JPH0715812A - ガス絶縁電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断路器などの開閉時に生じる急峻な立ち上が
りを持つ高周波サージを効果的に抑制することができ
る、信頼性の高いガス絶縁電気機器を提供する。 【構成】 絶縁性ガス４が封入された金属容器１内に、
絶縁スペーサ２によって支持された高電圧導体３が収納
されている。この絶縁スペーサ２は、エポキシ樹脂のよ
うな合成樹脂で形成されている。高電圧導体３の周囲に
は複数個の磁性体リング５０が、高電圧導体３の軸方向
に所定の間隔を保って設置されている。磁性体リング５
０は、アモルファス合金などの磁性体のリボン状の薄帯
を、絶縁性フィルム４１に重ね合わせた状態で、巻芯の
周囲に多数回巻回し、その周囲に不織布などの緩衝材で
被覆した後、合成樹脂製絶縁物で注型して構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置を動
作させたときに発生する高周波サージを抑制することが
できるように構成したガス絶縁電気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】変電所に用いられる高電圧回路の開閉装
置として、近年ガス絶縁開閉装置が広く用いられてい
る。このガス絶縁開閉装置は、母線、遮断器、断路器を
はじめその他の付属設備を接地金属容器内に収納し、こ
の接地金属容器内にＳＦ6 ガスなどの絶縁性ガスを封入
して各機器の絶縁性を確保し、高電圧回路の開閉装置と
したものである。

【０００３】一般に、このようなガス絶縁開閉装置で
は、各機器の高電圧導体部分は円筒状をした接地金属容
器に対して同軸構造になっているので、その内部に発生
したサージはほとんど減衰することなく伝ぱんする。ま
た、断路器や遮断器の開閉操作により、ガス絶縁開閉装
置内に高周波サージが発生することは良く知られた事実
である。特に、断路器の操作時には、波頭の立上がり部
分が３〜５ｎｓで、それに続く数ＭHzの高周波振動の最
大ピーク値が、常時運転電圧の波高値の２倍以上（２ｐ
ｕ以上）のサージ電圧が発生し得る。このようなサージ
の急峻な波頭部分が原因となって、オイルブッシングが
絶縁破壊事故を起こした例や、サージの波高値が原因と
なって断路器極間アークから接地金属容器への地絡事故
を引き起こした例が報告されている。

【０００４】また、これらのサージは、ガス絶縁開閉装
置の接地系に誘導され、様々な電波障害や低圧制御回路
の破壊事故を引き起こす原因となっている。従って、ガ
ス絶縁開閉装置内に発生する高周波サージを何等かの手
段を用いて抑える必要がある。

【０００５】このようなガス絶縁開閉装置装置の操作時
に発生する高周波サージを抑える手段として、図３に示
すようなものが従来から提案されている。即ち、この従
来技術においては、接地金属容器１内に絶縁スペーサ２
を介して高電圧導体３が絶縁支持されて、母線その他の
ガス絶縁電気機器が構成されている。この高電圧導体３
の周囲に、アモルファス合金のような磁性材から成る複
数枚の薄帯４０が、一定の間隔を保ってＰＥＴフィルム
のような絶縁性フィルム４１と共に積層され多情体で多
数回巻回して、磁性体リングを構成されている。この磁
性体リングの空間部分にエポキシ樹脂のような絶縁物４
２が充填されている。この磁性体リングの外周には、そ
の外側全体を覆うように不織布４３が配置され、更にそ
の外側に炭素粉末を添加した導電性エポキシ樹脂のよう
な抵抗体４４によるコーティングが施されている。この
抵抗体４４は、高電圧導体３に電気的に接続され、磁性
材の薄帯４０の周囲に抵抗を含む１ターン電流路が形成
されている。

【０００６】一般に、５０Ｈｚや６０Ｈｚの商用周波数
ＡＣに対しては、磁性体の薄帯４０に印加される１ター
ン電圧は数十Ｖ以下の低い電圧であり、抵抗体４４はシ
ールド効果を示すことになり、抵抗体４４の内部はすべ
て同電位になると考えられる。それに対し、数百ＫＨｚ
から数ＭＨｚの周波数を持つ高周波サージに対しては、
１ターン電圧が高くなるが、この電圧は抵抗体４４に印
加されることになり、ここで抵抗体４４の抵抗率をほぼ
一様にしておくことにより電界が一部分に集中すること
はなく、電界分布が均一になって、長い絶縁距離を得る
ことができる。特に、この絶縁距離を長くすることが容
易となり、高電圧導体３が接地金属容器１に対して形成
する電界の向きに対して、１ターン電圧が形成する電界
の向きはほとんど直角方向となる。

