JPH11136818A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御し易く、小形で経済的な制動抵抗装置用
ガス絶縁開閉装置を実現する。 【解決手段】 所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置４
を構成する変圧器ユニット６、母線接続ユニット７、お
よび送電線ユニット８を配置し、さらに、ガス絶縁開閉
装置の主母線９、１０に接続される制動抵抗装置１８を
上記配置空間内の空きスペースに設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電力系統の発変電
分野で使用される制動抵抗装置用のガス絶縁開閉装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１６は電気学会誌Ｖｏｌ．９１、Ｎ
ｏ．５、９４０−９４９頁「巨大電力輸送に伴う系統安
定用制動抵抗装置（ＳＤＲ）の開発研究について」に記
載された制動抵抗装置を適用した発電所の単線図、図１
７はその制動抵抗装置回路の側面図、図１８はその制動
抵抗装置の断面図である。これらの図において、２３は
発電所、２４は発電機、２５は変圧器、２６は後述する
制動抵抗装置回路を含む気中開閉装置、２７は制動抵抗
装置回路、２８は変圧器回路、２９は母線接続回路、３
０は送電線回路、３１ａおよび３１ｂは主母線、３２は
断路器、３３は遮断器、３４は変流器、３５は制動抵抗
装置である。

【０００３】図１８は制動抵抗装置３５を示す断面図
で、図において、３５ａは容器、３５ｂはベース、３５
ｃは基礎円筒、３５ｄは絶縁筒、３５ｅは抵抗体、３５
ｆおよび３５ｇはコイル支え、３５ｈはカバー、３５ｉ
はブッシング、３５ｊは絶縁油である。この制動抵抗装
置３５は、図１７に示すように遮断器３３、断路器３２
と組み合わされて制動抵抗装置回路２７を構成してお
り、図１７におけるｄ１は制動抵抗装置回路２７の長
さ、ｗ１はその幅、ｈ１はその高さである。

【０００４】次に動作を説明する。図１６および図１７
において、制動抵抗装置３５は主母線３１ａおよび３１
ｂに断路器３２の閉状態、遮断器３３の開状態で接続さ
れている。母線接続回路２９の遮断器３３の開状態で発
電機２４が運転状態のとき送電線等での短絡により送電
線回路３０が開放すると、発電機２４の負荷が急になく
なり、発電機２４が脱調して、再閉路ができなくなる。
この事象を防止するため、制動抵抗装置３５は遮断器３
３の閉動作により母線に接続され、一定時間後に遮断器
３３の開動作により再度切り離され、この間に送電線回
路３０の再閉路が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の制動
抵抗装置３５は気中絶縁機器で構成され、さらに他の気
中絶縁機器で接続されているため、制動抵抗装置回路２
７の長さｄ１、幅ｗ１、高さｈ１が大きくなるという問
題点を有していた。また、制動抵抗装置３５の容量を増
加させるとさらに大きなスペースが必要になるため、容
量増加に対応しにくいという問題点も有していた。

【０００６】また、制動抵抗装置３５の抵抗体３５ｅ
は、絶縁油３５ｊを満たした容器３５ａ内に収納されて
いるため、不燃性ではなく、防火上の対策が必要とな
り、総合的なコスト面では高いという問題点を有してい
た。

【０００７】また、図１５は制動抵抗装置３５の投入時
の発電機への影響を解析したグラフであるが、上記従来
の遮断器の投入時間は０．１秒、遮断時間は０．０５秒
と長く、図１５に示すように、制動抵抗装置の投入時の
発電機の相差角の変動が大きくなり、制動抵抗装置を制
御し難いという問題点を有していた。

【０００８】さらに、図１６に示すように、制動抵抗装
置３５は各母線に接続されるため、二組必要となり、コ
スト面でも高くなるという問題点を有していた。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、制動抵抗装置を制御し易く、小
形で、経済的なガス絶縁開閉装置を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るガス絶縁
開閉装置は、所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置を構
成する変圧器ユニット、母線接続ユニット、および送電
線ユニットを配置し、さらに、ガス絶縁開閉装置の主母
線に接続される制動抵抗装置を上記配置空間内の空きス
ペースに設置したものである。

【００１１】また、所定の配置空間内にガス絶縁開閉装
置を構成する変圧器ユニット、母線接続ユニット、およ
び送電線ユニットを配置し、さらに、ガス絶縁開閉装置
の主母線に接続される制動抵抗装置を上記変圧器ユニッ
トの配置位置より母線に沿って外側に設置したものであ
る。

