JP3080681B2 - 電力ケーブルの耐電圧試験装置 - Google Patents

電力ケーブルの耐電圧試験装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は変電所間に接続される電
力ケーブルの設置時に、該電力ケーブルに試験電圧を印
加して直流耐電圧試験を行なう電力ケーブルの耐電圧試
験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、変電所を都心部に設置する場合、
通常はガス絶縁開閉装置をビル建屋内、あるいは地下に
設置し、変電所間の電力の授受は電力ケーブルを相互に
接続することによって行われている。
【0003】図7はかかる変電所のガス絶縁開閉装置の
構成例を示し、また図8はこの開閉装置の電気回路を単
線結線図にて示したものである。図7及び図8に示すよ
うに、開閉装置全体の設置スペースを縮小化するため、
複数個のしゃ断器1、断路器2等が組合わされて設置さ
れる。この場合、開閉装置はケーブルヘッド3に電力ケ
ーブル4が電力系統として接続され、この電力ケーブル
4の他方は地下を通して他の変電所に接続される。
【0004】ところで、このような既設変電所に隣接し
て別の変電所が新たに建設され、電力ケーブルが敷設さ
れると、既設運転系統と接続する前に電力ケーブルに対
して直流耐電圧試験を実施し、電力系統の絶縁性能を確
認している。
【0005】図9は従来の電力ケーブルの耐電圧試験装
置の構成例を示すものである。図9に示すように、新設
された開閉装置のケーブルヘッド3の開閉装置側とは反
対側の口出部に保護抵抗5、ケーブルヘッド6が接続さ
れ、このケーブルヘッド6から試験室側までケーブルド
ラム9を介してケーブル7が引込まれる。このケーブル
7は気中に垂直にして設置されたブッシング10の下部
端子に接続され、このブッシング10の上部端子に水抵
抗11を介して直流電圧発生装置8に垂直に立てられた
ブッシング12の頭部12aに接続される。図10はか
かる耐電圧試験装置の電気回路を示すもので、図9と同
一部品には同一記号を付してある。
【0006】このような構成の電力ケーブルの耐電圧試
験装置において、新設された開閉装置の電力ケーブル4
を直流耐電圧試験するには、電力ケーブル4に直流電圧
発生装置8を接続し、直流高電圧を印加することにより
実施される。この場合、系統電圧が275KVであれ
ば、直流耐電圧値は414KVと極めて高い直流電圧が
印加される。
【0007】ところで、直流耐電圧試験により電力ケー
ブル4の絶縁性能が確認された直後においては、ケーブ
ルに414KVという試験電圧が残留しているため、こ
の残留電圧を放電させて接地電位にする必要がある。そ
こで、従来では図9に示すように接地棒13の先端部1
3aを水抵抗11と直流電圧発生装置8に取付けられた
ブッシング12の頭部12aとの接続部に接触させて接
地することにより、電力ケーブル4を接地電位にしてい
る。
【0008】この電力ケーブルの接地方式は、電力ケー
ブル4を水抵抗11を介して接地しているため、ケーブ
ル4に残留しているエネルギ(Q=1/2・CV2 )は
全て水抵抗11に吸収されることになる。このため、水
抵抗11の熱容量として巨大な容積が必要となるため、
大型化すると共に試験装置の設置スペースとして大きな
空間と面積が必要となる。そこで、通常の水抵抗11を
用いてケーブル4に残留しているエネルギを吸収させる
には、直流耐電圧試験が終わるとそのままほぼ1日放置
しておき、残留電圧が概ね1/2程度まで減衰した状況
を見計らって接地するようにしている。この場合、残留
エネルギは電圧の2乗に比例するので、1/4となる。
しかし、このように耐電圧試験後、接地電位にするのに
約1日半程度の日数を要するという問題がある。
【0009】また、電力ケーブル4を接地するには、接
地棒13を直流電圧発生装置8のブッシング12の頭部
12aに接触させるが、試験終了直後はブッシング頭部
12aの電位がケーブルの残留電位と同電位になってお
り、また1日放置後であっても約200kVと高電圧に
なっているため、接地棒13の先端がある程度近づく
と、ブッシング頭部12aとの間で気中絶縁破壊し、ア
ーク14が発生して吹き上げると共に炸裂音を生じるた
め、作業員の安全に配慮をするとともに、周辺近傍物へ
の配慮も必要である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の電力
ケーブルの耐電圧試験装置においては、耐電圧試験後の
