CN102138261A - 气体绝缘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的气体绝缘装置具有：高电压导体；接地金属容器，容纳高电压导体并在内部填充有绝缘气体；绝缘衬垫(40)，形成为以在外周侧被端部凸缘夹住得方式固定，在内周侧支撑高电压导体。绝缘衬垫(40)具有：绝缘部(4a)；内部电极(5)，支撑高电压导体；内部护罩(6)，配置为埋入绝缘部(4a)并形成为包围高电压导体；接地用棒(17b、17c)，一个端部与内部护罩(6)电连接，另一个端部向绝缘部(4a)的外部延伸并被接地至接地金属容器(3)，具备导电性；测定用棒(17a)，一个端部与内部护罩(6)电连接，另一个端部向绝缘部(4a)的外部延伸并与连接用弹簧(35)连接，具备导电性。

Description

气体绝缘装置
技术领域
本发明涉及气体绝缘开闭装置等气体绝缘装置。
背景技术
在供电的变电所内使用的例如气体绝缘开闭器、气体绝缘断路器以及气体绝缘母线等气体绝缘装置是在接地的封闭型金属容器内容纳有高电压导体。还填充有SF6等绝缘气体并利用该绝缘气体进行绝缘。由于通过这样的结构增加了绝缘强度，与以往的气体绝缘或油绝缘的电气设备相比，实现了电气设备的进一步小型化并提高了安全性。
在该气体绝缘装置中，若在接地金属容器内有接触不良或混入金属异物等，则有在该部分绝缘性能降低而产生局部放电的情况。若对这样的局部放电放置不管，则存在导致绝缘击穿而产生重大事故的危险性。
因此，为对这样的重大事故防患于未然，需要较早地发现接地金属容器内的绝缘降低并进行处理。因而开发了检测在该绝缘降低时产生的局部放电的局部放电检测器等的绝缘诊断技术。
此外，最近，出于设备的长期稳定运用的观点，作为进行状态监视的外部诊断法，将测定UHF频带(0.3-3GHz)的局部放电信号的所谓UHF法作为国际电气标准会议(IEC)而标准化的征兆也出现了。
一般的UHF法是在接地金属容器上设置电极(天线)，由该电极检测伴随着局部放电而产生的高频带的电磁波。通过检测此时的局部放电来进行绝缘诊断。由于这样的局部放电检测用的电极是检测高频带的电磁波的电极，所以需要两个电极，即检测电极及接地侧电极。
这些电极配置为相互电绝缘。进而，已知有如由专利文献1所公开的那样，通过改进两个电极的形状及配置状态来提高这些电极的检测性能的方法等。
此外，在以往，已知有如专利文献2所公开的那样，将埋入绝缘衬垫中的内部护罩作为天线来使用，在内部护罩和测定装置之间插入电阻体来降低测定电压并检测局部放电，从而进行绝缘诊断的方法等。
如专利文献2所公开的一般的气体绝缘装置具有：高电压导体；接地金属容器，插入有该高电压导体并封入SF6气体等绝缘气体；绝缘衬垫，支撑该高电压导体。该绝缘衬垫具有衬垫主体部和在该衬垫主体的外周上形成的金属凸缘。衬垫主体部具有绝缘部，进而，高电压侧的内部电极和接地侧的内部护罩埋入绝缘部并形成为一体。
在金属凸缘上形成有阴螺纹部。该阴螺纹部通过螺栓等固结单元固定在形成在接地金属容器上的金属凸缘上。
该金属凸缘将衬垫主体部和金属部件固定成一体。即，衬垫主体部和金属凸缘是独立的结构。在衬垫主体部的外周部以及金属凸缘的内周部，至少在四个位置形成有凹部。在该凹部处设置有金属部件。
这些凹部及金属部件形成为相对于绝缘衬垫的轴向及径向约束衬垫主体部和金属凸缘。进而，构成为在金属凸缘上通过螺栓紧固固定金属部件。
此外，通过与安装在上述金属部件及内部护罩上的棒接触来保持埋入衬垫主体部的内部护罩的电位。在金属凸缘内还设置有与从内部护罩突出的棒电连接的接触金属器件。在该接触金属器件的内部配设有电阻元件等。
通过局部放电测定器等检测由该电阻元件的电阻值分压的电压，从而检测出局部放电的信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-141773号公报
