JP2007129851A - ガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸長を抑え、小型軽量化を図ったガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造を提供する。
【解決手段】絶縁性ガスを封入したガス絶縁開閉装置１６側の接続部容器１と、絶縁油を封入した油入変圧器１７側の接続部容器２間に、絶縁性ガスと絶縁油を区分する１枚のコーン形絶縁スペーサ３を配置すると共に、このコーン形絶縁スペーサ３は円錐形状またはこれに類する断面形状で片側を凸面、また他側を凹面とし、凸面側がガス絶縁開閉装置１６側、また凹面側が油入変圧器１７側となるように配置し、このコーン形絶縁スペーサ３の中心部に、ガス絶縁開閉装置１６側の主回路導体８と油入変圧器１７の主回路導体である可撓性導体６に接続する埋め込み導体４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、変電所に設置したガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造に関する。

変電所に設置したガス絶縁開閉装置は絶縁性ガスを封入した密閉容器内に主回路導体を配置して構成され、一方、油入変圧器は絶縁油を封入した密閉容器内に構成され、両者の接続構造として、例えば、油入変圧器の高電圧出力側を油入変圧器の側面に水平に取り付けられたガス油型ブッシングを使用してガス絶縁開閉装置に接続している。しかしながら、このガス油型ブッシングを用いると軸長が大きくなり、敷地面積の縮小化や機器の小形軽量化の妨げとなっていた。そこで、ガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造として、絶縁性ガスと絶縁油との圧力差による漏れを防止するためにガス絶縁開閉装置と油入変圧器間に２枚の絶縁スペーサで区分した中間室を形成したもの（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３を参照）や、コーン形絶縁スペーサを用いて絶縁性ガスと絶縁油を区分するもの（例えば、特許文献４を参照）が知られている。
特開昭５７−９７３０６号公報 特開昭５７−９７３０７号公報 特開昭５７−９７３０８号公報 特開平１１−２１５６３０号公報

しかしながら、従来のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、両者間に中間室を形成するため２枚の絶縁スペーサが必要となり、この中間室によってガス絶縁開閉装置と油入変圧器間の軸長が増大して敷地面積の縮小化や機器の小形軽量化が困難となっていた。これに対して、コーン形絶縁スペーサを用いたガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造では、軸長を縮小することができるが、絶縁油の許容電界が０．５ＭＰａ程度のＳＦ_６ガスよりも低いので、絶縁性ガスと絶縁油の区画に用いるコーン形絶縁スペーサの直径を通常の絶縁性ガス中で使用する絶縁スペーサよりも大きくしなければならず、結局、同部の小型軽量化には限界があった。

本発明の目的は、軸長を抑え、小型軽量化を図ったガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造を提供することにある。

上述の目的を達成するために本発明は、密閉容器内に絶縁性ガスを封入して構成したガス絶縁開閉装置側の接続部容器と、他の密閉容器内に絶縁油を封入して構成した油入変圧器側の接続部容器との間に、絶縁性ガスと絶縁油を区分する絶縁スペーサを設けたガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造において、前記絶縁スペーサは片側に凸面、他側に凹面を有するコーン形絶縁スペーサとし前記両接続部容器間に１枚だけ設け、前記コーン形絶縁スペーサの凸面側で絶縁性ガスを区分し凹面側で絶縁油を区分したことを特徴とする。

また請求項２に記載の本発明は、前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の主回路導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、この埋め込み導体は、前記凹面側に露出する部分の径を前記凸面側に露出する部分の径より小さくしたことを特徴とする。

さらに請求項３に記載の本発明は、前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の主回路導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、この埋め込み導体の前記凹面側に、前記凸面側に貫通しない凹部を形成し、この凹部内に前記埋め込み導体と前記油入変圧側の主回路導体間を接続する中間導体の少なくとも軸方向の一部を挿入して配置したことを特徴とする。

さらに請求項４に記載の本発明は、前記凹部内に、前記埋め込み導体と前記中間導体間を電気的に接続する接続用コンタクトを配置したことを特徴とする。

さらに請求項５に記載の本発明は、前記油入変圧器側の接続部容器の軸方向長をＬ、また半径ｒとすると、０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０としたことを特徴とする。

さらに請求項６に記載の本発明は、前記油入変圧器は、前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体に接続する可撓性導体を有して構成し、前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の可撓性導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、前記可撓性導体における前記ガス絶縁開閉装置側の端部を前記埋め込み導体に電気的に接続すると共に、機械的に支持したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。

