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技術 発変電所

出願人 ティーエム・ティーアンドディー株式会社
発明者 佐々木欣一高橋正雄寺井清寿川口滋
出願日 1999年10月4日 (20年5ヶ月経過) 出願番号 1999-282596
公開日 2001年4月20日 (18年11ヶ月経過) 公開番号 2001-112125
状態 未査定
技術分野 計器用変成器 配電盤
主要キーワード ワッシャリング 取付け設置 周回配置 信号伝達路 低圧電流 電流投入 孤立型 電送路
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図面 (11)

課題

発変電所電力系統を構成する孤立型電力機器を削減することができる、コンパクトで安価な発変電所を提供する。

解決手段

電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、断路器あるいは避雷器に一体に設置する。また、計器用変流器を、遮断器を構成する2つの導体のいずれかまたは両方に設置する。

概要

背景

発電所変電所あるいは開閉所等の発変電所には、送電線母線あるいは線路等の電気送電するための電送路がある。この電送路に地絡短絡等の事故が発生した場合には、その事故によって電送路に電気的に接続された電力機器が破損しないように、事故が発生した電送路を電気的に切離す必要がある。そのため、電送路には、電送路を電気的に切離したり接続したりする遮断器断路器等の開閉装置が設置されている。

また、事故の発生を検出するためには、電送路の電流電圧の値を知る必要があるため、電送路には、電流を測定するための計器用変流器や電圧を測定するための計器用変圧器が設置され、さらに、これらの計器用変流器や計器用変圧器から送られる電流や電圧の情報から、電送路の事故の有無を判定する保護継電装置が発変電所に設置されている。そして、この保護継電装置において事故の発生が検出されると、保護継電装置から遮断器や断路器等の開閉装置へ電送路の切離し命令が送られ、電送路が電気的に切離されるように構成されている。

以上のように発変電所は、電送路、遮断器、断路器、計器用変流器、計器用変圧器及び保護継電装置等からなる電力系統を構成している。以下、従来の発変電所の構成例を、図9に基づいて説明する。なお、図9に示した従来例は開閉所である。

すなわち、図9に示した開閉所へ引き込まれる送電線1は、鉄塔2により支持され、送電線1によって送電された電気は、導体3を通って避雷器4から断路器5へと導かれる。また、避雷器4と断路器5の間の導体3の近傍には、計器用変圧器とそれを支持する碍子とからなる孤立型の計器用変圧器6が設置されている。なお、避雷器は、雷撃や電力系統の開閉操作によって生じる過電圧を制限して、電力系統を正常な状態に自己回復させる機能を持っている。

断路器5は、導体3と導体7を導体8の両端の接点9、10で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器5が閉じており、導体3と導体7が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器5まで送電された電気は、導体7を通って遮断器11へと導かれる。また、断路器5と遮断器11の間の導体7の近傍には、計器用変流器とそれを支持する碍子からなる孤立型の計器用変流器12が設置されている。

遮断器11は、導体7と導体13を、碍子14の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、遮断器11が閉じており、導体7と導体13が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器11まで送電された電気は、導体13を通って断路器15へと導かれる。また、遮断器11と断路器15の間の導体13の近傍には、孤立型の計器用変流器16が設置されている。

次に、断路器15は、導体13と導体17を接点18で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器15が閉じており、導体13と導体17が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器15まで送電された電気は、導体17を通って母線19へと導かれる。また、断路器15と母線19の間の導体17の近傍には、孤立型の計器用変圧器20が設置されている。

このようにして送電線1から母線19まで送電された電気は、母線19を介して他の線路に電気を送電するように構成されている。図9に示した開閉所では、送電線1から母線19まで送電された電気は、導体21を通って断路器22へと導かれる。また、母線19と断路器22の間の導体21の近傍には、孤立型の計器用変圧器23が設置されている。

また、断路器22は、導体21と導体24を接点25で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器22が閉じており、導体21と導体24が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器22まで送電された電気は、導体24を通って遮断器26へと導かれる。また、断路器22と遮断器26の間の導体24の近傍には、孤立型の計器用変流器27が設置されている。

遮断器26は、導体24と導体28を、碍子29の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、遮断器26が閉じており、導体24と導体28が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器26まで送電された電気は、導体28を通って断路器30へと導かれる。また、遮断器26と断路器30の間の導体28の近傍には、孤立型の計器用変流器31が設置されている。

