JP2016082600A

JP2016082600A - ガス絶縁開閉装置

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Publication number: JP2016082600A
Application number: JP2014208158A
Authority: JP
Inventors: 悦史中村; Etsushi Nakamura
Original assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Current assignee: Takaoka Toko Co Ltd
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-09
Also published as: JP6392068B2

Abstract

【課題】変電設備の全停止をすることなく受電ユニットを取り外すことができ、故障した受電ユニットの修理・交換や、更新作業を効率よく実現すること【解決手段】回線１Ｌ，２Ｌにそれぞれ接続される第一受電ユニット１１，第二受電ユニット１２と、二系統の変圧器１Ｂ，２Ｂにそれぞれ接続される第一母線断路器ユニット１３，第二母線断路器ユニット１４と、第一母線断路器ユニットと第二母線断路器ユニットが接続される計器用変成器ユニット１５を備える。各ユニットは、それぞれ別々の独立した容器により構成され、第一受電ユニットと第一母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けた第一コネクタ部２１を介して電気的・機械的に着脱可能に連結し、第二受電ユニットと第二母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けた第三コネクタ部２３を介して電気的・機械的に着脱可能に連結する。【選択図】図７

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Switchgear：ＧＩＳ）に関するものである。

図１から図３は、従来の受変電設備の一例である２Ｌ−２ＣＢ−２Ｂから構成されるガス絶縁開閉装置を示している。図１はそのガス絶縁開閉装置の単線結線図であり、図２はそのガス絶縁開閉装置の外形を示す正面図であり、図３はその側面図である。

このガス絶縁開閉装置は、１Ｌと２Ｌの２回線で受電でき、装置内に実装される各接点を開閉することで所定の経路を構成し、二系統の変圧器１Ｂ，２Ｂに電力供給を可能とするものであり、具体的な構成は、以下の通りである。

各回線１Ｌ，２Ｌにそれぞれ接続される受電機器を収納した第一受電ユニット１と第二受電ユニット２を備え、二系統の変圧器１Ｂ，２Ｂにそれぞれ接続される第一母線断路器ユニット３と第二母線断路器ユニット４を備える。そして第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３が接続され、第二受電ユニット２と第二母線断路器ユニット４が接続される。また第一母線断路器ユニット３と第二母線断路器ユニット４は、電力取引量を計測する取引用計器用変成器ユニット５に接続される。第一母線断路器ユニット３，第二母線断路器ユニット４は、変圧器への経路の事故電流遮断を行う遮断器と、取引用計器用変成器ユニット５との間の開閉を制御する母線断路器ＤＳ２と、変圧器と取引用計器用変成器ユニット５との間の開閉を制御する母線断路器ＤＳ３を内蔵する。そして、回線１Ｌから変圧器１Ｂに至る第一系統側と回線２Ｌから変圧器２Ｂに至る第二系統が常用される。本願ではユニット故障の場合を扱うため、便宜上第一系統側を常用、第二系統側を予備用とし第一系統側のユニットに故障発生した場合として説明する。

図２，図３等に示すように、装置構成としては、第一受電ユニット１，第二受電ユニット２は、ガス絶縁開閉装置の下方側に配置される。そしてこれら第一受電ユニット１と第二受電ユニット２の上部には、それぞれ第一母線断路器ユニット３と第二母線断路器ユニット４が配置される。そして、第一受電ユニット１と第二受電ユニット２は、所定の間隔をおいて配置し、それら第一受電ユニット１と第二受電ユニット２の間に取引用計器用変成器ユニット５を配置する。また、単線結線図では図示を省略しているが、各母線断路器ユニットと変圧器の間には変圧器接続母線ユニットが連結される。この変圧器接続母線ユニットは、母線断路器ユニットの後側に配置される。

