JP6338960B2 - Insulating spacer for gas insulated switchgear and method for manufacturing the same - Google Patents

Insulating spacer for gas insulated switchgear and method for manufacturing the same Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、三次元造形装置により造形されるガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサに関するものである。   Embodiments of the present invention relate to an insulating spacer for a gas insulated switchgear that is modeled by a three-dimensional modeling apparatus.

現在、高電圧大容量の電力系統では、SF6ガスなどの絶縁性ガスを絶縁媒体および消孤媒体として用いたガス絶縁開閉装置が広く使用されている。ガス絶縁開閉装置には、金属容器の内部に高電圧導体部を絶縁支持する絶縁スペーサが用いられている。このガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサは、ガス絶縁開閉装置の運用やメンテナンス時、両側の金属容器間を区分するガス区分スペーサとしての役割も担っている。   At present, gas-insulated switchgear using an insulating gas such as SF6 gas as an insulating medium and a quenching medium is widely used in high voltage and large capacity power systems. In the gas insulated switchgear, an insulating spacer for insulatingly supporting the high voltage conductor is used inside the metal container. The insulating spacer for the gas-insulated switchgear also serves as a gas partitioning spacer that separates the metal containers on both sides during operation and maintenance of the gas-insulated switchgear.

ガス絶縁開閉装置を構成する機器として図5に示すようなガス絶縁母線が知られているが、ここではコーン型の絶縁スペーサ3が採用されている。絶縁スペーサ3はコーン型とすることで沿面距離を伸ばし沿面電界を低減させている。図5のガス絶縁母線では、接地された円筒状の金属容器2が設けられており、金属容器2の内部には絶縁性ガス4が封入されると共に、通電用の高電圧導体部1が挿通されている。   As a device constituting the gas insulated switchgear, a gas insulated bus as shown in FIG. 5 is known. Here, a cone-shaped insulating spacer 3 is employed. The insulating spacer 3 is of a cone type, thereby increasing the creeping distance and reducing the creeping electric field. In the gas insulated bus in FIG. 5, a grounded cylindrical metal container 2 is provided. Insulating gas 4 is enclosed in the metal container 2 and the energizing high-voltage conductor portion 1 is inserted. Has been.

絶縁スペーサ3は外周部が金属容器2の内壁面に固定されており、中心付近には電界緩和シールド5が設けられている。電界緩和シールド5には高電圧導体部1が取り付けられている。高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2は同軸構造となっており、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2の内径の比は、1対3程度となっている。   The outer periphery of the insulating spacer 3 is fixed to the inner wall surface of the metal container 2, and an electric field relaxation shield 5 is provided near the center. A high voltage conductor portion 1 is attached to the electric field relaxation shield 5. The high voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 and the metal container 2 have a coaxial structure, and the ratio of the inner diameters of the high voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 and the metal container 2 is about 1: 3. .

一般に、絶縁スペーサ3表面付近の電界分布は、高電圧導体部1、絶縁スペーサ3および電界緩和シールド5の幾何学的形状と、絶縁スペーサ3および絶縁性ガス4の誘電率により決定される。ガス絶縁開閉装置では高電圧導体部1と金属容器2の内径比が異なるため、絶縁スペーサ3表面の電界値は、この内径比を反映して、高電圧導体部1付近の通電側の電界値が高くなり、金属容器2の内壁面付近である接地タンク側の電界値が低くなっている。つまり、図5のガス絶縁母線では、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2の内径の比が約1対3なので、絶縁スペーサ3表面では、高電圧導体部1側の電界値が、金属容器2側の電界値の3倍近くまで高くなっている(図6に点線で示したグラフ参照)。   In general, the electric field distribution in the vicinity of the surface of the insulating spacer 3 is determined by the geometric shapes of the high voltage conductor portion 1, the insulating spacer 3 and the electric field relaxation shield 5, and the dielectric constants of the insulating spacer 3 and the insulating gas 4. In the gas insulated switchgear, the inner diameter ratio of the high voltage conductor portion 1 and the metal container 2 is different, so that the electric field value on the surface of the insulating spacer 3 reflects this inner diameter ratio and the electric field value on the energization side near the high voltage conductor portion 1. And the electric field value on the ground tank side near the inner wall surface of the metal container 2 is low. That is, in the gas-insulated bus in FIG. 5, the ratio of the inner diameter of the high voltage conductor portion 1 and the electric field relaxation shield 5 to the metal container 2 is about 1: 3. However, it is as high as nearly three times the electric field value on the metal container 2 side (see the graph shown by the dotted line in FIG. 6).

一般に、ガス絶縁開閉装置では、絶縁スペーサ表面の最大電界値が装置サイズや絶縁性能を決定づけるので、絶縁スペーサ表面の最大電界値を低減することが要請されている。したがって従来から、絶縁スペーサの形状を最適化する技術や、絶縁スペーサの低誘電率化を図る技術などが提案されてきた。   In general, in a gas insulated switchgear, since the maximum electric field value on the surface of the insulating spacer determines the device size and the insulating performance, it is required to reduce the maximum electric field value on the surface of the insulating spacer. Therefore, conventionally, a technique for optimizing the shape of the insulating spacer and a technique for reducing the dielectric constant of the insulating spacer have been proposed.

例えば、絶縁スペーサを製作する際に、エポキシ樹脂および充填材の配合量の異なる絶縁材料を複数用意し、その絶縁材料の割合を連続的に変化させて絶縁スペーサを加熱成型する技術が提案されている(特許文献1など)。この技術によれば、高電圧導体部付近の通電側で誘電率を高くして、金属容器付近の接地タンク側で誘電率を低くするように、絶縁スペーサの誘電率を空間的に傾斜させることが可能である。   For example, when manufacturing an insulating spacer, a technique has been proposed in which a plurality of insulating materials having different blending amounts of epoxy resin and filler are prepared, and the insulating spacer is heat-molded by continuously changing the proportion of the insulating material. (Patent Document 1 etc.). According to this technology, the dielectric constant of the insulating spacer is spatially inclined so that the dielectric constant is increased on the energization side near the high-voltage conductor and the dielectric constant is decreased on the ground tank side near the metal container. Is possible.

