CN102057548B - 气体绝缘电气设备用绝缘间隔件 - Google Patents

Abstract

要求一种气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，其中，可靠性高，结构也简单，可经济地制造。本发明的绝缘间隔件(10)包括埋入有中心导体(12)的成型绝缘体(11)，该成型绝缘体(11)部分设置于金属容器(1，2)的法兰(1A，2A)之间，通过多个紧固贯通螺栓(5)连接固定。该绝缘间隔件(10)设置薄壁部(11A)，其外周侧短于上述法兰(1A，2A)尺寸，并且一个侧面薄而呈环状成型，在成型绝缘体(11)的薄壁部(11A)中，嵌合设置截面呈L状的环状金属件(14)，其限制法兰(1A，2A)之间的尺寸，并且形成金属容器(1，2)之间的电流通路，通过多个连接螺栓(15)固定环状金属件(14)和成型绝缘体(11)的薄壁部(11A)。

Description

气体绝缘电气设备用绝缘间隔件

技术领域

本发明涉及气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，本发明特别是涉及设置于金属容器之间的连接部的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件。

背景技术

一般，在气体绝缘开闭装置(下面简称为“GIS”)等的气体绝缘电气设备中，在构成接地的圆筒状的金属容器的连接部的法兰之间，设置绝缘间隔件，将其连接，进行气体分隔，在各金属容器内部，按照0.4～0.6MPa程度的高压，密封SF6气体等的绝缘气体。

GIS由接纳于金属容器内的隔断器，断路器，接地开闭器，以及母线等的相应设备构成，各设备之间按照考虑了运用绝缘气体的处理时间的适合的间距而进行气体分隔，由此，通过绝缘间隔件，对气体进行分隔进行密封。

通常，绝缘间隔件在满足绝缘性能的同时，也必须要具有封闭高压气体的机械强度，因此，主要采用氧化铝填充的环氧材料，硅石填充的环氧树脂材料。另外，由于绝缘间隔件的径向的尺寸小，故采用按照减小绝缘物的沿面方向的电场的方式，一侧膨胀，相反侧下凹的凹凸形状的称为所谓的锥形间隔件的类型，或没有凹凸形状的称为所谓的盘状间隔件的类型。

例如，在JP特开平3-124210号文献(专利文献1)中，记载有在金属容器的法兰之间设置而连接的锥形间隔件型的绝缘间隔件。在该绝缘间隔件中，在由构成间隔件主体的成型绝缘体的中间部，支承高电压导体，另外，在成型绝缘体的外周部，设置环状金属件。另外，在绝缘间隔件设置于金属容器的法兰之间，通过紧固贯通螺栓而连接固定时，环状金属件承受连接时的紧固力，防止成型绝缘体的开裂。成型绝缘体的部分通过环状金属件和按压件夹持，固定于金属容器的法兰之间。

另外，例如，在JP特开平2007-14070号文献(专利文献2)中，记载有盘状间隔件型的绝缘间隔件。该专利文献2的绝缘间隔件按照下述方式构成，该方式为：在中心部埋入中心导体，在外周部设置多个埋入金属件。该绝缘间隔件灵活使用埋入金属件，通过螺栓而固定于金属制的环状法兰上，仅仅环状法兰的部分设置于金属容器的法兰之间，通过紧固贯通螺栓而连接固定。

在上述专利文献1的绝缘间隔件中，在通过紧固贯通螺栓而连接固定于金属容器的法兰之间时，可通过环状金属件，承受连接时的紧固力。但是，由于形成通过环状金属件和按压件，夹持绝缘间隔件的成型绝缘体的部分的结构，故多个紧固贯通螺栓的紧固力不均匀，因紧固贯通螺栓中的规定转矩以上的过度的紧固力，成型绝缘体的部分具有开裂的危险。

