JPH09251052A

JPH09251052A - 地絡故障検出装置

Info

Publication number: JPH09251052A
Application number: JP8059402A
Authority: JP
Inventors: Hideki Noda; 英樹野田; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Masao Takahashi; 正雄高橋; Toru Uenishi; 徹上西; Noboru Miyashita; 暢宮下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】地絡故障ガスブロックだけを取り外して修理
・交換し、短時間での送電再開を可能とするために、地
絡故障ガスブロックを確実かつ迅速に検出可能な優れた
地絡故障検出装置を提供する。【解決手段】甲母線１と乙母線２に接続された両側の
絶縁フランジ３の間には、主母線断路器４と単母線管路
５が配置される。各構成機器間は、絶縁スペーサ６によ
ってガス区分される。絶縁フランジ３間の一部が、接地
線７によって１点接地される。絶縁スペーサ６のフラン
ジ部の内側に電流センサ８が内蔵される。電流センサ８
は、しきい値以上の電流のみを事故電流として検出する
ように構成される。電流センサ８には、主導体１１に流
れる電流の大きさと方向を判別可能なセンサ出力検出器
９が取り付けられ、センサ出力検出器９には、検出され
た各電流の大きさと方向を比較して地絡点を検出する比
較検出装置１０が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置
の地絡故障を検出するために設けられる地絡故障検出装
置に係り、特に、その電流センサの配置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置は、接地タンク内に、
絶縁ガスを収容するとともに、遮断器、断路器接地装
置、および母線などの各種の機器を収容して構成されて
いる。この場合、接地タンクは複数の接地タンクから構
成され、この複数の接地タンクを複数の絶縁スペーサを
介して接続することで、複数のガスブロックに区分して
いる。このようなガス区分の形態としては、単体の機器
毎に個別のガスブロックに区分される形態と、開閉装置
全体がいくつかのガスブロックに区分される形態とが存
在する。

【０００３】このようなガス絶縁開閉装置においては、
その内部の機器本体や主導体などの高圧部と接地タンク
との間がインパルス電圧やその他の原因により絶縁破壊
し、続いて系統から短絡電流が流れる場合があり、この
事象は地絡故障と称される。このような地絡故障発生時
には、通常、遮断器などに設置される変流器によってそ
の短絡電流（事故電流）が検出され、この検出に応じて
直ちに遮断器が作動し、この遮断器による送電系統の開
路によって事故電流が速やかに除去されるようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな従来の地絡故障検出方法においては、以上のように
速やかに事故電流を除去できる反面、地絡点が焼損して
いるため、この地絡点の復旧作業を行わない限り、再閉
路して送電することはできない。すなわち、このような
地絡故障発生時においては、送電系統の開路後にガス絶
縁開閉装置の全てのガスブロックを定められた順序に従
って逐一分解点検して地絡点を発見し、その部分の修理
または交換を行い、この作業を完了した時点で初めて再
閉路して送電を開始していた。しかしながら、地絡故障
発生時にこのような逐一的な分解点検作業を行う従来方
式では、地絡点を運よく速やかに発見できれば比較的短
時間で送電を再開することができる反面、地絡点の発見
が遅れた場合には、送電再開も非常に遅れてしまう可能
性があった。

【０００５】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
地絡点を含む地絡故障ガスブロックだけを取り外して修
理・交換し、短時間での送電再開を可能とするために、
地絡故障ガスブロックを確実かつ迅速に検出可能な優れ
た地絡故障検出装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の絶縁スペーサの取付用のフランジ
部の近傍に、内部の主導体の事故電流を検出する電流セ
ンサを設け、各測定点の出力を比較することにより、地
絡点の検出を確実かつ迅速に検出可能としたものであ
る。

