JPS58218720A - しや断装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、真空しゃ断器と真空しゃ断器以外のしゃ断器
、たとえばＳＦ６ガスしゃ断器、空気しゃ断器あるいは
油しゃ断器等とを直列に接続したしゃ断装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近電力の消費の増加に伴ってよシ安定で安価な直流送
電が実用化され、このため直流しゃ断器が製作されつつ
ある。周知のように直流には零点がないので交流しゃ断
器とは異なシ、零点を作る何らかの方法が必要になる。

このため、種力の方法が考えられているが、現在量も実
用的な方法は直流電流に対し何等かの方法によって高周
波の電流を作り出し、−こ、れを直流電流に重畳させ電
流に零点を作ってしゃ断する方法である。そして、この
ような方、式の直流しゃ断器を超高圧の直流送電系−に
用いるためにはしゃ断器は交流の場合と同様に早い電流
減少率ｄｉ／ｄｔと早“電圧上昇率゛“／ｄ１−耐える
能力が必要となる。

第１図は直流送電線路“に破−′で囲む直流しゃ断装置
を接続した電気回路図を示すものであシ、今図示しない
交流発電系からの交流を直流変換器、にょシ直流に変換
’Ｌ、？ニー’、ＩＤＭヮを線路、直列に接続された平
滑リアクトル２を介して矢印３方向に送電していると仮
足する。そして、この回路に直流しゃ断器、４を直列に
接続し、この回路をしゃ断しようとする場合、以下の方
法によって直流のしゃ断がなされる。

すなわち、直流しゃ断器４のしゃ断部５を開極させ、電
極間隙を十分に開く。次に、高層、波電流発生器７を動
作させ、破Ｍ８で示すルーノに高周波電流を流し、しゃ
断部５で直流電流に１！！：させる。これによシ、しゃ
断部５には電流の零点が作られ電流はしゃ断される。こ
のとき、平滑リアクトル２にはしゃ断した電流の値と平
滑リアクトル２のインダクタンス値によってきまる膨大
なエネルギーが蓄えられるが、これはエネルギー吸収装
置９によって処理され、線路に異常に電圧が発生しない
ようにおさえる。このエネルギー吸収装置９は大容搬の
抵抗あるいは非直線性の特性を持つ抵抗体、例えば酸化
亜鉛を主体とするバリスターで作られる。ｉ　タ、この
エネルギー吸収装置９が制限する電圧がしゃ断部５の回
復電圧として与えられる。なお、−第２図はこのときの
電圧の状況を模式的に示すもので、図中、ａは非しゃ断
時における電圧、ｂはしゃ断の際における電圧、Ｃはエ
ネルギー吸収装置９が制限する電圧である。したがって
、しゃ断部５は破線で示す高周波電流の高い電流減少率
ｄ　ｌ／ｄ　ｔと回復電圧の高い電圧上昇率ｄｖ／ｄｔ
及びエネルギー吸収装置９が制限する冒い回復電圧に耐
えなければならない。これらの諸定数はしゃ断する電流
値、しゃ断器が使用される回路電圧およびエネルギー吸
収装置９が制限する電圧等によって決定されるが、しゃ
断器に求められる性能および現在における技術から制限
があシ、現存する又流しゃ断器における能力では不足で
ある。すなわち、第２図で示す高周波電流の早い電流傾
斜率は１５０〜２００７μｍｅｅｔ回復電圧の初期部の
電圧上昇率は１０〜２０ｋＶ／、ａｓｅｅ以上となシ、
回復電圧の最高値は例えば２５０ｋＶの直流回路電圧（
Ｄ場合３５０〜４２０ｋｖ〜４４０に■１′。

５００　ｋＶの回路では７５０〜８５０ｋＶにも達する
。　　　′このようなしゃ断器の責務は現在最も優れた
し中断器と考えられている真空しゃ断器とＳＦ６ガスし
ゃ断器のし中断性能を例に取って比較してみると、例え
ば真空しゃ断器では電流の傾向率において最も優れたも
ので８０〜１５〇八／ｌ’ｓｅｃ　％電圧上昇率は６０
　ｋＶ／μｓｅｃ程度までは耐えることができると予想
される。しかし、現状の交流系における真空しゃ断器の
足格７２ｋＶ〜１２５　ｋＶ程度までしか製作されてお
らず、また最大の欠陥は再点弧の発生を防ぐ完全な対策
が不明であるため、再点弧発生の虞れがあり、直流にお
いては再点弧が一旦発生すると再びしゃ断することは不
可能となる。一方、ＳＦ６ガスしゃ断器での電流零点近
傍特性は２０〜３０Ａ／μｓｅｃであシ、大きくとも５
０Ａ／μＩＩｅＣで２　ｋＶ７４ｓｅｃ程度の責務が最
高のしゃ断能力となり、これ以上の責務はしゃ断できな
い。すなわち、いづれか一方のしゃ断器を用いても直流
送電回路におけるしゃ断器としては完全なものを徒供す
ることが困難である。

