JPH06225413A - 電気機器の主回路導体口出し部、モールドブッシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁層沿面の電界強度を抑制して破壊電圧を
向上させた電気機器の主回路導体口出し部を得る。 【構成】 中心導体10が注形される絶縁層14の沿面の電
界強度成分のうち、少なくとも中心導体10の近傍の法線
成分を接線成分以上にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスイッチギヤに
用いられる電気機器の主回路導体の口出し部に関係す
る。

【０００２】

【従来の技術】受配電設備であるスイッチギヤの一例と
して、ガス絶縁開閉装置の構成図を図６に示す。同図に
おいて、外周を金属で気密に囲まれた箱体１の内部は、
図示左方の前面寄りに縦に設けられた隔壁２で前方の遮
断器室１ａと後方の母線室１ｂに仕切られ、各室１ａ，
１ｂには例えば六フッ化硫黄ガス（以下、絶縁ガスとい
う）が封入されている。

【０００３】このうち、遮断器室１ａの内部には遮断器
３が収納され、隔壁２には図示していない貫通穴に絶縁
スペ―サ９が取付けられ、この前側には遮断器３が連結
されている。

【０００４】また母線室１ｂの天井部には、前側の端子
部が接続導体８を介して上側の絶縁スペ―サ９の後部に
接続された断路器４Ａが取付けられ、この断路器４Ａの
後部の端子部は、接続導体８を介して後方の碍子６に取
付けられた母線５に接続されている。この母線５により
隣接盤への接続が行われる。

【０００５】一方、母線室１ｂの底部には、前側の端子
部が接続導体８を介して下側の絶縁スペ―サ９の後部に
接続された断路器４Ａと略同形の断路器４Ｂが取付けら
れ、この断路器４Ｂの後部の端子部は、接続導体８を介
して底部の後方に取付けられたケ―ブルヘッド７の上部
端子へ接続されている。

【０００６】さらに、図７に図６の絶縁スペ―サ９の横
断面図を示す。同図において、中心導体10を例えばエポ
キシ樹脂より成る絶縁材料で一体で注形した絶縁層11の
略中央部は、隔壁２に取付けられたフランジ12に固定さ
れている。また、フランジ12先端部の電界緩和のため、
絶縁層11側とは略Ｕ字形を横配置したＵ字溝11ａがフラ
ンジ12と対向して設けられ、さらに導電塗料等より成る
接地層13が施こされている。なお、中心導体10と周囲の
絶縁ガスと接する絶縁層端部11ｂは、例えば実開昭64-3
8717に示されているように、絶縁層11ｂの角度θが約90
度になっている。これは、略中央部の絶縁層11の絶縁厚
さと中心導体10導出部付近の絶縁厚さを略同様として絶
縁層11の貫通方向の絶縁耐力を均一にすると共に、沿面
絶縁距離を伸ばすためである。

【０００７】一方、絶縁層11の比誘電率は、エポキシ樹
脂の場合においては約５であり、また周囲の絶縁ガスの
比誘電率は約１である。つまり、絶縁層の沿面では、比
誘電率が異なることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように２つ以上の
絶縁媒体が異なる比誘電率であると、この境界の等電位
線が屈折し、電界強度が乱れることになる。つまり、絶
縁層11の沿面では電界強度が乱れることになる。この成
分をみると、絶縁層11の角度θが約90度であるため、中
心導体10近傍の沿面では殆んどが接線方向となり、法線
方向は小さい。

【０００９】一般に破壊電圧は電界強度に大きく左右さ
れ、その成分として法線方向が破壊電界になり、接線方
向は沿面を進展する維持電界となる。このため、破壊電
界が小さく破壊電圧が上昇することが考えられるが、接
線方向の電界強度が大きいと沿面のストリ―マが容易に
伸び易い。さらに、沿面にはゴミ等が付着しやすいので
ストリ―マは更に伸び易くなり、そのため沿面の電界強
度を更に乱して結果的に破壊電圧を下げることになる。

