JP2000341816A - スイッチギヤ - Google Patents
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Abstract
複合絶縁を用い、SF6ガスと同程度以上の絶縁特性を
確保して、全体形状の縮小化を図ること。 【解決手段】密封された容器10内に、遮断器や断路器等
の各種の開閉機器を収納して電源系統を構成するスイッ
チギヤにおいて、三相分の主回路導体30間、または主回
路導体30と容器10との間における、少なくとも最短のギ
ャップを構成する電極25間で当該電極25の先端部のそれ
ぞれの表面に絶縁層26を設け、それぞれの電極25間に絶
縁バリア27を配置した絶縁構造を有する。
Description
に、例えば遮断器や断路器等の各種の開閉機器を収納し
て電源系統を構成するスイッチギヤに係り、特にSF6
ガスと同程度以上の絶縁特性を確保して、全体形状の縮
小化を図ったスイッチギヤに関するものである。
ッチギヤの構成例を示す側面図である。
角形の容器1が、隔壁2で前後に仕切られている。
が装着された遮断器3が収納され、また後方の母線室1
bには、遮断器3側の上下の主回路に合せてそれぞれ同
形の断路器4A,4Bが上下に設けられている。
た母線5が接続され、隣接した盤への接続が行なわれ
る。
aから受電されたケーブルヘッド7が接続されている。
互に接続されている。
壁2には、図示していない貫通穴に主回路導体を絶縁層
でモールドした絶縁スペーサ9が設けられ、相互の遮断
器室1a,母線室1bの仕切りと、主回路の接続が行な
われている。
絶縁媒体として、例えばSF6 ガスのような絶縁ガスが
封入されている。
の特徴があり、大気圧のガス圧力で空気に比べて2〜3
倍の絶縁耐力を有している。
スイッチギヤにより、電力の安定した供給が行なわれて
いる。
構成のスイッチギヤにおいて、SF6 ガスは、高い絶縁
耐力を有していることから、例えば“特開昭60−21
0107号”に開示されているように、スイッチギヤの
縮小化が達成されている。
防止京都会議(1997年12月)で、温暖化に寄与す
る効果が炭酸ガスの約23000倍とされ、大気に漏ら
したり放出をしないようにするべきであるとなってい
る。
いる鉄板相互の気密溶接部や、ケーブルヘッド7のガス
/気中部分に用いられているOリングのガス漏れ検証等
が重要となってくる。
は、開放する前に封入されているガスをガス回収機で回
収する必要がある。
行なわれていたことであるが、更に重要性が高まり、万
全の対応が必要となってきている。
ければ、前述の対応は不必要となるが、SF6 ガスに優
る絶縁媒体がないのが現状である。
いると、絶縁耐力が劣ることから、劣った割合で絶縁距
離等を広げなければならず、スイッチギヤの全体形状が
大型化してしまう。
影響を受けることから、これらの汚損特性を考慮して、
沿面距離等を大きくしなければならない。
に逆行するものとなっている。
と固体絶縁との組合わせによる複合絶縁を用い、SF6
ガスと同程度以上の絶縁特性を確保して、全体形状の縮
小化を図ることが可能なスイッチギヤを提供することに
ある。
めに、請求項1の発明では、密封された容器内に、遮断
器や断路器等の各種の開閉機器を収納して電源系統を構
成するスイッチギヤにおいて、三相分の主回路導体間、
または当該主回路導体と容器との間における、少なくと
も最短のギャップを構成する電極間で当該電極の先端部
のそれぞれの表面に絶縁層を設け、それぞれの電極間に
絶縁バリアを配置した絶縁構造を有している。
おいては、最短のギャップを有する電極の表面に絶縁層
を設け、この電極間に絶縁バリアを挿入することによ
り、電極に設けた絶縁層と、電極間の絶縁バリアとの複
合絶縁構成によって、絶縁特性がほぼ1気圧のSF6 ガ
スとほぼ同程度まで上昇するため、SF6 ガスを封入し
たスイッチギヤと同程度の大きさの乾燥空気封入のスイ
ッチギヤを得ることができる。
器内に、遮断器や断路器等の各種の開閉機器を収納して
電源系統を構成するスイッチギヤにおいて、三相分の主
回路導体間、または当該主回路導体と容器との間におけ
る、少なくとも最短のギャップを構成する電極間の電界
利用率UがU=0.1以上の電界分布を示す電極の先端
部のそれぞれの表面に絶縁層を設け、それぞれの電極間
の略中間位置に当該電極間の軸方向に対して直交するよ
うに複数枚の絶縁バリアを配置した絶縁構造を有してい
る。
おいては、最短のギャップを有する電極間の電界利用率
UがU=0.1以上の電極表面に絶縁層を設け、さらこ
の電極間に絶縁バリアを配置することにより、電極に設
けた絶縁層と、電極間の絶縁バリアとの複合絶縁構成の
絶縁特性が、SF6 ガスと同程度以上になる電極形状、
すなわち電界利用率UがU=1以上の条件を実験的に見
出すことによって、より一層全体形状の縮小化を図るこ
とができる。
または請求項2の発明のスイッチギヤにおいて、最短の
ギャップを構成する電極先端部に設ける絶縁層の絶縁厚
さを、スイッチギヤ本体の定格電圧に耐え得る5〜10
mmの厚さとし、それぞれの電極間の略中間位置に当該
電極間の軸方向に対して直交するように複数枚の絶縁バ
リアを配置し、絶縁媒体として乾燥空気を密封してい
る。
おいては、電極部分に設ける絶縁層の厚さをスイッチギ
ヤ本体の定格電圧に耐え得る5〜10mmの厚さとし、
それぞれの電極間の略中間位置に電極間の軸方向に対し