断路器30は、導体28と導体32を接点33で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器30が閉じており、導体28と導体32が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器30まで送電された電気は、導体32を通って避雷器34から送電線35へと導かれる。開閉所から引き出される送電線35は、鉄塔36によって支持されている。また、断路器30と避雷器34の間の導体32の近傍には、孤立型の計器用変圧器37が設置されている。さらに、開閉所内には保護継電器(図示せず)が設置されている。なお、電力系統の事故区間を特定できるように、前記計器用変流器は、保護監視区間境界である遮断器の両側に配置され、計器用変圧器は、保護監視区間の境界である避雷器と断路器の間、あるいは母線と断路器の間に配置されている。

続いて、従来から用いられている孤立型の計器用変流器の構成を、図10に基づいて説明する。すなわち、図10に示した孤立型の計器用変流器は、測定対象である一次導体55の周りに巻かれた鉄心56と、この鉄心56に巻かれた二次コイル57と、二次コイル57からの電気信号伝送する信号線58と、鉄心56と二次コイル57を収納する容器59と、この容器59に取り付けられ、信号線58を容器59の外部へ取り出す端子60と、容器59を支持する中空の碍子61と、碍子61を支持する固定台62と、信号線58からの電気信号を信号線63に対して絶縁された電気信号に変換する絶縁トランス64と、信号線63に接続された信号処理器65から構成されている。なお、信号線58は、中空の碍子61の内部を通過し、固定台62の側部から取り出されている。

このように構成された孤立型の計器用変流器においては、鉄心56と二次コイル57からなるセンサ部において、一次導体55の高圧電流ハンドリングの容易な二次コイル57の低圧電流に変換されて出力される。この一次導体55と鉄心56、鉄心56と二次コイル57は絶縁が必要であるため、容器59の内部はガスまたは油で充填されている。

概要

発変電所の電力系統を構成する孤立型の電力機器を削減することができる、コンパクトで安価な発変電所を提供する。

電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、断路器あるいは避雷器に一体に設置する。また、計器用変流器を、遮断器を構成する2つの導体のいずれかまたは両方に設置する。

目的

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、発変電所の電力系統を構成する孤立型の電力機器を削減することができる、コンパクトで安価な発変電所を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、前記断路器に一体に設置したことを特徴とする発変電所。

請求項2

電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、前記避雷器に一体に設置したことを特徴とする発変電所。

請求項3

前記断路器が、第1の導体と、この第1の導体を支持する第1の碍子と、第2の導体と、この第2の導体を支持する第2の碍子と、前記第1の導体と第2の導体を電気的に開閉する接点とからなり、前記第1の碍子の直上部の第1の導体または前記第2の碍子の直上部の第2の導体に、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器を設置したことを特徴とする請求項1に記載の発変電所。

請求項4

電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記遮断器が、第3の導体及び第4の導体と、前記第3の導体と第4の導体を支持する第3の碍子と、前記第3の導体と第4の導体を電気的に開閉する接点とからなり、前記第3の碍子の直端部の第3の導体と第4の導体のいずれかまたは両方に、前記計器用変流器を設置したことを特徴とする発変電所。

請求項5

前記計器用変流器を前記断路器の遮断器側に設置したことを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の発変電所。

請求項6

前記計器用変圧器を前記断路器の電送路側または避雷器側に設置したことを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の発変電所。

請求項7

前記計器用変流器にファイバ型変流器を用いたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の発変電所。

請求項8

前記計器用変圧器に光変圧器を用いたことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3あるいは請求項6のいずれか一に記載の発変電所。

請求項9

前記計器用変流器あるいは計器用変圧器が防振取付けされていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の発変電所。

請求項10

前記ファイバ型光変流器が、前記遮断器に配設されたシールドリング内壁収納されていることを特徴とする請求項7に記載の発変電所。

技術分野

0001

本発明は発変電所に係わり、特に、計器用変流器または計器用変圧器、あるいは計器用変流器と計器用変圧器の両方を適切に配置することにより、コンパクト化及び低廉化を図った発変電所に関するものである。

背景技術

0002

発電所変電所あるいは開閉所等の発変電所には、送電線母線あるいは線路等の電気送電するための電送路がある。この電送路に地絡短絡等の事故が発生した場合には、その事故によって電送路に電気的に接続された電力機器が破損しないように、事故が発生した電送路を電気的に切離す必要がある。そのため、電送路には、電送路を電気的に切離したり接続したりする遮断器断路器等の開閉装置が設置されている。

0003

また、事故の発生を検出するためには、電送路の電流電圧の値を知る必要があるため、電送路には、電流を測定するための計器用変流器や電圧を測定するための計器用変圧器が設置され、さらに、これらの計器用変流器や計器用変圧器から送られる電流や電圧の情報から、電送路の事故の有無を判定する保護継電装置が発変電所に設置されている。そして、この保護継電装置において事故の発生が検出されると、保護継電装置から遮断器や断路器等の開閉装置へ電送路の切離し命令が送られ、電送路が電気的に切離されるように構成されている。

