技術紹介

電力設備の保守・保全に貢献する 72/84 kV 新形水平二点切気中断路器の開発

電力設備の保守・保全に貢献する
72/84 kV 新形水平二点切気中断路器の開発

技術紹介■ 鈴木 翔平

■ 大山

Shohei Suzuki

友幸

■ 清水

Tomoyuki Oyama俊博■ 高橋

Toshihiro Shimizu

徹夫

Tetsuo Takahashi

電力設備において断路器は，設備の保守点検等で作業者の安全を守るために欠かせないものである。東光高岳の主力製品である水平二点切断路器は，約 35 年間にわたりお使いいただいているが，物価高や材料費等の高騰を背景に，当社断路器を安定して提供し続けるためのモデルチェンジに取り組んだ。モデルチェンジでは，現行器性能を維持したままで構造を簡素化しコストダウンを図った。本稿では，開発製品の概要や，規格に基づいた開発試験の取り組みについて紹介する。

1

3

はじめに

開発概要

電力設備において，安全に系統や機器を切り離す断路開発した本器を図 1 に示す。今回の開発は，当社の器は，設備の保守点検等で作業者の安全を守るために欠協力会社である中国江蘇省にある蘇州東光で部品の調達かせないものである。

および導電部・ベース部・駆動装置などの部位組立（ユ当社主力製品である水平二点切断路器は，1986 年にニット組立）を行い日本に輸送する。当社小山事業所断開発された THR6 以降約 35 年間にわたりお使いいただ

路器工場では総合組立およびルーチン試験を実施する。

いている。今回，物価高や材料費・燃料費の高騰を背景に，当社断路器を安定して提供し続けるためにモデル

導電部チェンジに取り組んだ。モデルチェンジでは，現行器性ブレード部能を維持したままで構造を簡素化しコストダウンを図った。また，当社グループ会社の蘇州東光優技電気有限公

固定接触部司（以下，蘇州東光）で部品の調達を行い，日本国内で装置の総合組立を実施する。本稿では新形水平二点切気
中断路器 72/84 kV THS5 形（以下，本器）の開発内容について紹介する。

支持がいし
操作がいし

ベース部2機器諸元

スラストベアリング

今回開発した本器の諸元を表 1 に示す。
表1定格絶縁強度

架台開発した本器の諸元

図 1 開発した本器

形式

THS5-LG

電圧（kV）

72 ／ 84

電流（A）

2,000周波数（Hz）

50 ／ 60

短時間耐電流31.5 kA ／通電時間：2 秒
対雷インパルス
耐電圧（kV）

地

400

3.1

本器の導電部の構造および特徴を以下に示す。

同相主回路間460

3.1.1

導電部の構造当社現行の 72 kV 水平二点切断路器の導電部は捻回方式を採用しているが，今回の本器導電部は投入方式を直投方式に変更した。なお，直投方式は 24/36 kV

乾燥：160（60 秒） 乾燥：160（60 秒）
注水：185（10 秒） 注水：185（10 秒）

THS2/3 形の導電部で実績がある。図 2 に本器の構造，耐震性能

2 倍レベルの加速度応答スペクトル※

耐用性能

10,000 回連続開閉検証済み

今回採用した直投方式は，捻回方式と比較すると断路適用規格

JEC-2390：2013
JEC-2310：2014

商用周波耐電圧（kV）※2
 倍レベルの加速度応答スペクトルは JEAG5003-2019 に規定されている耐震設計の基準となる地震力である。4.3 に詳細を記載する。

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本器の導電部の構造および特徴

東光高岳技報 No.11 2024

図 3 に捻回方式と直投方式の違いを示す。
器投入時に接触部で発生する摩擦力が大きくなり接触部が摩耗してしまうという懸念があった。接触部で発生する衝撃力や摩擦力を軽減するため，ガイドが先行して接触部に入る構造を採用した。図 4 に直投方式の構造を

電力設備の保守・保全に貢献する 72/84 kV 新形水平二点切気中断路器の開発示す。可動側接触部（以下，バットコンタクト）の先にバットコンタクト

ブレード部

技術紹介

ガイド部品を取り付けることで，固定側コンタクト（以ガイド下，フィンガコンタクト）にバットコンタクトが入る際

フィンガコンタクトに発生する衝撃力と摩擦力を軽減させることができる。
また，バットコンタクトに銀グラファイト接点 注 1）を採固定接触部用し，耐摩耗構造としている。
3.1.2

特徴

本器は導電部を 3.1.1 記載のとおり簡素化を行い，下記の特徴を有している。

相間ワイヤ（1）投入方式変更による信頼性向上
現行器 THR5 形は，ブレード部の捻回装置部が複雑ベース部な構造をしており多くの部品を使用している。今回の開ハンドル棒

電動操作装置
投入動作

開放動作

発器では導電部を捻回方式から直投方式に変更することで捻回装置がなくなり，部品数を減らすことでシンプルな構造となり信頼性を向上することができた。
（2）部品点数削減

図2

投入方式を変更することでブレード部の部品点数を本器の構造投入直前45％削減することができた。部品点数削減により，組完全投入

立作業性の向上および組立工数削減にもつなげることができた。
（3）材料の軽量化
導電部簡素化により銅使用量を削減することができ

現行器
THR5 形捻回方式た。ブレード部の材質を銅からアルミニウムに変更，フィンガ形状の改良およびフィンガの対数を変更したことで 1 台当たりの銅使用量を約 60％削減した。また，捻回部をなくしたことで鉄の使用重量も 1 台当たり約本器
THS5 形直投方式45％削減することができた。
3.2
図3

