JPH08249963A - 絶縁ブッシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電界強度を充分に抑制して沿面距離や絶縁厚さ
等を最適値とし、全体の縮小化を図る。 【構成】中心導体１０の周囲に絶縁層１６が形成され、
略中央の外周部が接地フランジ１２に固定された絶縁ブ
ッシング９において、中心導体１０と絶縁層１６の沿面
とが接する部分の絶縁層１６側に、深さが絶縁層高さの
１６％以下で、幅が絶縁厚さの１８％以下の円周状の溝
１６ｃを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガス絶縁開閉装
置のガス区分個所等に用いられる絶縁ブッシングに係
り、特に電界強度の上昇を抑制して全体の縮小化を図っ
た絶縁ブッシングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、スイッチギヤの一例であるガス
絶縁開閉装置の構成例を示す側面図である。図７におい
て、外周が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とに仕切られ、この遮断
器室１ａ、および母線室１ｂには、六フッ化硫黄ガス
（以下、絶縁ガスと略称する）が、大気圧とほぼ同程度
のガス圧力で封入されている。

【０００３】このうち、遮断器室１ａの内部には、真空
インタラプタ３ａを装着した遮断器３が収納され、この
遮断器３は、隔壁２の図示しない貫通孔に取り付けられ
た絶縁ブッシング９と連結されている。この絶縁ブッシ
ング９は、上下共に同様な構成となっている。

【０００４】また、母線室１ｂの天井部には、遮断器４
Ａが取り付けられ、その一方の端子が接続導体８を介し
て上側の絶縁ブッシング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に固定した母線５に
接続されている。そして、この母線５により、隣接盤と
の相互接続がなされている。

【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、その一方の端子が
接続導体８を介して下側の絶縁ブッシング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７ａにより受電するようになっている。

【０００６】図８は、上記絶縁ブッシング９の構成例を
示す半断面図である。図８において、中心導体１０の外
周には、絶縁層１１が形成されており、略中央部の突出
部１１ａが、接地フランジ（以下、単にフランジと称す
る）１２にボルト１３で固定されている。また、Ｏリン
グ１４により、図示左右のガスシールが施されている。

【０００７】ここで、接地側の電界緩和は、絶縁層１１
の内側に湾曲部１１ｂを持たせ、この部分に導電塗料等
を塗布した接地層１５を形成して行なっている。以上の
ような構成において、中心導体１０と絶縁層１１とが接
する個所１１ｃは、絶縁層１１の角度がほぼ９０度とな
るが、絶縁層１１のモールド時に、バリやカケが生じて
接触部の管理が行ない難い。すなわち、トリプルジャン
クションが生じて、電界強度が上昇することになる。こ
れらの構造は、“実開昭６２−８４１１４号公報”に開
示されている通りである。

【０００８】ところで、このような構成を有する、絶縁
層１１の沿面距離が充分に長い絶縁ブッシングにおいて
は、中心導体１０と接する個所１１ｃの電界強度の絶対
値が小さいため、多少の電界強度の上昇は許容すること
ができる。

【０００９】しかしながら、最近の趨勢である縮小化の
ために、沿面距離等を最適長さにした絶縁ブッシングに
おいては、電界強度の絶対値は許容電界強度以下ではあ
るが大きくなり、トリプルジャンクションによる電界強
度の上昇は、耐電圧特性の低下につながる。

【００１０】このため、沿面距離や絶縁厚さ等を縮小化
した絶縁ブッシングにおいては、トリプルジャンクショ
ン部が最大電界強度を持つことになる。従って、トリプ
ルジャンクション部の電界強度を充分に抑制するために
は、沿面距離を大きくしなければならず、縮小化を図る
上で問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
絶縁ブッシングにおいては、電界強度を充分に抑制する
ために沿面距離を大きくしなければならないことから、
縮小化を図る上で問題があった。本発明の目的は、電界
強度を充分に抑制して沿面距離や絶縁厚さ等を最適値と
し、全体の縮小化を図ることが可能な絶縁ブッシングを
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、中心導体の周囲に絶縁層が形成され、略中央の外
周部が接地フランジに固定された絶縁ブッシングにおい
て、まず、請求項１に対応する発明では、中心導体と絶
縁層の沿面とが接する部分の絶縁層側に、深さが絶縁層
高さの１６％以下で、幅が絶縁厚さの１８％以下の円周
状の溝を形成して成る。

