JPH0435856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高電圧・大容量しや断器に関する。

電力系統の短絡容量は、電力需要増大と供給源
の集中偏在化が進む中で増大の一途である。これ
に伴ない、電力用しや断器に課せられる責務は、
しや断容量の増大と高電圧化である。近年、高電
圧・大容量しや断器は、絶縁性・消弧性のすぐれ
たSF₆ガスを用いたパツフア型ガスしや断器が主
流となつている。そのすぐれた消弧特性によりユ
ニツトあたりのしや断容量は、300kV50kAに達
しており、このユニツトの組合せにより
500kV63kA2点切、1100kV63kA4点切可能にな
つている。しかし、パツフア型ガスしや断器は、
電流零点近傍における電流変化率（di／dt）と電
流しや断直後の再起電圧上昇率（dv／dt）によ
りそのしや断特性が著しい影響を受け、しや断電
流が大きくなり、di／dtが大きくなると近距離線
路故障（SLF）しや断責務や、しや断器のブス側
線路条件により発生する高い周波数成分の再起電
圧（ITRV）を含むしや断責務のようにdv／dtの
高い場合、電流しや断後数マイクロ秒以内に数
kVから数十kV以下の電圧で熱破壊に至り、しや
断不成功となる割合が多くなり、しや断特性の限
界がこの熱破壊により決定される特性を示す。こ
のため、定格しや断通流の大きい場合は、しや断
に並列にコンデンサを挿入し、dv／dtを若干ゆ
るやかにして熱破壊によるしや断特性を向上させ
ている例が少なくない。しかし、しや断部に並列
にコンデンサを挿入することは、その絶縁信頼性
の面で大きな欠点となり、並列コンデンサのない
状態、あるいは極力小さい値（たとえば多点切し
や断器における電圧分担率改善のための容量程
度）にすることが望まれる。

一方、真空しや断器は、すぐれた絶縁回復特性
をもち、熱破壊によりしや断不成功に至る例は少
なく、電圧がある程度回復したあと絶縁破壊によ
りしや断不成功に至る特性を示す。しかし真空し
や断器は、ユニツトあたりの耐電圧を高くするこ
とが困難で、現在まで最高電圧として72kV級の
ものが知られている。

高電圧・大容量のしや断器を実現するに際し、
以上述べたように、ガスしや断器が熱破壊で性能
が決定される特性と、真空しや断器が絶縁破壊で
性能が決定される特性を相互に補なう形で、ガス
しや断器と真空しや断器を直列に用いることは従
来から知られている。

たとえば、特開昭56−128527、特開昭57−
36733、特開昭56−76128に開示されるように、ガ
スしや断器と真空しや断器を直列に接続し、それ
ぞれに並列に抵抗やコンデンサをとりつけ、再起
電圧立上り初期部が真空しや断器に印加されるよ
うにし、初期部の熱破壊領域をクリアしたあとの
高電圧領域をガスしや断器に印加するようにした
ものがある。

このように、しや断部に並列インピーダンスが
挿入されるものは、そのインピーダンス素子の大
きさのため、全体の形状が大きくなつたり、容器
内に収納する場合、その容器が大きくなるなどの
欠点があり、また、並列インピーダンス素子の絶
縁上の信頼性が問題となるなどの欠点がある。

また、真空しや断器のすぐれたしや断特性を応
用し、絶縁責務は他のしや断器、あるいは、断路
器で負担する方式のしや断装置は、たとえば、実
公昭46−16687に開示されるように、しや断器、
あるいは、断路器の開放後に真空しや断器を再び
閉路する方式が知られている。

第１図は、実公昭46−16687に開示されたしや
断装置の概略を示したものである。真空開閉器１
は気中の並列開閉器２、および、それらに対して
直列に配置された開閉器３より構成されており、
真空開閉器１の一方の端板４は、端子６に接続さ
れ、真空開閉器の固定側の接触子７が端板４に接
続されている。端子６は、並列開閉器２の一方の
摺動接触子８に接続されている。真空開閉器の他
方の端板５は、摺動接触子９に電気的に接続され
ており、摺動接触子９は、並列開閉器２および直
列開閉器３それぞれの一端子として作用してい
る。真空開閉器１の可動側接触子１１はベローズ
１２により密封され軸方向に運動できるように端
板５にとりつけられ、ロツド１３により気中から
駆動できるようになつている。