スペインのがいしメーカである POINSA 製 JEC 規格

投入方式の違い①開放状態

POINSA 製がいしの採用と性能評価

SP がいしを採用し，性能評価として，連続開閉試験・端②投入開始

③投入途中

④完全投入

・ガ イド が 作 った 通 り道 にバットコンタクトが入る。
・ガイドが次のフィンガコンタクトを持ち上げる。

②と③を完全投入までフィンガコンタクト 3 対分繰り返す。

ガイド

３Ｄ図
ブレードフィンガコンタクト

平面図
バットコンタクト

説明

ガイドが先行して入りフィガイドが上下のフィンガコン
ンガコンタクトを持ち上げ，タクトを持ち上げてバットコ
バットコンタクトがスライドンタクトの通り道を作る。
して入る。

図 4 直投方式の構造
東光高岳技報 No.11 2024

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技術紹介

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子荷重試験・短時間耐電流試験・実加振による耐震試験

4.1

短時間耐電流試験を実施した。POINSA 製がいしの詳細は，本誌別稿の製

短時間耐電流試験値は JEC-2310：2014 に基づき，品紹介「JEC 規格に準拠した海外メーカ製ステーションポ

実効値は 31.5 kA の通電時間 2.0 s，波高値は 85.1 kA

ストがいしの開発とそれを適用した断路器」参照のこと。

（実効値の 2.7 倍）の通電時間 0.3 s で試験を実施した。
試験状況を図 7 に示す。THS5 形では通電性能を左右4するパラメータのひとつであるフィンガの接触圧力を見開発試験直したが，短時間耐電流試験において問題ないことを確

JEC-2310：2014 に基づいて表 2 に示す試験を実施認した。図 8 に試験後の接触部の表面状態を示す。

し，結果は規格を満足する良好な結果であった。本章では実施した試験のなかで重要な試験について述べる。ま
供試器
THS5-LGた，3.2 で述べている開閉試験状況および端子荷重試験
状況を図 5 および図 6 に示す。
表2試験回路形式試験および参考試験内容

試験項目

図解 No.

形式試験

構造検査

－

商用周波耐電圧試験（乾燥）－

商用周波耐電圧試験（注水）－雷インパルス耐電圧試験－

主回路抵抗測定

－

開閉試験

図5

参考試験

端子荷重試験

図6

短時間耐電流試験

図 7，8

温度上昇試験

図9

耐用性能検証連続開閉試験

図5

氷結試験

図 10

耐震試験

図 11，12

図 7 短時間耐電流試験状況（2 相で実施）（試験場所：一般財団法人 電力中央研究所）

供試器
THS5-LG

図 8 短時間耐電流試験結果

コンタクト表面状態

供試器
THS5-LG図5連続開閉試験状況

開放状態

供試器
THS5-LG図 9 温度上昇試験状況

4.2

氷結試験

氷結試験について JEC 規格に具体的な試験方法の記載がなかったため，IEC 62271-102：2018 の 7.103 をおもり

図 6 端子荷重試験状況

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東光高岳技報 No.11 2024実施した。供試器に規格で決められた厚さの氷を着氷させ開→閉，閉→開の投入開放動作を電動でできるか確認する。図 10 に氷結試験風景（開放状態）を示す。

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4.3

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実加振による耐震試験

実加振による耐震試験で，JEAG 5003-2019 注 2）設計
地震力波形 2 倍レベルの加速度応答スペクトル（ZPA：水平 10 m/s²，鉛直 7 m/s²）を供試器に入力しての耐震性能評価を実施した。なお，当社断路器において同波形バットコンタクトを用いた実加振試験は初めてであった。図 11（1）に加振テーブルに入力した波形，図 12 に耐震試験状況を示す。

着氷状態のバットコンタクト

図 105氷結試験状況

当社主力製品である水平二点切断路器について，現行

1500

器性能を維持したままで構造を簡素化した 72/84 kV 断加速度（gal）

1000路器のモデルチェンジに取り組んだ。その結果，昨今の500

物価高，材料費・燃料費の高騰の中でも安定して提供し0続けることができる機器となった。

- 500- 1000

今後は，今回のモデルチェンジで得た知見を他機種の- 150005101520253035

開発に生かしていきたいと考えている。

40時間（秒）■参考文献（a） 模擬地震動波形（1） JEAG 5003-2019「変電所等における電気設備の耐震設計指針」一般社団法人日本電気協会発変電専門部会（令和 2 年 1 月 20 日第 4 版発行）

4000

加速度（gal）

おわりに

3000
2000

■語句説明

1000
00.1

110100

時間（秒）（b） 加速度応答スペクトル波形図 11 加振テーブル入力波形（参考文献（1） 80 頁第 3-2-5 図より引用）

供試器
THS5-LG

注 1） 銀グラファイト接点：銀（Ag）の粉末とグラファイト（Gr）の粉末を混合焼結した接点材料を摺動接触面に銀ロウ付したもの。銀めっき接点に比べて摺動時の摩擦抵抗が低く摺動特性に優れている。
注 2） JEAG：電気技術指針（Japan Electric AssociationGuide）の略。JEAG 5003-2019 は「変電所等における電気設備の耐震設計」指針であり，変電所等において地震被害により電力の供給に重大な支障をきたさないようにまとめられた設計指針である。

鈴木翔平

 力プラント事業本部
電第一設計部 断路器設計グループ

大山友幸

 力プラント事業本部
電第一設計部 断路器設計グループ

加振テーブル図 12 耐震試験状況（試験場所：株式会社日本海洋科学）

清水所属

俊博

 力プラント事業本部
電第一設計部 断路器設計グループ

高橋所属

所属

徹夫 力プラント事業本部
電第二製造部 断路器製造グループ

所属

東光高岳技報 No.11 2024

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