JP5152148B2 - ガス絶縁開閉装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力の送配電および受配電設備などに用いられるガス絶縁開閉装置に関するものである。

従来のガス絶縁開閉装置は、乾燥空気を封入した圧力タンクと、高電圧が印加される導体との間を電気的に絶縁するため、０．４〜０．５ＭＰａ−ｇ程度の高いガス圧力で乾燥空気を封入するとともに、エポキシ樹脂などの絶縁物を導体に被覆することで絶縁を確保していた。（例えば特許文献１参照）。この時、外部機器と取り合う端子導体と、端子導体と真空バルブを接続する引出導体は、溶接やネジ締結で一体化されていることが多い。組立時には、碍管と端子導体、引出導体を組み合わせた状態でガス絶縁開閉装置の本体に取付けられる。

特開２００３−３１９５１５号公報（図１）

上述のようなガス絶縁開閉装置では、圧力タンクに０．４〜０．５ＭＰａ−ｇ程度の高いガス圧力が負荷されるため、圧力タンクの肉厚を厚くするなど強固な圧力タンクを設ける必要があり、装置の軽量化および低コスト化が困難であるという問題があった。また、乾燥空気は絶縁耐力がＳＦ６ガスの約１／３であるため、圧力タンク内のガス圧を低くすると、圧力タンク内の絶縁性能が確保できないという問題があった。特に、外部から電力を引き込む碍管の取付部や、変流器設置箇所は絶縁距離が短く、乾燥空気のみで絶縁することは困難であった。

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あり、ＳＦ６ガスより絶縁耐力に劣る乾燥空気、窒素、二酸化炭素などの絶縁ガスを用いて圧力タンク内の絶縁性能を確保しながら、圧力タンク内のガス圧を低減できるガス絶縁開閉装置を提供することを目的としている。

この発明に係るガス絶縁開閉装置は、電気的に接地され、複数の開口部を有して絶縁性ガスが封入された圧力タンクと、一端が上記圧力タンクに接続され、他端が端子導体により気密封止された碍管と、上記圧力タンクの内に設けられ、固定導体およびこの固定導体と接離可能に設けられた可動導体を収容する真空バルブと、上記固定導体または可動導体と上記端子導体との間の電路の一部を構成し、上記端子導体に接続される引出導体と、上記可動導体に接続された絶縁ロッドを介して上記可動導体を駆動する開閉手段とを備えたガス絶縁開閉装置であって、同軸状に配置された中空形状の導体を少なくともその両端部を除いて絶縁物で厚く覆うように注型されたブッシング導体と、上記絶縁物の表面に形成された導電又は半導電の接地層と、上記圧力タンクのフランジ部に固定される固定フランジ部とを有した中間ブッシングを、上記圧力タンクと上記引出導体の間に設け、上記ブッシング導体は、一端部が上記固定導体または可動導体と電気的に接続され、且つ他端部が碍管の内部空洞の内壁と間隙をもって延伸して上記引出導体に接続されおり、上記端子導体と上記引出導体とは、分離可能であり、上記引出導体と上記ブッシング導体とは、分離可能であるようにしたものである。

圧力タンク内の絶縁性能を確保しながら、圧力タンク内のガス圧を低減できるガス絶縁開閉装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置全体の断面図である。 この発明の実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置の碍管部を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態１における引出導体を拡大した断面図である。 この発明の実施の形態１における碍管部の組立手順を示す断面図である。 この発明の実施の形態２におけるガス絶縁開閉装置の碍管部を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態３におけるガス絶縁開閉装置の碍管部を拡大して示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるガス絶縁開閉装置全体の断面図である。また、図２は、図１に示したガス絶縁開閉装置１のうち、碍管部６６ｂを拡大した断面図である。以下、図に基づいて、この発明を実施するための形態について説明する。

