JP3421168B2 - ブッシング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高電圧に対応したガ
ス絶縁機器等の電気機器の電圧引出しに用いられるブッ
シングに関し、特に高電圧充電部（貫通導体）に対する
シールド機能を確保するとともに分圧回路のコストダウ
ンを実現したブッシングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス絶縁機器等の電圧導体を有
する電気機器においては、ケーブル引出用のブッシング
とともに電圧検出装置が個別の部品として電気機器に収
納されている。図８はたとえば特開平４−４７６１３号
公報に記載された従来のブッシングの構造を示す側面図
であり、図において、１はブッシングを取り付けるため
の電気機器（図示しないガス絶縁機器等）に設けられた
フレームである。

【０００３】２は高電圧が充電されるブッシングの本体
となる主回路導体であり、絶縁体部分（後述する）の貫
通導体を構成している。３は貫通導体２を被覆するよう
に形成されたブッシングの絶縁体部分、３ａは電気機器
のフレーム１に取り付けられる絶縁体部分３のフレーム
部、４は絶縁体部分３内の貫通導体２の周辺に設けられ
たコンデンサ、Ｓは絶縁体部分３とコンデンサ４との間
の界面である。

【０００４】５はコンデンサ４の低圧リード端子であ
り、ブッシングの外部出力端子を構成している。Ｚｏは
外部出力端子５とグランドとの間に接続された外部イン
ピーダンスであり、コンデンサ等を含んでいる。

【０００５】従来のブッシングは図８のように構成さ
れ、貫通導体２に高電圧が充電されると、絶縁体部分３
内に設けられたコンデンサ４と外部に設けられた外部イ
ンピーダンスＺｏ（たとえば、コンデンサ）とにより、
分圧された分圧電圧が外部出力端子５から出力される。

【０００６】これにより、低圧の分圧電圧を外部インピ
ーダンスＺｏに引出すことができる。なお、コンデンサ
４の代わりに、絶縁体部分３内に変流器等（図示せず）
を設け、電流検出の機能が付加されたブッシングを構成
する場合もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のブッシングは以
上のように、ブッシングの絶縁体部分３内に絶縁体部分
３と比べて寿命の短い回路素子（コンデンサ４）を設け
ているため、コンデンサ４がダウンした際にはブッシン
グ全体として取り替える必要があり、コストダウンを実
現することができないという問題点があった。

【０００８】また、コンデンサ４という回路素子を絶縁
体部分３内に設けているので、絶縁体部分３とコンデン
サ４との界面Ｓの密着性を向上させるために、コンデン
サ４の外周の角部を曲面状としたり、界面Ｓの熱応力を
緩和するための塗装処理をする必要があるので、コスト
アップにつながり、ブッシング全体として高価になると
いう問題点があった。

【０００９】また、外部出力端子５に接続される外部イ
ンピーダンスＺｏが故障すると、外部出力端子５の出力
電圧が分圧されなくなり、過大電圧が出力されるという
問題点があった。

【００１０】さらに、コンデンサ４に代えて絶縁体部分
３内の変流器を設けた場合に、もし絶縁体部分３を貫通
する貫通導体２にサージ性の過渡電圧が発生すると、絶
縁体部分３を介した静電的作用により、変流器の二次回
路にサージ性過渡電圧が移行し、変流器内の二次回路に
故障が発生する原因となり得るという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、誘電体として作用する絶縁体部
分そのものと、外部出力端子に接続される外部配線その
ものとを、それぞれ静電容量からなる分圧器として構成
することにより、コストダウンを実現するとともに、貫
通導体の周辺に分圧器を介在させることにより、貫通導
体の容量結合部の外周部に位置する変流器等に対して静
電シールドが可能なブッシングを得ることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るブッシングは、高電圧充電部となる主回路導体の長手
方向の一部の周囲を絶縁体で被覆し、主回路導体を絶縁
体部分内の貫通導体とするとともに、貫通導体に容量結
合された外部出力端子を絶縁体部分の外部表面に設け、
外部出力端子に接続された外部インピーダンスと容量結
合部とにより分圧された分圧電圧を外部出力端子から出
力するブッシングにおいて、貫通導体の断面形状を円形
に形成し、貫通導体を同軸中心とする円筒電極を絶縁体
部分内に設けることにより、貫通導体と円筒電極との間
にコンデンサを形成するとともに、円筒電極に外部出力
端子を接続し、円筒電極の外部位置に円筒形の変流器を
取り付け、外部出力端子と外部インピーダンスとの間に
規定長さのシールド電線の心線を挿入し、シールド電線
のシールドを接地することにより、心線とシールドとの
間にコンデンサを形成したものである。

