(57)【要約】【課題】電力回線を開閉する開閉器が多数配置されるＧＩＳ装置の開閉器操作用電磁アクチュエータ用の消耗品である制御用回路やコンデンサの保守点検箇所、制御ケーブルの長さおよびそのスペース、配線インピーダンスの低減化を図る。【解決手段】複数の開閉器５，５ａ，６，８，８ａが設けられた開閉装置１００の近傍に開閉器５，５ａ，６，８，８ａに対応して設けられた電磁アクチュエータ９１を収納した操作盤９と開閉器の台数より少ない台数で少なくとも１台以上の操作盤９内に制御する励磁電流制御回路２０とを備え、この励磁電流制御回路２０が該回路２０内の切替手段２３により、開閉器５，５ａ，６，８，８ａを選択して開閉制御する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力回線の開閉装置に設けられた電磁操作式開閉器の開閉制御システムであって、前記開閉装置には複数台の開閉器が設けられているとともに、前記開閉器のそれぞれに対応して該開閉器の開閉を行う電磁操作機を収納した操作盤が設けられており、前記複数台の開閉器の台数よりも少ない台数であって、少なくとも１台以上の前記操作盤内には、前記電磁操作機を動作させるための励磁電流ＯＮ，ＯＦＦスイッチと前記開閉器を切り替えるスイッチとが設けられた励磁電流制御回路が設けられており、該励磁電流制御回路の前記切り替えスイッチによって、操作対象の開閉器が選択されて開閉制御されることを特徴とする電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【請求項２】
複数相の電力回線の開閉装置に設けられた電磁操作式開閉器の開閉制御システムであって、
前記開閉装置は各相毎に複数台が直列に並ぶように配置されており、前記開閉装置には複数台の開閉器が設けられているとともに、前記開閉器のそれぞれに対応して該開閉器の開閉を行う電磁操作機を収納した操作盤が設けられており、前記複数相のうち任意の１相でかつ、列の中央部付近の前記開閉装置の近傍には、前記電磁操作機を動作させるための励磁電流ＯＮ，ＯＦＦスイッチと前記開閉器を切り替えるスイッチとが設けられた励磁電流制御回路を収納した局所制御盤が設けられており、該局所制御盤から前記励磁電流制御回路に操作対象の開閉器の開閉信号が送信され、前記切り替えスイッチによって操作対象の開閉器が選択されて開閉制御されることを特徴とする電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【請求項３】
複数相の電力回線の開閉装置に設けられた電磁操作式開閉器の開閉制御システムであって、
前記開閉装置は各相毎に複数台が直列に並ぶように配置されており、前記複数相のうち任意の１相でかつ、列の中央部付近の前記開閉装置の近傍に局所制御盤が配置されており、前記開閉装置には複数台の開閉器が設けられているとともに、前記開閉器のそれぞれに対応して該開閉器の開閉を行う電磁操作機を収納した操作盤が設けられており、前記各相および各列毎の各開閉装置において、前記複数台の開閉器の台数よりも少ない台数であって少なくとも１台以上の前記操作盤内には、前記電磁操作機を動作させるための励磁電流ＯＮ，ＯＦＦスイッチと前記開閉器を切り替えるスイッチとが設けられた励磁電流制御回路が設けられており、
前記局所制御盤から前記励磁電流制御回路に操作対象の開閉器の開閉信号が送信され、前記切り替えスイッチによって操作対象の開閉器が選択されて開閉制御されることを特徴とする電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【請求項４】
前記電力回線は複数相であることを特徴とする請求項１に記載の電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【請求項５】
前記複数相のうち任意の１相の前記開閉装置の中央タンク近傍に局所制御盤が設置されており、該局所制御盤から前記励磁電流制御回路に操作対象の開閉器の開閉信号が送信されることを特徴とする請求項４に記載の電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【請求項６】
前記開閉装置は各相毎に複数台が直列に並ぶように配置されており、前記複数相のうち任意の１相でかつ各開閉装置の中央タンク近傍に局所制御盤が配置されており、該局所制御盤から前記励磁電流制御回路に操作対象の開閉器の開閉信号が送信されることを特徴とする請求項４に記載の電磁操作式開閉器の開閉制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）等の電力用開閉装置に設けられている各種電磁操作式開閉器の開閉制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