0004

以上のように発変電所は、電送路、遮断器、断路器、計器用変流器、計器用変圧器及び保護継電装置等からなる電力系統を構成している。以下、従来の発変電所の構成例を、図9に基づいて説明する。なお、図9に示した従来例は開閉所である。

0005

すなわち、図9に示した開閉所へ引き込まれる送電線1は、鉄塔2により支持され、送電線1によって送電された電気は、導体3を通って避雷器4から断路器5へと導かれる。また、避雷器4と断路器5の間の導体3の近傍には、計器用変圧器とそれを支持する碍子とからなる孤立型の計器用変圧器6が設置されている。なお、避雷器は、雷撃や電力系統の開閉操作によって生じる過電圧を制限して、電力系統を正常な状態に自己回復させる機能を持っている。

0006

断路器5は、導体3と導体7を導体8の両端の接点9、10で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器5が閉じており、導体3と導体7が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器5まで送電された電気は、導体7を通って遮断器11へと導かれる。また、断路器5と遮断器11の間の導体7の近傍には、計器用変流器とそれを支持する碍子からなる孤立型の計器用変流器12が設置されている。

0007

遮断器11は、導体7と導体13を、碍子14の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、遮断器11が閉じており、導体7と導体13が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器11まで送電された電気は、導体13を通って断路器15へと導かれる。また、遮断器11と断路器15の間の導体13の近傍には、孤立型の計器用変流器16が設置されている。

0008

次に、断路器15は、導体13と導体17を接点18で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器15が閉じており、導体13と導体17が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器15まで送電された電気は、導体17を通って母線19へと導かれる。また、断路器15と母線19の間の導体17の近傍には、孤立型の計器用変圧器20が設置されている。

0009

このようにして送電線1から母線19まで送電された電気は、母線19を介して他の線路に電気を送電するように構成されている。図9に示した開閉所では、送電線1から母線19まで送電された電気は、導体21を通って断路器22へと導かれる。また、母線19と断路器22の間の導体21の近傍には、孤立型の計器用変圧器23が設置されている。

0010

また、断路器22は、導体21と導体24を接点25で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器22が閉じており、導体21と導体24が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器22まで送電された電気は、導体24を通って遮断器26へと導かれる。また、断路器22と遮断器26の間の導体24の近傍には、孤立型の計器用変流器27が設置されている。

0011

遮断器26は、導体24と導体28を、碍子29の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、遮断器26が閉じており、導体24と導体28が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器26まで送電された電気は、導体28を通って断路器30へと導かれる。また、遮断器26と断路器30の間の導体28の近傍には、孤立型の計器用変流器31が設置されている。

0012

断路器30は、導体28と導体32を接点33で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器30が閉じており、導体28と導体32が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器30まで送電された電気は、導体32を通って避雷器34から送電線35へと導かれる。開閉所から引き出される送電線35は、鉄塔36によって支持されている。また、断路器30と避雷器34の間の導体32の近傍には、孤立型の計器用変圧器37が設置されている。さらに、開閉所内には保護継電器(図示せず)が設置されている。なお、電力系統の事故区間を特定できるように、前記計器用変流器は、保護監視区間境界である遮断器の両側に配置され、計器用変圧器は、保護監視区間の境界である避雷器と断路器の間、あるいは母線と断路器の間に配置されている。

0013

続いて、従来から用いられている孤立型の計器用変流器の構成を、図10に基づいて説明する。すなわち、図10に示した孤立型の計器用変流器は、測定対象である一次導体55の周りに巻かれた鉄心56と、この鉄心56に巻かれた二次コイル57と、二次コイル57からの電気信号伝送する信号線58と、鉄心56と二次コイル57を収納する容器59と、この容器59に取り付けられ、信号線58を容器59の外部へ取り出す端子60と、容器59を支持する中空の碍子61と、碍子61を支持する固定台62と、信号線58からの電気信号を信号線63に対して絶縁された電気信号に変換する絶縁トランス64と、信号線63に接続された信号処理器65から構成されている。なお、信号線58は、中空の碍子61の内部を通過し、固定台62の側部から取り出されている。

0014

このように構成された孤立型の計器用変流器においては、鉄心56と二次コイル57からなるセンサ部において、一次導体55の高圧電流ハンドリングの容易な二次コイル57の低圧電流に変換されて出力される。この一次導体55と鉄心56、鉄心56と二次コイル57は絶縁が必要であるため、容器59の内部はガスまたは油で充填されている。

