JP4554449B2

JP4554449B2 - ガス絶縁電気機器用絶縁スペーサ

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Publication number: JP4554449B2
Application number: JP2005189257A
Authority: JP
Inventors: 力藤澤; 亮一篠原
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007014070A

Description

本発明は、ガス絶縁電気機器の高電圧導体を絶縁支持するガス絶縁電気機器用絶縁スペーサに関する。

ガス絶縁電気機器として知られるガス絶縁開閉装置やガス絶縁母線等では、絶縁性ガスを充填した密閉容器内に絶縁スペーサを用いて主回路導体などの高電圧導体を支持すると共に、この絶縁スペーサによってガス区画を形成するようにしている。従来の絶縁スペーサは、密閉容器のフランジ間に絶縁スペーサの外周部を直接挟み込むようにして耐気密接続していたが（例えば、特許文献１を参照）、密閉容器のフランジ径に合わせて絶縁スペーサが大型化してしまうため、密閉容器のフランジ間に金属製の環状フランジの外周部を挟み込むようにして耐気密接続し、この環状フランジの内周部に絶縁スペーサを取り付けてガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを構成することが行われている（例えば、特許文献２を参照）。

後者のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、図４に示したように中心部に中心導体１０を埋め込んだ絶縁スペーサ１の外周部の仮想円周上に離散的に複数の埋め込み金具８を設け、この埋め込み金具８よりも中心導体１０側にガスケット収納用環状溝部７を形成している。埋め込み金具８は、中心導体１０の軸方向に存在する絶縁スペーサ１の両面に貫通した孔を有する筒状である。このような絶縁スペーサ１をガス絶縁電気機器に組み込んで使用する場合、密閉容器１１，１２のフランジ５ａ，５ｂ間に環状フランジ４を挟み込んで図示しないボルトによって対気密接続し、この環状フランジ４における密閉容器１１，１２の内側では、ガスケット収納用環状溝部７内にガスケットを配置した状態で絶縁スペーサ１の左面を環状フランジ４に接触させ、絶縁スペーサ１の右面側から埋め込み金具８の内面に挿入したボルト３を環状フランジ４に螺合している。このボルト３の締め付けによって環状フランジ４と絶縁スペーサ１間のガスケットによる対気密接続を行っている。また、ボルト３の頭部で電界集中が生じないように同部に電界緩和用シールド９を設け、絶縁スペーサ１の中心導体１０の両側にそれぞれ主回路を形成する高電圧導体５，６を接続している。このようにして絶縁スペーサ１により高電圧導体５，６を密閉容器１１，１２から電気的に絶縁した状態で支持すると共に、密閉容器１１側と密閉容器１２側をガス的に区分している。

実開昭６０−６２８２５号公報特開２００３−１５３４０６号公報

しかしながら、従来のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、埋め込み金具８が絶縁スペーサ１の両面側に貫通する孔を有しているため、密閉容器１１と密閉容器１２間でガス区画を形成する場合、この埋め込み金具８の貫通孔によるガス的な連通を阻止するために絶縁スペーサ１の埋め込み金具８を配置した仮想円周よりも内側の中心導体１０側にガスケットを配置するガスケット収納用環状溝部７を形成しなければならなかった。また、このガスケット収納用環状溝部７に配置したガスケットのガスシール面を形成するために、環状フランジ４の内径側をガスケット収納用環状溝部７よりも中心導体１０側に位置させなければならなかった。従って、この環状フランジ４の内径側と中心導体１０間における所定の沿面絶縁距離を小さくしてしまい、電圧階級に応じた所定の沿面絶縁距離を同部に確保しようとすると、外径の大きな絶縁スペーサ１となってしまう。また絶縁スペーサ１の外径の増大は密閉容器１１，１２の径を大きくすることにもなりガス絶縁電気機器の大型化およびコスト高となってしまう。

