JPH0622420A

JPH0622420A - スイッチギヤ

Info

Publication number: JPH0622420A
Application number: JP4172483A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田; Masazumi Shiraishi; 正純白石; Eiji Kaneko; 英治金子; Masaru Miyagawa; 勝宮川; Nobuo Masaki; 信男正木; Yasufumi Nagata; 恭文永田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】外形を小形化することができ、事故の波及・拡
大を防ぐことができ、保守の容易なスイッチギヤを得
る。【構成】高圧主回路機器を三相分それぞれ絶縁樹脂で一
体に構成する。各高圧主回路機器の間には、金属筒28を
介在させ、各高圧主回路機器は、金属筒28の内部に設け
た接触子によって連結する。この接触子の周りには、シ
リコーンゲル33を充填して連結部の耐電圧特性を上げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に主回路電気機器を
三相分一体に絶縁成形したスイッチギヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】受配電設備に設置された従来のスイッチ
ギヤの右側面図を図４に示す。図４において、外周を軟
鋼板で囲まれた箱体１の内部は、隔壁２で前後に区画さ
れ、この隔壁２の前方に遮断器室１ａを、後方に母線室
１ｂを形成している。このうち、遮断器室１ａには、真
空遮断器３が収納され、隔壁２には、絶縁スペーサ９が
上下に取り付けられている。真空遮断器３の後部の主回
路導体は、絶縁スペーサ９の前側端子にそれぞれ接続さ
れている。

【０００３】一方、母線室１ｂの天井部には、断路棒４
ａを前後方向にして断路器４Ａが三相分取り付けられ、
母線室１ｂの底部にも、断路器４Ａと同形式・同定格の
断路器４Ｂが三相分取り付けられている。このうち、断
路器４Ａの前側の端子部は、Ｌ字形の接続導体８で上側
の絶縁スペーサ９の後部端子に接続され、断路器４Ｂの
前側の端子部は、同じくＬ字形の接続導体８で下側の絶
縁スペーサ９の後部端子に接続されている。

【０００４】母線室１ｂの後壁には、がいし６を介して
母線５が図４の紙面直交方向に設けられ、この母線５
は、接続導体８で断路器４Ａの後部端子に接続されてい
る。母線室１ｂの床面後部には、ピット１ｃからケーブ
ル７が立ち上げられ、このケーブル７の上端のケーブル
ヘッド７ａは、接続導体８で断路器４Ｂの後部端子に接
続されている。

【０００５】遮断器室１ａと母線室１ｂには、六フッ化
硫黄ガス（以下、ＳＦ₆ガスという）が封入され、この
ＳＦ₆ガスの封入で、母線室１ｂの断路器４Ａ，４Ｂや
母線５の相間及び接地金属間の絶縁距離の縮小による、
箱体１の小形化と設置床面積の縮小化が図られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成されたスイッチギヤにおいては、内部に配置された
電気機器の相間と対接地金属間の絶縁距離は、ＳＦ₆ガ
ス中の破壊電圧が最大電界強度に大きく依存する電界依
存性を示すので、電極の曲率半径との兼ねあいから決っ
てくる。つまり、ＳＦ₆ガスの破壊電界は、スイッチギ
ヤのような比較的に小さい電極面積では、ＳＦ₆ガスの
圧力が１気圧のとき、約 8.9kV／mmであるので、この値
以下の余裕のある値となるように、絶縁距離と曲率半径
が決められる。

【０００７】曲率半径の大きい平等電界では、絶縁距離
を減らすことができるが、主回路導体などの形状から困
難であり、不平等電界になってしまう。不平等電界で
は、曲率半径の小さい突出部に最大電界強度が位置し、
絶縁破壊の起点となる。この場合、破壊電界は、約 8.9
kV／mmに達するが、平均電界に換算すると、電極の形状
より求まる不平等係数で除した値になり、この平均電界
の値がスイッチギヤの絶縁階級に対応した絶縁距離を決
める目安になる。