したがって、図5のガス絶縁母線のように、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2の内径の比が約1対3であれば、絶縁スペーサ3の誘電率が高電圧導体部1側と金属容器2側で、約3対1となるように、誘電率を空間的に傾斜させて絶縁スペーサ3を製作する。これにより、絶縁スペーサ3では、内径の小さい高電圧導体部1付近の誘電率だけが高くなって、高電圧導体部1側の電界値つまり絶縁スペーサ3表面の最大電界値を抑えることができる(図6に実線で示したグラフ参照)。   Therefore, if the ratio of the inner diameter of the high voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 to the metal container 2 is about 1: 3 as in the gas insulated bus in FIG. 5, the dielectric constant of the insulating spacer 3 is high voltage conductor part. The insulating spacer 3 is manufactured by spatially inclining the dielectric constant so that the ratio is about 3 to 1 between the 1 side and the metal container 2 side. Thereby, in the insulating spacer 3, only the dielectric constant in the vicinity of the high-voltage conductor portion 1 having a small inner diameter is increased, and the electric field value on the high-voltage conductor portion 1 side, that is, the maximum electric field value on the surface of the insulating spacer 3 can be suppressed. (Refer to the graph shown by the solid line in FIG. 6).

特開2010−176969号公報JP 2010-176969 A

ガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサは、エポキシ樹脂にアルミナもしくはシリカ等の充填材を配合した絶縁材料を用いて、金型注型によって製作されている。そのため、コーン型などの複雑な形状を製作する場合、金型設計や注型に、高い技術力が必要となり、製造コストが高騰した。また、複数の絶縁材料の割合を連続的に変化させた絶縁スペーサを金型注型によって製作する場合は、さらに練度の高い製造技術が必要となり、製造コストの増大が深刻な問題となっている。   An insulating spacer for a gas insulated switchgear is manufactured by mold casting using an insulating material in which an epoxy resin is mixed with a filler such as alumina or silica. For this reason, when manufacturing complex shapes such as cone molds, high technical skills are required for mold design and casting, resulting in high manufacturing costs. In addition, when manufacturing an insulating spacer in which the ratio of a plurality of insulating materials is continuously changed by mold casting, a more sophisticated manufacturing technique is required, and an increase in manufacturing cost becomes a serious problem. Yes.

絶縁スペーサは、ガス区分スペーサとしての役割も担っているので、区分時に生じるガスの差圧による機械力に耐えることが求められる。しかし、金型注型によって絶縁スペーサを製作する場合、比較的大きな穴を有するなど、簡単な形状については製作可能であるが、複雑な形状を持つ高強度の構造体を製作することは、非常に困難であった。   Since the insulating spacer also plays a role as a gas partitioning spacer, it is required to withstand mechanical force due to the differential pressure of gas generated during the partitioning. However, when manufacturing insulating spacers by mold casting, it is possible to manufacture simple shapes such as having relatively large holes, but it is very difficult to manufacture high-strength structures with complicated shapes. It was difficult.

本発明の実施形態は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、誘電率を空間的に傾斜させた構造を簡単に造形することにより、製造コストの低減と機械特性の向上を図ったガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサを提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been proposed in order to solve the above-described problems. By simply shaping a structure having a dielectric constant spatially inclined, it is possible to reduce manufacturing costs and improve mechanical characteristics. An object is to provide an insulating spacer for the gas-insulated switchgear.

上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、接地された金属容器の内部に絶縁性ガスが封入されると共に、通電用の高電圧導体部が挿通されたガス絶縁開閉装置に用いるものであって、金属容器に高電圧導体部を絶縁支持するガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサにおいて、次のような特徴を有している。   In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is used for a gas-insulated switchgear in which an insulating gas is sealed inside a grounded metal container and a high-voltage conductor for energization is inserted. The insulating spacer for a gas-insulated switchgear that insulates and supports the high-voltage conductor portion on the metal container has the following characteristics.

(a)絶縁材料からなる絶縁部と、絶縁性液体が流れる流路と、を備える。
(b)前記絶縁部に対する単位容積あたりの前記流路の割合を、前記高電圧導体部側から前記金属容器の内壁面側に向けて大きくする。
(A) An insulating portion made of an insulating material and a flow path through which the insulating liquid flows are provided.
(B) The ratio of the flow path per unit volume to the insulating portion is increased from the high voltage conductor portion side toward the inner wall surface side of the metal container.

また、本発明の実施形態は、次のような態様も含んでいる。
(c)三次元造形装置によって絶縁材料から製作される積層構造を有している。
(d)積層構造は、高電圧導体部側から金属容器の内壁面側に向かって誘電率が小さくなるように絶縁材料の配合比を変化させている。
(e)さらに、絶縁性液体が流れる流路を形成している。
The embodiment of the present invention also includes the following aspects.
(C) It has a laminated structure manufactured from an insulating material by a three-dimensional modeling apparatus.
(D) In the laminated structure, the blending ratio of the insulating material is changed so that the dielectric constant decreases from the high voltage conductor portion side toward the inner wall surface side of the metal container.
(E) Furthermore, a flow path through which the insulating liquid flows is formed.

第1の実施形態の断面図。Sectional drawing of 1st Embodiment. 絶縁スペーサの高電圧導体部側から金属容器側へ至る比誘電率の傾斜特性を示したグラフ。The graph which showed the gradient characteristic of the dielectric constant from the high voltage conductor part side of an insulating spacer to the metal container side. 第2の実施形態の断面図。Sectional drawing of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の断面図。Sectional drawing of 3rd Embodiment. 従来のガス絶縁開閉装置のガス絶縁母線付近の断面図。Sectional drawing of gas insulation busbar vicinity of the conventional gas insulation switchgear. 一般的な絶縁スペーサおよび誘電率を空間的に傾斜させた絶縁スペーサにおける電界解析結果を示したグラフ。The graph which showed the electric field analysis result in the general insulation spacer and the insulation spacer which inclined the dielectric constant spatially.

