JP2667640B2 - 密閉導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絶縁性ガスを封入した密
閉容器内に高電圧導体を配置した密閉導体装置に係り、
特に直流送電用に好適な密閉導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の密閉導体装置は、絶縁
性ガスを封入した密閉容器のフランジ間に絶縁スペーサ
を固定し、この絶縁スペーサの埋込中心導体へ高電圧導
体を電気的に接続すると共に機械的に支持して、高電圧
導体を密閉容器から電気的に絶縁して構成されている。

【０００３】このような密閉導体装置を直流送電用とし
て用いた場合の大きな問題点は、何等かの原因で密閉容
器内に導電性異物が混入し、この導電性異物のガス空間
における挙動や、絶縁スペーサへの導電性異物の付着に
よって絶縁性能が低下することである。つまり直流送電
用密閉導体装置は、交流機器の場合とは異なり直流電圧
印加状態での電界の方向が一定であるため、密閉容器内
に存在する導電性異物が一旦浮上して絶縁性ガス中に飛
び上がると、そのまま高電圧導体にまで達して導電性異
物は高電圧導体と同じ極性の電荷に帯電され、再び低電
圧側の密閉容器内底面に落下し、接地された密閉容器と
高電圧導体との間で往復運動を繰り返すことになり、特
に高電圧導体の印加電圧が電荷を帯びた導電性異物と逆
極性の場合、導電性異物は高電圧導体の近傍で充放電を
繰り返すことにより発光し、微小振動を伴って高電圧導
体付近で浮遊することがある（以下ファイヤ・フライ現
象と呼ぶ）。また導電性異物が上述した往復運動を繰り
返すうちに絶縁スペーサに付着すると、その絶縁スペー
サの沿面絶縁耐力が大幅に低下してしまう。

【０００４】このような導電性異物による絶縁性能の低
下を防止するものとして、例えば電気学会技術報告（II
部）第３９７号『ガス絶縁開閉装置の直流絶縁』（１９
９１年１２月）の１２頁に記載されるように、密閉容器
全体または密閉容器側面に傾斜を付け、直流電界下での
導電性異物の往復運動を利用して、傾斜部における入射
角と反射角の関係から導電性異物を密閉容器底部側に順
次導くようにし、この密閉容器底部に異物捕獲部を形成
した密閉導体装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の密
閉導体装置は、傾斜を持たせた特殊な構造の密閉容器を
製作しなければならず、特に、装置全体を小型にするた
めに密閉容器内に封入する絶縁性ガスは所定の圧力にな
されているため、密閉容器は圧力容器となり、その製作
が大変面倒で高価なものとなってしまう。

【０００６】本発明の目的は、特殊な構造の密閉容器を
用いることなく導電性異物を容易に捕獲することができ
る密閉導体装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、軸方向端を絶縁スペーサによって封じた
密閉容器内に絶縁性ガスを封入すると共に、上記絶縁ス
ペーサによって上記密閉容器から絶縁して高電圧導体を
支持した密閉導体装置において、上記高電圧導体の少な
くとも下部に位置する部分に、上記絶縁スペーサ側の端
部を反絶縁スペーサ側の端部よりも上記密閉容器に近付
けた傾斜シールドを設け、この傾斜シールドを上記高電
圧導体と同電位にし、上記傾斜シールドの上記反絶縁ス
ペーサ側の端部近傍に異物捕獲部を設けたことを特徴と
する。

【０００８】

【作用】本発明による密閉導体装置は、上述のように高
電圧導体側に傾斜シールドを設けたため、高電圧導体に
直流電圧を印加すると、導電性異物は傾斜シールドと密
閉容器間で往復運動し、このとき傾斜シールドの傾斜面
によって導電性異物は徐々に絶縁スペーサとは反対側の
異物捕獲部に導かれることになり、密閉容器を特殊形状
にすることなく、絶縁スペーサにおける絶縁耐圧の低下
を防止することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１０】図１は本発明の一実施例による密閉導体装
置の部分断面斜視図である。

