JP2016208670A - Enclosed switchgear - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は密閉型開閉装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a hermetic switchgear.
密閉型開閉装置とは、絶縁性ガスを封入した密閉容器の内部に絶縁物で高電圧導体を支持した装置である。密閉型開閉装置においてはコスト低減や環境負荷低減のために、一層の縮小化が指向されている。密閉型開閉装置の縮小化を実現すべく、絶縁設計合理化や三相一括化などを進めているが、具体的には密閉容器の大きさが密閉型開閉装置の大きさを左右することになる。 A hermetic switchgear is a device that supports a high-voltage conductor with an insulator inside a hermetically sealed container filled with an insulating gas. The hermetic switchgear is directed to further downsizing in order to reduce cost and environmental load. In order to reduce the size of closed type switchgears, we are pursuing rationalization of insulation design and three-phase integration, but specifically, the size of the sealed container will affect the size of the closed type switchgear. .
密閉容器の大きさは、基本的に絶縁及び熱的設計、特に絶縁設計によって決まる。絶縁設計を検討する上でポイントになるのが、密閉容器内に金属異物が存在した場合の絶縁性能への影響度である。つまり、密閉型開閉装置の縮小化を図るためには、密閉容器内に存在する金属異物をいかに無害化するのかが、重要な技術的な課題である。 The size of the sealed container is basically determined by the insulation and thermal design, especially the insulation design. An important point in considering the insulation design is the degree of influence on the insulation performance when a metal foreign object is present in the sealed container. That is, in order to reduce the size of the hermetic switchgear, it is an important technical problem how to detoxify the metal foreign matter existing in the hermetic container.
密閉容器の内面は金属面なので、密閉容器の内面に接している金属異物は、密閉容器から印加電圧の逆極性の電荷を供給されて帯電する。例えば、高電圧導体の印加電圧が正極性の場合には、金属異物は逆極性の負極性に帯電し、電気力線に沿って高電圧導体へ向う方向の静電気力が作用する。この静電気力が異物に作用する重力よりも大きくなると、密閉容器の内面に接していた金属異物が浮上する。 Since the inner surface of the hermetic container is a metal surface, the metal foreign matter in contact with the inner surface of the hermetic container is charged by being supplied with a charge having a polarity opposite to the applied voltage from the hermetic container. For example, when the applied voltage of the high voltage conductor is positive, the metal foreign matter is charged to the negative polarity of opposite polarity, and an electrostatic force in the direction toward the high voltage conductor acts along the lines of electric force. When this electrostatic force is greater than the gravitational force acting on the foreign object, the metal foreign object that has been in contact with the inner surface of the sealed container rises.
直流電圧が印加される密閉型開閉装置では、交流電圧が印加される場合と違って、高電圧導体の印加電圧の極性が、正極性にせよ、負極性にせよ、一定である。そのため、一旦密閉容器の内面から浮上した金属異物には、高電圧導体へと向かう静電気力が、高電圧導体に達するまで作用し続ける。 In a closed switchgear to which a DC voltage is applied, unlike the case where an AC voltage is applied, the polarity of the applied voltage of the high voltage conductor is constant regardless of whether it is positive or negative. Therefore, the electrostatic force directed to the high voltage conductor continues to act on the metal foreign matter that has once floated from the inner surface of the sealed container until it reaches the high voltage conductor.
したがって、直流電圧が印加される密閉型開閉装置においては、金属異物が密閉容器の内面から浮上すると、金属異物は最終的に高電圧導体に必ず到達してしまう。逆極性に帯電した金属異物が高電圧導体の近傍に達すると、金属異物は高電圧導体と電気的に接続されて高電圧導体と同極性に帯電する。その結果、静電気力の方向も、高電圧導体に向かって浮上してきた方向から、下降する方向へと瞬時に変化する。 Therefore, in a hermetic switchgear to which a DC voltage is applied, when a metal foreign object rises from the inner surface of the hermetic container, the metal foreign object always reaches the high-voltage conductor without fail. When the metal foreign object charged to the opposite polarity reaches the vicinity of the high voltage conductor, the metal foreign object is electrically connected to the high voltage conductor and charged to the same polarity as the high voltage conductor. As a result, the direction of the electrostatic force also changes instantaneously from the direction of rising toward the high voltage conductor to the direction of falling.