【００１３】ここで、特に上記円周状の溝としては、溝
から立ち下がった山部の曲率半径をほぼ５ｍｍとするこ
とが望ましい。また、請求項３に対応する発明では、中
心導体と絶縁層の沿面とが接する部分の絶縁層側に、断
面が半円状の湾曲部を設けると共に、当該湾曲部に導電
層を形成し、かつ中心導体と導電層とを同電位にして成
る。

【００１４】ここで、特に上記絶縁層の高電圧側には、
断面が半円状の湾曲部を円周状に設けると共に、当該湾
曲部に導電層を形成し、絶縁層の接地側には、湾曲部を
同軸方向に設けると共に、当該湾曲部に導電層を形成
し、各々の導電層を高電圧または接地と同電位にするこ
とが望ましい。

【００１５】さらに、請求項５に対応する発明では、中
心導体と絶縁層の沿面とが接する部分の絶縁層側に、円
周状の溝を形成し、かつ当該溝部分に、絶縁層の誘電率
よりも小さい誘電率を有する絶縁材料からなる絶縁層を
設けて成る。ここで、特に上記溝部分に設ける絶縁層と
しては、シリコーン系で低誘電率の液状材料を充填して
硬化させることが望ましい。

【００１６】

【作用】従って、まず、請求項１に対応する発明の絶縁
ブッシングにおいては、中心導体と絶縁層の沿面とが接
する部分の絶縁層側に、深さが絶縁層高さの１６％以下
で、幅が絶縁厚さの１８％以下の円周状の溝を設けて、
中心導体と絶縁層の絶縁層側に最適な深さと幅および曲
率を持たせることにより、中心導体と絶縁層との接する
部分が溝の内部となるため、電界強度を充分に抑制する
ことができる。この場合、溝の深さと幅および曲率は、
互いに相関関係があり、電界強度の抑制を図ることがで
きる。

【００１７】これにより、絶縁層の沿面距離や絶縁厚さ
を縮小することができる。また、請求項３に対応する発
明の絶縁ブッシングにおいては、中心導体と絶縁層の絶
縁層側に半円状の湾曲した溝を設けると共に、当該湾曲
部に導電層を形成することにより、中心導体と絶縁層と
の接する部分が同電位となり、電位がなく電界が発生し
なくなる。この場合、高電圧側の電位は、湾曲した溝で
あるが、絶縁層の内部に形成されているため、沿面の電
界強度を充分に抑制することができる。

【００１８】これにより、絶縁層の沿面距離や絶縁厚さ
を縮小することができる。さらに、請求項５に対応する
発明の絶縁ブッシングにおいては、中心導体と絶縁層の
沿面とが接する部分の絶縁層側に、溝を設けると共に、
当該溝に低誘電率の絶縁材料からなる絶縁層を形成する
ことにより、中心導体と低誘電率の絶縁層との接する部
分の電界強度が、従来の高い誘電率の絶縁層と比べて大
きく抑制されるため、従来の絶縁層と低誘電率の絶縁層
とを加算した全体の沿面距離の縮小化を図ることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本実施例による絶縁ブッシン
グの構成例を示す半断面図であり、図７および図８と同
一部分には同一符号を付して示している。

【００２０】すなわち、図１において、中心導体１０の
外周には、例えばエポキシ樹脂より成る絶縁層１６がモ
ールドで形成されており、略中央部の突出部１６ａが、
フランジ１２にＯリング１４を介してボルト１３で固定
されている。