专利文献2：日本特开昭63-056112号公报
发明的概要
发明要解决的课题
但是，上述以往的气体绝缘装置存在下述技术问题。
使用了内部护罩的局部放电检测装置将预先埋入支撑高电压导体的绝缘衬垫的衬垫主体部的内部护罩作为检测由局部放电产生的高频信号的天线来使用。即，构成为由绝缘衬垫内的内部护罩检测在接地金属容器内传播来的高频信号。在该方法中，在内部护罩和测定装置之间插入电阻元件，从而降低测定电压并检测高频的局部放电信号。
但是，在这样的信号检测方法中，除了由局部放电产生的UHF频带的电磁波之外，例如也检测与流过高电压导体的工业频带的电压感应对应的成分等。由于是以一般的工业频带的检测为前提来设定该电阻元件的电阻值，若使例如在开闭隔离开关等时产生的隔离开关涌浪那样的高电压作用，则存在损伤该电阻元件的可能性。
此外，由于该电阻元件是假定kHz量级的检测，在弹簧上附带板而不会受到电感的量的影响。此外，为取出分压的测定电压，设置有绝缘筒等。由此，存在结构变得复杂的情况。
即，使用了内部护罩的以往的局部放电检测装置兼具检测比较低频的频带的工业电压的功能和检测高频频带的局部放电的功能。因此，即使在仅想检测局部放电的情况下，也还是同时检测了工业电压，从而存在难以高效地检测局部放电的情况。
通常，为了能够应对设置空间等各种设置条件，气体绝缘装置与多个接地金属容器连结而形成为复杂的配管路径形状。在气体绝缘装置内配置有多个配置在相邻接地金属容器之间的绝缘衬垫。
在具有多个接地金属容器的气体绝缘装置中，为了易于确定出异常部位，希望配置有多个以检测异常为目的的检测局部放电的功能。因此，若在配置在相邻的接地金属容器之间的绝缘衬垫中设置检测局部放电的功能，则即使不新设置检测部，也能够在多个位置检测局部放电。
另一方面，不需要在全部的绝缘衬垫中，而是在一处具有检测工业电压功能即可。因此检测工业电压的功能并不限于衬垫，还可以另外设置。
发明内容
本发明是为解决上述问题而做出的，其目的在于，从气体绝缘装置中安全并稳定地抽出UHF频带的局部放电信号，从而进行局部放电的测定。
用于解决课题的手段
为实现上述目的，本发明的气体绝缘装置的特征在于，具有：高电压导体，在轴向上延伸；接地金属容器，通过端部凸缘能够至少分割成两个，与上述高电压导体之间保持空隙的同时覆盖上述高电压导体，并在该空隙中填充有绝缘气体；内部电极，形成为支撑上述高电压导体的同时与上述高电压导体电连接；绝缘部，以在外周侧被上述端部凸缘夹住的方式固定，并在内周侧支撑上述高电压导体，具备绝缘性；内部护罩，配置成埋入上述端部凸缘附近侧的上述绝缘部中并形成为包围上述高电压导体，呈环状并具备导电性；接地金属凸缘，配置于上述绝缘部的外周，以被上述端部凸缘夹住的方式固定；接地用棒，一个端部与上述内部护罩电连接，另一个端部向上述绝缘部的外部延伸并与上述接地金属容器连接，具备导电性；局部放电测定端子，安装在上述接地金属凸缘的外周侧；以及测定用棒，一个端部与上述内部护罩电连接，另一个端部向上述绝缘部的外部延伸并与上述局部放电测定端子连接，具备导电性。
发明的效果
根据本发明，能够从气体绝缘装置中安全并稳定地抽出UHF频带的局部放电信号，进行局部放电测定。
附图说明
图1是表示本实施方式的气体绝缘装置的绝缘衬垫的概略俯视图。
图2是图1的II-II线向视图，表示部分剖面的局部侧视图。
图3是图1的III-III线向视图，表示部分剖面的局部侧视图。
图4是图1的IV部放大俯视图。
图5是图4的V-V线向视剖视图。
图6是表示本实施方式的气体绝缘装置的一部分的概略剖视图。
图7是表示本实施方式的接地状态的示意图。
图8是表示利用使用了内部护罩的以往的局部放电检测装置来检测的局部放电信号的图。
图9是表示利用图1的实施方式的气体绝缘装置的绝缘衬垫来检测的局部放电信号的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图对本发明的气体绝缘装置的一个实施方式进行说明。
