JP5117735B2

JP5117735B2 - 抵抗投入式ガス遮断器

Info

Publication number: JP5117735B2
Application number: JP2007037529A
Authority: JP
Inventors: 直樹大澤; 一浦井; 陽一大下; 誠廣瀬; 石黒　　哲; 正範筑紫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: JP2008204682A

Description

本発明は抵抗投入式ガス遮断器に係り、特に主接点部と抵抗接点部とを有する多点切の抵抗投入式ガス遮断器に関するものである。

電力系統に使用されるガス遮断器では、遮断部の主接点の投入時に開閉サージが発生する場合があることはよく知られており、この開閉サージは系統電圧に比例して高くなる。通常、投入時の開閉サージを抑制するため、主接点部と並列に抵抗接点部を備えて遮断部を構成する抵抗投入式ガス遮断器が使用されている。

系統電圧が高くなると抵抗投入式ガス遮断器は、抵抗投入方式の２組の遮断部を直列に接続し、これを絶縁性能や消弧性能の良好なＳＦ₆等の絶縁ガスが充填する金属容器内に収納して２点切りに構成している。この抵抗投入式ガス遮断器では、各遮断部の接点間の絶縁距離を長くして絶縁性能を確保し、しかも各遮断部は１台の操作機構によって、２組の主接点部と抵抗接点部とを同時に駆動することが行われている（例えば特許文献１参照）。

しかし、２組の遮断部を１台の操作機構で駆動するには、リンク機構を用いるので部品点数が増加するため、経済的でない問題がある。しかも、リンク機構で２組の主接点部と抵抗接点部を互いに反対方向に高速駆動せねばならないから、構造が複雑となって信頼性を低下させるばかりか、また高速駆動する操作器は、より大きな駆動力が求められていた。

従来の２点切りの抵抗投入式ガス遮断器では、図８に示すように絶縁ガスを充填する金属容器１内に、接続導体２にて直列に接続する２組の遮断部１０Ａ、１０Ｂを配置している。各遮断部１０Ａ、１０Ｂは、主接点部１１Ａ、１１Ｂと抵抗接点部１２Ａ、１２Ｂを備えて構成され、絶縁ロッド３Ａ、３Ｂにより操作されるもので、これら主接点部１１Ａ、１１Ｂと抵抗接点部１２Ａ、１２Ｂは、左右同一の構造である。そして、主接点部１１Ａ、１１Ｂは、固定接触子４Ａ、４Ｂ及び可動主接触子５Ａ、５Ｂと、固定側アーク接触子６Ａ、６Ｂ及び可動側アーク接触子７Ａ、７Ｂや、遮断時に動作して絶縁ガスを圧縮するシリンダ及びピストンのパッファ装置８Ａ、８Ｂや、圧縮された絶縁ガスをアーク接触子部分に吹き付けてアークを消弧する絶縁ノズル９Ａ、９Ｂ等からそれぞれ構成し、また抵抗接点部１２Ａ、１２Ｂは、投入抵抗体１３Ａ、１３Ｂ側の固定抵抗接点１４Ａ、１４Ｂと、可動主接触子５Ａ、５Ｂと同時に動く可動抵抗接点１５Ａ、１５Ｂ等からそれぞれ構成している。そして、左右の遮断部１０Ａ、１０Ｂは、金属容器１の外部に別々に設けた独立した構造の操作機構部により、絶縁ロッド３Ａ、３Ｂを介して同時に駆動することが提案されている（例えば特許文献２参照）。

操作機構部としては、図８に示すようなリンク機構を使用せず、機械的信頼性の高い構造の油圧操作器２０Ａ、２０Ｂが用いられてきている。各油圧操作器２０Ａ、２０Ｂには、それぞれ作動油の圧力を高める加圧手段２１Ａ、２１Ｂや、作動油の圧力を蓄えるタンクを含む蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂや、加圧手段２１Ａ、２１Ｂの作動油の圧力を検出する検出手段２３Ａ、２３Ｂや、更には加圧手段２１Ａ、２１Ｂを制御する制御手段２４Ａ、２４Ｂを有している。

