(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスと共に少なくとも遮断器が収納されている第１の接地タンクと、絶縁ガスと共に絶縁支持部材により支持された導体が収納されている第２の接地タンクと、絶縁ガスと共に少なくとも断路器が収納されている第３の接地タンクとを備えたガス絶縁開閉装置において、
前記絶縁ガスとして、前記第１の接地タンク内にはＳＦ6（六弗化硫黄）ガスが、前記第２の接地タンク内には窒素又は空気が、前記第３の接地タンク内にはトリフルオロメチルヨージドがそれぞれ封入され、かつ前記第２及び第３の接地タンク内の絶縁ガス圧力は、前記第１の接地タンク内の絶縁ガス圧力よりも高く設定されていることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
前記第１，第２、及び第３の接地タンクは、円錐状の凸部を有する絶縁スペーサを介して接続され、かつ前記絶縁スペーサの凸部が前記第２及び第３の接地タンク側となるように配置されていることを特徴とする請求項１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】
本発明はガス絶縁開閉装置に係り、特に地球温暖化対策に対応したガス絶縁開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変電所などに用いられるガス絶縁開閉装置（以下、「ＧＩＳ」と称す）としては１９７０年代より絶縁性能，消弧性能に優れたＳＦ6 （六弗化硫黄）ガスが使用されてきた。このＧＩＳの基本構造については、例えば電気学会技術報告  第５５２号「ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）の適用ガイド」（１９９５年７月発行）に示されている。この文献に記載のように鋼製の接地タンク内に導体部，導体接続部，開閉部等の高電圧部を配置し、この高電圧部と接地タンク間の絶縁確保のため、支持用あるいは支持及び区画用として絶縁スペーサを配置したユニット機器を構成し、このユニット機器を単独または複数接続して目的の機能を得るように組み合せて開閉所や変電所を構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＧＩＳは課電部が全て鋼製タンク内に収納されているため、気象条件の影響等を受け難く、耐環境性に優れ、且つ開閉所や変電所の用地の縮小化にも有利であり、急速な進歩を遂げてきた。しかしながら、近年、このＧＩＳに用いられるＳＦ6 ガスは地球温暖化係数が二酸化炭素（ＣＯ2 ）の約２４０００倍もあり、温暖化対策上から将来に向け使用量の削減が不可欠になっている。
【０００４】
ＳＦ6 ガスの使用量を削減する方法として混合ガスの適用も考えられるが、
ＧＩＳの構成機器の全てに使用すると、万一の場合のガスの分離等の処理方法が複雑化し、必ずしも有効な方法とは言えない。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、絶縁性能、消弧性能を損なわずＳＦ6ガスの使用量を低減したガス絶縁開閉装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のガス絶縁開閉装置は、絶縁ガスと共に少なくとも遮断器が収納されている第１の接地タンクと、絶縁ガスと共に絶縁支持部材により支持された導体が収納されている第２の接地タンクと、絶縁ガスと共に少なくとも断路器が収納されている第３の接地タンクとを備えたガス絶縁開閉装置であり、前記絶縁ガスとして、前記第１の接地タンク内にはＳＦ6（六弗化硫黄）ガスが、前記第２の接地タンク内には窒素又は空気が、前記第３の接地タンク内にはトリフルオロメチルヨージドがそれぞれ封入され、かつ前記第２及び第３の接地タンク内の絶縁ガス圧力は、前記第１の接地タンク内の絶縁ガス圧力よりも高く設定されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図７に示す。図１はＧＩＳの全体配置構成を示す平面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図、図３は本実施の形態のガス絶縁開閉装置の一部を模式的に示す模式図、図４は本実施の形態のガス絶縁開閉装置の線路ユニット機器を示す横断面図、図５は本実施の形態の母線接続ユニット機器を示す断面図、図６は本実施の形態の母線区分ユニット機器を示す断面図、図７は本実施の形態の絶縁スペーサを示す縦断面図である。
【００１５】
