CN101944708A - 气体绝缘开闭装置 - Google Patents

Abstract

一种气体绝缘开闭装置，作为与密闭容器(1a～3b)连接的气体配管(6a、6b)，使用由涂敷了高柔性涂料的奥氏体系不锈钢制的金属波纹管形成的柔性配管(7)。柔性配管(7)的两端自由转动地设置了凸缘(7b)。使用该凸缘(7b)将气体配管与密闭容器的气体口(8)连接。不锈钢制的柔性配管与铜制的配管相比较电阻值较高，能够降低外皮电流。在柔性配管的外周涂敷高柔性涂料。即使涂装后也能够进行柔性配管的弯曲加工，还能够提供耐气候性。使气体配管的支持间隔为1m以上。气体配管不会由于商用电力系统的频率而共振。

Description

气体绝缘开闭装置

技术领域

本发明涉及一种气体绝缘开闭装置，对于密闭容器内的气体配管的构成实施了改良。

背景技术

一直以来已知一种气体绝缘开闭装置，在金属制的接地密闭容器内配置高压导体及其断路部等设备，并通过SF₆气体等进行这些高压设备与密闭容器之间的绝缘。在该气体绝缘开闭装置中，为了对密闭容器内进行绝缘气体的吸排气而设置有气体配管。这种气体配管为，如日本公开专利公报、特开2004-40963号公报(以下称为专利文献1)的图1所示，对被气体划分的邻接的密闭容器之间进行连接，或者如图2所示，将各密闭容器与气体供给装置之间进行连接。并且，日本公开专利公报、特开2000-134734号公报(以下称为专利文献2)也是同样的与气体配管相关的技术，尤其是使用了用于防止在气体配管上流动外皮电流(sheath current)的绝缘部件的技术。

以往，在专利文献1、2所记载那样的具备气体配管的气体绝缘开闭装置中，作为气体配管一般使用铜制的配管。并且，如专利文献2所示，还已知，为了防止在气体配管上流动外皮电流，在气体配管上配置绝缘接头等绝缘部件。但是，当配置绝缘部件时，存在的缺点为，不但气体配管的设施施工花费时间劳力，而且从该部分产生气体泄漏的可能性变高。

尤其是，在对气体配管设置绝缘部件时，需要考虑到部件数量增加的情况以及不对绝缘部件施加过大的负荷，并且需要绝缘部件露出到外部大气中的部分的防水对策。并且，由于气体绝缘开闭装置是多个设备的集合体，因此有时以分割的形式输送到最终发货地，并在当地装配时进行组装调整，但在该情况下，对于配管施工也需要对应于装配状态而在当地对铜配管的钎焊和弯曲施工进行调整，需要小心细心以便不发生不良情况。

并且，以往的铜制的配管，适合于配管的直线部分，但是铜管本身难以折曲，因此在将其用于管路的折曲部分的情况下，需要特殊的夹具或者工具，在配管的设置现场的施工困难。对此，还考虑到使用能够折曲的铜制的波纹管(具有挠性的皱褶状的管)，但是由于气体配管长期暴露在风雨中，因此在折曲并配管之后需要防锈用的涂装，施工较麻烦。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的现有技术的问题而进行的，其他目的在于提供一种气体绝缘开闭装置，不使用绝缘部件就能够防止在配管上流动外皮电流，并且容易进行气体配管的施工。

为了实现上述目的，本发明包括如下的构成。即，

一种气体绝缘开闭装置，将导电体或者电连接了的设备收纳在密闭容器内，并在密闭容器内封入绝缘性气体，其中，作为与上述密闭容器连接的气体配管，使用了非磁性的奥氏体(austenitic)系不锈钢制金属波纹管制的柔性配管。

并且，本发明还具有如下方式：在柔性配管的端部设置凸缘，并将该凸缘构成为能够相对于上述金属波纹管部分进行拆装；在上述柔性配管的金属波纹管部上涂敷或者电沉积涂覆使用了高柔软性固化剂的涂料。

根据本发明，使气体配管的管部为由不锈钢制波纹管构成的柔性配管(Flexible tube)，使其为高电阻，由此能够抑制外皮电流的流入，而不需要绝缘部件。并且，通过使用自由度较高的柔性配管，不需要对应于设备的组装调整结果而在当地进行钎焊作业，仅通过弯曲作业就能够设置气体配管。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例的构成的立体图。

