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JP7675671B2 - 電力需給用計器用変成器およびガス絶縁開閉装置 - Google Patents

電力需給用計器用変成器およびガス絶縁開閉装置 Download PDF

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JP7675671B2
JP7675671B2 JP2022022047A JP2022022047A JP7675671B2 JP 7675671 B2 JP7675671 B2 JP 7675671B2 JP 2022022047 A JP2022022047 A JP 2022022047A JP 2022022047 A JP2022022047 A JP 2022022047A JP 7675671 B2 JP7675671 B2 JP 7675671B2
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Description

本発明の実施形態は、電力需給用計器用変成器およびガス絶縁開閉装置に関する。
工場などの受電設備においてガス絶縁開閉装置(Gas Insulated Switchgear:GIS)が利用されている。取引される電力量を計測するため、ガス絶縁開閉装置には電力需給用計器用変成器(Voltage and Current Transformer:VCT)が組み込まれる。電力需給用計器用変成器は、ガス絶縁開閉装置の電圧および電流を、電力量の計測に適した電圧および電流に変成する。電力需給用計器用変成器には、小型化が求められている。
特開2002-101510号公報
本発明が解決しようとする課題は、小型化することができる電力需給用計器用変成器およびガス絶縁開閉装置を提供することである。
実施形態の電力需給用計器用変成器は、電力需給用計器用変圧器および複数の電力需給用変流器と、タンクユニットと、を持つ。タンクユニットは、第1方向に伸びる導体を収容する。タンクユニットには、電力需給用計器用変圧器および複数の電力需給用変流器が接続される。電力需給用計器用変圧器および複数の電力需給用変流器に含まれる機器のうち少なくとも一対の第1機器が、タンクユニットに含まれる1個の第1タンクに接続される。一対の第1機器は、それぞれの少なくとも一部が、相互に第1方向に重なって配置される。電力需給用計器用変圧器および複数の電力需給用変流器に含まれる機器のうち一対の第1機器とは異なる第2機器が、第1タンクに接続される。計器用変圧器、接地開閉器、検電装置および電力需給用変流器のうちいずれか1つの第3機器が、第1タンクに接続される。第2機器の少なくとも一部と、第3機器の少なくとも一部とが、相互に第1方向に重なって配置される。

第1の実施形態の電力需給用計器用変成器を含むガス絶縁開閉装置の側面図。 第1の実施形態の電力需給用計器用変成器の側面断面図。 第1の実施形態の第1変形例の電力需給用計器用変成器の側面図。 第1の実施形態の第2変形例の電力需給用計器用変成器の平面図。 第1の実施形態の第2変形例の電力需給用計器用変成器の側面図。 第2の実施形態の電力需給用計器用変成器の側面図。 第3の実施形態の電力需給用計器用変成器の側面図。 第3の実施形態の電力需給用計器用変成器の側面断面図。
以下、実施形態の電力需給用計器用変成器およびガス絶縁開閉装置を、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の電力需給用計器用変成器VCTを含むガス絶縁開閉装置GISの側面図である。図2は、第1の実施形態の電力需給用計器用変成器の側面断面図である。図1に示されるように、ガス絶縁開閉装置GISは、ケーブルヘッドCHと、変圧器ジャンクションTR-Jと、を有する。ケーブルヘッドCHは、外部の送電線に接続される。変圧器ジャンクションTR-Jは、受電設備の変圧器に接続される。ガス絶縁開閉装置GISは、ケーブルヘッドCHから変圧器ジャンクションTR-Jへの回線を有する。
本願において、直交座標系のZ方向、X方向およびY方向が以下のように定義される。Z方向は鉛直方向であり、+Z方向は上方向である。X方向およびY方向は水平方向である。X方向(第1方向)は、ガス絶縁開閉装置GISの回線が伸びる方向である。+X方向は、ケーブルヘッドCHから変圧器ジャンクションTR-Jへの方向である。+X方向を変圧器側と呼び、-X方向を送電線側と呼ぶ場合がある。Y方向は、Z方向およびX方向に直交する方向である。
図2に示されるように、電力需給用計器用変成器VCTを含むガス絶縁開閉装置GISの回線は、接地されたタンクTおよびタンクTの内部に収容される導体10により形成される。レイアウト効率の観点から、ガス絶縁開閉装置GISの回線には、三相一括方式が採用される。三相一括方式の回線では、三相交流に対応する第1相11、第2相12および第3相13の導体10が、同じタンクTの内部に収容される。タンクTの内部には、SF等の絶縁ガスが封入される。ガス絶縁開閉装置GISの回線は、絶縁スペーサ30により複数のガス区分に分離される。絶縁スペーサ30は、導体10を支持するとともに、タンクTの内部を導体10の延伸方向に仕切る。