【００１０】なお、絶縁層11の沿面が充分に長い場合に
は電界強度の絶対値が許容値に対し低いため、接線方向
の成分が多くても破壊電圧を下げることがない。しか
し、沿面距離を短くして小形化を図る場合には、沿面の
電界強度は許容値を超えることはないが近づくことにな
る。従って、沿面には容易にゴミ等が付着し、完全に清
浄な表面状態を保つことができないので、接線方向の電
界強度が大きいと沿面のストリ―マが伸び易くなり、破
壊電圧を低下させることになる。このため、沿面距離を
比較的大きくすることにより、沿面の進展電界強度を許
容値に対してある一定の割合以上に抑制しているので、
縮小化は困難であった。この様に、一つの収納機器の絶
縁距離が大形化すると他の収納機器にも波及し、結果的
に装置の全体形状が大形化してしまう。本発明の目的
は、破壊電圧を向上させた電気機器の主回路導体口出し
部を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、中心導体を絶縁物で注形し、少なくと
も中心導体近傍の絶縁層沿面の法線方向の電界強度を接
線方向の電界強度よりも大きくしたことを要旨とする。
また第２の発明では、中心導体を絶縁物で注形し、この
絶縁層沿面と中心導体の軸とのなす角度が50°以下であ
ることを要旨とする。さらに第３の発明は、中心導体を
絶縁物で注形し、前記中心導体と絶縁物が接する領域で
の両者のなす角度が５０度以下であるモ−ルドブッシン
グである。

【００１２】

【作用】これらの構成において、少なくとも中心導体近
傍の絶縁層沿面の法線方向の電界強度を接線方向の電界
強度以上にしたので、破壊電圧を向上させることができ
る。

【００１３】すなわち、中心導体に対し絶縁層の角度が
90度であれば、等電位線がほぼ直角に交差するので絶縁
層沿面では接線方向の成分が大きくなる。逆に絶縁層の
角度がほぼ０度であれば、法線方向の成分が大きくな
る。この角度を全角において電界強度の成分をみると、
ある角度において互いの成分が交わる点が生じる。この
点においては、電界強度の絶対値が抑えられると共に、
互いの成分が最小値になる点であり、破壊電圧の向上が
図れる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。

【００１５】図１は、図６における絶縁スペ―サ９の横
断面図である。中心導体10の周囲にはエポキシ樹脂等よ
り成る絶縁材料が注形された絶縁層14が形成され、絶縁
層14の略中央部はフランジ12に固定されている。また、
接地側の絶縁層14にはＵ字溝14ａがフランジ12に対向し
て設けられ、Ｕ字溝14ａには導電塗料より成る接地層13
が施こされ接地側の電界緩和がされていることは従来と
同様である。ここで、中心導体10と接する絶縁層端部14
ｂの角度θは50度以下としている。なお、絶縁層14の比
誘電率は約５であり、周囲の絶縁ガスは比誘電率１であ
る。

【００１６】このような構成における絶縁層14の沿面の
電界強度分布を図２，図３に示す。図２は絶縁層14の角
度を変化させたときの電界強度の特性図であり、図３は
電界強度の成分を説明するための電界強度のベクトル図
である。図３では、電界強度の絶対値Ｅ_O に対し、法線
方向の電界強度をＥ_H ，接線方向の電界強度をＥ_S とし
ている。また、θは中心導体10と接する絶縁層14の角度
である。

【００１７】これらの図において、絶縁層14の角度によ
り電界強度が変化することがわかる。すなわち、角度θ
が大きくなると絶対値Ｅ_O が略50度以上より急激に上昇
し、これに伴いＥ_S も同様に上昇する。逆に、Ｅ_H は角
度θが大きくなると小さくなり、Ｅ_S とＥ_H は角度θが
50度で交差する。また、θが50度以上ではＥ_S ＞Ｅ_Hと
なり、θ＝50度以下ではＥ_S ＜Ｅ_H となる。

【００１８】これにより、沿面の放電進展電界であるＥ
_S を抑えるには、角度θを50度以下にする必要があり、
この場合、破壊電圧はＥ_H で左右されることになる。こ
のため、沿面が若干のゴミや凸凹による表面状態でもス
トリ―マが伸展することを防げ、沿面の電界強度を乱す
ことがなくなる。そして、破壊電圧は、Ｅ_H で左右さ
れ、電界強度と破壊電圧を一致させることができる。こ
こで、逆に角度θを50度以上にすると、Ｅ_H は下がって
見かけ上破壊電圧が上昇するように思われるが、沿面で
は放電が進展して電界強度を乱し、結果的に破壊電圧が
低下することになる。

【００１９】これらのことより、角度θ＝50度以下にお
いては沿面の放電の進展が防げるので、許容電界強度付
近まで電界強度を上昇させることができる。つまり、絶
縁耐力を良好に維持できるので、沿面の絶縁距離を短く
でき、絶縁スペ―サ９の小形化が図れる。なお、中心導
体10の直径と接地層13の外径および電界緩和のＵ字溝14
ｂの最適形状を求めれば、沿面の電界強度を中心導体10
から接地層13まで略同等値にできて大幅な縮小化が図れ
るが、一般的には、中心導体10の電界強度が接地層13よ
り高くなるので、高電圧側の電界強度の成分の平衡を図
れば効果的な縮小化が図れる。

