JP2013247144A

JP2013247144A - コンデンサユニットおよびガス絶縁遮断器

Info

Publication number: JP2013247144A
Application number: JP2012117702A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Sato; 正幸佐藤; Masaru Nozawa; 優野澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】複数のコンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高電界を緩和させる。
【解決手段】実施形態のコンデンサユニット２０ａは、誘電体の周囲を絶縁体で被覆した複数のコンデンサ素子１−１〜１−ｎを直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体１と、各々のコンデンサ積層体１を収納する絶縁筒３と、複数のコンデンサ積層体１の両端部を接続電極２を介して接続するシールド電極４と、比誘電率が１より大きく４以下で絶縁筒３の内面を覆う内面被覆１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、変電所等で使用される遮断器の遮断接点に設けられるコンデンサユニットおよびガス絶縁遮断器に関する。

近年の高電圧絶縁についての技術革新に伴って、ガス絶縁高電圧機器は年々小型化の要望が高まっている。一方、ガス絶縁開閉装置の一つであるガス絶縁遮断器の遮断接点には、極間の電圧分担率の均等化の為、遮断接点と並列にコンデンサユニットを設けることがある。

なお、複数のコンデンサ素子を直列接続してなるコンデンサ素子列と、このコンデンサ素子列を収納する絶縁容器とを備えたコンデンサ装置において、絶縁容器内に複数のコンデンサ素子列が収納され、この複数のコンデンサ素子列が並列に接続されていることが知られている。

特開平０６−３３８４３６号公報

上述したコンデンサユニットの構成方法の従来例を図９に示し、図９のコンデンサユニットを備えたガス絶縁遮断器の従来例を図１０に示す。すなわち、セラミックス等の高誘電率材で構成された誘電体をエポキシ樹脂等の絶縁体でモールドし、電極を接合してなるコンデンサ素子（１ｘ−１、１ｘ−２、・・・１ｘ−ｎ）を、所定の個数積層してコンデンサ積層体１ｘを構成する。このコンデンサ積層体１ｘを絶縁筒３に収納し、さらにコンデンサ積層体１ｘの両端には、接続電極２を介してシールド電極４が構成されることでコンデンサユニット２０ｘとする。

このようなコンデンサユニット２０ｘを遮断接点３４と並列に接続して、ガス絶縁遮断器３０ｘを提供する方法が提案されている。この方法では、直列に接続するコンデンサ素子１ｘ−１、１ｘ−２、・・・１ｘ−ｎの個数を調整することによって、必要とする静電容量および耐電圧性能のコンデンサユニット２０ｘを構成するものである。

上述したようなコンデンサユニット２０ｘにおいては、コンデンサユニット２０ｘを製造組立する場合に、コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎおよび接続電極２を絶縁筒３内部に挿入する際の、径方向へのズレを抑制することができる。コンデンサユニット２０ｘはこのような構成であるため、コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの外面と絶縁筒３の内面との間隔は１ｍｍ以下となり、微小ギャップを形成する可能性が高い。

一般的に、金属と絶縁物との間隔が１ｍｍ以下の微小ギャップでは、金属と固体絶縁物と気体絶縁物の３つの材料が非常に近い距離で接触するトリプルジャンクションが形成され、このトリプルジャンクションでは電界が集中して高電界を形成することが知られており、この高電界が原因で絶縁破壊が発生する危険性が高い。

図９に示すトリプルジャンクション６ｘは、上記のような金属と固体絶縁物と気体絶縁物との３材料が形成するトリプルジャンクションではないが、誘電率の異なる２種の固体絶縁物（絶縁筒３内部の表面とコンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの表面）と気体絶縁物の３材料が１点で交わるトリプルジャンクションとなっている。トリプルジャンクション６ｘは、金属が形成するトリプルジャンクションと同様に電界が集中して高電界を形成する可能性がある。特に２種の固体絶縁物の誘電率の比率が１対６以上に大きくなる場合、金属が形成するトリプルジャンクションに匹敵するほど電界が高くなる可能性があった。

