JPH11252726A

JPH11252726A - ガス絶縁スイッチギヤ、モールド絶縁機器および絶縁スペーサ

Info

Publication number: JPH11252726A
Application number: JP10055099A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の電気機器を密閉容器に収納して電気系統
を構成するスイッチギヤにおいて、その密閉容器を運転
電圧に依らず同様の大きさにして、形状を簡素化する。【解決手段】密閉容器を同様な形状とし、六弗化イオウ
ガス、空気、窒素ガス、六弗化イオウガスをベースとし
て空気または窒素ガスを混合した混合ガスのいずれか
を、運転電圧に応じて封入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉容器に電気機
器を一括して収納したガス絶縁スイッチギヤの絶縁媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的なガス絶縁スイッチギヤの構成例
を示す図７において、外周を軟鋼板で機密に囲まれた密
閉容器１の内部は、六弗化イオウガス２（ＳＦ₆ ガス）
がほぼ０．２０ＭＰａａｔｍの低圧力で密封されてお
り、上方の室１ａには断路器３Ａ、下方の室１ｂには遮
断器４および上方の断路器３Ａと同形の断路器３Ｂが収
納されている。７は受電用のケーブルヘッド、８は電力
用ケーブル、９は電力用ケーブルに貫通された貫通型変
流器であり、これらにて受電されている。また、これら
のＳＦ₆ ガス中の収納機器は、主回路導体６により相互
が接続されており、主回路導体６は、碍子５により支持
固定されている。

【０００３】なお、機密容器１の天井部に設けたＴ型の
ガス−気中ブッシング１０により、図面上下に設けられ
た図示しない隣接盤との接続が行われている。ここで、
ＳＦ₆ ガスは、電気的に負性気体で、破壊電圧が空気と
比べて３から４倍に向上する優れた絶縁耐力を有してい
る。このため、縮小型の高電圧のガス絶縁スイッチギヤ
の絶縁媒体として多用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、スイッチギヤの運転電圧によっては密閉容器１の大
きさがそれぞれ異なってくる。例えば、同様な通電電流
で運転電圧が６ｋＶと６０ｋＶでは、同様な電源系統を
構成するための遮断器や断路器などの電気機器を構成さ
せ収納して、ＳＦ₆ ガスを同様な圧力で封入すると、運
転電圧が高いほど大きな形状になる。

【０００５】これは、ＳＦ₆ の耐電圧が電界強度に大き
く左右され、運転電圧が高くなるほど電界緩和を行うも
のの、耐電圧値を満足させるほど電界緩和を行うことが
困難であるためである。

【０００６】従って、運転電圧により絶縁距離が変化し
て、それに伴って大きさが変わってくる。また、仮に平
等電界になるまで各部の電極の電界緩和をしても、ＳＦ
₆ ガスの破壊電界は８．９ｋＶ／ｍｍであり、運転電圧
の電圧値に比例して絶縁距離が決まってしまう。

【０００７】このため、これらのガス絶縁スイッチギヤ
は、運転電圧によって大きさがそれぞれ異なっていた。
また、ＳＦ₆ ガスの破壊電界がガス圧力にほぼ比例する
ことを利用してガス圧力を変えて対応する場合があっ
た。しかし、ガス圧力を上昇させると密閉容器の板厚を
厚くしなけらばならず重量物となる。

【０００８】これにより、同様な電源構成でありなが
ら、運転電圧によってそれぞれ異なる電気機器や密閉容
器を作らねばならなかった。また、ＳＦ₆ ガスは効果な
ガスであり、全てのスイッチギヤに用いることはコスト
面から考えて得策ではない。

【０００９】本発明の目的は、運転電圧により絶縁耐圧
を変えて収納容器や密閉容器を同様な大きさにして各電
圧クラスのスイッチギヤの形状を簡素化することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のガス絶縁スイッチギヤ（請求項１）は、複
数の電気機器を密閉容器に収納して電気系統を構成する
スイッチギヤにおいて、前記密閉容器を少なくとも同様
の形状とし、六弗化イオウガス、空気、窒素ガス、六弗
化イオウガスをベースとして空気または窒素ガスを混合
した混合ガス、の内のいずれかを、前記密閉容器に運転
電圧に応じてそれぞれ個別に封入したことを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明のガス絶縁スイッチギヤ（請
求項２）は、運転電圧１２ｋＶ以下のガス絶縁スイッチ
ギヤには窒素ガスまたは空気を封入し、運転電圧が１２
ｋＶを超え３３ｋＶ以下のガス絶縁スイッチギヤには六
弗化イオウガスに窒素ガスまたは空気を混合させた混合
ガスを封入し、運転電圧が３３ｋＶを超え６６ｋＶ以下
のガス絶縁スイッチギヤには六弗化イオウガスを封入し
たことを特徴とする。

