JP2014121207A

JP2014121207A - ガス絶縁機器

Info

Publication number: JP2014121207A
Application number: JP2012275895A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Someya; 竜太染谷; Yukio Kanazawa; 幸雄金澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】ＳＦ_６ガス等を封入した容器の端部を簡易な構造でシールするとともに、シール部分からのガス漏洩を予め予測することが可能なガス絶縁機器を提供する。
【解決手段】実施形態のガス絶縁機器は、絶縁性ガスが封入された容器と、容器の端部に配設されたフランジ部と、フランジ部と当接かつ押圧させて容器をシールするための蓋体とを具える。フランジ部及び蓋体の少なくとも一方の、蓋体及びフランジ部に対する当接面には、始点及び終点が同一である連続した第１溝部、及びこの第１溝部の外方であって、始点及び終点が同一である連続した第２溝部が形成されるとともに、第１溝部及び第２溝部内にはゴム製の第１シール部材及び第２シール部材が嵌入され、フランジ部及び蓋体の少なくとも一方の、第１シール部材及び第２シール部材の間にはガスセンサーが配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ガス絶縁機器に関する。

電力の送配電・変電システムにおいては、絶縁媒体として六弗化硫黄（以下、ＳＦ_６）ガスを利用した、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの様々な機器が使用されている。これらの機器においては、ＳＦ_６ガスを高電圧絶縁媒体のみならず、通電時の発熱を対流により冷却する冷却媒体としてや、ガス遮断器、ガス断路器など電流開閉を伴う機器においては、開閉動作時に発生するアーク放電を消滅させる消弧媒体としても機能させている。

ＳＦ_６ガスは非常に安定した不活性なガスであり、無毒、不燃性であると同時に、電気絶縁性能、及び放電を消滅させる性能（以下、消弧性能）に極めて優れたガスであり、送配電・変電機器の高性能化、コンパクト化に大きく寄与している。

上述のようなガス絶縁機器の容器内にはＳＦ_６ガスが高圧で封入されている。したがって、容器内圧力を保つために、当該容器は、その端部に配設されたフランジ部の溝部に、ＮＢＲ等のゴム材からなるガスシール材を嵌入するとともに、上記フランジ部の外周とほぼ同じ大きさの外周面を有する蓋体を、上記ガスシール材を介してフランジ部に押圧し、上記容器の密閉性を担保している。

特許文献１には、ガス絶縁開閉装置の２つの容器を、これらのフランジ部を介して突き合せ、当該フランジ部の突き合わせ面に形成した溝部にガスケットを嵌入するとともに、突き合わせた２つのフランジ部を追加のガスケットを介して挟持するように保護リングを配設して接続する技術が開示されている。

しかしながら、当該技術はガス絶縁開閉装置が複数の容器から構成される場合における当該複数の容器の接続方法に関するものであって、容器端部のシール方法に関するものではない。また、上記技術においては、２つの容器におけるフランジ部の突き合わせ面に配設したガスケットのみならず、付き合わせた２つのフランジ部を追加のガスケットを介して保護リングで挟持しているために、２つの容器の接続部におけるガスの漏洩を防止することができる。但し、保護リングなる複雑な構造の部材を用いているため、２つの容器の接続操作が煩雑化するだけでなく、運用コストが増大するという問題がある。

また、上記技術においては、ガスセンサーを用いて容器からのガスの漏洩を検知するようにしているが、上記ガスセンサーは、２つの容器における突き合わせ面の外方において、保護リングに形成した孔部に挿入されているものであるので、２つの容器の接続部からのガス漏洩を予め予測するものではなく、当該接続部からのガス漏洩を実際に測定するに過ぎない。

特開平１０−２５７６１９号公報

本発明は、ＳＦ_６ガス等を封入した容器の端部を簡易な構造で密閉（シール）するとともに、密閉（シール）部分からのガス漏洩を予め予測することが可能な電力用ガス絶縁機器を提供することを目的とする。

