JP2006087260A

JP2006087260A - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JP2006087260A
Application number: JP2004271251A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Rokunohe; 敏昭六戸; Yoshitoyo Yagihashi; 義豊八木橋; Fumimasa Endo; 奎将遠藤; Shoji Omori; 荘司大森; Kenji Aoyanagi; 健二青柳
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP4382618B2

Abstract

【課題】紫外線による絶縁耐力の低下を防止することができると共に、真空遮断部を収納した密閉容器内のガス圧を低く抑えて小型化の可能なガス絶縁断路器を提供する。
【解決手段】真空容器６を形成する絶縁筒１の外部を、遮光性の絶縁被覆５により覆って、アークによる光もしくは紫外線をこの絶縁被覆５で遮光し、真空遮断部１８を収納した遮断器用密閉容器２０内の絶縁性ガスに照射されないようにし、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガスを遮断器用密閉容器２０内に封入しても、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じることがなく、真空遮断部１８で発生したアークによる光や紫外線により遮断器用密閉容器２０内に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することがない小型なガス絶縁開閉装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁性ガスを封入した密閉容器内に真空遮断部を配置して構成したガス絶縁開閉装置に関する。

従来、真空遮断部を用いたガス絶縁開閉装置として、真空遮断部の外周部をＳＦ6ガスで絶縁したガス絶縁開閉装置が報告されている（非特許文献１）。ＳＦ6ガスは化学的に安定で絶縁性能に優れたガスであり、機器の小型化が可能である。しかしながら、ＳＦ6ガスは地球温暖化係数（以下、単にＧＷＰと称する）が２３９００倍と高く、規制対象ガスの1つとなっている。そこで、真空遮断部の外周部を高気圧乾燥空気で絶縁したガス絶縁開閉装置が報告されている（非特許文献２）。空気はＳＦ6ガスよりも絶縁耐力が著しく低いが、ガス圧を高くしたり絶縁バリヤ等の対策により機器の大形化を抑制している。また、こうした事柄とは別に、真空遮断部の真空容器を形成する絶縁筒とその両端を封じる端蓋との接合部分に熱収縮部材を取り付け真空容器の外表面の絶縁耐力を向上させることが知られている（特許文献１）。

特開２０００−３６４６号公報平成１１年電気学会全国大会Ｎｏ．１５５５電気評論２００１年３月号のｐ．１９〜２２

しかしながら、従来のガス絶縁開閉装置では、絶縁性ガスとして空気やＮ2ガスを使用した場合、ＳＦ6ガスに比べ著しく絶縁耐力が低くなることから、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガス、例えば、ＣＦ3ＩやＣ2Ｆ6やＣ4Ｆ8等を混合したガスを使用して絶縁耐力を向上させることが行われているが、一般的に使われている真空遮断部の真空容器を形成する絶縁筒の材料はアルミニウム酸化物やガラス等の絶縁物であり、紫外線を含む光を透過する性質を持っていることが問題となることが明らかになってきた。つまり、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガスはＳＦ6ガスよりも電離エネルギーが小さいために紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じ易い特性があり、真空遮断部で発生したアークによる光や紫外線により真空遮断部の外周部に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することが懸念される。

本発明の目的は、紫外線による絶縁耐力の低下を防止することができると共に、真空遮断部を収納した密閉容器内のガス圧を低く抑えて小型化の可能なガス絶縁断路器を提供することにある。

本発明は上述の目的を達成するために、真空容器内で開離する一対の電極を有する真空遮断部を絶縁性ガスを封入した遮断器用密閉容器内に配置し、上記真空遮断部の両端に接続した主回路導体を他のガス区画を形成する密閉容器内に配置して構成したガス絶縁開閉装置において、上記電極間の開離時に発生するアークによる少なくとも紫外線が上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスに到達しないように遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする。

また請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のものにおいて、上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスとして、光で分解もしくは電離する絶縁性ガスを使用したことを特徴とする。

また請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のものにおいて、上記遮蔽手段は、上記真空容器の外表面を遮光性の絶縁被服で被覆して構成したことを特徴とする。