発明が解決しようとする課題

0015

しかしながら、上述したような構成を有する従来の発変電所においては、以下に述べるような問題点があった。すなわち、図9に示したような従来の発変電所においては、計器用変流器や計器用変圧器としては、それぞれを支持する碍子を備えた孤立型の計器用変流器や計器用変圧器が使用されてきた。このような孤立型の計器用変流器や計器用変圧器は、それぞれ独立に碍子等による絶縁対策が施され、一つの電力機器として構成されているため、計器用変流器本体や計器用変圧器本体に比べてコストが高くなるという問題点があった。

0016

また、孤立型の計器用変流器や計器用変圧器を用いた場合には、専用の据付面積が必要となるため、電力系統は長くなり、複雑な構成になるといった問題点があった。すなわち、上述したように、孤立型の計器用変流器においては、鉄心56や二次コイル57等の導体が重く、また、二次コイル57や信号線58等の二次側導体低圧にする必要があるため、計器用変流器のセンサ部を他の電力機器と一体化して構成することが困難であった。

0017

このように、従来の計器用変流器や計器用変圧器としては、鉄心巻線型の計器用変流器や計器用変圧器といった孤立型の機器が使用されてきたため、電力系統の大電流化に伴い、大型化、重量化するといった問題点があった。このため、各電力機器を一体化して小型化を図った、コンパクトで安価な発変電所の開発が切望されていた。

0018

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、発変電所の電力系統を構成する孤立型の電力機器を削減することができる、コンパクトで安価な発変電所を提供することにある。

課題を解決するための手段

0019

本発明は上記の目的を達成するために、次のような手段により発変電所を構成するものである。すなわち、請求項1に記載の発明は、電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、前記断路器に一体に設置したことを特徴とするものである。

0020

上記の構成を有する請求項1に記載の発明によれば、計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、断路器に一体に設置することにより、従来用いられていた孤立型の計器用変流器あるいは計器用変圧器が不要となるので、専用の据付面積が削減でき、電力系統を短くすることができる。また、発変電所の構成が複雑になることもない。

0021

請求項2に記載の発明は、電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、前記避雷器に一体に設置したことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項2に記載の発明によれば、計器用変流器あるいは計器用変圧器の少なくとも一方を、避雷器に一体に設置することにより、従来用いられていた孤立型の計器用変流器あるいは計器用変圧器が不要となるので、専用の据付面積が削減でき、電力系統を短くすることができる。また、発変電所の構成が複雑になることもない。

0022

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発変電所において、前記断路器が、第1の導体と、この第1の導体を支持する第1の碍子と、第2の導体と、この第2の導体を支持する第2の碍子と、前記第1の導体と第2の導体を電気的に開閉する接点とからなり、前記第1の碍子の直上部の第1の導体または前記第2の碍子の直上部の第2の導体に、前記計器用変流器あるいは計器用変圧器を設置したことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項3に記載の発明によれば、第1の碍子の直上部の第1の導体、または第2の碍子の直上部の第2の導体に、計器用変流器あるいは計器用変圧器を設置することにより、計器用変流器あるいは計器用変圧器の絶縁対策を容易にすることができる。

0023

請求項4に記載の発明は、電送路と、避雷器と、断路器と、遮断器と、計器用変圧器と、計器用変流器と、保護継電器を備えた発変電所において、前記遮断器が、第3の導体及び第4の導体と、前記第3の導体と第4の導体を支持する第3の碍子と、前記第3の導体と第4の導体を電気的に開閉する接点とからなり、前記第3の碍子の直端部の第3の導体と第4の導体のいずれかまたは両方に、前記計器用変流器を設置したことを特徴とするものである。

0024

上記の構成を有する請求項4に記載の発明によれば、前記第3の碍子の直端部の第3の導体と第4の導体のいずれかまたは両方に計器用変流器を設置することにより、計器用変流器の絶縁対策を容易にすることができ、また、計器用変流器を遮断器に一体に設置することにより、従来用いられていた孤立型計器用変流器を削減することができる。

0025

請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項3に記載の発変電所において、計器用変流器を断路器の遮断器側に設置したことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項5に記載の発明によれば、計器用変流器を、発変電所の電力系統の適切な保護監視区間の境界に設置することができる。

0026

請求項6に記載の発明は、請求項1又は請求項3に記載の発変電所において、計器用変圧器を断路器の電送路側または避雷器側に設置したことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項6に記載の発明によれば、計器用変圧器を、発変電所の電力系統の適切な保護監視区間の境界に設置することができる。

