JPH07230731A - ガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製作が容易で外形を小形化することのできるガ
ス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシングを得ること。 【構成】中心導体30の端部に形成した絶縁層31の形状を
円錐状とする。この円錐状の頂部の角度を45度とし、こ
の円錐状の絶縁層31の高さを外径の 0.4倍とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置及び
このガス絶縁開閉装置に使われるガス絶縁ブッシングに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガス絶縁開閉装置の側面図の一例
を図９に示す。図９において、外周を軟鋼板で囲まれた
箱体１の内部は、縦に設けられた隔壁２によって、前方
の遮断器室３と後方の母線室４に気密に区画されてい
る。

【０００３】このうち、遮断器室３には、真空遮断器５
が収納されている。隔壁２には、一対の絶縁スペーサ６
が上下に貫設されている。真空遮断器５の後方に突き出
た主回路導体７は、絶縁スペーサ６の前部に接続されて
いる。母線室４の中央部には、断路器８Ａが三相分取り
付けられ、この断路器８Ａの前側端子には、変流器９Ａ
を介して、接続導体10で上側の絶縁スペーサ６の後部に
接続されている。

【０００４】箱体１の天井部には、ガス絶縁ブッシング
11が三相分貫設されており、このガス絶縁ブッシング11
の下部端子は、断路器８Ａの後部端子に接続している。
また、隔壁２の下部の後面には、断路器８Ａと同定格・
同形式の断路器８Ｂが三相分取り付けれられており、上
部からＬ字形の導体12で下側の絶縁スペーサ６の後部端
子に接続されている。断路器８Ｂの下部端子は、接続導
体13で変流器９Ｂへ、更に接続導体14で計器用変成器15
へ接続されている。

【０００５】箱体１の床面後部には、箱体１の設置面の
後部から、ケーブル16が立ち上げられ、このケーブル16
のケーブルヘッド17は、接続導体18で変流器９Ｂの後部
端子へ接続されている。ケーブルヘッド17の上部には、
避雷器19が箱体１の天井部に貫設され、この避雷器18の
下端はケーブルヘッド17に接離可能となっている。母線
室４には、絶縁ガスが封入されており、この絶縁ガスの
絶縁特性により、ガス絶縁開閉装置の縮小化が図られて
いる。

【０００６】図10は、このうち、ガス絶縁ブッシング11
の拡大縦断面図を示す。図10において、ガス絶縁ブッシ
ング11は、図９で示した箱体１の天井部のフランジ20に
取り付けられ、ガス絶縁ブッシング11によって、フラン
ジ20の上部の気中側と下部のガス側にガス区分されてい
る。ガス絶縁ブッシング11には、Ｔ字形の中心導体21の
外周に、エポキシ樹脂で注型された絶縁層22が形成され
ている。また、フランジ20との取付面には、Ｏリング23
が気密に押圧されている。

【０００７】絶縁層22の外周の図10において点線部分に
は、導電塗料が塗布されており、接地層24が形成されて
いる。ガス絶縁ブッシング11の気中側は、ケーブル接続
用の貫通穴25が形成されている。また、ガス側は、フラ
ンジ取り付け部の接地層24に、中心導体21と平行な部分
とこの部分の下端に半円状の溝でなる、図示しない横断
面図では環状となる溝26が形成されている。。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス絶縁ブッシ
ングのガス室側の形状は、図10及び実開昭64-38717号公
報に開示されているように、フランジ取付部に、中心導
体と平行な半円球状の溝26が形成されている。これは、
ＳＦ₆ ガスの絶縁特性が電界依存性であり、大気圧の場
合、許容電界強度 8.9kV／mm以下で絶縁設計する必要が
あるので、金属導体端部や絶縁沿面を丸く面取し、ま
た、シールドを取り付け電界を緩和して、最適化形状で
設計されている。