て直交するように複数枚の絶縁バリアを配置し、絶縁媒
体として乾燥空気を密封することにより、例えば定格電
圧33kVクラス以下で適用される絶縁構成において、
エポキシ樹脂等の絶縁層でインパルス耐電圧30kV/
mmとして最小の絶縁厚さとなり、また絶縁バリアで
は、絶縁バリアの大きさで絶縁特性が飽和する現象を実
験的に見出すことにより、絶縁特性の向上に寄与するス
ペースを最小として、適用する絶縁物の軽量化を図るこ
とができる。
の発明のスイッチギヤにおいて、最短のギャップを構成
する電極間の略中間位置に配置する絶縁バリアの端部面
の位置を、電極に設けた絶縁層の表面位置より少なくと
も10mmの位置となるようにしている。
おいては、絶縁バリアの端部面の位置を、電極に設けた
絶縁層の表面位置より少なくとも10mmの位置となる
ようにすることにより、例えば定格電圧33kVクラス
以下で適用される絶縁構成において、エポキシ樹脂等の
絶縁層でインパルス耐電圧30kV/mmとして最小の
絶縁厚さとなり、また絶縁バリアでは、絶縁バリアの大
きさで絶縁特性が飽和する現象を実験的に見出すことに
より、絶縁特性が向上に寄与するスペースを最小とし
て、適用する絶縁物の軽量化を図ることができる。
1乃至請求項4のいずれか1項の発明のスイッチギヤに
おいて、乾燥空気を密封した容器の内側に、吸湿により
変色する乾燥剤を設け、かつ容器に乾燥剤の変色の有無
を覗くための点検窓を設けている。
おいては、容器内にシリカゲル等の乾燥剤を設け、この
乾燥剤が吸湿によって変色する(吸湿によって青色から
赤色に変色する)程度で容器内の劣化診断を行なう、す
なわち容器の密閉度が劣化した等の事象を診断すること
ができる。
乃至請求項5のいずれか1項の発明のスイッチギヤにお
いて、三相分の主回路導体が折り曲げられる部分におけ
る、少なくとも最短のギャップを形成する部分の導体の
表面に絶縁層を設け、それぞれの導体間に、絶縁層が設
けられた導体の絶縁層間よりも少なくとも10mm突出
する大きさの複数の絶縁バリアを配置した絶縁構造を有
している。
おいては、主回路導体が折り曲がった部分において、曲
がって最小ギャップが形成される部分の導体に絶縁層を
設け、ギャップ間の略中間に絶縁バリアを設けることに
より、主回路導体の曲がり部分は最も絶縁特性が低いた
め、この主回路導体間の絶縁特性をSF6 ガスの絶縁特
性と同程度以上にすることができる。なお、これより広
がっている導体間は、更に絶縁特性が高く問題とならな
い。
器内に、遮断器や断路器等の各種の開閉機器を収納して
電源系統を構成するスイッチギヤにおいて、三相分の真
空バルブを横一列に配置し、真空バルブを真空封着する
電源側および負荷側の各上下の金属フランジ部に、当該
金属フランジ部よりも曲率半径の大きいリング状の電極
を設け、当該リング状の電極表面に絶縁層を設け、相間
または対地間のギャップの略中間位置に複数枚の絶縁バ
リアを配置した絶縁構造を有する真空遮断器を備えてい
る。
おいては、真空バルブの両端部に設けられた薄板状の金
属フランジ部に、この金属フランジ部よりも大きな曲率
を持たせたリング状の電極を設けて、このリング状の電
極の周りに絶縁層を設け、これら真空バルブを三相分を
横一列に配置して真空バルブ間に絶縁バリアを設けるこ
とにより、真空バルブの金属フランジの端部が真空封着
の工程上、1〜2mmの曲率半径を持つが、この曲率よ
りも適切に大きくした曲率のリング状の電極を取付けて
電界緩和を図り、複合絶縁で最大の絶縁特性向上の効果
が出る絶縁構造とすることができる。
7の発明のスイッチギヤにおいて、真空バルブの金属フ
ランジ部よりも大きい曲率半径を持たせた半導電性ゴム
で内側を形成し、当該半導電性ゴムの外側に絶縁ゴム層
を形成して、これらを一体として真空バルブの両端部の
金属フランジ部に装着している。
おいては、真空バルブの金属フランジ部よりも大きい曲
率を持たせた半導電性ゴムで内側を形成し、この半導電
性ゴムの外側に絶縁ゴム層を2段成形で形成させて、こ
れらを一体として真空バルブの両端部の金属フランジ部
に設けることにより、半導電性ゴムと絶縁ゴム層で真空
バルブの金属フランジ部の電界緩和を適切な大きさで図
り、複合絶縁で最大の絶縁特性向上の効果が出る絶縁構
造とすることができる。
求項7または請求項8の発明のスイッチギヤにおいて、
真空バルブの両端部の金属フランジ部の外周に設けるリ
ング状の電極、または内側に形成させる半導電性ゴムの
曲率半径を少なくとも3mmとし、リング状の電極間、
または半導電性ゴム間の絶縁距離を少なくとも60mm
としている。
おいては、真空バルブの金属フランジ部の外周に設ける
大きな曲率を持った導電性の金属、または半導電性ゴム
の曲率半径を少なくとも3mmとし、リング状の電極
間、または半導電性ゴム間の絶縁距離を少なくとも60
mmとすることにより、例えば定格電圧22kVの気中
絶縁距離は約200mmであり、これを複合絶縁でSF
6 ガス並みの約1/3の60mmに縮小すると、電界利
用率UをU=0.1以上にする曲率が少なくとも3mm
となり、絶縁特性を著しく向上させることができる。
容器内に、遮断器や断路器等の各種の開閉機器を収納し
て電源系統を構成するスイッチギヤにおいて、三相分の
主回路導体の相互を接続する接続部における、一方を凸
形導体とすると共に他方を凹形導体として、これらの導
体間の接合部に接触子を介して軸方向の導体間に、寸法