【００１２】また、二重母線方式のガス絶縁開閉装置に
おいて、所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置を構成す
る変圧器ユニット、二台の遮断器で構成される母線接続
ユニット、送電線ユニット、およびガス絶縁開閉装置の
主母線に接続される制動抵抗装置を配置し、上記制動抵
抗装置を上記二台の遮断器の接続部に接続するようにし
たものである。

【００１３】また、上記構成において、制動抵抗装置を
母線に接離する遮断器と直列に、投入専用開閉器を設置
したものである。

【００１４】また、制動抵抗装置を母線に接離する遮断
器と直列に、サイリスタを逆並列に接続した半導体開閉
器を設置したものである。

【００１５】また、半導体開閉器は、そのサイリスタを
ガス絶縁された容器内に収納して構成している。

【００１６】また、制動抵抗装置は、その抵抗体をガス
絶縁された容器内に収納して構成している。

【００１７】また、制動抵抗装置は、直列に積層された
抵抗体をバネ導体で加圧した抵抗体セットを複数個並列
に接続して、複数個並列に接続した上記抵抗体セットの
中心軸線を上記抵抗体セットを収納する容器の中心軸線
とほぼ平行になるように配置している。

【００１８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明のガス絶縁開閉装置を採
用した発電所の単線図、図２はそのガス絶縁開閉装置の
平面図、図３はその側面図である。図１乃至図３におい
て、１は発電所、２は発電機、３は変圧器、４はガス絶
縁開閉装置、５は制動抵抗装置ユニット、６は変圧器ユ
ニット、７は母線接続ユニット、８は送電線ユニット、
９および１０は主母線、１１は断路器、１２は遮断器、
１３は変流器、１４は避雷器、１５は電圧変成器、１６
は接地開閉器、１７はブッシング、１８は制動抵抗装
置、１９は送電線である。図２、図３において、ｄ２は
ガス絶縁開閉装置４の長さ、ｗ２はその幅、ｈ２はその
高さである。

【００１９】図４はガス絶縁方式の制動抵抗装置１８の
断面図であり、１８ａは容器、１８ｂは上蓋、１８ｃは
ベース、１８ｄは絶縁スペーサ、１８ｅは導体、１８ｆ
はシールド導体、１８ｇ、１８ｈ、１８ｉは取付け台、
１８ｊ、１８ｋは支持絶縁物、１８ｍは絶縁棒、１８ｎ
は抵抗体、１８ｐはばね導体、１８ｑは固定金具、１８
ｒは接地用ブッシング、１８ｓは導体、１８ｔは抵抗体
１８ｎとバネ導体１８ｐとからなる抵抗体セットであ
る。

【００２０】図４に示す制動抵抗装置１８は、０．５Ｍ
Ｐａ程度のＳＦ６ガス等の絶縁ガスを充填した容器１８
ａ内に、直列に積層された抵抗体１８ｎをバネ導体１８
Ｐで加圧した状態の抵抗体セット１８ｔを複数個並列に
して複数段にし、取付け台１８ｇ、１８ｈ、１８ｉに固
定金具１８ｑ等により固定し、複数個の支持絶縁物１８
ｊおよび１８ｋにより固定支持したものからなる。抵抗
体１８ｎは図４に示すように穴明き円盤でもよいし、単
なる円盤でもよく、また熱容量を増やすため金属導体を
挟むようにしてもよい。直列に積層された抵抗体１８ｎ
をバネ導体１８ｐで加圧した状態の抵抗体セット１８ｔ
は、複数個並列に配置されるため、その中心軸線を揃え
て、容器１８ａの中心軸線とほぼ平行にすると、容器１
８ａ内に効率的に配置でき、容器１８ａの直径を小さく
できると共に、全体としての剛性が向上して、耐震性を
向上させることができる。安価で小さい抵抗体１８ｎを
多数直並列に配置することにより、制動抵抗装置１８が
小さく構成されるため、制動抵抗装置１８自体が従来の
ものに比べて小形軽量となる。

【００２１】次に動作を説明する。図１乃至図３におい
て、制動抵抗装置１８は主母線９および１０に断路器１
１の閉状態、遮断器１２の開状態で接続されている。母
線接続ユニット７の遮断器１２の開状態で発電機２が運
転状態のとき、送電線等での短絡により送電線ユニット
８が開放すると、発電機２の負荷が急になくなり、発電
機２が脱調して再閉路ができなくなる。この事象を防止
するため、制動抵抗装置１８は遮断器１２の閉動作によ
り母線に接続され、一定時間後に遮断器１２の開動作に
より再度切り離され、送電線ユニット８の再閉路が行わ
れる。

