JPH02151215A - 絶縁ガス中における電界緩和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁ガス中で生じる不平等電界における電界
緩和装置に関する。

（従来の技術） 従来の電界緩和装置について、第５図乃至第７図を参照
して説明する。

従来の電界緩和装置は、第５図に示す様に半球環１と平
板２が対向する不平等電界の電極構成において、半球環
１の先端に金属シールド３を取付けた構成であった。こ
の金属シールド３の曲率は、所定の耐圧値を満足する様
に最大電界強度Ｅ１を小さくできるだけの大きざである
。金属シールド３がない場合の半球環１の最大電界強度
Ｅｏと金属シールド３の最大電界強度Ｅ１の関係は、Ｅ
。

〉Ｅｌである。これは、最大電界強度をＥｍとし曲率半
径をｒとすれば、 が金属シールド３の曲率半径より小さいからである。

同様にして第６図に示す様な電極４が対向する不平等電
界の電極構成においても、金属シールド５を電極４に取
付けて、最大電界強度をＥｌからＥ３　（Ｅｌ　＞Ｅ３
）として所定の耐圧値を満足させている。

以上の様に、電界強度の大きな電極構成において、これ
を小さくする為に最大電界強度を与える点の曲率よりも
大きな曲率を持つ金属性シールドにより、絶縁ガス中の
電界緩和を行っていた。

又、これらを製品に応用した例を第７図に示す。

この例は、ガス絶縁開閉装置であり、金属性密閉容器６
に、遮断器７．新路器８．ケーブルペンド９、避雷器１
０．架空線引込ブッシング１１及びこれらを接続する主
回路導体１２等の電気機器を収納し、絶縁ガス１３を封
入したものである。

第５図及び第６図の金属性シールドは、断路器８に応用
されており、第７図に示す様に断路棒の端部に金属シー
ルド３ａを、極間の絶縁に金属シールド５ａを取付けて
いる。

（発明が解決しようとする課題） 一般に、ＳＦａガス中における放電電圧Ｕは、ギャップ
長をｄ、最大電界強度をＥｍ、不平等係数ｆとすれば、 （Ｊ＝Ｅｒｎ　　（ｄ／ｆン で表わせる。ここで、不平等係数ｆは、簡単な関数で表
わせないが、単純な電極形状については解析式や近似式
が与えられていて、ある曲率を半径以上のことから、Ｓ
Ｆａガス中の耐電圧を向上させるには、最大電界強度を
小さくして平等電界に近づけることが有効である。

従って、ギャップ長ｄを大きくするよりも曲率半径ｒを
を大きくすることが、最大電界強度を小さくし平等電界
に近づける有効な手段である。

金属シールドを用いて電界緩和を行う場合、耐電圧を向
上させる為に金属シールドの曲率半径を大きくすると、
シールドが大きくなる。そこで、これを取付けて接地金
属容器に収納する三相電気機器においては、シールドが
相間等に物理的に入らなくなり、止むを得ず収納容器を
大きくしたり、収納容器の機械的強度を増大してＳＦａ
ガス等の絶縁ガスの封入圧力を上昇させることにより対
処していた。

この様に、収納容器を大きくすると、電気機器の据付面
積が増大し、土地の有効活用ができず、コストアップに
なり、又、輸送制限を越えたりする等の不利な点も多く
なる。更に、絶縁ガス封入圧力上昇による収納容器の機
械的強度の増大に関しては、強度増大と絶縁ガスの封入
量増加によるコストアップや、重４増大による輸送制限
等の不利な点が多くなる。

つまり、金属性シールドを用いて耐電圧を向上させるに
は、ユーザ側から見るとコストアップになり、メーカ側
から児てもコストアップになってしまう不利がおる。

そこで、本発明の目的は、金属性シールド以外による最
大電界強度の、援用を行い、シールド形状の小形化を図
り、且つコスト的にも安価な絶縁ガス中電界緩和装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、絶縁ガス中で不平等電界を生じる電極系の電
界緩和装置において、電極の最大電界強度を持つ部分に
所定の耐電圧を満足する厚さの絶縁層を、この絶縁層表
面の最大電界の９０％以下の値を持つ電極部分まで、そ
の空間における等電位線とほぼ同じ形状で絶縁層表面を
形成した絶縁性シールドを設けたものである。

