特開 2023-105377 ガス絶縁開閉装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023105377

(43)【公開日】2023-07-31

(54)【発明の名称】ガス絶縁開閉装置

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/035 20060101AFI20230724BHJP

   H02G 5/06 20060101ALI20230724BHJP

【ＦＩ】

H02B13/035 301B

H02B13/035 301H

H02B13/035 301E

H02B13/035 301D

H02G5/06 386

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022006163

(22)【出願日】2022-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】穴吹 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】眞田 政幸

【テーマコード（参考）】

5G017

5G365

【Ｆターム（参考）】

5G017AA01

5G017BB02

5G017BB03

5G017GG02

5G365DA12

5G365DH16

5G365DP01

(57)【要約】

【課題】増設を行う際に多大な調整が不要であって、電力の安定的な供給を容易に実現可能なガス絶縁開閉装置を提供する。
【解決手段】実施形態のガス絶縁開閉装置において、第１の圧力容器部は、絶縁ガスが封入される第１のガス区画が内部に設けられ、第１のガス区画に母線を収容する。第２の圧力容器部は、第１の圧力容器部よりも母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される第２のガス区画が内部に設けられ、第２のガス区画に母線を収容する。エンドカバー部は、第２の圧力容器部よりも母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される終端ガス区画が内部に設けられ、終端ガス区画に母線の終端を収容する。第２のガス区画は、母線に設けられた断路器と、母線において断路器よりも母線の終端側に設けられた接地開閉器とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電される母線と、
絶縁ガスが封入される第１のガス区画が内部に設けられ、前記第１のガス区画に前記母線を収容する第１の圧力容器部と、
前記第１の圧力容器部よりも前記母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される第２のガス区画が内部に設けられ、前記第２のガス区画に前記母線を収容する第２の圧力容器部と、
前記第２の圧力容器部よりも前記母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される終端ガス区画が内部に設けられ、前記終端ガス区画に前記母線の終端を収容するエンドカバー部と
を有するガス絶縁開閉装置であって、
前記第２のガス区画は、
前記母線に設けられた断路器と、
前記母線において前記断路器よりも前記母線の終端側に設けられた接地開閉器と
を含む、
ガス絶縁開閉装置。

【請求項2】

前記第１のガス区画に連通する第１のガス配管部と、
前記第２のガス区画に連通する第２のガス配管部と、
前記終端ガス区画に連通する終端ガス配管部と、
前記第１のガス配管部、前記第２のガス配管部、および、前記終端ガス配管部のそれぞれに連通する共通配管部と
を有し、
前記第１のガス配管部には、第１のガスバルブが設置され、
前記第２のガス配管部には、第２のガスバルブが設置され、
前記終端ガス配管部には、終端ガスバルブが設置されている、
請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のガス絶縁開閉装置に、増設用ガス絶縁開閉装置を接続する、ガス絶縁開閉装置の増設方法であって、
前記絶縁ガスの処理を実行する絶縁ガス処理ステップと、
前記絶縁ガス処理ステップの実行後に、前記増設用ガス絶縁開閉装置の接続を実行する接続ステップと
を有し、
前記絶縁ガス処理ステップでは、前記断路器が開いた状態であると共に前記接地開閉器が閉じた状態で、前記終端ガス区画における絶縁ガスを除いて空気に置換すると共に、前記第２のガス区画における絶縁ガスの圧力が前記第１のガス区画における絶縁ガスの圧力よりも低くなるように、前記絶縁ガスの処理を実行する、
ガス絶縁開閉装置の増設方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ；Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）は、変電所や発電所に設置されている。ガス絶縁開閉装置は、ＳＦ_６などの絶縁ガスが封入される圧力容器の内部において、通電用の母線、遮断器（ＣＢ；Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）、断路器（ＤＳ；Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）などを収容している。

【0003】

ガス絶縁開閉装置は、例えば、電力需要の増大に対応するために、増設が行われる場合がある。増設を実行する際には、既設のガス絶縁開閉装置について停電させた状態で、既設のガス絶縁開閉装置と増設用のガス絶縁開閉装置との間を接続する接続工事を実施する。