実施形態のガス絶縁機器は、絶縁性ガスが封入された容器と、前記容器の端部に配設されたフランジ部と、前記容器の前記フランジ部と当接かつ押圧させて前記容器をシールするための蓋体とを具える。そして、前記フランジ部及び前記蓋体の少なくとも一方の、前記蓋体及び前記フランジ部に対する当接面には、始点及び終点が同一である連続した第１溝部、及びこの第１溝部の外方であって、始点及び終点が同一である連続した第２溝部が形成されるとともに、前記第１溝部及び前記第２溝部内にはそれぞれゴム製の第１シール部材及び第２シール部材が嵌入され、前記フランジ部及び前記蓋体の少なくとも一方の、前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間にはガスセンサーが配設されている。

第１の実施形態における電力用ガス絶縁機器の末端シール構造の概略構成を示す断面図である。図１に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造の変形例を示す断面図である。第２の実施形態における電力用ガス絶縁機器の末端シール構造の概略構成を示す断面図である。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造の概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態の特徴を明確にすべく、図１では、容器内部に配設する電気機器等については記載を省略している。

図１に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０は、絶縁性ガスが封入された容器１１と、容器１１の端部に配設されたフランジ部１２と、容器１１のフランジ部１２と当接かつ押圧させて容器１１をシールするための蓋体１３とを有している。そして、フランジ部１２の蓋体１３に対する当接面には、始点及び終点が同一である連続した第１溝部１２Ａ、及びこの第１溝部１２Ａの外方であって、始点及び終点が同一である連続した第２溝部１２Ｂが形成されている。

なお、容器１１、フランジ部１２及び蓋体１３は、耐腐食性及び強度に優れたステンレス等から構成する。また、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂの形状は特に限定されるものではなく、環状あるいは矩形状とすることができる。但し、一般的には、フランジ部１２及び蓋体１３の外周形状と一致させるようにして形成する。

また、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂ内には、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムなどのゴム材からなる第１シール部材１５及び第２シール部材１６が嵌入されている。なお、第１シール部材１５及び第２シール部材１６を構成するゴム材は、上述した例示から明らかなように、熱硬化性エラストマー及び熱可塑性エラストマー等のエラストマーを意味するものである。

フランジ部１２及び蓋体１３の外周部には、図示しない貫通孔が等間隔で形成されており、フランジ部１２の貫通孔位置及び蓋体１３の貫通孔位置を合致させた後、連通した貫通孔内にボルト１７を挿入及び貫通させ、ナット１８で締結する。したがって、蓋体１３は、ボルト１７及びナット１８による締結によって、容器１１のフランジ部１２と第１シール部材１５及び第２シール部材１６を介して当接し、押圧するようになる。

なお、蓋体１３は、上述のように外周部において貫通孔を有し、ボルト及びナットによって容器１１と締結され、当該容器１１をシールするので、広義にはフランジと解釈することができるが、本実施形態では、フランジを円筒形部材からはみ出すように出っ張った部分（部材）として狭義に定義し、符号１３で示される部分を蓋体としてフランジ部１２と区別している。

また、図１に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０では、容器１１のフランジ部１２の、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にガスセンサー２１を配設している。なお、図１に示すように、ガスセンサー２１は、フランジ部１２の、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間から側面に貫通した孔１２Ｃ内に配設され、当該貫通孔１２Ｃ内に配設された配線２２と電気的に接続され、当該配線２２を介して、フランジ部１２の側面に開口した貫通孔１２Ｃの開口部を塞ぐようにして配設された外部端子２３と電気的に接続されている。

図１に示す本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０では、容器１１内に充填されたＳＦ_６ガスやＮ_２ガス、Ｏ_２ガス、ＣＯ_２ガス及び空気などは、一次的には第１シール部材１５と接触し、当該第１シール部材１５でシールされることになる。しかしながら、第１シール部材１５が上記のようなガスに長時間接触していると、第１シール部材１５が劣化して当該第１シール部材１５によって上述のようなガスを十分にシールすることができなくなる。