【００１１】円筒形の密閉容器１の軸方向両端にはそれ
ぞれフランジ２が形成され、隣接する密閉容器１のフラ
ンジ２間にそれぞれ絶縁スペーサ３が介在され、これら
は詳細な図示を省略したボルトによって締め付け固定さ
れている。このようにして形成されたガス区画内には絶
縁性ガスが封入されている。絶縁スペーサ３の中心部に
は埋込中心導体４があり、この埋込中心導体４にチュ−
リップ形接触子等の接続部７を介して軸方向に長尺の導
体が接続されて高電圧導体５が構成されている。この高
電圧導体５の外周部には傾斜シールド６が配置されてお
り、この傾斜シールド６は全体として略筒状であるが、
絶縁スペーサ３に近い側の径が大きく絶縁スペーサ３か
ら遠ざかるにつれて径が小さくなるように製作され、高
電圧導体５と同電位に成されている。この傾斜シールド
６の詳細は、図１の縦断面図である図２に示すように円
周方向に三分割され、それぞれの対向部には内側に丸み
を付けた折り返し部、例えば下側に配置した傾斜シール
ド６Ａの左右端には折り返し部６Ａ１，６Ａ２がそれぞ
れ形成されている。

【００１２】また図１および図２に示すように、傾斜シ
ールド６Ａに対向する位置の密閉容器１側には傾斜電極
９が配置され、この傾斜電極９は絶縁スペーサ３に近い
側が高電圧導体５に近くなるように密閉容器１の内面か
ら距離が大きく絶縁スペーサ３から遠ざかるにつれて高
電圧導体５から遠くなるように密閉容器１の内面に近づ
けられて密閉容器１に固定され、密閉容器１と同じ大地
電位に成されている。この傾斜電極９の斜視図を図４に
示しており、同図から分かるように絶縁スペーサ３に近
い側が密閉容器１の内面から離れているため、溶接ある
いは後述する他の固定方法によって密閉容器１へ固定す
る同側端部の取付け部９Ｂの近傍に、曲率半径の比較的
大きな曲面で成る電界緩和部９Ｃを形成することができ
る。傾斜電極９の反絶縁スペーサ側の端部、あるいは同
端部に対応する密閉容器１には、傾斜電極９の高電圧導
体５側表面よりも後退した凹部等を形成して低電界部と
した異物捕獲部１０が形成されている。

【００１３】図９は上述した傾斜電極９の固定方法を示
す要部拡大断面図である。

【００１４】隣接する密閉容器１のフランジ２間には絶
縁スペーサ３が介在され、これらはボルト２３によって
締め付けられている。フランジ２の絶縁スペーサ３側に
おける内側には凹部が形成され、この凹部内に傾斜電極
９の端部である取付け部９Ｂを位置させてボルト２４に
よって固定している。傾斜電極９は絶縁スペーサ３の凹
部への取付けに合致するよう階段状にしているが、密閉
容器１の内面へ溶接あるいはボルトで固定することもで
きるので形状は限定されず、また取付け部９Ｂと電界緩
和部９Ｃまでを全体的に滑らかな曲面とすることもでき
る。このような傾斜電極９は、予め密閉容器１に取り付
けておくことができるため、同部における導電性異物の
混入を抑えることができる。またボルト２４と絶縁スペ
ーサ３にできる間隔Ｌ３、傾斜電極９の電界緩和部９Ｃ
と絶縁スペーサ３の間隔Ｌ４、傾斜シールドの高さＨ、
および絶縁スペーサ３内に埋め込んだシールド２５の適
当な位置への配置によりこれらの空間部の電界が緩和さ
れるため、仮に絶縁スペーサ３近傍のこれらの領域に、
万一導電性異物８が入っても絶縁性能の低下を小さく抑
えることができる。