（作　用） 以上の構成における最大電界は、絶縁性シールドの最大
電界強度となる。一般に、不平等電界を生ずるような電
極系では、電極上の電界が一様でないので放電を起こす
部分は、統計的バラツキ等を考虜して電界の強さが最大
電界強度の９０％以上の部分で発生すると考えられる。

又、放電発生部分の絶縁性シールド表面は、等電位線に
沿った形状でおるために、絶縁性シールド表面の電界強
度が平均化され、且つ電圧分担が良好となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。

同図は、第５図と同様に半球棒１と平板２が対向する不
平等電界の電極構成に対する実施例である。

同図において、半球枠１が最大電界強度を持つ部分に、
所定の耐電圧を満足する厚さの絶縁性シールド１５を設
ける。

この絶縁シールド１５は、半球枠１に絶縁性シールド１
５がない場合の電界強度Ｅ４が、絶縁性シールド１５の
最大電界強度Ｅ５の９０％値より小さくなる部分まで、
その空間における等電位線１６と同じ形状とし、その後
小さな曲率で半球枠１への角度θ１が９０°未満となら
ないような形状に、絶縁層をモールド等で一体に形成し
たものである。

この様に構成することにより、絶縁性シールド１５の最
大電界強度はＥ５となる。

ところが、半球枠１の絶縁ガス中の露出部分が、絶縁性
シールド１５の最大電界強度Ｅ５の９０％値より小さい
ので、絶縁性シールド１５の最大電界強度発生位置近傍
で放電が起こる。

又、放電発生部分の絶縁性シールド１５の表面は、等電
位線１６に沿った形状であるから、絶縁性シールド１５
表面の電界強度が平均化され、且つ電圧分担が良好とな
る。

更に、絶縁性シールド１５と半球枠１の接合部は、絶縁
ガスが存在し弱点が発生することがあるが、絶縁性シー
ルド１５の取付角度θ１が９０”未満では、その弱点を
排除することができる。

なお、上述した実施例は、半球枠と平板が対向する不平
等電界における電極構成の場合であるが、その他の不平
等電界における電極構成に対しても実施できる。第２図
は、高圧電極と接地電極が対向する不平等電界における
電極構成の場合である。

すなわち、同図に示す様に、略同形の先端部を持つ高圧
電極１７ａと接地電極１７ｂか対向する不平等電界にお
いて、高圧電極１７ａが最大電界強度を持つ部分に、所
定の耐電圧を満足する厚さとした絶縁性シールド１８ａ
８−設ける。

この絶縁性シールド１８ａは、絶縁性シールド１８ａが
ない場合の高圧電極１７ａの外側電界強度Ｅ６及び高圧
電極１７ａの内側電界強度Ｅ７が、絶縁性シールド１８
ａの最大電界強度Ｅ８の９０％値より小さくなる部分ま
で、その空間における高圧側等電位線１９ａと同じ形状
とし、その後小さな曲率又は直線状で、高圧電極１７ａ
への角度θ２が９０”未満とならないような形状に、絶
縁層をモード等で一体に形成したものである。

又、接地電極１７ｂに対しても、同様に絶縁性シールド
１８ｂを、接地側等電位線１９ｂに沿って設ける。

この様に構成することにより、絶縁性シールド１８ａの
最大電界強度はＥａとなる。

ところが、高圧電極１７ａの絶縁ガス中露出部分の電界
強度は、これにより小さいので、放電は高圧電）※１７
ａの絶縁性シールド１８ａの最大電界強度発生位置近傍
と接地電極１７ｂの絶縁性シールド１８ｂの最大電界強
度発生近傍で起こる。

又、放電発生部分の絶縁性シールド１８ａ、　１８ｂの
表面は、高圧側等電位線１９ａと接地側等電位線１９ｂ
に沿った形状であるため、絶縁性シールド１８ａ、　１
８ｂ表面の電界強度が平均化され、且つ電位分担が良好
となる。

更に、絶縁性シールド１８ａと高圧電極１７ａの接合部
は、絶縁性シールド１８ｂと高圧電極１７ｂの接合部、
それぞれ絶縁ガスが存在し弱点が発生することがあるが
、絶縁性シールド１８ａ、１８ｂの取付角度θ２が９０
”未満では、その弱点を排除できる。

