JPH0620567A - 高速再閉路接地装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動電極と固定電極の周囲に二重円筒形のア
ーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒を設けることにより、
開極時に発生するアークが高電圧導体や接地タンクに移
行することを効果的に阻止することができ、たとえ隣接
する他相で後追い地絡事故が生じた場合でも、対地絶縁
破壊が生じることがなく、高速再閉路可能な高速再閉路
接地装置を提供する。 【構成】 固定電極１２の周囲に第１のアーク乱舞防止
用絶縁物製ガード筒１２ａが、固定電極１２と同軸に設
けられている。パッファシリンダ１８の外周には、第２
のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒１８ａが、可動電
極１３と同軸に固定されている。この第２のアーク乱舞
防止用絶縁物製ガード筒１８ａは、パッファシリンダ１
８と共に移動する。第１と第２のアーク乱舞防止用絶縁
物製ガード筒１２ａ，１８ａの間にガスギャップが形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力用高電圧送電線に
おいて、送電線路の碍子連アークホーン間に生じる逆フ
ラッシオーバー（逆閃絡）によって１線地絡事故が発生
した場合、その送電線路を高速で再閉路するために使用
される高速再閉路接地装置に関するもので、特に、可動
電極と固定電極の間に発生するアークが、周囲のタンク
その他に乱舞して、対地絶縁が損なわれることを防止し
た高速再閉路接地装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】送電線に雷が落ちると、送電線に吊られ
た碍子連のアークホーンに逆フラッシオーバーが発生す
る。送電線に生じる事故の大半は、この逆フラッシオー
バーを原因とする１線地絡事故である。地絡事故による
故障を解消するためには、故障区間を無電圧として、事
故原因である逆フラッシオーバーを消弧してしまえば良
い。具体的には、故障を起こした送電線の両端にある送
電線路用の遮断器に再閉路動作を行わせることが有効で
ある。再閉路動作とは、一旦開極して、故障区間を無電
圧とし、逆フラッシオーバーを消弧した後、再度投入す
ることである。この様な再閉路動作を行うことにより、
停電に至ることなく、再送電を行うことができる。再閉
路の代表的な方式としては単相再閉路方式がある。この
単相再閉路方式は、電力の変動が少なく、過渡安定度に
優れているため広く使われている。

【０００３】ところが、近年では電力需要の増大に伴っ
て、高電圧送電線として１１００ｋＶなどＵＨＶ系送電
線が用いられている。このＵＨＶ系送電線にて単相再閉
路を行う場合には、従来の５００ｋＶ系統の場合に比較
して、同一回線の他相や併架された他回線から受ける静
電電磁誘導が大きい。このような他相からの静電電磁誘
導が大きいと、碍子連アークホーンの逆フラッシオーバ
ーが発生した時、たとえ故障区間両端の遮断器を開極状
態にしたにせよ、逆フラッシオーバーを消弧することが
難しくなる。そこで、ＵＨＶ系のような高電圧送電線で
は、逆フラッシオーバーを消弧するために、高電圧送電
線の１線地絡相に高速再閉路接地装置が設置されてい
る。すなわち、事故発生箇所をその両端の遮断器によっ
て送電線路から切り離した後、この高速再閉路接地装置
を遮断器の開閉動作と協調して高速投入することによ
り、碍子連アークホーンに持続する電磁誘導電流アーク
を消弧し、且つ即座に開極動作を行って誘導電流を遮断
して、遮断器の再閉路による再送電を可能にしている。

【０００４】以下、この高速再閉路接地装置を採用した
保護システムを、図面を参照して具体的に説明する。図
４はこのシステムの構成を示す説明図である。図におい
て、１はブッシング、３はＵＨＶ系の鉄塔である。２は
高電圧用の送電線であり、上相、中相、下相の３線を有
し、ブッシング１と鉄塔３又は鉄塔３同士の間に張り渡
されている。各鉄塔３にはアークホーン３ａを備えた碍
子連３ｂが設けられ、この碍子連３ｂによって送電線２
が鉄塔３に吊り下げられている。送電線２の一定区間の
両端には、遮断器ＧＣＢと高速再閉路接地装置ＨＳＥＳ
が設けられている。なお、４は雷雲、５は雷である。こ
のシステムにおいて、３線の送電線２のある１線に雷雲
４から雷５が落ちると、その送電線２を吊り下げている
碍子連３ｂのアークホーン３ａに逆フラッシオーバー３
ｃが発生し、送電線２からこの逆フラッシオーバー３ｃ
を介して鉄塔３へ地絡事故電流が流れ、地絡事故が生じ
る。