本発明の目的は、絶縁スペーサの小型化と構成の簡略化を可能にしたガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、絶縁性ガスを充填した円筒状の密閉容器と、この密閉容器内のほぼ中心部に設けられて高電圧導体に接続される中心導体および上記中心導体の外周部でかつ上記密閉容器内に位置した仮想円周上に埋め込んだ複数の埋め込み金具とを有した絶縁スペーサと、上記中心導体の軸方向における上記絶縁スペーサの片面の外周部に配置した金属製の環状フランジと、この環状フランジに上記絶縁スペーサを固定するために上記埋め込み金具に挿通したボルトと、上記環状フランジと上記絶縁スペーサ間に配置され上記ボルトの締め付けによって耐気密接続する環状ガスケットとを備えたガス絶縁電気機器用絶縁スペーサにおいて、上記埋め込み金具は、上記絶縁スペーサにおける上記環状フランジ側の片面のみに開放し、かつ上記絶縁スペーサの反対側面まで貫通しない有底凹部を有して構成し、上記ボルトの頭部を上記環状フランジ側に位置させ、また上記環状フランジ側から挿入したその反頭部側を上記埋め込み金具の上記有底凹部に螺合させ、上記埋め込み金具の仮想円周よりも外周部に上記環状ガスケットを配置して上記密閉容器内における上記絶縁スペーサの両面側をガス的に区分したことを特徴とする。

また請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のものにおいて、上記環状フランジは、上記高電圧導体を収納した隣接する密閉容器のフランジ間にその外周部を配置して耐気密接続したことを特徴とする。

さらに請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載のものにおいて、上記環状フランジは、その中心側に３相共通の開口部を形成し、この開口部に３相の中心導体を有する３相一括形の上記絶縁スペーサを配置し、上記３相共通の開口部の外周部に位置する仮想円周上に上記埋め込み金具を設け、上記埋め込み金具の仮想円周のさらに外周部に３相共通の上記環状ガスケットを配置したことを特徴とする。

本発明によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、埋め込み金具を環状フランジ側に開放した有底凹部を有して構成したため、ガスケット収納用環状溝部を埋め込み金具の配置仮想円周よりも外側に配置しても、従来のように埋め込み金具を通してガス的に連通することがないのでガスケットにより気密なガス区分を形成することが可能となり、リング状の環状フランジの中心導体側に位置する内径部は、埋め込み金具との連結を考慮した程度の大きさとすることができ、従来のようにガスケット収納用環状溝部のために環状フランジの中心導体側を延ばして内径をさらに小さくする必要はない。またボルトを環状フランジ側から有底凹部のねじ部へ螺合させることによって、ボルトの頭部側における電界集中を環状フランジを利用して簡単な構成で緩和し、小型の絶縁スペーサで環状フランジの内径部と中心導体間に十分の沿面絶縁距離を確保することができる。

また請求項２に記載の本発明によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、高電圧導体を収納した隣接する密閉容器のフランジ間に環状フランジを配置して耐気密接続するようにしたため、絶縁スペーサと環状フランジとの連結体をガス絶縁電気機器用絶縁スペーサとして容易に取り扱うことができる。

さらに請求項３に記載の本発明によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、環状フランジに形成した３相共通の開口部に、３相の中心導体を有する３相一括形の絶縁スペーサを配置し、また、この開口部の外周部に環状ガスケットを配置したため、環状フランジおよび環状ガスケットは３相一括形として構造を簡略化すると共に、ガスケット収納用環状溝部を埋め込み金具の配置仮想円周よりも外側に配置して気密なガス区分を作ることができ、リング状の環状フランジの中心導体側に位置する内径部を、埋め込み金具との連結を考慮した程度の大きさとすることができ、全体としても小型で構造簡単にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図である。
絶縁スペーサ１は、その中心部に高電圧導体を連結するために埋め込んだ中心導体１０と、取り付けようとして使用するために外周部の仮想円周上に埋め込んだ複数の埋め込み金具８と、この埋め込み金具８の仮想円周よりもさらに外周部に位置する部分に環状に形成したガスケット収納用環状溝部７を有している。埋め込み金具８は、中心導体１０の軸方向に存在する絶縁スペーサ１の両面に貫通する孔を有さず左面側へのみ開放した有底凹部を有し、この有底凹部にねじ部を形成している。従って、絶縁スペーサ１は、埋め込み金具８によってその両面側がガス的に連通することはない。また、この埋め込み金具８は、種々の構成を採用することができるが、ここでは右面側端部を電界緩和のために滑らかな曲面形状として内部に埋め込んだ端部を有している。