この実施例によれば、高圧電極１７ａの絶縁性シールド
１８ａと接地型１ｉ１７ｂの絶縁性シールド１８ｂを、
同一形状の金属シールドと比べると、金属シールドの最
大電界強度をＥ′ａとすれば、Ｅ−ａ＞Ｅａとなる。

これは、絶縁性シールドを用いると、絶縁層が電圧分担
するため、その分給縁ガス空間に加わる電圧が小さくな
ることと、絶縁層の比誘電率をεＳ、絶縁層の厚さを七
とすれば、金属の場合の電界強度に比べて””　（Ｊ　
、ｔａｇ、、　　）＜１となる。

又、放電が発生するには、電子が必要であるが、絶縁材
をモールドすることにより、金属面からの電子放出を抑
制している。

更に、金属性シールドの場合は、曲率を持たせたシール
ドの端部に鋭角な部分を設けると、その部分の電界強度
が非常に大きくなるため、シールド全体に曲率を持たせ
た曲率が必要となるが、絶縁性シールドの場合は、前述
の理由から鋭角な部分を持たせても、その電界強度は大
きくならないので、シールド全体を小ざくでき、シール
ドを取付けるための物理的制約が小さくなる。

第３図は、以上説明した両実施例を適用したガス絶縁開
閉装置の側面図である。同図に示す様にガス絶縁開閉装
置は、金属性密閉容器６の内部に、遮断器７．ケーブル
ヘッド９．避雷器１０．架空線引込ブッシング１１．断
路器２０及びこれらを接続する主回路導体１２等の電気
機器を収納し、絶縁ガス１３を封入し密閉したものであ
る。

このガス絶縁開閉装置には、断路器２Ｇの断路棒端部絶
縁として上述した第１図の実施例と略同様の絶縁性シー
ルド２１が設けられ、断路器２０の極間絶縁として上述
した第２図の実施例と略同様の絶縁性シールド２２が設
けられている。

第４図は、上述した実施例とはさらに異なる他の実施例
の断面図である。

この実施例は、ガス絶縁開閉装置を構成する上で物理的
制約がある場合や、縮小化を図る場合に、主回路導体２
３が接地金属２４に近く、そのままでは所定の耐圧値を
満足できない様な場合、最大電界強度を持つ部分に所定
の耐圧値を満足する厚さで絶縁性シールド２５を設けた
ものである。

この絶縁性シールド２５は、その空間における等電位線
２６に沿い、かつ絶縁性シールド２５がない場合の主回
路導体２３の電界強度が、絶縁性シールド２５の最大電
界強度の９０％値より小さくなる部分まで同じ形状とし
、その侵小さい曲率で主回路導体２３への角度θ３が、
９０”未満とならないような形状に絶縁材をモールドし
て形成する。

この実施例も、上述した各実施例と同様の作用及び効果
が得られ、更に、相間方向の絶縁も同時に行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、金属性シールドと同
一形状であれば、それよりも電界強度を小さくでき、耐
圧値の向上を図ることができるので、シールドの形状の
小形化が実現でき、部品点数や組立工数の削減によりコ
ストを低減することができ、特にガス絶縁開閉装置では
、密閉容器を小形化できるから、組立のみでなる運搬や
据付面積の縮小により大きなコスト低減が突環できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は、本
発明の他の実施例を示す断面図、第３図は第１図及び第
２図に示す実施例を適用したガス絶縁開閉装置の側面図
、第４図は本発明のざらに異なる他の実施例を示す断面
図、第５図は従来の絶、縁ガス中で不平等電界を生じる
電極系の電界緩和装置の構成を示ず断面図、第６図は第
５図と異なる従来の絶縁ガス中で不平等電界を生じる電
極系の電界緩和装置を示す断面図、第７図は第５図及び
第６図に示す電界緩和装置を適用した従来のガス絶縁開
閉装置の側面図である。 １・・・半球捧、　　　　　　２・・・平板１５・・・
絶縁性シールド、　　１６・・・等電位線第１図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絶縁ガス中で不平等電界を生じる電極系の電界緩和装
   置において、電極の最大電界を持つ部分に所定の耐電圧
   を満足する厚さの絶縁層を、この絶縁層表面の最大電界
   強度の９０％以下の値を持つ電極部分まで、その空間に
   おける等電位線とほぼ同じ形状で絶縁層表面を形成した
   絶縁性シールドを設けたことを特徴とする絶縁ガス中に
   おける電界緩和装置。