クランク腕１４は、支点である軸１５を中心に
回転可能で、図示しない駆動機構により、このク
ランク腕１４を回転させることにより、ピン１６
および１７でクランク腕１４に係合されたリンク
１８，１９でそれぞれ真空開閉器および並列開閉
器２，３を駆動する。このとき、ピン１６の位置
はピン１７の位置より軸１５に近いので、クラン
ク腕１４の回転角に対して、真空開閉器の可動接
触子の行程は短かい。また、リーク１８には、突
起２０，２１が形成され、このリーク１８が所定
の行程だけ変位したあと、突起２０がロツド１３
にとりつけられたローラ２２に係合して、はじめ
て接触子１１を駆動し、真空開閉器を開放する。
この時、クランク腕１４にピン１７で係合された
リンク１９により駆動される開閉器２，３の可動
接触子２３は、２４の位置にあり、摺動接触子８
と可動接触子２３は真空開閉器１が閉路状態にあ
る時点で開放するので無電弧で開放される。次
に、可動接触子２３が摺動接触子９と接触してい
る間に、真空開閉器１の接触子７と１１を開放
し、電流をしや断し、電流がしや断した状態で、
開閉器３を無電弧で開放し、可動接触子２３が２
５の位置に達した時に、リンク１８の突起部２１
が、固定位置にあるローラ２６に係合してリンク
１８を持ち上げることにより、突起２０と真空開
閉器のロツド１３にとりつけられたローラ２２の
係合がはずれ、真空開閉器１を閉路する。この方
式によれば、電流しや断直後の再起電圧は、すべ
て、真空開閉器によつて耐圧するが、定常的な電
圧および絶縁仕様は開閉器３の極間で耐圧するこ
とになる。この実施例では、電流しや断直後に発
生する開閉サージが高く真空開閉器の耐電圧を超
えるような場合は採用できないので高電圧用しや
断装置として応用できない欠点があつた。

本発明の目的は、しや断器に挿入される並列イ
ンピーダンス素子をなくすかあるいは極力小さく
できる構成とした高電圧・大容量しや断装置を提
供するにある。

本発明の特徴はパツフア型ガスしや断器がある
程度開離して電流しや断後の再起電圧の波高値に
耐えられる状態になつたところで、真空しや断器
を開離し、電流しや断後完了後に真空しや断器を
閉路して真空しや断器には高電圧を印加しないよ
うにしたことにある。

以下、本発明の一実施例を第２図により説明す
る。本実施例は、接地電位のタンク３１内に真空
しや断器３２、およびパツフア型ガスしや断器３
３が配置され、タンク内空間３４にはSF₆ガスが
充填されている。電流は端子３５からプツシング
３６内の導体３７を通つて真空しや断器３２内の
接触子３８，３９を通り、パツフア型しや断器の
シリンダ４０から固定接触子４１を通つて他の端
子３５へ流れるもので、真空しや断器とパツフア
型しや断器は電気的に直列に接続されている。

本実施例に示したしや断装置の動作は、図示し
ない操作装置により、ガス気密構造のロツド４２
を駆動し、絶縁操作ロツド４３を介して、ピン４
４で絶縁操作ロツド４３に連結されたリンク４
５，４６に駆動力を分割伝達し、それぞれのリン
クは、レバー４７，４８をそれぞれの固定軸４
９，５０を中心として回転動作させ、駆動力方向
を変換したあと、真空しや断器を駆動するための
リンク５１およびパツフアしや断器を駆動するた
めのリンク５２を駆動する。

