JP3131501B2

JP3131501B2 - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JP3131501B2
Application number: JP04178705A
Authority: JP
Inventors: 志郎丸山; 高明榊原; 博大桑
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH0622421A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮断器を含む複数の機
器を絶縁ガスと共に接地金属容器内に収納してなるガス
絶縁開閉装置に係り、特に、その収納機器の信頼度確認
と監視を行うための予防保全システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、絶縁性
及び消弧性に優れたＳＦ6 ガスなどの絶縁ガスを用い
て、断路器、遮断器などの変電機器を密閉容器内に収納
配置してなる装置である。このガス絶縁開閉装置は、ｋ
Ｖ・Ａ当たりの据付体積をコンパクト化できる上、耐環
境性に優れているという利点を有していることから、近
年の用地の高騰や都市部における電力供給量の増大に伴
なう変電設備の増強化の必要性を満足する装置として広
く普及し稼働している。

【０００３】すなわち、ガス絶縁開閉装置においては、
ＳＦ6 ガスなどの絶縁ガスの優れた特性によって、収納
機器を小型化可能であり、全体としてのコンパクト化が
実現できる。そして、この結果、ｋＶ・Ａ当たりの占有
体積が小さくなり、設置用地を縮小でき、設置用地の有
効な活用が図れる。また、ガス絶縁母線を用いて２段乃
至３段の積み重ね構成が可能となり、ブロック構造とな
るため、小さな面積で大きな体積を確保でき、この点か
らも設置用地を縮小でき、設置用地の有効な活用が図れ
る。さらに、機器を収納した密閉容器が接地されている
ので、課電中に接近しても感電の危険はなく、塩害・風
雨などによる環境外乱因に対して課電部が直接にさらさ
れることがないため、これらの影響を受ける問題がない
という利点もある。そしてまた、各種の開閉器類は、消
弧能力の高い絶縁ガス中でアーク処理されるため、１主
接点当たりの遮断容量を大幅に向上できるという利点も
ある。

【０００４】一方、ガス絶縁開閉装置には、以上のよう
な利点がある反面、次のような欠点がある。

【０００５】すなわち、ガス絶縁開閉装置全体をコンパ
クト化したことにより、収納機器の保守・点検時におけ
る解体作業あるいは再組立作業の寸法制限が小さいた
め、保守・点検作業に時間がかかり、作業効率が著しく
低下してしまう。また、容器内部に封入されるＳＦ6 ガ
スなどの絶縁ガスは高価であり、外部へのガス漏れ防止
上の製作技術が高級となると共に、絶縁性の良さからｋ
Ｖ／ｍｍが大きいため、ガス圧低下は絶縁裕度に敏感に
関係し、ガス漏れ修復は緊急を要するものとなってい
る。さらに、密閉容器を用いているため、収納機器を目
視によって監視できないという欠点もある。また、各種
開閉機器の主接点の消耗に伴なう交換作業において、絶
縁ガスの回収・再充填作業に多大な時間を要し、ガス絶
縁開閉装置の停止時間が長くなるという欠点もある。

【０００６】以上説明したような利点及び問題点を総合
的に考慮した場合、性能的には利点が大きいため、ガス
絶縁開閉装置の普及は目覚ましいが、設置箇所が増え、
量産体制がとられるようになると、その保守や緊急修復
体制の準備と品質のバラツキも無視できない問題となっ
ている。このような問題に対して、稼働運転状態が正常
であることの信頼度確認と、異常発生時の早期検出監視
が可能な予防保全システムの確立が切望されている。

【０００７】このような予防保全システムの期待される
効果について、図４を参照して具体的に説明する。ここ
で、図４は、縦軸を機器の潜在的特性Ｌ、横軸を経過時
間ｔとした場合の、潜在的劣化故障モデルを示すモデル
図である。すなわち、初期レベルｓからパラメータ検出
レベルａに低下し、続いて、機能不十分レベルｅに低下
し、その後、危険レベルｆを通過して事故に至る。ま
た、事故に至るまでの経過時間は、初期レベルｓからパ
ラメータ検出レベルａに至る劣化開始領域Ａ、パラメー
タ検出レベルａから機能不十分レベルｅに至る警告領域
Ｂ、機能不十分レベルｅから事故に至る事故現象化領域
Ｃに分けられる。

