JPH08242513A

JPH08242513A - スイッチギヤ、電気機器

Info

Publication number: JPH08242513A
Application number: JP7041146A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクトで絶縁性能に優れたスイッチギヤ
を得る。【構成】箱体19内に収納される計器用変成器13、断路
器14、遮断器15等は、周囲に固体絶縁物をモールドして
絶縁層が形成されている。これら相互の接続は、接続母
線18にて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチギヤ及び電気
機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的なスイッチギヤの構成の一例とし
て、図５に示すガス絶縁開閉装置において、外周を軟鋼
板で気密に囲まれた箱体１の内部は、図示左方の前面寄
りに縦に設けられた隔壁２で前方の遮断器室１ａと後方
の母線室１ｂに仕切られ、各室１ａ、１ｂには六フッ化
硫黄ガス（以下、絶縁ガスという。）が封入されてい
る。

【０００３】このうち、遮断器室１ａの内部には真空イ
ンタラプタを装着した遮断器３が収納され、隔壁２の図
示しない貫通穴に取り付けられた絶縁スペーサ９と遮断
器３が連結されている。ここで、遮断器３内に装着した
真空インタラプタと操作機構部３ａは、図示しない絶縁
棒で連結されており、真空インタラプタ内の電極の開閉
が行われている。つまり、操作機構部は、絶縁棒で主回
路充電部との絶縁がされている。なお、遮断器３と連結
されている絶縁スペーサ９は、上下で同様な構成であっ
て、中心導体の周囲に絶縁層が形成され、隔壁２との絶
縁がされている。

【０００４】また、母線室１ｂの天井部には断路器４Ａ
が取り付けられ、一方の端子が接続導体８を介して上側
の絶縁スペーサ９に接続され、他方の端子が接続導体８
を介して後方のがいし６に固定された母線５に接続され
ている。この母線５により、隣接盤との相互接続がされ
ている。

【０００５】一方、母線室１ｂの底部には断路器４Ａと
同形の断路器４Ｂが取り付けられ、一方の端子が接続導
体８を介して下側の絶縁スペーサ９に接続され、他方の
端子が接続導体８を介して底板の後方に縦に取り付けら
れたケーブルヘッド７の上部端子に接続されている。な
お、このケーブルヘッド７に接続されたケーブルにより
受電がされている。

【０００６】これらの構成において、箱体１内は、例え
ば特開平2-219409号に開示されているように絶縁ガスが
20℃換算で 0.13 ＭＰａの略大気圧のガス圧力が封入さ
れている。これにより、絶縁ガスは大気圧で空気の約３
倍の絶縁耐力があるため、絶縁縮小化が図られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、絶縁ガスを
封入したときの破壊電圧は、下式より求めることができ
る。

【０００８】

【数１】破壊電圧Ｖｄ＝８９・ｐ・ｕ・ｄ（１＋０．１７５／ｐ・Ｒ）［ｋＶ］ …（１）ここにｐはガス圧力、ｄはギャップ長、ｕは電界利用
率、Ｒは電極上で最大電界強度を与える点における互い
に直交する二方向の曲率半径の調和平均である。

【０００９】従って、破壊電圧を向上させるためには、
（１）式から明らかなように、ガス圧力ｐを上昇させる
か、ギャップ長ｄを大きくすることが考えられる。ガス
圧力の上昇では、箱体１の板厚を増して形状を円筒など
に変更して圧力容器にしなくてはならない。また、ギャ
ップ長を大きくすることは、数多くの電極を使用した収
納機器であるため、それぞれに対応してギャップ長を確
保すると全体形状が大形化してしまう。

【００１０】なお、電界利用率ｕと電極の曲率半径Ｒは
相互が関連しており、電界緩和を行うためには電極に大
きな丸みを持たせ、これに伴って電界利用率ｕが１に近
づいて曲率半径Ｒが大きくなり、破壊電圧が上昇するこ
とになるが、これには限界がある。つまり、限られたス
ペースの中で電極の曲率半径を大きくすると、電界強度
が低下するように思えるが、ギャップ長が短くなって結
果的に電界強度が上昇し、破壊電圧の向上が見られない
ことになる。

【００１１】このように、破壊電圧を上昇させるために
は、ガス圧力を上昇させて箱体１が重量物となり圧力容
器としての法的な規制を受けたり、ギャップ長を大きく
して全体形状が大形化してしまい、絶縁ガスを用いた縮
小化には限界があった。

【００１２】一方、遮断器３などの可動部においては、
遮断部と操作機構部が絶縁棒で連結されて遮断部の開閉
が行われているが、これは周囲の絶縁媒体が絶縁ガスの
ためできるものである。つまり、絶縁ガス中では、絶縁
棒などが可動できる自由度があるためである。しかし、
この絶縁ガスでは、前述の如く、絶縁棒などの縮小化に
限界があり、さらには操作力の減衰が起こり易く、大き
な操作エネルギーを必要としていた。本発明の目的は、
コンパクトで絶縁性能に優れたスイッチギヤ，コンパク
トで操作エネルギーを低減した電気機器を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、箱体内に収納され、固体絶縁物でモー
ルドして絶縁層が形成された複数の電気機器と、電気機
器の絶縁層の外周に形成された接地層と、複数の電気機
器の主回路導体相互を接続する接続母線とを有するスイ
ッチギヤである。