このような絶縁スペーサ１をガス絶縁電気機器に組み込んで使用する場合、隣接する密閉容器１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間にリング状の環状フランジ４を挟み込んで図示しないボルトやＯリングによって対気密接続し、ガスケット収納用環状溝部７内に環状ガスケットを配置した状態で密閉容器１１，１２内に位置する部分の環状フランジ４に絶縁スペーサ１の左面を接触させ、環状フランジ４の左面側から挿入したボルト３を埋め込み金具８の有底凹部のねじ部に螺合する。このときのボルト３の締め付けによって、環状フランジ４と絶縁スペーサ１間を環状ガスケットにより対気密接続すると共に、絶縁スペーサ１を環状フランジ４に固定している。絶縁スペーサ１の両側における中心導体１０には、それぞれ主回路を形成する高電圧導体５，６を接続している。このようにして絶縁スペーサ１により高電圧導体５，６を密閉容器１１，１２から電気的に絶縁した状態で支持すると共に、密閉容器１１側と密閉容器１２側とをガス的に区分している。

絶縁スペーサ１の取り付け状態で、埋め込み金具８は環状フランジ４との接触あるいはボルト３によって環状フランジ４と同電位となっている。この環状フランジ４は密閉容器１１，１２を介して通常接地されている。しかも、埋め込み金具８の右端部は電界集中を防止した形状になされているので、特別に電界緩和用シールドを付設する必要はない。しかし、この埋め込み金具８が絶縁スペーサ１の外周部の仮想円周状に離散的に存在することが電界集中を生じさせる場合は、各埋め込み金具８を上述の仮想円周上に配置したリング状の電界緩和用金属部材で連結するなど、周知の電界緩和手段を施すことができる。

また、従来の構造ではボルト３の頭部における電界集中が発生したが、ここではボルト３の頭部が環状フランジ４側に位置しているため、この環状フランジ４も金属製であることから環状フランジ４の左面側の全体的な形状との関係で電界集中を防止することができる。この構造によってもボルト３の頭部における電界集中が問題となるなら、電界緩和手段として知られるようにボルト３の頭部に対応する位置の環状フランジ４を切削加工し、この切削加工部にボルト３の頭部を埋め込むようにして電界集中を防止することもできる。

このようなガス絶縁電気機器用絶縁スペーサによれば、上述したように埋め込み金具８を環状フランジ４側に開放した有底凹部を有して構成したため、この埋め込み金具８によって絶縁スペーサ１の両側面をガス的に連通することはない。従って、ガスケット収納用環状溝部７を埋め込み金具８の配置仮想円周よりも外側に配置することによって両密閉容器１１，１２間をガス的に区分することができる。しかも、このようなガスケットの配置によって、リング状の環状フランジ４の中心導体１０側に位置する内径部は、埋め込み金具８との連結を考慮した程度の大きさとすることができ、従来のようにガスケット収納用環状溝部７のために環状フランジ４の中心導体１０側を延ばして内径をさらに小さくする必要はない。このため、絶縁スペーサ１を大型化することなく環状フランジ４の内径部と中心導体１０間に十分の沿面絶縁距離を確保することができる。

また、このようなガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、密閉容器１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間に直接介在する絶縁スペーサとして、埋め込み金具が軸方向に二分割され、一方の埋め込み金具が見かけ上有底凹部であるものを単に選択し、これを環状フランジ４に取り付けただけではない。密閉容器１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間に直接絶縁スペーサを介在した場合、その連結によって埋め込み金具と密閉容器１１，１２とは同電位となるため、埋め込み金具における電界上の問題は殆ど生じない。これに対して、環状フランジ４の内部側に絶縁スペーサを取り付け、しかも絶縁スペーサの小型化を図ろうとする場合、埋め込み金具の電界上の問題が発生し、この新たな課題を解決している。しかも、埋め込み金具が軸方向に二分割されているなら、一方の埋め込み金具は見かけ上有底であるが、他方の埋め込み金具は電位的に浮いた状態になってしまい、電界上の問題となるが、こうした新たな課題を解決し、環状フランジ４の内部側に取り付ける絶縁スペーサ１として望ましい構成を提供することができる。