図1に示されるように、ガス絶縁開閉装置GISは、ケーブルヘッドCHから変圧器ジャンクションTR-Jへの回線に沿って、避雷器LAと、送電線側断路器・接地開閉器DS/ESと、計器用変圧器VTと、変流器CTと、遮断器GCBと、電力需給用計器用変成器VCTと、変圧器側接地開閉器ESと、を有する。
送電線側断路器・接地開閉器DS/ESは、回線を開閉するとともに、停止時に無電圧となる回線を接地する。計器用変圧器VTは、回線の電圧を計測に適した電圧に変成する。変流器CTは、回線の電流を計測に適した電流に変成する。計器用変圧器VTを利用して計測される電圧および変流器CTを利用して計測される電流は、ガス絶縁開閉装置GISの制御に利用される。遮断器GCBは、ガス絶縁開閉装置GISの回線を断接する。変圧器側接地開閉器ESは、停止時に無電圧となる回線を接地する。
電力需給用計器用変成器VCTは、取引される電力量を計測するため、ガス絶縁開閉装置GISの回線の電圧および電流を、電力量の計測に適した電圧および電流に変成する。例えば、電力需給用計器用変成器VCTは電力会社の所有物であり、電力需給用計器用変成器VCTを除くガス絶縁開閉装置GISは電力需要家の所有物である。電力需給用計器用変成器VCTは、ガス絶縁開閉装置GISより交換サイクルが短い。電力需給用計器用変成器VCTは、容易に交換できるようにまとまった状態で、ガス絶縁開閉装置GISに組み込まれる。
図2に示されるように、電力需給用計器用変成器VCTは、タンクユニット20と、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)と、複数の電力需給用変流器CT(VCT)と、を有する。
タンクユニット20は、X方向に伸びる導体10を収容する。タンクユニット20のX方向の両端部には、絶縁スペーサ30が配置される。タンクユニット20の内部には、SF等の絶縁ガスが封入される。タンクユニット20には、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)が接続される。
タンクユニット20は、第1タンク21を有する。第1タンク21は、円筒状に形成される。第1タンク21の中心軸は、X方向と平行である。
電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)は、VCTタンク25に覆われる。VCTタンク25の内部には、SF等の絶縁ガスが封入される。電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)は、絶縁スペーサ35を介して、タンクユニット20から独立したガス区分に分離される。
電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、ガス絶縁開閉装置GISの回線の電圧を、計測に適した電圧に変成する。電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、導体10の第1相11、第2相および第3相13に接続される。電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、第1相11と第2相12との間の電圧を変成するとともに、第1相11と第3相13との間の電圧を変成する。
複数の電力需給用変流器CT(VCT)は、ガス絶縁開閉装置GISの回線の電流を、計測に適した電流に変成する。複数の電力需給用変流器CT(VCT)は、第2電力需給用変流器CT(VCT)2と、第3電力需給用変流器CT(VCT)3と、を有する。第2電力需給用変流器CT(VCT)2は、導体10の第2相12に接続され、第2相12の電流を変成する。第3電力需給用変流器CT(VCT)3は、導体10の第3相13に接続され、第3相13の電流を変成する。
導体10の第3相13に対する電力需給用計器用変圧器VT(VCT)の接続点V3は、第3相13に対する第3電力需給用変流器CT(VCT)3の接続点C3より、-X方向に配置される。導体10の第2相12に対する電力需給用計器用変圧器VT(VCT)の接続点V2は、第2相12に対する第2電力需給用変流器CT(VCT)2の接続点C2より、-X方向に配置される。すなわち、導体10に対する電力需給用計器用変圧器VT(VCT)の接続点V2,V3は、導体10に対する複数の電力需給用変流器CT(VCT)の接続点C2,C3より、-X方向(X方向の一方側)に配置される。導体10の送電線側(上流側)に電力需給用計器用変圧器VT(VCT)が接続され、変圧器側(下流側)に複数の電力需給用変流器CT(VCT)が接続される。複数の電力需給用変流器CT(VCT)の間に電力需給用計器用変圧器VT(VCT)が接続されないので、電力需給用計器用変成器VCTの精度が向上する。