公差および組立公差によって決まる所定寸法のギャップ
を保持して接続し、それぞれの導体の表面に絶縁層を設
けて、それぞれの導体間に複数枚の絶縁バリアを配置
し、絶縁媒体として乾燥空気を密封した絶縁構造を有す
る主回路導体接続部を備えている。
においては、三相分の主回路導体の接続部等の部分に形
成される主回路導体の端部において、主回路導体の端部
まで絶縁層を設け、これら主回路導体間に絶縁バリアの
枚数に合せて等分配置させて絶縁バリアを複数枚設ける
ことにより、主回路導体の端部で絶縁特性が最も低くな
るため、この部分の絶縁特性の向上を図ることができ
る。
1乃至請求項10のいずれか1項の発明のスイッチギヤ
において、容器内に密封する絶縁媒体としての乾燥空気
は、その圧力を大気圧よりも高い正圧力とし、かつ絶対
湿度を3g/m3 以下としている。
においては、容器内に密封する乾燥空気の水分を絶対湿
度3g/m3 以下とすることにより、空気中の水分と絶
縁特性を実験的に求めると、絶対湿度3g/m3 以下の
乾燥空気で絶縁特性を大幅に向上させることができ、ま
た外気圧よりも高い正圧力で乾燥空気を封入することに
より、外部との呼吸作用がなくなり、水分等の浸入を防
止することができる。
項11の発明のスイッチギヤにおいて、乾燥空気に代え
て、窒素(N2 )ガスを絶縁媒体として容器内に密封し
ている。
においては、容器内に密封する絶縁媒体を窒素(N2 )
ガスとすることにより、窒素(N2 )ガスにおいても、
上記請求項11の発明と同様の作用を奏することができ
る。
て図面を参照して詳細に説明する。
態によるスイッチギヤの構成例を示す側面図である。
容器10の下段の受電室10aには、側壁に固定された
T形のケーブルヘッド11が取付けられ、真空バルブ1
2aを用いた遮断器12へ接続され、中段の断路器室1
0bの断路器13から上段の母線室10cの三相母線1
4へと主回路が接続されている。
避雷器15が接続され、また真空バルブ12aの可動側
には接触子16を介して絶縁操作ロッド17が取付けら
れ、操作機構18に直結されて、図示しない真空バルブ
12a内の接点の開閉が行なわれる。
ーサ19が設けられて、断路器室10bとの区分がなさ
れている。
開閉器からなっており、操作軸20と直結された操作機
構21により接点の開閉が行なわれる。
22cと図示しない導体とからなっており、隣接した盤
への接続が行なわれる。
る乾燥剤(例えばシリカゲルを用いることができる)2
3が設けられており、さらに容器10には、乾燥剤23
の変色の有無を外から覗けるように、図示しない点検窓
が設けられている。
ルヘッド11のような取合い部には、Oリング等を用い
ているが、圧力が高くしない場合にはガスケットのよう
な簡易なものでもよい。
燥空気が、大気圧よりも高い正圧力で密封され、外部の
空気との流出入をなくすようにしている。
器13の開閉状態や通電電流等の表示を行なうものであ
る。
用した電極の配置構成例を示す部分断面図である。
たはこの主回路導体と前記容器10との間における、少
なくとも最短のギャップLを構成する電極25間でこの
電極25の先端部のそれぞれの表面に絶縁層26を設
け、さらにそれぞれの電極25間の略中間位置に、この
電極25間の軸方向に対して直交するように複数枚の絶
縁バリア27を配置した絶縁構造を有している。
25先端部に設ける絶縁層26の絶縁厚さtを、スイッ
チギヤ本体の定格電圧に耐え得る5〜10mmの厚さと
している。
5間の略中間位置に配置する絶縁バリア27の端部面の
位置hを、電極25に設けた絶縁層26の表面位置より
少なくとも10mmの位置となるようにしている。
している。
の絶縁構造を適用した電極を備えたスイッチギヤにおい
ては、最短のギャップを有する電極25の部分に絶縁層
26を設け、この電極25間に絶縁バリア27を挿入し
ていることにより、電極25に設けた絶縁層26と、電
極25間の絶縁バリア27との複合絶縁構成によって、
絶縁特性がほぼ1気圧のSF6 ガスとほぼ同程度まで上
昇するため、従来のSF6 ガスを封入したスイッチギヤ
と同程度の大きさの乾燥空気封入のスイッチギヤを得る
ことができる。
厚さをスイッチギヤ本体の定格電圧に耐え得る5〜10
mmの厚さとし、それぞれの電極25間の略中間位置に
電極25間の軸方向に対して直交するように複数枚の絶
縁バリア27を配置し、絶縁媒体として乾燥空気を密封
し、また絶縁バリア27の端部面の位置を、電極25に
設けた絶縁層26の表面位置より少なくとも10mmの
位置となるようにしていることにより、例えば定格電圧
33kVクラス以下で適用される絶縁構成において、エ
ポキシ樹脂等の絶縁層26でインパルス耐電圧30kV
/mmとして最小の絶縁厚さとなり、また絶縁バリア2
7では、絶縁バリア27の大きさで絶縁特性が飽和する
現象を実験的に見出すことにより、絶縁特性の向上に寄
与するスペースを最小として、適用する絶縁物の軽量化
を図ることができる。
シリカゲル等の乾燥剤23を設け、この乾燥剤23が吸
湿によって変色する、すなわち吸湿によって青色から赤
色に変色する程度で、容器10内の劣化診断を行なう、
具体的には、容器10の密閉度が劣化した等の事象を診
断することができる。
明する。
複合絶縁の絶縁特性を、1気圧のSF6 ガス絶縁の絶縁
特性と比較検討するために、図2に示すような電極構成
を用いて絶縁特性を調査した。