本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、凹面側では電界の最大値を低くし、また沿面方向成分の電界の最大値をかなり低くすることができ、これによってガス絶縁開閉装置と油入変圧器間を接続する接続構造の接続部容器の径を小さくすることができる。またガス絶縁開閉装置側の接続部容器と油入変圧器側の接続部容器との間には、１枚のコーン形絶縁スペーサが存在するだけであるから、同接続構造の軸方向長を従来のガス油ブッシングを使用した場合に比べて大幅に縮小することができる。

また請求項２に記載の本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、油入変圧器側に位置する埋め込み導体の外径を、ガス絶縁開閉装置側よりも小さくしているため、冷却性能が絶縁性ガスよりも高い油入変圧側の接続部容器内の絶縁油で絶縁されたにコーン形絶縁スペーサの沿面絶縁距離を長くすることができ、絶縁耐力の向上を図ることができる。また、油入変圧器側に位置する埋め込み導体の外径を小さくしているため、接続部の外周部に通常配置される電界緩和用シールドの径も小さくすることができ、接続部容器の径を小さくしてガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造の小型化が可能となる。

さらに請求項３に記載の本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、ガス絶縁開閉装置側の接続部容器内に貫通しない凹部を形成し、この凹部内で埋め込み導体と中間導体間の電気的な接続を行うようにしているため、凹部の軸長に相当する分だけ接続部容器の軸長をさらに短縮することができるようになり、接続構造を一層縮小化することができる。

さらに請求項４に記載の本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、凹部内に埋め込み導体と中間導体を接続する接続用コンタクトを収納して配置したため、凹部の軸長に相当する分だけ接続部容器の軸長をさらに短縮することができると共に、接続部容器の径および軸長が縮小されても埋め込み導体と中間導体間の電気的な接続作業が容易になる。

さらに請求項５に記載の本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、油入変圧器側の接続部容器の軸長をＬ、半径をｒとしたとき、０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０とし、その凸面側を油入変圧器側に向けてコーン形絶縁スペーサを取り付けることによって、絶縁油の対流に乗って絶縁油内の微小異物が埋め込み導体近傍のコーン形絶縁スペーサの表面に飛来するほど油入変圧器の接続部容器の軸長を短縮したときに生じる新たな課題に対しても、コーン形絶縁スペーサの凹面側の絶縁耐圧を向上させて同接続構造の径方向および軸方向の縮小化が同時に可能となる。

さらに請求項６に記載の本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造は、変圧器の密閉容器に形成した接続部容器の長さを抑えて１枚の絶縁スペーサで絶縁性ガスと絶縁油を区分するようにしたため、変圧器側の可撓性導体の自由端側を絶縁スペーサの埋め込み導体で支持することができるようになり、同部の構成を簡素にすることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１８および図１９は、本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造を示す平面図および正面図である。
絶縁性ガスを封入した密閉容器内に主回路導体を収納したガス絶縁開閉装置１６は、二重主母線２１ａ，２１ｂにそれぞれ断路器を介して遮断器２２の一端を接続し、遮断器２２の他端に断路器を介して送電線に接続したブッシング２３を有してライン側ユニット、二重主母線２１ａ，２１ｂに変圧器側遮断器２４の一端を接続し、他端側に必要に応じて設けた避雷器２５を有する変圧器側ユニットなどを有して構成しており、各部は絶縁性ガスを封入した密閉容器内に各機器の主回路導体を絶縁スペーサやその他の絶縁支持物などによって密閉容器から電気的に絶縁した状態で支持している。密閉容器内に封入する絶縁性ガスとしては、ＳＦ_６ガス、空気、窒素、フッ素系ガス、Ｎ_２／Ｏ_２混合ガス、負性ガスを含んだ混合ガスなどが使用されている。一方、油入変圧器１７は、コイル等を配置した密閉容器内に鉱油、シリコーン油、菜種油などの植物油、合成エステル油、ＰＦＣ、純水、液体窒素、液体ヘリウムなどを封入して構成している。上述した変圧器側遮断器２４の他端側は接続部容器１が連結され、このガス絶縁開閉装置１６側の接続部容器１と、油入変圧器１７側の接続部容器２とが詳細を後述するコーン形絶縁スペーサ３を介して接続されている。接続部容器１および接続部容器２は、ほぼ同一外径で形成され、両者間に配置したコーン形絶縁スペーサ３によってガス絶縁開閉装置１６側の絶縁性ガスと油入変圧器１７側の絶縁油が区分されている。

