JP2019106348A - 複合碍管 - Google Patents

Abstract

【課題】耐震性を有する複合碍管を得ること。【解決手段】ガスブッシング１００に適用された複合碍管３０は、筒部３１と、筒部３１の少なくとも一方の端部を塞ぐ端面部３２とを備えた繊維強化プラスチック製のコア部材３と、筒部３１を外周側から覆う絶縁性高分子材料製の外被５と、絶縁性を備え、コア部材３に接する粘弾性部材４とを有する。粘弾性部材４は、等価減衰定数が２％以上であり、かつせん断弾性率が０．３ＭＰａ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、変電機器と送電線との接続に使用される複合碍管に関するものである。

変電機器と送電線との接続に使用される複合碍管は、特許文献１に開示されるように、円筒状のコア部材と、コア部材の外側を覆う外被とからなる中空構造体を備え、中空構造体の内部に通電用の導体が設置され、中空構造体の上側には送電線に接続される端子が配置され、中空構造体の下側には変電機器に固定されるフランジが配置されている。

特開２００４−３９５５０号公報

複合碍管は、地震発生時に変電機器を停止させないために耐震性が要求されるようになっている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、耐震性を有する複合碍管を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒部と、筒部の少なくとも一方の端部を塞ぐ端面部とを備えた繊維強化プラスチック製のコア部材と、筒部を外周側から覆う絶縁性高分子材料製の外被とを有する。また、本発明は、絶縁性を備え、コア部材に接する粘弾性部材を有する。

本発明によれば、耐震性を有する複合碍管を得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 実施の形態１に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図 実施の形態１に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図 本発明の実施の形態２に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 本発明の実施の形態３に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 本発明の実施の形態４に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 実施の形態４に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図 本発明の実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 本発明の実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図 実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図 実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る複合碍管を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。図２及び図３は、実施の形態１に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図である。図１は、図２及び図３中のI-I線に沿った断面を示している。図２は、図１中のII-II線に沿った断面を示している。図３は、図１中のIII-III線に沿った断面を示している。図１に示すように、ガスブッシング１００は、絶縁ガスが封入された複合碍管３０内に導体２が配置されて構成されている。ここで、絶縁ガスは、六フッ化硫黄ガス又は六フッ化硫黄ガスを含む絶縁性のガスである。なお、ガスブッシング１００は、複合碍管３０の適用の一例を示したものであり、複合碍管３０は他のガス絶縁機器にも同様に適用することができる。

実施の形態１に係る複合碍管３０は、送電線が接続される端子１、両端が塞がった円筒状のコア部材３、変電機器に固定される下金具６を備える。変電機器は、開閉器及び変圧器を例示できるが、これに限定はされない。

コア部材３は、二重壁構造の筒部３１と、筒部３１の端部を塞ぐ端面部３２とを有する。コア部材３は、絶縁性材料で形成されている。コア部材３に用いる絶縁性材料には繊維強化プラスチックを例示できるが、これに限定はされない。なお、実施の形態１に係る複合碍管３０のコア部材３は、筒部３１の両方の端部を塞ぐ二つの端面部３２を有しているが、端面部３２を一つ有し、筒部３１の一方の端部が塞がった構造であってもよい。下金具６側には端面部３２を備えず、端子１側のみに端面部３２を有する構造の場合は、ガスブッシング１００は、筒部３１の内部の空間が変電機器の内部の空間と繋がるように変電機器に設置される。筒部３１の外周側は、下部を除いて、絶縁性高分子材料で形成された外被５で覆われている。外被５に用いる絶縁性高分子材料にはシリコン樹脂を例示できるが、これに限定はされない。外被５には、絶縁性能を高めるひだ５１が形成されている。筒部３１の下端部は、下金具６に挿入されており、外被５は設けられていない。下金具６は、筒部３１の下端部を覆う円環部６１と、円環部６１の下端から張り出すフランジ部６２とを有する。

端子１は、円盤状であり、コア部材３及び外被５を備えた中空構造体の上側に設置される。端子１の周縁部分は、中空構造体の上端部からフランジ状に張り出すフランジ部１１となっている。フランジ部１１には不図示の貫通穴が設けられており、送電線に通じる金属部品は、フランジ部１１に共締めされて端子１に固定される。

