JP3178141B2 - 密閉導体装置 - Google Patents

密閉導体装置

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    • H02G5/063Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings filled with oil or gas
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    • H02G5/068Devices for maintaining distance between conductor and enclosure being part of the junction between two enclosures

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力変電機器のうち、特
に直流送電用のガスと導体を管に密閉した密閉導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】直流送電用のガス絶縁機器の絶縁上の大
きな問題点は、機器内部に混入した導電性の異物による
絶縁性能低下である。交流用機器の場合と異なり、直流
電圧下では電界方向が常に一定の方向になるため、機器
内部の異物が一旦電界により浮上すると、そのまま高電
圧導体まで到達する。この結果高電界部に異物が付着し
たり、絶縁物表面に付着したりし、絶縁性能を脅かすこ
とになる。
【0003】これを対策するためには、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」(1991年12月)の12頁、実開昭56−7312
4 号公報に記載されるように、電界下での異物の挙動を
利用して、容器を傾斜させて用いる、あるいは容器の底
面に異物捕獲装置を設ける等が行われている。また、特
開昭56−121314号公報に記載のように、絶縁スペーサに
近傍だけ、導体に傾斜を設けているものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直流状
況下における異物の挙動は前述のように浮上と同時に高
電圧導体側に容器に到達するため、容器側に傾斜を設け
、絶縁スペーサに近傍だけに導体に傾斜を設ける等の
処理のみでは不十分であった。
【0005】本発明の目的は、異物の捕獲方法をより確
実なものとし、絶縁信頼性の向上を図ると共に、機器の
小形軽量を図った密閉導体装置を提供すことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の第1番目の発明に
係るものは、接地タンク内に絶縁スペーサを複数配置
し、絶縁スペーサ間に配置した導体を絶縁スペーサによ
って絶縁支持してなる密閉導体装置であり、接地タンク
設置面に対して平行に配置された円筒形状のものであ
り、導体の少なくとも接地タンク底面との対向側を、絶
縁スペーサ側から絶縁スペーサ間の中央部までは接地タ
ンクとの距離が順次大きくなるように形成し、絶縁スペ
ーサ間の中央部に位置する接地タンクの下方側に異物捕
獲部を設けたものである。本願の第2番目の発明に係る
ものは、接地タンク内に絶縁スペーサを複数配置し、絶
縁スペーサ間に配置した導体を絶縁スペーサによって絶
縁支持してなる密閉導体装置であり、接地タンクは円筒
形状のものであり、導体の径を、絶縁スペーサ側から絶
縁スペーサ間の中央部までは順次小さくし、絶縁スペー
サ間の中央部に位置する接地タンクの下方側に異物捕獲
部を設けたものである。
【0007】
【作用】導体に直流電圧を印加すると、接地タンク内の
低電圧側底面の異物は電荷を帯び、この異物が逆極性電
荷を帯びた導体側に吸引されて、導体に衝突すると、異
物の電荷は導体と同じ極性の電荷になり、再び低電圧側
底面に落下する所謂跳びはね現象を繰り返すが、傾斜面
の角度により絶縁スペーサより離れたるに従い前記導体
と前記接地タンク底面の距離が大きくなるため、傾斜面
と前記接地タンク底面との間の寸法が最大個所の低電界
部に異物が集まり捕獲できるようにしたので、導電性異
物が絶縁スペーサ表面に付着することなく、ガス絶縁機
器の絶縁信頼性を高めることが出来るようになった。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は本発明の密閉管内にガスの母線又は導体を収
納したガス絶縁機器を示したものである。
【0009】複数の接地タンク1は、円筒形状であり、
その内部には複数の絶縁スペーサ2A,2Bを一対の接
地タンク1のフライジ間にボルト,ナットで締め付け
て、支持している。一対の絶縁スペーサ2間には略円筒
形状の中心導体3を配置している。
【0010】絶縁スペーサ2に支持されている接続導体
21に接続している中心導体3は、中心導体3の直径D
1よりも中央部の導体側に行くに従い直径D2 を順次細
くした傾斜面3Aを形成している。つま一方側絶縁スペ