【０００７】請求項１記載の発明は、複数の接地タンク
と、この複数の接地タンクを接続して複数のガスブロッ
クに区分する複数の絶縁スペーサと、前記接地タンクの
内部に収容された絶縁ガスおよび機器から構成されるガ
ス絶縁開閉装置に対して、その地絡故障を検出するため
に設けられる地絡故障検出装置において、次のような構
成を有することを特徴としている。まず、前記複数の絶
縁スペーサの各々は、前記接地タンクの外装から露出す
るフランジ部を有する。そして、前記複数の絶縁スペー
サの各々に対して、その前記フランジ部の近傍でかつ前
記接地タンクのシース電流通電経路の内側に、地絡故障
発生時の事故電流を検出する複数の電流センサが設けら
れる。さらに、前記複数の電流センサの各々によって検
出される各電流の大きさおよび方向を比較する比較検出
手段が設けられる。

【０００８】以上のような構成を有する請求項１記載の
発明によれば、接地タンクのシース電流通電経路の内側
に設けた電流センサによって、接地タンクに流れるシー
ス電流の影響を受けることなく、タンク内部の主導体に
流れる電流のみを確実に検出することができる。そし
て、この電流センサの各々によって検出される各電流の
大きさおよび方向を比較検出手段によって比較すること
により、地絡点を含む地絡故障ガスブロックを確実かつ
迅速に検出することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、電流センサが次のような構成を有すること
を特徴としている。すなわち、請求項２記載の発明にお
いて、前記電流センサは、前記事故電流と通常運転時の
負荷電流とを区別するために設定されたしきい値以上の
電流のみを事故電流として検出するように構成される。

【００１０】以上のような構成を有する請求項２記載の
発明によれば、電流センサによってしきい値以上の事故
電流のみを検出することができるため、特に、地絡故障
発生時に微小な電流が流れた場合において、この微小電
流を確実に検出することができる。また、しきい値に満
たない通常運転時の負荷電流を誤って検出することもな
い。したがって、地絡故障発生の検出の信頼性を向上で
きる。

【００１１】請求項３〜５記載の発明は、請求項１また
は２記載の発明において、電流センサの配置およびその
周辺の構成が、次のように限定されたものである。

【００１２】請求項３記載の発明において、前記電流セ
ンサは、前記複数の絶縁スペーサの各々における前記フ
ランジ部の内側部分に内蔵される。この請求項３記載の
発明によれば、絶縁スペーサに予め電流センサを内蔵す
ることにより、現地組立時において、電流センサの取付
作業が不要となり、その分だけ組立作業が容易になる。

【００１３】請求項４記載の発明においては、前記複数
の絶縁スペーサの各々における前記フランジ部の内側部
分に溝が設けられ、前記電流センサがこの溝内に取り付
けられる。この請求項４記載の発明によれば、溝を利用
して電流センサを容易に取り付けることができるため、
組立作業が容易になる。

【００１４】請求項５記載の発明において、前記電流セ
ンサは、前記複数の絶縁スペーサの各々における前記フ
ランジ部の外周に取り付けられる。そして、この電流セ
ンサの外側に前記シース電流通電経路の一部を構成する
導電部材が設けられる。この請求項５記載の発明によれ
ば、絶縁スペーサのフランジ部の外周に電流センサを取
り付けることから、複数の接地タンクの組立後に電流セ
ンサの増設、交換などを容易に行うことができ、設計の
自由度に優れている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下には、本発明による地絡故障
検出装置を適用した複数の実施の形態について、図１お
よび図２を参照して具体的に説明する。なお、図１は、
１点接地方式のガス絶縁開閉装置に対して請求項１〜３
記載の各発明を適用した第１の実施の形態を示す図であ
り、図２は、多点接地方式のガス絶縁開閉装置に対して
請求項１〜３記載の各発明を適用した第２の実施の形態
を示す図である。

【００１６】［１．第１の実施の形態］［１−１．構成］図１に示す第１の実施の形態のガス絶
縁開閉装置において、甲母線１および乙母線２には、そ
れぞれ絶縁フランジ３が接続されている。この両側の絶
縁フランジ３の間には、各母線１，２用の２つの主母線
断路器４と３つの単母線管路５が交互に接続されてい
る。

