JPH02164209A - 低圧力の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、低圧力の絶縁ガス中で使用され、不平等電界
を形成する露出した充電部を持つ電気機器等に適用する
。低圧力の絶縁ガス中における電界緩和装置に関するも
のである。

（従来の技術） 第９図は、従来のガス絶縁開閉装置の一例を示す側面図
である。同図において、密閉箱体１内には、遮断器２．
断路器３．母線４．ケーブルヘッド５が収納され、それ
ぞれ接地金属仕切板１ａにより収納場所が区分されてい
る。これらの機器間は。

接地金属仕切板１ａにスペーサ６を取付け、これを介し
て主回路導体７により接続されている。また、密閉箱体
１内には絶縁ガス８が低圧力（密閉箱体１が非圧力容器
でよい程度の圧力）で封入され、開閉装置としたもので
ある。

第１０図は、上記した断路器３の要部の断面図であり、
第１１図は、第１０図のＡ矢視図である。第１０図及び
第１１図に示すように断路器３は、断路器ベース３ａに
支持がいし３ｂを取付け、その上部に導体３ｃと支持が
いし上部シールド３ｄを固定する。導体３ｃには、接続
断路棒３ｅが貫通接触し、この接続断路棒３ｅの端部に
接続断路棒シールド３ｆが取付けられ、かつ接続断路棒
３ｅを駆動する操作アーム３ｇの一端も連結されている
。一方、この操作アーム３ｇの他端は、断路器ベース３
ａに設けられた操作ロッド３ｈに固定されており、この
操作ロッド３ｈを回転させることにより、操作アーム３
ｇを駆動させている。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように支持がいし上部シールド３ｄは、導体３
ｃに取付けられている。このため、断路器３が接続状態
（第１０図）においては、操作アーム３ｇが支持がいし
上部シールド３ｄの間に入り込んでくるので、支持がい
し上部シールド３ｄの間隔が広くなる。また、支持がい
し上部シールド３ｄと断路器。

ベース３８間の絶縁を考えると、支持がいし上部シール
ド３ｄの取付位置を高くし、かつ断路器ベース３ａに対
向する側の曲率半径を大きくする必要性がでてくる。さ
らに、断路器３が断路状態において、接続断路棒シール
ド３ｆと接地金属仕切板１ａとの距離が近くなるため、
この間の絶縁を十分考慮する必要がある。

そこで、第１２図を参照して接地金属仕切板１ａと接続
断路棒シールド３ｆの距離と電界強度の関係を説明する
。

絶縁ガス中の放電電圧は、局所の最大電界強度により決
まり、接続断路棒シールド３ｆの最大電界強度Ｅ１１は
、表面の曲率半径をＲ，ガス絶縁距離をり、係数をＫと
すれば、 Ｅｍ＝　Ｋ　（Ｌ＋　Ｌ） Ｌ で表わすことができ、最大電界強度は２表面の曲率半径
とガス絶縁距離に反比例する。

そのため、第１２図において、接地金属仕切板１ａとの
ガス絶縁距離がｔａｘの位置に取付けられた半径Ｒ６１
の接続断路棒シールド３ｆの上部と操作アーム３ｇとが
干渉しないように間隔を増やすために、接続断路棒シー
ルド３ｆを下方（接地金属仕切板ｌａ側）へ移動しガス
絶縁距離をＬＯ２まで縮めると、接続断路棒シールド３
ｆの最大電界強度ＩＥｏｚは、前の最大電界強度Ｅ、□
より大きくなる。そこで、このＥ。２をＥａｌに戻すた
めに半径をＲ８３に増やす（符号３１で示す）と、接地
金属仕切板１ａとのガス絶縁距離はし。３と減るので、
もしこれで耐圧が確保できない場合は、接地金属仕切板
１ａを離すか、操作アーム３ｇを上方へ上げる必要性が
ある。

以上のことから、密閉箱体１と断路器３が大きくなり、
外形縮小による据付面積の縮小化を図つたガス絶縁開閉
装置の特徴がなくなってしまう。

一方、支持がいし上部シールド３ｄと接続断路棒シール
ド３ｆは、金属材の絞り加工により製作しているためコ
ストアップになるのみでなく、これらのシールドを断路
器に取付ける作業にも多く時間を必要としていた。