図１０に示すように、上述したようなコンデンサユニット２０ｘをガス絶縁遮断器３０ｘに適用した場合、さらに、主回路の遮断接点３４である高圧電極３２と低圧電極３３の位置の近くに、高電界トリプルジャンクション９ｘが形成される。この高電界トリプルジャンクション９ｘでは、トリプルジャンクション６ｘに比べて、より電界集中の作用が高くなる可能性が高かった。

したがって、上述したようなトリプルジャンクション６ｘまたは高電界トリプルジャンクション９ｘにおける高電界が原因で部分的な放電が発生し、さらには絶縁破壊が発生する危険性があるため、コンデンサユニット２０ｘの小型化の阻害要因となっており、ガス絶縁遮断器３０ｘの全体での小型化の阻害要因にもなっていた。

このようなトリプルジャンクション６ｘまたは高電界トリプルジャンクション９ｘの電界を低減させるための具体的な提案はなされておらず、現在はトリプルジャンクション６ｘまたは高電界トリプルジャンクション９ｘの電界が高電界とならないような低い定格電圧での機器適用に限られている。

実施形態が解決しようとする課題は、複数のコンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高電界を緩和させるコンデンサユニットおよびガス絶縁遮断器を提供することである。

上記課題を解決するために、一つの実施形態のコンデンサユニットは、誘電体の周囲を第１の絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、比誘電率が１より大きく４以下で、前記絶縁筒の内面を覆う内面被覆と、を備えることを特徴とする。

また、一つの実施形態のガス絶縁遮断器は、誘電体の周囲を第１の絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、比誘電率が１より大きく４以下で前記絶縁筒の内面を覆う内面被覆と、を備えるコンデンサユニットと、遮断接点を有する主回路と、絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、前記容器内で、前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続したことを特徴とする。

上記課題を解決するために、他の実施形態のコンデンサユニットは、誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、前記絶縁筒と前記コンデンサ素子との隙間を満たす絶縁油と、を備えることを特徴とする。

また、他の実施形態のガス絶縁遮断器は、誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、前記絶縁筒と前記コンデンサ素子との隙間を満たす絶縁油と、を備えるコンデンサユニットと、遮断接点を有する主回路と、絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、前記容器内で、前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続したことを特徴とする。

上記課題を解決するために、さらに他の実施形態のコンデンサユニットは、誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、を備え、前記絶縁筒の内面と各々の前記コンデンサ素子の外面とからなる間隔を、前記コンデンサ積層体の中心軸と各々の前記コンデンサ素子の中心とからなる交線からの角度において少なくとも９０度より大きく２７０度未満の範囲で２ｍｍ以上として設け、かつ、０度以上９０度未満および２７０度より大きく３６０度以下の範囲で、当該角度が１８０度での間隔より狭く設けたことを特徴とする。

また、さらに他の実施形態のガス絶縁遮断器は、誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、を備えるコンデンサユニットと、遮断接点を有する主回路と、絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、前記絶縁筒の内面と各々の前記コンデンサ素子の外面とからなる間隔を、前記複数のコンデンサ積層体の中心軸と各々の前記コンデンサ素子の中心とからなる交線からの角度において少なくとも９０度より大きく２７０度未満の範囲で２ｍｍ以上として設け、かつ、０度以上９０度未満および２７０度より大きく３６０度以下の範囲で、当該角度が１８０度での間隔より狭く設けて、前記容器内で前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続したことを特徴とする。

本発明に係るコンデンサユニットの第１の実施形態の構成を示す縦断面図。図１のコンデンサ素子の内部構成を示す図。図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線矢視横断面図。本発明に係るガス絶縁遮断器の第１の実施形態の構成を示す縦断面図。本発明に係るガス絶縁遮断器の第２の実施形態の構成を示す縦断面図。本発明に係るガス絶縁遮断器の第３の実施形態の構成を示す縦断面図。本発明に係るガス絶縁遮断器の第４の実施形態の構成を示す縦断面図。図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線矢視横断面図。従来例のコンデンサユニットの構成を示す縦断面図。従来例のガス絶縁遮断器の構成を示す縦断面図。

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。なお、従来例として示した図９のコンデンサユニットおよび図１０のガス絶縁遮断器と同一の部材に関しては同一符号を付する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るコンデンサユニットの第１の実施形態の構成を示す縦断面図である。ただし、図１では中心線の右半分のみを図示する。また、図２は図１のコンデンサ素子の内部構成を示す図であり、図３は図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線矢視横断面図である。