図１は、上述したガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造の要部断面図である。
絶縁性ガスと絶縁油を区分するコーン形絶縁スペーサ３は、円錐形状またはこれに類する断面形状で片側が凸面に、また他側が凹面になっており、凸面側がガス絶縁開閉装置１６側に、また凹面側が油入変圧器１７側に面している。このコーン形絶縁スペーサ３の中心部には埋め込み導体４が一体的に設けられ、埋め込み導体４の一端は接触子９を介してガス絶縁開閉装置１６側の主回路導体８に接続され、その他端は油入変圧器１７の主回路導体である可撓性導体６に接続されている。

接続部容器２にコーン形絶縁スペーサ３を取り付けた後、接続部容器２内に作業者が入り、油入変圧器の可撓性導体６を埋め込み導体４に電気的および機械的に接続し、その後、埋め込み導体４および可撓性導体６の外周側に絶縁紙１０を幾重にも巻き付けている。この巻き付け作業後、接続部容器２側の内部を真空引きしてから油入変圧器の密閉容器および接続部容器２内に絶縁油を封入しており、これによって気泡を生じることなく絶縁紙１０に絶縁油を効果的に含浸させて絶縁耐力の向上を図っている。絶縁紙１０の代わりに絶縁フィルムを用いても良い。

上述した接続構造において、図２に示すように接続部容器１内に絶縁性ガスとしてのＳＦ_６ガスを封入し、接続部容器２内に絶縁油としての鉱油を封入した場合のコーン形絶縁スペーサ３の凸面側および凹面側表面の電界分布を図３および図４に示しており、両図において、縦軸はコーン形絶縁スペーサ３の凸面側表面の電界の最大値で規格化している。

実線で示した電界分布について見ると、図４に示した凹面側の電界分布特性１４ｂの最大値が０．９０であり、図３に示した凸面側の電界分布特性１４ａの最大値１．００よりも約１０％低い。一方、点線で示した沿面方向成分の電界分布について見ると、図４に示した凹面側の沿面方向成分電界分布特性１５ｂの最大値が０．８３であり、図３に示した凸面側の沿面方向成分電界分布特性１５ａの最大値０．５９よりも約６０％高くなっている。

従って、コーン形絶縁スペーサ３の表面が清浄である場合、絶縁耐力は電界の最大値に依存し、凸面側の方が凹面側よりも約１０％低くなる。一方、コーン形絶縁スペーサ３の表面に微小な異物が付着した場合、絶縁耐力は沿面方向成分の電界値に依存し、凹面側の方が凸面側よりも約６０％低くなるが、その値は０．８３である。しかし、実際のガス絶縁開閉装置および油入変圧器において、絶縁性ガスおよび絶縁油中の異物を全く無くすことは困難であり、微小な異物付着時の絶縁耐力で機器の大きさおよび絶縁信頼性を決定するのが現実的である。そのため、コーン形絶縁スペーサ３の沿面方向成分の電界を低減することができれば機器の小形化が図れることになる。ここで、沿面方向成分の電界の最大値は凸面側が０．５９であるのに対して凹面側が０．８３であることについて、接続部容器１および接続部容器２内に封入する絶縁媒体をいろいろ変えた場合と比較して説明する。

先ず上述した接続構造において、図５に示すように接続部容器１および接続部容器２内にそれぞれ絶縁性ガスとしてＳＦ_６ガスを封入した場合のコーン形絶縁スペーサ３の凸面側および凹面側表面の電界分布を図６および図７に示しており、両図において、縦軸は先程と同様にコーン形絶縁スペーサ３の凸面側表面の電界の最大値で規格化している。

コーン形絶縁スペーサ３における表面の電界分布について見ると、先の場合と同様に図７に示した凹面側の電界分布特性１４ｆの最大値が０．９０であり、図６に示した凸面側の電界分布特性１４ｅの最大値１．００よりも約１０％低い。これに対して沿面方向成分の電界分布は、点線で示す沿面方向成分電界分布特性１５ｆのように図７に示した凹面側では曲率が最も小さな窪み３ａ付近で最大値０．８３であり、図６に示した凸面側の沿面方向成分電界分布特性１５ｅの最大値０．５９よりも約４０％高い。しかしながら、これを図２〜図４に示した沿面方向成分電界分布特性１５ａ，１５ｂの最大値と比較すると、図４に示した凹面側では０．８１であったのに対して、図７に示した凹面側では０．８３となっており、約５％の差が生じている。つまり、図２に示したように接続部容器１内に絶縁性ガスとしてのＳＦ_６ガスを封入し、接続部容器２内に絶縁油としての鉱油を封入した方が、コーン形絶縁スペーサ３における沿面方向成分の電界の最大値が低くなっていることが分かる。