そこで１本発明の目的は、絶縁ガス中で使用される例え
ば断路器３の支持がいし３ｂと導体３０部や接続断路棒
３ｅの端部のような充電突出端の外形を大きくすること
なく、耐電圧特性を向上することができる低圧力の絶縁
ガス中における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、低圧力の絶縁ガス中で、不平等電界を形成す
る電極構成の電界強度が大きい側の電極近傍に、その電
極より十分大きい曲率を持つ椀状の絶縁性バリアを、凹
面を前記電極に対向して挿入したものである。

（作　用） 以上のように構成することにより、最大電界強度を抑制
でき、これを適用すれば電気機器の充電突出部の外形を
大きくすることなく、耐電圧特性を向上することができ
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、本実施例を適用した断路器の要部を示す断面図
である。なお、同図は、断路状態を示している。

同図において、断路器１０は、断路器ベース３ａに支持
がいし１１を取付け、この支持がいし１１の上部には一
体注型で支持がいしバリアｌｌａを形成し。

この内面側の埋込電極１１ｂを介して導体３Ｃを取付け
、この導体３Ｃに接続断路棒３ｅを貫通接続させる。

接続断路棒３ｅは、接続状態のとき図示しない他方の支
持がいし上の導体にも一方の端部が接触する。

また、操作アーム１２は、一方の端部に絶縁材を一体注
型し、操作アームバリア１２ａを形成し、この操作アー
ムバリア１２ａを介して接続断路棒３ｅと連結し、他方
の端部を操作ロッド３ｈに固定する。ここで、上記した
支持がいしバリアｌｌａは、椀状に形成されている。ま
た、上記した操作アームバリア１２ａは、開口側を若干
延ばした椀状に形成され、接続断路棒３ｅの端部を包み
込むようにしている。

この断路器１０も操作ロッド３ｈを回転させることによ
り、操作アーム１２を駆動させている。

次に、上記した支持がいしバリア１１ａ、操作アームバ
リア１２ａについて説明する。

第１図をモデル化すると、第２図に示すようになる。同
図において、バリア外側曲率半径Ａ／２は、半球枠１４
の先端曲率半径Ｂ／２より十分大きく、かつ、半球枠１
４と接地平板１５のギャップ長で耐電圧を満足できるだ
けの球−平板ギャップの球の曲率半径以上とする。半球
枠１４とバリア１３のギャップ長Ｇは、所望の電圧にお
いて１部分放電が発生しないだけの間隔をとるか若しく
は、バリア１３に電極を埋込んで電極近傍の電界を抑制
し１部分放電が発生しないようにする。前者は、操作ア
ームバリア１２ａであり、後者は、支持がいしバリアｌ
ｌａに適用している６次に、半球枠１４の先端からのバ
リア突出距離Ｑについては、半球枠１４先端の最大電界
強度をＥ工とすれば、電界強度Ｅ、＝Ｅ工／２となる部
分以上まで突出させる。最後にバリア１３の厚さｔは、
所望の耐電圧が全てバリア１３の貫通方向に印加されて
も貫通破壊しない寸法とする１例えば公称電圧７７ＫＶ
では、４００ＫＶ／４０ＫＶ／ｍ　＝　１０ｗ以上とす
る。

次に、上記した実施例の作用を、第２図を参照して説明
する。同図に示すように、半球枠１４と接地平板１５の
間にバリア１３を挿入し、半球枠１４とバリア１３のギ
ャップ長Ｇを変化させた場合の雷インパルス５０％フラ
ッジオーバ電圧に対するバリアなしの場合の雷インパル
ス５０％電圧の比を第３図に示す。同図から分るように
、半球枠１４とバリア１３のギャップ長Ｇの小さい方が
耐電圧向上の効果が著しいが、部分放電開始電圧が低下
するためこれを防ぐ必要があり、具体的な方法としては
、埋込電極を設ける方法がとられている。

