(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスが封入されたガス絶縁電気機器に接続する避雷器において、
前記避雷器の制限電圧を、前記絶縁ガスが液化した際に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を
示す低温限界電圧より小さい制限電圧に切り替える切替装置を備える避雷器。
【請求項２】
前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を示す高温限界電
圧より小さい制限電圧を持つ高温避雷手段と、
前記高温避雷手段と並列に接続され、低温限界電圧以下の制限電圧を持つ低温避雷手段
と、を備え、
前記切替装置は、前記高温避雷手段と前記低温避雷手段とを切り替える
請求項１に記載の避雷器。
【請求項３】
前記ガス絶縁電気機器は、前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する
耐圧電圧を示す高温限界電圧より小さい制限電圧を持つ高温避雷手段を備える電気機器に
接続し、
低温限界電圧以下の制限電圧を持つ低温避雷手段、を備える
請求項１に記載の避雷器。
【請求項４】
前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を示す高温限界電
圧より小さい制限電圧を持ち、複数のセクションに分割された高温避雷手段と、
前記高温避雷手段のセクション間に設けられた通電端子と、を備え、
前記切換装置は、前記通電端子を接地し、前記高温避雷手段の制限電圧を低温限界電圧
以下の制限電圧に切り替える切替装置を備える
請求項１に記載の避雷器。
【請求項５】
前記ガス絶縁電気機器内部に封入された絶縁ガスのガス圧力が事前に設定されたガス圧
力閾値より低下したこと、前記ガス絶縁電気機器内に格納された導体への通電が事前に設
定された電流値閾値より低下したこと、のいずれかが検出された場合に、低温限界電圧以
下の制限電圧に切り替える
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の避雷器。
【請求項６】
絶縁ガスが封入されたガス絶縁電気機器と避雷器とを備えるガス絶縁電気装置において
、
前記避雷器は、制限電圧を前記絶縁ガスが液化した際に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を
示す低温限界電圧より小さい制限電圧に切り替える切替装置を備えるガス絶縁電気装置。
【請求項７】
前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を示す高温限界電
圧より小さい制限電圧を持つ高温避雷手段と、
前記高温避雷手段と並列に接続され、低温限界電圧以下の制限電圧を持つ低温避雷手段
と、を備え、
前記切替装置は、前記高温避雷手段と前記低温避雷手段とを切り替える
請求項６に記載のガス絶縁電気装置。
【請求項８】
前記ガス絶縁電気機器は、前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する
耐圧電圧を示す高温限界電圧より小さい制限電圧を持つ高温避雷手段を備える電気機器に
接続し、
低温限界電圧以下の制限電圧を持つ低温避雷手段、を備える
請求項６に記載のガス絶縁電気装置。
【請求項９】
前記絶縁ガスが所定のガス圧力の場合に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を示す高温限界電
圧より小さい制限電圧を持ち、複数のセクションに分割された高温避雷手段と、
前記高温避雷手段のセクション間に設けられた通電端子と、を備え、
前記切換装置は、前記通電端子を接地し、前記高温避雷手段の制限電圧を低温限界電圧
以下の制限電圧に切り替える切替装置を備える
請求項６に記載のガス絶縁電気装置。
【請求項１０】
前記ガス絶縁電気機器内部に封入された絶縁ガスのガス圧力が事前に設定されたガス圧
力閾値より低下したこと、前記ガス絶縁電気機器内に格納された導体への通電が事前に設
定された電流値閾値より低下したこと、のいずれかが検出された場合に、低温限界電圧以