また図８に示すように接続部容器１内に絶縁油として鉱油を封入し、接続部容器２内に絶縁性ガスとしてＳＦ_６ガスを封入した場合のコーン形絶縁スペーサ３の凸面側および凹面側表面の電界分布を図９および図１０に示している。

コーン形絶縁スペーサ３における表面の電界分布は、先の場合と同様に実線で示すように図１０に示した凹面側の電界分布特性１４ｄの最大値が１．１２であり、図９に示した凸面側の０．９７よりも約５％高く、埋め込み導体４の近くに移動している。これに対して沿面方向成分の電界分布は、図１０における点線の沿面方向成分電界分布特性１５ｄで示すように凹面側での最大値は曲率が最も小さな窪み３ａ付近で１．００であり、図９に示した凸面側の沿面方向成分電界分布特性１５ｃの最大値０．８１よりも約２０％高い。これを図２〜図４に示した沿面方向成分の電界の最大値と比較すると、図４に示した凹面側では０．８１であったのに対して、図１０に示した凹面側では１．００となっており、約２０％高くなっている。つまり、図２に示したように接続部容器１内に絶縁性ガスとしてのＳＦ_６ガスを封入し、接続部容器２内に絶縁油としての鉱油を封入した方が、コーン形絶縁スペーサ３における沿面方向成分の電界の最大値が低くなっていることが分かる。

このようにガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７との接続構造に、図２に示すようにコーン形絶縁スペーサ３を用いて接続部容器１内に絶縁性ガスを封入し、接続部容器２内に絶縁油を封入した場合、凸面側ではほぼ同程度の電界の最大値であるのに対して、凹面側では電界の最大値を低くし、また沿面方向成分の電界の最大値をかなり低くすることができ、これによってガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７間を接続する接続構造の接続部容器１，２の径を小さくすることができる。これとは逆に、図８に示すように接続部容器１内に絶縁油を封入し、接続部容器２内に絶縁性ガスを封入した場合、両接続部容器１，２内に絶縁性ガスを封入したときと同等の絶縁信頼性を確保するためには凹面側の電界解析の結果から少なくともコーン形絶縁スペーサ３の外径を約２０％大きくしなければならないことになる。

また図２０および図２１に示すようにガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７との接続構造にガス油ブッシング２５を使用した場合、ガス油ブッシング２６によってガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７間に大きな距離が必要となり、大きな設置面積の変電所構成となってしまう。これに対して、図１に示したように接続部容器１，２間にその凸面側を油入変圧器１７側に向けてコーン形絶縁スペーサ３を取り付けると、図１８および図１９に示すようにガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７間を近接して配置することが可能となり、変電所構成の設置面積を大幅に縮小することができる。さらに、次に説明するようにガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７間を接続する接続構造の接続部容器１，２の軸長を短縮して、全体としても一層の小型化を図ることができる。

図２２は、上述したガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造におけるコーン形絶縁スペーサ３の取り付け位置を示す要部断面図である。
コイル１２などの変圧器本体を配置した密閉容器１３には、その側部にほぼ水平に延びた接続部容器２が分岐され、この接続部容器２における分岐部から寸法Ｌ以内の所にフランジ１４ａが形成されている。ガス絶縁開閉装置側の接続部容器１にも同様のフランジ１４ｂが形成され、フランジ１４ａ，１４ｂ間にコーン形絶縁スペーサ３を介在し、図示を省略したボルトによって取り外し可能に連結している。ガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を小型化しようとして、ガス絶縁開閉装置と油入変圧器間を１枚のコーン形絶縁スペーサ３を使用して絶縁性ガスと絶縁油を区分するだけでなく、特に、油入変圧器における接続部容器２の軸長を相当短縮すると、次のような課題が生じることが分かった。

