WO2020021754A1

WO2020021754A1 - ガス絶縁スイッチギヤ

Info

Publication number: WO2020021754A1
Application number: PCT/JP2019/008547
Authority: WO
Inventors: 吉田　忠広; 田中　直樹; 雅之武部; 慎太郎黒明
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-01-30
Also published as: EP3829012B1; US11909180B2; CN112514187A; US20210143618A1; EP3829012A1; EP3829012A4

Abstract

解体・組立時におけるガス処理が不要な、作業性のよいガス絶縁スイッチギヤ（１００）を提供する。　ガス絶縁スイッチギヤ（１００）の本体部（１０）側の気密部と、本体部（１０）に接続されるポリマーブッシング（１１）を有するブッシングタンク（１）の気密部とを別々に構成し、開放部において、本体部（１０）側とブッシングタンク（１）との電気的な接続を行う。　開閉装置を収納する本体部（１０）の後方には中間タンク（７）が設けられ、本体部（１０）から水平に引き出された導体部（６）が中間タンク（７）に引き込まれ、導体部（６）が上向きに曲げられて中間タンク（７）の上面のブッシング（２２）に接続される。支持パネル（５）を介して中間タンク（７）の上に配設されたブッシングタンク（１）の下面から、ケーブル（３）が下向きに伸ばされ、開放部において、ケーブル（３）がブッシング（２２）に接続される。

Description

ガス絶縁スイッチギヤ

　本願はガス絶縁スイッチギヤに関するものである。

　従来のガス絶縁スイッチギヤにおいては、筐体から碍管が突出する構造の製品を輸送する際に、輸送制限高さの超過を避けるため、筐体を傾けた状態で車両に積載して輸送する場合があった。もしくは、製品の出荷時に、碍管を絶縁性ガスが封入された密封タンクから取り外す場合には、個々の構成部を小型化して輸送した後、現地据付時にガス処理を伴う再組立を行っていた。

　また、ガス絶縁スイッチギヤが複数の密封タンクを含む場合に、密封タンク内に配置された導体部の端部にブッシングを設け、このブッシングに絶縁母線または接続ケーブルを接続することで密封タンク間の電気的な接続を行う技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。

特開2007-97332号公報

　従来のガス絶縁スイッチギヤにあっては、輸送に際して碍管を密封タンクから取り外す時、および、現地にて再組立を行う時に、絶縁性ガスを回収または封入するガス処理が必要であり、出荷準備および現地据付の作業時間が長くなっていた。

　また、従来のガス絶縁スイッチギヤは、開閉装置を収納した本体部の背面側から水平方向に導体部が延出された構成であり、ガス処理不要を指向して、その導体部に接続対象となる構成部から延出されたケーブルを連結する場合には、導体部とケーブルの端部同士は水平方向に連結されていた。結果、ケーブルが奥行方向に伸び、ガス絶縁スイッチギヤ全体の奥行寸法が増大するという問題があった。
　さらに、従来のガス絶縁スイッチギヤは、本体部と接続対象の構成部とが一体に設けられた構成であるため、接続対象の構成部の種別に応じて異なる構造とする必要があった。

　本願は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、出荷時の分解および据付時の組立におけるガス処理が不要で、輸送時における構成部の寸法の小型化を実現し、ガス絶縁スイッチギヤの本体部から水平に延出される導体部の引き出し方向の設定自由度を高めることを目的とするとともに、本体部側にケーブル接続される接続対象の構成部の種別に依存することなく共通に用いられる本体部側の構成部をプラットフォーム化することを目的とするものである。

　本願に係わるガス絶縁スイッチギヤは、開閉装置が収納された本体部、上記本体部の後方に設けられ、絶縁性ガスが封入された容器内に上記本体部から延出された導体部が引き込まれ、上記導体部の端部が接続されるブッシングを有する中間タンクを備え、上記ブッシングには、接続対象の構成部から延出されたケーブルが接続されたことを特徴とするものである。

　本願のガス絶縁スイッチギヤによれば、本体部の後方にブッシングを有する中間タンクを備え、組立時に中間タンクのブッシングに接続対象となる構成部のケーブルを接続し、解体時にブッシングからケーブルを取り外す構成であり、絶縁性ガスが封止された中間タンクおよび接続対象となる構成部の密封状態を維持した状態にて装置の解体および組立が可能となり、出荷時および据付時のガス処理が不要となる。
　また、本体部から中間タンクに引き込まれた導体部は、中間タンクの容器表面に露出するブッシングに連結させる構成であり、ブッシングの位置を導体部の引き出し位置とすることができる。よって、導体部の引き出し方向が水平方向だけに限定されず、導体部の引き出し方向の設定自由度を高めることが可能となる。
　さらに、ブッシングに接続される接続対象の構成部の種別に依存することなく、本体部および中間タンクよりなる構成部を共通のユニットとして用いることが可能となる。

