JP2003111225A - スイッチギヤ - Google Patents
スイッチギヤInfo
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- JP2003111225A JP2003111225A JP2001305956A JP2001305956A JP2003111225A JP 2003111225 A JP2003111225 A JP 2003111225A JP 2001305956 A JP2001305956 A JP 2001305956A JP 2001305956 A JP2001305956 A JP 2001305956A JP 2003111225 A JP2003111225 A JP 2003111225A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/662—Housings or protective screens
- H01H33/66207—Specific housing details, e.g. sealing, soldering or brazing
- H01H2033/6623—Details relating to the encasing or the outside layers of the vacuum switch housings
Landscapes
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
気中絶縁となる部分の対地間の耐電圧特性を向上させ、
全体形状の縮小化を図る。 【解決手段】真空バルブ等の開閉機器を収納して電気系
統を構成するスイッチギヤにおいて、真空バルブを絶縁
層2でモールドして成形し、この絶縁層の外周には接地
層13を設け、この絶縁層2内に電界緩和シールドを埋
め込み、真空バルブの可動軸側で気中絶縁となる絶縁層
沿面2aに絶縁層の比誘電率より低い誘電率の第2の絶
縁層14を設ける。
Description
電源系統を構成するスイッチギアに関する。
図8に示す。図8において、外周を軟鋼板で囲まれた容
器51を隔壁52で前後に仕切り、前方の遮断器室51
aには真空バルブ53aが装着された遮断器53を収納
し、また後方の母線室51bには遮断器53側の上下の
主回路に合わせてそれぞれ同形の断路器54A、54Bを
上下に設けている。断路器54A側は、支持硝子56に
固定された母線55に接続され、隣接された盤への接続
が行われている。また、断路器54B側は、電力ケーブ
ル57aから受電されたケーブルヘッド57に接続され
ている。そして、これらの機器は、接続導体58で相互
に接続されている。また、電源側と負荷側を仕切ってい
る隔壁52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59を設け、相互の
室51a、51bの仕切りと、主回路の接続が行われて
いる。これらの室51a、51bには、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。
中電圧クラスのスイッチギヤにおいては、遮断器に真空
バルブが数多く用いられている。真空バルブは、容器内
部の真空絶縁に比べて、外部の沿面が気中絶縁となり絶
縁耐力が低いため、例えば特開平6−231661号公
報に開示されているようにエポキシ樹脂でモールドして
絶縁補強することがある。
ルブを図9に示す。真空バルブ60の固定軸61と可動
軸62の先端には一対の電極63が取り付けられ、これ
らは例えばセラミックからなる高真空の絶縁容器64に
収納されている。絶縁容器64の上下にはフランジ65
が銀ロウ付けされ、可動軸62側には伸縮自在のベロー
ズ66が取り付けられている。絶縁容器64の周囲に
は、エポキシ樹脂でモールドしたヒダ付きの絶縁層67
が取り付けられていて絶縁補強されている。このモール
ドにより、絶縁容器64の沿面距離は、見かけ上、絶縁
層67の複数のヒダの山から谷までの沿面距離が加算さ
れて外部絶縁が絶縁補強される。これにより、外部絶縁
で決められていた適用電圧のクラスを格上げすることが
できる。また、長さ方向の縮小化を図ることができる。
めには、真空バルブ60の上下に他の電気機器と接続さ
せる主回路導体の接続が必要となる。一般に、真空バル
ブ60のモールドは、電極63を開閉する可動軸62が
紙面に対して上下に移動するので、空間部を形成させて
おかなければならず、この部分をモールドすることはで
きない。また、可動軸62の端部には、図示していない
絶縁操作ロッドの一方が接続される。絶縁操作ロッドの
他方は操作機構に接続され接地電位となる。つまり、可
動部分は、絶縁操作ロッドを含めて気中絶縁で対地間の
絶縁が必要となり、モールドによる縮小効果を十分に適
用することができなかった。さらに、可動部分は気中絶
縁において避けて通れない汚損の影響を受けるので、汚
損特性の安定のため、沿面距離を増大させなければなら
なかった。これにより、真空バルブ60をモールドして
絶縁容器64の沿面距離を縮小化しても、特に可動部分
の沿面距離を縮小することが困難であった。これは、最
近の縮小化の流れに逆行するものであった。本発明は、
真空バルブをモールドした可動側で気中絶縁となる対地
間の耐電圧特性を向上させることのできるスイッチギヤ