下の制限電圧に切り替える
請求項６乃至９のいずれか１項に記載のガス絶縁電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、避雷器およびガス絶縁電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）やガス絶縁母線（ＧＩＢ）等の絶縁ガスが封入され
たガス絶縁電気機器が電力系統に設置されている。このガス絶縁電気機器は、絶縁ガスが
封入された金属タンク内に中心導体を格納し、接地されている金属タンクと中心導体との
絶縁を保っている。
【０００３】
しかし、絶縁ガスとしてＳＦ６ガスを用いたガス絶縁電気機器の場合、−２５℃を下回
る低温の周囲環境下では封入されたＳＦ６ガスの液化が生じ、内部の封入ガス圧力が低下
するため、絶縁性能が低下する問題が発生している。このため、低温の周囲環境下におい
てガス絶縁電気機器に適用する場合には、低温にならない屋内に設置し、ＳＦ６ガスの液
化を生じさせない方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、架空送電線や変圧器回線に接続される場合に大気中での接続が必要とな
る場合、大気中での絶縁距離確保のために屋外にて接続する必要がある。その場合は気中
接続部に通じるガス絶縁電気機器の一部は低温の周囲環境下に設置される。
【０００５】
通常、ガス絶縁電気機器の金属タンク内に格納されている導体に通電されている場合に
は、導体の発熱により封入されている絶縁ガスは加熱されるため液化しない。一方、通電
停止時においては周囲温度の低下にともない、大気圧を超える高圧で封入されたＳＦ６ガ
スの液化が生じることによりガス絶縁電気機器のガス圧力は大気圧程度まで低下する。大
気圧程度まで低下した絶縁ガスでは、雷などの高いインパルス電圧に対しては絶縁能力を
保持することができない。
【０００６】
このため、低温の周囲環境下での絶縁ガスの液化による絶縁性能低下を防ぐ対策が必要
となり、その方法として、ガス絶縁電気機器に対して別個に設けられた外部電熱源により
加温する等の対策が提案されている。
【０００７】
しかし、従来の外部電熱源により加温する方法では、常時加温するために通電する必要
があり運用上の電力損失が発生すると共に、外部電熱源の故障時において絶縁ガスの液化
が発生する問題点を解決できず機器全体の信頼性の低下を引き起こす可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２８３３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、低温の周囲環境下に設置された場合にも、外部電熱源を用いずと
も絶縁破壊の発生を抑制する避雷器およびガス絶縁電気装置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】
【００１０】
本発明の実施形態における避雷器は、絶縁ガスが封入されたガス絶縁電気機器に接続し
、前記避雷器の制限電圧を、前記絶縁ガスが液化した際に絶縁破壊が発生する耐圧電圧を
示す低温限界電圧より小さい制限電圧に切り替える切替装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態におけるガス絶縁電気装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における避雷器の構成を示す図。
【図３】第２の実施形態におけるガス絶縁電気装置の構成を示す図。
【図４】第３の実施形態におけるガス絶縁電気装置の構成を示す図。
【図５】第３の実施形態における避雷器の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る実施形態の避雷器およびガス絶縁電気装置について図面を参照して説明す
る。
【００１３】
（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態のガス絶縁電気装置について図１を用いて説明する。ここでのガス絶縁
電気装置は、ガス絶縁電気機器と酸化亜鉛素子避雷器とを備え、ガス絶縁電気機器はＳＦ