図１及び図２に示すガス絶縁開閉装置構成の一例では主母線１００，１０１に母線断路器１９８，１９９，遮断器２００，線路断路器２０１の開閉用の各ユニット機器が接続し、母線２０２，ブッシング２０３を介して送電線路に接続している。線路引込み口には過電圧抑制のために避雷器２０４が設けている。このように構成されたガス絶縁開閉装置の一部を拡大したものが図３である。ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は通常は３相交流回路を構成するが、図３には１相分を示している。
【００１６】
ＧＩＳを構成する各機器は接地タンク１内に中心導体２を配置してなるものであり、中心導体２は絶縁スペーサ８０，８５により支持している。主母線ユニット１００，１０１にはそれぞれ絶縁スペーサ８０，８５を介して線路ユニット機器１０ａ〜１０ｄを接続し、主母線ユニット１００と主母線ユニット１０１は母線接続ユニット機器２０を介して接続している。主母線ユニット１００，１０１にはそれぞれ母線区分ユニット機器３０ａ，３０ｂを設けている。線路ユニット機器１０ａ〜１０ｄにはそれぞれ線路母線１１０ａ〜１１０ｄなどを接続している。本実施の形態ではガス絶縁開閉装置の一例を示したが、各ユニット機器はそれが使用される変電所あるいは開閉所等の目的に合った構成に組み立てられているものである。
【００１７】
図４から図６は図３の主要ユニット機器の構成をより詳細に示すものであり、図４に線路ユニット機器１０の構成を示す。
【００１８】
線路ユニット機器１０は接地タンク１内に中心導体２が配置し、窒素ガス７５を封入した主母線１００，１０１に区分用の絶縁スペーサ８０を介して母線用断路器５０，５１を設けたものである。母線用断路器５０，５１は両端に接地開閉器６０，６１を備えた遮断器９０に接続されたものである。遮断器９０の線路側には線路用断路器５２，線路用接地開閉器６２を介して線路用母線１１０を接続している。３枚の区分用絶縁スペーサ８０で囲まれたユニット機器１０には遮断器９０，断路器５０，５１，５２，接地開閉器６０，６１，６２の開閉部を含んでいる。このように構成されたユニット機器１０では電流開閉性能が要求されるのでＳＦ6 ガス７０を封入している。これに対して線路用母線１１０及び主母線１００，１０１には遮断性能が要求されないため、ＳＦ6 ガスよりも温暖化係数の小さいガス、本実施の形態では窒素ガス７５を封入している。また、絶縁スペーサ８５は遮断器ユニット９０と断路器ユニット５０，５１，５２を分離しているものであり、絶縁スペーサ８５を設けることにより組み立てがし易すく、遮断能力に応じ封入ガス圧力を変えることができる。また、線路用母線１１０及び主母線１００，１０１には窒素ガス７５の他に空気を封入することができる。
【００１９】
また、絶縁スペーサ８０と絶縁スペーサ８５によって仕切られた部分には、断路器５０，５１，５２が設けられているだけであるので、遮断器９０程遮断開閉性能が要求されず、ＳＦ6 ガスと異なるガスを封入してもよい。この部分に用いられるガスとしては混合ガス、もしくはトリフルオロメチルヨージドを挙げることができる。
【００２０】
母線接続ユニット機器２０は図５に示すように、接地タンク１内に中心導体２が配置し、絶縁スペーサ８０によって支持，区画したものである。母線接続ユニット機器２０内には断路器５３，遮断器９１，断路器５４を設け、主母線１００と１０１を接続している。また、遮断器９１の両側には接地開閉器６３，６４を設けている。母線接続ユニット機器２０には電流開閉性能が要求されるので、
ＳＦ6 ガスが封入している。
【００２１】
母線区分ユニット機器３０は図６に示すように、中心導体２を配置し、断路器６５，遮断器９２，断路器６６を介して主母線１００ａ，１００ｂ間、もしくは主母線１０１間を接続しているものである。また、遮断器９２の両側には接地開閉器５５，５６を設けている。母線区分ユニット機器３０には電流開閉性能が要求されるので、ＳＦ6 ガスを封入している。
【００２２】
ＧＩＳは、高電圧絶縁性能と大電流等の遮断性能が必要である。絶縁性能に関しては、ＳＦ6 ガスよりも優る何種類かのガスが見出されているが、電流遮断性能を左右する消弧性能に関しては、現状ＳＦ6 ガスに優るものは発見されていない。このようなことから開閉部を有する線路ユニット機器１０ａ〜１０ｄ，母線接続ユニット機器２０，母線区分ユニット機器３０ａ，３０ｂには封入ガスとして大電流遮断の点から消弧特性の優れた、従来から使用しているＳＦ6 ガス７０を用いている。一方、開閉部（遮断器９０等）を有しない主母線ユニット１００，１０１及び線路母線１１０ａ〜１１０ｄには地球温暖化係数の小さいガス７５、本実施の形態においては大気中に約４／５含有している窒素ガスを封入している。また、空気、もしくはトリフルオロメチルヨージドを用いることもできる。
【００２３】
