JP2007181294A - ガス絶縁母線 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる径の接地タンクを低コストで構成でき、内部欠陥に強く、小型・軽量で高性能なガス絶縁母線を提供する。
【解決手段】ガス絶縁母線１は、接地タンク３内に金属製の高電圧導体２を同軸円筒構造で収納すると共に、絶縁スペーサ４または絶縁スペーサ５によって絶縁支持し、さらに絶縁性ガス６を封入している。接地タンク３は、接地電位の金属メッシュ７の両側に、機械的強度強化用としてガラス繊維で織られたガラス繊維織物８で挟むようにして配置し、これらを例えばエポキシ系やポリエステル系の絶縁樹脂９を含浸させて固化し、一体注形することにより構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、接地タンク内に高電圧導体を収納してなるガス絶縁母線に係り、特に、接地タンクの構造に改良を加えたガス絶縁母線に関するものである。

一般に、高電圧機器では、実系統運転中の機器内部にて、絶縁物内部の欠陥や、機器内部に存在する導電性異物が発端となって絶縁破壊事故を招く可能性がある。一度このような事故が起きると、電力系統の動揺や停止など、きわめて重大な影響を及ぼす結果となる。したがって、実系統運転中の高電圧機器においては、機器内部に導電性異物混入などの欠陥を発生させない構造や、仮に欠陥が発生した場合でも部分放電を検出して機器の絶縁破壊事故を未然に防止する対策を施す必要がある。

例えば、高電圧機器としてガス絶縁母線が知られているが、このガス絶縁母線における絶縁破壊防止対策としては、接地タンク内面にシールド電極を設けたり、高電圧導体や接地タンク内面に絶縁コーティングを施したりして、絶縁性能を向上させたガス絶縁母線が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

また、電力需要の増大する近年、旧型の機器から新しい機器への更新、あるいは旧型の機器に新しい機器を増設する傾向が進んでいる。技術の進歩は著しく、新しい機器は旧型のものに比べて小型化が進んでいることが多い。そのため、新旧のガス絶縁母線では、接地タンクの径が異なる場合が殆どである。

接地タンクは通常、ほぼ円筒形状の部材から構成されており、接地タンクとほぼ同軸状に高電圧導体が絶縁スペ−サなどによって絶縁保持されている。これらの部材から１つのユニットが構成され、このユニットが工場にて組立てられている。そして、ガス絶縁母線は前記ユニット単位で現地に搬入され、現地にて接地タンク同士および高電圧導体同士が接続されることによって、長尺のガス絶縁母線が形成されている。

以上のようなガス絶縁母線において、径の異なる接地タンク同士を接続する場合には、両端部に異なる径を持つ変換アダプタを、２つの接地タンクの間に配置して、両者を接続するようになっている。
特開２００２−１７１６５０号公報 特開平６−９８４４８号公報

しかしながら、上記の従来技術には次のような問題点があった。すなわち、上述したガス絶縁母線においては、機器の更新または増設に伴って、径の異なる接地タンク同士を接続する場合、変換アダプタが不可欠となっていた。したがって、複数の異径タンクを接続するためには、複数の変換アダプタが必要となり、コストの増大を招いていた。また、機器が小型化すれば、絶縁距離に比例して接地タンク内の電界は高くなるので、導電性異物に対して著しく絶縁性能が低下することになった。このため、優れた絶縁性能を確保しつつ、接地タンクの小型化を実現することが迫られていた。

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異なる径の接地タンクを低コストで構成でき、内部欠陥に強く、小型・軽量で高性能なガス絶縁母線を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、接地タンク内に、絶縁スペーサで絶縁支持した高電圧導体を収納すると共に絶縁性ガスを封入したガス絶縁母線において、前記接地タンクを、金属メッシュまたは導電性繊維あるいはその両方からなる導電性部材と、ガラス繊維で織られたガラス繊維織物と、これら導電性部材およびガラス繊維織物を一体化する絶縁樹脂とから構成したことを特徴としている。

本発明によれば、接地タンクを、金属メッシュまたは導電性繊維あるいはその両方からなる接地電位の導電性部材と、ガラス繊維織物と、絶縁樹脂とから構成することにより、異なる径の接地タンクを安価に得ることができ、且つガラス繊維織物および絶縁樹脂が固体絶縁物として作用することで内部欠陥に強くなり、小型・軽量で高性能なガス絶縁母線を提供することが可能である。

以下、本発明に係る代表的な実施形態として、第１〜第４の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、各実施形態に共通の構成については同一の符号を付しており、第２の実施形態以降では重複する説明は省略する。

（１）第１の実施形態
［構成］
本発明の第１の実施形態を図１から図５を参照して説明する。図１に示すように、ガス絶縁母線１は、円筒状の接地タンク３を備え、この接地タンク３内に、金属製管状または中実状の高電圧導体２を同軸円筒構造で収納すると共に、絶縁スペーサ４または絶縁スペーサ５によって絶縁支持し、さらに絶縁性ガス６を封入して構成されている。

