JP3639192B2

JP3639192B2 - 中性点接地抵抗装置

Info

Publication number: JP3639192B2
Application number: JP2000218273A
Authority: JP
Inventors: 直樹後藤
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2002033201A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器巻線の中性点を抵抗装置を介して接地する電力用の中性点接地抵抗装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られている中性点接地抵抗装置は、例えば、図４に示すように、ケース内１に抵抗素体２をグリッド状に配置して形成した複数台の抵抗器３によって構成されている。抵抗器３の設置に際しては、設置スペースの関係から、例えば、図４のように、個々の抵抗器３を直列に接続した状態で、支持碍子４を介して２段積みで、かつ、２列に配列した状態で据付けることにより抵抗装置Ａを構成し、この抵抗装置Ａは、図４の左上段の抵抗器３を絶縁碍子５，接続線６を介して図示しない変圧器巻線の中性点に、図４の右下段の抵抗器３は、接地側ブッシング７を介して接地線８にそれぞれ接続されている。そして、前記抵抗装置Ａを構成する各抵抗器３は、一般に気中絶縁方式により絶縁・冷却されているだけであるので、中性点の大地間電位が上昇した場合、ケース１自体が高電圧となる結果、設置場所の周囲は一般に安全対策の関係から保護フェンス等の周囲柵１０が施設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前記抵抗装置Ａは一般に気中絶縁方式が採用されている関係上、抵抗装置Ａ自体が大形化するという問題を回避することができなかった。また、各抵抗器３の据付に当っても、本来ならば、横１列状態であれば、簡易に据付けることができるが、この場合は、相当の設置スペースを必要とするため、現実的ではなかった。
【０００４】
従って、図４に示すように、抵抗器３を横１列状態から所定数段積みすることにより、設置スペースの問題をある程度解決していたが、抵抗装置Ａ自体が気中絶縁方式を採用している関係上、大型化することは避けられず、製作原価が高騰する大きな要因となっていた。
【０００５】
即ち、図４，５に示すように、抵抗装置Ａは４分割した抵抗器３を、それぞれ２段づつ段積みしたものを横方向に２列配置して構成されているので、各抵抗器３間の電位差は、抵抗装置Ａを例えば、公称電圧が７７ｋＶ級の配電線に配置した場合で測定してみると、
【０００６】
【数１】

【０００７】
となる。このように、図４に示す抵抗装置Ａにおいては、各抵抗器３間の電位差が非常に大きく、この結果、抵抗器３間の間隔を大きくすることはもとより、抵抗器３間に介在する支持碍子４や、抵抗器３と接地間に介在する支持碍子９においても、必然的に絶縁耐力に優れた大形のものを準備しなければならないので、設置スペースが少しばかり減少したとしても、抵抗装置Ａ自体の小形化を図ることが難しいため、抵抗装置Ａを小形で簡易に、かつ、経済的に製造することは困難であった。
【０００８】
その上、各抵抗器３は図４に示すように、抵抗素体２とケース１とが電気的に接続されているので、即ち、各抵抗器３には電位が与えられていることになる結果、ケース１自体が充電部となっているため、抵抗装置Ａの活線中に人が充電部に近づいたりすることによって、感電事故等を誘発するのを防ぐために、抵抗装置Ａの周囲には周囲柵１０が設置されている。
【０００９】
前記周囲柵１０の設置場所は、抵抗装置Ａの充電部との間の距離が、公称電圧階級によって異なるが、例えば、前記７７ｋＶ級の公称電圧においては、安全対策上充電部（ケース１）と周囲柵１０との最小水平距離は、１．５ｍ、周囲柵１０の高さは１．２ｍ以上とするように要求されている。
【００１０】