(第1の実施形態)
以下、本発明を適用した第1の実施形態について、図1、図2、図6を用いて具体的に説明する。図1は第1の実施形態に係るガス絶縁母線の断面図である。図1のガス絶縁母線において、図5に示した従来例と同一の部分に関しては、同一符号を使用し、説明は省略する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment to which the present invention is applied will be specifically described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas insulated bus according to the first embodiment. In the gas insulated bus in FIG. 1, the same parts as those in the conventional example shown in FIG.

(構成)
第1の実施形態に係る絶縁スペーサ6は、全体としてディスク状であり、外周部が金属容器2の内壁面に固定されており、中心付近には電界緩和シールド5が設けられている。絶縁スペーサ6における構成上の特徴は次の点にある。
(a)絶縁スペーサ6は、三次元造形装置によって絶縁材料から製作されるトラス構造を有している。三次元造形装置は、三次元積層造形装置や3Dプリンタなどとも呼ばれており、3Dデータに基づいて断面形状を積層していくことで立体物を造形する装置である。
(Constitution)
The insulating spacer 6 according to the first embodiment has a disk shape as a whole, the outer peripheral portion is fixed to the inner wall surface of the metal container 2, and the electric field relaxation shield 5 is provided near the center. The structural features of the insulating spacer 6 are as follows.
(A) The insulating spacer 6 has a truss structure manufactured from an insulating material by a three-dimensional modeling apparatus. The three-dimensional modeling apparatus is also called a three-dimensional layered modeling apparatus, a 3D printer, or the like, and is an apparatus that models a three-dimensional object by stacking cross-sectional shapes based on 3D data.

(b)絶縁スペーサ6におけるトラス構造は、絶縁材料からなる絶縁部と、絶縁性ガス4が入り込む空洞部を備えている。絶縁スペーサ6は、三角形状の開口部分を高電圧導体部1側から金属容器2の内壁面側に向けて徐々に大きくすることで、単位容積あたりの空洞部の割合を、連続的に大きくしている。 (B) The truss structure in the insulating spacer 6 includes an insulating portion made of an insulating material and a hollow portion into which the insulating gas 4 enters. The insulating spacer 6 increases the ratio of the hollow portion per unit volume continuously by gradually increasing the triangular opening from the high voltage conductor portion 1 side toward the inner wall surface side of the metal container 2. ing.

つまり、絶縁スペーサ6では、絶縁材料からなる絶縁部と、絶縁性ガス4が入り込む空洞部との割合を比べた場合に、高電圧導体部1付近の通電側では、絶縁部の割合を大きくしておき、金属容器2の内壁部に近づくにつれて、徐々に空洞部の割合が多くなるように、絶縁スペーサ6を造形する。   That is, in the insulating spacer 6, when the ratio between the insulating portion made of the insulating material and the hollow portion into which the insulating gas 4 enters is compared, the ratio of the insulating portion is increased on the energization side near the high voltage conductor portion 1. In addition, the insulating spacer 6 is shaped so that the ratio of the hollow portion gradually increases as it approaches the inner wall portion of the metal container 2.

絶縁スペーサ6において、絶縁材料からなる絶縁部では高誘電率を持つので、高電圧導体部1付近の通電側では誘電率を高くなる。一方、空洞部ではそこに存在する絶縁性ガス4の誘電率が低い。そのため、絶縁スペーサ6では、金属容器2の内壁部に近づくにつれて、誘電率が低くなっていき、あたかも比誘電率が連続的に傾斜変化した構造となる。   In the insulating spacer 6, since the insulating portion made of an insulating material has a high dielectric constant, the dielectric constant is increased on the energization side in the vicinity of the high voltage conductor portion 1. On the other hand, in the cavity, the dielectric constant of the insulating gas 4 existing there is low. Therefore, the insulating spacer 6 has a structure in which the dielectric constant decreases as it approaches the inner wall portion of the metal container 2, as if the relative dielectric constant is continuously inclined and changed.

具体的には、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2の内径の比が約1対3なので、絶縁スペーサ6の比誘電率が、高電圧導体部1側と金属容器2側で約3対1となるように、単位容積あたりの空洞部の容積を連続的に大きくする。例えば、図2のグラフに示すように、金属容器2の内径を300mmとし、高電圧導体部1の内径を100mmとすると、金属容器2の内壁面での比誘電率が4であれば、高電圧導体部1の表面での比誘電率が、その3倍の12となるように、空洞部の容積を連続的に変化させる。   Specifically, since the ratio of the inner diameters of the high voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 to the metal container 2 is about 1: 3, the dielectric constant of the insulating spacer 6 is the high voltage conductor part 1 side and the metal container 2 side. The volume of the cavity per unit volume is continuously increased so as to be about 3 to 1. For example, as shown in the graph of FIG. 2, when the inner diameter of the metal container 2 is 300 mm and the inner diameter of the high voltage conductor portion 1 is 100 mm, if the relative dielectric constant on the inner wall surface of the metal container 2 is 4, The volume of the cavity portion is continuously changed so that the relative dielectric constant on the surface of the voltage conductor portion 1 becomes 12, which is three times that.

(c)絶縁スペーサ6製作時の三次元造形装置内の雰囲気は、SF6ガスで0.2MPa〜0.5MPaとする。 (C) The atmosphere in the three-dimensional modeling apparatus at the time of manufacturing the insulating spacer 6 is set to 0.2 MPa to 0.5 MPa with SF6 gas.

(作用および効果)
以上の構成を有する第1の実施形態の作用および効果は、次の通りである。
(a)絶縁性能の向上
絶縁スペーサ6は、単位容積あたりの空洞部の割合を連続的に変化させたことで、絶縁スペーサ6を構成する絶縁材料の誘電率と絶縁性ガス4の誘電率の違いにより、絶縁スペーサ6における誘電率を、空間的に連続して傾斜変化させることが可能である。
(Function and effect)
The operation and effects of the first embodiment having the above-described configuration are as follows.
(A) Improvement of insulation performance The insulation spacer 6 has the dielectric constant of the insulation material 4 and the dielectric constant of the insulation gas 4 by changing the ratio of the cavity per unit volume continuously. Due to the difference, the dielectric constant of the insulating spacer 6 can be spatially and continuously inclined.