さらに請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載のものにおいて、上記真空容器は絶縁筒と、この絶縁筒の両端をそれぞれ気密に封じる端蓋と、上記真空容器内の真空状態を保持しながら上記電極のうち可動電極の開閉動作を許すベローズとを備え、上記遮蔽手段は、上記絶縁筒の充填材として紫外線を遮光する物質を充填して構成したことを特徴とする。

さらに請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載のものにおいて、上記真空遮断部を配置したガス区画を形成する上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスの圧力を、上記他のガス区画を形成する密閉容器内の絶縁性ガスの圧力よりも低くしたことを特徴とする。

さらに請求項６に記載の本発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のものにおいて、上記真空遮断部を配置したガス区画を形成する上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスとして、ＣＦ_６ガスよりも地球温暖化係数の低い負性ガスを使用したことを特徴とする。

さらに請求項７に記載の本発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載のものにおいて、上記他のガス区画を形成する密閉容器内の絶縁性ガスとして、空気もしくは酸素の割合が１０〜６０％の混合ガスを使用したことを特徴とする。

本発明のガス絶縁開閉装置によれば、電流遮断時のアークによる少なくとも紫外線が透過しないように遮光手段を施しているため、紫外線などが真空遮断部を収納した遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスに照射されず、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等による電離作用やガス自体の分解が生じることはなく、遮断器用密閉容器内に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することはないから、遮断器用密閉容器内に充填する絶縁性ガスとしては、その他の要素によって望ましいものを従来よりも低い圧力で封入することができるようになり、小型化したガス絶縁開閉装置を得ることができる。

また請求項２に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じることはないので、遮断器用密閉容器内に封入する絶縁性ガスの選定の自由度が拡大し、またガス圧力を低減することができ一層小型で環境調和型のガス絶縁開閉装置を得ることができる。

また請求項３に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、真空容器の外表面を遮光性の絶縁物で被覆して遮光手段を構成したため、これまで使用してきた一般的な真空容器を有する真空遮断部を用いることができ経済的である。

さらに請求項４に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、遮光手段として絶縁筒の充填材を選定するようにしたため、新たに絶縁被覆を施すことなく、小型で簡単な構成でアークによる紫外線を遮光することができる。

さらに請求項５に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、真空遮断部を配置した遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスの圧力を、その他の密閉容器内よりも低くしたため、真空遮断部の可動電極の開極時に作用するベローズへの受圧力による反力が低減され、遮断器用操作器の低操作力化も可能となり、一層の小型化を図ることができる。

さらに請求項６に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガスを遮断器用密閉容器内に封入しているため、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じることがなく、真空遮断部で発生したアークによる紫外線により遮断器用密閉容器内に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することがなく、環境調和型とすることができる。

さらに請求項７に記載の本発明のガス絶縁開閉装置によれば、遮断器用密閉容器以外のその他のガス区分に例えば乾燥空気を選定すると、液化開始温度が非常に低いことから、１ＭＰａ・ａｂｓ以上の高ガス圧化も可能であり、ガス圧効果による絶縁耐力向上および機器の小型化を図ることも可能である。また、同部の絶縁性ガスとして主ガスにＮ2を用い酸素と混合した場合、異物付着時の絶縁スペーサの沿面絶縁耐力を向上させることができるので、酸素の割合を１０〜６０％の混合ガスとすると、異物が存在しない清浄時の絶縁耐力は空気と同等であるが、異物存在時の絶縁耐力の向上を図ることが可能であり、純Ｎ2ガスを使用した場合よりも絶縁信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の一実施の形態によるガス絶縁開閉装置を示す断面図である。
絶縁性ガスを封入した断面角形の遮断器用密閉容器２０内に、真空容器６を構成する絶縁筒１の外表面に遮光性の絶縁被覆５を施した真空遮断部１８を配置し、支持絶縁物８等によって支持固定している。遮断器用密閉容器２０の上部には絶縁スペーサ９ａを介して上部密閉容器２５を接続し、遮断器用密閉容器２０の下部に同様の絶縁スペーサ９ｂを介して下部密閉容器２７を接続している。真空遮断部１８の上方端子２ａは、上部密閉容器２５内に配置した主回路導体２６に接続され、主母線用密閉容器２２内に収納した主母線２９とこの主回路導体２６間に断路器１４ｂを設けている。また真空遮断部１８の下方端子３ａは、下部密閉容器２７内に配置した主回路導体２７に接続され、この主回路導体２６とケーブルヘッド２３間には断路器１４ａが接続されている。真空遮断部１８は、上述した図１または図２に示したように構成され、断面角形の遮断器用密閉容器２０の前面に配置した遮断器用操作器１７によってリンク機構１３などを介して開閉操作される構成となっている。