つまり、同図に示すように絶縁油は、コイル１２の発熱により温度勾配が形成されて図示のような対流が生じる。コーン形絶縁スペーサ３は、特に、油入変圧器における接続部容器２の軸長を短縮するために油入変圧器の密閉容器１３の極く近傍に位置しているため、この対流に乗って絶縁油内の微小異物が埋め込み導体４近傍のコーン形絶縁スペーサ３の表面に飛来する恐れが新たに生じてきた。これは密閉容器内への異物混入が避けられないことに付加されて新たに生じた課題である。ここでコーン形絶縁スペーサ３は、凹面側を変圧器側に向けて配置していると、図８〜図１０で説明したように凹面側で沿面方向成分の電界が最も高い部分に付着する危険があり、絶縁性能を大幅に低下させて、結局、ガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造の軸長を短縮することはできない。しかしながら、コーン形絶縁スペーサ３は、図２に示したようにその凸面側を油入変圧器側に向けて取り付けているため、沿面方向成分の電界は抑制されており、かつ、その沿面に異物が付着しづらい形状となっているため、絶縁性能の低下を抑制してガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造の軸長を短縮することができる。

上述したようにコイル１２の発熱により温度勾配が形成される絶縁油の対流によってコーン形絶縁スペーサ３の沿面に異物が付着する課題は、本発明のようにガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造の軸長を大幅に短縮した場合に新たに生じるものである。油入変圧器の密閉容器１３には水平方向に延びた分岐部である接続部容器２が設けられ、通常、ガス絶縁開閉装置側の接続部容器１とほぼ同等の径となるように設計される。ここで、接続部容器２は、図２２に示したようにこの接続部容器２の軸長をＬ、接続部容器２の径をｒとしたとき、０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０の関係を満足するように製作している。０．２＜Ｌ／２ｒは、図２４に示したようにガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造に、絶縁性ガスと絶縁油を区分する一つの絶縁スペーサ３を使用し、その凹面側を油入変圧器側に向けて配置するとき、許容異物の大きさによって決定している。またＬ／２ｒ＜２．０は、従来使用していたガス油プッシングよりも軸長を短縮するという取り組みの元に、油入変圧器の密閉容器１３内に封入した絶縁油の対流による冷却効果、特に、可撓性導体６のガス絶縁開閉装置側位置するに自由端側接続部の冷却効果、輸送制限、接続部容器２における密閉容器１３への溶接部に加わる応力などを考慮して決定している。

従って、油入変圧器１７側の接続部容器２の軸長をＬ，接続部容器２の径をｒとしたとき０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０とし、図１に示したようにその凸面側を油入変圧器側に向けてコーン形絶縁スペーサ３を取り付けることによって、同接続構造の径方向および軸方向の縮小化が同時に可能となる。この軸長Ｌは、上述したように従来のガス油ブッシングを使用した場合の油入変圧器１７側の接続部容器２の軸長以下であり、図１８および図１９に示した接続構造のようになり、図２０および図２１に示した従来の同部接続構造に比べてガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７間を近接して配置することが可能となり、変電所構成の設置面積を大幅に縮小することができる。

またコーン形絶縁スペーサ３の近傍に飛来する異物の大きさは、図２３に示すように０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０とすると飛来する異物の大きさを制限することができる。従って、油入変圧器１７の接続部容器２の望ましい軸長Ｌとしては０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０の範囲で使用すると、コーン形絶縁スペーサ３の近傍に飛来する異物の大きさを制限しながらガス絶縁開閉装置１６と油入変圧器１７との接続構造を径方向および軸方向に小型化することができる。

このように本実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造は、図２２で説明したようにその軸長を上述した課題が生じるまでに大幅に短縮することによって、油入変圧器側での対流によって生じた新たな課題に対して、図１に示したようにその凸面側を油入変圧器側に向けてコーン形絶縁スペーサ３を取り付けることによって解決することができ、同接続構造の径方向および軸方向の縮小化が同時に可能となる。

また、変圧器の密閉容器に形成した接続部容器２の長さを抑えて１枚の絶縁スペーサ３で絶縁性ガスと絶縁油を区分するようにしたため、油入変圧器側の可撓性導体６の自由端側を絶縁スペーサ３の埋め込み導体４で支持することができるようになり、同部の構成を簡素にすることができる。可撓性導体６の自由端側の支持のために他の絶縁支持部材を追加したりすることを妨げるものではないが、従来のガス油プッシングを使用していた場合のように軸長の長いガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造では、絶縁性ガスと絶縁油を区分する絶縁スペーサ３の埋め込み導体４で可撓性導体６の自由端側を支持することは不可能であった。しかし、接続部容器２の軸長短縮と、絶縁性ガスと絶縁油を区分する一枚の絶縁スペーサ３の使用によって、これが可能となり、同接続構造の構成を簡略化することができる。