首先，使用图1-图6对本实施方式的气体绝缘装置的结构进行说明。
图1是表示本实施方式的气体绝缘装置的绝缘衬垫40的概略俯视图。图2是图1的II-II线向视图，表示部分剖面的局部侧视图。图3是图1的III-III线向视图，是表示部分剖面的局部侧视图。图4是图1的IV部放大俯视图。图5是图4的V-V线向视剖视图。图6是表示本实施方式的气体绝缘装置的一部分的概略剖视图。
如图6所示，本实施方式的气体绝缘装置具有：接地金属容器3、高电压导体1及绝缘衬垫40。
接地金属容器3具有近似圆筒部，以与该圆筒部的轴垂直的面至少分割成第一接地金属容器31及第二接地金属容器32，并形成为能够连结。
在第一接地金属容器31及第二接地金属容器32各自的连结部的外周上形成有端部凸缘部3a。在连结第一接地金属容器31及第二接地金属容器32时，这些端部凸缘部3a夹住绝缘衬垫40，并通过例如固结螺栓8等固结机构从高电压导体1的轴向固结。
在由接地金属容器3包围的空间的大致中心部，沿圆筒部的中心轴插入有高电压导体1。在由该高电压导体1的外侧与接地金属容器3内侧形成的空间还封入有例如SF6气体等绝缘气体2。
绝缘衬垫40具有：绝缘衬垫主体4、内部护罩6、内部电极5及接地金属凸缘7。
绝缘衬垫主体4具有由绝缘部件形成的绝缘部4a，该绝缘部4a配置成在与圆筒的中心轴方向垂直的方向上分割接地金属容器3的内部。
以由第一接地金属容器31及第二接地金属容器32各自的端部凸缘部3a夹住的方式固定绝缘部4a的外周侧。通过固结螺栓8等固结机构紧固固定端部凸缘部3a。此时，在设置在绝缘部4a上的O型环槽41中嵌入密封用O型环，从而以保持气密性的方式固结。由此，在接地金属容器3内密封有绝缘气体2，并以绝缘衬垫40来气体划分第一接地金属容器31内部和第二接地金属容器32内部。绝缘衬垫主体4的中心侧形成为支撑插入接地金属容器3的内部的高电压导体1。
在绝缘衬垫主体4的中心部，内部电极5配置成连结支撑高电压导体1。该内部电极5具有与配置在其两侧的高电压导体1电连接并将高电压导体1保持在接地金属容器3的中心部的功能。此外，在绝缘部4a内的端部凸缘部3a附近侧埋入有内部护罩6。该内部护罩6配置成包围高电压导体1，并形成为例如环状。该内部护罩6也可以是具有不连续部的环状。
该内部护罩6分别与具有导电性的三根棒，即，第一棒17a、第二棒17b及第三棒17c电连接。这些第一棒至第三棒17a、17b、17c形成为从内部护罩6至绝缘部4a的外部例如呈放射状地延伸。
在绝缘部4a的外侧还设置有接地金属凸缘7。与绝缘衬垫主体4的外周侧的绝缘部4a同样地，以由第一接地金属容器31及第二接地金属容器32各自的端部凸缘部3a夹住的方式固定该接地金属凸缘7。
如图4及图5所示，在气体绝缘装置中，以从高电压导体1的轴向推压绝缘衬垫40的绝缘衬垫主体4及接地金属凸缘7双方的方式，配置有例如由树脂材料(环氧、聚甲醛等)形成的圆板状的绝缘板33。在该绝缘板33的中央形成有螺栓用贯通孔20，通过固定螺栓11等将该绝缘板33安装在接地金属凸缘7上。即，接地金属凸缘7不是直接与绝缘衬垫主体4的绝缘部4a接触，而是经由绝缘板33安装在绝缘衬垫主体4上。
在接地金属凸缘7上，在与高电压导体1的轴向垂直的面上形成有第一凹部10a。在该第一凹部10a的中央部，在高电压导体1的轴向上形成有螺纹孔21。在与该第一凹部10a对置的位置的绝缘部4a上还形成有第二凹部10b，这些第一凹部10a及第二凹部10b整体形成为近似圆形。即，近似圆形的凹部10a、10b形成为跨越绝缘部4a及接地金属凸缘7双方。
绝缘板33配置为嵌入近似圆形的凹部10a、10b，从高电压导体1的轴向推压绝缘部4a及接地金属凸缘7双方。