上部密閉容器２５内の断路器１４ｂは、開離可能な一対の接触子３２、３３を有し、そのうちの可動接触子３２は主回路導体２６に接続されて斜め４５度に配置した導体３４内を同軸的に移動可能に配置されている。この導体３４の軸方向一端部には所定距離を隔てて固定接触子３３が配置され、通常、導体３４内の可動接触子３２は固定接触子３３と接触状態にある。一方、導体３２の軸方向他端側には所定距離を隔てて接地固定接触子３５が配置され、可動接触子３２が固定接触子３３から開離して断路状態になったとき、可動接触子３２が接地固定接触子３５と接触して主回路導体２６を接地する接地開閉器が構成されている。この可動接触子３２の開閉操作を行う断路器用操作器１６ｂは、遮断器用密閉容器２０の正面側で遮断器用操作器１７の上方部に並置されている。

また下部密閉容器２７内の断路器１４ａは、開離可能な一対の接触子３６、３７を有し、そのうちの可動接触子３６は主回路導体２８に接続されて斜め４５度に配置した導体３８内を同軸的に移動可能に配置されている。この導体３８の軸方向一端部には所定距離を隔てて固定接触子３７が配置され、通常、導体３８内の可動接触子３６は固定接触子３７と接触状態にある。一方、導体３８の軸方向他端側には所定距離を隔てて接地固定接触子３９が配置され、可動接触子３６が固定接触子３７から開離して断路状態になったとき、可動接触子３６が接地固定接触子３９と接触して主回路導体２８を接地する接地開閉器が構成されている。この可動接触子３６の開閉操作を行う断路器用操作器１６ａは、遮断器用密閉容器２０の正面側で遮断器用操作器１７の上方部に並置されている。

可動接触子３６の軸線上には、導体３８と反対側に固定接触子３７と所定距離隔てて接地可動接触子を収納した導体４０が配置され、この導体４０内の接地可動接触子と固定接触子３７とによってケーブルヘッド２３側の接地開閉器が構成されている。この接地開閉器の開閉操作を行う接地開閉器用操作器も断路器用操作器１６ａ内に構成している。

これらの断路器用操作器１６ａ、１６ｂや接地開閉器用操作器は、回転運動を直線運動に変換するラック、ピニオンギヤ等を用いた機構を介して可動接触子を開閉駆動する構造であり、可動接触子の近傍に設けた回転軸に回転力を伝達するようにしている。しかし、その他の一般的な機構によって開閉操作するように断路器用操作器１６ａ、１６ｂや接地開閉器用操作器を構成しても良い。このような各操作器や上部密閉容器２５および下部密閉容器２７内の構成は、要部がほぼ同様の構成であるから、部品を共用化して簡単に構成することができる。また、断路器と接地開閉器はその可動接触子３２、３６およびこれを収納した導体３４、３８を共用化しており、可動接触子３２、３６の移動軸方向の距離を短くすることができる。さらに、これら可動接触子３２、３６の動作軸を斜めにすることで、図の左右方向の距離を短くして小型化および軽量化を図ったガス絶縁開閉装置が得られる。

図１は、上述した真空遮断部１８を示す断面図である。
真空遮断部１８は、絶縁筒１の両端に配置した円板状の端蓋２、３を金属ろう等の接合部材により接合して気密に封じると共に、可動側電極１１の動作からその気密を保持するベローズ４によって形成した真空容器６を有しており、この真空容器６内は高真空に成されている。この真空容器６内には開離可能な一対の固定側電極１０および可動側電極１１と、これら両電極１０、１１の外周部に配置されて電界を緩和したり絶縁筒１の内面を遮蔽したりするシールド１２が配置されている。ベローズ４の一端は端蓋３に耐気密接続され、その他端は可動側電極１１のホルダ２４に耐気密接続されており、このホルダ２４は絶縁操作ロッド７を介して図５に示した遮断器用操作器１７によって可動電極１１を上下方向に駆動する開閉操作力の伝達を受ける。真空容器６を形成する絶縁筒１は、一般的にアルミナもしくはガラス製で円筒状に形成されており、その外表面に少なくとも紫外線に対して遮光性を有する絶縁被覆５により覆っている。