窒素ガスを使用する場合、窒素ガスの絶縁耐力は同圧力のＳＦ6 ガスの約１／３である。そのため、ＳＦ6 ガスと同じガス圧力で使用する場合には、窒素ガス封入部分のユニット機器の絶縁寸法は約３倍必要となる。しかし、ＧＩＳ全体の寸法を増大する訳ではないので、部分的なこの程度の大きさの増大は縮小化が進んでいるＧＩＳでは大きな問題とはならない。また、空気、もしくはトリフルオロメチルヨージドを用いる場合も同様である。
【００２４】
次に、ユニット機器の寸法をＳＦ6 ガスを用いたユニット機器と同一寸法に押えようとする場合には窒素ガスの圧力を約３倍にする。この場合、接地タンク１の肉厚を増大し耐圧力性能を確保する必要があるが、最大圧力は１０気圧程度であり、大幅な増大にはならない。
【００２５】
近年、ＧＩＳの縮小化が進展しており、開閉部を有するユニット機器は小形化されている。一方、気中引出し口の寸法は大気絶縁で決定されるため、開閉部ユニットと気中引出し口を結ぶ線路母線部分の容積がＧＩＳ全体の容積に占める大きさが増大してきている。最近では開閉部ユニットと気中引出し口を結ぶ線路母線部分の容積がＧＩＳ全体の容積に占める割合が５０％以上のものも出てきている。
【００２６】
このような構成のＧＩＳにすることにより、本来ＧＩＳに要求される電流遮断性能を損なうことなく、ＧＩＳ中に占めるＳＦ6 ガスの量を５０％以下に押えることが可能となる。このため現在問題になっている地球温暖化防止のためのSF6 ガス使用量の大幅削減に供することができる。
【００２７】
図７は区分用絶縁スペーサ８０の要部を示すものである。開閉部を有するユニット機器側接地タンク１ａ，中心導体２ａと開閉部を有しないユニット機器側接地タンク１ｂ，中心導体２ｂとを絶縁スペーサ８０を介して離隔する場合、両側の圧力に差圧を生じる場合が多い。これは前述したようにＳＦ6 ガスと窒素ガスとの耐電圧が異なるためである。この組み合せでは窒素ガスの圧力を高くする場合が多くなる。すなわちＳＦ6 ガス７０側よりも窒素ガス７５側の方が高圧となる。一般に円錐形のスペーサでは凸面側８１が高圧で、凹面側８２を低圧にして使用することが信頼性上有利な使い方となる。
【００２８】
このようにスペーサを使用することにより、スペーサの強度を向上することなく経済性に優れたＧＩＳを適用できる。
【００２９】
次に、図示はしていないが、万一、ＧＩＳ内部の開閉部を含むユニット機器で事故を発生した場合、この部分のガスを回収する必要がある。この場合、回収タンクの容量にも因るが回収時間が長い場合には復旧に多大な時間を要する事になる。
【００３０】
ＧＩＳ構成においては、事故に伴い運転停止となった部分の母線中の窒素ガスは大気中への放出が可能なため、窒素ガスを大気に放出して容器内の圧力を低下させるもしくは真空とし、この部分を一時的な回収容器として使用することが可能となる。このような方法により復旧時間の短縮も図れる効果が加わる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも遮断器を有する機器ではＳＦ6 ガスを使用しているので、本来ＧＩＳに要求される電流遮断性能を損なうことなく、ＧＩＳ中に占めるＳＦ6 ガスの量を５０％以下に低減することが可能になる。このため、現在問題になっている地球温暖化防止のためのＳＦ6 ガス使用量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の全体配置を示す平面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の一部を模式的に示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の線路ユニット機器を示す横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の母線接続ユニット機器を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の母線区分ユニット機器を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態であるガス絶縁開閉装置の絶縁スペーサを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…接地タンク、２…中心導体、１０ａ〜１０ｄ…線路ユニット機器、２０…母線接続ユニット機器、３０ａ，３０ｂ…母線区分ユニット機器、５０，５１，５２…断路器、６０，６１，６２…接地開閉器、７０…ＳＦ6 ガス、７５…窒素ガス、８０，８５…絶縁スペーサ、８１…絶縁スペーサ凸面、８２…絶縁スペーサ凹面、９０…遮断器、１００，１０１…主母線ユニット、１１０ａ〜１１０ｄ…線路母線。
【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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