0027

請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の発変電所において、計器用変流器にファイバ型変流器を用いたことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項7に記載の発明によれば、計器用変流器の絶縁対策を容易にすることができる。

0028

請求項8に記載の発明は、請求項1、請求項2、請求項3あるいは請求項6のいずれか一に記載の発変電所において、計器用変圧器に光変圧器を用いたことを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項8に記載の発明によれば、計器用変圧器の絶縁対策を容易にすることができる。

0029

請求項9に記載の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の発変電所において、計器用変流器あるいは計器用変圧器が防振取付けされていることを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項9に記載の発明によれば、計器用変流器あるいは計器用変圧器への振動伝達を低減することができる。

0030

請求項10に記載の発明は、請求項7に記載の発変電所において、ファイバ型光変流器が、遮断器に配設されたシールドリング内壁に収納されていることを特徴とするものである。上記の構成を有する請求項10に記載の発明によれば、ファイバ型光変流器をコンパクトに収納することができるので、光変流器を設置するための専用スペースを削減することができる。

発明を実施するための最良の形態

0031

以下に、本発明を適用した発変電所の一つの実施の形態である開閉所について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図9に示した従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

0032

[1.構成]
[1−1.開閉所の全体構成]本実施形態においては、図1に示したように、開閉所へ引き込まれる送電線1は鉄塔2により支持され、送電線1によって送電された電気は導体3を通って避雷器4から断路器5へと導かれる。また、避雷器4と断路器5の間に位置する導体3の近傍には、避雷器4と一体化して構成された計器用変圧器38が設置されている。断路器5は、導体3と導体7を導体8の両端の接点9、10で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器5が閉じており、導体3と導体7が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器5まで送電された電気は、導体7を通って遮断器11へと導かれる。

0033

遮断器11は、導体7と導体13を、碍子14の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。また、断路器5と遮断器11の間に位置する碍子14の直端部の導体7の近傍には、遮断器11と一体化して構成された計器用変流器39が設置されている。そして、この遮断器11が閉じており、導体7と導体13が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器11まで送電された電気は、導体13を通って断路器15へと導かれる。そして、遮断器11と断路器15の間に位置する碍子14の直端部の導体13の近傍には、遮断器11と一体化して構成された計器用変流器40が設置されている。なお、この遮断器一体型計器用変流器の詳細については後述する。

0034

次に、断路器15は、導体13と導体17を接点18で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器15が閉じており、導体13と導体17が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器15まで送電された電気は、導体17を通って母線19へと導かれる。また、断路器15と母線19の間に位置する導体17の近傍には、断路器15と一体化して構成された計器用変圧器41が設置されている。なお、この断路器一体型計器用変圧器の詳細については後述する。

0035

このようにして送電線1から母線19まで送電された電気は、母線19を介して他の線路に電気を送電するように構成されている。例えば、図1に示した開閉所においては、送電線1から母線19まで送電された電気は、導体21を通って断路器22へと導かれる。また、母線19と断路器22の間に位置する導体21の近傍には、断路器22と一体化して構成された計器用変圧器42が設置されている。

0036

断路器22は、導体21と導体24を接点25で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器22が閉じており、導体21と導体24が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器22まで送電された電気は、導体24を通って遮断器26へと導かれる。

0037

遮断器26は、導体24と導体28を碍子29の内部に設けられた接点(図示せず)で電気的に開閉する構造となっている。なお、断路器22と遮断器26の間に位置する導体24の近傍には、断路器22と一体化して構成された計器用変流器43が設置されている。そして、この遮断器26が閉じており、導体24と導体28が電気的に接続されているとき、送電線1から遮断器26まで送電された電気は、導体28を通って断路器30へと導かれる。なお、遮断器26と断路器30の間に位置する導体28の近傍には、断路器30と一体化して構成された計器用変流器44が設置されている。

0038

この断路器30は、導体28と導体32を接点33で電気的に開閉する構造となっている。すなわち、断路器30が閉じており、導体28と導体32が電気的に接続されているとき、送電線1から断路器30まで送電された電気は、導体32を通って避雷器34から送電線35へと導かれる。なお、開閉所から引き出される送電線35は、鉄塔36により支持されている。また、断路器30と避雷器34の間に位置する導体32の近傍には、断路器30と一体化して構成された計器用変圧器45が設置されている。さらに、図1に示した開閉所内には、保護継電器(図示せず)が設置されている。

0039

なお、前記一体型の計器用変流器としては、電流センサ部分が光ファイバであるファイバ型光変流器が用いられ、計器用変圧器としては光変圧器が用いられる。また、電力系統保護の点から、ファイバ型光変流器は保護監視区間の境界である断路器と遮断器の間に設置し、一方、光変圧器は保護監視区間の境界である母線と断路器の間、あるいは避雷器と断路器の間に設置する必要がある。