このように、抵抗装置Ａは自体の設置スペースの他に、人体が充電部に触れないように保護するためには、充電部（ケース１）から、例えば、最低１．５ｍ離れた位置（離隔距離）に周囲柵１０を施設することが基められていたので、結果的に設置スペースを低減することは難しく、抵抗装置Ａを設置するためにはある程度広いスペースが必要となるため、この種の抵抗装置Ａは市街地の狭隘な変電所等に設置することが難しく、結果的に市街地においても、変電所のスペースは必然的に広く必要とし、非常に不経済であった。
【００１１】
前記の問題を解消するために、最近では、抵抗素体をケースに収容して形成した抵抗器を、それぞれタンク内に支持碍子を介して必要段数積層して収容・固定し、この後、タンク内に絶縁用の六フッ化イオウガス（ＳＦ₆ ガス）等の絶縁ガスを充填・封入して構成した、所謂絶縁ガス封入形の中性点接地抵抗装置が使用されている。
【００１２】
前記絶縁ガス封入形の中性点接地抵抗装置においては、充電部となっている抵抗器とタンクとの間の空間に絶縁ガスを介在させることにより、充電部の露呈を防ぐように構成されているので、前記のように、充電部の露呈に伴う弊害を防止するための周囲柵を特別に設ける必要がないため、抵抗装置の設置スペースは相当節約することが可能となり、例えば、市街地の狭隘な地上、あるいは、地下式の変電所においても良好に設置することができ、至便である。
【００１３】
前記絶縁ガス封入形の抵抗装置は、絶縁ガスを使用する関係上、抵抗装置を施設するための離隔距離を大幅に低減して設置することができるという利便性が存在する反面、次のような問題があった。即ち、第１に抵抗器自体は、これまでと同様に抵抗素体をそれぞれケースに収納して１個づつ製造していたので、製作に手間と時間を要することはもとより、コスト高を招く要因となっていた。第２に抵抗器を複数台段積みにして収容するタンクは、絶縁ガスを充填している関係上、絶縁ガスが漏洩しないように気密性と耐圧力性を具備させて製造しなければならないので、タンクを製造する場合においても、抵抗器の製造と相まって抵抗装置の製造コストを必然的に高くするという問題があった。
【００１４】
更に、絶縁ガスは抵抗器に地絡電流が流れることによって生ずる熱により熱分解され、絶縁性能が大幅に劣化するため、絶縁ガスを定期的に点検し補充しなければならない等、抵抗装置の維持・管理に伴うメンテナンス業務も必要とする結果、それに伴う人手、費用等を必要とするという問題もあった。
【００１５】
本発明は、前記の種々な問題点に鑑み、簡素な構成で製造コストを低減させ、かつ、狭隘な設置スペースに良好に施設してメンテナンスフリーを実現した、簡易な構成の中性点接地抵抗装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の中性点接地抵抗装置は、抵抗素体を抵抗取付枠体に所定の形状に配設して形成した抵抗器を上下方向に所定の絶縁間隔を保って複数段に積層し、前記各段の抵抗器を各段毎に接続導体を介して直列に接続し、かつ、各段の前記抵抗器を、各抵抗器間に介在させた絶縁碍子にて支持・固定することにより、前記各抵抗器を縦方向に所定段数積層して抵抗体を構成し、この抵抗体を接地電位のケースに所定数収容・施設して、気中絶縁方式の抵抗装置を構成するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
又、本発明において前記抵抗体を所定数収容した接地電位のケースは、下部周縁に外気の流入口を、上部には流入した外気を排出する排出口をそれぞれ形成し、前記外気の流入口と排出口とによって接地電位ケース内に外気の流通路を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、抵抗素体を直列に配列して抵抗取付枠体に取付けた抵抗器を縦方向に所定段数積層して抵抗体を形成し、この抵抗体を接地電位のケースに常時外気と接触させた状態で所定数収容・施設して気中絶縁方式の中性点接地抵抗装置を構成したので、抵抗装置は簡易な構成で大形化することなく、製造コストを良好に低減して製造することを可能とした。
【００１９】