電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)に含まれる機器のうち、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および第3電力需給用変流器CT(VCT)3が、一対の第1機器41の一例である。少なくとも一対の第1機器41が、1個の第1タンク21に接続される。電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)に含まれる機器のうち、一対の第1機器41とは異なる第2電力需給用変流器CT(VCT)2が、第2機器42の一例である。第1の実施形態では、一対の第1機器41に加えて第2機器42も、第1タンク21に接続される。すなわち、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および複数の電力需給用変流器CT(VCT)に含まれる全ての機器が、第1タンク21に接続される。
少なくとも一対の第1機器41が、1個の第1タンク21に接続されることにより、電力需給用計器用変成器VCTが小型化される。三相一括方式の回線から複数の単相方式の回線を分岐させて、それぞれのタンクに複数の電力需給用変流器CT(VCT)が接続される場合がある。この場合に比べて、第1の実施形態では、電力需給用計器用変成器VCTの占有スペースが小さくなる。
X方向から見て、一対の第1機器41は、相互に異なる位置にある。一対の第1機器41は、第1タンク21を挟んで相互に反対側に配置される。X方向から見て、一対の第1機器41は、第1タンク21の周方向に180°離れて配置される。これにより、電力需給用計器用変成器VCTが、YZ方向に小型化される。一対の第1機器41は、180°未満の角度で離れて配置されてもよい。
一対の第1機器41は、それぞれの少なくとも一部が、相互にX方向に重なって配置される。図1および図2の例では、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)の一部と、第3電力需給用変流器CT(VCT)3の略全部とが、相互にX方向に重なって配置される。
これにより、電力需給用計器用変成器VCTがX方向に小型化される。電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および第3電力需給用変流器CT(VCT)3がX方向に並んで配置される場合と比べて、電力需給用計器用変成器VCTのX方向の長さが短くなる。
一対の第1機器41のうち、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、第1タンク21の+Z方向(上方)に配置される。一対の第1機器41のうち、第3電力需給用変流器CT(VCT)3は、第1タンク21の-Z方向(下方)に配置される。第2機器42である第2電力需給用変流器CT(VCT)2も、第1タンク21の-Z方向(下方)に配置される。第2電力需給用変流器CT(VCT)2は、第3電力需給用変流器CT(VCT)3の+X方向に並んで配置される。
X方向から見て、第2電力需給用変流器CT(VCT)2と、一対の第1機器41とが、異なる位置にあってもよい。この場合に、第2電力需給用変流器CT(VCT)2の少なくとも一部と、一対の第1機器41の少なくとも一部とが、相互にX方向に重なって配置されることが望ましい。これにより、電力需給用計器用変成器VCTがX方向に小型化される。
図3は、第1の実施形態の第1変形例の電力需給用計器用変成器VCTの側面図である。第1変形例において、一対の第1機器41のうち電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、第1タンク21の-Z方向(下方)に配置される。一対の第1機器41のうち第3電力需給用変流器CT(VCT)3は、第1タンク21の+Z方向(上方)に配置される。第2機器42である第2電力需給用変流器CT(VCT)2も、第1タンク21の+Z方向(上方)に配置される。第2電力需給用変流器CT(VCT)2は、第3電力需給用変流器CT(VCT)3の+X方向に並んで配置される。
第1の実施形態およびその第1変形例において、一対の第1機器41の一方は第1タンク21の上方に配置され、一対の第1機器41の他方は第1タンク21の下方に配置される。すなわち、一対の第1機器41は、第1タンク21を挟んで相互にZ方向(上下方向)の反対側に配置される。これにより、電力需給用計器用変成器VCTがY方向に小型化される。電力需給用計器用変成器VCTの占有面積が小さくなる。
