JP5084910B2 - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置に関するものである。

ガス絶縁開閉装置は、主母線、遮断器、断路器／接地開閉器、変流器、および高圧のＳＦ６ガス等を封入するための圧力容器などから構成されている。そして、アルミニウムまたは銅などで構成される主母線には、圧力容器内に配置された状態で、負荷電流が通電されるようになっている。

主母線に負荷電流を流すことにより、周囲に磁界が発生し、圧力容器にはこの磁界を打ち消そうとするように渦電流が流れる。そのため、圧力容器の材質が磁性体であれば、渦電流によるジュール発熱が問題となる。ここで、圧力容器の材質として磁性体を用いると、誘導電流は圧力容器の表面を通流するため電流密度が大きくなり、さらにヒステリシス損失も大きいため、発熱による温度上昇が大きくなる。一方、圧力容器の材質として非磁性体を用いると、誘導電流は圧力容器の表面のみならずある程度の深さまで通流するため電流密度が小さくなり、さらにヒステリシス損失も小さいため、発熱による温度上昇を抑制できる。また、一般にユーザー毎に使用する負荷電流値は異なり、圧力容器の発熱量は負荷電流値の２乗に比例するため負荷電流値が大きくなると圧力容器の発熱量は大幅に変わってくる。例えば、負荷電流値２０００Ａで磁性体の圧力容器を適用可能な場合においても、負荷電流値３０００Ａでは発熱量は２０００Ａの約２．３倍となり非磁性体の圧力容器を使わなければならない場合がある等、負荷電流値により磁性体と非磁性体の圧力容器を選定するケースがある。また、磁性体の圧力容器を使用可能な負荷電流値においても、圧力容器の外形を小型化すると発熱量が増大し、非磁性体の圧力容器を使用する必要がある。圧力容器は、機器の点検時などに検査員が触れる可能性が高いため、圧力容器の温度上昇は、人が触れても間題のない範囲まで抑制することが義務付けられている。

特許文献１では、圧力容器の上部に形成された１対のノズル部の間に、これらのノズル間を接続する導電性部材を設け、この導電性部材に負荷電流と逆方向の渦電流を流すことにより、圧力容器の温度上昇を抑制している。

また、特許文献２では、圧力容器は、ステンレス鋼板の内側に銅板を接合したクラッド板で構成されている。この場合、渦電流は抵抗率の小さい銅に流れるため、圧力容器の径を大きくすることなく圧力容器の温度上昇を抑制している。

特開２００４−２８１３０２号公報 特開平０７−１５８１４号公報

しかしながら、上記従来の技術には以下に示すような問題があった。すなわち、特許文献１では、圧力容器の一部の渦電流しか導電部材に流れないので、温度上昇の抑制効果が低いという問題があった。

また、特許文献２では、圧力容器は、ステンレスと銅とからなるクラッド板で構成されていることから、製造コストが高いという問題があった。また、圧力容器を、非磁性体であるステンレスに銅を接合するという構成としていることから、そもそも発熱抑制効果を有する非磁性体に銅を付加することによるその発熱抑制効果は低いといえる。

一般に、圧力容器のジュール発熱を抑制する方法としては、圧力容器を非磁性体で構成するか、または主母線と圧力容器との間の距離を遠ざけることにより、圧力容器内を通過する磁束量を低減させる方法がある。しかしながら、圧力容器を非磁性体で構成すると高コストとなり、また主母線と圧力容器との間の距離を遠ざけると装置が大型となってしまう。このため、低コスト化や省スペース化に問題が残る。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、圧力容器の発熱抑制が可能なガス絶縁開閉装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス絶縁開閉装置は、導電性の筒状容器の端部に形成されたフランジ部を介して相互に接続された複数の前記筒状容器から構成され内部に絶縁性ガスが密閉充填された圧力容器と、この圧力容器内に収納された遮断部およびこの遮断部に接続された主母線と、前記圧力容器の壁面と前記主母線の延在方向とに沿って配置され、前記圧力容器を構成する材質の導電率よりも高い導電率を有する１または複数の導電性部材と、前記導電性部材を前記圧力容器に取り付ける導電性の材質からなる取付部と、を備え、前記取付部は、少なくとも前記フランジ部を用いて構成されることを特徴とする。

