JPH09251814A - 直流ブッシング - Google Patents

直流ブッシング

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JPH09251814A
JPH09251814A JP5759096A JP5759096A JPH09251814A JP H09251814 A JPH09251814 A JP H09251814A JP 5759096 A JP5759096 A JP 5759096A JP 5759096 A JP5759096 A JP 5759096A JP H09251814 A JPH09251814 A JP H09251814A
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啓明 小島
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田中  誠
Hiroshi Sugihara
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/28Capacitor type

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下部絶縁シールド近傍における直流絶縁耐力
を向上させ、信頼性の向上を図った直流ブッシングを提
供する。 【解決手段】 ブッシングの下部周辺を覆うようにシー
ルド電極3を絶縁被覆4で覆って構成した下部絶縁シー
ルド5を配置し、この下部絶縁シールド5の外周部に油
隙7を介してシールドバリア8を設け、油隙7の幅W1
に対してシールドバリア8の厚みW2を大きくしたり、
あるいは油浸紙よりも高い体積抵抗率の材質でシールド
バリアを構成したり、あるいはまたシールドバリアの電
圧分担率が15%以上となるようにして、絶縁被覆4で
の電界を緩和して直流絶縁耐力を向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流ブッシングに
係り、特に、下部の下部絶縁シールドを包囲したシール
ドバリアを有する直流ブッシングに関する。
【0002】
【従来の技術】わが国の電力需要は増大の一途をたどっ
ており、電力系統は拡大強化と複雑化の傾向にある。一
方、近年のエネルギー事情から電源は遠隔化および大規
模化し、電力系統には系統安定度、電圧安定度、短絡容
量の増大など種々の困難が生じてきているが、近年、直
流送電がこれらの問題を解決するものとして有望視され
ている。そのため、直流500kV送電システムの構築
が計画されており、実現のためには直流機器に用いられ
る直流ブッシングが必要不可欠である。
【0003】直流絶縁では、従来の交流機器に要求され
る絶縁技術に加え、電界が絶縁油と油浸紙の抵抗率で決
まる電圧分担によってほとんど決定されるため、油に比
べ抵抗率の高い油浸紙などの固体絶縁物の絶縁強度を増
加させる必要がある。
【0004】このため、特開昭56−81909号公報
に記載された直流ブッシングは、図5に示すように絶縁
油を満たしたタンク11に支持した碍子1の下部に油浸
紙からなるバリア6を設け、碍子1の下部に位置した金
属フランジ10を包囲したシールド電極3を油浸紙の絶
縁被覆4で覆って下部絶縁シールド5を構成し、これら
固体絶縁物により電圧を分担させて直流絶縁耐力を向上
させていた。一般に、固体絶縁物は貫層方向破壊電界も
高いので、下部絶縁シールド5や導体2からの絶縁破壊
を防止するために、これらの外周部を油浸紙からなるシ
ールドバリア8で包囲すると共に、シールドバリア8と
下部絶縁シールド5間に絶縁油の移動のための油隙7を
形成していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
直流ブッシングでは、絶縁油として鉱油が用いられ、固
体絶縁物にはクラフト紙やプレスボ−ドに鉱油を含浸し
た油浸紙が用いられているから、通常、鉱油の体積抵抗
率は油浸紙のそれよりも一桁程度低いものとなってしま
う。そのため、直流電圧が加わった場合、大部分の電圧
が下部絶縁シールド5の絶縁被覆4を構成する油浸紙に
分担され、油隙の電界に比べて一桁以上高い電界が油浸
紙に加わることになる。しかも、構造上、下部絶縁シ−
ルド5の上端部の油中電界強度が最も高くなり、ここが
絶縁破壊の起点となることが考えられる。
【0006】本発明の目的は、下部絶縁シ−ルド近傍に
おける直流絶縁耐力を向上させ、信頼性の向上を図った
直流ブッシングを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、タンク内の絶縁油中にブッシングの下部
の碍子側を配置し、上記碍子の下部にシールド電極を絶