0040

[1−2.ファイバ型光変流器等の設置に適した部位]ところで、本発明の発変電所に用いられるファイバ型光変流器や光変圧器は、一般的に振動に弱いことが知られている。そのため、これらファイバ型光変流器や光変圧器を断路器等と一体化して構成するためには、ファイバ型光変流器や光変圧器の耐震性を向上させるか、または、振動の少ない部位にこれらのファイバ型光変流器や光変圧器を設置する必要がある。

0041

続いて、ファイバ型光変流器や光変圧器を発変電所のどの部位に設置することが望ましいかについて検討した結果を、上記保護監視区間の境界として、図1の断路器22から遮断器26の間の区間を例に取って説明する。図2は、断路器22から遮断器26の間での振動の伝達の様子を示したものである。すなわち、図2において、振動源は電流を開閉するための開閉機構部を持った断路器22と遮断器26の両方である。しかし、発変電所においては、遮断器の振動の方が断路器に比べ非常に大きく、断路器での振動は一般にファイバ型光変流器や光変圧器にとって問題とならない大きさである。そこで、遮断器26で発生する振動の伝達について以下に説明する。

0042

遮断器26の振動は、図中矢印Gで示される方向に発生する。そして、この遮断器26で発生した振動は、遮断器26と断路器22の間の導体24を伝わって断路器22に伝達されることになる。このとき、遮断器26と導体24の接続点Aと、導体24と断路器22の接続点Bは、振動による力の作用点となり得る。すなわち、図中矢印Gで示される遮断器の振動は接続点Aに伝達され、図中矢印G1で示される方向の振動となる。

0043

また、接続点Bと接続点Aは、一般に送電ケーブル導体バー等によって結ばれるが、送電ケーブルの場合には、接続点Aの振動G1は送電ケーブルに吸収されて、接続点Bにはほとんど伝達されない。また、導体バー等によって固定接続されている場合も、接続点Aでは矢印G1の方向に振動するため、接続点Bでは図中矢印gで示される方向に接続点Bが引っ張られて、振動が発生することになり、結果として伝達される振動はとても小さいものとなる。

0044

従って、図2の接続点Bの近傍、すなわち断路器22の上部にファイバ型光変流器を用いた計器用変流器43を設置することで振動の問題が解決される。また、光変圧器を用いた計器用変圧器42は、保護監視区間の境界である断路器22の電送路側または避雷器側に設置されることになるので、上述したような振動の問題は生じない。

0045

ところで、図1に示した避雷器の部位では、雷撃等により電力系統に異常電圧が発生しているような場合でも、電力系統を構成する他の断路器や遮断器や母線といった電力機器各部位の発生電圧と比較して、その発生電圧は極小となる(図3参照)。そのため、避雷器に計器用変流器や計器用変圧器を直接設置することにより、計器用変流器や計器用変圧器の絶縁対策を容易にすることができる。

0046

[1−3.一体型の断路器の構成]次に、図1に示した一体型の断路器30の構成を、図4を参照して説明する。すなわち、図4に示したように、断路器30は、導体28、この導体28を支持する遮断器側の碍子46、導体32、この導体32を支持する避雷器側の碍子47、導体28と導体32を電気的に開閉する接点33からなっており、遮断器側の碍子46の直上部の導体28には、ファイバ型光変流器を用いた計器用変流器44が設置され、避雷器側の碍子47の直上部の導体32には、光変圧器を用いた計器用変圧器45が設置されている。

0047

このように構成された一体型の断路器30においては、図4に示したように、遮断器側の碍子46や避雷器側の碍子47の直上部の導体28及び導体32は、碍子46及び碍子47によって気中絶縁されているため、これらの導体28及び導体32の位置に計器用変流器44や計器用変圧器45を設置することにより、導体28及び導体32と同様に、計器用変流器44及び計器用変圧器45は気中絶縁されるので、計器用変流器44や計器用変圧器45の絶縁対策を容易にすることができる。

0048

また、導体28や導体32、計器用変流器44や計器用変圧器45を気中絶縁している碍子46や碍子47が中空構造である場合には、計器用変流器44や計器用変圧器45からの出力信号信号伝達路を碍子46や碍子47の内部に設けることができる。さらに、電力系統保護の目的から、計器用変流器は保護監視区間の境界である遮断器の両側に配置し、また、計器用変圧器は保護監視区間の境界である避雷器と断路器の間、あるいは母線と断路器の間に配置する必要があるが、図4に示したように、計器用変流器を断路器の遮断器側に、計器用変圧器を断路器の避雷器側に設置することによって、適切な保護監視区間の境界に計器用変流器や計器用変圧器を配置することができる。なお、計器用変圧器を断路器の母線側に設置することによっても、同様に適切な保護監視区間の境界に計器用変圧器を配置することができる。

