WO2010106916A1 - 三相一括型ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

　変流器主要部と交差する通電導体を２ターンにすることにより、変流器ユニットを小さくできて大型 化することなく構成できる三相一括型ＧＩＳを提供する。　三相分の縦型遮断部２を配置する縦型容器１は、その側面の上段及び下段に変流器ユニット１０、２０取り付ける。この変流器容器１０、２０内にそれぞれ変流器主要部１２、２２の三相分を、中心を結ぶ線が三角形となるように配置している。各変流器主要部１２、２２には、縦型遮断部２の上端部或いは下端部に接続した通電導体３、４を貫通させる。各通電導体３、４は、変流器主要部を貫通する第一及び第二の導体部材３１、４１と３２、４２、これら間を接続導体部材３３、３４や４３により直列接続して変流器一次側の電流路を２ターンに構成する。各相の接続導体部材３３、３４や４３は、変流器主要部１２、２２間の空間に配置する。

Description

三相一括型ガス絶縁開閉装置

　本発明は三相一括型ガス絶縁開閉装置に係り、特に縦型容器の側面に上段及び下段の変流器ユニットを配置する三相一括型ガス絶縁開閉装置に関する。

　一般に、ガス絶縁開閉装置（以下「ＧＩＳ」と略称する）は、遮断器や断路器や変流器等の電気機器や接続導体からなっており、これらは金属製の容器内に配置して六弗化硫黄（ＳＦ_６）ガスなどの絶縁媒体を封入している。
　容器内に配置する遮断器の主要部の遮断部は、その一端部を通電導体にてガス絶縁した主母線に接続し、また他端部を通電導体にてケーブルヘッドやブッシング等の絶縁端子に接続するＧＩＳの構成、或いは遮断器の各端部を通電導体でそれぞれ別の主母線と接続する母線連結用のＧＩＳの構成にして使用されている。
　ＧＩＳは、変電所等における据付面積の縮小するため、三相一括型ＧＩＳに構成することが行われている。しかも、金属製の容器は、水平配置（横型）から垂直配置（縦型）とすることにより、据付面積を更に縮小するようになっている。金属製の縦型容器を用いる場合、この内部に三相分の縦型遮断部を配置し、他の電気機器を含めた全体構造を、三相一括型ＧＩＳに構成することが行われてきている。
　しかも、縦型容器を用いた三相一括型ＧＩＳをより小型化するために、縦型容器の一方側の側面に三相一括型の主母線を連結し、また縦型容器の他方側の側面に上段及び下段の変流器ユニットを配置する構成としている。この種の三相一括型ＧＩＳとしては、日本の特許公開公報２００５−２６１００４号（特許文献１）、及び日本の特許公開公報平成２００８−１５４３２５号（特許文献２）に記載された発明が知られている。
　上段及び下段の各変流器ユニットは特許文献１及び２に記載の如く、それぞれ縦型容器の側面に連結する円筒容器内に、環状鉄心と二次コイルとからなる変流器主要部の三相分を、これらの中心を結ぶ線が三角形をなすように配置している。
　各相の変流器主要部には、縦型遮断部の上端側に接続した通電導体、或いは縦型遮断部の下端側に接続した通電導体を一次コイルとして貫通させている貫通型変流器の構造である。そして、各通電導体は変流器主要部を貫通した後、一方の通電導体は主母線に至り、他方の通電導体は絶縁端子或いは他の主母線に至るようにしている。
　ところで、ガス絶縁変流器では、一次コイルの巻数と一次電流との積を大きくして誤差階級を高くし、また一次コイルの過電流に対する機械的強度が大きく、しかも絶縁強度も良好にするための技術は、例えば日本の公開実用新案公報平成５−５３２３５号（特許文献３）が知られている。
　この特許文献３のガス絶縁変流器は、環状に複数巻回した一次コイルを外装樹脂でモールドし、この外装樹脂の表面を高圧シールドで被覆して環状に構成した一次コイル体を用いている。一次コイル体は、間隔を開けて配置する支持碍子によって、取付板の上に固定支持している。また、二次コイル体は二次コイルをトロイダル状に巻いており、一次コイル体と交差状に組合せる環状鉄心の一次コイル体と対向する表面部分に、接地シールドを設けて取付板上に固定する構造である。
　特許文献１及び２の如く構成する需要家向けの小容量変電設備に使用する三相一括型ＧＩＳでは、各変流器ユニットとして貫通型変流器の構造を用いているから、当然変流器の一次側は１ターンのみである。この構造では、変流比が小さくて誤差階級が低くなるから、変流器の電気的性能を向上させるには、変流器主要部である環状鉄心を大きくせねばならず、変流器ユニットが大型化してしまうことになる。それ故、上記した構造の変流器ユニットを用いた三相一括型ＧＩＳは大型化し、或いは変流器を内蔵した三相一括型ＧＩＳを構成できなくなる問題がある。
　また、ＧＩＳに内蔵する変流器の誤差階級を高くするためには、特許文献３のガス絶縁変流器の如く一次コイルの巻数を多くすればよいが、大電流の流れるＧＩＳの通電導体（一次コイル）は、通常太い筒状であって巻回数を簡単に増加させることができない問題があった。
　本発明の目的は、変流器主要部を貫通する通電導体（一次コイル）を、２ターンにすることにより変流器ユニットを小さくできて、大型化することなく構成できる三相一括型ＧＩＳを提供することにある。

