JPH0479111A - ガスブッシング - 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、高電圧部を気中に引出すためのブッシングに
係り、特に、碍管内部にガスを充填してなるガスブッシ
ングに関する。

（従来の技術） ブッシングは、磁器などの絶縁物で作られた碍管内部に
、導体を通し、高電圧部を接地電位から充分絶縁した状
態で気中に引出すのに用いられる。

その中でも碍管内部にＳ　Ｆ６ガスなど絶縁性能の高い
ガスを充填したものはガスブッシングと呼ばれ、ガス絶
縁開閉装置に多く用いられている。

このガスブッシングは、油入ブッシングに比べて軽量と
いう特徴があるが、ガスは油に比べて誘電率が小さいた
め、中心導体の高電圧が外部にまで影響し、碍管表面の
電界が高く、気中絶縁の設計が厳しくなる。そこで、碍
管内部の接地電位に近い部分に中心導体と同心円状に接
地シールドを取付けて、電界をコントロールするような
構成にすることが多い。この内部接地シールド端部は、
電界が集中して絶縁破壊や部分放電を生じたりしないよ
うに、滑かな曲面に加工されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、以上のようなガスブッシングの電界設計を行
う場合、特に、高電圧のガスブッシングになると、内部
接地シールドのみでは電界制御しきれずに、気中に外部
接地シールドを設けて、電界を緩和しなければならない
場合があった。このように外部接地シールドを設けると
、装置が大型・複雑化し、組立て工数が増大することに
加え、特に豪雪地帯に設置する際に、この外部接地シル
トに氷雪が付着し、絶縁性能上の問題となっていた。

また、以下に示すような各種の点を留意しなければなら
ず、設計が困難であった。

まず、気中絶縁に関しては、碍管フランジ端部などの突
起の多い部分における絶縁破壊の発生と、碍管主胴部分
の沿面破壊が問題となるため、このような碍管フランジ
端部などの突起の多い部分における電界と、碍管主胴部
分の沿面電界成分を充分低く押えることが要求される。

また、ガス中絶縁に関しては、内部接地シールドと高電
圧導体の間の絶縁破壊と、碍管内壁の沿面破壊が問題と
なるため、高電圧導体と内部接地シールドの電界と、碍
管内壁の沿面電界を低く押えることが要求される。

従って、上記の５つの部分、すなわち、碍管フランジ端
部、碍管主胴部分の沿面、高電圧導体、内部接地シール
ド、及び碍管内壁の各電界を同時に許容値以下に押える
ことが要求される。

さらに、設計以上の過大な電圧が加わって絶縁破壊を生
じた場合でも、なるべく軽微な損傷で済むように絶縁協
調を図る必要がある。具体的に、ブッシングの絶縁破壊
で最も致命的な事故は、碍管内面で沿面放電が生じ、そ
のエネルギーでガス圧が上昇して碍管が破裂する場合で
あるため、絶縁協調にあたってはこの点を考慮すること
か要求される。すなわち、ブッシングの絶縁性能には、
碍管内壁において最も高い裕度を有し、次いて、高電圧
導体と内部接地シールドにおいて高い裕度を有し、気中
部分については最も低い裕度となるように、協調をとる
ことが要求される。

このような要求に対し、例えば、従来、外部シールドと
内部接地シールドの両方で電界制御を行っていたガスブ
ッシングにおいて外部シールドをなくした場合の電界を
表面電荷法を用いて求めた結果を第４図に示す。この第
４図において、１は、碍管ひだ４及び碍管主胴５からな
る碍管であり、６は碍管フランジ、７は内部接地シール
ド、１０は高電圧導体、１１は、碍管内に充填された絶
縁性ガスである。また、図中の矢印は電界ベクトルの方
向を、矢印に付した数字は設計電界の許容電界に対する
１００分率（％）であり、値が小さい程、絶縁上の裕度
が高いことを示している。

この第４図において、碍管１内壁の設計電界は許容電界
の１３％と低く、絶縁性能上で極めて高い裕度を有して
いることがわかる。また、高電圧導体１０及び内部接地
シールド７先端（碍管内壁側及び高電圧導体側）の設計
電界も、許容電界の６０％及び７０％とそれぞれ低く、
絶縁性能上で充分に高い裕度を有している。

