JP2012138223A

JP2012138223A - キュービクル形ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JP2012138223A
Application number: JP2010289055A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nakajima; 昌俊中島; Masahiro Kuraishi; 正寛倉石
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】Ｃ−ＧＩＳ内のスペースを有効利用して避雷器を真空バルブ近傍に設置することで省スペース化を図り、真空バルブの電極間に発生する多重再発弧サージなどの過電圧を抑制しつつ、外部から進入する雷サージ等から真空バルブ及び負荷側の変圧器等の機器を保護することができる信頼性の高い真空遮断器を提供する。
【解決手段】金属容器７内に接離自在の一対の接点を有する真空バルブ１と、接点に電気的に接続し、金属容器７から気密を保持しつつ導出する通電導体３ａ、３ｂと、接点を開閉操作する操作機構部５とでキュービクル形ガス絶縁開閉装置を構成し、真空バルブ１は中空碍子４ａ、４ｂにより金属容器７に支持され、中空碍子４ａ、４ｂの内部には避雷器素子４ｃが配設され、避雷器素子４ｃの一端は通電導体３ａ、３ｂに電気的に接続され、避雷器素子４ｃの他端は接地されるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はキュービクル形ガス絶縁開閉装置（以下、Ｃ−ＧＩＳという）に係り、特に、Ｃ−ＧＩＳ内のスペースを有効利用して省スペース化を図るとともに、信頼性を向上させたＣ−ＧＩＳの構造に関するものである。

近年、真空遮断器を用いる回路の高電圧化が進み、接地金属容器内にＳＦ_６ガス、又は乾燥空気等の絶縁性ガスを封入して、真空バルブの外部絶縁を行ったＣ−ＧＩＳが開発されている。真空遮断器は消弧特性が優れているが電流裁断サージや多重再発弧サージなどの過電圧が発生する。

例えば、真空遮断器の電流遮断時に数ＭＨｚの高周波振動の最大ピーク値が、常時運転電圧の波高値の２倍以上（２．０ｐｕ以上）となるサージ電圧が発生し得る。この急峻な波頭部分が原因となって、真空遮断器に接続された変圧器及び電動機が絶縁破壊事故を起こすおそれがある。

このような問題に鑑み、特許文献１には、真空バルブに同心状に円筒状の磁性を有する部材を配したことを特徴とする真空遮断器が開示されている。このような構成をとることで真空バルブの電流遮断時に電極間に発生する急峻波サージ電圧を抑制し、真空遮断器に接続された機器のサージ電圧による損傷を防止することが可能となる。

しかし、この構成では電極間に生じた非常に急峻なサージ電圧の抑制には有効であるが、電圧波形が急峻でないサージの抑制には有効でない。また、この構成では、真空バルブを外部から進入する雷サージ等から保護するために、真空バルブの近傍に別途避雷器を設置しなければならない。

一方、真空遮断器の近傍に別途避雷器を設置した構成を示す公知例として特許文献２に示すものがある。この構成によれば、別途避雷器を設けることでＣ−ＧＩＳ全体が大型化するという問題がある。

特開平４−１０６８２７特開２００６−３５２９７２

本発明の課題は、上記問題に鑑み、Ｃ−ＧＩＳ内のスペースを有効利用して避雷器を真空バルブ近傍に設置することで省スペース化を図ることである。また、真空バルブの電極間に発生するＶＣＢ特有の多重再発弧サージなどの過電圧を抑制しつつ、外部から進入する雷サージ等から真空バルブ及び負荷側の変圧器等の機器を保護することができる信頼性の高いＣ−ＧＩＳを提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明は、金属容器と、前記金属容器内に設けられ、内部に接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、前記一対の接点に電気的に接続し、絶縁スペーサを介して前記金属容器から導出する通電導体と、前記一対の接点を開閉操作する操作機構とを備え、前記真空バルブは複数の碍子により前記金属容器に支持され、前記碍子の少なくとも１本は中空碍子から成り、内部に避雷器素子が配設され、前記避雷器素子の一端は前記通電導体の一方に電気的に接続され、他端は接地されていることを特徴とする、キュービクル形ガス絶縁開閉装置である。

また、請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の発明において、前記通電導体の一方は電源側に接続し、他方は負荷側に接続され、前記碍子のうちの２本が中空碍子から成り、それぞれ内部に避雷器素子が配設され、前記それぞれの避雷器素子の一端は前記それぞれの通電導体に電気的に接続され、他端は接地されていることを特徴とする、請求項１に記載のキュービクル形ガス絶縁開閉装置である。