即ち、本発明においては、各抵抗器を従来の抵抗器に比べてその分割数を増して、分割した各抵抗器間の電位差を小さくするとともに、各抵抗器を構成する抵抗素体は開放形の抵抗取付枠体に取付けるようにしたので、抵抗器自体は各抵抗器間の絶縁距離が縮小でき、これにより、抵抗器間の絶縁距離を維持する絶縁碍子の小形化が可能となり、結果的に前記抵抗器を所要数段積みして形成した抵抗体の小形・軽量化を容易とした。
【００２０】
前記抵抗体の小形化に伴い、これを複数台収容して抵抗装置を構成する接地電位ケースも必然的に小形化でき、しかも、前記各抵抗体は接地電位ケースに収容されているので、即ち、抵抗体を構成する充電部を露呈させた各抵抗器は接地電位ケースに収容することにより、従来のように、充電部を露呈させた抵抗器に比べ、接地場所における安全な離隔距離をあらかじめ設ける必要は全くない。又、前記充電部とケースとの間の絶縁距離は、前記離隔距離と一概に比較できないが、約半分程度に抑えることができる。
【００２１】
この場合、ケース内に絶縁ガスを封入した抵抗装置と比較すると、本発明は、気中絶縁方式を採用しているので、前記絶縁距離はやや長くなるものの、設置スペースにおいては大差ない。その上、本発明においては、気中絶縁方式の採用により、抵抗素体自体は接地電位ケースに収容されているものの、常時外気と接触させてあるので、抵抗素体に地絡電流が流れて発熱したとしても、抵抗素体は接地電位ケース内を流通する外気により、迅速・良好に冷却することができ利便である。
【００２２】
この結果、本発明においては、これまでの絶縁ガスを封入した抵抗装置に比べ、絶縁ガスを使用しない点、絶縁ガスを充填するためにケースの気密性を高める点、更に、絶縁ガスの定期的な補充が不要な点等、絶縁ガス封入方式の抵抗装置に対して著しく簡素な構成で、かつ、設置スペースにおいても大差なく低コストで製造することができる等優れた効果を有する。しかも、従来の気中絶縁方式の抵抗装置の如く、充電部を外部に露呈した場合に比べ、充電部が被覆されているので、設置スペースにおいても、安全を維持するための離隔距離を全く必要としないため、設置スペースが良好に低減することができ至便である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図３によって説明する。図１において、１１は鉄板等の金属板を建屋風に板金加工して形成した後述する抵抗体収容用の床面開放形の接地電位ケース（以下、ケースという）で、１２，１２ａは前記ケース１１内に所要数立設して収容した抵抗体で、本発明の中性点接地抵抗装置（以下抵抗装置という）Ｂは、大別すると前記ケース１１と抵抗体１２，１２ａによって構成されている。
【００２４】
次に前記抵抗体１２の構成について説明する。最初に耐熱性に優れた磁器材料からなる図示しない絶縁支持棒に、例えば、フェライト系の特殊鋼等からなる平角状に形成した線材を前記絶縁支持棒に設けた嵌合溝に螺旋状に巻回して抵抗素体１３（本例では４本）を形成し、この抵抗素体１３を、図１，３に示すように、金属板を断面凹字形に曲成した抵抗取付枠体１４に、一定の間隔を保って平行に並べてから、支持金具１５を用いて前記取付枠体１４に固定する。この後、各抵抗素体１３を接続板１６にて４本の抵抗素体１３を直列に接続して抵抗器１７を形成する。
【００２５】
つづいて、前記抵抗器１７を図１に示すように、ケース１１内で縦方向に段状に積層する。この場合は、ケース１１の開放された床面側に横梁１８を横架し、この横梁１８上に垂直に直立して取付けた第１の径大な絶縁碍子１９に、抵抗器１７を乗載して固定し、各抵抗器１７の抵抗取付枠体１４，１４間には、小径な第２の絶縁碍子２０をそれぞれ介在させて、抵抗器１７を所定段数積層して固定する。
【００２６】
前記のように、抵抗器１７を第２の絶縁碍子２０を用いて順次積層・固定することにより、前述した抵抗体１２を形成するものである。本例では、図１に示すように、抵抗器１７を６段に積層することにより第１の抵抗体１２を設ける。そして、前記抵抗体１２を構成する各抵抗器１７群は、それぞれ接続導体２１にて直列状態に接続する。なお、図２に示す１２ａは、前記第１の抵抗体１２と同様にして構成した第２の抵抗体であり、その構成は第１の抵抗体１２と全く同じであるため、説明は省略する。