電力ケーブルの充電電圧の放電を前述したような方法に
より実施しているが、電力ケーブルの耐電圧試験は新規
据付時のみであり、そのために大きな空間を確保するこ
とは無駄であり、また現状の試験装置の問題点を解消す
るため、各機器を大型化することは現実的には不可能な
状況にある。
【0011】本発明は耐電圧試験後の電力ケーブルの接
地時の気中アークの発生をなくして安全性の確保を図り
得ると共に、建設途上の変電所の狭いスペースでも放電
のための設備を大型化することなく電力ケーブルの直流
耐電圧試験を実施することができる電力ケーブルの耐電
圧試験装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、電力ケーブルの配設時に該電力ケーブルに
直流電圧発生装置を接続して試験電圧を印加することに
より、直流耐電圧試験を行なうようにした電力ケーブル
の耐電圧試験装置において、直列に接続されたガス絶縁
スイッチおよび放電抵抗または放電コイルを絶縁ガスが
充填された容器に収納し、この容器に設けられたブッシ
ングから容器内の一方の電路を導出して直列ユニットを
構成し、前記ブッシングから導出された電路を前記ケー
ブルの電荷放電部分に接続し、前記容器内の他方の電路
を接地して前記直流電圧発生装置に並列に前記直列ユニ
ットを接続する構成としたものである。また、上記のガ
ス絶縁スイッチとして閉路時の可動接触子の投入速度が
約1m/s以上である断路器を使用したものである。
【0013】
【作用】このような構成の電力ケーブルの耐電圧試験装
置にあっては、電力ケーブルの耐電圧試験時には直列ユ
ニットのガス絶縁スイッチを開放しておき、耐電圧試験
後にガス絶縁スイッチを閉じることにより、電力ケーブ
ルの残留電圧はこのガス絶縁スイッチを通して放電抵抗
または放電コイルに放電し、ジュール熱となって消費さ
れるので、時定数を適宜設定しておけば電力ケーブルの
電位を耐電圧試験後1〜2時間以内で接地電位とするこ
とが可能になると共に気中アークの発生もないので、安
全性の問題も完全に解消できる。
【0014】また、ガス絶縁スイッチとして閉路時の可
動接触部の投入速度が約1m/s 以上の断路器で高速閉路
することにより、可動接触子が固定接触部にある程度接
近したときに生じるプレアークをその吹き上り前に消滅
させることが可能となるので、さらに信頼性の向上を図
ることができる。
【0015】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
【0016】図1は本発明による電力ケーブルの耐電圧
試験装置の回路構成例を示すもので、図10に示す従来
の構成部品と同一のものは同一記号を付して示す。本実
施例では、図1に示すように開閉装置のケーブルヘッド
3の接続点15から接続ケーブル7を保護抵抗5を介し
て試験室に引込み、この試験室に垂直にして設置された
ブッシング10と水抵抗11との間にブッシング16を
介してガス絶縁断路器17、ガス絶縁抵抗体または放電
コイル18の直列回路の一端を接続し、その他端を接地
点19に接地して直流電圧発生装置8に並列接続する構
成としたものである。なお、図示点線で示した範囲はガ
ス絶縁化した部分である。
【0017】図2は、図1の回路構成に基く各機器の配
置構成例を示すもので、図7と同一部品には同一記号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる点についての
み示す。図2に示すように、試験室に接続ガス母線20
を垂直に設置し、この接続ガス母線20に上部にブッシ
ング16が取付けられた接続ガス母線21を取付けると
共にブッシング16の頭部をブッシング10と水抵抗1
1との間に接続する。また、ガス母線20に直交させて
ガス絶縁断路器17を接続し、さらにこのガス絶縁断路
器17の上部にガス絶縁抵抗体またはコイル18を垂直
に接続する。ガス絶縁断路器17は、図3に示すように
金属容器23内に絶縁ガス24を充填し、内部に固定側
接触部25、可動側接触部26が絶縁スペーサ27に支
持固定されている。この可動側接触部26と接触しなが
ら軸方向に移動する可動接触子28を絶縁ロッド29、
リンク30、レバー31を介して図示しない操作機構の
主軸32に連結されている。したがって、主軸32を操
作機構の操作により可動接触子28を固定接触部25に
対して軸方向に移動させることにより、ガス絶縁断路器
17は開閉することになる。
【0018】一方、ガス絶縁抵抗体またはガス絶縁コイ
ル18は、供試ケーブル4に残留したエネルギをジュー