【０００７】このように、高電圧導体３の周囲に配置し
た磁性体リングの外側に抵抗体４４を配置することによ
り、ＡＣに対してはシールド効果を示し、磁性体リング
には電界が印加されなくなる。一方、高周波に対して
は、磁性材分の周囲に抵抗を有する電流路を形成するこ
とになり、１ターン電圧はすべて抵抗体４４に印加さ
れ、効果的なサージ抑制が図られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなガス絶縁電気機器においては、接地金属容器１
の半径方向に高電圧導体３の電圧が印加されることにな
り、抵抗体４４において絶縁破壊が生じた場合、サージ
抑制効果が失われると同時に、最初に進展したストリー
マがそのまま接地金属容器１側に進展していき、地絡事
故を引き起こす危険性があった。従って、抵抗体４４と
接地金属容器１との距離を大きく取ることが望まれる
が、場所によってはその距離を大きく取ることができな
いこともあり、また、コスト面においても接地金属容器
１を大きくすることは好ましい手段では 特に、前記の
ような従来技術では、抵抗体４４を形成する導電性エポ
キシ樹脂は、磁性体リングの周囲にコーティングされて
いるだけの薄いものであるため、磁性体リングの端部に
集中する電界を緩和することが難しく、その部分の絶縁
耐力が低くなって絶縁破壊を生じる可能性があった。

【０００９】また、これを改善するためにエポキシ樹脂
のような絶縁物で磁性体リングを注型することも考えら
れるが、その場合には絶縁物の硬化時における収縮応力
などの機械的応力により磁性体リングの磁気特性が変化
し（例えば、機械的応力による磁気特性の高角形比から
低角形比への移行）、磁性体リングの磁気特性を利用し
た急峻波サージの抑制効果が低下する問題があった。

【００１０】更に、従来のガス絶縁電気機器は、高電圧
導体３に所定の間隔で複数の磁性材の薄帯４０を、一枚
の幅広の絶縁性フィルム４１と共に巻回し、その周囲を
不織布４３及び導電性エポキシ樹脂４２で被覆して磁性
体リングを構成しているので、高周波サージの印加時に
生じる１ターン電圧はこの磁性体リング全体に加わるこ
とになる。その結果、１個の磁性体リングに対する１タ
ーン電圧も必然的に大きくなり、この１ターン電圧が発
生する高電圧導体の半径方向の電界も大きくなってい
た。

【００１１】本発明は、上記の様な従来技術の問題点を
解決するために提案されたもので、その目的は、開閉器
の開閉操作に伴う急峻な立ち上がりを示すサージを効果
的に抑制することができ、絶縁信頼性が高く、取扱が簡
単なガス絶縁電気機器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、絶縁性ガスが封入された接地金属容器
内に、絶縁支持構造物によって高電圧導体が支持され、
この高電圧導体の周囲に絶縁物で被覆された高周波サー
ジ抑制用の複数個の磁性体リングが配置されたガス絶縁
電気機器において、前記複数個の磁性体リングのそれぞ
れが、磁性体リングの半径方向端面及び軸方向外周面に
緩衝材を介して絶縁物が被覆され、これら各磁性体リン
グが、高電圧導体の軸方向に沿って所定の間隔で複数個
設けられていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】以上の構成を有する本発明においては、磁性体
リングの周囲に緩衝材を介在させることにより、エポキ
シ樹脂のような絶縁物で磁性体リングを注型した場合
に、絶縁物の硬化時における収縮応力などの機械的応力
を緩和することができ、リング注型時における磁気特性
の変化を小さな値に抑えることができる。特に、収縮応
力の影響を考慮しなくて良いので、絶縁物の層をより厚
くすることができ、その結果絶縁耐力をより向上させる
ことができる。