６ガスが封入されたガス絶縁母線としている。図１は架空送電線および避雷器に接続され
たガス絶縁母線の構成図を示している。ここでのガス絶縁母線１は架空送電線３と接続線
４を介して接続されている。この接続線４に、接続線５を介して酸化亜鉛素子避雷器２が
接続されている。
【００１４】
次に、酸化亜鉛素子避雷器２の構成について図２を用いて説明する。酸化亜鉛素子避雷
器２は、酸化亜鉛素子２０１、２０２、断路装置２０３、制御装置２０４を備える。
【００１５】
酸化亜鉛素子２０１、２０２は共に酸化亜鉛にて構成され、所定の制限電圧を持つ。雷
等により制限電圧より高いインパルス電圧が印加された場合に放電を開始するため、ガス
絶縁母線１には制限電圧以上の電圧が印加されることはない。
【００１６】
酸化亜鉛素子２０１は、接続線４、５を介してガス絶縁母線１と接続されている。また
、酸化亜鉛素子２０１に併設された酸化亜鉛素子２０２は断路装置２０３、接続線４、５
を介して、ガス絶縁母線１と接続されている。また、酸化亜鉛素子２０１の制限電圧Ｖ１
と酸化亜鉛素子２０２の制限電圧Ｖ２は異なり、夫々の制限電圧Ｖ１、Ｖ２は（１）式、
（２）式にて決定されている。
【００１７】
（１）式、（２）式では、Ｖａは、ガス絶縁母線１、架空送電線３、および接続線４等
に印加される商用周波系統電圧値を示す。Ｖｂは、ガス絶縁母線１内に充填されたＳＦ６
ガスが液化されていない正常時に絶縁を維持できる限界電圧を示す（以下、Ｖｂを高温限
界電圧と呼ぶ）。Ｖｃは、ガス絶縁母線１内に充填されたＳＦ６ガスが、低温の周囲環境
下により液化した場合に絶縁を維持できる限界電圧を示すため、通常はＶｂより小さい値
となる（以下、Ｖｃを低温限界電圧と呼ぶ）。
【００１８】
例えば、商用周波系統電圧値Ｖａが５００ｋＶの時、ガス絶縁母線１内に格納された中
心導体に通電されている場合には封入されているＳＦ６ガスは液化されていないため、Ｓ
Ｆ６ガスのガス圧は０．４ＭＰａ程度の高圧に維持されている。そのため、０．４ＭＰａ
のガス圧にてガス絶縁母線１内で絶縁が維持できる限界電圧をＶｂとする。
【００１９】
さらに、中心導体への通電が停止し、−５０℃の周囲環境下にてＳＦ６ガスが液化する
ことでガス圧が０．１ＭＰａ程度の低圧まで低下する。そのため、０．１ＭＰａのガス圧
にてガス絶縁母線１内で絶縁が維持できる限界電圧をＶｃとする。
【００２０】
Ｖａ＜Ｖ１＜Ｖｂ      ・・・（１）
Ｖａ＜Ｖ２＜Ｖｃ      ・・・（２）
断路装置２０３は、常時は開状態であるが、制御装置２０４により投入指令が入力され
た場合に投入され、閉状態となる。
【００２１】
制御装置２０４は、ガス絶縁母線１内のガス圧力が事前に設定された閾値より小さくな
ったことを検出し、断路装置２０３に投入指令を出力する。
【００２２】
（作用）
次に、酸化亜鉛素子２０１の制限電圧Ｖ１を１４００ｋＶ、酸化亜鉛素子２０２の制限
電圧Ｖ２を６００ｋＶとした場合に、架空送電線３への落雷等により高インパルス電圧１
０００ｋＶが印加された場合について、ガス絶縁母線１内に封入されたＳＦ６ガスが液化
している場合と液化していない場合に分けて説明する。
【００２３】
（ＳＦ６ガスが液化していない場合）
ＳＦ６ガスが液化していない場合は、断路装置２０３は開状態であるため、酸化亜鉛素
子２０１がガス絶縁母線１に接続している。そのため、架空送電線３に落雷し、高インパ
ルス電圧１０００ｋＶが接続線４を介してガス絶縁母線１に印加される。このとき、酸化
亜鉛素子２０１の制限電圧Ｖ１は１４００ｋＶであるため、酸化亜鉛素子２０１での放電
は発生しない。そのため、ガス絶縁母線１には高インパルス電圧１０００ｋＶが印加され
るが、高温限界電圧Ｖｂは１４００ｋＶより大きいため、ガス絶縁母線１内にて絶縁破壊
は生じない。
【００２４】
（ＳＦ６ガスが液化している場合）
ＳＦ６ガスが液化している場合は、制御装置２０４により断路装置２０３に投入指令が
出力されており、閉状態であるため、酸化亜鉛素子２０２がガス絶縁母線１に接続してい
る。そのため、架空送電線３に落雷し、高インパルス電圧１０００ｋＶが接続線４を介し
て酸化亜鉛素子２０２に印加される。このとき、酸化亜鉛素子２０２の制限電圧Ｖ２は６