すなわち、絶縁スペーサ6では、空洞部に存在する絶縁性ガス4を利用し、絶縁スペーサ6内に入り込む絶縁性ガス4の量を調整することで、比誘電率を連続的に傾斜変化させた構造を実現することができる。これにより、絶縁スペーサ6の電界を最適化することができ、表面の最大電界値を従来の絶縁スペーサよりも低下させることが可能であり、絶縁性能が向上する。   That is, the insulating spacer 6 uses the insulating gas 4 present in the cavity and adjusts the amount of the insulating gas 4 that enters the insulating spacer 6 so that the relative permittivity is continuously inclined and changed. Can be realized. As a result, the electric field of the insulating spacer 6 can be optimized, the maximum electric field value on the surface can be reduced as compared with the conventional insulating spacer, and the insulating performance is improved.

しかも、本実施形態では、三次元造形装置によって造形することで、高い精度で絶縁スペーサ6における空洞部の大きさを制御することができる。このため、絶縁スペーサ6の誘電率を細かく設定することが可能である。したがって、複数の絶縁材料の割合を連続的に変化させた絶縁スペーサを金型注型によって製作する場合、つまり誘電率傾斜の絶縁スペーサを金型注型によって製作する場合と比べて、絶縁スペーサ6の誘電率を、より細かく設定することができる。   And in this embodiment, the magnitude | size of the cavity part in the insulating spacer 6 can be controlled with high precision by modeling with a three-dimensional modeling apparatus. For this reason, it is possible to set the dielectric constant of the insulating spacer 6 finely. Therefore, in the case where the insulating spacer in which the ratio of the plurality of insulating materials is continuously changed is manufactured by the mold casting, that is, the insulating spacer 6 having the dielectric constant gradient is manufactured by the mold casting. The dielectric constant can be set more finely.

その結果、絶縁スペーサ6は、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2との内径比に対応させて、さらに的確な誘電率を得ることができる。このため、高電圧導体部1側の電界値つまり絶縁スペーサ6表面の最大電界値を、従来の誘電率傾斜の絶縁スペーサよりも、さらに低く抑えることが可能である(図6に太い実線で示したグラフ参照)。したがって、絶縁スペーサ6は、より優れた絶縁性能を発揮することができ、いっそうコンパクトで絶縁性能の高いガス絶縁開閉装置を提供することができる。   As a result, the insulating spacer 6 can obtain a more accurate dielectric constant corresponding to the inner diameter ratio of the high voltage conductor portion 1 and the electric field relaxation shield 5 and the metal container 2. For this reason, the electric field value on the high-voltage conductor 1 side, that is, the maximum electric field value on the surface of the insulating spacer 6 can be suppressed to be lower than that of a conventional insulating spacer having a gradient of dielectric constant (shown by a thick solid line in FIG. 6). See graph). Therefore, the insulating spacer 6 can exhibit better insulating performance, and can provide a gas insulated switchgear that is more compact and has high insulating performance.

ところで、従来の金型注型により製作される絶縁スペーサは、ボイドと呼ばれる微小な空隙が発生することを防止する必要がある。そのため、真空注型によって製作されているが、ボイドが絶縁スペーサ内に発生し、残留することを完全に防ぐことは難しい。仮にボイドが発生した場合、真空注型によって製作されていることから、ボイド内部は気圧の低い真空状態となってしまう。したがって、ボイドが絶縁上の弱点となる。   By the way, it is necessary to prevent the generation of minute voids called voids in an insulating spacer manufactured by conventional mold casting. Therefore, although it is manufactured by vacuum casting, it is difficult to completely prevent voids from occurring and remaining in the insulating spacer. If a void is generated, it is manufactured by vacuum casting, so the inside of the void is in a vacuum state with a low atmospheric pressure. Therefore, the void becomes a weak point in insulation.

そこで本実施形態では、三次元造形装置による絶縁スペーサ6の製作時の三次元造形装置内の雰囲気は、極めて高い絶縁性能を有するSF6ガスで、0.2MPa〜0.5MPaとしている。このため、絶縁スペーサ6の造形時に生じるボイドを無害化することができ、絶縁上の弱点を克服することができる。   So, in this embodiment, the atmosphere in the three-dimensional modeling apparatus at the time of manufacturing the insulating spacer 6 by the three-dimensional modeling apparatus is SF6 gas having extremely high insulation performance, and is set to 0.2 MPa to 0.5 MPa. For this reason, the void which arises at the time of modeling of the insulating spacer 6 can be made harmless, and the weak point on insulation can be overcome.

(b)製造コストの低減
絶縁スペーサ6は、製作に際して金型注型を用いることがないので、複雑な形状を製作する場合でも、三次元造形装置によって簡単に造形することが可能である。また、コーン型などの複雑な形状にする必要がなく、絶縁スペーサ6の形状を簡素化することができる。したがって、製造コストの低減を期待することができる。
(B) Reduction of manufacturing cost Since the insulating spacer 6 does not use a mold casting, it can be easily modeled by a three-dimensional modeling apparatus even when a complicated shape is manufactured. Further, it is not necessary to use a complicated shape such as a cone shape, and the shape of the insulating spacer 6 can be simplified. Therefore, a reduction in manufacturing cost can be expected.

(c)機械特性の向上
絶縁スペーサ6はトラス構造なので、軽量で高強度を有することができ、機械特性が高い。しかも、三次元造形装置によって複雑な形状を簡単に造形することが可能なので、従来の金型注型により製作される絶縁スペーサに比べて、効率よく機械特性を高めることができる。したがって、絶縁スペーサ6のさらなるコンパクト化に寄与することができる。
(C) Improvement of mechanical properties Since the insulating spacer 6 has a truss structure, it can be lightweight and have high strength, and has high mechanical properties. In addition, since a complicated shape can be easily modeled by the three-dimensional modeling apparatus, mechanical characteristics can be improved efficiently compared to an insulating spacer manufactured by conventional mold casting. Therefore, it can contribute to further downsizing of the insulating spacer 6.