パツフア型ガスしや断器が十分なしや断特性を
示すのは、パツフア室をある程度圧縮し、固定接
触子がノズルを抜け出した後で、それ以降電流し
や断可能な条件を最小でも0.5サイクル持続する
ことが必要である。そのため、パツフア型しや断
器のストロークは比較的長いことが必要となる。
一方、真空しや断器は、電流しや断に関してある
範囲の最適極間距離があり、この長さはパツフア
型しや断器のストロークに比較して小さなもので
ある。したがつて、同一の操作装置で真空しや断
器とパツフア型ガスしや断器を駆動する場合、そ
れぞれのしや断部のストロークを変化させるため
の工夫が必要であり、本実施例では、レバー４
７，４８の腕の長さを変えることにより、しや断
部のストロークを変えるようにしている。つま
り、レバー４７は、リンク４５に連結される側の
腕の長さに対して、リンク５１に連結される側の
腕の長さを小さくして、真空しや断器側のストロ
ークを短縮し、逆に、レバー４８では、リンク５
２に連結したほうの腕を長くして、パツフア型し
や断器側ストロークを長くしている。

真空しや断器のすぐれた絶縁回復特性を生かす
ためには、パツフア型ガスしや断器が、電流しや
断後の再起電圧波高値に耐圧するのに十分な状態
で真空しや断器の絶縁回復特性のすぐれた状態を
迎えるように接触子開離時刻を調整することが必
要となる。本実施例では、真空しや断器を駆動す
るためのリンク５１に、第１図に開示したと同様
の突起２０，２１をもつたリンク１８を連結し、
真空しや断器３２の可動側接触子３９を駆動する
ロツド１３に設けたローラ２２と突起２０があそ
びを持つて係合するように構成し、さらに、所定
の変位になつたとき突起２１が固定部分に設けた
ローラ２６に当接してヒンジ１８を上方に押し上
げることにより、突起２０とローラ２２の係合を
解除し、ばね５３の力で可動側接触子を閉路位置
にもどすよう構成してものである。

真空しや断器をしや断動作後再閉路することの
効果は、先ず、第一に、真空しや断器により大電
流を投入すると接触部の溶着が発生し、しや断特
性を低下させるためで、閉路は無電弧の状態で行
なうのが好ましいこと、第二は、一般に、ガスし
や断器の閉路速度が真空しや断器より速いため、
同時に閉路するような構成とすると真空しや断器
の信頼性を低下させることになるためである。

真空しや断器の開離時刻および再閉路時刻は、
パツフア型しや断器のしや断特性と密接な関係が
ある。前述のように、パツフア型ガスしや断器の
絶縁特性が十分に確立された時点で真空しや断器
のしや断特性が得られる状態になるようにするの
が好ましい。一般に、パツフア型ガスしや断器で
絶縁耐圧が向上するのは、固定接触子がノズルを
抜け出した後であり、仮にこれを以前に真空しや
断器を開離して再起電圧上昇率の高い初期部分を
クリアしたとしても、再起電圧の波高値が印加さ
れるとパツフア型ガスしや断器も耐圧することが
できず、しや断装置全体として絶縁破壊に至りし
や断不成功を招くことになる。したがつて、真空
しや断器の開離時刻は、パツフア型ガスしや断器
の開離時刻とほぼ同時に選定することが好まし
い。こうすることにより、真空しや断器が十分な
絶縁回復特性を得るまでの時間にほぼ等しい時間
で、パツフア型ガスしや断器の絶縁特性が所要の
性能に達することが可能となる。

また、再閉路時刻については、真空しや断器が
十分な絶縁回復特性を確立した後、少くとも、
0.0.5サイクルはその特性を持続する必要があり、
本実施例では突起２１がローラ２６に当接して突
起２０をローラ２２からはずすのは、真空しや断
器の接触子開離後0.5サイクル以降、パツフア型
しや断器が全ストローク動作する以前にすること
が必要である。