【００１２】また、本発明のガス絶縁スイッチギヤ（請
求項３）は、前記混合ガスの比率を、六弗化イオウガス
をほぼ５％、残りを窒素ガスまたは空気にしたことを特
徴とするまた、本発明のガス絶縁スイッチギヤ（請求項
４）は、前記同様な密閉容器に封入する六弗化イオウガ
ス、空気、窒素ガス、混合ガスのいずれかのガス圧力
を、いずれも０．２０ＭＰａ以下としたことを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明のガス絶縁スイッチギヤ（請
求項５）は、空気を封入したガス絶縁スイッチギヤにお
いて、密閉容器内外の圧力を検知して作動する差圧弁
と、前記差圧弁と連動したコンプレッサを備えたことを
特徴とする。

【００１４】また、本発明のモールド絶縁機器（請求項
６）は、六弗化イオウガス中で用いるためのなだらかな
沿面を有する絶縁物の沿面に、複数枚のヒダを設けて窒
素ガス用としたことを特徴とする。

【００１５】また、本発明の絶縁スペーサ（請求項７）
は、六弗化イオウガス中で用いるための背後電極構成を
有する絶縁スペーサの沿面に、複数枚のヒダを設けて窒
素ガス用としたことを特徴とする。

【００１６】また、本発明のモールド機器（請求項８）
は、モールド絶縁物の沿面に、熱収縮チューブを密着さ
せることにより形成された複数枚のヒダを有することを
特徴とするこのような構成において、窒素ガスの耐電圧
を１とした場合、ＳＦ₆ ガスでは約３．５倍の耐電圧の
向上があり、またＳＦ₆ ガス５％／窒素ガス９５％の混
合ガスでは約１．５倍の耐電圧の向上があり、同様のス
イッチギヤの形状で絶縁媒体を変えるだけで運転電圧６
ｋＶから６０ｋＶまで耐電圧を満足させることができ
る。

【００１７】また、収納機器のうち絶縁スペーサのよう
な背後電極を有する絶縁物では、沿面の耐電圧が低下し
やすいが、ヒダを設けることにより耐電圧を大きく向上
させることができる。ここで、ＳＦ₆ ガス中でのヒダ
は、ヒダ山部の電界が上昇して効果が大きく出ないが、
窒素ガス中ではバリア効果として大きな効果がでる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるガス絶縁スイ
ッチギヤの一実施形態を図面を参照して説明する。スイ
ッチギヤの構成は従来方法と同様であるが、封入する絶
縁媒体と絶縁物の形状が異なるものである。

【００１９】主回路導体の通電電流を例えば１２００Ａ
以下とすると、図１に示すような直径５０ｍｍの銅から
なる導体１１が用いられる。この導体１１と盤壁を模擬
した平板電極（接地電極）１２の間に介在される各種絶
縁媒体の耐電圧特性を求めて図２に示す。ギャップ長Ｇ
は５０ｍｍ一定とした。

【００２０】図２の直線（ａ）は窒素ガス、直線（ｂ）
は混合ガス、直線（ｃ）はＳＦ₆ ガスのそれぞれの特性
を示す。混合ガスは、ＳＦ₆ ガス５％と窒素ガス９５％
としている。

【００２１】ＳＦ₆ ガスと窒素ガスの分圧比を変えた場
合の代表的な耐電圧特性を、図３に示す。混合ガスの耐
電圧は、ＳＦ₆ ガスの耐電圧と窒素ガスの耐電圧を混合
比により単純に加算した値にならない。図２において混
合ガスの耐電圧が予想以上に優れているのは、相乗効果
で単純加算以上に耐電圧が向上するためである。このた
め、ＳＦ₆ ガス５％の混合により、窒素ガスに比べて約
１．５倍の耐電圧向上があり、運転電圧３３ｋＶクラス
の耐電圧を満足する。

【００２２】以上のように、本発明のガス絶縁スイッチ
ギヤは、混合ガスの比率を、六弗化イオウガスをほぼ５
％、残りを窒素ガスまたは空気にしたことを特徴とす
る。これより、ガス圧力Ｐ₀ を０．１５ＭＰａと設定す
れば、窒素ガスで１０ｋＶクラス以下、ＳＦ₆ ガス５％
の混合ガスで３３ｋＶクラス以下、ＳＦ₆ ガスで５２ｋ
Ｖクラス以上の耐電圧が得られることになる。図中の電
圧は、国際規格ＩＥＣで区分けしている。ガス圧力Ｐ₀
は、いずれのガスにおいても０．２０ＭＰａ以下に設定
するのが望ましい。

