JP6987324B1 - 固体絶縁母線及びこれを備えたガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

固体絶縁母線（１００）は、複数の絶縁アダプタ（１）及び母線（２）に、導電性及び可とう性を有する円筒状の接地用シート（１１）が取り付けられる。この接地用シート（１１）に接地線（１２）を接続することにより、絶縁アダプタ（１）表面の第１の接地誘電層（１０ａ）及び母線（２）表面の第２の接地誘電層（１０ｂ）の接地が行われる。接地用シート（１１）は円筒状であるため第１の接地誘電層（１０ａ）及び第２の接地誘電層（１０ｂ）と容易に密着され、取り付け作業が容易であり、ガス絶縁開閉装置の据付時の作業時間を短縮することが可能である。

Description

本願は、固体絶縁母線及びこれを備えたガス絶縁開閉装置に関するものである。

ガス絶縁開閉装置は、絶縁ガスが封入された密閉容器である遮断器タンク及び母線タンク、操作室、制御室、及びケーブル室等を備えている（例えば特許文献１）。絶縁ガスとして、絶縁性に優れたＳＦ_６ガスを密閉容器に封入することで、主回路機器の配置がコンパクト化される。また近年は、ＳＦ_６ガスに代わり例えばドライエア等の環境面にも優れたガスを代替ガスとして封入する場合もある。

このようなガス絶縁開閉装置の母線部分に関しては、ガス絶縁開閉装置の据付時に母線タンクを接続し、母線タンク内の母線導体を接続するガス母線方式が一般的である。また近年は、非特許文献１に示されるように、固体絶縁母線を用いることでガス絶縁開閉装置据付時の現地ガス処理作業を無くしているケースもある。

固体絶縁母線は、母線導体の周囲を絶縁物で覆った母線と、この母線を支持する複数の絶縁アダプタとで構成され、母線導体が充電されると母線導体を覆っている絶縁物の表面に電荷が溜まるため、これを接地に落とす必要がある。ただし、母線の表面と複数の絶縁アダプタの表面の電荷を接地に落とすために多点を接地すると、固体絶縁母線と大地間でループ回路となり、循環電流が発生し絶縁物の劣化につながる。

そこで、固体絶縁母線の表面に導電性塗料をコーティングして接地誘電層を形成し、絶縁アダプタ表面の接地誘電層と母線表面の接地誘電層とを接続して一点で接地をとる手法がとられている。さらに、母線と絶縁アダプタとの接続部における接地誘電層の接続が十分でない可能性があるため、固体絶縁母線の表面に帯状の接地用シートを巻き付けることで接地を確実にしている。この接地用シートには、薄い銅製のメッシュシート等が用いられる。

特許第６８１１９０５号公報

ＮＫＴ社カタログ ２６ ５８９ １２（２０１７年３月１３日発行）

しかしながら、従来の接地用シートは、巻き付け作業の際に滑りやすく、固体絶縁母線との間に隙間が発生しやすいため、固体絶縁母線と密着させることが難しく、取り付け作業に長時間を要するという課題があった。このため、固体絶縁母線を備えたガス絶縁開閉装置の据付時には、接地用シートの巻き付け作業を含む固体絶縁母線の取り付け作業に長時間を要し、作業性が低いという課題があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、接地を確実且つ容易に行うことができ、取り付け作業の時間を短縮することが可能な固体絶縁母線を提供することを目的とする。また、固体絶縁母線を備えたガス絶縁開閉装置の据付時の作業時間を短縮することを目的とする。

本願に開示される固体絶縁母線は、母線導体及び母線導体の周囲を覆う絶縁物を有する母線と、母線の両端部に設けられ母線を支持する絶縁アダプタとを備えた固体絶縁母線において、絶縁アダプタの表面に設けられた第１の接地誘電層と、母線の表面に設けられた第２の接地誘電層と、絶縁アダプタ及び母線に取り付けられ第１の接地誘電層及び第２の接地誘電層と密着される接地用シートとを備え、接地用シートは、金属材料を含むメッシュシートであり、導電性及び可とう性を有し、円筒状または半円筒状である。
また、本願に開示される固体絶縁母線は、母線導体及び母線導体の周囲を覆う絶縁物を有する母線と、母線の両端部に設けられ母線を支持する絶縁アダプタとを備えた固体絶縁母線において、絶縁アダプタの表面に設けられた第１の接地誘電層と、母線の表面に設けられた第２の接地誘電層と、絶縁アダプタ及び母線に取り付けられ第１の接地誘電層及び第２の接地誘電層と密着される接地用シートを備え、接地用シートは、導電性及び可とう性を有する半円筒状のシートであり、固定用バンドによって絶縁アダプタ及び母線に固定される。