【００１５】図２は図１の縦断面図であり、導電性異物
の動作原理を併記している。

【００１６】今、何等かの原因で密閉容器１内における
絶縁スペーサ３の近傍に導電性異物８Ａが混入し、高電
圧導体５に直流高電圧が印加された場合、傾斜シールド
６と傾斜電極９の間を導電性異物８Ａが往復運動を繰り
返すが、傾斜シールド６と傾斜電極９との間の電界は絶
縁スペーサ３に近い方が高く、絶縁スペーサ３から遠ざ
かるにしたがって低くなり、しかも傾斜シールド６と傾
斜電極９には共に傾斜が形成されていて衝突した導電性
異物８Ａの入射角に対する反射角の関係から、導電性異
物８Ａは上述した往復運動を繰り返しながら、異物捕獲
部１０に向かい同異物捕獲部１０で捕獲されることにな
る。

【００１７】しかしながら、導電性異物８Ａの通常の挙
動は、密閉容器１の中心軸方向および円周方向に対して
不規則なものであるため、できるだけ早い時期に捕獲し
た方が絶縁スペーサ３への付着を防止する上で有利であ
る。そこで、初期の段階での捕獲効率を向上させるため
に、傾斜シールド６を円周方向に複数に分割し、各傾斜
シールド６Ａ，６Ｂ，６Ｃのそれぞれの対向部に間隙１
１を形成している。特に、この導電性異物８Ａは上述の
ように往復運動中に密閉容器１の周方向にも移動する
が、そのほとんどが密閉容器１の下半分の範囲で移動す
るため、導電性異物８Ａの往復運動中に下部の傾斜シー
ルド６Ａの両側に形成した間隙１１を通過して傾斜シー
ルド６と高電圧導体５との間に入り込み易い。そこで、
傾斜シールド６Ａの幅Ｌ１を高電圧導体５の径Ｌ２より
も小さくして、傾斜シールド６Ａの両側に間隙１１を形
成し、また傾斜シールド６Ａはその端部に高電圧導体５
に向かって内側に折り曲げた折り曲げ部６Ａ１，６Ａ２
を形成し、一方、傾斜電極９は高電圧導体５側の内面
を、例えば図２における高電圧導体５と同じ中心を持つ
所定半径の曲面としている。このため、導電性異物８が
傾斜シールド６Ａの両側に形成した間隙１１から進入す
る確率が高くなり、一旦、図２の導電性異物８Ｃのよう
に間隙１１から進入すると、傾斜シールド６Ａと高電圧
導体５とが同電位であり外へ飛び出して再び往復運動を
起こすことはない。しかも傾斜シールド６Ａには折り曲
げ部６Ａ１，６Ａ２が形成されているため、機械的な振
動が加わっても導電性異物８Ｃが再び飛び出すことは難
しくなり、初期の段階での捕獲効率が向上する。

【００１８】上述の場合と同じ理由で、傾斜電極９は密
閉容器１の底部付近にのみに配置すれば良く、さらに傾
斜電極９の円周方向の両端部には密閉容器１との間に間
隙１２を形成すると共に、密閉容器１側に折り曲げた折
り曲げ部９Ａ１，９Ａ２を形成している。傾斜電極９の
円周方向の両端部付近では電界に差が生じるが、導電性
異物８Ｄが図２の円周方向に移動中に傾斜電極９よりも
外側へ移動したとしても、傾斜電極９が無い密閉容器１
の内表面部の電界が小さいため、導電性異物８Ｄの往復
運動が抑制され、隙間１２より入り込み傾斜電極９内に
確実に捕獲される。一旦、図２の導電性異物８Ｄのよう
に間隙１２から進入して捕獲されると、傾斜電極９と密
閉容器１とが同電位であり外へ飛び出して再び往復運動
を起こすことはない。しかも傾斜電極９には折り曲げ部
９Ａ１，９Ａ２が形成されているため、機械的な振動が
加わっても導電性異物８Ｄが再び飛び出すことは難しく
なり、初期の段階での捕獲効率が向上する。従って、導
電性異物８が絶縁スペーサ３に付着して絶縁性能が低下
するのは防止される。

