JP4660303B2 - Solid insulation switchgear - Google Patents
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Description
本発明は、電源系統を構成する真空バルブや接続導体のような主回路電気機器を絶縁材料でモールドした固体絶縁スイッチギヤに係り、特に部分放電特性を向上し得る固体絶縁スイッチギヤに関する。 The present invention relates to a solid-insulated switchgear in which main circuit electric devices such as vacuum valves and connection conductors constituting a power supply system are molded with an insulating material, and more particularly to a solid-insulated switchgear that can improve partial discharge characteristics.
従来、スイッチギヤの主回路を構成する真空バルブや接続導体のような主回路電気機器においては、エポキシ樹脂のような絶縁材料によりモールドして絶縁外皮を形成した固体絶縁式のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, in a main circuit electric device such as a vacuum valve and a connection conductor constituting a main circuit of a switchgear, a solid insulation type in which an insulating outer skin is formed by molding with an insulating material such as an epoxy resin is known. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、真空バルブを構成する封着金具の端部などは鋭角形状をしているので、絶縁外皮に応力集中が起こり、亀裂が発生することがある。また、電界強度が高くなり、耐電圧特性が低下することがある。 However, since the end of the sealing fitting constituting the vacuum valve has an acute angle shape, stress concentration may occur in the insulating outer skin, and cracks may occur. In addition, the electric field strength increases, and the withstand voltage characteristics may be reduced.
これを解決するため、封着金具などの鋭角形状の部分を、丸みを持った金属製のシールドで覆う技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。これにより、絶縁外皮の応力集中が抑制され、また、電界緩和を図ることができる。
上記の従来の固体絶縁スイッチギヤにおいては、次のような問題がある。
封着金具などを覆うシールドと絶縁外皮との界面では、互いの熱膨張係数が異なることから、モールド時や運転時などの温度変化によって、剥離を起こすことがある。また、金属材料と絶縁材料との異種材料間を接着させることから、その接着力を強固に保つことが困難であり、剥離することがある。剥離を起こすと、この部分の電界強度が上昇して部分放電が発生し、絶縁外皮にトラッキングやトリーなどが進展する。これは、絶縁劣化現象であり、ついには絶縁破壊に到るものである。
The above-described conventional solid-insulated switchgear has the following problems.
Since the mutual thermal expansion coefficient differs at the interface between the shield covering the sealing fitting or the like and the insulating outer skin, peeling may occur due to temperature changes during molding or operation. In addition, since different materials of a metal material and an insulating material are bonded, it is difficult to keep the adhesive force strong, and the material may be peeled off. When peeling occurs, the electric field strength in this portion increases, partial discharge occurs, and tracking, trees, etc. develop in the insulating shell. This is a phenomenon of insulation deterioration and eventually leads to dielectric breakdown.
このため、たとえ部分放電が発生しても、絶縁劣化を起こさず、絶縁破壊に到らない絶縁構成が望まれていた。ここで、部分放電が発生しても絶縁劣化が起こらなければ、部分放電特性を向上させることになる。 For this reason, there has been a demand for an insulating structure that does not cause insulation deterioration even if partial discharge occurs and does not cause dielectric breakdown. Here, even if partial discharge occurs, if insulation deterioration does not occur, partial discharge characteristics are improved.
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、部分放電特性を向上し得る固体絶縁スイッチギヤを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a solid-insulated switchgear that can improve partial discharge characteristics.
上記目的を達成するために、本発明の固体絶縁スイッチギヤは、絶縁材料でモールドして主絶縁を形成した主回路電気機器を組合せ、電源系統を構成する固体絶縁スイッチギヤであって、前記主回路電気機器は、真空バルブであり、この真空バルブの封着金具の端部を囲むように、内周面に湾曲部を形成した無機絶縁体を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a solid insulated switchgear according to the present invention is a solid insulated switchgear comprising a main circuit electrical device molded with an insulating material to form a main insulation, and constituting a power supply system. The circuit electrical device is a vacuum valve, and is characterized in that an inorganic insulator having a curved portion formed on an inner peripheral surface is provided so as to surround an end portion of a sealing fitting of the vacuum valve .
