JPS6260408A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はガス絶縁開閉装置に係り、特に避雷器が動作し
たときに発生する急しゅん波サージによってガス絶縁器
内部に局所的に発生する高電圧を抑制した改良に関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

変電所に用いられる高電圧回路の開閉装置として、近年
ガス絶縁開閉装置が広く用いられている。

このガス絶縁開閉装置は母線、遮断器、断路器を始めと
して、その他の付属設備を接地された金属容器内に封入
した安定度が高く、不活性、不燃性。

無臭、無害であり、かつ空気の２〜３倍の絶縁耐力を有
するＳＦ、ガス等の絶縁ガスで絶縁を保持し、高圧回路
の開閉装置としたものである。

第８図の単線結線図に示すように、このような変電所で
は送電線１とガス絶縁開閉装置１０との接続は、ブッシ
ング２によって行ない、気中送電線１ａからの雷サージ
抑制のために、ブッシング２による引込口の近傍に避雷
器３を設置するのが一般的である。この避雷器３によっ
て、ガス絶縁開閉装置１０内に侵入する雷サージは基準
衝撃絶縁強度（以下ＢＩＬと略記する）以下に抑えられ
る。

この回路に気中送電線１ａから避雷器３の動作電圧以上
の雷サージが侵入したとき、この雷サージは避雷器３に
よって一定の値以下に抑えられるが、避雷器３によって
抑えられたサージ波形は立上りの速い急しゅん波となる
。

すなわち第９図において、避雷器３により抑制される以
前の雷サージが波形１１のような一般的な雷インパルス
波形であるとしても、避雷器３の動作によってこのサー
ジ波形が波形１２のような急しゅんなステップ波に変化
する。

ガス絶縁開閉装置は一般に同軸構造で、その内部を伝ば
んするサージは殆んど減衰することがないため、ガス絶
縁開閉装置内に急しゅん波が侵入すると、このサージが
往復反射を繰り反し１局所的に高い電圧が発生すること
が知られている。

最近のガス絶縁開閉装置においては、優秀な酸化亜鉛形
避雷器を適切な場所に設置できるようになり、大幅なり
ＩＬ低減が議論されるようになった。ＢＩＬ低誠により
、縮小化され、安価なガス絶縁開閉装置が提供できるよ
うになる。このとき先に述べたガス絶縁開閉装置内に局
所的に発生する高電圧が低減されたＢＩＬを超える場合
があることがわかり、ＢＩＬ低減の際の大きな問題点と
なっていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、ガス絶縁ｒＡ閉装置内の局所的高電圧
発生を効果的に抑制し、ＢＩＬ低減を可能として、より
縮小化した、より安価なガス絶縁開閉装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成するために本発明によれば、気中送電
線からガス絶縁開閉装置への接続部に設けられる母線の
接地された金属容器を中心軸方向に電気的に絶縁したサ
ージ抑制部を配設することにより、ＢＩＬを低減し、よ
り縮小化した、より安価なことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明のガス絶縁開閉装置の一実施例を第１図ない
し第５図を参照して説明する。第８図と同一部分は同符
号を付しである。すなわち、気中送電線１ａから接続部
１例えば引込みのため、ブッシング２を設置し、その下
部に避雷器３を接続する６′ｍ雷器３の上部からサージ
抑制部２０を接続し、このサージ抑制部２０の他端は接
地操作機構１８を有する接地装置１３と、断路器操作機
構１６を有する断路器４を経て、遮断器５の一方の口出
部に接続され、この日出部には電圧変成器１４が設置さ
れる。また遮断器５の他方の日出部はそれぞれ断路器操
作機構１６を備えた母線用断路器６，７を介してそれぞ
れ主母線８，９に接続される。なお遮断器５は遮断器操
作機構１７を備え、架構１９によって据付けられている
。

サージ吸収部２０は、接地された金属容器２２をブッシ
ング２と避雷器３の接続部分近傍において、高電圧導体
２１の中心軸方向に電気的に絶縁する。このように金属
容器２２を絶縁する電気絶縁部材２３による気中絶縁距
離Ｑは次式を満すように形成する。