このような構成の真空遮断部は、固定側電極１０と可動側電極１１を接触させた閉極状態で定格電流を流し、万一の地絡等の事故時には可動側電極１１を遮断器用操作器１７によって下方側に駆動し、所定距離開離した固定側電極１０および可動側電極１１間に発生したアークを磁気駆動しながら事故電流を遮断する。この事故電流の遮断時、両電極１０、１１間に形成されたアークから紫外線を含む強い光が発生する。真空容器６を形成する端蓋２、３およびベローズ４は金属製でこの光を反射するが、特開２００４−１７１８３３号公報に記載のように絶縁筒１がガラスの場合のみでなくアルミナの場合においても透光性があり、この強い光が真空容器６外に透過する。

しかし、ここでは絶縁筒１の外部を少なくとも紫外線を遮蔽する遮光性を有する絶縁被覆５によって被覆している。この遮光性を有する絶縁被覆５としては、充填材混入のエポキシもしくはシリコーンゴムあるいは黒色の絶縁材を使用する。この充填材としては酸化チタンや顔料系の絶縁物等を用いることも考えられる。また、絶縁被覆５によって絶縁筒１の外部だけでなく端蓋２、３との境界部を含めて被覆するようにしている。

上述した真空遮断部１８は、図３に示すように端蓋３の外周部に電界緩和用シールドを兼用した下方端子３ａを取り付け、この下方端子３ａ内で端蓋３を主回路導体２８に接続したり、または下方端子３ａを介して端蓋３と主回路導体２８を電気的に接続すると共に、端蓋２および下方端子３ａに一端を固定した絶縁支持物８の他端を遮断器用密閉容器２０の内面に固定して真空遮断部１８を支持している。真空遮断部１８の絶縁操作ロッド７は、リンク機構１３を介して遮断器用操作器１７に連結されていて、遮断器用操作器１７によって可動電極１１を図示の上下方向に駆動して開閉操作を行う。この遮断器用操作器１７の構成は公知の様々なものを使用することができる。

本実施の形態によるガス絶縁開閉装置は、真空容器６を形成する絶縁筒１の外部を、少なくともアークによる紫外線を遮蔽する遮光性の絶縁被覆５により覆っているため、アークによる紫外線もしくは光はこの絶縁被覆５で遮光される。真空容器６を形成する端蓋２、３やベローズは金属製であるから、真空遮断部１８を収納した遮断器用密閉容器２０内の絶縁性ガスに少なくとも紫外線が照射されることはない。従って、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガスを遮断器用密閉容器２０内に封入しても、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じることはなく、真空遮断部１８で発生したアークによる光や紫外線により遮断器用密閉容器２０内に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することもない。

上述した実施の形態では、絶縁被覆５によって絶縁筒１の外部とそれに隣接する端蓋２、３の外周部とを一緒に覆っており、絶縁筒１の外部沿面絶縁耐圧を向上させることができる。しかし、端蓋２、３の大部分を絶縁被覆５によって被覆してはいない。ガス絶縁開閉装置では、定格電流が数ｋＡと大きく、かつ遮断電流も大きいことから、真空遮断部１８の放熱を妨げることなく遮光することが重要であるが、遮光性の絶縁被覆５によって端蓋２、３からの放熱効果を十分に期待することができる。また、絶縁被覆５によってアークによる紫外線を遮光するようにしたため、真空容器８などの基本構成部分は従来と同じ一般的なものを使用することができるので経済的でもある。

また、上述したガス絶縁開閉装置によれば、遮断器用密閉容器２０内に充填する絶縁性ガスとしては、その他の要素によって望ましいものを決定することができるようになり、例えば、ＣＦ3Ｉ、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、乾燥空気、Ｎ２ガスなどや、それらの混合ガス、あるいはこれらをＳＦ6ガス中に混合したガスなどを使用することができる。遮断器用密閉容器２０内に封入する絶縁性ガスとして、Ｎ2ガスもしくは乾燥空気と負性ガスの混合ガスを用いると、絶縁性能に優れると共に、ＧＷＰをＳＦ6ガスよりも小さくして環境低負荷型のガス絶縁開閉装置とすることができる。