一般に、密閉容器の内面付近の電界よりも高電圧導体近傍の電界の方が高いので、異物が高電圧導体に接触して得る帯電電荷量の絶対値の方が、密閉容器内面に接触して得る帯電電荷量の絶対値よりも大きい。つまり、金属異物にかかる下向きの静電気力は、金属異物を浮上させた静電気力よりも大きい値となる。したがって、金属異物は、高電圧導体に向かって浮上してきた時よりも早いスピードで、高電圧導体から離脱する。 In general, since the electric field near the high voltage conductor is higher than the electric field near the inner surface of the sealed container, the absolute value of the amount of charged charge obtained when a foreign object contacts the high voltage conductor contacts the inner surface of the sealed container. It is larger than the absolute value of the charge amount to be obtained. That is, the downward electrostatic force applied to the metal foreign object has a larger value than the electrostatic force that floats the metal foreign object. Therefore, the metal foreign object separates from the high-voltage conductor at a faster speed than when it floats toward the high-voltage conductor.
ただし、高電圧導体から離脱する時の金属異物の挙動は、高電圧導体の電圧の極性や大きさによって大きく異なることが知られている。例えば高電圧導体の電圧が負極性で絶対値が十分に大きい場合には、いわゆるファイアフライ現象が発現する。ファイアフライ現象が起きた場合、金属異物は帯電電荷の極性や大きさが変化する。そのため、高電圧導体から離脱した金属異物は、高電圧導体上で微小なバウンドを繰り返しながら、高電圧導体に沿って移動する。したがって、高電圧導体の形状から金属異物の挙動方向をほぼ予測することができ、金属異物を確実に捕集して無害化することができる。 However, it is known that the behavior of the metal foreign object at the time of separation from the high voltage conductor varies greatly depending on the polarity and magnitude of the voltage of the high voltage conductor. For example, when the voltage of the high voltage conductor is negative and the absolute value is sufficiently large, a so-called fire fly phenomenon appears. When the fire fly phenomenon occurs, the polarity and magnitude of the charged charge of the metal foreign matter changes. Therefore, the metal foreign matter detached from the high voltage conductor moves along the high voltage conductor while repeating minute bounces on the high voltage conductor. Therefore, the behavior direction of the metal foreign object can be almost predicted from the shape of the high voltage conductor, and the metal foreign object can be reliably collected and detoxified.
これに対して、高電圧導体が正極性の場合には、金属異物は正極性に帯電して、ファイアフライ現象が現れることはなく、高電圧導体から離脱する金属異物の挙動を予測することは困難である。なぜなら、正極性に帯電した金属異物は、帯電電荷の極性や大きさが変化することなく、高電圧導体から密閉容器へ向かって電気力線に沿って非常に速いスピードに移動し、密閉容器の内面にばらつきを持った角度で衝突するためである。 On the other hand, when the high-voltage conductor is positive, the metal foreign object is positively charged, and the fire fly phenomenon does not appear, and the behavior of the metal foreign object that leaves the high-voltage conductor is predicted. Have difficulty. This is because the positively charged metallic foreign matter moves at a very high speed along the lines of electric force from the high-voltage conductor toward the sealed container without changing the polarity or magnitude of the charged charge. This is because it collides with the inner surface at a variable angle.
高速で移動する金属異物が密閉容器の内面に様々な角度で衝突すると、金属異物が回転運動を伴うこともあり、衝突後に密閉容器内のどこへ金属異物が到達するかを電気力線の方向から予測することは難しく、金属異物を捕集して無害化することが困難となる。場合によっては、高電圧導体を支持する絶縁物の沿面等に、金属異物が付着したままとなり、絶縁信頼性を低下させるおそれがある。 When a metallic foreign object that moves at high speed collides with the inner surface of the sealed container at various angles, the metallic foreign object may be accompanied by a rotational movement, and the direction of the line of electric force indicates where the metallic foreign object reaches in the sealed container after the collision. It is difficult to predict from the above, and it becomes difficult to collect and detoxify the metal foreign matter. In some cases, metal foreign matter remains attached to the creeping surface of the insulator that supports the high-voltage conductor, which may reduce insulation reliability.
そこで従来では、運転時の高電圧導体が正極性の場合でも運転を開始する前に負極性の直流電圧を高電圧導体に一定時間、印加することにより、コンディショニングする密閉型開閉装置などが提案されている。このような密閉型開閉装置によれば、負極性の直流電圧を印加することで、敢えてファイアフライ現象を発生させて、金属異物の挙動を予測してこれを捕集することが可能である。 Therefore, conventionally, even when the high-voltage conductor during operation is positive, a sealed switchgear that performs conditioning by applying a negative DC voltage to the high-voltage conductor for a certain period of time before starting operation has been proposed. ing. According to such a closed type switchgear, it is possible to generate a fire fly phenomenon by applying a negative DC voltage, and to predict and collect the behavior of the metal foreign matter.
しかし、密閉型開閉装置は正極性の線路と負極性の線路から構成されており、正極性の直流電圧が印加される運転中の密閉型開閉装置の密閉容器内に、低確率であるが金属異物が発生する可能性があることは否めない。 However, the closed type switchgear is composed of a positive line and a negative line, and there is a low probability that the metal is placed in the closed container of the closed type open / closed unit that is being operated with a positive DC voltage. It cannot be denied that there is a possibility that foreign matter may be generated.