を提供することを目的とする。
に本発明においては、開閉機器を収納して電気系統を構
成するスイッチギヤにおいて、開閉機器を第1の絶縁層
でモールドして成形し、この開閉機器の可動軸側の気中
絶縁となる第1の絶縁層の沿面に第2の絶縁層を設け
る。これらの構成により、モールドした真空バルブの可
動側で気中絶縁となる対地間の耐電圧特性が向上する。
施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1
の実施形態に係るスイッチギヤの構成を示す正面図であ
る。図2は、この第1の実施形態におけるモールドした
真空バルブの断面図である。この実施形態においては、
開閉機器として真空遮断器、真空断路器などの真空バル
ブを有する開閉機器を用いて説明する。真空バルブ1
は、絶縁層2でモールドして成形され、真空バルブ1の
可動軸側には、端部を絶縁層2でモールドされた主回路
導体3が配置されている。真空バルブ1の可動軸4には
接触用導体5が接続されている。主回路導体3と接触用
導体5とは、摺動かつ通電可能なマルチバンドなどの接
触子6で接続され、主回路導体3と摺動する接触用導体
5との間の通電が行われる。接触用導体5の周りには真
空バルブ1の図示していない電極間の開閉に伴う10数
mmの移動距離に合わせた長さのブロック7が設けら
れ、真空バルブ1との間で気密シールされモールドされ
ている。可動軸4は、絶縁ロッド8を介して操作機構9
と接続され、真空バルブ1の図示していない電極間の開
閉が行われる。主回路導体3は、筐体10の背後に固定
された図示していないケーブルヘッドに接続されてお
り、このケーブルヘッドより受電することができる。真
空バルブ1の固定軸11にはT形母線12が接続され、
このT形母線12により隣接する盤への接続が行われ
る。なお、絶縁層2の外周には、接地層13が設けられ
ている。
には第2の絶縁層14が設けられている。図3は、低誘
電率の絶縁材料からなる第2の絶縁層14を設けたもの
であり、例えば、シリコン系のラバー、グリス、シーラ
ントなどを塗布させたものである。シリコン系の材料
は、比誘電率が約2.6であり、絶縁層2の比誘電率の
約4に比べて小さい。図4は、ヒダを形成させた第2の
絶縁層14を設けたものであり、比誘電率は絶縁層2の
比誘電率以下であればよい。なお、図3、図4とも絶縁
層2内に可動軸4の移動距離と同程度の長さをもつ電界
緩和シールド15を埋め込んである。まず、絶縁層沿面
2aに第2の絶縁層14を取り付けていないときの絶縁
ロッド8や絶縁層沿面2aなどの可動部分の電界分布を
図5に示す。10%電位ずつの等電位線16で示すよう
に、絶縁層沿面2aにおいて電界強度が高いことがわか
る。この沿面における電界分布例を図6に示す。横軸は
沿面距離を、縦軸は電界強度を表わしている。横軸は電
界緩和シールド15の端部と対向する絶縁層沿面2aの
点Aを基準としている。つまり、沿面距離0mmは絶縁
層沿面2aのA点であり、接触用導体5の方向(図5で
は上の方向)をプラスとし、絶縁ロッド8の接地側の方
向(図5では上の方向)をマイナスとしている。
程度接地側に下がった点で最大となり、接触用導体5側
にいくほど急激に低下し、接地側にいくほど緩やかに低
下していることがわかる。ここで、一般に気中絶縁にお
いては、放電のばらつきが約5〜7%の標準偏差をもっ
ており、これに一般的な裕度を考慮すると、最大電界強
度の約80%以上の電界強度を有する絶縁層沿面が耐電
圧に影響することになる。図5の斜線部分Bが最大電界
強度の80%以上の領域である。この80%以上の電界
強度を有する領域である斜線部分Bに対応する絶縁層沿
面2aに、シリコン系の第2の絶縁層14を取り付けた
場合の破壊電圧特性の例を図7に示す。横軸は沿面距離
を表わし、縦軸は破壊電圧を表わしている。特性曲線
(a)はシリコン系の第2の絶縁層13を取り付けてい
ない場合であり、特性曲線(b)はシリコン系の第2の
絶縁層13を取り付けた場合である。特性曲線(c)は
背後電極のない場合の参考データであり、背後電極があ
る場合の特性曲線(a)と大きく異なる破壊電圧特性を
示している。特性曲線(b)は特性曲線(a)と比べて
約10〜25%破壊電圧特性が向上することがわかる。
つまり、背後電極構成での破壊電圧特性は、沿面距離を
大きくしても距離に比例して破壊電圧を向上することが
できないが、第2の絶縁層14により大きく破壊電圧特
性を向上させることができる。対向電極構成での特性曲
線(c)においても絶縁層沿面2aにシリコン系の第2
絶縁層14を設けることにより、破壊電圧特性を向上さ
せることができる。破壊電圧特性が向上する要因として
は、低誘電率により沿面の進展電界が抑制される、シリ
コン系材料により湿度の影響を受け難くなる、柔らかい
素材により放電時に電子放出された電子がトラップされ
ることなどが考えられる。
さは、0.5mm程度でよく、絶縁層沿面全体に設けて
もよい。なお、シリコン系材料は撥水性があるので汚損
湿潤時に耐電圧が低下するのを抑制する効果も期待でき
る。また、第2の絶縁層14をヒダを設けた絶縁層とし
ても上記と同様に破壊電圧特性を向上させる効果があ
る。これは、ヒダが一定の間隔を保って並んでおり、比
誘電率の大きい山部と小さい谷部が連続しているので、
絶縁層沿面全体でみると比誘電率が見かけ上小さくなっ