第１の実施形態は接地タンク３の構成に特徴がある。すなわち、図２に示すように、接地電位の金属メッシュ７の両側に、機械的強度強化用としてガラス繊維で織られたガラス繊維織物８で挟むように配置し、これらを例えばエポキシ系やポリエステル系の絶縁樹脂９を含浸させて固化し、一体注形することにより、接地タンク３を構成している。ここで、金属メッシュ７は、シート状の部材から円筒形状に容易に変形可能な柔軟性を持つ導電性部材からなる。

また、図３〜図５は第１の実施形態の変形例を示している。図３に示す接地タンク３では、導電性部材である金属メッシュ７に代えて、例えば導電性のカーボンファイバで織られた導電繊維織物１０を用いたものである。さらに、図４に示す接地タンク３では、導電性部材として、金属メッシュ７と導電繊維織物１０の両方を混在させたものを用いた例である。また、図５に示すように金属メッシュ７あるいは導電繊維織物１０を接着する樹脂に導電性物質を混入させた導電樹脂１１にて、前記導電性部材を構成することもできる。

［作用効果］
このように構成された第１の実施形態において、金属メッシュ７または導電繊維織物１０あるいはその両方からなる導電性部材は、材質的に適度な柔軟性を持つため、シート状の部材から円筒形状に簡単に丸めることができる。したがって、同軸円筒構造を採用する接地タンク３の基材として好適であり、同一部材を用いて、径の異なる接地タンクを安価且つ容易に製造可能である。

また、一体注形されたガラス繊維織物８および絶縁樹脂９は、接地電位の金属メッシュ７または導電繊維織物１０の全体を覆うことで固体絶縁物として作用する。これにより、内部欠陥に強くなって高い絶縁耐力を確保することができる。さらに、接地電位用の導電性部材として金属メッシュ７を用いた場合、金属メッシュ７と絶縁樹脂９とは互いに異種物質であるが、金属メッシュ７が網目構造であるため、両者を強固に接着することができ、接地タンク３は高い機械的強度を得ることができる。なお、金属メッシュ７の代わりに導電繊維織物１０を用いた場合には、薄形化・軽量化が可能であり、しかも接地タンク３の機械的強度を更に高めることができるといったメリットがある。

以上のような第１の実施形態によれば、接地タンク３の径を任意にかつ安価に得ることができ、経済的に有利である。また、接地タンク３の内面を固体絶縁物となるガラス繊維織物８および絶縁樹脂９で覆うため、内部欠陥に強く、導電性異物に対する絶縁性能が向上する。また、導電繊維織物１０を用いることで接地タンク３を薄く且つ軽くすることが可能となり、小型軽量で高性能なガス絶縁母線１を提供することができる。

（２）第２の実施形態
［構成］
続いて、本発明の第２の実施形態を図６から図８を用いて説明する。図６に示すように、第２の実施形態では、接地タンク３の金属メッシュ７または導電繊維織物１０の一部分を分離して構成した部分放電検出用のアンテナ１２が配置されている点に特徴がある。

また、図７および図８では、第２の実施形態の変形例を示している。すなわち、接地タンク３の金属メッシュ７の内面側（図７）または導電繊維織物１０の内面側（図８）に、これらとは電気的に絶縁された状態で部分放電検出用のアンテナ１３が配置されている。この部分放電検出用のアンテナ１３は、金属メッシュ７または導電繊維織物１０と同等の導電材料で構成されている。

［作用効果］
第２の実施形態においては、上記の第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。すなわち、アンテナ１２あるいは１３によって、ガス絶縁母線１内に存在する欠陥部位から発生する部分放電を検出することができる。しかも、アンテナ１２あるいは１３を接地タンク３内部に配置したので、アンテナ１２、１３は部分放電を確実に検出することが可能である。したがって、高感度で信頼性の高い絶縁診断を行うことができ、高性能なガス絶縁母線１を提供することができる。

（３）第３の実施形態
［構成］
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態は、図９に示すように、前述した第１、第２の実施形態における金属製の高電圧導体２に替えて、絶縁高電圧導体１４を配置したことを特徴とするものであり、その他の構成は前述した実施形態と同じである。

絶縁高電圧導体１４は、管状に形成された絶縁導体１５と、この管状の絶縁導体１５の内部に同心状に配置された棒状の通電用の導体１６とから構成されている。管状の絶縁導体１５は、金属メッシュ等からなる管状の導電性部材１５１のない周部および外周部にそれぞれ密着して機械的強度強化用のガラス繊維織物１５２を配置し、これら管状の導電性部材１５１およびガラス繊維織物１５２に絶縁樹脂１５３を注形して固化し、これらを一体化したものである。このように構成された絶縁高電圧導体１４は、絶縁スペーサ４および５を介して接地タンク３に支持されるようになっている。

