(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断路器の課電部を支持する支持碍管と、その内部を昇降する可動電極棒と、可動電極棒の昇降機構を備えた機構ケースと、下降した可動電極棒を収納する収納箱とを備えた断路器用接地装置であって、前記支持碍管は、上下２本の碍管を中間連結金具を介して直列に接続したものであり、その中間連結金具の高さを、下降位置にある可動電極棒の上端よりも低くしたことを特徴とする断路器用接地装置。
【請求項２】
支持碍管、機構ケース、収納箱の内部に絶縁ガスを封入したことを特徴とする請求項１記載の断路器用接地装置。
【請求項３】
収納箱の下端を地面よりも高くしたことを特徴とする請求項１記載の断路器用接地装置。
【請求項４】
前記中間連結金具は上下の碍管の端部に固定されたフランジであり、２枚のフランジの間に、外周部が金属からなり内周部が非金属からなるスペーサを挟み、密封用パッキンによりシールしたことを特徴とする請求項１記載の断路器用接地装置。
【請求項５】
断路器の課電部は２７５ｋＶの電路に接続されるものであることを特徴とする請求項１記載の断路器用接地装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所や変電所において電路を開閉する断路器に組み込まれる断路器用接地装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所においては、高圧の電路を確実に開閉するために、電極バーを回転させて接点を機械的に開閉する断路器が広く用いられている。断路器は碍子あるいは碍管の上端に取付けた電極バーを垂直または水平面内で旋回させて電路を開閉する装置であり、課電部である電極バーには、電圧階級に応じて７７ｋＶ、１５４ｋＶ、２７５ｋＶ等の高電圧が印加される。
【０００３】
例えば変電所において変電機器を点検する際には、断路器を開いて点検対象となる変電機器への通電を遮断したうえ、さらに接地装置を投入して電路を接地し、作業者の感電事故を防止している。このため断路器には接地装置が付設されている場合がある。
【０００４】
従来の接地装置は、断路器の近傍に接地ブレードを配置し、これを遠隔操作で回転させて接地端子に係合させることより、電路を接地させていた。しかしこのような気中接地装置は、積雪地帯においては積雪のためにうまく投入できないことがあった。また安全確保のために接地が確実に行われているか否かを確認しなければならないが、断路器及び接地装置の操作を遠隔の作業室から行なったのちに、現場まで出向いて目視確認しなければならず、作業時間及び労力の点で多くの無駄があった。
【０００５】
上記したような従来の気中接地装置の問題点を解決するために、特許文献１に示すようなガス接地装置が開発されている。このガス接地装置は図１に示すように、地面に立設された架台１に機構ケース２を取付け、その上方に断路器の課電部７を支持する支持碍管３を設け、その下方に収納箱４を設けたものである。支持碍管３の内部には可動電極棒５が昇降機構６によって昇降できるように設けられており、図１のように可動電極棒５を上昇させると可動電極棒５の上端が課電側接触子８と係合し、機構ケース２の下方に配置された接地側接触子９との間を導通させて接地する構造である。なお図２に示すように、可動電極棒５は通常状態（非接地状態）では下降位置にあり、収納箱４の内部に収納されている。
【０００６】
このようなガス接地装置は、機構ケース２、支持碍管３、収納箱４の内部に絶縁ガスが封入されており、可動電極棒５はその内部を昇降する構造であるから、従来の気中接地装置のように積雪によって投入不能となるおそれはなく、また可動電極棒５の昇降位置もリミットスイッチ等により正確に検出できるので、現場まで出向いて接地装置の作動状況を目視確認する必要もないなどの多くの利点がある。このため積雪地帯の変電所では、ガス接地装置が多く採用されている。ところが、電圧階級が２７５ｋＶと高くなると、次のような問題が発生した。
【０００７】
先ず、電圧階級および汚損が高くなると課電部７を絶縁支持する支持碍管３も長くしなければならない。具体的には、電圧階級が２７５ｋＶかつ汚損が高い地区では支持碍管３の長さを３４５０ｍｍ以上としなければならない。可動電極棒５は支持碍管３の上端の課電部７と導通する課電側接触子８と、支持碍管３の下端よりも低い位置にある接地側接触子９とを導通させる部材であるから、支持碍管３が長くなると必然的に可動電極棒５の長さも長くなる。このため、長尺化した可動電極棒５を下降位置で収納するための収納箱４の下端位置も低くなる。この結果、図３に示すように収納箱４の下端が地面よりも低くなってしまい、地盤掘削工事が必要となるという問題があった。しかし既設変電所においては、重機を用いて地盤掘削工事行なうことは容易ではない。なお気中接地装置全体を上方に移動させればこの問題は回避できるが、変電所における課電部７の高さは他系統との関連もあって変更することは容易ではないという事情がある。