実施の形態１によるガス絶縁スイッチギヤの側断面図である。図１の本体部およびその接続構成部の側断面図である。図１の碍管およびその接続構成部の側断面図である。実施の形態１によるガス絶縁スイッチギヤの上面図である。実施の形態１によるガス絶縁スイッチギヤの上面図である。実施の形態２によるガス絶縁スイッチギヤの側断面図である。図６の変圧器構成部およびその接続構成部の側断面図である。実施の形態１の説明に必要な比較例を示す図である。実施の形態１の説明に必要な比較例を示す図である。

実施の形態１．
　本願の実施の形態１によるガス絶縁スイッチギヤ１００について、図１から図５を用いて説明する。また、比較例となる構成図を図９および図１０に示す。
　図１は、実施の形態１のガス絶縁スイッチギヤ１００の側断面図であり、ガス絶縁開閉装置（開閉装置）を収納した本体部１０と、その本体部１０に接続される接続対象の構成部として外部電力が供給されるブッシングタンク１が例示されている。

　ガス絶縁スイッチギヤ１００（Ｃ-ＧＩＳ）は、電力の送配電および受電に関わる設備であり、例えば、変電所の設備として用いられる、架空線受電構造のものであり、筐体１２に収納された本体部１０（開閉装置）を主構成部としており、本体部１０の盤内に、遮断器、接地開閉器、断路器、避雷器、検電装置等が集約された構成となっている。

　図１において、紙面左側が本体部１０の前面となっており、本体部１０の後方（紙面右側）には中間タンク７が一体に設けられ、中間タンク７の上方にはケーブル３を介してブッシングタンク１が配設された構成となっている。
　そして、これらの接続構造において、本体部１０－中間タンク７間において、本体部１０から奥行側に水平方向に引き出された導体部６が、三相スペーサー９（スペーサー）を介して、中間タンク７内の導体部６（接続導体）に接続されており、中間タンク７内で導体部６の延伸方向を奥行方向から別の方向、例えば、垂直方向、上下方向または高さ方向上向きに変更している。

　中間タンク７は、絶縁性ガスが封入された容器７ａの上面に、接続部を露出させるブッシング２２が設けられ、中間タンク７内にて導体部６の端部がブッシング２２に向かって曲げられて接続される構成である。図１の例では、ブッシング２２が中間タンク７の上面に位置しているため、接続対象の構成部となるブッシングタンク１から延出されたケーブル３が中間タンク７の上方から下向きに接続されている。

　また、本体部１０から引き出された導体部６は３本であり、この３本の導体部６が、中間タンク７の容器７ａ内において、中間タンク７の容器７ａの表面に露出して設けられた３つのブッシング２２に個々に接続されている。ここで、本体部１０から水平に引き込まれた３本の導体部６は、後述する図４の３つのポリマーブッシング１１の配置を実現するため、各ポリマーブッシング１１の直下に至る長さに設けられ、水平部分の終端から上向きに延伸されている。
　さらに、これら３つのブッシング２２に個別に接続された計３本のケーブル３は、ブッシング２２から上方に直線的に延在し、接続対象となるブッシングタンク１の容器１ａの下面部に連結された構成となっている。

　ブッシングタンク１は、絶縁性ガスを封止した容器１ａと、容器１ａの上面部から上方に突出する３本のポリマーブッシング１１と、容器１ａの下面側に露出して設けられた、ケーブル３の上端部が連結されるブッシング２１が設けられた構成となっており、中間タンク７の上方に、支持パネル５（スペーサまたは支持構成部）を介して支持されている。図１に示すように、ポリマーブッシング１１は筐体１２の上面よりも突出して設けられている。

　支持パネル５内において、ケーブル３は、上下方向に配置されたブッシング２１とブッシング２２を連結するように上下方向に延在する直線状の導線部を構成しており、図１および図３に例示するように、ケーブル３の長さの中間的な位置に変流器４（ＣＴ：Current transformer）が配置されている。
　このように、本体部１０の後方においては、架台８の上に、中間タンク７、支持パネル５に支持されたケーブル３、ブッシングタンク１が順次積み上げられた構成となっている。