さらに、上下に配置する受電ユニットと母線断路器ユニットは、一体に構成される。すなわち、一つのタンク９内にそれぞれのユニットを構成する機器が組み込まれる（図４参照）。また、各ユニットは、異なるガス区画としてそれぞれに充填される絶縁性ガスを区分させるために、タンク９の内部に水平方向に伸びる仕切り壁８を設ける。なおこの種のガス絶縁開閉装置は、特許文献１等に開示されている。

特開平０８−１２６１３５号公報

上述した従来のガス絶縁開閉装置は、以下に示す問題を有する。すなわち、例えば、第一受電ユニット１が故障した場合、接点を適宜開閉し、第二受電ユニット２を使用して電力供給を継続することになる。ところで、故障した第一受電ユニット１を修理するためにガス絶縁開閉装置から取り外す必要が生じる。すると、上述したように、第一受電ユニット１は第一母線断路器ユニット３と一つのタンク９内に組み込まれて一体化しているため、それら一体の第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３を取り外すことになる（図５参照）。

すると、第一母線断路器ユニット３には、母線断路器ＤＳ２，ＤＳ３が内蔵されているため、取引用計器用変成器ユニット５に接続する母線を停電する必要が生じる。その結果、ガス絶縁開閉装置を設置した変電設備の全停止をする必要がある。そのため、故障等した第一受電ユニット１を修理する場合、例えば当該第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３を取り外し、当該第一受電ユニット１を修理した後、その修理した第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３と接続することになる。その結果、第一受電ユニット１，第一母線断路器ユニット３を取り外してから、再び取り付けるまでの間、変電設備が全停止の状態が継続してしまう。通常修理は工場等に運び行うため、当該全停止の期間が長くなると言う問題を有する。また、全停止の期間を短くするため、交換用の新たな「第一受電ユニット１＋第一母線断路器ユニット３」を別途製造して現場の変電所等に搬入し、そこで故障中の「第一受電ユニット１＋第一母線断路器ユニット３」を取り外し、搬入してきた新たな「第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３」を取り付ける手法もとれる。係る手法によれば、全停止の期間を可及的に抑制できるものの、新たな「第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３」の設置に伴い、今まで設置していた「第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３」を取り外すことになる。そして、取り外した「第一受電ユニット１とともに第一母線断路器ユニット３」の多くは正常に機能するものであることもあり、コストが嵩むととともに資源の無駄な消費を招くといった新たな課題を生じる。

上述した課題は、例えば第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３が一つの筐体で構成される場合について説明したが、仮に第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３が別の筐体で構成されていた場合でも、以下に示す課題を生じる。すなわち、第一受電ユニット１は床置き等で設置し、その第一受電ユニット１の上面に第一母線断路器ユニット３を設置している。そして、第一受電ユニット１内の機器と第一母線断路器ユニット３内の機器は、接触している天板と底板（一つの筐体で構成していた仕切り板に相当）の部分で連結する。係る構成において、故障した第一受電ユニットのみを取り外そうとした場合、第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３は、接続部位が離反するように両者を相対的に上下方向に離反するように移動させる必要がある。しかし、第一母線断路器ユニット３は、取引用計器用変成器ユニット５に連結しているため、その位置を変更することはできない。そのため、第一受電ユニット１を下方に移動させる必要があるが、地面等に設置している第一受電ユニット１を下方移動させるための空間・余地がない。そのため、仮に第一受電ユニット１と第一母線断路器ユニット３が別の筐体で構成されていたとしても、第一受電ユニット１を単体で取り外すことができず、上述した課題を依然として備える。

また、上述した課題は、常用の第一受電ユニット１が故障等した場合を例にして説明したが、予備用の第二受電ユニット２が故障した場合も同様である。さらに、故障に限ることは無く、例えば受電ユニットの更新があり、母線から取り外す必要が生じた場合も同様の課題が生じる。

