JP2003009319A - 絶縁母線の接地構造および絶縁母線を備えたスイッチギヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サージアブソーバ等の部品を削減して全体形状
の縮小化、および簡素化を図ること。 【解決手段】通電のための芯線６と、芯線６の周囲に設
けられた絶縁体と、絶縁体の周囲に設けられた金属製の
接地層７とからなり、複数の電気機器1,2の相互間を接
続する絶縁母線の接地構造において、絶縁母線の少なく
とも一方の母線端末部５の接地層７を、抵抗体11を介し
て電気機器1,2側の接地極（筐体）12に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電気機器の
相互間を接続する絶縁母線の接地構造に係り、特に全体
形状の縮小化、および簡素化を図れるようにした絶縁母
線の接地構造および絶縁母線を備えたスイッチギヤに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば高電圧の開閉を行なう受
電側開閉装置のような電気機器と、負荷側開閉装置のよ
うな電気機器、および変圧器のような電気機器等、複数
の電気機器の相互間を接続するに際しては、絶縁母線が
多く用いられている。

【０００３】この絶縁母線は、一般的な電力用ケーブル
と同様であり、通電のためのより線からなる芯線と、当
該芯線の周囲に設けられた架橋ポリエチレンからなる絶
縁体と、当該絶縁体の周囲に設けられた金属製の接地層
（遮蔽層）とから成っており、接地層（遮蔽層）は接地
電位となっている。

【０００４】なお、接地層（遮蔽層）の周囲には、防食
層が巻かれて外力からの損傷を防ぐようにしている。

【０００５】図６は、この種の従来方式による複数の電
気機器の相互間を接続する絶縁母線の接地構成例を示す
概要図である。

【０００６】なお、図６は絶縁母線の接地構成を１相分
で模擬した場合について示している。図６において、受
電用の遮断器等を収納した電気機器１と、フィーダーの
断路器や変圧器等を収納した電気機器２との相互間は、
絶縁母線により接続されている。

【０００７】電気機器１，２には、ケーブルヘッド３が
それぞれ設けられ、ストレスコーン４で界面接続されて
いる。

【０００８】ストレスコーン４には、母線端末５が嵌合
され、芯線６と接地層７が接続されている。

【０００９】接地層７の周囲には、図示しない防食層が
巻回して設けられている。

【００１０】ここで、電気機器１，２側の接地極と絶縁
母線側の接地層７とを切り離すために、絶縁層８がそれ
ぞれ設けられている。

【００１１】これは、電気機器１，２の接地極となる筐
体がそれぞれ接地されており、絶縁母線の接地層７が電
気機器１，２の筐体にそれぞれ接続されていると、接地
層７と電気機器１，２の筐体の接地間で循環電流が流れ
ることから、これを遮断するためである。

【００１２】そして、主回路にサージ電圧が侵入した場
合のサージ保護として、接地層７と電気機器１との間に
はサージアブソーバ９が接続され、接地層７は、接地線
１０により一点接地されている。なお、このサージ電圧
は、数１０ｋＶ程度とされている。

【００１３】また、電気機器２側の接地層７の電位上昇
を抑制するために、サージアブソーバ９が設けられてい
る。

【００１４】このような接地構成は、“電気学会技術報
告（II部）第３６６号”に記載されており、接地層７の
循環電流を防止して、サージ侵入時のサージ保護がなさ
れている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な絶縁母線の接地構成においては、一般的に、サージア
ブソーバ９としては、定格電圧が数１０ｋＶ程度の酸化
亜鉛素子が用いられている。

【００１６】この酸化亜鉛素子は、吸湿防止のために周
囲が絶縁材でコーティングされ、比較的に大型なものと
なる。

【００１７】また、その他のサージアブソーバ９とし
て、例えばサージバイパスコンデンサ等が用いられる
が、コンデンサ容量が数μＦで定格電圧が数１０ｋＶと
なり、形状が大型なものとなる。

【００１８】そして、３相分のサージアブソーバ９を、
電気機器１の側壁に３相分が横一列配置されたケーブル
ヘッド３の近傍に接続する関係上、取付けスペースの確
保が困難となっている。

【００１９】また、接続線等を配線しなければならず、
狭いスペースから作業性も困難となっている。

【００２０】このため、取付けスペースや作業性の観点
から、ケーブルヘッド３の３相分の間隔を広く保たなけ
ればならず、電気機器１，２の全体形状が大型化すると
いう問題点がある。

【００２１】しかるに、サージアブソーバ９を設けない
ことが最も良いことになるが、このサージアブソーバ９
はサージ電圧の抑制のために不可欠な部品であり、部品
点数の増加にもつながることになる。