【０００８】つまり、スイッチギヤの主回路導体などの
形状から不平等係数は３以上となる場合が多く、この結
果、平均電界に換算して約３kV／mm以下で絶縁破壊する
ことになり、耐電圧値に対応して絶縁距離を広げなくて
はならない。また、不平等係数を小さくすることは、曲
率半径を大きくしなければならず、これに伴って電極自
体が大形化して相間の所要間隙が保てず、主回路導体間
の距離を広げなければならなくなってスイッチギヤの外
形が大形化する。

【０００９】また、収納された電気機器は、如何に合理
的に配置されていても、接続導体８によって相互を接続
され、この接続導体８は一定の曲げ半径で曲げなければ
ならないので、必ずしも電気機器を最短距離に配置でき
ず、無駄なスペースをとらざる得なくなる。さらに、万
一の事故のときは、外部からその電気機器を特定するこ
とができず、箱体１を開放しなくてはならず、交換や復
旧までに、ガス処理を含めて時間がかかる。

【００１０】また、断路器４Ａ，４Ｂによる無負荷時の
充電電流の遮断時に発生する微弱なアークでＳＦ₆ガス
が分解して、分解ガスが生成し、断路器４Ａ，４Ｂや母
線５の絶縁部に使われているエポキシ樹脂の表面を侵す
おそれがある。すると、断路器４Ａ，４Ｂや母線５の対
接地間の耐電圧特性が低下し、設備の長期に亘る稼働中
にコロナ放電によるトラッキングが進展して接地事故に
なるおそれがある。

【００１１】そのため、箱体１には、分解ガスを吸着す
る吸着装置を取り付ける方法も採られているが、この方
法も吸着剤を定期的に取り換えなければならないので、
保守がめんどうになる。また、一部の電気機器で事故が
発生すると、事故の部分で発生したアークによる内部圧
力の上昇の衝撃で、近接した電気機器にも事故が波及す
るおそれもある。そこで、本発明の目的は、外形を小形
化することができ、事故の波及・拡大を防ぐことのでき
るスイッチギヤを得ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、高電圧の主回路に接続される電気機器の外周を絶縁
樹脂で注型成形し、電気機器を主回路の系統に従って隣
設し、電気機器を連結部で接続したことを特徴とする。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、高電圧の
主回路に接続される電気機器の外周を絶縁樹脂で注型成
形し、電気機器の接続端部の絶縁樹脂層の外周を接続端
部の電気力線に沿った形状とし、電気機器を主回路の系
統に従って隣設し、電気機器を連結部で接続したことを
特徴とする。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明は、高電圧
の主回路に接続される電気機器の外周を絶縁樹脂で注型
成形し、電気機器の接続端部の絶縁樹脂層の外周を接続
端部の電気力線に沿った形状とし、電気機器を主回路の
系統に従って配置し、電気機器を連結部で接続し、この
連結部にシリコーンゲルを充填したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明においては、固体絶縁で
各主回路機器の相間及び対接地電位間は短縮され、その
ため外形は小形化され、保守・点検は、対象部分だけの
点検・交換が可能となり、万一、事故が発生しても、他
の主回路機器への事故の波及・拡大は阻止される。

【００１６】請求項２に記載の発明においては、固体絶
縁で各主回路機器の相間及び対接地電位間は短縮され、
接続端部の電界ベクトルは接続端部の外面に対して法線
方向となって接続端部の絶縁耐力が向上し、そのため外
形は小形化され、保守・点検は、対象部分だけの点検・
交換が可能となり、万一、事故が発生しても、他の主回
路機器への事故の波及・拡大は阻止される。