　また、図２は、図１の本体部１０およびその接続構成部の側断面図であり、ガス絶縁スイッチギヤ１００の本体部１０と中間タンク７とが一体形成された本体部側接続構成部１１０を示している。
　図３は、図１のポリマーブッシング１１およびその接続構成部の側断面図であり、本体部側接続構成部１１０に連結される、接続対象の構成部となるブッシング側接続構成部１２０を示している。

　図１に示すように、ガス絶縁スイッチギヤ１００は、本体部１０の後方に高さ方向に伸びる直線状のケーブル３を介して配設された中間タンク７の上部にブッシングタンク１が配設された構成となっており、中間タンク７のブッシング２２とケーブル３は、開放された空間（開放部）にて接続されている。

　ここで、図２に示すように、本体部側接続構成部１１０においては、本体部１０－中間タンク７間は、絶縁性ガス、例えば、SF₆ガスを用いたガス絶縁構造となっており、気密部となっている。
　なお、図１に示すように、中間タンク７―ブッシングタンク１間は、ケーブル３を用いた接続構造となっており、開放部となっている。
　よって、ブッシング２２に対しケーブル３を着脱させる作業を行っても、開放空間における作業となるため、ガス処理は伴わない。

　ここで、図８に従来構造のガス絶縁スイッチギヤの側断面図を比較例として示す。図８では、碍管２００がタンク２２０に一体化されてなるダイレクトモールドブッシングが本体部１０と一体に設けられ、筐体１２の上方から碍管２００が突出して配置された例を示している。そして、本体部１０と碍管２００とが導体２１０にて接続される構成となっており、碍管２００をタンク２２０から解体すると、タンク２２０の気密性が失われるため、解体・組立時にガス処理が必要となる構造であった。
　これに対し、本構造では、ケーブル３をブッシング２２に着脱させればよく、解体・組立時に、ブッシングタンク１と中間タンク７の気密部が開放されることはなく、据付時に生じるガス処理作業を不要にすることができ、据付時間を短縮させることが可能となる。

　なお、図１において、中間タンク７およびブッシングタンク１は、架台８および支持パネル５によって支持されている。また、図１および図２においては、本体部１０と架台８とが互い分離した分離構造である場合を例示しているが、架台８を本体部１０と一体に設けることも可能であることは言うまでもない。

　そして、ガス絶縁スイッチギヤ１００を輸送する場合には、図２および図３に示したように、一つの製品を本体部側接続構成部１１０と接続対象の構成部（例えば、ブッシング側接続構成部１２０）の形態に分離し、個々の構造体を小型化することで装置構成部の外形寸法および重量などの輸送制限の範囲内に収まるように調整することができる。

　なお、装置の解体時において、ケーブル３はブッシングタンク１側に連結され、図３のブッシング側接続構成部１２０として一体に設けられている。しかし、このブッシング側接続構成部１２０をより小さいサイズに解体する必要がある場合には、ブッシング２１とケーブル３の上端部との連結を解除し、ブッシングタンク１と支持パネル５とを分離して個々をサイズダウンし、輸送することも可能であることは言うまでもない。

　次に、図４に、この実施の形態１のガス絶縁スイッチギヤ１００の上面図を示す。図４において、ブッシングタンク１は中間タンク７の上方にケーブル３を介して配置されている。ブッシングタンク１に設けられた３つのポリマーブッシング１１は、容器１ａの上面部において奥行方向に沿った一直線上に配置され、例えば３つのポリマーブッシング１１が等間隔となるように、かつ、中央部のポリマーブッシング１１は容器１ａの上面から直上に延び、両端のポリマーブッシング１１は対称となるように先端部が外側に傾斜するように設置されている。

　なお、図４の構成の場合、最も奥に配置されたポリマーブッシング１１が奥行側に傾いて設けられており、装置の奥行方向の寸法を最小とすることはできないが、少なくとも、図示しない部分において、ブッシングタンク１と中間タンク７を、ケーブル３を介して、開放部にて上下方向に接続することができるため、製品の解体・組立に伴うガス処理は不要であり、各タンクの密閉品質を保持でき、輸送作業性のよいガス絶縁スイッチギヤ１００を得ることができる。