球棒25を用い、先端に絶縁厚さt=10mmのエポキ
シ樹脂の絶縁層26をモールドした。この電極25で、
ギャップ長Lと絶縁バリア27の高さhを変えて絶縁特
性を求めた。
キシ樹脂の絶縁耐力が約30kV/mmであることか
ら、例えば定格電圧33kVのインパルス耐電圧の20
0kVを耐えるものとして、裕度を考慮したt=10m
m(=200kV/30kV/mm)とした。なお、絶
縁厚さtが2〜3mmと薄い場合には、貫通破壊して効
果が出ない。
も、同様の考え方で10mm程度とした。
しており、複合絶縁を構成させた絶縁層間ではない。こ
れは、SF6 ガス絶縁では、金属間のギャップで絶縁特
性を求めることから、比較調査が直接できるようにする
ためである。絶縁バリア27の高さhは、ギャップ間に
挿入したときの大きさであり、絶縁層26の外周を基準
にした距離とした。
一例を示す特性図である。
用いた複合絶縁の特性曲線(a)の他、電極25を単独
で用いたSF6 ガス絶縁の特性曲線(b)と気中絶縁の
特性曲線(c)とを併記している。
0mmと一定である。
L=約80mm以下の領域で、特性曲線(b)よりも高
い絶縁特性が現われている。これは、気中複合絶縁がS
F6ガス絶縁と同等以上の絶縁特性を有する条件であ
る。このように、気中絶縁において、電極25に絶縁層
26を設けて電極電子放出を抑制し、また絶縁バリア2
7で電子をトラップさせれば高い絶縁特性が得られ、S
F6 ガス絶縁と同様の絶縁設計ができることになる。
6 ガス絶縁の約1/3と低いレベルにあることが分か
る。
時の絶縁特性の一例を示す特性図である。
20mm、特性曲線(e)はギャップ長L=80mmで
ある。
縁バリア27の高さhがh=10mm以上の領域で飽和
している。すなわち、絶縁バリア27の高さhを10m
m以上にしても絶縁特性は向上せず、高さh=約10m
mの点が最小の絶縁バリア27の大きさで、最も絶縁特
性を向上させられる条件である。
縁バリア27を挿入するスペースがある場合には、高さ
h=10mm以上の大きさを用いても、絶縁特性の変化
はなく問題はない。
の単独では、例えば定格電圧33kVで約300mm、
定格電圧22kVで約200mmが一般的に用いられて
いるギャップ長である。このギャップ長Lを、複合絶縁
によって約1/3に縮小すると、それぞれ100mm、
60mm程度になる。
ップ長Lは、L=80mmを境としてSF6 ガス絶縁よ
りも低下するが、120mm程度までは低下の幅が小さ
く、実用上問題ないと考えられる。
程度までは、複合絶縁によってSF6 ガス絶縁と同程度
の絶縁特性が期待できることになる。
m以上の領域では、複合絶縁によって絶縁特性を向上さ
せる効果が少なくなる。
圧33kVクラス以下のスイッチギヤで大きな効果を生
じると言える。
ギヤでは、前述のような絶縁層26と絶縁バリア27と
の複合絶縁による基本的な絶縁構成を用いるようにして
いるので、前述した従来のSF6 ガスの絶縁特性と同程
度あるいはそれ以上の絶縁特性が得られるため、スイッ
チギヤの全体形状を大幅に縮小化させることが可能とな
る。
るので、温暖化ガスとはならず、点検時等の作業性が容
易となる。すなわち、乾燥剤23であるシリカゲルは、
吸湿すると青色から薄赤色に変色するため、容器10内
の水分の度合を容易に診断することが可能となる。
部からの塵埃等の影響を受けることがない。
スイッチギヤは、前述した第1の実施の形態において、
絶縁層26および絶縁バリア27を設ける場合に、少な
くとも最短のギャップLを構成する電極25間の電界利
用率UがU=0.1以上の電界分布を示す電極25の先
端部のそれぞれの表面に絶縁層26を設け、さらにそれ
ぞれの電極25間の略中間位置に、この電極25間の軸
方向に対して直交するように複数枚の絶縁バリア27を
配置した絶縁構造を有している。
の絶縁構造を適用した電極を備えたスイッチギヤにおい
ては、最短のギャップを有する電極25間の電界利用率
UがU=0.1以上の電極表面に絶縁層26を設け、さ
らにこの電極25間に絶縁バリア27を配置しているこ
とにより、電極25に設けた絶縁層26と、電極25間
の絶縁バリア27との複合絶縁の絶縁特性が、SF6 ガ
スの絶縁特性と同程度以上になる電極形状、すなわち電
界利用率UがU=1以上の条件を実験的に見出すことに
よって、より一層全体形状の縮小化を図ることができ
る、すなわち前述した第1の実施の形態における複合絶
縁の絶縁特性を、より一層効果的に奏することができ
る。
明する。
ける電極配置とギャップ長で求まる関係を電界利用率U
で整理して示す特性図である。
をSF6 ガス絶縁の絶縁特性で除した電圧上昇倍数であ
り、横軸は電界利用率Uである。
上の領域で電圧上昇倍数が1を超えて、SF6 ガス絶縁
よりも複合絶縁の方が高い絶縁特性が得られることがわ
かる。
逆数であり、下式から容易に求めることができる。
る。
ギヤでは、前述のような絶縁層26と絶縁バリア27と
の複合絶縁による基本的な絶縁構成を、電界的に弱点部
となる曲率の小さい電極を電界利用率UがU=0.1以
上に改善してこの改善された電極に適用するようにして
いるので、従来のSF6 ガス絶縁と同程度あるいはそれ
以上の絶縁特性が得られるため、スイッチギヤの全体形
状を大幅に縮小化させることが可能となるという効果
を、前述した第1の実施の形態の場合よりも一層効果的
に奏することができる。
態によるスイッチギヤにおける主回路導体の接続部の構