【００１９】図３は傾斜シールド６の具体的な形状を示
したものである。この実施例では傾斜シールド６を円周
方向に三分割したが、この分割数を変更しても良い。こ
のように傾斜シールド６を分割構造にすることによっ
て、全体を筒状の単一の傾斜シールドとした場合より
も、製作上の加工および組立の作業性を改善することが
できる。また傾斜シールド６は必ずしも高電圧導体５と
同心的に配置した筒状とする必要はなく、上述した導電
性異物８のほぼ限定された領域での挙動を考慮して、基
本的には高電圧導体５の下部に位置するようにし、他の
部分は電界との兼ね合いで形状等を決定しても良い。い
ずれにしても、これら傾斜シールド６は、その絶縁スペ
ーサ３側の径を反絶縁スペーサ側よりも大きくするなど
して、絶縁スペーサ３側を反絶縁スペーサ側よりも密閉
容器１に近付けて導電性異物８を異物捕獲部１０へ移動
させるように傾斜させたため、その絶縁スペーサ３側に
電界集中を防止するための大きな曲率の電界緩和部を形
成するのが容易になり、絶縁スペーサ３における対向部
近傍の電界も同時に緩和して、絶縁スペーサ３の沿面部
の絶縁耐力を向上させることができる。

【００２０】図５は本発明の他の実施例による密閉導体
装置を示す縦断面図である。

【００２１】密閉容器１の軸方向両端はそれぞれ絶縁ス
ペーサ３Ａ，３Ｂによってガス的に区分されており、絶
縁スペーサ３Ａの埋込中心導体４Ａには高電圧導体５Ａ
の一端が図６に示すようにボルト１８で固定され、他方
の絶縁スペーサ３Ｂの埋込中心導体４Ｂには高電圧導体
５Ｂの一端が同様に固定されている。高電圧導体５Ａを
覆うように設けた傾斜シールド６の径大部は、図６に示
すように高電圧導体５Ａへボルト１９によって固定さ
れ、また傾斜シールド６の径小部は、図７に示すように
高電圧導体５Ａへボルト２０によって固定されている。
高電圧導体５Ｂを覆うように設けた傾斜シールド６も同
様に固定されている。また高電圧導体５Ａおよび５Ｂの
対向した他端間は、図７に示す断面図のようにチュ−リ
ップ形接触子１３と電界緩和用シ−ルド１４で成る接続
部１６によって電気的に接続されている。この電界緩和
用シ−ルド１４の径は高電圧導体５Ａ，５Ｂよりも大き
いため、これを導電性異物捕獲用シ−ルドとして兼用し
ている。具体的には、図７に示すように電界緩和用シ−
ルド１４の下部の軸方向両端に間隙１７Ａ，１７Ｂをそ
れぞれ形成すると共に、同部を内側にそれぞれ折り返し
た折り返し部１４Ａ１，１４Ａ２を形成している。

【００２２】このため、接続部１６まで移動してきた導
電性異物８は電界緩和用シ−ルド１４の軸方向両端に形
成した間隙１７Ａ，１７Ｂから入り込み、上述した傾斜
シールド６の場合と同様に捕獲され、その後の機械的な
振動が加えられても飛び出すことがない。また導電性異
物８は電界緩和用シ−ルド１４の近傍における急激な電
界の変化により、接触部１６に対向する異物捕獲部１０
に落ち結果的に捕獲される。