【０００９】しかし、このような最適化形状で設計をし
た場合、注型用の金型の加工が複雑で、コストが高くな
るだけでなく、外形の縮小化が困難となる欠点がある。
そこで、本発明の目的は製作が容易で、かつ、外形を縮
小化することのできるガス絶縁開閉装置及び絶縁ブッシ
ングを得ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、絶縁ガスが封入された密封容器の内部に電気機器が
収納され、この電気機器に接続された導体が配設された
ガス絶縁開閉装置において、導体相互間又は導体と接地
電位間の電界の不平等係数を３〜11の範囲としたことを
特徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、絶縁ガス
が封入された密封容器の外壁に絶縁ブッシングが貫設さ
れたガス絶縁開閉装置において、絶縁ブッシングの密封
容器内端部の中心導体の外周の絶縁層を45度の傾斜の円
錐状とし、中心導体の密封容器内端部と絶縁ブッシング
固定側の接地電位間の電界の不平等係数を３〜11とした
ことを特徴とする。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、絶縁ガス
が封入された密封容器の外壁に貫設され軸心に中心導体
が埋設された絶縁ブッシングにおいて、絶縁ブッシング
の密封容器内端部の絶縁層を45度の傾斜の円錐状とし、
この絶縁層の高さと外径の比を 0.4以下とし、絶縁層の
底部側に、絶縁ブッシングの外壁への取付面に端部が連
続する断面半円状の溝を中心導体と同軸に形成したこと
を特徴とする。

【００１３】さらに、請求項４に記載の発明は、絶縁ガ
スが封入された密封容器の外壁のフランジ部に貫設され
軸心に中心導体が埋設された絶縁ブッシングにおいて、
絶縁ブッシングの密封容器内端部の絶縁層を45度の傾斜
の円錐状とし、フランジの厚さと絶縁層の高さの比を
0.2とし、絶縁層の底部側に、絶縁ブッシングの外壁へ
の取付面に端部が連続する断面半円状の溝を中心導体と
同軸に形成し、溝の幅と前記フランジの厚さを同一とし
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明においては、不平等係数
を３〜11の範囲とすることにより、コロナ放電を経て後
絶縁破壊に至るので、耐電圧値が上昇する。また、請求
項２に記載の発明においては、密封容器内端部の中心導
体の外周の絶縁層を45度の傾斜の円錐状とし、密封容器
内端部と絶縁ブッシング固定側の接地電位間の電界の不
平等係数を３〜11とすることにより、コロナ安定化作用
によって耐電圧値が上昇する。

【００１５】また、請求項３に記載の発明においては、
密封容器内端部の中心導体の外周の絶縁層を45度の傾斜
の円錐状とし、この絶縁層の高さと外径の比を 0.4以下
とし、外壁への取付面に端部が連続する断面半円状の溝
を中心導体と同軸に絶縁層の底部側に設けることで、耐
電圧値が上昇する。。

【００１６】さらに、請求項４に記載の発明において
は、密封容器内端部の中心導体の外周の絶縁層を45度の
傾斜の円錐状とし、フランジの厚さと絶縁層の高さの比
を 0.2とし、半円状の溝の幅とフランジの厚さを同一と
することで、耐電圧値が上昇する。

【００１７】

【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。実験に用いた電極形状を図１に示す。ＳＦ₆ ガ
ス中で丸縁導体27と接地電位の平板電極28を用い、丸縁
導体27の端部の曲率半径、及び電極間の絶縁距離を変え
た。なお、絶縁ガスの圧力は0.10ＭＰａである。

【００１８】図１の実験結果を図２に示す。図２におい
て、実線Ａはコロナ開始電界、ＢはＡＣ商用周波電圧破
壊電界、実線Ｃはインパルス破壊電界である。不平等係
数ｆが 3.2以上では、コロナ開始電界よりＡＣ商用周波
電圧破壊電界のほうが高い。しかし、不平等係数ｆが1
0.7以上では、インパルス破壊電界よりＡＣ商用周波電
圧破壊電界のほうが高くなる。

【００１９】一般に、電機機器の規格では、ＡＣ商用耐
電圧よりもインパルス耐電圧のほうが高い。たとえば、
日本電気工業会規格（ＪＥＭ1425−1987）「金属閉鎖形
スイッチギヤ及びコントロールギヤ」の定格電圧 7.2kV
の絶縁階級６Ａでは、ＡＣ商用周波耐電圧22kV、インパ
ルス耐電圧60kVとなっている。したがって、不平等係数
ｆが10.7より大きい範囲では、絶縁強調上、インパルス
破壊電界が低いので利用しにくい。即ち、コロナ安定化
作用の利用できる範囲は、不平等係数ｆが 3.2〜10.7で
ある。

【００２０】なお、丸縁導体27の端部を球電極に模擬し
た場合、この不平等係数ｆは、以下の式で求めることが
できる。 ｆ＝｛（ｒ＋ａ）／ｒ｝・０．９ 上式は、球対平板電極の不平等係数であり、ｒは曲率半
径、ａは電極間距離である。せん断加工で、ｒ＝１（m
m），ａ＝10（mm）の場合、不平等係数ｆは、 9.9とな
る。したがって、不平等係数ｆを 3.2〜10.7で用いる
と、導体端部は面取り加工だけでよい。しかし、不平等
係数ｆが 3.2以下の場合、曲率半径が５mm以上となり、
機械加工が必要となる。このような特性は導体をブッシ
ングに取り付けるとき、導体端部とフランジとの絶縁距
離を決定するのに有効である。なお、ガス圧力が 0.2Ｍ
Ｐａ以下と比較的低い範囲では、上記の特性は同様の傾
向を示す。