　本発明の三相一括型ガスＧＩＳは、絶縁媒体を封入する縦型容器内に三相分の縦型遮断部を配置し、前記縦型容器の一方の側面に主母線を連結すると共に、他方の側面に上段側及び下段側の変流器ユニットをそれぞれ取り付け、前記各変流器ユニットは、変流器容器内に変流器主要部の三相分をこれらの中心を結ぶ線が三角形をなすように配置し、前記上段側及び下段側の各変流器ユニットの変流器主要部には、縦型遮断部の上端部或いは下端部に接続した通電導体を貫通させる際に、前記各通電導体は前記変流器主要部と貫通する第一及び第二の導体部材と、前記第一及び第二の導体部材間を直列接続し、変流器一次側の電流路を２ターンにする接続導体部材とから構成し、前記接続導体部材は、前記第一及び第二の導体部材を貫通させる前記変流器主要部間の空間に配置したことを特徴としている。
　好ましくは、前記第一及び第二の導体部材は、中空管を分割した断面半円状の導体片にて形成し、前記断面半円状の導体片間に絶縁物を介して一体に連結して円筒状に構成したことを特徴としている。
　また好ましくは、前記第一及び第二の導体部材は、絶縁物を介して同心配置する筒状導体部材と棒状導体部材にて構成したことを特徴としている。
範囲とすることにある。
　発明の効果
　本発明の如く三相一括型ＧＩＳを構成すれば、各変流器ユニットの変流器一次側を容易に２ターンにできるから、変流器主要部を構成する環状鉄心を小さくできるため、大型化しない利点がある。このため、縦型容器の側面に上段及び下段の変流器ユニットをそれぞれ容易に設けることができるようになり、三相一括型ＧＩＳの全体寸法を小型にできて、経済的に製作することができる効果がある。