【００１４】また、第２の発明は、固体絶縁物でモール
ドして第１の絶縁層が形成され、可動導体部に開口部が
設けられた真空バルブと、真空バルブの開口部に装着さ
れ、前記真空バルブの開閉を行う操作機構と、前記真空
バルブの開口部の絶縁層に密着した可とう性材料から成
る第２の絶縁層とを有する電気機器である。

【００１５】

【作用】このような構成において、主回路充電部を固体
絶縁物で覆った構造とし、これらは単一の電気機器を上
下または側面に主回路導体を取り出す端子を設け固体絶
縁物で覆っている。このように、固体絶縁物で覆った個
々の電気機器を面圧力を加えた接続母線（絶縁母線）で
電気系統順に接続してスイッチギヤを構成しており、絶
縁性能を向上させることができる。すなわち、固体絶縁
物の絶縁耐力は、真性破壊が数1000kV／mmであり、実用
上では数10kV／mmとなる。このため、固体絶縁物でモー
ルドをした電気機器では、絶縁距離を最小にすることが
でき大幅な縮小化ができる。また、固体絶縁物より成る
電気機器の相互間は、面圧力を利用した接続母線（絶縁
母線）で接続されているので、電気機器の合理的な配置
ができる。

【００１６】一方、遮断器などの開閉を行う電気機器で
は、主回路部分と操作機構部を一体に固体絶縁物で覆
い、全体を充電部としている。さらに、取り付けや取り
外しができるように固体絶縁物に開口部を設けているこ
とから、開閉を行う電極部と操作機構部が直線の短距離
で接続されいるので全体形状が縮小できる。また、操作
力の減衰が少なく、操作エネルギーを小さくできる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明によるスイッチギヤの一実施例
を図面を参照して説明する。図１はスイッチギヤの構成
図である。同図において、単位当たりの電気機器が単相
毎にモールドされており、受電はケーブル10を介してケ
ーブルヘッド11で行われ、避雷器12と電圧計測用の変成
器13に接続される。計器用変成器13からは断路器14ａを
介して遮断器15に接続される。遮断器15からは下段の断
路器14ａと同形の断路器14ｂに接続され、電流計測用の
変流器16に接続される。変流器16には母線17が上方に設
けられ、隣接されるスイッチギヤとの接続が行われる。
これら機器相互の接続は、接続母線18で行われている。
また、これらの電気機器は、軟鋼板より成る箱体19に収
納されている。

【００１８】ここで、遮断器15の詳細図を図２に示す。
同図において、真空バルブ20は、例えばエポキシ樹脂の
ような絶縁材料で一体でモールドされ、絶縁層21を形成
させている。また、真空バルブ20の上部には接続導体22
ａが水平に設けられ、下部には例えばマルチコンタクタ
のような接触子23を介して接続導体22ｂが設けられてい
る。接触子23のほぼ中央には真空バルブ20内の可動電極
と一体の可動導体24が貫通し、操作機構部25に連結され
ている。また、操作機構部25に隣接して駆動用の電源装
置26があり、操作機構部25内のバネ蓄積などの動作のた
めの電源として用いられ、バッテリーで構成され主回路
から充電がされている。

【００１９】ここで、これらの操作機構部25などは、絶
縁層21の開口部内21ａに組み立てられて装着されている
が、下方の円錐状の開口部21ｂには金具27を介して例え
ばゴムのような可とう性材料より成る絶縁層28がスプリ
ング29を設けた押さえ金具30で固定されている。

【００２０】更に、絶縁層21には、貫通変流器31が下部
の接続導体22ｂの回りに埋め込まれており、電源装置26
と接続され過電流の場合に遮断信号を出せる構成であ
る。また、電源装置26と対向して設けられた電極32に
は、ケーブル33により分圧回路34が接続されている。な
お、絶縁層21の外周は、接続部21ｃを除いて接地層35が
設けられている。

【００２１】接続部21ｃには、端部に接触子36を設けた
接続母線18が接続され、接続母線18は、中心導体37、絶
縁層38及び接地層39で構成されている。また、接続部21
ｃと勘合される面には、例えばゴムのような可とう性材
料より成る絶縁層40と電界緩和層41があり、絶縁層間2
1、40が密着されて、絶縁層21側にボルトなどで固定さ
れいる。なお、上下部の接続部は同様の構成である。

【００２２】ここで、電源装置26、電極22及び分圧回路
34は図３のような静電容量による結合がされており、絶
縁層21によるＣ₁ と分圧回路34によるＣ₂ で構成され
る。従って、主回路の電圧Ｖ₀ に対してＶ₁ の電圧が得
られ、この信号により遮断器15の開閉が行われる。な
お、周波数を変えれば一つの回路で複数の信号を得るこ
とができ、遮断器15に対して複数の制御を行うことがで
きる。