ーサ2A側の中心導体3の直径D1 は、他方側絶縁スペ
ーサ2Bに行くに従い順次直径D2 を細くする傾斜面3
Aを形成している。傾斜面3Aは絶縁スペーサ2Aと絶
縁スペーサ20Bとの間の中央で直径D2 が一番細く形
成されている。
【0011】傾斜面3Aの直径D2 の個所と接地タンク
1の底面1A(つまり中央部)との間の距離は、他の傾
斜面3Aと底面1Aとの間の距離より最大距離である底
面1Aの中央部に凹部の異物捕獲部10を設けている。
異物捕獲部10は低電界部,粘着シート,ゴムフェライ
トを使用して導電性異物50を付着する。この場合、異
物捕獲部10は塞板10Aに設け、塞板10Aを取外自
在に構成し、保守点検時に塞板10Aを取外し、例えば
導電性異物50を付着したゴムフェライト,粘着シート
を新しいゴムフェライト,粘着シートに交換する。尚低
電界状態の場合には異物捕獲部10を凹部のままでよ
い。
【0012】まず、本発明者達が接地タンク1と中心導
体3で構成される同軸円筒電極径内の導電性異物50の
直流課電状況化での挙動観測をした結果、異物の形状,
電圧の大きさ,極性等により変化するが、基本的な動き
として下記の4種類が観察されている。
【0013】、浮上し、接地タンク底面上をジャンピ
ングする(交流電圧と同等)。
【0014】、浮上すると直ちに中心導体まで横断
し、中心導体面上でジャンピングする。
【0015】、浮上すると直ちに中心導体に向い横断
し、向きを変えて接地タンクに戻り、再び中心導体に向
かう運動を繰り返す。
【0016】、浮上すると〜の混合運動を繰返
し、時には空間内を浮遊する。
【0017】これらの観察結果をもとに、導体形状を変
えることにより異物の挙動を制御できることに着目し、
各種の導体形状を考案した。即ち、第1は中心導体3の
直径を徐々に変えることにより、浮上した異物は一旦タ
ンクと導体と接地タンク1との間隙の狭い方(導体太
径)に移動するが、ある地点(反射角による)から間隙
距離の長い方(導体細径)に戻ることを利用した。
【0018】第2は導体の接地タンク底面側の形状がポ
イントとなるため、第1の効果が得られるように導体の
底面側の形状を各種変えた(別部材の配置,導体の傾
斜,導体底面の加工等)。
【0019】第3は第1の効果において、最終的に導体
太径側には異物が接近しないため、この側に絶縁スペー
サを配置する構成とした(絶縁物表面の保護効果向
上)。
【0020】第4は第3と逆に導体細径側に異物が集ま
るため、この部分に異物捕獲装置(低電界部)を配置し
た。なお、第3の構成を左右対称にすることにより、中
央部に異物を集めることが可能となる(異物の捕獲確率
の向上)。
【0021】これらの形状の傾斜面3Aと導電性異物5
0との関係について図2により説明する。図2は導電性
異物50の挙動計算例を示したものである。接地タンク
1と中心導体3の間の導電性異物50の動きである。こ
の移動部分の座標を図中のようにx,yとすると、異物
の運動方程式は次式で表される。
【0022】
【数1】
【0023】
【数2】
【0024】接地タンク1のA部に異物50が存在する
場合、荷電状況下で浮上力を受け、(1)の方向に浮上
する。中心導体3に到達すると導体の電荷をもらい同極
性の反発と重力により(2)の方向に弾き返される。こ
のような運動を繰り返して左側に進んで行く。その結
果、図中B点にて進行方向が逆転し、右側に進む結果と
なる。この挙動形態は実験により確認されている。
【0025】すなわち、図1の中央側に異物50が両側
から移動することになり、異物捕獲部10に集められ
る。この結果、異物50は絶縁性能上最も重要な絶縁ス
ペーサ2表面に付着することがなくなり、絶縁信頼性が
格段に向上する。
【0026】更に、わかりやすく導電性異物50と傾斜
面3Aとの関係について説明する。
【0027】中心導体3に直流電圧を印加すると、接地
タンク内の低電圧側底面1Aの導電性異物50は電荷を
帯び、この導電性異物50が逆極性電荷を帯びた中心導
体側に吸引されて、導体に衝突すると、異物の電荷は導
体と同じ極性の電荷になり、その反発と重力により、再
び低電圧側底面に落下する所謂跳びはね現象を繰り返す
が、傾斜面3Aの角度θ1が絶縁スペーサ2Aより離れ
たるに従い小さな角度θ2になるため、傾斜面3Aと前
記接地タンク底面1Aとの間の寸法が最大個所の異物捕
獲部10に導電性異物50が集まり捕獲できるようにし
たので、導電性異物50が絶縁スペーサ表面に付着する
ことなく、絶縁スペーサ2の耐絶縁性が増し、ガス絶縁
機器の絶縁信頼性を高めることが出来ると共に、耐絶縁
性が増した分だけ絶縁スペーサ2を小型化できるので、
ガス絶縁機器を小型化できるようになった。
【0028】図3は本発明の他の実施例を示したもので
あり、図1の場合の左半分の構造を示している。中心導
体3は同径の円筒導体を用いているが、その周囲に別部
材を用いた電極31を取付け金具32により取り付けた
構造である。電極31は図1と同様な傾斜面3Aを備え
ている。このように構成により、図1の同様な効果ほか