【００２３】なお、窒素ガスと空気は同程度の耐電圧特
性を示すため、窒素ガスの代わりに空気、ここでは乾燥
空気を指すが、これを混合してもよい。また、ＳＦ₆ ガ
スの混合比を増加すれば耐電圧は更に上昇するため、必
要に応じて混合比を増やしてもよい。

【００２４】上記のように、本発明のガス絶縁スイッチ
ギヤは、複数の電気機器を密閉容器に収納して電気系統
を構成するスイッチギヤにおいて、前記密閉容器を少な
くとも同様の形状とし、六弗化イオウガス、空気、窒素
ガス、六弗化イオウガスをベースとして空気または窒素
ガスを混合した混合ガス、の内のいずれかを、前記密閉
容器に運転電圧に応じてそれぞれ個別に封入したことを
特徴とする。

【００２５】次に、絶縁媒体による絶縁物の特異性を説
明する。図４に示す絶縁スペーサにおいて、中心導体１
３の周りにエポキシをモールドした絶縁層１４の沿面は
なだらかな形状としている。これは、ＳＦ₆ ガスの破壊
電圧が電界依存性を示すので、電界集中を起こさないよ
うに、一定の曲率を持たせて平滑面にしているためであ
る。

【００２６】これに対して、図５に示す絶縁スペーサは
ヒダ１５を設けている。このヒダ１５は、例えばレイケ
ム社製の熱収縮チューブを絶縁層１４に密着させたもの
である。これにより、沿面においては、ヒダ１５による
バリア効果で耐電圧が大幅に向上する。ただし、この効
果は窒素ガス中に限定される。これは、ヒダ１５の山部
１５ａは突出部で電界強度が上昇するものの、窒素ガス
中の破壊電圧が電界依存性を示さず、張糸距離などの絶
縁距離に依存するので、ヒダ１５による絶縁距離の増大
とバリア効果が出るためである。

【００２７】上記のように、本発明のモールド絶縁機器
は、六弗化イオウガス中で用いるためのなだらかな沿面
を有する絶縁物の沿面に、複数枚のヒダを設けて窒素ガ
ス用としたことを特徴とする。

【００２８】図５において、１６は電界緩和のために湾
曲形状をした接地層、１７は取付け用のフランジであ
る。このように、中心導体１３の同軸上に接地層１６を
設ける構造は、背後電極構成であり、沿面の耐電圧が低
下しやすいが、ヒダ１５により低下を防ぐことができ
る。これは、耐電圧が固有容量に逆比例することによる
もので、背後電極では固有容量が大きく、またヒダなど
を設けるとヒダ間はガスギャップとなり、全体の固有容
量が小さくなるためである。

【００２９】なお、混合ガス中では、ＳＦ₆ ガスが混合
されているので、ヒダ１５の効果は大きく出ない。そこ
で、混合ガス用の絶縁スペーサを図４の構成とし、これ
にヒダ１５を付加して図５の構成として窒素ガス用に転
換するなど、部品の共通化を図ることも可能である。

【００３０】また、図６に対向電極構成の絶縁物を示す
が、電極１８ａ、１８ｂの絶縁層１９の表面にヒダ２０
を設ければ、窒素ガス中で耐電圧を大きく向上させるこ
とができる。

【００３１】以上のように、本発明の絶縁スペーサは、
六弗化イオウガス中で用いるための背後電極構成を有す
る絶縁スペーサの沿面に、複数枚のヒダを設けて窒素ガ
ス用としたことを特徴とする。また、モールド絶縁物の
沿面に、熱収縮チューブを密着させることにより形成さ
れた複数枚のヒダを有することを特徴とするこれらのこ
とより、窒素ガスの運転電圧の適用範囲を拡大させるこ
とができる。例えば、１０ｋＶまでだった耐電圧を２０
ｋＶクラスまで拡大できるので、高価なＳＦ₆ ガスの使
用を減らすことができる。

【００３２】また、運転電圧１０ｋＶ以下のクラスで空
気を封入した場合、コンプレッサーと差圧弁を備えてお
けば、スイッチギヤの気密を簡易構造にでき、減圧すれ
ばコンプレッサーにより圧力を補充することができる。