【００２２】そして、これは、最近の趨勢である電気機
器の縮小化や簡素化に逆行するものである。

【００２３】本発明の目的は、絶縁母線の接地を抵抗接
地としてサージ電圧の抑制を図り、サージアブソーバ等
の部品を削減して全体形状の縮小化、および簡素化を図
ることが可能な絶縁母線の接地構造および絶縁母線を備
えたスイッチギヤを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、通電のための芯線
と、当該芯線の周囲に設けられた絶縁体と、当該絶縁体
の周囲に設けられた金属製の接地層とからなり、複数の
電気機器の相互間を接続する絶縁母線の接地構造におい
て、絶縁母線の少なくとも一方の母線端末部の接地層
を、抵抗体を介して電気機器側の接地極（筐体）に接続
している。

【００２５】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の絶縁母線の接地構造におい
て、絶縁母線の電源側または負荷側のいずれかの母線端
末部に抵抗体を設けている。

【００２６】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の絶縁母線の接地構造におい
て、絶縁母線の電源側および負荷側の両母線端末部に抵
抗体を設けている。

【００２７】従って、請求項１乃至請求項３に対応する
発明の絶縁母線の接地構造においては、絶縁母線の少な
くとも一方の母線端末部（電源側または負荷側のいずれ
かの母線端末部、または電源側および負荷側の両母線端
末部）の接地層を、抵抗体を介して電気機器側の接地極
（筐体）に接続することにより、接地間の循環電流は抵
抗体によって減衰され、循環電流のジュール熱による発
熱が抑制される。また、サージ電圧は、抵抗体に流れる
循環電流による電位差分が発生するが、大きな電位差と
はならない。これにより、絶縁母線の接地を抵抗接地と
してサージ電圧の抑制を図り、サージアブソーバ等の部
品を削減して電気機器の全体形状の縮小化、および簡素
化を図ることができ、取付けスペースの確保、ならびに
作業性を容易にすることができる。

【００２８】また、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に対応する発明の
絶縁母線の接地構造において、抵抗体を介して電気機器
側の接地極に接続する絶縁母線の長さを、１００ｍ以下
としている。

【００２９】従って、請求項４に対応する発明の絶縁母
線の接地構造においては、抵抗体を介して電気機器側の
接地極に接続する絶縁母線の長さを１００ｍ以下とする
ことにより、定格電圧６６ｋＶ用の１００ｍの絶縁母線
で、約４０ｍＡの容量分電流が流れるが、この電流値に
よって抵抗体を焼損させることはなく、適用上問題な
い。

【００３０】一方、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に対応する発明の
絶縁母線の接地構造において、抵抗体としては、半導電
性架橋ポリエチレンテープからなり、絶縁母線の絶縁体
の表面に巻付けている。

【００３１】また、請求項６に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の
絶縁母線の接地構造において、抵抗体の体積抵抗率を約
１×１０³ Ω・ｍとしている。

【００３２】従って、請求項５および請求項６に対応す
る発明の絶縁母線の接地構造においては、抵抗体として
は、半導電性架橋ポリエチレンテープを絶縁母線の絶縁
体の表面に巻付けて、体積抵抗率を約１×１０³ Ω・ｍ
とすることにより、絶縁母線端部の絶縁体の表面に一定
の抵抗率を持ったテープを巻付けることで抵抗体を接続
することができるため、ケーブルヘッド部の周囲に別置
きの部品を設ける必要がなく、部品点数を削減して電気
機器の全体形状のより一層の縮小化を図ることができ
る。

【００３３】さらに、請求項７に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項６のいずれか１項に対応する発明
の絶縁母線の接地構造において、絶縁母線としては、電
力用ケーブルからなるものとしている。

【００３４】従って、請求項７に対応する発明の絶縁母
線の接地構造においては、絶縁母線としては、電力用ケ
ーブルからなるものを用いていることにより、芯線と絶
縁体と接地層と抵抗体等を持った電力用ケーブルを、絶
縁母線に適用することができる。

【００３５】一方、請求項８に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の
接地構造を有する絶縁母線を備えてスイッチギヤを構成
している。