　また、図５に示すように、３つのポリマーブッシング１１を奥行方向に交差する一直線上（例えば、幅方向）に植立させる配置とすることもでき、図５の例では、３つのポリマーブッシング１１の配設の向きが、装置の奥行方向に垂直に交わり、奥行方向の寸法を小型化することが可能である。
　また、図４、図５に示した変形例以外の向きに３つのポリマーブッシング１１を一直線上に並べるように、配置を調整することも可能であり、これによっても、ブッシングタンク１と中間タンク７を、ケーブル３を介して、開放部にて上下方向に接続できるため、解体・組立に伴うガス処理を不要とすることができる。
　なお、ポリマーブッシング１１の配置に関わらず、本体部側接続構成部１１０を共通の構成として用いることが可能であることは言うまでもない。

　ここで、図９に従来構造のガス絶縁スイッチギヤにポリマーブッシングを適用した事例の側断面図を示す。この比較例のブッシングは、本体部１０に対してケーブル２１１を直結させる構成となっている。そして、ポリマーブッシング２０１から下向きに伸びるケーブル２１１を、本体部１０の背面側に水平方向に接続するために、ケーブル２１１の端部が水平に伸ばされている。つまり、ケーブル２１１を本体部１０に直結させる構造の場合、ケーブル２１１を曲げるためのスペースが本体部１０の奥行方向に必要となる。よって、本体部１０の奥行方向に、ケーブル２１１およびそのケーブル２１１を支持する支持部２１２が配設され、奥行方向の寸法としてケーブル２１１の曲げＲに対応するスペースが必要となっていた。

　しかし、本構成では、図１および図２に示すように、中間タンク７の容器７ａ内で導体部６を曲げ、その伸延方向を変更して、中間タンク７の容器７ａの上面に向かって伸ばし、ブッシング２２に接続した構成であり、ケーブル３を高さ方向に直線状に配線でき、ケーブル３が占める奥行方向の寸法を削減することが可能となる。

　このようなガス絶縁スイッチギヤ１００とすることにより、出荷から現地据付に至るまでの間に、解体が必要となる箇所の気密構造を回避したものであり、解体・組立に伴うガス処理は発生せず、また、気密箇所を開放する作業が発生しないため、タンク内の絶縁性に関わる品質を維持することが可能となる。加えて、出荷時および据付時のガス処理作業を省略することができ、作業機器の削減と作業時間の短縮が可能となる。

　また、本体部１０から引き出された導体部６が中間タンク７内でブッシング２２に連結される構成であるため、導体部６の引き出し方向が水平方向だけに限定されず、中間タンク７の表面の任意の位置にブッシング２２を配設することができるため、導体部６の引き出し方向の設定自由度が高く、例えば、導体部６を高さ方向に引き出すことで装置の奥行方向の寸法を小さく抑制することができる。
　また、ブッシング２２は、中間タンク７の容器７ａ表面のどの部分にでも配設することができ、製品の特徴に対応した適切な配置とすることが可能であることは言うまでもない。

実施の形態２．
　上述の実施の形態１においては、ガス絶縁スイッチギヤ１００の本体部側接続構成部１１０の接続対象の構成部が、架空線受電構成のブッシング側接続構成部１２０である場合について説明した。本体部側接続構成部１１０は、接続対象の構成部が様々に変化しても共通のユニットとしてプラットフォーム化して用いることが可能である。
　この実施の形態２では、本体部側接続構成部１１０の接続対象の構成部が、変圧器一次ユニット１３を備えた変圧器側接続構成部１３０であるガス絶縁スイッチギヤ１０１について、図６と図７を用いて説明する。

　ガス絶縁スイッチギヤ１０１（Ｃ-ＧＩＳ）は、例えば、特別高圧変電設備を構内に設置する場合に、特高変圧器一次側と呼ばれる変圧器一次ユニット１３（変圧器構成部に相当する）に連結され、電路を電気事故から保護するために採用されている。
　図６は、この実施の形態２のガス絶縁スイッチギヤ１０１の側断面図であり、上述の図２に示した本体部側接続構成部１１０に、図７に示す変圧器側接続構成部１３０（後述する）を連結した構成となっており、本体部１０の後方に、中間タンク７を介して配設された変圧器一次ユニット１３は、中間タンク７との間において、導体部６に繋がるケーブル３１がケーブルダクト３２内に挿通され、支持された状態に構成されている。

　図６に示すガス絶縁スイッチギヤ１０１は、紙面左側が装置の前面となっており、その構成内容は、本体部１０の後方に中間タンク７が配設されており、中間タンク７の上部に、中間タンク７のブッシング２２に接続されるケーブル３１を支持する支持パネル５を介してケーブルダクト３２が配設されている。そして、このケーブルダクト３２の内部にケーブル３１が配線され、ケーブル３１を介して、中間タンク７内の導体部６が変圧器一次ユニット１３に電気的に接続されている。
　ここで、支持パネル５は、ケーブルダクト３２と一体に構成することが可能であることは言うまでもない。