(第2の実施形態)
本発明を適用した第2の実施形態について、図3を用いて具体的に説明する。図3は第2の実施形態に係るガス絶縁母線の断面図である。図3のガス絶縁母線において、図5に示した従来例と同一の部分に関しては、同一符号を使用し、説明は省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment to which the present invention is applied will be specifically described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a gas insulating bus according to the second embodiment. In the gas-insulated bus in FIG. 3, the same reference numerals are used for the same parts as those in the conventional example shown in FIG.

(構成)
第2の実施形態に係る絶縁スペーサ9は、全体としてディスク状であり、外周部が金属容器2の内壁面に固定されており、中心付近には電界緩和シールド5が設けられている。絶縁スペーサ9における構成上の特徴は次の点にある。
(a)絶縁スペーサ9は、三次元造形装置によって絶縁材料から製作され、絶縁材料からなる絶縁部と、空洞部を備えている。このうち空洞部は内部に絶縁性液体10が流れる流路12となっている。
(Constitution)
The insulating spacer 9 according to the second embodiment has a disk shape as a whole, the outer peripheral portion is fixed to the inner wall surface of the metal container 2, and the electric field relaxation shield 5 is provided near the center. The structural features of the insulating spacer 9 are as follows.
(A) The insulating spacer 9 is manufactured from an insulating material by a three-dimensional modeling apparatus, and includes an insulating portion made of the insulating material and a hollow portion. Among these, the hollow portion is a flow path 12 through which the insulating liquid 10 flows.

流路12の全体的な形状は、内径の異なるリング状の空洞部が連続して設けられている。流路12は、高電圧導体部1および電界緩和シールド5側の内径が細く、金属容器2側に向かうに連れて徐々に内径が太くなるように設定されている。例えば、絶縁スペーサ9において、誘電率が高電圧導体部1側と金属容器2側で約3対1とする場合に、これを実現するように、高電圧導体部1および電界緩和シールド5側の流路12の径の太さと、金属容器2側の流路12の径の太さが、約3対1となるように連続的に変化させている。   The overall shape of the flow path 12 is continuously provided with ring-shaped cavities having different inner diameters. The flow path 12 is set such that the inner diameter on the high voltage conductor portion 1 and the electric field relaxation shield 5 side is narrow, and the inner diameter gradually increases toward the metal container 2 side. For example, in the insulating spacer 9, when the dielectric constant is about 3 to 1 between the high voltage conductor 1 side and the metal container 2 side, the high voltage conductor 1 and the electric field relaxation shield 5 side are realized so as to realize this. The diameter of the channel 12 and the diameter of the channel 12 on the metal container 2 side are continuously changed so as to be about 3: 1.

第2の実施形態に係る絶縁スペーサ9でも、前記絶縁スペーサ6と同じく、金属容器2の内径を300mmとし、高電圧導体部1の内径を100mmとすると、金属容器2の内壁面での比誘電率が4であれば、高電圧導体部1の表面での比誘電率は、その3倍の12となるように、流路12の径の太さを連続的に変化させる。なお、三次元造形装置による絶縁材料の積層方向は、絶縁スペーサ9の半径方向(図4の上下方向)でもよいし、絶縁スペーサ9の厚さ方向(図4の左右方向)でもよい。   Also in the insulating spacer 9 according to the second embodiment, as with the insulating spacer 6, when the inner diameter of the metal container 2 is 300 mm and the inner diameter of the high-voltage conductor portion 1 is 100 mm, the dielectric constant on the inner wall surface of the metal container 2 is set. If the ratio is 4, the diameter of the flow path 12 is continuously changed so that the relative dielectric constant on the surface of the high-voltage conductor portion 1 becomes 12 that is three times that. The insulating material stacking direction by the three-dimensional modeling apparatus may be the radial direction of the insulating spacer 9 (vertical direction in FIG. 4) or the thickness direction of the insulating spacer 9 (horizontal direction in FIG. 4).

(b)流路12の端部には、流路12に絶縁性液体10を流し込むための流路口7を接地している。流路口7には、流路12へ絶縁性液体10を供給する液体供給部11が接続される。また、絶縁性液体10は所定の間隔で交換するようにしてもよい。 (B) A channel port 7 for flowing the insulating liquid 10 into the channel 12 is grounded at the end of the channel 12. A liquid supply unit 11 that supplies the insulating liquid 10 to the flow path 12 is connected to the flow path port 7. Further, the insulating liquid 10 may be replaced at a predetermined interval.

(作用および効果)
以上の構成を有する第2の実施形態には、次のような独自の作用および効果がある。
(a)絶縁性能の向上
絶縁スペーサ9は、流路12の太さを連続的に変化させたので、絶縁スペーサ9の絶縁材料の誘電率と、流路12内に流れる絶縁性液体10の誘電率との違いにより、絶縁スペーサ9の誘電率を、空間的に連続して傾斜変化させることが可能である。
(Function and effect)
The second embodiment having the above configuration has the following unique actions and effects.
(A) Improvement of insulating performance Since the insulating spacer 9 continuously changes the thickness of the flow path 12, the dielectric constant of the insulating material of the insulating spacer 9 and the dielectric of the insulating liquid 10 flowing in the flow path 12 Depending on the difference from the rate, the dielectric constant of the insulating spacer 9 can be inclined and changed spatially continuously.

すなわち、絶縁スペーサ9も、通電用の高電圧導体部1および電界緩和シールド5と、接地タンクである金属容器2の間で、等価比誘電率が傾斜する構造を容易に得ることができ、絶縁スペーサ9表面の最大電界値を効率よく抑えることができる。これにより、絶縁スペーサ9の絶縁性能を高めることができ、ガス絶縁開閉装置のコンパクト化および絶縁性能の向上に貢献することができる。   That is, the insulating spacer 9 can also easily obtain a structure in which the equivalent relative permittivity is inclined between the high-voltage conductor portion 1 and the electric field relaxation shield 5 for energization and the metal container 2 that is a ground tank. The maximum electric field value on the surface of the spacer 9 can be efficiently suppressed. Thereby, the insulation performance of the insulation spacer 9 can be improved, and it can contribute to the compactness of a gas insulated switchgear and the improvement of insulation performance.

