最近のガス絶縁開閉装置

最近のガス絶縁開閉装置

Recent

Aspects

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Switchgear

最近,ガス絶縁開閉装置は優れた信秘二作により需要が急増し,電圧も66∼500kV まで幅広く使用されている｡それに伴い,よりいっそう都市部,近郊への設置が多 くなり,小形化,環境調和への自己膚が必要となってきた｡また超高圧,超々高圧で は大電i充,大容量化の傾向にあり新しい技術が必要となってきている｡ 以上のような最近の新しい問題に対して,機器の小形化,付い肖化及び大谷呈化に ついての技術開発を行なったので以下,これらの∴上こり二ついて述べる｡ ll

緒

言 ガス絶縁開閉装置は,据付面積の大幅な縮小,高信束計｢生, 保守点検の省力化など数多くの特長をもっており,良好な運 転実績が確認されるにつれガス絶表壕開閉装置の使用が急増し ているが,日立製作所は既に昭和44年77kVガス絶縁開閉装置 を納入して以来66∼500kVクラスで約600子iの製作納入実績を もっている｡一方,近年電力系統の増大に伴って系統の送電容 量及び無硝各容量が増大し,定格電流6,000∼12,000Aの機器, しゃ断電子充63kAのしゃ断器が必要とされてきてし-る｡更に, 自然端境整備に対する意識の高まりもあり,ガス絶縁開閉装 置もいっそうの小形コンパクト化に加えて低層化し,固匪】の 環j寛と調和する設計とする必要が生じてきている(図1)｡日 立製作所は,以上のような情勢に対処するため鋭意技術開発 を行なってきたが,その至隻つかにつき要約し述べる｡. 日

_{ガス絶縁開閉装置の大容量化へのアプローチ}

2.1300∼550kV,】2,000A,63kA大容量SF6ガスしゃ断器 の開発 絶縁ノズル バッファシリンダ 集電子 ブラケット シールド 閉路用電磁弁 閉路用操作弁 菊地武広* 坂口 実* 椿 徹* mん(,んJr†)打Jん〟ぐん∼ ル打Jlりr以 ゴαんαg址亡ん( mrJJT5加ゎdんJ 図1 _{220kVガス絶縁開閉装置} 環境調和を図ったガス絶縁開閉装置の 適用例を示す｡ ガスLや断器は,これまで72kV,25kAから550kV,63kA まで,既に単一･Jt力のSF6ガ'スLや断器で系列化しており, 投入抵抗装置 分圧コンデンサ 絶縁支持筒 点検窓 ′一￣￣￣-､

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しゃ断部タンク 油ダッシュポット 変流器 投 入 状 態 図2 _{550kV,63kA,12′000Aガスしゃ断器の内部構造図 4Lや断点構成とし,重心位置が低くタンク側面の点検悪から保守点検ができる｡} * 日立製作所国分∴｢場

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図3 _{三相一括形母線の磁束分布例(l)} 磁気シールドを考慮Lない場 図4 _{三相一括形母線の磁束分布例(2)} 磁気シールドを考慮Lた場合 合の磁束分布を示す(磁気シールドがないので磁束が容器の外に漏れている)｡ _{の磁束分布を示す(磁気シールドがあるので磁束が容器の外に漏れていない)｡} 約2,500台以上が実系統で使用されている｡ 図2に今回開発した550kV,63kA,12,000A2サイクルバ ッファ形ガスしゃ断器を示す1)｡操作器,しゃ断部,タンクな どは50kA定格と同様であるが,カ､､ス流量密度を考膚､し絶縁ノ ズル,一接触子の形二伏放び再起電圧上昇率の抑制を図るため, 分R三コンデンサの容量が異なっている｡また,12,000Aとい う大電流定格に対しては,通電容量の大きいバッファシリン ダ外周に電流をi充す外部集電方式の採用により,自然冷却で 12,000A通電を可能としている｡ 2.2 _{超高圧三相一括形大容量母線の開発} ガス絶縁開閉装置の仝三相一括化は,154/187kV級まであ り,それ以上の超高圧級では,大形絶縁物の注形能力,容器 の大形化による問題などからなされていないのが現斗犬である｡ しかし,据付スペースの縮小を図るため母線の三相一括化が 275/380kV定格まで実用化されている｡この母線には,送電 容量の増大に伴い超高斥三級で6,000∼12,000A定格が要求され ており,今回275/380kV,8,000∼12,000Aまでの三相一括形 ガス母線を開発した｡大電流三相一括形母線では,単に三相 導体を一つの容器に収納しただけでは容器が大形化するのは 避けられない｡すなわち,三相不平衡による磁界の影響で, ステンレスなどの非磁性材料を用いても局部的なうず電i充手員 により容器が発熱するため,母線容器が大形化する｡三相一 括形母線の不平衡磁界についてのコンピュータによる解析結 果の-一例を図3,4に示す｡これに対処するため,容器の内 面に‡滋気シールドを設け,うず電子充‡員の低f成(低i成率約60%) を区lり容器の直径を約70%に縮小した｡国5に三相一括形ガ ス母線の構造を,図6に8,000A通電時の7見度上昇試験結果を 示す｡いずれの部分も規格値を満足している｡なお,母線導 体はポスト形スペーサで支持しており,相聞には絶縁物は介 在しない橋造としている｡また母線導体の支持間隔について は,短絡電享充がi売れた場/合の電才蔵力により共振しないように 配慮している｡図7に三相一括形大容量母線を用いたがス絶 縁開閉装置の例を示す｡ 臣】

