JP2006325358A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制する。
【解決手段】主回路導体としての被覆電極６および絶縁ガス７を収容し変流器等からなる測定機器４を設けた接地金属容器１を備え、前記被覆電極６に被覆電極６と前記測定機器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層５を設けるとともに、前記被覆電極６の少なくとも一部を多芯構造の導体９ａ，９ｂ，９ｃで構成した。
【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。

この解決策として、導体表面上に誘電体を被覆し、これと絶縁ガスで構成する複合絶縁方式を適用することでガス絶縁開閉装置を小形化する手法があるが、このような主回路導体に誘電体被覆を施すと導体からの放熱特性が悪くなり装置全体の温度上昇を招くという問題点があった。

この発明は、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに導体からの放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制し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層を設けたものである。

この発明によれば、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに導体からの放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図２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２は図１のII−II線における横断面図である。

図１および図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、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厚膜の固体誘電体層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に接して厚膜の固体誘電体層５が被覆されて、固体誘電体層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。

ここで、主回路導体としての被覆電極６の少なくとも一部、すなわち主回路導体としての被覆電極６の図示両端部６ｂ，６ｃを除く図示中央部６ａは、互いに平行する多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃにより多芯構造に構成され、多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃの外周面は固体誘電体層５によって一体として被覆されている。
多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃの両端部はそれぞれ多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃに共通のフランジ９ｄ，９ｅに溶接またはねじ止め等によって機械的に結合され、フランジ９ｄ，９ｅはそれぞれ被覆電極６の両端部６ｂ，６ｃに設けられたフランジ（図示せず）とボルト締結によって機械的に結合されて、一体に構成される。

このように、主回路導体としての被覆電極６の少なくとも一部を多芯構造として構成することにより、主回路導体としての被覆電極６のインピーダンスは低減され、主回路導体としての被覆電極６における発熱を低減して、ガス絶縁開閉装置の温度上昇を的確に抑制することができる。
導体内部への電磁界の導体表面からの浸透深さ（表皮深さ）は１０ｍｍ程度であり、単一導体で直径が２０ｍｍ程度を超えると、中心部には電磁界が浸透せず、この中心部はインピーダンス低減に関して無効の領域となるが、これを多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃを用いて多芯構造とすると、全体として表皮深さを増大し確保することができるものであって、低インピーダンス化を的確に達成できるものである。
なお、ここでは、多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃを中実のものとして示したが、多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃの各素体が直径２０ｍｍ程度を超えるような場合には、各導体中心部のインピーダンス低減に関する無効領域をなくすため、多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃのそれぞれを中空体とすることで導体材料を節減して低インピーダンス化を行うことができる。

また、主回路導体としての被覆電極６の少なくとも一部を多芯構造として構成することにより、主回路導体としての被覆電極６の導体表面からの放熱面積を全体として増大することができ、主回路導体としての被覆電極６における発熱の低減と相俟って、ガス絶縁開閉装置の温度上昇をより的確に抑制することができることができるものである。

そして、主回路導体としての電極６の表面に施される厚膜の固体誘電体層５は注型用樹脂からなり、主回路導体としての電極６と一体注型されて被膜形成されるものであり、エポキシ樹脂を用いることによって、適切に一体注型を行うことができ、主回路導体としての電極６の表面に的確に注型結合された厚膜の固体誘電体層５を形成することができるものである。また、エポキシ樹脂による一体注型のかわりにフッ素樹脂を用いた一体成形により固体誘電体層を形成してもよい。

なお、ここでは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７をそれぞれ収容し測定機器４を設けた複数の接地金属容器１を備えた相分離形ガス絶縁開閉装置について述べたが、この発明は、多相一括で収容される多相主回路導体としての電極６を共通の収容対象として収容するとともに前記主回路導体としての電極６を絶縁する絶縁ガス７を収容し測定機器４を設けた接地金属容器１を備えた多相一括形ガス絶縁開閉装置に適用することもできる。