【0004】

接続工事を実行する際には、既設のガス絶縁開閉装置について絶縁ガスを処理するガス処理を行う。ガス処理では、既設のガス絶縁開閉装置において母線の終端を収容するエンドカバーの内部に設けられたガス区画から絶縁ガスを回収し、エンドカバーのガス区画を大気に置換する。また、既設のガス絶縁開閉装置の圧力容器において、エンドカバーに隣接する他のガス区画においても、工事の安全確保のために、絶縁ガスを排出し、定格圧力よりも低い圧力（０．０５ＭＰａ程度）になるように減圧を行う。

【0005】

そして、既設のガス絶縁開閉装置からエンドカバーを取り外し、既設のガス絶縁開閉装置と増設用のガス絶縁開閉装置との間を接続する。接続工事が完了した後には、全てのガス区画が定格圧力になるように絶縁ガスを封入する。その後、既設のガス絶縁開閉装置について停電状態を解除して通電状態にすると共に、増設用のガス絶縁開閉装置についても通電状態にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５５０９０３６号

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】電気協同研究 第３９巻 第６号 ガス絶縁開閉装置の標準化

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のように、増設を行う際には、停電が必要になる。しかしながら、既設のガス絶縁開閉装置の停電には、系統を運用する上で制約があるため、多大な調整が必要になる。また、電力を安定的に供給する観点から、停電を行う機器が少なく、かつ、停電期間が短い方が好ましい。

【0009】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、増設を行う際に多大な調整が不要であって、電力の安定的な供給を容易に実現可能なガス絶縁開閉装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態のガス絶縁開閉装置は、母線と第１の圧力容器部と第２の圧力容器部とエンドカバー部とを有する。母線は、通電される。第１の圧力容器部は、絶縁ガスが封入される第１のガス区画が内部に設けられ、第１のガス区画に母線を収容する。第２の圧力容器部は、第１の圧力容器部よりも母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される第２のガス区画が内部に設けられ、第２のガス区画に母線を収容する。エンドカバー部は、第２の圧力容器部よりも母線の終端側に位置していると共に、絶縁ガスが封入される終端ガス区画が内部に設けられ、終端ガス区画に母線の終端を収容する。第２のガス区画は、母線に設けられた断路器と、母線において断路器よりも母線の終端側に設けられた接地開閉器とを含む。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の要部を模式的に示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態において、既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置を接続する増設方法を示すフロー図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る既設のガス絶縁開閉装置１について増設を行う際に、絶縁ガス処理（ＳＴ１０）を行うときの様子を模式的に示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置１００を接続したときの様子を模式的に示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態の変形例に係るガス絶縁開閉装置１の要部を模式的に示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係るガス絶縁開閉装置１ｂの要部を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
図１は、第１実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の要部を模式的に示す図である。図１では、増設用のガス絶縁開閉装置が接続される既設のガス絶縁開閉装置１の部分について図示している。

【0013】

本実施形態において、増設前の既設のガス絶縁開閉装置１は、同軸円筒構造であって、図１に示すように、母線１０と圧力容器２０とエンドカバー部３０と断路器４０と接地開閉器５０とを備える。以下より、ガス絶縁開閉装置１を構成する各部の詳細について順次説明する。

【0014】

［Ａ－１］母線１０
母線１０は、金属などの導電材料で形成されており、高電圧を印加し電流を通電するために設けられている。母線１０の終端には、電界を緩和するためのシールド３１が設置されている。

【0015】

［Ａ－２］圧力容器２０
圧力容器２０は、金属材料で形成された密閉容器であって、母線１０を収容すると共に、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）などの絶縁ガスが内部に封入される。圧力容器２０は、例えば、円筒形状であって、母線１０が圧力容器２０と同軸に収容されている。また、圧力容器２０は、グランドに電気的に接続されている。