また、請求項３に係る本発明は、請求項２に記載の発明において、前記２本の中空碍子は、前記真空バルブを軸方向上下２点で支持することを特徴とする、請求項２に記載のキュービクル形ガス絶縁開閉装置である。

請求項１に係る本発明によれば、避雷器を真空バルブの支持部材と共用することで、Ｃ−ＧＩＳ内のスペースを有効利用して省スペース化を図ることができる。また、避雷器を真空バルブ近傍に設置することで、真空バルブの電極間に発生するＶＣＢ特有の多重再発弧サージなどの過電圧を効果的に抑制することができる。さらに、外部から進入する雷サージ等から真空バルブを保護することができる。よって、信頼性の高いＣ−ＧＩＳを提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、避雷器素子を電源側及び負荷側の通電導体それぞれに電気的に接続するので、真空バルブの電極間に発生するＶＣＢ特有の多重再発弧サージなどの過電圧をより効果的に抑制することができる。また、外部から進入する雷サージ等から真空バルブをより効果的に保護することができる。

請求項３に係る本発明によれば、２本の中空碍子により真空バルブを軸方向２点で支持するので、請求項１及び２の発明の効果に加え、より強固に真空バルブを支持することができる。

本発明の一実施例を示す側面断面図である。図１の中空碍子４ａを真空バルブ１の方向から見た図である。通常の通電時における電流経路を示す図である。遮断部の開閉時に開閉サージが発生した場合の電流経路を示す図である。外部からの雷サージが発生した場合の電流経路を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１に、本発明のＣ−ＧＩＳを示す。操作機構部５の上部には金属容器７が取付けられている。この金属容器７の内部に避雷器４Ａ、４Ｂを介して真空バルブ１が取付けられている。

真空バルブ１は、内部に接離自在とした一対の電極を設け、一方の電極を固定通電軸１ａの端部に固着し、他方の電極を可動通電軸１ｂの端部に固着している。可動通電軸１ｂは、ベローズ１ｃを介して、真空バルブ１の下部を貫通し、絶縁ロッド２を介して操作機機構部５に連結され電極の開閉操作を可能としている。

真空バルブ１の下端部は、水平方向に伸びる下部通電導体３ｂに接続している。この下部通電導体３ｂは、絶縁スペーサ６ｂを介して金属容器外へ気密を維持したまま導出され、変圧器や電動機等の負荷に接続される。固定通電軸１ａは真空バルブ１の上端に設けられた電気的接続部８ａから水平方向に伸びる上部通電導体３ａに接続している。この上部通電導体３ａは絶縁スペーサ６ａを介して金属容器外へ気密を維持したまま導出され、電源側に接続される。

図１に示すように避雷器４Ａ、４Ｂは中空碍子４ａ、４ｂの内部に酸化亜鉛素子４ｃをスプリング４ｄに押圧されるように収納して構成している。中空碍子４ａ、４ｂは、真空バルブ１を支持するのに十分な強度を有するのもであれば特に限定されない。また、避雷器４Ａ、４Ｂは、多重再発弧サージなどの過電圧を効果的に抑制しつつ、外部から進入する雷サージ等から真空バルブ１を保護することができる放電耐量特性を有するものであれば特に限定されない。他の例としては、エポキシ樹脂、ポリマー容器等の内部に酸化亜鉛素子を収納して構成したものでもよい。

図１の実施例では、真空バルブ１を支持する２本の中空碍子４ａ、４ｂ内に避雷器素子を配置したが、いずれか一方の避雷器素子を省略し、中実碍子に置き換えることも可能である。この場合、図１の実施例に比べて開閉サージの抑制効果は若干劣るが、雷サージの抑制効果とＣ−ＧＩＳの省スペース効果を得ることができる。

中空碍子４ａの先端には支持金具９ａが接続される。支持金具９ａは酸化亜鉛素子４ｃと電気的に接続され、さらに真空バルブ１の上面に設けられた電気的接続部８ａに接続されている。同様に、中空碍子４ｂの先端には支持金具９ｂが接続され、真空バルブ１の下面に設けられた電気的接続部８ｂに電気的に接続されている。支持金具９ａ、９ｂは、真空バルブ１を支持するために十分な機械的強度を有するものであればその形状は特に限定されない。

