JPH03184225A - 高電圧回路開閉装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、発変電所に使用される高電圧回路開閉装置に
関するもので、特に断路器と組合わせて使用することに
より、ループ電流遮断を可能とした開閉装置に係る。

（従来の技術） 近年、発変電所に使用される高電圧回路の開閉装置とし
て、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金属容器内に収納し、その接地
金属容器内にＳＦ６ガスなどの絶縁性能に優れた絶縁ガ
スを封入することにより、各機器の絶縁を確保したもの
である。

この中で、断路器は、短母線を切離すのが責務で、電流
を遮断する用途は一般には考えられていなかった。とこ
ろが、ＳＦ６ガスのようなアーク消弧能力に優れた絶縁
媒体を使用したガス絶縁開閉装置においては、断路器に
対しても電流遮断責務を与えることが考えられている。

これがいわゆるループ電流遮断責務と呼ばれるもので、
この内容を一般的な変電所の構成を示す第１１図の単線
結線図を用いて説明する。

第１１図において、主母線と呼ばれる高電圧導体１，２
には、断路器３．４を介して送電線側の回線Ａと、断路
器５．６を介して変圧器側の回線Ｂとが接続されている
。また、主母線１，２の間は、断路器７．８を介して遮
断器９によって接続されている。なお、前記変圧器側の
回線Ｂには、遮断器１０を介して変圧器１１が接続され
、送電線側の回線Ａには、遮断器１２、断路器１３を介
して送電線に連なるブッシング１４が接続されている。

この様な高電圧回路においては、多数の閉じた電流路（
閉ループ）が形成されているが、−例として、主母線１
，２と断路器３〜６によって構成される閉ループを考え
る。断路器３〜６がすべて閉じている場合には、変圧器
１１が発生する電流は、断路器３，５と主１１線１とが
形成する電流路と、断路器４．６と主母線２とが形成す
る電流路に分流した後、断路器３，４を接続する導体部
分で合流して、ブッシング１４に接続されている送電線
に送られる。この状態から閉ループを開き、２系統の電
流路を１系統とし、電流の分流をなくす責務がループ電
流遮断責務と言われるものである。例えば、断路器３を
開くことによってループ電流を遮断し、主母線１を通る
電流路を開くには、断路器３として通常の定格電流、例
えば８ｋＡを遮断する能力が要求される。

従来の断路器では、この様な電流を遮断する目的を持つ
ものに限り、遮断器と同様なバッファシリンダを備え、
開路時にアークにガスを吹き付けるバッファ方式や、接
点にコイルを備え付け、これが発生する磁界により、ア
ークを移動させて冷却効果を持たせる磁気駆動方式が採
用されていた。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来のようにループ電流遮断責務を有する断
路器に限り、バッファ方式や磁気駆動方式のような特殊
な構造とすることは、断路器の機種を増大させることに
なり、その分だけ生産性が低下し、機器が高価なものと
なる。また、バッファ方式や磁気駆動方式の断路器は、
接点構造がかなり複雑であり、しかも大きな駆動力を必
要として、機器そのものが大型化する欠点もある。

更に、これらの従来型断路器では、アークの状態にばら
つきがあり、開極から遮断までの時間に、かなりのばら
つきがある。最悪の場合、２〜３サイクル（５０Ｈｚで
は４０〜６０ｍ５）のアークが消弧できないケースもあ
り、断路器接点部の損傷の他に、金属遺物や埃、ＳＦ６
ガスの分解生成ガスなどの発生を招いて、耐圧の低下を
引き起こしかねず、絶縁信頼性の点で好ましくない。

本発明は」二記のような従来技術の問題点を解決し、特
殊な構造を有しない通常の断路器でも、ループ電流を遮
断を確実にしかも素早〈実施できるようにして、小形で
絶縁信頼性に優れた高電圧回路開閉装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、閉ループ回路を構成する高電圧導体と、この
高電圧導体にそのループ電流を遮断する断路器を配設し
て戊る高電圧回路開閉装置において、前記高電圧導体を
包囲する磁性体リングを配置したことを構成」二の特徴
とするものである。

（作用） このような構成の本発明において、磁性体リングは通常
の交流電流では飽和状態にあり、インダクタンスを示さ
ないが、電流零点近傍では飽和が解け、大きなインダク
タンス成分を示し、電流が零の状態を保とうとする。断
路器が電流遮断をするのは、ちょうどこの電流零点であ
るので、この磁性体リングは断路器の電流遮断を助け、
電流遮断を電流零点近傍で確実に素〒〈実施できる。そ
のため、特殊な構造の断路器を使用しなくてもループ電
流遮断が可能となる。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を、高電圧回路内における磁
性体リングの設置場所を示す第１図、及び高電圧導体に
対する磁性体リングの取付は状態を示す第２図、第３図
を参照して具体的に説明する。