筒部３１の二重壁の内側の空間には、粘弾性及び絶縁性を有する粘弾性部材４が充填されている。粘弾性部材４は、中空状態の筒部３１の上端部の穴３１１から筒部３１内に充填される。筒部３１の二重壁の内側の空間の空気は、筒部３１の上端部の穴３１２から排出されており、筒部３１の内部には、粘弾性部材４が隙間無く充填されている。穴３１１及び穴３１２は、筒部３１の中心軸を挟んで対称となる位置に設けられており、筒部３１の二重壁の内部の空間に充填された粘弾性部材４にボイドが発生しにくくなっている。なお、粘弾性部材４を充填する穴３１１及び筒部３１の二重壁の内側の空間の空気を排出する穴３１２は、筒部３１の上端部以外の位置に設けてもよい。

筒部３１の二重壁の内側の空間に充填された粘弾性部材４は、揮発性成分が揮発することにより固化する。筒部３１の二重壁の内側の空間は円筒状であるため、充填された粘弾性部材４は円筒状になって固化している。したがって、粘弾性部材４は、コア部材３に内周側及び外周側の両側から挟まれている。筒部３１の二重壁の内側に充填された粘弾性部材４は、筒部３１に固着している。本明細書において、粘弾性を有するとは、等価減衰定数が２％以上であり、かつせん断弾性率が０．３ＭＰａ以上であることを意味する。粘弾性を有する材料には、シリコンを主成分とする樹脂を例示できるが、これに限定はされない。

実施の形態１において、筒部３１の二重壁の内側の壁３１５の厚さと、粘弾性部材４の厚さと、筒部３１の二重壁の外側の壁３１４の厚さとの比率は、５：１：５であると、複合碍管３０の振動は効率良く減衰されるが、この比率には限定されない。

端子１及び導体２の原料は、アルミニウムを例示できるが、これに限定はされない。

絶縁性ガスは、複合碍管３０を使用して通電するのに先だって、筒部３１と端面部３２とで囲まれたコア部材３の内部の空間に封入される。コア部材３の内部の空間は、絶縁性ガスを封入するのに先だって真空引きがされ、内部の空気が排出される。

実施の形態１に係る複合碍管３０は、地震発生時、コア部材３、粘弾性部材４、導体２及び外被５が、下金具６を中心に撓む。粘弾性部材４は、撓む際に内部で振動エネルギーを熱エネルギーに変換して消費する。粘弾性部材４が振動エネルギーを消費することにより、複合碍管３０の振動は抑制される。

粘弾性部材４は、筒部３１に固着しているため、粘弾性部材４とコア部材３との間に摩擦は生じない。したがって、粘弾性部材４とコア部材３との摩擦によって粉体が発生して複合碍管３０内の電気絶縁能力が低下することは抑制される。

また、粘弾性部材４は、二重壁構造の筒部３１の中に隙間なく充填されており、筒部３１の中で粘弾性部材４は移動できない。したがって、粘弾性部材４が筒部３１から剥離しても、粘弾性部材４とコア部材３との摩擦によって粉体が発生して複合碍管３０内の電気絶縁能力が低下することは抑制される。また、二重壁構造の筒部３１の中に粘弾性部材４が隙間なく充填されているため、筒部３１の中に空間が存在している場合と比較すると、コア部材３の強度が向上する。

上記の説明においては、粘弾性部材４は、筒部３１の二重壁の内側の空間に充填されて形成されていたが、端面部３２が筒部３１の端面を覆う形状とし、筒状に成形した粘弾性部材４を筒部３１の二重壁の内側に挿入してもよい。

また、粘弾性部材４は、コア部材３に接していればよく、必ずしもコア部材３に固着されていなくても良い。また、粘弾性部材４は、二重壁の間の空間内とは異なる部分に設置されても、複合碍管３０の振動を抑制する効果は得られる。コア部材３と外被５との間に粘弾性部材４が設置されても、複合碍管３０の振動を抑制することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態２に係る複合碍管３０Ａは、筒部３１の下半分だけが二重壁構造となっている。この他については、実施の形態１に係る複合碍管３０と同様である。

地震発生時、複合碍管３０Ａは、下金具６側が振動の節となる。したがって、下金具６に近い部分ほど発生する応力が大きくなる。実施の形態２に係る複合碍管３０Ａは、複合碍管３０に大きい応力が発生する下金具６に近い筒部３１の下半分に粘弾性部材４が充填されているため、粘弾性部材４の単位量当たりの振動抑制効果を高めることができる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。実施の形態３に係る複合碍管３０Ｂは、筒部３１の二重壁の内側の空間の下半分だけに粘弾性部材４が充填されている。この他については、実施の形態１に係る複合碍管３０と同様である。