また真空容器６を形成する絶縁筒１の外部を遮光性の絶縁被覆５により覆うことによって、絶縁破壊を引き起こす可能性がある電離作用による初期電子もしくはイオンの発生を抑制することができ、絶縁性ガスのガス圧力低減もしくは機器の大きさに持たせる裕度を小さくすることができ、小型でガス圧力を低減したガス絶縁開閉装置を得ることができる。加えて、アークによる光に影響されることなくガス絶縁開閉装置の絶縁設計が可能となることから、その絶縁信頼性を向上させることもできる。さらに、遮断器用密閉容器２０内における絶縁性ガスのガス圧低減により、可動電極１１の開極時に作用するベローズ４への受圧力による反力が低減され、遮断器用操作器１７の低操作力化も可能となる。

上述したガス絶縁開閉装置は、真空遮断部１８を配置した遮断器用密閉容器２０内と、断路器１４ａ、１４ｂや接地開閉装置等を構成した上部密閉容器２５および下部密閉容器２７とを絶縁スペーサ９などによってガス的に区分しており、両ガス区分に封入する絶縁性ガスの種類もしくはガス圧力を変えることが可能である。

絶縁性ガスとしてＣＦ3Ｉを使用した場合、次に述べるような手段により遮断器用密閉容器２０のガス圧を低く抑えることが可能であり、遮断器用操作器の操作力低減効果が期待できる。ＣＦ3Ｉは大気圧の気体状態においてＳＦ6と同等以上の絶縁耐力を有するが、飽和温度（液化開始温度）がＳＦ6ガスよりも高く、また光で分解され易い特徴がある。液化開始温度が高い問題については、混合ガスにすることで解決が可能である。例えば、電気絶縁性に優れ不燃性で毒性がなく、地球温暖化係数、オゾン破壊係数とも０であり、かつ、安価なＮ2や空気と混合する。このような混合ガスの絶縁耐力は破壊電界Ｅｍを使って次のように評価できる。

ここで、Ｅ１は純ＣＦ3Ｉの破壊電界、Ｅ２はＮ2もしくは空気の破壊電界、ｋは混合比、Ｃはガスに固有な係数である。

図４は、上述した混合比ｋと混合ガスの破壊電界Ｅｍとの関係を示す特性図である。
ＣＦ3Ｉの割合が増加すると共に破壊電界Ｅｍは上昇し、ＣＦ3Ｉが３０％を超えると飽和傾向を示す。破壊電界Ｅｍは、Ｎ2もしくは空気時の破壊電界で規格化している。ＣＦ3Ｉが３０％の場合、絶縁耐力は純ＣＦ3Ｉの約８０％となり十分な絶縁耐力が得られる。また、ガス圧についても０．３ＭＰａ・ａｂｓ以下に設定すれば液化の問題も解決できる。同等の絶縁耐力をＮ2もしくは空気で得るためには破壊電界を２．５倍程度にする必要があり、Ｎ2もしくは空気の破壊電界はガス圧の０．７８乗に比例するので必要なガス圧はＣＦ3Ｉを使用しない場合の約３．５倍となる。

従って、真空遮断部１８を配置した遮断器用密閉容器２０内の絶縁性ガスの圧力を、その他のガス区分よりも低くすることができるので、上部密閉容器２５および下部密閉容器２７としては断面円形の圧力容器を使用するのに対して、遮断器用密閉容器２０としては角型の圧力容器を使用することができ、その前面に各操作器１６ａ、１６ｂ、１７を容易に配置することができる。また、真空遮断部１８は真空容器６の気密をベローズ４で確保しているため、ベローズ４の山の数を増やして応力の低減を図るなどの対策が必要となるが、遮断器用密閉容器２０のガス圧が高くなると、可動電極１１には図示の上部方向に働く力が大きくなり、開極時に必要な操作力が増大し、遮断器用操作器１７の小型化および低操作力化の妨げとなる。ところが、ＣＦ3Ｉを使用することにより、これまでと同等の絶縁耐力を得るために必要なガス圧は上述の検討結果から１／３．５と低くて済むことから、遮断器用操作器１７の小型化および低操作力化を図ることができる。また、遮光性の絶縁被覆５を備えることにより、ＣＦ3Ｉの光による分解を防止することができ長期に渡って絶縁信頼性を確保することが可能である。