成例を示す要部拡大断面図である。
した第1または第2の実施の形態のスイッチギヤにおい
て、三相分の主回路導体30が折り曲げられる部分にお
ける、少なくとも最短のギャップを形成する部分の導体
30の表面に絶縁層32を設け、それぞれの導体30間
に、絶縁層32が設けられた導体30の絶縁層32間よ
りも少なくとも10mm突出する大きさの複数の絶縁バ
リア33を配置した絶縁構造を有している。
に、例えば、計器用変成器等の収納機器28のブッシン
グ29には、主回路導体30a,30b,30cがボル
ト31により接続されるが、主回路導体30a,30
b,30cには絶縁層32が設けられ、接続部以外では
各絶縁距離が縮小されている。
距離が広がり、両側の主回路導体30a,30cはそれ
ぞれ折り曲げられている。この主回路導体30a,30
cの折り曲げA部は、電界強度が最も高くなる点である
ことから、例えば曲率半径を5mmでギャップ長を10
0mmとして、絶縁バリア33を設けている。
のスイッチギヤにおいては、主回路導体30a,30c
が折り曲がった部分において、曲がって最小ギャップが
形成される部分の導体30a,30cに絶縁層32を設
け、ギャップ間の略中間に絶縁バリア33を設けること
により、主回路導体30a,30cの曲がり部分は最も
絶縁特性が低いため、この主回路導体30a,30c間
の絶縁特性をSF6 ガスの絶縁特性と同程度以上にする
ことができる。
率Uが、前記式からU=約0.1となり、SF6 ガスの
絶縁特性と同程度の絶縁特性が得られる。
径を小さくすれば、曲げ部分Bの距離が短くなるが、電
圧向上の効果が少なくなって、主回路導体間のギャップ
を広げる必要がある。
界利用率が0.1以上となり、電圧向上の効果が充分に
発揮できるが、曲げ部分Bが広がって、主回路導体30
a,30cを長くする必要がある。
ギヤでは、主回路導体30a,30cが折り曲がった部
分において、曲がって最小ギャップが形成される部分の
導体30a,30cに絶縁層32を設け、ギャップ間の
略中間に絶縁バリア33を設けるようにしているので、
主回路導体30a,30cの曲がり部分は最も絶縁特性
が低いため、この主回路導体30a,30c間の絶縁特
性をSF6 ガスの絶縁特性と同程度以上にすることが可
能となる。
30c間は、更に絶縁特性が高く問題とならない。
態によるスイッチギヤにおける遮断器に用いられる真空
バルブの相間の絶縁構成例を示す断面図である。
分の真空バルブ34を横一列に配置し、この真空バルブ
34を真空封着する電源側および負荷側の各金属フラン
ジ43部に、この金属フランジ43部よりも曲率半径の
大きいリング状の電極である金属リング44を設け、こ
の金属リング44の表面に絶縁層45を設け、相間また
は対地間のギャップの略中間位置に複数枚の絶縁バリア
41を配置した絶縁構造を有する真空遮断器を備えてい
る。
に、真空バルブ34の固定側電極35は、隔壁36に固
定された絶縁スペーサ37に、図示しないボルト等で絶
縁スペーサ37の電極38から固定されている。
た電極40を介して、図示しない絶縁ロッドおよび操作
機構へ接続されている。
縁バリア41が略中央部に設けられている。この絶縁バ
リア41は、機械的な支持構造を兼ねており、隔壁36
にボルト42で固定され、隔壁36等の撓みを防止する
ようにしている。
源側および負荷側の各金属フランジ43部には、金属フ
ランジ43の曲率半径よりも大きな曲率を持ったリング
状の電極である金属リング44と、この金属リング44
の外周に絶縁層45を一体で形成させた絶縁特性を向上
させる構造物が設けられている。
ルブ34間に、絶縁バリア41が設けられている。
形後、真空バルブ34に装着させればよい。
34の製作工程の中で、一般的に真空封着する最終の工
程となり、1mm程度の板厚の金属フランジ43と、セ
ラミック34a側にあらかじめ設けている金属リング3
4bとを、真空中で溶接して設けられる。これは、おお
よそ1mm程度の曲率半径を持つことになるため、絶縁
特性は、不平等電界となるフランジ43部が最弱点部と
なり、この部分で決まってしまう。
のスイッチギヤにおいては、真空バルブ34の両端部に
設けられた金属フランジ43部に、この金属フランジ4
3部よりも大きな曲率を持たせた金属リング44を設け
て、この金属リング44の周りに絶縁層45を設け、こ
れら真空バルブ34を三相分を横一列に配置して真空バ
ルブ34間に絶縁バリア41を設けていることにより、
真空バルブ34の金属フランジ43の端部が真空封着の
工程上、1〜2mmの曲率半径を持つが、この曲率より
も適切に大きくした曲率の金属リング44を取付けて電
界緩和を図り、複合絶縁で最大の絶縁特性向上の効果が
出る絶縁構造とすることができる。
明する。
絶縁距離は約200mmであり、これを複合絶縁でSF
6 ガス並みの約1/3の60mmに縮小すると、電界利
用率UをU=0.1以上にする曲率が少なくとも3mm
(好ましくは3mm)となり、絶縁特性が大きく向上す
る条件が得られる。
の金属リング44と、絶縁厚さ60mm程度の絶縁層4
5とを取付けており、相間には絶縁バリア41を配置さ
せている。
て、相間ピッチを150mmとして真空バルブ34の直
径を80mmとすれば、70mmとなるため、電界利用
率Uが上式からU=0.1以上となる。
半径を制御して電界利用率を合せても、耐電圧の絶対値
が下がるため、自ずとギャップ長の限界がある。