【０００８】
そこで図４に示すように、収納箱４の下端位置を地面よりも高くすることを検討したが、別の問題が発生した。前記したように、電圧階級が２７５ｋＶかつ汚損が高い地区である場合には課電部７を絶縁支持するために支持碍管３の長さを３４５０ｍｍ以上としなければならない。しかし現在の碍管製造技術では、耐震上の強度を保ちつつ、そのような長尺の碍管を一体品として製造することができないため、２本の碍管を中間連結金具１０を介して直列に接続することによって、３４５０ｍｍ以上とせざるを得ない。通常は１７２５ｍｍの長さの２本の碍管を接続している。
【０００９】
このため、収納箱４の下端位置を地面よりも高くすると図４に示すように、下降位置にある可動電極棒５も上昇するため、可動電極棒５の上端が中間連結金具１０に接近する。可動電極棒５の電位はゼロであるが、支持碍管３の汚損時には中間連結金具１０の電位は上昇する。その結果、支持碍管３の汚損が進行すると可動電極棒５の上端の電位傾度が設計基準値よりも大きくなり、絶縁破壊による閃絡事故が発生する危険がある。
【００１０】
そこで図５に示すように、２本の碍管のうち上部碍管を短くして中間連結金具１０の位置を上方に移動させ、可動電極棒５の上端と中間連結金具１０との距離を大きくすることも検討した。しかし図５の構造は、中間連結金具１０の上面に積雪すると課電部７との間で十分な絶縁距離を維持することができなくなり、積雪を介して中間連結金具１０の電位が上昇する。その結果、図４と同様に可動電極棒５の上端の電位傾度が設計基準値よりも大きくなり、絶縁破壊による閃絡事故が発生する危険がある。このように可動電極棒５の上端の電位傾度を小さくするためには、可動電極棒５の上端と中間連結金具１０との距離を大きくすることが、従来の設計常識であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６０−２１６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、電圧階級を２７５ｋＶとした場合にも、収納箱の下端位置を地面よりも高くして地盤掘削工事の必要をなくし、しかも積雪時においても可動電極棒の上端の電位傾度を設計基準値以下とすることができる断路器用接地装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、断路器の課電部を支持する支持碍管と、その内部を昇降する可動電極棒と、可動電極棒の昇降機構を備えた機構ケースと、下降した可動電極棒を収納する収納箱とを備えた断路器用接地装置であって、前記支持碍管は、上下２本の碍管を中間連結金具を介して直列に接続したものであり、その中間連結金具の高さを、下降位置にある可動電極棒の上端よりも低くしたことを特徴とするものである。
【００１４】
なお本発明の好ましい実施形態においては、支持碍管、機構ケース、収納箱の内部に絶縁ガスが封入され、収納箱の下端は地面よりも高い移置にある。好ましい実施形態においては、中間連結金具は上下の碍管の端部に固定されたフランジであり、２枚のフランジの間に、外周部が金属からなり内周部が非金属からなるスペーサを挟み、密封用パッキンによりシールした構造である。断路器の課電部は２７５ｋＶの電路に接続されるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の断路器用接地装置は、通常時には収納箱の内部に収納されている可動電極棒を、断路器を開いたのちに支持碍管の内部で上昇させて課電部に係合させ、接地するものである。このため積雪による動作不良のおそれはなく、動作確認の必要もない。
【００１６】
また本発明では、上下２本の碍管を連結する中間連結金具の高さを、下降位置にある可動電極棒の上端よりも低い位置まで下げることにより、課電部から中間連結金具までの距離を大きく取った。このため中間連結金具に積雪や汚損があっても課電部との間に十分な絶縁距離を確保することができ、中間連結金具の電位上昇は小さい。従って可動電極棒の上端が中間連結金具の内部を貫通した状態であっても、可動電極棒の上端の電位傾度は小さく安全である。
【００１７】