すなわち、正極性の直流電圧が印加される密閉型開閉装置では、万一運転中に金属異物が発生した場合、金属異物の挙動を予測することは極めて難しかった。したがって、金属異物の捕集が不十分となって金属異物を捕集して無害化できないおそれがあった。そこで、従来の密閉型開閉装置では、金属異物が発生することを考慮に入れて絶縁設計をしなくてはならず、密閉容器の大型化ひいては密閉型開閉装置の大型化が余儀なくされていた。このような背景の下、正極性の直流電圧が高電圧導体に印加される密閉型開閉装置においては、密閉容器内に発生する金属異物の挙動をコントロールして金属異物を無害化し、優れた絶縁信頼性とコンパクト化を両立させる技術が待たれていた。 That is, in a closed switchgear to which a positive DC voltage is applied, it is extremely difficult to predict the behavior of a metal foreign object if a metal foreign object occurs during operation. Therefore, there is a possibility that the collection of the metal foreign matter is insufficient and the metal foreign matter cannot be collected and rendered harmless. Therefore, in the conventional closed type switchgear, it is necessary to design the insulation in consideration of the occurrence of metal foreign matters, and the size of the sealed container and the size of the closed type switchgear must be increased. Under such circumstances, in a closed type switchgear in which a positive DC voltage is applied to a high-voltage conductor, the behavior of the metal foreign matter generated in the sealed container is controlled to make the metal foreign matter harmless and have excellent insulation. A technology that combines reliability and compactness has been awaited.
本発明の実施形態は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、密閉容器内に存在する金属異物の挙動をコントロールして金属異物を無害化することができる、絶縁信頼性の高いコンパクトな密閉型開閉装置を提供することを目的とする。 Embodiments of the present invention have been made to solve the above-described problems of the prior art, and can control the behavior of metal foreign matter existing in a sealed container to render the metal foreign matter harmless, and are reliable in insulation. An object of the present invention is to provide a compact and hermetic open / close device.
上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、絶縁性ガスを封入した密閉容器の内部に絶縁物で高電圧導体を支持した密閉型開閉装置において、次の構成要素（１）、（２）を備えている。
（１）前記高電圧導体の表面に抵抗特性を有する材料からなる抵抗コーティングを取り付ける。
（２）前記抵抗コーティングは、前記高電圧導体に電気的に接続された金属異物が前記高電圧導体に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、且つ前記高電圧導体へ向かう静電気力が前記金属異物に作用する重力よりも小さくなるような抵抗値とするため前記抵抗コーティングの体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定する。
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a sealed switchgear in which a high-voltage conductor is supported by an insulator inside a sealed container filled with an insulating gas, and includes the following components (1), ( 2).
(1) A resistance coating made of a material having resistance characteristics is attached to the surface of the high voltage conductor.
(2) In the resistance coating, a metallic foreign object electrically connected to the high voltage conductor holds a charge having a polarity opposite to that of the voltage applied to the high voltage conductor, and an electrostatic force toward the high voltage conductor is generated. The volume resistivity of the resistance coating is set to 0.01 to 10 Ωm in order to obtain a resistance value that is smaller than the gravity acting on the metal foreign matter.
また、本発明の実施形態として、上記抵抗コーティングに代えて、非線形抵抗特性を有する材料からなる非線形抵抗コーティングを高電圧導体の表面に取り付けた実施形態も包含する。この非線形抵抗コーティングは、上記抵抗コーティングと同様、前記高電圧導体に電気的に接続された金属異物が、前記高電圧導体に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、且つ前記高電圧導体へ向かう静電気力が前記金属異物に作用する重力よりも小さくなるようにするため前記非線形抵抗コーティングの体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定し、且つ動作電圧を２００Ｖ〜２ｋＶと設定する。 Further, as an embodiment of the present invention, an embodiment in which a nonlinear resistance coating made of a material having nonlinear resistance characteristics is attached to the surface of the high-voltage conductor instead of the above-described resistance coating is also included. In this non-linear resistance coating, the metal foreign object electrically connected to the high voltage conductor retains a charge opposite in polarity to the voltage applied to the high voltage conductor, and the high voltage conductor is the same as the resistance coating. The volume resistivity of the non-linear resistance coating is set to 0.01 to 10 Ωm, and the operating voltage is set to 200 V to 2 kV so that the electrostatic force toward the surface becomes smaller than the gravity acting on the metal foreign object.