実施の形態３に係る複合碍管３０Ｂは、実施の形態２に係る複合碍管３０Ａと同様に、下金具６に近い筒部３１の下半分に粘弾性部材４が充填されているため、振動を効率良く減衰させることができる。

また、筒部３１の上半分は、二重壁の内側の空間に粘弾性部材４が充填されていないため、実施の形態１に係る複合碍管３０と比較して軽量である。したがって複合碍管３０Ｂを変電機器に設置したときに変電機器に加わる荷重は、実施の形態１に係る複合碍管３０を変電機器に設置したときよりも小さくなる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。図７は、実施の形態４に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図である。図６は、図７中のVI-VI線に沿った断面を示している。図７は、図６中のVII-VII線に沿った断面を示している。実施の形態４に係る複合碍管３０Ｃは、コア部材３及び粘弾性部材４に冷却配管９１，９２，９３が設けられている。筒部３１と下端側の端面部３２とは、一体となって有底筒状の構造体となっている。粘弾性部材４は、筒部３１の二重壁の内側の空間に充填されるのではなく、予め筒状に成形されたものが筒部３１の二重壁の内側の空間に挿入されている。筒部３１の二重壁の内側の空間は、上端側の端面部３２で塞がれている。この他は実施の形態１に係る複合碍管３０と同様である。

筒部３１の上部には、二重壁の内部の空間に繋がる溝３１３が形成されている。溝３１３は、筒部３１に端面部３２が被せられると、コア部材３の内部の空間と二重壁の内側の空間とを繋ぐ冷却配管９１を、筒部３１と端面部３２との間に形成する。円筒形状の粘弾性部材４には、外側面に沿って軸方向に延びる溝４１が設けられている。溝４１は、筒部３１の二重壁の内部に粘弾性部材４が挿入されると、筒部３１の二重壁の外側の壁３１４と粘弾性部材４との間に冷却配管９２を形成する。下端側の端面部３２には、二重壁の内側の空間と、コア部材３の内部の空間とを繋ぐ冷却配管９３が設けられている。冷却配管９１，９２，９３は繋がっており、冷却配管９１，９２，９３は、コア部材３の内部の空間の上部と下部とを接続している。すなわち、冷却配管９１，９２，９３は、コア部材３の内部の空間の一端部側と、コア部材３の内部の空間の他端部側とを繋いでいる。このように、実施の形態４に係る複合碍管３０Ｃは、筒部３１の一端部である上端部側の端面部３２と、筒部３１と、筒部３１の他端部である下端部側の端面部３２とに、コア部材３の内部の空間の上部と下部とを繋ぐ冷却配管９１，９２，９３を備えている。

導体２で発生した熱によってコア部材３の内部の空間に封入されている絶縁性ガスが加熱されると、絶縁性ガスの温度は上昇する。導体２が配置されているコア部材３の中心付近の絶縁性ガスは、温度が高くなるのに対し、外被５の近くに位置する冷却配管９２内の絶縁性ガスは、外部に放熱しやすいため、コア部材３の中心付近の絶縁性ガスよりも低温になる。したがって、コア部材３の内部の空間には、絶縁性ガスの上昇気流が発生し、端子１側から冷却配管９１内に絶縁性ガスが流入する。冷却配管９１内に流入した絶縁性ガスは、冷却配管９２における放熱により温度が低下するため、冷却配管９２内には下降気流が発生する。したがって、冷却配管９２内の絶縁性ガスは、冷却配管９３からコア部材３の内部の空間に流入する。

実施の形態４に係る複合碍管３０Ｃでは、絶縁性ガスが対流することにより、冷却配管９１，９２，９３に絶縁性ガスが流れる。そのため、導体２で発生した熱を外部に効率良く放熱できるため、導体２に通電する電流の上限値を実施の形態１に係る複合碍管３０よりも大きくすることができる。

なお、実施の形態４に係る複合碍管３０Ｃは、実施の形態２に係る複合碍管３０Ａ又は実施の形態３に係る複合碍管３０Ｂと同様に、筒部３１の下半分だけに粘弾性部材４が存在するように変形して実施することも可能である。