【０００５】この逆フラッシオーバー３ｃにより１線地
絡事故が起きた場合の遮断器ＧＣＢ及び高速再閉路接地
装置ＨＳＥＳの動作順序を、図５のシークエンス図に沿
って説明する。すなわち、地絡事故発生前は、遮断器Ｇ
ＣＢは投入状態、高速再閉路接地装置ＨＳＥＳは開極状
態である。送電線２に地絡事故が発生すると、送電線保
護リレー時間であるＴ１時間経過後、まず遮断器ＧＣＢ
が開極動作を行う。しかし、事故送電線２には、他相か
らの静電電磁誘導により誘導電流が流れ、それによって
アークホーン３ａ間には依然として逆フラッシオーバー
３ｃが持続している。そこで、遮断器ＧＣＢが開極した
状態で、高速再閉路接地装置ＨＳＥＳを強制的に高速で
投入動作を行い、アークホーン３ａ部分で接地されてい
る誘導電流を高速再閉路接地装置ＨＳＥＳ側に導くこと
により、アークホーン３ａの逆フラッシオーバーを消弧
する。高速再閉路接地装置は、θ時間投入状態を続けて
逆フラッシオーバーを消弧した後、開極状態に戻って誘
導電流を遮断し、最後に遮断器が投入動作を行い送電を
再開する。

【０００６】続いて、図６を参照して、地絡事故電流及
び高速再閉路接地装置ＨＳＥＳに流れる電流について説
明する。前記の通り、送電線２は上相、中相、下相を有
しており、各相には所定の負荷電流が流れているが。前
記の地絡事故が送電線２の中相にて発生したと仮定す
る。送電線２の中相において、図中Ｔ０１が地絡事故発
生時、Ｔ０２が遮断器ＧＣＢの開極動作開始時で、送電
線２の中相にＴ０１〜Ｔ０２間だけ事故電流が流れてい
る。ところが、送電線２の中相は他の健全相である上相
及び下相や、併架された他の回線から静電電磁誘導を受
けるため、遮断器が開極した状態では、そのアークホー
ンには誘導電流に起因する逆フラッシオーバーが依然と
して生じているため、逆フラッシオーバーの消弧のため
に高速再閉路接地装置を投入する。すると、高速再閉路
接地装置には、図６に示すように、その投入時点Ｔ０３
以降、最初は直流成分の含まれた地絡事故電流と電磁誘
導電流とが重畳され電流零点よりも変移した電流が流
れ、その後地絡事故電流が接地されるにつれて電磁誘導
電流成分が多くなり、電流零点を通る交流電流が流れる
ことになる。そこで、高速再閉路接地装置によって、こ
の誘導電流を遮断する場合には、電流零点になるタイミ
ングを捕らえて開極動作を行う。

【０００７】しかし、このような電磁誘導電流は、図７
に示すように、２０００Ａにも達するものであり、その
電流遮断時には、図８に示すように、電気回路の過渡現
象分と故障送電線が他線から受ける静電誘導電圧が重畳
した過渡回復電圧とが印加される。このような比較的大
きな電流と、比較的大きな上昇率及び高い波高値の過渡
回復電圧条件の遮断は、単にＳＦ6 ガス中で棒状の接触
子を開閉するだけの並切り形の接地開閉器では遮断する
ことができず、遮断器と同様にパッファ形の消弧室を有
する高速再閉路接地装置が必要となる。