　図１は、本発明の三相一括型ＧＩＳの一実施例を示す縦断面図である。
　図２（ａ）は、図１における縦型容器に設ける上段側の変流器ユニットの例を示す概略縦断面図、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の概略断面図である。
　図３は、図２の変流器ユニットでの特定の相のみを示す概略縦断面図である。
　図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、図３のＢＢ−線とＣ−Ｃ線とＤ−Ｄ線の概略断面図、同（ｄ）は（ｃ）のＥ−Ｅ線の概略断面図である。
　図５（ａ）は、図１における縦型容器に設ける下段側の変流器ユニットの例を示す概略縦断面図、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の概略断面図である。
　図６は、図５の変流器ユニットでの特定の相のみを示す概略縦断面図である。
　図７（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、図６のＢ−Ｂ線とＣ−Ｃ線とＤ−Ｄ線の概略断面図、同（ｄ）は（ｃ）のＥ−Ｅ線の概略断面図である。
　図８（ａ）は、図１における縦型容器に設ける上段側の変流器ユニットを別の例で示す概略縦断面図、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の概略断面図である。
　図９は、図８の変流器ユニットでの特定の相のみを示す概略縦断面図である。
　図１０（ａ）から（ｃ）は、それぞれ図８のＢ−Ｂ線とＣ−Ｃ線とＤ−Ｄ線の概略断面図、同（ｄ）は（ｃ）のＥ−Ｅ線の概略断面図である。

　本発明の三相一括型ＧＩＳは、絶縁媒体を封入する縦型容器内に三相分の縦型遮断部を配置し、前記縦型容器の一方の側面に母線容器を連結すると共に、他方の側面の上段及び下段に変流器ユニットをそれぞれ取り付けている。各変流器ユニットは、変流器容器内に変流器主要部の三相分をこれらの中心を結ぶ線が三角形をなすように配置している。上段及び下段の各変流器ユニットの変流器主要部には、縦型遮断部の上端部或いは下端部に接続した通電導体を貫通させる。各通電導体は、変流器主要部を貫通する第一及び第二の導体部材と、これら第一及び第二の導体部材間を直列接続して変流器一次側の電流路を２ターンにするための接続導体部材とから構成される。しかも、接続導体部材は第一及び第二の導体部材を貫通させる変流器主要部間の空間に配置している。