【００１４】また、高電圧導体の軸方向に沿って設けら
れた個々の磁性体リングが、絶縁物で覆われているの
で、磁性体リングの端部の電界集中を緩和することもで
きる。更に、磁性体リングが個々に分割されているの
で、高電圧導体に対する装着などの取扱いも容易であ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照して具体的に説明する。なお、図３に示した従来技術
と同一部材には同一符号を付してある。本実施例におい
ては、図１に示したように絶縁性ガス４が封入された金
属容器１内に、絶縁スペーサ２によって支持された高電
圧導体３が収納されている。この絶縁スペーサ２は、エ
ポキシ樹脂のような合成樹脂で形成されている。高電圧
導体３の周囲には複数個の磁性体リング５０が、高電圧
導体３の軸方向に所定の間隔を保って設置されている。

【００１６】各磁性体リング５０は、図２に示したよう
に、アモルファス合金などの磁性体のリボン状の薄帯４
０を、ＰＥＴフィルムなどの絶縁性フィルム４１に重ね
合わせた状態で、リング状の巻芯５１の周囲に多数回巻
回し、更にその周囲に不織布などの緩衝材５２で被覆し
た状態で、エポキシ樹脂のような合成樹脂製絶縁物４２
で注型することにより、構成されている。

【００１７】このような構成を有する本実施例のガス絶
縁電気機器においては、磁性体リング５０の周囲と絶縁
物４２の間に不織布などの緩衝材５２が介在されている
ので、注型時に磁性体リング５０に加わる絶縁物４２の
収縮応力が緩和され、磁性体リング５０の持つ磁気特性
の変化が小さく抑えられる。その結果、磁性体リング５
０の本来有する磁気特性を効果的に使用して、急峻波サ
ージを抑制することが可能になる。また、絶縁物４２の
収縮応力を考慮しなくて良いので、絶縁物４２を従来の
コーティングに比較して肉厚の厚いものとすることがで
き、その点でも絶縁耐力の向上が可能となる。

【００１８】また、高電圧導体３の軸方向に対して、複
数個の磁性体リング５０を配設したので、発生する１タ
ーン電圧をその複数個の磁性体リングで分担させること
ができる。従って、１個当たりに対する１ターン電圧は
小さくなるので、このとき１ターン電圧が発生する高電
圧導体３の半径方向の電界も小さくなって、高電圧導体
そのものの絶縁性も向上する。また、複数の磁性体リン
グを設けた本実施例では、従来のように複数の磁性体リ
ングを一つの絶縁物コーティング層内に封入したものに
比較し、個々のリングの大きさが小さくなり取扱が容易
になる。また、高電圧導体の容量や、高電圧導体を伝搬
する高周波サージの大きさに合わせて磁性体リングの数
を適宜増減することも可能である。

【００１９】更に、磁性体リングを多層構造とすること
によって、高電圧導体の半径方向の絶縁をより確実なも
のとし、高電圧導体が形成する電界と、１ターン電圧に
よる電界が重畳されても絶縁が保たれることになる。こ
の磁性体リング周囲を覆う絶縁物４２は、それが有する
高い比誘電率のため、磁性体リングの静電シールドとし
ての働きをするので、磁性体リングのために特別なシー
ルド電極を負荷する必要がなくなり、限られた空間を有
効に利用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、磁性体の
薄帯と絶縁フィルムを積層して巻回したものの周囲に緩
衝材を介して絶縁物を注型することによって得られた個
々の磁性体リングを、高電圧導体の周囲に所定の間隔を
もって配置するという簡単な手段にもかかわらず、断路
器などの開閉器の開閉時に生じる急峻な立ち上がりを持
つ高周波サージを効果的に抑制することができ、信頼性
の高いガス絶縁電気機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス絶縁電気機器の一実施例を示す断
面図。

【図２】図１の実施例における磁性体リングの拡大断面
図。

【図３】従来のガス絶縁電気機器の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１…接地金属容器 ２…絶縁スペーサ ３…高電圧導体 ４０…磁性材の薄帯 ４１…絶縁フィルム ４２…エポキシ樹脂 ５０…磁性体リング ５１…巻芯 ５２…緩衝材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性ガスが封入された接地金属容器内
   に、絶縁支持構造物によって高電圧導体が支持され、こ
   の高電圧導体の周囲に絶縁物で被覆された高周波サージ
   抑制用の複数個の磁性体リングが配置されたガス絶縁電
   気機器において、 前記複数個の磁性体リングのそれぞれが、磁性体リング
   の半径方向端面及び軸方向外周面に緩衝材を介して絶縁
   物が被覆され、 これら各磁性体リングが、高電圧導体の軸方向に沿って
   所定の間隔で複数個設けられていることを特徴とするガ
   ス絶縁電気機器。