ガス絶縁開閉装置では、図３に示したように絶縁スペーサ９ａ、９ｂによって複数のガス区分を形成しており、遮断部を収納した遮断器用密閉容器２０以外の他のガス区分を形成する密閉容器も存在している。例えば、上部密閉容器２５や下部密閉容器２７等の内部に封入する絶縁性ガスとして乾燥空気を使用した場合、液化開始温度が非常に低いことから、１ＭＰａ・ａｂｓ以上の高ガス圧化も可能であり、ガス圧効果による絶縁耐力向上および機器の小型化を図ることも可能である。また、同部の絶縁性ガスとして主ガスにＮ2を用い酸素と混合した場合、異物付着時の絶縁スペーサ９ａ、９ｂの沿面絶縁耐力を向上させることができる。そこで遮断部を収納した遮断器用密閉容器２０以外の他のガス区分を形成する密閉容器内に封入する絶縁性ガスとして、空気または酸素の割合が１０〜６０％の混合ガスとすると、異物が存在しない清浄時の絶縁耐力は空気と同等であるが、異物存在時の絶縁耐力の向上を図ることが可能であり、純Ｎ2ガスを使用した場合よりも絶縁信頼性を向上させることができる。

図２は、本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置の要部である真空遮断部１８を示す断面図である。
先の実施の形態との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略し、相違部分についてのみ説明する。真空容器６を形成する絶縁筒１は、アルミナもしくはガラスにＴｉＯ2、ＣｅＯ2等の充填材を混入して光もしくは紫外線遮光作用を持たせて製作したものである。従って、両電極１０、１１間に発生したアークからの紫外線もしくは光は、真空容器６を形成する金属製の端蓋２、３およびベローズ４、また絶縁筒１で遮蔽されて真空容器６外に透過することはない。この説明から分かるように、真空遮断部１８を構成する場合、電極１０、１１間の開離時に発生するアークによる少なくとも紫外線を真空容器６外の絶縁性ガスに到達しないように遮蔽する遮蔽手段を設ければ良く、この遮蔽手段としては絶縁筒１の外周部を被覆する絶縁被覆５もしくはそのような遮蔽作用を有する絶縁筒１によって構成することができる。

本実施の形態によるガス絶縁開閉装置では、真空容器６を形成する絶縁筒１を紫外線を遮光する充填剤入りとして構成しているため、図１に示した場合のように新たに絶縁被覆５を施すことなく、外観上の構成としては一般的な真空遮断部と全く同じ構成でアークによる紫外線を遮光することができるので、構成を簡略して一層小型にすることができる。

図５は、本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置を示す断面図である。
遮断器用密閉容器２０内に詳細を後述する真空遮断部１８を配置し、遮断器用密閉容器２０の上部に絶縁スペーサ９ａを介して上部密閉容器２５を接続し、遮断器用密閉容器２０の下部に同様の絶縁スペーサ９ｂを介して下部密閉容器２７を接続している。真空遮断部１８は遮断器用密閉容器２０の下部に配置した遮断器用操作器１７によって開閉操作される。真空遮断部１８の上方端子は、上部密閉容器２５内に配置した主回路導体２６に接続され、真空遮断部１８の下方端子は、下部密閉容器２７内に配置した主回路導体２７に接続されている。主回路導体２６の途中には断路器１４ａが構成されてケーブルヘッド２３を収納したケーブルヘッド密閉容器３１に絶縁スペーサ９ｃを介して接続されている。また主回路導体２８の途中には断路器１４ｂが構成されて主母線密閉容器２２ａ内の主母線２９に接続されている。図示の構成は二重主母線構成であるから、主回路導体２８には断路器１４ｃを介して主母線密閉容器２２ｂ内の主母線３０に接続されている。このようなガス絶縁開閉装置は、遮断器用密閉容器２０内のの構成を別にすれば良く知られた構成である。