００ｋＶであるため、酸化亜鉛素子２０２にて放電する。そのため、ガス絶縁母線１には
高インパルス電圧は印加されないので、ガス絶縁母線１内にて絶縁破壊が生じることはな
い。
【００２５】
（効果）
本実施形態によれば、制限電圧Ｖ２が低温限界電圧Ｖｃより小さい酸化亜鉛素子２０２
を断路装置２０３を介してガス絶縁母線１に接続することにより、低温の周囲環境下によ
りＳＦ６ガスが液化した場合にも、ガス絶縁母線１内にて絶縁破壊が発生しない。
【００２６】
また、外部電熱源を用いていないため、運用上の電力損失が発生することがないと共に
、ガス絶縁母線１の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態では制御装置２０４がガス絶縁母線１内のガス圧力が事前に設定され
た閾値より小さくなったことを検出して断路装置２０３に投入指令を出力していたが、ガ
ス絶縁母線１に設置された変流器等にて、通電が停止されたことを検出して投入指令を出
力しても同様の効果を得られる。
【００２８】
また、この制御装置２０４は、ガス絶縁母線に設置されても良く、遠方に設置された監
視制御装置、保護制御装置、ＰＣ等が代替しても良く、この制御装置２０４を利用者が操
作することにより、投入指令を出力することが可能である。さらに断路装置２０３と制御
装置２０４とはネットワークを介して接続しても良く、ネットワークを介することにより
遠方から断路装置２０３の開閉状態を制御することが可能である。
【００２９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態のガス絶縁電気機器について図３を用いて説明する。ここでのガス絶縁
電気機器はＳＦ６ガスが封入されたガス絶縁母線とし、図３はガス絶縁変圧器に接続され
たガス絶縁母線の構成図を示している。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、架空
送電線３がガス絶縁変圧器６に代わり、酸化亜鉛素子２０１がガス絶縁変圧器６に設けら
れている点である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する
。
【００３０】
このガス絶縁変圧器６に設けられた酸化亜鉛素子２０１は、接続線７を介して接続線４
に接続している。
【００３１】
本実施形態の作用については、第１の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する
が、第１の実施形態と同様に、制御装置２０４によりガス絶縁母線１内に封入されたＳＦ
６ガスのガス圧力が事前に設定された閾値より小さくなったと判断した場合に、断路装置
２０３が投入される。そのため、制限電圧Ｖ２が低い酸化亜鉛素子２０２が接続すること
により、高インパルス電圧がガス絶縁母線１に印加されることはない。したがって、ＳＦ
６ガスが液化するような低温の周囲環境下においても、ガス絶縁母線１内に絶縁破壊が生
じない。
【００３２】
本実施形態によれば、ガス絶縁変圧器６に接続するガス絶縁母線１についても第１の実
施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００３３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態のガス絶縁電気機器について図４を用いて説明する。ここでのガス絶縁
電気機器はＳＦ６ガスが封入されたガス絶縁母線とし、図４は架空送電線に接続されたガ
ス絶縁母線の構成図を示している。ここでのガス絶縁母線１は架空送電線３と接続線４を
介して接続されている。この接続線４に、接続線５を介して酸化亜鉛素子避雷器２が接続
されている。本実施形態と第１の実施形態とは、酸化亜鉛素子避雷器２の構成が異なって
いる。
【００３４】
本実施形態の酸化亜鉛素子避雷器２の構成について図５を用いて説明する。酸化亜鉛素
子避雷器２は、酸化亜鉛素子２０１、制御装置２０４、通電端子２０５、および接地装置
２０６を備える。
【００３５】
酸化亜鉛素子２０１は、上セクション２０１１と下セクション２０１２の２つのセクシ
