JP3367838B2 - 貫通形絶縁支持装置 - Google Patents

貫通形絶縁支持装置

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JP3367838B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチギヤの収
納機器を相互接続する複数の主回路導体を支持固定する
貫通形絶縁支持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】代表的な受配電機器の一例を示す構成図
を図9に示す。同図において、外周を軟鋼板で気密に囲
まれた箱体1の内部は、SF6 ガスなどの絶縁ガス2が
密封されており、上方の室1aには断路器3A、下方に
室1bには遮断器3B及び上方の断路器3Aと同形の断
路器3Cが収納されている。4は受電用のケーブルヘッ
ド、5は電力用ケーブル、6はケーブル5に貫通された
貫通形変流器であり、これにて受電されている。ここ
で、これらのガス中の収納機器は、主回路導体7により
相互が接続されている。また、主回路導体7は、がいし
ベース8に固定されたがいし9により支持固定されてい
る。なお、箱体1の天井部に設けた気中−ガスブッシン
グ10により、図面上下に列盤されている隣接盤の接続が
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなスイッチギ
ヤにおいて、主回路導体7は、箱体1のほぼ中間の高さ
に設けたケーブルヘッド4から下方の断路器3Cの下部
端子に接続され、その上部端子から遮断器3Bの下部端
子に接続される構成である。つまり、主回路導体7は断
路器3Cと遮断器3Bの間で往復することになる。な
お、遮断器3Bの上部端子からは上方の室1aに接続さ
れている。
【0004】ここで、図9のX部の拡大図を図10に示
す。同図において、各接続導体7A,7Bはそれぞれ個
々のがいし9に支持固定されており、がいし9は箱体1
に固定されたがいしベース8A又は8Bに固定されてい
る。このように、収納機器に主回路導体7を設けて相互
を接続する構成は、例えば特開平5-219611号にも開示さ
れており、一般的に用いられるものである。
【0005】ここで、配置された収納機器の絶縁ガス2
中の絶縁距離は、収納機器のスペースaと、主回路導体
7Aを支持固定するがいし9の高さbと、がいしベース
8Aと主回路導体7B間のギャップcと、主回路導体7
Aを支持固定するがいし9の高さdを全て加算したL1
が必要となる。この絶縁距離L1は、盤の奥行き寸法に
直接的に影響を与える。従って、主回路導体7A,7B
などの電界緩和を行い絶縁距離の縮小化が図られている
が、構造的にaからdまでの絶縁距離を保たなければな
らないので、盤の奥行き寸法の縮小化には限界があっ
た。これは、最近の趨勢である縮小化に逆行するもので
ある。本発明の目的は、複数の主回路導体を立体的に支
持固定し、がいしの高さ方向の縮小化を図る貫通形絶縁
支持装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、U字状をした絶縁支持部の両端を接地板に
固定し、絶縁支持部と前記接地板で形成される空間を貫
通する第2の主回路導体を絶縁層で覆い、絶縁層を接地
板に固定し、絶縁支持部の接地板に対向する頂部に第1
の主回路導体を固定する電極を設け、電極は前記第2の
主回路導体と対向する面に窪みをもつことを要旨とす
る。
【0007】このような構成において、絶縁支持部の接
地板に対向する頂部に第1の主回路導体を固定する電極
を設け、電極は第2の主回路導体と対向する面に窪みを
もつことから、電極と対向する部分の絶縁層表面の電界
強度が抑制される。また、主回路導体に絶縁層を形成さ
せたことからも、絶縁層表面の電界強度が抑制される。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の貫通形絶縁支持装
置の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発
明の実施の形態を示す貫通形絶縁支持装置における主回
路導体の配置と固定を説明するための側面図である。同
図において、複数の主回路導体15a,15bは平行して配
置されており、収納機器に接続される主回路導体15a
は、箱体1に固定されたがいしベース16に取付けられた
逆U字状のがいし12の上部(がいしベース11とは反対
側)に支持固定される。また、箱体1側の主回路導体15
bは、逆U字状のがいし12の開口部を貫通して支持され
る。これにより、絶縁距離は、収納機器のスペースa
と、主回路導体間15a,15bのギャップcと、貫通させ
た主回路導体15bの絶縁距離dを加算したL2ですむこ
とになる。
【0009】また、主回路導体を縦からみた貫通部分の
断面図を図2に示す。逆U字状のがいしは、上部に電極