従来構造を示した図３と、本実施の形態による構造を示した図１では、絶縁スペーサ１の大きさと、埋め込み金具８の配置仮想円の大きさを同じものとして示しているため、図１の構成の方が環状フランジ４の内径部と中心導体１０間に大きな沿面絶縁距離を確保することができる。しかし、電圧仕様に応じて決まる環状フランジ４の内径側と中心導体１０間の沿面絶縁距離を同じとすると、図１に示した絶縁スペーサ１の方が外径を小型にすることができ、これによってガス絶縁電気機器を小型にすることができる。

また、上述したように埋め込み金具８を環状フランジ４側に開放した有底凹部を有して構成したため、ボルト３を環状フランジ４側から有底凹部のねじ部へ螺合させることが可能となる。従って、このようなボルト３の頭部側には電界集中を緩和した環状フランジ４が位置することになり、ボルト３の頭部における電界集中を緩和することができるので、従来のように電界緩和用部材を設ける必要がなく、構成が簡略化できる。

さらに、上述したガス絶縁電気機器用絶縁スペーサでは、絶縁スペーサ１と環状フランジ４間をボルト３によって分離可能に連結しているため、両者を組み立てたものをガス絶縁電気機器用絶縁スペーサとして容易に取り扱うことができる。しかし、環状フランジ４とは分離して絶縁スペーサ１のみをガス絶縁電気機器用絶縁スペーサとして取り扱うこともできる。この後者の考え方によれば、次のようにガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを構成することもできる。

図２は、本発明の他の実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図であり、先の実施の形態との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略する。
この実施の形態では、ガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを絶縁スペーサ１のみによって構成し、この絶縁スペーサ１の一方の面に連結する環状フランジ４はガス絶縁電気機器を構成する密閉容器１１のフランジ１１ａを兼用するものとして構成している。隣接する密閉容器１１，１２はそのフランジ１１ａ，１２ａ間を図示しないボルトやＯリングなどによって耐気密接続するが、一方の密閉容器１１のフランジ１１ａはその内径部を密閉容器１１の径よりも小さくして絶縁スペーサ１を連結する環状フランジ４として機能する部分も一体的に形成している。

このようなガス絶縁電気機器用絶縁スペーサによれば、密閉容器１１のフランジ１１ａと環状フランジ４を兼用して構成を簡略することができ、しかも、上述した実施の形態の場合と同様に埋め込み金具８を環状フランジ４側に開放した有底凹部を有して構成したため、この埋め込み金具８によって絶縁スペーサ１の両側面をガス的に連通することはなく、ガスケット収納用環状溝部７を埋め込み金具８の配置仮想円周よりも外側に配置することが可能となり、上述した実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。

図３は、本発明の他の実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図であり、先の実施の形態との同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略する。
環状フランジ４は、図１に示した密閉容器１１，１２の断面形状に合わせて外周部形状を決定するが、その内径部側はほぼ水平方向に楕円状とした３相一括形の共通開口部４ａを形成している。この開口部４ａにほぼ水平方向に３相の中心導体１０ａ，１０ｂ，１０ｃを埋め込んだ３相一括形の絶縁スペーサ１を配置する。この絶縁スペーサ１には、図１の場合と同様に環状フランジ４側に開放した有底凹部を有する埋め込み金具８が埋め込まれ、環状フランジ４側から挿入したボルト３を埋め込み金具８に螺合して、絶縁スペーサ１を環状フランジ４に固定する。しかし、絶縁スペーサ１側に形成するガスケット収納用環状溝部７と、同部に配置する環状ガスケットは、３相共通の開口部４ａおよび埋め込み金具８の配置仮想円周よりも外周部に３相一括形として設ける。この３相共通の開口部４ａの形状は、各相の中心導体１０ａ，１０ｂ，１０ｃまたはこれに接続する高電圧導体の配置に合わせて変化させることもできる。