图2A以及图2B是表示第一实施例中的柔性配管的一例的截面图。

图3A、图3B、图3C以及图3D是表示第二实施例中的气体配管设置例的图，图3A是主视图、图3B是侧视图、图3C是俯视图、图3D是气体压力计部分的放大图。

具体实施方式

【第一实施例】

[第一实施例的构成]

以下，根据图1、图2A以及图2B来具体地说明本发明的第一实施例。

图1是表示在邻接的密闭容器之间配置的气体配管的位置例的立体图。在图中，符号1a、1b、2a、2b、3a、3b是分别在其内部收纳了导电体或者电连接了的设备的三相的密闭容器。在密闭容器1a、1b、2a、2b、3a、3b内封入有SF₆气体等绝缘气体。各相密闭容器1a和1b、2a和2b、3a和3b通过凸缘部4被连接。各相的密闭容器在作为其边界部的凸缘部4上被气体划分，邻接的同相的密闭容器之间不进行直接的气体移动。

在密闭容器的外周，以将各相密闭容器1a与2a与3a或者1b与2b与3b连结的方式，固定有在与密闭容器的轴向正交的方向上延伸的导电性部件5、5。该导电性部件5、5将各相密闭容器之间连接为能够通电，因此被称为相间分流器。

在邻接的密闭容器之间设置有气体配管6a、6b。其中气体配管6a对同相的邻接的密闭容器1a、1b之间进行连接，气体配管6b对不同相的邻接的密闭容器1b、2b、3b进行连接。另外，虽然未图示，但是也存在对同相的邻接的密闭容器2a、2b之间和3a、3b之间进行连接的气体配管。由此，对于所有密闭容器连接有气体配管，能够进行气体的供给、排出。

在本实施例中，连接各密闭容器的气体配管6a、6b，由具有图2A以及图2B所示那种结构的柔性配管7构成。即，该柔性配管7为，在其外周涂敷了高柔性涂料的奥氏体系不锈钢制的金属波纹管7a的两端，自由旋转地安装了连接用凸缘7b。通过将该连接用凸缘7b相对于设置在各密闭容器侧的气体配管连接用的气体口8，经由未图示的气密垫圈进行紧密接触固定，由此由柔性配管7构成的气体配管6a、6b与密闭容器连接。

另外，在将该连接用凸缘7b安装到金属波纹管7a的两端时，基于预先将金属波纹管7a插入到在连接用凸缘7b的中心部设置的插入孔内，并通过焊接、压入、螺入将管头7c固定到金属波纹管7a的端部，或者通过冲压对金属波纹管7a的端部进行扩张等手段。但是，不限定于这些手段。另外，7d是设置在凸缘7b上的气体口连接用螺栓孔。

除了上述那样的涂敷以外，还可以通过电沉积涂覆对柔性配管7的外周施以高柔性涂料。并且，作为高柔性涂料，能够使用固化后具有柔软性的单液反应固化型水性氨基甲酸乙酯涂料、单液型特殊变性聚酯树脂、或使用了柔软性固化剂的二液反应型氨基甲酸乙酯涂料。

上述气体配管6a、6b的支持间隔被设定为1m以上。即，在如图1的气体配管6b那样直接由密闭容器支持的情况下、密闭容器的气体口8之间的间隔，在如图1的气体配管6a那样由另外设置了管路的一部分的支持部件9支持的情况下、气体口8与支持部件之间的间隔或者支持部件9彼此之间的间隔，被设定为1m以上。

[第一实施例的作用]

(1)外皮电流的降低

如图1的粗线所示，在由各相密闭容器1a～3b以及作为相间分流器(shunt)的导电部件5、5形成的电路中，环状地流动外皮电流10。在如第一实施例那样气体配管6a、6b与密闭容器1a～3b同时设置的情况下，以各自的电阻量和电感量的比率来决定流动的外皮电流10。在密闭容器1a～3b的循环长度较大的情况下，具有在气体配管6a、6b的循环中也流动外皮电流10的可能性。根据本实施例，作为气体配管使用不锈钢制金属波纹管，因此与铜配管相比成为高电阻，因此从主电路感应的外皮电流10变小，不会如利用铜配管进行连接时那样、由流动较大的电流引起发热。