本願に開示されるガス絶縁開閉装置は、遮断器を収容する遮断器タンクと母線を収容する母線タンクとを有するガス絶縁開閉装置を、複数並べて列盤配置したガス絶縁開閉装置において、複数のガス絶縁開閉装置の母線同士を接続する部分に、本願に開示される固体絶縁母線を備えたものである。

本願に開示される固体絶縁母線によれば、可とう性を有する円筒状または半円筒状の接地用シートが第１の接地誘電層及び第２の接地誘電層と容易に密着されるため、接地を確実且つ容易に行うことができ、取り付け作業の時間を短縮することが可能である。

また、本願に開示されるガス絶縁開閉装置によれば、複数のガス絶縁開閉装置の母線同士を接続する部分に本願による固体絶縁母線を備えることにより、接地を確実に行うことができ、取り付けが容易であるため、据付時の作業時間を短縮することが可能である。
本願の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

実施の形態１による固体絶縁母線を示す断面図である。 実施の形態１による固体絶縁母線を示す斜視図である。 実施の形態２による固体絶縁母線を示す断面図である。 実施の形態３による固体絶縁母線を示す断面図である。 実施の形態３による固体絶縁母線を示す斜視図である。 実施の形態４による固体絶縁母線を示す断面図である。 実施の形態４による固体絶縁母線を示す斜視図である。 実施の形態５によるガス絶縁開閉装置を示す側面断面図である。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１による固体絶縁母線について図面に基づいて説明する。図１及び図２は、実施の形態１による固体絶縁母線を示す断面図及び斜視図である。なお、各図において、同一または相当部分には同一符号を付している。実施の形態１に係る固体絶縁母線１００は、主にガス絶縁開閉装置に用いられ、特に、ガス絶縁開閉装置を複数並べて列盤配置する際に互いの母線同士を接続する部分に配置されるものである。

固体絶縁母線１００は、母線導体２ａ及び母線導体２ａの周囲を覆う絶縁物２ｂを有する母線２と、母線２の両端部に設けられ母線２を支持する絶縁アダプタ１とを備えている。絶縁アダプタ１は、図１中、鉛直方向に円筒部が設けられ、さらにこの鉛直方向の円筒部と交差するように水平方向にも円筒部が設けられ、Ｔ字型の形状をしている。

絶縁アダプタ１は、シリコーン樹脂またはエチレンプロピレン樹脂等の比較的柔らかく弾性を有する絶縁物で構成される。また、母線２は、母線導体２ａの周囲をシリコーンゴムまたはエポキシ樹脂等の絶縁物２ｂで覆うことによって構成される。絶縁アダプタ１の水平方向の円筒部は、母線２が嵌め込まれる嵌合部１ｂとなっている。母線２の両端部は、それぞれ絶縁アダプタ１の嵌合部１ｂに挿入され固定される。

また、絶縁アダプタ１の鉛直方向の円筒部は、両端部から中央部に向かって縮径するようにテーパー状に形成されたプラグイン部１ａを有している。ブッシング３と絶縁栓４は、２箇所のプラグイン部１ａにそれぞれねじ込まれ、絶縁アダプタ１と絶縁性能を確保して接続される。

ブッシング３は、例えばガス絶縁開閉装置の母線接続用ブッシングであり、内部に中心導体３ａを備え、周囲をエポキシ樹脂等の絶縁物３ｂで覆われている。絶縁物３ｂは、先端側が細くなったコーン状をしており、この部分がプラグイン部１ａに嵌合する。絶縁栓４は、エポキシ樹脂等の絶縁物で構成される。

絶縁アダプタ１の鉛直方向の円筒部と水平方向の円筒部との交差部には導電ゴム９が設けられ、２つの円弧形状の固定用導体６と、それらで挟まれた略円柱状の傾き防止導体８が組み込まれている。固定用導体６には、銅またはアルミニウム等の導電性の高い金属が用いられる。