さらに本発明では、下降位置における可動電極棒の上端を、従来の設計常識に反して中間連結金具のやや上方に位置させた。このため、収納箱の下端位置を地面よりも高くして地盤掘削工事を不要とすることができる。
【００１８】
なお、中間連結金具を上下の碍管の端部に固定されたフランジとし、２枚のフランジの間に外周部が金属からなり内周部が非金属からなるスペーサを挟み、密封用パッキンによりシールした構造とすれば、内周部の非金属部分により碍管内部と外部との間の絶縁性を確保することができ、外周部の金属部分によりフランジの締付け力に耐える強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の断路器用接地装置の接地状態を示す断面図である。
【図２】従来の断路器用接地装置の非接地状態（通常状態）を示す断面図である。
【図３】電圧階級を２７５ｋＶとした場合に、収納箱の下端が地面よりも低くなった状態を示す断面図である。
【図４】図３の状態から収納箱の下端を地面よりも高くした状態を示す断面図である。
【図５】図４の状態から、中間連結金具の高さを上げた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図７】中間連結金具の部分の中央縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図６は本発明の実施形態を示す断面図であり、従来と同様に、１は地面から立設された架台であり、その上部に気密構造の機構ケース２が取付けられている。機構ケース２の上部には断路器の課電部７を支持するための支持碍管３がフランジ１１により固定されている。断路器の種類は任意であるが、本実施形態では水平一点切り断路器である。支持碍管３の内側上端部には、課電部７と導通する課電側接触子８が設けられている。
【００２１】
本実施形態の断路器は電圧階級が２７５ｋＶかつ汚損が高い地区の電路を開閉するものであるため、前記したように支持碍管３の全高を３４５０ｍｍ以上として絶縁距離を確保しなければならない。しかし現在の碍管製造技術ではこのような長尺の碍管を一体で製造することは焼成歪などの理由で困難であるため、上部碍管３Ａと下部碍管３Ｂとを中間連結金具１０によって直列に接続し、全高を３４５０ｍｍ以上としている。
【００２２】
支持碍管３の内部には、銅あるいはアルミなどの金属製の可動電極棒５が収納されている。可動電極棒５は機構ケース２の内部に設けられた昇降機構６によって昇降される。具体的には、可動電極棒５の片面にラックが形成されており、昇降機構６であるピニオンによって昇降される。機構ケース２の下部には気密構造の収納箱４が設けられており、図６に示すように下降位置にある可動電極棒５を収納している。収納箱４の下端は地面よりも高い位置にあり、地盤掘削工事の必要をなくしている。可動電極棒５は外部に露出していないため、積雪地帯においても作動不良となるおそれはない。
【００２３】
収納箱４の上方部には接地側接触子９が設けられている。接地側接触子９は可動電極棒５の外周面と接触する筒状体である。また前記した課電側接触子８は可動電極棒５の上端が挿入される筒状体である。なお、昇降する可動電極棒５を支持碍管３の中心軸線上に維持するため、適当数のガイドを収納箱４の内部に設けておくことが好ましい。
【００２４】
これらの機構ケース２、支持碍管３、収納箱４の内部には絶縁ガスが封入されている。絶縁ガスは例えばＳＦ６ガスであり、支持碍管３の内部空間の絶縁性を高めている。
【００２５】
接地の際には可動電極棒５を上昇させ、その上端を課電側接触子８に接触させ、その下部を接地側接触子９に接触させることにより、課電部７を接地する。このため支持碍管３の全高が高くなると必然的に可動電極棒５も長くしなければならない。しかも本発明では収納箱４の下端を地面よりも高い位置としているため、通常状態（非接地状態）における可動電極棒５の上端は、機構ケース２よりもかなり高くなることは避けられない。具体的には、機構ケース２よりも約１０００ｍｍ程度高い位置となる。
【００２６】
図４、図５に示したように、従来は中間連結金具１０は下降位置にある可動電極棒５の上端よりも必ず高い位置にあった。そして可動電極棒５の上端の電位傾度を小さくするためには、可動電極棒５の上端と中間連結金具１０との距離を大きくすることが、従来の設計常識であった。しかし本発明では従来常識に反して、中間連結金具１０の高さを下降位置にある可動電極棒５の上端よりも低い位置とし、これによって上部碍管３Ａを十分に長くし、下部碍管３Ｂを短くした。
【００２７】