【００１３】

【００１４】また、この発明の請求項２に係るブッシン
グは、請求項１において、円筒電極の外部の長手方向の
中間部を曲面状に絞ったものである。

【００１５】また、この発明の請求項３に係るブッシン
グは、請求項１において、貫通導体の長手方向の中間部
を曲面状に拡大したものである。

【００１６】また、この発明の請求項４に係るブッシン
グは、請求項１から請求項３までのいずれか１項におい
て、円筒電極の両端にリング部分を形成したものであ
る。

【００１７】

【作用】この発明の請求項１においては、貫通導体とそ
の外周を囲う円筒電極との間に介在された絶縁体部分に
より、静電容量（コンデンサ）を形成する。また、外部
出力端子に接続された外部配線をシールド電線として、
シールド電線の心線とシールドとの間にも静電容量を形
成する。これら貫通導体および外部配線の各周辺に形成
された静電容量により分圧回路を構成し、円筒電極にシ
ールド電線の心線を接続することにより、円筒電極およ
び外部出力端子の電位は２つの静電容量比の分圧電位と
なる。したがって、絶縁体部分内および外部インピーダ
ンス内に特にコンデンサ素子を設けることなく、貫通導
体の電圧を計測可能な分圧機能を安価で簡単且つ確実に
構成することができる。また、外部出力端子に接続され
るシールド電線の長さを適宜設定することにより、貫通
導体側に形成される静電容量よりも極めて大きい静電容
量とすることができ、円筒電極および外部出力端子にお
ける分圧電圧を極めて低電圧に設定することができる。
また、円筒電極が貫通導体（高電圧充電部）に対して静
電シールド効果を有することから、円筒電極の外部位置
に変流器を取り付けることにより、サージ性過渡電圧の
移行を抑制して変流器内の二次回路の損傷を防止するこ
とができる。さらに、円筒電極の機能として、貫通導体
（高電圧充電部）に対するシールド効果を持たせ、円筒
電極が低電圧の分圧電位となることから、円筒電極の外
部が非常に低電界となるので、高圧充電部に対して、実
用上は接地シールドされた状態となる。

【００１８】

【００１９】また、この発明の請求項２においては、円
筒電極の外部の長手方向の中間部を曲面状に絞り、貫通
導体と円筒電極との間の隔離距離を小さくして静電容量
を大きく設定することにより、浮遊インピーダンスの影
響を抑制する。

【００２０】また、この発明の請求項３においては、貫
通導体の長手方向の中間部を曲面状に拡大し、貫通導体
と円筒電極との間の隔離距離を小さくして静電容量を大
きく設定することにより、浮遊インピーダンスの影響を
抑制する。

【００２１】また、この発明の請求項４においては、円
筒電極の端部にリング部分を形成して、絶縁体部分との
間の界面における電界集中を抑制する。

【００２２】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例１に関連した構成を図について
説明する。図１はこの発明の実施例１に関連した構成を
示す側断面図、図２は図１内のＡ−Ａ線による断面図、
図３は図１内の円筒電極の構造を示す斜視図であり、図
１および図２において、１、３、３ａ、５およびＺｏは
前述と同様のものである。また、２Ａは前述の貫通導体
２に対応しており、この場合、貫通導体２Ａは、円柱か
らなり、図２のように断面形状が円形に形成されてい
る。

【００２３】各図において、６は絶縁体部分３の中で貫
通導体２Ａを囲うように配置された円筒電極であり、貫
通導体２Ａを同軸中心とした中空形状をなしている。６
ａは円筒電極６の端部に形成された電界緩和用のリング
部分、６ｂは円筒電極６の母体となる円筒部である。