これに対し、碍管フランジ６部においては、設計電界は
許容電界の１４０％と、許容電界を越えて極めて高く、
ここから絶縁破壊を生じ、せん絡に至る可能性が高くな
っている。また、碍管主胴５の沿面電界も許容電界の１
１０％と、許容電界を越えている。

このように設計電界が許容電界を越えてしまう部分のう
ち、碍管フランジ６部の電界を低くするための方法とし
ては、内部接地シールド７の全長を長くして、碍管フラ
ンジ６を高電圧導体１０から充分に遮蔽されるようにす
ることが考えられる。

また、碍管主胴５の沿面電界が許容電界を越えている原
因を、第４図から推測すれば、内部接地シールド７先端
のカール部の高電界部が、碍管１の最も肉薄の部分に影
響しているため、電界が上昇してしまうと考えられる。

従って、この部分の電界を低くするための方法としては
、内部接地シールド７先端のカール部の電界ベクトルが
、碍管１の最も肉の厚い、碍管ひだのつけ根に来るよう
に内部接地シールド７の高さを調整し、且つカール部の
曲率と、碍管１内壁と内部接地シールド７先端部との距
離を調整する必要がある。

第５図は、上記のような電界の低減方法を実施して求め
た電界設計の一例（特開昭５９−４２７３６号公報）で
あり、第４図と同様に、図中の矢印は電界ベクトルの方
向を、矢印に付した数字は設計電界の許容電界に対する
１００分率（％）を示している。この第５図のガスブッ
シングにおいては、内部接地シールド７の先端が高電圧
導体１０側に折曲げられ、且つこの内部接地シールド７
が碍管１の奥まで入込むような形とされているため、碍
管フランジ６を高電圧導体１０から充分に遮蔽できるよ
うになっている。具体的に、碍管フランジ６の設計電界
は、許容電界の９０％と、許容電界よりも低くなってお
り、絶縁上の裕度を有している。

また、この第５図においては、内部接地シールド７先端
のカール部が、碍管ひだ４のつけ根とほぼ同じ位置に配
置されているため、このカール部に発生する高電界ベク
トルは、碍管１の最も肉厚の部分を通って行くので、碍
管主胴５部の電界が低くなっている。具体的に、碍管主
胴５部の設計電界は、許容電界の９０％と、許容電界よ
りも低くなっており、絶縁上の裕度を有している。

また、碍管１内壁の設計電界は許容電界の１５％と低く
、絶縁性能上で極めて高い裕度を有しており、高電圧導
体１０の設計電界も許容電界の６０％と低く、絶縁性能
上で充分に高い裕度を有している。

しかしながら、この第５図のガスブッシングにおいては
、以上のように、碍管フランジ６部と碍管主胴５部にお
ける設計電界を、許容電界よりも低くでき、さらに、碍
管１内壁及び高電圧導体１０の設計電界を充分に低くで
きる反面、内部接地シールド７先端のカール部のうち、
高電圧導体１０と対向する部分の電界が許容電界の１２
０％と、許容電界を越えて極めて高くなるという新たな
欠点を生じている。

以上説明したように、従来技術においては、外部接地シ
ールドを省略して、しかも設計上の要求、すなわち、ブ
ッシングの各部の電界の全てを同時に許容値以下に押え
ると共に、絶縁破壊が生じた場合に、損傷を最小限に押
えられるように絶縁協調をとるという要求を満たす設計
は困難であった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、外部接地シール
ドを省略しても、ブッシング各部の電界値を同時に許容
値以下に押えることができ、なおかつ、絶縁破壊が生じ
た場合に損傷を最小限に押えられるような絶縁協調をと
ることを可能とすることにより、小型・簡略で、組立て
工数が少なく、豪雪地帯への設置にも適合するような、
絶縁性能の優れた、信頼性の高いガスブッシングを提供
することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、前記第５図の従来技術において、内部接地シ
ールド先端のカール部の高電圧導体と対向する側の電界
が高くなってしまう理由が、このカール部が一定の半径
を有する円弧状に形成されているためであることに着目
して提案されたちのである。