しかしながら、本実施形態の末端シール構造１０では、第１シール部材１５の外方に第２シール部材１６を配設しているので、上述したガスは第２シール部材１６によって２次的にシールされるようになる。また、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にはガスセンサー２１が配設されているので、第１シール部材１５において上述したガスの漏洩が発生した場合においては、ガスセンサー２１によって早期に検知することができる。

一方、第２シール部材１６も上記ガスと接触することにより、所定の時間が経過した後では、第１シール部材１５と同様に劣化して上記ガスを十分にシールすることができず、漏洩してしまうことになる。したがって、上述のように第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にガスセンサー２１を配設することにより、第１シール部材１５から漏洩したガスを第２シール部材１６でシールした状態で、第１シール部材１５におけるガスの漏洩を検知することができる。

すなわち、図１に示す末端シール構造１０では、第２シール部材１６の劣化によるシール構造１０からのガス漏洩が生じる前に、シール構造１０のガス漏洩を事前に予測することができるようになる。この結果、シール構造１０からの実際のガス漏洩が生じる以前に、例えば電力用ガス絶縁機器の運転を中止して、シール構造１０の第１シール部材１５及び第２シール部材１６を交換する等することによりシール構造１０を予め修復することができ、シール構造１０からのガス漏洩に基づく事故などを未然に防ぐことができる。

以上より、図１に示す本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０によれば、容器１１の末端に配設されたフランジ１２及び蓋体１３、並びに第１シール部材１５というシール構造を構成するに際して必要最小限の構成要素に加えて、第２シール部材１６を追加するという極めて簡易な構造で、容器１１の末端のシールを行うことができるとともに、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にガスセンサー２１を配設することによって、末端シール構造１０からのガス漏洩を予測することができ、当該末端シール構造１０からのガス漏洩に基づく事故などを未然に防ぐことができる。

なお、ガスセンサー２１による漏洩ガスの検知は、ガスセンサー２１が漏洩ガスを検知することにより生成した電流を、配線２２を介して外部端子２３で計測することによって行う。

また、Ｎ_２ガス、Ｏ_２ガス、ＣＯ_２ガス及び空気は、近年の地球温暖化の観点から、ガス遮断器等でＳＦ_６ガスの代わりに用いられているものである。

図２は、図１に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０の変形例である。なお、図１に示す末端シール構造１０の構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同一の参照数字を用いている。

図１に示す末端シール構造１０では、ガスセンサー２１をフランジ部１２に形成した貫通孔１２Ｃ内に配設したが、図２に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造３０では、蓋体１３に形成した貫通孔１３Ｃ内に配設し、この貫通孔１３Ｃ内に配設した配線２２を介して蓋体１３の側面に開口した貫通孔１３Ｃの開口部を塞ぐようにして配設した外部端子２３に電気的に接続している。

図２に示す末端シール構造３０においても、ガスセンサー２１の具体的な配設箇所がフランジ部１２から蓋体１３に変更になったのみで、ガスセンサー２１は、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間に位置するようになる。

したがって、本実施形態のシール構造３０においても、容器１１の末端に配設されたフランジ１２及び蓋体１３、並びに第１シール部材１５というシール構造を構成するに際して必要最小限の構成要素に加えて、第２シール部材１６を追加するという極めて簡易な構造で、容器１１の末端のシールを行うことができるとともに、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にガスセンサー２１を配設することによって、末端シール構造３０からのガス漏洩を予測することができ、当該末端シール構造３０からのガス漏洩に基づく事故などを未然に防ぐことができる。