（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。図１は第１の実施形態の構成を示す断面図である。図２、図３、図５は第１の実施形態の作用を説明するための拡大断面図、図４は同じく作用を説明するためのグラフである。以下の実施形態は、高電圧導体に正極性の直流電圧を印加する場合の密閉型開閉装置に適用するものである。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment. 2, 3, and 5 are enlarged sectional views for explaining the operation of the first embodiment, and FIG. 4 is a graph for explaining the operation. The following embodiment is applied to a hermetic switchgear when a positive direct current voltage is applied to a high-voltage conductor.
［構成］
図１に示すように、第１の実施形態は、絶縁性ガス３を封入した密閉容器４の内部に、高電圧導体１を絶縁物２で支持した密閉型開閉装置において、高電圧導体１の表面には抵抗コーティング９が取り付けられている。抵抗コーティング９は、抵抗特性を有する材料からなる。抵抗コーティング９は、高電圧導体１に電気的に接続された金属異物５が、高電圧導体１に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、高電圧導体１へ向かう静電気力が金属異物５に作用する重力よりも小さくなるような抵抗値とするために、体積抵抗率が０．０１〜１０Ωｍに設定されている。
[Constitution]
As shown in FIG. 1, the first embodiment is a closed type switchgear in which a
このような抵抗コーティング９では、正極性の高電圧導体１に金属異物５が接続されても、金属異物５が負極性の電荷を保持するように、抵抗コーティング９を通して金属異物５へ電荷が供給される時定数を長くしており、金属異物５が抵抗コーティング９から落下する際の速度を抑制することができる。ここで、この電荷供給の時定数が長すぎて金属異物５が高電圧導体１上の抵抗コーティング９に到達しても印加された電圧と逆極性の電荷を減少しないままで長時間保持する場合には、金属異物５が抵抗コーティング９を施した高電圧導体１上に長時間付着したままになり、絶縁信頼性を低下させる。このため、この電荷供給の時定数は金属異物５が高電圧導体１から落下し且つ金属異物５が落下する際の速度が０．１〜１．０ｍ／ｓと低速となる電荷量となる様に調整することが望ましい。
In such a
通常、装置の運転前に作業員などにより取り除かれる金属異物５いわゆる管理異物は大きさが規定されているので、運転中に発生する金属異物５の重さは管理異物の重さ以下であると予想される。また、金属異物５が抵抗コーティング９上をバウンドする際に抵抗コーティング９に接触している時間は数マイクロ秒程度と考えられる。このため、管理異物に作用する重力を基準にして、抵抗コーティング９は、体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍに調整することが望ましい。
Normally, the size of the so-called managed
［作用］
高電圧導体１に正極性の直流電圧を印加し、万一密閉容器４の内部に金属異物５が混入していた場合の第１の実施形態の作用について、図２〜図５を用いて説明する。図２に示すように、高電圧導体１に正極性の直流電圧が印加された場合、金属異物５は密閉容器４の内面から負極性の電荷量Ｑｔを持って浮上する。
[Action]
The operation of the first embodiment when a positive DC voltage is applied to the
仮に、高電圧導体１に何のコーティングもなされていない場合には、金属異物５は、静電気力によって生じた速度をもって高電圧導体１に衝突し、反発係数に従って高電圧導体１上でバウンドする。このとき、高電圧導体１に達した時の金属異物５の電荷量Ｑｈは、高電圧導体１の電界によって決まる同極性の高電圧導体１からの最大電荷量にまで、瞬時に帯電することになる。
If no coating is applied to the
しかし、第１の実施形態では、高電圧導体１に抵抗コーティング９が施されているため、金属異物５が高電圧導体１から得る電荷量Ｑｈは、高電圧導体１からの最大電荷量とはならない。すなわち、図３に示すように、高電圧導体１に抵抗コーティング９を取り付けた第１の実施形態では、金属異物５が高電圧導体１から得る電荷量Ｑｈは、高電圧導体１と金属異物５との間の電流路の抵抗値１０と、金属異物５と密閉容器４との間の静電容量１１から決まる時定数に従うことになる。
However, in the first embodiment, since the
図４のグラフに示すように、金属異物５が高電圧導体１から得る電荷量Ｑｈは、密閉容器４の内面から得た印加電圧の逆極性の電荷量から、高電圧導体１から得られる同極性の最大電荷量へ向けて、指数関数的に時間変化する。一般に、高電圧導体１上でバウンドする金属異物５が高電圧導体１と接していると見なせる時間は、マイクロ秒オーダの短い時間である。
As shown in the graph of FIG. 4, the amount of charge Qh obtained by the metal
本実施形態において、抵抗コーティング９に衝突して、その上でバウンドする金属異物５は、負極性の電荷を保持したまま抵抗コーティング９から離脱する抵抗値を有しており、金属異物５が高電圧導体１と接していると見なせる時間と指数関数的変化の時定数がほぼ同オーダであり、金属異物５の電位は高電圧導体１の電位に近づきはするが、完全には一致しない。本実施形態では、金属異物５が高電圧導体１から得る電荷量Ｑｈは、密閉容器４の内面から得た印加電圧の逆極性の電荷量よりも小さくなり、金属異物５には高電圧導体１の電圧の極性とは逆極性の電荷が残留する。
In this embodiment, the metal