図１１は、本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。
コーン形絶縁スペーサ３の凸面側を配置した接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側を配置した接続部容器１内には絶縁油を封入している。埋め込み導体４の油入変圧側にはほぼ同径の中間導体５を電気的および機械的に接続し、変圧器からの可撓性導体６との接続部分をコーン形絶縁スペーサ３の凹面側に位置した接続部容器２のフランジ１４ａよりも変圧器側に近づけている。中間導体５と可撓性導体６の接続作業の後に、同接続部を覆うように電界緩和用シールド７を取り付け、同接続部の電界を緩和している。この電界緩和用シールド７の外表面はエポキシ系樹脂もしくはフッ素系樹脂などの絶縁物１８でモールドすることにより、耐電圧の向上を図っている。また、先の実施の形態の場合のように埋め込み導体４、中間導体５および可撓性導体６の外表面に設ける絶縁物１８として、それらの外周部に巻き付けた絶縁紙や絶縁フィルムを用いたり、絶縁油中での全ての金属地肌を同様の絶縁物で覆うことにより高電圧化することも可能である。さらに、中間接続導体５と電界緩和用シールド７の間、また電界緩和用シールド７と可撓性導体６との間をプレスボードや絶縁紙で塞ぐと、長期にわたって絶縁信頼性を向上させることができる。

図１２は、本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。コーン形絶縁スペーサ３の凸面側に位置する接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側に位置する接続部容器２内には絶縁油を封入している。コーン形絶縁スペーサ３の中心部に埋め込んだ埋め込み導体４の油入変圧器側には、接触子１９を用いて中間接続導体５を接続し、中間接続導体５と可撓性導体６との接続外周に電界緩和用シールド７を取り付けている。

このように油入変圧器側での接続部に接触子１９を用いると、中間接続導体５と可撓性導体６の接続および電界緩和用シールド７の取り付け作業後に、可撓性導体６の変形を利用しながら同接続部を接続部容器２内へ挿入が可能となり、作業性を向上することができる。また油入変圧器側での接続部に接触子１９を用いると、図２２に示した油入変圧器の密閉容器１３に図示していないハンドホールを形成し、このハンドホールを利用して中間導体５を支えながらコーン形絶縁スペーサ３を接続部容器２へ取り付けることによって、中間導体５と埋め込み導体４間の接続作業を簡単に行なうことができ、作業者が密閉容器１３内に入り込んでの作業を省略することができる。これにより、接続部容器２の長手方向の長さをさらに短くでき、接続構造における据付面積を縮小化することができる。さらに、中間導体５と埋め込み導体４との接続は、中間導体５を接触子１９内に挿入するだけの作業となり、ヒューマンエラーの低減に繋がる。図１３の場合と同様に接触子１９および電界緩和用シールド７の外表面にフィラーを充填したエポキシ樹脂やフッ素系樹脂などの絶縁物を被覆してもよい。

図１３は、本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。コーン形絶縁スペーサ３の凸面側に位置する接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側に位置する接続部容器２内には絶縁油を封入している。コーン形絶縁スペーサ３の中心部に埋め込んだ埋め込み導体４の油入変圧器側には、接続部容器１側に貫通しない凹部２０を形成し、上述した中間導体５もしくは埋め込み導体４の凹部２０内にマルチコンタクトなどの接続用コンタクト１１を配置している。凹部２０内には中間導体５の一部が挿入可能であり、この挿入状態で接続用コンタクト１１により埋め込み導体４と中間導体５間の電気的な接続が完成するようにしている。

このようにコーン形絶縁スペーサ３に埋め込んだ埋め込み導体４の油入変圧器側に、ガス絶縁開閉装置側の接続部容器１内に貫通しない凹部２０を形成し、この凹部２０内で埋め込み導体４と中間導体５間の電気的な接続を行うようにすると、凹部２０の軸長に相当する分だけ接続部容器２の軸長をさらに短縮することができるようになり、接続構造を一層縮小化することができる。このとき、接続用コンタクト１１の表面は、金属の地肌もしくは亜鉛メッキとすると接触抵抗の長期安定性を図ることが可能である。このような構成の場合も、図１２で説明したように近傍に形成したハンドホールからの接続作業を行うことができるので、作業者が接続部容器２内に人って行う作業がなくなる。また、先の実施の形態の場合と同様に、電界緩和用シールド７の外表面をエポキシ樹脂やフッ素系樹脂などの絶縁物１８で被覆することにより、耐電圧を向上させて接続部容器２の軸方向長や内径を小さくすることができる。

