(57)【要約】【課題】隣接するガス区分同士の圧力差を監視すると共に、前記圧力差を段階的に変えていくことにより、支持絶縁物の機械的強度を変更することなく現行のままで運用可能とし、コンパクト且つ低コストであり、信頼性・安全性の高いガス絶縁開閉装置を提供する。【解決手段】隣接したガス区分１０同士の絶縁ガスの圧力差を当該装置の外部から監視する圧力監視装置４が設けられている。圧力監視装置４は各ガス区分１０とガス配管５により各ガス区分１０と接続されている。また、圧力監視装置４は、あらかじめ決められた所定の値よりも大きくなると音或いは光などで異常を知らせる警報機能と、ガスの種類ごとに圧力差を監視するガス識別機能とを持つように構成されている。【選択図】　図１
2004040963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
課電部である中心導体と、接地された金属タンクと、これらを構造的に支持し電気的に絶縁するための支持絶縁物とから構成され、前記支持絶縁物を挟んで密閉容器であるガス区分が複数形成され、前記ガス区分内には絶縁ガスが充填されると共に前記中心導体が収納されているガス絶縁開閉装置において、
隣接した前記ガス区分同士の前記絶縁ガスの圧力差を当該装置の外部から監視する圧力監視装置が設けられたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
前記圧力監視装置は前記圧力差があらかじめ決められた所定の値よりも大きくなると警報を発するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記絶縁ガスの種類が複数ある場合、前記圧力監視装置は前記絶縁ガスの種類ごとに前記圧力差を監視するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
課電部である中心導体と、接地された金属タンクと、これらを構造的に支持し電気的に絶縁するための支持絶縁物とから構成され、前記支持絶縁物を挟んで密閉容器であるガス区分が複数形成され、前記ガス区分内には絶縁ガスが充填されると共に前記中心導体が収納されているガス絶縁開閉装置において、
前記ガス区分における前記絶縁ガスの圧力を調節する絶縁ガスの充排気手段が設けられ、
前記充排気手段は複数の前記ガス区分間で段階的な圧力差を生じさせるように構成されたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項５】
前記充排気制御手段は前記圧力監視装置が監視する前記絶縁ガスの圧力差に基づいて前記充排気手段を制御するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧電気機器の電気絶縁技術に係わり、特に絶縁ガス圧力の監視・制御を行うガス絶縁開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ガス絶縁開閉装置は、課電部である中心導体と、接地された金属タンクと、これらを構造的に支持し電気的に絶縁するための支持絶縁物（エポキシ樹脂スペーサなど）とから構成されている。また、支持絶縁物を挟んで密閉容器であるガス区分が複数形成されており、ガス区分内に前記中心導体が収納されるようになっている。このようなガス絶縁開閉装置においては、落雷などの事故時には遮断器を動作させて事故電流を迅速に除去し、運転中には地絡などを起こすことなく電力を常時供給しなくてはならないといった責務がある。
【０００３】
ところで、電力供給時には中心導体−金属タンク間が常に高電界下にさらされており、この高電界を絶縁維持するために通常、ＳＦ６ガスのような絶縁ガスがガス区分内に充填されている。この絶縁ガスは一般に高い圧力にて充填されており、金属タンクや支持絶縁物などにも常時高い圧力がかかっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のガス絶縁開閉装置には次の様な問題が挙げられている。最近では地球温暖化の防止対策として、Ｎ２、ＣＯ２等のＳＦ６ガスの代替ガス、或いはＳＦ６ガスを一定量だけ代替ガスに置き換えた混合ガス（以下、代替／混合ガスと記す）が絶縁ガスに使用される傾向にある。これらをガス絶縁開閉装置に適用する場合、代替／混合ガスの電気絶縁特性はＳＦ６ガスほど優れていないことから、代わりにガス圧力の上昇でもって電気絶縁特性を補償する必要がある。
【０００５】
具体的には、代替／混合ガスを使用すると、ガス区分内の圧力を１．０ＭＰａ付近まで上昇させる可能性が高くなる。この場合、ガス区分における１．０ＭＰａと真空では差圧が１．１ＭＰａと拡大する。このような差圧の増大により、支持絶縁物や金属タンクの機械的強度を現行よりも高くすることが求められている。さらに、遮断器の開閉操作や事故時の地絡により当該装置内部にてアークが発生した場合、当該装置の内部圧力は甚大となる。この際、アークによる分解ガスやその他の化学反応により最も損傷を受けやすいのは支持絶縁物であると考えられる。ＳＦ６ガス単体による電気絶縁であれば、支持絶縁物の機械的強度は現状でも十分に保証されているが、代替／混合ガスを充填したガス絶縁開閉装置においてアークが発生した場合、従来の支持絶縁物では機械的強度が維持されなくなるおそれがある。以上のように、金属タンクに充填する絶縁ガスとして代替／混合ガスを使用した場合、機械的強度の高い部材を用いる必要が生じ、装置の大形化及びコストの高騰を招いていた。