図１では、避雷器４Ａ、４Ｂは金属容器７の内径側面に碍子座１０ａ、１０ｂを介して固着され、真空バルブ１の軸方向上下を支持する構造となっているが、避雷器４Ａ、４Ｂの設置位置はこれに限定されず、金属容器７の上下に碍子座を設けて避雷器を固着し、金属容器７を上下で支持する構造をとっても良い。この場合の電気的な接続は図１の構成のものと同様である。

図２は支持部材としての中空碍子４ａ、４ｂを真空バルブ１の方向から見た図であり、接地構造の一例を示す。避雷器素子４ｃに接続される接地線１１は碍子座１０ａ、１０ｂから引出され、金属容器７の内面を鉛直下方に伸び、操作機構部５を介して接地するように配設される。

以下、図３〜５を参照しつつ本実施例で形成される電流経路を説明する。通常の通電時においては、図３に示すように、電源側から上部通電導体３ａを通り、真空バルブ１内の遮断部を介して下部通電導体３ｂを通り、変圧器や電動機等の負荷に向かって通電ルートが形成される。

遮断部の開閉時に開閉サージが発生した場合の通電経路を図４に示す。開閉サージは、固定通電軸１ａを通じ、電気的接続部８ａ及び支持金具９ａを介して上側の避雷器４Ａに通電する。また、可動通電軸１ｂを通じ、電気的接続部８ｂ及び支持金具９ｂを介して下側の避雷器４Ｂに通電する。その後、それぞれの避雷器４Ａ、４Ｂから接地線１１を通じて接地される。

外部からの雷サージが発生した場合の通電経路を図５に示す。上部通電導体３ａから侵入した雷サージは、電気的接続部８ａ及び支持金具９ａを介して上側の避雷器４Ａに通電する。また、下部通電導体３ｂから侵入した雷サージは、電気的接続部８ｂ及び支持金具９ｂを介して下側の避雷器４Ｂに通電する。その後、それぞれの避雷器４Ａ、４Ｂから接地線１１を通じて接地される。

以上のように、本実施例では、Ｃ−ＧＩＳ内のスペースを有効利用して避雷器を真空バルブ近傍に設置することで省スペース化を図ることができる。また、避雷器を真空バルブ近傍に設置することで、真空バルブの電極間に発生するＶＣＢ特有の多重再発弧サージなどの過電圧を効果的に抑制することができる。更に、外部から進入する雷サージ等から真空バルブを保護することができる。よって、信頼性の高いＣ−ＧＩＳを提供することができる。従来、変電所引き込み口に避雷器を設置していた変電所においては引き込み口の避雷器を省略できる可能性もある。

１真空バルブ
１ａ固定通電軸
１ｂ可動通電軸
１ｃベローズ
２絶縁ロッド
３ａ上部通電導体
３ｂ下部通電導体
４Ａ、４Ｂ避雷器
４ａ、４ｂ中空碍子
４ｃ避雷器素子
４ｄスプリング
５操作機構部
６ａ、６ｂ絶縁スペーサ
７金属容器
８ａ、８ｂ電気的接続部
９ａ、９ｂ支持金具
１０ａ、１０ｂ碍子座
１１接地線

Claims

金属容器と、
前記金属容器内に設けられた接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、
前記一対の接点に電気的に接続し、絶縁スペーサを介して前記金属容器から導出する通電導体と、
前記一対の接点を開閉操作する操作機構とを備え、
前記真空バルブは複数の碍子により前記金属容器に支持され、
前記碍子の少なくとも１本は中空碍子から成り、内部に避雷器素子が配設され、
前記避雷器素子の一端は前記通電導体の一方に電気的に接続され、他端は接地されていることを特徴とする、キュービクル形ガス絶縁開閉装置。
前記通電導体の一方は電源側に接続し、他方は負荷側に接続され、
前記碍子のうちの２本が中空碍子から成り、それぞれ内部に避雷器素子が配設され、
前記それぞれの避雷器素子の一端は前記それぞれの通電導体に電気的に接続され、他端は接地されていることを特徴とする、請求項１に記載のキュービクル形ガス絶縁開閉装置。
前記２本の中空碍子は、前記真空バルブを軸方向上下２点で支持することを特徴とする、請求項２に記載のキュービクル形ガス絶縁開閉装置。