0049

[1−4.一体型の遮断器の構成]次に、図1に示した一体型の遮断器11の構成を、図5を参照して説明する。すなわち、図5に示したように、遮断器11は、導体7及び導体13、これらの導体7、13を支持する碍子14、この碍子14の内部に設けられた導体7と導体13を電気的に開閉する接点(図示せず)からなっている。また、碍子14の端部には、計器用変流器39及び計器用変流器40を固定するための固定台48が取付けられている。また、計器用変流器39及び計器用変流器40は、ゲルワッシャリング49を挟んで、ボルト等により固定台48に締結され、碍子14の直端部の導体7及び導体13の近傍に、遮断器と一体化して設置されている。

0050

このように構成された一体型の遮断器11においては、図5に示したように、導体7及び導体13は碍子14によって気中絶縁されているため、導体7と導体13の近傍に設置された計器用変流器39と計器用変流器40も、同様に碍子14によって気中絶縁される。よって、計器用変流器の絶縁対策を容易にすることができる。また、図5に示したように、計器用変流器を遮断器に一体化して設置することにより、従来用いられていた孤立型の計器用変流器を削減することができる。

0051

しかし、上述したように遮断器では、電流の開閉時に激しい振動が生じるため、計器用変流器を遮断器と一体化して設置する場合には、計器用変流器に防振対策を施す必要がある。そこで、図5に示したように、振動吸収材として適しているゲル状ワッシャリング49を用いて、計器用変流器を防振取付け設置することによって、遮断器の電流投入電流遮断時の振動等が計器用変流器に伝達されるのを低減することができる。

0052

続いて、ファイバ型光変流器を防振取付けした場合としない場合の、ファイバ型光変流器の出力値への影響について説明する。図6は、ファイバ型光変流器を弾性体を用いて防振取付けした場合の振動の大きさとファイバ型光変流器の出力変化の関係を示した図である。すなわち、図6に示したように、ファイバ型光変流器を防振取付けしなかった場合には、振動が大きくなるにつれてファイバ型光変流器の出力変化が大きくなっている。一方、弾性体を用いてファイバ型光変流器を防振取付けした場合には、振動によるファイバ型光変流器出力の変化はほとんど認められない。このように、ファイバ型光変流器を弾性体を用いて防振取付けすることにより、ファイバ型光変流器への振動伝達を低減することができる。なお、スプリング等の振動吸収材や弾性体を用いても、上記と同様な作用と効果を得ることができることは言うまでもない。また、本実施形態では、計器用変流器を遮断器に防振取付けした例を説明したが、計器用変流器や計器用変圧器を断路器や避雷器に防振取付けした場合も、上記と同様な作用と効果を得ることができ、計器用変流器や計器用変圧器への振動伝達を低減することができる。

0053

[1−5.一体型の遮断器の他の構成]次に、図1に示した一体型の遮断器11の他の構成を、図7を参照して説明する。すなわち、図7に示したように、遮断器11は、導体7及び導体13、これらの導体7、13を支持する碍子14、この碍子14の内部に設けられた導体7と導体13を電気的に開閉する接点(図示せず)からなっている。また、碍子14の導体7側の端部には、碍子端部の電界集中を緩和するために、シールドリング50が取り付けられている。このシールドリング50の内部には、計器用変流器39としてファイバ型光変流器51が碍子14を取り囲むように収納設置されている。

0054

ところで、ファイバ型光変流器は、電流センサに光ファイバを使用するため、電流センサにバルク光学素子を用いた光変流器と比較して、センサ部分をコンパクトにすることが可能である。ここで、ファイバ型光変流器のセンサ部の構成を図8に基づいて説明する。すなわち、図8に示したように、ファイバ型光変流器のセンサ部70は、測定対象である導体66の周りに周回配置された光センサファイバ67と、この光センサファイバ67の一端に取付られたミラー68と、他端に取付られた光学ボックス69とから構成されている。なお、光センサファイバ67、ミラー68及び光学ボックス69からなるセンサ部70は、基本的に絶縁物から構成されている。