開閉器の操作機構には、電動バネ操作機構、油圧式および空気圧式操作機構、電磁操作機構がある。特に、電磁操作機構は、他の操作機構と比較して、部品数が少なく簡素な構成となるため、信頼性の高い操作機構として、主として真空遮断器に適用されている。
電磁操作機構の開閉動作は、電磁アクチュエータの駆動コイルに、駆動回路より励磁電流を供給することによって実現する。駆動回路としては、例えば、特許文献１の図６に示されるように、外部電源からコンデンサに充電するための充電制御部と、コンデンサに充電された電荷を開放（ないしは投入）コイルに放電するための放電制御部とから構成される。コンデンサとして、通常、静電容量の大きなアルミ電解コンデンサが用いられ、数十Ａピーク程度のパルス状の励磁電流を供給することができる。開放（ないしは投入）動作にてコンデンサの電荷を放電すれば、再び充電する必要があるが、充電時の電流は、１Ａ程度であるため通常の制御電源から確保できるレベルである。
【０００３】
このような電磁アクチュエータを電力用開閉装置に用いた例として、特許文献２に、１つのコンデンサをアクチュエータコイル３相分と接続、３つのコイルを同時に励磁する構成が示されている。
このように、従来の３相遮断器では３相の接点部を１つの電磁アクチュエータで操作するにしても、各相の接点を３つの個別のアクチュエータで操作するにしても、開閉器を開閉制御するための励磁電流を供給する制御回路は、設置されている開閉器の台数と同じ台数が設けられていた。これらの開閉制御回路やアルミ電解コンデンサは消耗品であるため、定期的なメンテナンスによる劣化状態の診断や場合によっては交換作業が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４０９６６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変電所の変電設備、例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、遮断器や断路器、接地開閉器など多数の開閉器から構成される。特に超高圧クラスのＧＩＳ開閉装置においては、３相個別で構成される場合が多く、各相それぞれで線路側および母線側に前記開閉器が配置されるため、その結果、開閉器の総数は多くなり、必然的に開閉器を制御するための制御線や電源のためのケーブル本数も増大する課題がある。また、超高圧クラスになると相間距離が数ｍ離れているため、制御線や電源ケーブルのインピーダンスが増加する課題もある。さらに、前記開閉器の操作機構として電磁アクチュエータを用いた場合、それぞれの開閉器に対して同じ数だけ開閉制御回路および、アルミ電解コンデンサが存在し、したがって、メンテナンス作業に要する時間は長大となるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、複数の開閉器が設けられた例えば、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）において、制御ケーブルの線長や本数の低減化や、アルミ電解コンデンサおよび励磁電流制御回路などの消耗部品の削減、さらにはメンテナンス個所の削減化を図った電磁操作式開閉器の開閉制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電力回線の開閉装置に設けられた電磁操作式開閉器の開閉制御システムは、開閉装置には複数台の開閉器が設けられているとともに、開閉器のそれぞれに対応して該開閉器の開閉を行う電磁操作機を収納した操作盤が設けられており、複数台の開閉器の台数よりも少ない台数であって、少なくとも１台以上の操作盤内には、電磁操作機を動作させるための励磁電流ＯＮ，ＯＦＦスイッチと開閉器を切り替えるスイッチとが設けられた励磁電流制御回路が設けられており、該励磁電流制御回路の切り替えスイッチによって、操作対象の開閉器が選択して開閉制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は前記のシステムを採用しているので、制御用ケーブルの本数を少なく構成でき、そのため、配線スペースが縮小化できる。
また、励磁電流制御回路から電磁操作機のコイルまでの配線が短く、低インピーダンスとなるため、励磁電流の不要な損失を抑えられるメリットがある。