【０００８】この場合、機器の劣化は、危険レベルｆに
至ると加速度的に進展し、時間的な裕度もなく事故現象
に至るため、仮に、機能不十分レベルｅから事故に至る
事故現象化領域Ｃで異常を発見しても、手遅れになるこ
とが考えられる。従って、その前の時間領域すなわちパ
ラメータ検出レベルａから機能不十分レベルｅに至る警
告領域Ｂで異常を発見することが望ましい。すなわち、
種々の異常は物理現象的に長時間かけて進展するため、
警告領域Ｂの段階で異常を発見すれば、緊急停止などの
直接緊急処置が不要で、自発的停止による修復余裕時間
が得られることに加えて、事故現象時の１次乃至２次被
害といった事故拡大現象がなく、修復箇所も必要最小限
の範囲に限定できる。

【０００９】図５は、ガス絶縁開閉装置の予防保全シス
テムとして従来考えられ、前記のような効果が期待され
ているシステムの一例を示す構成図である。この図５に
示す予防保全システムは、複数の検出センサ２１と、監
視盤２２、親側データ処理部２３、及び光ケーブル２４
から構成されている。すなわち、各検出センサ２１は、
図示していないガス絶縁開閉装置本体に取り付けられて
いる。また、監視盤２２は、ガス絶縁開閉装置近くに通
常配設されており、各検出センサ２１に対応する複数の
センサ受信器２５とデータ処理部２６とを有している。
さらに、親側データ処理部２３は、変電所制御室内に通
常設置され、監視盤２２と光ケーブル２４を介して接続
されている。そして、システムの運転時には、各センサ
２１の出力は、監視盤２２の対応する各センサ受信器２
５に送られ、各センサ受信器２５の出力は、データ処理
部２６によりある程度の演算処理を施された後、光ケー
ブル２４を介して親側データ処理部２３へ伝送される。

【００１０】図６は、図５に示す監視盤の一例を示す側
面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。この図６に示す監
視盤は、外箱５１と、その内部に収納されたＧＩＳ制御
部５２及び監視部５３を備えている。監視部５３の内箱
５４には、図５のセンサ受信器２５及びデータ処理部２
６に相当する機器として、センサ受信器５５、データ処
理・伝送装置５６などの電子機器が収納されており、こ
れらの電子機器に良好な環境を提供するために、除湿器
６０や熱交換器６１が設けられている。また、監視部５
３は、レール７０によって外箱５１の外部に引き出し可
能に設けられている。

【００１１】図７は、従来の１回線分のガス絶縁開閉装
置の機器接続及びガス区画の一例を示す単線結線図であ
る。この図７に示すガス絶縁開閉装置は、遮断器１と、
この遮断器１の一端に接続された母線側断路器２，３、
遮断器１の他端に接続された断路器４、接地装置５、及
びブッシング８を備えている。また、２点鎖線で囲まれ
た領域は、ガス絶縁開閉装置の各ガス区画に対応してお
り、遮断器１を含むガス区画Ａ１と、母線側断路器２，
３をそれぞれ含むガス区画Ａ２，Ａ３と、断路器４、接
地装置５、及びブッシング８を一括して含むガス区画Ａ
４という計４つのガス区画Ａ１〜Ａ４に区分されてい
る。そして、この各ガス区画Ａ１〜Ａ４毎に、対応する
ガス監視箱６及びガス圧力センサ１０が設けられてお
り、ガスバルブ７を介して対応するガス区画にそれぞれ
接続されている。この場合、遮断器１を含むガス区画Ａ
１では、その遮断性能を確保するために、その内部のガ
ス圧力が、他のガス区画Ａ２〜Ａ４のガス圧力に比べて
１〜２ｋｇ／ｃｍ2 程度高く設定されている。

【００１２】図８は、図７に示すガス監視箱の構成を示
す図であり、ガス監視箱６は、圧力表示計１１と、ガス
圧力が一定値以上低下した場合に警報接点をＯＮする機
能を有するガス密度スイッチ１２、及び止ガスバルブ１
３を備えている。このガス監視箱６は、ガスバルブ７及
び配管を介して、ガス絶縁開閉装置の接地タンク１５に
取り付けられている。