金属異物５が高電圧導体１と接していると見なせる時間、言い換えると重力の力が勝って金属異物５が抵抗コーティング９から離れるまでの時間領域は、金属異物５の材質や形状および衝突時の金属異物５の角度等によってばらつきはある。しかし、そのばらつき幅は一定の範囲の幅に収まる（図４の斜線部）。
The time during which the metal
つまり、第１の実施形態では、金属異物５と高電圧導体１とが接していると見なせる時間（金属異物５が抵抗コーティング９から離れるまでの時間）の間に、金属異物５の電荷の極性が高電圧導体１と同じ正極性にならず且つその絶対量が高電圧導体１上の抵抗コーティング９から重力によって離脱できる値に減少するように、抵抗コーティング９の抵抗値を調整して、時定数を調整している。このため、金属異物５が高電圧導体１に電気的に接続されても、高電圧導体１から金属異物５が離れる時点では、金属異物５は高電圧導体１の電圧と逆極性の電荷つまり負極性の電荷を保持しており、この状態のまま、抵抗コーティング９から金属異物５が落下することになる。
That is, in the first embodiment, the polarity of the electric charge of the metal
したがって、図５に示すように、金属異物５に作用する静電気力６は、高電圧導体１側つまり上向きを維持したまま、ただし下向きの重力７よりは小さく作用し、金属異物５に作用する力全体としては下向きの力が勝って作用している。これにより、高電圧導体１に抵抗コーティング９に衝突した金属異物５は、高電圧導体１上で反発係数に従って強くバウンドするのではなく、抵抗コーティング９がわずかに金属異物５を引き上げて金属異物５が落下していく。つまり、抵抗コーティング９があたかもクッションのように働き、金属異物５は抵抗コーティング９上を弱くバウンドすることになる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the electrostatic force 6 acting on the metal
このように、第１の実施形態では、抵抗コーティング９の抵抗値を、金属異物５が負極性の電荷を保持したまま高電圧導体１へ向かう静電気力６が金属異物５に作用する重力７よりも小さくなるように調整することで、密閉容器４の内面へ向けての金属異物５の落下速度を抑制することができる。その結果、金属異物５は、抵抗コーティング９が無い場合と比べて緩やかに落下する。このため、金属異物５は、密閉容器４の内面へ高速で衝突して不規則に大きくバウンドすることがなく、その後の金属異物５の挙動は電界分布に従い易くなる。
As described above, in the first embodiment, the resistance value of the
［効果］
上記のような第１の実施形態によれば、抵抗コーティング９を高電圧導体１の表面に施し、この抵抗コーティング９の抵抗値を、高電圧導体１に電気的に接続された金属異物５が負極性の電荷を保持し、且つ高電圧導体１へ向かう静電気力６が金属異物５に作用する重力７よりも小さくなるように、抵抗コーティングの体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定している。これにより、高電圧導体１に正極性の直流電圧を印加した密閉型開閉装置であっても、高電圧導体１へ到達した後の金属異物５の挙動速度を遅くすることができ、金属異物５の挙動方向を電界分布から正確に予測することが可能になる。
[effect]
According to the first embodiment as described above, the
そのため、金属異物５の挙動予測が容易となり、金属異物５の移動先に取り付けた異物トラップ等と組み合わせることで、たとえ運転中に金属異物５が発生したとしても、これを確実に捕集することができる。そのため、高電圧導体１に正極性の直流電圧を印加して運転する密閉型開閉装置であっても、金属異物５を無害化することができる。
Therefore, it is easy to predict the behavior of the metal
したがって、第１の実施形態によれば、運転開始前に負極性の直流電圧をいちいち印加してコンディショニングする必要がなく、使用性が良好である。また、第１の実施形態では、金属異物５が発生することを考慮に入れ裕度を持たせた絶縁設計を行うことが不要となり、効率的な絶縁設計を実施して密閉容器４の大きさを最小限に抑えることが可能となる。これにより、コンパクト化並びに絶縁信頼性の向上を図った密閉型開閉装置を提供することができる。
Therefore, according to the first embodiment, it is not necessary to apply a negative DC voltage for conditioning before the operation is started, and the usability is good. Further, in the first embodiment, it is not necessary to perform an insulation design with a margin in consideration of the occurrence of the metal
（第２の実施形態）
本発明に係る第２の実施形態について、図６〜図９を参照して具体的に説明する。図６は第２の実施形態の構成を示す断面図である。図７は第２の実施形態の作用を説明するための拡大断面図、図８及び図９は同じく作用を説明するためのグラフである。なお、以下の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。
(Second Embodiment)
A second embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view for explaining the operation of the second embodiment, and FIGS. 8 and 9 are graphs for explaining the operation. In the following embodiments, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
［構成］