ル熱として吸収するのに充分な熱容積を有し、且つ減衰
時定数CR(Cは供試ケーブル4の容量、Rは抵抗体の
抵抗値またはコイルの抵抗分の抵抗値)が1〜2時間以
下となるように設定されている。また、ガス絶縁抵抗体
またはガス絶縁コイル18は全体にケーブル充電電圧、
例えば系統電圧が275KVでは直流耐電圧414KV
の電圧が印加されるため、容器内に充填された絶縁ガス
により高電圧に耐え得る絶縁性能が確保されている。こ
こで、抵抗体の場合にはシリカを主体とした焼成体で構
成することが容易であり、またコイルの場合にはガス絶
縁開閉装置に使用されるガス絶縁PT(電圧測定器)等
と全く同一構成とすることが可能である。
【0019】このように構成された電力ケーブルの耐電
圧試験装置において、電力ケーブル4の耐電圧試験を実
施するには、図1に示す断路器17を開状態にして直流
電圧発生装置8の発生電圧を試験電圧、例えば414K
Vまで昇圧する。その後、この直流電圧発生装置8より
水抵抗11を介して電力ケーブル4に高電圧を印加し、
耐電圧試験が行われる。次に所定の電圧印加時間が過ぎ
た時点で断路器17を閉路操作すると、電力ケーブル4
は引込みケーブル7、断路器17、放電抵抗またはコイ
ル18を介して接地され、電力ケーブル4に充電された
電荷が速やかに放電される。このとき放電抵抗またはコ
イル18によりジュール熱として吸収され、電力ケーブ
ル4の残留エネルギは電力ケーブル4の静電容量Cと放
電抵抗またはコイル18の抵抗値Rの積CRの時定数に
より減衰する。
【0020】したがって、この時定数を前述したように
適宜設定することにより、電力ケーブル4の耐電圧試験
の実施後、1〜2時間程度でケーブルの残留電圧を放電
させることができる。また、この時の放電回路には充電
用水抵抗11が入らないので、この水抵抗11はケーブ
ルの残留エネルギを吸収する必要がない。このことによ
り、水抵抗11の容量は従来と同程度のもので充分であ
り、むしろ従来よりも小形化することも可能となる。さ
らに、電力ケーブル4の充電電荷の放電はガス絶縁断路
器17内で行われるため、閉路時のアークはタンク内と
なり、音も小さくなる。
【0021】また、ガス絶縁断路器17にて閉路操作す
るときの状況を図11に示す。閉路中では可動接触子2
8が固定接触部25の方に動作しているが、固定接触部
25は電力ケーブル4の残留電圧例えば直流414KV
になっているため、可動接触子28間にはこの電圧が加
わっていることになる。したがって、可動接触子28が
固定接触部25にある程度接近すると、プレアーク33
が発生する。
【0022】可動接触子28の閉路速度が遅い場合に
は、可動接触子28が固定接触部25に到達する間に、
プレアーク33はアークに流れる電流とそれによって生
じる磁界により吹き上る力が生じ、図11の矢印に示す
ように延び上り、やがて接地電位の金属容器に達し、放
電途中に直接接地になる恐れがある。このため、プレア
ーク33が発生してもアークがそれ程吹き上る前に速や
かに可動接触子28を固定接触部25に接触させて閉路
完了させ、アークを消滅させる必要がある。そのために
必要な可動接触子28の閉路速度は極間電圧、即ち電力
ケーブル4の定格電圧とも関連するが、概ね約1m/s 程
度以上の閉路速度を有していれば、プレアーク吹き上り
前の削減が充分可能である。以上のことより、ガス絶縁
断路器17を電動ばね操作等により、約1m/s 程度以上
の高速閉路にすれば、さらに信頼性の高い効果を得るこ
とができる。
【0023】上記実施例において、開閉装置のケーブル
ヘッド3の接続点15に接続ケーブル7が保護抵抗5を
介して接続されるが、この保護抵抗5に水抵抗11を兼
用させ、保護抵抗5の抵抗値R1に比べて放電抵抗また
はコイル18の抵抗値R2を、R1<<R2となる関係に
することにより、図4に示すように水抵抗11を省略す
ることができ、試験設備を大幅に簡素化することができ
る。
【0024】また、上記実施例において、直流電圧発生
装置8をガス絶縁化し、ガス絶縁母線21に設けられた
分岐部に直流電圧発生装置8を接続する構成としてもよ
い。図5はかかる構成としたときの電気回路を示すもの
であり、また図6は試験設備の各機器の配置構成を示す
ものである。このような構成とすれば、試験設備の占め
るスペースはさらに大幅に縮小化することができる。な
お、ガス絶縁断路器17とガス絶縁抵抗体または放電コ
イル18の接続順を逆にし、ガス絶縁断路器17側を接
地しても同様な効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、試験