ョンに分けられており、そのセクション間に通電端子２０５が設置されている。
【００３６】
制御装置２０４は、ガス絶縁母線１内のガス圧力が事前に設定された閾値より小さくな
ったことを検出し、接地された接地装置２０６を通電端子２０５に接続する。接地装置２
０６と通電端子２０５とを接続することにより、酸化亜鉛素子２０１の下セクション２０
１２が実質的に無視されるため、制限電圧が下がる。
【００３７】
ここで、通電端子２０５に接地装置２０６が接続されていない状態の酸化亜鉛素子２０
１の制限電圧Ｖ１、接続されている状態の酸化亜鉛素子２０１の制限電圧Ｖ２は、第１の
実施形態に示す（１）式、（２）式で表される範囲に入るように上セクション２０１１と
下セクション２０１２の長さを調整している。
【００３８】
（作用）
次に、酸化亜鉛素子２０１の制限電圧Ｖ１を１４００ｋＶ、制限電圧Ｖ２を６００ｋＶ
とした場合に、架空送電線３への落雷等により高インパルス電圧１０００ｋＶが印加され
た場合について、ガス絶縁母線１内に封入されたＳＦ６ガスが液化している場合と液化し
ていない場合に分けて説明する。
【００３９】
（ＳＦ６ガスが液化していない場合）
ＳＦ６ガスが液化していない場合は、通電端子２０５と接地装置２０６は接続されてい
ないため、酸化亜鉛素子２０１の制限電圧は１４００ｋＶである。そのため、架空送電線
３への落雷による高インパルス電圧１０００ｋＶが酸化亜鉛素子２０１に印加されても放
電が発生しない。したがって、ガス絶縁母線１には接続線４を介して高インパルス電圧１
０００ｋＶが印加されるが、高温限界電圧Ｖｂは１４００ｋＶより大きいため、ガス絶縁
母線１内にて絶縁破壊は生じない。
【００４０】
（ＳＦ６ガスが液化している場合）
ＳＦ６ガスが液化している場合は、制御装置２０４によりガス絶縁母線１内のＳＦ６ガ
スのガス圧力が事前に設定された閾値より小さくなったと判断し、通電端子２０５と接地
装置２０６が接続されているため、酸化亜鉛素子２０１の制限電圧は６００ｋＶである。
そのため、架空送電線３への落雷による高インパルス電圧１０００ｋＶが接続線４を介し
て酸化亜鉛素子２０１に印加されると、酸化亜鉛素子２０１にて放電する。そのため、ガ
ス絶縁母線１には高インパルス電圧は印加されないので、ガス絶縁母線１内にて絶縁破壊
が生じることはない。
【００４１】
（効果）
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、酸化亜鉛素子を２つ併設する必要
がないため、材料およびコストを削減することが可能である。
【００４２】
なお、上述した第１乃至第３の実施形態では、避雷器として酸化亜鉛素子を用いた酸化
亜鉛素子避雷器を用いて構成したが、ギャップ型避雷器を用いても同様の効果を得ること
が可能である。
【００４３】
本発明に係る実施形態によれば、低温の周囲環境下に設置された場合にも、外部電熱源
を用いずとも絶縁破壊の発生を抑制する避雷器およびガス絶縁電気装置を提供することが
可能となる。
【００４４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例とし
て提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施
形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、
発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲
に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１…ガス絶縁母線
２…酸化亜鉛素子避雷器
３…架空送電線
４、５、７…接続線
６…ガス絶縁変圧器
２０１、２０２…酸化亜鉛素子
２０３…断路装置
２０４…制御装置
２０５…通電端子
２０６…接地装置
２０１１…上セクション
２０１２…下セクション
【図１】
0005758211.tif 000002
【図２】
0005758211.tif 000003
【図３】
0005758211.tif 000004
【図４】
0005758211.tif 000005
【図５】
0005758211.tif 000006