第１の実施形態のコンデンサユニット２０ａは、誘電体１ａの周囲を絶縁体１ｂで被覆した複数のコンデンサ素子１−１〜１−ｎを直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体１と、各々のコンデンサ積層体１を収納する絶縁筒３と、複数のコンデンサ積層体１の両端部を接続電極２を介して接続するシールド電極４と、比誘電率が１より大きく４以下で、絶縁筒３の内面を覆う内面被覆１０と、を備えている。

コンデンサユニット２０ａでは、コンデンサ積層体１を構成する個々のコンデンサ素子１−１〜１−ｎの外径が、絶縁筒３の内径より小さくなるように形成されている。したがって、コンデンサ積層体１の両端に配置する接続電極２の外径も、絶縁筒３の内径より小さくなるよう形成されている。

コンデンサ素子１−１〜１−ｎの各々は、図２に示すように、誘電体１ａの周囲を絶縁体１ｂ（第１の絶縁材料）で被覆したコンデンサ素子を電極１ｃ１および１ｃ２を有するように構成されている。コンデンサ積層体１は、コンデンサ素子１−１〜１−ｎの電極１ｃ１および１ｃ２を、図１に示すように、ｎ個（ｎは２以上の整数）直列に接続している。

コンデンサユニット２０ａでは、直列に接続するコンデンサ素子１−１〜１−ｎの個数ｎおよびコンデンサ積層体１の並列数を調整することによって、所望の静電容量および耐電圧性能を得ることができる。

図１に示すように、コンデンサユニット２０ａにおいて、さらに、上述したような複数のコンデンサ積層体１の両端部を、接続電極２を介してシールド電極４に接続し、絶縁筒３の内面を、比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料（第２の絶縁材料）からなる内面被覆１０で覆っている。

図１および図３に示すように、シールド電極４は、円板状に形成されている。外部シールド４１は、そのシールド電極４の円周状に沿って、接続電極２を囲うように突起して形成されている。

コンデンサユニット２０ａでは、図３に示すように、中心軸Ｊ（中心線としても示す）を中心にしてコンデンサ積層体１を収納した絶縁筒３が外部シールド４１の内周に円周状に複数個（図３では６個）配置され、シールド電極４に取り付けられている。

絶縁筒３の内面に対する内面被覆１０は、比誘電率（ε）が１より大きく４以下の絶縁材料（第２の絶縁材料）を用いたシートによる被覆または塗料剤による塗布膜（コーティング）である。例えば、絶縁筒３の内面に比誘電率が１より大きく４以下の塗料を塗布し、絶縁筒３の内面がコーティング等される。

ここで、絶縁材料として従来用いられたエポキシ樹脂等の絶縁材料は比誘電率が６程度あり、好ましくは、内面被覆１０において絶縁性ガス２１の比誘電率１に近い絶縁材料を用いる。そこで、内面被覆１０の絶縁材料として、例えばアクリル樹脂（比誘電率３程度）、シリコン（比誘電率２．４程度）、エポキシ樹脂にシリカ粉末を充填した樹脂（比誘電率３．９程度）などを用いることができる。また、実用的にも、これらの絶縁材料を用いることは問題ない。そこで、本実施形態では、これらの比誘電率を範囲に含むものとして、比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料として用いるものとする。

以上のように絶縁筒３の内面が、絶縁筒３の内面とコンデンサ素子１−１〜１−ｎの外面とによる隙間に充満される絶縁性ガス（例えばＳＦ_６ガス）の誘電率１により近い絶縁材料（比誘電率が１より大きく４以下）で覆われる。これにより、絶縁筒３の内面とコンデンサ素子１−１〜１−ｎの外面との境界付近でのトリプルジャンクションによる電界集中を低減することができる。

上述した図９に示すコンデンサユニット２０ｘの構成では、トリプルジャンクション６ｘを形成する部位の材料は、コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの外皮であるエポキシ樹脂（例えば比誘電率＝６）、絶縁筒３の内面であるエポキシ樹脂（比誘電率＝６）、気体絶縁物（比誘電率＝１）の３要素である。コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの外皮と絶縁筒３の内面との隙間に、くさび状に比誘電率１の気体絶縁物（絶縁性ガス２１）が入り込む構造となっている。

