JPH10295012A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来技術では、サージ電圧抑制装置がフランジ
外部に飛び出しており、損傷しやすい、容器が劣化しや
すい、接続導体が長くインダクタンス成分が大きく、急
峻波に対する応答特性が悪く、絶縁協調を確保し難く、
また、酸化亜鉛素子で構成したワッシャの場合、ボルト
本来の締め付け力に耐えられず、割れてしまう課題があ
る。 【解決手段】サージ電圧抑制のために非直線抵抗体を使
用し、これを絶縁フランジ締結用ボルト部のフランジ面
とボルト用金属ワッシャとの間の絶縁ワッシャと並置し
て前記非直線抵抗体を設け、非直線抵抗体に余計な力を
かけない構成にすることにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発変電所に用いるガ
ス絶縁開閉装置を構成するガス絶縁母線に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置には、接地された金属
容器に循環電流を流さない絶縁区分があり、この部分に
はサージ電圧が発生する。このため、ガス絶縁開閉装置
を構成するガス母線のシース絶縁部のフランジ間に発生
するサージ電圧を抑制するために、フランジ間にギャッ
プを設けたり、酸化亜鉛素子を設けたり、コンデンサを
設けたりしている。酸化亜鉛素子を設ける例として、特
開昭56−139013号公報に記載のように絶縁フランジの外
部に酸化亜鉛素子で構成するアブソーバを設けるものが
あった。一方、特開昭62−144511号公報に記載のように
絶縁フランジのボルトの絶縁ワッシャ材料に非直線抵抗
体を適用するものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、金属
容器に断路器サージのような急峻波サージが誘導した場
合、絶縁区分したフランジ部の絶縁部材で沿面絶縁破壊
を生じる。絶縁部材の沿面耐圧値以上の急峻波サージが
侵入した場合は沿面絶縁破壊を生じることになる。大き
い誘導サージに対して沿面放電するのは仕方がないとし
て、絶縁部材での気中沿面放電は激しい閃光と放電音を
伴うため好ましくない。

【０００４】上記従来技術では、特開昭56−139013号公
報に記載のもののような場合、フランジ外部に飛び出し
ており、損傷しやすい、容器が劣化しやすい、又、接続
導体が長く接続導体のインダクタンス成分が大きく、急
峻波に対する応答特性が悪く、絶縁協調を確保し難い課
題があった。又、インダクタンスによるωＬｉと酸化亜
鉛素子の制限電圧が加算された電圧となり、場合によっ
ては、絶縁部材の耐圧値より大きくなり沿面絶縁破壊を
起こす問題もあった。特開昭62−144511号公報に記載の
もののような場合、非直線抵抗体で構成したワッシャが
ボルト本来の締め付け力に耐えられず、割れてしまい、
酸化亜鉛素子そのものの機能を失い、場合によっては、
導通状態を呈し、さらにはガス母線の大事な充填ガスが
漏れてしまい、大事故に発展する課題があった。

【０００５】本発明の第１の目的は、電気的にも、機械
的にも信頼性が高く、作業性にも富んだ、コンパクトな
絶縁フランジ間のサージ電圧抑制装置を有するガス母線
を提供することにある。

【０００６】本発明の第２の目的は、絶縁フランジ部に
おける気中沿面放電を防止し、十分な絶縁性能が得られ
るガス絶縁開閉装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、絶縁された
スタッドボルト端部に導体を取り付け、スタッドボルト
近傍で導体とフランジ間に非直線性の良い酸化亜鉛素子
を設けることにより達成される。