縁被覆で被覆した下部絶縁シールドを設け、この下部絶
縁シールドの外周に油隙を介してシールドバリアを配置
した直流ブッシングにおいて、上記シールドバリアは、
上記油隙の幅よりも同方向に大きな厚さで構成するか、
あるいは油浸紙よりも体積抵抗率の高い固体絶縁物で構
成するか、あるいはまた絶縁被覆との間の電圧分担率が
15%以上となるようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0009】図1は、本発明の一実施形態による直流5
00kV送電システムに用いられる直流ブッシングを示
す断面図である。
【0010】絶縁油を満たしたタンク11に直流ブッシ
ングが支持され、この直流ブッシングの碍子1の下部に
は金属フランジ10を介して導体2が接続されており、
この接続部の外周部を包囲するように下部絶縁シ−ルド
5が設けられている。この下部絶縁シ−ルド5は、シ−
ルド電極3の周りに油浸紙による絶縁被覆4を施して構
成されており、碍子1と下部絶縁シ−ルド5間の隙間部
には固体絶縁物であるバリア6が巻形成されている。こ
のバリア6の下部と下部絶縁シ−ルド5の外周部を覆っ
て油浸紙からなる固体絶縁物であるシ−ルドバリア8が
配置され、このシ−ルドバリア8は下部絶縁シ−ルド5
との間に絶縁油の移動を許す油隙7を形成するように対
向して配置されている。
【0011】図3は、導体2に直流電圧500kVを印
加した場合の、下部絶縁シ−ルド5の上端部とシ−ルド
バリア8の対向部を電界マッピングした拡大断面図であ
る。
【0012】同図から分かるようにシ−ルドバリア8
は、下部絶縁シ−ルド5との対向部に形成した油隙7の
幅W1よりも同方向の厚みW2を大きくしている。これ
に対して、従来のシ−ルドバリア8は、図5に示した従
来の直流ブッシングにおける同部を電界マッピングした
拡大断面図である図2から分かるように、下部絶縁シ−
ルド5との対向部に形成した油隙7の幅W1よりも同方
向の厚みW3を薄くしていた。これは、従来のシ−ルド
バリア8が下部絶縁シールド5や導体2からの絶縁破壊
を防止するために設けられており、固体絶縁物の貫層方
向破壊電界が高いので、シ−ルドバリア8の厚みを大き
くする必要がないと考えられていたためである。しかし
ながら、本実施形態のようにシ−ルドバリア8の厚みW
2を大きくすると、図2ではバリア6が分担していた電
圧の一部が図3に示すようにシ−ルドバリア8側へと移
行し、バリア6内および絶縁被覆4内の電界を緩和して
直流絶縁耐力を向上させることができる。
【0013】具体的には油浸紙からなるシ−ルドバリア
8の厚みW2を油隙よりも大きな25mmとし、導体2
に直流電圧500kVを印加した場合、下部絶縁シ−ル
ド5の絶縁被覆4における電圧分担率は66%、シ−ル
ドバリア8における電圧分担率は34%となった。図2
に示した従来例ではシ−ルドバリア8の厚みW3が5m
mであり、導体2に同じ直流電圧を印加した場合、その
ときの下部絶縁シ−ルド5の絶縁被覆4における電圧分
担率は92%、シ−ルドバリア8における電圧分担率は
8%であるから、上述した構成によって絶縁被覆4にお
ける大幅な電界緩和が図られ、直流絶縁耐力を向上させ
信頼性を一層高めることができる。
【0014】図4は本発明の他の実施形態による直流5
00kV送電システムに用いられる直流ブッシングを示
す断面図である。
【0015】図1に示した実施形態との相違は、シ−ル
ドバリアを構成する材質とその厚みであり、この実施形
態では油浸紙よりも高い体積抵抗率の固体絶縁物でシー
ルドバリア9を構成すると共にその厚みを従来とほぼ同
じにしており、他の構成は図1の実施形態と同様である
から同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略す
る。
【0016】絶縁被覆4を構成するクラフト紙やプレス
ボ−ドなどの油浸紙の体積抵抗率は1015〜1016Ωcm
程度であり、この実施形態で用いるシ−ルドバリア9と
しては、それよりも体積抵抗率が一桁以上高い絶縁材
料、例えばPET(ポリエチレンテレフタレ−ト)、P
TFE(ポリ四フッ化エチレン)、PPO(ポニフェニ
レンオキサイド)、PPS(ポリフェニレンサルファイ
ド)、PMP(ポリメチルペンデン)PE(ポリエチレ
ン)などのエンジニアリングプラスチックの板材を成形
したものや、フィルムを巻回したものなどが好適であ
る。これら列記した材料は、比誘電率が2〜3であり、
油浸紙よりも誘電率が低く、交流電圧が加わったときの
絶縁を考えた場合にも、油隙の電界集中をほとんど引き
起こすことがないので好適である。
【0017】このように構成した直流ブッシングでも、
導体2に直流電圧を印加したときのシ−ルドバリア9の
電圧分担率は従来よりも大きくなり、絶縁被覆4の電界