ていることになる。さらに、ヒダによるバリア効果も相
乗される。また、実験によるとヒダの間隔と山の高さが
それぞれ約5mmのときに最も破壊電圧特性が向上し
た。ヒダを設けた第2の絶縁層14も絶縁層沿面全体に
設けてもよい。また、第2の絶縁層14を設けるのでは
なく、絶縁層2にヒダを設けるようにしても同様の効果
が得られる。これらのことから、絶縁ロッド8や絶縁層
沿面2aなどの気中絶縁となる可動部分において、絶縁
層沿面の耐電圧特性を向上させ、可動部分を縮小化する
ことができる。また、電界緩和シールド15がない場合
は、接触用導体5が接する付近の絶縁層沿面2aで最大
電界強度となるので、同様にして最大電界強度の約80
%以上の電界強度を有する絶縁層沿面に第2の絶縁層1
4を設ければ破壊電圧特性を向上させることができ、可
動部分を縮小化することができる。
2の絶縁層14の沿面が湿度の影響を受けないので、更
に安定した破壊電圧特性の向上を図ることができる。ま
た、加圧した空気でも破壊電圧特性を向上させることが
できる。また、窒素ガスやSF6ガス、および空気を含
んだこれらの混合ガスにおいても、これらの絶縁媒体が
単独でもつ絶縁耐力に比べて、第2の絶縁層14により
同様の効果を得ることができる。
した可動側で気中絶縁となる対地間の耐電圧特性を向上
させ、全体形状を縮小化することができる。
図。
を示す図。
軸側の拡大図。
軸側の拡大図。
軸側の電界分布を示す図。
図。
す図。
図。
Claims (9)
- 【請求項1】開閉機器を収納して電気系統を構成するス
イッチギヤにおいて、前記開閉機器を第1の絶縁層でモ
ールドして成形し、この開閉機器の可動軸側の気中絶縁
となる第1の絶縁層の沿面に第2の絶縁層を設けること
を特徴とするスイッチギヤ。 - 【請求項2】前記第1の絶縁層内に電界緩和シールドを
設けたことを特徴とする請求項1記載のスイッチギヤ。 - 【請求項3】前記第2の絶縁層の沿面における最大電界
強度の80%以上の電界強度を有する位置に前記第2の
絶縁層を設けたことを特徴とする請求項1または請求項
2のいずれかに記載のスイッチギヤ。 - 【請求項4】前記第2の絶縁層の比誘電率が前記第1の
絶縁層の比誘電率より小さいことを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれかに記載のスイッチギヤ。 - 【請求項5】前記第2の絶縁層がシリコン系材料からな
ることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに
記載のスイッチギヤ。 - 【請求項6】前記第2の絶縁層がヒダを設けた絶縁層で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
に記載のスイッチギヤ。 - 【請求項7】前記開閉機器の可動軸側に乾燥空気を封入
したことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか
に記載のスイッチギヤ。 - 【請求項8】前記開閉機器の可動軸側に加圧空気を封入
したことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか
に記載のスイッチギヤ。 - 【請求項9】前記開閉機器の可動軸側に窒素ガス、SF
6ガスおよび空気の少なくともひとつを含んだ混合ガス
を封入したことを特徴とする請求項1乃至請求項8のい
ずれかに記載のスイッチギヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001305956A JP2003111225A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | スイッチギヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001305956A JP2003111225A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | スイッチギヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003111225A true JP2003111225A (ja) | 2003-04-11 |
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ID=19125667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001305956A Pending JP2003111225A (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | スイッチギヤ |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2003111225A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001305956A patent/JP2003111225A/ja active Pending
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