【００１７】請求項３に記載の発明においては、固体絶
縁で各主回路機器の相間及び対接地電位間は短縮され、
接続端部の電界ベクトルは接続端部の外面に対して法線
方向となり、シリコーンゲルの充填で接続端部の絶縁耐
力が向上し、そのため外形は小形化され、保守・点検
は、対象部分だけの点検・交換が可能となり、万一、事
故が発生しても、他の主回路機器への事故の波及・拡大
は阻止される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のスイッチギヤの一実施例を図
面を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明のスイッチギヤを示す正面
図である。図１において、スイッチギヤは、外周をエポ
キシ樹脂で注型成形され左右の下端にフランジ部10ａが
形成されたケーブルヘッドユニット10と、このケーブル
ヘッドユニット10の上部に積み重ねられ内部にシリコー
ンゲルが詳細後述するように充填された金属筒28と、こ
の金属筒28の上部に積み重ねられ、同じく外周をエポキ
シ樹脂で三相の断路器が一体に注型成形されケーブルヘ
ッドユニット10とほぼ同形状の断路器ユニット11と、こ
の断路器ユニット11の上部に重ねられ内部にシリコーン
ゲルが詳細後述するように充填された金属筒28と、この
金属筒28の上部に積み重ねられ、３本の真空バルブがエ
ポキシ樹脂で一体に注型成形された真空遮断器12と、こ
の真空遮断器12の上部に重ねられ内部にシリコーンゲル
が詳細後述するように充填された金属筒28と、この金属
筒28の上部に積み重ねられ、断路器ユニット11と同形状
の断路器ユニット13と、この断路器ユニット13の上部に
重ねられ内部にシリコーンゲルが詳細後述するように充
填された金属筒28と、この金属筒28の上部に積み重ねら
れ、計器用変圧器１台と計器用変流器２台がエポキシ樹
脂で注型成形された変成器ユニット14と、この変成器ユ
ニット14の上部に取り付けられ内部にシリコーンゲルが
詳細後述するように充填された金属筒28と、この金属筒
28の上部に積み重ねられ図１の紙面直交方向に点線で示
す母線が配置された３個の母線ユニット15で構成されて
いる。図２（ａ）は、図１のように構成されたスイッチ
ギヤの主回路単線結線図を示し、図１で示した母線ユニ
ット15側が電源側で、ケーブルヘッドユニット10（注；
図２（ａ）の単線結線図での符号ＣＨｄ）側が負荷側で
ある。

【００２０】これらの各ユニットは、図３で後述する各
主回路中心導体の端部に設けられた雄雌嵌合部でそれぞ
れ接続され、金属筒28の上下に形成されたフランジ部28
ａで互いに固定され、設置床に設置された図示しない取
付ベースには、ケーブルヘッドユニット10の下端のフラ
ンジ部10ａで固定される。また、真空遮断器12の後部と
断路器ユニット11，13の後部には、図２（ｂ）で示すよ
うに操作部がそれぞれ取り付けられている。

【００２１】図２（ｂ）は、このうち真空遮断器12の断
面Ａ−Ａから見た縦断面拡大詳細図を示す。図２（ｂ）
において、各真空バルブ16の筒部の外周には、ポリウレ
タン樹脂への浸漬による電界緩和層25が形成され、真空
バルブ16の可動側通電軸20の下端には操作棒21が連結さ
れている。この操作棒21には、平編線23の上端が接続さ
れている。この平編線23の下端は、下部中心導体19の上
端に固定され、この下部中心導体19の下端は、図３で後
述する断路部となっている。

【００２２】真空バルブ16の固定側には、固定側中心導
体18の下端が固定され、この固定側中心導体18の上端
は、詳細を図３で後述する断路部となっている。外周を
電界緩和層25で覆われた各真空バルブ16は、エポキシ樹
脂の注型で形成された絶縁層17に一体に埋め込まれてい
る。この絶縁層17の上下端には、図３で後述する弧状の
突出部17ａ，17ｂが形成されている。

【００２３】図３は、真空遮断器12の上端の１相分と断
路器ユニット13の下端の１相分の断路部を示す縦断面拡
大詳細図である。図３において、上段の電気機器となる
段路器13の下端に突き出た導体19と下段の電気機器とな
る真空遮断器12の上端に突き出た導体18は、接触子26に
より接続されている。絶縁層の端部17ａ，17ｂ外面は、
導体18，19と接地間で形成される電気力線にほぼ沿った
形状であり、接地側には、導体18，19側に半円状に凹ま
せた電界緩和部27が形成されている。