このような３相一括形のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサによれば、環状フランジ４に形成した３相共通の開口部４ａに、３相の中心導体１０を有する３相一括形の絶縁スペーサを配置し、また、この開口部４ａの外周部に環状ガスケットを配置したため、環状フランジ４および環状ガスケットは３相一括形として構造を簡略化すると共に、先の実施の形態の場合と同様にガスケット収納用環状溝部を埋め込み金具８の配置仮想円周よりも外側に配置して両密閉容器１１，１２間のガス区分を形成することができる。また、リング状の環状フランジの中心導体側に位置する内径部は、埋め込み金具８との連結を考慮した程度の大きさとしても高電圧導体５，６までの沿面絶縁距離を十分に確保しても全体としては小型で構造簡単な３相一括形のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサとすることができる。

また、このような３相一括形のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサによれば、密閉容器１１，１２の断面形状と絶縁スペーサ１の外形を必ずしも合致される必要がないので、様々な密閉容器１１，１２を使用したガス絶縁電気機器に適用することができる。つまり、密閉容器１１，１２のフランジ１１ａ，１２ａ間に直接絶縁スペーサ１を介在した場合、絶縁スペーサ１の外径部の形状をフランジ１１ａ，１２ａの形状に合わせなければならないが、環状フランジ４の内径部側に絶縁スペーサ１を取り付ける場合は、例えば、密閉容器１１，１２およびフランジ１１ａ，１２ａを図３の上下方向につぶした形状とすることも可能であり、絶縁スペーサ１に制約されることなく密閉容器１１，１２およびフランジ１１ａ，１２ａを設計することができる。

さらに本発明の他の実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサでは、絶縁スペーサ１の外周部の仮想円周上に複数の埋め込み金具８を埋め込み、その埋め込み金具８はその左端側で有底凹部を開放しその右面側で絶縁スペーサ１の右面側表面に露出しないように埋め込んでいるが、左端側に開放した凹部が有底でガス的な区分を行うと共に右端面が電界を考慮した形状であるならば、埋め込み金具８の右面側が絶縁スペーサ１の右面側に露出していても良い。

本発明によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサは、図示の構成に限らずその他の構成のものにも適用することができる。

本発明の一実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図である。本発明の他の実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図である。本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図である。従来のガス絶縁電気機器用絶縁スペーサを示す断面図である

符号の説明

１絶縁スペーサ
３ボルト
４環状フランジ
６高電圧導体
７ガスケット収納用環状溝部
８埋め込み金具
１１，１２密閉容器

Claims

絶縁性ガスを充填した円筒状の密閉容器と、この密閉容器内のほぼ中心部に設けられて高電圧導体に接続される中心導体および上記中心導体の外周部でかつ上記密閉容器内に位置した仮想円周上に埋め込んだ複数の埋め込み金具とを有した絶縁スペーサと、上記中心導体の軸方向における上記絶縁スペーサの片面の外周部に配置した金属製の環状フランジと、この環状フランジに上記絶縁スペーサを固定するために上記埋め込み金具に挿通したボルトと、上記環状フランジと上記絶縁スペーサ間に配置され上記ボルトの締め付けによって耐気密接続する環状ガスケットとを備えたガス絶縁電気機器用絶縁スペーサにおいて、上記埋め込み金具は、上記絶縁スペーサにおける上記環状フランジ側の片面のみに開放し、かつ上記絶縁スペーサの反対側面まで貫通しない有底凹部を有して構成し、上記ボルトの頭部を上記環状フランジ側に位置させ、また上記環状フランジ側から挿入したその反頭部側を上記埋め込み金具の上記有底凹部に螺合させ、上記埋め込み金具の仮想円周よりも外周部に上記環状ガスケットを配置して上記密閉容器内における上記絶縁スペーサの両面側をガス的に区分したことを特徴とするガス絶縁電気機器用絶縁スペーサ。
請求項１に記載のものにおいて、上記環状フランジは、上記高電圧導体を収納した隣接する密閉容器のフランジ間にその外周部を配置して耐気密接続したことを特徴とするガス絶縁電気機器用絶縁スペーサ。
請求項１に記載のものにおいて、上記環状フランジは、その中心側に３相共通の開口部を形成し、この開口部に３相の中心導体を有する３相一括形の上記絶縁スペーサを配置し、上記３相共通の開口部の外周部に位置する仮想円周上に上記埋め込み金具を設け、上記埋め込み金具の仮想円周のさらに外周部に３相共通の上記環状ガスケットを配置したことを特徴とするガス絶縁電気機器用絶縁スペーサ。