【００２７】
前記第１，第２の抵抗体１２，１２ａは、図２で示すように、それぞれ最下段の抵抗器１７，１７同士を第２の接続導体２１ａにより電気的に接続されている。そして、前記第１の抵抗体１２は、最上段の抵抗器１７の入力側が、ケース１１上に樹立した中性点側ブッシング２２から導出されて図示しない変圧器巻線の中性点に接続する接続線２３と接続されており、又、第２の抵抗体１２ａは、その最上段に位置する抵抗器１７の出力側が、ケース１１上に樹立した接地側ブッシング２４から導出されてケース１１の側壁に取付けた変流器２５の入力端と接続する引出線２６と接続されている。
【００２８】
なお、前記変流器２５の出力端は接地線２７に接続されている。又、図１において、２８はケース１１の下部側壁に開口した横長な外気（空気）の流入口である。２９はケース１１の外側から流入口２８内に雨水が浸入するのを防ぐ防雨板であり、３０はケース１１内において流入口２８に被着した塵埃や害虫の侵入を防ぐフィルターである。
【００２９】
更に、図１に示す３１はケース１１の上面（屋根部分）に開口したケース１１内の空気を排出する排出口で、この排出口３１はその上部に被着した雨水避体３２により、雨水が排出口３１からケース１１内に流入するのを防ぎ、排出口３１のケース１１内に位置する内側には、流入口２８と同様に害虫等の侵入を防ぐフィルター３３が取付けられている。図２に示す３４はケース１１に設けた接地端子であり、図示しないアース線が接続されている。
【００３０】
次に動作について説明する。配電系統において、例えば、１線地絡事故等が発生し、図示しない変圧器の中性点に大きな地絡電流が流れると、この大電流は、接続線２３→抵抗体１２→第２の接続導体２１ａ→第２の抵抗体１２ａ→引出線２６→変流器２５→接地線２７に流れ、前記変圧器が地絡電流によって損傷するのを防止する。
【００３１】
そして、前記第１，第２の抵抗体１２，１２ａに大電流が流れると、抵抗体１２，１２ａを構成する各抵抗器１７内に組込まれている抵抗素体１３は、その抵抗分又は電力量に応じて発熱する。前記各抵抗素体１３に発生した熱は、抵抗素体１３の外部に放散される。即ち、ケース１１内に放散されることになる。
【００３２】
前記ケース１１内に放散された熱はそのままケース１１内を上昇し、ケース１１上部の排出口３１からケース１１外に排出される。一方、前記大電流によって発熱した抵抗素体１３はもとより、この抵抗素体１３から伝熱されて隣接する抵抗取付枠体１４等の部材も当然発熱するが、抵抗素体１３，抵抗取付枠体１４等抵抗装置Ｂを構成する各部材は、ケース１１の流入口２８から流入してケース１１上部の排出口３１から排出される外気にさらされることになる。
【００３３】
従って、前記抵抗素体１３等に残存している熱は、前記ケース１１内を流通する外気によって良好に発散が増長されてケース１１外に排除され、抵抗体１２，１２ａを迅速に冷却し、抵抗素体１３の発熱による劣化を抑制し、抵抗器１７の長期使用を可能とする。
【００３４】
次に、本発明の抵抗装置Ｂは、図２に示すように、抵抗器１７が１２分割されたものが例示されており、これは、７７ｋＶ級の配電線に抵抗装置Ｂを設置した場合、抵抗器１７間の電位差は、
【００３５】
【数２】

【００３６】
となる。これは従来の４分割した場合の１１ｋＶに比較すると電位差は約１／３となる。
【００３７】
各抵抗器１７間における前記電位差は、抵抗器１７を細かく分割すれば小さくすることは可能である。この場合、従来の抵抗器においても当然実施することは可能であるが、従来の各抵抗器は電位差を小さくしても充電部は依然として外部に露出しているため、抵抗器の動作時における安全性を考慮すれば、設置場所における離隔距離は必ず必要となり、抵抗器を細分化しても設置スペースを低減することは難しい。
【００３８】
