JPS6248444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス絶縁電気装置に係わり、特にSF₆
ガスを用いたガス絶縁開閉装置として使用するの
に好適なガス絶縁電気装置に関する。

ガス絶縁開閉装置の消弧および絶縁媒体として
最適なSF₆ガスは液化しやすいガスである。例え
ば、20℃、ゲージ圧５気圧のSF₆ガスは、−33℃
で液化しはじめる。SF₆ガスの液化が発生すると
ガス密度の低下を招き、絶縁性能および消弧性能
を損なう結果となる。

消弧性能および絶縁性能はガス圧が高い程すぐ
れた特性を示し、系統容量の増大に伴ない一層消
弧能力の向上が望まれている。一方、使用環境は
厳しさを増し、−40℃さらには−50℃という酷寒
地での使用も要求されている。

消弧性能・絶縁性能の向上をはかり、かつ、低
温下の環境での運転を可能にする手段として、ガ
ス絶縁開閉装置を加熱し、周囲温度の低下に対し
てSF₆ガス温度の低下を抑制する方法がとられて
きた。

第１図および第２図に従来のガス絶縁開閉装置
を示している。接地電位にあるガス封密容器１の
外周（図示では容器下側のみ）に電気ヒータ２を
配置し、ここで発生する熱により容器１を加熱
し、容器内SF₆ガスを暖めるものである。電気ヒ
ータからの熱損失を軽減するため断熱材３でカバ
ーしている。

第２図は、第１図の−部分の断面であり、
電気的入力Ｑ_ioに対して、容器内部のSF₆ガスに
与えられる熱量Ｑ_put、容器表面から空気対流に
よる損失熱量Ｑ_lpss、断熱材３を通して空気中に
伝達して損失される熱量Ｑ_lpss′を示している。従
来例では、ヒータ２から発生する熱を容器に伝
え、その後に容器内ガスに伝えることになる。従
つて、SF₆ガスを加熱するためには容器を暖める
ことが必要で、そのため、容器表面からの損失熱
量Ｑ_lpssが大きくなり、Ｑ_putに対して大量のＱ_io
が必要で、ヒーター容量が大きい欠点があつた。

本発明の目的は、ガス絶縁電気機器に使用され
るSF₆ガスの加熱を効果的にすることにより、
SF₆ガスの液下防止用ヒータ容量を小さくするこ
とにある。

本発明は、SF₆ガス封密容器内に熱交換部材を
配し、容器外部よりこの熱交換部材に熱を送り、
この熱交換部材とSF₆ガスの対流による熱伝達に
よりSF₆ガスを加熱するものである。

第３図は本発明になるガス絶縁電気機器の一実
施例を示す。ガス絶縁開閉装置容器内に、円筒状
の放熱部材５を配置し、容器外部に設けた加熱装
置６から電気絶縁熱伝達部材７を介して、前記円
筒状放熱部材５に熱を送るものである。この実施
例によれば、第４図に示すように加熱装置６への
電気的入力Ｑ_ioのうち、加熱装置から熱伝導によ
り失なわれる熱Ｑ_lpss″をのぞいて、熱伝達部材か
ら放熱部材と伝えられる熱量はすべて容器内SF₆
ガスに伝えられることになる。一方、容器内の
SF₆ガスを通して熱伝導により容器を伝えられる
熱量Ｑ_cは、対流により放熱部材からSF₆ガスに
伝えられる熱量Ｑ_putおよびＱ_put′に較べて非常に
小さい。

従つて、容器表面から空気中へ失なわれる損失
は非常に小さい。また、従来技術では、容器を加
熱したあとにSF₆ガスを加熱していたため、その
温度変化の過渡特性が悪く、周囲温度の急激な変
化に対してガス温度を監視する方法では追従でき
ない不安もあつた。これに対して、本発明によれ
ば、SF₆ガスを先に加熱するので液化防止に対し
て応答性がすぐれている効果がある。

