JP3028975B2 - 複合絶縁方式母線 - Google Patents

複合絶縁方式母線

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JP3028975B2 JP3180073A JP18007391A JP3028975B2 JP 3028975 B2 JP3028975 B2 JP 3028975B2 JP 3180073 A JP3180073 A JP 3180073A JP 18007391 A JP18007391 A JP 18007391A JP 3028975 B2 JP3028975 B2 JP 3028975B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁媒体として絶縁性
ガスを使用してなるガス絶縁母線に係り、特に、絶縁性
ガスに加えて第2の絶縁媒体を使用してなる複合絶縁方
式母線に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、絶縁媒体として絶縁性ガスを使
用してなるガス絶縁母線は、図6に示すように、例えば
SF6 ガス1のような絶縁性能の優れた絶縁性ガスを
圧縮充填した金属容器2内に、高電圧導体3を挿通し、
この高電圧導体3を支持絶縁物4にて金属容器2から絶
縁支持する構造となっている。そして、支持絶縁物4に
は、高電圧導体3側に高電圧電極4aが、金属容器2側
に接地電極4bが、それぞれ埋め込まれている。支持絶
縁物4は、これらの高電圧電極4a、接地電極4bを介
して高電圧導体3と金属容器2の間に保持されている。
【0003】このようなSF6 ガス1が封入されたガ
ス絶縁母線において、高電圧導体3と金属容器2間の絶
縁強度は、絶縁媒体であるSF6 ガス1の高い絶縁性
能と、支持絶縁物4の形状により維持されている。その
ため、ガス絶縁母線は通常、高い絶縁強度を有する。
【0004】ところで、図6に示すようなガス絶縁母線
において、何らかの原因により、金属異物が金属容器2
内に混入すると、高電圧導体3に課電されている運転電
圧による静電気力の影響で金属異物が浮遊する。もし、
異物が針状金属であれば起立してしまい、高電圧導体3
または支持絶縁物4に付着し、場合によってはガス絶縁
母線の絶縁性能を著しく低下させる恐れがある。そのた
め、このような金属異物対策として、従来、種々のトラ
ップ装置を設け、強制的に低電界部に異物を捕獲してし
まう構造や、金属容器2内表面に絶縁材料を塗布して絶
縁被覆を形成し、この絶縁被覆を第2の絶縁媒体として
使用し、複合絶縁方式母線とする方法が提案されてい
る。この場合、図7は、後者の方法を採用してなる複合
絶縁方式母線の具体的構造を示すもので、金属容器2の
内表面には、固有抵抗の高い材料によって数100μm
程度の絶縁被覆5が施されている。このような絶縁被覆
5を施した場合には、運転電圧に対しても、金属異物が
浮遊することはなく、絶縁被覆5上に保持される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術には、次のような問題点が存在してい
る。すなわち、図7に示すような複合絶縁方式母線にお
いては、通常の運転電圧に対しては、前述した通り、金
属異物が絶縁被覆5上に保持される反面、金属容器2に
機械的振動が加わった場合には、その機械的衝撃力によ
り、金属異物がわずかに動き、その反動で起立・浮上し
てしまう恐れがある。このような状態になると、絶縁被
覆5による前述の金属異物抑制効果が完全に損われ、複
合絶縁方式母線の絶縁耐力の低下を生じる問題がある。
このような絶縁耐力の低下は、さらに、ガス絶縁母線の
高電圧導体3と金属容器2の径方向の寸法を拡大させ、
母線の縮小化の障害となっている。
【0006】また、この種のガス絶縁母線に用いられて
いる支持絶縁物4は、ほとんどエポキシ樹脂による注型
品である。近年、エポキシ注型品の耐熱性向上の他の樹
脂開発が盛んであるが、現在の実使用状態において、エ
ポキシ注型品の耐熱温度は130℃程度と低い。そのた
め、前述の絶縁的な問題と同様に、ガス絶縁母線の高電