この発明によれば、圧力容器を構成する材質の導電率よりも高い導電率を有する導電性部材を設け、主母線の通電時に、圧力容器壁面に発生する渦電流を、取付部を介してこの導電性部材に流すことにより、圧力容器に渦電流が流れることを抑制し、圧力容器の温度上昇を抑えることができる、という効果を奏する。

図１は、従来のガス絶縁開閉装置の構成の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成を示す拡大断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面とそのＡ−Ａ’断面を示す図である。 図４は、図３の圧力容器の外側と内側に導電性部材を配置した図である。 図５は、圧力容器の外形を一定とし負荷電流値を４０００Ａ，５０００Ａ，６０００Ａとした場合の導電性部材の配置本数と圧力容器の発熱量との関係を示す図である。 図６は、負荷電流一定で圧力容器径をφ１１１８ｍｍ，７５０ｍｍ，５００ｍｍとした場合の導電性部材の配置本数と圧力容器の発熱量との関係を示す図である。 図７は、図２におけるＢ−Ｂ断面の別の一例を示す図である。 図８は、圧力容器の外部にのみ導電性部材が配置された場合の構成の一例を示す図である。 図９は、圧力容器の内部にのみ導電性部材が配置された場合の構成の一例を示す図である。 図１０は、圧力容器の下部に導電性部材が配置された場合の構成の一例を示す図である。 図１１は、導電性部材の取り付け方法の一例を示す図である。 図１２は、実施の形態２にかかるガス絶縁開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）横断面図、および（ｂ）縦断面図である。 図１３は、実施の形態３にかかるガス絶縁開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）横断面図、および（ｂ）縦断面図である。 図１４は、実施の形態４にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成の一例を示す断面図である。 図１５は、実施の形態４にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成の別の一例を示す断面図である。 図１６は、実施の形態５にかかる三相一括型のガス絶縁開閉装置の構成を示す図である。 図１７は、三相母線の一相が欠落した場合の図である。

以下に、本発明にかかるガス絶縁開閉装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、従来のガス絶縁開閉装置の構成の一例を示す図である。図１では、ガス絶縁開閉装置５０の構成を、その断面図（Ａ−Ａ断面）、上面図（断面図の下に記載）、および側面図（断面図の右に記載）を並べて配置することで示している。図１に示すように、ガス絶縁開閉装置５０は、例えば磁性体で構成された圧力容器１と、負荷電流が流れる主母線２と、ブッシング３ａ，３ｂと、遮断部４と、フランジ５ａ〜５ｄと、圧力容器１とブッシング３ａ，３ｂとを接続する枝管６ａ，６ｂと、を備えて構成される。

圧力容器１は、その長軸方向を水平にして設置されており、例えば円筒状でかつ端部にフランジ部を有する容器９ａ，９ｂ，９ｃを接続して構成されている。すなわち、容器９ａと容器９ｂとはフランジ５ｂで接続され、容器９ｂと容器９ｃとはフランジ５ｃで接続されている。また、容器９ａ，９ｂ，９ｃの内部は相互にガス区分されたそれぞれ独立の圧力空間を構成している。また、容器９ａ，９ｃはそれぞれ枝管６ａ，６ｂを有する。

圧力容器１の内部には遮断部４およびこの遮断部４に接続された主母線２が収納されている。主母線２は、フランジ５ｂ，５ｃに取り付けられた絶縁スペーサ（図示せず）により絶縁支持され、圧力容器１の軸線方向に沿って延設され、さらに枝管６ａ，６ｂを経由して圧力容器１から引出されている。枝管６ａ，６ｂには、それぞれブッシング３ａ，３ｂが接続されている。

図１において、主母線２に負荷電流７が流れると、圧力容器１には負荷電流７により発生する磁界を打ち消すように渦電流８ａ，８ｂが誘起される。具体的には、圧力容器１の内壁面側には渦電流８ａが流れ、圧力容器１の外壁面側には渦電流８ｂが流れる。ここで、内壁面とは圧力容器１の内部側の壁面であり、外壁面とは圧力容器１の外部側の壁面である。この渦電流８ａ，８ｂによるジュール発熱により、圧力容器１の温度が上昇する。また、同図に示すように、渦電流８ａ，８ｂは枝管６ａ，６ｂでも発生している。なお、図１では、図の簡略化のため、Ａ−Ａ断面における圧力容器１の厚みは省略した。