これによって、誘電率の異なる２種の固体絶縁物と気体絶縁物の３材料が１点で交わるトリプルジャンクション６ｘとなっており、金属が形成するトリプルジャンクションと同様に電界が集中して高電界を形成する可能性がある。したがって、比誘電率６と比誘電率１との比率に応じた電界集中が発生し、高電界となる可能性があった。

そこで、本実施形態のコンデンサユニット２０ａでは、第１トリプルジャンクション６を形成する部位の片方の側の絶縁材料として、絶縁筒３の内面であるエポキシ樹脂（比誘電率＝６）の代わりに、比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料を用いて内面被覆１０を構成している。これにより、比誘電率６と比誘電率１との比率に応じた電界に比べて、電界が高くならない。したがって、図１に示す第１トリプルジャンクション６での部分放電または絶縁破壊を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のコンデンサユニットは、コンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高電界を緩和させることができる。

図４は、本発明に係るガス絶縁遮断器の第１の実施形態の構成を示す縦断面図である。ただし、図４では中心線の右半分のみを図示する。また、図４に示すコンデンサユニット２０ａは図１に示すものと同様である。

第１の実施形態のガス絶縁遮断器３０ａは、図４に示すように、前述したコンデンサユニット２０ａと、遮断接点３４を有する主回路（高圧電極３２および低圧電極３３を含む）と、絶縁性ガス２１を密封し、主回路およびコンデンサユニット２０ａを収納する容器３１と、を具備している。遮断接点３４では、高圧電極３２と低圧電極３３との切り離し動作が行われる。

ガス絶縁遮断器３０ａの容器３１内で、コンデンサユニット２０ａが主回路の遮断接点３４と並列になるように接続され、収納されている。また、容器３１には絶縁性ガス２１が封入されている。例えば、絶縁性ガス２１は、比誘電率が略１程度であり、例えばＳＦ_６ガス、ＣＯ_２ガス、Ｎ_２ガス、およびそれらを主成分とした混合ガスなどである。

本実施形態のガス絶縁遮断器３０ａでは、気体絶縁物（絶縁性ガス２１）の比誘電率１により近い比誘電率（比誘電率が１より大きく４以下）の絶縁材料で、第１トリプルジャンクション６（図１に示す）を形成させていることで、第１トリプルジャンクション６での電界集中を低減することができる。

これにより、ガス絶縁遮断器３０ａは、第１トリプルジャンクション６での電界集中を緩和する構成としたコンデンサユニット２０ａを用いて、ガス絶縁遮断器３０ａの主回路の遮断接点３４に並列に接続する。

したがって、ガス絶縁遮断器３０ａを小型化した場合であっても、第１トリプルジャンクション６での電界を許容電界値以下に抑えることが可能となり、第１トリプルジャンクション６において部分的な放電または絶縁破壊を発生させることがない。

以上説明したように、本実施形態のガス絶縁遮断器は、コンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高電界を緩和させることができる。これにより、信頼性のある小型化されたガス絶縁遮断器を提供することができる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明に係るガス絶縁遮断器の第２の実施形態の構成を示す縦断面図である。ただし、図５では中心線の右半分のみを図示する。

第２の実施形態の特徴は、第１の実施形態の構成と比べ、さらに、絶縁筒に収納するコンデンサ素子の外皮を比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料で被覆したことを特徴としている。

第２の実施形態のガス絶縁遮断器３０ｂは、図５に示すように、コンデンサユニット２０ｂと、遮断接点３４を有する主回路（高圧電極３２および低圧電極３３を含む）と、絶縁性ガス２１を密封し、主回路およびコンデンサユニット２０ｂを収納する容器３１と、を具備している。

コンデンサユニット２０ｂは、誘電体１ａの周囲を比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料（第１の絶縁材料）からなるコンデンサ素子被覆１１で覆われた複数のコンデンサ素子１−１〜１−ｎを直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体１と、各々のコンデンサ積層体１を収納する絶縁筒３ｄと、複数のコンデンサ積層体１の両端部を接続電極２を介して接続するシールド電極４とを備えている。