【0016】

ここでは、圧力容器２０は、絶縁材料で形成された複数の絶縁スペーサ２０１によって複数の圧力容器部２１，２２に区画されている。複数の圧力容器部２１，２２は、例えば、円筒形状の管状体であって、互いが中心軸に沿った軸方向に並んでいる。複数の圧力容器部２１，２２端部には、フランジが形成されており、各フランジが絶縁スペーサ２０１を挟んで対面し、ボルトなどの締結部材（図示省略）によって互いが締結されている。そして、複数の絶縁スペーサ２０１が母線１０を支持している。

【0017】

圧力容器２０のうち、圧力容器部２１（第１の圧力容器部）は、絶縁ガスが封入されるガス区画ＳＣ２１（第１のガス区画）が内部に設けられ、そのガス区画ＳＣ２１に母線１０を収容している。圧力容器部２１には、ガス区画ＳＣ２１に連通するガス配管部Ｐ２１（第１のガス配管部）が連結されている。ガス配管部Ｐ２１には、ガスバルブＶ２１（第１のガスバルブ）が設置されている。

【0018】

圧力容器２０のうち、圧力容器部２２（圧力容器部）は、圧力容器部２１よりも母線１０の終端側に位置している。圧力容器部２２は、圧力容器部２１と同様に、絶縁ガスが封入されるガス区画ＳＣ２２（第２のガス区画）が内部に設けられ、そのガス区画ＳＣ２２に母線１０を収容している。圧力容器部２２には、ガス区画ＳＣ２２に連通するガス配管部Ｐ２２（第２のガス配管部）が連結されている。ガス配管部Ｐ２２には、ガスバルブＶ２２（第２のガスバルブ）が設置されている。

【0019】

［Ａ－３］エンドカバー部３０
エンドカバー部３０は、圧力容器２０を構成する圧力容器部２２よりも母線１０の終端側に位置している。エンドカバー部３０は、絶縁ガスが封入される終端ガス区画ＳＣ３０が内部に設けられ、その終端ガス区画ＳＣ３０に母線１０の終端を収容している。エンドカバー部３０には、終端ガス区画ＳＣ３０に連通する終端ガス配管部Ｐ３０が連結されている。終端ガス配管部Ｐ３０には、終端ガスバルブＶ３０が設置されている。

【0020】

［Ａ－４］断路器４０
断路器４０は、圧力容器部２２のガス区画ＳＣ２２において、母線１０に設けられている。断路器４０は、無電流の場合に母線１０の電路を開閉するように構成されている。断路器４０は、誤操作を防止するために、操作機構等にインターロック機構が設けられていることが好ましい。

【0021】

［Ａ－５］接地開閉器５０
接地開閉器５０は、圧力容器部２２のガス区画ＳＣ２２において、母線１０に設けられている。ここでは、接地開閉器５０は、母線１０において断路器４０よりも母線１０の終端側に設けられている。接地開閉器５０は、一端が母線１０に電気的に接続され、他端がグランドに電気的に接続されている。接地開閉器５０は、断路器４０と同様に、誤操作を防止するために、操作機構等にインターロック機構が設けられていることが好ましい。

【0022】

［Ｂ］増設方法
以下より、既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置を接続する増設方法について説明する。本実施形態では、既設のガス絶縁開閉装置１を停電させずに通電した状態で、増設用のガス絶縁開閉装置を既設のガス絶縁開閉装置１に接続する。

【0023】

図２は、第１実施形態において、既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置を接続する増設方法を示すフロー図である。

【0024】

［Ｂ－１］絶縁ガス処理ステップ（ＳＴ１０）
増設を行う際には、図２に示すように、まず、絶縁ガス処理を実行する（ＳＴ１０）。

【0025】

図３は、第１実施形態に係る既設のガス絶縁開閉装置１について増設を行う際に、絶縁ガス処理（ＳＴ１０）を行うときの様子を模式的に示す図である。

【0026】

図３に示すように、絶縁ガス処理は、既設のガス絶縁開閉装置１において、断路器４０が開いた状態（開路状態）であると共に接地開閉器５０が閉じた状態（投入状態）で実行される。つまり、絶縁ガス処理は、母線１０のうち断路器４０と終端との間が接地電位である状態で実行される。