0055

しかし、センサ部70の支持体やミラー68等は、金属を使用した方が望ましいことがある。そのため、金属を含んだセンサ部70は、高電界中に曝されないようにする必要がある。一方、図7に示したシールドリング50の内部は、電界がである。また、ファイバ型光変流器のセンサ部70はコンパクトであるので、シールドリング50の内部に容易に収納可能であり、金属を含んだセンサ部分をシールドリング内に収納することにより、センサ部を高電界中に曝すことを避けることができる。さらに、シールドリング50の内部にファイバ型光変換器のセンサ部を収納することによって、センサ部取付けのための専用スペースを削減することができる。

0056

また、図8に示したようなファイバ型光変流器でなくても、ミラーを用いない片道方式のファイバ型光変流器や、干渉型方式のファイバ型光変流器でも同等の効果が得られることは言うまでもない。

0057

[2.作用・効果]上記のような構成を有する本実施形態の開閉所においては、計器用変流器や計器用変圧器に、ファイバ型光変流器や光変圧器を用いているが、このファイバ型光変流器や光変圧器は、絶縁性能に優れ、測定電流測定電圧によらず小型で軽量であるため、計器用変流器や計器用変圧器の絶縁対策を容易にすることができる。また、従来使用されている鉄心巻線型の計器用変流器や計器用変圧器のように、電力系統の大電流化によって計器用変流器や計器用変圧器が大型化、大重量化するという問題が生じない。従って、ファイバ型光変流器を用いた計器用変流器や光変圧器を用いた計器用変圧器を容易に断路器や避雷器等と一体化して設置することが可能である。

0058

以上述べたように、計器用変流器を断路器、避雷器あるいは遮断器に直接設置して一体化することにより、従来用いられていた孤立型の計器用変流器を削減することができる。また、同様に計器用変圧器を避雷器あるいは断路器に直接設置して一体化することにより、従来用いられていた孤立型の計器用変圧器を削減することができる。

0059

このように、従来専用の据付面積が必要であった孤立型の計器用変流器及び孤立型の計器用変圧器を削減することができるので、発変電所の電力系統を短くすることができ、構成の簡略化も図れる。また、孤立型の機器においては、それぞれに別個に支持用の碍子が必要であったが、本発明においては、所定の機器に一体化して構成されるので、これら支持用の碍子は不要となり、安価な発変電所を提供することができる。特に、計器用変流器あるいは計器用変圧器を、断路器あるいは避雷器と一体化することにより、振動の問題も低減することができる。

0060

[3.他の実施形態]なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が考えられる。すなわち、上記の実施形態では、計器用変流器にファイバ型光変流器を、計器用変圧器に光変圧器を用いているが、絶縁対策として従来の巻線型変流器や巻線型変圧器の出力を光信号とするために電気から光へ変換するコンバータ等を備えた計器用変流器や計器用変圧器を用いても、上記と同様な作用・効果を得ることができる。

発明の効果

0061

以上説明したように、本発明によれば、計器用変流器または計器用変圧器を、避雷器、断路器あるいは遮断器に一体に設置することで、従来用いられていた孤立型の計器用変流器または孤立型の計器用変圧器を削減することができ、コンパクトで安価な発変電所を提供することができる。

図面の簡単な説明

0062

図1本発明に係る発変電所の実施の形態を示す構成図である。
図2遮断器と断路器の間における遮断器発生振動の伝達の様子を示す図である。
図3避雷器部位が電力機器各部位の発生電圧の極小となることを示すグラフである。
図4図1に示した断路器30の構成を示す図である。
図5図1に示した遮断器11の構成を示す図である。
図6ファイバ型光変流器を防振取付けした場合としない場合における、振動の大きさとファイバ型光変流器の出力変化の関係を示した図である。
図7図1に示した遮断器11の他の構成を示す図である。
図8ファイバ型光変流器の構成を示す図である。
図9従来の発変電所の構成を示す図である。
図10従来の孤立型の計器用変流器の構成を示す図である。

--

0063

1,35…送電線
2,36…鉄塔
3,7,8,13,17,21,24,28,32…導体
4,34…避雷器
5,15,22,30…断路器
6…孤立型の計器用変圧器
9,10,18,25,33…接点
11,26…遮断器
12,16,27,31…孤立型の計器用変流器
14,29,46,47,61…碍子
19…母線
20,23,37…孤立型の計器用変圧器
38,41,42,45…計器用変圧器
39,40,43,44…計器用変流器
48…固定台
49…ゲル状ワッシャリング
50…シールドリング
51…ファイバ型光変流器(計器用変流器)
55…一次導体
56…鉄心
57…二次コイル
58…信号線
59…容器
60…端子
62…固定台
63…信号線
64…絶縁トランス
65…信号処理器
67…光センサファイバ
68…ミラー
69…光学ボックス
70…センサ部
71…送光ファイバ
72…受光ファイバ
73…信号処理器

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