JP2006014411A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得る。
【解決手段】各相毎に分離された主回路導体としての電極６あるいは三相一括で容器に収容された三相の主回路導体としての電極６および主回路導体としての電極６を絶縁する絶縁ガス７を収容し変流器からなる測定機器４を設けた金属容器１を備え、主回路導体としての電極６に少なくとも主回路導体としての電極６と変流器からなる測定機器４との間において絶縁ガス７に接して被覆された固体誘電体絶縁層５を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガス絶縁開閉装置、特に、主回路導体等の高電位部分が絶縁ガスで絶縁された電力用開閉装置に関する。

従来のガス絶縁開閉装置において、例えば変流器のような測定機器を絶縁ガス中に取付ける場合、主回路導体と測定機器との間の絶縁距離を確保して設置する必要があり、容器を大きくし収納スペースを確保する必要があった。収納スペースを縮小するためには、取付け構造を工夫するなどの対応を行っていた。例えば、特許文献１のように、測定機器の一つである変流器に対し、固定装置を改良することにより収納スペースの縮小化を図る必要があった。

特開２００３−１６４０２４号公報

従来技術におけるガス絶縁開閉装置では、収納スペースを縮小するため、取付け構造を工夫するなどの対応を行っていたが、主回路導体と測定機器との間の絶縁距離を相当程度必要とし、十分な縮小化は図れないという欠点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得ようとするものである。

この発明に係るガス絶縁開閉装置においては、主回路導体を絶縁する絶縁ガスを収容し測定機器を設けた容器を備え、前記主回路導体に少なくとも前記主回路導体と前記測定機器との間において絶縁ガスに接して被覆された固体誘電体絶縁層を設けたものである。

この発明によれば、主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１について説明する。図１は実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置の構成を示す縦断面図である。

図１において、絶縁ガス７が封入された接地電位の金属容器１内に、絶縁スペーサ２に固定された電極３ならびに測定機器４が配置されている。測定機器４は変流器等で構成されるものであり、測定機器４が対向する主回路導体として、前記電極３に電気的に接続され、測定機器４を配置する部位に相当する一部の主回路導体表面、あるいは絶縁ガスに接する領域全体の主回路導体表面に固体誘電体絶縁層５を被覆し、固体誘電体ならびに絶縁ガスの複合絶縁を構成した被覆電極６が個別の金属容器１内に配設されている。
すなわち、主回路導体としての被覆電極６は筒状をなし、接地電位に保持された筒状の金属容器１内に金属容器１の軸方向に延在して配設されている。高電位部分を構成する主回路導体としての被覆電極６は絶縁ガス７により絶縁され、主回路導体としての被覆電極６には、その外周面の全周にわたり変流器等からなる測定機器４との間で絶縁ガス７に接して固体誘電体絶縁層５が被覆されて、固体誘電体絶縁層５と絶縁ガス７との複合絶縁が構成されている。この固体誘電体絶縁層５は変流器等からなる測定機器４との間における主回路導体としての被覆電極６の軸方向の一部に設けられているが、被覆電極６における絶縁ガス７に接する領域全体の外周面全部に被覆するようにしてもよい。
そして、変流器等からなる測定機器４には、主回路導体としての被覆電極６に対向して電界シールド８が配設されている。
これらの金属容器１ならびに金属容器１に収容された変流器等からなる測定機器４および主回路導体としての被覆電極６は、各相毎にそれぞれ設けられ、互いに並行して配設されるものである。

従来のガス絶縁開閉装置の構成では、絶縁ガス７が封入された接地電位の金属容器１内に、絶縁スペーサ２に固定された電極３ならびに測定機器４を配置し、測定機器４を収納するスペース確保のために、金属容器を大きくしている。これは、絶縁性能を保持するために、絶縁ガス中に測定機器４を配置する部分のタンク径を大きくすることで、主回路導体１０と接地電位の距離を確保しているものである。

この発明において構成されたガス絶縁開閉装置は、ガス絶縁開閉装置の測定機器４を配置する部位の主回路導体の一部、あるいは絶縁ガスに接する領域全体に固体誘電体絶縁層５を被覆して、測定機器４を設置する部分に固体誘電体絶縁層５を被覆した主回路導体としての被覆電極６を配置し、固体誘電体絶縁層５ならびに絶縁ガス７の複合絶縁を構成することにより、絶縁ガス中の耐電圧性能を向上させることができ高電圧設計を可能として、測定機器を配置する部位の絶縁距離を短くすることを可能とし、機器収納スペースを小さくすることができるものであって、測定機器を配置するために、収納スペース縮小化、あるいは測定機器を配置する部位に特別な収納スペースを設けることなく縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得ることができる。

