JP5473788B2 - 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し、特に、金属異物捕獲用のトラップ手段を備えたガス絶縁開閉装置に関する。

ガス絶縁開閉装置は、ＳＦ_６（六フッ化硫黄）ガス等の絶縁性ガスが封入されたタンク内に遮断器、母線、断路器、計器用変流器等の各種機器を格納して構成される。

ところで、ガス絶縁開閉装置のタンク内に金属異物が混入することがあるが、金属異物はタンク内の電界により挙動し、絶縁性能の低下を引き起こす要因となり得るため、かかる金属異物の除去または捕獲をすることが課題となっている。

例えば特許文献１では、ガス絶縁電気機器において、絶縁スペーサを取付けるためのフランジの内周面に溝を設けている。この溝は低電界部を構成することから、この溝に金属異物が落ち込むことにより、金属異物は無害化される。

特開平０７−２４５８５３号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術は、タンクの一部であるフランジに溝加工を施す必要があることからコストがかかるという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、低コストな構成でタンク内に混入した金属異物を効率良く捕獲し無害化することが可能な異物のトラップ手段を備えた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、本発明に係るガス絶縁開閉装置は、絶縁性ガスが封入された金属容器と、この金属容器内で水平に延設され、電流が通流する中心導体と、この中心導体を周回するように前記金属容器内に配置されるとともに、金属製の板状部材を筒状に折り曲げた後、この板状部材の互いに対向する周方向の両端部を、少なくとも軸方向の両端部を含む３箇所以上でかつ互いに離隔した溶接部にて溶接することにより接合したものを、前記溶接部を下側に配置して成る筒状部材と、この筒状部材の軸方向の一端部が取り付けられるとともに前記金属容器に固定されて前記筒状部材を支持する支持部材と、前記筒状部材により挿通されて支持され、前記中心導体を周回するように配置された筒状機器と、を備え、前記溶接部は、前記板状部材の互いに対向する周方向の両端部間に挟まれた金属製のスペーサを有するとともに、このスペーサと前記各端部とが溶接されたものであることを特徴とする。

この発明によれば、筒状部材の溶接部間に開口部が形成されるので、低コストな構成でタンク内に混入した金属異物を効率良く捕獲し無害化することができる。

図１は、実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線による横断面図である。 図３は、筒状部材５の下部の横断面構成を示す図であり、（ａ）は図１のＰで示す部分の横断面図、（ｂ）は図１のＱで示す部分の横断面図である。 図４は、実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の別の構成例を示す縦断面図である。 図５は、実施の形態２に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。 図６は、実施の形態３に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。 図７は、実施の形態４に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。 図８は、実施の形態５に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。 図９は、実施の形態６に係るガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図である。 図１０は、図９のＢ−Ｂ線による横断面図である。

以下に、本発明に係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、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による横断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置は、タンク１と、中心導体２と、支持部材３と、計器用変流器４と、筒状部材５と、を備えている。

タンク１は、接地された筒状の金属容器であり、内部に例えばＳＦ_６ガス等の絶縁性ガスが封入されている。タンク１はその軸を例えば水平にして配置されている。中心導体２は、図示しない遮断器に接続され、遮断器が閉じた状態で電流が流れる。中心導体２は、例えばタンク１の軸に沿って水平に延設されている。

筒状部材５は、例えば円筒状の金属部材であり、中心導体２を周回するように配置される。筒状部材５の軸と中心導体２の軸は例えば一致し、中心導体２は筒状部材５を軸方向に貫通している。また、筒状部材５の軸方向における一端部は、支持部材３に取付けられている。支持部材３は、例えばリング形状の金属部材からなり、その外周縁部がタンク１のフランジ部１０間に挟持され、例えばボルト等でタンク１に固定されている。

計器用変流器４は、例えばリング形状の３つのコア４ａ〜４ｃから構成され、計器用変流器ケースとしての筒状部材５により支持されている。すなわち、計器用変流器４は、筒状部材５に挿通されるようにして筒状部材５に装着されている。さらに、計器用変流器４は、例えば図示しないボルト等により支持部材３に取付けられている。コア４ａ〜４ｃは、それぞれ鉄心にコイルを巻回して構成され、それぞれ中心導体２を周回するようにかつ中心導体２の軸方向に並べて配置されている。なお、コアの個数は図示例に限定されない。計器用変流器４は、中心導体２を周回し、中心導体２に流れる電流に起因する誘導電流を出力し、中心導体に流れる電流の大きさを計測する。

筒状部材５は、その下部にて軸方向に沿って配置された例えば３箇所の溶接部６を有し、互いに隣接する溶接部６間には開口部７が形成されている。ここで、筒状部材５は、金属材料からなる板状部材を筒状に折り曲げ、この板状部材の対向する周方向の両端部を突き合わせて３箇所で溶接により接合して形成される。この際、この板状部材の対向する両端部は、軸方向に略平行になるように両端部間の間隔を保持して溶接される。したがって、筒状部材５の側面に形成される開口部７は周方向に略一定幅で形成され、例えば軸方向に長尺の矩形形状である。また、溶接部６は、筒状部材５の軸方向の例えば両端部と中央部に形成することが強度上好ましい。