その絶縁筒３ｄの内面は、内面被覆１０で絶縁被覆している。内面被覆１０は、比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料（第２の絶縁材料）を用いたシートによる被覆または塗料剤による塗布膜(コーティング)などである。さらに、図５に示すように、コンデンサユニット２０ｂにおいて、絶縁筒３ｄに収納するコンデンサ素子１−１〜１−ｎの外皮を比誘電率が１より大きく４以下のコンデンサ素子被覆１１で覆っている。

上述した図１０に示すコンデンサユニット２０ｘの構成では、高電界トリプルジャンクション９ｘを形成する部位の材料は、コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの外皮であるエポキシ樹脂（比誘電率＝６）、絶縁筒３の内面であるエポキシ樹脂（比誘電率＝６）、気体絶縁物（比誘電率＝１）の３要素であり、コンデンサ素子１ｘ−１〜１ｘ−ｎの外皮と絶縁筒３の内面との隙間に、くさび状に比誘電率１の気体絶縁物が入り込む構造となっている。したがって、比誘電率６と比誘電率１との比率に応じた電界集中が発生し、高電界となる。

そこで、本実施形態の図５に示す構成では、第２トリプルジャンクション９を形成する部位の絶縁材料を、比誘電率６であるエポキシ樹脂から比誘電率が１より大きく４以下である内面被覆１０およびコンデンサ素子被覆１１に置き替える。

これにより、比誘電率が１より大きく４以下の絶縁材料と比誘電率１の気体絶縁物とが形成する第２トリプルジャンクション９としているため、図１０に示す比誘電率６と比誘電率１との比率によって形成される高電界トリプルジャンクション９ｘと比べて、電界が高くならない。したがって、第２トリプルジャンクション９での部分放電または絶縁破壊を抑制することができる。第１の実施形態よりもさらに大きな電界集中緩和の効果が得られる。

また、本実施形態のガス絶縁遮断器は、コンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高電界を緩和させることができる。これにより、信頼性のある小型化されたガス絶縁遮断器を提供することができる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明に係るガス絶縁遮断器の第３の実施形態の構成を示す縦断面図である。ただし、図６では中心線の右半分のみを図示する。

第３の実施形態のガス絶縁遮断器３０ｃは、図６に示すように、コンデンサユニット２０ｃと、遮断接点３４を有する主回路（高圧電極３２および低圧電極３３を含む）と、絶縁性ガス２１を密封し、主回路およびコンデンサユニット２０ｃを収納する容器３１と、を具備している。

コンデンサユニット２０ｃは、誘電体１ａの周囲をエポキシ樹脂（図２の絶縁体１ｂに相当部分）などでモールドした複数のコンデンサ素子１−１〜１−ｎを直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体１と、各々のコンデンサ積層体１を収納する絶縁筒３と、複数のコンデンサ積層体１の両端部を接続電極２を介して接続するシールド電極４とを備えている。

コンデンサ素子１−１〜１−ｎの外皮と絶縁筒３の内面との隙間に絶縁油１２（例えば比誘電率ε＝２．２〜３．０程度）を注入する。例えば、絶縁筒３の絶縁材（エポキシ；ε＝６）に近い絶縁油１２で満たすことによりトリプルジャンクションでの電界集中を低減する。

具体的な例として、絶縁油１２は、例えばトランス油（比誘電率２．２程度）、シリコン油（比誘電率２．６程度）などが挙げられる。

上述した構成では、前述した実施形態における気体絶縁物で構成していた部位に、絶縁油１２を満たした構成としているため、トリプルジャンクションを形成する部位の絶縁材料を、比誘電率１の気体絶縁物から例えば比誘電率２．２程度の絶縁油１２に置き替えており、比誘電率が６の材料と比誘電率２．２の材料とが形成するトリプルジャンクションとしている。このため比誘電率６と比誘電率１との比率に応じた高電界の形成ほどは電界が高くならない作用が得られる。したがってトリプルジャンクションでの部分放電または絶縁破壊を抑制することができる。

［第４の実施の形態］
図７は、本発明に係るガス絶縁遮断器の第４の実施形態の構成を示す縦断面図である。ただし、図７では中心線の右半分のみを図示する。また、図８は、図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線矢視横断面図である。