第２の実施形態は、高電圧導体１の表面に、非線形抵抗コーティング１２を取り付けたことを特徴としている。非線形抵抗コーティング１２は、非線形抵抗特性を有する材料からなる。非線形抵抗コーティング１２は、前記抵抗コーティング９と同じく、高電圧導体１に電気的に接続された金属異物５が、高電圧導体１に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、且つ高電圧導体１へ向かう静電気力が金属異物５に作用する重力よりも小さくなるように、体積抵抗率および動作電圧が設定されている。非線形抵抗コーティング１２の体積抵抗率は０．０１〜１０Ωｍと設定され、動作電圧は２００Ｖ〜２ｋＶと設定されている。このような非線形抵抗コーティング１２では、正極性の高電圧導体１に金属異物５が接続されても、金属異物５が負極性の電荷を保持することで、金属異物５が非線形抵抗コーティング１２から落下する際の速度を抑制するように、時定数を調整している。
[Constitution]
The second embodiment is characterized in that a
［作用］
高電圧導体１に正極性の直流電圧を印加し、密閉容器４の内部に金属異物５が混入していた場合の第２の実施形態の作用について、図７〜図９を用いて説明する。図７に示すように、高電圧導体１に非線形抵抗コーティング１２を有する第２の実施形態において、金属異物５が高電圧導体１から得る電荷量Ｑｈは、高電圧導体１と金属異物５との間の電流路の非線形抵抗値１３と、金属異物５と密閉容器４との間の静電容量１１から決まる時定数に従うことなる。
[Action]
The operation of the second embodiment when a positive DC voltage is applied to the
図８のグラフに示すように、金属異物５と高電圧導体１の間の差電圧としては、高電圧導体１と金属異物５との間の電流路の非線形抵抗値１３の動作電圧（一点鎖線にて示す）に従った電圧が、残存している。抵抗コーティング９の場合は、太い点線で示すように、ある程度の時間が経過すると、高電圧導体１と金属異物５が同電位となり差電圧はゼロとなる。一方、非線形抵抗コーティング１２の場合、太い実線で示すように、金属異物５と高電圧導体１の間の差電圧は、非線形抵抗値１３の動作電圧で維持されることになる。
As shown in the graph of FIG. 8, the differential voltage between the metal
その結果、図９のグラフに示すように、非線形抵抗コーティング１２では、密閉容器４の内面から得た逆極性の電荷が、金属異物５により長期にわたり残留する。このため、金属異物５が高電圧導体１から離れるまでの時間領域のばらつき幅は、図４のグラフに示した斜線部の幅よりも広くなり、金属異物５は負極性を安定して維持することができる。
As a result, as shown in the graph of FIG. 9, in the
したがって、非線形抵抗コーティング１２によれば、抵抗コーティング９より長い時間が経過しても、金属異物５は高電圧導体１と同電位つまり正極性とならない。つまり、材質や形状の異なる多様な金属異物５であっても、それに作用する静電気力６は、高電圧導体１側つまり上向きを維持した状態で、下向きの重力７よりはわずかに小さく作用し、金属異物５に作用する力全体としては下向きの力が勝って作用することになる（図５参照）。これにより、高電圧導体１に衝突する金属異物５の形状や材質が多様化したとしても、非直線抵抗コーティング１２は、これら多様な金属異物５をソフトにバウンドさせることが可能である。
Therefore, according to the
このように、第２の実施形態では、抵抗コーティング９に代えて非線形抵抗コーティング１２を用いることにより、金属異物５に残留する逆極性の電荷量を、非線形抵抗値１３の動作電圧１４によって調整可能であり、金属異物５の大きさや材質にばらつきがあったり、高電圧導体１への衝突角度がまちまちであったとしても、高電圧導体１へ到達した後の金属異物５の挙動速度を確実に遅くすることができる。その結果、高電圧導体１に衝突しても金属異物５は大きくバウンドすることがない。したがって、高電圧導体１から離れた後の金属異物５は遅い速度で移動することになり、その挙動は電界分布に従い易くなる。
Thus, in the second embodiment, by using the
［効果］
第２の実施形態によれば、非直線抵抗コーティング１２を高電圧導体１の表面に施し、この非直線抵抗コーティング１２の抵抗値を、高電圧導体１に電気的に接続された金属異物５が負極性の電荷を保持したまま、非直線抵抗コーティング１２から離脱するような大きさ、すなわち、非線形抵抗コーティング１２の体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定し、且つ動作電圧を２００Ｖ〜２ｋＶと設定している。
[effect]
According to the second embodiment, the
これにより、高電圧導体１へ到達した後の金属異物５の挙動速度を遅くして、金属異物５の挙動予測は容易となり、金属異物５の挙動をコントロールして金属異物５を無害化することが可能である。したがって、第２の実施形態においても、効率的な絶縁設計を実施して密閉容器４の大きさを最小限に抑えることが可能となり、コンパクト化並びに絶縁信頼性の向上が図れる。
Thereby, the behavior speed of the metal
しかも、非線形抵抗コーティング１２を有する第２の実施形態では、金属異物５と高電圧導体１の間の差電圧を、非線形抵抗値１３の動作電圧にて維持するので、高電圧導体１に電気的に接続された金属異物５には負極性の電荷が確実に残留する。このため、第２の実施形態においては、捕集対象として多様な金属異物５に対応することが可能である。したがって、どのような金属異物５であっても挙動をコントロールすることができ、金属異物５の無害化をいっそう確実に実現することが可能である。
Moreover, in the second embodiment having the
（第３の実施形態）
本発明に係る第３の実施形態について、図１０、図１１を参照して具体的に説明する。図１０は第３の実施形態の構成を示す断面図である。図１１は第３の実施形態の作用を説明するための拡大断面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view for explaining the operation of the third embodiment.
