JPH02223308A - 電気機器の絶縁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、六フッ化イオウ（ＳＦ６）ガスのような絶縁
ガスを封入してガス絶縁閉鎖配電盤などに収納される電
気機器の絶縁構造に関するものである。

（従来の技術） 第４図は、従来のガス絶縁閉鎖配電盤の一例を示す側面
図である。同図において、箱体１は、前面側に前面Ｒ１
ａが取付けられ、内部に六フッ化イオウガス（以下、絶
縁ガスという）が略大気圧で封入されている。この箱体
１は、気密構造でその前部には、高圧の真空遮断器２が
収納され、天井部と床面には、棒状の可動接触子３ａを
軸方向に移動させて開閉する断路器３が取付けられ、こ
の前端は導体４で遮断器２に接続されている。又、箱体
１の後壁には、母線５ががいし６を介して取付けられ、
この母線５は、箱体１の左右の図示しない側面板を図示
しない絶縁ブッシングで気密に貫通し、それぞれ導体４
を介して天井部の断路器３の後部端子に接続されている
。更に、箱体１の床面後部には、ケーブルヘッド７が取
付られ、床面に取付られた断路器３の後部端子に導体４
を介して接続されている。

ところで、このように電気機器を収納し、その間を導体
で接続したガス絶縁閉鎖配電盤では、電界集中による放
電を防ぐために、充電部の端部−は大きな曲率にされて
いるが、例えば断路器３の可動接触子３ａの後端のよう
な棒状の端部ではそれができないので、第５図に示すよ
うに大きな球状のシールドリンク８を取付けている（例
えば特開昭６０−１２８８０７号）。これは絶縁ガスが
強い電気的負性を示し、絶縁破壊が最大電界強度で決ま
るからである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このシールドリンク８は、製作に時間がかか
るだけでなく、大きな球状であるから隣接機器の配置が
物理的に制約される。例えば第４図において、断路器３
の可動接触子３ａの後部に接続される操作アーム３ｂや
導体４は、シールドリンク８を逃げなければならない。

又、断路器３の相間寸法が増大すると、外形が大きくな
るだけでなく、シールドリンク８の小咄増加で操作アー
ム３ｂの操作力も増大する。すると、箱体１も大きくな
り、ガス絶縁閉鎖配電盤の特徴が失われてしまう。

そこで、本発明の目的は、絶縁ガス中で使用される機器
の端部を大きくすることなく、適用機器の外形や設置空
間も増大させることのない電気機器の絶縁構造を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、圧力が略大気圧の絶縁ガス中で用いられ、棒
状充電部が外部に突出した電気機器において、棒状充電
部の先端を略半球面に形成し、この半球面と接地電位部
分との最短のギャップ長を！、絶縁厚さをｔとしたとき
、略ｔ／ｊ２＝１／３となるようにし、且つ、先端を半
球面とした絶縁層を棒状充電部の突出した端部に形成し
たものである。

（作　用） 絶縁層を形成した棒状充電部は、従来の絶縁層のない棒
状充電部より、絶縁耐力が略１．５倍向上する。これは
、絶縁ガスより誘電率の大きい絶縁物による最大電界強
度の抑制と、棒状充電部からの電子放出の抑制によるも
のであり、これらは絶縁厚さにより異なる。この絶縁厚
さを、ギャップ長の略１／３にすると、効果が最大にな
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明を断路器の可動接触子に適用した例を示す
断面図である。

同図において、可動接触子３ａは、銅棒材から製作され
、後端部を可動接触子３ａの軸部の半径と略同寸法の曲
率半径を持つ半球面３ｃに形成されている。この半球面
３Ｃには、これを覆うように例えばエポキシ樹脂のよう
な絶縁材料を注型して絶縁層１０を形成する。

この絶縁＠１０は、その厚さを半球面３ｃの先端から接
地電極Ｅまでの距離のほぼ１／３とする。ただし、半球
面３Ｃ以外の軸上３ｄでは薄くなっている。つまり、半
球面３Ｃの周りが厚くなっており、先端は可動接触子３
ａの後端部と同様に半球面１０ａに形成されている。な
お、可動接触子３ａは、前述したように操作アーム３ｂ
により軸方向に移動し、断路器を開閉する。

次に、以上のように構成された絶縁層１０の絶縁強度に
ついて説明する。第２図は、実験に用いた電極を示し、
棒状充電部をモデル化した半球棒電極１１の先端に、エ
ポキシ樹脂を注型して絶縁層１２を形成したものであり
、この半球棒電極１１の直径は３８ＩＮｎ、絶縁層１２
の厚さ（１）は３０ｍとした。このように構成された半
球棒電極１１を、圧力０．１０ＨＰａ（２０°Ｃにおい
て）のＳＦ６ガス中に配置し、インパルス電圧を印加し
た。