図１において、電気的に接地された圧力タンク２は、胴部２ａを水平にして設置されており、圧力タンク２の上方には一対の開口部２ｂ、２ｃが設けられている。圧力タンク内には真空バルブ４が胴部２ａと空隙を介して設置されている。圧力タンク２の外部には真空バルブ４を操作する開閉手段３が設けられており、開閉手段３は、操作ロッド５および絶縁ロッド６を介して真空バルブ４に接続されている。真空バルブには、それぞれ先端部に電極が設けられる固定導体４ａと可動導体４ｂとが収納されている。真空バルブ４の両端には、固定導体４ａに接続された固定側シールド５１、および可動導体４ｂに接続された可動側シールド５４が設けられており、固定側シールド５１および可動側シールド５４の上部には、中間ブッシング２１、３１のブッシング導体２２、３２の一端が挿入される挿入部５１ａ、５４ａが設けられている。つまり、ブッシング導体２２、３２は、それぞれ一端部が固定導体４ａおよび可動導体４ｂと電気的に接続される。中間ブッシング２１、３１の上方には、碍管部６６ａ、６６ｂが圧力タンク２のフランジ部２ｄ、２ｅに取付けられている。なお、碍管部６６ａ、６６ｂは同一構造である。

また、中間ブッシング２１、３１は、同軸状に配置された中空形状の導体を少なくともその両端部を除いて絶縁物２１ａ、３１ａ（例えばエポキシ樹脂など）で厚く覆うように注型されたブッシング導体２２、２３と、絶縁物２１ａ、３１ａの表面に形成された導電又は半導電の接地層２１ｂ、３１ｂ（例えば導電性ゴム、導電塗料など）とを有しており、それぞれフランジ部２ｄ、２ｅにボルトなどで（図示せず）によって締結されることによって接地電位となる。

図２において、中間ブッシング３１は、圧力タンク２と引出導体１１の間に設けられており、中間ブッシング３１にもうけられた固定フランジ部６２にて圧力タンク２に固定される。より詳細には、固定フランジ部６２は、上記中空形状の導体を厚く覆う絶縁物３１ａの一部が円盤状に張出して一体に形成されており、この固定フランジ部６２が圧力タンク２のフランジ部２ｅと碍管２０の間に配置される。固定フランジ部６２は、フランジ部２ｅと固定用フランジ６７にはさまれ、ボルトなど（図示せず）によって締結される。中間ブッシング３１のブッシング導体３２は、同軸状の碍管２０の内部空洞と間隙をもって延伸し、その先端は、絶縁物３１ａに覆われておらず、接触子６４を介して、引出導体１１に接続されている。ここで、接触子６４を適用する理由は、ガス絶縁開閉装置１運用時におけるブッシング導体３２の温度上昇による伸縮を吸収するためである。この時、接触子６４としては、ガータスプリングで接触端子を外部から押さえつけるチューリップコンタクト、銅合金の線材をコイルバネ状に成形して、リング状に形成したバネ状コンタクト、銅合金板の一部をルーバー状に突起成形させたコンタクトなどが適用される。また、接触子６４の位置は、端子導体１２に近い位置で配置されている。引出導体１１には、接触子６４と接触通電する接触部７８、ブッシング導体３２の内部通気穴６５と貫通するための貫通穴Ａ７４、碍管内部空間と貫通するための貫通穴Ｂ７５および端子導体１２と接続するためのネジ部７６および外気との気密を保つためのパッキン溝７７を有している。

碍管２０は碍管取付部６１と固定用フランジ６７との間でボルトなど（図示せず）で締結固定されている。碍管２０の碍管取付部６１ではない端面には、端子導体１２が設けられており、ボルトなど（図示せず）で、碍管２０および引出導体１１と接続されている。端子導体１２には、碍管２０および引出導体１１を接続するための取付穴、外気との気密を保つためのパッキン溝、外部機器と接続するための接続穴を有している。

