JPS5915444B2 - 管路形電気装置のサ−ジバイパス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＳＦ６ガス絶縁による密閉装置等の接地された
金属ケースのフランジ部間に介在される絶縁部や、密閉
形開閉装置に接続された電カケープルのシース絶縁部の
構造を改良して装置に高周波高電圧が発生するのを防止
できるようにした管路形電気装置のサージバイパス装置
に関する。

ＳＦ６ ガス給線の密閉形開閉装置は円筒状金属ケース
、充電部導体、導体支持用固体絶縁物及びＳＦ６ガスで
構成される。

金属ケースは安全性から必ず接地されなければならない
。

この金属ケースを２点以上の多点接地とするか、１点接
地であっても金属ケースが１ターンを構成すると、導体
とケース間が近距離であることから導体の通電電流によ
る電磁誘導によってケースにはシース電流が流れること
になる。

このシース電流は開閉装置が単相形で大電流定格である
程大きな電流となる。

即ち３相形の場合ば３相の電流が合成されてシース電流
は小さな値となシ問題は殆んどない。

このシース電流は単相形の場合は通電電流の約７０％以
上にもなるといわれている。

シース電流が流れると次のような問題が発生するために
、適当にケースフランジ部を絶縁し、架台や大地からも
絶縁し、絶縁ブロック毎に１点接地する方法がある。

■ ブッシング形変流器をケース外周に設置する場合、
ケースにシース電流が流れると鉄心と２次３次巻線に１
次電流の磁束が鎖交しなくなりブッシング形変流器を構
成出来なくなる。

■ 金属ケースの胴部およびフランジ部はシース電流を
通電しても過熱しないようにしなげればならなくなり高
価となる。

■ 接地線や装置が摺付けられる大地中に埋設した接地
メツシュは接地事故電流を２秒間通電可能な熱容量に応
じてそのサイズが決められておシ、事故通電が５０ＫＡ
に対しても一般に２００順程度である。

この接地線は３５０Ａ程度の連続通電容量しかないため
、シース電流を通電するだめには接地線、接地メツシュ
の通電容量が増加する必要があり、高価となる。

ここで従来装置の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。

第１図の如き２重母線方式の地中送電系統を密閉形開閉
装置で構成した１例の側面図を第２図に示す。

ここで１は母線、２は断路器、３はガスしゃ断器、４は
母線接地装置、５は計器用変成器、６はケーブルヘッド
、７はケーブルである。

第２図に於て生母線１は３相形とし、他の機器は単相形
とする。

単相形機器の脚部９及び架台８は大地間と全て絶縁し、
単相機器の適当なブロック毎に機器のブース両端フラン
ジ相互間を絶縁したフランジ絶縁部を１２で連結し内部
に図示しない母線を挿通した夫々金属ケース２３の端部
には、第３図に示すように金属フランジ２１が設けられ
る。