実施の形態５．
図８及び図９は、本発明の実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの縦断面図である。図１０及び図１１は、実施の形態５に係る複合碍管を適用したガスブッシングの横断面図である。図８は、図１０及び図１１中のVIII-VIII線に沿った断面を示している。図９は、図１０及び図１１中のIX-IX線に沿った断面を示している。図１０は、図８及び図９中のX-X線に沿った断面を示している。図１１は、図８及び図９中のXI-XI線に沿った断面を示している。実施の形態５に係る複合碍管３０Ｄは、コア部材３が、筒状の内側コア部材３Ａと、内側コア部材３Ａとは径方向に隙間を空けて外周側に配置された筒状の外側コア部材３Ｂと、端子１側の円盤状の上部コア部材３Ｃと、下金具６側の円盤状の下部コア部材３Ｄとで構成される。実施の形態５に係る複合碍管３０Ｄにおいて、内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂは、粘弾性部材４Ａを内周側及び外周側の両側から挟む筒部３１を構成している。また、上部コア部材３Ｃは、筒部３１の上端部を塞ぐ端面部であり、下部コア部材３Ｄは、筒部３１の下端部を塞ぐ端面部である。粘弾性部材４Ａは、横断面が角を持たない断面である棒状であり、内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとの隙間に設置されている。粘弾性部材４Ａは、筒部３１の軸方向と直交する断面の形状が、外側に凸の滑らかな閉曲線である。外側に凸の滑らかな閉曲線には、円形又は楕円形を例示できるが、これに限定されない。粘弾性部材４Ａは、コア部材３の軸を中心とする円弧上に円周方向に隙間を空けて等間隔で配置されている。

内側コア部材３Ａには、切り欠き７Ａが設けられている。外側コア部材３Ｂには、切り欠き７Ｂが設けられている。切り欠き７Ａ，７Ｂは、粘弾性部材４Ａの側面と同じ形状である。粘弾性部材４Ａは、内側コア部材３Ａの切り欠き７Ａと外側コア部材３Ｂの切り欠き７Ｂとに、接着剤で接着される。粘弾性部材４Ａを接着するのに用いる接着剤は、シリコンを主成分とする接着剤を例示できるが、これに限定はされない。なお、切り欠き７Ａ，７Ｂが形成された部分において、内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとの隙間は、粘弾性部材４Ａの幅よりも狭くなっており、粘弾性部材４Ａは、内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとによって圧縮された状態で接着される。

上部コア部材３Ｃには、粘弾性部材４Ａを挿入可能なざぐり９Ａと、ざぐり９Ａを通過する円弧状の溝１０Ａと、内側コア部材３Ａの内側まで延びる溝１１Ａとが設けられている。下部コア部材３Ｄには、粘弾性部材４Ａを挿入可能なざぐり９Ｂと、ざぐり９Ｂを通過する円弧状の溝１０Ｂと、内側コア部材３Ａの内側まで延びる溝１１Ｂとが設けられている。粘弾性部材４Ａの上端部はざぐり９Ａに嵌められ、下端部はざぐり９Ｂに嵌められる。溝１０Ａは、ざぐり９Ａよりも深くなっている。溝１０Ｂは、ざぐり９Ｂよりも深くなっている。

内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとの隙間は、溝１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂと繋がっており、冷却配管を構成する。すなわち、実施の形態５に係る複合碍管３０Ｄにおいては、筒部３１の上端部側の端面部をなす上部コア部材３Ｃと、筒部３１と、筒部３１の下端部側の端面部をなす下部コア部材３Ｄとに、コア部材３の内部の空間の上部と下部とを繋ぐ冷却配管を備える。したがって、実施の形態５に係る複合碍管３０Ｄは、実施の形態４に係る複合碍管３０Ｃと同様に、導体２が発熱するとコア部材３の内部に封入された絶縁性ガスが対流を起こす。導体２で発生した熱を複合碍管３０Ｄの外部に放熱する能力が向上するため、導体２に通電する電流の上限値を大きくすることが可能となる。

内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとを偏心させ、内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとの隙間が広がった部分に一つ目の粘弾性部材４Ａを配置し、接着剤で内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂに接着固定する。二つ目以降の粘弾性部材４Ａは、接着固定済の粘弾性部材４Ａを弾性変形させて内側コア部材３Ａと外側コア部材３Ｂとの隙間を拡げて、内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂに接着固定する。全ての粘弾性部材４Ａを内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂに接着固定した後、上部コア部材３Ｃ及び下部コア部材３Ｄを、内側コア部材３Ａ、外側コア部材３Ｂ及び粘弾性部材４Ａに接着固定する。