図２は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成を示す拡大断面図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付している。図２では、ガス絶縁開閉装置３０は、図１の構成に加えて、例えば非磁性でかつ圧力容器１を構成する材質よりも導電性の高い材質からなり、圧力容器１の壁面から離れてこの壁面と主母線２の延在方向とに沿って配置された導電性部材１０ａ，１０ｂを備えている。

導電性部材１０ａは圧力容器１の内部に配置され、圧力容器１の内壁面から離れた状態で（すなわち、内壁面に接触することなく内壁面から離隔して）、この内壁面に沿って、また主母線２の延在方向に沿って配置されている。同様に、導電性部材１０ｂは圧力容器１の外部に配置され、圧力容器１の外壁面から離れた状態で（すなわち、外壁面に接触することなく外壁面から離隔して）、この外壁面に沿って、また主母線２の延在方向に沿って配置されている。

導電性部材１０ａ，１０ｂは、フランジ５ａ〜５ｄを介して圧力容器１に取り付けられており、したがってこれらのフランジ５ａ〜５ｄを介して圧力容器１に取り付けられている。また、後述するように、枝管６ａ，６ｂまで延設された導電性部材１０ａ，１０ｂの端部は、金属製のボルト等を用いて枝管６ａ，６ｂに取り付けられている。

導電性部材１０ａ，１０ｂはフランジ５ａ〜５ｄに取り付けられていることから、これらのフランジ５ａ〜５ｄを介して電流が通流可能な還流路が形成される。また、金属製のボルト等を用いて導電性部材１０ａ，１０ｂを圧力容器１に取り付けた場合（例えば、枝管６ａ，６ｂに接続する場合など）も同様であり、これらのボルトと圧力容器１とを介して電流が通流可能な還流路が形成される。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面とそのＡ−Ａ’断面を示したものである。すなわち、図３では圧力容器１の横断面図（Ｂ−Ｂ断面）（図３（ａ））と、そのＡ−Ａ’断面（図３（ｂ））を並べて配置することで示している。主母線２に負荷電流７が流れると圧力容器内側表面と外側表面にそれぞれ渦電流８ａと８ｂが流れる。

図４は図３の圧力容器１の内側と外側にそれぞれ導電性部材１０ａ,１０ｂを配置したものであり、図２におけるＢ−Ｂ断面の一例を示す図である。図４に示すように、導電性部材１０ａは、圧力容器１の周方向に沿って均等に配置された複数の部材からなる。具体的には、例えば８つの部材からなり、それぞれフランジ５ｃを貫通するようにして取り付けられており、また、図２および図４からわかるように、各導電性部材の形状は例えば棒状である。同様に、導電性部材１０ｂは、圧力容器１の周方向に沿って均等に配置された同数の部材からなり、それぞれフランジ５ｃを貫通するようにして取り付けられており、各導電性部材の形状は例えば棒状である。なお、導電性部材１０ａ，１０ｂは、被覆導線でも良い。さらに、主母線２の断面中心から導電性部材１０ａの断面中心に到る直線の延長線上に導電性部材１０ｂの断面中心が位置するように導電性部材１０ｂが配置されている。つまり、導電性部材１０ａと導電性部材１０ｂとが、圧力容器１の壁面の周方向に沿って壁面を挟んで８つの対をなし各対が等間隔で配置され、あるいは主母線２を中心としてこれらの対が放射状に配置されている。

導電性部材１０ａ，１０ｂは非磁性体かつ圧力容器１よりも高い導電率を有するものである。圧力容器１よりも導電率の高い導電性部材１０ａ，１０ｂを配置することで圧力容器１に流れていた渦電流８ａ，８ｂが導電性部材１０ａ,１０ｂに流れる。すべての渦電流８ａ，８ｂが導電性部材１０ａ，１０ｂに流れるわけではなく、圧力容器１の渦電流の流路抵抗と導電性部材１０ａ，１０ｂの抵抗の比で、圧力容器１と導電性部材１０ａ，１０ｂに分流する。例えば、圧力容器１の流路抵抗と導電性部材１０ａ，１０ｂの抵抗比が９（圧力容器）：１（導電性部材）の揚合、導電性部材１０ａ，１０ｂが配置されない場合に比べ、圧力容器１に流れる渦電流は１／１０になる。圧力容器１の温度上昇は、ジュール発熱はＩ^２Ｒであるため、電流の項は２乗で効果がある。よって、渦電流８ａ，８ｂが１／１０となると発熱量は１／１００になる。このように、圧力容器１の発熱量を低減させるには、渦電流８ａ，８ｂを圧力容器１に流さないことが効果的である。また、上記の割合で導電性部材１０ａ，１０ｂにも渦電流８ａ，８ｂが流れるが、例えば非磁性体で構成され、圧力容器１よりも導電率の高い部材であるために、導電性部材１０ａ，１０ｂに渦電流８ａ，８ｂを流した場合でも、導電性部材１０ａ，１０ｂの発熱量を低減することができる。例えば、圧力容器１に比べ５倍導電率が良い部材を使用すれば、発熱量は１／５となり、さらに、非磁性体で構成すれば、渦電流の流れる表皮深さが磁性体に比べ非常に大きくなる。表皮深さは次式で表される。