特開平６−５１６４号公報特開平７−３３５０８８号公報

しかしながら、抵抗投入式ガス遮断器に上記した構造の独立した油圧操作器２０Ａ、２０Ｂを使用すると、投入抵抗体１３Ａ、１３Ｂの使用条件を十分に検討する必要がある。以下これについて、図９及び図１０を用いて説明する。各油圧操作器２０Ａ、２０Ｂは、検出手段２３Ａ、２３Ｂで検出する作動油の圧力が上限値に達すると制御手段２４Ａ、２４Ｂが停止指令し、逆に下限値に達すると起動指令して加圧する。油圧操作器２０Ａ、２０Ｂは、構造は同一であっても機械的な誤差のため、油圧の特性時間変化まで同一にできないから、油圧ピストンと油圧シリンダで構成する蓄圧手段油圧２２Ａ、２２Ｂでの作動油の漏れ量に、それぞれ個体差が生ずる。

例えば、油圧操作器２０Ａが図９に実線で示すように作動油の漏れ量の少ない特性Ｐ１で、また油圧操作器２０Ｂが破線で示すように作動油の漏れ量の多い特性Ｐ２であるとする。この場合、各油圧操作器２０Ａ、２０Ｂの加圧速度が同じであったとしても、油圧の低下速度が異なることから、これらの起動開始点ＰＡ１とＰＢ１は、次第に異なってずれてしまうようになる。

このような特性Ｐ１、Ｐ２をもつ油圧操作器２０Ａ、２０Ｂを用いていた場合、遮断部１０Ａ、１０Ｂが遮断状態から、指令点ＰＡＢで投入動作に入ったとする。このとき、油圧操作器２０Ａでは点ＰＡＨの上限に近い油圧の状態にあるため、絶縁ロッド３Ａを介して抵抗接点部１２Ａを速いストローク速度で投入する。これに対して、油圧操作器２０Ｂでは点ＰＢＬの下限に近い油圧の状態にあるから、絶縁ロッド３Ｂを介して抵抗接点部１２Ｂの投入のストローク速度は遅くなる。

このため、図１０に実線で示す特性Ｐ１の油圧が上限に近いときの遮断部ストローク及び、破線で示す特性Ｐ２の油圧が下限に近いときの遮断部ストロークとは、抵抗接点部１２Ａ及び１２Ｂの先行放電開始位置や抵抗接点投入位置、更に遮断部投入位置との交点の各時刻ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３及びＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３はそれぞれ違ってくる。つまり、一方の遮断部１０Ａでは、時刻ＴＡ１で抵抗接点部１２Ａが先行放電を開始、時刻ＴＡ２で抵抗接点部１２Ａの投入、時刻ＴＡ３で主接点部１１Ａの投入と進完了するが、これより遅れて他方の遮断部１０Ａでは、時刻ＴＢ１で抵抗接点部１２Ｂが先行放電を開始、時刻ＴＢ２で抵抗接点部１２Ｂの投入、時刻ＴＢ３で主接点部１１Ｂの投入と進んで完了することになる。したがって、一方の遮断部１０Ａの抵抗接点部１２Ａは通電時間ＳＡ、他方の遮断部１０Ｂの抵抗接点部１２Ｂは通電時間ＳＢとなり、両者では差時間ＳＣが生ずることになる。この差時間ＳＣの間、他方の遮断部１０Ｂでは抵抗接点部１２Ｂのみが投入され、主接点部１１Ｂは開いている状態にある。

直列接続した遮断部１０Ａ、１０Ｂで、上記の状態の等価回路を図１１に示している。遮断部１０Ａは、この主接点部及び抵抗接点部の各接触子４Ａと５Ａ４Ａと５Ａ及び１４Ａと１５Ａの双方が閉じているから、主接点部の各接触子４Ａと５Ａ間にだけ電流Ｉが流れ、抵抗接点部の各接触子１４Ａと１５Ａ間には流れない。これに対して、遮断部１０Ｂは、この主接点部の各接触子４Ｂと５Ｂ間は開放され、抵抗接点部の各接触子１４Ｂと１５Ｂ間が閉じられているから、この部分に電流Ｉが全て流れてしまうことになる。

したがって、各油圧操作器の油圧の差が大きくなるほど、遮断部１０Ｂでは抵抗接点部に電流Ｉが流れている時間が長くなり、投入抵抗体１３Ｂに注入されるエネルギ量が多くなってしまうことになる。このため、遮断部１０Ａ、１０Ｂの各抵抗接点部の投入抵抗体１３Ａと１３Ｂは、熱容量を大きく設計して熱破壊しないものを使用せねばならず、全体が大型化して経済的に製作できない問題がある。

