JP4575323B2

JP4575323B2 - ガス絶縁母線

Info

Publication number: JP4575323B2
Application number: JP2006088974A
Authority: JP
Inventors: 浩史高尾; 仁志貞國
Original assignee: Toshiba Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2026-03-28
Also published as: JP2007267506A

Description

本発明は、絶縁媒体としてＳＦ₆ガスのような絶縁ガスを接地金属容器内に封入し、この接地金属容器内に絶縁スペーサによって高電圧導体を絶縁支持するガス絶縁母線に関するものである。

従来より、変電所などにはガス絶縁母線が用いられている。このガス絶縁母線は、接地された金属容器内に通電用の高電圧導体が絶縁スペーサによって絶縁支持されて設置され、この接地金属容器内に絶縁媒体として絶縁ガスを封入して構成されている。

図１１（Ａ）（Ｂ）は、このようなガス絶縁母線の一構成例を示すものである。すなわち、円筒状の接地金属容器１内には、絶縁媒体として絶縁ガスが封入されている。この絶縁ガスとしては、通常、ＳＦ₆ガスが用いられている。ＳＦ₆ガスは、安定性が高く、不活性、不燃焼、無臭、無害であり、かつ同圧力の空気の２〜３倍の絶縁耐力を有するという特徴がある。

また、前記接地金属容器１内には、通電用の高電圧導体２が、接地金属容器１と同心円軸上に配置され、円柱形状の絶縁スペーサ３によって、接地金属容器１内に絶縁支持されている。また、前記絶縁スペーサ３は、エポキシ樹脂のような熱硬化性合成樹脂から成る絶縁物７を備えており、この絶縁物７の両端部に、高電圧側埋め込み電極５と低電圧側埋め込み電極６とを一体的に注型して形成されている。

上記のように構成された絶縁スペーサ３は、高電圧側埋め込み電極５が高電圧導体２側に、低電圧側埋め込み電極６が接地金属容器１側になるようにして、高電圧導体２と接地金属容器１との間に取り付けられる。この場合、接地金属容器１には、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を取り付けるための支持座４が設けられている。また、この絶縁スペーサ３は、高電圧導体２の長手方向と直交するようにして配置されている。

ところで、電力需要の増大に伴ってガス絶縁機器の大容量化が進む現在、ガス絶縁母線の絶縁信頼性の向上が強く要請されている。このガス絶縁母線の絶縁信頼性は、「絶縁ガスの絶縁性能」と「絶縁スペーサの絶縁性能」とで決まる。このうち、絶縁スペーサの絶縁性能とは、接地金属容器内に存在し得ると考えられる金属異物に対する沿面の絶縁性能のことである。つまり、接地金属容器内の絶縁ガスの絶縁性能がいくら高くても、絶縁スペーサの沿面絶縁性能が低ければ、ガス絶縁母線の絶縁信頼性は低下することになる。

絶縁スペーサの沿面絶縁性能を高めるためには、沿面絶縁距離を延ばすことが有効である。ここで、絶縁距離を延ばすとは、接地金属容器の内径（つまりはガス絶縁母線の内径）を大きくすることにほかならない。しかしながら、変電所建設用地の確保が困難であると共に環境調和が重視される近年では、ガス絶縁母線には高い絶縁信頼性の確保とコンパクト化が求められているため、接地金属容器の内径を大きくすることは好ましくない。

このような問題点を解決するために、従来から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁スペーサの沿面絶縁距離Ｌ１を大きく取るために、高電圧導体２を接地金属容器１の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向上方に偏心して配置する技術が示されている。

また、特許文献２には、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁スペーサの沿面絶縁距離Ｌ１を大きく取るために、円柱形状の絶縁スペーサ３の下部にリング状の絶縁板１１などを設け、金属異物の挙動を抑制する技術が示されている。
特開平９−１４９５３１号公報特開平９−３０８０６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、高電圧導体２を接地金属容器１の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向上方に偏心して配置しているため、接地金属容器の内径を大幅に縮小することはできず、コンパクト化の実現が不十分であった。

また、特許文献２に記載されたような、円柱形状の絶縁スペーサの下部にリング状の絶縁板１１を設ける場合には、絶縁板１１を固定するために部品点数が増加するだけでなく、コンパクト化を図るべく接地金属容器の内径を小さくすると、接地金属容器内部での絶縁スペーサや絶縁板の固定作業が困難となり、異物の発生する確率が高くなる等、経済性及び信頼性の面から不利になる場合がある。