は、SF6 ガスの絶縁特性が基準となることから、定格
電圧によってギャップ長が求まり、曲率半径を決めるこ
とになる。
空封着する前から大きくしておくこともあるが、金属フ
ランジ43をあらかじめ半球状のような形状にしなくて
はならず、製作が困難になると共に、真空バルブ34の
全長が曲率を持たせた分だけ長くなる。
が不連続となった場合には、曲率半径の制御が困難とな
る。
ギヤでは、真空バルブ34の両端部に設けられた薄板状
の金属フランジ43部に、この金属フランジ43部より
も大きな曲率を持たせた金属リング44を設けて、この
金属リング44周りに絶縁層45を設け、これら真空バ
ルブ34を三相分を横一列に配置して真空バルブ34間
に絶縁バリア41を設けるようにしているので、真空バ
ルブ34の金属フランジ43の端部が真空封着の工程
上、1〜2mmの曲率半径を持つが、この曲率よりも適
切に大きくした曲率の金属リング44を取付けて電界緩
和を図り、複合絶縁で最大の絶縁特性向上の効果が出る
絶縁構造とすることが可能となる。
3部の外周に設ける大きな曲率を持った金属リング44
の曲率半径を少なくとも3mmとし、金属リング44間
の絶縁距離を少なくとも60mmとするようにしている
ので、例えば定格電圧22kVの気中絶縁距離は約20
0mmであり、これを複合絶縁でSF6 ガス並みの約1
/3の60mmに縮小すると、電界利用率UをU=0.
1以上にする曲率が少なくとも3mmとなり、絶縁特性
を著しく向上させることが可能となる。
イッチギヤにおける遮断器に用いられる真空バルブの金
属フランジ部に装着する絶縁リングの構成例を示す断面
図である。
した第4の実施の形態のスイッチギヤにおいて、真空バ
ルブ34の金属フランジ43部よりも大きい曲率半径を
持たせた半導電性ゴム46で内側を形成し、この半導電
性ゴム46の外側に絶縁ゴム47層を形成して、半導電
性ゴム46と絶縁ゴム層47とを一体として、真空バル
ブ34の両端部の金属フランジ部43に装着している。
43に設ける複合絶縁として、装着性のよいゴム製の構
造物を使用したもので、内面に半導電性ゴム46を成形
しておき、その外周側に例えばEPゴムのような絶縁ゴ
ム層47を2段成形したものとしている。
び絶縁ゴム層47の絶縁厚さは、図7の金属リング44
の場合と同様である。
ッチギヤにおいては、本実施の形態のスイッチギヤにお
いては、真空バルブ34の金属フランジ43部よりも大
きい曲率を持たせた半導電性ゴム46で内側を形成し、
この半導電性ゴム46の外側に絶縁ゴム層47を2段成
形で形成させて、これらを一体として真空バルブ34の
両端部の金属フランジ43部に設けていることにより、
半導電性ゴム46と絶縁ゴム層47で真空バルブ34の
金属フランジ43部の電界緩和を適切な大きさで図り、
複合絶縁で最大の絶縁特性向上の効果が出る絶縁構造と
することができる。
態によるスイッチギヤにおける主回路導体の接続部の構
成例を示す要部拡大断面図である。
に示すように、盤壁48に固定された相間を示すブッシ
ング49a,49bには、母線50a,50bが取付け
られている。
一方の断面を凸形導体51とし、他方の断面を凹形導体
52とし、これらの導体51,52間の接合部に接触子
53を介して軸方向の導体間に、寸法公差および組立公
差によって決まる所定寸法のギャップを保持して接続接
触され、通電が行なわれる。
表面には、絶縁層54が設けられており、また相間には
複数枚の絶縁バリア55が、U字形金具56とボルト5
7とにより固定されている。
のスイッチギヤにおいては、三相分の主回路導体50
a,50bの端部まで絶縁層54を設け、これら主回路
導体50a,50b間に絶縁バリアの枚数に合せて等分
配置させて絶縁バリア55を複数枚設けていることによ
り、主回路導体50a,50bの端部で絶縁特性が最も
低くなるため、この部分の絶縁特性の向上を図ることが
できる。
明する。
導体51と凹形導体52の最外周のコーナ部は、電界的
に最弱点部となり、絶縁特性がこの部分で決まってしま
う。
2との隙間は数mmと狭く、表面に絶縁層54を設けて
いることから、見かけ上電界的には、凸形導体51と凹
形導体52と絶縁層54とが連続している形状とみなす
ことができる。
ていることから、電子をトラップする効果を増すことが
できる。
による複合絶縁の絶縁特性を、SF6 ガス絶縁の絶縁特
性と同程度あるいはそれ以上まで向上させることができ
る。
狭めてギャップ間の電界を上昇させることから、この電
界値で部分放電が発生しない程度まで絶縁バリア55を
設けてよい。
が約3kV/mmとされていることから、例えば定格電
圧22kVでは、気中ギャップが22kV×k(k=裕
度2)/3kV/mm=15mmになるまで絶縁バリア
55複数枚設けることができる。
縁特性が向上せず、飽和する傾向にあることを実験的に
求めている。
ギヤでは、三相分の主回路導体50a,50bの端部ま
で絶縁層54を設け、これら主回路導体50a,50b
間に絶縁バリア54の枚数に合せて等分配置させて絶縁
バリア55を複数枚設けるようにしているので、主回路
導体50a,50bの端部で絶縁特性が最も低くなるた
め、この部分の絶縁特性の向上を図ることが可能とな
る。
スイッチギヤは、前述した第1乃至第5のいずれかの実
施の形態のスイッチギヤにおいて、容器10内に密封す
る絶縁媒体としての乾燥空気は、その圧力を大気圧より
も高い正圧力とし、かつ絶対湿度を3g/m3 以下とし