【００２３】図８は本発明のさらに他の実施例による密
閉導体装置の要部を示す縦断面図である。

【００２４】この実施例の密閉導体装置は、図５に示し
た密閉導体装置と比較すると接続部１６の構成位置が異
なる。つまり、絶縁スペーサ３の埋込中心導体４に接触
子受け導体２１および電界緩和用シールド１４をボルト
２２によって固定し、電界緩和用シールド１４内に配置
した接触子１３によって高電圧導体５の対向側端部と電
気的に接続するようにし、図示しない高電圧導体５の他
端は反対側の絶縁スペーサに直接固定して支持してい
る。このように接続部１６が絶縁スペーサ３の近傍に位
置する場合、図１に示す実施例のように必ずしも傾斜シ
ールド６によって接触子１３まで包囲する必要はなく、
電界緩和用シールド１４と傾斜シールド６を軸方向に並
置しても良い。この実施例においても、電界緩和用シー
ルド１４には高電圧導体５の対向側端部を挿入するため
の開口部があるため、この開口部から進入してきた導電
性異物８を捕獲することができ、また電界緩和用シール
ド１４の形状によって絶縁スペーサ３の電界を緩和でき
る他、図１に示す実施例とほぼ同様の効果を得ることが
できる。

【００２５】図１０は本発明のさらに異なる実施例によ
る密閉導体装置の縦断面図で、高電圧導体５の周囲に設
けた傾斜シールド６のうち、特に、密閉容器１の底部側
に対向して設けた傾斜シールド６Ａの高電圧導体５側に
粘着性シートまたは高誘電率のコーティング被覆等の拘
束被膜２６を施している。勿論、このような拘束被膜２
６は傾斜シールド６ｂ、６Ｃにも施しても良い。間隙１
１から進入した導電性異物８は、傾斜シールド６Ａと高
電圧導体５が同電位であり、傾斜シールド６Ａに折り返
し部６Ａ１，６Ａ２が形成されていることに加えて、こ
の拘束被膜２６によっても動きが拘束されるため、更に
大きな機械的振動が密閉導体装置に加わっても導電性異
物８が間隙１１から外へ飛び出すことがない。

【００２６】図１１は本発明のさらに異なる実施例によ
る密閉導体装置の縦断面図で、高電圧導体５の周囲に設
けた傾斜シールド６のうち、特に、密閉容器１の底部側
に対向して設けた傾斜シールド６Ａの傾斜電極９側にコ
ーティング等で絶縁被覆２７を施したものである。この
ような絶縁被覆２７は傾斜シールド６ｂ、６Ｃにも施し
ても良い。この絶縁被覆２７を設けることにより、導電
性異物８が傾斜シールド６Ａの近傍にあるときに発生し
ていた微小放電を防止することができ、これに伴う同部
の絶縁耐力の低下を防止できる。

【００２７】尚、上述の各実施例ではいずれの場合も密
閉容器１の底部と、これに対向する高電圧導体５との間
に、少なくとも傾斜シールド６Ａと傾斜電極９を設けた
が、傾斜電極９を省略して傾斜シールド６Ａのみとして
も、傾斜シールド６Ａとの衝突によって導電性異物に方
向性を与えて異物捕獲部１０へ導くことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の密閉導体装
置によれば、密閉容器の底部に対向する高電圧導体に傾
斜シールドを設け、この傾斜シールドの絶縁スペーサ側
端を他端より密閉容器に近付けたため、導電性異物が混
入して傾斜シールドと密閉容器間で往復運動を行なった
としても、傾斜シールドの傾斜を利用して徐々に導電性
異物を反絶縁スペーサ側に導くことができ、特殊な構造
の密閉容器を用いることなく導電性異物を異物捕獲部に
容易に捕獲し、絶縁スペーサの絶縁耐力を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による密閉導体装置の一部破
断斜視図である。

【図２】図１に示した密閉導体装置の縦断側面図であ
る。

【図３】図１に示した密閉導体装置の要部拡大図であ
る。

【図４】図１に示した密閉導体装置の他の要部拡大図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例による密閉導体装置の縦断
正面図である。

