JP2008287937A - 固体絶縁スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】界面接続部の電界分布を改善し、絶縁耐力の向上を図る。
【解決手段】絶縁材料でモールドされた真空バルブ６のような第１の電気機器８と、第１の電気機器８と並列配置されるとともに、絶縁材料でモールドされた真空バルブ１１のような第２の電気機器１３と、第１の電気機器８と第２の電気機器１３とをそれぞれ界面接続部１７、１８で接続する絶縁材料でモールドされた可動側接続部１６と、可動側接続部１６の絶縁層１５内に埋め込まれたセラミックコンデンサ３０とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空バルブのような電気機器を絶縁材料でモールドした固体絶縁スイッチギヤに関する。

従来、遮断器、断路器などの電気機器をエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドし、これらを組み合わせて電源系統を構成する固体絶縁スイッチギヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の固体絶縁スイッチギヤは、図４に示すように、箱体１内の背面側にケーブルヘッド２が設けられ、その一方に貫通形変流器３を貫通した電力ケーブル４が接続されている。ケーブルヘッド２の他方には、箱体１の中央部に配設された接離自在の一対の接点５を有する遮断用真空バルブ６を絶縁材料でモールドして絶縁層７を形成した円柱状の遮断部８が上部接続導体９を介して接続されている。なお、上部接続導体９には、図示しない避雷器や計器用変成器が接続されることがある。

箱体１の正面側には、遮断用真空バルブ６よりも接点間距離の長い接離自在の一対の接点１０を有する断路用真空バルブ１１を絶縁材料でモールドして絶縁層１２を形成した円柱状の断路部１３が設けられている。断路部１３と遮断部８は並列配置され、これらの間は、板状の下部接続導体１４を絶縁材料でモールドして絶縁層１５を形成した楕円状の可動側接続部１６で接続されている。絶縁層７、１２、１５端は、遮断部８と断路部１３側が凸状の円錐状、可動側接続部１６側の両端が凹状の円錐状となっており、図示しない可撓性絶縁物を介し、それぞれ界面接続部１７、１８で接続されている。

絶縁層１５の図示下部側には、開口部１９が形成されており、固定架台２０に固定されている。開口部１９内には、真空バルブ６、１１の可動軸２１に連結された絶縁操作ロッド２２が収納され、操作機構２３に連結されている。可動軸２１は、下部接続導体１４に摺動接触する。また、絶縁層７、１２、１５の外周表面には、導電性塗料を塗布した接地層２４が設けられている。断路部１３の固定側には、隣接する盤との接続が行われる母線２５が接続されている。なお、正面側には、操作機構２３などを制御する制御部２６が設けられている。
特開２００３−３３３７１５号公報 （第５ページ、図１）

上記の従来の固体絶縁スイッチギヤにおいては、次のような問題がある。楕円状の可動側接続部１６の両端には、円柱状の遮断部８と断路部１３とが接続されるので、界面接続部１７、１８の電界分布が乱れることになる。即ち、遮断部８と断路部１３との界面接続部１７、１８の外周では、可動軸２１と接地層２４とが同軸電極配置であり、等電位線が同軸状に分布するようになるものの、遮断部８と断路部１３とが対向する部分では、同軸電極配置とならないので、同軸状の電界分布が乱れることになる。

このため、遮断部８と断路部１３間における界面接続部１７、１８での絶縁耐力が低下してしまう。界面接続部１７、１８は、絶縁層７、１２、１５の相互間を接続する部分であり、密着性のアンバランスが起きる可能性があり絶縁的には弱点部となり易い。そこで、特に、遮断部８と断路部１３とが対向する部分における界面接続部１７、１８の電界分布を改善し、優れた絶縁耐力を維持できることが望まれていた。なお、界面接続部１７、１８は、固体絶縁スイッチギヤの主絶縁を形成する主要絶縁部分である。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、界面接続部の電界分布を改善し、優れた絶縁耐力が得られる固体絶縁スイッチギヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の固体絶縁スイッチギヤは、絶縁材料でモールドされた第１の電気機器と、前記第１の電気機器と並列配置されるとともに、絶縁材料でモールドされた第２の電気機器と、前記第１の電気機器と前記第２の電気機器とをそれぞれ界面接続部で接続する絶縁材料でモールドされた可動側接続部と、前記可動側接続部の絶縁層内に埋め込まれたセラミックコンデンサとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、並列配置された遮断部と断路部とを接続する可動側接続部の絶縁層内に、セラミックコンデンサを埋め込んでいるので、界面接続部の電界分布が改善され、絶縁耐力を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る固体絶縁スイッチギヤを図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、図１には、固体絶縁スイッチギヤの遮断部、断路部および可動側接続部を示し、他の構成は従来と同様である。