如果绝缘间隔件的成型绝缘体产生开裂，则密封于气体绝缘电气设备的金属容器内的绝缘气体泄漏，最终导致绝缘破坏事故，或在极端的场合，因急剧的绝缘气体的释放，产生***事故，气体绝缘电气设备的可靠性降低。为了避免该情况，改变绝缘间隔件的作为主要部的成型绝缘体的形状，增加厚度，使成型绝缘体的强度增强，另外，必须要求花费环状金属件和按压件的配置等的工夫，但是，具有无法经济地制作绝缘间隔件的问题。

此外，由于在上述专利文献2的绝缘间隔件中，通过螺栓而固定于金属制的环状法兰上，故为了维持气体绝缘电气设备的绝缘可靠性，故具有必须按照环状法兰的尺寸，加大金属容器，无法经济地制作气体绝缘电气设备的问题。

本发明的目的在于提供一种气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，该绝缘间隔件可靠性高，另外结构简单，可经济地制作。

发明内容

本发明的特征在于中心导体埋入成型绝缘体中的绝缘间隔件在上述成型绝缘体的外周部，借助金属件设置于金属容器的法兰之间，通过多个紧固贯通螺栓，将上述法兰之间连接固定，此时上述绝缘间隔件设置薄壁部，其外周侧短于上述法兰尺寸，并且一个侧面薄而呈环状成型，在上述薄壁部，嵌合设置截面呈L状的环状金属件，其限制法兰之间的尺寸，并且形成上述金属容器之间的电流通路，通过多个连接螺栓，固定上述环状金属件和成型绝缘体的薄壁部。

最好，在上述成型绝缘体的薄壁部，形成U状的多个缺口槽，其使上述紧固贯通螺栓通过。

此外，最好，上述各连接螺栓按照基本相同的间距，设置于上述环状金属件的内侧平坦部。

发明的效果

如果像本发明那样，构成气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，分别制作具有薄壁部的成型绝缘体和截面呈L状的环状金属件，在成型绝缘体的薄壁部，设置环状金属件，通过连接螺栓而成一体固定的绝缘间隔件可设置于金属容器的法兰之间，通过多个紧固贯通螺栓而连接固定。由此，可通过绝缘间隔件的成型绝缘体的部分，良好地维持金属容器的气体分隔的气密性能，同时由于环状金属件兼作将金属容器之间连接的连接导体，也可确保循环电流的电流通路，可经济地制作可靠性高的绝缘间隔件。

附图说明

图1为表示作为本发明的一个实施例的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的装配使用状态的外观结构的纵向剖视图；

图2为表示在另一位置将图1的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件剖开的装配使用状态的外观结构纵向剖视图；

图3为将图1所示的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的端部放大的分解图；

图4为表示图1的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的装配状态的侧视图；

图5为以分解方式表示图2的侧视图；

图6为图2的分解立体图；

图7为表示采用本发明的三相共箱型的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的装配状态的侧视图；

图8为表示本发明的另一实施例的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的装配使用状态的外观结构纵向剖视图；

图9为表示图8的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件的装配状态的侧视图。

具体实施方式

本发明的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件包括埋入中心导体的成型绝缘体。绝缘间隔件按照在成型绝缘体的外周部上介设金属件的方式，设置于金属容器的法兰之间，通过多个紧固贯通螺栓而连接固定。这样，在绝缘间隔件中，设置有薄壁部，其成型绝缘体的外周侧短于上述法兰尺寸，一个侧面较薄而呈环状成型。在该薄壁部上，嵌合而设置截面呈L状的环状金属件，其限制法兰之间的尺寸，并且形成金属容器之间的电流通路，环状金属件和成型绝缘体的薄壁部通过多个连接螺栓而固定。

(实施例1)

下面通过图1～图6，对本发明的一个实施例的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件进行说明。在图1和图2所示的实施例中，在采用本发明的绝缘间隔件10中，在内部设置高电压的通电导体3，4，并且以气体分隔方式将密封有SF6气体等的绝缘气体的圆筒状的金属容器1，2连接，由此，设置于法兰1A，2A之间。