然るに、本発明においては、例えば、抵抗器１７を、従来の４分割した抵抗器に対して１２分割することにより、抵抗器１７間の電位差が大幅に低減できるため、抵抗器１７間の絶縁距離が小さくでき、それに伴い抵抗器１７間を支持する絶縁碍子２０も必然的に小形化することが可能となる。しかも、各抵抗器１７群からなる抵抗体１２，１２ａは、接地電位のケース１１に収容設置されているので、安全性は十分確保することができるとともに、充電部となっている各抵抗器１７とケース１１壁面との間の絶縁距離は、種々テストを繰り返した結果、本例の７７ｋＶ級における機器の絶縁距離を設定するために、規格等により定められている安全対策上の寸法（７５０ｍｍ）は充分クリアすることができた。
【００３９】
即ち、従来の抵抗器を外部に直接設置した場合に比べ、人体への安全性を確保するための設置スペースを約半分程度に縮小して設置することが可能となり、抵抗装置Ｂの設置におけるコストの大幅低減が可能となる。更に、本発明においては、抵抗体１２，１２ａを収容したケース１１内に常に外気が流通するように形成されているので、抵抗装置Ｂの作動時において、抵抗体１２，１２ａの発熱処理が良好に行い得、抵抗体１２，１２ａを構成する抵抗素体１３の冷却を迅速・確実に行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、抵抗素体を直列に配列して抵抗取付枠体に取付けた抵抗器を縦方向に所定段数積層して抵抗体を形成し、この抵抗体を、底面を開放した接地電位のケースに常時外気と接触させた状態で所定数収容・施設して気中絶縁方式の中性点接地抵抗装置を構成したので、中性点抵抗装置を簡易な構成で大形化することなく、設置スペース及び製造コストを良好に低減して製造することを可能とした。
【００４１】
又、本発明は、各抵抗器を従来の抵抗器に比べてその分割数を増して、各抵抗器間の電位差を小さくし、かつ、各抵抗器を構成する抵抗素体を開放形の抵抗取付枠体に取付けるように構成したので、各抵抗器間の絶縁距離が縮小でき、この結果、抵抗器間の絶縁を維持する絶縁碍子の小形・軽量化が可能となり、前記抵抗器を所要数段積みして形成する抵抗体の小形・軽量化を良好に促進することができる。
【００４２】
更に、前記抵抗体の小形化に伴い、これを複数個収容して中性点接地抵抗装置を構成するために使用する接地電位ケースも必然的に小形化でき、しかも、前記各抵抗体を接地電位ケースに収容するように構成したので、従来のように、充電部を露呈させた抵抗器に比べ、設置場所における安全な離隔距離を設定する必要は全くないので、中性点接地抵抗装置の設置スペースを約半分程度に抑えることができる。
【００４３】
その上、本発明においては、気中絶縁方式の採用により、抵抗素体自体は接地電位ケースに収容されているものの、常時外気と接触するように構成されているので、抵抗素体に地絡電流が流れて発熱したとしても、抵抗素体は接地電位ケース内を流通する外気により、迅速・良好に冷却することができ利便である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中性点接地抵抗装置の一部を切欠いて示す正面図である。
【図２】同じく本発明の中性点接地抵抗装置の一部を切欠いて示す側面図である。
【図３】本発明の中性点接地抵抗装置に用いる抵抗体の結線状態を説明する説明図である。
【図４】従来の中性点接地抵抗装置の設置状態を示す概略正面図である。
【図５】同じく概略側面図である。
【符号の説明】
１１接地電位ケース
１２，１２ａ抵抗体
１３抵抗素体
１４抵抗取付枠体
１７抵抗器
１９，２０絶縁碍子
２８流入口
３１排出口

Claims

抵抗素体を抵抗取付枠体に所定の形状に配設して形成した抵抗器を上下方向に所定の絶縁間隔を保って複数段に積層し、前記各段の抵抗器を各段毎に接続導体を介して直列に接続し、かつ、各段の前記抵抗器を、各抵抗器間に介在させた絶縁碍子にて支持・固定することにより、前記各抵抗器を縦方向に所定段数積層して抵抗体を構成し、この抵抗体を接地電位のケースに所定数収容・施設して、気中絶縁方式の抵抗装置を構成するようにしたことを特徴とする中性点接地抵抗装置。
前記抵抗体を所定数収容した接地電位のケースは、下部周縁に外気の流入口を、上部には流入した外気を排出する排出口をそれぞれ形成し、前記外気の流入口と排出口とによって接地電位ケース内に外気の流通路を形成するようにしたことを特徴とする中性点接地抵抗装置。