【００２１】以上は、金属導体について述べてきたが、
絶縁物でも同様な傾向が得られる。図３に、ガス絶縁ブ
ッシングの形状を示す。図３において、中心導体30の周
囲の上部には、エポキシ樹脂で注型された絶縁層31が円
錐状に形成されており、絶縁層31の沿面は、中心導体30
に対して45度（すなわち、円錐状の頂部の角度は90度）
の角度で形成されている。点線部には、導電塗料が塗布
されており、接地層32を形成している。

【００２２】図４は、絶縁層31の高さＨに対する絶縁特
性を示す。絶縁層31の外径Ｄを60mmに固定し、絶縁層31
の高さＨを変えると、絶縁層の高さＨと外径Ｄの比が
0.4以下では、絶縁層31の高さを減らしていくと、フラ
ッシュオーバ電圧が向上する。これは中心導体方向の電
界が高く、沿面の電界が低いためである。また、 0.4を
越えても、フラッシュオーバ電圧が上昇しているが、絶
縁層を無限に高くする必要があり縮小化を図る上では採
用できない。したがって、絶縁層の高さと外径の比が
0.4以下では、図５に示す溝35が形成されたブッシング
とする。また、絶縁層の高さと外径の比が、 0.4を越え
るときには、図５と溝の断形状の異なる図６に示す溝39
が形成されたブッシングとする。

【００２３】図５において、絶縁層34の高さＨと直径Ｄ
の比が 0.4以下で使用する場合、フランジ取付部の絶縁
層34の下部に中心導体33と対向する断面半円状の溝35を
同軸に形成する。また、図５において外周の点線部に
は、導電塗料が塗布されており、接地層36が形成されて
いる。次に、図６において、絶縁高さＨ１と直径Ｄ１の
比が 0.4超過で使用する場合、フランジ取り付け部の絶
縁層38に、中心導体37と平行する部分を備えた断面半円
状の溝39を同軸に形成する。また、点線部には、図５と
同様に導電塗料が塗布されており、接地層40が形成され
ている。

【００２４】図７は、絶縁層の高さを50mmに固定し、フ
ランジの厚さを変えたときのブッシングのインパルスフ
ラッシュオーバ特性を示す。図７に示すように、フラン
ジの厚さを変えると、フランジの厚さと絶縁高さの比が
0.2で最大値となる。

【００２５】図８は、ブッシングの取付状態を示す。図
８において、フランジ45の取り付け部の絶縁層に、中心
導体41と対向する半円球状の溝43を形成する。また、点
線部には、導電塗料が塗布されており、接地層44が形成
されている。ブッシングは、フランジ45に取り付けられ
ており、ブッシングとフランジ45の接触面は、Ｏリング
46で密着されている。フランジ45の厚さは、半円球状の
溝43の直径と同じ高さにする。

【００２６】本発明は、不平等電界領域において、不平
等係数が 3.2〜10.7の範囲でコロナ安定化作用が利用で
き、耐電圧が上昇する。また、絶縁層の高さと外径の比
0.4を境界に、 0.4以下では、中心導体と対向する半円
球状の溝とし、 0.4を超えると、中心導体と平行する半
円球状の溝を形成することにより接地構造を変えること
ができる。したがって、これらは、加工上、中心導体を
中心に二分割注型が可能となり、加工が容易であるた
め、製作が容易となるだけでなく、縮小化を図ることも
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
絶縁ガスが封入された密封容器の内部に電気機器が収納
され、この電気機器に接続された導体が配設されたガス
絶縁開閉装置において、導体相互間又は導体と接地電位
間の電界の不平等係数を３〜11の範囲とすることで、コ
ロナ放電を経た後絶縁破壊に至り、耐電圧値を上昇させ
たので、加工が容易で、かつ、外形を縮小化することの
できる絶縁ブッシングを得ることができる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明によれば、絶
縁ガスが封入された密封容器の外壁に絶縁ブッシングが
貫設されたガス絶縁開閉装置において、絶縁ブッシング
の密封容器内端部の中心導体の外周の絶縁層を45度の傾
斜の円錐状とし、中心導体の密封容器内端部と絶縁ブッ
シング固定側の接地電位間の電界の不平等係数を３〜11
とすることで、コロナ安定化作用によって、耐電圧値を
上昇させたので、加工が容易で、かつ、外形を縮小化す
ることのできる絶縁ブッシングを得ることができる。