さらに、特許文献１及び特許文献２に記載された技術に共通して言えることは、接地金属容器１に、低電圧側埋め込み電極６を取り付けるための金属製蓋、パッキング材及び取り付け用ボルト等の部品で構成された支持座４を設けており、ガス絶縁母線として部品点数削減上のネックになっているということである。

このように、ガス絶縁母線の絶縁信頼性を向上させるには、金属異物が接地金属容器内に発生又は残存する確率を抑えることが重要である。そのためには、接地金属容器や高電圧導体への余分な加工をなくすことや、使用する部品点数を減らす必要がある。そして、異物の発生する確率が非常に高いガス絶縁母線同士のドッキング時に、作業部位を容易に確認できるようにする必要がある。

また、変電所建設用地の確保が困難であり、且つ環境調和が重視される近年では、高い絶縁信頼性を持つと同時に、一層のコンパクト化を図ったガス絶縁母線が求められている。このように、これらの問題点を改善したガス絶縁母線の開発が急務となっている。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであり、その目的は、絶縁信頼性を向上させると共に、一層のコンパクト化を図った経済性に優れたガス絶縁母線を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に絶縁性の媒体を封入した接地金属容器内に、通電用の高電圧導体が絶縁スペーサにより絶縁支持されて成るガス絶縁母線において、前記絶縁スペーサが板状に構成され、前記絶縁スペーサの接地金属容器側端部に低電圧側埋め込み電極を設けて前記接地金属容器の端部フランジ自体に固定するとともに、前記絶縁スペーサの高電圧導体側端部には高電圧側埋め込み電極を設けて前記高電圧導体に固定し、前記絶縁スペーサの中心軸が、前記接地金属容器の中心軸と１０°〜４５°の範囲の角度をなすように設置されていることを特徴とする。

本発明によれば、絶縁信頼性を向上させると共に、一層のコンパクト化を図った経済性に優れたガス絶縁母線を提供することができる。

以下、本発明を適用した実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１１〜図１３に示した従来例と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

（１）第１実施形態
（１−１）構成
本実施形態の特徴は、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定する構成と、絶縁スペーサ３の形状にある。

すなわち、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定する構成となっている。また、絶縁スペーサ３は棒状または板状に構成され、絶縁スペーサ３の中心軸Ｃ１が、接地金属容器１の中心軸Ｄ１と任意の角度ａをなすように設置されている。なお、この角度ａは、１０°〜４５°の範囲とすることが好ましい。この絶縁スペーサ３により、接地金属容器１内に収納された高電圧導体２が接地金属容器１に絶縁支持されている。

（１−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、以下のような作用・効果が得られる。
すなわち、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定することにより、従来必要であった絶縁スペーサ３を取り付けるための支持座４が不要となり、その設置のための加工及びその部品が不要となるため、異物の発生する確率が低くなる。さらに、接地金属容器１の開口部近傍に絶縁スペーサ３を取り付けることができるため、組立作業性が大幅に改善され、異物の発生をさらに抑制することができる。

また、絶縁スペーサ３の中心軸Ｃ１と接地金属容器１の中心軸Ｄ１とのなす角度ａが小さいほど、絶縁スペーサ３の沿面絶縁距離Ｌ１は長くなる。つまり、角度ａが小さいほど、金属異物が存在する確率が非常に高い接地金属容器１の底面から高電圧導体２までの沿面絶縁距離Ｌ１を大きくとることができる。

したがって、本実施形態と、図１１に示したような従来例（絶縁スペーサ３が高電圧導体２の長手方向と直交して配置されているもの）とを比較すると、両者が同等の絶縁信頼性能を持つ構造とする場合、つまり両者が同等の沿面絶縁距離Ｌ１を確保できるようにする場合には、本実施形態の方が接地金属容器１の内径を小さくすることができるので、ガス絶縁母線のコンパクト化が可能となる。
このように、本実施形態によれば、品質的に優れ、且つ経済性に優れたガス絶縁母線を得ることができる。

（２）第２実施形態
（２−１）構成
本実施形態の特徴は、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定する構成と、絶縁スペーサ３の形状にある。
すなわち、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態のガス絶縁母線に用いられる絶縁スペーサ３は、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定する構成となっている。