　以下、本発明を適用した三相一括型ＧＩＳについて、図１から図７を用いて順に説明する。図１に示す三相一括型ＧＩＳは、絶縁媒体を封入する縦型容器１内に、電流を遮断する三相分の縦型遮断部２を並置しており、各縦型遮断部２の上部及び下部に通電導体３、４を接続している。縦型容器１は従来のものと同様に、この一方の側面に三相一括型の主母線５、６を上下に連結しており、またこの他方の側面に上段側及び下段側の変流器ユニット１０、２０を上下にそれぞれ設けている。
　上段側及び下段側の変流器ユニット１０、２０には、それぞれ図２（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように縦型容器１と連結する変流器容器１１や２１内に、変流器の二次側である環状鉄心や二次コイル等からなる変流器主要部１２や２２の三相分を内蔵させている。三相分の変流器主要部１２や２２は、これらの中心を結ぶ線が三角形をなすように変流器容器１１や２１内に、従来と同様に配置して固定している。
　変流器ユニット１０、２０の各相の変流器主要部１２や２２は、変流器の一次コイルとなる通電導体３や４、即ち各相の縦型遮断部２の上端部及び下端部に接続して変流器容器１１や２１側に導出される通電導体３や４を貫通させている。
　縦型遮断部２の上部からの通電導体３は、変流器主要部１２を貫通後に折り曲げ、絶縁物で変流器容器１１に支持させて主母線５、６に至るようにし、また縦型遮断部２の下部からの通電導体４も同様に、変流器主要部２２を貫通後に、ケーブルヘッドやブッシング等の絶縁端子又は別の主母線に至るように構成している。これら通電導体３や４は、本発明により変流器主要部１２や２２を貫通する変流器一次側の電流路を２ターンとするため、特別の構造にしている。
　上段側の変流器ユニット１０の通電導体３は、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すように、変流器主要部１２を貫通する第一及び第二の導体部材３１、３２と、変流器主要部１２の外周面に配置されて第一及び第二の導体部材３１、３２間を直列接続する接続導体部材３３、３４から構成している。
　接続導体部材３３、３４は、狭い変流器容器１１内に配置することから、第一及び第二導体部材３１、３２が貫通する各相の変流器主要部１２間の空間を有効に利用して配置する。この図２（ａ）、（ｂ）では、下側の変流器主要部１２を貫通した第一及び第二の導体部材３１、３２と接続する接続導体部材３３、３４は、上方に配置された二つの相の変流器主要部１２との間の空間に配置している。また、上方に配置された二つの変流器主要部１２の接続導体部材３３、３４は、それぞれ下方に配置された変流器主要部１２との間の左右の空間に配置している。
　上記のように各相の接続導体部材３３、３４を配置しているため、これらの中心を結ぶ線の三角形は、各相の変流器主要部１２の三角形配置とは逆になるから、変流器容器１１内の空間を効果的に活用でき、変流器容器１１の寸法を大きくせずに製作することができる。それ故、三相一括型ＧＩＳの全体を大型化することなく経済的に製作できる。
　これら第一及び第二の導体部材３１、３２は、通電容量がありしかも機械的強度の大きな例えば銅製の中実棒或いは中空管を二分割して形成した半円状の導体片を使用する。これらの導体片は、両者間に絶縁物３５を介在させると共に、絶縁ワッシャー等を設けるボルト等の固着材３６によって一体にし、大電流が流れたときの電磁機械力に耐える構造にして使用する。
　また、接続導体部材３３、３４は、上記と同様にして形成した導体片を使用するか、又は変流器容器１１や２１内部での絶縁支持や第一及び第二の導体部材３１、３２や４１、４２間の直列接続が支障もなく行える形状にした通電材料を使用することができる。
　第一及び第二の導体部材３１、３２間の直列接続を、変流器容器１１内の下側に配置した特定の相の変流器部分を示した図３及び図４（ａ）から（ｄ）を用いて説明する。縦型遮断部２側に至る第一の導体部材３１は、変流器主要部１２を貫通後に絶縁物３７で変流器容器１１に支持される接続導体部材３３と接続される。接続導体部材３３は、変流器主要部１２の外周を通って折り返して第二の導体部材３２と接続される。
　この第二の導体部材３２は、変流器主要部１２を貫通した後に、接続導体部材３４と接続して主母線５、６側に至るようにされる。このような第一及び第二の導体部材３１、３２及び接続導体部材３３、３４の直列接続によって、全体としてみると変流器一次側の電流路を２ターンにできるようにしている。
　下段側の変流器ユニット２０の通電導体４は、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示す如く上記した通電導体３と同様に構成されている。即ち、通電導体４は、変流器主要部２２を貫通する上述の導体片を使用して絶縁物３５を介在させて固着材３６によって一体にする第一及び第二の導体部材４１、４２と、上述の変流器ユニット１０と同様に変流器主要部２２間の空間に配置され、そして第一及び第二の導体部材４１、４２間を直列接続する一つの接続導体部材４３とから構成されている。
　変流器ユニット２０の通電導体４でも変流器一次側の電流路を２ターンにするため、図６及び図７（ａ）から（ｄ）に示す変流器容器２１内の下側に配置した特定の相の変流器部分においても、第一及び第二の導体部材４１、４２間を接続導体部材４３によって直列接続している。
　変流器ユニット２０では、縦型遮断部２の下部からの各相の通電導体４は、図１では変流器主要部２２を貫通後にそれぞれ対応する相の接続母線導体７と接続する構造である。このため、第一の導体部材４１は変流器主要部２２を貫通すると、変流器主要部２２間に配置して折り返される接続導体部材４３により、第二の導体部材４２と接続される。
　しかし、各第二の導体部材４２は、変流器主要部２２を貫通すると、別の形成した中間接続導体部材４４を接続して水平になるように導かれ、接続母線導体７側との接続が容易にできるようにしている。この接続構成では、第二の導体部材４２は貫変流器主要部２２を通交差のみであるが、全体としては変流器一次側が２ターンとなる。
　上段側及び下段側の変流器ユニット１０、２０は、上記したように変流器一次側を２ターンにできることから、変流比の小さい変流器の如く一次側が１ターンしか取れないために、環状鉄心等を大型化していたものに比べて小型化できて、変流器の電気的特性を向上できる。このため、縦型容器１に上段側及び下段側の変流器ユニット１０、２０を取り付けてもても、三相一括型ＧＩＳを全体寸法を小型にできて据付面積も小さくできるし、また経済的に製作できる。
　なお、上記した上段側及び下段側の変流器ユニット１０、２０では、各接続導体部材３３、３４と４３は、図２（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように配置して引き回すようにしているが、主母線導体又は接続母線導体７との接続に支障がないならば、各相分を順に変流器主要部１２や２２間の時計方向又は反時計方向の位置にある空間に配置することもできる。