【００２１】また、絶縁層１６の内側に湾曲部１６ｂを
持たせて、この部分に導電塗料等を塗布した接地層１５
で接地側の電界緩和を行なうことは、前述した従来の場
合と同様の構成である。

【００２２】さらに、本実施例では、中心導体１０と絶
縁層１６の沿面とが接する部分の絶縁層１６側には、一
定の深さと幅および曲率を持った円周状の溝１６ｃが設
けられている。

【００２３】図２乃至図４は、この円周状に設けられた
溝１６ｃの形状を変化させた場合の電界強度特性の一例
を示す図である。ここで、用いた電極系は、一般的な絶
縁ブッシングを対象として、中心導体１０径が６０ｍｍ
で、絶縁層１６高さが４０ｍｍから６０ｍｍ、および絶
縁層１６外径が１００ｍｍから１３５ｍｍの範囲であ
る。

【００２４】図２は、溝１６ｃの深さｈを変化させた場
合の電界強度である。図２中、実線Ｅ₁ が中心導体の電
界強度、また点線Ｅ₂ がトリプルジャンクション部の電
界強度である。なお、以下の図についても、電界強度の
記号は同様である。

【００２５】図２から、溝１６ｃの深さｈは、１６％以
上の領域からＥ₂ が大きく上昇してＥ₁ との差が開いて
いくことが分かる。これより、Ｅ₁ とＥ₂ がほぼ同値で
大きさが抑制される溝１６ｃの深さｈは、全絶縁層１６
高さの１６％以下がよいことになる。これは、溝１６ｃ
の深さｈを大きくして溝が深くなると、トリプルジャン
クション部が接地層１５に近ずくために、電界強度が上
昇するためと考えられる。

【００２６】図３は、溝１６ｃの幅ｗを変化させた場合
の電界強度である。図３から、Ｅ₁ は、溝１６ｃの幅ｗ
が１８％以上から急激に上昇していることが分かる。こ
のため、溝１６ｃの幅ｗは、絶縁層１６厚さの１８％以
下の大きさがよいことになる。これは、溝１６ｃの幅ｗ
を大きくしていくと、トリプルジャンクション部の構造
が前述した従来の場合と同様になり、結果的に電界強度
が上昇するためである。なお、微小ギャップでは、逆に
上昇するので、数％の幅が必要である。

【００２７】図４は、溝１６ｃの山の曲率半径を変化さ
せた場合の電界強度である。図４から、Ｅ₂ は曲率半径
に対してＶ字特性を示し、最も低くなる領域でＥ₁とほ
ぼ同値となる曲率半径は５．５ｍｍである。これは、曲
率半径が小さいと、絶縁層１６がエッジとなり、また曲
率半径が大きくなると、溝の効果ができなくなるためで
ある。

【００２８】以上のような電界強度の変化から、本発明
者等が上述の範囲で溝１６ｃを形成して耐電圧特性を求
めた結果、優れた特性を有することが分かった。これ
は、製造上管理し難く、電界強度が上昇するトリプルジ
ャンクション部の電界強度の抑制が大きく作用したため
である。

【００２９】また、一般に、絶縁層１６の形状は、モー
ルドで形成させることから、型の合わせ部で発生する中
心導体１０と接する部分が不明であったり、多数個製作
した中のバラツキを考慮すると、溝１６ｃの最適な形状
による電界緩和は、優れた構造であると言える。

【００３０】上述したように、本実施例では、中心導体
１０の周囲に絶縁層１６が形成され、略中央の外周部が
フランジ１２に固定された絶縁ブッシングにおいて、中
心導体１０と絶縁層１６の沿面とが接する部分の絶縁層
１６側に、最適な深さと幅および曲率を持たせた円周状
の溝１６ｃを形成し、この溝１６ｃの深さを絶縁層１６
高さの１６％以下、また幅を絶縁厚さの１８％以下、さ
らに溝１６ｃから立ち下がった山部の曲率半径を約５ｍ
ｍとするようにしたものである。