図１４は、本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。先の実施の形態と同様にコーン形絶縁スペーサ３の凸面側に位置する接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側に位置する接続部容器２内には絶縁油を封入している。コーン形絶縁スペーサ３の中心部に埋め込んだ埋め込み導体４に特徴があり、この埋め込み導体４におけるガス絶縁開閉装置側でコーン形絶縁スペーサ３の表面から露出する部分の径と、その油入変圧器側でコーン形絶縁スペーサ３の表面から露出する部分の径とを異ならせ、油入変圧器側の径を小さくしている。

このように埋め込み導体４としては、ガス絶縁開閉装置側と油入変圧器側とでは外径を変え油入変圧器側の外径を小さくすることによって、油入変圧側の接続部容器２内の絶縁油で絶縁されたにコーン形絶縁スペーサ３の沿面絶縁距離を長くすることができ、絶縁耐力の向上を図ることができる。絶縁油の冷却性能は、一般に絶縁性ガスよりも高いため、絶縁油側に位置する埋め込み導体４の外径を絶縁性ガス側よりも細くしても発熱の問題は生じない。また、油入変圧器側に位置する埋め込み導体４の外径を小さくしているため、接続部の外周部に配置する電界緩和用シールド７の径も小さくすることができ、接続部容器２の径を小さくすることができる。通常、この電界緩和用シールド７との絶縁距離などによって接続部容器２の径が決定され、これに合わせてガス絶縁開閉装置側の接続部容器１の径が決まるが、電界緩和用シールド７および接続部容器２の径が小さくなることにより、ガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造の小型化が可能となる。先に説明したように、特に接続部容器２の軸長Ｌを規定すること合わせて、一層小型化し設置面積を縮小したガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造とすることができる。

図１５は、本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。コーン形絶縁スペーサ３は三相一括形であり、その中心部側には所定の相間絶縁距離を隔てて三相の埋め込み導体４ａ，４ｂを有している。各相はほぼ同一構成で、例えば図１３で説明した構成を採用して三相一括形としているが、他の実施の形態で説明した構成を採用して三相一括形とすることもできる。コーン形絶縁スペーサ３は各相毎に見ると、単相用と同様に片側に凸面であり、他側に凹面となっており、その凸面側が位置する接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側が位置する接続部容器２内には絶縁油を封入しており、先の実施の形態の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。またコーン形絶縁スペーサ３における三相分の埋め込み導体４ａ，４ｂは、三角形の各頂点に配置したり、水平面上に三相分を並置する構成であっても良い。

図１６は、本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図であり、図１に示したものとの同等物には同一符号を付けている。コーン形絶縁スペーサ３は、図１に示したものと同一構成であり、コーン形絶縁スペーサ３の凸面側に位置する接続部容器１内には絶縁性ガス、また凹面側に位置する接続部容器２内には絶縁油を封入している。またコーン形絶縁スペーサ３の凹面側である油入変圧器側に、埋め込み導体４とほぼ同心的に配置した少なくとも一つのほぼ筒状の絶縁バリヤ２７を設けている。ここで、可撓性導体６と絶縁バリヤ２７間の絶縁油によるギャップ長をｄ１、絶縁バリヤ２７と接続部容器２間の絶縁油によるギャップ長をｄ２とする。

絶縁油中におけるギャップ長ｄの破壊電圧は、ギャップ長ｄが短い場合、ギャップ長ｄに比例して大きくなるが、ギャップ長ｄが一定値以上になると、破壊電圧Ｖは図１７に示す特性線２８のように飽和傾向を示し、ギャップ長ｄを大きくしても破壊電圧Ｖの上昇は僅かとなる。しかし、絶縁バリヤ２７によって接続部容器２内の絶縁油をギャップ長ｄ１で分割すると、破壊電圧Ｖと総油ギャップとの関係は特性線２９のようになり、絶縁バリヤ２７を設けない場合の特性線２８よりも破壊電圧Ｖが高くなる。従って、絶縁油のギャップをギャップ長ｄ１で細分化した場合の総油ギャップ長と破壊電圧Ｖとの関係は、一点鎖線の特性線２８で示すようになり、複数の絶縁バリヤ２７を用いて絶縁油を細分化するほど破壊電圧Ｖは高くなる。また図１６に示すようにほぼ円筒状の接続部容器２の場合には、電位勾配は主回路導体である可撓性導体６側に近づくにつれて大きくなることから、ｄ１＜ｄ２にするのが望ましい。

