JP2013135578A - 油入機器 - Google Patents

Abstract

【課題】油入機器の小型化を図る。
【解決手段】絶縁油１１が充填された金属容器１０と、金属容器１０の内部に収容され所定の電圧が印加される高電圧導体と、高電圧導体を金属容器１０に絶縁支持し、高電圧導体の延在方向の一方側に凸面および他方側に凹面を有する絶縁支持部材３０と、金属容器１０および絶縁支持部材３０と高電圧導体との間の電界を緩和する電界緩和シールド８１とを備える。電界緩和シールド８１は、絶縁支持部材３０の凹面側の開放端より内側の領域である凹面内側領域３１において、凹面との間の絶縁距離を維持するように縦断面テーパ状の外形を少なくとも一部に有し、かつ、絶縁支持部材３０の凹面側の開放端より外側の領域である凹面外側領域３２において最大径部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油入機器に関し、特に、高電圧が印加される油入機器に関する。

油入機器の接続部の構造を開示した先行文献として、特開２００７―１２９８５１号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造においては、片側に凸面および他側に凹面を有する１枚のコーン形絶縁スペーサを用いて絶縁性ガスと絶縁油とを区分することにより、上記接続構造の軸方向長さを従来のガス油ブッシングを使用した場合に比べて縮小している。

特開２００７―１２９８５１号公報

特許文献１に記載された接続構造においては、コーン形絶縁スペーサの凹面側の電界が高い場合、接続部を覆うように電界緩和シールドを取り付けて接続部の電界を緩和している。このとき、接続部の位置をコーン形絶縁スペーサの凹面側に位置した接続部容器のフランジよりも変圧器側に近づけている。そのため、接続構造の軸方向の長さをさらに縮小できる余地がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、さらに小型化を図れる油入機器を提供することを目的とする。

本発明に基づく油入機器は、絶縁油が充填された金属容器と、金属容器の内部に収容され所定の電圧が印加される高電圧導体と、高電圧導体を金属容器に絶縁支持し、高電圧導体の延在方向の一方側に凸面および他方側に凹面を有する絶縁支持部材と、金属容器および絶縁支持部材と高電圧導体との間の電界を緩和する電界緩和シールドとを備える。電界緩和シールドは、絶縁支持部材の凹面側の開放端より内側の領域である凹面内側領域において、凹面との間の絶縁距離を維持するように縦断面テーパ状の外形を少なくとも一部に有し、かつ、絶縁支持部材の凹面側の開放端より外側の領域である凹面外側領域において最大径部を有する。

本発明によれば、油入機器の小型化を図れる。

本発明の実施形態１に係る油入機器の構成を示す断面図である。 同実施形態に係る高電圧導体の接続構造を示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る油入機器の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る油入機器の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態１に係る油入機器について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る油入機器の構成を示す断面図である。図２は、本実施形態に係る高電圧導体の接続構造を示す側面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態１に係る油入機器は、絶縁油１１が充填された円筒状の金属容器１０と、金属容器１０の内部に収容され所定の電圧が印加される高電圧導体とを備える。また、油入機器は、高電圧導体を金属容器１０に絶縁支持して高電圧導体の延在方向の一方側に凸面および他方側に凹面を有する絶縁支持部材３０と、金属容器１０および絶縁支持部材３０と高電圧導体との間の電界を緩和する電界緩和シールド８１とを備えている。

本実施形態に係る油入機器は、他の油入機器と接続されている。他の油入機器は、絶縁油２１が充填された円筒状の金属容器２０と、金属容器２０の内部に収容され所定の電圧が印加される高電圧導体とを備える。また、他の油入機器は、高電圧導体を金属容器２０に絶縁支持して高電圧導体の延在方向の一方側に凸面および他方側に凹面を有する絶縁支持部材３０と、金属容器２０と高電圧導体との間の電界を緩和する電界緩和シールド８２とを備えている。

すなわち、絶縁支持部材３０は、本実施形態に係る油入機器と他の油入機器とに共有されている。絶縁支持部材３０は、径方向の端部に平坦部を有している。絶縁支持部材３０の平坦部が、金属容器１０の継手部と金属容器２０の継手部との間に挟持されることにより、絶縁支持部材３０が金属容器１０および金属容器２０に対して固定されている。絶縁支持部材３０は、固体絶縁物から形成されている。