【００３１】従って、中心導体１９と絶縁層１６との接
する部分が溝１６ｃの内部となるため、トリプルジャン
クションによる電界強度の上昇を充分に抑制することが
できる。

【００３２】これにより、絶縁層１６の沿面距離や絶縁
厚さ等を縮小化することが可能となる。 （第２の実施例）図５は、本実施例による絶縁ブッシン
グの構成例を示す半断面図であり、図７および図８と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。

【００３３】すなわち、図５において、中心導体１０と
絶縁層１７の沿面とが接する部分の絶縁層側には、断面
が半円状の湾曲部１７ａが円周状に設けられ、またこの
湾曲部１７ａには、導電塗料等を塗布した導電層１８が
形成され、中心導体１０と導電層１８とを同電位にして
いる。

【００３４】ここで、湾曲部１７ａは、絶縁層１７をモ
ールドした後に、機械加工で設けることができる。ま
た、半円状の湾曲部１７ａは、中心導体１０に対して円
周方向に設けられている。

【００３５】なお、接地側は、前述した従来の場合と同
様に、Ｏリング１４を介してフランジ１２にボルト１３
で、絶縁層１７の外周が固定されている。また、接地側
の湾曲部１７ｂは、中心導体１０に対して、同軸方向に
形成されている。

【００３６】以上のように構成した本実施例の絶縁ブッ
シングにおいて、中心導体１０と絶縁層１７とが接する
部分は、電気的に同電位となる。このため、この部分の
電界強度の上昇はなくなる。

【００３７】なお、沿面の最大電界強度は、湾曲部１７
ａと対向する部分１７ｃに発生するが、この部分の絶縁
厚さを数ｍｍに保つことにより、充分に抑制することが
できる。従って、沿面の電界強度の平準化ができ、沿面
距離の縮小化を図ることができる。

【００３８】上述したように、本実施例では、中心導体
１０の周囲に絶縁層１７が形成され、略中央の外周部が
フランジ１２に固定された絶縁ブッシングにおいて、中
心導体１０と絶縁層１７の沿面とが接する部分の絶縁層
１６側に、断面が半円状の湾曲部１７ａを設けると共
に、この湾曲部１７ａに導電層１８を形成し、かつ中心
導体１０と導電層１８とを同電位にする、より具体的に
は、絶縁層１７の高電圧側には、断面が半円状の湾曲部
１７ａを円周状に設けると共に、この湾曲部１７ａに導
電層１８を形成し、また絶縁層１７の接地側には、湾曲
部１７ｂを同軸方向に設けると共に、この湾曲部に導電
層１８を形成し、各々の導電層１８を高電圧または接地
と同電位にするようにしたものである。

【００３９】従って、中心導体１０と絶縁層１７との接
する部分が同電位となり、電位がなく電界が発生しなく
なり、この場合、高電圧側の電位は湾曲した溝である
が、絶縁層１７の内部に形成されているため、中心導体
１０と絶縁層１７の沿面の電界強度を充分に抑制するこ
とができる。

【００４０】これにより、絶縁層１７の沿面距離や絶縁
厚さ等を縮小化することが可能となる。 （第３の実施例）図６は、本実施例による絶縁ブッシン
グの構成例を示す半断面図であり、図７および図８と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここで
は異なる部分についてのみ述べる。

【００４１】すなわち、図６において、中心導体１０と
絶縁層１９の沿面とが接する部分の絶縁層１９側には、
一定の深さと幅および曲率を持った円周状の溝１６ｃが
設けられている。

【００４２】また、この溝１６ｃ部分には、絶縁層１９
の誘電率よりも小さい誘電率を有する、例えばシリコー
ンコンパウンドのような低誘電率の絶縁材料からなる絶
縁層２０が設けられている。この絶縁層２０は、液状の
コンパウンドを溝１６ｃに充填させて硬化させている。