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、隣接するガス区分同士の圧力差を監視すると共に、前記圧力差を段階的に変えていくことにより、支持絶縁物の機械的強度を変更することなく現行のままで運用可能とし、コンパクト且つ低コストであり、信頼性・安全性の高いガス絶縁開閉装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、課電部である中心導体と、絶縁ガスを充填した金属タンクと、前記中心導体を前記金属タンクに支持する支持絶縁物とが設けられ、前記支持絶縁物を挟んで密閉容器であるガス区分が複数形成され、前記ガス区分内に前記中心導体が収納されたガス絶縁開閉装置において、現行のガス絶縁開閉装置において、次のような技術的な特徴を有している。
【０００８】
請求項１の発明は、隣接した前記ガス区分同士の前記絶縁ガスの圧力差を当該装置の外部から監視する圧力監視装置が設けられたことを特徴としている。
このような請求項１の発明によれば、圧力監視装置によって当該装置の外部から、支持絶縁物の両側に位置するガス区分間の圧力差、すなわち支持絶縁物自体にかかる差圧を監視することができる。このため、支持絶縁物の点検・保守を効率良く実施することができ、絶縁ガスが代替／混合ガスであっても、優れた信頼性と安全性を確保することが可能である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガス絶縁開閉装置において、前記圧力監視装置は前記圧力差があらかじめ決められた所定の値よりも大きくなると警報を発するように構成されたことを特徴としている。
以上の請求項２の発明では、ガス区分間の圧力差があらかじめ決められた所定の値よりも大きくなれば、圧力監視装置が自動的に警報を発するため、点検・保守業務に際して安全性をいっそう高めることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置において、前記絶縁ガスの種類が複数ある場合、前記圧力監視装置は前記絶縁ガスの種類ごとに前記圧力差を監視するように構成されたことを特徴としている。
上記請求項３の発明によれば、何らかの異常や事故により絶縁ガスの種類に変化が生じた場合に、各ガスの圧力差でもってその異常を知ることができ、迅速な対応が可能である。また、混合ガスを絶縁ガスとして使用した場合、混合ガス割合を一定に維持したまま絶縁ガスの充気及び排気が可能である。したがって、支持絶縁物にかかる圧力を低減させたままでの充排気が可能となり、安全性の向上に寄与することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、前記ガス区分における前記絶縁ガスの圧力を調節する絶縁ガスの充排気手段が設けられ、前記充排気手段は複数の前記ガス区分間で段階的な圧力差を生じさせるように構成されたことを特徴としている。
このような請求項４の発明によれば、充排気手段が複数のガス区分間で段階的に圧力差を生じさせるため、隣接する全てのガス区分間の圧力差を抑えることができ、支持絶縁物にかかる差圧を制限できる。したがって、現行の支持絶縁物の機械的強度に変更を加える必要がなくなり、コンパクト化、低コスト化を実現させつつ、支持絶縁物にかかる圧力を低減させたままでの充排気が可能となる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載のガス絶縁開閉装置において、前記充排気手段は前記圧力監視装置が監視する前記絶縁ガスの圧力差に基づいて前記絶縁ガスの充排気を実施するように構成されたことを特徴としている。
以上の請求項５の発明によれば、圧力監視装置からの指示により充排気手段を動作させることで、ガス区分間に段階的な圧力差を自動的に生じさせることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
（１）第１の実施の形態…請求項１〜３の発明に対応／図２参照
［構成］
図１は第１の実施の形態の構成図である。当該装置は課電部である中心導体１と、接地された金属タンク２と、及びこれらを構造的に支持し電気的に絶縁するための支持絶縁物３とから構成されている。なお当該装置は通常、中心導体１の本数により単相と三相に分けられるが、中心導体１が金属タンク２の内部に支持絶縁物３を介して収納配置されている点については同様である。支持絶縁物３を挟んで密閉容器であるガス区分１０が複数形成されており、ガス区分１０内には絶縁ガス６が充填されている。
【００１４】
第１の実施の形態の構成上の特徴は、隣接したガス区分１０同士の絶縁ガスの圧力差を当該装置の外部から監視する圧力監視装置４が設けられた点にある。圧力監視装置４は各ガス区分１０とガス配管５により各ガス区分１０と接続されている。また、圧力監視装置４は、あらかじめ決められた所定の値よりも大きくなると音或いは光などで異常を知らせる警報機能と、ガスの種類ごとに圧力差を監視するガス識別機能とを持つように構成されている。
【００１５】
［作用効果］