図１の点線で示す絶縁支持部材３０の凹面側の開放端の位置より内側の領域を凹面内側領域３１とする。一方、絶縁支持部材３０の凹面側の開放端の位置より外側の領域を凹面外側領域３２とする。

なお、本実施形態においては、油入機器と他の油入機器とを接続したが、これに限られず、油入機器とガス絶縁電気機器とを接続してもよい。この場合、金属容器２０内に、たとえばＳＦ₆ガスなどの絶縁ガスが充填される。

図１，２に示すように、本実施形態に係る油入機器の高電圧導体は、主導体４１と接続導体５０と中間導体６１とから構成されている。主導体４１は、金属容器１０の中心軸上に延在するように円柱状に設けられている。主導体４１の末端部には、中間導体６１と接続するための雌ねじ部が設けられている。

接続導体５０は、絶縁支持部材３０の中心軸上に延在するように略円柱状に設けられ、絶縁支持部材３０と連結されている。接続導体５０の一方端側は、本実施形態に係る油入機器内に位置し、他方端側は、他の油入機器内に位置している。すなわち、接続導体５０は、本実施形態に係る油入機器と他の油入機器とに共有されている。

図２に示すように、接続導体５０の一方端には、中間導体６１と接続するための切欠部が設けられ、この切欠部から外側面に至る貫通孔が設けられている。同様に、接続導体５０の他方端には、後述する他の油入機器の中間導体６２と接続するための切欠部が設けられ、この切欠部から外側面に至る貫通孔が設けられている。

中間導体６１は、側面視において互いに直交する長手部と短手部とを含むＬ字状の外形を有している。中間導体６１の短手部における断面形状は円形である。中間導体６１の短手部には、接続導体５０の雌ねじ部に対応する位置に貫通孔が設けられている。中間導体６１の長手部には、接続導体５０の一方端側の切欠部の貫通孔に対応する位置に雌ねじ部が設けられている。

主導体４１と中間導体６１とは、中間導体６１の短手部の貫通孔に挿通されて主導体４１の雌ねじ部と螺合するボルト７３により締結されている。中間導体６１と接続導体５０とは、接続導体５０の一方端側の貫通孔に挿通されて中間導体６１の雌ねじ部と螺合するボルト７１により締結されている。このように締結された状態で、主導体４１と中間導体６１と接続導体５０との各中心軸は略一致している。

他の油入機器の高電圧導体も同様に、主導体４２と接続導体５０と中間導体６２とから構成されている。主導体４２は、金属容器２０の中心軸上に延在するように円柱状に設けられている。主導体４２の末端部には、中間導体６２と接続するための雌ねじ部が設けられている。

中間導体６２は、側面視において互いに直交する長手部と短手部とを含むＬ字状の外形を有している。中間導体６２の短手部における断面形状は円形である。中間導体６２の短手部には、接続導体５０の雌ねじ部に対応する位置に貫通孔が設けられている。中間導体６２の長手部には、接続導体５０の他方端側の切欠部の貫通孔に対応する位置に雌ねじ部が設けられている。

主導体４２と中間導体６２とは、中間導体６２の短手部の貫通孔に挿通されて主導体４２の雌ねじ部と螺合する図示しないボルトにより締結されている。中間導体６２と接続導体５０とは、接続導体５０の他方端側の貫通孔に挿通されて中間導体６２の雌ねじ部と螺合するボルト７２により締結されている。このように締結された状態で、主導体４２と中間導体６２と接続導体５０との各中心軸は略一致している。

電界緩和シールド８１は、凹面内側領域３１において、凹面との間の絶縁距離を維持するように縦断面テーパ状の外形を少なくとも一部に有し、かつ、凹面外側領域３２において最大径部を有している。電界緩和シールド８１は、接続導体５０の一方端から径方向に延設されたシールド支持体８３と連結されて支持されている。