表皮深さ δ＝√（２ρ／２πｆμμ₀）

ここで、ρは比抵抗、ｆが周波数、μが透磁率、μ₀が真空の透磁率である。非磁性体であれば分母のμが小さくなり、表皮深さは大きくなる。渦電流の流路の断面積は表皮深さに比例するため、表皮深さが５倍になれば渦電流の流れる断面積も５倍になり、導電性部材の抵抗は１／５になる。導電率の結果とあわせて、非磁性体かつ高い導電率を有する導電性部材とする事で抵抗値が１／２５となり、導電性部材１０ａ，１０ｂの発熱量を低減することができる。よって、圧力容器１に配置する導電性部材１０ａ，１０ｂを非磁性体かつ圧力容器１よりも高い導電率を有する部材で構成することで、圧力容器１の発熱量を低減でき、さらに導電性部材１０ａ，１０ｂの発熱量も小さくできる。

圧力容器１の外側に導電性部材１０ｂを配置した場合は、先にも記載したように、導電性部材１０ｂの温度上昇値を人が触れても問題がない温度にする必要があるため、圧力容器１と導電性部材１０ｂ共に発熱量を小さくする必要がある。

また、導電性部材１０ｂの温度上昇が大きくなれば、導電性部材１０ｂの断面積を大きくすればよい。但し、断面積を大きくする場合は、渦電流の流れる深さ方向の寸法は表皮深さ以上にしても劾果がないため、幅方向の寸法を大きくする。

導電性部材１０ａ，１０ｂと対向する圧力容器１の材質は磁性体とすることで、効果的に温度上昇を抑制することができる。導電性部材１０ａ，１０ｂと対向する圧力容器１の材質が非磁性体であれば、圧力容器１の表面に流れる渦電流８ａ，８ｂは小さいため、発熱量の低減の効果は小さい。

また、導電性部材１０ａ，１０ｂを圧力容器１の内側か外側のどちらか一方に配置した場合は、最大で５０％までしか発熱量を低減できない。例えば、圧力容器１の外側のみに導電性部材１０ｂを配置した場合は、圧力容器１の外側表面に流れる渦電流８ｂのみ導電性部材１０ｂに流すため、内側表面に流れる渦電流８ａのジュール発熱は変わらず、外側表面に流れる渦電流８ｂによるジュール発熱のみを低減できるため、圧力容器１の発熱量は最大で５０％までしか低減できない。よって、圧力容器１の内側と外側の両方に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置することで、効率よく発熱量を低減することができる。

図５に圧力容器１の外形を一定とし負荷電流値を４０００Ａ，５０００Ａ，６０００Ａとした場合の導電性部材の配置本数と圧力容器１の発熱量を示す。初めに、図５の横軸の導体本数０本で比較した場合、４０００Ａを磁性体の圧力容器１を使用可能な発熱量とすると、５０００Ａでは１．６倍（５０００Ａ／４０００Ａ）^２、６０００Ａでは２．３倍（６０００Ａ／４０００Ａ）^２の発熱量となる。４０００Ａ用の磁性体の圧力容器１を使用する場合、５０００Ａを熱的に使用可能にするには外側のみに導電性部材を３本配置することで４０００Ａと同等の発熱量まで抑制することができ、５０００Ａの負荷電流に対しても４０００Ａ用の磁性体の圧力容器１を使用することができる。６０００Ａでは外側のみに配置した場合は８本必要だが、内側と外側の両方に配置することで５−６本配置することで６０００Ａでも磁性体の圧力容器を使用することができる。導電性部材による発熱量の低減効果は、外側もしくは内側のみに配置するより、内側と外側の両方に配置したほうが、発熱量の低減効果が大きく、少ない導電性部材の本数で、目標の発熱量まで低減することができる。