上記のように粘弾性部材４Ａが設置されるため、粘弾性部材４Ａは内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂによって圧縮される。

粘弾性部材４Ａは、内側コア部材３Ａ、外側コア部材３Ｂ、上部コア部材３Ｃ、下部コア部材３Ｄとの接着が剥がれることが抑制され、内側コア部材３Ａ及び外側コア部材３Ｂと粘弾性部材４Ａとの摩擦により紛体が発生して複合碍管３０Ｄ内の電気絶縁能力が低下することは抑制される。

また、ざぐり９Ａよりも深い円弧状の溝１０Ａ、及び内側コア部材３Ａの内側まで伸びる溝１１Ａが上部コア部材３Ｃに設けられるため、粘弾性部材４Ａの上方の空間は、内側コア部材３Ａの内側の空間と繋がり閉空間とならない。したがって、絶縁性ガスを封入する前の粘弾性部材４Ａの上方の空間の真空引きは、内側コア部材３Ａの内側の空間の真空引きと同時に行うことができ、作業時間を短縮できる。

同様に、ざぐり９Ｂよりも深い円弧状の溝１０Ｂ、及び内側コア部材３Ａの内側まで伸びる溝１１Ｂが下部コア部材３Ｄに設けられるため、粘弾性部材４Ａの下方の空間は、内側コア部材３Ａの内側の空間と繋がり閉空間とならない。したがって、絶縁性ガスを封入する前の粘弾性部材４Ａの下方の空間の真空引きは、内側コア部材３Ａの内側の空間の真空引きと同時に行うことができ、作業時間を短縮できる。

なお、実施の形態５に係る複合碍管３０Ｄは、実施の形態２に係る複合碍管３０Ａ又は実施の形態３に係る複合碍管３０Ｂと同様に、筒部３１の下半分だけに粘弾性部材４が存在するように変形して実施することも可能である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 端子、２ 導体、３ コア部材、３Ａ 内側コア部材、３Ｂ 外側コア部材、３Ｃ 上部コア部材、３Ｄ 下部コア部材、４，４Ａ 粘弾性部材、５ 外被、６ 下金具、７Ａ，７Ｂ 切り欠き、９Ａ，９Ｂ ざぐり、１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，４１，３１３ 溝、１１，６２ フランジ部、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 複合碍管、３１ 筒部、３２ 端面部、５１ ひだ、６１ 円環部、９１，９２，９３ 冷却配管、１００ ガスブッシング、３１１，３１２ 穴、３１４，３１５ 壁。

Claims (7)

1. 筒部と、該筒部の少なくとも一方の端部を塞ぐ端面部とを備えた繊維強化プラスチック製のコア部材と、
   前記筒部を外周側から覆う絶縁性高分子材料製の外被と、
   絶縁性を備え、前記コア部材に接する粘弾性部材とを有することを特徴とする複合碍管。
2. 前記筒部は、二重壁構造であり、前記粘弾性部材は、前記コア部材に内周側及び外周側の両側から挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の複合碍管。
3. 前記筒部の二重壁の内側の空間に前記粘弾性部材が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の複合碍管。
4. 前記筒部は、筒状の内側コア部材と、該内側コア部材とは径方向に隙間を空けて外周側に配置された筒状の外側コア部材とを備え、
   前記粘弾性部材は、棒状であり、前記内側コア部材と前記外側コア部材との隙間に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の複合碍管。
5. 前記粘弾性部材は、前記筒部の軸を中心とする円弧上に、円周方向に隙間を空けて等間隔で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の複合碍管。
6. 前記粘弾性部材は、前記筒部の軸方向と直交する断面の形状が、外側に凸の滑らかな閉曲線であることを特徴とする請求項４又は５に記載の複合碍管。
7. 前記筒部の両方の端部を塞ぐ二つの前記端面部を備え、
   前記筒部の一端部側の前記端面部と、前記筒部と、前記筒部の他端部側の前記端面部とに、前記コア部材の内部の空間の前記一端部側と、前記コア部材の内部の空間の前記他端部側とを繋ぐ冷却配管を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の複合碍管。

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