また、本実施形態の絶縁スペーサ３は少なくとも１つの屈曲点を持ち、この屈曲点を基点として第１の中心軸Ｃ２および第２の中心軸Ｃ３を有する棒状または板状に構成されている。また、この絶縁スペーサは、前記第１の中心軸Ｃ２が、接地金属容器１の中心軸Ｄ１と平行になるように、さらに、第２の中心軸Ｃ３が、前記接地金属容器１の中心軸Ｄ１と任意の角度ａをなすように設置されている。なお、この角度ａは、１０°〜４５°の範囲とすることが好ましい。この絶縁スペーサ３により、接地金属容器１内に収納された高電圧導体２が接地金属容器１に絶縁支持されている。

（２−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、以下のような作用・効果が得られる。
すなわち、絶縁スペーサ３の低電圧側埋め込み電極６を接地金属容器１の端部フランジ８自体に固定することにより、従来必要であった絶縁スペーサ３を取り付けるための支持座４が不要となり、その設置のための加工及びその部品が不要となるため、異物の発生する確率が低くなる。さらに、接地金属容器１の開口部に絶縁スペーサ３を近づけて取り付けられるため、組立作業性が大幅に改善され、異物の発生をさらに抑制することができる。

また、絶縁スペーサ３の第２の中心軸Ｃ３と接地金属容器１の中心軸Ｄ１とのなす角度ａが小さいほど、絶縁スペーサ３の沿面絶縁距離Ｌ１は長くなる。つまり、角度ａが小さいほど、金属異物が存在する確率が非常に高い接地金属容器１の底面から高電圧導体２までの沿面絶縁距離Ｌ１を大きくとることができる。

したがって、本実施形態と、図１１に示したような従来例とを比較すると、両者が同等の絶縁信頼性能を持つ構造にする場合、つまり両者が同等の沿面絶縁距離Ｌ１を確保できるようにする場合には、本実施形態の方が接地金属容器１の内径を短くすることができ、ガス絶縁母線のコンパクト化が可能となる。
このように、本実施形態によれば、品質的に優れ、且つ経済性に優れたガス絶縁母線を得ることができる。

（３）第３実施形態
（３−１）構成
本実施形態の特徴は、接地金属容器１の端面９と高電圧導体２の端面１０の配置にある。
すなわち、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、前記接地金属容器１の端面９と前記高電圧導体２の端面１０が、鉛直方向に同位置となるように構成されている。

（３−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、以下のような作用・効果が得られる。すなわち、接地金属容器１内の金属異物の発生する確率は、ガス絶縁母線同士のドッキング時が、他の場合と比較すると非常に高い。そこで、接地金属容器１の端面９から高電圧導体２の端面１０の状態を確認できるようにすることで、金属異物の発生する確率を抑えることができる。これにより、絶縁信頼性を向上させることができる。

（４）第４実施形態
（４−１）構成
本実施形態の特徴は、接地金属容器１の内面への粘着材の塗布にある。
すなわち、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、絶縁スペーサ３の鉛直下部投影面にある前記接地金属容器１の内面Ｓ１の範囲に、所定の粘着材が塗布されている。

（４−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、以下のような作用・効果が得られる。すなわち、本実施形態においては、絶縁スペーサ３の鉛直下部投影面にある接地金属容器１の内面Ｓ１の範囲に粘着材が塗布されているため、接地金属容器１内に存在する確率が非常に高い微小金属異物のうち、特に絶縁スペーサ３の近傍に存在する微小金属異物を容易に捕獲することができる。その結果、本実施形態のガス絶縁母線に用いられる絶縁スペーサ３は、電圧による静電力で挙動中の金属異物の影響を受けにくくなるため、絶縁信頼性を大幅に向上させることができる。

（５）第５実施形態
（５−１）構成
本実施形態の特徴は、絶縁スペーサ３の取り付け位置にある。
すなわち、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、絶縁スペーサ３を、高電圧導体２の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向上方に配置する構成となっている。

（５−２）作用・効果
上記のような構成を有する本実施形態においては、以下のような作用・効果が得られる。すなわち、本実施形態においては、絶縁スペーサ３を、高電圧導体２の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向上方に配置した結果、金属異物が存在する確率が高い接地金属容器１の底面から絶縁スペーサ３までの距離Ｌ２が長くなる。その結果、本実施形態においては、絶縁スペーサ３を高電圧導体２の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向下方に配置した場合に比べて、金属異物の影響を受けにくくなるので、絶縁信頼性を向上させることができる。