この発明による実施の形態１によれば、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７を収容し変流器等からなる測定機器４を設けた接地金属容器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主回路導体としての電極６との一体注型あるいは一体成形により形成される比較的厚膜の固体誘電体層５を設けるとともに、前記主回路導体としての電極６の少なくとも一部を多芯構造の導体９ａ，９ｂ，９ｃで構成したので、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができる。

また、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７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層５を設けるとともに、前記主回路導体としての電極６の少なくとも一部を多芯構造の導体９ａ，９ｂ，９ｃで構成したので、相分離形ガス絶縁開閉装置において誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができる。

さらに、この発明による実施の形態１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層５を設けるとともに、前記主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体９ａ，９ｂ，９ｃで構成したので、多相一括形ガス絶縁開閉装置において誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができる。

そして、この発明による実施の形態１によれば、前４項の構成において、前記固体誘電体層５を構成する固体誘電体として、エポキシ樹脂またはフッ素樹脂を適用するようにしたので、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができ、しかも、固体誘電体層を主回路導体への所定樹脂材料による一体注型あるいは一体成形により的確に被覆形成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２．
この発明による実施の形態２を図３および図４について説明する。図３は実施の形態２におけるガス絶縁開閉装置の構成を示す横断面図である。図４は図３のIV−IV線における横断面図である。
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、主回路導体としての被覆電極６の中央部６ａにおいて構成された互いに平行する多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃには、それぞれ中空部Ａが設けられ、多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃの端面と連接する主回路導体としての電極６の両端部６ｂ，６ｃには中空部Ｂ，Ｂが設けられている。

接地金属容器１に封入された絶縁ガス７は、図３にガス流Ｆとして示すように、被覆電極６の一端部６ｃに設けられた開口部１０ａから多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃのそれぞれに設けられた中空部Ａおよび主回路導体としての電極６の両端部６ｂ，６ｃに設けられた中空部Ｂを経由するガス流路を介して被覆電極６の他端部６ｂに設けられた開口部１０ｂへ対流し、主回路導体としての電極６を構成する多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃを内部から効果的に冷却して、多芯構造による低インピーダンス化による温度上昇の抑制と相俟ってガス絶縁開閉装置の温度上昇を的確に阻止する。

この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、前記主回路導体の少なくとも一部を構成する多芯構造の導体９ａ，９ｂ，９ｃに中空部Ａを設け、前記中空部Ａを介して前記接地金属容器１からなる導電性容器内の絶縁ガス７を対流可能とする流路を形成し、被覆電極６の一端部６ｃに設けられた開口部１０ａから多芯導体９ａ，９ｂ，９ｃのそれぞれに設けられた中空部Ａおよび主回路導体としての電極６の両端部６ｂ，６ｂに設けられた中空部Ｂを経由するガス流路を介して被覆電極６の他端部６ｂに設けられた開口部１０ｂへ対流するようにしたので、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに、放熱面積を増大し、しかも、導体を内部から効果的に冷却することで温度上昇を的確に抑制することができる。

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、誘電体被覆を施した主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体として主回路導体の低インピーダンス化を図り導体の発熱を低減するとともに放熱面積を増大することで温度上昇を的確に抑制することができ、しかも、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。

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。 図１のII−II線における横断面図である。 この発明による実施の形態２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３のIV−IV線における横断面図である。

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 固体誘電体層、６ 被覆電極、７ 絶縁ガス、８ 電界シールド、９ａ，９ｂ，９ｃ 多芯導体。

Claims (7)

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する容器を備え、前記主回路導体の少なくとも一部に絶縁ガスに接して被覆された固体誘電体層を設けるとともに、前記主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体で構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 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層を設けるとともに、前記主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体で構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 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層を設けるとともに、前記主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体で構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 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層を設けるとともに、前記主回路導体の少なくとも一部を多芯構造の導体で構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
5. 前記主回路導体の少なくとも一部を構成する多芯構造の導体に中空部を設け、前記中空部を介して前記容器内の絶縁ガスを対流可能とする流路を形成するようにした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。
6. 前記固体誘電体層を構成する固体誘電体として、エポキシ樹脂またはフッ素樹脂を適用することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
7. 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６までのいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
   

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