このインパルス電圧の印加において、半球棒電極１１の
先端から接地電位の金属板１３間の距離ｌを変化させ、
このときのインパルスフラッジオーバ電圧を求め、第３
図に示す結果を得た。なお、同図には、正極性を折線１
５（Ｏ印）、負極性を折線１６（・印）、また、絶縁層
１２のない半球棒電極を曲線１７で示す。

同図から明らかなように、絶縁層１２を形成した電極は
、正極性より負極性の方が電圧特性が低いため、折線１
６で絶縁耐力が決まることが分る。この折線１６は、曲
線１７と比べて、ギャップ長（１）が５０ＩｒＲ以下の
領域では低下するものの、ギャップ長ｌが５０ｍ以上の
領域では直線的に上昇し、ギャップ長ｌが１００ｓのと
きには屈折し、ギャップ長ｌが１００ｍ以上の領域では
飽和して曲線１７とほぼ同様の上昇率を持つ電圧特性を
示す。従って、ギャップ長ｌが１００ｒｒＲの時が最も
効果的に電圧を向上させることができるといえる。

これは、絶縁層１２の厚さｔによって変化するが、ギャ
ップ長ｌとの比をみると、ｔ／１’；１／３となる。つ
まり、絶縁層１２の厚さｔとギャップ長ｌの比は、ｔ　
／　１　＝　３０ｍ／　５０ｍ　”、　１／２から電圧
を向上させる効果が出はじめ、ｔ／１２；１／３で最大
の効果となり、約１．５倍の電圧上昇がある。その俊、
絶縁層１２の厚さｔとの比が小さくなると、電圧上昇の
倍数は小さくなるといえる。

これらの現象は、絶縁ガスより誘電率の大きい（３〜５
）絶縁層１２の影響よるものであり、最大電界強度を抑
制すると共に、半球棒電極１１からの電子放出を抑制す
る作用が働くためである。ここで、ギャップ長ｌに対し
、絶縁層１２の厚さｔが厚くなる（ｔ／／ｌ＝１／２以
上）と、絶縁ガス側のギャップが短くなり、逆に電界強
度を上昇させるので、厚さｔはギャップ長ｌに対する比
を考えなれればならない。つまり、絶縁層１２の厚さｔ
は、ｔ／１が１７２以下で電圧向上効果が出る。なお、
充分にギャップ長βがとれる箇所においては、この比を
小さく、即ち、厚ざｔを薄くしてもよい。

しかし、極端に薄くすると、絶縁層１２が貫通破壊する
ので、この厚さｔは、例えば定格電圧の７７ｋＶ。

耐電圧４００ｋＶ　（雷インパルス電圧）では、厚さｔ
＝　４００ｋＶ／４０ｋＶ／５＝１０ｓ程度カ必要（！
ｌ：　ナル。

このように電圧向上効果があることは、前述したように
絶縁ガスの絶縁破壊が最大電界強度に依存するためであ
る。従って、絶縁ガス中で用いられる電気機器の端部を
従来のように大きくすることなく、収納機器の外形を小
さくし、小形化を図ったガス絶縁閉鎖配電盤の特徴を充
分に発揮し、接地スペースを縮小することができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、絶縁ガス中に配置
された棒状充電部の端部を半球面とし、この半球面に絶
縁層を形成すると共に、この絶縁層の厚さを半球面から
接地電位部分まで絶縁距離に対してほぼ１７３以下とし
、最大電界強度を抑制して絶縁特性を向上させているの
で、電気機器や収納装置の外形を縮小することができる
絶縁ガス中で用いる電気機器の絶縁構造を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の絶縁構造をモデル化した実験用電極とその配置を示
す説明図、第３図は実験結果を示す線図、第４図は従来
の電気機器の絶縁構造の適用例であるガス絶縁閉鎖配電
盤の側面図、第５図は第４図の要部拡大図である。 ３・・・断路器 ３ａ・・・可動接触子 ３ｃ　、　１０ａ・・・半球面 １０・・・絶縁層 Ｅ・・・接地電極 第１図 第２図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力が略大気圧の絶縁ガス中心で用いられ、棒状充電部
   が外部に突出した電気機器において、前記棒状充電部の
   先端を略半球面に形成し、この半球面と接地電位部分と
   の最短のギャップ長をｌ、絶縁厚さをｔとしたとき、略
   ｔ／ｌ＝１／３となるようにし、且つ、先端を半球面と
   した絶縁層を前記棒状充電部の突出した端部に形成した
   ことを特徴とする電気機器の絶縁構造。