【００４３】以上のように構成した本実施例の絶縁ブッ
シングにおいて、絶縁層１９の誘電率が約５であるのに
対して、絶縁層２０の誘電率は約２．６と低誘電率であ
る。このため、中心導体１０と絶縁層２０とが接する部
分においては、周囲の絶縁ガスの誘電率、約１と比べて
誘電率の差が小さくなり、電界強度の上昇が小さくな
る。すなわち、誘電率の差が小さければ、トリプルジャ
ンクションによる電界強度が抑制されるため、耐電圧特
性の向上を図ることができる。

【００４４】上述したように、本実施例では、中心導体
１０の周囲に絶縁層１９が形成され、略中央の外周部が
フランジ１２に固定された絶縁ブッシングにおいて、中
心導体１０と絶縁層１９の沿面とが接する部分の絶縁層
１９側に、円周状の溝１６ｃを形成し、この溝１６ｃ部
分に、絶縁層１９の誘電率よりも小さい誘電率を有する
絶縁材料からなる絶縁層２０を設けるようにしたもので
ある。

【００４５】従って、中心導体１０と低誘電率の絶縁層
２０との接する部分の電界強度が、従来の高い誘電率の
絶縁層と比べて大きく抑制されるため、トリプルジャン
クションによる電界強度の上昇を充分に抑制することが
できる。

【００４６】これにより、絶縁層１６の沿面距離や絶縁
厚さ等を縮小化、すなわち従来の絶縁層と低誘電率の絶
縁層とを加算した全体の沿面距離の縮小化することが可
能となる。

【００４７】尚、本発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施できるもので
ある。上記第１、第３の実施例において、溝１６ｃの構
造は図１、図６に示したものにとらわれず、例えば断面
が四角形や三角形等のものとして、低誘電率の絶縁材料
で図６の絶縁層２０を形成することにより、トリプルジ
ャンクション部の電界強度がより一層効果的に抑制され
て、耐電圧特性の向上を図ることが可能となる。この場
合、絶縁層２０は、絶縁ブッシングを形成する主絶縁層
１９に対して、誘電率が小さいことが条件となる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、まず、請求項１、
および請求項２に対応する発明によれば、中心導体の周
囲に絶縁層が形成され、略中央の外周部が接地フランジ
に固定された絶縁ブッシングにおいて、中心導体と絶縁
層の沿面とが接する部分の絶縁層側に、最適な深さと幅
および曲率を持たせた円周状の溝（深さを絶縁層高さの
１６％以下、幅を絶縁厚さの１８％以下、より望ましく
は溝から立ち下がった山部の曲率半径をほぼ５ｍｍ）を
形成するようにしたので、トリプルジャンクションによ
る電界強度の上昇を充分に抑制して沿面距離や絶縁厚さ
等を最適値とし、全体の縮小化を図ることが可能な絶縁
ブッシングが提供できる。

【００４９】また、請求項３、および請求項４に対応す
る発明によれば、中心導体の周囲に絶縁層が形成され、
略中央の外周部が接地フランジに固定された絶縁ブッシ
ングにおいて、中心導体と絶縁層の沿面とが接する部分
の絶縁層側に、断面が半円状の湾曲部を設けると共に、
当該湾曲部に導電層を形成し、かつ中心導体と導電層と
を同電位にするようにしたので、中心導体と絶縁層の電
界強度を充分に抑制して沿面距離や絶縁厚さ等を最適値
とし、全体の縮小化を図ることが可能な絶縁ブッシング
が提供できる。