また、消耗品である励磁電流制御回路やコンデンサの台数を少なく構成できるので、定期点検の必要箇所を必要最小限に抑えることができる。
さらに、開閉動作に伴う開閉サージや発生するノイズにより、励磁電流制御回路から分離された他の開閉器が誤動作する心配がないため、信頼性の高いシステムを構築できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１によるＧＩＳ装置の側面図である。
【図２】実施の形態１によるＧＩＳ装置の単相結線図である。
【図３】実施の形態１によるＧＩＳ装置の３相結線図である。
【図４】実施の形態１による図１に示すＧＩＳ装置の配置を示す平面図である。
【図５】実施の形態１による電磁操作機の構成を示す図である。
【図６】実施の形態１による励磁電流制御回路を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１による制御ケーブルの配線図である。
【図８】実施の形態２によるＧＩＳ装置の単相結線図である。
【図９】実施の形態２によるＧＩＳ装置の配置を示す図である。
【図１０】実施の形態３によるＧＩＳ装置の配置を示す図である。
【図１１】実施の形態４によるＧＩＳ装置の配置を示す図である。
【図１２】実施の形態５による制御ケーブルの配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、電力用開閉装置のガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）１００の側面図であり、図２は、図１の単相結線図である。図１および図２において、電力は気中に設けられた母線よりブッシング１を介して、母線側タンク２に導入される。母線側タンク２の内部には複数の開閉器である母線側断路器５や接地開閉器８や避雷器（図示しない）などが収納される。また、ガス遮断器６や変流器７、７ａが収納された中央タンク４が前記母線側タンク２に結合されるとともに、この中央タンク４に線路側断路器５ａや接地開閉器８ａが収納された線路側タンク３が結合され、前記ブッシング１から導入された電力はブッシング１ａを介して線路側母線に接続される。超高圧クラスのガス絶縁開閉装置１００の場合、各相個別構成が採用される場合が多く、図３の３相結線図および図４に示す図１の平面図の単相回路を並列に配置する構成となる。
【００１１】
次に、前記断路器５，５ａや接地開閉器８，８ａおよびガス遮断器６等の開閉器の配置構成や動作について説明する。図１に示すように、母線側タンク２には操作盤９ａ，９ｂ、中央タンク４には操作盤９ｃ、線路側タンク３には操作盤９ｄ，９ｅが設けられている。これら操作盤９ａ〜９ｅの内部には後述する図５に示す電磁操作機である電磁アクチュエータ９１が配置されている。なお、この実施の形態１では前記５台の操作盤９ａ〜９ｅの内、１台の操作盤、例えば中央タンク４に設けられた操作盤９ｃの内部に後述する図６に示す励磁電流制御回路２０が前記電磁アクチュエータ９１と共に設置されており、他の操作盤には前記励磁電流制御回路２０は設置されてない。ここで上記操作盤９ａは開閉器８の、９ｂは断路器５、９ｃはガス遮断器６、９ｄは断路器５ａ、９ｅは開閉器８ａの操作をそれぞれ行う電磁アクチュエータ９１が配置されている。
図４に示すように現場での開閉器操作や電力諸量の計測監視を行うための局部制御盤２４を介し、制御ケーブル１０が前記操作盤９ａ〜９ｅに配線されている。
【００１２】
図５に示すように、各操作盤９ａ〜９ｅには電磁アクチュエータ９１が設置されている。これは、主として鉄心（図示省略）と開放／投入コイル９２，９３から構成され、接点を開放ないしは投入する場合、開放コイル９２ないしは投入コイル９３をそれぞれ励磁すると電磁アクチュエータ９１の可動部が動作し、例えば、タンク４を貫通して配置される操作ロッド６ｃを介して可動コンタクト６ｂを、固定コンタクト６ａに対して開放ないしは、投入操作する構成となっている。開放／投入コイル９２，９３を励磁するための電流は、図６に示すようにこの実施の形態１では操作盤９ｃ内に設置され電磁アクチュエータ９１を動作させるための充電制御回路２２，放電制御部２３を有する励磁電流制御回路２０から電線１０ｃないしは１０ｄを介して供給される。前記充電制御回路２２は、外部の制御電源Ｐ、Ｎからの供電により操作盤９ｃ内に設けられたアルミ電解コンデンサ２１（以下、コンデンサと略す）を充電するものであり、切り換え手段である前記放電制御部２３は、操作対象となる開閉器を選択するための切り替えスイッチと励磁電流をＯＮ，ＯＦＦするスイッチとを具備している。
【００１３】
