JPS59169306A

JPS59169306A - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JPS59169306A
Application number: JP58043120A
Authority: JP
Inventors: 悟柳父; 進西脇; 萩森　英一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-09-25
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06103963B2; DE3475852D1; US4570042A; EP0122728B1; EP0122728A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は導体部分を絶縁性ガスが封入された接地電位の
金属容器内に収納したしゃ断器、断路器母線等から構成
されるガス絶縁開閉装置に関する〔発明の技術的背景と
その問題点〕変電所とか開閉所の所要面積の減少、臨海地区での耐塩
害構成の容易さ等から、開閉装置を構成するしゃ断器、
断路器、母線等の一連の機器を絶縁ガス例えばＳＦ、ガ
スを充填した接地金属容器内に収容するガス絶縁開閉装
置が多く使用されている。

ところでこの種装置において変電所に用いられる断路器
は、変電所内機器の電力系統からの切り離しや、回路の
切り換えの目的で開閉操作される。

断路器の開閉は隣接したしゃ断器が開路の状態で行われ
、断路器はそのしゃ断器に至る変電所内の短い線路の微
少な光電電流を開閉する。第１図は変電所における開閉
装置の構成の一例を示し、図中符号ｌ乃至１７は断電器
を、２１乃至部はしゃ断器を、　３１　、３２は夫々母
線を４１　、４２は変圧器を、また５１　、５２　、５
３は送電線圧を示す。例えば断電器ｌは既に開状態にあ
るしゃ断器２】までの短い線圧区間Ｉを開閉し、断電器
４は断電器５およびしゃ断器ηが間圧のときに線圧区間
■を開閉し、断電器６はしや断器２２までの短い線圧区
間■を開閉する。

また、断路器３　、５　、１１　、１４　、１７が開路
の状態で断路器９は母線３１を開閉する。ここで通常点
線で囲んだａはパンク回線、ｂはライン回線またＣはタ
イ回線と呼ばれる。

断路器によって充寵々流をしゃ断する際に多数回の再点
弧が発生するが、この再点弧がもとで、断路器内部で地
絡することがある。変電所内に多数採用されている断路
器は系統電圧が同一の場合同一のものが用いられて因る
が、これらの断路器の全てが同時に地絡することはなく
、特定の断路器のみが地絡する現象が見受けられた。と
の地絡を起した断路器と地絡を起していない健全な断路
器とを単体の耐電圧試験で比較しても伺らの差がなく、
またガス絶縁開閉装置内の特定個所の断路器のみが地絡
する現象がみられ、その原因は種々の実験研究の結果に
かかわらず明らかではなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、断路器によ
って充電電流を開閉した時の再点弧サージによる断電器
極間からの地絡事故の発生を防止し、しかも経済的々ガ
ス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成する為に、ガスしゃ断器、ガス
断路器およびガス絶縁母線等から構成されるガス絶縁開
閉装置において、全ての断電器の可動電極側端子が負荷
線路側に接続されるように配置構成することを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

まず本発明の説明に先だち、断路器が光電々流をしゃ断
する現象について説明する。

ＳＦ６ガス絶縁開閉装置は第１図に示す如く断路器、し
ゃ断器、母線等の各充電部を、または、その一部をＳＦ
、ガスを封入した接地電位の金属容器内に収納して構成
したものである。このようなＳＦ６ガス絶縁開閉装置に
よる変電所のＳＦ、ガス断電器によって、充電電流をし
ゃ断する際に、第２図に示すような階段状の対地電圧が
観測される。第２図において６１　、７１はそれぞれ断
路器の負荷側端子、電源側端子の対地電圧である。第２
図の波形は次のように説明される。すなわち５開極とほ
ぼ同時に微小の充電電流はその零点でしゃ断され、その
とき負荷側の線路にはしゃ断瞬時の電源電圧ｖ１が残留
している。電源電圧は交流であって変化するから、断路
器の極間にはこの線路の残留電圧と電源電圧の差が印加
さり、る。このとき断路器はまだ開極途上であって、極
間絶縁回復が十分でなく、極間電圧ｅ、で再点弧する。

すると、流れる過渡電流が減衰するとすぐしゃ断が成立
し、負荷１１１！Ｉ線路の電圧はそのときの電源電圧ｖ
２と一致した大きさで残留する。電源電圧はさらに変化
するから、極間電圧ｅ２でふたたび再点弧を発生する。

