JP2013183477A

JP2013183477A - ガス絶縁高電圧機器

Info

Publication number: JP2013183477A
Application number: JP2012043787A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sato; 正幸佐藤; Hideaki Shirai; 英明白井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】耐震設計をより簡素化することでコストを低減できるガス絶縁高電圧機器を提供する。
【解決手段】接地タンク１内部で長手方向に沿って所定間隔毎に配された支持絶縁物５によって高電圧導体３を接地タンク１に絶縁支持する。支持絶縁物５と高電圧導体３との接続については、従来のように埋め込み電極や接続導体を用いることなく、緩衝部材２を用いて支持絶縁物５と高電圧導体３とを接続する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、耐震設計をより簡素化することでコストを低減できるガス絶縁高電圧機器に関する。

ガス絶縁高電圧機器においては、コスト低減のため、絶縁設計の最適化や、機器の三相一括化などによる一層の縮小化が望まれている。ガス絶縁高電圧機器の大きさは、基本的に絶縁設計及び放熱設計で決まる。

図５に、従来のガス絶縁高電圧機器の構造を示す。
このガス絶縁高電圧機器５０では、円筒状の接地タンク１の内部に、電力を送電する高電圧導体３が接地タンク１と同軸状に配置される。すなわち、接地タンク１の長手方向に所定間隔毎に配された支持絶縁物５によって高電圧導体３が接地タンク１に絶縁支持され、かつ高電圧導体３と接地タンク１の同軸性が保持されている。また、接地タンク１同士は連結部７で連結され、この連結部７において支持絶縁物５が接地タンク１に固定されている。さらに、接地タンク１の内部には絶縁ガス１３が封入されており、内部の絶縁性能が維持される。また、連結部７近傍にはオーリング１７が設けられ、ガスシールにより機器内部の高圧ガスを密封している。

高電圧導体３と支持絶縁物５とは、次のようにして接続される。まず、支持絶縁物５の中央部に設けられた埋め込み電極９の両面に接続導体１１を接続する。次に、隣り合う支持絶縁物５に接続された対向する接続導体１１の間に、高電圧導体３を挿入して、高電圧導体３を支持絶縁物５と接続する。

ガス絶縁高電圧機器５０の耐震設計は、例えば、埋め込み電極９に取付けられている接続導体１１と高電圧導体３との間に、１０〜２０ｍｍの隙間１５を設けることにより行われる。この隙間１５により、地震で発生する軸方向の振動、および遮断器や断路器等の開閉器を操作したときの振動を吸収している。

図６に、従来の他のガス絶縁高電圧機器の構造を示す。
このガス絶縁高電圧機器６０は、接地タンク１の一部を蛇腹部１９とした以外はガス絶縁高電圧機器５０と同様に構成されている。この蛇腹部１９によって地震による振動および開閉器を操作することによる振動を吸収している。

特開平３−４５１１１号公報

上記のように、地震による振動および開閉器を操作することによる振動は、接地タンク１においては蛇腹部１９により、また高電圧導体３においては隙間１５により吸収している。このため、ガス絶縁高電圧機器５０，６０の構造をある程度複雑にせざるを得なくなっている。特に、図６に示す蛇腹部１９は、内部の高圧ガスにも耐えられる構造とする必要があるため、特殊な技術を要し、部品としてのコストが高いものとなっている。

このように従来のガス絶縁高電圧機器５０，６０は、必要な耐震設計構造を有しているためコスト高となっている。コスト高の原因となっている複雑な形状を有する耐震設計に対して、これまでは有効な耐震設計の代替案はなされていなかった。

本発明の実施形態は、上記の課題を解決するためになされたものであり、耐震設計をより簡素化することでコストを低減できるガス絶縁高電圧機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の実施形態のガス絶縁高電圧機器は、円筒状の接地タンクの内部で高電圧導体が支持絶縁物により接地タンクから絶縁支持されるガス絶縁高電圧機器において、前記高電圧導体と前記支持絶縁物との間及び／又は前記接地タンクと前記支持絶縁物との間に、緩衝構造を形成したことを特徴とする。

第１の実施形態のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。第２の実施形態のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。第３の実施形態のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。第４の実施形態のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。従来のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。従来の別のガス絶縁高電圧機器を示す構成図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

［第１の実施形態］
（構成）
図１に示すように、第１の実施形態のガス絶縁高電圧機器１０は、円筒状の接地タンク１内部で長手方向に沿って所定間隔毎に配された支持絶縁物５によって高電圧導体３が接地タンク１に絶縁支持され、かつ高電圧導体３と接地タンク１の同軸性が保持されている。また、接地タンク１同士は連結部７で連結され、この連結部７において支持絶縁物５が接地タンク１に固定されている。さらに、接地タンク１の内部には絶縁ガス１３が封入されており、連結部７近傍に設けられたオーリング１７によって、機器内部の高圧ガスを密封している。