【００１３】図９は、図６に示す監視盤における信号伝
送系の構成とこれに関連するガス監視箱、ガス圧力セン
サ、及び温度センサを示すブロック図である。この図９
に示すように、ガス監視箱６内のガス密度スイッチ１２
の警報接点は、信号線７７を介してＧＩＳ制御部５２内
の故障表示器７１に接続されると共に、同じくＧＩＳ制
御部５２内に設けられた遮断器制御回路７２に接続され
ている。この遮断器制御回路７２は、ガス圧力が低下し
た場合に遮断器の操作ロックを行うように設定されてい
る。また、ガス絶縁開閉装置本体に取り付けられたガス
圧力センサ１０及び温度センサ７８の出力は、監視部５
３内のセンサ受信器５５に伝送された後、異常判定など
を行うデータ処理・伝送装置５６に導かれ、ここで光信
号に変換された後、光ケーブル２４を介して、変電所制
御室内に設置された親側データ処理部２３（図５）に伝
送される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の予防保全システムにおいては、複数のガス
区画Ａ１〜Ａ４のガス密度を監視する系と、ガス圧力を
監視する系とが、それぞれ複数ずつ個別に存在する形と
なるため、構成が複雑であり、ガス絶縁開閉装置全体の
構成を複雑化させると共に、経済的な観点からも好まし
くない。また、各ガス区画Ａ１〜Ａ４のガス圧力を把握
するためには、各ガス区画Ａ１〜Ａ４に対応するガス監
視箱６内の圧力表示計１１を個別に確認する必要があ
り、保守・点検性に問題がある。

【００１５】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、簡
略で信頼性の高い予防保全システムを備え、経済性にも
優れたガス絶縁開閉装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、遮断器を含む複数の機器
を絶縁ガスと共に接地金属容器内に収納してなるガス絶
縁開閉装置において、前記複数の機器を単数の機器また
は選択的に組み合わせた複数の機器を単位としてガス区
分することにより複数のガス区画が形成され、前記複数
のガス区画のうち、前記遮断器の含まれるガス区画には
ガス圧力センサとガス密度スイッチが設けられるととも
に、他のガス区画にはガス圧力センサが設けられ、前記
ガス密度スイッチが遮断器の操作機構箱内に配設されて
いること、を特徴とする。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のガス絶縁開閉装置において、装置の設置現場に装置
を監視・制御する監視盤が配置され、前記監視盤に、前
記ガス圧力センサで得られたガス圧力データと前記ガス
密度スイッチで得られたガス密度データとからガス圧力
低下時の遮断器の操作ロックを行う遮断器制御部が設け
られたこと、を特徴とする。

【００１８】

【作用】以上のように構成された請求項１記載の発明の
作用は次の通りである。すなわち、遮断器の含まれるガ
ス区画にのみガス密度スイッチが設けられることによ
り、他のガス区画用のガス監視箱を省略することができ
る。特に、遮断器の含まれるガス区画用のガス密度スイ
ッチが遮断器操作機構箱内に設けられることによって、
専用のガス監視箱を省略することができる。なお、この
場合、遮断器の含まれないガス区画については、ガス圧
力センサだけで必要十分な制御を行うことが可能である
ため、密度スイッチを省略しても何等問題はない。

【００１９】また、請求項２記載の発明によると、ガス
圧力センサで得られたガス圧力データとガス密度スイッ
チで得られたガス密度データとからガス圧力低下時の遮
断器の操作ロックを行うように設けられているため、圧
力と密度の両方のパラメータによって遮断器の動作を二
重に制御することが可能となり、制御系の信頼性を向上
できる。

【００２０】

【実施例】以下には、本発明によるガス絶縁開閉装置の
一実施例を、図１乃至図３を参照して具体的に説明す
る。まず、図１は、本発明による１回線分のガス絶縁開
閉装置の一実施例における機器接続及びガス区画を示す
単線結線図である。この図１に示すガス絶縁開閉装置の
基本的構成は、図７に示した従来例と同様である。すな
わち、遮断器１と、この遮断器１の一端に接続された母
線側断路器２，３、遮断器１の他端に接続された断路器
４、接地装置５、及びブッシング８を備えている。ま
た、２点鎖線で囲まれた領域は、ガス絶縁開閉装置の各
ガス区画に対応しており、遮断器１を含むガス区画Ａ１
と、母線側断路器２，３をそれぞれ含むガス区画Ａ２，
Ａ３と、断路器４、接地装置５、及びブッシング８を一
括して含むガス区画Ａ４という計４つのガス区画Ａ１〜
Ａ４に区分されている。