本発明の目的は、直列接続して用いる各遮断部の抵抗接点部に、熱容量を小さい投入抵抗体を使用することができ、小型で経済的に製作できる抵抗投入式ガス絶縁遮断器を提供することにある。

本発明の抵抗投入式ガス遮断器は、金属容器内に、主接点部と抵抗接点部とをそれぞれ有する二つの遮断部を配置し、前記各遮断部間を直列接続すると共に、前記各遮断部にはそれぞれ独立した油圧操作器を備え、前記各油圧操作器は、作動油の圧力を高める加圧手段と、作動油の圧力を蓄える蓄圧手段と、前記加圧手段を制御する制御手段と、前記蓄圧手段の作動油の圧力を検知して作動油の圧力が下限値に達すると前記加圧手段を起動すると共に、上限値に達すると前記加圧手段を停止するように前記制御手段に信号を送る圧力の検出手段とを有する際に、前記各油圧操作器の前記各制御手段間は制御信号系統線で接続し、前記各制御手段のいずれかの起動信号により一方側の前記加圧手段が起動したとき、他方側の前記加圧手段を強制的に同期させて起動可能に構成したことを特徴としている。

本発明のように抵抗投入式ガス絶縁遮断器を構成すれば、各遮断部を駆動する一方の油圧操作器に備えた加圧手段と他方の油圧操作器に備えた加圧手段とを、同期させて起動できるので、各遮断部の投入操作時における油圧操作器間で、油圧の差を小さくすることができる。この結果、各遮断部のうち一方の抵抗接点部のみに大電流が流れる時間を短縮でき、各抵抗接点部には熱容量を小さくした投入抵抗体を使用できるようになるため、小型の抵抗投入式ガス絶縁遮断器を経済的に製作することができる。

本発明の抵抗投入式ガス絶縁遮断器では、金属容器内に直列接続する複数の遮断部を配置している。各遮断部は、それぞれ主接点部と抵抗接点部とを備えており、独立した油圧操作器を備えて同時に駆動操作される。各油圧操作器は、作動油の圧力を高める加圧手段と、作動油の圧力を蓄える蓄圧手段と、前記加圧手段を制御する制御手段と、前記蓄圧手段の作動油の圧力を検知して作動油の圧力が下限値に達すると前記加圧手段を起動すると共に、上限値に達すると前記加圧手段を停止するように前記制御手段に信号を送る圧力の検出手段とを有している。これら各油圧操作器の前記各制御手段間は制御信号系統線で接続し、各制御手段のいずれかの起動信号により一方側の前記加圧手段が起動したとき、他方側の前記加圧手段を強制的に同期させて起動可能に構成する。

以下、本発明を適用した図１に示す抵抗投入式ガス遮断器を用いて説明する。この実施例においては、従来と同一部分を同符号で示しており、金属容器１内には接続導体２により直列接続する左右の遮断部１０Ａ、１０Ｂを配置している。遮断部１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ主接点部１１Ａ、１１Ｂと抵抗接点部１２Ａ、１２Ｂを備え、また独立した油圧操作器２０Ａ、２０Ｂを備えて、これらによって遮断部１０Ａ、１０Ｂを別々に駆動操作する。

油圧操作器２０Ａ、２０Ｂは、加圧手段２１Ａ、２１Ｂや蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂや検出手段２３Ａ、２３Ｂや制御手段２４Ａ、２４Ｂをそれぞれ有している。そして、本発明では蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂのうち、その一方の油圧が低下して加圧手段を起動すると、他方の加圧手段も強制的に同期させて起動可能にするため、油圧操作器２０Ａ、２０Ｂ間を制御信号系統線３０で接続している。

制御信号系統線３０による油圧操作器２０Ａ、２０Ｂ間の接続を、図２に示す例で具体的に説明する。この例では、一方の油圧操作器２０Ａの制御手段２４Ａを、他方側の油圧操作器２０Ｂの加圧手段２１Ｂと接続し、逆に各油圧操作器２０Ｂの制御手段２４Ｂは、他方側の油圧操作器２０Ｂの加圧手段２１Ｂと接続して構成している。