図１に示すように、上部接続導体９には、接離自在の一対の接点５を有する遮断用真空バルブ６をエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドして絶縁層７を形成した円柱状の遮断部８が接続されている。また、遮断用真空バルブ６よりも接点間距離の長い接離自在の一対の接点１０を有する断路用真空バルブ１１を絶縁材料でモールドして絶縁層１２を形成した円柱状の断路部１３が遮断部８と並列配置されている。断路部１３には、母線２５が接続されている。

断路部１３と遮断部８の可動側間は、板状の下部接続導体１４を絶縁材料でモールドして絶縁層１５を形成した楕円状の可動側接続部１６で接続されている。絶縁層７、１２、１５端は、遮断部８と断路部１３側が凸状の円錐状、可動側接続部１６側の両端が凹状の円錐状となっており、図示しない可撓性絶縁物を介し、界面接続部１７、１８で接続されている。互いの界面接続部１７、１８は、同形状である。

そして、下部接続導体１４には、静電容量が数百ｐＦのセラミックコンデンサ３０が遮断部８と断路部１３の中間部に接続され、絶縁層１５内に埋め込まれている。セラミックコンデンサ３０の低圧側端子３１には、リード線３２が接続され、図示しない主回路の電圧検出装置に接続されている。

絶縁層１５の図示下部側には、開口部１９が形成されており、固定架台２０に固定されている。開口部１９内には、真空バルブ６、１１の可動軸２１に連結された絶縁操作ロッド２２が収納され、図示しない操作機構に連結されている。可動軸２１は、下部接続導体１４に摺動接触している。また、絶縁層７、１２、１５の外周表面には、導電性塗料を塗布した接地層２４が設けられている。なお、絶縁層１５の外周に設けられる接地層２４は、所定の沿面距離を持って低圧側端子３１を包囲するように設けられている。

これにより、遮断部８と断路部１３の中間部の絶縁層１５内には、エポキシ樹脂の比誘電率ε＝４〜６に比べて一桁以上大きい比誘電率を持つセラミックコンデンサ３０が埋め込まれているので、界面接続部１７、１８の電界分布が改善される。即ち、楕円状の可動側接続部１６において、遮断部８と断路部１３が対向する部分の等電位線が図示下方の下部接続導体１４側に片寄ろうとする。しかしながら、セラミックコンデンサ３０により図示上方の接地層２４側に押し上げられる。このため、界面接続部１７、１８の両端外周で形成されている同軸状の電界分布に、遮断部８と断路部１３が対向する部分も近づくことになり、界面接続部１７、１８全域での電界分布が改善されることになる。

一方、電源構成として、母線２５を電源側の共通母線とし、電力ケーブル４を負荷側とする所謂フィーダ盤とすると、断路部１３に遮断部８が直列接続され、断路部１３の二次側にセラミックコンデンサ３０による電圧検出をしているので、断路部１３の開閉を検出することができる。即ち、負荷側を点検する場合、先ず開路される遮断部８だけでなく、断路部１３の開路を検出できるので、点検作業が容易となる。

なお、セラミックコンデンサ３０により主回路の電圧検出ができるので、従来、上部接続導体９に設けられていた計器用変成器などの電圧検出が不要となる。

上記実施例１の固体絶縁スイッチギヤによれば、並列配置された遮断部８と断路部１３とを接続する可動側接続部１６の絶縁層１５内の遮断部８と断路部１３の中間部に、セラミックコンデンサ３０を埋め込んでいるので、遮断部８と断路部１３とが対向する部分の電界分布が改善され、弱点部となり易い界面接続部１７、１８の絶縁耐力を向上させることができる。