変電所の制御室（図示省略）から動作対象の開閉器が選択されると、図４に示すようにＧＩＳ１００の近傍に設置された局所制御盤２４を介して、図６に示す開閉器選択信号（ＤＳ１、ＤＳ２、ＥＳ１、ＥＳ２）が送られる。ここでＤＳ１、ＤＳ２、ＥＳ１、ＥＳ２は、それぞれ断路器５，５ａ、接地開閉器８，８ａに対応する。例えば、ＤＳ２を開放する場合、制御室から放電制御部２３のＤＳ２に信号が送られる。放電制御部２３には、前述したように開放／投入コイル励磁用電流をオンオフするための放電スイッチと、操作したい開閉器を選択するための切替スイッチ（例えば、リレーやコンタクト等）が具備されており、ＤＳ２を選択するための切替スイッチをオンすることで制御ケーブル１０ｃ、１０ｄが選択される。次に前記制御室から開放指令（ｏｐｅｎ）が図６の励磁電流制御回路２０内の放電制御部２３に送られると、この放電制御部２３内の放電動作用放電スイッチがオンすることで、コンデンサ２１に蓄えられた電荷が電磁アクチュエータ９１の開放コイル９２に放電されて電磁アクチュエータ９１が動作し、電磁アクチュエータ９１の可動鉄心とロッド６ｃを介して連結された可動コンタクト６ｄが固定コンタクト６ａより開放される。その後、放電制御部２３は、コンデンサ２１からの放電電流を停止し、コンデンサ２１は再度充電される。
続いて、ＤＳ１を開放する場合、制御室から開閉選択信号ＤＳ１が選択されることにより、放電制御部２３がコンデンサ２１の回路とＤＳ１を操作するための電磁アクチュエータ（電線は１０ａ、１０ｂ）に切替えられる。コンデンサ２１が規定のレベルまで充電されており、且つ、制御室からの開放指令（ｏｐｅｎ）が送られると、放電制御部２３がコンデンサ２１を放電して開放コイル９２を励磁することにより、ＤＳ１を開放動作させる。
【００１４】
投入動作および、他の開閉器（ＥＳ１、ＥＳ２）の開放／投入動作については、上と同様の手順にて操作できるので、記載を省略する。また、開閉器の開閉動作確認については、操作盤９ａ〜９ｅ内に備えられたリミットスイッチや補助接点出力をモニタすることで判断可能である。
上記は、１つの相例えば、Ａ相の励磁電流制御回路２０について記述したが、図７に示すように他相（Ｂ相、Ｃ相）についても、同様に制御ケーブル１０を配線することにより、ほぼ同じタイミング開閉動作をさせることができる。
なお、上記実施の形態１では、電力回線を３相の場合について説明したが、必ずしも３相に限定されるものではなく、複数相であればよい。
【００１５】
以上のように構成することで以下のようなメリットを享受することが可能である。
従来のように１つの開閉器に１つないしは複数のコンデンサや励磁電流制御回路を備えた場合、開閉器の個数（本実施の形態１では１相当たり１２個）と同数ないしはそれ以上の個数のコンデンサや励磁電流制御回路が必要になるため、配線の本数が増大し、制御ケーブルの配線ミスや制御ケーブルスペースの増大が懸念される。それに対して、本実施の形態１の場合、各相タンクの近傍に励磁電流制御回路を配置し、且つ、各相で１つの励磁電流制御回路で複数の開閉器を開閉制御させる構成をとっているため、本質的に制御ケーブルが少なく、材料の減量となり、また配線工事が容易であり、さらに、配線スペースも縮小化できる。
一方、コンデンサから開放／投入コイルへの励磁電流は、短時間（数十ｍｓ）だが、数十Ａ程度流れる。本実施の形態１のようにコンデンサ２１をタンク、例えば中央タンク４の直近に配置することにより、コンデンサ２１から開放／投入コイル９２，９３までの配線を短く、低インピーダンスで構成することができ、励磁電流の不要な損失を抑えられるメリット、すなわち省エネルギー化が図れる。
また、励磁電流制御回路２０やコンデンサ２１は消耗品であるため、定期的な点検が必要であるが本実施の形態１の場合、１つの励磁電流制御回路２０で複数の電磁アクチュエータを操作するため、励磁電流制御回路２０の数が少なく、したがって、点検箇所を必要最小限に抑えることができる。
さらに、制御ケーブルを簡略化できるので制御室でのシステム構築も容易になるため、開閉器の操作性が向上する。
さらに、励磁電流制御回路２０が各相で１つしかないため、開閉器（例えば、ＤＳ）の開閉動作に伴うサージやノイズにより、放電制御部２３内のスイッチを介して接続されていない他の機器（例えば、ＥＳ）が誤動作することがない。
【００１６】
実施の形態２．