上述した課題を解決するために、本発明は、（１）二系統の受電線と変圧器との間に設置されるガス絶縁開閉装置であって、二系統の前記受電線にそれぞれ接続される第一受電ユニット及び第二受電ユニットと、二系統の前記変圧器にそれぞれ接続され、母線断路器を実装した第一母線断路器ユニット及び第二母線断路器ユニットと、計器用変成器が実装された計器用変成器ユニットと、を備え、前記第一母線断路器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に介在し、電気的・機械的に連係され、前記第二母線断路器ユニットは、前記第二受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に介在し、電気的・機械的に連係され、前記第一受電ユニット、前記第二受電ユニット、前記第一母線断路器ユニット、前記第二母線断路器ユニット、前記計器用変成器ユニットは、それぞれ別々の独立した容器により構成され、前記第一受電ユニットは、前記第一母線断路器ユニットに着脱する際、横方向の移動が行えるようにし、前記第二受電ユニットは、前記第二母線断路器ユニットに着脱する際、横方向の移動が行えるように構成した。

本発明よれば、各ユニットが独立した容器（「タンク」と称されることもある）で構成されているため、例えば第一受電ユニットのみや第二受電ユニットのみというようにユニット単体で取り外すことが可能となる。そして、母線断路器は第一母線断路器ユニット或いは第二母線断路器ユニットに実装されるため、仮に第一受電ユニットのみを取り外したとしても、変圧器への電力供給を継続して行うことができ、変電設備を全停止することがない。よって、ガス絶縁開閉装置の修理・メンテナンス等を容易に行うことができる。しかも、第一受電ユニットや第二受電ユニットは、着脱する際に横方向に移動するようにしたため、仮にそれら第一受電ユニットや第二受電ユニットを床面・地面等に設置し下方に移動する空間がないような箇所でも、当該第一受電ユニットや第二受電ユニットを取り外したり、装着したりすることが行える。

（２）前記第一受電ユニットと前記第一母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けたコネクタ部を介して電気的・機械的に着脱可能に連結し、前記第二受電ユニットと前記第二母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けたコネクタ部を介して電気的・機械的に着脱可能に連結するとよい。このようにすると、簡単な構成で第一受電ユニットや第二受電ユニットの着脱に際する横方向移動が行えるので良い。

（３）前記計器用変成器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記第二受電ユニットの間に配置し、前記第一母線断路器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に配置し、前記第二母線断路器ユニットは、前記第二受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に配置するとよい。

（４）前記第一母線断路器ユニットの両側面に、それぞれ前記第一受電ユニットと接続するためのコネクタ部と、前記計器用変成器ユニットと接続するためのコネクタ部を備え、

前記第二母線断路器ユニットの両側面に、それぞれ前記第二受電ユニットと接続するためのコネクタ部と、前記計器用変成器ユニットと接続するためのコネクタ部を備えるとよい。このようにすると、（３）の構成をコンパクトで効率よく実現できるので良い。

（５）前記第一母線断路器ユニットと、前記変圧器側の回路と連係するための配線を実装した第一連結ユニットを設け、その第一連結ユニットを前記第一受電ユニットの上方空間に配置し、前記第二母線断路器ユニットと、前記変圧器側の回路と連係するための配線を実装した第二連結ユニットを設け、その第二連結ユニットを前記第二受電ユニットの上方空間に配置するとよい。第一受電ユニットや第二受電ユニットの後方に、変圧器と接続する回路（例えば変圧器ユニット）を配置することがあり、このような場合に、第一連結ユニットや第二連結ユニットを配置することで、ユニットの連結により第一母線断路器ユニットや第二母線断路器ユニットの変圧器側への接続が簡単に行えるので良い。

本発明では、変電設備の全停止をすることなく受電ユニットを取り外すことができ、故障した受電ユニットの修理・交換や、更新作業を効率よく実現することができる。

従来のガス絶縁開閉装置の単線結線図の一例を示す図である。従来のガス絶縁開閉装置の外観を示す正面図である。その側面図である。その内部構成を示す図である。作用を説明する図である。本発明に係るガス絶縁開閉装置の好適な一実施形態を示す単線結線図である。本発明に係るガス絶縁開閉装置の好適な一実施形態の外観を示す正面図である。その側面図（一部破断）である。作用を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