上述した真空遮断部１８は先の実施の形態の場合と同様の構成であるが、端蓋２および端蓋３の外周部に電界緩和用シールドを兼用した上方端子２ａおよび下方端子３ａをそれぞれ取り付け、この両端子２ａ、３ａ内で端蓋２、３を主回路導体２６、２８に接続したり、または両端子２ａ、３ａを介して端蓋２、３と主回路導体２６、２８をそれぞれ電気的に接続している。このような真空遮断部１８は、下方端子３ａを遮断器用密閉容器２０内の下部に配置した絶縁支持筒８によって支持している。この絶縁支持筒８内には絶縁操作ロッド７が配置され、この絶縁操作ロッド７によって遮断器用操作器１７と可動ホルダ２４間を連結している。遮断器用操作器１７の構成は公知の様々なものを使用することができる。

このようなガス絶縁開閉装置は、図１および図２に示した真空遮断部１８を使用しているため、先の実施の形態の場合と同様に真空容器６を形成する絶縁筒１からアークによる光もしくは紫外線が透過しないように絶縁被覆５などの遮光手段を施しているため、紫外線などが真空遮断部１８を収納した遮断器用密閉容器２０内の絶縁性ガスに照射されることはない。従って、ＳＦ6ガスよりもＧＷＰの小さな負性ガスを遮断器用密閉容器２０内に封入しても、電離エネルギーがＳＦ6ガスよりも小さいことによって紫外線等の光による電離作用やガス自体の分解が生じることはなく、真空遮断部１８で発生したアークによる光や紫外線により遮断器用密閉容器２０内に充填した絶縁性ガスの絶縁耐力が低下することはない。このため、遮断器用密閉容器２０内に充填する絶縁性ガスとしては、その他の要素によって望ましいものを所定の圧力で封入することができるようになり、小型化したガス絶縁開閉装置を得ることができる。また、遮断器用密閉容器２０内と、その他のガス区画の密閉容器内に封入する絶縁性ガスの種類や圧力をそれぞれ設定することができ、先の実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

本発明によるガス絶縁開閉装置は、図３または図５に示した構成以外のガス絶縁開閉装置にも適用することができる。

本発明の一実施の形態によるガス絶縁開閉装置の要部である真空遮断部を示す断面図である。本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置の要部である真空遮断部を示す断面図である。本発明の一実施の形態によるガス絶縁開閉装置を示す断面図である。ＣＦ3Ｉの混合割合と破壊電界との関係を示す特性図である。本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置を示す断面図である。

符号の説明

１絶縁筒
２上部端蓋
３下部端蓋
４ベローズ
５絶縁被覆
６真空容器
９絶縁スペーサ
１０固定電極
１１可動電極
１７遮断器用操作器
１８真空遮断部
２０遮断器用密閉容器
２５上部密閉容器
２７下部密閉容器

Claims

真空容器内で開離する一対の電極を有する真空遮断部を絶縁性ガスを封入した遮断器用密閉容器内に配置し、上記真空遮断部の両端に接続した主回路導体を他のガス区画を形成する密閉容器内に配置して構成したガス絶縁開閉装置において、上記電極間の開離時に発生するアークによる少なくとも紫外線が上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスに到達しないように遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１に記載のものにおいて、上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスとして、光で分解もしくは電離する絶縁性ガスを使用したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１に記載のものにおいて、上記遮蔽手段は、上記真空容器の外表面を遮光性の絶縁被服で被覆して構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１に記載のものにおいて、上記真空容器は、絶縁筒と、この絶縁筒の両端をそれぞれ気密に封じる端蓋と、上記真空容器内の真空状態を保持しながら上記電極のうち可動電極の開閉動作を許すベローズとを備え、上記遮蔽手段は、上記絶縁筒の充填材として紫外線を遮光する物質を充填して構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１〜４のいずれか一つに記載のものにおいて、上記真空遮断部を配置したガス区画を形成する上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスの圧力を、上記他のガス区画を形成する密閉容器内の絶縁性ガスの圧力よりも低くしたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１〜５のいずれか一つに記載のものにおいて、上記真空遮断部を配置したガス区画を形成する上記遮断器用密閉容器内の絶縁性ガスとして、ＣＦ_６ガスよりも地球温暖化係数の低い負性ガスを使用したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
請求項１〜６のいずれか一つに記載のものにおいて、上記他のガス区画を形成する密閉容器内の絶縁性ガスとして、空気もしくは酸素の割合が１０〜６０％の混合ガスを使用したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。