次に、図６に負荷電流一定で圧力容器径をφ１１１８ｍｍ，７５０ｍｍ，５００ｍｍとした場合の導電性部材の配置本数と圧力容器１の発熱量を示す。φ１１１８ｍｍを磁性体の圧力容器１を使用可能な発熱量とすると、φ７５０ｍｍでは外側に２本配置、φ５００ｍｍでは外側に４本配置することでφ１１１８ｍｍと同等の発熱量となるため、より小型の磁性体の圧力容器１を使用することができる。このように、負荷電流値や圧力容器１の外径に応じて、導電性部材１０ａ，１０ｂの最適な本数を選定することができる。また、万一、温度上昇が規定値を上回った場合においても、導電性部材１０ａ，１０ｂを追加するだけで、温度上昇を抑制できる。また、導電性部材１０ａ，１０ｂの寸法を変える必要が無く統一した部材を使うことができるため、負荷電流や圧力容器径が変わるたびに導電性部材を設計する必要がなくなる。なお、図５と図６は導電性部材の断面積を一定とした場合のため、断面積が異なれば配置する本数も異なってくる。

導電性部材の配置のバリエーションを図７〜図１０に示す。図７は、圧力容器１の内と外で交互に導電性部材を配置したもので、図８は外側のみに、図９は内側のみに、図１０は下部に導電性部材を配置したものである。

図７では、導電性部材１０ａは、圧力容器１の周方向に沿って均等に配置された例えば８つの部材からなる。同様に、導電性部材１０ｂは、圧力容器１の周方向に沿って均等に配置された同数の部材からなる。各導電性部材の形状は例えば棒状である。さらに、導電性部材１０ａと導電性部材１０ｂとが、圧力容器１の壁面の周方向に沿って交互に配置されている。

図８では、圧力容器１の外部にのみ導電性部材１０ｂが配置され、導電性部材１０ｂが圧力容器１の外周に沿って均等に配置されている。また、図９では、圧力容器１の内部にのみ導電性部材１０ａが配置され、導電性部材１０ａが圧力容器１の内周に沿って均等に配置されている。

図７は図４と同じ発熱抑制効果が得られ、図８は外側のみに導電性部材１０ｂを配置することで発熱は導電性部材１０ｂを配置していない場合に対して最大で５０％であるが、圧力容器１の外側に配置することで、主母線２との絶縁問題が無視できる。また、外側に配置するため、導電性部材１０ｂの取り外しが容易で、後付けで配置することもできる。図９は、内側のみに配置で発熱抑制効果は図８と同様で最大５０％である。内側に導電性部材１０ａを配置するため、主母線２との絶縁は考慮しないといけないが、圧力容器１内に収められているため、点検時などに人が触れる可能性がない。また、圧力容器１内には高気圧のガスが封入されているため、外側配置に比べガスへの放熱効果が高くなる。

図１０は、下部へ導電性部材１０ａ，１０ｂを内外に集中して配置しているもので、内側または外側のどちらか一方のみに導電性部材を配置した場合よりも発熱抑制効果は高いが、図７や図８のように均等に配置していないため、図７や図８より発熱抑制効果は小さい。圧力容器１に流れる渦電流は、圧力容器１の円周方向に均等に流れるため、導電性部材は、円周方向に均等に記置したほうが発熱量の低減の効果が大きい。また、図１０は下部へ集中的に配置しているが、それは下部へ限定したものではない。物理的に均等に配置できない箇所へ適用したものである。

導電性部材１０ａ，１０ｂは、圧力容器１と密着させてもよいし、離して配置しても圧力容器１の発熱量の低減効果は同じである。しかし、離して配置した場合は、自然対流による導電性部材１０ａ，１０ｂの放熱の効果が高い。

なお、図７〜図１０において、導電性部材１０ａ，１０ｂをそれぞれ一体物として構成することもできる。例えば、導電性部材１０ａ，１０ｂをそれぞれ環状の断面を有する円筒状の導体とすることもできる。また、図７〜図１０において、導電性部材１０ａ，１０ｂを導線で構成してもよい。