図4は、第1の実施形態の第2変形例の電力需給用計器用変成器VCTの平面図であり、図5は側面図である。第2変形例において、一対の第1機器41のうち電力需給用計器用変圧器VT(VCT)は、第1タンク21の+Y方向(水平方向の一方側)に配置される。一対の第1機器41のうち第3電力需給用変流器CT(VCT)3は、第1タンク21の-Y方向(水平方向の他方側)に配置される。第2機器42である第2電力需給用変流器CT(VCT)2も、第1タンク21の-Y方向に配置される。第2電力需給用変流器CT(VCT)2は、第3電力需給用変流器CT(VCT)3の+X方向に並んで配置される。
第2変形例において、一対の第1機器41は、第1タンク21を挟んで相互にY方向の反対側に配置される。これにより、電力需給用計器用変成器VCTがZ方向(上下方向)に小型化される。
実施形態のガス絶縁開閉装置GISは、小型化された電力需給用計器用変成器VCTを有する。これにより、ガス絶縁開閉装置GISが小型化される。
(第2の実施形態)
図6は、第2の実施形態の電力需給用計器用変成器VCTの側面図である。第2の実施形態の電力需給用計器用変成器VCTは、第3機器43が第1タンク21に接続される点で、第1の実施形態とは異なる。第1の実施形態と同様である部分における第2の実施形態の説明は省略される場合がある。
第3機器43は、ガス絶縁開閉装置GISを構成する機器である。例えば、第3機器43は、計器用変圧器VT、接地開閉器ESまたは検電装置などである。検電装置は、導体10の電圧の有無を検出する。第3機器43は、第1電力需給用変流器CT(VCT)1でもよい。第1電力需給用変流器CT(VCT)1は、導体10の第1相11(図2参照)に接続され、第1相11の電流を変成する。
第3機器43は、第1タンク21に接続される。第3機器43は、第1タンク21の+Z方向に配置される。第3機器43は、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)の+X方向のスペースに、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)と並んで配置される。第2機器42である第2電力需給用変流器CT(VCT)2と、第3機器43とが、第1タンク21を挟んで相互に反対側に配置される。第2機器42の少なくとも一部と、第3機器43の少なくとも一部とが、相互にX方向に重なって配置される。図6の例では、第2電力需給用変流器CT(VCT)2の略全部と、第3機器43の一部とが、相互にX方向に重なって配置される。
ガス絶縁開閉装置GISの構成機器である第3機器43が、電力需給用計器用変成器VCTの空いたスペースに配置され、第1タンク21に接続される。第2機器42と第3機器43とが、第1タンク21を挟んで相互に反対側に配置される。第2機器42の少なくとも一部と、第3機器43の少なくとも一部とが、相互にX方向に重なって配置される。これにより、ガス絶縁開閉装置GISが小型化される。
(第3の実施形態)
図7は、第3の実施形態の電力需給用計器用変成器VCTの側面図であり、図8は側面断面図である。第3の実施形態の電力需給用計器用変成器VCTは、第2機器42および第3機器43が第2タンク22に接続される点で、第2の実施形態とは異なる。第2の実施形態と同様である部分における第3の実施形態の説明は省略される場合がある。
タンクユニット20は、第1タンク21に加えて第2タンク22を有する。第2タンク22は、円筒状に形成される。第2タンク22の中心軸は、X方向と平行である。第2タンク22は、第1タンク21の+X方向に配置される。第3の実施形態の第1タンク21のX方向の長さは、第2の実施形態の第1タンク21のX方向の長さの半分程度である。第2タンク22のX方向の長さは、第1タンク21のX方向の長さと同程度である。第3の実施形態の第1タンク21および第2タンク22のX方向の長さの合計は、第2の実施形態の第1タンク21のX方向の長さと同程度である。
一対の第1機器41は、第1タンク21に接続される。第2機器42および第3機器43は、第2タンク22に接続される。
第1タンク21と第2タンク22との間には、絶縁スペーサ33が配置される。第2タンク22は、絶縁スペーサ33を介して第1タンク21のX方向の隣りに配置される。第1タンク21および第2タンク22は、絶縁スペーサ33により異なるガス区分に分離される。絶縁スペーサ33は、樹脂等の絶縁材料により形成される。図8に示されるように、絶縁スペーサ33は、導体10を支持する。導体10は、電力需給用計器用変成器VCTのX方向の両端部に配置される一対の絶縁スペーサ30に加えて、X方向の中央部に配置される絶縁スペーサ33により支持される。
ガス絶縁開閉装置GISに地絡事故が発生すると、導体10に大電流が流れる。導体10の各相11-13の間に電磁力が作用する。電磁力は、導体10が伸びるX方向に直交するYZ方向に作用する。これにより、X方向の両端部で導体10を支持する一対の絶縁スペーサ30が破損する可能性がある。電力需給用計器用変成器VCTには、大きな事故電流への耐性(短時間耐電流仕様)が求められる。中央部に絶縁スペーサ33が追加されるので、両端部の絶縁スペーサ30に作用する力が分散される。これにより、電力需給用計器用変成器VCTの耐性が向上する。
