの違いであ
り、高電圧側キャパシタンスも低電圧側キャパシタンス
も各相の値を概略同じ値にしているので検電端子間の電
圧も各相で概略同じ値になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように各相ごとにシールドケーブルを低電圧電極に
接続して検電器で検電する方式は原理は簡単であるが、
同じ検電の操作を３回繰り返す必要があるという問題が
ある。このような検電作業が必要なのは前述のように内
部点検の場合であり、頻度の高いものではないが、それ
だけに開閉装置の運転中に検電のために必要な低電圧電
極やシールドケーブルが起因して事故が発生する可能性
を絶無にすべくシールドケーブルの外部端子の密封容器
への接地などもより確実にするために前述のようにボル
ト締めで接続する構成にしている。そのために、１相の
検電作業を行うごとにシールドケーブル端子接地のため
のボルトを緩めたり締めつけたりする必要があり、煩わ
しさがある。

第３図はこの煩わしさを解消するために考えられる方式
を示した回路図である。この図において第２図と共通の
構成体については同じ参照符号を付けることにより詳細
な説明を省略する。この図において、高電圧電極3Aと低
電圧電極5Dとの間の高電圧側キャパシタンス4Dのキャパ
シタンス値をC_4Dとし、この値を他の２つの高電圧側キ
ャパシタンス4B,4Cのキャパシタンス値C_4B,C_4Cの２倍に
設定する。すなわち、 C_H＝C_4B＝C_4C＝C_4D/2 また、低電圧側キャパシタンス７のキャパシタンス値を
C_Lとする。スイッチ６を「開」にしたときの低電圧側キ
ャパシタンス７の端子間に発生する電圧v_kは次式とな
る。

v_k＝（C_H/C_L）（2V_a＋V_b＋V_c） この式から分かるごとく、三相交流電源１の電圧が正常
な状態として平衡三相電圧となっている場合は勿論、零
相電圧のない場合には、 V_a＋V_b＋V_c＝０ であるので、括弧の中の電圧の値はV_aとなり、どれかの
相の電圧だけが零の場合、あるいは１つの相だけに電圧
が印加されている場合の、いずれの場合にも電圧V_kが零
になることはなく、結局、３つの相の低電圧電極5D,5B,
5Cを１つに接続してこの部分に接続した形の低電圧側キ
ャパシタンス７の端子間の電圧を検電することにより１
回の検電作業だけで高電圧電極の高電圧印加の有無を検
知することができる構成となる。

しかし、この方式は高電圧側キャパシタンス4Dのキャパ
シタンス値C_4Dを他の相の高電圧側キャパシタンス4B,4C
のキャパシタンス値C_4B,C_4Cの２倍にする必要がある
が、前述のように、支持碍子や絶縁スペーサの取付け金
具を低電圧電極に兼用する場合には低電圧側キャパシタ
ンスを２倍にするのは不可能であることから、この方式
の採用は不可能であるし、専用の電極を設ける場合でも
低電圧電極の形状や配置を他の相のそれと別のものにす
る必要があることから、ガス絶縁開閉装置を構成する部
品の種類が増加するという問題が生ずる。

この発明は、３つの相の低電圧側キャパシタンスが同じ
値で、しかも検電作業を１回だけ行って３つの相の高電
圧電極の高電圧印加の有無を検知することができるガス
絶縁開閉装置の検電回路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、密封容
器内に第１、第２、第３の３つの相からなる三相の高電
圧電極を収納したガス絶縁開閉装置の各相ごとの前記高
電圧電極に対向して設けられた３つの低電圧電極と、低
電圧電極と接地電位との間に接続され前記高電圧電極と
前記低電圧電極間との間の静電容量よりも充分大きい低
電圧側キャパシタンスとを備え、前記低電圧電極の対地
電圧を検電器によって検電することにより高電圧電極へ
の電圧印加の有無を検知するガス絶縁開閉装置の検電回
路において、前記第２の相と第３の相の低電圧電極を電
気的に接続して前記低電圧側キャパシタンスを介して接
地し、第１の相の前記低電圧電極を前記低電圧側パシタ
ンスの値と実質的に同じ値の相間接続キャパシタンスを
介して前記低電圧側キャパシタンスの低電圧電極接続部
に接続し、前記第１の相の低電圧電極の電圧を検電器に
よって検電するものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、第２の相と第３の相の低電圧
電極を電気的に接続して低電圧側キャパシタンスを介し
て接地し、第１の相の低電圧電極をこの低電圧側パシタ
ンスの値と実質的に同じ値の相間接続キャパシタンスを
介して低電圧側キャパシタンスの低電圧電極接続部に接
続して、第１の相の低電圧電極の電圧を検電器によって
検電すると、第１の相の低電圧電極の対地電圧は第１そ
の相の高電圧電極の電圧の２倍と他の２つの相の高電圧
電極の電圧との和に比例することから、３つの高電圧電
極の電圧が平衡三相電圧の場合でも、１つの相の高電圧
電極の電圧が零の場合でも、１つの相だけの高電圧電極
に電圧が印加されている場合でも、いずれの場合でも検
電される第１の相の低電圧電極の電圧が零になることは
なく、全ての高電圧電極に電圧が印加されていない場合
にだけ零になる。