このように制御信号系統線３０で接続すると、例えば油圧操作器２０Ａの蓄圧手段２２Ａにおける作動油の油圧が低下したのを、検出手段２３Ａが検出したのを受けて、制御手段２４Ａが起動信号を加圧手段２１Ａに出すと、同時に起動信号を加圧手段２１Ｂが送信する。このため、いずれかの制御手段からの起動信号で、双方の加圧手段２１Ａ、２１Ｂを強制的に同期起動し、蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂ内の作動油の圧力を上限値まで高めてから停止するようになる。

なお、制御信号系統線３０によって、一方の制御手段２４Ａ又は２４Ｂと、他方側の加圧手段２１Ｂ又は２１Ａとを接続しているので、いずれか一方側の差動油圧力の検出手段が故障しても、他方側の制御手段の起動信号で加圧手段を起動できるから、相互で補うことができる。

図３に、上記のようにした抵抗投入式ガス絶縁遮断器において、次に記載する条件における油圧の時間変化を示している。まず条件第１は、油圧操作器２０Ｂの作動油の漏れ量が、油圧操作器２０Ａ側より多いこと、また条件第２は、作動油の加圧及び減圧時間に比べて、制御信号の伝達遅れ時間や加圧手段の起動遅れ時間が小さくて無視できることで、油圧の時間変化を検討した。このとき、油圧操作器２０Ａは、図３に実線で示すように作動油の漏れ量が少ない特性Ｐ１で、また油圧操作器２０Ｂは、破線で示すように作動油の漏れ量の多い特性Ｐ２であって、時間の経過に伴って双方の蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂ内の作動油の圧力は、次第に下限値側に低下する。

作動油の圧力の低下速度が速い特性Ｐ２の油圧操作器２０Ｂでは、早く下限値に達して検出手段２３Ｂにより検出され、制御手段２４Ｂに伝達される。制御手段２４Ｂから加圧手段２１Ｂに、起動信号が送信されて、同時に制御信号系統線３０で接続した加圧手段２１Ａにも、制御手段２４Ｂから起動信号が送信される。このため、加圧手段２１Ｂだけでなく他方の加圧手段２１Ａも同時に起動し、蓄圧手段２２Ｂや２２Ａ内の作動油の圧力を上限値まで高めて停止する。このとき、作動油の下限まで達していた蓄圧手段２２Ｂ内の作動油の圧力上昇に比べて、蓄圧手段２２Ａ側では、作動油の下限まで達してない途中の圧力状態から加圧されるから、急速に作動油の圧力が上限値に達するようになる。

本発明のように構成すると、一方の油圧操作器２０Ａと他方の油圧操作器２０Ｂでは、図４に実線で示すように作動油の油圧の差は、ない状態から次第に増加して元に戻る状態を繰り返すようになる。このため、破線で示す従来のものが一方の油圧操作器が下限値で、他方の油圧操作器が上限値に近いときには油圧の差が極めて大きくなるのに比べて、油圧の差を著しく小さくできる。

したがって、本発明の抵抗投入式ガス遮断器では、図５に示すように遮断部ストロークの特性Ｐ１と他方の遮断部ストロークの特性Ｐ２では、大きな差がなくなり、一方の遮断部１０Ａの抵抗接点部１２Ａは通電時間ＳＡで、他方の遮断部１０Ａの抵抗接点部１２Ｂは通電時間ＳＢとなり、両者の差時間ＳＣは著しく短縮されるから、遮断部１０Ａ、１０Ｂの各抵抗接点部１２Ａ、１２Ｂに用いる抵抗接点部１２Ａ及び１２Ｂは、注入されるエネルギ量少なくなるので、熱容量の小さな小型に設計することができる。

本発明の図６に示す実施例では、各油圧操作器２０Ａ、２０Ｂの検出手段２３Ａ、２３Ｂは、それぞれ油圧上限値を検出する第一の検出手段２３Ａ１、２３Ｂ１及び、油圧下限値を検出する第二の検出手段２３Ａ２、２３Ｂ２を備えている。これら第一の検出手段２３Ａ１１、２３Ｂ１と第二の検出手段２３Ａ２、２３Ｂ２のそれぞれは、ＯＲ素子２５Ａ、２５Ｂを介して制御手段２４Ａ、２４Ｂに接続されている。

しかも、油圧操作器２０Ａの蓄圧手段２２Ａを他方側の第一の検出手段２３Ｂ１と制御信号系統線３０で接続し、また油圧操作器２０Ｂの蓄圧手段２２Ｂを他方側の第二の検出手段２３Ａ２と制御信号系統線３０接続している。これによって、いずれか一方の検出手段２３Ａ又は２３ＢからＯＲ素子２５Ａ、２５Ｂを通して、制御手段２４Ａ、２４Ｂに制御信号を送信する。