このようにコーン形絶縁スペーサ３の凹面側である油入変圧器側に少なくとも一つの筒状の絶縁バリヤ２７を配置すると、コーン形絶縁スペーサ３の凹面側の絶縁耐圧が高くなり、絶縁バリヤがない場合よりもコーン形絶縁スペーサ３のを小型にしたり絶縁裕度を大きくすることができる。

本発明によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造は、図１に示したコーン形絶縁スペーサ３における凹面側および凸面側の沿面形状に限らず、さまざまな沿面形状を採用したコーン形絶縁スペーサを使用したガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造に適用することができる。

本発明の一実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 図１に示した接続構造における一使用形態を示す要部断面図である。 図２に示したコーン形絶縁スペーサの凸面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。 図２に示したコーン形絶縁スペーサの凹面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。。 図１に示した接続構造における他の使用形態を示す要部断面図である。 図５に示したコーン形絶縁スペーサの凸面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。 図５に示したコーン形絶縁スペーサの凹面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。 図１に示した接続構造におけるさらに他の使用形態を示す要部断面図である。 図８に示したコーン形絶縁スペーサの凸面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。 図８に示したコーン形絶縁スペーサの凹面側の電界解析結果を示す電界分布特性図である。 本発明の他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 図１６に示した接続構造における絶縁油ギャップ長と破壊電圧の関係を示す破壊電圧特性図である。 図１に示した接続構造を採用した変電所構成を示す平面図である。 図１８に示した変電所構成の正面図である。 従来の接続構造を採用した変電所構成を示す平面図である。 図２０に示した変電所構成の正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態によるガス絶縁開閉装置と油入変圧器との接続構造を示す要部断面図である。 図２２に示した接続構造における異物付着現象を示す特性図である。 図２２に示した接続構造の枝管の長さと径の関係を示す特性図である。

符号の説明

１，２ 接続部容器
３ コーン形絶縁スペーサ
４ 埋め込み導体
５ 中間導体
６ 可撓性導体
７ 電界緩和用シールド
１３ 密閉容器
１４ａ フランジ部
１６ ガス絶縁開閉装置
１７ 油入変圧器
２０ 凹部
２７ 絶縁バリヤ

Claims (6)

1. 密閉容器内に絶縁性ガスを封入して構成したガス絶縁開閉装置側の接続部容器と、他の密閉容器内に絶縁油を封入して構成した油入変圧器側の接続部容器との間に、絶縁性ガスと絶縁油を区分する絶縁スペーサを設けたガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造において、前記絶縁スペーサは片側に凸面、他側に凹面を有するコーン形絶縁スペーサとし前記両接続部容器間に１枚だけ設け、前記コーン形絶縁スペーサの凸面側で絶縁性ガスを区分し凹面側で絶縁油を区分したことを特徴とするガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
2. 前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の主回路導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、この埋め込み導体は、前記凹面側に露出する部分の径を前記凸面側に露出する部分の径より小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
3. 前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の主回路導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、この埋め込み導体の前記凹面側に、前記凸面側に貫通しない凹部を形成し、この凹部内に前記埋め込み導体と前記油入変圧側の主回路導体間を接続する中間導体の少なくとも軸方向の一部を挿入して配置したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
4. 前記凹部内に、前記埋め込み導体と前記中間導体間を電気的に接続する接続用コンタクトを配置したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
5. 前記油入変圧器側の接続部容器の軸方向長をＬ、また半径ｒとすると、０．２＜Ｌ／２ｒ＜２．０としたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
6. 前記油入変圧器は、前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体に接続する可撓性導体を有して構成し、前記コーン形絶縁スペーサは、その中心部に前記ガス絶縁開閉装置側の主回路導体と前記油入変圧側の可撓性導体との間を電気的に接続する埋め込み導体を有し、前記可撓性導体における前記ガス絶縁開閉装置側の端部を前記埋め込み導体に電気的に接続すると共に、機械的に支持したことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置と油入変圧器の接続構造。
   

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