この発明による実施の形態１によれば、各相毎に分離された多相主回路導体としての電極６および前記主回路導体としての電極６を絶縁する絶縁ガスをそれぞれ収容し変流器等の測定機器４を設けた前記主回路導体としての電極６について各個別の複数の金属容器１からなる導電性容器を備え、前記主回路導体としての電極６に少なくとも前記主回路導体としての電極６と前記変流器等の測定機器４との間において絶縁ガス７に接して被覆され絶縁ガス７とともに複合絶縁を構成する固体誘電体絶縁層５を設けたので、各相毎に分離されて導電性容器に収容された多相主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２について説明する。図２は実施の形態２における三相導体を一括配置したガス絶縁開閉装置の構成を示す横断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図２において、絶縁ガス７が封入された接地電位の金属容器１内に、三相それぞれの主回路導体に対し、各々変流器からなる測定機器４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。測定機器４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれ変流器等で構成されるものであり、測定機器４ａ，４ｂ，４ｃが対向する主回路導体として、測定機器４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ配置する部位に相当する一部の主回路導体表面、あるいは絶縁ガス７に接する領域全体の主回路導体表面のそれぞれに固体誘電体絶縁層５を被覆し、固体誘電体絶縁層５ならびに絶縁ガス７の複合絶縁を構成した被覆電極６ａ，６ｂ，６ｃが金属容器１内に配設されている。
すなわち、主回路導体としての被覆電極６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ筒状をなし、接地電位に保持された共通の筒状金属容器１内に金属容器１の軸方向に互いに並行し延在して配設されている。主回路導体としての被覆電極６には、その外周面の全周にわたり変流器等からなる測定機器４との間で絶縁ガス７に接して固体誘電体絶縁層５がそれぞれ被覆されている。この固体誘電体絶縁層５は変流器等からなる測定機器４との間における主回路導体としての被覆電極６の軸方向の一部に設けられているが、被覆電極６における絶縁ガス７に接する領域全体の外周面全部に被覆するようにしてもよい。
ここで、測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの外径をφＤとし、内径をφｄとする。

従来の三相導体を一括配置したガス絶縁開閉装置の構成では、変流器からなる測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの外径はφＤ’であり、内径はφｄ’である。従来装置における測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの内径φｄ’は絶縁間隔を要するため、この発明による測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの内径φｄよりも大きく、外径φＤ’もまた、この発明による測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの外径φＤよりも大きい。

この発明において構成されたガス絶縁開閉装置は、測定機器４ａ，４ｂ，４ｃを設置する部分に固体誘電体絶縁層５を被覆した主回路導体としての被覆電極６ａ，６ｂ，６ｃを配置した、絶縁ガス７との複合絶縁構造とすることにより、絶縁ガス中の耐電界性能を向上させることができ高電圧設計を可能とし、測定機器を配置する収納スペースを小さくでき縮小化を図ることができる。
また、測定機器４が変流器の場合、導体径方向に対する断面積が異なれば変流器としての特性が異なるため、同じ断面積を必要とするが、この発明では測定機器４ａ，４ｂ，４ｃの外径φＤを従来装置による外径φＤ’に近づけることも可能であり、被覆電極６の導体径方向に対する断面積を従来のものと等しくすることができるので、変流器の特性を変えることなく縮小化を可能とする。

この発明による実施の形態２によれば、多相一括で収容される多相主回路導体としての電極６ａ，６ｂ，６ｃおよび前記主回路導体としての電極６ａ，６ｂ，６ｃを絶縁する絶縁ガス７を収容し変流器等の測定機器４を設けた金属容器１からなる共通の導電性容器を備え、前記主回路導体としての電極６ａ，６ｂ，６ｃに少なくとも前記主回路導体としての電極６ａ，６ｂ，６ｃと前記変流器等の測定機器４との間において絶縁ガス７に接して被覆され絶縁ガス７とともに複合絶縁を構成する固体誘電体絶縁層５を設けたので、多相一括で導電性容器に収容された多相主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするガス絶縁開閉装置を得ることができる。

実施の形態３．
この発明による実施の形態３を説明する。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。

この実施の形態３では、実施の形態１あるいは２の絶縁ガス７として、単体のＳＦ_６、乾燥空気、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ｏ_２、Ｃ−Ｃ_４Ｆ_８、ＣＦ_３Ｉ、ＣＦ_４、Ｃ_３Ｆ_８あるいは、前記ガスの２つまたはそれ以上を混合したガスを適用する。

この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１また実施の形態２における構成において、前記金属容器１からなる導電性容器に封入する絶縁ガス７として、ＳＦ_６ガス，乾燥空気，Ｎ_２ガス，ＣＯ_２ガス，Ｏ_２ガス，Ｃ−Ｃ_４Ｆ_８ガス，ＣＦ_３Ｉガス，ＣＦ_４ガス，Ｃ_３Ｆ_８ガスのいずれかの単体、あるいは、前記ガスの２つまたはそれ以上の混合ガスを適用するようにしたので、主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするとともに、所定の絶縁ガスにより絶縁性能を確保できるガス絶縁開閉装置を得ることができる。