【００１７】このガス絶縁開閉装置において、主母線断
路器４と単母線管路５は、それぞれ、主導体１１などの
高圧部をタンク１２内に、絶縁ガスと共に収容して構成
されており、この主母線断路器４と単母線管路５の間
は、そのタンク１２間をそれぞれ接続する絶縁スペーサ
６によって互いにガス区分されている。また、甲母線１
および乙母線２とそれに隣接する単母線管路５との間
は、それぞれ絶縁フランジ３と絶縁スペーサ６の両方を
介して電気的およびガス的に互いに区分されている。す
なわち、本実施の形態においては、単体の機器毎に個別
のガスブロックに区分されている。

【００１８】これらの構成機器１〜５は、電気的には、
絶縁フランジ３によって区分される電気ブロック毎に、
接地線７により大地へ１点接地されている。図１におい
ては、具体的には、乙母線２側の主母線断路器４のタン
ク１２の一部が、接地線７によって１点接地されてい
る。また、甲母線１および乙母線２も、それぞれ接地線
７によって１点接地されている。

【００１９】このような構成に加えて、本実施の形態に
おいては、主母線断路器４と単母線管路５からなる電気
ブロック内でのガス区分用の（主母線断路器４と単母線
管路５との間の）４つの絶縁スペーサ６のうちの、接地
点よりも甲母線１側の３つの絶縁スペーサ６の各々に電
流センサ８が内蔵されている。この電流センサ８として
は、具体的には、変流器が使用されている。

【００２０】ここで、絶縁スペーサ６は、その外周に設
けられた取付用のフランジ部によって、タンク１２側の
同様のフランジ部に対して機械的に接続されると共に、
電気的に接続されてシース電流通電経路を形成するが、
本実施の形態においては、各絶縁スペーサ６におけるこ
のような取付用のフランジ部の内側部分に、電流センサ
８が配置されている。すなわち、本実施の形態におい
て、３つの絶縁スペーサ６にそれぞれ設けられた３つの
電流センサ８は、いずれも、タンク１２のシース電流通
電経路の内側に配置されている。また、これらの電流セ
ンサ８はいずれも、地絡故障発生時の事故電流と通常運
転時の負荷電流とを区別するために予め設定されたしき
い値以上の電流のみを事故電流として検出するように構
成されている。

【００２１】そして、この３つの電流センサ８の各々の
出力側には、各電流センサ８からの出力を検出して、主
導体１１に流れる電流の大きさおよび方向を判別可能な
センサ出力検出器９（Ｉ，II，III ）がそれぞれ取り付
けられている。さらに、これらのセンサ出力検出器９
（Ｉ，II，III ）には、検出された各電流の大きさおよ
び方向を比較して地絡点を含むガスブロックを検出する
比較検出装置１０が接続されている。

【００２２】［１−２．作用］以上のような構成を有す
る本実施の形態の作用は、次の通りである。なお、ここ
では、一例として、甲母線１側の主母線断路器４内の矢
印Ａで示す地点（地絡点）において地絡故障が発生した
場合の動作について説明する。この場合、地絡アーク電
流は、主導体１１においては、地絡点Ａに向かう電流Ｉ
ｆ_a1 ，Ｉｆ_a2となって流れ、タンク１２においては、
地絡点Ａから接地点Ｂに向かう電流Ｉｆとなって流れ
る。

【００２３】ここで、各絶縁スペーサ６に内蔵された各
電流センサ８は、シース電流通電経路の内側に配置さ
れ、主導体１１に対して閉ループを形成しているため、
主導体１１に流れる電流のみを検出する。特に、本実施
の形態において、電流センサ８は、予め設定されたしき
い値に満たない通常運転時の負荷電流を検出することは
なく、しきい値以上の地絡電流のみを検出する。そのた
め、各電流センサ８に接続された各センサ出力検出器９
（Ｉ，II，III ）は、地絡故障発生時にタンク１２に流
れる電流や通常運転時の負荷電流などの測定を行うこと
なく、地絡故障発生時における主導体１１に流れる地絡
電流の大きさおよびその方向のみを確実に測定すること
ができる。