図１１に具体的な取り付け方法を示す。図１１は、図１の容器９ｂ部のみを示したもので、主母線２を中心に対称に示した図である。導電性部材１０ａ，１０ｂは圧力容器１の接地座を一部流用した取り付け座１６ａやフランジ５ｂ，５ｃの取り付け座１６ｂ，１６ｃを介して取り付けられている。また、１７ａ，１７ｂはそれぞれアダプタである。既存の接地座を取り付け部として流用するため、導電性部材１０ａ，１０ｂの取り付け本数によっては新たに取り付け座を設けなくとも、導電性部材１０ａ，１０ｂを配置できる。上記の導電性部材１０ａ，１０ｂの圧力容器１への取り付け方法は、例えば図１１のように接地座やフランジの取り付け座１６ａ，１６ｂ，１６ｃに固定するものである。また、導電性部材１０ａ，１０ｂを圧力容器１にろう付け等により直接配置してもよい。本実施の形態では、渦電流の流れ等を分かりやすく説明するために、フランジ５ａ〜５ｄに直接取り付けているような図となっている。

以上のように、本実施の形態によれば、圧力容器１を構成する材質の導電率よりも高い導電率を有する導電性部材１０ａおよび／または導電性部材１０ｂを設け、主母線２の通電時に発生する渦電流を、フランジ５ａ〜５ｄ等を介して、この導電性部材１０ａおよび／または導電性部材１０ｂに流すことにより、圧力容器１に渦電流が流れるのを抑制し、圧力容器１の温度上昇を抑えることができる、という効果を奏する。

また、フランジ５ａ〜５ｄ等を介して、例えば導電性部材１０ａと導電性部材１０ｂとを短絡させるなど簡素な構造により渦電流の還流路を形成することができるので、低コストで圧力容器１の発熱を抑制することができる。なお、個別具体例についての効果は既に説明した通りである。

実施の形態２．
図１２は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）横断面図、および（ｂ）縦断面図である。図１２（ａ）は、図２のＢ−Ｂ断面であり、図１２（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面である。

図１２に示すように、本実施の形態では、フランジ５ｃと導電性部材１０ａの端部との間にフランジ５ｃよりも導電率の高いＯ型（環状）の導電性部材１１ａを配置し、また、フランジ５ｃと導電性部材１０ｂの端部との間にフランジ５ｃよりも導電率の例えばＯ型（環状）の導電性部材１１ｂを配置している。そして、導電性部材１０ａは、フランジ５ｃに固定された導電性部材１１ａを介してフランジ５ｃに取り付けられ、また、導電性部材１０ｂは、フランジ５ｃに固定された導電性部材１１ｂを介してフランジ５ｃに取り付けられている。他のフランジ５ａ，５ｂ，５ｄについても同様の構成である。なお、図１２では、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

実施の形態１では、導電性部材１０ａ，１０ｂとフランジ５ａ〜５ｄとの界面では、フランジ５ａ〜５ｄ表面に渦電流が流れていた。一方、本実施の形態では、渦電流は、より導電率の高い導電性部材１１ａ，１１ｂに流れるため、渦電流の流路抵抗がさらに低くなり、導電性部材１０ａ，１０ｂ周辺の渦電流をより多く導電性部材１０ａ，１０ｂに集めることができるため、発熱抑制効果がさらに増大する。本実施の形態のその他の効果は実施の形態１と同様である。なお、図１２では、導電性部材１０ａ，１０ｂの配置構成、形状等は図４を例としたが、本実施の形態はこれに限定されず他の場合にも適用することができる。

実施の形態３．
図１３は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）横断面図、および（ｂ）縦断面図である。図１３（ａ）は、図２のＢ−Ｂ断面であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’断面である。図１３では、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１３に示すように、本実施の形態では、圧力容器１外部の導電性部材１０ｂの表面に放熱用のフィン１２を取り付けることにより、導電性部材１０ｂは発熱抑制と放熱促進の機能を有することとなる。図示例では、フィン１２は、圧力容器１と反対側の導電性部材１０ｂの表面上に取り付けられ、さらに、導電性部材１０ｂの長手方向に沿って所定の間隔で設けられている。

一般に、導電率の高い導電性部材の方が熱伝導率も高いため、導電率の高い導電性部材１０ｂに放熱用のフィン１２を取り付けることで、効率よく放熱することができる。また、導電性部材１０ｂの表面に放射率の高い塗装をすることでも、効果的に放熱することができる。