［構成］
第３の実施形態は、高電圧導体１の表面に、非線形抵抗コーティング１２が取り付けられている。密閉容器４の内面には金属異物５を捕集する異物トラップ１５が取り付けられている。異物トラップ１５には金属異物５を取り入れるための開口部１５ａが設けられている。この開口部１５ａの周辺には、抵抗コーティング９が取り付けられている。また、異物トラップ１５の底面にも抵抗コーティング９が取り付けられている。
[Constitution]
In the third embodiment, a
［作用］
高電圧導体１に正極性の直流電圧を印加し、密閉容器４の内部に金属異物５が混入していた場合の第３の実施形態の作用について、図１１を用いて説明する。上記第２の実施形態と同じく、高電圧導体１に非線形抵抗コーティング１２を有する第３の実施形態では、多様な金属異物５であっても、それに作用する静電気力６は、高電圧導体１側つまり上向きを維持したまま、ただし下向きの重力７よりは小さく作用し、金属異物５に作用する力全体としては下向きの力が勝って作用することになる。これにより、高電圧導体１に衝突する金属異物５が多様化しても、非直線抵抗コーティング１２は、金属異物５の大きさや材質に関係なく、あたかもクッションのように働き、高電圧導体１上で金属異物５をソフトにバウンドさせることが可能である。
[Action]
The operation of the third embodiment when a positive DC voltage is applied to the
負極性の電荷を保持したまま高電圧導体１を離脱した金属異物５は、密閉容器４の内面に再度衝突する。この際、図１１（ａ）に示すように、金属異物５が密閉容器４へのバウンドの間に再度逆極性の電荷を最大量まで帯電すると、金属異物５は再度浮上して、高電圧導体１へ再び到達してしまい、密閉容器４側に設けた異物トラップ１５の開口部１５ａへ入り込み難くなる。
The metal
そこで、第３の実施形態では、異物トラップ１５の開口部１５ａ周辺の密閉容器４の内面に、抵抗コーティング９を施している。ここで抵抗コーティング９は、金属異物５がバウンドの間に密閉容器４の内面から大きな電荷量を得ないよう、抵抗値が設定されている。このため、密閉容器４の内面で金属異物５がバウンドした時に、密閉容器４から金属異物５へ供給される負極性の電荷量を抑制しており、密閉容器４から金属異物５を浮上させるのに、より高い電界が必要になる。金属異物５が異物トラップ１５の上に着いた場合、金属異物５周辺の電界は異物トラップ１５が無い場合よりも低下する。この結果、図１１（ｂ）に示すように、密閉容器４の内面へ衝突した後の金属異物５に作用する浮上力を重力よりも低下させることができ、異物トラップ１５の内面へ金属異物５を捕獲しやすくなる。
Therefore, in the third embodiment, the
また、異物トラップ１５へ金属異物５が入り込んだとしても、その底面で金属異物５がバウンドし、ここで金属異物５が逆極性の電荷を最大量まで帯電すると、金属異物５は再度浮上して異物トラップ１５から飛び出るおそれがある。そこで第３の実施形態では、異物トラップ１５の底面にも抵抗コーティング９を施し、異物トラップ１５から金属異物５へ供給される負極性の電荷量を抑制し、高電圧導体１へ向かう静電気力が金属異物５に作用する重力よりも小さくしている。したがって、異物トラップ１５から金属異物５は浮き上がらず、異物トラップ１５の底面へ衝突した後の金属異物５が異物トラップ１５から飛び出る心配が無い。
Further, even if the metal
［効果］
このような第３の実施形態では、第２の実施形態の効果に加えて、次のような効果を発揮する。すなわち、第３の実施形態においては、金属異物５は、抵抗コーティング９の働きにより、密閉容器４の内面及び異物トラップ１５の底面部上を弱くバウンドすることになる。このため、金属異物５の挙動は電界分布に従い易くなり、挙動の予測が容易となって、異物トラップ１５へ金属異物５をより確実に捕集することができる。したがって、金属異物５の無害化することができ、コンパクト化及び絶縁信頼性が向上する。
[effect]
In the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the following effects are exhibited. In other words, in the third embodiment, the metal
しかも、異物トラップ１５の底面にも抵抗コーティング９を施したことで、金属異物５が異物トラップ１５から飛び出る心配がない。その結果、抵抗コーティング９を取り付けない場合と比べて、異物トラップ１５の深さ寸法を浅く設定することが可能となる。これにより、密閉容器４全体の寸法を縮小化することができ、装置のさらなるコンパクト化に寄与することができる。
Moreover, since the
（他の実施形態）
上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
The above embodiment is presented as an example in the present specification, and is not intended to limit the scope of the invention. In other words, the present invention can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.