【００２４】そして、このセンサ出力検出器９（Ｉ，I
I，III ）からの各出力をさらに比較検出装置１０に入
力し、各々の地絡電流の大きさおよびその方向を比較す
ることによって、地絡点Ａが発生したガスブロックを検
出することができる。図１の例においては、地絡点Ａの
両側に配置された２つの電流センサ８によって、異なる
方向の地絡電流が検出されることになる。すなわち、比
較検出装置１０によって、２つのセンサ出力検出器９
（Ｉ，II）からの地絡電流値の方向の差異を検出するこ
とにより、この２つのセンサ出力検出器９（Ｉ，II）に
それぞれ接続された２つの電流センサ８の間のガスブロ
ック（この場合には、甲母線１側の主母線断路器４）で
地絡が発生したことを自動的に検出することができる。

【００２５】［１−３．効果］このように、本実施の形
態によれば、地絡故障発生時において、地絡点Ａを含む
地絡故障ガスブロックを、自動的に、確実かつ迅速に検
出することができる。したがって、この地絡点の検出に
応じて送電系統を開路した後、このガスブロックだけを
直ちに取り外して迅速に修理・交換することにより、常
に短時間で送電を再開することができる。さらに、本実
施の形態においては、絶縁スペーサに電流センサを内蔵
しているため、現地組立時において、電流センサの取付
作業が不要となり、その分だけ組立作業が容易になると
いう利点もある。

【００２６】［２．第２の実施の形態］［２−１．構成］図２に示す第２の実施の形態のガス絶
縁開閉装置においては、２つの絶縁フランジ３の間に、
５つの単母線管路５が接続されている。このガス絶縁開
閉装置において、隣接する単母線管路５間は、そのタン
ク１２間をそれぞれ接続する絶縁スペーサ６によって互
いにガス区分されている。また、両側の各絶縁フランジ
３とそれに隣接する単母線管路５との間にも、絶縁スペ
ーサ６が配置されており、絶縁フランジ３を介して接続
される図示しない隣接機器との間は、この絶縁フランジ
３と絶縁スペーサ６によって、電気的およびガス的に互
いに区分されている。この図２において、構成機器であ
る５つの単母線管路５は、個別の接地線７によって、そ
れぞれ接地されている。

【００２７】このような構成に加えて、本実施の形態に
おいては、両側の絶縁フランジ３の間に配置された６つ
の全ての絶縁スペーサ６の各々に電流センサ８が内蔵さ
れている。この場合、各電流センサ８は、前記第１の実
施の形態と同様に、取付用のフランジ部の内側部分に配
置されており、したがって、タンク１２のシース電流通
電経路の内側に配置されている。また、これらの電流セ
ンサ８はいずれも、ら前記第１の実施の形態と同様に、
地絡故障発生時の事故電流と通常運転時の負荷電流とを
区別するために予め設定されたしきい値以上の電流のみ
を事故電流として検出するように構成されている。

【００２８】そして、この６つの電流センサ８の各々の
出力側には、各電流センサ８からの出力を検出して、主
導体１１に流れる電流の大きさおよび方向を判別可能な
センサ出力検出器９（Ｉ，II，III ，IV，Ｖ，VI）がそ
れぞれ取り付けられている。さらに、これらのセンサ出
力検出器９（Ｉ，II，III ，IV，Ｖ，VI）には、検出さ
れた各電流の大きさおよび方向を比較して地絡点を含む
ガスブロックを検出する比較検出装置１０が接続されて
いる。

【００２９】［２−２．作用］以上のような構成を有す
る本実施の形態の作用は、次の通りである。なお、ここ
では、一例として、図中右から２つ目の単母線管路５内
の矢印Ａで示す地点（地絡点）において地絡故障が発生
した場合の動作について説明する。この場合、地絡アー
ク電流は、主導体１１においては、地絡点Ａに向かう電
流Ｉｆ_a1 ，Ｉｆ_a2となって流れ、タンク１２において
は、地絡点Ａから近傍の接地点Ｂに向かう電流Ｉｆ₁，
Ｉｆ₂となって流れる。一方、主導体１１において地絡
点Ａに向かう電流Ｉｆ_a1 ，Ｉｆ_a2が流れる結果、多点
接地方式のガス絶縁開閉装置においては、この主導体１
１に流れる電流と反対向きにシース電流Ｉｆ₃ ，Ｉｆ
₄がそれぞれ流れる。