ただし、Ｅは公称系統電圧（ｋｖ）である。

次に本発明の作用について説明する。第３図において、
３０は電気絶縁部材２３による接地された金属容器２２
の電気絶縁部を表わす。また２７は避雷器３とブッシン
グ２との接続点と電気絶縁部３０を接続する高電圧導体
２１と接地された金属容器２２が形成する分布定数線路
を表わし、その特性インピーダンスＺａは７０Ω程度で
ある。

２８は電気絶縁部３０から先の高電圧導体２１と接地さ
れた金属容器２２が形成する分布常数線路を表わし、そ
の特性インピーダンスｚｂは７０Ω程度である。２９は
電気絶縁部３０から先の接地された金属容器２２と大地
が形成する分布定数線路を表わし、その特性インピーダ
ンスＺＣは３００Ω程度である。２６は避雷器３の動作
によって発生する急しゅん波サージを示し、その波高値
Ｖは避雷器３の動作電圧に等しい、この急しゅん波サー
ジ２６が分布定数線路２７に伝ばんし、接地された金属
容器２２の電気絶縁部３０に到着すると、そのサージは
分布定数線路２８と分布定数線路２９に分割される。こ
のとき、ＢＩＬに影響される分布定数線路２８に侵入す
るサージ電圧は一般に第４図に示す等価回路で支えられ
る。急しゅん波サージ２６′に対し、分布定数線路２７
’、２８’。

２９′の直列回路で、それぞれ特性インピーダンスＺａ
、Ｚ＞、ＺＱを有している。ところが、電気絶縁部３０
が避雷器３の近傍であるとして、分布定数線路２７の長
さが十分短いものとすれば、近似的に第５図で示される
等価回路を与えることができる。すなわち、２６′は避
雷器３の動作によって発生した急しゅん波サージを表わ
し、その波高値Ｖは避雷器３の動作電圧と等しい、ここ
で分布定数線路２８′に印加される電圧はで表わされ、
約１７５の電圧が分布定数線路２８′の特性インピーダ
ンスｚｂに侵入するにすぎない、上述の説明は、その波
長が分布定数線路２９の４倍程度以下の高周波について
成立する。

急しゅん波サージ２６が電気絶縁部３０を通過するとき
、電気絶縁部３０には急しゅん波サージの波高値程度の
パルス電圧が発生する。すなわち、絶縁部材２３にこの
パルス電圧が印加されることになる。このパルスのパル
ス幅は分布定数線路２９をパルスが往復するのに要する
時間程度である。実変電所で行った測定では、断路器操
作の際に発生する同様な急しゅん波サージによって、１
朧園長さあたり、６．５　ｋｖの電圧で絶縁部材２３の
両端が絶縁破壊を起した。したがって、絶縁部材２３の
両端で、絶縁破壊を起さないようにするためには、絶縁
部材２３の気中絶縁距離Ｑ　（ａｍ）を（以下余白） （ｋｖ）である）とすれば となる。

絶縁距離Ｑを式（４）で与えられる値とすれば、絶縁部
材２３が絶縁破壊を起すことはない。

交流電流のリターン電流が接地された金属容器に流れる
のを防止するために接地された金属容器に電気絶縁区分
を設けた例はすでに採用されているが、これらの例にお
いて、電気絶縁部材２３に印加される電圧は、交流の地
絡電流に対しても数十ｖ以下であり、高周波サージを絶
縁する本発明とは本質的に異なる。

次に本発明の効果について説明する。第３図における分
布定数線路２８の長さ程度かもしくはそれ以下（断路器
などで分離される場合分布常数線路２８は短くなる）で
あるから、分布常数線路２８内の往復反射によって発生
するような高周波に対しては、先に実施例の作用で説明
した議論が成立し、このような高周波が式（２）で与え
られるように１１５以下となる。したがって、ガス絶縁
開閉装置内部に局所的な高電圧が発生することはなくな
り、大幅なりＩＬ低減ができる。