例えば、図１２及び図１３に示すように、異物トラップ１５の開口部１５ａの周辺に非線形抵抗コーティング１２を取り付けるようにしてもよい。このような実施形態によれば、上記第２及び第３の実施形態の持つ効果を併せ持つことができる。
For example, as shown in FIGS. 12 and 13, the
また、図１２及び図１３に示した実施形態では、異物トラップ１５の底面に絶縁コーティング８を取り付けている。この実施形態においては、異物トラップ１５の底面に取り付けた絶縁コーティング８が、異物トラップ１５に捕集した金属異物５への電荷供給を抑制することができる。したがって、異物トラップ１５に捕集された金属異物５は再度浮き上がらず、捕集効率を向上する。さらには、異物トラップ１５の底面に非線形抵抗コーティング１２を取り付けるようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the insulating
１…高電圧導体
２…絶縁物
３…絶縁ガス
４…密閉容器
５…金属異物
６…静電気力
７…重力
８…絶縁コーティング
９…抵抗コーティング
１０…電流路の抵抗値
１１…静電容量
１２…非線形抵抗コーティング
１３…電流路の非線形抵抗値
１５…異物トラップ
１５ａ…開口部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記高電圧導体の表面に抵抗特性を有する材料からなる抵抗コーティングを取り付け、
前記抵抗コーティングは、前記高電圧導体に電気的に接続された金属異物が前記高電圧導体に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、且つ前記高電圧導体へ向かう静電気力が前記金属異物に作用する重力よりも小さくなるような抵抗値とするため前記抵抗コーティングの体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定したことを特徴とする密閉型開閉装置。 In a closed type switchgear in which a high voltage conductor is supported by an insulator inside a sealed container filled with an insulating gas,
A resistance coating made of a material having resistance characteristics is attached to the surface of the high-voltage conductor,
In the resistance coating, the metal foreign object electrically connected to the high voltage conductor retains a charge having a polarity opposite to that of the voltage applied to the high voltage conductor, and an electrostatic force directed to the high voltage conductor generates the metal foreign object. An airtight switchgear characterized in that the volume resistivity of the resistance coating is set to 0.01 to 10 Ωm in order to make the resistance value smaller than the gravity acting on.
前記高電圧導体の表面に非線形抵抗特性を有する材料からなる非線形抵抗コーティングを取り付け、
前記非線形抵抗コーティングは、前記高電圧導体に電気的に接続された金属異物が前記高電圧導体に印加された電圧と逆極性の電荷を保持し、且つ前記高電圧導体へ向かう静電気力が前記金属異物に作用する重力よりも小さくなるようにするため前記非線形抵抗コーティングの体積抵抗率を０．０１〜１０Ωｍと設定し、且つ動作電圧を２００Ｖ〜２ｋＶと設定したことを特徴とする密閉型開閉装置。 In a closed type switchgear in which a high voltage conductor is supported by an insulator inside a sealed container filled with an insulating gas,
A non-linear resistance coating made of a material having non-linear resistance characteristics is attached to the surface of the high voltage conductor,
In the non-linear resistance coating, the metal foreign matter electrically connected to the high voltage conductor holds a charge having a polarity opposite to that of the voltage applied to the high voltage conductor, and an electrostatic force toward the high voltage conductor is applied to the metal. A hermetic switchgear characterized in that the volume resistivity of the non-linear resistance coating is set to 0.01 to 10 Ωm and the operating voltage is set to 200 V to 2 kV so as to be smaller than the gravity acting on the foreign matter. .
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