【０００８】又、サージ電圧抑制のために非直線抵抗体
を使用し、フランジ締結用ボルト部のフランジ面とボル
ト用金属ワッシャとの間の絶縁ワッシャと並置して非直
線抵抗体を設けることにより達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図７
により説明する。図７に示すように、金属容器１，２は
フランジ１ａ，２ａ間に高圧導体４を支持している絶縁
スペーサ３を挾もスタッドボルト５で固定し区分され
る。金属容器１，２の絶縁は、図１に示すように、金属
容器１のフランジ１ａと金属容器２のフランジ２ａ間に
絶縁スペーサ３を結合してなされており、又、スタッド
ボルト５とフランジ２ａ間には絶縁部材６を設け、スタ
ッドボルト５の両端から金属ワッシャ７を介して金属ナ
ット８で締め付けてなされている。導体１１をスタッド
ボルト５，５間に取り付け、導体１１とフランジ２ａ間
に酸化亜鉛素子９を挾み金属ナット８で固定する。図２
に示すように、スタッドボルト５を導体１１を取り付
け、酸化亜鉛素子９を支持してもよい。また、図３に示
すように、ドーナツ型の酸化亜鉛素子９を用いた場合
は、絶縁部材６，金属ワッシャ７を含むスタッドボルト
５の部分を酸化亜鉛素子９の内側に挿入し、バネ１５を
設けて、円板状の導体１１で酸化亜鉛素子９を固定す
る。酸化亜鉛素子９の取り付け方法として、図４（ａ）
に示すように、両端に電極９ａ，９ｂを有し、モールド
９ｄを施した酸化亜鉛素子９の片側電極９ａにバネ１５
を取り付け、導体１１に溝１１ａを設け、両者を組合せ
固定する。または、図４（ｂ）に示すように、酸化亜鉛
素子９の片側電極９ａに溝９ｃを設け、導体１１に設け
たボルト５ａで締め付け固定する。また、酸化亜鉛素子
９の電極９ｂと接触するフランジ２ａの表面には導伝塗
料９ｅを施す。このようにすると、酸化亜鉛素子９のず
れを防ぎ、電気的導通もよくなる。また、フランジ２ａ
に取り付ける酸化亜鉛素子９の取り付け個数は必要に応
じて複数個取り付ける。取り付け構成は、図５（ａ）に
示すように、スタッドボルト５，５間に導体１１を渡
し、その間のスタッドボルト５近くに酸化亜鉛素子９を
取り付ける。また、図５（ｂ）に示すように、個々のス
タッドボルト５に導体１１を取り付け、酸化亜鉛素子９
を固定する。あるいは、図５（ｃ）に示すように、ドー
ナツ型の酸化亜鉛素子９を用いた場合、円板状の導体１
１で複数のスタッド５に酸化亜鉛素子９を固定する。こ
のようにすると、絶縁されたフランジ１ａ，２ａ間に簡
単に酸化亜鉛素子９が取り付けられ、従来のような接続
導体によるインダクタンスの影響が解消される。従っ
て、図６に示すように、金属容器１に急峻波サージIIが
誘導した場合、酸化亜鉛素子９によってサージを吸収
し、フランジ１ａ，２ａ間の電圧は酸化亜鉛素子９の制
限電圧IVとなり、絶縁部材６の沿面破壊電圧Ｉ以下に抑
えることが出来る。

【００１０】本発明の他の実施例を図８〜図１１により
説明する。

【００１１】図８は本実施例の絶縁ワッシャを使用して
いる側のフランジのボルト部を示す。絶縁スペーサ３を
挾むように金属性のフランジ２ａをボルト５で締結して
いる。スペーサ３にはシンブル１２を設け、スタッドボ
ルト５をねじこんであり、フランジ２ａのボルト穴１３
に絶縁パイプ１４を挿入している。絶縁パイプ１４は、
非直線抵抗体１７の長さよりも長く形成しており、ボル
ト５と非直線抵抗体１７との間の絶縁を確保するように
している。絶縁パイプ１４の外側に皿バネ１５，中空円
板電極１６，非直線抵抗体１７，中空円板電極１８に差
し込む。皿バネ１５とフランジ２ａの接触面は導通を確
保し、かつ腐蝕防止用として導伝塗料を施している。中
空円板電極１８に金属ワッシャ７を当て、非直線抵抗体
１７の周囲に絶縁ワッシャ１９を設け、シールワッシャ
２０を介して金属ナット８によりボルト５を締結する。
このため、締結力は絶縁ワッシャ１９にかかり、非直線
抵抗体１７に余分な力はかからないようになっている。
このため、皿バネ１５のバネ力により非直線抵抗体１７
とフランジ２ａならびに金属ワッシャ７の接触力，導電
性を確保している。絶縁ワッシャ１９の外側はエポキシ
樹脂でコーキング２１を行い、絶縁ワッシャ１９の内部
に水分が入らないようにしている。また、非直線抵抗体
１７の周りに液体パッキングを注入することにより水分
の混入を阻止できる効果がある。