圧導体3の温度を130℃に抑えるべく、高電圧導体3
と金属容器2の径方向寸法が拡大し、母線の縮小化の障
害となっている。
【0007】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、絶
縁性ガスに加えて使用する第2の絶縁媒体の構成を改善
して金属異物の挙動を確実に抑制可能とすることによ
り、高い耐電圧性能及び耐熱性を有し、しかも、縮小化
に貢献し得るような複合絶縁方式母線を提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の複合絶縁方式母
線は、第1の絶縁媒体としてSF6 ガスが充填された
金属容器と、この金属容器内に配置された高電圧導体
と、該高電圧導体を金属容器に対して絶縁支持する支持
絶縁物と、第2の絶縁媒体を備えた複合絶縁方式母線に
おいて、前記第2の絶縁媒体が、前記高電圧導体の外表
面には厚さ10〜20mmの範囲で、前記金属容器の内
表面には厚さ1〜5mmの範囲で、それぞれ設けられた
PFA、FEPまたはPTEF被覆であり、前記高電圧
導体が、前記金属容器に対して、前記金属容器の内表面
に設けられたPFA、FEPまたはPTEF被覆、前記
支持絶縁物、及び前記高電圧導体の外表面に設けられた
PFA、FEPまたはPTEF被覆を介して絶縁支持さ
れること、を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の複合絶縁方式母線によれば、高電圧導
体と金属容器を、絶縁耐力及び振動吸収特性の優れたP
FA、FEPまたはPTEFによって被覆することによ
り、運転電圧の静電気力または何らかの機械的衝撃力に
対して、金属異物を保持でき、その起立・浮上を防止で
きる。そして、これらの静電気力または機械的衝撃力に
対して、仮に、金属異物が起立・浮上しても、この金属
異物は、高電圧導体のPFA、FEPまたはPTEF被
覆に付着し、この状態で金属異物とPFA、FEPまた
はPTEF被覆の間に静電吸引力が作用するため、金属
異物をその場所にトラップすることができる。さらにま
た、仮に、金属異物が支持絶縁物に付着し、サ―ジ電圧
の侵入によって金属異物で放電が生じても、高電圧導体
と金属容器にそれぞれ設けられたPFA、FEPまたは
PTEF被覆の優れた絶縁耐力により、全路破壊を防ぐ
ことができる。
【0010】その上、PFA、FEPまたはPTEF被
覆は、優れた耐熱特性を有しており、具体的には、20
0℃以上もの高い連続使用温度を有している。従って、
絶縁耐力の向上に合わせて、耐熱性を向上できるため、
高電圧導体と金属容器の径方向寸法を縮小でき、母線の
縮小化に貢献できる。
【0011】また、特に高電圧導体の外表面に設けるP
FA、FEPまたはPTEF被覆の厚さを10〜20m
mの範囲とすることによって、金属異物が、高電圧導体
の外表面から10〜20mm以内に接近できないため、
フラッシオーバ電圧の低下を確実に防止でき、絶縁耐力
を向上できる。これに対し、金属容器の内表面に設ける
PFA、FEPまたはPTEF被覆の厚さは、1〜5m
mの範囲とすることによって、支持絶縁物の沿面の金属
異物による放電進展を有効に防止できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明による複合絶縁方式母線の一実
施例を、図1に基づいて具体的に説明する。なお、図6
及び図7に示した従来技術と同一部材には、同一符号を
付し、説明は省略する。
【0013】本実施例においては、図1に示すように、
高電圧導体3の外表面と金属容器2の内表面に、PF
A、FEP、PTFEなどのフッ素樹脂によって、高電
圧導体フッ素樹脂被覆6、金属容器フッ素樹脂被覆7が
設けられている。この場合、高電圧導体フッ素樹脂被覆
6の被覆厚さは10〜20mm、金属容器フッ素樹脂被
覆7の被覆厚さは1〜5mmとされている。そして、こ
れらの高電圧導体フッ素樹脂被覆6と金属容器フッ素樹
脂被覆7の間に、支持絶縁物8が設けられている。すな
わち、高電圧導体3は、金属容器2に対して、金属容器