【００３６】従って、請求項８に対応する発明の絶縁母
線を備えたスイッチギヤにおいては、抵抗体で接地する
絶縁母線を備えたスイッチギヤとすることにより、電気
機器の側壁に設ける３相分のケーブルヘッドを適正間隔
で横一列に配置することができ、スイッチギヤの全体形
状の縮小化、および簡素化を図ることができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３８】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による、離隔された電気機器を接続する絶縁母線の接
地構造の一例を示す概要図であり、図６と同一要素には
同一符号を付して示している。本実施の形態による絶縁
母線は、一般的な電力用ケーブルと同様に、通電のため
のより線からなる芯線と、当該芯線の周囲に設けられた
架橋ポリエチレンからなる絶縁体と、当該絶縁体の周囲
に設けられた金属製の接地層（遮蔽層）とから成り、接
地層（遮蔽層）は接地電位となっており、複数の電気機
器の相互間を接続する。

【００３９】なお、接地層（遮蔽層）の周囲には、防食
層を巻いて外力からの損傷を防ぐようにしている。

【００４０】すなわち、図１において、複数の電気機器
１，２には、それぞれ筐体の側壁にケーブルヘッド３を
取付け、ストレスコーン４を介して母線端末５を界面接
続している。

【００４１】母線端末５には、芯線６が貫通して、電気
機器１，２の図示しない主回路に接続している。

【００４２】また、芯線６の周囲には、図示しない絶縁
体を設け、当該絶縁体の外周には、接地層７を設けてい
る。

【００４３】さらに、この接地層７と電気機器１，２の
筐体との接地間を絶縁するため、絶縁層８を設けてい
る。

【００４４】一方、電気機器１側の接地極となる筐体と
母線端末５との間は、接地線１０により接続して同電位
となっている。

【００４５】ここで、電気機器１側の接地層７は、抵抗
体１１を介して母線端末５に接続している。また、電気
機器２側の母線端末５は、直接に接地線１０により接地
している。そして、電気機器１，２は、それぞれ筐体を
接地している。

【００４６】すなわち、電気機器１側の接地層７は、抵
抗体１１を介して接地し、また電気機器２側の接地層７
は、直接接地する構成としている。

【００４７】なお、抵抗体１１を介して接地する側の電
気機器としては、電源側の方とすることが好ましい。こ
れは、接地間のサージ電圧を、発生点の近傍で抵抗を介
して抑制できるためである。

【００４８】以上のように構成した本実施の形態の絶縁
母線の接地構造においては、絶縁母線の電源側または負
荷側のいずれかの母線端末５の接地層７を、抵抗体１１
を介して電気機器１，２側の接地極（筐体）に接続する
ようにしているので、接地層７の循環電流を抵抗体１１
によって抑制でき、循環電流のジュール熱による発熱を
抑制することができる。また、サージ電圧は、抵抗体１
１に流れる循環電流による電位差分が発生するが、大き
な電位差とはならない。

【００４９】このため、絶縁母線の接地を抵抗接地とし
てサージ電圧の抑制を図り、サージアブソーバ等の部品
を削減してケーブルヘッド３部分の部品点数を減らすこ
とができ、簡素化することができる。

【００５０】これにより、電気機器１，２への取付けス
ペースが小さくできるため、全体形状の縮小化を図るこ
とができる。

【００５１】上述したように、本実施の形態による絶縁
母線の接地構造では、絶縁母線の接地を抵抗接地として
サージ電圧の抑制を図り、サージアブソーバ等の部品を
削減して、電気機器１，２の全体形状の縮小化、および
簡素化を図ることができ、取付けスペースの確保、なら
びに作業性を容易にする可能となる。

【００５２】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による、列盤された電気機器を接続する絶縁母線の接
地構造の一例を示す概要図であり、図１と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００５３】すなわち、本実施の形態による絶縁母線の
接地構造は、図２に示すように、電気機器１側の接地層
７を抵抗体１１を介して接地し、電気機器２側の接地層
７は、母線端末５を介して筐体に直接接続する構成とし
ている。

【００５４】ここで、おのおのケーブルヘッド３には、
図１で示した絶縁層８を設けていない。

【００５５】これは、母線端末５を直接に締付けて固定
することにより、母線端末５と電気機器１，２の筐体の
電位を同電位にできるためである。

【００５６】なお、電気機器２側の接地層７と接続され
ている母線端末５を、強制的に接地線１０ａを用いて筐
体に接地するようにしてもよい。

【００５７】これにより、電気機器１，２の筐体の接地
との接触不良等がなくなる。

【００５８】以上のように構成した本実施の形態の絶縁
母線の接地構造においても、前述した第１の実施の形態
の絶縁母線の接地構造の場合と、同様の作用効果を得る
ことが可能となる。 （第３の実施の形態）図３は、本実施の形態による抵抗
体１１を有した母線端末部の構成例を示す断面図であ
る。