次に、絶縁ガス圧力を変化させた場合の球−平板、半球
枠−平板（バリア１３を挿入）、半球枠−平板（円板状
バリアを挿入）及び半球枠−平板の雷インパルス５０％
フラッジオーバ電圧を、半球枠−平板の絶縁ガス圧力Ｐ
　＝０．１０ＭＰａを基準として表わしたものを第４図
に示す、なお、同図のＯ印線は球−平板、口印線は半球
枠−平板（バリア１３を挿入）、Δ印線は半球枠−平板
（円板状バリア挿入）、・印線は半球枠−平板を示す。

同図から分かるように、耐電圧向上に対して円板状バリ
アは効果がないが、バリア１３は絶縁ガス圧力Ｐ　＝０
．１５ＭＰａ以下で球−平板と同等の効果がある。これ
は、バリア１３が帯電して電極化するためであり、平板
バリアは効果がないが、椀状のバリア１３に効果がある
裏付けである。

以上のように上記した実施例は、不平等電界中に椀状の
バリア１３を挿入することにより、この椀状のバリア１
３と同一の曲率半径を持つ金属球と同一の耐電圧向上を
図ることができる。但し、絶縁ガス圧力Ｐ　＝０．１５
ＭＰａ以下の低圧力領域に限り、これを超えると効果が
飽和して金属球と同一の効果は期待できない。

なお、上記した実施例は、半球枠の電極を用いる場合を
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第
５図に示すように角棒の電極１４ａ。

第６図に示すように先端の角を曲面とした電極１４ｂ、
第７図に示すように先端の角を鋭角とした電ｔ＠１４ｃ
、第８図に示すように先端を球状とした電ｗＡ１４ｄに
対しても、同じ条件により同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、低圧力の絶縁ガス
中で使用される高圧電気機器と接地金属間に、最大電界
強度を有する電極より十分大きい曲率を持つ椀状の絶縁
性バリアを挿入することによりその部分の電界強度を緩
和できるので、電気機器の外形を大きくすることなく耐
電圧特性を向上できる。また、断路器等に適用した場合
には支持がいしや操作アームと一体化できるため、−産
性型の型を製作すれば以後は経続してその型を用いるこ
とができ、従来の絞り加工のように毎回加工する必要が
なく、組立性も向上するのでコストが安価となる。さら
に、バリアは絶縁物であるため、高圧側にも接地側にも
取付けることができ。

設計上便利である等の優れた効果を有する低圧力の絶縁
ガス中における電界緩和装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用した断路器の要部を一
部切断して示す正面図、第２図は本発明の一実施例の作
用を示す説明図、第３図は本発明の一実施例の効果を示
す線図、第４図は第３図と異なる本発明の一実施例の効
果を示す線図、第５図は本発明の他の実施例を示す断面
図、第６図は本発明のさらに異なる他の実施例を示す断
面図、第７図は本発明のさらに異なる他の実施例を示断
面図、第８図は本発明のさらに異なる他の実施例を示す
断面図、第９図は従来のガス絶縁開閉装置を示す側面図
、第１θ図は従来のガス絶縁開閉装置に使用されている
断路器の要部を示す断面図、第１１図は第１０図のＡ矢
視図、第１２図は従来の低圧力の絶縁ガス中で使用され
ている断路器の電界緩和装置の作用を示す説明図である
。 １ａ・・・接地金属仕切板　　　　３ｃ・・・導体３ｅ
・・・接続断路棒　　　　　　１１・・・支持がいし１
１ａ・・・支持がいしバリア　　１２・・・操作アーム
１２ａ・・・操作アームバリア （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（は
が１名）第 凹 多 苫 芽 図 半 斗 欝 ３ｈ 茅 ／７ 圀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低圧力の絶縁ガス中で、不平等電界を形成する電極構成
   の電界強度が大きい側の電極近傍に、その電極より十分
   大きい曲率を持つ椀状の絶縁性バリアを、凹面を前記電
   極に対向して挿入したことを特徴とする低圧力の絶縁ガ
   ス中における電界緩和装置。