本実施形態のガス絶縁遮断器３０ｄは、誘電体１ａの周囲を絶縁体１ｂで被覆した複数のコンデンサ素子１−１〜１−ｎを直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体１と、各々のコンデンサ積層体１を収納する絶縁筒３ｄと、複数のコンデンサ積層体１の両端部を接続電極２を介して接続するシールド電極４とを備えるコンデンサユニット２０ｄを具備している。さらに、遮断接点３４を有する主回路と、絶縁性ガス２１を密封し、主回路およびコンデンサユニット２０ｄを収納する容器３１と、を具備している。容器３１内で、コンデンサユニット２０ｄを主回路の遮断接点３４と並列に接続している。

絶縁筒３ｄの内面と各々のコンデンサ素子１-１〜１−ｎの外面とからなる間隔のうち、第１間隔１３は２ｍｍ以上に設けられている。第１間隔１３は、図８に示す位置を基準として、少なくとも９０度より大きく２７０度より小さい範囲に設けられる。

なお、図８に示す位置の基準（０度）は、コンデンサユニット２０ｄが取り付けられた場合に、中心軸Ｊ（もしくは遮断接点３４を通る中心線）と各々のコンデンサ素子（１−１〜１−ｎ）の中心とからなる交線ＭＬを基準としている。例えば、図８に示すような角度θａおよびθｂは、交線ＭＬからの角度０度である。図８では、角度θａ＝９０度であり、角度θｂ＝１８０度である。図８に示すように、角度θｂにおいて、絶縁筒３ｄとコンデンサ素子１−ｎとからなる間隔Ｐｔである。この場合に、角度θｂが９０度より大きく２７０度より小さい範囲にあるため、間隔Ｐｔは２ｍｍ以上に設けられている。

以上説明したように、絶縁筒３ｄの内面と各々のコンデンサ素子１-１〜１−ｎの外面とからなる間隔を、複数のコンデンサ積層体１の中心軸Ｊと各々のコンデンサ素子（１−１〜１−ｎ）の中心とからなる交線ＭＬからの角度を少なくとも９０度より大きく２７０度未満の範囲で２ｍｍ以上として設け、容器３１内でコンデンサユニット２０ｄを主回路の遮断接点３４と並列に接続している。換言すれば、交線ＭＬを基準とする角度は、遮断接点３４を通る中心線からもっとも離れた絶縁筒３ｄの角度方向を基準とする。

一方、図８に示す絶縁筒３ｄの内面とコンデンサ素子１−ｎの外面との間に設けられる第２間隔１４は、２ｍｍより小さく設けられてもよい。第２間隔１４は、図８に示す位置を基準として、０度以上９０度未満および２７０度より大きく３６０度以下の範囲で、例えば当該角度が１８０度での間隔Ｐｔより狭く設けた。

すなわち、絶縁筒３ｄの内側の間隔のうち、遮断接点３４側の第１間隔１３を広げたことによって、当該部分周辺の電界集中を避けることができる。すなわち、コンデンサユニット２０ｄに形成されるトリプルジャンクションを低減することによって、電界集中を抑えることができる。

なお、経験的に、トリプルジャンクションを形成して高電界となるのは、前述した間隔が１ｍｍ以下であり、間隔が１ｍｍ以上になるとトリプルジャンクションの効果による高電界効果は徐々に小さくなることが知られている。さらに間隔が２ｍｍ以上になるとトリプルジャンクションによる電界上昇は、ほとんどなくなることが知られている。しかし、ガス絶縁遮断器を小型化する上で、絶縁筒３ｄの内面とコンデンサ素子１−１〜１−ｎの外面との間隔を必要以上に拡げることはできない。

しかしながら、本実施形態のガス絶縁遮断器では、コンデンサユニットの中心軸と各々のコンデンサ素子の中心とからなる交線から少なくとも９０度より大きく２７０度より小さい範囲の間隔を２ｍｍ以上に広げているため、当該部位ではトリプルジャンクションの高電界を緩和させることができる。また、間隔を２ｍｍ以上開ける範囲の制限を９０度より大きく２７０度より小さい範囲として絶縁筒の内部を偏心させているため、コンデンサ素子が径方向に振動して心ずれを起こすことを回避することができる。また、コンデンサユニット全体として小型化することができる。