〔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回路図である。この図において、
第２図と共通の構成体については同じ参照符号を付ける
ことにより詳細な説明を省略する。高電圧側キャパシタ
ンス4A,4B,4Cのキャパシタンス値C_4A,C_4B,C_4Cはいずれ
も従来技術と同じく略同じ値になるように、低電圧電極
3A,3B,3Cの形状や配置を各相共通にしてある。低電圧電
極5B,5Cを電気的に接続しこの接続部を低電圧側キャパ
シタンス71を介して接地する。低電圧電極5Aは相間接続
キャパシタンス72を介して前述の低電圧電極5B,5Cの接
続部に接続する。検電器による検電は低電圧電極5Aに対
して行う。

低電圧電極5Aの対地電圧v_kは低電圧電極5B,5Cの接続部
の電圧v₂に相間接続キャパシタンスの端子間の電圧v₁を
加えたものになるが、低電圧側キャパシタンス71や相間
接続キャパシタンス72のキャパシタンス値C_Lは高電圧側
キャパシタンスのキャパシタンス値C_Hに比べて桁違いに
大きいことを考慮すると、電圧v₂は相間接続キャパシタ
ンス72の有無にかかわらず各相の高電圧電極の電圧の和
に比例する値になり、電圧v₁は高電圧電極3Aの電圧に比
例する値になる。これらの比例定数はキャパシタンス分
圧で決まる値であり両者同じ値であるので、結局、低電
圧電極5Aの電圧は高電圧電極3Aの電圧の２倍と他の２つ
の相の高電圧電極の電圧との和に比例する値になる。こ
れらの関係を式で表せば次式となる。

v₂＝（C_H/C_L）（V_a＋V_b＋V_c） v_k＝v₂＋（C_H/C_L）V_a＝（C_H/C_L）（2V_a＋V_b＋V_c） ここで、 C_H;高電圧側キャパシタンスの値（C_4A＝C_4B＝C_4C＝C_H） C_L;低電圧側キャパシタンスと相間接続キャパシタンス
の値（C₇₁＝C₇₂＝C_L） すなわち、前述の比例定数は（C_H/C_L）である。

前述のように低電圧側キャパシタンス71は従来技術と同
様に低電圧電極に接続したシールドケーブルのリードと
シールド導体との間のキャパシタンス値であるが、相間
接続キャパシタンス72も同じシールドケーブルを同じ長
さ使用することで容易に実現することができる。ただ、
相間接続キャパシタンスとなるシールドケーブルのシー
ルド導体は接地電圧ではないので、密封容器から絶縁す
る必要がある。低電圧電極の電圧は前述のようにせいぜ
い100V程度であるので、この絶縁は容易である。

低電圧側キャパシタンス71や相間接続キャパシタンス72
としてシールドケーブルの静電容量を使用するのではな
く、所定のキャパシタンス値を持つコンデンサを使用し
ても勿論よい。ただ、開閉装置の信頼性の点からこのよ
うな回路素子を使用することを忌避する使用者もあるの
で適宜選択が必要である。

〔発明の効果〕

この発明は前述のように、２つの相の低電圧電極を電気
的に接続してこの接続部を低電圧側キャパシタンスを介
して接地し、もう１つの相の低電圧電極をこの低電圧側
キャパシタンスの値と実質的に同じ値の相間接続キャパ
シタンスを介して前記接続部に接続して、前述のもう１
つの相の低電圧電極の電圧を検電器によって検電する
と、この低電圧電極の対地電圧はこの相の高電圧電極の
電圧の２倍と他の２つの相の高電圧電極の電圧との和に
比例する。その結果、３つの相の高電圧電極の電圧が平
衡三相電圧の場合でも、どれか１つの相の高電圧電極の
電圧が零の場合でも、どれか１つの相だけの高電圧電極
に電圧が印加されている場合でも、いずれの場合でも検
電される低電圧電極の電圧が零になることはなく、全て
の高電圧電極の電圧が零の場合にだけ零になる。一方、
低電圧側キャパシタンスの値は各相で同じでよいので、
支持碍子や絶縁スペーサの取付け金具を低電圧電極に兼
用する方式を採用することができるともに、専用の電極
を低電圧電極として設ける場合は１つの相の低電圧電極
の形状や配置を変えることなく、３つの相全てを同じ形
状、配置の低電圧電極を使用することができるので、た
だ１回だけの検電作業で３つの相の高電圧電極の検電を
行うことのできる検電回路を経済的に実現することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこのこの発明の実施例を示す回路図、第２図は
従来技術の例を示す回路図、第３図は従来技術の別の例
を示す回路図である。 1A,3B,3C……高電圧電極、 4A,4B,4C,4D……高電圧側キャパシタンス、 5A,5B,5C,5D……低電圧電極、 71,7A,7B,7C……低電圧側キャパシタンス、 72……相間接続キャパシタンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密封容器内に第１、第２、第３の３つの相
   からなる三相の高電圧電極を収納したガス絶縁開閉装置
   の各相ごとの前記高電圧電極に対向して設けられた３つ
   の低電圧電極と、低電圧電極と接地電位との間に接続さ
   れ前記高電圧電極と前記低電圧電極間との間の静電容量
   よりも充分大きい低電圧側キャパシタンスとを備え、前
   記低電圧電極の対地電圧を検電器によって検電すること
   により高電圧電極への電圧印加の有無を検知するガス絶
   縁開閉装置の検電回路において、前記第２の相と第３の
   相の低電圧電極を電気的に接続して前記低電圧側キャパ
   シタンスを介して接地し、第１の相の前記低電圧電極を
   前記低電圧側パシタンスの値と実質的に同じ値の相間接
   続キャパシタンスを介して前記低電圧側キャパシタンス
   の低電圧電極接続部に接続し、前記第１の相の低電圧電
   極の電圧を検電器によって検電することを特徴とするガ
   ス絶縁開閉装置の検電回路。