なお、本実施形態では、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂそれぞれをフランジ部１２側に形成し、それぞれの溝部に第１シール部材１５及び第２シール部材１６を嵌入させているが、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂそれぞれを蓋体１３側に形成し、それぞれの溝部に第１シール部材１５及び第２シール部材１６を嵌入させるようにしてもよい。

また、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造１０，２０は、容器１１内に挿入する電気機器を適宜選択することにより、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に適用することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造の概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態の特徴を明確にすべく、図３では、容器内部に配設する電気機器等については記載を省略している。また、図１に示す末端シール構造１０の構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同一の参照数字を用いている。

図１に示す末端シール構造１０では、ガスセンサー２１をフランジ部１２に形成した貫通孔１２Ｃ内に配設したが、図３に示す電力用ガス絶縁機器の末端シール構造４０では、フランジ部１２に形成した凹部等に無線方式のガスセンサー３１を配設し、配線２２及び外部端子２３を省略し、ガスセンサー３１から直接外部の検出回路等に直接送信するようにしている。

図３に示す末端シール構造４０においても、ガスセンサー３１による漏洩ガスの検知方式が有線方式から無線方式に変更になったのみで、ガスセンサー３１は、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間に位置するようになる。

したがって、本実施形態のシール構造４０においても、容器１１の末端に配設されたフランジ１２及び蓋体１３、並びに第１シール部材１５というシール構造を構成するに際して必要最小限の構成要素に加えて、第２シール部材１６を追加するという極めて簡易な構造で、容器１１の末端のシールを行うことができるとともに、第１シール部材１５及び第２シール部材１６間にガスセンサー３１を配設することによって、末端シール構造４０からのガス漏洩を予測することができ、当該末端シール構造４０からのガス漏洩に基づく事故などを未然に防ぐことができる。

なお、本実施形態でも、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂそれぞれをフランジ部１２側に形成し、それぞれの溝部に第１シール部材１５及び第２シール部材１６を嵌入させているが、第１溝部１２Ａ及び第２溝部１２Ｂそれぞれを蓋体１３側に形成し、それぞれの溝部に第１シール部材１５及び第２シール部材１６を嵌入させるようにしてもよい。

また、本実施形態の電力用ガス絶縁機器の末端シール構造３０も、容器１１内に挿入する電気機器を適宜選択することにより、ガス絶縁開閉装置、ガス遮断器、ガス断路器、ガス絶縁変圧器、ガス絶縁送電管などの電力用ガス絶縁機器に適用することができる。

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掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１０，３０，４０電力用ガス絶縁機器の末端シール構造
１１容器
１２フランジ部
１２Ａ第１溝部
１２Ｂ第２溝部
１２Ｃ貫通孔
１３蓋体
１３Ｃ貫通孔
１５第１シール部材
１６第２シール部材
１７ボルト
１８ナット
２１，３１ガスセンサー
２２配線
２３外部端子

Claims

絶縁性ガスが封入された容器と、
前記容器の端部に配設されたフランジ部と、
前記容器の前記フランジ部と当接かつ押圧させて前記容器をシールするための蓋体とを具え、
前記フランジ部及び前記蓋体の少なくとも一方の、前記蓋体及び前記フランジ部に対する当接面には、始点及び終点が同一である連続した第１溝部、及びこの第１溝部の外方であって、始点及び終点が同一である連続した第２溝部が形成されるとともに、前記第１溝部及び前記第２溝部内にはそれぞれ樹脂製の第１シール部材及び第２シール部材が嵌入され、
前記フランジ部及び前記蓋体の少なくとも一方の、前記第１シール部材及び前記第２シール部材の間にはガスセンサーが配設されていることを特徴とする、ガス絶縁機器。
前記ガスセンサーは、前記フランジ部及び前記蓋体の少なくとも一方に形成された貫通孔内に配設された配線を介して外部端子に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のガス絶縁機器。
前記ガスセンサーは無線方式であることを特徴とする、請求項１に記載のガス絶縁機器。