本発明によれば、主回路電気機器の電界強度が上昇する電界強度上昇部位に、この部位を囲むように無機絶縁体を設け、これらを絶縁材料で一体モールドして主絶縁となる絶縁層を形成しているので、部分放電の進展が無機絶縁体で阻止され、主絶縁の部分放電特性を向上させることができる。 According to the present invention, an inorganic insulator is provided so as to surround an electric field strength increasing portion where the electric field strength of the main circuit electrical equipment is increased, and the insulating layer serving as the main insulating is formed by integrally molding these with an insulating material. Since it is formed, the progress of partial discharge is prevented by the inorganic insulator, and the partial discharge characteristics of the main insulation can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本発明の実施例1に係る固体絶縁スイッチギヤを図1および図2を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1に係る固体絶縁スイッチギヤの構成を一部断面して示す側面図、図2は、本発明の実施例1に係る固体絶縁スイッチギヤに用いられる遮断部の構成を示す断面図である。
First, a solid insulation switchgear according to
図1に示すように、固体絶縁スイッチギヤは、背面側のケーブル部1a、中央部の開閉部1b、正面側の母線部1cで主回路が構成されている。
As shown in FIG. 1, the solid insulation switchgear includes a main circuit including a cable portion 1a on the back side, an opening / closing portion 1b on the center portion, and a
ケーブル部1aには、ケーブルヘッド2が設けられ、このケーブルヘッド2に変流器3を貫通した電力用ケーブル4が接続されている。
A cable head 2 is provided in the cable portion 1 a, and a power cable 4 penetrating the
開閉部1bには、遮断部5が設けられ、この遮断部5の一方の主回路端がコ字状の接続導体6でケーブルヘッド2の主回路端に接続されている。接続導体6には、図示しない中心導体の周りにエポキシ樹脂のような有機絶縁材料がモールドされている。
The opening / closing portion 1 b is provided with a blocking
遮断部5には、接離自在の一対の接点を有する真空バルブ7が設けられている。また、真空バルブ7の絶縁容器両端を封着する封着金具7a、7bには、例えば、セラミック、マイカなどの無機絶縁材料からなる環状の無機絶縁体8が、この封着金具7a、7bを囲むように設けられている。そして、真空バルブ7と無機絶縁体8の周りには、エポキシ樹脂のような有機絶縁材料を一体モールドして形成した絶縁層9が設けられている。
The shut-off
遮断部5の他方の主回路端となる可動側には、軸方向に絶縁操作ロッド10を介して、真空バルブ7内の一対の接点を開閉する操作機構11が設けられている。また、軸方向と直交する方向には、真空バルブ7に連結された可動導体12がモールドされた連絡導体13の一方端と摺動接触されている。
An
母線部1cには、遮断部5と同様な真空バルブ14を用いた断路部15が設けられている。また、真空バルブ14の両端には、遮断部5と同様に無機絶縁体16が設けられている。そして、真空バルブ14と無機絶縁体16の周りには、エポキシ樹脂のような有機絶縁材料を一体モールドして形成した絶縁層17が設けられている。
The
断路部15の一方の主回路端となる可動側には、軸方向に絶縁操作ロッド18を介して、真空バルブ14内の一対の接点を開閉する操作機構19が設けられている。また、軸方向と直交する方向には、真空バルブ14に連結された可動導体20が連絡導体13の他方端と摺動接触されている。断路部15の他方の主回路端には、隣接する盤との接続を行う有機絶縁材料でモールドされた母線21が設けられている。
An
なお、遮断部5、断路部15、接続導体6および母線21などのモールドされた主回路電気機器の主回路端は、いずれもテーパ状に形成された界面接続部となっており、図示しない例えばシリコンゴムのような可撓性絶縁体を介して互いの主回路端が接続されている。22は、遮断部5、断路部15などを制御する制御室である。
Note that the main circuit ends of the molded main circuit electrical devices such as the
これら主回路電気機器のうち遮断部5を例にとり、その詳細を図2を参照して説明する。
Of these main circuit electric devices, the
図2に示すように、封着金具7a、7bの周りに設けられた環状の無機絶縁体8は、内周面が湾状の湾曲部8aとなっており、外周面が所定の曲率を持った曲率部8bとなっている。そして、湾曲部8aに設けられた固定部8cによって、封着金具7a、7bに固定されている。湾曲部8aと曲率部8b間、即ち、無機絶縁体8の絶縁厚さtは、自立のための機械的強度を有する数mm以上としている。また、絶縁層9の絶縁厚さt0に対し、t=t0/2未満としている。
As shown in FIG. 2, the annular
これにより、無機絶縁体8の絶縁厚さtよりも、無機絶縁体8と対向する絶縁層9の絶縁厚さ(=t0−t)が大きくなるので、絶縁層9が遮断部5の主絶縁となる。これは、他の主回路電気機器も同様である。なお、有機絶縁材料からなる主絶縁の絶縁層9は、電気的、機械的強度が優れ、複雑な形状とすることができる。
As a result, the insulating thickness (= t 0 −t) of the insulating
また、絶縁層9の比誘電率εはエポキシ樹脂の一般的なε=4に対し、無機絶縁体8の比誘電率はエポキシ樹脂以上の大きさとしている。即ち、例えば、セラミックの場合では一般的なε=8のものを用い、また、マイカの場合では一般的なε=7のものを用いている。なお、酸化チタンなどを混合して比誘電率を前述の値よりも大きくしてもよい。更に、無機絶縁体8は、真空バルブ7の絶縁容器にセラミックが用いられているので、同種材料のセラミックが好ましい。このような無機絶縁体8は、図示しない金型内で加圧、加熱成形し、必要に応じて機械加工をすれば形成することができる。
The relative dielectric constant ε of the