13が埋め込まれており、中央部に窪み13aを持たせてい
る。また、絶縁層14には開口部14aを形成させ、開口部
14aに主回路導体15bを貫通させて両端部をがいしベー
ス16に固定している。主回路導体15bには、逆U字状の
がいし12と対向させて同軸状の絶縁層17を形成させ、が
いしベース16に固定している。なお、電極13には、接続
電極13bを用いて主回路導体15aが固定されている。
【0010】また、主回路導体を横からみた貫通部分を
図3に示す。主回路導体15bについて、逆U字状がいし
12を直線状に貫通させているが、絶縁層17が終わった部
分から上方に曲率半径Rを持たせて曲げている。ここ
で、絶縁層17は逆U字状のがいし12の幅以上の長さと
し、端部で主回路導体15bと接する部分の長さをl、角
度をθ、絶縁厚さをtとすると、以下のような電界強度
特性が得られた。
【0011】すなわち、埋め込み電極13のほぼ中央部に
窪み13aを持たせているので、絶縁層14表面の電界強度
Eが低下する。これは、逆U字状のがいし12において、
最大電界強度が位置する個所は主回路導体15bが電極13
と対向する点であるので、この最短の線上の電極間距離
を広げることにより電界強度を抑制されるためである。
【0012】次に、逆U字状のがいし12に貫通させる主
回路導体15bの各部を検討し求めた構成を以下に示す。
図4は貫通させる主回路導体15bの絶縁層17の長さlと
電界強度の関係を示す図である。同図において、絶縁層
17の長さlを長くしていくと、電界強度の(a)絶対
値、(b)接線成分、(c)法線成分とも低下する。こ
れらの電界強度は、絶縁層17の端部の値である。ここ
で、横軸と平行に引いた直線(d)は絶縁層17と電極13
の最短距離間に位置する最大電界強度であり、この最大
電界強度を下回る絶縁層の長さlは10mm以上であるこ
とが分かる。また、この点では法線成分と接線成分が均
衡されているので、ガスギャップの電離と絶縁層沿面の
進展電界が同程度に抑制される。これより、絶縁層17の
長さは、逆U字状のがいしの幅より長く、10mm突出し
ていれば絶縁層17回りに位置する最大電界強度にならな
い。従って、耐電圧特性に影響を与えない絶縁層17の長
さにすることができる。なお、長さlを10mm以上にで
きる場合は、電界強度が更に低下していくので耐電圧特
性に影響を与えなくなる。
【0013】また、絶縁層17の角度θを変えたときの電
界強度を図5に示す。電界強度は、角度θが67度付近で
(a)の絶対値が低下し、(b)の接線成分と(c)の
法線成分が交差している。これは、ガスギャップの電離
に影響を与える法線成分と絶縁層17沿面の進展電界に影
響を与える接線成分が均衡されているので、耐電圧特性
が最も向上することになる。このことから、絶縁層17の
角度θを60〜70度とすればよいと考えられる。
【0014】また、絶縁層17の絶縁厚さtを変えたとき
の電界強度を図6に示す。電界強度の絶対値であるが、
絶縁厚さtが25mmから30mmの範囲で最低値を持つ特
性曲線となる。このため、この絶縁厚さの範囲では耐電
圧特性が最も向上することになる。絶縁層17が無い場合
のガスギャップgとして絶縁層の比率を求めると、t/
g=約40%となるが、30°〜45°であればよいと考えら
れる。
【0015】ここで、絶縁層17の比誘電率は、互いの絶
縁層14,17を同等としたが、貫通する主回路導体15b側
の絶縁層17の方の比誘電率を小さくすれば、電界強度が
更に低下する。これは、貫通する主回路導体15bが印加
された状態が最も電界強度が高くなり、最大電界強度が
電極13と対向する絶縁層17表面に位置するため、ガスギ
ャップの電位分担を抑制するために比誘電率を小さくす
れば効果ができるためである。
【0016】比誘電率を小さくすることは、例えばエポ
キシ樹脂ではシリカなどの充填材の粒径を小さくすれば
低くなる傾向にある。また、テフロンやポリエチレンな
どの低誘電率材料を用いてもよい。
【0017】貫通の主回路導体15bは、貫通部が直線状
となっているが、絶縁層17が終わった部分より曲率半径
Rを持たせて主回路導体15bの電界強度を若干上昇させ
ている。これにより、がいしベース16との耐電圧特性が
最も低くなる。従って、万が一過大のサージ電圧が侵入
してフラッシオーバを起こすとしたら、対地間で起こる
ことになり、上方の主回路導体15aとの間で起こること
はない。つまり、同相極間や相間でフラッシオーバが起
きないので絶縁協調が取れた絶縁構成にすることができ
る。
【0018】次に、貫通する主回路導体18の貫通部を細
径にした構成を図7に示す。絶縁層19は図3と同様な外
形でモールドにより設けられている。これにより、貫通
部の電界強度が抑制されて、高い耐電圧特性が得られ
る。
【0019】また、図8に絶縁層21の接地側に開口部21
aを設けた構成を示す。主回路導体20は直線状である
が、図7のように貫通部を細径にしてもよい。これによ
