CN103026564B - 气体绝缘电气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够削减中心导体截面积并降低绝缘体的耐热温度的气体绝缘电气设备。其具有：绝缘筒体（7），其遍及中心导体（11）的与接地电位相对的部分及其上方和下方，并与中心导体（11）隔开空隙（13）并与中心导体（11）同轴地配置；导电层（15），其设置在绝缘筒体（7）的内周面上，并与中心导体（11）电连接；导电层（18），其设置在绝缘筒体（7）的内部或外表面上并接地，通过中心导体（11）和绝缘筒体（7）之间的空隙（13），使中心导体（11）产生的热量通过绝缘性气体的对流散热。

Description

气体绝缘电气设备
技术领域
本发明涉及一种电力的输送分配及接收分配设备等所使用的气体绝缘电气设备，尤其是涉及一种降低绝缘体的耐热温度并削减导体截面积的气体绝缘电气设备。
背景技术
以往的气体绝缘开关装置为了使封入了干燥空气等绝缘性气体的压力罐和被施加了高电压的导体之间电绝缘，以0.4～0.5MPa(G)[符号(G)表示大气压基准]左右的高气体压力封入绝缘性气体，并且将环氧树脂等绝缘物覆盖在导体上来确保绝缘(例如参照专利文献1)。
另外，在将低气体压力的绝缘性气体封入压力罐的基础上，在瓷管的中心导体和压力罐之间的距离短的位置，配置覆盖所述中心导体的环氧树脂绝缘体，由此确保绝缘(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2003-319515号公报(图1)
专利文献2：日本特开2001-266681号公报(图1)
在如上所述的以往的气体绝缘开关装置中，高气体压力对压力罐施加负荷，因此需要设置增厚压力罐的壁厚等的牢固的压力罐，存在装置的轻量化及低成本化变得困难的问题。另外，在设置环氧树脂绝缘体的情况下，例如使2000A这样的较大的电流连续通电时，由于环氧树脂以与中心导体紧密接触的方式进行覆盖，所以导体的散热不充分。因此，为了抑制导体温度的上升，需要增加导体截面积并降低自身的电阻，并且提高热传导性。而且，与导体紧密接触的环氧树脂还需要采用与通常使用的树脂相比承受更高温度的树脂。这些都引起构成部件的成本增加。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而研发的，其目的是提供能够削减中心导体截面积并降低绝缘体的耐热温度的气体绝缘电气设备。
本发明的气体绝缘电气设备具有：电接地且被封入绝缘性气体的压力罐；一端被气密地固定于所述压力罐的开口部且另一端通过端子导体被气密密封并被封入绝缘性气体的瓷管，所述瓷管的中心导体从所述瓷管插通所述压力罐，所述气体绝缘电气设备具有：绝缘筒体，所述绝缘筒体遍及所述中心导体的与接地电位相对的部分及其上方和下方，与所述中心导体隔开空隙并与所述中心导体同轴地配置；设置于所述绝缘筒体的内周面并与所述中心导体电连接的导电层；设置在所述绝缘筒体的内部或外周面并接地的导电层，通过所述中心导体和所述绝缘筒体之间的空隙，使所述中心导体产生的热量通过绝缘性气体的对流散热。
发明的效果
本发明的气体绝缘电气设备通过中心导体和绝缘筒体之间的空隙，使中心导体产生的热量通过绝缘性气体的对流散热，因此能够削减中心导体的截面积，并能够削减构成导体的材料。另外，由于能够增加绝缘筒体上下之间的绝缘性气体的对流量，所以能够整体地抑制温度上升。而且，能够减小绝缘筒体所使用的树脂的耐热性。
本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果根据参照附图的以下的本发明的详细说明进一步明确。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的气体绝缘电气设备的截面图。
图2是表示本发明的实施方式1的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。
图3是表示本发明的实施方式2的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。
图4是表示本发明的实施方式3的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。
图5是表示本发明的实施方式4的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。