また、交流回路におけるしゃ断器に求められる性能は４
０ｋＡ（ｒＳｍ−ｓ　）、’５０ｋＡ（ｒｓ　ｍ、　ｓ
　）、将来はさらに大きなしゃ断能力が必要とされてお
り、さらには近距離故障しゃ断や税調しゃ断等年々より
高性能なしゃ断器が必要とされつつある。

これらの条件での最高値を示せば、２７５　ｋＶ、５０
Ｈｚ系の場合で例えばしゃ断電流が６３　ｋＡ（ｒ、ｍ
、８　）であった場合電流減少率ｄｉ／ｄｔは３０　Ａ
／ｐｇｅｃ　、電圧上昇率ｄｖ／ｄｔは１０にη’１ｔ
ｓｅｃにも達する。これらの条件は現在超高圧用のしゃ
断器として最も適していると考えられているＳＦ６ガス
しゃ断器の場合でも、もはやしゃ断可能な限界を越えて
いると考えられる。

したがって、このような用途には真空しゃ断器とＳＦ６
ガスしゃ断器を直列に接続した、−わゆるハイブリッド
形のしゃ断器が最も優れている。これは、真空しゃ断器
の持つ高周波しゃ断能力とガスしゃ断器の持つ優れた絶
縁耐力を合せ持つためである。しかし、ハイブリッド形
しゃ断器を用いても単にこの接続のままでは両者の能力
を発揮することは□できず、電流の零点から回復電圧の
立上シ期間はその回復電圧の大部分を真空し中断器が負
担し、それ以後の回復電ばならない。また、直流送電を
さらに広範に使用してくると、直流しゃ断器に対する要
求も増し、今後は１０〜１５　ｋＡの直流しゃ断器が必
要とされるようになる。

このため、上記したしゃ断時の電流減少率ｄｉ／ｄｔと
電圧上昇率ｄｖ／ｄｔのそれぞれは３００〜４００　Ａ
／、１１１１　、３０〜４０　ｋＶ／、ｃｐｓ以上の責
務に耐える必要が生じてくる。また、１０〜１５　ｋＡ
の電流を通電できる必要があるが、現在の真空しゃ断で
は一般には２０００Ａ〜３０００Ａが限界となっている
。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、その目
的とするところは、可及的に高い電流減少率および電圧
上昇率の責務に耐えることができ、しかも通電可能な電
流値を高くすることができるようにしたしゃ断装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は並列に接続した複数個の真空しゃ断器に薫空し
ゃ断器以外の高電圧用のしゃ断器を直列に接続したこと
を特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図〜第５図を参照しなが
ら説明する。第３図、第４図中１１は有底円筒状のタン
クで、この内部には並列に接続されたたとえば４個の真
空しゃ断器１２゜１３．１４．１５と、真空しゃ断器以
外のしゃ断器たとえば５Ｆ６ｆスしゃ断器１６とが直列
に接続されて配設されている。すなわち、上記真空しゃ
断器Ｊ　２　’、　１３　、１４　、１５は同一円周上
に配設され、その固定電極１２ＩＬ＋１３ｈｒ１４ｈ、
１５ｍは上記タンク１ノ内に固設された絶縁スペーサ１
−７に固定板１８を介して固定されている。また、真空
しゃ断器１２　、　Ｊ　３　、　　　　、’。