ところで、第３図に示すような高電圧用遮断器
に採用される遮断装置は、課電部分の電界緩和の
ため遮断装置の周囲にシールド５を配置するのが
一般的従来技術である。接地電位にあるガス封密
タンク型の遮断器においては、この電気的シール
ド５は、容器１内に容器１内周に対してほぼ同軸
に配置されるのが高電位課電部を大地電位タンク
に対して絶縁支持するのに好適である。このよう
な構成の遮断器において、容器１内のSF₆ガスを
加熱するのに、上記シールド５に熱を伝達し、シ
ールド５を加熱して容器１内SF₆ガスに対してこ
のシールドからの熱伝導および対流により熱を伝
えることは熱効率を高め、加熱・保温のために必
要な熱源の容量を小さくできる効果がある。ま
た、容器１内ガスに熱を伝えるために特に放熱部
材を必要とせず、構造が簡単となる効果がある。
容器１の外部の加熱装置から容器１内課電部のシ
ールド５に熱伝達するためには、電気的絶縁材料
７によることが必要である。ただし、熱伝達効率
を向上させるには熱伝導率の大きい材料によるこ
とが望ましい。たとえば、酸化ベリリウム
（EeO）は良好な電気的絶縁物である一方その熱
伝導率がアルミニウムと同程度に大きい特性を有
しており、上記熱伝達部材７として好適である。

本発明を遮断装置の一端を碍子製ブツシングに
よつて絶縁導出したガス絶縁電気機器に適用する
場合、次の点に注意すべきである。

碍子製ブツシングは加熱、保温が困難である。
低温時、容器１内は加熱・保温によりSF₆ガスの
液化を防止することは可能であるが、ブツシング
４の上方先端部付近のガス温度は低下し、液化す
る場合が発生する。ブツシング４の上部で液化が
起こるとSF₆の液適が遮断部に落下あるいはブツ
シング４の内面に付着して絶縁性能の低下をまね
くことになる。また、液化により、SF₆ガスの密
度が低下すると遮断性能をそこなうことになる。
従つて、ガス絶縁電気機器の構成に拘らず、少な
くとも加熱装置をブツシング４の下方部に配置す
ると共に、ブツシング４内と容器１内間を連通す
ることによつて、容器１内ガスの対流効果により
ブツシング４内のガス温度を効率よく高めること
ができる。しかも、ブツシング４の上方部は外気
の影響を受け易く、内部ガスの温度変動が大きい
ので、少なくともこのブツシング４の下部に加熱
装置６を配置する効果は大きい。また第３図のよ
うに各シールド５毎に加熱装置６を配置すると
き、ブツシング４の下方の加熱装置６の容量を他
より大きくしても良い。

ところで、タンク形ガス遮断器は容器内に構成
された遮断部を点検したり部品交換を行なうため
に、容器１の側方にハンドホールを形成してい
る。この種遮断器を第５図および第６図に示して
いる。

この実施例においては、容器１の内部にほぼ同
心的に円筒状放熱体８を設けており、高圧側の電
気シールド５との間にガス空間を形成している。
放熱体８は先述の電気導体あるいは電気絶縁物
で、また熱伝導率の高い材料から成る熱伝達部材
７に接続されている。熱伝達部材７は先の実施例
と同じく気密部材１５を介して容器１の外部に導
出され、導出端に加熱装置６が設けられている。
放熱体８は熱伝達部材７によつて機械的に固定さ
れているが、容器１の内壁へ熱伝達部材７より熱
伝導率の小さい材料から成る支持部材によつて固
定しても良い。更に、この放熱体８は第６図から
解るように、ハンドホール９に対応した部分に開
口１０を有しており、この開口等の形成を考える
なら、放熱体８はハンドホール９の部分で軸方向
に分割して形成したり、あるいは円周方向に分割
して形成することができる。この説明からも加熱
装置６を容器１の下部に構成するのが良いことが
解かろう。また加熱装置６を容器１の下部に配置
するることは、加工性、作業性の面においてだけ
ではなく、ガスの対流を形成させるという効果の
面でも有効である。

本実施例において、放熱体８を容器１と同じ電
位にするなら、両者の間に混入した異物等は電界
に影響を与えない。放熱体８を鉄等で製作してう
ず電流による発熱を利用することも考えられる
が、これは加熱保温を必要としない夏期において
許容値を超える温度上昇を招き、逆に冷却あるい
は放熱装置を必要とするので、本実施例において
は、銅によつて放熱体８を製作したり、放熱体８
にスリツト等を設けてうず電流が流れないよう
に、つまりうず電流による発熱防止構造とした放
熱体８とするのが良い。