图6是表示本发明的实施方式5的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的气体绝缘电气设备的截面图。在图1中，电接地的压力罐1被设置成主体部31为水平。在压力罐1的上部，为了设置电力连接部，而设置有压力罐1的一部分即一对连通孔3a、3b。在连通孔3a、3b的外部设置有测定电流的变流器32。在压力罐1内，真空阀33与主体部31隔开空隙地设置。真空阀33由以下部件构成：由绝缘材料形成的筒状的真空容器34；固定导体35，其收容在该真空容器34内并设置于一端；可动导体36，其能够与固定导体35连接或分离地设置于另一端。可动导体36经由安装在真空容器34的另一端的波纹管37被导出到真空容器34外。
在压力罐1的外部设置有使固定导体35和可动导体36连接或分离地开关的开关机构38。开关机构38经由操作杆39及绝缘杆40使可动导体36沿水平方向移动，从而使固定导体35和可动导体36连接或分离地开关。在真空阀33的两端，分别设置有固定侧护罩41及可动侧护罩42。固定侧护罩41以覆盖真空阀33的固定侧端部43的方式配置，并连接于固定侧的端板44。可动侧护罩42以覆盖真空阀33的可动侧端部45的方式配置，并连接于可动侧的端板46。在固定侧护罩41及可动侧护罩42的上部，设置有分别与电力连接部的中心导体11a、11b连接的导体12a、12b。使用图2说明电力连接部。
图2是表示实施方式1的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图，放大了图1的电力连接部，并省略了电力连接部的变流器32地进行表示。图1中设置了一对电力连接部，由于双方能够采用相同的结构，因此对一个电力连接部进行说明。此外，在图2～图6中，附图标记3a、3b用3表示，附图标记11a、11b用11表示，附图标记12a、12b用12表示。在图2中，在电接地的压力罐1的连通孔3中，设置有具有开口部2a的金属制罐侧凸缘2。利用环状安装件5将金属制瓷管侧凸缘6固定在瓷管4的一端。瓷管侧凸缘6与绝缘筒体7(后述)的安装部8一起被气密地固定于罐侧凸缘2。利用环状安装件9将端子导体10气密地固定在瓷管4的另一端。在瓷管4上，与瓷管4同轴地插通有中心导体11，中心导体11的一端连接于压力罐1侧的导体12，中心导体11的另一端连接于端子导体10。
圆筒状的绝缘筒体7是环氧树脂制绝缘体，以在其与中心导体11之间隔着圆筒状空隙13的方式与中心导体11同轴地配置。绝缘筒体7具有与其两端相连的截头圆锥形的绝缘端部14。截头圆锥形的绝缘端部14根据电压等级在规定的距离范围内向两端延伸。绝缘筒体7的长度方向(与中心导体并行的方向)的长度遍及中心导体11的与接地电位(压力罐1的连通孔3、罐侧凸缘2及瓷管侧凸缘6)相对的部分和它们的上方及下方。在绝缘筒体7的内周面上，由金属或导电性树脂形成的管导体15(导电层)与中心导体11同轴地设置。此外，若涂布导电性涂料地形成绝缘筒体7的内周面的管导体15(导电层)，则能够更薄地形成管导体15，因此能够缩小绝缘筒体7。
以使中心导体11和管导体15成为相同电位的方式设置连接元件16。在图2中，不锈钢或铜合金这样的金属制的盘簧16a以与中心导体11和管导体15接触的方式配置，为防止盘簧16a的落下及错位，环状的槽17被设置在中心导体11上。通过盘簧16a能够不妨碍空隙13内的对流地使中心导体11和管导体15成为同电位。管导体15采用管形状的部件，但通过使绝缘筒体7的中心成为中空，并在其内表面涂布导电性涂料，也能够得到同样的效果。
金属制圆筒状接地层18与中心导体11同轴，并被埋设在绝缘筒体7中。接地层(导电层)18通过连接片19与设置在绝缘筒体7的安装部8上的金属制插块20连接，从金属制插块20被连接到罐侧凸缘2并接地。接地层18也可以形成在绝缘筒体7的中央部(除了绝缘端部以外的基部)的外周面。在压力罐1及瓷管4中封入有绝缘性气体。绝缘性气体通过绝缘筒体7和中心导体11之间的圆筒状空隙13，能够在压力罐1和瓷管4之间的内部流通。而且，通孔21被设置于绝缘筒体7的安装部8，绝缘性气体能够在瓷管4和压力罐1之间的内部流通。通过通孔21，瓷管4和压力罐1之间的内部的绝缘性气体的对流还能够在空隙13以外进行，由此，与仅设置空隙13的情况相比，能够增加对流量。其结果，与仅有空隙13的构造相比，对流量更多，所以能够减小空隙13。能够减小中心导体11的截面积，并能够缩小绝缘筒体7。