実施形態では、一例として、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および第3電力需給用変流器CT(VCT)3が一対の第1機器41であり、第2電力需給用変流器CT(VCT)2が第2機器42である。これに対して、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)および第2電力需給用変流器CT(VCT)2が一対の第1機器41であり、第3電力需給用変流器CT(VCT)3が第2機器でもよい。また、第2電力需給用変流器CT(VCT)2および第3電力需給用変流器CT(VCT)3が一対の第1機器41であり、電力需給用計器用変圧器VT(VCT)が第2機器42でもよい。
実施形態では、一対の第1機器41の+X方向に第2機器42が配置される。これに対して、一対の第1機器41の-X方向に第2機器42が配置されてもよい。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、一対の第1機器41のそれぞれの少なくとも一部が、相互にX方向に重なって配置される。これにより、電力需給用計器用変成器VCTを小型化することができる。
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同様に、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ものである。
ES…接地開閉器、GIS…ガス絶縁開閉装置、CT(VCT)…電力需給用変流器、C2,C3…接続点、VCT…電力需給用計器用変成器、VT…計器用変圧器、VT(VCT)…電力需給用計器用変圧器、V2,V3…接続点、10…導体、20…タンクユニット、21…第1タンク、22…第2タンク、33…絶縁スペーサ、41…第1機器、42…第2機器、43…第3機器。

Claims (7)

  1. 電力需給用計器用変圧器および複数の電力需給用変流器と、
    第1方向に伸びる導体を収容し、前記電力需給用計器用変圧器および前記複数の電力需給用変流器が接続されるタンクユニットと、を有し、
    前記電力需給用計器用変圧器および前記複数の電力需給用変流器に含まれる機器のうち少なくとも一対の第1機器が、前記タンクユニットに含まれる1個の第1タンクに接続され、
    前記一対の第1機器は、それぞれの少なくとも一部が、相互に前記第1方向に重なって配置され、
    前記電力需給用計器用変圧器および前記複数の電力需給用変流器に含まれる機器のうち前記一対の第1機器とは異なる第2機器が、前記第1タンクに接続され、
    計器用変圧器、接地開閉器、検電装置および電力需給用変流器のうちいずれか1つの第3機器が、前記第1タンクに接続され、
    前記第2機器の少なくとも一部と、前記第3機器の少なくとも一部とが、相互に前記第1方向に重なって配置される、
    電力需給用計器用変成器。
  2. 前記一対の第1機器は、前記第1タンクを挟んで相互に反対側に配置される、
    請求項1に記載の電力需給用計器用変成器。
  3. 前記一対の第1機器の一方は、前記第1タンクの上方に配置され、
    前記一対の第1機器の他方は、前記第1タンクの下方に配置される、
    請求項2に記載の電力需給用計器用変成器。
  4. 前記一対の第1機器の一方は、前記第1タンクの水平方向の一方側に配置され、
    前記一対の第1機器の他方は、前記第1タンクの水平方向の他方側に配置される、
    請求項2に記載の電力需給用計器用変成器。
  5. 前記電力需給用計器用変圧器および前記複数の電力需給用変流器の全てが、前記第1タンクに接続され、
    前記導体に対する前記電力需給用計器用変圧器の接続点は、前記導体に対する前記複数の電力需給用変流器の接続点より、前記第1方向の一方側に配置される、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の電力需給用計器用変成器。
  6. 前記タンクユニットは、前記第1タンクの前記第1方向の隣りに絶縁スペーサを挟んで配置される第2タンクを有し、
    前記電力需給用計器用変圧器および前記複数の電力需給用変流器に含まれる機器のうち前記一対の第1機器とは異なる第2機器が、前記第2タンクに接続される、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の電力需給用計器用変成器。
  7. 請求項1からのいずれか1項に記載の電力需給用計器用変成器を有する、
    ガス絶縁開閉装置。
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