如图2所示，第一棒17a通过不锈钢制的连接用弹簧35与能够与同轴电缆直接连接的同轴电缆连接端子34连接。该连接用弹簧35以串联的方式连结在第一棒17a的外侧，配置为在第一棒17a延伸的方向上伸缩。该第一棒17a具有进行局部放电测定的测定用棒的功能，其为构成局部放电测定端子39的部件之一。
此外，如图3所示，第二棒17b及第三棒17c具有作为接地用棒的功能。为了接地，这些棒17b、17c经由不锈钢制的接地用弹簧36与接地金属凸缘7连接。该接地用弹簧36配置在接地用的第二棒17b及接地金属凸缘7之间，形成为使它们相互电连接。该接地用弹簧36配置为在与第二棒17b延伸的方向垂直的方向上伸缩。在第三棒17c及接地金属凸缘7之间也同样地配置有接地用弹簧36。
接下来，使用图7至图9对本实施方式的气体绝缘装置的作用进行说明。
图7是表示本实施方式的接地状态的示意图。图8表示时间与电压的关系，是利用使用了内部护罩的以往的局部放电检测装置检测出的局部放电信号的图。图9是表示利用图1的实施方式的气体绝缘装置的绝缘衬垫40检测出的局部放电信号的图。
通过固结螺栓8固结第一接地金属容器31及第二接地金属容器32各自的端部凸缘部3a，即使在夹住绝缘衬垫主体4及接地金属凸缘7的状态下，也能够通过固结螺栓8保持第一接地金属容器31及第二接地金属容器32的导通。
此外，通过上述结构，在例如第一棒17a等测定用棒的附近，金属部件等导电性部件没有向接地金属容器3的外部突出。由此，能够抑制局部放电等的测定信号向外部泄漏而衰减。
以往的内部护罩是以缓和接地金属容器、绝缘气体及绝缘衬垫主体的集合点即三联点部的电解为目的的、埋入绝缘衬垫主体的电极。因此，并不是为了检测局部放电而设置的零部件。
与此相对，本实施方式的气体绝缘装置将具有第一棒17a的局部放电测定端子39经由连接用弹簧35安装在接地金属凸缘7上，并将其作为局部放电检测的机构来使用。即，构成为利用多个配置在气体绝缘装置中的绝缘衬垫40，不是检测工业电压，而是有选择性地检测局部放电(UHF信号)。由此，没有必要新设置例如电压检测传感器等检测放电的部件，从而能够使装置简单化。
此外，作为局部放电测定端子39，使用能够与有利于检测高频成分的同轴电缆直接连接的同轴电缆连接端子34。由此能够使装置进一步简单化。
在如上述那样构成的气体绝缘装置中，若接地金属容器3内部产生了由局部放电产生的信号，则产生并传播具有GHz量级的频率的电磁波。此时，如图7所示，埋入绝缘衬垫主体4中的环状的内部护罩6及第一棒至第三棒17a、17b、17c具有环形天线38的功能，将该传递电磁波作为信号抽出。
与例如专利文献1所公开的设置独立的天线电极的方式相比，将内部护罩6作为局部放电的检测单元来使用的局部放电测定装置能够降低制作成本，经济性较好。
此外，在以往，如图8所示，由于局部放电信号37和由工业频率电压引起的感应电压重叠，所以例如通过设置电阻体来降低测定电压，从而检测信号。在图8中表示了利用电阻体的有无来降低测定电压的值的例子。与此相对，采用本实施方式，如图9所示，在局部放电信号37中，能够一边接地一边仅抽出UHF频带(GHz量级)的信号。然后，根据检测出的UHF频带的信号进行解析，从而诊断绝缘状态。
进而，由于抽出的信号的频率为GHz量级，内部护罩6与局部放电测定装置(未图示)的连接不会以连接用弹簧35的电感的量衰减而能够抽出信号。由此，能够稳定地检测及判断局部放电。
此外，如上所述，检测作用在气体绝缘装置上的工业电压的功能是在气体绝缘装置内另外设置的检测装置即可。即使不使配置在气体绝缘装置中的绝缘衬垫40的全部具备工业电压检测功能也可以，工业电压检测装置也可以比检测局部放电装置少。
如本实施方式那样，通过将绝缘衬垫40作为局部放电专用的检测装置，能够更稳定且更安全地检测局部放电信号。
此外，通过使连接用弹簧35及接地用弹簧36的材质为不锈钢制，能够抑制铁锈的产生。
在连接绝缘衬垫主体4和接地金属凸缘7时，通过由接地用弹簧35进行推压，能够吸收这些连接部的零部件的制作误差(尺寸公差)。由此能够减少制作成本。