この金属フランジ２１０対向面間に固体絶縁物であるス
ペーサ２０を介在させて、これらをボルト２４及びナツ
ト２５により機械的に固着している。

尚スペーサ２０とフランジ２１の対向面間には金属ケー
ス２１内に封入したＳＦ６ガス２７をシールする為のバ
ッキング２８を介在させている。

そしてスペーサ２０の中央部には前述した母線が支持さ
れている。

ここで両フランジ２１間が電気的に接続されないように
一方のフランジ２１とボルト２４間に絶縁カラー２６を
介挿している。

又スペーサ２０のボルト挿通部には埋込金物２２を設け
である。

各絶縁ブロック毎に接地線１１により１点接地とすれば
シース電流は流れなくなる。

３相母線１は多点接地してもシース電流は殆んど無視出
来るので多点接地とする。

一方第２図に於いて、機器脚部を架台８又は大地と絶縁
するには絶縁ワッシャーや絶縁ボルト等の脚部絶縁物９
によって絶縁している。

一方、電カケープルのケーブルヘッド６に於けるシース
絶縁部１３の従来の実施例を第４図を参照して示す。

一般に電カケープル７に於けるシースはシース電流防止
のだめにクロスボンド方式により１端を接地し、他端を
絶縁してい１合がある。

第４図は密閉形開閉装置とのケーブル接続部の構造図で
ある。

電カケープルシース４９は大地より絶縁され、鉛被の絶
縁を保護するアレスター５０が接続されている。

又、絶縁筒用フランジ５１を持つ絶縁筒４８によシ密閉
形開閉装置側のケース４１からも絶縁されている。

密閉形開閉装置のケース４１は、ケーブル接続部用架構
４７と架構用絶縁板４６により絶縁されており、図示し
てない部分で接地されている。

尚４２はブッシングの円錐形絶縁筒で、４３はケース４
１内に封入したＳＦ６ガスである。

４５はケース４１内をガス密に閉塞する端板である。

このような構造を採用することによシ密閉形開閉装置と
電カケープルは絶縁ブロック毎に１点接地し、シース電
流が流れることを防止している。

しかしこのような１点接地方式を採用すると、例えば２
７５ＫＶの第２図乃至第４図のような構成の場合に、ガ
スしゃ断器３・や、断路器２或いは母線接地装置４のＫ
Ｈｚオータ二の開閉サージが後述の如く増巾されて、第
２図のフランジ絶縁部１２や脚部絶縁物９に約７Ｋ Ｖ
−ＬＯＭＨｚオーダーの、又、ケーブルシース絶縁部１
３には約１００Ｗ−数十ＭＨｚオーダーの高周波サージ
が発生し、各絶縁部１３，９，１３沿面に気中放電が発
生する場合がある。

一方、これらの高周波サージはＩＯμＳ程度で減衰する
ために接地線１１や密閉形開閉装置のケースやケーブル
のシースを熱的に上昇させる程のエネルギーではない。

ところでこれらのサージは接地メツシュ１０および低圧
制御系に高周波サージとして流入又は誘導される。

従って、接地メツシュ１０の各所から立ち上る接地線１
１相互間にかなりの高周波高電圧が発生し、接地メツシ
ュ１０の電位は瞬間的にはかなりの高電圧となる。

一方、制御ケーブルのシースが両端接地されていてもシ
ースの両端間が高電位差となり、制御ケーブルの芯線と
接地間、この芯線相互間にもかなりの高周波高電圧が発
生する。

制御箱や配電盤のケースはその地点で接地されているが
、制御ケーブルは遠方から接地メツシュ１０上に布設さ
れて、制御箱や配電盤内の制御装置や保護装置に接続さ
れているので遠方のサージが盤内にもたらされ、装置の
通電部と盤ケース間にかなシの電位差が発生し、両者の
間で絶縁破壊する場合がある。

通常の制御装置、保護装置や制御ケーブルは商用周波２
０００Ｖ−を分間の絶縁耐力を有するが、サージに弱い
トランジスタや通信装置は破壊することになる。

又、制御回路にもサージが重畳され誤動作の原因ともな
る。

ガスしゃ断器３や断路器２の開閉サージは従来ＫＨｚオ
ーダの高周波であるといわれている。

密閉形開閉装置の場合ケース内のガスしゃ断器３や断路
器２の開閉によシ導体にＫＨｚオーダのサージが伝播し
、これがケースに誘導され他のケースにも伝播しようと
するが、ケースに絶縁部があると開放端となり２倍の振
巾となって反射され、反対側の絶縁部で更に反射増巾さ
れ、これが繰返されついて気中沿面放電するに十分な高
電圧とな勺、火花放電となってその回路の固有周波数と
共振してＭＨ２オーダの高周波となってしまう。