【００３０】ここで、各絶縁スペーサ６に内蔵された各
電流センサ８は、前記第１の実施の形態と同様に、シー
ス電流通電経路の内側に配置され、主導体１１に対して
閉ループを形成しているため、主導体１１に流れる電流
のみを検出する。特に、本実施の形態においては、前記
第１の実施の形態と同様に、電流センサ８は、しきい値
以上の地絡電流のみを検出するため、各電流センサ８に
接続された各センサ出力検出器９（Ｉ，II，III ，IV，
Ｖ，VI）は、地絡故障発生時にタンク１２に流れる電流
や通常運転時の負荷電流などの測定を行うことなく、地
絡故障発生時における主導体１１に流れる地絡電流の大
きさおよびその方向のみを確実に測定することができ
る。

【００３１】そして、このセンサ出力検出器９（Ｉ，I
I，III ，IV，Ｖ，VI）からの各出力をさらに比較検出
装置１０に入力し、各々の地絡電流の大きさおよびその
方向を比較することによって、地絡点Ａが発生したガス
ブロックを検出することができる。図２の例において
は、地絡点Ａの両側に配置された２つの電流センサ８に
よって、異なる方向の地絡電流が検出されることにな
る。すなわち、比較検出装置１０によって、２つのセン
サ出力検出器９（IV，Ｖ）からの地絡電流値の方向の差
異を検出することにより、この２つのセンサ出力検出器
９（IV，Ｖ）にそれぞれ接続された２つの電流センサ８
の間のガスブロック（この場合には、図中右から２つ目
の単母線管路５）で地絡が発生したことを自動的に検出
することができる。

【００３２】［２−３．効果］このように、本実施の形
態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、地絡故障
発生時において、地絡点Ａを含む地絡故障ガスブロック
を、自動的に、確実かつ迅速に検出することができる。
したがって、この地絡点の検出に応じて送電系統を開路
した後、このガスブロックだけを直ちに取り外して迅速
に修理・交換することにより、常に短時間で送電を再開
することができる。さらに、前記第１の実施の形態と同
様に、絶縁スペーサに電流センサを内蔵しているため、
現地組立時における組立作業も容易である。

【００３３】［３．他の実施の形態］なお、本発明は、
前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
範囲内で他にも多種多様な形態を実施可能である。例え
ば、本発明は、図１および図２に示したような機器構成
および配置に限らず、いかなる機器構成および配置を有
するガス絶縁開閉装置に対しても、複数のガスブロック
に区分されている限り、同様に適用可能であり、同様に
優れた作用効果を得ることができるものである。さら
に、前記各実施の形態においては、単体の機器毎に個別
のガスブロックに区分した場合について説明したが、本
発明は、開閉装置全体をいくつかのガスブロックに区分
し、複数の機器を同一のガスブロックとして構成した場
合にも同様に適用可能である。このように構成した場合
には、機器毎の検出はできないものの、ガスブロック単
位での地絡故障の検出は同様に可能である。

【００３４】一方、前記各実施の形態においては、絶縁
スペーサ内に電流センサを内蔵させたが、電流センサの
配置はこれに限定されるものではなく、少なくともシー
ス電流通電経路の内側に配置される限り、絶縁スペーサ
の内外に関わらず、自由な配置が可能である。例えば、
請求項４記載の発明を適用して、絶縁スペーサにおける
取付用のフランジ部の内側部分に溝を設け、この溝内に
電流センサを取り付ける構成も可能であり、この場合に
は、溝を利用して電流センサを容易に取り付けることが
できる。また、請求項５記載の発明を適用して、絶縁ス
ペーサにおけるフランジ部の外周に電流センサを取り付
け、この電流センサの外側にシース電流通電経路の一部
を構成するシャントバーなどの導電部材を設ける構成も
可能であり、この場合には、複数のタンクの組立後に電
流センサの増設や交換などを容易に行うことができ、設
計の自由度に優れている。