また、本実施形態では、支持絶縁物５と高電圧導体３とを接続する際に、従来のように埋め込み電極や接続導体を用いることなく緩衝部材２を用い、この緩衝部材２で支持絶縁物５と高電圧導体３とを接続することにより緩衝構造を形成している。緩衝部材２としては、導電性のゴム材料を好適に使用することができる。

（作用、効果）
ガス絶縁高電圧機器１０では、埋め込み電極および接続導体を用いる構造ではなく、緩衝部材２を適用して支持絶縁物５と高電圧導体３とを接続したので、高電圧導体３に伝達される地震による振動または開閉操作による振動を緩衝部材２によって吸収することができる。また、埋め込み電極および接続導体を使用していないため、この部品に係る費用を削減することができる。

さらに、以下のような製造コスト低減の利点も得られる。即ち、従来、図５に示す支持絶縁物５の製作時においては、高温の液化樹脂を型に流し込み、あらかじめ型の内部に設置した埋め込み電極９と同時に樹脂を硬化させて固体の支持絶縁物５を製作していた。したがって、埋め込み電極９と支持絶縁物５の界面において、剥離または微小ボイドが発生することがあり、これが原因となって部分放電が発生する可能性があった。このため、剥離または微小ボイドを生じないように必要な界面処理技術を施す必要があり、この界面処理に係る費用も機器のコストアップにつながる要素となっていた。

しかし、本実施形態による緩衝部材２を用いれば、支持絶縁物５の製作の際にあらかじめ緩衝部材２を型の内部に設置する必要がなく、このため界面処理も不要になる。したがって、比較的コストの高い界面処理作業を実施する必要がなく、その結果、機器の製造コストを大幅に低減することが可能になる。

また、緩衝部材２を導電性のゴム材料とすれば、ゴムの弾力性を利用して支持絶縁物５との接合面の密着性が良好な状態に保つことができ、部分放電の発生原因である剥離または微小ボイドが接合面に発生することなくガス絶縁高電圧機器１０を製造することができる。

以上により、耐震設計をより簡素なものとして構成し、機器の製造コストを下げることができるガス絶縁高電圧機器１０を提供することができる。

［第２の実施形態］
（構成）
以下の実施形態においては、第１の実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図２に示すように、第２の実施形態のガス絶縁高電圧機器２０は、支持絶縁物５の一部に高圧シールド電極４を設け、緩衝部材２を通して高電圧導体３と電気的に接続した以外は、第１の実施形態と同様に構成されている。

（作用、効果）
ガス絶縁高電圧機器２０では、支持絶縁物５の一部に、高電圧導体３と同じ電位の高圧シールド電極４を配置しているため、そのシールド効果によって、高圧シールド電極４の近傍であり中心軸側である部位の電界は低減される。このため、仮に、緩衝部材２として支持絶縁物５との密着性が悪く界面に剥離または微小ボイドが形成されるような安価で品質の悪い材料を適用した場合であっても、部分放電が発生するような電界にまで緩衝部材２近傍の電界が上昇しにくくなる。よって、絶縁信頼性の良好なガス絶縁高電圧機器２０を提供することができる。

［第３の実施形態］
（構成）
図３に示すように、第３の実施形態のガス絶縁高電圧機器３０は、第１の実施形態と同様に、接地タンク１の内部に、高電圧導体３が支持絶縁物５によって接地タンク１と同軸状に配置されるとともに、絶縁ガス１３が封入されている。

また、本実施形態では、ガス絶縁高電圧機器５０と同様に、支持絶縁物５の中央部に設けられた埋め込み電極９の両面に形成された接続導体１１を用い、隣り合う支持絶縁物５に接続された対向する接続導体１１の間に高電圧導体３が挿入され、高電圧導体３を支持絶縁物５とが接続されている。

さらに、本実施形態では、支持絶縁物５の最外郭に緩衝体６を形成し、この緩衝体６を介して接地タンク１と支持絶縁物５とを接続することにより緩衝構造を形成している。緩衝体６としては、第１の実施形態で用いた緩衝部材２と同一または類似の材料を適用することができる。また、緩衝体６に機器内部の高圧ガスをシールする機能を併せて持たせることもできる。

（作用、効果）
ガス絶縁高電圧機器３０では、支持絶縁物５と接地タンク１とを緩衝体６を介して接続しているため、接地タンク１から伝達してきた地震による振動または開閉操作による振動は、この緩衝体６により吸収することができる。また、接地タンク１と接地タンク１との間を緩衝体６のみで接続しているため、隣接する接地タンク１と接地タンク１との間で軸方向に伝達する振動に対しても緩衝体６によって吸収できる。