図１３（ｂ）では、導電性部材１０ａからフランジ５ｃを経て導電性部材１０ｂへ熱流が流れる様子を示しているが、導電性部材１０ａ，１０ｂの熱流路の断面積を大きくすることで、導電性部材１０ａの熱を導電性部材１０ｂへ流し、フィン１２で効率的に放熱を行うことができる。

また、圧力容器１内部の導電性部材１０ａにフィン１２を取り付けることもできるが、外部の空気流に触れることがないので、導電性部材１０ｂにフィン１２を取り付ける場合に比べて、放熱の効果は低くなる。なお、圧力容器１内部にフィン１２を設ける場合、図１の枝管６ａ，６ｂの周囲に取り付けると効果的である。

本実施の形態のその他の構成、動作、効果は実施の形態１，２と同様であり、本実施の形態は、図１３に示す導電性部材１０ａ，１０ｂの構成例以外の場合にも同様に適用することができる。

実施の形態４．
図１４は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成の一例を示す断面図であり、（ａ）は圧力容器１に局所的に導電性部材を配置した例を示し、（ｂ）は（ａ）のうち、遮断部４周辺に局所的に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置したものの拡大図である。また、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のうち、枝管部周辺に局所的に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置したものの拡大図である。なお、図１４では、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１４に示すように、本実施の形態では、局所発熱する部位に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置している。すなわち、ガス絶縁開閉装置は、遮断部４および枝管６ａ，６ｂが局所的に発熱しやすいため、圧力容器１全体に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置するのではなく、遮断部４および枝管６ａ，６ｂの配置箇所を中心に部分的に配置することで、発熱を効果的に抑制するとともに、導電性部材１０ａ，１０ｂの使用量を少なくしている。導電性部材１０ａ，１０ｂは金属製のボルト１３を用いて圧力容器１の壁面に取り付けられている。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、負荷電流は遮断部４の外周部に流れ、圧力容器１との距離が近くなることで、他の主母線２だけの箇所に比べて渦電流による発熱は大きくなる。よって、遮断部４周辺に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置することで温度上昇を抑制することができる。

図１４（ａ）、（ｃ）に示すように、枝管部は水平方向の主母線２と垂直に引出された主母線の２方向から磁束が鎖交するため、発熱量が大きくなる。よって、枝管部周辺に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置することで温度上昇を抑制することができる。

また、本実施の形態は、導電性部材１０ａ，１０ｂを局所的に配置するため、圧力容器１の壁面（およびボルト１３）を介して還流路１４ａ→１４ｂ→１４ｃを形成することとなり、実施の形態１〜３のようにフランジ５ａ〜５ｄに導電性部材１０ａ，１０ｂを取り付ける必要がなく、導電性部材１０ａ，１０ｂの配置に自由度ができる。

また、圧力容器１の外部の導電性部材１０ｂは後から追加することができるため、圧力容器１の温度を所定の温度まで抑制できなかった場合は、導電性部材１０ｂを追加し、圧力容器１の温度を所定の温度まで低減させることができる。なお、導電性部材１０ａ，１０ｂと圧力容器１とを電気的に接触させるため、固定するボルト１３も導電率の高い部材からなることが望ましい。例えば、ボルト１３の導電率が圧力容器１の導電率よりも高くなることが望ましい。

図１５は、本実施の形態にかかるガス絶縁開閉装置の要部の構成の別の一例を示す断面図であり、絶縁物のみで構成されたフランジ１８に囲まれた圧力容器１に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置したものである。圧力容器１の両端が絶縁物のフランジ１８で構成されていると、フランジ１８を渦電流の流路として使用できないため、直接圧力容器１の取付座１６に導電性部材１０ａ，１０ｂを配置する。この構成でも、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態５．
図１６は、本実施の形態にかかる三相一括型のガス絶縁開閉装置の構成を示す図であり、（ａ）横断面図、および（ｂ）縦断面図である。実施の形態１〜４では、一つの圧力容器１内に一相用の主母線２が配置されているが、三相一括型である本実施の形態では、圧力容器１内に三相用の主母線２（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）がそれぞれ配置されている。また、圧力容器１の内部には、例えば３つの導電性部材１０ａが配置されている。なお、図１６では、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付している。