フッ素樹脂被覆7、支持絶縁物8、及び高電圧導体フッ
素樹脂被覆6を介して絶縁支持されている。また、金属
容器2内には、従来と同様に、絶縁性ガスとしてSF6
ガス1が封入されている。従って、図1の実施例にお
いては、第1の絶縁媒体として、SF6 ガス1というガ
ス絶縁材料が使用されると共に、第2の絶縁媒体とし
て、高電圧導体フッ素樹脂被覆6及び金属容器フッ素樹
脂被覆7という固体絶縁材料が使用されており、これら
2種類の絶縁媒体の複合によって高電圧導体3と金属容
器2間の絶縁が保持されるようになっている。以上のよ
うな構成を有する本実施例の複合絶縁方式母線において
は、以下に述べるような作用効果が得られる。
【0014】まず、図2は、ガス絶縁母線において、高
電圧導体3と金属容器2間のギャップ空間に金属異物が
位置する状態で、サ―ジ電圧が印加された場合の金属異
物の浮上高さgとフラッシオ―バ電圧の関係を示す説明
図である。この図2からわかるように、金属異物に対す
るフラッシオ―バ電圧は、金属異物が高電圧導体3の表
面から約5mm以内の位置に接近した場合に、著しく低
下する。そして、金属異物が高電圧導体3の表面から約
5mm以上離れると、フラッシオ―バ電圧は急激に上昇
する。従って、ガス絶縁母線におけるギャップ空間での
フラッシオ―バ電圧は、金属異物が位置する電界分布に
影響される。
【0015】これに対し、本実施例の複合絶縁方式母線
は、高電圧導体3にフッ素樹脂が10〜20mm被覆さ
れているため、金属異物は、高電圧導体3表面から10
〜20mm以内に近付くことがない。そして、図3に示
すように、本実施例において、金属異物9が高電圧導体
フッ素樹脂被覆6に到達すると、この金属異物9は、そ
の付着面積が最大になる形で、高電圧導体フッ素樹脂被
覆6に付着する。金属異物9がこのような状態で高電圧
導体フッ素樹脂被覆6に付着した場合には、フラッシオ
―バ電圧は、ほとんど低下しない。従って、本実施例に
おいては、従来技術に比べて、絶縁耐性を格段に向上で
き、絶縁信頼性が維持できる。
【0016】次に、支持絶縁物8の沿面に金属異物9が
付着した場合について考えてみる。この場合、図4に示
すように、金属異物9が支持絶縁物8の沿面に垂直に付
着することがあり得る。この状態で過大なサ―ジ電圧が
印加されると、金属異物9で放電が生じるが、高電圧導
体フッ素樹脂被覆6と金属容器フッ素樹脂被覆7の絶縁
耐力が高いため、全路絶縁破壊に至ることはない。
【0017】ここで、本実施例における金属容器フッ素
樹脂被覆7の作用を明確化するために、本実施例に対す
る比較例として、例えば、高電圧導体3のみに絶縁耐力
を有する厚さのフッ素樹脂被覆を施し、金属容器2内表
面には全く絶縁被覆を施さない複合絶縁方式母線や、あ
るいは、従来技術のように、金属容器2の内表面に、数
100μm程度の絶縁被覆を施しただけの複合絶縁方式
母線の支持絶縁物8の沿面に、金属異物が付着した場合
について説明する。すなわち、サ―ジ電圧によって金属
異物9の放電が生じると、金属容器2に絶縁被覆がない
場合、進展した放電路は接地電位になる。また、図5に
示すように、金属容器2の内表面に絶縁被覆5が施され
ていても、この絶縁被覆5が従来技術のように数100
μm程度であると、放電進展と共に絶縁破壊する可能性
があり、この場合も、放電路は接地電位になる。このよ
うな状態になると、放電は、高電圧導体フッ素樹脂被覆
6の沿面を進展し、最終的に全路絶縁破壊に至る恐れが
ある。これに対し、本実施例の金属容器フッ素樹脂被覆
7は、1〜5mmの厚さを有しており、高い絶縁耐圧を
有するため、支持絶縁物8の沿面の金属異物による放電
進展を有効に防止することができる。
【0018】さらに、本実施例の複合絶縁方式母線にお
ける熱的な作用について説明する。すなわち、高電圧導
体3の外表面に被覆を設けた場合、一般的に考えれば、
この被覆によって高電圧導体3で発生する熱の放散が悪
くなり、高電圧導体3の温度上昇が生じ、その高温によ
って被覆が劣化する恐れがある。しかしながら、本発明
で使用しているフッ素樹脂は耐熱性に優れ、連続最高使