以上説明したように、本実施形態のコンデンサユニットは、コンデンサ素子の外周付近に形成されるトリプルジャンクションの高い電界を緩和させることができる。

なお、以上説明した実施形態のコンデンサユニットでは、全て外部シールド４１を形成した例を示したが、外部シールド４１を省略することもできる。

［他の実施形態］
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。例えば、ガス絶縁開閉装置以外でも同様の装置を有する電力システムに適用できる。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、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には、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…コンデンサ積層体、１−１、１−２〜１−ｎ…コンデンサ素子、１ａ…誘電体、１ｂ…絶縁体、１ｃ１、１ｃ２…電極、２…接続電極、３、３ｄ…絶縁筒、４…シールド電極、６…第１トリプルジャンクション、９…第２トリプルジャンクション、１０…内面被覆、１１…コンデンサ素子被覆、１２…絶縁油、１３…第１間隔、１４…第２間隔、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…コンデンサユニット、２１…絶縁性ガス、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ…ガス絶縁遮断器、３１…容器、３２…高圧電極、３３…低圧電極、３４…遮断接点、４１…外部シールド

Claims

誘電体の周囲を第１の絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、
各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、
前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、
比誘電率が１より大きく４以下で、前記絶縁筒の内面を覆う内面被覆と、
を備えることを特徴とするコンデンサユニット。
前記内面被覆は、第２の絶縁材料からなるシートによる被覆または塗料剤による塗布膜である
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサユニット。
前記第１の絶縁材料は、比誘電率が１より大きく４以下である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサユニット。
誘電体の周囲を第１の絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、比誘電率が１より大きく４以下で前記絶縁筒の内面を覆う内面被覆と、を備えるコンデンサユニットと、
遮断接点を有する主回路と、
絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、
前記容器内で、前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続した
ことを特徴とするガス絶縁遮断器。
前記内面被覆は、第２の絶縁材料からなるシートによる被覆または塗料剤による塗布膜である
ことを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁遮断器。
前記第１の絶縁材料は、比誘電率が１より大きく４以下である
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のガス絶縁遮断器。
誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、
各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、
前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、
前記絶縁筒と前記コンデンサ素子との隙間を満たす絶縁油と、
を備えることを特徴とするコンデンサユニット。
誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、前記絶縁筒と前記コンデンサ素子との隙間を満たす絶縁油と、を備えるコンデンサユニットと、
遮断接点を有する主回路と、
絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、
前記容器内で、前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続した
ことを特徴とするガス絶縁遮断器。
誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、
各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、
前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、を備え、
前記絶縁筒の内面と各々の前記コンデンサ素子の外面とからなる間隔を、前記コンデンサ積層体の中心軸と各々の前記コンデンサ素子の中心とからなる交線からの角度において少なくとも９０度より大きく２７０度未満の範囲で２ｍｍ以上として設け、かつ、０度以上９０度未満および２７０度より大きく３６０度以下の範囲で、当該角度が１８０度での間隔より狭く設けた
ことを特徴とするコンデンサユニット。
誘電体の周囲を絶縁材料からなるコンデンサ素子被覆で覆われた複数のコンデンサ素子を直列に接続してなる複数のコンデンサ積層体と、各々の前記コンデンサ積層体を収納する絶縁筒と、前記コンデンサ積層体の両端部を接続電極を介して接続するシールド電極と、を備えるコンデンサユニットと、
遮断接点を有する主回路と、
絶縁性ガスを密封し、前記主回路および前記コンデンサユニットを収納する容器と、を具備し、
前記絶縁筒の内面と各々の前記コンデンサ素子の外面とからなる間隔を、前記複数のコンデンサ積層体の中心軸と各々の前記コンデンサ素子の中心とからなる交線からの角度において少なくとも９０度より大きく２７０度未満の範囲で２ｍｍ以上として設け、かつ、０度以上９０度未満および２７０度より大きく３６０度以下の範囲で、当該角度が１８０度での間隔より狭く設けて、前記容器内で前記コンデンサユニットを前記主回路の前記遮断接点と並列に接続した
ことを特徴とするガス絶縁遮断器。