【0027】

絶縁ガス処理では、終端ガスバルブＶ３０を開けることによって、終端ガス区画ＳＣ３０から絶縁ガスを回収し、終端ガス区画ＳＣ３０の内部を空気に置換する。

【0028】

また、絶縁ガス処理では、ガスバルブＶ２２を開けることによって、ガス区画ＳＣ２２から絶縁ガスを回収する。ここでは、ガス区画ＳＣ２２における絶縁ガスの圧力が、終端ガス区画ＳＣ３０よりも絶縁ガスの圧力より高く、かつ、ガス区画ＳＣ２１における絶縁ガスの圧力（定格圧力）よりも低くなるように、絶縁ガスの処理を実行する。具体的には、ガス区画ＳＣ２２では、工事の安全確保のために、０．０５ＭＰａ程度の圧力になるように、減圧を行う。

【0029】

ガス区画ＳＣ２１では、母線１０が充電状態であるため、ガスバルブＶ２１を開けずに、絶縁ガスの圧力を定格圧力のまま保持する。

【0030】

［Ｂ－２］接続ステップ（ＳＴ２０）
つぎに、図２に示すように、接続を行う（ＳＴ２０）。

【0031】

図４は、第１実施形態に係る既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置１００を接続したときの様子を模式的に示す図である。

【0032】

図４に示すように、増設用のガス絶縁開閉装置１００は、母線１１０と圧力容器１２０とを有する。圧力容器１２０は、絶縁ガスが封入されるガス区画ＳＣ１２０が内部に設けられ、そのガス区画ＳＣ１２０に母線１１０を収容している。圧力容器１２０には、ガス区画ＳＣ１２０に連通するガス配管部Ｐ１２０が連結されている。ガス配管部Ｐ１２０には、ガスバルブＶ１２０が設置されている。

【0033】

既設のガス絶縁開閉装置１に増設用のガス絶縁開閉装置１００を接続するときには、図４に示すように、既設のガス絶縁開閉装置１を構成するエンドカバー部３０（図３参照）を取り外す。そして、既設のガス絶縁開閉装置１を構成する母線１０の終端からシールド３１（図３参照）を取り外す。

【0034】

その後、既設のガス絶縁開閉装置１を構成する圧力容器部２２に増設用のガス絶縁開閉装置１００を構成する圧力容器１２０を取り付ける。これと共に、既設のガス絶縁開閉装置１を構成する母線１０に増設用のガス絶縁開閉装置１００を構成する母線１１０を取り付け、両者の間を電気的に接続する。

【0035】

［Ｂ－３］絶縁ガス処理ステップ（ＳＴ３０）
つぎに、図２に示すように、絶縁ガス処理を実行する（ＳＴ３０）。

【0036】

ここでは、既設のガス絶縁開閉装置１を構成する圧力容器部２２のガス区画ＳＣ２２、および、増設用のガス絶縁開閉装置１００を構成する圧力容器１２０のガス区画ＳＣ１２０において、絶縁ガスの圧力が定格圧力になるように、絶縁ガスを封入する。具体的には、ガスバルブＶ２２を開けることによって、外部からガス区画ＳＣ２２に絶縁ガスを充填する。また、ガスバルブＶ１２０を開けることによって、外部からガス区画ＳＣ１２０に絶縁ガスを充填する。

【0037】

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態のガス絶縁開閉装置１において、終端ガス区画ＳＣ３０に隣接するガス区画ＳＣ２２には、母線１０に設けられた断路器４０と、母線１０において断路器４０よりも母線１０の終端側に設けられた接地開閉器５０とが設けられている。このため、本実施形態では、上述したように、既設のガス絶縁開閉装置１を構成する圧力容器部２１の母線１０が充電状態であっても、母線１０のうち断路器４０と終端との間を接地電位にすることができる。これにより、本実施形態では、既設のガス絶縁開閉装置１が設けられた構成する変電所全体を停電させずに、増設用のガス絶縁開閉装置１００を既設のガス絶縁開閉装置１に接続することができる。したがって、本実施形態のガス絶縁開閉装置１は、増設を行う際に多大な調整が不要であって、電力の安定的な供給を容易に実現可能である。