母線２を絶縁アダプタ１の嵌合部１ｂに挿入した後、スタッドボルト５をナット７で締め付けることで、母線２の内部の母線導体２ａが固定され、母線２が絶縁アダプタ１に接続される。このようにして、絶縁アダプタ１の内部で、母線２の内部の母線導体２ａとブッシング３内部の中心導体３ａとが接続される。

また、絶縁アダプタ１の表面には第１の接地誘電層１０ａが設けられ、母線２の表面には第２の接地誘電層１０ｂが設けられる。第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂは、例えば導電性塗料等をコーティングすることによって形成される。

さらに、固体絶縁母線１００は、絶縁アダプタ１及び母線２に取り付けられ、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと密着される接地用シート１１を備えている。接地用シート１１は、導電性及び可とう性を有するシートであり、例えば銅、銀、アルミニウム等の金属材料を含むメッシュシートである。実施の形態１では、母線２の径よりも小さい径を有する円筒状の接地用シート１１が用いられる。

接地用シート１１は、その可とう性によって第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと密着されるため、通電機能が保持される。接地用シート１１には接地線１２が接続され、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂが一点で接地される。これにより第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂの電位が０となる。

実施の形態１による接地用シート１１の取り付け方法について簡単に説明する。まず絶縁アダプタ１と接続される前の母線２を、円筒状の接地用シート１１に挿入する。続いて、接地用シート１１に挿入された母線２の両端部に絶縁アダプタ１を接続する。その後、接地用シート１１の端部を伸ばして径を広げ、絶縁アダプタ１の嵌合部１ｂに接地用シート１１を覆い被せる。実施の形態１では、接地用シート１１は母線２よりも小径であるため、絶縁アダプタ１及び母線２との間に隙間が生じることなく、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと確実に密着される。

なお、実施の形態１では、固体絶縁母線１００の構成について図１及び図２を用いて説明したが、本願に係る固体絶縁母線の構成はこれに限定されるものではなく様々な変形が可能である。例えば絶縁アダプタ１はＴ字型ではなく十字型であってもよい。また、接地用シートは金属製のメッシュシートに限定されるものではなく、導電性を有する材料であればよく、メッシュ構造以外の構造であってもよい。

実施の形態１によれば、絶縁アダプタ１及び母線２に取り付けられた可とう性を有する円筒状の接地用シート１１が、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと容易に密着される。これにより、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂの通電機能を損なうことなく、接地を確実且つ容易に行うことができ、取り付け作業の時間を短縮することが可能である。

また、母線２よりも小径の接地用シート１１を用いることにより、絶縁アダプタ１及び母線２との間に隙間が生じず、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと容易に密着されるため、接地用シート１１を密着させるための固定用バンド等の部品が不要である。さらに、接地用シート１１は円筒状であるため、母線２を挿入するだけで容易に取り付けが行え、接地用シートを巻き付ける従来方法に比べて作業時間の短縮が図られる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２による固体絶縁母線を示す断面図である。実施の形態２による接地用シート１１ａは、母線２の径よりも大きい径を有する円筒状であり、固定用バンド１３によって絶縁アダプタ１及び母線２に固定される。実施の形態２による固体絶縁母線１００のその他の構成は、上記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。

実施の形態２においても、円筒状の接地用シート１１ａは、その可とう性によって第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと密着し、通電機能が保持される。ただし、接地用シート１１ａの径が母線２の径よりも大きいため、接地用シート１１ａを固定用バンド１３で固定し、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと確実に密着させている。

接地用シート１１ａは、母線２を絶縁アダプタ１と接続した後に取り付けることが可能である。すなわち、接地用シート１１ａの径は、絶縁アダプタ１と接続された母線２を挿入することが可能な大きさであって、その中でより小さいものが選ばれる。
実施の形態２によれば、さらに取り付け作業が容易となり、作業時間を短縮することが可能である。

実施の形態３．
図４及び図５は、実施の形態３による固体絶縁母線を示す断面図及び斜視図である。実施の形態３による固体絶縁母線１００は、２つの円筒状の接地用シート１１ｂが、母線２と絶縁アダプタ１との接続部を覆うように取り付けられている。実施の形態３による固体絶縁母線１００のその他の構成は、上記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。