上記実施例１では、界面接続される電気機器を遮断部８（第１の電気機器）と断路部１３（第２の電気機器）とで説明したが、絶縁材料でモールドされた避雷器や計器用変流器などの電気機器を接続しても界面接続部１７、１８の絶縁耐力を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る固体絶縁スイッチギヤを図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、セラミックコンデンサを複数個直列接続したことである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、下部接続導体１４には、複数個を直列接続したセラミックコンデンサ３３が接続されている。全体の静電容量は数百ｐＦであり、それぞれのセラミックコンデンサ３３は略等間隔で接続されている。

これにより、複数個のセラミックコンデンサ３３が略等間隔で直列接続されているので、絶縁層１５の厚さ方向の電位分担を制御することができる。

上記実施例２の固体絶縁スイッチギヤによれば、実施例１による効果のほかに、セラミックコンデンサ３３が複数個直列接続されているので、絶縁層１５の厚さ方向の電位分担が制御でき、界面接続部１７、１８の電界分布が更に改善される。

次に、本発明の実施例３に係る固体絶縁スイッチギヤを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、セラミックコンデンサをリング状としたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、それぞれの界面接続部１７、１８を包囲するように、絶縁層１５内にリング状のセラミックコンデンサ３４が埋め込まれている。それぞれのセラミックコンデンサ３４は、図示上下の接続金具３５で接続され、一方が下部接続導体１４、他方が低圧側端子３１に接続されている。なお、セラミックコンデンサ３４は、実施例２のように複数個を直列接続してもよい。

上記実施例３の固体絶縁スイッチギヤによれば、実施例１による効果のほかに、それぞれの界面接続部１７、１８で形成される等電位線が同軸状になり易く、電界分布が更に改善される。

本発明の実施例１に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図。 本発明の実施例２に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図。 本発明の実施例３に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を示す要部断面図。 従来の固体絶縁スイッチギヤの構成を一部断面して示す側面図。

符号の説明

１ 箱体
２ ケーブルヘッド
３ 貫通形変流器
４ 電力ケーブル
５、１０ 接点
６、１１ 真空バルブ
７、１２、１５ 絶縁層
８ 遮断部
９ 上部接続導体
１３ 断路部
１４ 下部接続導体
１６ 可動側接続部
１７、１８ 界面接続部
１９ 開口部
２０ 固定架台
２１ 可動軸
２２ 絶縁操作ロッド
２３ 操作機構
２４ 接地層
２５ 母線
２６ 制御部
３０、３３、３４ セラミックコンデンサ
３１ 低圧側端子
３２ リード線
３５ 接続金具

Claims (5)

1. 絶縁材料でモールドされた第１の電気機器と、
   前記第１の電気機器と並列配置されるとともに、絶縁材料でモールドされた第２の電気機器と、
   前記第１の電気機器と前記第２の電気機器とをそれぞれ界面接続部で接続する絶縁材料でモールドされた可動側接続部と、
   前記可動側接続部の絶縁層内に埋め込まれたセラミックコンデンサとを備えたことを特徴とする固体絶縁スイッチギヤ。
2. 前記セラミックコンデンサは、複数個直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の固体絶縁スイッチギヤ。
3. 前記セラミックコンデンサをリング状とし、前記界面接続部を包囲するように配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体絶縁スイッチギヤ。
4. 前記第１の電気機器、前記第２の電気機器および前記可動側接続部の外周表面に接地層を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の固体絶縁スイッチギヤ。
5. 前記第１の電気機器を真空バルブをモールドした遮断部として負荷側のケーブルに接続し、
   前記第２の電気機器を、前記第１の電気機器の真空バルブよりも長い接点間距離を有する真空バルブをモールドした断路部として電源側の母線に接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の固体絶縁スイッチギヤ。

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