【０００８】図９は、前記のような高速再閉路接地装置
として従来から知られている装置の具体的構成を示すも
のである。この高速再閉路接地装置は、絶縁ガスを充填
した接地タンク１９内に収納されており、タンク１９の
中心部に送電線側に接続された導体１１が設けられ、そ
の一部に固定電極１２が設けられている。タンク１９に
おける固定電極１２に対向した部分には、可動電極１３
が固定電極１２に向かって接離可能に支持されている。
この固定電極１２は、その基部において、図示しない操
作装置に連結されいる。可動電極１３の先端側には、可
動電極１３と同心円状に消弧ガス案内用のノズル１４が
設けられている。このノズル１４は、可動電極１３の外
周に同心円状に配置されたパッファシリンダ１８の先端
に固定されている。このパッファシリンダ１８の基部が
可動電極１３の操作装置に連結され、可動電極１３と共
に固定電極側に向かって往復動する。可動電極１３とパ
ッファシリンダ１８との間の空間がパッファ室１６にな
っており、その先端側は前記ノズル１４の連通してい
る。パッファ室１６の基端側（ノズル１４と反対側）に
は、固定されたパッファピストン１７が設けられてい
る。このパッファピストン１７は、可動電極１３及びパ
ッファシリンダ１８の対してスライド自在に組み込まれ
ている。

【０００９】このような構成を有する従来の高速再閉路
接地装置を、図９のような開極状態とする場合には、図
示しない操作装置を駆動して、可動電極１３及びパッフ
ァシリンダ１８をタンク１９側（図中下方）に移動さ
せ、固定電極１２と可動電極１３とを開離させる。する
と、移動するパッファシリンダ１８と固定されているパ
ッファピストン１７との間のパッファ室１６の容積が縮
小し、パッファ室１６内部の絶縁ガスが消弧ガス２１と
なってノズル１４から吹き出され、固定電極１２と可動
電極１３との間のアークを消弧する。この場合の可動電
極１３のストローク２０とパッファ室１６内のパッファ
圧力ΔＰとの関係を示すと、図１０の通りである。すな
わち、可動電極１３の開極ストロークのほぼ１／２の行
程においてパッファ圧力は最大値に達し、開極完了に伴
い圧力は低下している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な高速再閉路接地装置による電流遮断時において、送電
線の隣接する他の相、例えば図６の上相で時間Ｔ０４に
おいて、直流電流成分が多い後追い故障が発生すると、
中相の送電線には、上相の事故電流による電磁誘導で生
じた直流電流成分の多い誘導電流が流れ、図６のＡ部分
に示すように、中相の高速再閉路接地装置には電流零点
を形成しない零ミス電流が流れることになる。この零ミ
ス電流を遮断することは、通常の交流電流の零点遮断に
比較すると格段に困難であり、従来の高速再閉路接地装
置の能力を超えたものである。その結果、後追い故障の
発生タイミングがちょうど中相の高速再閉路接地装置の
開極タイミングと重なり、合せて後追い故障電流分に直
流電流分が多く含まれている場合には、再閉路が実現さ
れず、高電圧の電力送電に対し由々しい問題が発生する
ことになる。

【００１１】この点を、図９の高速再閉路接地装置の動
作に従って具体的に述べると、次の通りである。まず、
図９の装置では、可動側接触子１３が開極動作を止める
までの間、パッファシリンダ１８内の絶縁性消弧ガスを
固定側と可動側の両接触子１２，１３間に発生している
アークに吹き付けることにより、アークの消弧と電流遮
断及び電流後の耐極間電圧責務を処理している。ところ
が、前記高速再閉路接地装置に求められる開極時の過渡
回復電圧性能を考えると、図８の波形に示すように商用
周波の１／２のサイクルで過渡回復電圧ピークを得るた
め、開極スピードは遮断器並の速度が必要となり、前記
図１０の開極開始からストロークエンドに達するまでの
時間ｔが短く、ΔＰが一定値以上にある実質のガス流れ
吹き付け時間は２サイクル程度が限界である。

【００１２】一方、高速再閉路接地装置開極動作直後
で、まだ高速再閉路接地装置が電流遮断を完了する前に
前述のように隣接相で後追い故障が発生すると、図６の
Ａ部に示すような電流零点を形成しない誘導電流（約数
千Ａ）が４サイクル程度流れる条件が発生する。この場
合、交流電流の消弧メカニズム上、電流零点を形成しな
いアークの消弧が難しいことから、このタイミングで後
追い故障誘導電流を受けた高速再閉路接地装置はストロ
ーク終端まで開極動作を終了しても極間にアークを形成
し続けることになる。そして、その後、電流零点が復帰
したアーク電流となっても、２サイクル程度であるパッ
ファ室からのガス流の吹き付け時間はすでに経過してい
るため、消弧不能状態のままとなる。