_{ガス絶縁開閉装置の小形･低層化}

3.1超高圧･超々高圧ガス絶縁装置の低層化 超高圧･超々高圧ガス絶縁開閉装置では,機器が大形化し かつ重量も増加するため,従来の機器を積み上げていく立体 酉己置構成では機器の高さが高くなり,耐震性,保守点検上か ら,また簡閲との調和が図れないなど好ましくない｡これに 対処するため,図8にホすように母線を地上に配置し,更に

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図5 _{275/380kV,8′000A三相一括形ガス母線 母線導体はポスト} 形スペーサで支持し,相聞に絶縁物を介在Lない構造としている｡

フランジ チューリップ コンタクト 導体

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図6 _{275/380kV,8′000A三相一括形ガス母線の温度上昇} 格イ直を満足できる｡ 導体 シース 706560 50 40 30 20 (雷℃)型紙→軸粥 10 0

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測定点 磁気シールドを入れることにより,母線容器を小形化するとともに自冷式で十分+ECの規 図了 _{187kV,6′000Aガス絶縁開閉装置} 重量の大きい母線を地上に 配置し,耐震性の向上を因っている｡ それにつながる直列機器をしゃ断器の軸心上に接続する直線 配置構成として,容器の数を減らすとともに低層化を可能と した2)｡二の方式は,従来の考え方で配置した母線をしゃ断器 の上部に配置する機器積上げ方式に比べ,据付面積はほぼ等 しい範囲内で,ガス絶縁開閉装置の高さを約50%に低くする ことが可能となる｡そのため支持三架台が不要となり,保守点 検も低い位置で行なえるため容易であり,外観上も極めてシ ンプルな構成となり,かつ耐震性能も大幅に向上させること ができる｡ 3.2 _{ガス絶縁開閉装置の低層化の適用例} 図9に直線配置方式を採用した500kVガス絶縁開閉装置の 配置構成を,図10にその外観を示す｡ 本ガス絶縁開閉装置は,母線は従来の気中絶緒方式である が,上下二段構成とする母線配置の採用により変電所の縮小 を図るとともに,ガス絶縁開閉装置の斜め配置及び各構成機 器の直線配置により据付面積を従来機器の約÷,また据付工 数を-をと大幅に知溜占した｡更に,低層化としているため重心 什亡U B

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･∨ヰーー′′ 1一I 図9 _{500kVガス絶縁開閉装置配置図} 平面直線配置のため･重心位置が低く優れた耐震性と容易な保守点検を可能としている0 く鮎 図tO _{500kVガス絶縁開閉装置} 上下二段構成とする気中母線配置の採 用により,変電所の縮小を図っている8 位置が低く,優れた耐震性と容易な保守点検を可能にしてい る｡本ガス絶縁開閉装置は以上のほかにも種々の配慮がなさ れており,その主なものは次に述べるとおr)である｡