図３は、筒状部材５の下部の横断面構成を示す図であり、（ａ）は図１のＰで示す部分の横断面図、（ｂ）は図１のＱで示す部分の横断面図である。

図３（ａ）に示すように、図１のＰで示す部分では、筒状部材５は、対向する端部間を接合する溶接部６を有している。溶接部６は、これらの対向する端部の端面を厚さ方向の全長にわたって接合している。同図では、コア４ａの一部が示されており、このコア４ａと筒状部材５の間には空間（間隙）が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、図１のＱで示す部分では、筒状部材５の対向する端部間に開口部７が形成されている。同図では、コア４ｂの一部が示されており、このコア４ｂと筒状部材５の間には空間（間隙）が形成されている。

ところで、中心導体２と筒状部材５との間の空間では、中心導体２に流れる電流により大きな電界が発生する。一方、筒状部材５と計器用変流器４との間の空間および開口部７内では電界は抑制され、低電界部が形成される。これは、筒状部材５が電界シールドとして機能するからである。

中心導体２と筒状部材５との間の空間は高電界部を形成することから、この空間内に金属粉等の金属異物（図示せず）が進入すると、金属異物は電界の作用により挙動し、ガス絶縁開閉装置の絶縁耐力が低下する要因となる。なお、金属異物は、例えば機器の組み立て時または運転中に発生するものである。

中心導体２と筒状部材５との間の空間に進入した金属異物は、印加電界による作用と重力の作用とにより、浮上と落下を繰り返し、やがて開口部７内に落下する。金属異物は、例えば開口部７と計器用変流器４の内底面で構成される凹部（溝部）に落下する。この凹部（溝部）は、上述のように低電界部であり、したがって、金属異物は、その後、再浮上することが抑制され、凹部（溝部）の底（計器用変流器４の内底面上）に留まる。すなわち、金属異物は、凹部（溝部）の底にトラップされ、無害化される。

以上説明したように、本実施の形態では、筒状部材５は、板状部材を折り曲げ加工して例えば円筒状に構成し、端部間のつなぎ目を例えば３箇所の溶接部６とし、これらの溶接部６を下側に配置してタンク１内に設置する。ここで、筒状部材５は、計器用変流器ケースとしての強度を確保できればよいので、軸方向の全長にわたって溶接する必要はなく、部分的な溶接でも強度は確保できる。この構造により、筒状部材５の側面には開口部７が形成されるので、上述のように、筒状部材５は金属異物の捕獲に用いることができ、トラップ手段として機能する。

なお、筒状部材５は、発熱を抑制するために例えばアルミニウムまたはステンレスを材料として形成されるが、これらを材料とする筒状のパイプは一般に高価である。そこで、本実施の形態では、板状部材を折り曲げ加工しつなぎ目を溶接することで筒状体を低コストで作成するとともに、溶接部６間に形成された開口部７を金属異物の捕獲に用いることができる。また、開口部７は、軸方向に配列されているので、金属異物の挙動に対して捕獲率の向上が期待できる。

このように、本実施の形態によれば、筒状部材５の強度を確保しつつ、金属異物捕獲用の開口部７を容易に構成することができ、低コストな構成でタンク１内に混入した金属異物を効率良く捕獲し無害化することができる。

また、計器用変流器４はタンク１内で中心導体２を周回するように配置されていることから、一般にタンク径増大の要因となる。計器用変流器４を小型化しタンク径を縮小化するためには、計器用変流器４と中心導体２との間の絶縁性能を向上させ双方の間隔を縮小する必要があり、そのためには、計器用変流器４と中心導体２との間で金属異物を除去し絶縁性能を向上させることが必要となる。本実施の形態によれば、金属異物の捕獲効率が向上するので、タンク径の縮小化にもつながる。

なお、図１では、溶接箇所を３箇所としたが、筒状部材５の軸方向の両端部とその間を複数箇所溶接する構成でもよい。図４は、このような構成例を示した図であり、溶接部６は軸方向の両端部を含めて例えば５箇所に形成され、これに応じて開口部７は４箇所に形成されている。この構成によれば、計器用変流器ケースとしての筒状部材５の強度はより高まる。

また、本実施の形態では、計器用変流器４のケースとしての筒状部材５にトラップ手段としての機能を付与する例について説明したが、筒状部材５により支持される機器は計器用変流器４に限定されず、その他の機器でもよい。すなわち、中心導体２を周回し、筒状部材５により支持される筒状機器であればよく、例えば変圧器でもよい。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の構成は、図１のＰで示す部分の構造を除けば、実施の形態１と同様である。

図５に示すように、本実施の形態では、筒状部材５の軸方向における対向する端部間にスペーサ９を介在させ、このスペーサ９と各端部とをそれぞれ溶接箇所１１で溶接することにより、スペーサ９を介して両端部間を接合している。すなわち、本実施の形態の溶接部５０は、スペーサ９と複数の溶接箇所１１からなる。ここで、スペーサ９は、筒状部材５の軸方向に所定の長さでかつ周方向の幅が略一定の板状の金属片であり、例えば筒状部材５と同じ材質のものである。