次に本発明の第１の他の実施例を第６図を参照して説明
する。第２図と同一部分及び同一機能を有する部分は同
符号を付しである。すなわち、ガス容器となる電気絶縁
部材２３によって接地された金属容器２２を接続し、そ
の内部もしくは外部あるいは内外両方に金属からなるシ
ールド２４゜２４ａをそれぞれ設置する。このように構
成することにより、電気絶縁部材２３の気中絶縁距離を
長くでき、その表面の沿面電界強度をほぼ一様とするこ
とができるので、高いサージ電圧まで絶縁が可能で超々
高圧ガス絶縁開閉装置に対しては効果的である。またシ
ールド２４，２４ａにより、交流高電圧による電界が外
部にもれることはなくなり、人体に対する危険もなくな
る。

さらに次に本発明の第２の他の実施例を第７図を参照し
て説明する。第２図と同一部分及び同一機能を有する部
分は同符号を付しである。すなわち、絶縁部材２３から
なるガス容器の内部にカーボンプラスチックなどで形成
された円筒状の抵抗体２５を、その両端をそれぞれの側
の接地された金属容器２２と電気的に接続する構造とす
ることもできる。このとき抵抗体２５の抵抗値は接地さ
れた金属容器２２と大地が構成する特性インピーダンス
３００Ω以」二に形成する。このような構成とすること
により、このサージ抑制部２０は前述と同様な高周波サ
ージ抑制効果が得られる。そして第６図に示した金属シ
ールド２４．２４ａと同様な働きが抵抗体２５によって
得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＢＩＬ低減の際の
最大の問題点である局所的高電圧の発生を防止でき、Ｂ
ＩＬを低減することができる３そして、より縮小化され
た、しかも安価なガス絶縁開閉装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス絶縁開閉装置の一部断面側面図、
第２図は第１図のサージ抑制部の断面図、第３図、第４
図及び第５図は第１図の高周波サージ抑制効果を示す等
何回略図、第６図は本発明の第１の他の実施例の要部の
断面図、第７図は本発明の第２の他の実施例の要部の断
面図、第８図は一般的な変電所の構成を示す単線結線図
、第９図は従来の避雷器の動作による急しゅんなステッ
プ波の発生原理を示す波形図である。 １・・・接続部、１ａ・・・気中送電線、２・・・ブッ
シング、３・・・避雷器、４・・・断路器、５・・・遮
断器、８．９・・・主母線、２ｏ・・・サージ吸収部、
２１・・・高電圧導体、２２・・・金属容器、２３・・
・電気絶縁部材、２４．２４ａ・・・シールド、２５・
・・円筒状の抵抗体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）充電部を絶縁ガスを封入し接地された金属容器内
   に絶縁保持してなるガス絶縁開閉装置において、気中送
   電線からブッシングを介して高電圧をガス絶縁開閉装置
   に引込みもしくは引出す接続部にて、前記ブッシング下
   部に避雷器を設置し、前記ブッシングと前記避雷器との
   接続部分から断路器などの開閉装置を接続する母線の接
   地された金属容器を前記ブッシングと前記避雷器との接
   続部分近傍に設けられる前記接続部にて、前記母線の金
   属容器が気中絶縁距離ｌ（ｃｍ）をもつ電気絶縁部材に
   より、高電圧導体の中心軸方向に電気的に絶縁され、ｌ
   ≧［√（２／３）Ｅ／６．５］×１．３ただしＥは公称
   電圧（ｋｖ）としたサージ抑制部を設けたことを特徴と
   するガス絶縁開閉装置。
2. （２）接続部に設けられたサージ抑制部が電気絶縁部材
   の内側に円筒状の抵抗体もしくは多数の抵抗体を円筒状
   にして形成されて配設された特許請求の範囲第１項記載
   のガス絶縁開閉装置。