【００２４】また、接地電位の金属筒28は、Ｏリング29
を介してシールされるとともに、絶縁層17に埋め込まれ
た埋金30により、ボルト31で固定されている。この金属
筒28の内部には、注入口32からシリコーンゲル33が充填
され、ゲル化後に封じ切り栓34が挿着されている。この
ため、金属筒28の内部の上部には、空気層35が残るが、
この部分は、少なくとも、電界緩和部27の接地層25と金
属筒28に囲まれているので放電は発生しない。また、空
気層35は、シリコーンゲル33の温度変化に伴う体積の変
化を吸収する役割も果たす。

【００２５】このように構成されたスイッチギヤにおい
ては、各電気機器はエポキシ樹脂の絶縁材料で注形され
ているので、破壊電圧が非常に高く、絶縁厚さを薄くで
きるので、主回路導体の相間の距離や接地間の距離を減
らすことができる。

【００２６】一般に、エポキシ樹脂の破壊電圧は、真正
破壊で数ＭＶ／mmと言われているが、電気機器を注形し
た場合には、製造上の制約で欠陥部を生じ、数10kV／mm
まで低下する。しかしながら、ＳＦ₆ガスと比べて１桁
以上の高い破壊電圧レベルにあり、優れた絶縁耐力を有
している。また、弱点部となる異種絶縁物との界面に
は、ポリウレタン樹脂よりなる緩衝層24が存在するの
で、温度変化に伴う熱応力を吸収し、亀裂の発生を防ぐ
ことができるので、安定した絶縁耐力を維持する。

【００２７】また、電気機器相互の接続は、主回路導体
が同一軸芯線上に直線的に接続されるので、最短寸法と
なり、上下の寸法誤差は、接触子26をチューリップコン
タクト状としているため、この部分で吸収でき、組立性
も向上する。

【００２８】さらに、絶縁層端部17ａ，17ｂは、電気力
線とほぼ沿っているので、沿面の電界強度ベクトルは、
法線成分が殆んどであり、接線成分が小さい。このた
め、沿面を進展する電界強度が低いので、シリコーンゲ
ル33との界面の絶縁耐力が向上し、沿面の距離を短縮す
ることができる。さらに、シリコーンゲル33は、約40〜
50kV／mmの絶縁耐力があるので、貫通方向の絶縁耐力が
高く、接続部の全体を縮小化ができる。

【００２９】なお、電気機器を取り外すときには、シリ
コーンゲル33は軟らかいので、容易に取り除くことがで
き、再組立のときには、新しいシリコーンゲルを充填
し、ゲル化させればよい。ここで、シリコーンゲルは、
エポキシ樹脂と比べて約１桁高い熱膨脹係数であるが、
空気層35でこの体積の変化を吸収するので、安定した状
態を維持することができる。また、シリコーンゲル33の
充填範囲は、接地側の電界緩和を行っている半円状の接
地層まで充填しているので、接地側の電界強度分布を乱
すことがない。

【００３０】なお、これらの電気機器は、個別に注形さ
れているので、事故時には、外観上から判別し易く、特
定することができるので、交換作業を容易に行うことが
できる。

【００３１】なお、上記実施例においては、金属筒28の
内部にシリコーンゲル33を充填した例で説明したが、絶
縁階級の低いスイッチギヤでは、シリコーンゲルを充填
しなくても、沿面の絶縁耐力が高いので、例えば空気と
してもよい。また、各電気機器の配置は、横に配置して
もよく、環状に配置してもよい。

