JP4429205B2 - ガス絶縁機器 - Google Patents
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Description
この発明による実施の形態1を図1および図2について説明する。図1は、この発明による実施の形態1におけるガス絶縁開閉装置の構成を示す断面図である。図2は、この発明の基礎データとなる厚膜の誘電体被覆、薄膜の誘電体被覆および裸電極の最低破壊電界とガス圧力との関係を示す特性線図である。
電界シールドSHを形成するシールド電極6にはシールド電極6の外周部分を構成するシールド外被6aが設けられている。高電圧側導体2は高電圧導体部CNを形成する。シールド電極6は最大電界を含む比較的高い電界部分に設けられており、電界強度緩和のため比較的大きな直径に設定されているものである。高電圧側導体2は比較的低い電界部分に設けられており、比較的小さな直径に設定されているものである。
接地金属容器1内に封入される絶縁ガス7と絶縁スペーサ3によりガス絶縁開閉装置の高電圧部が接地電位から絶縁されている。また、シールド外被6aが設けられたシールド電極6と高電圧側導体2の外表面にはそれぞれ厚膜の誘電体被覆8と薄膜の誘電体被覆9が施されている。
図2からは厚膜の誘電体被覆8、薄膜の誘電体被覆9、および裸電極の最低破壊電界の比は、およそ1.45:1.15:1の比になっている。このため、シールド電極6の最大電界値と高電圧側導体2の電界値とはおよそ1.25:1程度の比となっている場合でも、最大電界が形成されるシールド電極6に厚膜の誘電体被覆8を施して耐電圧性能を裸電極の1.45倍程度に向上させ、さらに高電圧側導体2の表面に薄膜の誘電体被覆9を施すことによって耐電圧性能を裸電極の1.15倍程度に増加させれば両者の破壊電界は同程度となり、最適絶縁設計が可能となる。これにより機器全体の小形化が図れることとなる。
この発明による実施の形態2を図3から図6までについて説明する。図3は、この発明による実施の形態2におけるガス絶縁開閉装置の構成を示す断面図である。図4は、この発明の基礎データとなる誘電体被覆を施した電極の破壊電界と誘電体被覆厚との関係を示す特性線図である。図5は、この発明の効果を説明する際の参考データとなる電極の破壊電界の実効電極面積依存性を示す線図である(電気学会:「放電ハンドブック」オーム社(1998)から引用)。図6は、厚膜の誘電体被覆を最大電界の90%以上の範囲とし、それ以外を薄膜の誘電体被覆として両者の境界を段階的に厚みを変えて滑らかに接続したガス絶縁開閉装置の構成例を示す断面図である。図6(a)は全体構成の断面図を示し、図6(b)は部分拡大図を示すものである。
図3において、各構成機器の最大電界を形成する直径の大きなシールド電極部には厚膜の誘電体被覆8が、またシールド電極よりも直径の小さい主回路通電部となる高電圧側導体部には薄膜の誘電体被覆9が施されており、ガス絶縁開閉装置全体として絶縁設計の最適化が図られて機器の縮小化が可能な構成となっている。ここで、各構成機器の最大電界は同じ値にすることで合理的な絶縁設計を図ることができる。
なお、接地開閉器(ES)12に関しては、接地電位側電極への厚膜誘電体被覆8の適用となるが、当該部は最大電界を形成するため本発明の適用が有効となる。このように接地電位側であっても高電圧側導体2よりも高電界を形成する部分には厚膜の誘電体被覆8を適用すると有効である。また、ガス絶縁開閉装置を一層縮小化してゆき、接地金属容器1の内面など接地電位側の電界が各構成機器の中で最大電界とならなくとも高くなる場合は、当該接地金属容器1の内面に薄膜の誘電体被覆9を施すと有効である。
なお、図3では主母線三相一括形のガス絶縁開閉装置を例としたが、全三相一括形や相分離形のガス絶縁開閉装置に関しても同様に適用できる。
(1)接地金属容器の内部に絶縁ガスを封入し、絶縁スペーサで高電圧側導体を絶縁支持し、機器間の電気的接続を行う通電接触子や絶縁スペーサ部の通電用埋め込み電極を電気的にシールドする電極を有するガス絶縁開閉装置において、最大電界を形成する電極部に厚膜の誘電体被覆を、それ以外の高電界を形成する電極ならびに高電圧側導体部に薄膜の誘電体被覆を施すことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