(b)冷却性能の向上
液体供給部11が流路12に絶縁性液体10を強制的に流すことができるので、電力供給のために高温となる高電圧導体部1および電界緩和シールド5近傍の温度上昇を抑制することが可能である。
(B) Improvement of cooling performance Since the liquid supply part 11 can forcibly flow the insulating liquid 10 through the flow path 12, the high-voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 in the vicinity of the high-voltage conductor part 1 that become high temperature for power supply. It is possible to suppress the temperature rise.

(第3の実施形態)
本発明を適用した第3の実施形態について、図4を用いて具体的に説明する。図4は第3の実施形態に係るガス絶縁母線の断面図である。図4のガス絶縁母線において、図5に示した従来例と同一の部分に関しては、同一符号を使用し、説明は省略する。
(Third embodiment)
A third embodiment to which the present invention is applied will be specifically described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a gas-insulated bus according to the third embodiment. In the gas insulated bus in FIG. 4, the same parts as those in the conventional example shown in FIG.

(構成)
第3の実施形態に係る絶縁スペーサ8は、全体としてディスク状であり、外周部が金属容器2の内壁面に固定されており、中心付近には電界緩和シールド5が設けられている。絶縁スペーサ8における構成上の特徴は次の点にある。
(a)絶縁スペーサ8は、三次元造形装置によって絶縁材料から製作される積層構造を有している。絶縁スペーサ8における積層構造は、高電圧導体部1側から金属容器2の内壁面側に向かって誘電率が連続的に小さくなるように絶縁材料の配合比を変化させている。
(Constitution)
The insulating spacer 8 according to the third embodiment has a disk shape as a whole, the outer peripheral portion is fixed to the inner wall surface of the metal container 2, and the electric field relaxation shield 5 is provided near the center. The structural features of the insulating spacer 8 are as follows.
(A) The insulating spacer 8 has a laminated structure manufactured from an insulating material by a three-dimensional modeling apparatus. In the laminated structure of the insulating spacer 8, the blending ratio of the insulating material is changed so that the dielectric constant continuously decreases from the high voltage conductor portion 1 side toward the inner wall surface side of the metal container 2.

第3の実施形態に係る絶縁スペーサ8においても、前記絶縁スペーサ6と同じく、金属容器2の内径を300mmとし、高電圧導体部1の内径を100mmとすると、金属容器2の内壁面での比誘電率が4であれば、高電圧導体部1の表面での比誘電率は、その3倍の12となるように、絶縁材料の配合比を変化させている。   Also in the insulating spacer 8 according to the third embodiment, similarly to the insulating spacer 6, when the inner diameter of the metal container 2 is set to 300 mm and the inner diameter of the high voltage conductor portion 1 is set to 100 mm, the ratio on the inner wall surface of the metal container 2 is increased. If the dielectric constant is 4, the compounding ratio of the insulating material is changed so that the relative dielectric constant on the surface of the high-voltage conductor portion 1 is 12 that is three times that.

(b)絶縁スペーサ8を構成する絶縁材料は、複数の異種材料からなる。なお、図4では、便宜的に5種類の絶縁材料を使用するように示したが、実際には多数の異種材料を用いている。所望の誘電率の比率を満たすための絶縁材料としては、例えば、高誘電率の絶縁材料としては、エポキシ樹脂にフィラーとして酸化チタン等の高誘電率材を充填した材料などがある。 (B) The insulating material constituting the insulating spacer 8 is made of a plurality of different materials. Although FIG. 4 shows that five types of insulating materials are used for the sake of convenience, a number of different materials are actually used. As an insulating material for satisfying a desired dielectric constant ratio, for example, an insulating material having a high dielectric constant includes a material obtained by filling an epoxy resin with a high dielectric constant material such as titanium oxide as a filler.

また、低誘電率の絶縁材料としては、エポキシ樹脂にフィラーとして低誘電率のシリカを充填した材料などがある。これらのフィラーは、噴射させてフィラーの密度分布を変えることにより、誘電率の傾斜を実現することができる。なお、絶縁スペーサ8を構成する絶縁材料の種類やその配合比、フィラーの密度などは適宜変更可能である。   In addition, examples of the low dielectric constant insulating material include a material obtained by filling an epoxy resin with low dielectric constant silica as a filler. By injecting these fillers and changing the density distribution of the fillers, the gradient of the dielectric constant can be realized. In addition, the kind of insulating material which comprises the insulating spacer 8, its compounding ratio, the density of a filler, etc. can be changed suitably.

(c)絶縁スペーサ8において積層される絶縁材料は、金属容器2の半径方向を積層方向としている。 (C) The insulating material laminated in the insulating spacer 8 has the radial direction of the metal container 2 as the laminating direction.

(作用および効果)
以上の構成を有する第3の実施形態には、次のような独自の作用および効果がある。
(a)絶縁性能の向上
絶縁スペーサ8は、複数の異種材料を使用し、その異種材料の配合比を変化させることで誘電率を空間的に連続して傾斜させている。図4では、便宜的に5種類の絶縁材料を使用するように示したが、実際には多数の異種材料を用いているので、絶縁スペーサ8の誘電率が5段階に階段状に変化していくのではなく、誘電率を空間的に連続して傾斜させている。
(Function and effect)
The third embodiment having the above configuration has the following unique actions and effects.
(A) Improvement of insulating performance The insulating spacer 8 uses a plurality of different materials, and the dielectric constant is inclined spatially continuously by changing the mixing ratio of the different materials. In FIG. 4, for the sake of convenience, five types of insulating materials are used. However, since a number of different types of materials are actually used, the dielectric constant of the insulating spacer 8 changes stepwise in five steps. Rather than going, the dielectric constant is inclined spatially continuously.