図３は、引出導体１１の拡大図を示す。ここで、貫通穴Ａ７４と貫通穴Ｂ７５は、内部通気穴６５とほぼ同じ断面積を有している。貫通穴Ｂ７５は、同図では一方向のみに設けられているが、放射状に複数の穴を設けて、その断面積の合計が内部通気穴６５の断面積と同様であればよい。

この実施の形態のガス絶縁開閉装置の製造方法は、まず、予め組立てた中間ブッシング３１の一方の端部を、真空バルブ４を胴部２ａと空隙を介して設置した圧力タンク２の開口部２ｂ、２ｃから導入して、固定シールド５１の挿入部５１ａもしくは可動側シールド５４の挿入部５４ａにブッシング導体２２、３２の一端部を挿入し、固定フランジ部６２を圧力タンク２のフランジ部２ｄ、2eにボルトで固定する。続いて、碍管部６６ａ、６６ｂを組み立てる。

碍管部６６ａ、６６ｂは同一形状なので、図４にて、碍管部６６ｂに限っての組立手順を示す。まず、図４（ａ）において、圧力タンク２のフランジ部２ｅ上方に、中間ブッシング３１を配置し、固定用フランジ６７とともに締結する。中間ブッシング３１のブッシング導体３２の先端に接触子６４を介して、引出導体１１を摺動可能な状態で挿入する。次に、図４（ｂ）において、碍管２０をその底面側からブッシング導体３２に被せるようにして配置し、固定用フランジ６７の上方に碍管２０を取り付けボルトなどで固定する。最後に図４（ｃ）において、碍管２０の碍管取付部６１でない方の端面（上記底面と反対側の端面）に端子導体１２を配置し、端子導体１２とパッキン溝にゴムパッキンを入れた引出導体１１をボルトなどで接続する。同時に、端子導体１２と碍管２０の碍管取付部６１でない方の端面とを固定し、碍管２０の端面の開口部を、気密を保った状態で封止する。

このような製造工程を適用すれば、事前に、碍管、端子導体、引出導体を組み立てて一体として中間ブッシングに取付ける必要が無く、碍管部６６ａを構成する部品を、圧力タンク２側から積み上げるように組み立て、最終段階で、碍管２０を被せてその開口部を端子導体１２で塞ぐことが可能となる。また、端子導体１２と引出導体１１が分離でき、さらに引出導体１１とブッシング導体３２が分離できる構造なので、ブッシング導体３２と引出導体１１の導体接続をした図４（ａ）の状態の後で、引出導体１１とブッシング導体３２を直接目視できるので、ガス絶縁開閉装置の製造工程の最終段階で、導体接続部の係合寸法確認、金属くずや余分なグリス漏れなど異物発生の確認および清掃を行うことができる。それによって、ガス絶縁開閉装置の絶縁信頼性を高めることができる。

また、ブッシング導体３２の圧力タンク２側を絶縁物３１ａで覆い、その表面に接地層３１ｂを設けることで、ブッシング導体３２と圧力タンク２との絶縁性能を向上できる。特に、圧力タンク２と接地層３１ｂを同電位とすることができるので、絶縁耐力でＳＦ６に劣るが環境性に優れた乾燥空気、窒素、二酸化炭素などの絶縁ガスを、高ガス圧化することなく用いることができる。

以上より、圧力タンク２と碍管２０との間に設けられ、同軸状に配置されたブッシング導体３２と、絶縁物３１ａと絶縁物３１ａの表面に設けられた接地層３１ｂとを有する中間ブッシング３１とを配設することで、圧力タンク２内の絶縁性能を確保しながら、圧力タンク２内のガス圧を低減できるガス絶縁開閉装置を提供することができる。