【００３５】さらに、本発明において、電流センサ、セ
ンサ出力検出器、および比較検出装置などの具体的な構
成は自由に選択可能である。これに関連して、センサ出
力検出器の機能を含む電流センサを使用したり、あるい
は、センサ出力検出器の機能を、比較検出装置に組み込
むなどの構成も可能である。すなわち、本発明は、絶縁
スペーサにおけるフランジ部の近傍にそれぞれ設けられ
た複数の電流センサと、この複数の電流センサの各々に
よって検出される各電流の大きさおよび方向を比較する
比較検出手段を有する限り、各部の構成は自由に選択可
能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地絡故障
検出装置によれば、複数の絶縁スペーサの取付用のフラ
ンジ部の近傍に、内部の主導体の事故電流を検出する電
流センサを設け、各測定点における地絡電流の大きさと
方向を比較することにより、地絡故障発生時には、従来
行っていたところのガス絶縁開閉装置の逐一的な分解点
検作業を行う必要なしに、地絡点の検出を、自動的に、
確実かつ迅速に検出することができる。したがって、こ
の地絡点の検出に応じて送電系統を開路した後、この地
絡点を含む地絡故障ガスブロックだけを直ちに取り外し
て迅速に修理・交換することにより、地絡故障発生に対
して常に迅速な対応が可能であり、常に短時間で送電を
再開できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地絡故障検出装置の第１の実施の
形態を示す構成図。

【図２】本発明による地絡故障検出装置の第２の実施の
形態を示す構成図。

【符号の説明】

１：甲母線２：乙母線３：絶縁フランジ４：主母線断路器５：単母線管路６：絶縁スペーサ７：接地線８：電流センサ９：センサ出力検出器１０：比較検出装置１１：主導体１２：タンクＡ：地絡点Ｂ：接地点Ｉｆ_a1 ，Ｉｆ_a2 ，Ｉｆ₁，Ｉｆ₂，Ｉｆ₃，Ｉ
ｆ₄：電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上西徹神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者宮下暢神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の接地タンクと、この複数の接地タ
ンクを接続して複数のガスブロックに区分する複数の絶
縁スペーサと、前記接地タンクの内部に収容された絶縁
ガスおよび機器から構成されるガス絶縁開閉装置に対し
て、その地絡故障を検出するために設けられる地絡故障
検出装置において、前記複数の絶縁スペーサの各々は、前記接地タンクの外
装から露出するフランジ部を有し、前記複数の絶縁スペーサの各々に対して、その前記フラ
ンジ部の近傍でかつ前記接地タンクのシース電流通電経
路の内側に、地絡故障発生時の事故電流を検出する複数
の電流センサが設けられ、前記複数の電流センサの各々によって検出される各電流
の大きさおよび方向を比較する比較検出手段が設けられ
たことを特徴とする地絡故障検出装置。
【請求項２】前記電流センサは、前記事故電流と通常
運転時の負荷電流とを区別するために設定されたしきい
値以上の電流のみを事故電流として検出するように構成
されていることを特徴とする請求項１記載の地絡故障検
出装置。
【請求項３】前記電流センサは、前記複数の絶縁スペ
ーサの各々における前記フランジ部の内側部分に内蔵さ
れたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の地
絡故障検出装置。
【請求項４】前記複数の絶縁スペーサの各々における
前記フランジ部の内側部分に溝が設けられ、前記電流セ
ンサがこの溝内に取り付けられたことを特徴とする請求
項１または請求項２記載の地絡故障検出装置。
【請求項５】前記電流センサは、前記複数の絶縁スペ
ーサの各々における前記フランジ部の外周に取り付けら
れ、この電流センサの外側に前記シース電流通電経路の
一部を構成する導電部材が設けられたことを特徴とする
請求項１または請求項２記載の地絡故障検出装置。