【００２２】このような発電所内におけるガス絶縁開閉
装置４は、ユニット化された各機器が図２に破線で示す
敷地内に配置されたものからなっている。ここでは、制
動抵抗装置１８を初め各構成機器がガス絶縁機器で構成
されており、しかも制動抵抗装置ユニット５は、変圧器
ユニット６、母線接続ユニット７、送電線ユニット８等
を配置したときの空きスペースに配置されているため、
ガス絶縁開閉装置４全体の長さｄ２、幅ｗ２、高さｈ２
は、従来の気中絶縁機器を用いた装置に比べて大幅に小
さくなり、必要敷地が小さくなり、経済的に構成でき
る。

【００２３】特に、図２に示すように、制動抵抗装置１
８を有する制動抵抗装置ユニット５を変圧器ユニット６
等の外側（図２では上側および下側）に配置すると、大
きな寸法を有する制動抵抗装置ユニット５により主母線
９および１０の長さが長くなることがなくなり、ガス絶
縁開閉装置４を小形かつ経済的に構成できる。また、図
２では三相の制動抵抗装置１８を上部より見て三角形に
配置しているが、制動抵抗装置１８の容量が大きくな
り、制動抵抗装置１８を一直線に配置したり、ばらばら
に配置したりする必要が生じる場合にも、制動抵抗装置
１８をガス絶縁開閉装置４の空いたスペース、例えば図
２にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで示す空きスペースに配置する
ことにより、ガス絶縁開閉装置４を小形にすることがで
きる。図２では、制動抵抗装置１８自体を相分離形で構
成した例であるが、相分離形にせず一個の容器に収納し
た三相一括形で構成してもよい。図１および図２は、二
重母線方式のガス絶縁開閉装置の事例を示しているが、
単母線方式、リング母線方式、１．５ＣＢ方式でも効果
は同様である。

【００２４】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を図について説明する。なお、図１乃至図３の各部
に相当する部分には同一符号を付して説明を省略する。
図５はこの発明の実施の形態２に係るガス絶縁開閉装置
の平面図である。図において、ｄ３はガス絶縁開閉装置
４の長さ、ｗ３はその幅、ｈ３はその高さである。この
実施の形態２の制動抵抗装置ユニット５では、制動抵抗
装置１８が二組並列に設けられている。発電機の台数が
増加した場合、制動抵抗装置１８の容量を増加させる必
要があるが、図５に示すように、追加すべき制動抵抗装
置１８をガス絶縁開閉装置４の空きスペース（Ａ、Ｄ領
域）に配置することにより、全体の敷地面積を増加する
ことなく容易に増設することができる。制動抵抗装置１
８をガス絶縁開閉装置４の変圧器ユニット６の外側（図
５の上側および下側）に配置することにより、経済的な
発電所機器の増強が可能となる。図５のｄ３、ｗ３、ｈ
３寸法は図２および図３のｄ２、ｗ２、ｈ２寸法とほほ
同じである。

【００２５】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３を図について説明する。図６はこの発明の実施の形
態３に係るガス絶縁開閉装置を採用した発電所の単線
図、図７はそのガス絶縁開閉装置の平面図、図８はその
側面図、図９はこの実施の形態で使用される投入専用の
開閉器の断面図である。図６乃至図９において、２０は
投入専用の開閉器、２０ａは容器、２０ｂはマンホー
ル、２０ｃは絶縁筒、２０ｄは接続導体、２０ｅは固定
接触子、２０ｆは固定シールド、２０ｇは可動接触子、
２０ｈは可動シールド、２０ｉは絶縁操作棒、２０ｊは
支持絶縁物、２０ｋは機構部、２０ｍは操作装置、２０
ｎは絶縁スペーサである。図７および図８のｄ４はガス
絶縁開閉装置４の長さ、ｗ４はその幅、ｈ４はその高さ
である。その他の構成は図１乃至図３と同様なので、同
一符号を付して説明を省略する。

【００２６】次に動作を説明する。図６乃至図８に示す
実施の形態２の制動抵抗装置ユニットにおいては、遮断
器１２と直列に投入専用の開閉器２０が配置され、制動
抵抗装置１８に接続されている。投入専用の開閉器２０
は図９に示すように、固定接触子２０ｅと可動接触子２
０ｇ間の距離を短くして、可動部の質量を軽量化して、
操作装置２０ｍの大きな操作力を投入側に適用すること
により、投入専用の開閉器２０の投入時間を０．０２秒
程度と大幅に短くしている。投入専用の開閉器２０に大
電流遮断性能は持たせていない。