＊実施例の構成＊ 第１図は一般的な変電所の構成を示す結線図であり、前
記第１１図に示す結線図と同様であるが、３相分の結線
を示している。従って、３相分の主母線１．２からそれ
ぞれ断路器３，４を介して３相分の送電線回線Ａが引き
出され、またそれぞれ断路器５，６を介して３相分の変
圧器回線Ｂが引き出されている。また、各相の主母線１
，２の間には、それぞれ断路器７．８を介して各相の遮
断器９が接続されている。なお、前記各相の変圧器側回
線Ｂには、それぞれ各相の遮断器１０を介して各相の変
圧器１１が接続され、各相の送電線側の回線Ａには各相
の遮断器１２、断路器１３を介して送電線に連なる各相
のブッシング１４が接続されている。その結果、第１図
の高電圧回路においては、各相の主母線１，２及びこれ
から引き出される送電線側回線Ａ、変圧器側回線Ｂ、主
母線１．２間を接続する遮断器９部分により、多数の閉
ループが形成されている。そして、各相の主１１線１．
２における各分岐部の間には、主ｒＢ線を構成する高電
圧導体を部門するようにして、磁性体リング１５が配置
されている。

この磁性体リング１５と高電圧導体（主母線）１．２と
の配同状態は、第２図及び第３図の拡大図に示す通りで
あって、磁性体リング１５は高電圧導体１，２の外周に
装着された筒状のリング本体と、高電圧導体１．２の軸
方向に伸びる間隙１５ａとから構成されている。

本実施例の作用＊ 」二記のような構成を有する本実施例の作用を、磁性体
リング１５の作用と、その間隙１５ａの作用に分けて説
明する。

■磁性体リング１５の作用・・・第４図、第５図第４図
は、ループ電流遮断時に流れる電流を求めるための等価
回路で、変圧器は等価的に電流源１６として表し、ここ
から流れる電流 Ｉ＝１（、ｓｉｎωｔ は、閉ループにより電流ｉＩ＋　　１２に分流する。

各電流路は、はぼ等しい浮遊インダクタンスＬｌ＋Ｌ２
を６し、この浮遊インダクタンスが各電流路に電流を等
しく分流しようとする。そして、一方の電流路の断路器
を開極してこの閉ループを開いた場合、その電流路には
開極した断路器の極間に生じるアークが有するアーク抵
抗Ｒが発生する。

ここで、各電流路に設けられた磁性体リング１５１．１
５□は、電流零点近傍以外においては飽和状態にあるた
め、イングツタン４ス戊分は示さず、電流を求める際に
考慮する必要はない。

そこで、第４図に示される電流ｔ、、ｉ２を求めると次
式となる。

ｔ、＝ｌｏｓ　ｉｎωｔ−ａｌｏｓ　ｉｎ　（ωｔ＋α
）ｉ２　＝ａ　Ｉｏｓ　ｉｎ　（ωｔ＋α）ただ゛し、 ａ＝ｃｏｓａ／２、ｔａｎα＝Ｒ／２ωＬである。

この様にして得られる電流’Ｉ＋　　１２及び電流Ｉの
時間的変化ををグラフに示したのが、第５図であり、こ
こで重要なポイントは、電流１１と電流１２との零点０
．．０２が時間的にずれている点であり、開極しようと
する断路器を含む電流路の電流零点０２が他方の電流路
の電流零点０．より時間的に前に位置していることであ
る。即ち、電流１２の電流零点０２近傍においては、電
流零点０□までは磁性体リング１５２は飽和状態にあり
インダクタンスを示さないが、電流零点０２を通過し電
流が逆転した瞬間に飽和状態が解け、大きなインダクタ
ンス成分を示し、電流零の状態を保とうとする。この状
態は、磁性体リング１５２が再び飽和するまで持続する
が、この時間は磁性体リング１５２の断面積及び磁性体
リング１５２に印加される電圧により決定される。とこ
ろで、電流零点０２の近傍では、他方の電流路に設置さ
れた磁性体リング１５、は飽和状態にありインダクタン
スを示さないため、この磁性体リング１５１が電圧を発
生することはなく、磁性体リング１５２に印加される電
圧は、電流路の浮遊インダクタンスＬ１が発生するわず
かな電圧（数百Ｖ）である。従って、磁性体リング１５
□の無飽和状態は長く持続し、この間、断路器極間には
電流は殆ど流れず、電圧も印加されない。そのため、断
路器の開極時に、アークが消滅し、消弧ガスが冷却され
るのに十分な時間を得ることができ、電流を確実に遮断
できる。