对于这一点，以下述(A)(B)所示的铜制管和不锈钢制波纹管为例，具体地进行说明。

(A)外径为2cm、厚度为1mm的铜制管

(B)外径为2cm、厚度为0.3mm的不锈钢制波纹管

铜的固有电阻在常温下为1.78μΩcm，不锈钢的固有电阻在常温下为72μΩcm程度。并且，电阻值与面积成反比例，因此(A)和(B)的电阻值RA、RB的比例如以下那样，

RB/RA＝72/1.78*0.60/0.19≈128

以2位数的级(order)变大。

当配管的电阻值以2位数的级变大时，向配管分流的外皮电流与相间分流器相比也以2位数的级变小，因此，在主电路电流为2000A时，在配管中流动的电流为20A程度。另一方面，当设配管的允许温度上升为30K时，通过以下的计算能够大概算出在无风状态的20℃的大气中水平设置的外径2cm程度的不锈钢圆导体的散热量Q(实际上为柔性波纹管形状，因此散热面积比单纯圆管大，因此成为下述散热量以上。)

【公式1】

散热量Q＝辐射散热+自然对流散热

＝配管周长×配管长度×(5.677ε((T₁/100)⁴-(T₂/100)⁴)

+2.51×形状系数×(1/代表长度)^0.25×温度差^1.25)

＝11.2+15.3＝26.5[W]

配管周长：0.02×π＝0.063[m]；配管长度：1[m]；

ε辐射率：0.9(涂装面)；T₁配管温度：323k(50℃)；

T₂周围温度：293k(20℃)；形状系数：0.52(水平圆筒)；

代表长度：0.02[m](直径)

并且，当上述配管的电阻值R使用不锈钢的电阻值温度系数0.0057时，为如下那样。

【公式2】

固有电阻/截面积×(1+温度系数×20℃时的温度)×配管长度

＝72×10^-8/0.186×10^-4×(1+0.0057×(50-20))×1＝0.045Ω

当设允许电流值为I时，在发热量与散热量相等时，Q＝I2R，因此当代入上述的计算值进行计算时，该值由于与外皮电流值相等，因此在配管部不需要设置绝缘部。

(2)使支持部的间隔为1m以上

当考虑到通常气体的供排气的作业性和弯曲施工性时，气体配管6a、6b、36的粗细一般选择1cm到2cm程度的外径尺寸。一样截面的直的棒状配管的一次固有振动频率一般能够通过以下公式计算。

【公式3】

$f=\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{2\mathrm{\π}{1}^2}\sqrt{\frac{\mathrm{EIg}}{\mathrm{\γA}}}\left(\mathrm{Hz}\right)$

其中，l＝管长度(cm)

E＝管材料的杨氏模量(kg/cm²)

I＝对于与振动方向成直角的轴的截面二次力矩(cm⁴)

A＝管的截面积(cm²)

γ＝单位体积的重量(kg/cm³)

g＝981cm/s2

λ＝振动频率系数(一次的情况下为4.73；λ是1-coshλ·cosλ＝0的根)

假设铜制、外径为2cm、厚度为1mm的管(A)时，通过上述计算，固有振动频率如下面的表1所示那样得到大约84Hz的值。另一方面，当为2cm的直径、0.3mm的厚度的不锈钢制波纹管(B)时，如下面的表2所示那样，得到大约121Hz的值。一般，商用交流电力的频率为50/60Hz，为了避免共振而优选为其2倍周期的120Hz以下。

【表1】

(A)铜配管

l：管长	100	cm
			E：纵弹性系数	1100000	kgf/cm2
D：外径	2.00	cm
			d：内径	1.80	cm
I：截面二次力矩	0.27	cm4

A：面积	0.60	cm2
			γ：比重	0.01	cm3
g：重力加速度	981	cm3/s2
			λ：振动频率系数	4.73
f：频率	83.4	Hz

【表2】

(B)不锈钢柔性配管

管长	100	cm
			纵弹性系数	1960000	kgf/cm2
外径	2.00	cm
			内径	1.94	cm
截面二次力矩	0.09	cm4
			面积	0.19	cm2
比重	0.01	cm3
			重力加速度	981	cm3/s2
振动频率系数	4.73
			频率	121.75	Hz

由此，为了使固有振动频率为120Hz以下，需要使支持间隔比1m大。即，当在上述计算例中为101cm以上时成为120Hz以下。另外，在上述例中以2cm的管径进行了计算，但是如果直径变大则固有振动频率相对地变大，因此只要以至少1m以上的间隔进行支持则能够避免共振。