なお、管状の導電性部材１５１は例えば導電性のカーボンファイバで織られた導電繊維織物で構成することもできる。さらに、管状の導電性部材１５１と導電繊維織物の両方を混在させて絶縁高電圧導体１４を構成することもできる。

［作用効果］
このように構成された第３の実施形態においては、一体注形されたガラス繊維織物１５２および絶縁樹脂１５３は、管状の導電性部材１５１または導電繊維織物全体を覆うため、絶縁高電圧導体１４の外表面が固体絶縁物として作用し、内部欠陥に強くなり、高い絶縁耐力を確保できる。

また、絶縁高電圧導体１４に金属メッシュ等からなる管状の導電性部材１５１を用いた場合、導電性部材１５１と絶縁樹脂１５３は互いに異種物質であるが、導電性部材１５１が金属メッシュ等の網目構造のため、両者を強固に接着することができ、絶縁高電圧導体１４は優れた機械的強度を得ることができる。なお、金属メッシュ等の導電性部材１５１の代わりに導電繊維織物を用いれば絶縁高電圧導体１４を軽量化でき、さらにその機械的強度を高めることができる。

上記のような第３の実施形態によれば、絶縁高電圧導体１４外表面を固体絶縁物となるガラス繊維織物１５２および絶縁樹脂１５３で覆うため、導電性異物に対する絶縁性能が向上する。また、導電繊維織物を用いる場合は、絶縁高電圧導体１４の厚さを薄くすることができ、小型軽量で高性能なガス絶縁母線１を提供することができる。

（４）第４の実施形態
［構成］
本発明に係る第４の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０に示すように、ガス絶縁母線１は、金属高電圧導体２または絶縁高電圧導体１４を接地金属タンク１７内に収納してなる。接地金属タンク１７は、図１０に示すように接地電位の金属構造材１８をベースに構成されており、金属構造材１８の内面側には絶縁性ガス６の圧力に十分耐える構造、例えばフィルム状の高分子材料で構成された密封フィルム１９が貼られている。

［作用効果］
このように構成された第４の実施形態においては、高分子材料からなる密封フィルム１９が、接地金属タンク１７の内面に対して固体絶縁物として作用することになる。したがって、接地金属タンク１７は内部欠陥に強く、高い絶縁耐力を確保することができる。また、接地金属タンク１７は、金属構造材１８と、超軽量な密封フィルム１９で構成されているため、ガス絶縁母線１の小型軽量化をいっそう進めることができる。

（５）他の実施形態
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

本発明に係る第１の実施形態の側面断面図。 第１の実施形態の構造図。 第１の実施形態の変形例の構造図。 第１の実施形態の変形例の構造図。 第１の実施形態の変形例の構造図。 本発明に係る第２の実施形態の構造図。 第２の実施形態の変形例の構造図。 第２の実施形態の変形例の拡大断面図。 本発明に係る第３の実施形態の構造図。 本発明に係る第４の実施形態の構造図。

符号の説明

１…ガス絶縁母線
２…金属高電圧導体
３…接地タンク
４、５…絶縁スペーサ
６…絶縁性ガス
７…金属メッシュ
８、１５２…ガラス繊維織物
９、１５３…絶縁樹脂
１０…導電繊維織物
１１…導電樹脂
１２、１３…アンテナ
１４…絶縁高電圧導体
１５…絶縁導体
１５１…管状の導電性部材
１６…通電用金属導体
１７…接地金属タンク
１８…金属構造材
１９…密封フィルム

Claims (5)

1. 接地タンク内に、絶縁スペーサで絶縁支持した高電圧導体を収納すると共に絶縁性ガスを封入したガス絶縁母線において、
   前記接地タンクを、金属メッシュまたは導電性繊維あるいはその両方からなる導電性部材と、ガラス繊維で織られたガラス繊維織物と、これら導電性部材およびガラス繊維織物を一体化する絶縁樹脂とから構成したことを特徴とするガス絶縁母線。
2. 前記導電性部材の一部をくり抜き、くり抜いた部分に部分放電検出用のアンテナを配設したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁母線。
3. 前記導電性部材の内面側に該導電性部材と絶縁して部分放電検出用のアンテナを配設したことを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁母線。
4. 接地タンク内に、絶縁スペーサで絶縁支持した高電圧導体を収納すると共に絶縁性ガスを封入したガス絶縁母線において、
   前記高電圧導体を、通電用の金属導体と、この通電用の金属導体と同心状に配置され、金属メッシュまたは導電性繊維あるいはその両方からなる管状の導電性部材と、ガラス繊維で織られたガラス繊維織物と、これら導電性部材およびガラス繊維織物を一体化する絶縁樹脂とから構成したことを特徴とするガス絶縁母線。
5. 接地タンク内に、絶縁スペーサで絶縁支持した高電圧導体を収納すると共に絶縁性ガスを封入したガス絶縁母線において、
   前記接地タンクを、金属構造材と、気密保持用の高分子材料フィルムとから構成したことを特徴とするガス絶縁母線。