尚、熱伝導装置７としてヒートパイプ等を用い
ることもできる。さらに、定格通電々流の大きな
電気機器において、通電々流による発熱のための
異常な温度上昇を抑制するため、容器内熱交換装
置から容器外の冷却装置へ熱を伝えることにも利
用できる。更に他の実施例においては、第５図に
おける３つの加熱装置６のうち、ブツシング４の
下部に位置する２つを除く中央の加熱装置６を冷
却装置に代えるなどして、１つの放熱体（熱交換
部材）に複数の熱伝達部材７を設けて、加熱装置
と冷却装置を接続するなら、本発明の目的を達成
すると共に、定格電流通電時の温度上昇を抑制す
るので、結果として定格電流の大きな電気機器が
得られる。しかも、このような効果を要求に応じ
て得るには、熱伝達部材７の一端を容器１の気密
を保持して容器１外へ導出すれば良く、気密部材
１５として熱伝達部材７とほぼ等しい熱膨張係数
をもつ材料を選定するのが良い。

以上説明したように本発明は、熱伝達部材の一
端をガス封密容器内に導出し、この導入端に熱交
換部材を設け、ガス封密容器外へ導出した熱伝達
部材の端に加熱装置を設けたため、SF₆ガスの液
化を効率良く防止すると共に、加熱装置を小形に
することができる。

また本発明は熱交換部材としての放熱体を円筒
状にしたため、対流による加熱効率を高めること
ができる。

更に本発明は、ガス封密容器の内部にほぼ同心
的に放熱体を設け、この放熱体と容器を共に大地
電位にしたため、容器内面状態等が絶縁特性を低
下させることがない。

更に本発明においては、ブツシングの少なくと
も下部に加熱装置に設けているため、外気の影響
を受け易いブツシング内での液化を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス絶縁電気機器を示す正面
図、第２図は第１図の−線に沿つた断面図、
第３図は本発明の一実施例によるガス絶縁電気機
器の部分断面正面図、第４図は第３図の−線
に沿つた断面図、第５図は本発明の他の実施例に
よるガス絶縁電気機器の部分断面正面図、第６図
は第５図の−線に沿つた断面図である。 １……ガス封密容器、５……放熱部材、６……
加熱装置、７……熱伝達部材、８……放熱体、１
５……封止体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大地電位にある絶縁性ガス封密容器内に、該
   容器に対して電気的に絶縁された電気装置を有す
   るガス絶縁電気機器において、ガス封密容器内に
   あつて絶縁性ガスとの間で熱交換可能な部材、該
   熱交換部材に一端を接続し他端を上記容器の外部
   へ導出した熱伝達部材、および該熱伝達部材の容
   器外部側で加熱する装置を有することを特徴とす
   るガス絶縁電気機器。 ２ 上記特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、上記加熱装置は、上記容器の下部に配置した
   ことを特徴とするガス絶縁電気機器。 ３ 上記特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、上記熱交換部材として上記電気装置に設けた
   電気シールドを用い、上記熱伝達部材は、電気絶
   縁物で熱伝導率の大きな材料で構成したことを特
   徴とするガス絶縁電気装置。 ４ 上記特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、上記熱交換部材に上記熱伝達部材を少なくと
   も２つ以上設け、そのうちの１つに上記容器外部
   の加熱装置を連結し、他の１つの熱伝達部材に容
   器外部の冷却装置を連結したことを特徴とするガ
   ス絶縁電気機器。 ５ 上記特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、上記熱交換部材として、上記電気装置を包囲
   して上記容器内壁との間に間隙をもつた円筒状に
   したことを特徴とするガス絶縁電気機器。 ６ 大地電位にある絶縁性ガス封密容器内に、該
   容器に対して電気的に絶縁された電気装置を有す
   るものにおいて、上記容器内で上記電気装置を包
   囲すると共に上記容器との間にガス空間を形成し
   た筒状放熱体と、この筒状放熱体に接続されて一
   端を上記容器外に導出した熱伝達部材と、上記熱
   伝達部材の導出端に設けた加熱装置とを有し、上
   記筒状放熱体と上記容器とをほぼ同電位にしたこ
   とを特徴とするガス絶縁電気機器。 ７ 上記特許請求の範囲第６項記載のものにおい
   て、上記筒状放熱体は、上記熱伝達部材より熱伝
   導率の低い部材で上記容器へ固定したことを特徴
   とするガス絶縁電気機器。 ８ 大地電位にある絶縁性ガス封密容器内に、該
   容器に対して電気的に絶縁された電気装置を有
   し、上記電気装置の少なくとも一端をブツシング
   によつて絶縁導出したものにおいて、上記ブツシ
   ングと上記容器内空間を連通し、上記ブツシング
   の下部に位置する上記容器内に筒状放熱体を設
   け、この筒状放熱体に一端を接続された熱伝達部
   材の他端を上記容器外に導出し、この導出端に加
   熱装置を設けたことを特徴とするガス絶縁電気機
   器。