また、電界緩和シールド８１は、凹面内側領域３１における電界緩和シールド８１と絶縁支持部材３０との間の距離Ｌが、凹面外側領域３２に近づくにしたがって大きくなるように形成されている。本実施形態では、電界緩和シールド８１は縦断面において、凹面内側領域３１にて一様なテーパ状の外形を有し、凹面外側領域３２にて略平行な外形を有している。

本実施形態においては、電界緩和シールド８１は、金属製の基材と、この基材の表面に設けられた絶縁部とを含む。絶縁部としては、たとえば、絶縁紙、または、エポキシ系樹脂もしくはフッ素系樹脂などの絶縁塗料などの絶縁物から構成されている。このように絶縁部を設けることにより、電界緩和シールド８１の絶縁性能を向上できる。

他の油入機器においては、電界緩和シールド８２が縦断面において略平行な外形を有している。電界緩和シールド８２は、接続導体５０の他方端から径方向に延設されたシールド支持体８４と連結されて支持されている。

上記のように、電界の高くなる凹面内側領域３１において絶縁支持部材３０との絶縁距離を維持しつつ電界緩和シールド８１を配置することにより、金属容器１０および絶縁支持部材３０と高電圧導体との間の電界を緩和しつつ、電界緩和シールド８１を配置するために必要な高電圧導体の軸方向の長さを低減して油入機器の小型化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、高電圧導体を主導体４１と接続導体５０と中間導体６１とから構成したが、高電圧導体の構成はこれに限られず、たとえば、主導体４１と接続導体５０とを直接接続して構成してもよい。

以下、本発明の実施形態２に係る油入機器について図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る油入機器は、絶縁バリアが設けられている点のみ実施形態１に係る油入機器と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態２)
図３は、本発明の実施形態２に係る油入機器の構成を示す断面図である。図３に示すように、本発明の実施形態２に係る油入機器においては、電界緩和シールド８１の外周部のうち凹面外側領域３２に位置する部分に、電界緩和シールド８１と所定の間隔を置いて絶縁バリア９１が設けられている。

具体的には、凹面外側領域３２に位置する電界緩和シールド８１の外側に、スペーサ９３を介して円筒状の絶縁バリア９１が取り付けられている。凹面外側領域３２のみに絶縁バリア９１を設ける理由は、凹面内側領域３１に絶縁バリアを設けた場合、絶縁バリアと絶縁支持部材３０との間の絶縁距離を確保することができないためである。

他の油入機器においても同様に、電界緩和シールド８２の外側に、スペーサ９４を介して円筒状の絶縁バリア９２が取り付けられている。絶縁バリア９１および絶縁バリア９２は、プレスボードなどの絶縁紙から形成されている。

このように絶縁バリア９１を設けることにより、絶縁バリア９１と電界緩和シールド８１との間に形成される油隙によって破壊電圧を高めることができる。その結果、絶縁支持部材３０の凹面側の絶縁耐圧を高くすることができる。

以下、本発明の実施形態３に係る油入機器について図を参照して説明する。なお、本実施形態に係る油入機器は、電界緩和シールドが別体で設けられている点のみ実施形態１に係る油入機器と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態３)
図４は、本発明の実施形態３に係る油入機器の構成を示す断面図である。図４に示すように、本発明の実施形態３に係る油入機器においては、電界緩和シールドは、凹面内側領域３１に位置する電界緩和シールド１８１と凹面外側領域３２に位置する電界緩和シールド１８５とで別体で構成されている。

電界緩和シールド１８１は、凹面内側領域３１において、凹面との間の絶縁距離を維持するように縦断面テーパ状の外形を少なくとも一部に有している。電界緩和シールド１８１は、凹面内側領域３１における電界緩和シールド１８１と絶縁支持部材３０との間の距離Ｌ₁が、凹面外側領域３２に近づくにしたがって大きくなるように形成されている。本実施形態では、電界緩和シールド１８１は縦断面において、テーパ状の部分と略平行な部分とを有している。電界緩和シールド１８１は、接続導体５０の一方端から径方向に延設されたシールド支持体１８３と連結されて支持されている。