【００１３】その結果、図９に示すような従来の高速再
閉路接地装置においては、全開極状態においても、固定
電極と可動電極の間でアークを引っ張り続けることにな
り、信頼性上好ましくない。特に、このようなアークが
周囲に乱舞して、導体１１や接地タンク１９にまで移行
すると、対地絶縁が確保されなくなる。しかも、前記の
ような零点ミス電流は、通常４サイクル程度しか継続し
ないので、高速再閉路接地装置を一旦投入し、所定の時
間経過後に電流零点を通る交流が生じた時点で再度開極
することにより遮断することは可能であるが、その間に
乱舞したアークにより対地絶縁が破壊されてしまうと、
このような短時間での再開極すら不可能になり、遮断器
による高速再閉路自体が不可能になる問題があった。

【００１４】本発明は以上のような従来技術の有する問
題点を解消するために提案されたものであり、その目的
は、開極時に生じたアークが導体や接地タンク側に乱舞
して対地絶縁を損なうことがなく、他相で後追い地絡事
故が発生した場合でも、それが解消された後は直ちに電
磁誘導電流の遮断を行うことができ、速やかな高速再閉
路を可能とした高速再閉路接地装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する為
に、本発明は、絶縁ガスの充填された接地金属タンク内
に配設された導体と、この導体に設けられた固定電極
と、この固定電極に対向して接地タンク側に設けられた
可動電極と、この可動電極と共に移動するパッファシリ
ンダと、このパッファシリンダ内部に設けられたパッフ
ァピストンとを備え、このパッファピストンとパッファ
シリンダとの間の空間にパッファ形消弧室を形成し、可
動電極の開極動作時にパッファ形消弧室内の絶縁ガスを
パッファピストンにより圧縮して固定電極と可動電極と
の間に発生するアークに吹き付けて消弧する高速再閉路
接地装置において、導体に設けた固定電極の周囲に配設
した第１のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒と、タン
ク側に設けたパッファ形消弧室の周囲に配設した第２の
アーク乱舞防止用絶縁物製ガイド筒とを備えていること
を特徴とする。

【００１６】

【作用】以上のような構成を有する本発明においては、
第１、第２のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒によっ
て、固定電極と可動電極間に生じるアークが導体や接地
タンク側に走って対地絶縁が損なわれるような不都合が
防止される。その結果、開極状態においてアークが残っ
ていても、対地絶縁破壊が生じることがなく、その後の
投入及び再開極により、電流の遮断が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による高速再閉路接地装置の一
実施例を図面を参照して具体的に説明する。なお、図９
に示した従来の高速再閉路接地装置と同一の部分に関し
ては同一符号を付し、説明は省略する。

【００１８】（１）第１実施例…図１ 本実施例においては、固定電極１２の周囲にフッ素樹脂
などの合成樹脂で成型された第１のアーク乱舞防止用絶
縁物製ガード筒１２ａが、先端が可動電極１３側に開く
ようにして、固定電極１２と同軸に設けられている。一
方、パッファシリンダ１８の外周には、固定電極１２側
が開いた第２のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒１８
ａが、可動電極１３と同軸に固定されている。この第２
のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒１８ａは、パッフ
ァシリンダ１８と共に移動するものである。また、第１
のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒１２ａと第２のア
ーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒１８ａとは、両者の間
にガスギャップが形成されるようにその径が異なってお
り、投入状態においては両者が内外に重なり合い、開極
状態においては両アーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒に
より固定電極１２と可動電極１８とが覆われる。

【００１９】このような構成を有する本実施例において
は、固定電極１２と可動電極１３との開極時にアークが
発生しても、そのアークは第１と第２のアーク乱舞防止
用絶縁物製ガード筒１２ａ，１８ａによって妨げられ、
その外部に出ていくことがない。その結果、導体１１や
接地タンク１９に対するアークの乱舞が防止され、対地
絶縁破壊が阻止される。特に、本実施例では、アーク乱
舞防止用絶縁物製ガード筒を二重構造とし、その間に所
定のガスギャップが形成されるようにしているので、絶
縁特性に優れている。また、二重構造であるため、内周
側のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒の内面に、アー
クが飛んだ瞬間に炭化物が生成付着し、その沿面耐圧が
保持できなくなる場合があっても、外周のアーク乱舞防
止用絶縁物製ガード筒によってアークの乱舞が十分防止
される。もちろん、可動電極１３側のアーク乱舞防止用
絶縁物製ガード筒１８ａをパッファシリンダ１８と共に
移動させることにより、零点ミス電流の遮断時以外の通
常の開極時においても、対地絶縁性に対する信頼性を向
上することができる。