ている。
のスイッチギヤにおいては、容器10内に密封する乾燥
空気の水分を絶対湿度3g/m3 以下としていることに
より、空気中の水分と絶縁特性を実験的に求めると、絶
対湿度3g/m3 以下の乾燥空気で絶縁特性を大幅に向
上させることができ、また外気圧よりも高い正圧力で乾
燥空気を封入していることにより、外部との呼吸作用が
なくなり、水分等の浸入を防止することができる。
の圧力を上昇させれば、圧力にほぼ比例して絶縁特性が
向上することから、スイッチギヤの全体形状を縮小化す
ることができる。
℃で相対湿度60%の空気を密封して加圧させた実験で
は、圧力に比例して絶縁特性が向上しなかった。これ
は、空気中の水分が影響したものと考えられる。このた
め、絶対湿度3g/m3 以下のの乾燥空気を用いて加圧
したところ、圧力にほぼ比例して絶縁特性が上昇した。
ギヤでは、容器10内に密封する乾燥空気の水分を絶対
湿度3g/m3 以下とするようにしているので、空気中
の水分と絶縁特性を実験的に求めると、絶対湿度3g/
m3 以下の乾燥空気で絶縁特性を大幅に向上させること
ができ、また外気圧よりも高い正圧力で乾燥空気を封入
するようにしているので、外部との呼吸作用がなくな
り、水分等の浸入を防止することが可能となる。
ヤは、前述した第6の実施の形態のスイッチギヤにおい
て、乾燥空気に代えて、窒素(N2 )ガスを絶縁媒体と
して容器10内に密封している。
ッチギヤにおいては、絶縁媒体としてN2 ガスを用い
て、同様に加圧したところ、乾燥空気と同様に絶縁特性
が上昇した。
を窒素(N2 )ガスとしていることにより、窒素
(N2 )ガスにおいても、前述した第6の実施の形態の
場合と同様の作用を奏することができる。
ギヤによれば、三相分の主回路導体間、または主回路導
体と容器との間における、少なくとも最短のギャップを
構成する電極間でこの電極の表面に、より好ましくは電
界的に弱点部となる曲率の小さい電極を電界利用率Uが
U=0.1以上に改善してこの改善された電極の表面
に、スイッチギヤ本体の定格電圧に耐え得る絶縁厚さの
絶縁層をそれぞれ設け、このそれぞれの電極間に絶縁バ
リアを配置するようにしているので、SF6 ガス絶縁と
同程度以上の絶縁特性を得ることができ、SF6 ガスと
同程度の大きさで気中絶縁に比べて大幅に全体形状の縮
小化を図ることが可能となる。
ようにしているので、外部からの塵埃等の影響を受ける
ことがない。
ル等の乾燥剤を設け、この乾燥剤が吸湿によって変色す
る程度で容器内の劣化診断を行なうようにしているの
で、容器の密閉度が劣化した等の事象を診断することが
可能となる。
板状の金属フランジ部に、大きな曲率を持たせたリング
状の電極を設け、さらにその周りに絶縁層を設け、これ
ら真空バルブを三相分を横一列に配置して真空バルブ間
に絶縁バリアを設けるようにしているので、真空バルブ
の金属フランジの端部の電界緩和を図り、複合絶縁で最
大の絶縁特性向上の効果を実現することが可能となる。
層を設け、これら主回路導体間に絶縁バリアの枚数に合
せて等分配置させて絶縁バリアを複数枚設けるようにし
ているので、主回路導体の端部部分の絶縁特性の向上を
図ることが可能となる。
る、乾燥空気あるいは窒素(N2 )ガスの水分を絶対湿
度3g/m3 以下とするようにしているので、絶縁特性
を大幅に向上させることが可能となり、また外気圧より
も高い正圧力で乾燥空気あるいは窒素(N2 )ガスを封
入するようにしているので、外部との呼吸作用がなくな
り、水分等の浸入を防止することが可能となる。
を示す側面図。
極の配置構成例を示す部分断面図。
極から得られたギャップ長特性を示す特性図。
極から得られた絶縁バリアの大きさの特性を示す特性
図。
極から得られた電界利用率の絶縁特性を示す特性図。
を示す要部拡大断面図。
を示す断面図。
断器に用いられる真空バルブの金属フランジ部に装着す
る絶縁リングの変形例を示す断面図。
を示す要部拡大断面図。
側面図。
Claims (12)
- 【請求項1】 密封された容器内に、遮断器や断路器等
の各種の開閉機器を収納して電源系統を構成するスイッ
チギヤにおいて、 三相分の主回路導体間、または当該主回路導体と前記容
器との間における、少なくとも最短のギャップを構成す
る電極間で当該電極の先端部のそれぞれの表面に絶縁層
を設け、 前記それぞれの電極間に絶縁バリアを配置した絶縁構造
を有することを特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項2】 密封された容器内に、遮断器や断路器等
の各種の開閉機器を収納して電源系統を構成するスイッ
チギヤにおいて、 三相分の主回路導体間、または当該主回路導体と前記容
器との間における、少なくとも最短のギャップを構成す
る電極間の電界利用率UがU=0.1以上の電界分布を
示す電極の先端部のそれぞれの表面に絶縁層を設け、 前記それぞれの電極間の略中間位置に当該電極間の軸方
向に対して直交するように複数枚の絶縁バリアを配置し
た絶縁構造を有することを特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項3】 前記請求項1または請求項2に記載のス
イッチギヤにおいて、 前記最短のギャップを構成する電極先端部に設ける絶縁
層の絶縁厚さを、スイッチギヤ本体の定格電圧に耐え得