以下同様にして極間電圧ｅｌ＋ｅ＋ｙｅｌｌ＋ｅｌ＋ｅ
？＋ｅ８＋”””　テ再Ａ弧を繰返す。断路器の極間距
離は次等に大きくなるので、多くの場合ｅａ　＞　８７
　＞・・・・・・＞　ｅ２　＞　ｅｌである。

断路器の極間絶縁ｅが回復して電源電圧波高値■。

の２倍以上（ｅ＞２Ｖ１）になれば、再点弧せずしゃ断
は完了する。

そして、これら再点弧のとぎに第２図８１に示すように
サージ電圧が発生する。このサージ電圧の過渡振＠は、
開閉する負荷側の線路が短いため周波数が高く、多くの
場合、数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚに達する。さらに、このサ
ージ電圧は、線路の電圧が電源電圧を中心にして振動す
るように発生する。

断路器によって光電電流を遮断する際に多数回の再点弧
が発生するが、線路側の残留電圧は最大で電源狽ｉ電圧
波高値である。最大の再点弧サージを考える場合、電源
側が電源電圧の波高値であって負荷側線路が逆極性の電
源電圧波高値で再点弧したときを検討すれば十分である
。このときのサージ電圧の極性は電源電圧の極性と一致
する。

第３図は８Ｆ、ガス絶縁断路器の極間と上記の再点弧時
のアークの様子を示す。第３図において、１０１は可動
電極、１０２は可動［１１１１の接触子、１０３は可動
側のシールドである。一方１０４は固定側の接触子、１
０５は固定側のシールド、１０６は接地電位の金属容器
、１０７はＳＦ、ガス、ｌＯ８は再点弧アークをそれぞ
れ示す。可動電極１０１１４、閉路状態においては固定
側接触子１０４に接しているが、開極時には図示右方に
駆動され、最終的には可動側のシールド１０３内に収納
される。この可動電極１０１の駆動の途中において、前
述のような再点弧が多数回発生し、このときアーク１０
８が形成される。

再点弧によって断路器の極間にアーク１０８が形成され
、第２図１のようにサージ電圧８１が接地電位のタンク
１０６との間に発生すると、このサージ畦土８１によっ
て断路器極間から地絡することが有ることが判明した。

即ち符号１０９が地絡アークである。この地絡が発生す
るサージ電圧の大きさは、第３図においてアーク１０８
が無いときの対地耐電圧または、アーク１０８を針金で
模擬したときの対地耐′４圧よりもかなり低く、従って
、この地絡電圧は静電界だけでは決まらず、アークｌｏ
８の発生と大きく関係することが判明した。

一方耐電圧比較試験に於て、Ｐラド状の電極と平板状の
電極を対向配置したとき、ロンド状電極が正電位即ち不
平等電界の原因となる側の電極が正の電位のときに、ロ
ンド状電極が負の電位のときよりも耐電圧が低くなる現
象が知られている。

そこで発明者等は前述したサージ電圧の大きさがアーク
の存在で変化し、その結果地絡電圧に大きな影響を与え
ることと、耐電圧比較試駿における現象とが、ガス絶縁
開閉装置における断路器の耐電圧に対しても関係がある
のではないが考えた。

このことが本発明を完成させるに至った動機である。そ
こで、発明者らは、第１図に示された構成のＳＦ、ガス
絶縁変電所において使ｊ＋３される全ての断路器の可動
電極ｆ！ＩＩ端子が、負荷線路側に接続されるようＫＳ
Ｆ６ガス絶縁開閉装置を構成した。

上述のことを考慮して構成した本発明に係るガス絶縁変
電所を構成するガス絶縁開閉装置の一実施例を第４図に
示す。第４図は第１図ｐて示したスケルトン図を基に、
断路器の部分を可動剛接ハメ子と固定側接触子の配置状
態がイつかるよう臀き直したものである。ｌ乃至１７は
ＳＦ、ガス断路器、２］乃至あはＳＦ６ガスしゃ断器、
　３１　、３２はｓＦ６ガス絶縁母線、４１　、４２は
変圧器を示す。１０１，１０３，１０５　Ｈ”Ｃれぞれ
５Ｆ６ｊＪス？３縁断路器の可動電極、可動佃シ−ルド
、固定側シールドを夫々示し、全てのＳＦ６ガス断路器
ｌ乃至１７の夫々可動電極１０１　、可動側シールド１
０３を含む可動電極の端子が、それぞれしゃ断すべき負
荷線路側に、すなわち各ＳＦ。ガス断路器によって電源
から切り離されるＳＦ６ガスしゃ断器の端子側に接続さ
れている。