【００２１】そして、本実施例においては、遮断器１を
含むガス区画Ａ１には、ガス圧力センサ１０とガス密度
スイッチ１２が設けられており、共通のガスバルブ７を
介してガス区画Ａ１に接続されている。また、遮断器１
を含まないその他のガス区画Ａ２〜Ａ４には、ガス圧力
センサ１０のみがそれぞれ設けられており、ガスバルブ
７を介して対応するガス区画Ａ２〜Ａ４にそれぞれ接続
されている。なお、従来と同様、遮断器１を含むガス区
画Ａ１では、その遮断性能を確保するために、その内部
のガス圧力が、他のガス区画Ａ２〜Ａ４のガス圧力に比
べて１〜２ｋｇ／ｃｍ2 程度高く設定されている。

【００２２】次に、図２は、図１のガス絶縁開閉装置の
付近に配設された監視盤を示す側面図（Ａ）及び正面図
（Ｂ）である。この図２に示す監視盤の基本的な構成
は、図６に示した従来例と同様である。すなわち、監視
盤は、外箱５１と、その内部に収納されたＧＩＳ制御部
５２及び監視部５３を備えており、監視部５３の内箱５
４には、センサ受信器５５、データ処理・伝送装置５６
などの電子機器が収納され、さらに、これらの電子機器
に良好な環境を提供するために、除湿器６０や熱交換器
６１が設けられている。また、監視部５３は、レール７
０によって外箱５１の外部に引き出し可能に設けられて
いる。そして、本実施例においては、監視部５３に、Ｌ
ＥＤなどを使用したデータ表示部５９が設けられてい
る。

【００２３】さらに、図３は、図２に示す監視盤におけ
る信号伝送系の構成とこれに関連するガス密度スイッ
チ、ガス圧力センサ、及び温度センサを示すブロック図
である。この図３に示すように、遮断器１のガス区画Ａ
１に設けられたガス密度スイッチ１２の警報接点は、信
号線７７を介してＧＩＳ制御部５２内の遮断器制御回路
（遮断器制御部）７２に接続されている。また、ガス絶
縁開閉装置本体に取り付けられたガス圧力センサ１０及
び温度センサ７８の出力は、監視部５３内のセンサ受信
器５５に伝送された後、異常判定などを行うデータ処理
・伝送装置５６に送られる。データ処理・伝送装置５６
では、ガス圧力センサデータ及び温度センサデータか
ら、圧力値の温度換算や異常判定を行う。データ処理・
伝送装置５６で得られた計測データは、データ表示部５
９に送られ、ＬＥＤなどによって表示される。

【００２４】一方、データ処理・伝送装置５６でガス圧
力の低下が判定された場合には、このデータは、フォト
カプラなどにより出力され、必要に応じて制御系に渡さ
れると同時に、遮断器の異常データは、遮断器制御回路
７２に送られる。遮断器制御回路７２は、ガス密度スイ
ッチ１２の警報接点データと、ガス圧力センサ１０側の
異常データとの論理積（ＡＮＤ）を取ることにより、ガ
ス圧力低下時の遮断器の操作ロックを行う。

【００２５】以上のような構成を有する本実施例の作用
効果は次の通りである。すなわち、従来、全てのガス区
画Ａ１〜Ａ４に設けられていたガス密度スイッチ１２の
うち、遮断器１を含まないガス区画Ａ２〜Ａ４に設けら
れていたガス密度スイッチ１２が全て省略されているた
め、これらのガス区画Ａ２〜Ａ４用のガス監視箱６を省
略することができる。従って、従来に比べて予防保全シ
ステムの構成を簡略化でき、ガス絶縁開閉装置全体の構
成の簡略化に貢献でき、経済性にも優れている。なお、
この場合、ガス密度スイッチ１２は、図９に示すよう
に、従来、単なる監視用としてのみ使用されていたた
め、遮断器１１の含まれないガス区画Ａ２〜Ａ４につい
てこれらのガス密度スイッチ１２を省略しても、ガス圧
力センサ１０だけで必要十分な制御を行うことが可能で
あるため、何等問題はない。