絶縁部の一部を例え短絡したとしても、このような高周
波領域ではわずかなインダクタンスがあってもかな９の
インピーダンスとなり効果はなく火花放電はなくならな
い。

従って火花放電を防止するためには絶縁部を全域にわた
って短絡しなげればならなくなり、１点接地方式を採用
した効果がなくなる。

従って本発明は上述の開閉サージが、接地系や制御系に
誘導されるそのサージレベルを低減し、制御、保護、監
視装置に悪影警を及ぼさないよう 。

にした管路形電気装置のサージバイパス装置を得ること
を目的とする。

この目的を実現する為本発明によれば、商用電波領域で
はシース電流を流さないように十分な絶縁耐力を保持し
ＸＭＨｚオーダの高周波領域では殆んど短絡状態で高周
波を通電出来る構造にして高周波サージ電圧レベルを低
減するようにしだものである。

本発明の実施例を第５図乃至第７図に示す。

第３図と同一部分に同符号を記した第５図は、密閉形開
閉装置のフランジ絶縁部分の金属ケース内に同軸円筒電
極３０を配置し、この電極３０と片側金属ケース２３Ｂ
は溶接等により電気的には接続状態とし、他方の金属ケ
ース２３Ａとの間に微、小ギャップを設け、この間に誘
電率の高い絶縁物、例えばエポキシ樹脂（比誘電率′−
８−６）を同軸円筒に構成させた絶縁筒３１Ａを配置す
る。

絶縁筒３１Ａはその端部で金属ケース２３Ａ、２３Ｂの
両フランジ２１でしめつけられるような絶縁フランジ３
１Ｂを一体化した構成となっている。

両フランジ２１は絶縁物のフランジ３１Ｂとボルト２４
のフランジ２１貫通部に設けた絶縁カラー２６をはさん
でいるため絶縁され、金属ケースの他の接続部であるス
ペーサフランジ部６０では特に絶縁する必要がなくなる
。

このようにすれば絶縁筒３１Ａの両側即ち同軸円筒電極
３０と金属ケース２１Ａ間のキャパシタ・ノ フｌｒ＋ ここで ａ：ケース２３Ａの内径に） ｂ二同軸円筒電極３０の外径 （ホ） １：ａ、ｂの対向長さ （ハ） ゛ε：絶縁筒３
１Ａの絶縁材料の誘電率 となり、インピーダンスはｚ＝１／ωＣであるから、商
用周波領域ではＭΩオーダーであｐｔ。

ＭＨ２領域ではΩオーダーの構成にすることは容易であ
る。

上式で明らかなようにキャパシタンスはｌに比例するわ
けで、■を十分大きく俄ることにより、自在にキャパシ
タンスを大きく惚れる。

そして本発明構成によれば前記ｌを十分に大きくとれる
。

また、キャパシタンスを構成する部材即ち電極３０と金
属ケース２３Ａが同軸円筒状であり、高周波電流が円周
上むらなく分布するため、極めてインダクタンスが少な
くなり、高周波領域においても純粋なキャパシタンスと
して作用するため、高周波サージを通過させる効果は極
めて高い。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、第４図では
ケーブル端末部に絶縁筒４８を設けたが、この実施例で
はケーブル端末部６１には絶縁筒を設けていない。

円錐形絶縁筒４２の基部に設けられたフランジ部６２の
端部を直角に折曲し、ケース４１内面と平行して同軸円
筒電極６３を構成する。

この電極６３は、そのフランジ部６２でケース４１内を
ガス密に閉塞する端板４５と電気的に接続される。

ケース４１内面と電極６３が対向する面間には絶縁筒６
４が介在され、この絶縁筒６４の端部はケース４１のフ
ランジ４１ａと前記端板４５の対向面間にバッキング６
８を介して配置され、ボルト６５及びナツト６６により
連結固着される。