電界緩和シールド１８５は、凹面外側領域３２において最大径部を有している。すなわち、電界緩和シールド１８５は、電界緩和シールド１８１より大きな外径を有している。電界緩和シールド１８５は、中間導体６１のから径方向に延設されたシールド支持体１８６と連結されて支持されている。本実施形態では、電界緩和シールド１８５は縦断面において外側に凸状の湾曲した外形を有している。

本実施形態においては、電界緩和シールド１８１，１８５は、金属製の基材と、この基材の表面に設けられた絶縁部とを含む。絶縁部としては、たとえば、絶縁紙、または、エポキシ系樹脂もしくはフッ素系樹脂などの絶縁塗料などの絶縁物から構成されている。このように絶縁部を設けることにより、電界緩和シールド１８１，１８５の絶縁性能を向上できる。

他の油入機器においては、電界緩和シールド１８２が縦断面において略平行な外形を有している。電界緩和シールド１８２は、接続導体５０の他方端から径方向に延設されたシールド支持体１８４と連結されて支持されている。

上記のように、電界の高くなる凹面内側領域３１において絶縁支持部材３０との絶縁距離を維持しつつ電界緩和シールド１８１を配置することにより、金属容器１０および絶縁支持部材３０と高電圧導体との間の電界を緩和しつつ、電界緩和シールド１８１を配置するために必要な高電圧導体の軸方向の長さを低減して油入機器の小型化を図ることができる。

本実施形態においては、電界緩和シールド１８５の外周部に、電界緩和シールド１８５と所定の間隔を置いて絶縁バリア１９１が設けられている。具体的には、電界緩和シールド１８５の外側に、スペーサ１９３を介して円筒状の絶縁バリア１９１が取り付けられている。

他の油入機器においても同様に、電界緩和シールド１８２の外側に、スペーサ１９４を介して円筒状の絶縁バリア１９２が取り付けられている。絶縁バリア１９１および絶縁バリア１９２は、プレスボードなどの絶縁紙から形成されている。

このように絶縁バリア１９１を設けることにより、絶縁バリア１９１と電界緩和シールド１８５との間に形成される油隙によって破壊電圧を高めることができる。その結果、絶縁支持部材３０の凹面側の絶縁耐圧を高くすることができる。なお、絶縁バリア１９１は必ずしも設けられなくてもよい。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０，２０ 金属容器、１１，２１ 絶縁油、３０ 絶縁支持部材、３１ 凹面内側領域、３２ 凹面外側領域、４１，４２ 主導体、５０ 接続導体、６１，６２ 中間導体、７１，７２，７３ ボルト、８１，８２，１８１，１８２，１８５ 電界緩和シールド、８３，８４，１８３，１８４，１８６ シールド支持体、９１，９２，１９１，１９２ 絶縁バリア、９３，９４，１９３，１９４ スペーサ。

Claims (4)

1. 絶縁油が充填された金属容器と、
   前記金属容器の内部に収容され所定の電圧が印加される高電圧導体と、
   前記高電圧導体を前記金属容器に絶縁支持し、前記高電圧導体の延在方向の一方側に凸面および他方側に凹面を有する絶縁支持部材と、
   前記金属容器および前記絶縁支持部材と前記高電圧導体との間の電界を緩和する電界緩和シールドと
   を備え、
   前記電界緩和シールドは、前記絶縁支持部材の前記凹面側の開放端より内側の領域である凹面内側領域において、前記凹面との間の絶縁距離を維持するように縦断面テーパ状の外形を少なくとも一部に有し、かつ、前記絶縁支持部材の前記凹面側の開放端より外側の領域である凹面外側領域において最大径部を有する、油入機器。
2. 前記電界緩和シールドの外周部のうち前記凹面外側領域に位置する部分に、前記電界緩和シールドと所定の間隔を置いて絶縁バリアが設けられている、請求項１に記載の油入機器。
3. 前記電界緩和シールドは、前記凹面内側領域に位置する部分と前記凹面外側領域に位置する部分とで別体で構成されている、請求項１または２に記載の油入機器。
4. 前記電界緩和シールドが、金属製の基材と、該基材の表面に設けられた絶縁部とを含む、請求項１から３のいずれかに記載の油入機器。

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