【００２０】（２）第２実施例…図２ 本実施例は、前記第１実施例のアーク乱舞防止用絶縁物
製ガード筒１２ａ，１８ａに加えて、固定電極１２及び
可動電極１３の周囲に、径の大きな高圧側シールド２０
を設けたものである。また、この実施例では、母線側接
地タンク１９ａの内径寸法Ａに対して、可動電極１３を
取り付けた接地装置側接地タンク１９ｂの内径寸法Ｂ
を、例えばＢ＞１．１＊Ａというようにできる限り大き
く採ることにより、地絡移行を防止したものである。こ
のような本実施例によれば、シールド２０により電極部
分の電解が緩和されると共に、電極と接地タンク間の距
離も十分確保されるので、優れた対地絶縁性能が確保で
きる。

【００２１】（３）第３実施例…図３ 本実施例は、前記第２実施例の変形であって、固定電極
１２を導体１１から離れた位置に配置することによりア
ークの導体１１側への移行を防止すると共に、母線側接
地タンク１９ａの内径寸法Ａに対して、可動電極１３を
取り付けた接地装置側接地タンク１９ｂの内径寸法Ｂ
を、例えばＢ＞１．１＊Ａというようにできる限り大き
く採ったものである。本実施例においても、アークの導
体１１や接地タンク１９に対する移行が防止され、優れ
た対地絶縁特性が確保できる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の高速再閉路
接地装置によれば、可動電極と固定電極の周囲に二重円
筒形のアーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒を設けること
により、開極時に発生するアークが高電圧導体や接地タ
ンクに移行することを効果的に阻止することができ、た
とえ隣接する他相で後追い地絡事故が生じた場合でも、
対地絶縁破壊が生じることがなく、高速再閉路可能な高
速再閉路接地装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高速再閉路接地装置の第１実施例を示
す断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す断面図。

【図４】高速再閉路接地装置を使用した再閉路システム
の一例を示すシステム構成図。

【図５】従来の高速再閉路接地装置の動作シーケンス
図。

【図６】高速再閉路接地装置と各相に流れる電流の変化
を示す特性図。

【図７】高速再閉路接地装置の動作相への他相からの静
電誘導電流及び電磁誘導電流の特性を示す波形図。

【図８】高速再閉路接地装置の開極時の過渡回復電圧波
形図。

【図９】従来のパッファ形高速再閉路接地装置における
電極部分の開極状態を示す断面図。

【図１０】図９の高速再閉路接地装置におけるパッファ
室圧力と動作ストロークの関係を示すグラフ。

【符号の説明】

ＧＣＢ…遮断器 ＨＳＥＳ…高速再閉路接地装置 １…ブッシング ２…送電線 ３…鉄塔 １１…導体 １２…固定電極 １３…可動電極 １４…ノズル １６…パッファ室 １７…パッファピストン １８…パッファシリンダ １９…接地タンク １２ａ，１８ａ…アーク乱舞防止用絶縁物製ガード筒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁ガスの充填された接地金属タンク内に
   配設された導体と、この導体に設けられた固定電極と、
   この固定電極に対向して接地タンク側に設けられた可動
   電極と、この可動電極と共に移動するパッファシリンダ
   と、このパッファシリンダ内部に設けられたパッファピ
   ストンとを備え、このパッファピストンとパッファシリ
   ンダとの間の空間にパッファ形消弧室を形成し、可動電
   極の開極動作時にパッファ形消弧室内の絶縁ガスをパッ
   ファピストンにより圧縮して固定電極と可動電極との間
   に発生するアークに吹き付けて消弧する高速再閉路接地
   装置において、 導体に設けた固定電極の周囲に配設した第１のアーク乱
   舞防止用絶縁物製ガード筒と、タンク側に設けたパッフ
   ァ形消弧室の周囲に配設した第２のアーク乱舞防止用絶
   縁物製ガイド筒とを備えていることを特徴とする高速再
   閉路接地装置。