【００２９】また、請求項３に記載の発明によれば、絶
縁ガスが封入された密封容器の外壁に貫設され軸心に中
心導体が埋設された絶縁ブッシングにおいて、絶縁ブッ
シングの密封容器内端部の絶縁層を45度の傾斜の円錐状
とし、この絶縁層の高さと外径の比を 0.4以下とし、絶
縁層の底部側に、絶縁ブッシングの外壁への取付面に端
部が連続する断面半円状の溝を中心導体と同軸に形成す
ることで耐電圧値を上げたので、加工が容易で、かつ、
外形を縮小化することのできる絶縁ブッシングを得るこ
とができる。

【００３０】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
絶縁ガスが封入された密封容器の外壁のフランジ部に貫
設され軸心に中心導体が埋設された絶縁ブッシングにお
いて、絶縁ブッシングの密封容器内端部の絶縁層を45度
の傾斜の円錐状とし、フランジの厚さと絶縁層の高さの
比を 0.2とし、絶縁層の底部側に、絶縁ブッシングの外
壁への取付面に端部が連続する断面半円状の溝を中心導
体と同軸に形成し、溝の幅と前記フランジの厚さを同一
とすることで、耐電圧値を上げたので、加工が容易で、
かつ、外形を縮小化することのできる絶縁ブッシングを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの一実施例を示す説明図。

【図２】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの作用を示すグラフ。

【図３】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの一実施例を示す部分断面図。

【図４】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの図２と異なる作用を示すグラフ。

【図５】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの他の実施例を示す部分断面図。

【図６】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁ブッシ
ングの異なる他の実施例を示す部分断面図。

【図７】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁開閉装
置の図２及び図４と異なる作用を示すグラフ。

【図８】本発明のガス絶縁開閉装置及びガス絶縁開閉装
置の更に異なる他の実施例を示す部分断面図。

【図９】従来のガス絶縁開閉装置の一例を示す右側面
図。

【図１０】従来のガス絶縁ブッシングの一例を示す断面
図。

【符号の説明】

１…箱体、２…隔壁、３…遮断器室、４…母線室、５…
真空遮断器、６…絶縁スペーサ、７…主回路導体、８
Ａ，８Ｂ…断路器、９Ａ，９Ｂ…変流器、10…接続導
体、11…ガス絶縁ブッシング、31，34，38…絶縁層、3
2，36，40…接地層。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁ガスが封入された密封容器の内部に
   電気機器が収納され、この電気機器に接続された導体が
   配設されたガス絶縁開閉装置において、前記導体相互間
   又は前記導体と接地電位間の電界の不平等係数を３〜11
   の範囲としたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 【請求項２】 絶縁ガスが封入された密封容器の外壁に
   絶縁ブッシングが貫設されたガス絶縁開閉装置におい
   て、前記絶縁ブッシングの密封容器内端部の中心導体の
   外周の絶縁層を45度の傾斜の円錐状とし、前記中心導体
   の密封容器内端部と前記絶縁ブッシング固定側の接地電
   位間の電界の不平等係数を３〜11としたことを特徴とす
   るガス絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】 絶縁ガスが封入された密封容器の外壁に
   貫設され軸心に中心導体が埋設された絶縁ブッシングに
   おいて、前記絶縁ブッシングの密封容器内端部の絶縁層
   を45度の傾斜の円錐状とし、この絶縁層の高さと外径の
   比を 0.4以下とし、前記絶縁層の底部側に、前記絶縁ブ
   ッシングの前記外壁への取付面に端部が連続する断面半
   円状の溝を前記中心導体と同軸に形成したことを特徴と
   する絶縁ブッシング。
4. 【請求項４】 絶縁ガスが封入された密封容器の外壁の
   フランジ部に貫設され軸心に中心導体が埋設された絶縁
   ブッシングにおいて、前記絶縁ブッシングの密封容器内
   端部の絶縁層を45度の傾斜の円錐状とし、前記フランジ
   の厚さと前記絶縁層の高さの比を 0.2とし、前記絶縁層
   の底部側に、前記絶縁ブッシングの前記外壁への取付面
   に端部が連続する断面半円状の溝を前記中心導体と同軸
   に形成し、前記溝の幅と前記フランジの厚さを同一とし
   たことを特徴とする絶縁ブッシング。