上記実施の形態１及び実施の形態２による接地用シート１１、１１ａは、母線２全体と絶縁アダプタ１の嵌合部１ｂとを覆っているが、接地用シート１１ｂは、絶縁アダプタ１及び母線２それぞれの少なくとも一部を覆い、第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂそれぞれの一部と密着していればよい。

実施の形態３による接地用シート１１ｂは、母線２と絶縁アダプタ１との接続部とその周辺を覆うように取り付けられている。このような構成によれば、上記実施の形態１及び実施の形態２よりも小さい面積の接地用シート１１ｂで第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂの通電機能を確保し、接地を行うことができる。

なお、実施の形態３による接地用シート１１ｂの径は、母線２の径よりも小さくてもよいし大きくてもよい。接地用シート１１ｂの径が母線２の径よりも大きい場合は、上記実施の形態２と同様に固定用バンド１３で固定される。
実施の形態３によれば、上記実施の形態１または実施の形態２と同様の効果に加え、接地用シート１１ｂの面積をより小さくすることが可能であるため低コスト化が図られ、取り付け作業も容易となる。

実施の形態４．
図６及び図７は、実施の形態４による固体絶縁母線を示す断面図及び斜視図である。実施の形態４による接地用シート１１ｃは半円筒状であり、固定用バンド１３によって絶縁アダプタ１及び母線２に固定される。実施の形態４による固体絶縁母線１００のその他の構成は、上記実施の形態１と同様であるためここでは説明を省略する。

実施の形態４では、半円筒状の接地用シート１１ｃを母線２全体と絶縁アダプタ１の嵌合部１ｂを覆うように取り付け、固定用バンド１３によって第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂと確実に密着させている。このような構成によれば、上記実施の形態１及び実施の形態２よりも小さい面積の接地用シート１１ｃで第１の接地誘電層１０ａ及び第２の接地誘電層１０ｂの通電機能を確保し、接地を行うことができる。なお、半円筒状の接地用シート１１ｃは、絶縁アダプタ１及び母線２に取り付けた際に母線２の表面の略半分程度を覆うものであればよい。

また、実施の形態４による接地用シート１１ｃの取り付け方法は、母線２を絶縁アダプタ１と接続した後に接地用シート１１ｃを被せて固定用バンド１３で固定するだけでよく、母線２を接地用シートに挿入する必要がないため短時間で行える。
実施の形態４によれば、さらに取り付け作業が容易となり、作業時間を短縮することが可能である。

実施の形態５．
実施の形態５では、上記実施の形態１から実施の形態４いずれかの固体絶縁母線１００を備え、複数台配列されたガス絶縁開閉装置の相互間を電気的に接続したガス絶縁開閉装置について説明する。
図８は、実施の形態５によるガス絶縁開閉装置を示す側面断面図であり、図中矢印Ａで示す左側が前面である。なお、図８はガス絶縁開閉装置の内部構成の一例を示すものであり、本願によるガス絶縁開閉装置の構成はこれに限定されるものではない。固体絶縁母線１００については図１を流用して説明する。

図８に示すように、ガス絶縁開閉装置２０は、絶縁ガスが封入された遮断器タンク２１と母線タンク２２を備えている。遮断器タンク２１には遮断器２３と計器用変流器２４が収容され、母線タンク２２には断路器２５と母線２６が収容されている。遮断器タンク２１の前方には操作機構が収容された操作室２７が配置され、その上方には制御機器が収容された制御室２８が配置されている。また、遮断器タンク２１の下方には電力ケーブル２９が収容されたケーブル室３０が配置されている。

母線タンク２２の内部には、３相の母線２６が盤幅方向に向けて並行に配置されている。母線２６の両端は、母線タンク２２の壁を貫通して配置された母線接続用ブッシングに接続されて支持されている。

実施の形態５によるガス絶縁開閉装置は、図８に示すようなガス絶縁開閉装置２０を複数並べて列盤配置しており、複数のガス絶縁開閉装置２０の母線２６同士を接続する部分に固体絶縁母線１００を備えている。ガス絶縁開閉装置２０の母線２６は、母線タンク２２の外部で母線接続用ブッシングであるブッシング３（図１参照）に接続され、ブッシング３を介して固体絶縁母線１００の一方の絶縁アダプタ１に接続される。固体絶縁母線１００の他方の絶縁アダプタ１にも同様に、別のガス絶縁開閉装置２０の母線２６がブッシング３を介して接続される。このようにして、各々のガス絶縁開閉装置２０の母線２６は、固体絶縁母線１００によって電気的に接続される。