【0038】

なお、既設のガス絶縁開閉装置１の母線１０と増設用のガス絶縁開閉装置１００の母線１１０との間を通電する際には、既設のガス絶縁開閉装置１を停電させた状態で断路器４０を閉じる共に接地開閉器５０を開ける。

【0039】

［Ｄ］変形例
上記の実施形態では、既設のガス絶縁開閉装置１が単相である場合について説明したが、これに限らない。

【0040】

図５は、第１実施形態の変形例に係るガス絶縁開閉装置１の要部を模式的に示す図である。

【0041】

図５に示すように、ガス絶縁開閉装置１は、例えば、三相一括型であってもよい。ガス絶縁開閉装置１は、単母線方式および複母線方式のいずれでもよい。

【0042】

断路器４０は、ガス区画ＳＣ２２が減圧された状態で、十分な絶縁性能を有する。例えば、断路器４０は、ガス絶縁開閉装置１の最高使用電圧の２倍の電圧に対して絶縁性能を有することが好ましい。

【0043】

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図６は、第２実施形態に係るガス絶縁開閉装置１ｂの要部を模式的に示す図である。

【0044】

本実施形態のガス絶縁開閉装置１ｂは、図６に示すように、共通配管部Ｐ４０を有する。本実施形態は、この点、および、関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、この実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

【0045】

共通配管部Ｐ４０は、ガス配管部Ｐ２１、ガス配管部Ｐ２２、および、終端ガス配管部Ｐ３０のそれぞれに連通するように設けられている。具体的には、共通配管部Ｐ４０は、連結部Ｊ２１（第１連結部）においてガス配管部Ｐ２１が連結され、連結部Ｊ２２（第２連結部）においてガス配管部Ｐ２２が連結され、連結部Ｊ３０（第３連結部）において終端ガス配管部Ｐ３０が連結されている。

【0046】

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態のガス絶縁開閉装置１ｂは、共通配管部Ｐ４０が設けられている。このため、本実施形態では、各ガス区画ＳＣ２１，ＳＣ２２，ＳＣ３０に封入された絶縁ガスを、共通配管部Ｐ４０の端部において回収することができる。その結果、本実施形態では、絶縁ガスの回収作業を効率的に実行可能である。

【0047】

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。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ともに、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】

【0048】

１：ガス絶縁開閉装置（既設ガス絶縁開閉装置）、１ｂ：ガス絶縁開閉装置（既設ガス絶縁開閉装置）、１０：母線、２０：圧力容器、２１：圧力容器部（第１の圧力容器部）、２２：圧力容器部（第２の圧力容器部）、３０：エンドカバー部、３１：シールド、４０：断路器、５０：接地開閉器、１００：増設用ガス絶縁開閉装置、１１０：母線、１２０：圧力容器、２０１：絶縁スペーサ、Ｊ２１：連結部（第１連結部）、Ｊ２２：連結部（第２連結部）、Ｊ３０：連結部（第３連結部）、Ｐ１２０：ガス配管部、Ｐ２１：ガス配管部（第１のガス配管部）、Ｐ２２：ガス配管部（第２のガス配管部）、Ｐ３０：終端ガス配管部、Ｐ４０：共通配管部、ＳＣ１２０：ガス区画、ＳＣ２１：ガス区画（第１のガス区画）、ＳＣ２２：ガス区画（第２のガス区画）、ＳＣ３０：終端ガス区画、Ｖ１２０：ガスバルブ、Ｖ２１：ガスバルブ（第１のガスバルブ）、Ｖ２２：ガスバルブ（第２のガスバルブ）、Ｖ３０：終端ガスバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】