【００２４】３ｂは貫通導体２Ａと円筒電極６との間に
位置する絶縁体部分であり、貫通導体２Ａと円筒電極６
との間に静電容量すなわちコンデンサを形成している。
３ｃは円筒電極６の外周部に位置する絶縁体部分、７は
円筒電極６と外部出力端子５とを接続するリード線であ
る。

【００２５】８は外部出力端子５と外部インピーダンス
Ｚｏとの間に挿入された規定長さのシールド電線であ
り、シールド電線８内の心線８ａの両端が外部出力端子
５および外部インピーダンスＺｏにそれぞれ接続されて
いる。また、シールド電線８のシールド８ｂは接地線９
を介して接地されており、心線８ａとシールド８ｂとの
間の絶縁体（図示せず）は、同様にコンデンサを形成し
ている。

【００２６】上記のように構成されたブッシングにおい
て、円柱形状の貫通導体２Ａと円筒電極６との間の絶縁
体部分３ｂにより形成されるコンデンサの静電容量値を
Ｃ１とし、シールド電線８の心線８ａとシールド８ｂと
の間の絶縁体により形成されるコンデンサの静電容量値
をＣ２とする。

【００２７】図１〜図３のように、リード線７および外
部出力端子５を介して、円筒電極６をシールド電線８の
心線８ａに接続し、シールド電線８のシールド８ｂを接
地線９に接続することにより、貫通導体２Ａ（高電圧充
電部）とグランドとの間に、静電容量値がＣ１およびＣ
２の２つのコンデンサの直列回路が形成される。したが
って、円筒電極６の電圧は、静電容量値Ｃ１およびＣ２
の比に相当した分圧電位となる。

【００２８】上記のブッシングにより、貫通導体２Ａに
印加される高電圧を低圧に分圧して出力するための電圧
計測用回路を形成することができる。すなわち、分圧電
圧を著しく低減させるためには、シールド電線８の長さ
を比較的大きく設定することにより、Ｃ１＜＜Ｃ２の条
件を満たせばよい。

【００２９】このとき、絶縁体部分３内おいて外部イン
ピーダンスＺｏ内に、特にコンデンサを設ける必要がな
く、コストダウンを実現することができる。また、円筒
電極６の両端にリング部分６ａを形成したので、円筒電
極６と絶縁体部分３との間の界面での電界集中を容易に
緩和することができる。また、円筒電界６は、貫通導体
２Ａに対するシールドとしても機能する。

【００３０】なお、上記構成例では、貫通導体２Ａの回
りに円筒電極６を配置してコンデンサのみを構成した
が、円筒電極６の回りにさらに変流器を配置してもよ
い。図４は円筒電極６の外周部の絶縁体部分３ｃに変流
器を設けたこの発明の実施例１を示す側断面図、図５は
図４内のＢ−Ｂ線による断面図である。

【００３１】各図において、１、２Ａ、３、３ａ〜３
ｃ、５〜７、８、８ａ、８ｂ、９およびＺｏは前述と同
様のものである。１０は円筒電極６の外部位置に取り付
けられた円筒形の変流器、１１は変流器１０の二次リー
ド線、１２は二次リード線１１を外部に引出すための端
子である。

【００３２】前述のように、円筒電極６の電位は、通常
の計測用電圧として使用されるために、シールド電線８
の長さ設定により、Ｃ１＜＜Ｃ２の条件を満たして低電
圧に分圧することができる。このように、円筒電極６の
電位を低くした場合、円筒電極６の外部に位置する絶縁
体部分３ｃは、低電界となる。

【００３３】すなわち、円筒電極６がシールド電極とし
て作用することから、図４および図５のように変流器１
０を配置した場合、貫通導体２Ａにサージ性の過電圧が
印加された状態であっても、静電移行の制限を受けるの
で、変流器１０の二次回路に対して過電圧が印加される
ことはない。したがって、変流器１０の損傷を確実に防
止することができる。