（６）他の実施形態
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が考えられる。すなわち、上記の実施形態はいずれも絶縁スペーサの本数が１つの場合について述べたが、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明を絶縁スペーサが複数の場合に適用しても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。

また、図７（Ａ）（Ｂ）、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁スペーサ３を接地金属容器１の両端の接続部に設けることにより、高電圧導体２に加わる許容荷重を増加させることができ、また、高電圧導体２の支持間隔Ｚを接地金属容器１の軸方向へ延ばすことが容易に可能となる。

また、上記の実施形態はいずれも接地金属容器１の中心軸と高電圧導体２の中心軸とを一致させた場合について述べたが、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明を、接地金属容器１の中心軸と高電圧導体２の中心軸とを鉛直方向にずらした場合に適用しても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。

また、上記の実施形態はいずれも単相に用いられる場合について述べたが、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明を三相母線に適用しても同様の作用効果が得られることは言うまでもない。

本発明に係るガス絶縁母線の第１実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の第２実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の第３実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図３（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の第４実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の第５実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の他の実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の他の実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図７（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の他の実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図８（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の他の実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図９（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。本発明に係るガス絶縁母線の他の実施形態の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。従来のガス絶縁母線の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図１１（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。従来のガス絶縁母線の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図１２（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。従来のガス絶縁母線の構成を示す図であって、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は図１３（Ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図。

符号の説明

１…接地金属容器
２…高電圧導体
３…絶縁スペーサ
４…絶縁スペーサの支持座
５…高電圧側埋め込み電極
６…低電圧側埋め込み電極
７…絶縁物
８…フランジ
９…接地金属容器端面
１０…高電圧導体端面
Ｃ１…棒または板状の絶縁スペーサの中心軸
Ｃ２…棒または板状の絶縁スペーサの屈曲点を基点とした第１の中心軸
Ｃ３…棒または板状の絶縁スペーサの屈曲点を基点とした第２の中心軸
ａ…絶縁スペーサの中心軸と接地金属容器の中心軸とのなす角度
Ｌ１…絶縁スペーサの絶縁沿面距離
Ｌ２…接地金属容器底面からの距離
Ｓ１…接地金属容器内面への粘着材の塗布領域
Ｚ…高電圧導体の支持間隔

Claims

内部に絶縁性の媒体を封入した接地金属容器内に、通電用の高電圧導体が絶縁スペーサにより絶縁支持されて成るガス絶縁母線において、
前記絶縁スペーサが板状に構成され、
前記絶縁スペーサの接地金属容器側端部に低電圧側埋め込み電極を設け、この低電圧側埋め込み電極を前記接地金属容器の端部フランジ自体に固定するとともに、
前記絶縁スペーサの高電圧導体側端部には高電圧側埋め込み電極を設け、この高電圧側埋め込み電極を前記高電圧導体に固定し、
前記絶縁スペーサの中心軸が、前記接地金属容器の中心軸と１０°〜４５°の範囲の角度をなすように設置されている
ことを特徴とするガス絶縁母線。
内部に絶縁性の媒体を封入した接地金属容器内に、通電用の高電圧導体が絶縁スペーサにより絶縁支持されて成るガス絶縁母線において、
前記絶縁スペーサが、少なくとも１つの屈曲点を有する板状に構成され、
前記絶縁スペーサの接地金属容器側端部に低電圧側埋め込み電極を設け、低電圧側埋め込み電極を、前記接地金属容器の端部フランジ自体に固定するとともに、
前記絶縁スペーサの高電圧導体側端部には高電圧側埋め込み電極を設け、この高電圧側埋め込み電極を前記高電圧導体に固定し、
前記絶縁スペーサが、前記屈曲点を基点として第１の中心軸と第２の中心軸とを有し、
前記第１の中心軸と前記接地金属容器の中心軸が平行でかつ前記スペーサと前記高電圧導体とは予め決められた微小な間隙を有して設置され、前記第２の中心軸と前記接地金属容器の中心軸とが１０°〜４５°の範囲の角度をなすように設置されている
ことを特徴とするガス絶縁母線。
前記高電圧導体の端面と前記接地金属容器の端面が、鉛直方向に同位置となるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一に記載のガス絶縁母線。
前記絶縁スペーサの鉛直方向下部投影面に位置する前記接地金属容器の内面に、粘着材を塗布したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のガス絶縁母線。
前記絶縁スペーサが、前記高電圧導体の中心軸を含む水平面よりも鉛直方向上方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載のガス絶縁母線。