設備の大幅な縮小化を図ることができると共に変電所建
設時の一時的な試験のための余分なスペースを大幅に削
減することができる。このことはビルの地下深い所に設
置される変電所、開閉所においては非常に効果を発揮す
る。また、放電抵抗として従来の水抵抗に代わり、セラ
ミック抵抗体あるいは金属抵抗体を適用しているので、
放電時のエネルギ吸収に対する熱容量をコンパクトに実
現することが可能となり、直流耐電圧試験直後であって
も、速やかに放電し、次の現地試験に移ることが可能と
なる。このことは変電所、開閉所の据付工期の短縮とな
る。さらに、放電時閉路操作するスイッチは金属容器内
に収納され、且つ高速操作も可能となるので、閉路時の
発生アークは数msec〜数十msecと発生時間を極端に短縮
され、人の目にも触れないので、現地試験の安全上にも
大幅に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力ケーブルの耐電圧試験装置の
一実施例を示す電気回路図。
【図2】同実施例の各機器の配置構成図。
【図3】同実施例におけるガス絶縁断路器の詳細を示す
断面図。
【図4】本発明の他の実施例を示す電気回路図。
【図5】本発明の異なる他の実施例を示す電気回路図。
【図6】図5に示す実施例の各機器の配置構成図。
【図7】ガス絶縁開閉装置の各機器の配置構成図。
【図8】同開閉装置の代表的単結線図。
【図9】従来の電力ケーブルの耐電圧試験装置を示す各
機器の配置構成図。
【図10】図9の電気回路図。
【図11】図2のガス絶縁断路器にて閉路操作するとき
の状況を説明するための図。
【符号の説明】
3,6……ケーブルヘッド、4……電力ケーブル、5…
…保護抵抗、7……引込みケーブル、8……直流電圧発
生装置、9……ケーブルドラム、10,12,16……
ブッシング、11……水抵抗、17……ガス絶縁断路
器、18……ガス絶縁抵抗体またはコイル、19……接
地点、20,21……接続ガス母線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 浩二 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 藤原 靖隆 神奈川県川崎市川崎区小田栄二丁目1番 1号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 丹田 修 神奈川県川崎市川崎区小田栄二丁目1番 1号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 下川原 直明 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 三輪 郁夫 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株式会社東芝浜川崎工場内 (56)参考文献 特開 昭61−292074(JP,A) 特開 平4−328474(JP,A) 実開 昭49−103479(JP,U) 実開 昭56−96810(JP,U) 実開 昭55−175945(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/08,31/12 H02B 13/00 - 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力ケーブルの配設時に該電力ケーブル
    に直流電圧発生装置を接続して試験電圧を印加すること
    により、直流耐電圧試験を行なうようにした電力ケーブ
    ルの耐電圧試験装置において、直列に接続されたガス絶
    縁スイッチおよび放電抵抗または放電コイルを絶縁ガス
    が充填された容器に収納し、この容器に設けられたブッ
    シングから容器内の一方の電路を導出して直列ユニット
    を構成し、前記ブッシングから導出された電路を前記ケ
    ーブルの電荷放電部分に接続し、前記容器内の他方の電
    路を接地して前記直流電圧発生装置に並列に前記直列ユ
    ニットを接続したことを特徴とする電力ケーブルの耐電
    圧試験装置。
  2. 【請求項2】 上記のガス絶縁スイッチとして閉路時の
    可動接触子の投入速度が約1m/s 以上である断路器を使
    用したことを特徴とする請求項1に記載の電力ケーブル
    の耐電圧試験装置。
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