【００３４】実施例２． なお、 上記実施例１では、円筒電極６の母線となる円筒
部６ｂ（長手方向の中間部）の断面形状を直線に形成し
たが、静電容量値Ｃ１を大きくするために中間部の内径
を曲面状に絞ってもよい。図６は円筒部（円筒電極の長
手方向）の中間部を絞り込んだこの発明の実施例２によ
る円筒電極を示す断面図であり、図において、２Ａ、３
ｂ、６および６ａは前述と同様のものである。

【００３５】図６に示されない構成は、図１に示した通
りである。また、１６ｂは、円筒電極６の円筒部（中間
部）６ｂに対応している。この場合、円筒部１６ｂは、
中間部の径が両端部の径よりも小さく絞られている。ｄ
は貫通導体２Ａと円筒電極６との間の離隔距離すなわち
絶縁体部分３ｂの厚さである。

【００３６】一般に、貫通導体２Ａと円筒電極６との間
の離隔距離ｄ（絶縁体部分３ｂの厚さ）は、円筒電極６
の両端部のリング部分６ａにおける電界強度で決定し、
また、円筒電極６の両端に電界強度が集中するため、絞
り部分を設けない場合には、円筒電極６の長手方向の中
間部すなわち円筒部６ｂにおける電界強度は低い値とな
る。

【００３７】しかしながら、静電容量値Ｃ１は隔離距離
ｄに反比例するので、図６内の円筒部１６ｂのように円
筒部１６ｂの内径を絞る構造とすることにより、静電容
量値Ｃ１を大きくすることができる。したがって、ブッ
シング周辺の各種浮遊インピーダンスの影響を受けず
に、信頼性の高い分圧機能を達成することができる。通
常、浮遊インピーダンスの影響を抑制するためには、絶
縁体部分３ｂによる静電容量値Ｃ１を１００ｐＦ程度以
上に設定すればよい。また、外部出力端子５に接続され
る静電容量値Ｃ２を静電容量値Ｃ１よりも極めて大きく
するために、シールド電線８をさらに長くすればよい。

【００３８】実施例３． なお、上記実施例２では、静電容量値Ｃ１を大きくする
ために、円筒部１６ｂの内径を絞り込んで貫通導体２Ａ
と円筒電極６の円筒部６ｂとの隔離距離ｄを小さくした
が、貫通導体２Ａの中間部の外径を曲面状に拡大して隔
離距離ｄを小さくしてもよい。

【００３９】図７は貫通導体２Ａの長手方向の中間部２
ｂにおいて外径を大きく設定したこの発明の実施例３に
よる貫通導体２Ａを示す断面図である。図において、２
ｂは貫通導体２Ａの中間部であり、両端部よりも外径が
大きく設定されている。この場合、円筒電極６の形状は
実施例１と同様である。

【００４０】図７において、貫通導体２Ａと円筒電極６
との間の絶縁体部分３ｂにおける離隔距離ｄは小さく絞
り込まれているため、上記実施例２で述べたことと同様
の理由で静電容量値Ｃ１を大きくでき、同様に浮遊イン
ピーダンスの影響を抑制して分圧機能の信頼性を向上す
ることができる。

【００４１】実施例４． なお、上記実施例２および３では、貫通導体２Ａおよび
円筒電極６の静電結合関係のみを示したが、実施例１と
同様に、円筒電極６の回りに変流器１０（図４参照）を
設けてもよい。また、円筒電極６の両端部にリング部分
６ａを設けたが、両端部の電界集中が特に問題とならな
ければ、リング部分６ａを省略することもできる。