ここでしゃ断すべき負荷線路側について説明する。まず
断路器ｌについて考えると、断路器ｌを開路する場合、
断路器ｌの開路に先立ってしゃ断器２】が開路される。

その後断路器ｌを開路することになる。そして開路状態
に於いては断路器ｌの可動電極１０１側はしゃ断器２１
が開路されているので無電圧であり、固定側の電極は変
圧器４１に接続され課電状態に゛ある。本発明において
は断路器の開離特電圧がかからない側を負荷線路側と呼
ぶ。

一方断路器２，３を考えると、この断路器２或いは３の
開路に先立ってしゃ断器２】が開路される。

次いで断路器２或いは３が開路されるが、この状態では
断路器２或いは３の固定側の電極が、母線３２或いは３
１に接続されるので課電されることになり、従って断路
器２，３に於いてはしゃ断器２１側が負荷線路側となる
。同様の考えで断路器４乃至１７の負荷線路側を説明で
きる。

次に上述の如く構成されたＳＦ６ガス絶縁開閉装置にお
いて、ＳＦ６ガス断路器が充電電流をしゃ断する際に、
前述のように負荷側の線路に電圧が残留し、仁の残留電
圧と逆極性の電源電圧のときに再点弧が発生すると大き
なサージ電圧が発生する。

このときのサージ電圧の極性は第２図に示すように電源
電圧と同一となる。したがって、この場合、ＳＦ６ガス
絶縁断路器の可動電極の端子が負荷側線路に接続されて
いるか、すなわちこの端子がＳＦ。

ガス絶縁断路器によって電源から切り離される８Ｆ、ガ
スしゃ断器の端子側に接続されているかの、又は反対に
電源側に接続されているかどうか■の条件によって、再
点弧が発生するときの負荷側線路の残留電圧の極性の条
件■、断路器の極間で再点弧が発生する直前の両電極の
電位■■と発生するサージ電圧の極性■との関係は、第
５図に示すように４つのケースに分類される。

第５図を電極形状とともに書き直したものを第６図に示
す。

さて、これら４つのケースにおいて、地絡する電圧は、
電極形状や接地電位のタンクまでの距離が同じであって
も大きく異なり、地絡電圧の最も低いケースはケース４
であることが、発明者らの多数回の試験によって確めら
れた。ケース４において地路電圧が最も低いことは、ロ
ンド対平板の電極における耐電圧が、ロンド側が正の實
２位やとき、すなわち不平等電界の原因とガる一極側が
正の電位のときに、その反対の場合よりも低くなる現象
と関係が深いと思われる。

ところで、この地絡電圧が最も低く々るケース４は、第
１図に示す開閉装置の構成において、断路器の固定電極
が、しゃ断すべき負荷線路側に、すなわち、電源から切
り離されるしゃ断器側に接続されているときにしか発生
しない。第４図に示す本発明の実施例においては、ＳＦ
、ガス断路器の可動電極が、全て、しゃ断すべき負荷線
路側に、すなわち、電源から切り離されるしゃ断器側に
接続されているので、上記ケース４、すなわち地絡電圧
が最も低くなる条件は発生しない。従って、地絡事故が
発生しにくい変電所を提供することができる。

第７図及び第８図はＳＦ６ガス絶縁断路器の一表施例構
造をそれぞれ示す。第７図に示す断路器は固定側端子と
可動側端子とが、同一直線状に構成されており、第８図
に示す断路器は固定側端子と可動側端子とが直交するよ
う構成されている。