【００５９】図３において、電気機器の筐体１２には、
中心導体１３の周囲に絶縁層１４をモールドし、接地層
１５を設けたブッシング１６を取付けている。

【００６０】ブッシング１６には、絶縁母線１７を接続
している。

【００６１】中心導体１３には、芯線１８を圧着した端
子１８ａを接続し、芯線１８の周囲には絶縁層１９を設
けている。

【００６２】この絶縁層１９の周囲には、適切な沿面距
離を保って抵抗層２０と接地層２１を設け、最外周には
防食層２２を設けている。

【００６３】また、絶縁層１９には、ＥＰゴムからなる
絶縁層２３と半導電層２４とを、バネ２５により加圧
し、それぞれの絶縁層１４，１９に面圧を加えるように
している。

【００６４】これらは、ボルト２６で固定された母線端
末２７で、外傷から保護するようにしている。

【００６５】なお、絶縁母線１７は、一般的な電力用ケ
ーブルと同様の構成であるので、これを用いるようにし
てもよい。

【００６６】一方、絶縁母線１７の反対側には、絶縁栓
２８を設けており、電極２９ａ，２９ｂとＥＰゴムから
なる絶縁層３０とからなり、バネ３１をボルト３２で固
定した抑え板３３により面圧を加えるようにしている。

【００６７】ここで、抵抗層２０としては、例えば厚さ
０．１７ｍｍの半導電性架橋ポリエチレンテープを１／
２ラップで巻付けたものでよく、これにより体積抵抗率
１×１０³ Ω・ｍを得るようにしている。

【００６８】図４および図５は、上記抵抗層２０の諸特
性をそれぞれ示す特性図である。すなわち、図４は、６
６ｋＶクラスの絶縁母線の長さに対する抵抗層２０に流
れる電流の関係を求めたものである。

【００６９】図４から、絶縁母線が長くなると静電容量
が増加し、電流も増加することが分かる。

【００７０】また、図５は、６６ｋＶクラスの絶縁母線
の長さに対する抵抗層２０の温度上昇の関係を求めたも
のである。

【００７１】図５から、抵抗層２０は、絶縁母線の長さ
が１００ｍ程度までは、接地層の電流を通電することが
でき、また温度上昇は数℃と少なく、適用上問題ないこ
とが分かる。

【００７２】以上のように構成した本実施の形態の絶縁
母線の接地構造においては、抵抗体１１を介して電気機
器１，２側の接地極に接続する絶縁母線１７の長さを１
００ｍ以下としていることにより、定格電圧６６ｋＶ用
の１００ｍの絶縁母線１７で約４０ｍＡの容量分電流が
流れるが、この電流値で抵抗体１１を焼損させることは
なく、適用上問題ない。

【００７３】また、抵抗体１１としては、半導電性架橋
ポリエチレンテープを絶縁母線１７の絶縁体の表面に巻
付けて、体積抵抗率を約１×１０³ Ω・ｍとしているこ
とにより、絶縁母線１７端部の絶縁体の表面に一定の抵
抗率を持ったテープからなる抵抗層２０を巻付けること
で抵抗体１１を接続することができるため、接地層７の
循環電流を抑制でき、またサージ電圧を抑制することが
できる。

【００７４】これにより、ケーブルヘッド３部の周囲に
別置きの部品を設ける必要がなくなり、部品点数を削減
してケーブルヘッド３部分の部品点数を減らし、簡素化
することができ、電気機器１，２の全体形状のより一層
の縮小化を図ることが可能となる。 さらに、絶縁母線１７としては、電力用ケーブルからな
るものを用いていることにより、芯線と絶縁体と接地層
と抵抗体等を持った電力用ケーブルを、絶縁母線１７に
適用することが可能となる。

【００７５】（第４の実施の形態）本実施の形態では、
前述した第１乃至第３の実施の形態のいずれかの実施の
形態の接地構造を有する絶縁母線を備えて、スイッチギ
ヤを構成するようにしている。

【００７６】以上のように構成した本実施の形態の絶縁
母線の接地構造においては、抵抗体１１で接地する絶縁
母線を備えたスイッチギヤとしていることにより、電気
機器の側壁に設ける３相分のケーブルヘッド３を適正間
隔で横一列に配置することができる。 これにより、電気機器１，２への取付けスペースが小さ
くできるため、スイッチギヤの全体形状の縮小化、およ
び簡素化を図ることができ、取付けスペースの確保、な
らびに作業性を容易にする可能となる。 （第５の実施の形態）前述した第１乃至第３の実施の形
態のいずれかの実施の形態において、接地層７に設ける
抵抗層２０としては、電源側または負荷側の両母線端末
５に限らず、電源側および負荷側の両母線端末５に設け
るようにしても、循環電流の抑制とサージ電圧の抑制の
点で、前述の場合と同様の効果が得られるものである。