绝缘间隔件10包括成型绝缘体11，其采用环氧树脂等的热硬化树脂而成型；埋入其内部的中心导体12，该中心导体12与各通电导体3，4连接。设置该绝缘间隔件10的金属容器1，2的法兰1A，2A之间像图2所示的那样，通过多个称为大头螺栓的紧固贯通螺栓5和螺母6，以规定的紧固力而紧固，实现连接固定。

成型绝缘体11按照外周端面部夹持于法兰1A，2A之间的方式设置，在通过紧固贯通螺栓5和螺母6紧固而固定时，由于维持绝缘间隔件10部分的气体密封，故在形成于成型绝缘体11的两个面，或各法兰1A，2A之间的槽内，设置密封环13。

构成绝缘间隔件10的主要部分的成型绝缘体11设置薄壁部11A，其中，按照其外周端部短于各法兰1A，2A的尺寸的方式形成，此外，如图3所示，成型绝缘体11的一个侧面(图1和图2的右侧的侧面)的厚度小，该薄壁部11A呈环状成型。在该成型绝缘体11的薄壁部11A，设置截面呈L状的环状金属件14，通过环状金属件14的自由端，覆盖尺寸短的成型绝缘体11的外周端面。

通过形成该结构，在金属容器1，2的法兰1A，2A之间设置绝缘间隔件10，通过紧固贯通螺栓5和螺母6，连接固定时，通过嵌合设置于薄壁部11A的L状的环状金属件14，如图1和图2的例子所示，按照设置于形成在绝缘间隔件10的两个面上的槽内的密封环13防止过度的变形的方式限制法兰1A，2A之间的尺寸，另外，通过环状金属件14，形成金属容器1，2之间的电流通路。

此外，从成型绝缘体11的另一侧面，将连接螺栓15拧入环状金属件14中，由此，如图3所示，将环状金属件14成一体固定于成型绝缘体11的薄壁部11A上。另外，截面呈L状的环状金属件14可通过对例如，后述那样的规定厚度的一个金属板进行切削加工，容易制作。

图3表示绝缘间隔件10的成型绝缘体11，与截面呈L状的环状金属件14的尺寸关系。在为成型绝缘体11的厚度L1时，考虑环状金属件14的配置，连接螺栓15的配置，薄壁部11A按照厚度L2成型。另外，连接螺栓15在作用过大的紧固力产生的按压力的场合，具有产生成型绝缘体11的开裂，或在成型绝缘体11中留有残留应力，伴随时间的性能的变差，从残留应力存在的部分发生开裂的危险。

为了防止该情况，使连接螺栓15的过大的按压力不发挥作用，没有螺纹槽的部分的长度L4和垫圈15A的厚度L5确定的有效长度(L4-L5)，与成型绝缘体11的薄壁部11A的厚度L2必须处于(L4-L5)≤L2的关系(在没有垫圈15A时，L4≤L2)。

在连接螺栓15的紧固固定时，连接螺栓15的有效长度(L4-L5)和成型绝缘体11的厚度L2之间的关系可满足(L4-L5)＝L2。成型绝缘体11与环状金属件14不必完全密贴而固定，即使在其之间存在微小间隙的情况下，性能上仍没有问题。由于关于绝缘性能，连接螺栓15完全与环状金属件14固定，与其导通，故将连接螺栓15电连接，这样，也没有绝缘降低的危险。

另外，对于金属容器1，2之间的气体分隔的维持，由于法兰1A，2A和成型绝缘体11通过密封环13而保持气密，故如果对成型绝缘体11的厚度和环状金属件14的厚度进行管理，则可确保气密维持的性能。例如，适用于JIS规格的高气压气密的密封环(P300)的变形量在1.3～1.7mm的范围内。由此，如果成型绝缘体11的厚度L1和环状金属件14的厚度L3的差考虑两个接触面，按照0＜(L3-1)≤0.2mm的公差而管理，在从密封环13的变形量而考虑时，可充分地维持气密性。