実施の形態５によれば、ガス絶縁開閉装置２０を複数並べて列盤配置したガス絶縁開閉装置において、複数のガス絶縁開閉装置２０の母線２６同士を接続する部分に固体絶縁母線１００を備えることにより、接地を確実に行うことができ、取り付けが容易であるため、ガス絶縁開閉装置の据付時の作業時間を短縮することが可能である。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 絶縁アダプタ、１ａ プラグイン部、１ｂ 嵌合部、２ 母線、２ａ 母線導体、２ｂ 絶縁物、３ ブッシング、３ａ 中心導体、３ｂ 絶縁物、４ 絶縁栓、５ スタッドボルト、６ 固定用導体、７ ナット、８ 傾き防止導体、９ 導電ゴム、１０ａ 第１の接地誘電層、１０ｂ 第２の接地誘電層、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 接地用シート、１２ 接地線、１３ 固定用バンド、２０ ガス絶縁開閉装置、２１ 遮断器タンク、２２ 母線タンク、２３ 遮断器、２４ 計器用変流器、２５ 断路器、２６ 母線、２７ 操作室、２８ 制御室、２９ 電力ケーブル、３０ ケーブル室、１００ 固体絶縁母線

Claims (8)

1. 母線導体及び前記母線導体の周囲を覆う絶縁物を有する母線と、前記母線の両端部に設けられ前記母線を支持する絶縁アダプタとを備えた固体絶縁母線において、
   前記絶縁アダプタの表面に設けられた第１の接地誘電層、
   前記母線の表面に設けられた第２の接地誘電層、及び
   前記絶縁アダプタ及び前記母線に取り付けられ前記第１の接地誘電層及び前記第２の接地誘電層と密着される接地用シートを備え、
   前記接地用シートは、金属材料を含むメッシュシートであり、導電性及び可とう性を有し、円筒状または半円筒状であることを特徴とする固体絶縁母線。
2. 前記接地用シートは、前記母線の径よりも小さい径を有する円筒状であることを特徴とする請求項１記載の固体絶縁母線。
3. 前記接地用シートは、前記母線の径よりも大きい径を有する円筒状であり、固定用バンドによって前記絶縁アダプタ及び前記母線に固定されることを特徴とする請求項１記載の固体絶縁母線。
4. ２つの円筒状の前記接地用シートが、前記母線と前記絶縁アダプタとの接続部を覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の固体絶縁母線。
5. 前記接地用シートは半円筒状であり、固定用バンドによって前記絶縁アダプタ及び前記母線に固定されることを特徴とする請求項１記載の固体絶縁母線。
6. 母線導体及び前記母線導体の周囲を覆う絶縁物を有する母線と、前記母線の両端部に設けられ前記母線を支持する絶縁アダプタとを備えた固体絶縁母線において、
   前記絶縁アダプタの表面に設けられた第１の接地誘電層、
   前記母線の表面に設けられた第２の接地誘電層、及び
   前記絶縁アダプタ及び前記母線に取り付けられ前記第１の接地誘電層及び前記第２の接地誘電層と密着される接地用シートを備え、
   前記接地用シートは、導電性及び可とう性を有する半円筒状のシートであり、固定用バンドによって前記絶縁アダプタ及び前記母線に固定されることを特徴とする固体絶縁母線。
7. 遮断器を収容する遮断器タンクと母線を収容する母線タンクとを有するガス絶縁開閉装置を、複数並べて列盤配置したガス絶縁開閉装置において、
   前記複数のガス絶縁開閉装置の母線同士を接続する部分に、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の固体絶縁母線を備えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
8. 各々の前記ガス絶縁開閉装置の前記母線は、前記母線タンクの外部で母線接続用ブッシングに接続され、前記母線接続用ブッシングを介して前記固体絶縁母線の前記絶縁アダプタに接続されることを特徴とする請求項７記載のガス絶縁開閉装置。

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