(3)柔软性

在本实施例中，通过不锈钢制的柔性配管7的使用，能够灵活运用波纹管的挠性而对应于配管路来自由地弯曲管并进行施工。尤其是，作为金属波纹管的材料使用了耐腐蚀性良好的不锈钢，并且在本实施例中在柔性配管7的表面实施了高柔软性的涂装，防止了外部大气的直接接触，因此即使在海滨附近地区等腐蚀环境下，也没有应力腐蚀裂开的危险性，耐气候性优秀。

【第二实施例】

根据图3A、图3B、图3C以及图3D来说明本发明的第二实施例。该第二实施例的气体绝缘开闭装置30为，经由断路器31将2根主母线与1根供电线路用的母线连接。即，气体绝缘开闭装置30具备三相的断路器31、与各相断路器31的一端连接的供电线路用的母线32、与断路器31的另一端垂直地连接的T型连接母线33、设置在T型连接母线33上部一端的第一主母线用断路器34a、设置在T型连接母线33上部另一端的第二主母线用断路器34b。构成气体绝缘开闭装置30的这些设备与上述第一实施例相同，由密闭容器和配设在其内部的高压设备构成，通过封入在密闭容器内部的绝缘气体来确保其绝缘。

在第二实施例中，三相的各设备，如图3C的俯视图所示，通过作为相间分流器的导电部件35连结。并且，为了向各构成设备进行绝缘气体的吸排气，以连接被设置在各密闭容器上的气体口8的方式设置有气体配管36。在该气体配管36的一部分上设置有压力监视用的气体压力计37。该气体压力计37在气体绝缘开闭装置30的维护或者运转时需要目视确认，因此设置在维护或者运转时人能够接近的位置上。

上述气体配管36以及气体压力计37的安装用配管，与上述第一实施例相同，使用在涂敷了高柔性涂料的奥氏体系不锈钢制的金属波纹管的两端设置了连接用凸缘的柔性配管。并且，配管的长方形的部分通过支持部件38支持在密闭容器上，但是在该情况下，与第一实施例相同的一点是，配管部以至少1m以上的间隔支持在设备主体上。

在具有这种构成的第二实施例中，也与上述第一实施例相同，作为气体配管36使用了不锈钢制的柔性配管，因此能够防止在气体配管上环状地流动外皮电流。并且，以1m以上的间隔来支持配管部，由此能够防止与商用电力系统(市电系统)的频率的共振引起的振动。并且，通过在柔性配管的外周上涂敷高柔性涂料，由此不需要配管折曲后的涂装的施工，并且能够提高配管的耐气候性。

[其他实施例]

本发明不限定于上述实施例，也包含如下的其他实施例。

(1)通过用金属纤维编织层(braid)来保护柔性配管7，实现防止来自外部的冲击导致的破损。

(2)通过并用铜或者黄铜制的直线状的配管和不锈钢制的柔性配管7，配管路较长的直线部那样的单纯形状部由直的管状配管进行施工，并在途中组入高电阻、施工自由度较高的不锈钢制的柔性配管7，由此不需要全部由柔性配管7构成，能够提高施工性并省略绝缘部件。此时，计测设备集中在气体压力计37的连接周边部，因此通过使用挠性较高的配管，能够提高施工性。

Claims (5)

1.一种气体绝缘开闭装置，将导电体或者电连接了的设备收纳在密闭容器内，并在密闭容器内封入绝缘性气体，其特征在于，

通过非磁性的奥氏体系不锈钢制金属波纹管制的柔性配管，对上述密闭容器之间或者密闭容器与气体压力计之间进行连接。

2.如权利要求1所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，

在所述柔性配管的端部设置凸缘，并将该凸缘构成为能够相对于上述金属波纹管部分进行拆装，通过该凸缘将柔性配管连接在密闭容器上。

3.如权利要求1或权利要求2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，

柔性配管的支持部件的间隔为1m以上。

4.如权利要求1或权利要求2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，

在上述柔性配管的金属波纹管部，涂敷或者电沉积涂覆高柔性涂料。

5.如权利要求3所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，

在上述柔性配管的金属波纹管部，涂敷或者电沉积涂覆高柔性涂料。

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