１４．１５の可動電極１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ。

１５ｂは連結板１９によって連結されており、この連結
板１９は上記タンク１１の一端部に固設された軸受部２
０を介してタンク１１外へ延出される絶縁ロッド２１に
連接ロツｖ　ｚ　２を介して連結されている。まだ、上
記ＳＦ６ガスしゃ断器１６は゛タンク１１内の軸心部に
記聞され、その固定電極１６ｈは上記絶縁スペーサ１７
に支持されるとともに、これを貫通して上記固定板１８
に■：電気的接続されている。まだ、ＳＦ６ガスしゃ断
器１６の可動電極１６ｂは上記タンク１１の他端部に固
設された軸受部２３を介してタンク１ノ外へ延出される
絶縁ロッド２４に連結されている。そして、操作部２５
からの駆動力が回転レバー２６・・・、ロッド２７・・
・、絶縁ロッド２１，２４を介して伝達されることによ
シ上記可動電極１　ｊ　ｈ　＊　Ｉ　Ｊ　ａ　＋　１４
　ａ　＋　Ｊ５ａ＋１６ｍが対応する固定電極１２ｂ　
、１３ｂ。

１４ｂ、１５ｂ、１６ｂに対して接離するようになって
いる。

また、上記連接ロッド２２はコンタクト２８および導体
２９を介してタンク１１外のブッシング３０に、上記可
動電極１６ｂは軸受部２３および導体３１を介してタン
ク１１外のブッシング３２にそれぞれ電気的に接続され
ている。

そして、しゃ新装装置が投入状態にあるときには、ブッ
シング３０から導入される直流電流は導体２９、コンタ
クト２８、連接ロッド２２、連結板１９、可動電極１２
ｂ、１３ｂ、１４ｂ。

１５ｂ１固定電極１２ｍ＋１３ａ＋１４８＊１５に％固
定電極１６ｈ、可動電極１６ｂ１軸受部２３および導体
３ノを紅でブッシング３２へ導出されるようになってい
る。

なお、タンク１１の内部は完全な密封状態にあり、内部
にはＳＦ６ガスが封入されている。また、４２は真空し
中断器１２．１．９．１４．１５の可動側を固着する可
動弁えである。

第５図は直流送電線路に本発明に係る上記したしゃ断装
置を接続した状態の′電気回路を示すもので、３３は反
流を直流に交換する直流交換器である。そして、この直
流交換器３３により変換された直流は平滑リアクトル３
４、並列に接続された真空しゃ断器１２．１Ｂ、１４，
１５、およびＳＦ６ガスしゃ断器１６を順次介して送電
されるようになっている。また、並列に接続された上記
真空しゃ断器１２．　、１３　、　Ｊ　４　、　Ｊ　５
には非直線抵抗３５が、上記ＳＦ６ガスしゃ断器１６に
はコンデンサ３６がそれぞれ並列に接続されている。さ
らに、直列に接続された真空しゃ断器１２．１３．１４
．１５およびＳＦ６ガスし中断器１６には高周波電流発
生器３７およびエネルギー吸収装置３８がそれぞれ並列
に接続されている。

しかして、この回路をしゃ断する場合、真空しゃ断器１
２．１３，１４．１５およびＳＦ６ガスしゃ断器１６の
それぞれのしゃ断部３９・・・を開極させる。次に、高
周波電流発生器３７を動作させ、破線４０で示すループ
に高周波電流を流し、しゃ断部Ｊ　９　”’に直流電流
に重畳させる。

これによシーシゃ断器３９・・・には電流の零点が作ら
れ電流はしゃ断される。このとき、平滑リアクトル３４
にはし中断した電流の値と平滑リアクトル３４のインダ
クタンス値によってきまる膨大なエネルギーが蓄えられ
るが、これはエネルギー吸収装置３８によって処理され
、異常電圧の発生がおさえられる。そして、このエネル
ギー吸収装置３８が制限する電圧がしゃ断部３９・・・
の回復電圧として与えられる。このときの電圧の状況は
第２図に示す場合と同様である。この場合、し中断部３
９・・・全体には第２図にＣで示す電圧が印加されるが
、電圧の立ち上シの初期部は真空しゃ断器１２，１３，
１４．１５に並列する非直線抵抗体３５によりコンデン
サ３６への充電がなされないだめ、このときの全１．圧
Ｃは真空しゃ断器１２，１３．１４．１５に印加しＳＦ
６ガスしゃ断器１６には印加されない。