【００３２】なお、各電気機器の外形が小形のときや、
例えば計器用変成器と断路器などは、直列にして注形し
たり、逆に、遮断器などのように大形のときには、各相
に分けて注形し、これらを組合せても同様の効果があ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上、請求項１記載の発明によれば、高
電圧の主回路に接続される電気機器の外周を絶縁樹脂で
注型成形し、電気機器を主回路の系統に従って隣設し、
電気機器を連結部で接続することで、固体絶縁で各主回
路機器の相間及び対接地電位間を短縮し、外形を小形化
し、保守・点検を、対象部分だけ点検・交換が可能とし
たので、外形を小形化することができ、万一、事故が発
生しても、他の主回路機器への事故の波及・拡大を防
ぎ、保守の容易なスイッチギヤを得ることができる。

【００３４】また、請求項２に記載の発明によれば、高
電圧の主回路に接続される電気機器の外周を絶縁樹脂で
注型成形し、電気機器の接続端部の絶縁樹脂層の外周を
接続端部の電気力線に沿った形状とし、電気機器を主回
路の系統に従って隣設し、電気機器を連結部で接続する
ことで、固体絶縁で各主回路機器の相間及び対接地電位
間を短縮し、接続端部の電界ベクトルを接続端部の外面
に対して法線方向として接続端部の絶縁耐力を上げ、外
形を小形化し、保守・点検を、対象部分だけ点検・交換
が可能としたので、外形を小形化することができ、保守
の容易なスイッチギヤを得ることができる。

【００３５】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
高電圧の主回路に接続される電気機器の外周を絶縁樹脂
で注型成形し、電気機器の接続端部の絶縁樹脂層の外周
を接続端部の電気力線に沿った形状とし、電気機器を主
回路の系統に従って配置し、電気機器を連結部で接続
し、この連結部にシリコーンゲルを充填したことを特徴
とすることで、固体絶縁で各主回路機器の相間及び対接
地電位間を短縮し、接続端部の電界ベクトルを接続端部
の外面に対して法線方向とし、シリコーンゲルの充填で
接続端部の絶縁耐力を更に上げて外形を小形化し、万一
事故が発生しても、他の主回路機器への波及を阻止した
ので、外形を小形化し、事故の拡大を抑えることのでき
るスイッチギヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチギヤの一実施例を示す正面
図。

【図２】（ａ）は、本発明のスイッチギヤの主回路単線
結線図。（ｂ）は、本発明のスイッチギヤの部分拡大縦
断面図。

【図３】本発明のスイッチギヤの要部を示す部分拡大縦
断面図。

【図４】従来のスイッチギヤの一例を示す右側面図。

【符号の説明】

10…ケーブルベッドユニット、11…断路器ユニット、12
…遮断器ユニット、13…断路器ユニット、14…計器用変
成器ユニット、15…連結母線、16…真空バルブ、17…絶
縁層、18…上部端子、19…下部端子、20…可動軸、21…
操作棒、22…操作部、23…平編線、24…緩和層、25…接
地層、26…接触子、27…電界緩和部、28…金属筒、33…
シリコーンゲル。

フロントページの続き (72)発明者宮川勝東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者正木信男東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者永田恭文東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高電圧の主回路に接続される電気機器の
外周を絶縁樹脂で注型成形し、前記電気機器を前記主回
路の系統に従って隣設し、前記電気機器を連結部で接続
してなるスイッチギヤ。
【請求項２】高電圧の主回路に接続される電気機器の
外周を絶縁樹脂で注型成形し、前記電気機器の接続端部
の絶縁樹脂層の外周を前記接続端部の電気力線に沿った
形状とし、前記電気機器を前記主回路の系統に従って隣
設し、前記電気機器を連結部で接続してなるスイッチギ
ヤ。
【請求項３】高電圧の主回路に接続される電気機器の
外周を絶縁樹脂で注型成形し、前記電気機器の接続端部
の絶縁樹脂層の外周を前記接続端部の電気力線に沿った
形状とし、前記電気機器を前記主回路の系統に従って配
置し、前記電気機器を連結部で接続し、この連結部にシ
リコーンゲルを充填してなるスイッチギヤ。