ところで、大電流を通電する場合、ブッシング導体３２と引出導体１１との接触部７８は、おおむね１０μΩ以下の接触抵抗を有しているため発熱して温度上昇が生じやすい。仮に、接触部７８が、固定フランジ部６２側、つまりブッシング導体３２が絶縁物３１ａに囲まれる部位に隣接する位置に設けられると、絶縁物３１ａに囲まれたブッシング導体３２の部位の主な熱の出口である上記隣接する位置の温度が上昇し、ブッシング導体３２の絶縁物３１ａに囲まれる部位の熱が碍管部６６ｂの端子導体１２側へと分散しない。そのため、絶縁物３１ａに囲まれたブッシング導体３２から端子導体１２方向への熱伝導が阻害され、局所的な温度上昇が発生する。

一方、この実施の形態のように、接触子６４の位置が端子導体１２に近い位置で配置されている構造であれば、接触子６４が中間ブッシング３１の先端から離れているため、絶縁物３１ａに囲まれたブッシング導体３２から端子導体１２方向への熱伝導を阻害されることがない。そのため、温度上昇を集中させず、ブッシング導体３２および接触子６４の温度上昇箇所を分散させることができる。

実施の形態２．
図５は実施の形態２を示すガス絶縁開閉装置の構成部である碍管部６６ｂを拡大して示す断面図である。図５では、絶縁物３１ａから突出したブッシング導体３２が、導体接続部品６８と中間導体６９を用いて構成されている。この形態では、ブッシング導体３２の先端にはネジ部が形成されており、導体接続部品６８と接続できる。導体接続部品６８は、ブッシング導体３２、および中間導体６９を締結できるように、両端にネジ部が形成されており、さらに中間導体６９内側とブッシング導体３２内側を貫通する通気穴を有する。中間導体６９は、導体接続部品６８と締結できるネジ部を一端に有し、もう片端は引出導体１１と接続できる接触子６４を取付ける溝を有している。

この構成によれば、中間導体６９および導体接続部品６８に相当する長さだけ、ブッシング導体３２を短縮できるので、中間ブッシング３１の絶縁物３１ａ（例えば、エポキシ樹脂）の注型工程で大型の設備を備える必要がなく、製品の取扱いが容易になる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３を示すガス絶縁開閉装置の構成部である碍管部６６ｂを拡大して示す断面図である。接触子６４が中間ブッシング３１の付近に配置された構造でもブッシング導体３２の先端からの熱伝導が絶縁物３１ａに囲まれたブッシング導体３２の温度上昇限度に対して十分な通電電流で適用される場合、図６のように接触導体７０、ナット７１、引出接続７２およびアダプタ７３で構成しても良い。この例では、ブッシング導体３２の先端には、接触導体７０と接続できる接触子６４を有し、接触導体７０と接続する。接触導体７０は、接触子６４と接触通電する接触部分、および引出接続７２と接続するネジ部を有する。接触導体７０はナット７１と共に引出接続７２に締結されている。ナット７１は、接触導体７０のまわり止めと位置決めの機能を有する。引出接続７２は、接触導体７０およびナット７１を接続するネジ部を片端に、もう片端にアダプタ７３と締結するネジ部を有する。アダプタ７３は、引出接続７２を接続するネジ部、端子導体１２と接続するためのネジ穴および外気との気密を保つためのパッキン溝を有している。

この構成によれば、端子導体１２とブッシング導体３２の間に、接触導体７０、ナット７１、引出接続７２およびアダプタ７３が連結されるため、接触導体７０、引出接続７２およびアダプタ７３に相当する長さだけ、ブッシング導体３２の長さを短縮できる。また、引出導体１１の代わりとして、接触導体７０、ナット７１、引出接続７２およびアダプタ７３を用いることにより、長尺化した引出導体１１の複雑な加工を省くことができるので、引出導体１１の簡素化ができ、コスト低減が可能となる。