本実施形態のガス絶縁開閉装置は、１Ｌと２Ｌの２回線で受電でき、装置内に実装される各接点を開閉することで所定の経路を構成し、二系統の変圧器１Ｂ，２Ｂに電力供給を可能とするものであり、具体的な構成は、以下の通りである。

各回線１Ｌ，２Ｌにそれぞれ接続される受電機器を収納した第一受電ユニット１１と第二受電ユニット１２を備え、二系統の変圧器１Ｂ，２Ｂにそれぞれ接続される第一母線断路器ユニット１３と第二母線断路器ユニット１４を備える。そして第一受電ユニット１１と第一母線断路器ユニット１３が接続され、第二受電ユニット１２と第二母線断路器ユニット１４が接続される。また第一母線断路器ユニット１３と第二母線断路器ユニット１４は、電力取引量を計測する取引用計器用変成器ユニット１５に接続される。第一受電ユニット１１と第二受電ユニット１２は、所定の受電機器を実装し、母線断路器は組み込まない。第一母線断路器ユニット１３，第二母線断路器ユニット１４は、変圧器への経路の事故電流遮断を行う遮断器と、取引用計器用変成器ユニット１５との間の開閉を制御する母線断路器ＤＳ２と、変圧器と取引用計器用変成器ユニット１５との間の開閉を制御する母線断路器ＤＳ３を内蔵する。そして、回線１Ｌから変圧器１Ｂに至る第一系統側は常用となり、回線２Ｌから変圧器２Ｂに至る第二系統側が予備用となる。各ユニットに実装される機器は、基本的には従来と同じである。

本実施形態では、上記の５つのユニットをそれぞれ異なる筐体・タンクで構成した。これに伴い、各ユニット同士は、それぞれ所定のコネクト部で連結する。つまり、別のタンクで構成した第一受電ユニット１１と第一母線断路器ユニット１３との間を第一コネクト部２１で連結し、第一母線断路器ユニット１３と取引用計器用変成器ユニット１５との間を第二コネクト部２２で連結する。同様に別のタンクで構成した第二受電ユニット１２と第二母線断路器ユニット１４との間を第三コネクト部２３で連結し、第二母線断路器ユニット１４と取引用計器用変成器ユニット１５との間を第四コネクト部２４で連結する。

各コネクト部は、例えば各ユニットを構成するタンクの側面に連結される筒状の本体と、その本体の先端に設けた外側に突出するフランジ部とを備える。そして、各ユニットに設けた筒状の本体の先端のフランジ部同士を突き当てるとともにボルトナット等の締結手段で締結し、連結する。締結手段を解除することで、両ユニットは離反可能となる。

本実施形態では、各ユニットの配置レイアウトを以下のようにした。すなわち、図７，図８等に示すように、第一受電ユニット１１，第二受電ユニット１２は、ガス絶縁開閉装置の下方側に配置する。これら第一受電ユニット１１と第二受電ユニット１２は、両者の間に一定の空間が形成されるように配置し、その一定の空間内に、取引用計器用変成器ユニット１５を配置する。

第一受電ユニット１１，第二受電ユニット１２は、横方向に移動可能に配置する。具体的には、第一受電ユニット１１と第一母線断路器ユニット１３を互いの側面同士で第一コネクト部２１を用いて連結する。そして、第一受電ユニット１１と取引用計器用変成器ユニット１５との間に第一母線断路器ユニット１３が位置するようなレイアウトを採る。そして、第一母線断路器ユニット１３の左右両側面に第一コネクト部２１と第二コネクト部２２をそれぞれ配置し、第二コネクト部２２を介して取引用計器用変成器ユニット１５と連結する。

これにより、第一コネクト部２１による両ユニットの連結を解除すると、第一受電ユニット１１は、ユニット単独で当該第一コネクト部２１において第一母線断路器ユニット１３から離反する横方向に移動することができる（図９参照）。