既存の中心導体3に取り付けることが出来る利点があ
る。
【0029】図4から図6も中心導体3の部分の変形例
である。
【0030】図4は異物の挙動に重要な中心導体3の底
面1Aに着目した方式であり、中心導体3に設けた電極
部33は絶縁スペーサ2側の間隙長h1 が中央部の間隙
長h2 よりも大きくした傾斜面3Aを備えている。
【0031】図5は中心導体3の低圧側導体部にのみを
傾斜面3Aに加工して、上記と同様な効果を達成するも
のである。
【0032】図6は中心導体3の直径は変化させず、中
心導体3をθの角度傾けることにより、傾斜面3Aを実
現させたものである。これらは上記の効果に加え、構造
の簡素化が期待できる。
【0033】図7,図8は異物捕獲部10を含む他の実
施例を示したものである。
【0034】図7は異径導体35及び中央部に支持スペ
ーサ25により支持された細径導体36で構成された場
合であり、接地タンク1の中央底面1Aに設けられた異
物捕獲部10に異物50を効率良く捕獲できる。
【0035】図8は同径の中心導体37,38により構
成した場合である。この場合には両側の導体37を傾け
て配置している。
【0036】このような構造を採用することにより、万
一機器内に混入した異物を効率良く捕獲できるため、絶
縁信頼性の優れたガス絶縁母線を提供できる。また、こ
の結果として従来よりも機器の小形化が可能となるた
め、経済性にも優れた機器を提供できる。
【0037】又、上記実施例の他にガス無し絶縁密閉管
にも使用できる。
【0038】
【発明の効果】本発明に係る密閉導体装置は、導体の少
なくとも設置面に対して平行に配置された接地タンク底
面との対向側を、絶縁スペーサ側から絶縁スペーサ間の
中央部までは接地タンクとの距離が順次大きくなるよう
に形成したもの、又は導体の径を、絶縁スペーサ側から
絶縁スペーサ間の中央部までは順次小さくしたものなの
で、導電性異物の絶縁スペーサ表面への付着を防止し、
導電性異物を効率良く捕獲することができ、絶縁信頼性
が高く、機器の小型軽量化を図ることができる密閉導体
装置を提供することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である接地タンクの断面図。
【図2】本発明の図1の動作を説明する原理特性図。
【図3】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【図4】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【図5】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【図6】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【図7】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【図8】本発明の接地タンクの他の実施例を示す断面
図。
【符号の説明】
1…接地タンク、2…絶縁スペーサ、3…中心導体、3
A…傾斜面、10…異物捕獲部、50…導電性異物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02G 5/06

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】接地タンク内に絶縁スペーサを複数配置
    し、該絶縁スペーサ間に配置した導体を前記絶縁スペー
    サによって絶縁支持してなる密閉導体装置において、前
    記接地タンクは設置面に対して平行に配置された円筒形
    状のものであり、前記導体の少なくとも前記接地タンク
    底面との対向側を、前記絶縁スペーサ側から前記絶縁ス
    ペーサ間の中央部までは前記接地タンクとの距離が順次
    大きくなるように形成し、前記絶縁スペーサ間の中央部
    に位置する前記接地タンクの下方側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】接地タンク内に絶縁スペーサを複数配置
    し、該絶縁スペーサ間に配置した導体を前記絶縁スペー
    サによって絶縁支持してなる密閉導体装置において、前
    記接地タンクは円筒形状のものであり、前記導体の径
    を、前記絶縁スペーサ側から前記絶縁スペーサ間の中央
    部までは順次小さくし、前記絶縁スペーサ間の中央部に
    位置する前記接地タンクの下方側に異物捕獲部を設けた
    ことを特徴とする密閉導体装置。
  3. 【請求項3】前記導体の前記接地タンク底面との対向側
    に傾斜面を形成したことを特徴とする請求項1に記載の
    密閉導体装置。
  4. 【請求項4】前記導体はほぼ同径のものであり、該導体
    を前記接地タンク底面に対して傾斜させて配置したこと
    を特徴とする請求項1に記載の密閉導体装置。
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