像这样，通过在使电流通过的中心导体11和绝缘筒体7之间设置空隙13，能够从中心导体11向绝缘性气体散热。因此，即使在较大的电流通过的情况下，也很少需要增大导体截面积。流过相同的电流的情况下，相比于中心导体11与绝缘筒体7紧密接触的构造，通过设置空隙13，能够进一步减小中心导体11的截面积，因此能够降低材料成本。另外，流过相同的电流的情况下，相比于中心导体11与绝缘筒体7紧密接触的构造，通过设置空隙13，散热被促进，若不减小中心导体11的截面积，则能够降低绝缘筒体所使用的树脂的耐热性，从而能够降低成本。通过盘簧16a使设置于绝缘筒体7的管导体15和中心导体11成为同电位，由此，减少了中心导体11表面的电场，不需要大幅度改变绝缘筒体7周边的电场分布。
此外，在图2的构造中，在不存在管导体15而仅存在空隙13的情况下，向中心导体11施加高电压时，由于电场集中在空隙13内，所以发生放电，不能确保绝缘性能。
在压力罐1及瓷管4内部，作为绝缘性气体封入了水分含有量为1000ppm以下的干燥空气。在实施方式1中，最高使用气体压力小于0.2MPa(G)，但不限于该值。通过使压力罐1内的压力小于0.2MPa(G)，能够减小压力罐1的强度，实现压力罐1的薄壁化、压力罐1的加强部件的削减或简化，从而能够实现装置的轻量化及低成本化。另外，不需要接受第二种压力容器的检测。
此外，在实施方式1中，作为绝缘性气体示出了干燥空气，但绝缘性气体不限于干燥空气，也可以使用氮气或二氧化碳等。另外，通过使用绝缘性能高的SF6气体作为绝缘性气体，能够进一步减小压力罐的气体压力，能够缩小压力罐。
实施方式2
图3是表示实施方式2中的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。各图中，相同的附图标记表示相同或相当的部分，并省略重复的说明。此外，图3～图6表示实施方式1的电力连接部的其他例。图3的电力连接部与实施方式1同样地构成，对不同点进行说明。为了使中心导体11和管导体15成为同电位，被固定在中心导体11上且由具有弹性的金属形成的板簧16b与管导体15接触。由此，能够不妨碍空隙13内的绝缘性气体的对流地使中心导体11和管导体15成为同电位。
实施方式3
图4是表示实施方式3中的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。电力连接部与实施方式1同样地构成，对不同点进行说明。在管导体15的两端或任意一端，配置有具有通气孔22的大致半球状的护罩23a。通过配置护罩23a，能够缓和管导体15端部的电场。而且，通过设置通气孔22，不会妨碍通过空隙13的对流。护罩23a由金属或导电性树脂构成。若护罩23a具有能够从分割成一半的状态进行安装的构造，则能够不按照绝缘筒体7和中心导体11的组装的前后顺序来进行组装。与实施方式1同样地，通过盘簧16a电连接中心导体11和管导体15。也可以如实施方式2那样地代替盘簧16a而使用板簧16b。
实施方式4
图5是表示实施方式4中的气体绝缘电气设备的电力连接部的截面图。电力连接部与实施方式1同样地构成，对不同点进行说明。在管导体15的两端或任意一端的附近的中心导体11上，配置有使角部成形为圆角的大致圆板状的护罩23b。通过配置护罩23b，能够缓和管导体15端部的电场。而且，实施方式3的护罩23a中需要的通气孔22在实施方式4的情况下，只要在管导体15和护罩23b之间的空间中不妨碍对流，就不需要特别地设置。此外，大致圆板状的所述护罩23b也可以不保持在中心导体11，而与中心导体11之间隔开空隙地保持在管导体15的两端或任意一端。护罩23b由金属或导电性树脂构成。另外，成为能够从分割成一半的状态进行安装的结构，从而能够不按照绝缘筒体7和中心导体11的组装的前后顺序地进行组装。与实施方式1、2同样地，也可以通过盘簧16a、板簧16b电连接中心导体11和管导体15。
实施方式5
图6是表示实施方式5中的气体绝缘电气设备的截面图。中心导体11形成为圆筒形状即管状，从中间导体11产生的热量不仅通过中间导体11和绝缘筒体7之间的空隙13散热，还向中间导体11的内部空间25散热。在中心导体11的两端附近设置有通气孔24。通过像这样地构成，能够进一步削减中心导体11的金属的截面积即使用材料。此外，实施方式5的圆筒形状的中心导体11也能够适用于实施方式1～4。