三相一括型では圧力容器１に鎖交する磁束の流れが、単相とは異なり渦電流は圧力容器１の内側にしか流れない。磁束の流れが異なっていても、導電性部材による温度上昇抑制の効果は同じであるため、内側のみに導電性部材１０ａを配置した。

また、三相一括型では、圧力容器１の断面内周上から主母線２（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）までの距離が内周上の位置によって異なるため、図１６（ａ）のように圧力容器１の内部に導電性部材１０ａを配置する場合は、主母線２との距離の離れた箇所に導電性部材１０ａを配置することで、主母線２との絶縁距離が遠くなり、圧力容器１を小型化することができる。詳細には、図１６（ａ）に示すように、三相の主母線２の中心を結ぶ仮想的な三角形に関して、各頂点に対して、各頂点の対辺を挟んで各頂点と対向する位置に導電性部材１０ａが位置するように配置する。

図１７は、三相母線の一相が欠落した場合の図である。一相が欠落することにより、三相の電流バランスが崩れ、渦電流の流れが単相（Ｕ相とＷ相の和）と同様になる。そのため、一相欠落した圧力容器１には内側と外側に渦電流が流れるため、導電性部材１０ａ，１０ｂを内側と外側に配置する。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。

本発明は、主母線の通電電流により圧力容器に渦電流が流れることを抑制し、圧力容器の温度上昇の抑制が可能なガス絶縁開閉装置として有用である。

１ 圧力容器
２ 主母線
３ａ，３ｂ ブッシング
４ 遮断部
５ａ〜５ｄ フランジ
６ａ，６ｂ 枝管
７ 負荷電流
８ａ，８ｂ 渦電流
９ａ，９ｂ，９ｃ 容器
１０，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 導電性部材
１２ フィン
１３ ボルト
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 還流路
１５ａ，１５ｂ 渦電流
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 取り付け座
１７ａ，１７ｂ アダプタ
１８ フランジ
３０，５０ ガス絶縁開閉装置

Claims (12)

1. 導電性の筒状容器の端部に形成されたフランジ部を介して相互に接続された複数の前記筒状容器から構成され内部に絶縁性ガスが密閉充填された圧力容器と、
   複数の前記筒状容器から構成された前記圧力容器内に収納された遮断部およびこの遮断部に接続された主母線と、
   前記圧力容器の壁面と前記主母線の延在方向とに沿って配置され、
   前記圧力容器を構成する材質の導電率よりも高い導電率を有する１または複数の導電性部材と、
   前記導電性部材を前記圧力容器に取り付ける導電性の材質からなる取付部と、
   を備え、
   前記取付部は、少なくとも前記フランジ部を用いて構成され、
   前記導電性部材は、前記筒状容器の両端部のフランジ部間を接続することを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 複数の前記導電性部材が前記圧力容器の外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
3. 複数の前記導電性部材が前記圧力容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
4. 複数の前記導電性部材が前記圧力容器の内部および外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記圧力容器の内部に配置された前記導電性部材の個数が前記圧力容器の外部に配置された前記導電性部材の個数と同数であり、
   前記圧力容器の長軸に垂直な断面上で、前記圧力容器の内部に配置された前記導電性部材と前記圧力容器の外部に配置された前記導電性部材とが前記圧力容器の壁面の周方向に沿ってそれぞれ均等に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のガス絶縁開閉装置。
6. 前記取付部は、少なくとも前記フランジ部およびこのフランジ部に固定され前記フランジ部よりも導電率の高い環状導体を用いて構成され、
   前記導電性部材は、前記導電性部材と前記フランジ部との間に前記環状導体を配置して、前記フランジ部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
7. 前記導電性部材には、フィンが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
8. 前記導電性部材は、前記遮断部の周囲に局在して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
9. 前記圧力容器には前記主母線を前記圧力容器外に導く枝管部が設けられ、前記導電性部材は、前記枝管部の周囲に局在して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
10. 前記導電性部材は、絶縁物で区画された箇所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
11. 三相一括型であることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
12. ３つの前記導電性部材が前記圧力容器の内部に配置され、前記圧力容器の長軸に垂直な断面上で、三相の前記主母線の中心を結ぶ仮想的な三角形に関して、各頂点とその対辺を挟んで対向する位置に３つの前記導電性部材のうちの一つがそれぞれ位置するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のガス絶縁開閉装置。

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