なお、２回線での受電や、複数母線に配線されるような開閉装置形態の場合、１相当たりの開閉器の台数がさらに増大する。図８には、２回線（１２ａ（ＬＩＮＥ）、１３ａ（ＬＩＮＥ））で受電し２母線で配電する場合の開閉装置１００の単相結線図を示しており、１相当たり１０台の開閉器（５、５ａ、８、８ａ）が並ぶように設置されている。図９には、この実施の形態の３相の開閉装置１００を示しており、各相が図８で示した単相結線をそれぞれ有している。この実施の形態では、例えば任意の１相であるＡ相の各列毎（１列目、２列目、３列目毎）の各中央タンク４ａ，４ｂ，４ｃ付近に各局所制御盤２４ａ〜２４ｃを配置し、この局所制御盤２４ａ〜２４ｃを介して伝達される開閉指令に基づいて、操作盤９ｃ−１〜９ｃ−３に内蔵された前記励磁電流制御回路２０からコイル電流を供給し、選択された開閉器を動作させる。従って、この実施の形態２によって実施の形態１と同様に、メンテナンス性の向上に加え制御ケーブル長を短くすることができ、インピーダンスを下げることが可能である。
【００１７】
実施の形態３．
また、図１０に示すように任意の１相であるＡ相の２列目の開閉装置の中央タンク４ｂ付近にある制御盤９ｃ−２と、前記励磁電流制御回路２０を収納した局所制御盤２４を接続する構成としてもよい。従って、この実施の形態３では各操作盤内には励磁電流制御回路２０は収納されない。この励磁電流制御回路２０から開閉器に対応して設けられた操作盤内の電磁アクチュエータ９１に給電する。この配線図を図１１に示す。
このような構成を採用する理由は、各相の同一の開閉器はほぼ同時刻に動作させる必要があるため、この実施の形態４による励磁電流制御回路２０には、実施の形態１〜３の約３倍のエネルギーを有するコンデンサ２１を配置し、各相の駆動コイルに並列ないしは直列に放電するように構成することで、各相の開閉器をほぼ同時に動作させることができる。なお、局所制御盤２４と励磁電流制御回路２０を一体化した例を示したが、必ずしも一体化する必要はない。この実施の形態３を採用することにより、実施の形態１に比較して、局所制御盤２４から各操作盤までの配線本数が増加するが、消耗品のコンデンサ２１や励磁電流制御回路２０の設置台数を最小限に抑えられるため、メンテナンス箇所を必要最小限とすることができるという効果がある。
なおこの実施の形態３では、各相に３台の開閉装置１００を配置し、その中央の開閉装置の中央タンク４ｂの付近に局所制御盤２４と励磁電流制御回路２０を設ける例と示したが、この例に限定されず、３台以上の場合でもその中央部に相当する開閉装置の中央タンク付近に設けてもよい。
上記いずれの場合でも前記実施の形態２と同等の効果がある。
【００１８】
実施の形態４．
実施の形態４を図１２に示す。この実施の形態４は、前述した実施の形態２，３と同様のＡ，Ｂ，Ｃ各相当たり３台の開閉装置１００が直列に並ぶように設置された例である。図１２に示すように局所制御盤２４は、直列に並ぶように配置された開閉装置１００のＡ相の中央付近に設置されている。局所制御盤２４から給電される励磁電流制御回路２０は、任意の１相であるＡ相の１列目の母線側タンク２の操作盤９ｂ−１、２列目の母線側タンク２の操作盤９ｂ−２、線路側タンク４の操作盤９ｄ−２および３列目の線路側タンクの操作盤９ｄ−３内にそれぞれ設けられている。
このような励磁電流制御回路２０の配置を採用したのは、開閉装置１００に設けられた同一の開閉器、例えばＡ，Ｂ，Ｃ相の断路器５，５ａを開閉操作する場合、局所制御盤２４に設けられた励磁電流制御回路２０に指令を送信することで、コイル励磁電流が各Ａ相〜Ｃ相の操作盤９ｂ−１、９ｂ−２、９ｄ−２、９ｄ−３内の電磁アクチュエータ９１の開放／投入コイル９２，９３を切替励磁することが可能となり、同一相よりも隣接相の開閉器までの制御ケーブル長が短くなり、インピーダンスの低下を図ることができるという効果がある。
もちろん、Ａ相の操作盤９ｂ−１、９ｂ−２、９ｄ−２、９ｄ−３に励磁電流制御回路２０を配置しても同様の効果が得られるとともに、電磁アクチュエータ９１までの距離を短縮することができ、インピーダンスの低下を図ることができる。なお、断路器５，５ａを同時開閉操作の場合を示したが、これに限らず、接地開閉器８，８ａの同時開閉操作が可能なような配線、配置を行ってもよい。
【符号の説明】
【００１９】
４  中央タンク、５  母線側断路器、５ａ  線路側断路器、６  ガス遮断器、
８，８ａ  接地開閉器、９ａ〜９ｄ  操作盤、２０  励磁電流制御回路、
２１  アルミ電解コンデンサ（蓄電手段）、２３  放電制御部（切替スイッチ）、
９１  電磁アクチュエータ、１００  開閉装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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