用温度が他の絶縁物に比べて格段に高いという優れた特
徴を有している。例えば、PFAが260℃、FEPが
200℃、PTFEが260℃の連続使用温度に耐え
る。従って、高電圧導体3の温度がある程度上昇して
も、本発明に従う高電圧導体フッ素樹脂被覆6は、その
温度に十分耐えることができるため、被覆の劣化を生じ
ることはなく、信頼性が高い。
【0019】以上説明したように、本実施例の複合絶縁
方式母線においては、高電圧導体フッ素樹脂被覆6及び
金属容器フッ素樹脂被覆7の作用により、従来に比べて
格段に高い絶縁耐力及び耐熱性を得られる。このことに
よってまた、高電圧導体と金属容器の径方向寸法を従来
に比べて大幅に縮小できるため、母線の縮小化に貢献で
きる利点もある。
【0020】
【発明の効果】上記の通り、本発明によれば、絶縁性ガ
スに加えて、第2の絶縁媒体として、高電圧導体の外表
面には厚さ10〜20mmの範囲で、金属容器の内表面
には厚さ1〜5mmの範囲で、PFA、FEPまたはP
TEF被覆を設けることにより、金属容器内に存在する
金属異物の挙動を確実に抑制可能であり、サ―ジ電圧に
対しても絶縁性能を維持できるため、従来に比べて格段
に高い耐電圧性能及び耐熱性を有し、しかも、縮小化に
貢献し得るような複合絶縁方式母線を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による複合絶縁方式母線の一実施例を示
す模式的断面図。
【図2】ガス絶縁母線における金属異物とフラッシオ―
バ電圧の関係を示す説明図。
【図3】図1の複合絶縁方式母線において、高電圧導体
フッ素樹脂被覆への金属異物の付着状態を示す模式的断
面図。
【図4】図1の複合絶縁方式母線において、支持絶縁物
沿面への金属異物の付着状態を示す模式的断面図。
【図5】高電圧導体のみにフッ素樹脂被覆を施し、金属
容器の内表面には数100μm程度の絶縁被覆を施した
だけの複合絶縁方式母線において、支持絶縁物沿面に金
属異物が付着した場合の放電進展を説明する説明図。
【図6】従来の複合絶縁方式母線ではないガス絶縁母線
の一例を示す模式的断面図。
【図7】従来の複合絶縁方式母線の一例を示す模式的断
面図。
【符号の説明】
1 ... SF6 ガス 2 ... 金属容器 3 ... 高電圧導体 4 ... 支持絶縁物 4a ... 高電圧電極 4b ... 接地電極 5 ... 支持絶縁被覆 6 ... 高電圧導体フッ素樹脂被覆 7 ... 金属容器フッ素樹脂被覆 8 ... 支持絶縁物 9 ... 金属異物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−177216(JP,A) 特開 昭57−129116(JP,A) 特開 平3−45111(JP,A) 特開 昭60−223414(JP,A) 特開 昭55−103021(JP,A) 実開 昭60−24018(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02G 5/06 H02B 13/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の絶縁媒体としてSF 6 ガスが充
    填された金属容器と、この金属容器内に配置された高電
    圧導体と、該高電圧導体を金属容器に対して絶縁支持す
    る支持絶縁物と、第2の絶縁媒体を備えた複合絶縁方式
    母線において、前記第2の絶縁媒体が、前記高電圧導体の外表面には厚
    さ10〜20mmの範囲で、前記金属容器の内表面には
    厚さ1〜5mmの範囲で、それぞれ設けられたPFA、
    FEPまたはPTEF被覆であり、 前記高電圧導体が、前記金属容器に対して、前記金属容
    器の内表面に設けられたPFA、FEPまたはPTEF
    被覆、前記支持絶縁物、及び前記高電圧導体の外表面に
    設けられたPFA、FEPまたはPTEF被覆を介して
    絶縁支持されること、 を特徴とする複合絶縁方式母線。
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