【００２３】これらの構成において、固体絶縁物は数10
0kV ／mmの真性の絶縁破壊強度を持ち、実用上では数10
kV／mmの耐電圧を有する。このため、絶縁ガスの耐電圧
強度8.9kV／mm（ガス圧力20℃換算で 0.10 Ｍｐａ）に
比べて数倍の絶縁強度がある。これより、各部の絶縁距
離の縮小化が図られる。

【００２４】また、固体絶縁物で覆われた各電気機器
は、接続母線で相互が接続されるので電気機器の配置に
自由度を持たすことができ、合理的な配置ができる。こ
の接続部では、エポキシ樹脂のような固体絶縁物とゴム
のような可とう性絶縁物を面圧を加えて密着させている
ので優れた絶縁性能を保つことができる。

【００２５】機構部においては、絶縁栓の取り外しによ
り着脱ができるので、容易に点検などができる。この場
合、絶縁層の開口部は、可とう性絶縁物で面圧を加えて
密着させており、円錐状で対地間までの絶縁距離を増大
させているため、絶縁性能の向上が図れる。

【００２６】遮断器の開閉においては、機構部が真空バ
ルブに直結しているため動作のロスが少なく、機構部の
操作エネルギーを小さくできる。この機構部には、駆動
用の電源でバネの蓄積ができ、静電容量で結合した信号
により開閉の制御を行うことができる。

【００２７】さらに、電極部と操作部を一体に固体絶縁
物で覆った電気機器はカセット化ができるので、装置の
組立が容易になる。次に、断路器14を図４に示すが、基
本的な構成は遮断器15と同様である。真空スイッチ管42
をモールドして絶縁層43を形成させ、上部と下部に接続
導体44ａ、44ｂを設けている。下部の接続導体44ｂに
は、操作機構部45に連結された可動導体46が接続されて
おり、真空スイッチ管42内の電極の開閉が行われる。ま
た、操作機構部45には、駆動用の電源装置47が設けられ
ている。これらの装置45、47は、絶縁層43に設けられた
開口部43ａから組立が行われ、金具48を介して可とう性
材料より成る絶縁層49およびスプリング50と抑え金具51
で密封されている。

【００２８】また、電源装置47には、対向して電極52が
埋め込まれており、真空スイッチ管42の開閉の制御が行
われる。なお、絶縁層43の外周には接続部43ｂを除いて
接地層53が設けられている。接続部43ｂには、遮断器の
接続部と同様の接続母線が接続されている。

【００２９】これらの構成により、遮断器と同様に固体
絶縁物による縮小化や優れた絶縁性能を維持することが
できる。他の実施例として、これらの電気機器は、単位
機器毎に単相でモールドしているが、三相一括および複
数の機器を一括してモールドし、接続母線で接続して電
気系統を構成させても縮小化の効果がある。

【００３０】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、箱体
内に収納され、固体絶縁物でモールドして絶縁層が形成
された複数の電気機器と、電気機器の絶縁層の外周に形
成された接地層と、複数の電気機器の主回路導体相互を
接続する接続母線とを有するので、コンパクトで絶縁性
能に優れたスイッチギヤを得ることができる。

【００３１】また、第２の発明によれば、固体絶縁物で
モールドして第１の絶縁層が形成され、可動導体部に開
口部が設けられた真空バルブと、真空バルブの開口部に
装着され、真空バルブの開閉を行う操作機構と、真空バ
ルブの開口部の絶縁層に密着した可とう性材料から成る
第２の絶縁層とを有するので、コンパクトで操作エネル
ギーを低減した電気機器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示すスイッチギヤの構
成図。

【図２】第２の発明の一実施例を示す遮断器の断面図。

【図３】［図２］における静電結合を説明するための
図。

【図４】第２の発明の一実施例を示す断路器の断面図。

【図５】従来のスイッチギヤの構成図。

【符号の説明】

14…断路器、15…遮断器、18…接続母線、21、43…絶縁
層、25、45…操作機構、26、47…電源装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱体内に収納され、固体絶縁物でモール
ドして絶縁層が形成された複数の電気機器と、この電気
機器の絶縁層の外周に形成された接地層と、前記複数の
電気機器の主回路導体相互を接続する接続母線とを有す
るスイッチギヤ。
【請求項２】前記電気機器の絶縁層を円錐状に突出さ
せ、この突出面に可とう性材料より成る絶縁層を備えた
絶縁母線を密着させたことを特徴とする請求項１記載の
スイッチギヤ。
【請求項３】固体絶縁物でモールドして第１の絶縁層
が形成され、可動導体部に開口部が設けられた真空バル
ブと、この真空バルブの開口部に装着され、前記真空バ
ルブの開閉を行う操作機構と、前記真空バルブの開口部
の絶縁層に密着した可とう性材料から成る第２の絶縁層
とを有する電気機器。
【請求項４】絶縁層内に密封された操作機構に隣接さ
せて設けられ、前記操作機構の電源となるバッテリを設
けたことを特徴とする請求項３記載の電気機器。
【請求項５】絶縁層内に密封されたバッテリ表面に対
向して設けられた平板電極と、この平板電極に設けられ
た分圧回路用の抵抗とを備えたことを特徴とする請求項
３記載の電気機器。