しかし、全電圧Ｃが増加し、非直線抵抗体３５が定電圧
の特性を示す時点すなわち全電圧Ｃがさらに上昇すると
非直線抵抗体３５はよシ大きな電流を流し、このためＳ
Ｆ６ガスしゃ断器１６　　　　“と並列するコンデンサ
３６は充電され、その結果、全電圧Ｃの非直線抵抗体３
５が制限する電圧を除いた分をＳＦ６ガスしゃ断器１６
が負担することになる。このような非直線抵抗体３５と
しては酸化亜鉛を主成分とするものが非直線性がよく、
理想的に両者の電圧分担を決定することができる。また
、このような過程において真空しゃ断器１２，１３．１
４’、１５を並列に接続していると、真空しゃ断器１２
　、　Ｊ　３　、１４゜１５に流れる電流は各々の１／
４ずつとなる。これは上記したしゃ断する直流電流も高
周波電流も第１図に示すものと同じであるので、すなわ
ちしゃ断時の電流減少率ｄｉ／ｄｔは１／４に低下した
ことになる。逆に、真空しゃ断器１点の電流減少率ｄ　
ｉ／ｄ　ｔのしゃ断能力は上記したように８０〜１５０
Ｖμｓｅｃであるので並列接続したしゃ断部全体では３
２０〜６００Ａ７／１１８の電流をし中断することがで
きることになる。また、真空しゃ断器の定格通を電流は
一般には２０００Ａ〜３００ＱＡが限度である。しかし
、上記したように今後は１０〜１５ｋＡの直流しゃ断器
が必要とされており、−その時、当然のことながら単一
の真空し中断器では、不可能な所、本発明によれば８ｋ
Ａ−１２ｋＡの通電が可能となる。

第６図は並列する真空しゃ断器１２，１３゜１４．１５
のしゃ断部である真空バルブ３９゜３９．３９．３９に
直列に分流用の素子４ノ。

４１．４１．４１を接続した他の実施例であるとの方式
は第４図の実施例で並列する真空バルブ３９，３９．３
９．３９に電流■、が均等に分流しない處れがあるため
、この欠点を改善している。この分流素子４１．４１．
４１．４１はインダクタンス分と抵抗分を合せ持つもの
である。すなわち、第４図の実施例で、真空バルブ３９
．３９，３９，３９の直流電流の分流は連接ロッド２２
とＳＦ６ガスしゃ断器１６の可動電極１６ｂとの間での
各真空バルブ３９．３９゜３９．３９の直流抵抗によっ
て決定される。したがって、この間の抵抗値を均一にす
る抵抗を素子４１．４１．４１．４１によって作り出し
、その間の分流を均一にするものである。また、上町し
た方法によって直流電流もしゃ断する場合は、振動電流
の分流は上記連接ロッド２２とＳＦ６ガスしゃ断器１６
の可動電極１６ｂとの間での各真空バルブ３９　、３９
　、３９　、３９のインダクタンスによって決まる。し
たがって、直流電流の場合と同様にこの間のインダクタ
ンスを素子４１．４１．４１．４１によって均一にする
。また、素子４１．４１，４１．４１は抵抗分を持った
導体を・ぐネ状にまけたものである。

しだがって、素子４１，４１．４１．４１としては抵抗
とインダクタンスを別々な機能とする分流素子を取付け
ても同様な効果となる。

第７図はさらに他の実施例を示すもので、第３図で示す
分圧素子３６を真空バルブ３９　、３９゜３９に並列さ
せた時の状態を示す。この場合では３個の真空ノ々ルプ
３９．３９．３９を並列に接続しており、分圧素子３５
は第８図に示すように可動押え４２と連結板１８に取付
けられている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、高い電流減少率お
よび電圧上昇率の責務に耐えることができ、しかも通電
可能な電流値を高くすることができる等優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す電気回路図、第２図は同実施例に
おける電圧と時間との関係図、第３図は同実施例の電気
回路図、第６図は他の実施例を示す断面図、第７図はさ
らに他の実施例を示す縦断正面図、第８図は同実施例の
側面図である。 １２．１３．１４．１５・・・真空しゃ断器、１６・・
・真空しゃ断器以外のしゃ断器（ＳＦ６ガスしゃ断器）
。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦　　　　　　
　　　１゛ヤ第・１図 １２ 第５図 ８ 楯６図 第７図 探

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）並列に接続した複数個の真空し中断器に真空しゃ
   断器以外の高電圧用のしゃ断器を直列に接続したことを
   特徴とするしゃ断装置。
2. （２）複数個の真空しゃ断器は同一円周上に配置された
   特許請求の範囲第１項記載のしゃ断装置０
3. （３）複数個の真空しゃ断器は同時に開閉操作される特
   許請求の範囲第１項記載のし中断装置、