る5〜10mmの厚さとし、 前記それぞれの電極間の略中間位置に当該電極間の軸方
向に対して直交するように複数枚の絶縁バリアを配置
し、 絶縁媒体として乾燥空気を密封したことを特徴とするス
イッチギヤ。 - 【請求項4】 前記請求項3に記載のスイッチギヤにお
いて、 前記最短のギャップを構成する電極間の略中間位置に配
置する絶縁バリアの端部面の位置を、前記電極に設けた
絶縁層の表面位置より少なくとも10mmの位置となる
ようにしたことを特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項5】 前記請求項1乃至請求項4のいずれか1
項に記載のスイッチギヤにおいて、 前記乾燥空気を密封した容器の内側に、吸湿により変色
する乾燥剤を設け、かつ前記容器に前記乾燥剤の変色の
有無を覗くための点検窓を設けたことを特徴とするスイ
ッチギヤ。 - 【請求項6】 前記請求項1乃至請求項5のいずれか1
項に記載のスイッチギヤにおいて、 前記三相分の主回路導体が折り曲げられる部分におけ
る、少なくとも最短のギャップを形成する部分の導体の
表面に絶縁層を設け、 前記それぞれの導体間に、前記絶縁層が設けられた導体
の絶縁層間よりも少なくとも10mm突出する大きさの
複数の絶縁バリアを配置した絶縁構造を有することを特
徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項7】 密封された容器内に、遮断器や断路器等
の各種の開閉機器を収納して電源系統を構成するスイッ
チギヤにおいて、 三相分の真空バルブを横一列に配置し、前記真空バルブ
を真空封着する電源側および負荷側の各金属フランジ部
に、当該金属フランジ部よりも曲率半径の大きいリング
状の電極を設け、当該リング状の電極表面に絶縁層を設
け、相間または対地間のギャップの略中間位置に複数枚
の絶縁バリアを配置した絶縁構造を有する真空遮断器を
備えて成ることを特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項8】 前記請求項7に記載のスイッチギヤにお
いて、 前記真空バルブの金属フランジ部よりも大きい曲率半径
を持たせた半導電性ゴムで内側を形成し、 前記半導電性ゴムの外側に絶縁ゴム層を形成して、 前記半導電性ゴムと前記絶縁ゴム層とを一体として、前
記真空バルブの両端部の金属フランジ部に装着したこと
を特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項9】 前記請求項7または請求項8に記載のス
イッチギヤにおいて、 前記真空バルブの両端部の金属フランジ部の外周に設け
るリング状の電極、または内側に形成させる半導電性ゴ
ムの曲率半径を少なくとも3mmとし、 前記リング状の電極間、または半導電性ゴム間の絶縁距
離を少なくとも60mmとしたことを特徴とするスイッ
チギヤ。 - 【請求項10】 密封された容器内に、遮断器や断路器
等の各種の開閉機器を収納して電源系統を構成するスイ
ッチギヤにおいて、 三相分の主回路導体の相互を接続する接続部における、
一方を凸形導体とすると共に他方を凹形導体として、こ
れらの導体間の接合部に接触子を介して軸方向の導体間
に、寸法公差および組立公差によって決まる所定寸法の
ギャップを保持して接続し、前記それぞれの導体の表面
に絶縁層を設けて、前記それぞれの導体間に複数枚の絶
縁バリアを配置し、絶縁媒体として乾燥空気を密封した
絶縁構造を有する主回路導体接続部を備えて成ることを
特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項11】 前記請求項1乃至請求項10のいずれ
か1項に記載のスイッチギヤにおいて、 前記容器内に密封する絶縁媒体としての乾燥空気は、そ
の圧力を大気圧よりも高い正圧力とし、かつ絶対湿度を
3g/m3 以下としたことを特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項12】 前記請求項11に記載のスイッチギヤ
において、 前記乾燥空気に代えて、窒素(N2 )ガスを絶縁媒体と
して容器内に密封したことを特徴とするスイッチギヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11151768A JP2000341816A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | スイッチギヤ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11151768A JP2000341816A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | スイッチギヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=15525879
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JP11151768A Pending JP2000341816A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | スイッチギヤ |
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