り、絶縁層21がより同軸状になり電界強度の分布が乱れ
なくなり、耐電圧特性を安定させることができる。
【0020】これらのことより、主回路導体の対地間絶
縁と導体間絶縁の絶縁距離を最小とすることができ、盤
の奥行き寸法の縮小化を図られる。他の実施例として、
複数の主回路導体が斜交または直角に配置される場合に
おいても、逆U字状のがいしを回転させて貫通する主回
路導体と平行させれば同様の効果があり縮小化が図れ
る。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、U字状
をした絶縁支持部の両端を接地板に固定し、絶縁支持部
と前記接地板で形成される空間を貫通する第2の主回路
導体を絶縁層で覆い、絶縁層を接地板に固定し、絶縁支
持部の接地板に対向する頂部に第1の主回路導体を固定
する電極を設け、電極は前記第2の主回路導体と対向す
る面に窪みをもつので、電界強度を抑制して耐電圧特性
を向上させ、絶縁支持部の高さ方向の縮小化を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の貫通形絶縁支持装置の第1の実施の形
態を示す主回路導体の配置と固定について説明するため
の側面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置の縦方向からみた断面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置の横方向からみた断面図。
【図4】本発明の第1の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置の電気的特性を説明するための図。
【図5】本発明の第1の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置の電気的特性を説明するための図。
【図6】本発明の第1の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置の電気的特性を説明するための図。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置に貫通される主回路電極の貫通部分の拡大断面
図。
【図8】本発明の第3の実施の形態を示す貫通形絶縁支
持装置に貫通される主回路電極の貫通部分の拡大断面
図。
【図9】従来の絶縁支持装置を説明するための図。
【図10】[図9]のX部の拡大断面図。
【符号の説明】
12…逆U字状がいし、13…電極、14,17,19,21…絶縁
層、15a,15b,18,20…主回路導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−83726(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02B 1/20 H01B 17/14 - 17/16 H01B 17/56

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 U字状をした絶縁支持部の両端を接地板
    に固定し、前記絶縁支持部と前記接地板で形成される空
    間を貫通する第2の主回路導体を絶縁層で覆い、前記絶
    縁層を前記接地板に固定し、前記絶縁支持部の前記接地
    板に対向する頂部に第1の主回路導体を固定する電極を
    設け、前記電極は前記第2の主回路導体と対向する面に
    窪みをもつことを特徴とする貫通形絶縁支持装置。
  2. 【請求項2】 前記第2の主回路導体のうち、前記絶縁
    支持部と前記接地板で形成される空間を貫通する部分
    と、前記絶縁支持部から出た部分のうち少なくとも10
    mmの部分を前記絶縁層で覆うことを特徴とする請求項
    1記載の貫通形絶縁支持装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の主回路導体の軸表面と前記絶
    縁層の沿面とのなす角度が、前記絶縁層の端部では60
    〜70度であることを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の貫通形絶縁支持装置。
  4. 【請求項4】 前記絶縁層の厚さをtとし、前記第2の
    主回路導体の表面と前記絶縁支持部とのギャップをgと
    したとき、t/gの比を30〜45%としたことを特徴とす
    る請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の貫通形絶縁
    支持装置。
  5. 【請求項5】 前記絶縁層の比誘電率を前記絶縁支持部
    より小さくしたことを特徴とする請求項1乃至請求項4
    のいずれかに記載の貫通形絶縁支持装置。
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