このような絶縁スペーサ8も、絶縁スペーサ8の通電側と接地タンク側で、等価比誘電率が3対1となる構造を得ることが可能である。その結果、絶縁スペーサ8表面の最大電界値を効率よく抑えることができる。これにより、絶縁スペーサ8の絶縁性能は大幅に向上し、ガス絶縁開閉装置のコンパクト化および絶縁性能の向上に貢献することができる。   Such an insulating spacer 8 can also have a structure with an equivalent relative dielectric constant of 3: 1 on the energization side and the ground tank side of the insulating spacer 8. As a result, the maximum electric field value on the surface of the insulating spacer 8 can be efficiently suppressed. Thereby, the insulation performance of the insulating spacer 8 is greatly improved, and it can contribute to the compactness of the gas insulated switchgear and the improvement of the insulation performance.

(b)製造効率の向上
絶縁スペーサ8において絶縁材料の積層方向を、金属容器2の半径方向としたので、誘電率の空間的な変化を、より滑らかに傾斜させることができる。したがって、製造効率を高めることができ、製造コストの低減に寄与することが可能である。
(B) Improvement of manufacturing efficiency Since the stacking direction of the insulating material in the insulating spacer 8 is the radial direction of the metal container 2, the spatial change of the dielectric constant can be more smoothly inclined. Therefore, it is possible to increase the manufacturing efficiency and contribute to the reduction of the manufacturing cost.

(他の実施形態)
(1)上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
(1) The above embodiment is presented as an example in the present specification, and is not intended to limit the scope of the invention. In other words, the present invention can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.

(2)例えば、上記の実施形態では金属容器2内に封入される絶縁性ガス4としてSF6ガスを用いたが、それ以外のガス、例えば自然由来ガスである空気、二酸化炭素、酸素、窒素およびそれらの混合ガスを使用することも可能である。 (2) For example, although SF6 gas was used as the insulating gas 4 enclosed in the metal container 2 in the above embodiment, other gases such as air, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, which are naturally derived gases, and the like It is also possible to use those mixed gases.

(3)三次元造形装置の方式としては、樹脂材料をノズルから射出して積み重ねて造形する熱溶解積層方式、槽の中にある液体樹脂を紫外線で固めるインクジェット方式などが知られているが、どの方式を用いるかは適宜選択可能である。 (3) As a method of the three-dimensional modeling apparatus, a heat melting lamination method in which resin materials are injected from a nozzle and stacked to form a model, an ink jet method in which a liquid resin in a tank is hardened with ultraviolet rays, and the like are known. Which method is used can be appropriately selected.

(4)第1の実施形態では、トラス構造としたが、ハニカム構造であってもよい。また、第2および第3の実施形態では、絶縁スペーサ8,9の外観は単なるディスク状となっているが、トラス構造あるいはハニカム構造であっても構わない。 (4) Although the truss structure is used in the first embodiment, a honeycomb structure may be used. In the second and third embodiments, the outer appearance of the insulating spacers 8 and 9 is merely a disk shape, but it may be a truss structure or a honeycomb structure.

(5)上記の実施形態では、高電圧導体部1および電界緩和シールド5と金属容器2の内径の比を約1対3として、絶縁スペーサ6,8,9の誘電率が高電圧導体部1側と金属容器2側で約3対1となるように、誘電率を空間的に傾斜させたが、高電圧導体部1側と金属容器2側の比率は適宜変更可能である。 (5) In the above embodiment, the ratio of the inner diameter of the high voltage conductor part 1 and the electric field relaxation shield 5 to the metal container 2 is about 1: 3, and the dielectric constant of the insulating spacers 6, 8, 9 is high voltage conductor part 1. The dielectric constant is spatially inclined so that the ratio is about 3 to 1 on the side and the metal container 2 side, but the ratio of the high voltage conductor 1 side and the metal container 2 side can be changed as appropriate.

(6)中空構造は、高電圧導体部1側から金属容器2の内壁面側に向かって空洞部の割合が大きくなるように変化させたものであればよく、空洞部の割合が連続的に変化することなく、変化が多段的であっても構わない。また、積層構造についても、高電圧導体部1側から金属容器2の内壁面側に向かって誘電率が連続的に小さくなる必要はなく、段階的に小さくするようにしても構わない。 (6) The hollow structure only needs to be changed so that the proportion of the hollow portion increases from the high voltage conductor portion 1 side toward the inner wall surface side of the metal container 2. The change may be multistage without changing. Moreover, also about a laminated structure, it is not necessary for a dielectric constant to become small continuously toward the inner wall surface side of the metal container 2 from the high voltage conductor part 1 side, and you may make it reduce in steps.

(6)三次元造形装置では、絶縁材料を積層させて製作するので、最終的に組み立てる絶縁スペーサ6,8,9と電界緩和シールド5に関しては、両者を組み立てた状態で製作することが可能である。そのため、絶縁スペーサ6,8,9と電界緩和シールド5を別々に製作して組み立てる必要がなく、組立作業を省略して作業効率を高めることができる。 (6) Since the three-dimensional modeling apparatus is manufactured by laminating insulating materials, the insulating spacers 6, 8, 9 and the electric field relaxation shield 5 to be finally assembled can be manufactured in an assembled state. is there. Therefore, it is not necessary to separately manufacture and assemble the insulating spacers 6, 8, 9 and the electric field relaxation shield 5, and the assembly work can be omitted to improve the work efficiency.