【００４２】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、高電圧充電部となる主回路導体の長手方向の一部の
周囲を絶縁体で被覆し、主回路導体を絶縁体部分内の貫
通導体とするとともに、貫通導体に容量結合された外部
出力端子を絶縁体部分の外部表面に設け、外部出力端子
に接続された外部インピーダンスと容量結合部とにより
分圧された分圧電圧を外部出力端子から出力するブッシ
ングにおいて、貫通導体の断面形状を円形に形成し、貫
通導体を同軸中心とする円筒電極を絶縁体部分内に設け
ることにより、貫通導体と円筒電極との間にコンデンサ
を形成するとともに、円筒電極に外部出力端子を接続
し、円筒電極の外部位置に円筒形の変流器を取り付け、
外部出力端子と外部インピーダンスとの間に規定長さの
シールド電線の心線を挿入し、シールド電線のシールド
を接地することにより、心線とシールドとの間にコンデ
ンサを形成したので、サージ電圧の移行等を防止して変
流器内の二次回路の損傷を防止するとともに、コンデン
サ等の素子を用いることなく安価で簡単且つ確実な分圧
機能が達成され、コストダウンを実現したブッシングが
得られる効果がある。

【００４３】

【００４４】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、円筒電極の外部の長手方向の中間部を曲
面状に絞り、貫通導体と円筒電極との間の静電容量を大
きく設定したので、浮遊インピーダンスの影響を抑制す
ることができ、信頼性の高い分圧機能を有するブッシン
グが得られる効果がある。

【００４５】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１において、貫通導体の長手方向の中間部を曲面状に
拡大し、貫通導体と円筒電極との間の静電容量を大きく
設定したので、浮遊インピーダンスの影響を抑制するこ
とができ、信頼性の高い分圧機能を有するブッシングが
得られる効果がある。

【００４６】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１から請求項３までのいずれか１項において、円筒電
極の両端にリング部分を形成し、絶縁体部分との間の界
面電界集中を緩和したので、円筒電極を含む静電結合部
の損傷を防止したブッシングが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１に関連した構造を示す側
断面図である。

【図２】 図１内のＡ−Ａ線による断面図である。

【図３】 図１内の円筒電極の構造を示す斜視図であ
る。

【図４】 この発明の実施例１の構造を示す側断面図で
ある。

【図５】 図４内のＢ−Ｂ線による断面図である。

【図６】 この発明の実施例２による円筒電極の構造を
示す側断面図である。

【図７】 この発明の実施例３による円筒電極の構造を
示す側断面図である。

【図８】 従来のブッシングの構造を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

２Ａ 貫通導体、２ｂ 中間部、３、３ｂ、３ｃ 絶縁
体部分、５ 外部出力端子、６ 円筒電極、６ａ リン
グ部分、６ｂ、１６ｂ 円筒部、７ リード線、８ シ
ールド電線、８ａ 心線、８ｂ シールド、９ 接地
線、１０ 変流器、ｄ 隔離距離、Ｚｏ 外部インピー
ダンス。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧充電部となる主回路導体の長手方
   向の一部の周囲を絶縁体で被覆し、前記主回路導体を前
   記絶縁体部分内の貫通導体とするとともに、前記貫通導
   体に容量結合された外部出力端子を前記絶縁体部分の外
   部表面に設け、前記外部出力端子に接続された外部イン
   ピーダンスと前記容量結合部とにより分圧された分圧電
   圧を前記外部出力端子から出力するブッシングにおい
   て、 前記貫通導体の断面形状を円形に形成し、 前記貫通導体を同軸中心とする円筒電極を前記絶縁体部
   分内に設けることにより、前記貫通導体と前記円筒電極
   との間にコンデンサを形成するとともに、 前記円筒電極に前記外部出力端子を接続し、前記円筒電極の外部位置に円筒形の変流器を取り付け、 前記外部出力端子と前記外部インピーダンスとの間に規
   定長さのシールド電線の心線を挿入し、 前記シールド電線のシールドを接地することにより、前
   記心線と前記シールドとの間にコンデンサを形成したこ
   とを特徴とするブッシング。
2. 【請求項２】 前記円筒電極の外部の長手方向の中間部
   を曲面状に絞ったことを特徴とする請求項１に記載のブ
   ッシング。
3. 【請求項３】 前記貫通導体の長手方向の中間部を、曲
   面状に拡大したことを特徴とする請求項１に記載のブッ
   シング。
4. 【請求項４】 前記円筒電極の両端にリング部分を形成
   したことを特徴とする請求項１から請求項３までのいず
   れか１項に記載のブッシング。