【００１２】このような非直線抵抗体１７を有するボル
ト部を絶縁フランジの複数個の締結ボルトの内、例えば
２から８程度の箇所にほぼ等間隔で設ける。

【００１３】非直線抵抗体として非直線特性が非常に優
れたものが好ましく、かつキャパシタンスが大きい方が
効果が大きい。この条件を満足する例として酸化亜鉛素
子が適切であり、非直線指数が３０〜５０（電流＝(電
圧)^αのαのことをいう）であり、比誘電率が１０００
に近いからである。すなわち、非直線指数が３０〜５０
と大きい値に設定すると、過電圧抑制効果が大きく、か
つ比誘電率が１０００近くに大きい値で設定すると急峻
波に対する過電圧抑制効果が大きくなる。特に、ビスマ
ス系よりもキャパシタンスのより大きいプラセオジュウ
ム系の酸化亜鉛素子が有利である。

【００１４】例えば、酸化亜鉛素子の制限電圧は絶縁ワ
ッシャ１９などの絶縁強度以下になるように選定され
る。すなわち、絶縁ワッシャ１９などの被絶縁物の極く
近くにサージ電圧抑制用の酸化亜鉛素子を設けているの
で、急峻波に対しても電圧抑制の機能を十分発揮でき、
絶縁的にも、機械的にも協調のとれた絶縁フランジとな
る。

【００１５】図９は非直線抵抗特性に優れた酸化亜鉛素
子を用いた場合の電圧抑制効果の試験結果例を示し、断
路器サージが発生した場合のフランジ間サージ電圧の試
験結果である。再点弧時断路器極間電圧が２pu(１puは
対地電圧波高値のことをいう)においてフランジ間サー
ジ電圧抑制効果は９０％程度見られる。

【００１６】本実施例によれば、非直線抵抗体により絶
縁フランジにかかるサージ電圧を効率良く所定の値に抑
制でき、非直線抵抗体には余分な締結力がかからないよ
うにすることができ、電気的にも、機械的にも信頼性が
高くなる。又、効率の良い、作業性にも富んだ、コンパ
クトな絶縁フランジ間のサージ電圧抑制装置を有するガ
ス母線を提供できる効果がある。

【００１７】図１０は他の変形例を示す。非直線抵抗体
１７を囲むようにドーナツ状絶縁ワッシャ２２，２３を
内側，外側に設けた。この場合、非直線抵抗体１７を大
きくでき、キャパシタンスを大きくできるのでサージ抑
制効果が大きくなる利点がある。また、非直線抵抗体１
７が絶縁ワッシャ２２，２３で囲まれているので絶縁性
の確保がより十分になる効果がある。

【００１８】図１１は他の変形例である。非直線抵抗体
１７と対向するボルトに絶縁被覆２４を施した。絶縁被
覆２４を弾力性のある材質に選定できるので非直線抵抗
体１７を衝撃から保護できる効果がある。

【００１９】また、図８において、金属ワッシャ７の非
直線抵抗体１７側に凸部を設け、絶縁ワッシャ１９が非
直線抵抗体１７に接触しないようにすることもできる。
この場合、外部からの機械的衝撃力は非直線抵抗体１７
に直接伝達されないので信頼性が向上する効果がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ガス絶縁開閉装置の絶
縁区分において、絶縁されたスタッドボルトに設けた導
体とフランジ間に酸化亜鉛素子を直付けすることによ
り、金属容器に誘導した急峻波サージを吸収し、絶縁部
の沿面絶縁破壊を防ぎ得るガス絶縁開閉装置を提供でき
る。