尚ボルト６５を介してケース４１と端板４５間が電気的
に接続されないように絶縁カラー６７を設けである。

この構成によっても電極６３とケース４１間に十分大き
なキャパシタンスをとることができる。

一方、第７図の実施例はケーブル端末部のケース４１の
中間部にキャパシタンス構成部材を介在させたもので、
その構成は第５図を垂直形にしたもと考えてもよい。

従ってその詳細説明は省略し、第５図と同一部品に同一
符号を記しておく。

第６図及び第７図に示した絶縁構成によっても高周波サ
ージに対してはその内蔵キャパシタンスにより、はぼ短
絡状態が実現できる。

またこの内蔵キャパシタンス構造は密閉型開閉装置のケ
ースの絶縁部の外側に付加したキャパシタンスと異な９
、外部気象条件等の外的状態の影響を受けない利点があ
る。

以上の説明は密閉形開閉装置のフランジ絶縁部やケーブ
ルシース絶縁部の実施例について述べたが、機器脚部の
絶縁部にも容易に実現出来る。

一般に円筒同軸状構成で、外側ケースのフランジ相互間
が適当に絶縁され、扛つこのケース内に中心導体が配置
される場合で更に中心導体に開閉サージが伝播されるよ
うな構造の装置、例えば管路気中送電線等にも容易に適
用出来る。

このような管路形電気装置に於いてその管路ケース絶縁
部及び管路ケースと大地との絶縁部に上述の如く商用周
波領域に於ては絶縁状態を維持し、高周波領域で通電状
態を確保する高周波バイパス装置を設けるようにした本
発明によれば次のような効果がある。

■ 商用周波領域では大きなシース電流を流さないので
ブッシング変流器の特性は良好であり、接地線や接地メ
ツシュを過度に熱することがない。

■ 開閉サージが発生しても、密閉形開閉装置のケース
絶縁部やケーブル絶縁筒の高周波サージは消失又は大巾
に低減され、制御、保護、監視装置への誘導サージも大
いに軽減され、これらの装置の絶縁破壊や劣化又は誤動
作を起こすことがない。

尚実験結果によれば、本発明を採用することによってサ
ージ電圧を約１／ １５以下に又周波数を２桁程度軽減
することができることを確認した。

■ キャパシタンスをケースの内側に形成しているので
外部気象条件等の外的状態の影響を受けることがない。

■ ケース内側にケースと平行に電極を配置するので必
要な容量のキャパシタンスを得るこトカできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２重母線方式の単線結線図、第２図乃至第４図
は従来の密閉形開閉装置の側面図、フランジ絶縁部およ
び電カケープルシース絶縁部の構造図、第５図乃至第７
図は本発明の異なる実施例を示す夫々断面図である。 １・・・母線、２・・・断路器、３・・・しゃ断器、４
・・・接地装置、５・・・計器用変圧器、６・・・ケー
ブルヘッド、７・・・電カケープル、８・・・架台、９
・・・脚部絶縁物、１０・・・接地メツシュ、１１・・
・接地線、１２・・・フランジ絶縁部、１３・・・ケー
ブルシース絶縁部、２０・・・スペーサ、２１・・・金
属フランジ、２３・・・金属ケース、２６・・・絶縁カ
ラー、２７・・・ＳＦ６ガス、３０・・・同軸円筒電極
、３１・・・絶縁筒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に導体を挿通する金属ケースの金属ケース間又
   は大地との間を絶縁物を介して絶縁する装置であって且
   つ前記導体に開閉サージが伝播されるものに於て、前記
   金属ケースに発生する開閉サージをケース絶縁部分をバ
   イパスさせるため、金属ケースと同軸構造の静電容量を
   ケース絶縁部分の金属ケース内に内蔵させてなる管路形
   電気装置のサージバイパス装置。 ２ 第１及び第２の金属ケースのフランジ間を絶縁物を
   介して連結し、前方金属ケース内に於て一端が金属ケー
   スの一方と電気的に接続され他端が他方の金属ケースと
   平行して配置される同軸円筒電極により静電容量を形成
   した特許請求の範囲第１項記載の管路形電気装置のサー
   ジバイパス装置。 ３ ケーブル端末部に於て、金属ケースと金属ケースを
   閉塞し、且つ前記ケーブル端末部を支持する端板との間
   に前記静電容量を形成した特許請求の範囲第１項記載の
   管路形電気装置のサージバイパス装置。 ４ グープル端末部の円錐形絶縁筒部を収納する金属ケ
   ースの金属ケース接続部に於て静電容量を形成するよう
   にした前記特許請求の範囲第２項記載の管路形電気装置
   のサージバイパス装置。