同様に第二受電ユニット１２と第二母線断路器ユニット１４を互いの側面同士で第三コネクト部２３を用いて連結する。そして、第二受電ユニット１２と取引用計器用変成器ユニット１５との間に第二母線断路器ユニット１４が位置するようなレイアウトを採る。そして、第二母線断路器ユニット１４の左右両側面に第三コネクト部２３と第四コネクト部２４をそれぞれ配置し、第四コネクト部２４を介して取引用計器用変成器ユニット１５と連結する。

これにより、第三コネクト部２３による両ユニットの連結を解除すると、第二受電ユニット１２は、ユニット単体で当該第三コネクト部２３において第二母線断路器ユニット１４から離反する横方向に移動することができる。

また、具体的な図示を省略するが、第一受電ユニット１１並びに第二受電ユニット１２の後側には、変圧器ユニットが配置される。従来であれば、各受電ユニットの上に各母線断路器ユニットが配置され、同一タンクで構成されているため、当該母線断路器ユニットの背面にコネクト部を設けて変圧器ユニットと連係するようにしたが、図７，図８から明らかなように、第一母線断路器ユニット１３，第二母線断路器ユニット１４は、それぞれ第一受電ユニット１１，第二受電ユニット１２から横にずれた位置に設置しているため、各母線断路器ユニットの背面からそのまま変圧器ユニットに連結することができない。

そこで本実施形態では、第一受電ユニット１１の上方に連結ユニット１６を配置し、第一母線断路器ユニット１３は第五コネクト部２５を介して連結ユニット１６に連結する。そして、この連結ユニット１６の背面に設けた第七コネクト部２７を介して図示省略した変圧器ユニットと連係する。連結ユニット１６の内部には、第五コネクト部２５と第七コネクト部２７を導通する配線が実装される。これにより、回線１Ｌから変圧器１Ｂに至る系統が構成される。また第一受電ユニット１１の上方に連結ユニット１６が配置されるものの、両者は連結されていないため、第一受電ユニット１１の取り外しのために横移動する際に、連結ユニット１６が邪魔することはない。

同様に、第二受電ユニット１２の上方に連結ユニット１７を配置し、第二母線断路器ユニット１４は第六コネクト部２６を介して連結ユニット１７に連結する。そして、この連結ユニット１７の背面に設けた第八コネクト部２８を介して図示省略した変圧器ユニットと連係する。連結ユニット１７の内部には、第六コネクト部２６と第八コネクト部２８を導通する配線が実装される。これにより、回線２Ｌから変圧器２Ｂに至る系統が構成される。

上記のガス絶縁開閉装置において例えば常用の第一受電ユニット１１が故障した場合、常用側の第一受電ユニット１１を停止し、第一母線断路器ユニット１３の母線断路器ＤＳ２，ＤＳ３を切り、予備用の系統の接点を適宜開閉して、第二受電ユニット２を使用して電力供給を継続する。そして、係る第一受電ユニット１１を取り外す場合、第一母線断路器ユニット１３の母線断路器ＤＳ２，ＤＳ３を切った状態で、接地開閉器ＥＳ２，ＥＳ３を入りとした後、第一コネクト部２１を解除して第一受電ユニット１１を横に移動して取り外す。

そして、第一受電ユニット１１を修理したならば、上記と逆に第一コネクト部２１を用いて第一受電ユニット１１を第一母線断路器ユニット１３に連結し、その後、接地開閉器ＥＳ２，ＥＳ３を切り、母線断路器ＤＳ２，ＤＳ３を入りすることで常用の第一受電ユニット１１からの電力供給を復帰する。第二受電ユニット１２側の交換の場合も同様に行える。

このように、本実施形態によれば、受電ユニットを単体で取り外すことで、変電設備を全停止することなく、継続動作することができる。また、受電ユニットの母線断路器ユニットに対する着脱に伴う移動方向を横方向としたため、スムーズかつ簡単に着脱の操作が行える。