【００３３】すなわち、本発明の混合ガス絶縁スイッチ
ギヤは、空気を封入した混合ガス絶縁スイッチギヤにお
いて、密閉容器内外の圧力を検知して作動する差圧弁
と、前記差圧弁と連動したコンプレッサを備えたことを
特徴とする。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ガス絶縁スイッチギヤ
に用いられる絶縁媒体を運転電圧別にＳＦ₆ ガス、また
は窒素ガス、またはこれらの混合ガスと使い分けること
により、同様の構造で電源系統を構成させて、同様な大
きさの密閉容器に収納することにより、使いやすく簡便
なスイッチギヤを得ることができ、また高価なＳＦ₆ ガ
スの使用量を少量としたスイッチギヤを得ることができ
る。

【００３５】また、窒素ガス中の絶縁物では、ＳＦ₆ ガ
ス中と同様な形状の絶縁物沿面に熱収縮チューブを密着
させることにより、耐電圧を大きく向上させることがで
きるので、窒素ガス適用の運転電圧範囲を拡大させるこ
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係るガス絶縁スイッチギ
ヤに適用する主回路導体と盤壁を模擬した電極配置図。

【図２】本発明の一実施形態に係るガス絶縁スイッチギ
ヤに適用する絶縁媒体の圧力−耐電圧特性図。

【図３】本発明で用いるＳＦ₆ ガスと窒素ガスの混合ガ
スの代表的な分圧比−耐電圧特性図。

【図４】本発明の一実施形態に係るＳＦ₆ ガス中で用い
る絶縁スペーサの半断面図。

【図５】本発明の一実施形態に係る窒素ガス中で用いる
絶縁スペーサの半断面図。

【図６】本発明の一実施形態に係る窒素ガス中で用いる
絶縁ロッドの半断面図。

【図７】一般的なガス絶縁スイッチギヤの構成例を示す
側面図。

【符号の説明】

１…密閉容器２…ＳＦ₆ ガス３…断路器４…遮断器５…碍子６…主回路導体７…ケーブルヘッド８…ケーブル９…貫通型変流器１０…ガス−気中ブッシング１１…導体１２…接地電極１３…中心導体１４，１９…絶縁層１５，２０…ヒダ１６…接地層１７…フランジ１８…電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電気機器を密閉容器に収納して電
気系統を構成するスイッチギヤにおいて、前記密閉容器
を少なくとも同様の形状とし、六弗化イオウガス、空
気、窒素ガス、六弗化イオウガスをベースとして空気ま
たは窒素ガスを混合した混合ガス、の内のいずれかを、
前記密閉容器に運転電圧に応じてそれぞれ個別に封入し
たことを特徴とするガス絶縁スイッチギヤ。
【請求項２】運転電圧１２ｋＶ以下のスイッチギヤに
は窒素ガスまたは空気を封入し、運転電圧が１２ｋＶを
超え３３ｋＶ以下のスイッチギヤには六弗化イオウガス
に窒素ガスまたは空気を混合させた混合ガスを封入し、
運転電圧が３３ｋＶを超え６６ｋＶ以下のスイッチギヤ
には六弗化イオウガスを封入したことを特徴とする請求
項１に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
【請求項３】前記混合ガスの比率を、六弗化イオウガ
スをほぼ５％、残りを窒素ガスまたは空気にしたことを
特徴とする請求項１に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
【請求項４】前記同様な密閉容器に封入する六弗化イ
オウガス、空気、窒素ガス、混合ガスのいずれかのガス
圧力を、いずれも０．２０ＭＰａ以下としたことを特徴
とする請求項１に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
【請求項５】空気を封入したガス絶縁スイッチギヤに
おいて、密閉容器内外の圧力を検知して作動する差圧弁
と、前記差圧弁と連動したコンプレッサを備えたことを
特徴とするガス絶縁スイッチギヤ。
【請求項６】六弗化イオウガス中で用いるためのなだ
らかな沿面を有する絶縁物の沿面に、複数枚のヒダを設
けて窒素ガス用としたことを特徴とするモールド絶縁機
器。
【請求項７】六弗化イオウガス中で用いるための背後
電極構成を有する絶縁スペーサの沿面部分に、複数枚の
ヒダを設けて窒素ガス用としたことを特徴とする絶縁ス
ペーサ。
【請求項８】モールド絶縁物の沿面に、熱収縮チュー
ブを密着させることにより形成された複数枚のヒダを有
することを特徴とするモールド絶縁機器。