なお、電流１１の零点０１近傍では、磁性体リング１５
１は大きなインダクタンスを示し、４００ｖから２ｋＶ
の電圧を発生するが、この時刻には、断路器極間にはも
はやアークは存在せず、この程度の電圧には十分絶縁耐
力を有する程度に回復している。

また、第１図の実施例では、どの断路器によりループ電
流遮断を実施する場合においても、電流路に磁性体リン
グ１５が必ず設置されているため、］二記の作用が必ず
現れ、ループ電流遮断を素早くしかも確実に実施できる
。

■間隙１５ａの作ｍ・・・第６図、第７図第６図は、磁
性体の一般的なり−Ｈカーブを示し、図中２５が間隙１
５ａを設けない場合、２６が間隙１５ａを設けた場合を
示している。この様なり−Ｈカーブを有する磁性体リン
グを導体の周囲に配設した時、Ｂ−Ｈカーブから求めら
れる交流の電流零点近傍の電流変化の様子を第７図に示
す。即ち、図中２７が間隙を設けない場合であって、磁
性体リングは電流が正からｉｔに変化してから大きなイ
ンダクタンス成分を示し、ｆｔの電流が制限される。こ
れに対して、図中２８が間隙を設けた場合であって、磁
性体リングは、電流が正の時から大きなインダクタンス
成分を示して電流が制限され、大きなインダクタンス成
分は電流が逆転し、工１の値になるまで続く。この様に
、間隙１５ａを設けた場合の電流零点は、電流が制限さ
れた状態の中間点に有り、アークの消弧にとって好都合
となる。

本実施例の効果＊ 以」二のように、本実施例によれば、主母線を構−成す
る高電圧導体部分に磁性体リングを配置するという簡単
な構成により、磁性体リングのインダクタンス成分の変
化を利用して、断路器の開極時に高電圧導体に流れる電
流、電圧を制御することが可能となり、特殊構造の断路
器を使用することなく、通常の断路器であってもループ
電流を確実に遮断することが可能となる。

（他の実施例） 本発明は、」二記の実施例に限定されるものではなく、
例えば、第８図に示すように、主ｔｙ線から閉ループを
形成する断路器側に分岐した高電圧導体部分に磁性体リ
ング１５を設けることもできる。

また、高電圧導体を包囲する磁性体リング１５に設ける
間隙としては、第９図の様に、磁性体リングの軸方向に
２本の間隙１５ａ、１５ａを設けるものや、第１０図に
示す様に、所定の幅に裁断したアモルファス合金箔など
の多数枚の箔状磁性料２２を、所定の間隙２３を保った
状態で、絶縁フィルム２４内に巻回して構成することも
できる。

［発明の効果］ 以−に説明したように、本発明によれば、閉ループを構
成する高電圧導体に磁性体リングを配置するという簡単
な手段により、通常の断路器を使用してループ電流遮断
を迅速かつ確実に実施できるので、断路器の小形化及び
信頼性向」二を可能とした高電圧回路開閉装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高電圧回路開閉装置の一実施例を
示す３相結線図、第２図は第１図の実施例における磁性
体リングの正面図、第３図は第２図の磁性体リングの断
面図、第４図はループ電流遮断時に流れる電流を求める
ための等価回路図、第５図は第４図の回路の各部に流れ
る電流波形を示す波形図、第６図は磁性体リングのＢ−
Ｈカーブを示すグラフ、第７図は電流零点近傍の電流変
化を示すグラフ、第８図は本発明の他の実施例における
磁性体リングの配置を示す３相結線図、第９図及び第１
０図はそれぞれ本発明における゛磁性体リングの他の実
施例を示す断面図、第１１図は従来の構成による発変電
所の単線結線図である。 １．２・・・主母線、３〜８，１３・・・断路器、９゜
１０．１２・・・遮断器、１１・・・変圧器、１４・・
・ブッシング、１５・・・磁性体リング、１５ａ・・・
間隙、１６・・・電流源、２２・・・箔状磁性材、２３
・・・間隙、２４・・・絶縁フィルム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 閉ループ回路を構成する高電圧導体と、この高電圧導体
   にそのループ電流を遮断する断路器を配設して成る高電
   圧回路開閉装置において、 前記高電圧導体を包囲する磁性体リングを配置したこと
   を特徴とする高電圧回路開閉装置。