通过将绝缘板33作成树脂材料，能够抑制在由固定螺栓11挤压时对绝缘衬垫主体4造成的损伤。
由以上的说明可知，采用本实施方式，能够实现气体绝缘装置特别是绝缘衬垫40的简单化及小型化，并且能够安全并稳定地抽出UHF频带的局部放电信号，能够进行局部放电测定。
虽然在上文中对实施方式进行了说明，但这些只是单纯的示例，本发明并不限定于这些内容。例如，接地用棒并不局限于两根，也可以是一根或三根以上。此外，在一个内部护罩6上也可以连接两根以上的测定用棒。
此外，绝缘气体2也可以不通过绝缘衬垫40来进行气体划分。
符号说明
1    高电压导体
2    绝缘气体
3    接地金属容器
3a   端部凸缘部
4    绝缘衬垫主体
4a   绝缘部
5    内部电极
6    内部护罩
7    接地金属凸缘
8    固结螺栓
10a  第一凹部
10b  第二凹部
11   固定螺栓
17a  第一棒(测定用棒)
17b  第二棒(接地用棒)
17c  第三棒(接地用棒)
20   螺栓用贯通孔
21   螺纹孔
31   第一接地金属容器
32   第二接地金属容器
33   绝缘板
34   同轴电缆连接端子
35   连接用弹簧
36   接地用弹簧
37   局部放电信号
38    环形天线
39    局部放电测定端子
40    绝缘衬垫
41    O型环槽

Claims (6)

1.一种气体绝缘装置，其特征在于，
具有：
高电压导体，在轴向上延伸；
接地金属容器，通过端部凸缘能够至少分割成两个，与上述高电压导体之间保持空隙的同时覆盖上述高电压导体，并在该空隙中填充有绝缘气体；
内部电极，形成为支撑上述高电压导体的同时与上述高电压导体电连接；
绝缘部，以在外周侧被上述端部凸缘夹住的方式固定，并在内周侧支撑上述高电压导体，具备绝缘性；
内部护罩，配置成埋入上述端部凸缘附近侧的上述绝缘部中并形成为包围上述高电压导体，呈环状并具备导电性；
接地金属凸缘，配置于上述绝缘部的外周，以被上述端部凸缘夹住的方式固定；
接地用棒，一个端部与上述内部护罩电连接，另一个端部向上述绝缘部的外部延伸并与上述接地金属容器连接，具备导电性；
局部放电测定端子，安装在上述接地金属凸缘的外周侧；以及
测定用棒，一个端部与上述内部护罩电连接，另一个端部向上述绝缘部的外部延伸并与上述局部放电测定端子连接，具备导电性。
2.如权利要求1所述的气体绝缘装置，其特征在于，
通过连接用弹簧连接上述局部放电测定端子和上述测定用棒。
3.如权利要求2所述的气体绝缘装置，其特征在于，
由不锈钢材料形成上述连接用弹簧。
4.如权利要求2或权利要求3所述的气体绝缘装置，其特征在于，
上述连接用弹簧配置为在上述接地用棒及接地金属凸缘之间在上述接地金属容器的长度方向上伸缩，并形成为将上述接地用棒及接地金属凸缘电连接。
5.如权利要求1至权利要求3的任意一项所述的气体绝缘装置，其特征在于，
上述局部放电测定端子是能够与同轴电缆连接的同轴电缆连接用端子。
6.如权利要求1至权利要求3的任意一项所述的气体绝缘装置，其特征在于，
在上述接地金属凸缘上，在与上述高电压导体的轴向垂直的面上形成有第一凹部，
在上述第一凹部，在上述高电压导体的轴向上形成有螺纹孔，
在上述绝缘部上，在与上述第一凹部相对置的位置形成有第二凹部，上述第二凹部和上述第一凹部合在一起整体形成圆形凹部，
在上述圆形凹部配置有绝缘板，在上述绝缘板上形成有从表面朝向里面贯通的螺栓用贯通孔，上述绝缘板以与上述圆形凹部嵌合的方式配置，
使螺栓通过上述螺栓用贯通孔，并将该螺栓安装在上述螺纹孔中，从而紧固上述绝缘板，通过上述绝缘板从上述高电压导体的轴向分别推压固定上述绝缘部及接地金属凸缘。
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