１ ガス絶縁開閉装置、２ 圧力タンク、２ａ 胴部、２ｂ、２ｃ開口部、２ｄ、２ｅ フランジ部、３ 開閉手段、４ 真空バルブ、４ａ 固定導体、４ｂ 可動導体、５ 操作ロッド、６ 絶縁ロッド、１１ 引出導体、１２ 端子導体、２０ 碍管、２１、３１ 中間ブッシング、２１ａ、３１ａ 絶縁物、２１ｂ、３１ｂ 接地層、２２、３２ ブッシング導体、５１ 固定側シールド、５１ａ、５４ａ 挿入部、５４ 可動側シールド、６１ 碍管取付部、６２ 固定フランジ部、６４ 接触子、６５ 内部通気穴、６６ａ、６６ｂ 碍管部、６７ 固定用フランジ、６８ 導体接続部品、６９ 中間導体、７０ 接触導体、７１ ナット、７２ 引出接続、７３ アダプタ、７４ 貫通穴Ａ、７５ 貫通穴Ｂ、７６ ネジ部、７７ パッキン溝、７８ 接触部。

Claims (4)

1. 電気的に接地され、複数の開口部を有して絶縁性ガスが封入された圧力タンクと、一端が上記圧力タンクに接続され、他端が端子導体により気密封止された碍管と、上記圧力タンクの内に設けられ、固定導体およびこの固定導体と接離可能に設けられた可動導体を収容する真空バルブと、上記固定導体または可動導体と上記端子導体との間の電路の一部を構成し、上記端子導体に接続される引出導体と、上記可動導体に接続された絶縁ロッドを介して上記可動導体を駆動する開閉手段とを備えたガス絶縁開閉装置において、
   同軸状に配置された中空形状の導体を少なくともその両端部を除いて絶縁物で厚く覆うように注型されたブッシング導体と、上記絶縁物の表面に形成された導電又は半導電の接地層と、上記圧力タンクのフランジ部に固定される固定フランジ部とを有した中間ブッシングを、上記圧力タンクと上記引出導体の間に設け、上記ブッシング導体は、一端部が上記固定導体または可動導体と電気的に接続され、且つ他端部が碍管の内部空洞の内壁と間隙をもって延伸して上記引出導体に接続されおり、上記端子導体と上記引出導体とは分離可能であり、上記引出導体と上記ブッシング導体とは分離可能であることを特徴としたガス絶縁開閉装置。
2. 請求項１に記載のガス絶縁開閉装置であって、
   ブッシング導体と引出導体とを電気的に接続する接触子が、端子導体と固定フランジ部との間の上記端子導体の側に配設されていることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 請求項１に記載のガス絶縁開閉装置であって、
   ブッシング導体と引出導体の接触部を上記ブッシング導体が絶縁物から露出した付近に配設し、引出導体を接触導体、ナット、引出接続、およびアダプタによって構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 同軸状に配置された中空形状の導体を少なくともその両端部を除いて絶縁物で厚く覆うように注型されたブッシング導体と、上記絶縁物の表面に形成された導電又は半導電の接地層と、上記ブッシング導体の中央部に、圧力タンクのフランジ部に固定するための固定フランジ部とを有した中間ブッシングを予め組み立てる工程と、
   圧力タンクの内に真空バルブを胴部と空隙を介して設置する工程と、
   上記真空バルブの両端にある固定側シールドまたは可動側シールドの挿入部に上記ブッシング導体の一端部を挿入して、上記固定フランジ部を上記圧力タンクのフランジ部にボルトで固定する工程と、
   上記ブッシング導体の他端部に、接触子を介して摺動可能に引出導体を係合する工程と、
   底部と上記底部の反対側の端面に開口を有する中空形状の碍管を、上記ブッシング導体の一端部側から上記底面が上記中間ブッシングに被さるように配置して、上記底部に設けられた碍管取付部を上記固定フランジ部にボルトで固定する工程と、
   上記碍管の底部と反対側の端面に外部電路を接続する端子導体を配置して、上記端子導体と上記引出導体、および上記端子導体と上記端面をそれぞれボルトで接続して、上記端面の開口部を、気密を保った状態で封止する工程とを備えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置の製造方法。

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