実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図３について説明する。図３は実施の形態４における被覆有無による絶縁破壊電圧特性の比較を示す特性線図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。

この実施の形態４においては、実施の形態１あるいは実施の形態２のガス絶縁開閉装置において、固体誘電体絶縁層５を構成する固体誘電体として、ポリエチレン，エポキシ樹脂，ゴム樹脂，フッ素樹脂，ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ），セラミックスを適用するものである。

例えば、固体誘電体絶縁層５に適用する固体誘電体としてエポキシ樹脂を選定し、絶縁ガス７としてＳＦ_６を適用した場合の破壊電圧特性を図３に示す。
図３において、特性線Ａは理論値を示し、特性線Ｂはエポキシ樹脂からなる固体誘電体絶縁層５の被覆を設けた場合を示すものである。特性線Ｃは固体誘電体被覆を設けない場合を示す。
図３から、固体誘電体絶縁層５の固体誘電体にエポキシ樹脂を用いた特性線Ｂに示す実施の形態４による場合には、固体誘電体絶縁層５の被覆がない特性線Ｃに示す従来の場合に比べ、破壊電圧が高くなり絶縁性能が向上することが認められる。
これは、ＳＦ_６ガス中の理論破壊電圧より少し低い値であり、絶縁ガスの絶縁特性を有効に活用しているものである。
また、固体誘電体の被覆がない場合の破壊電圧は、ガス圧力が高くなると、ガス圧力増加の割合に比べ破壊電圧の増加が少ないが、固体誘電体の被覆をした場合、ガス圧力が高い領域でも、破壊電界の増加率の減少は小さく高ガス圧領域において、従来機器に比べ縮小化を図ることができる。
このように、固体誘電体材料およびガス圧力に応じて使用することで、機器の縮小化を最適に行なうことができる。

この発明による実施の形態４によれば、実施の形態１から実施の形態３までの構成におけるいずれかの構成において、前記固体誘電体絶縁層５を構成する固体誘電体として、ポリエチレン，エポキシ樹脂，ゴム樹脂，フッ素樹脂，ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ），セラミックスのいずれかを適用するようにしたので、主回路導体と測定機器との間の絶縁を適切に確保し縮小化を可能とするとともに、主回路導体に被覆する固体誘電体絶縁層として所定の固体誘電体を適用することにより絶縁性能を確保し特に高ガス圧領域において絶縁性能を向上できるガス絶縁開閉装置を得ることができる。

この発明による実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置の構成を示す縦断面図である。 この発明による実施の形態２における三相一括型ガス絶縁開閉装置の構成を示す横断面図である。 この発明による実施の形態４における被覆有無による絶縁破壊電圧特性の比較を示す特性線図である。

符号の説明

１ 金属容器、２ 絶縁スペーサ、３ 電極、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 測定機器、５ 固体誘電体絶縁層、６，６ａ，６ｂ，６ｃ 誘電体被覆電極、７ 絶縁ガス、８ 電界シールド。

Claims (5)

1. 主回路導体および前記主回路導体を絶縁する絶縁ガスを収容し測定機器を設けた容器を備え、前記主回路導体に少なくとも前記主回路導体と前記測定機器との間において絶縁ガスに接して被覆された固体誘電体絶縁層を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 各相毎に分離された多相主回路導体および前記主回路導体を絶縁する絶縁ガスをそれぞれ収容し測定機器を設けた複数の容器を備え、前記主回路導体に少なくとも前記主回路導体と前記測定機器との間において絶縁ガスに接して被覆された固体誘電体絶縁層を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 多相一括で収容される多相主回路導体および前記主回路導体を絶縁する絶縁ガスを収容し測定機器を設けた容器を備え、前記主回路導体に少なくとも前記主回路導体と前記測定機器との間において絶縁ガスに接して被覆された固体誘電体絶縁層を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 前記容器に封入する絶縁ガスとして、ＳＦ_６ガス，乾燥空気，Ｎ_２ガス，ＣＯ_２ガス，Ｏ_２ガス，Ｃ−Ｃ_４Ｆ_８ガス，ＣＦ_３Ｉガス，ＣＦ_４ガス，Ｃ_３Ｆ_８ガスのいずれかの単体、あるいは、前記ガスの２つまたはそれ以上の混合ガスを適用することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記固体誘電体絶縁層を構成する固体誘電体として、ポリエチレン，エポキシ樹脂，ゴム樹脂，フッ素樹脂，ガラス繊維強化プラスチック，セラミックスのいずれかを適用することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
   

Images