(2)上記厚膜の誘電体被覆の材料は、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、また上記薄膜の誘電体被覆の材料は、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アルミニウム合金への電界酸化処理による酸化アルミニウム(Al2O3)とすることを特徴とした前記(1)項記載のガス絶縁開閉装置。
(3)上記誘電体被覆の厚みは、1mm以上を厚膜、1mm未満を薄膜とすることを特徴とする前記(1)項または前記(2)項記載のガス絶縁開閉装置。
(4)上記厚膜の誘電体被覆を施す箇所は、上記最大電界を形成する電極の全面、もしくは最大電界の90%以上の範囲とし、それ以外を上記薄膜の誘電体被覆とすることを特徴とする前記(1)項乃至(3)項のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
(5)同一電極上における上記厚膜の誘電体被覆と上記薄膜の誘電体被覆との境界部は、膜厚を段階的に変化させ、滑らかに接続することを特徴とする前記(4)項記載のガス絶縁開閉装置。
(6)上記絶縁ガスは、SF6ガス,乾燥空気,N2,CO2,O2,C−C4F8,CF3Iなど単体、あるいは上記ガスの2つまたはそれ以上の混合ガスとすることを特徴とする(1)項乃至(5)項のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
Claims (6)
- 絶縁ガスが封入された接地金属容器、この接地金属容器内に収納され絶縁スペーサを介して前記接地金属容器から絶縁される金属シールド電極、および前記接地金属容器内に当該接地金属容器から絶縁されて収容されると共に前記金属シールド電極に接続され前記金属シールド電極より小径の高電圧導体を備えたガス絶縁機器であって、前記金属シールド電極の高電界部に施された比較的厚膜の誘電体被覆、および前記小径の高電圧導体の外表面に施された比較的薄膜の誘電体被覆を有し、前記比較的厚膜の誘電体被覆の厚さおよび比較的薄膜の誘電体被覆の厚さを、前記小径の高電圧導体と前記接地金属容器との間の破壊電界と前記金属シールド電極と前記接地金属容器との間の破壊電界とが同程度となる厚さとしたガス絶縁機器。
- 前記金属シールド電極の高電界部に施される前記比較的厚膜の誘電体被覆の厚みは、1mm以上とし、前記高電圧導体に施される前記比較的薄膜の誘電体被覆の厚みは、1mm未満とすることを特徴とする請求項1に記載のガス絶縁機器。
- 前記比較的厚膜の誘電体被覆を施す箇所は、前記最大電界を形成する電圧印加部分の全面、もしくは最大電界の90%以上の範囲とし、それ以外を前記比較的薄膜の誘電体被覆とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガス絶縁機器。
- 前記比較的厚膜の誘電体被覆と前記比較的薄膜の誘電体被覆との境界部では、誘電体被覆の膜厚を段階的に変化させ、滑らかに連接することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載のガス絶縁機器。
- 前記金属シールド電極の高電界部に施される前記比較的厚膜の誘電体被覆の材料を、エポキシ樹脂またはフッ素樹脂とし、前記高電圧導体に施される前記比較的薄膜の誘電体被覆の材料を、エポキシ樹脂またはフッ素樹脂あるいはアルミニウム合金への電界酸化処理による酸化アルミニウム(Al2O3)とすることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載のガス絶縁機器。
- 前記金属シールド電極および前記高電圧導体と前記接地金属容器とを電気的に絶縁する前記絶縁ガスは、SF6ガス,乾燥空気,N2,CO2,O2,C−C4F8,CF3Iなどの単体、あるいは上記ガスの2つまたはそれ以上の混合ガスとすることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載のガス絶縁機器。
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