该成型绝缘体11的厚度L1，与设置于薄壁部11A中，并且覆盖成型绝缘体11的端面的环状金属件14的自由端侧的厚度L3按照上述基本相等的尺寸关系形成。由此，如图2所示，环状金属件14固定于成型绝缘体11的薄壁部11A上的绝缘间隔件10设置于法兰1A，2A之间，***紧固贯通螺栓5，通过螺母6而紧固，由此成一体固定，此时，环状金属件14和金属容器1，2的法兰1A，2A完全密贴地固定。

其结果是，在环状金属件14和金属容器1，2的法兰1A，2A之间，形成以非常小的例如，1mΩ以下的接触电阻而连接的电流通路。由此，在气体绝缘设备的通常的运转中，在数千A的商用额定电流流过通电导体3，4时，按照抵消因商用额定电流而产生的磁通的方式，其程度与流过通电导体3，4的电流相同的循环电流可流过通过环状金属件14而电连接的金属容器1，2。

因此，通过绝缘间隔件10的简单结构的变更，如图3所示，适当地管理成型绝缘体11的厚度L1和环状金属件14的厚度L3，由此，可维持金属容器1，2的气体分隔的气密性能，并且在绝缘间隔件10的连接固定时，还可确保循环电流的电流通路，由此，可经济地制作可靠性高，简单结构的绝缘间隔件10。

像图4所示的那样，形成下述的绝缘间隔件10的方案，其中，成型绝缘体11和截面呈L状的环状金属件14通过以规定间距而设置的多个(在图4中，在环状金属件14的内侧平坦部上，以120度的基本等间距而设置的3个)的连接螺栓15而紧固，成一体固定，两者不分离。

在绝缘间隔件10的制作中，像图5那样，将成型绝缘体11和环状金属件14的相应部件分离，对其制作，如图6所示，将它们两者嵌合，然后，如图4所示，通过多个连接螺栓15而成一体固定，此时，可容易构成。

像图5所示的那样，在L状的环状金属件14中，在与成型绝缘体11的薄壁部11A接触的内侧平坦部，分别以预定的规定间距而形成用于使紧固贯通螺栓5通过的螺栓孔14A，与连接螺栓15用的螺栓孔14B。另外，同样，在成型绝缘体11的薄壁部11A，形成紧固贯通螺栓5用的螺栓孔11B，以及连接螺栓15用的螺栓孔11C。另外，在螺栓孔11C的部分中，由于连接螺栓15的头部接纳于成型绝缘体11的尺寸的内部，故形成接纳座11D。

由于本发明所采用的L状的环状金属件14为1个，成一体构成，故厚度的公差管理不严，这样不必要求环状金属件14的过大的加工精度，制作的环状金属件14的不良率也可较小，可经济地制作。为此，可提供低价格的绝缘间隔件。

另外，在考虑绝缘间隔件10的安装时所施加的意外冲击的场合，如果连接螺栓15的垫圈15A采用可吸收冲击的特氟隆(Teflon)(注册商标)，橡胶件等的柔软的缓冲材料，则抵抗间隔件开裂的安全性增加。另外，同样在成型绝缘体11和环状金属件14之间，可***缓冲件。在此场合，由于通过连接螺栓15的紧固，缓冲件的厚度变小，故考虑薄时的实际的厚度L5A，按照(L4-L5)≤L2≤L4的方式调整它们的尺寸关系。