本実施例によれば、接地タンク型ガス絶縁方式
のしや断装置で熱破壊特性がすぐれ、かつ、高電
圧に耐えるしや断装置を実現できる。

第３図は、本発明になる他の好適な実施例の一
つで、碍子型しや断器に応用したものである。真
空しや断器３２、パツフア型ガスしや断器３３が
SF₆ガスを封入した碍管６１内に収納されてい
る。本実施例においても、レバー４７，４８の腕
の長さを変え、パツフア芸ガスしや断器のストロ
ークに対して真空しや断器のストロークを短かく
し、さらに真空しや断器の開極時刻を遅延させ、
パツフア型ガスしや断器が十分な絶縁耐力を確保
し、電流しや断後の再起電圧波高値をクリアでき
る状態で真空しや断器の絶縁回復特性のすぐれた
状態になるようにしている。そのため、本実施例
では、レバー４７にフツク機能を設け、真空しや
断器の可動接触子３９の駆動ロツド１３にヒンジ
６２を結合し、ヒンジ６２に突起６３を設け、突
起６３とレバーのフツク部６４を係合した状態で
駆動し、所定の変位だけストロークした時点でフ
ツク部を解放し、バネ５３の力で真空しや断器を
閉路させる。真空しや断器の開離時刻の遅延は、
固定側接触子３８をバネ６５で所定の距離だけ可
動側接触子に追従させることにより行なう。

本実施例によれば、熱破壊特性がすぐれ、か
つ、高電圧に耐える碍子型でガス絶縁方式のしや
断装置を実現できる。

第４図は、本発明になる他の実施例で、パツフ
ア型ガスしや断器が２点直列に構成され、かつ、
真空しや断器がさらに１点直列に配置された構造
のものである。本実施例にも、真空しや断器の接
触子開離時刻をパツフア型ガスしや断器より遅延
させ、パツフア型ガスしや断器が絶縁特性を十分
に確保し、電流しや断後の再起電圧波高値をクリ
アできる状態になつた時点で、真空しや断器の絶
縁回復特性のすぐれた状態が実現できるようにし
ている。また、真空しや断器のストロークは、パ
ツフア型しや断器のストロークより短かくなるよ
うにレバー７１で調整する。さらに、真空しや断
器は、所定の変位ストロークした時点で再閉路動
作に移行することは、第２図に示したメカニズム
を応用することにより可能である。

なお、本実施例では、絶縁操作ロツド４３に係
合されたパツフア型しや断部を駆動するためのヒ
ンジ７２，７３は絶縁物で構成することが必要で
ある。

本実施例によれば、パツフア型しや断器が２点
直列に接続された高電圧しや断器で、熱破壊特性
のすぐれた大容量しや断装置を実現できる。な
お、本発明は、パツフア型しや断器が３点以上の
多点切しや断器にも応用できる。

本発明によれば、パツフア型しや断器の高い絶
縁特性と真空しや断器のすぐれた絶縁回復特性を
利用して、高電圧・大容量しや断装置を小型で信
頼性高く実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の部分断面図、第２図は本発明の
一実施例の部分断面図、第３図は本発明の他の実
施例の縦断面図、第４図は本発明のさらに他の実
施例の原理構造図である。 ３１…ガス容器、３２…真空しや断器、３３…
パツフア型ガスしや断器、４７，４８…レバー、
１８…リンク、２０，２１…突起、２２，２６…
ローラ、５３…ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁・消弧性ガスを封入した容器内に、パツ
   フア方式によるしや断部と、このしや断部と電気
   的に直列に接続した真空中でのしや断部と、前記
   しや断部を開閉路駆動する駆動機構とを備えたし
   や断部装置において、前記真空中でのしや断部の
   動作工程が前記パツフア方式によるしや断部の動
   作工程より短かく、開路動作時、前記真空中での
   しや断部の接触子開離時刻が、前記パツフア方式
   によるしや断部の接触子開離時刻より遅らされ、
   前記真空中でのしや断部が、しや断動作工程完了
   以前に閉路動作に移行し、しや断動作完了後に
   は、閉路状態にあるように前記駆動機構を構成し
   たことを特徴とするしや断装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のしや断装置にお
   いて、前記真空中でのしや断部の接触子開離時刻
   が前記パツフア方式によるしや断部において固定
   接触子がノズルを抜け出す時刻とほぼ一致するよ
   うに前記駆動機構を構成したことを特徴とするし
   や断装置。 ３ 特許請求の範囲第１項および第２項記載のし
   や断装置において、前記真空中でのしや断部の閉
   路動作に移行する時刻が、接触子開離後、電流周
   波数0.5サイクル以降であるように前記駆動機構
   を構成したことを特徴とするしや断装置。