以上のような構成を有する第１の実施の形態の作用効果は次の通りである。すなわち、圧力監視装置４をガス配管５で接続することで、支持絶縁物３の両側にあるガス区分１０の圧力差、すなわち支持絶縁物３にかかる差圧を監視することができる。このため、支持絶縁物３の点検・保守を効率良く実施することができ、ガス区分１０内の絶縁ガス６が代替／混合ガスであっても、優れた信頼性と安全性を確保することが可能である。また、圧力監視装置４は、例えば現行の使用条件のおける最大差圧以上になった場合に音或いは光などで警報を発して監視者に警告を喚起することができる。したがって、点検・保守業務の際に安全性を確保することができる。
【００１６】
さらに、圧力監視装置４は絶縁ガス６の種類を識別し、ガスの種類ごとに圧力差を監視できる機能を持っている。このため、何らかの異常や事故によって絶縁ガスの種類に変化が起きた場合でも、各ガスの圧力差からその異常を検知することが可能である。したがって、異常に対して迅速な対応をとることができ、安全性が向上する。また、ＳＦ６ガスを一定量だけ代替ガスに置き換えた混合ガスを絶縁ガス６として使用した時に、混合ガスの混合割合を一定に維持したまま、絶縁ガスを充気及び排気させることができる。したがって、支持絶縁物３にかかる圧力を低減させた状態で絶縁ガスの充排気が可能となり、この点からも安全性の向上に寄与することができる。
【００１７】
（２）第２の実施の形態…請求項４、５の発明に対応／図２参照
［構成］
図２は第２の実施の形態の構成図である。なお、図１に示した形態と同一の部材に関しては同一の符号を付して説明は省略する。また、ガス配管５にはバルブ７及び流量計８が設置されており、圧力監視装置４からの制御信号９を送受信するように構成されている。圧力監視装置４、バルブ７及び流量計８は請求項４、５でいうところの絶縁ガス６の充排気手段を構成しており、制御信号９により絶縁ガス６の流量を変化させ、複数のガス区分１０間で段階的な圧力差を生じさせるようになっている。
【００１８】
［作用効果］
以上のような構成を有する第２の実施の形態の作用効果は次の通りである。例えば、図２の当該装置における５つのガス区分１０をＡ〜Ｅとし、通常は１ＭＰａで使用している時、中央のガス区分Ｃで真空処理する必要が生じた場合について作用を説明する。まず、ガス区分Ｃに接続しているバルブ７に制御信号９を送り、真空処理するガス区分Ｃを排気し始める。ガス区分Ｃが０．５ＭＰａになったとき、ガス区分Ｃに隣接するガス区分Ｂ，Ｄのガス圧力を低減するようにバルブ７に制御信号９を送る。この時、図中両端のガス区分Ａ，Ｅは１ＭＰａのままでよい。次にガス区分Ｂ，Ｄが０．５ＭＰａになったとき、隣接するガス区分Ａ，Ｅのガス圧力を低減するようにバルブ７に制御信号９を送る。このようにすれば、隣接する全てのガス区分Ａ〜Ｅの圧力差を０．５ＭＰａ以下に抑えることができるため、支持絶縁物３にかかる差圧が制限できることになる。上記第２の実施の形態によれば、支持絶縁物３にかかる圧力を低減させたままで充排気が可能となるため、現行の支持絶縁物３の機械的強度に変更を加える必要がなくなる。これにより、装置のコンパクト化及び低コスト化に貢献することができる。
【００１９】
（３）他の実施の形態
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、圧力監視装置４ではなく、流量計８がバルブ７に制御信号９を送るようにしても良い。この実施の形態によれば、圧力監視装置４を省くことができ、構成の簡略化を進めることが可能である。
【００２０】
すでに述べたように遮断器が動作する際にはアークが金属タンク２内部で発生し、その結果甚大な圧力上昇を招く。特に、代替／混合ガスによるアークの消弧特性は、電気絶縁特性と同様、従来のＳＦ６ガスには及ばないと考えられる。そこで、圧力監視装置４が指示する圧力変化が大きくなった場合には制御信号９により遮断器を動作させて運転を中止させ、金属タンク２内部の絶縁ガス６を放出させる。このような実施の形態によれば、支持絶縁物３にかかる圧力を大幅に抑制でき、支持絶縁物３の機械的強度の緩和に繋がり、製造コストを削減することができる。
【００２１】
さらに、各構成部材の形状や寸法あるいは材質などは適宜選択可能であり、具体的には各ガス区分１０に接続されるガス配管５をそれぞれ異なる径のパイプから構成しても良い。この実施の形態によれば、大口径のパイプのものから順次、減圧或いは加圧できるため、各ガス区分１０は必然的にパイプ径に見合ったガス圧力になる。つまり、この異なる径のパイプからなるガス配管５と先述のバルブ７、流量計８を組み合わせることで、時間差を生じさせることなく、全てのガス区分１０の充排気を一括して行うことが可能となる。したがって、絶縁ガスの充排気時間を短縮化することができ、効率的である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接すガス区分間に圧力監視装置を設けることで、隣接するガス区分内の圧力、大気圧、および真空に対して段階的に圧力差が生ずるように制御することができ、支持絶縁物の機械的強度を変更することなく現行のままで運用可能とし、コンパクト且つ低コストであり、信頼性・安全性の高いガス絶縁開閉装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成図。
【符号の説明】
１…中心導体
２…金属タンク
３…支持絶縁物
４…圧力監視装置
５…ガス配管
６…絶縁ガス
７…バルブ
８…流量計
９…制御信号
１０，Ａ〜Ｅ…ガス区分
【図１】
2004040963.tif 000003
【図２】
2004040963.tif 000004