【図６】図５に示した密閉導体装置の要部拡大図であ
る。

【図７】図５に示した密閉導体装置の他の要部拡大図で
ある。

【図８】本発明のさらに他の実施例による密閉導体装置
の要部を示す縦断正面図である。

【図９】図１に示した密閉導体装置のさらに他の要部拡
大断面図である。

【図１０】本発明のさらに他の実施例による密閉導体装
置の要部を示す縦断側面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例による密閉導体装
置の要部を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ フランジ ３ 絶縁スペーサ ５ 高電圧導体 ６ 傾斜シールド ６Ａ１，６Ａ２ 折り返し部 ８ 導電性異物 ９ 傾斜電極 ９Ａ１，９Ａ２ 折り返し部 ９Ｃ 電界緩和部 １０ 異物捕獲部 １１，１２ 間隙 ２６ 拘束被膜 ２７ 絶縁被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安納 憲次 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所 国分工場内 (72)発明者 山極 時生 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所 国分工場内 (72)発明者 竹治 直昭 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山地 幸司 香川県高松市丸の内２の５ 四国電力株 式会社内 (72)発明者 色川 裕之 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−49911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−121314（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−237517（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−163721（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−163722（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−73124（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向端を絶縁スペーサによって封じた
   密閉容器内に絶縁性ガスを封入すると共に、上記絶縁ス
   ペーサによって上記密閉容器から絶縁して高電圧導体を
   支持した密閉導体装置において、上記高電圧導体の少な
   くとも下部に位置する部分に、上記絶縁スペーサ側の端
   部を反絶縁スペーサ側の端部よりも上記密閉容器に近付
   けた傾斜シールドを設け、この傾斜シールドを上記高電
   圧導体と同電位にし、上記傾斜シールドの上記反絶縁ス
   ペーサ側の端部近傍に異物捕獲部を設けたことを特徴と
   する密閉導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、上記高電
   圧導体の下部に配置した上記傾斜シールドは、上記高電
   圧導体の円周方向における両端部に間隙を形成したこと
   を特徴とする密閉導体装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のものにおいて、上記傾斜
   シールドの上記高電圧導体の円周方向における両端部
   に、上記高電圧導体側に折り返した折り返し部をそれぞ
   れ形成したことを特徴とする密閉導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のものにおいて、上記傾斜
   シールドは、上記高電圧導体の円周方向に複数に分割し
   て成り、上記高電圧導体の下部に配置した上記傾斜シー
   ルドは、上記高電圧導体の円周方向における両端部に上
   記高電圧導体側に折り返した折り返し部をそれぞれ形成
   すると共に、他の上記傾斜シールドとの間に間隙を形成
   したことを特徴とする密閉導体装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のものにおいて、上記傾斜
   シールドは、上記高電圧導体の円周方向に複数に分割し
   て成ると共に、上記高電圧導体の外周部を包囲して配置
   し、上記各傾斜シールドの上記絶縁スペーサ側の端部を
   反絶縁スペーサ側の端部よりも径を大きくしたことを特
   徴とする密閉導体装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５記載のものにおいて、上記
   高電圧導体の下部に配置した上記傾斜シールドに対向し
   て、上記密閉容器側に密閉容器と同電位にした傾斜電極
   を設け、この傾斜電極の上記絶縁スペーサ側の端部を反
   絶縁スペーサ側の端部よりも上記高電圧導体側に近付け
   たことを特徴とする密閉導体装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のものにおいて、上記傾斜
   電極は、上記密閉容器の円周方向における両端部に上記
   密閉容器側に折り返した折り返し部をそれぞれ形成する
   と共に、上記密閉容器との間に間隙を形成したことを特
   徴とする密閉導体装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７記載のものにおいて、上記
   高電圧導体の下部に配置した上記傾斜シールドの上記密
   閉容器側表面に、絶縁被膜を設けたことを特徴とする密
   閉導体装置。