(1)地盤沈下と熟膨脹によるガス絶縁装置に加わる過大な応

力を防ぐため,ユニット間に圧力補償形バランスベローズを 設けたほか,ガス絶縁開閉装置本体と基礎ベースとの間に摺 動可能なスライドベアリングを採用している｡

(2)断路器,接地開閉器の開閉時に外被(容器)に発生するサ￣

ジを抑制するため,サージアブソーバを設け,人体に有害な 外被のサージ電圧及び制御線に発生するサージ電圧を防止し ている｡

(3)万一の地終車故に傭え,地絡場所が容易に検出可能とな

るよう,各ガス区画ごとに地絡検出装置を設け,解体,点検 が必要最′ト限となるように配慮している0 3.3 66∼187kVガス絶縁開閉装置の全三相一括化 66-187kVガス絶縁開閉装置は,都市及びその近郊での設 置が多く,大きな据付スペースを必要とする変電所の用地を 確保することが難しくなってきており,また環境調和の点か

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1 7 項 番 名 称 _{項 蕃} 名 _{称 項 番 名 称}

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キ ユ ー ピ _ク ル 図II66/132kV三相一括形ガス絶縁開閉装置構造図 しゃ断器,断絡器,母線などすべてを三相一括化L,大幅な据付スペースの縮小を図っている｡ らも更に小形化してくプ打f=二ある｡二れに応ずるため従来の 一二村分離形ガス絶矧凋閉装置でグ)様動実績をベースとして, し-1欄i汁:‡､断路半こ‡,摺地l剛調片言‡,け純などをすべて_川l 括化したカ小ス絶縁開閉装置の開ヲ己を行なっている3),4)｡,完桁電 図12 _{7了kV三相一括形ガス絶縁開閉装置 厳Lい自然環境の中でも良} 好に運転されている｡ 斥は66∼187kV,40kAまであり,既に230台が納入されてい る｡区Illに,66/132kV一エフ相一一括形ガス絶縁開閉装置(ダブル ブス構成)の構造を示す｡また,図12に77kV二和一一括形オ､ス 絶縁開閉装置の例をホす｡ 3.4 _{単相再開路用三相一手古形ガスしゃ断器の開発} ライン月ヨに悼用されるガスLや断器については,系統安志 度向上の点から単相再閉路可能なしゃ断書芸が要求される場合 があり,操作器が各相に必要となり,かなI)のスペース柑と なる｡したがって,単相戸i閉路用∴相一括形ガスしゃ断器は 相分離形ガスLや断器と大差のなし一大きさとなり,ひいては ガス絶縁開閉装置の大きさにも影響する｡今回特殊変枚レバー の採用により,操作器を同一方仔小二3個配置することで三相 一括形ガスしゃ断器と同一寸i去諸7亡で構成できることを可能 とLた｡図13にその楕造を,また図14に一例として単相再閉 路形三相--一一括形ガスLや断器を用いた110/132kVガス絶縁開 閉装置の配置を示す｡ 本配置でベイ間､j一法は従来の二相一括形ガス絶∃壕開閉装置 と同様の1.5mとしている｡本方式の採用により,従来の相分 離形単相再閉路ガスしゃ断器を使用した場合に比べ拭付スペー スで約60%に低i成できる｡ 【】 結 言 以上,最近のか1ス絶縁開閉装置の概要について述べたが, これらの技術開発により,いっそうの′ト形コンパクト化が可

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CT 8US CB DS ES フィーダベイ (単相再閉路) 図141柑/132kVガス絶縁開閉装置配置図 DS ES DS DS ES LCH 8US 匡‥3 単相再開路用三相 一括形ガスLや断器 特殊変躁レバーにより壬彙作器 を同一方向に並べることによ り,従来の三相一括形ガスL や断器と同一寸法で構成する ことができる｡ 注:略語説明 PT(計器用変圧器) 変圧器ベイ 単相再開路用三相一括形ガスLや断器を用いた配置例を示すもので,従来の三相一括形と同一寸三去である｡ 能となったと同時に,環境との調和を阿ることができ,信組 ノ1■′l三の砧し-,かつ経済｢lてJにもfナ理的なものとなることが期待さ れ,今後共,汁L用印Jに仏間されていく もグ)と一臥われる｡ 参考文献 1) 筑紫,外:超高圧.超々高圧用63kAパ,ソファ形か'久しゃ断語注 の技術開発,口謀評言論,60,503∼508=昭53-7) 2)大二打,外:500kVガス絶責壊開閉装置,日立評論,57,917∼ 922川円50-1い

3)S.Miwada,S.Maruyama etal∴SF6GasInsulated

Substa-tion forIndustrialUse,HitachiReview Vol.24,No.7

311∼320(1975)

4)T.Kikuchi,T.Tsubakiet _al.:Recent Aspects _of Hitachi

GasInsulated Switchgear,HitachiReview,Vol.27,No.5