を緩和して直流絶縁耐力を向上させ、信頼性を一層高め
ることができる。
【0018】具体的には体積抵抗率が最も高いPTFE
からなるシールドバリア9の厚みを従来と同じ5mmと
し、導体2に直流電圧500kVを印加した場合、下部
絶縁シールド5の絶縁被覆4における電圧分担率は76
%、シールドバリア9における電圧分担率は24%とな
った。
【0019】尚、上述した図1の実施形態においては、
シ−ルドバリア8の厚みW2を下部絶縁シ−ルド5との
対向部に形成した油隙7の幅W1よりも大きくし、また
図4の実施形態においては、シールドバリア9の材質と
して油浸紙よりも高い体積抵抗率の固体絶縁物を用いて
絶縁被覆4の電圧分担を小さくしたが、逆に、シ−ルド
バリアの電圧分担率からその厚みや材質を規定しても良
く、本発明者等の実験によれば、シ−ルドバリアの電圧
分担率が15%以上になるようにすれば効果的であるこ
とが分かった。この電圧分担率は、シ−ルドバリアの厚
みを増したり、シ−ルドバリアを体積抵抗率の大きな材
質で構成することによって容易に得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の直流ブッシ
ングによれば、下部絶縁シ−ルドの外周に設けたシ−ル
ドバリアでの電圧分担率が15%以上となるようにした
り、あるいは油隙の幅よりもシ−ルドバリアの厚みを大
きくしたり、あるいはまた油浸紙よりも高い体積抵抗率
の材質でシールドバリアを構成したため、下部絶縁シ−
ルドの絶縁被覆の電圧分担を軽減して電界の緩和を図る
ことができ、下部絶縁シ−ルド近傍における直流絶縁耐
力を向上させ、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による直流ブッシングを示
す断面図である。
【図2】従来の直流ブッシングの要部を電界マッピング
した拡大図である。
【図3】図1に示した直流ブッシングの要部を電界マッ
ピングした拡大図である。
【図4】本発明の他の実施形態による直流ブッシングを
示す断面図である。
【図5】従来の直流ブッシングを示す断面図である。
【符号の説明】
1 碍子 2 導体 3 シ−ルド電極 4 絶縁被覆 5 下部絶縁シ−ルド 6 バリア 7 油隙 8 シ−ルドバリア 11 タンク
フロントページの続き (72)発明者 柏倉 勝 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 関根 一夫 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 小幡 俊光 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 小島 啓明 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 田中 誠 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 杉原 洋 香川県高松市丸の内2番5号 四国電力 株式会社内 (72)発明者 畑野 雅幸 東京都中央区銀座六丁目15番1号 電源開 発 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンク内の絶縁油中にブッシングの下部
    の碍子側を配置し、上記碍子の下部にシールド電極を絶
    縁被覆で被覆した下部絶縁シールドを設け、この下部絶
    縁シールドの外周に油隙を介してシールドバリアを配置
    した直流ブッシングにおいて、上記シールドバリアは、
    上記油隙の幅よりも同方向に大きな厚みで構成したこと
    を特徴とする直流ブッシング。
  2. 【請求項2】 タンク内の絶縁油中にブッシングの下部
    の碍子側を配置し、上記碍子の下部にシールド電極を絶
    縁被覆で被覆した下部絶縁シールドを設け、この下部絶
    縁シールドの外周に油隙を介してシールドバリアを配置
    した直流ブッシングにおいて、上記シールドバリアは、
    油浸紙よりも体積抵抗率の高い固体絶縁物で構成したこ
    とを特徴とする直流ブッシング。
  3. 【請求項3】 タンク内の絶縁油中にブッシングの下部
    の碍子側を配置し、上記碍子の下部にシールド電極を絶
    縁被覆で被覆した下部絶縁シールドを設け、この下部絶
    縁シールドの外周に油隙を介してシールドバリアを配置
    した直流ブッシングにおいて、直流電圧を印加したと
    き、上記シールドバリアは、その電圧分担率が15%以
    上となるように構成したことを特徴とする直流ブッシン
    グ。
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