1…高電圧導体部
2…金属容器
3、6、8、9…絶縁スペーサ
4…絶縁性ガス
5…電界緩和シールド
7…流路口
10…絶縁性液体
11…液体供給部
12…流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High voltage conductor part 2 ... Metal container 3, 6, 8, 9 ... Insulating spacer 4 ... Insulating gas 5 ... Electric field relaxation shield 7 ... Channel opening 10 ... Insulating liquid 11 ... Liquid supply part 12 ... Channel

Claims (8)

接地された金属容器の内部に絶縁性ガスが封入されると共に、通電用の高電圧導体部が挿通されたガス絶縁開閉装置に用いるものであって、前記金属容器に前記高電圧導体部を絶縁支持するガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサにおいて、
縁材料からなる絶縁部と、絶縁性液体が流れる流路と、を備え、
前記絶縁部に対する単位容積あたりの前記流路の割合を、前記高電圧導体部側から前記金属容器の内壁面側に向けて大きくしたことを特徴とするガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。
An insulating gas is sealed inside a grounded metal container and used for a gas-insulated switchgear in which a high-voltage conductor for energization is inserted, and the high-voltage conductor is insulated from the metal container In insulating spacers for supporting gas insulated switchgear,
It includes an insulating portion made of insulation material, a flow path through which the insulating liquid, and
An insulating spacer for a gas-insulated switchgear, wherein a ratio of the flow path per unit volume to the insulating portion is increased from the high voltage conductor portion side toward an inner wall surface side of the metal container.
接地された金属容器の内部に絶縁性ガスが封入されると共に、通電用の高電圧導体部が挿通されたガス絶縁開閉装置に用いるものであって、前記金属容器に前記高電圧導体部を絶縁支持するガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサにおいて、
三次元造形装置によって絶縁材料から製作される積層構造を有しており、
前記積層構造は、前記高電圧導体部側から前記金属容器の内壁面側に向かって誘電率が小さくなるように前記絶縁材料の配合比を変化させ
さらに、絶縁性液体が流れる流路を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。
An insulating gas is sealed inside a grounded metal container and used for a gas-insulated switchgear in which a high-voltage conductor for energization is inserted, and the high-voltage conductor is insulated from the metal container In insulating spacers for supporting gas insulated switchgear,
It has a laminated structure manufactured from an insulating material by a three-dimensional modeling device,
The laminated structure changes the compounding ratio of the insulating material so that the dielectric constant decreases from the high voltage conductor portion side toward the inner wall surface side of the metal container ,
An insulating spacer for a gas-insulated switchgear characterized in that a flow path through which an insulating liquid flows is formed .
前記絶縁材料は、複数の異種材料からなることを特徴とする請求項に記載のガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。 The insulating spacer for a gas-insulated switchgear according to claim 2 , wherein the insulating material is made of a plurality of different materials. 記流路に前記絶縁性液体を供給する液体供給部を接続したことを特徴とする請求項1又は2に記載のガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。 Insulating spacer for a gas insulated switchgear according to claim 1 or 2, wherein said that connecting a liquid supply portion for supplying the insulating liquid prior SL channel. 前記積層構造は前記金属容器の半径方向を積層方向としたことを特徴とする請求項2又は3に記載のガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。 The insulating spacer for a gas insulated switchgear according to claim 2 or 3, wherein the laminated structure has a radial direction of the metal container as a laminated direction. トラス構造あるいはハニカム構造を有することを特徴とする請求項2、3、5のいずれか1項に記載のガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサ。 The insulating spacer for a gas-insulated switchgear according to any one of claims 2 , 3 , and 5 , wherein the insulating spacer has a truss structure or a honeycomb structure. 接地された金属容器の内部に絶縁性ガスが封入されると共に、通電用の高電圧導体部が挿通されたガス絶縁開閉装置に用いるものであって、前記金属容器に前記高電圧導体部を絶縁支持するガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサの製造方法において、
三次元造形装置によって絶縁材料からなる中空構造を製作し、
前記中空構造は、絶縁材料からなる絶縁部と、前記絶縁性ガスが入り込む空洞部を備えており、前記絶縁部に対する単位容積あたりの前記空洞部の割合を、前記高電圧導体部側から前記金属容器の内壁面側に向けて大きくし、
製作時の三次元造形装置内の雰囲気をSF6ガスで0.2MPa〜0.5MPaとすることを特徴とするガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサの製造方法
An insulating gas is sealed inside a grounded metal container and used for a gas-insulated switchgear in which a high-voltage conductor for energization is inserted, and the high-voltage conductor is insulated from the metal container In the manufacturing method of the insulating spacer for the gas insulated switchgear to support,
A hollow structure made of an insulating material is produced by a three-dimensional modeling device,
The hollow structure includes an insulating portion made of an insulating material and a hollow portion into which the insulating gas enters, and the ratio of the hollow portion per unit volume with respect to the insulating portion is determined from the high voltage conductor portion side to the metal. Increase toward the inner wall surface of the container,
Features and to Ruga scan insulated switchgear insulating spacer manufacturing method of a device that the atmosphere in the three-dimensional modeling apparatus, at the time of production and 0.2MPa~0.5MPa with SF6 gas.
接地された金属容器の内部に絶縁性ガスが封入されると共に、通電用の高電圧導体部が挿通されたガス絶縁開閉装置に用いるものであって、前記金属容器に前記高電圧導体部を絶縁支持するガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサの製造方法において、  An insulating gas is sealed inside a grounded metal container and used for a gas-insulated switchgear in which a high-voltage conductor for energization is inserted, and the high-voltage conductor is insulated from the metal container In the manufacturing method of the insulating spacer for the gas insulated switchgear to support,
三次元造形装置によって絶縁材料からなる中空構造を製作し、A hollow structure made of an insulating material is produced by a three-dimensional modeling device,
前記中空構造は、絶縁材料からなる絶縁部と、絶縁性液体が入り込む流路を備えており、前記絶縁部に対する単位容積あたりの前記流路の割合を、前記高電圧導体部側から前記金属容器の内壁面側に向けて大きくし、The hollow structure includes an insulating portion made of an insulating material and a flow path into which an insulating liquid enters, and the ratio of the flow path per unit volume to the insulating portion is determined from the high voltage conductor portion side to the metal container. Increase toward the inner wall side of the
製作時の三次元造形装置内の雰囲気をSF6ガスで0.2MPa〜0.5MPaとすることを特徴とするガス絶縁開閉装置用の絶縁スペーサの製造方法。A method of manufacturing an insulating spacer for a gas-insulated switchgear, characterized in that the atmosphere in the three-dimensional modeling apparatus at the time of manufacture is set to 0.2 MPa to 0.5 MPa with SF6 gas.
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