【００５０】さらに、請求項５、および請求項６に対応
する発明によれば、中心導体の周囲に絶縁層が形成さ
れ、略中央の外周部が接地フランジに固定された絶縁ブ
ッシングにおいて、中心導体と絶縁層の沿面とが接する
部分の絶縁層側に、円周状の溝を形成し、かつ当該溝部
分に、絶縁層の誘電率よりも小さい誘電率を有する絶縁
材料からなる絶縁層を設けるようにしたので、トリプル
ジャンクションによる電界強度の上昇を充分に抑制して
沿面距離や絶縁厚さ等を最適値とし、全体の縮小化を図
ることが可能な絶縁ブッシングが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による絶縁ブッシングの第１の実施例を
示す半断面図。

【図２】同実施例の絶縁ブッシングにおける円周状の溝
の形状を変化させた場合の電界強度特性の一例を示す
図。

【図３】同実施例の絶縁ブッシングにおける円周状の溝
の形状を変化させた場合の電界強度特性の一例を示す
図。

【図４】同実施例の絶縁ブッシングにおける円周状の溝
の形状を変化させた場合の電界強度特性の一例を示す
図。

【図５】本発明による絶縁ブッシングの第２の実施例を
示す半断面図。

【図６】本発明による絶縁ブッシングの第３の実施例を
示す半断面図。

【図７】スイッチギヤの構成例を示す側面図。

【図８】従来の絶縁ブッシングの構成例を示す半断面
図。

【符号の説明】 １…箱体、 ２…隔壁、 ３…遮断器、 ４…断路器、 ５…母線、 ６…がいし、 ７…ケーブルヘッド、 ８…接続導体、 ９…絶縁ブッシング、 １０…中心導体、 １１…絶縁層、 １２…フランジ、 １３…ボルト、 １４…Ｏリング、 １５…接地層、 １６…絶縁層、 １７…絶縁層、 １８…導電層、 １９…絶縁層、 ２０…低誘電率の絶縁層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体の周囲に絶縁層が形成され、略
   中央の外周部が接地フランジに固定された絶縁ブッシン
   グにおいて、 前記中心導体と前記絶縁層の沿面とが接する部分の絶縁
   層側に、深さが絶縁層高さの１６％以下で、幅が絶縁厚
   さの１８％以下の円周状の溝を形成して成ることを特徴
   とする絶縁ブッシング。
2. 【請求項２】 前記円周状の溝としては、溝から立ち下
   がった山部の曲率半径をほぼ５ｍｍとするようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の絶縁ブッシング。
3. 【請求項３】 中心導体の周囲に絶縁層が形成され、略
   中央の外周部が接地フランジに固定された絶縁ブッシン
   グにおいて、 前記中心導体と前記絶縁層の沿面とが接する部分の絶縁
   層側に、断面が半円状の湾曲部を設けると共に、当該湾
   曲部に導電層を形成し、 かつ前記中心導体と導電層とを同電位にして成ることを
   特徴とする絶縁ブッシング。
4. 【請求項４】 前記絶縁層の高電圧側には、断面が半円
   状の湾曲部を円周状に設けると共に、当該湾曲部に導電
   層を形成し、前記絶縁層の接地側には、湾曲部を同軸方
   向に設けると共に、当該湾曲部に導電層を形成し、各々
   の導電層を高電圧または接地と同電位にするようにした
   ことを特徴とする請求項３に記載の絶縁ブッシング。
5. 【請求項５】 中心導体の周囲に絶縁層が形成され、略
   中央の外周部が接地フランジに固定された絶縁ブッシン
   グにおいて、 前記中心導体と前記絶縁層の沿面とが接する部分の絶縁
   層側に、円周状の溝を形成し、 かつ当該溝部分に、前記絶縁層の誘電率よりも小さい誘
   電率を有する絶縁材料からなる絶縁層を設けて成ること
   を特徴とする絶縁ブッシング。
6. 【請求項６】 前記溝部分に設ける絶縁層としては、シ
   リコーン系で低誘電率の液状材料を充填して硬化させる
   ようにしたことを特徴とする請求項５に記載の絶縁ブッ
   シング。