【００２６】また、現場の監視盤の監視部５３にデータ
表示部５９を設けたことにより、従来のように、各ガス
区画Ａ１〜Ａ４のガス監視箱６内の圧力表示計１１を個
別に確認する代わりに、監視盤のデータ表示部５９にお
いて、各ガス区画Ａ１〜Ａ４のガス圧力状態を一括して
容易に把握することができるため、保守・点検性を向上
できる。そしてまた、従来、図８に示すように、ガス監
視箱６内に設けていた圧力表示計１１が不要となるた
め、この点からも、従来使用していたガス監視箱６を完
全に省略することが可能となる。従って、予防保全シス
テムの構成をさらに簡略化でき、ガス絶縁開閉装置全体
の簡略化及び経済性の向上にさらに貢献できる。一方、
遮断器１のガス圧力低下時には、遮断器制御回路７２に
より、ガス密度スイッチ１２からのデータとガス圧力セ
ンサ１０側からのデータをパラメータとして遮断器１の
操作ロックを二重に制御することができるため、制御系
の信頼性を向上でき、その結果として、遮断器１の動作
信頼性を向上できる。

【００２７】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、各種の機器接続構成を有するガス絶縁開
閉装置一般に同様に適用可能であり、また、ガス区分の
方式も適宜選択可能である。さらに、ガス圧力センサや
ガス密度スイッチなどの検出センサ部、伝送系、監視盤
を主体とする監視系・制御系などの各部における具体的
な構成は適宜選択可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
遮断器の含まれるガス区画にはガス圧力センサとガス密
度スイッチが設けられ、他のガス区画にはガス圧力セン
サが設けられることにより、従来に比べて簡略で信頼性
の高い予防保全システムを備え、経済性にも優れたガス
絶縁開閉装置を提供することができる。特に、遮断器の
含まれるガス区画用のガス密度スイッチが遮断器操作機
構箱内に設けられることによって、専用のガス監視箱を
省略することができ、機器構成が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による１回線分のガス絶縁開閉装置の一
実施例における機器接続及びガス区画を示す単線結線
図。

【図２】図１のガス絶縁開閉装置の付近に配設された監
視盤を示す側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。

【図３】図２に示す監視盤における信号伝送系の構成と
これに関連するガス密度スイッチ、ガス圧力センサ、及
び温度センサを示すブロック図。

【図４】縦軸を機器の潜在的特性Ｌ、横軸を経過時間ｔ
とした場合の、潜在的劣化故障モデルを示すモデル図。

【図５】ガス絶縁開閉装置の予防保全システムとして従
来考えられているシステムの一例を示す構成図。

【図６】図５に示す監視盤の一例を示す側面図（Ａ）及
び正面図（Ｂ）。

【図７】従来の１回線分のガス絶縁開閉装置の機器接続
及びガス区画の一例を示す単線結線図。

【図８】図７に示すガス監視箱の構成を示す図。

【図９】図６に示す監視盤における信号伝送系の構成と
これに関連するガス監視箱、ガス圧力センサ、及び温度
センサを示すブロック図。

【符号の説明】

Ａ１〜Ａ４…ガス区画１…遮断器２，３…母線側断路器４…断路器５…接地装置６…ガス監視箱７…ガスバルブ８…ブッシング１０…ガス圧力センサ１１…圧力表示計１２…ガス密度スイッチ５１…外箱５２…ＧＩＳ制御部５３…監視部５４…内箱５５…センサ受信器５６…データ処理・伝送装置５９…データ表示部６０…除湿器６１…熱交換器７０…レール７１…故障表示器７２…遮断器制御回路（遮断器制御部）７７…信号線７８…温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−106010（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−231809（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−67653（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−59523（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02B 13/025 - 13/065 H01H 33/56 G01R 31/34 H02H 5/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遮断器を含む複数の機器を絶縁ガスと共
に接地金属容器内に収納してなるガス絶縁開閉装置にお
いて、前記複数の機器を単数の機器または選択的に組み合わせ
た複数の機器を単位としてガス区分することにより複数
のガス区画が形成され、前記複数のガス区画のうち、前記遮断器の含まれるガス
区画にはガス圧力センサとガス密度スイッチが設けられ
るとともに、他のガス区画にはガス圧力センサが設けら
れ、前記ガス密度スイッチが遮断器の操作機構箱内に配設さ
れていること、を特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】装置の設置現場に装置を監視・制御する
監視盤が配置され、前記監視盤に、前記ガス圧力センサで得られたガス圧力
データと前記ガス密度スイッチで得られたガス密度デー
タとからガス圧力低下時の遮断器の操作ロックを行う遮
断器制御部が設けられたこと、を特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。