すなわち、本発明によるガスブッシングは、絶縁物から
なる円筒状の碍管と、この碍管内部に同心円状に配置さ
れた高電圧導体及び円筒状の内部接地シールドを有し、
碍管内部に電気的絶縁性の高い気体を充填してなるガス
ブッシングにおいて、内部接地シールドの先端部が、高
電圧導体側へ折曲げられ、この折曲げ部分（カール部）
が、碍管内壁側と高電圧導体側とで約１対２の比をなす
曲率半径を有することを特徴としている。

また、内部接地シールド先端の折曲げ部分（カール部）
は、碍管内壁の円筒状部分と円錐状部分との境目に最も
近い碍管ひだのつけ根付近に配置することが望ましい。

（作用） 以上のような構成を有する本発明のガスブッシングにお
いては、内部接地シールドの先端に、碍管内壁側と高電
圧導体側とで約１対２の比をなす曲率半径を有するよう
な折曲げ部分（カール部）を設けたことにより、内部接
地シールド先端の高電圧導体側の電界を低く押えること
ができ、且つ高電圧導体の電界を低くできる。そのため
、電圧各部の電界を同時に許容値以下に押えることがで
き、万一絶縁破壊が生じた場合でも、ガスブッシングの
損傷が最も少なくなるように絶縁協調をとることができ
る。従って、電圧階級によっては内部接地シールドのみ
でガスブッシング各部の電界を制御できるため、外部接
地シールドを省略できる。

特に、内部接地シールド先端の折曲げ部分（カル部）を
、碍管内壁の円筒状部分と円錐状部分との境目に最も近
い碍管ひだのつけ根付近に配置した場合には、接地シー
ルドが碍管の奥まで人込み、碍管フランジを高電圧導体
から充分に遮蔽することができ、従って碍管フランジ部
の電界を低くできると共に、折曲げ部分（カール部）に
発生する高電界ベクトルが、碍管の最も肉厚の部分を通
って行くので、碍管主胴部の電界を低く押えることがで
きる。この場合、碍管内壁の電界は、極めて低く押える
ことができるため、望ましい絶縁協調のとれる電界設計
となる。

（実施例） 以下に、本発明によるガスブッシングの一実施例を、第
１図を参照して具体的に説明する。なお、第４図及び第
５図に示した従来技術と同一部分には同一符号を付して
いる。また、第４図及び第５図と同様に、図中の矢印は
電界ベクトルの方向を、矢印に付した数字は設計電界の
許容電界に対する１００分率（％）を示している。

第１図に示すように、内部接地シールド７の先端部は、
高電圧導体１０側ヘカールされ、このカール部は、第２
図に示すように、碍管内壁側部分８の曲率半径ｒと高電
圧導体側部分９の曲率半径Ｒとが、約１対２の比をなす
ように形成されている。

また、この内部接地シールド７先端のカール部９．１０
は、碍管１内壁の円筒状部分２と円錐状部分３との境目
に最も近い碍管ひだ４のつけ根付近に配置されている。

以上のような構成を有する本実施例の作用を、第３図を
参照して説明する。ここで、第３図は、カール部の碍管
内壁側部分８の曲率半径ｒを一定にしたまま、カール部
の高電圧導体側部分９の曲率半径Ｒを、１ｒ〜３ｒの範
囲で変化させた場合の内部接地シールド７の電界と高電
圧導体１０の電界とを示すグラフである。

この第３図に示すように、内部接地シールド７の電界は
、そのカール部の高電圧導体側部分つの半径Ｒが１ｒ〜
２ｒの間は、Ｒが大きくなるに従って低下し、２ｒ付近
でほぼ一定となる。さらに、高電圧導体側部分９の半径
Ｒが、３ｒに近付くと、内部接地シールド７の電界は逆
に上昇し始めるが、これは、半径Ｒが大きくなって電界
が緩和される効果よりも内部接地シールド７と高電圧導
体１０とのギャップが小さくなったことによる電界上昇
の方が顕著に現れるようになったためである。