【００２１】又、非直線抵抗体をフランジ締結用ボルト
部のフランジ面とボルト用金属ワッシャとの間の絶縁ワ
ッシャ内側に設けることにより、絶縁フランジにかかる
サージ電圧を効率良く抑制でき、非直線抵抗体には余分
な締結力がかからないようにすることができるため、電
気的にも、機械的にも信頼性の高い、作業性にも富ん
だ、コンパクトな絶縁フランジ間のサージ電圧抑制装置
を有するガス母線を提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による金属容器フランジ部の
縦断面図である。

【図２】本実施例による金属容器フランジ部の縦断面図
である。

【図３】本実施例による金属容器フランジ部の縦断面図
である。

【図４】本実施例による酸化亜鉛素子取付け断面図であ
る。

【図５】本実施例による金属容器フランジ部の側面図で
ある。

【図６】本実施例の性能を説明するための特性図であ
る。

【図７】ガス絶縁開閉装置の絶縁区分の断面図である。

【図８】本発明の他の実施例によるガス母線の絶縁フラ
ンジボルト部断面図である。

【図９】再点弧時断路器極間電圧とフランジ間サージ電
圧の関係を示す図である。

【図１０】変形例の絶縁フランジボルト部断面図であ
る。

【図１１】他の変形例の絶縁フランジボルト部断面図で
ある。

【符号の説明】

１，２…金属容器、１ａ，２ａ…フランジ、３…絶縁ス
ペーサ、５…スタッドボルト、６…絶縁部材、７…金属
ワッシャ、８…金属ナット、９…酸化亜鉛素子、１１…
導体、１２…シンブル、１３…ボルト穴、１４…絶縁パ
イプ、１５…皿バネ、１６…中空円板電極、１７…非直
線抵抗体、１８…中空円板電極、１９，２２，２３…絶
縁ワッシャ、２０…シールワッシャ、２１…コーキン
グ、２４…絶縁被覆。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 斌 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 小沢 淳 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 日立エンジニアリングコンサルティング株 式会社内 (72)発明者 進藤 勝二 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 遠藤 奎将 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁ガスを封入した金属容器内に高圧導体
   を支持するための絶縁スペーサと、前記金属容器内に絶
   縁区分を設けた絶縁フランジ部を備え、前記絶縁フラン
   ジ部のスタッドボルト端部に導体をフランジ面と平行に
   取り付け、前記導体とフランジ間に非直線抵抗体を挾み
   込むように設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 【請求項２】絶縁ガスを封入した金属容器内に高圧導体
   を支持する絶縁スペーサと、前記金属容器を前記絶縁ス
   ペーサを介して接続したガス絶縁開閉装置において、前
   記金属容器のフランジ面とボルト用金属ワッシャとの間
   に絶縁ワッシャと並置して非直線抵抗体を設けたことを
   特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】前記非直線抵抗体がドーナツ状であって、
   絶縁パイプでカバーされたボルト周囲に設け、該非直線
   抵抗体にクッション兼導通用バネを設けた請求項２に記
   載のガス絶縁開閉装置。
4. 【請求項４】前記非直線抵抗体の上面または／および下
   面に薄い電極を設け、もしくは前記非直線抵抗体と導通
   させるフランジ面に導伝塗料を施した請求項１又は２に
   記載のガス絶縁開閉装置。
5. 【請求項５】前記絶縁ワッシャ外側をエポキシ樹脂でコ
   ーキングしたもしくは前記非直線抵抗体をモールドした
   請求項１〜４のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
6. 【請求項６】前記非直線抵抗体が酸化亜鉛素子，ビスマ
   ス系酸化亜鉛素子もしくはプラセオジュム系酸化亜鉛素
   子で形成されている請求項１又は２に記載のガス絶縁開
   閉装置。
7. 【請求項７】前記非直線抵抗体の非直線指数が３０〜５
   ０程度以上、比誘電率が１０００程度以上である請求項
   １又は２に記載のガス絶縁開閉装置。
8. 【請求項８】前記導体と前記絶縁フランジ間に設ける前
   記非直線抵抗体は、前記スタッドボルトの周りにドーナ
   ツ型に配置する請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。