この例でも、一方側の蓄圧手段２２Ａ又は２２Ｂの作動油の圧力が下限値に達したのを、検出手段２３Ａ又は２３Ｂで検出すると、双方の加圧手段２１Ａと２１Ｂを同時に起動することができ、図３の各特性Ｐ１、Ｐ２に示す如く。両蓄圧手段２２Ａ、２２Ｂ内の作動油の圧力を上限値まで高めてから停止するようになる。したがって、本例を適用した抵抗投入式ガス遮断器でも、上記と同様な効果を達成することができる。

また、本発明の図７に示す実施例は、油圧操作器２０Ａ、２０Ｂの各加圧手段は、それぞれ油圧ポンプ（図示せず）を駆動する電動機２６Ａ、２６Ｂと、電源２８Ａ、２８Ｂから供給される電流を検出する電流検出手段２７Ａ、２７Ｂを備えている。そして、各油圧操作器２０Ａ、２０Ｂの電流検出手段２７Ａ又は２７Ｂを、それぞれ制御信号系統線３０によって他方側の制御手段２４Ｂ又は２４Ａと接続している。

このため、いずれか一方の電流検出手段２７Ａ又は２７Ｂで、電源２８Ａ又２８Ｂからの電流を検出すると、電動機２６Ａ又は２６Ｂの通電情報の信号が制御手段２４Ｂ又は２４Ａに送信され、双方の加圧手段２１Ａと２１Ｂを同時に起動し、上記の例と同様に双方の作動油の圧力を高められる。それ故、この実施例を適用した抵抗投入式ガス遮断器も、上記の各実施例と同様な効果を達成することができる。

本発明を適用した抵抗投入式ガス遮断器の一実施例を示す概略縦断面図である。図１の油圧操作器を示すブロックである。図２に示す油圧操作器における油圧の時間変化のグラフである。時間の経過に対する油圧の差のグラフである。本発明の抵抗投入式ガス遮断器の投入抵抗付遮断部におけるストローク変化を示すグラフである。本発明の抵抗投入式ガス遮断器に用いる油圧操作器の他の実施例を示すブロックのである。本発明の抵抗投入式ガス遮断器に用いる油圧操作器の別の実施例を示すブロックのである。従来の抵抗投入式ガス遮断器を示す概略縦断面図である。図８の油圧操作器における油圧の時間変化のグラフである。図８の抵抗投入式ガス遮断器の投入抵抗付遮断部におけるストローク変化を示すグラフである。図８の抵抗投入式ガス遮断器の投入抵抗付遮断部における投入途中の状態を示す等価回路図である

符号の説明

１…金属容器、１０Ａ、１０Ｂ…遮断部、１１Ａ、１１Ｂ…主接点部、１２Ａ、１２Ｂ…抵抗接点部、２０Ａ、２０Ｂ…油圧操作器、２１Ａ、２１Ｂ…加圧手段、２２Ａ、２２Ｂ…蓄圧手段、２３Ａ、２３Ｂ…検出手段、２３Ａ１…第一の検出手段、２３Ｂ２…第二の検出手段、２４Ａ、２４Ｂ…制御手段、３０…制御信号系統線。

Claims

金属容器内に、主接点部と抵抗接点部とをそれぞれ有する二つの遮断部を配置し、前記各遮断部間を直列接続すると共に、前記各遮断部にはそれぞれ独立した油圧操作器を備え、前記各油圧操作器は、作動油の圧力を高める加圧手段と、作動油の圧力を蓄える蓄圧手段と、前記加圧手段を制御する制御手段と、前記蓄圧手段の作動油の圧力を検知して作動油の圧力が下限値に達すると前記加圧手段を起動すると共に、上限値に達すると前記加圧手段を停止するように前記制御手段に信号を送る圧力の検出手段とを有する抵抗投入式ガス遮断器において、前記各油圧操作器の前記各制御手段間は制御信号系統線で接続し、前記各制御手段のいずれかの起動信号により一方側の前記加圧手段が起動したとき、他方側の前記加圧手段を強制的に同期させて起動可能に構成したことを特徴とする抵抗投入式ガス遮断器。