第７図、第８図において、断路部１１０は固定側接点１
１１と可動側接点１１２とから構成されている。

固定側接点１１１は金属容器１０６１１３間に挟持され
た絶縁スペーサ１１４で支持されている。固定側接点１
１１の先端には複数の固定側接触子１０４が設けられ、
その先端は電界緩和用のシールド１０５で覆われている
。次に可動側接点１１２の構成は、第７図と＄８図とで
異る為、まづ第７図の可動側接点１１２側の構成につい
て述べる。可動側接点１１２は金属容器１０６　、１１
５間に挟持された絶縁スペーサ１１６に支持されており
、力）つ端子１１７を介してしや断器または母線に接続
されている。可動側接点１１２の先端には複数の可動側
接触子１０２が設けられ、その先端は電界緩和用のシー
ルド１．Ｑ３で覆われている。可動電極１０１は、可動
側接点１１２内を図示左右に移動可能に取り付けられて
いる。可動電極１０１内にはピニオン１１８とこのピニ
オン１１８に噛み合うラック１１９が設けられており、
ラック１１９は操作ロッド１２０を介して操作機構１２
１により回転されるよう構成されている０次に第８図の可動側接点１１２側の構成について述べる
。可動側接点１１２は金属容器１０６の盲蓋１２２に絶
縁筒１２３を介して取付けられる。可動側接点１１２の
先端には複数の可動側接触子１０２が設けられ、その先
端は電界緩和用のシールドｉ０３で覆われている。可動
電極１０１は可動側接点１１２および絶縁筒１２３内を
図示左右に移動可能に取り付けられ、操作ロッド１２０
を介して操作機構１２１に連結されている。可動側接点
１１２は金属容器１０６に絶縁スペーサ１２４を介して
絶縁保持される導体１２５に電気的に接続され、可動側
接点１１２の移動方向と直角方向に導出される。これら
断路器を用いて第１図に示すような開閉装置を構成する
場合、第８図に示す断路器を用いる場合は、その可動側
電極の端子をしゃ断すべき負荷線路側すなわち電源から
切り離されるしゃ断器側に接続するか否かによって、開
閉装置のレイアウトは変化する。これに対し、第７図に
示す断路器を用いる場合にはこのようなことはない。す
なわち、第１図に示すような開閉装置において、断路器
の可動側電極の端子を全てしゃ断すべき負荷線路１則に
、す々わち。

電源から切り離されるしゃ断器の端子側に接続する場合
に、第７図に示す断路器を用いる方が便利である。

ＳＦ、ガス絶縁開閉装置におけるＳＦ６ガス断路器およ
びとの断路器としゃ断器等とを接読するガス絶縁線路は
系統電圧によって定められている試験・電圧値に耐えな
ければならない。一方ＳＦ６ガス断路器の開極または投
入状態の対地絶縁耐力は前述の再点弧時の対地絶縁耐力
の低下の現象があるために、従来ではガス絶縁線路の対
地絶縁耐力よりも高く、設定されてｂた。しかし、ＳＦ
、ガス断路器の可動側電極の端子をそれぞれしゃ断すべ
き負荷線路側に、すなわち、各ＳＦ、ガス断路器によっ
て電源から切り離されるＳＦ、　Ｌや断器の端子側に接
続する場合には、前述のように再点弧時の対地絶縁の低
下の問題がほとんどなくなる。従って。

この場合をでは、ＳＦ、ガス断路器の開・諷または投入
状態の対地絶縁耐力は、ガス絶縁線路の対地絶縁耐力よ
りも大きくする必要が無いことが、数多くのＳＦ。ガス
新路器の冗電々流しゃ断試咲により確められた。

即ち、第７図に示す実施例に示すように、ＳＦ。

ガス断路器の可動側接点１１２または固定側接点１１１
と金属容器１０６０同壁との間の最短距ｈａ　１１を、
ガス絶縁線路の接地電位の金属容器１１５の内壁とこれ
と同軸状の導体端子１１７との距離ｅ２に等しいか短く
することができる（　ｉｓ≦４）ことが判明した。