【００２７】制動抵抗装置１８を投入する場合、遮断器
１２の閉状態で、投入専用の開閉器２０を投入し、制動
抵抗装置１８を開放する場合、投入専用の開閉器２０の
閉状態で遮断器１２を開放する。また、遮断は遮断器１
２により行い、投入は投入専用の開閉器２０により行う
ように、電気的あるいは機械的インターロックを掛ける
ようにしている。図１５は制動抵抗装置投入時の発電機
への影響を解析したグラフであるが、図１５に示すよう
に、制動抵抗装置１８の投入時間を大幅に短くすること
により、制動抵抗装置１８の接続、開放が高速に制御で
きるようになり、電力系統短絡時の発電機の安定度を大
幅に増すことができる。

【００２８】実施の形態４．以下、この発明の実施の形
態４を図について説明する。図１０はこの発明の実施の
形態４に係るガス絶縁開閉装置を採用した発電所の単線
図、図１１はそのガス絶縁開閉装置の平面図、図１２は
その側面図である。図１０乃至図１２において、２１は
分岐母線、２２は遮断器あるいは投入専用の開閉器であ
る。図１１および図１２において、ｄ５はガス絶縁開閉
装置４の長さ、ｗ５はその幅、ｈ５はその高さである。
その他図１乃至図３のものに相当する部分には同一符号
を付して説明を省略する。

【００２９】以下、動作を説明する。母線接続ユニット
７において、遮断器１２を二台直列にして主母線９およ
び１０を接続し、二台の遮断器１２を結ぶ分岐母線２１
より制動抵抗装置１８を開閉する遮断器あるいは投入専
用の開閉器２２が接続されている。制動抵抗装置ユニッ
ト５一台が両主母線９、１０に接続できるようになって
いるため、制動抵抗装置ユニット５は一台でよく、図１
および図６の事例よりも少ないユニット数で構成でき、
経済的であると共に、ガス絶縁開閉装置４の幅ｗ５を大
幅に小さくできる。

【００３０】また、遮断器１２が二台直列に接続され、
短絡等の故障点検出用に変流器１３が遮断器１２の両側
に配置されているため、短絡等の故障が主母線あるいは
遮断器に発生しても、母線保護リレーにより、事故点が
切り離されて、少なくとも一方の発電機２の運転を継続
することができ、さらに送電線事故時にも発電機２の運
転を継続でき、発電機の運用性および電力系統の信頼度
を大幅に向上することができる。

【００３１】実施の形態５．以下、この発明の実施の形
態５を図について説明する。図１３はこの発明の実施の
形態５に係るガス絶縁開閉装置を採用した発電所の単線
図、図１４はそのガス絶縁開閉装置に使用される半導体
開閉器の断面図である。図１３および図１４において、
３６は制動抵抗装置ユニット５に設けられた半導体開閉
器、３６ａはサイリスタを逆並列に接続したモジュー
ル、３６ｂは容器、３６ｃはマンホール、３６ｄはベー
ス、３６ｅは支持絶縁物、３６ｆは支持絶縁物、３６ｇ
は制御用光ファイバ部、３６ｈは制御箱、３６ｉは導
体、３６ｊはシールド、３６ｋは絶縁スペーサ、３６ｍ
は架台である。その他の構成において、図１のものに相
当する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３２】次に動作を説明する。図１３において、半
導体開閉器３６は、遮断器１２を介して主母線９あるい
は１０に接続され、制動抵抗装置１８の開閉を制御信号
に基づいて高速で制御し、制動抵抗装置１８による発電
機２の安定度制御が最適になるように制御する。従っ
て、電力系統の安定度向上に大きな効果を発揮できる。
半導体開閉器３６はサイリスタを逆並列に接続した半導
体装置であり、ノイズに強い光ファイバによる光制御
で、通常１／２サイクル以内の高速制御がなされてい
る。通常の運転時には、制動抵抗装置１８は母線９、１
０より切り離して運転されるため、半導体開閉器３６に
は電流が流れず、損失はほとんどなく、また制動抵抗装
置１８の通電時でもその通電時間は２秒以下であるため
損失は少なく、大きな冷却装置は不要である。図１４に
示すように、半導体開閉器３６の構成部はガス絶縁容器
内に配置されているため、絶縁距離が短くなり、大幅に
小形化が図られている。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るガス絶縁
開閉装置は、複数個のユニットをガス絶縁機器で構成
し、これらユニット配置の空きスペースに制動抵抗装置
を配置しているため、ガス絶縁開閉装置の設置スペース
を小さくすることができる。

【００３４】また、制動抵抗装置ユニットを変圧器ユニ
ットの外側に配置することにより、空きスペースの利用
効率がより高まり、制動抵抗装置の増設にも簡単に対応
できる。