　本発明の他の例である図８から図１０（ａ）から（ｄ）は、上段側の変流器ユニット１０における通電導体３の構成例を示している。各相の通電導体３は、中空管を用いた筒状の第一の導体部材３１と、第一の導体部材３１内に絶縁物３５を介在させて同心配置させる中実棒状の第二の導体部材３２と、これらと同様に絶縁物３５を介在させて配置した接続導体部材３３、３４にて構成したものである。
　筒状の第一の導体部材３１と中実棒状の第二の導体部材３２とは、図９と図１０（ａ）から（ｄ）に示すように、接続導体部材３３、３４によって、上記した図２や図５の実施例と同様に直列接続される。そして、筒状の第一の導体部材３１は、縦型遮断部２の上部に至り、また中実棒状の第二の導体部材３２が、各主母線５、６側に至るように構成している。
　接続導体部材３３、３４は、変流器主要部１２の外周を容易に取り巻き配置できて、しかも第一の導体部材３１と第二の導体部材３２との接続が容易に行えるように、３個の小単位に分割して形成して連結している。この図８に示す各相の接続導体部材３３、３４も、図２（ｂ）や図５（ｂ）に示した例と同じように変流器主要部１２間の空間に配置して折り返している。
　この上段側変流器ユニット１０の実施例においても、上記したものと同様に変流器一次側の電流路を２ターンにできるから、同様な効果を達成できるし、同心配置する第一及び第二の導体部材３１と接続導体部材３３、３４とを用いているから、機械的強度も損なうことなく構成できる利点がある。

　本発明による三相一括型ＧＩＳは、内部に三相分の縦型遮断部を配置する縦型容器の側面に、変流器ユニットを取り付ける構造に適用でき、変流器一次側を２ターンにして全体寸法を小型にできるから、経済的に製作にするのに好適である。

Claims (3)

1. 絶縁媒体を封入する縦型容器内に三相分の縦型遮断部を配置し、前記縦型容器の一方の側面に主母線を連結すると共に、他方の側面に上段側及び下段側の変流器ユニットをそれぞれ取り付け、前記各変流器ユニットは、変流器容器内に変流器主要部の三相分をこれらの中心を結ぶ線が三角形をなすように配置し、前記各変流器主要部には、縦型遮断部の上端部或いは下端部に接続した通電導体を貫通させた三相一括型ガス絶縁開閉装置において、前記各通電導体は、前記変流器主要部を貫通する第一及び第二の導体部材と、前記第一及び第二の導体部材間を直列接続して変流器一次側の電流路を２ターンにする接続導体部材とから構成し、前記接続導体部材は導体部材を前記第一及び第二の貫通させる前記変流器主要部間の空間に配置したことを特徴とする三相一括型ガス絶縁開閉装置。
2. 請求項１において、前記第一及び第二の導体部材と接続導体部材は、断面半円状の導体片にて形成し、前記断面半円状の導体片間に絶縁物を介して一体に連結して構成したことを特徴とする三相一括型ガス絶縁開閉装置。
3. 請求項１において、前記第一及び第二の導体部材は絶縁物を介して同心配置する筒状導体部材と棒状導体部材にて構成したことを特徴とする三相一括型ガス絶縁開閉装置。

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