　図６に示す構成において、本体部１０－中間タンク７間は気密部となっており、絶縁性ガス（例えば、SF₆ガス）を用いたガス絶縁構造が形成されている。
　また、図７は、変圧器構成部およびその接続構成部となる変圧器側接続構成部１３０の側断面図である。
　中間タンク７－変圧器一次ユニット１３間は開放部となっており、ケーブル３１を用いた接続構造となっている。

　本構成においては、ガス絶縁スイッチギヤ１０１の本体部１０と変圧器一次ユニット１３の間に中間タンク７を配置し、この中間タンク７にケーブル３１を着脱させる構成であるため、輸送時にガス絶縁スイッチギヤ１０１を本体部側接続構成部１１０と変圧器側接続構成部１３０に分解して、個別に輸送することができ、輸送性を向上させることが可能となる。

　また、本体部側接続構成部１１０の中間タンク７のブッシング２２に、変圧器側接続構成部１３０のケーブル３１を、開放部において着脱させることができ、解体・据付時の分解・組立作業におけるガス処理作業が不要となる。

　この実施の形態２のガス絶縁スイッチギヤ１０１のように、変圧器一次ユニット１３を本体部１０に接続する構成においても、実施の形態１において示した架空線受電構成と同様に、出荷時から現地据付に至るまでの間に、解体が必要となる箇所の気密構造を廃止することで、気密箇所を開放する作業がなくなり、絶縁性ガスを封止した各タンク内の密閉性を悪化させることがなく、絶縁特性を良好な状態に保つことができる。また、出荷時および据付時のガス処理作業を省略することに伴う作業機器削減と、それら機器の運搬費用の削減と、ガス処理作業時間の短縮が可能となる。
　なお、変圧器直結および架空線受電に用いるそれぞれの構成部（接続対象の構成部）をケーブル接続方式に統一したことで、接続対象の構成部の種別に依存することなく本体部側接続構成部１１０をプラットフォーム化することができ、ガス絶縁スイッチギヤ１００および１０１の共通のユニットとして用いることができるため、コスト削減および品質安定性向上の効果が得られることは言うまでもない。

　本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

　１　ブッシングタンク、　１ａ，７ａ　容器、　３，３１　ケーブル、　４　変流器、　５　支持パネル、　６　導体部、　７　中間タンク、　８　架台、　９　三相スペーサー、　１０　本体部、　１１　ポリマーブッシング、　１２　筐体、　１３　変圧器一次ユニット、　２１，２２　ブッシング、　３２　ケーブルダクト、　１００，１０１　ガス絶縁スイッチギヤ、　１１０　本体部側接続構成部、　１２０　ブッシング側接続構成部、　１３０　変圧器側接続構成部

Claims

　開閉装置が収納された本体部、
　上記本体部の後方に設けられ、絶縁性ガスが封入された容器内に上記本体部から延出された導体部が引き込まれ、上記導体部の端部が接続されたブッシングを有する中間タンクを備え、
　上記ブッシングには、接続対象の構成部から延出されたケーブルが接続されたことを特徴とするガス絶縁スイッチギヤ。
　上記ブッシングと上記ケーブルは開放された空間において接続されたことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記中間タンクの内部において、上記本体部から引き出された３本の上記導体部が、上記中間タンクに設けられた３つの上記ブッシングに個々に接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記ブッシングは、上記中間タンクの上面側に配設され、上記ケーブルは、上記ブッシングから上方に直線的に延在する部分を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記導体部は、上記本体部の背面部から水平方向に引き出されて上記中間タンクの側面部に引き込まれ、上記中間タンクの内部において高さ方向に曲げられて上記ブッシングに接続されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記接続対象の構成部は、外部電力が供給されるブッシングタンクであり、上記ブッシングタンクは上記中間タンクの上方に配設されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記ブッシングタンクは、絶縁性ガスが封入された容器の上面部から突出した３つのポリマーブッシングを有し、上記容器の上面部において、３つの上記ポリマーブッシングが一直線上に配設されたことを特徴とする請求項６記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記接続対象の構成部は、上記本体部の後方に上記中間タンクを介して配設された変圧器構成部であり、上記中間タンクと上記変圧器構成部との間において、上記ケーブルがケーブルダクト内に挿通されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載のガス絶縁スイッチギヤ。
　上記中間タンクは上記本体部と一体に設けられたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載のガス絶縁スイッチギヤ。