【００３５】また、特殊な開閉器や半導体装置を用いて
制動抵抗装置を制御するため制御しやすく、母線への投
入時間を短くできるので、電力系統を一層安定して運用
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係るガス絶縁開閉
装置を採用した発電所の単線図である。

【図２】 実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置を示す
平面図である。

【図３】 実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置を示す
側面図である。

【図４】 実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置に使用
される制動抵抗装置を示す断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態２に係るガス絶縁開閉
装置を示す平面図である。

【図６】 この発明の実施の形態３に係るガス絶縁開閉
装置を採用した発電所の単線図である。

【図７】 実施の形態３に係るガス絶縁開閉装置を示す
平面図である。

【図８】 実施の形態３に係るガス絶縁開閉装置を示す
側面図である。

【図９】 実施の形態３に係るガス絶縁開閉装置で使用
される投入専用の開閉器を示す断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４に係るガス絶縁開
閉装置を採用した発電所の単線図である。

【図１１】 実施の形態４に係るガス絶縁開閉装置を示
す平面図である。

【図１２】 実施の形態４に係るガス絶縁開閉装置を示
す側面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５に係るガス絶縁開
閉装置を採用した発電所の単線図である。

【図１４】 実施の形態５に係るガス絶縁開閉装置で使
用される半導体開閉器を示す断面図である。

【図１５】 制動抵抗装置の動作を解析したグラフであ
る。

【図１６】 従来の発電所の単線図である。

【図１７】 従来の気中絶縁開閉装置回路を示す側面図
である。

【図１８】 従来の制動抵抗装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 発電所、２ 発電機、３ 変圧器、４ ガス絶縁開
閉装置、５ 制動抵抗装置ユニット、６ 変圧器ユニッ
ト、７ 母線接続ユニット、８ 送電線ユニット、９
主母線、１０ 主母線、１１ 断路器、１２ 遮断器、
１３ 変流器、１４ 避雷器、１５ 電圧変成器、１６
接地開閉器、１７ ブッシング、１８ 制動抵抗装
置、１８ａ 容器、１８ｎ 抵抗体、１８ｔ 抵抗体セ
ット、１９ 送電線、２０ 投入専用の開閉器、２０ａ
容器、２０ｅ 固定接触子、２０ｇ 可動接触子、２
０ｍ 操作装置、２１ 分岐母線、２２ 遮断器または
投入専用の開閉器、３６ 半導体開閉器、３６ａ サイ
リスタモジュール、３６ｂ 容器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置を
   構成する変圧器ユニット、母線接続ユニット、および送
   電線ユニットを配置し、さらに、ガス絶縁開閉装置の主
   母線に接続される制動抵抗装置を上記配置空間内の空き
   スペースに設置したことを特徴とするガス絶縁開閉装
   置。
2. 【請求項２】 所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置を
   構成する変圧器ユニット、母線接続ユニット、および送
   電線ユニットを配置し、さらに、ガス絶縁開閉装置の主
   母線に接続される制動抵抗装置を上記変圧器ユニットの
   配置位置より母線に沿って外側に設置したことを特徴と
   するガス絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】 二重母線方式のガス絶縁開閉装置におい
   て、所定の配置空間内にガス絶縁開閉装置を構成する変
   圧器ユニット、二台の遮断器で構成される母線接続ユニ
   ット、送電線ユニット、およびガス絶縁開閉装置の主母
   線に接続される制動抵抗装置を配置し、上記制動抵抗装
   置を上記二台の遮断器の接続部に接続するようにしたこ
   とを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 【請求項４】 制動抵抗装置を母線に接離する遮断器と
   直列に、投入専用開閉器を設置したことを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のガス絶縁開閉
   装置。
5. 【請求項５】 制動抵抗装置を母線に接離する遮断器と
   直列に、サイリスタを逆並列に接続した半導体開閉器を
   設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
   れか一項記載のガス絶縁開閉装置。
6. 【請求項６】 半導体開閉器は、そのサイリスタがガス
   絶縁された容器内に収納されていることを特徴とする請
   求項５記載のガス絶縁開閉装置。
7. 【請求項７】 制動抵抗装置は、その抵抗体がガス絶縁
   された容器内に収納されていることを特徴とする請求項
   １乃至請求項６のいずれか一項記載のガス絶縁開閉装
   置。
8. 【請求項８】 制動抵抗装置は、直列に積層された抵抗
   体をバネ導体で加圧した抵抗体セットを複数個並列に接
   続して、複数個並列に接続した上記抵抗体セットの中心
   軸線を上記抵抗体セットを収納する容器の中心軸線とほ
   ぼ平行になるように配置したことを特徴とする請求項７
   記載のガス絶縁開閉装置。