对本发明的绝缘间隔件10安装于金属容器1，2的法兰1A，2A之间，组装气体绝缘电气设备的场合进行说明。首先，由于像图1所示的那样，环状金属件14和成型绝缘体11通过连接螺栓15而成一体固定的绝缘间隔件10设置于法兰1A，2A之间，故通过多个紧固贯通螺栓5，通过设置于各紧固贯通螺栓5的两侧的螺母6而紧固，实现固定。如果像这样装配，则可形成满足绝缘性能和绝缘气体的气密性能的结构。

在上述例子中，对本发明用于单相式的绝缘间隔件10的场合进行了说明，但是，如图7所示的那样，也可简单地用于三相共箱型的绝缘间隔件10。在三相共箱型的绝缘间隔件10中，中心导体12的3个埋入成型绝缘体11中，其它的部分与单相式相同的结构，可实现相同的效果。

(实施例2)

图8和图9表示采用本发明的绝缘间隔件10的另一例子。在该绝缘间隔件10中，在成型绝缘体11的薄壁部11A，替换设置使紧固贯通螺栓5通过的多个螺栓孔的方式，而形成U状的缺口槽16。

在成型绝缘体11的薄壁部11A中开设螺栓孔的场合，为使薄壁部11A附近的机械强度充分，故必须增加该部分的厚度，在装配时万一施加冲击的场合，具有薄壁部11A开裂的危险。相对该情况，在成型绝缘体11的薄壁部11A上，形成U形的缺口槽16的场合，也没有薄壁部11A开裂的危险，可靠性也提高，可减小成型绝缘体11的整体的直径，由此，可更经济地制作绝缘间隔件10。

此外，同样对于成型绝缘体11中的接纳连接螺栓15的头部的部分，如果代替圆形锪孔的形状，而由U状的接纳座11D形成，则与上述方式相同，可抑制成型绝缘体11的薄壁部11A的机械强度的降低。

另外，在绝缘间隔件10中，在盘状间隔件的场合，两侧面构成对象，是没有问题的，但是，在锥形间隔件的场合，具有凹面和凸面，由此，还必须要求安装朝向的自由度。为了提高绝缘间隔件10的安装朝向的自由度，如果按照形成相对绝缘间隔件面的朝向而交替地设置的结构的方式对连接螺栓15的螺栓孔进行成型，则可通过1种成型绝缘体11，应对任意的安装面。

产业上的利用可能性

由于本发明的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件可用于将绝缘气体密封于金属容器的内部而构成的气体绝缘开闭装置，气体绝缘母线等的场合，故可进一步提高气体绝缘电气设备的可靠性。

Claims (3)

1. 一种气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，中心导体埋入成型绝缘体中的绝缘间隔件在上述成型绝缘体的外周部，借助金属件设置于金属容器的法兰之间，上述法兰与成型绝缘体间分别设置密封环，通过多个紧固贯通螺栓，将上述法兰之间连接固定，其特征在于，使上述绝缘间隔件厚度为L1，且上述成型绝缘体的外周侧短于上述法兰尺寸，并且在上述成型绝缘体的一个侧面设置厚度薄而呈环状成型的厚度为L2的薄壁部，在上述成型绝缘体的一个侧面的薄壁部，嵌合设置厚度为L3的截面呈L状的环状金属件，其限制法兰之间的尺寸，并且形成上述金属容器之间的电流通路，通过多个没有螺纹槽的部分的长度为L4的连接螺栓，在嵌合设置的上述环状金属件和成型绝缘体的薄壁部之间一体固定，上述连接螺栓的长度L4和垫圈的厚度L5确定的有效长度（L4－L5），与成型绝缘体11的薄壁部11A的厚度L2必须处于（L4－L5）≤L2的关系，在没有垫圈时，L4≤L2。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，其特征在于在上述成型绝缘体的薄壁部，形成U状的多个缺口槽，其使上述紧固贯通螺栓通过。

3.根据权利要求1所述的气体绝缘电气设备用绝缘间隔件，其特征在于上述各连接螺栓按照基本相同的间距，设置于上述环状金属件的内侧平坦部。

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