尚上記説明では二重母線方式の変電所を楕Ｉ戊するガス
絶縁開閉装置の全ての回線即ちバンク回線。

ライン回線、タイ回線の夫々ガス絶縁断路器を、その可
動電極側端子が負荷線路側に接続されるようにしたもの
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はない。即ち単母線方式の変電所にあってはタイ回線を
構成するガス絶縁開閉装置は不要となる。また単母線或
いは二重母線方式にあって母線の途中にセクション用の
ガス絶縁開閉装置が配置されることがある。このセクシ
ョン用のガス絶縁開閉装置はしゃ断器の両側に夫々ガス
絶縁断路器を接続して構成されるが、この断″路器の、
しゃ断器の端子側に接続される端子を可動電極側とすれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、ガス絶縁開閉装置に用
いられる断路器の可動電極側端子を負荷線路側に接続す
ることにより、断路器による充電電流開閉時の再点弧サ
ージによる断路器極間からの地絡事故が発生しにくい、
しかも、断路器の接地電位の金属タンクの径を小さくで
きる経済的な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、変電所における開閉装置の構成例を示す単線
結線図、第２図は再点弧サージ電圧の発生を説明するた
めの説明図、第３図はＳＦ、ガス断路器の極間に発生す
る再点弧アークを示す概略図、第４図は本発明のガス絶
縁開閉装置の一実施例を説明するだめの概要図、第５図
はガス絶縁断路器の可動電極の接続位置と再点弧が発生
する直前の電極の電位と発生するサージ電圧の極性との
関係を示す図、第６図は第５図を電極形状とともに説明
した図、第７図はＳＦ、ガス断路器の一実施例の断面図
、第８図はＳＦ、ガス断路器の池の実施例の断面図であ
る。１．２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１
２，１３，１４，１５，１６．１７・・・断路器２］　
、２２，２３，２４，２５，２６・・・しゃ断器３１；
３２・・・母線４１．４２・・・変圧器１０１・・・可動電極１０２・・・可動側接触子１０３・・・可動側シールド１０４・・・固定側接触子１０５・・・固定側シールド１０６・・・接地電位の金属容器１０７・・・ＳＦ。ガス代理人弁理士　則近憲佑（ほか１名）第　　１　　図第２図第　　３　　図ｐｏ４−　　　　　　　　ｔｏ！ｓ　　　　　　　ｔｎ
ｑ　　　　ｔｏｅ　　　　　　　　　　　ｔｏ７第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ガス絶縁母線と、このガス絶縁母線に接続さ
れたフィーダー回線並びにバンク回線の夫々ガス絶縁開
閉装置とから構成され、前記フィーダー回線並びにバン
ク回線のガス絶縁開閉装置がガス絶縁断路器間にガスし
ゃ断器を接続して構成されたものに於て、前記ガス絶縁
断路器が、絶縁ガス封入の接地電位の金属容器内に収納
した断路部を可動電極を有する可動側シールド、この可
動側シールドと対向して配置した固定側接触子を有する
固定側シールドを備え、接離時に可動電極が固定側接触
子に接離し且つ開離時に特に可動電極が可動側シールド
内部に位置されるように構成して成り、前記夫々回線の
ガス絶縁開閉装置における全てのガス絶縁断路器は、そ
の可８ｖＪ電極より引き出された端子がガス絶縁断路器
により電ふがら切り離されるガスしゃ断器の端子側即ち
しゃ断すべき負荷線路側に接続されるようにしたことを
特徴とするガス絶縁開閉装置。
（２）　　ガス絶縁断路器は可動電極より引き出された
端子と固定側の電極構成部材が同一直線上に配置された
構成である特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁開閉装
置。
（３）　　ガス絶縁断路器とガスしゃ断器を接続する線
路が接地電位の絶縁ガスを封入した金属容器内に導体を
同軸状に配置して構成したガス絶縁線路であり、ガス絶
縁断路器の可動或いは固定側シールドととの断路器の接
地電位の金属容器内面間の距離が、ガス絶縁線路の導体
とこのガス絶縁線路の金属容器内面間の距離と比べ等し
いか短かい距離となっている特許請求の範囲第１項記載
のガス絶縁開閉装置。
（４）二重母線を構成する第１及び第２のガス絶縁母線
と、このガス絶縁母線に接続されたフィーダー回線並び
にバンク回線並びに第ｌ及び第２のガス絶縁母線間に接
続されたタイ回線の夫々ガス絶縁開閉装置とから構成さ
れ、前記フィーダー回線、バンク回線並びにタイ回線の
ガス絶縁開閉装置がガス絶縁断路器間にガスしゃ断器を
接続して構成され、前記ガス絶縁断路器が、絶縁ガス封
入の接地電位の金属容器内に収納した断路部を可動電極
を有する可動側シールド、この可動側シールドと対向し
て配置した固定側接触子を有する固定側シールドを備え
、接離時に可動電極が固定側接触子に接離し且つ開離時
に特に可動電極が可動側シールド内部に位置されるよう
に構成して成り、前記夫々回線のガス絶縁開閉装置にお
ける全てのガス絶縁断路器は、その可動電極より引き出
された端子がガス絶縁断路器により電源から切りｇ「さ
れるガスしゃ断器の端子側即ちしゃ断すべき負荷線路側
に接続されるようにしたことを特徴とするガス絶縁開閉
装置。