これにより、スイッチギヤの運転電圧下において、封着金具7a、7bの先端から部分放電が発生した場合、無機絶縁体8の湾曲部8aに部分放電に伴う電子が到達し、トラップされる。そして、無機絶縁体8内でも部分放電が発生するが、無機絶縁材料の性能上、絶縁劣化が極めて起き難い。即ち、無機絶縁体8は、部分放電が発生してもその進展を阻止する。その結果、主絶縁となる絶縁層9は絶縁劣化を起こし難く、部分放電特性を向上させることができる。
As a result, when a partial discharge is generated from the tips of the
ここで、真空バルブ7における封着金具7a、7bは、端部が比較的に鋭角となっており、他の部分と比較して電界強度が上昇する個所となる。このため、封着金具7a、7bのような電界強度が上昇する部位を電界強度上昇部位と定義する。
Here, the sealing
なお、無機絶縁体8と絶縁層9との界面では、互いの絶縁抵抗などの相違により電位差を生じる。しかしながら、曲率部8bの曲率を所定の大きさにすることにより、この界面での電界緩和を図ることができる。また、絶縁層9よりも無機絶縁体8の比誘電率が大きいので、無機絶縁体8の電位分担が小さくなり、封着金具7a、7b端部の電界強度を抑制することができる。
Note that, at the interface between the
更に、絶縁層9と無機絶縁体8とは、互いが絶縁材料であり、従来のような絶縁材料と金属材料との接着よりも強固な接着力を得ることができる。無機絶縁体8の表面を脱脂したり、凸凹に荒らしたりすると、接着力を更に増すことができる。
Furthermore, the insulating
上記実施例1の固体絶縁スイッチギヤによれば、電界強度が高くなる真空バルブ7の封着金具7a、7bの周りに無機絶縁材料からなる無機絶縁体8を設けているので、部分放電の進展が無機絶縁体8で阻止され、有機絶縁材料からなる絶縁層9の部分放電特性を向上させることができる。
According to the solid-insulated switchgear of the first embodiment, since the
次に、本発明の実施例2に係る固体絶縁スイッチギヤを図3を参照して説明する。図3は、本発明の実施例2に係る固体絶縁スイッチギヤに用いられる遮断部の構成を示す断面図である。なお、この実施例2が実施例1と異なる点は、無機絶縁体の構成である。図3において、実施例1と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Next, a solid insulated switchgear according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a blocking portion used in the solid insulated switchgear according to the second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the configuration of the inorganic insulator. In FIG. 3, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3に示すように、無機絶縁体8の湾曲部8aの内面には、例えば、導電性塗料を塗布した導電層23を設け、この導電層23に金属製の固定板24の一方を固定し、他方を封着金具7a、7bにそれぞれ固定している。
As shown in FIG. 3, for example, a
これにより、導電層23と封着金具7a、7bとが同電位となる。そして、スイッチギヤの運転電圧下においては、無機絶縁体8に直接電位が加わり部分放電が発生し易くなるが、無機絶縁体8は絶縁劣化を起こし難く、その結果、絶縁層9の部分放電特性を向上させることができる。なお、封着金具7a、7bからの部分放電の発生は抑制される。
Thereby, the
上記実施例2の固体絶縁スイッチギヤによれば、実施例1と同様の効果のほかに、封着金具7a、7bからの部分放電の発生を抑制することができる。
According to the solid-insulated switchgear of the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the occurrence of partial discharge from the sealing
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。上記実施例では、真空バルブ7、14の絶縁容器両端に無機絶縁体8、16を設けて説明したが、他の主回路電気機器である接続導体6などにおいても、コ字状のコーナー部分などの電界強度が上昇する部分(電界強度上昇部位)に、無機絶縁材料からなる無機絶縁体を設けることにより、部分放電特性を向上させることができる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, In the range which does not deviate from the summary of invention, it can implement in various deformation | transformation. In the above-described embodiment, the
1a ケーブル部
1b 開閉部
1c 母線部
2 ケーブルヘッド
3 変流器
4 電力用ケーブル
5 遮断部
6 接続導体
7、14 真空バルブ
7a、7b 封着金具
8、16 無機絶縁体
8a 湾曲部
8b 曲率部
8c 固定部
9、17 絶縁層
10、18 絶縁操作ロッド
11、19 操作機構
12、20 可動導体
13 連絡導体
15 断路部
21 母線
22 制御室
23 導電層
24 固定板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Cable part 1b Opening-and-closing
Claims (2)
前記主回路電気機器は、真空バルブであり、この真空バルブの封着金具の端部を囲むように、内周面に湾曲部を形成した無機絶縁体を設けたことを特徴とする固体絶縁スイッチギヤ。 A solid-insulated switchgear that constitutes a power supply system by combining main circuit electrical devices molded with an insulating material to form main insulation,
The main circuit electrical device is a vacuum valve, and a solid insulation switch comprising an inorganic insulator having a curved portion formed on an inner peripheral surface so as to surround an end of a sealing fitting of the vacuum valve gear.
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