【００２０】次に、接地側に二次巻線を装着した貫通形
ブッシングを図４に示すが、中心導体15と二次巻線16を
一体で注形する絶縁層17において、中心導体15が導出す
る絶縁層17ａの角度を50度以下にすることにより、沿面
の電界強度の成分を法線方向と接線方向を平衡させるこ
とができる。なお、18は接触子であり、また、19は他の
機器へ接続する接続導体である。このようなブッシング
においては、埋込み金属が大きいので絶縁層17はゴム状
等のやわらかい材料を用いることがある。この場合、比
誘電率は例えばシリコ―ンゴムで２〜３であるが、絶縁
層17と周囲の絶縁媒体の比誘電率が異なっているので、
沿面では等電位線が屈折して電界強度が乱れる。このよ
うな低い方の比誘電率の沿面では、電界強度の成分の平
衡を図ることにより、沿面の放電進展を防ぐことができ
る。また、接地側に二次巻線16があり、中心導体15との
電界強度分布が一般のモ―ルドブッシングと異なる場合
においても、沿面のうちの電界強度の高い高電圧側の電
界強度を抑制して成分を平衡させれば、絶縁耐力の向上
が図れる。

【００２１】図５は、計器用変成器の場合である。一次
巻線20と二次巻線21、および一次巻線20を導出する主回
路リ―ド線22を一括して注形し、絶縁層23を形成する場
合においても、主回路リ―ド線22の口出し部の絶縁層端
部23ａの角度を50度以下にすることにより、沿面の電界
強度を抑制することができる。主回路リ―ド線22は、一
般的に通電容量が少ないことより、より線を用いた被覆
電線であり、被覆24が設けられているが、この様な被合
絶縁構造においても絶縁層端部23ａの電界強度の成分を
平衡させ抑制することができる。絶縁ガスの比誘電率約
１に比べて絶縁層23および被覆24の比誘電率が大きく、
絶縁層23の沿面での等電位線の屈折が大きくなって電界
強度を乱すが、各絶縁媒体の絶縁耐力は絶縁層23や被覆
24が数10kV／mmと高いのに比べて、絶縁ガスでは大気圧
のガス圧力で 8.9kV／mmと低いため、沿面の絶縁破壊が
絶縁ガスで決まり、この絶縁層端部23ａの電界強度で破
壊電圧が左右される。なお、25は、二次巻線より電圧を
検出する二次端子である。

【００２２】他の実施例として、空気やＮ₂ ガスなどを
用いた絶縁媒体中においても、絶縁物に対して比誘電率
が小さく、また絶縁耐力が小さいので、主回路導体の口
出し部にあたる絶縁物の角度を50度以下にすれば、法線
方向と接線方向の電界強度が平衡され、電界強度を抑制
して破壊電圧の向上が図れ、効果的に縮小化を図ること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように第１の発明，第２の発明に
よれば、中心導体近傍の絶縁層沿面の電界強度の成分に
ついて、法線方向の成分を接線方向成分以上にしたの
で、電界強度が抑制されて絶縁物沿面の破壊電圧を向上
させた電気機器の主回路導体口出し部を得ることができ
る。

【００２４】さらに第３の発明によれば、中心導体と絶
縁物が接する領域での両者のなす角度を５０度以下にし
たので、絶縁耐力に優れたモ−ルドブッシングを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す絶縁スペ―サの横断面
図。

【図２】［図１］の特性を説明するための図。

【図３】［図１］の特性を説明するための図。

【図４】本発明の他の実施例を示す貫通形ブッシングの
要部拡大断面図。

【図５】本発明の他の実施例を示す計器用変成器の縦断
面図。

【図６】代表的なスイッチギヤの側面図。

【図７】［図６］の絶縁スペ―サ９の横断面図。

【符号の説明】

９…絶縁スペ―サ、10…中心導体、14…絶縁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体を絶縁物で注形し、少なくとも
   前記中心導体近傍の絶縁層沿面の法線方向の電界強度を
   接線方向の電界強度以上にしたことを特徴とする電気機
   器の主回路導体口出し部。
2. 【請求項２】 中心導体を絶縁物で注形し、この絶縁層
   沿面と前記中心導体の軸とのなす角度が50°以下である
   ことを特徴とする電気機器の主回路導体口出し部。
3. 【請求項３】 中心導体を絶縁物で注形し、前記中心導
   体と絶縁物が接する領域での両者のなす角度が５０度以
   下であることを特徴とするモ−ルドブッシング。