方、高電圧導体１０の電界は高電圧導体側部分９の半径
Ｒが大きくなるに従って上昇していく。

従って、この第３図から、高電圧導体１０例の半径Ｒが
碍管側の半径ｒの約２倍程度の時、すなわち、本実施例
の比率の時に、内部接地シールド７の電界が最も低く押
えられ、且つ高電圧導体１０の電界も許容電界を下回る
値に押えられていることがわかる。具体的に、第１図に
示すように、内部接地シールド７先端の碍管内壁側部分
８の電界は、許容電界の６０％、高電圧導体側部分９の
電界は、許容電界の８０％と、絶縁性能上で充分な裕度
を有しており、高電圧導体１０の電界も、許容電界の６
０％と、充分な裕度を有している。

また、碍管１内壁の電界は許容電界の２０％と低く、絶
縁性能上で極めて高い裕度を有しており、さらに、碍管
フランジ６や碍管主胴５部分の電界も許容電界の９０％
と、ある程度の裕度を有している。

なお、以下の表１は、以上のような本実施例のガスブッ
シングと、第４図及び第５図に示した従来のガスブッシ
ングについての、設計電界、すなわち設計電界の許容電
界に対する１００分率（％）を比較的に示す表である。

この表からも明らかなように、本実施例においては、ガ
スブッシングの各部の電界値を同時に許容値以下に押え
ることができ、なおかつ、一定の裕度順を有する望まし
い絶縁協調のとれた電界設計となっている。

従って、電圧階級によっては内部接地シールドのみでガ
スブッシング各部の電界を制御できるため、外部接地シ
ールドを省略でき、小型・簡略化及び組立て工数の削減
を果せ、豪雪地帯への設置においては、氷雪の付着など
がなく、絶縁性能上の問題を解消できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、内部接地シー
ルドの先端部に、碍管内壁側と高電圧導体側とで約１対
２の比をなす曲率半径を有する折曲げ部を設けるという
簡単な構成により、内部接地シールド先端の高電圧導体
側の電界を低く押えることができ、且つ高電圧導体の電
界を低くできるため、電圧各部の電界を同時に許容値以
下に押えることができ、万一絶縁破壊が生じた場合でも
、ガスブッシングの損傷が最も少なくなるように絶縁協
調をとることができる。

従って、電圧階級によっては、外部接地シールドを省略
しても、ブッシング各部の電界値を同時に許容値以下に
押えることができ、なおかつ、絶縁破壊が生じた場合に
損傷を最小限に押えられるような絶縁協調をとることが
できるため、小型・簡略で、組立て工数が少なく、豪雪
地帯への設置にも適合するような、絶縁性能の優れた、
信頼性の高いガスブッシングを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるガスブッシングの一実施例を示
す構成図、第２図は、第１図の実施例の内部接地シール
ドのカール部（折曲げ部分）を示す模式図、第３図は、
内部接地シールドのカール部の高電圧導体側部分の曲率
半径と電界値との関係を示すグラフ、第４図は、従来の
ガスブッシングの一例を示す構成図、第５図は、従来の
ガスブッシングの異なる一例を示す構成図である。 １・・・碍管、２・・・碍管内壁の円筒状部分、３・・
、碍管内壁の円錐状部分、４・・・碍管ひだ、５・・・
碍管主胴、６・・・碍管フランジ、７・・・内部接地シ
ールド、８・・・内部接地シールド先端のカール部の碍
管内壁側部分、９・・・内部接地シールド先端のカール
部の高電圧導体側部分、１０・・・高電圧導体、１１・
・・絶縁性ガス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁物からなる円筒状の碍管と、この碍管内部に
   同心円状に配置された高電圧導体及び円筒状の内部接地
   シールドを有し、碍管内部に電気的絶縁性の高い気体を
   充填してなるガスブッシングにおいて、 前記内部接地シールドの先端部が、高電圧導体側へ折曲
   げられ、この折曲げ部分が、碍管内壁側と高電圧導体側
   とで約１対２の比をなす曲率半径を有することを特徴と
   するガスブッシング。
2. （２）内部接地シールド先端の折曲げ部分が、碍管内壁
   の円筒状部分と円錐状部分との境目に最も近い碍管ひだ
   のつけ根付近に配置されていることを特徴とする請求項
   １に記載のガスブッシング。