本发明的各种变形或变更对于相关的训练有素的技术人员来说能够在不脱离本发明的范围和精神的范围内实现，不被本说明书记载的各实施方式限制。

Claims (13)

1.一种气体绝缘电气设备，具有：电接地且被封入绝缘性气体的压力罐(1)；一端被气密地固定于所述压力罐(1)的开口部(2a)且另一端被端子导体(10)气密密封并封入绝缘性气体的瓷管(4)，所述瓷管(4)的中心导体(11)从所述瓷管(4)插通于所述压力罐(1)，其特征在于，具有：
绝缘筒体(7)，所述绝缘筒体遍及所述中心导体(11)的与接地电位相对的部分及其上方和下方，与所述中心导体(11)隔开空隙(13)并与所述中心导体(11)同轴地配置；
设置于所述绝缘筒体(7)的内周面并与所述中心导体(11)电连接的导电层(15)；
设置于所述绝缘筒体(7)的内部或外周面并接地的导电层(18)，
通过所述中心导体(11)和所述绝缘筒体(7)之间的空隙(13)，使所述中心导体(11)产生的热量通过绝缘性气体的对流散热。
2.如权利要求1所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)是涂布导电性涂料而形成的。
3.如权利要求1所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，所述绝缘筒体(7)与所述中心导体(11)隔开圆筒状空隙(13)并与所述中心导体(11)同轴地配置，设置在所述绝缘筒体(7)的内周面上的导电层(15)是管状导体。
4.如权利要求1所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，通过所述绝缘筒体(7)的安装部(8)将所述绝缘筒体(7)连接至所述压力罐(1)，在所述安装部(8)上，设置有使所述瓷管(4)的绝缘性气体和所述压力罐(1)的绝缘性气体连通的通孔(21)。
5.如权利要求4所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，所述中心导体(11)为圆筒形状。
6.如权利要求1～5中任一项所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)和所述中心导体(11)之间的空隙(13)中隔设有金属制盘簧(16a)，电连接所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)和所述中心导体(11)。
7.如权利要求1～5中任一项所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)和所述中心导体(11)之间的空隙(13)中隔设有金属制板簧(16b)，电连接所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)和所述中心导体(11)。
8.如权利要求1或4所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部，配置有具有通气孔(22)的大致半球状的护罩(23a)。
9.如权利要求6所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部，配置有具有通气孔(22)的大致半球状的护罩(23a)。
10.如权利要求7所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部，配置有具有通气孔(22)的大致半球状的护罩(23a)。
11.如权利要求1或4所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部或其附近，配置有角部具有圆角的大致圆板状的护罩(23b)。
12.如权利要求6所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部或其附近，配置有角部具有圆角的大致圆板状的护罩(23b)。
13.如权利要求7所述的气体绝缘电气设备，其特征在于，在所述绝缘筒体(7)的内周面的所述导电层(15)的端部或其附近，配置有角部具有圆角的大致圆板状的护罩(23b)。
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