具体的には、この実施形態においては上部碍管３Ａの長さを２４５０ｍｍとし、下部碍管３Ｂの長さを１０００ｍｍとして支持碍管３の全体長さを３４５０ｍｍとした。このように中間連結金具１０の高さを下降位置にある可動電極棒５の上端よりも低くすると、中間連結金具１０と可動電極棒５との間の絶縁距離は小さくなる。しかし上部碍管３Ａを十分に長くすることができたので、課電部７と中間連結金具１０との間の絶縁距離が長くなり、中間連結金具１０に積雪があったり、上部碍管３Ａが汚損されたりした場合にも、中間連結金具１０の電位上昇は従来よりもはるかに小さい。この結果、可動電極棒５の上端の電位傾度は小さく安全である。
【００２８】
従来の図４、図５の構造と、本願発明の図６の構造について、電位傾度が最も高い箇所である可動電極棒５の先端について、電位傾度を電位解析により求めた。なお何れも課電部７に２７５ｋＶを印加し、支持碍管３の全体長さを３４５０ｍｍとした。ただし図４では上部碍管３Ａと下部碍管３Ｂの長さをともに１７２５ｍｍとし、図５では上部碍管３Ａを１０００ｍｍ、下部碍管３Ｂの長さを２４５０ｍｍとした。図６では上記したように上部碍管３Ａの長さを２４５０ｍｍとし、下部碍管３Ｂの長さを１０００ｍｍとした。
【００２９】
図４の構造では、支持碍管３の汚損時に中間連結金具１０の電位が高まり、これに近い位置にある可動電極棒５の先端の電位傾度は３４ｋＶ／ｍｍとなった。図５の構造では、積雪時に中間連結金具１０の電位が高まり、その約１０００ｍｍ程度下方にある可動電極棒５の先端の電位傾度は３７ｋＶ／ｍｍとなった。これに対して図６の本発明の構造では、上部碍管３Ａの長さが２４５０ｍｍと大きいので、積雪時にも中間連結金具１０の電位上昇は小さく、可動電極棒５の先端の電位傾度は１７ｋＶ／ｍｍと設計基準内の値となることを確認した。
【００３０】
次に図７に示す中間連結金具１０の構造について説明する。図７に示すように、上部碍管３Ａの下端と下部碍管３Ｂの上端にはそれぞれフランジ１１がセメント１７により固定されており、図示を略したボルトにより連結されるのであるが、本実施形態ではこれらの２枚のフランジ１１，１１の間に、外周部１２が金属からなり内周部１３が非金属からなるスペーサ１４を挟んである。内周部１３の両面にはそれぞれ凹溝が形成され、それらの凹溝の内部に嵌め込まれたＯリング１５による気密シールを行ない、内部空間に充填されている絶縁ガスの漏洩を防止している。Ｏリング１５は密封用パッキンに相当するものである。
【００３１】
スペーサ１４の外周部１２を金属により構成したのは、フランジ１１，１１をボルトにより締結する際の圧縮応力に耐える強度を持たせるためであり、この実施形態ではアルミニウムが使用されている。スペーサ１４の内周部１３を非金属により構成したのは、支持碍管３の内部空間を貫通する可動電極棒５と、支持碍管３の外側のフランジ１１との間の絶縁を確保するためである。この実施形態では内周部１３の材質として支持碍管３の材質に近いアルミナを用いたがこれに限定されるものでなく、任意のセラミックスや合成樹脂、ゴム等を用いることができる。
【００３２】
なお内周部１３の中央には可動電極棒５とその外周を囲むシールド１６とが設けられているので、スペーサ１４の内周部１３にはこれらを貫通させることができる貫通孔１８が形成されている。内周部１３と外周部１２とは接合されて一枚のスペーサ１４となっている。
【００３３】
中間連結金具１０をこのような構造とすることにより、碍管内部と外部との間の絶縁性を確保することができる。上記した電位傾度の解析は、中間連結金具１０が図７に示した構造であるとして行なわれたものである。
【００３４】
以上に説明したように本発明の断路器用接地装置は、電圧階級を２７５ｋＶかつ汚損が高い地区とした場合にも、収納箱４の下端位置を地面よりも高くして地盤掘削工事の必要をなくし、しかも積雪時においても可動電極棒５の上端の電位傾度を設計基準値以下とすることができる利点がある。
【符号の説明】
【００３５】
１  架台
２  機構ケース
３  支持碍管
４  収納箱
５  可動電極棒
６  昇降機構
７  課電部
８  課電側接触子
９  接地側接触子
１０  中間連結金具
１１  フランジ
１２  外周部
１３  内周部
１４  スペーサ
１５  Ｏリング
１６  シールド
１７  セメント
１８  貫通孔
【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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