説明

キュービクル形ガス絶縁開閉装置

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平4−106827
【特許文献2】特開2006−352972
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施例を示す側面断面図である。
【図2】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。
【図3】通常の通電時における電流経路を示す図である。
【図4】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。
【図5】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。
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0016】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【符号の説明】
【0029】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
【請求項2】
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。
【請求項3】
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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−138223(P2012−138223A)
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−289055(P2010−289055)
【出願日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【出願人】(501383635)株式会社日本AEパワーシステムズ (168)
【Fターム(参考)】