従って、接地タンク１に伝達する地震等による振動を吸収するために、図６に示すような蛇腹部１９を各所に配置する必要がなくなる。よって、製造費の高価な蛇腹部１９が不要となるため、安価なガス絶縁高電圧機器３０を提供することができる。

また緩衝体６として機器内部の高圧ガスを密封する機能を付加すれば、ガスシールのために従来使用していたオーリングが不要になり、部品点数を削減することができる。また、機器の長期運転に亘って絶縁ガス１３が漏れないため、内部の絶縁信頼性が維持されたガス絶縁高電圧機器３０を提供することができる。

以上により、耐震設計をより簡素なものとして構成し、機器の製造コストを下げることができるガス絶縁高電圧機器３０を提供することができる。

［第４の実施形態］
（構成）
図４に示すように、第４の実施形態のガス絶縁高電圧機器４０は、支持絶縁物５の一部に接地シールド電極８を設け、緩衝体６を通して接地シールド電極８を接地タンク１と電気的に接続した以外は、第３の実施形態と同様に形成されている。

（作用、効果）
ガス絶縁高電圧機器４０では、支持絶縁物５の一部に、接地タンク１と同じ電位の接地シールド電極８を配置しているため、そのシールド効果によって、接地シールド電極８の近傍であり径方向外側にある緩衝体６の電界は低減される。このため、仮に、緩衝体６として支持絶縁物５との密着性が悪く、界面に剥離または微小ボイドが形成されるような安価で品質の悪い材料を適用した場合であっても、部分放電が発生するような電界にまで緩衝体６近傍の電界が上昇しにくくなる。従って、絶縁信頼性の良好なガス絶縁高電圧機器４０を提供することができる。

[その他の実施形態]
以上、第１乃至第４の実施形態を説明したが、これらの実施形態を互いに組み合わせることもできる。即ち、緩衝部材２を用いて支持絶縁物５と高電圧導体３と接続した第１の実施形態のガス絶縁高電圧機器１０において、支持絶縁物５の最外郭に緩衝体６を形成し、この緩衝体６を介して接地タンク１と支持絶縁物５とを接続したり、さらに、支持絶縁物５の一部に接地シールド電極８を設け、緩衝体６を通して接地シールド電極８を接地タンク１と電気的に接続したりすることもできる。

また、支持絶縁物５の一部に高圧シールド電極４を設け、緩衝部材２を通して高電圧導体３と電気的に接続した第２の実施形態のガス絶縁高電圧機器２０において、支持絶縁物５の最外郭に緩衝体６を形成し、この緩衝体６を介して接地タンク１と支持絶縁物５とを接続したり、さらに、支持絶縁物５の一部に接地シールド電極８を設け、緩衝体６を通して接地シールド電極８を接地タンク１と電気的に接続したりすることもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…接地タンク
２…緩衝部材
３…高電圧導体
４…高圧シールド電極
５…支持絶縁物
６…緩衝体
７…連結部
８…接地シールド電極
９…埋め込み電極
１０…ガス絶縁高電圧機器
１１…接続導体
１３…絶縁ガス
１５…隙間
１７…オーリング
１９…蛇腹部
２０…ガス絶縁高電圧機器
３０…ガス絶縁高電圧機器
４０…ガス絶縁高電圧機器
５０…ガス絶縁高電圧機器
６０…ガス絶縁高電圧機器

Claims

円筒状の接地タンクの内部で高電圧導体が支持絶縁物により接地タンクから絶縁支持されるガス絶縁高電圧機器において、前記高電圧導体と前記支持絶縁物との間及び／又は前記接地タンクと前記支持絶縁物との間に、緩衝構造を形成したことを特徴とするガス絶縁高電圧機器。
前記緩衝構造は、前記支持絶縁物と前記高電圧導体とを緩衝部材を介して接続してなることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁高電圧機器。
前記支持絶縁物の一部に高圧シールド電極を形成し、当該高圧シールド電極は前記緩衝部材を通して前記高電圧導体と電気的に接続したことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁高電圧機器。
前記緩衝部材として導電性のゴム材料を使用したことを特徴とする請求項２又は３記載のガス絶縁高電圧機器。
前記緩衝構造は、前記支持絶縁物の最外郭に緩衝体を形成し、前記接地タンクと前記支持絶縁物とを前記緩衝体を介して接続してなることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁高電圧機器。
前記支持絶縁物の一部に接地シールド電極を形成し、当該接地シールド電極を前記緩衝体を通して前記接地タンクと電気的に接続したことを特徴とする請求項５記載のガス絶縁高電圧機器。
前記緩衝体が機器内部の高圧ガスをシールする機能を有することを特徴とする請求項５または６記載のガス絶縁高電圧機器。