上述した実施形態では、２Ｌ−２ＣＢ−２Ｂタイプに適用した例を説明したが、本発明はこれに限ることはなく、例えば２Ｌ−４ＣＢ−２Ｂもしくは１Ｂやその他各種のものに適用することができる。そして、例えば２Ｌ−４ＣＢ−２Ｂもしくは１Ｂの場合、受電ユニットと並列に変圧器ユニットを配置するレイアウトを採るが、母線断路器ユニットを受電ユニットの横に配置することに伴い、今まで母線断路器ユニットを配置していた受電ユニットの上方空間が空くため、係る受電ユニットの上方に変圧器ユニットを配置するレイアウトを採っても良い。このようにすると、変圧器ユニットの設置面積がなくなり、装置全体の設置面積を少なくすることができるのでよい。

１Ｌ，２Ｌ回線
１Ｂ，２Ｂ変圧器
１１第一受電ユニット
１２第二受電ユニット
１３第一母線断路器ユニット
１４第二母線断路器ユニット
１５取引用計器用変成器ユニット
１６連結ユニット
１７連結ユニット
２１第一コネクト部
２２第二コネクト部
２３第三コネクト部
２４第四コネクト部
２５第五コネクト部
２６第六コネクト部
２７第七コネクト部
２８第八コネクト部

Claims

二系統の受電線と変圧器との間に設置されるガス絶縁開閉装置であって、
二系統の前記受電線にそれぞれ接続される第一受電ユニット及び第二受電ユニットと、
二系統の前記変圧器にそれぞれ接続され、母線断路器を実装した第一母線断路器ユニット及び第二母線断路器ユニットと、
計器用変成器が実装された計器用変成器ユニットと、を備え、
前記第一母線断路器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に介在し、電気的・機械的に連係され、
前記第二母線断路器ユニットは、前記第二受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に介在し、電気的・機械的に連係され、
前記第一受電ユニット、前記第二受電ユニット、前記第一母線断路器ユニット、前記第二母線断路器ユニット、前記計器用変成器ユニットは、それぞれ別々の独立した容器により構成され、
前記第一受電ユニットは、前記第一母線断路器ユニットに着脱する際、横方向の移動が行えるようにし、
前記第二受電ユニットは、前記第二母線断路器ユニットに着脱する際、横方向の移動が行えるように構成した
ことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
前記第一受電ユニットと前記第一母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けたコネクタ部を介して電気的・機械的に着脱可能に連結し、
前記第二受電ユニットと前記第二母線断路器ユニットは、互いの側面同士に設けたコネクタ部を介して電気的・機械的に着脱可能に連結したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
前記計器用変成器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記第二受電ユニットの間に配置し、
前記第一母線断路器ユニットは、前記第一受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に配置し、
前記第二母線断路器ユニットは、前記第二受電ユニットと前記計器用変成器ユニットとの間に配置した
ことを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置。
前記第一母線断路器ユニットの両側面に、それぞれ前記第一受電ユニットと接続するためのコネクタ部と、前記計器用変成器ユニットと接続するためのコネクタ部を備え、
前記第二母線断路器ユニットの両側面に、それぞれ前記第二受電ユニットと接続するためのコネクタ部と、前記計器用変成器ユニットと接続するためのコネクタ部を備えることを特徴とする請求項３に記載のガス絶縁開閉装置。
前記第一母線断路器ユニットと、前記変圧器側の回路と連係するための配線を実装した第一連結ユニットを設け、その第一連結ユニットを前記第一受電ユニットの上方空間に配置し、
前記第二母線断路器ユニットと、前記変圧器側の回路と連係するための配線を実装した第二連結ユニットを設け、その第二連結ユニットを前記第二受電ユニットの上方空間に配置し、
ことを特徴とする請求項３または４に記載のガス絶縁開閉装置。