【００７７】（その他の実施の形態）尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。また、各実施の形態は可能な限り
適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせ
た作用効果を得ることができる。さらに、上記各実施の
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の
発明を抽出することができる。 例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの
構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題
の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発
明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一
つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構
成を発明として抽出することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の絶縁母線
の接地構造によれば、複数の電気機器の相互間を接続す
る絶縁母線の少なくとも一方の母線端末部の接地層を、
抵抗体を介して電気機器側の接地極（筐体）に接続する
ようにしているので、接地間に流れる循環電流を抑制
し、またサージ電圧を抑制して、絶縁母線を接続するケ
ーブルヘッド部の部品点数を減らすことができ、電気機
器の全体形状の縮小化、および簡素化を図ることが可能
となる。

【００７９】さらに、本発明の接地構造を有する絶縁母
線を備えたスイッチギヤによれば、電気機器の側壁に設
ける３相分のケーブルヘッドを適正間隔で横一列に配置
することができ、スイッチギヤの全体形状の縮小化、お
よび簡素化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絶縁母線の接地構造の第１の実施
の形態を示す概要図。

【図２】本発明による絶縁母線の接地構造の第２の実施
の形態を示す概要図。

【図３】本発明による抵抗体を有した母線端末部の第３
の実施の形態を示す断面図。

【図４】同第３の実施の形態における絶縁母線の長さと
抵抗層に流れる電流との関係を求めた特性図。

【図５】同第３の実施の形態における絶縁母線の長さと
抵抗層の温度上昇との関係を求めた特性図。

【図６】従来方式による電気機器の相互間を接続する絶
縁母線の接地構成例を示す概要図。

【符号の説明】

１…電気機器、 ２…電気機器、 ３…ケーブルヘッド、 ４…ストレスコーン、 ５…母線端末、 ６…芯線、 ７…接地層、 ８…絶縁層、 ９…サージアブソーバ、 １０…接地線、 １１…抵抗体、 １２…筐体、 １３…中心導体、 １４…絶縁層、 １５…接地層、 １７…絶縁母線、 １８…芯線、 １８ａ…端子、 １９…絶縁層 ２０…抵抗層、 ２１…接地層、 ２２…防食層、 ２３…絶縁層、 ２４…半導電層、 ２５…バネ、 ２６…ボルト、 ２７…母線端末、 ２８…絶縁栓、 ２９ａ…電極、 ２９ｂ…電極、 ３０…絶縁層、 ３１…バネ、 ３２…ボルト、 ３３…抑え板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 哲雄 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 大竹 史郎 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 5G017 BB20 CC01 CC02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電のための芯線と、当該芯線の周囲に
   設けられた絶縁体と、当該絶縁体の周囲に設けられた金
   属製の接地層とからなり、複数の電気機器の相互間を接
   続する絶縁母線の接地構造において、 前記絶縁母線の少なくとも一方の母線端末部の接地層
   を、抵抗体を介して前記電気機器側の接地極に接続した
   ことを特徴とする絶縁母線の接地構造。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の絶縁母線の接地構
   造において、 前記絶縁母線の電源側または負荷側のいずれかの母線端
   末部に抵抗体を設けたことを特徴とする絶縁母線の接地
   構造。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の絶縁母線の接地構
   造において、 前記絶縁母線の電源側および負荷側の両母線端末部に抵
   抗体を設けたことを特徴とする絶縁母線の接地構造。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１
   項に記載の絶縁母線の接地構造において、 前記抵抗体を介して電気機器側の接地極に接続する前記
   絶縁母線の長さを、１００ｍ以下としたことを特徴とす
   る絶縁母線の接地構造。
5. 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
   項に記載の絶縁母線の接地構造において、 前記抵抗体としては、半導電性架橋ポリエチレンテープ
   からなり、前記絶縁母線の絶縁体の表面に巻付けたこと
   を特徴とする絶縁母線の接地構造。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載の絶縁母線の接地構造において、 前記抵抗体の体積抵抗率を約１×１０³ Ω・ｍとしたこ
   とを特徴とする絶縁母線の接地構造。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１
   項に記載の絶縁母線の接地構造において、 前記絶縁母線としては、電力用ケーブルからなることを
   特徴とする絶縁母線の接地構造。
8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の接地構造を有する絶縁母線を備えて成ること
   を特徴とするスイッチギヤ。