スペーサ９の厚さは、筒状部材５の厚さと略同じ厚さになるように設定されている。溶接箇所１１は、筒状部材５の中心導体２側の表面と筒状部材５の計器用変流器４側の表面の双方に設けられている。

溶接部５０の形成箇所は、例えば図１と同様に、筒状部材５の軸方向における両端部および中央部であり、溶接部５０はそれぞれ同じ幅のスペーサ９を含んでいる。これにより、溶接部５０間に形成される開口部７の幅は略一定となる。スペーサ９の幅は例えば１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度とし、開口部７の幅を同程度とすることが金属異物の捕獲上好ましい。なお、溶接部５０は、図４の例のように、軸方向における両端部間に複数箇所設けることもできる。

本実施の形態によれば、筒状部材５は、板状部材を筒状に折り曲げ、この板状部材の対向する両端部を突き合わせ、さらに両端部間にスペーサ９を介在させて溶接するようにしているので、開口部７はスペーサ９の幅で規定されることになり、開口部７の幅を軸方向にわたって略一定に保つことが容易である。特に、板厚が厚い場合には、スペーサ９を用いることにより接合が容易となる。

また、本実施の形態によれば、スペーサ９を用いることで、開口部７の幅が筒状部材５の軸方向にわたって略一定となり、幅寸法精度のよい開口部７を得ることができるので、金属異物の捕獲性能を軸方向にわたって安定化することができる。

なお、本実施の形態のその他の構成は、図１〜図４に示した実施の形態１と同様であり、開口部７を介した金属異物の捕獲方法についても既に説明したとおりである。

実施の形態３．
図６は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。

図６に示すように、本実施の形態では、筒状部材５の周方向における対向する両端部間を、スペーサを介さずに溶接部１２により接合する。ただし、実施の形態１の溶接部６と異なり、この溶接部１２は筒状部材５の対向する端面を厚さ方向に全長にわたって接合するものではなく、各端面のそれぞれ一部分であって計器用変流器４側（中心導体２と反対側）の部分を接合するものである。これにより、溶接部１２の上面と筒状部材５の対向する端面により溝部１３が形成される。さらに、この溶接部１２は、実施の形態１の溶接部６と異なり、筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成される。したがって、溝部１３は、筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成される。

溝部１３は、筒状部材５の下部に形成され、低電界部を構成することから、この溝部１３内に落下した金属異物は再浮上することが抑制され、無害化される。

本実施の形態によれば、筒状部材５は、板状部材を筒状に折り曲げ、この板状部材の対向する両端部を突き合わせ、互いの端面のそれぞれ一部分であって計器用変流器４側の部分を溶接しかつ溶接部１２を筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成するようにしているので、筒状部材５の強度を確保しつつ、金属異物捕獲用の溝部１３を容易に構成することができる。なお、本実施の形態のその他の構成は、図１〜図４に示した実施の形態１と同様である。

実施の形態４．
図７は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。

図７に示すように、本実施の形態では、筒状部材５の周方向における対向する両端部間にスペーサ１５を介在させ、このスペーサ１５と各端部とをそれぞれ溶接箇所１６で溶接することにより、スペーサ１５を介して両端部間を接合している。すなわち、本実施の形態の溶接部５１は、スペーサ１５と複数の溶接箇所１６からなる。

ここで、スペーサ１５は、板状部材を折り曲げて形成される筒状部材５の軸方向の長さと同じ長さで、周方向の幅が略一定であり、かつその厚さが筒状部材５の厚さよりも薄い板状の金属部材であり、例えば筒状部材５と同じ材質のものである。

また、スペーサ１５は、筒状部材５の対向する各端面のそれぞれ一部分であって計器用変流器４側（中心導体２と反対側）の部分と当接し、かつ、スペーサ１５と各端部とが計器用変流器４側の表面の溶接箇所１６にて互いに接合されている。この構造により、スペーサ１５の上面と筒状部材５の対向する端面により溝部１４が形成される。

また、スペーサ１５は、上記のように筒状部材５の軸方向の長さと同じ長さであるから、溶接部５１は、実施の形態１の溶接部６と異なり、筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成される。したがって、溝部１４は、筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成される。

溝部１４は、筒状部材５の下部に形成され、低電界部を構成することから、この溝部１４内に落下した金属異物は再浮上することが抑制され、無害化される。

本実施の形態によれば、実施の形態３と同様に、筒状部材５の強度を確保しつつ、金属異物捕獲用の溝部１４を容易に構成することができる。さらに、筒状部材５の対向する端部間にスペーサ１５を介在させて溶接するようにしたので、溝部１４の幅が筒状部材５の軸方向にわたって略一定となり、幅寸法精度のよい溝部１４を得ることができ、金属異物の捕獲性能を軸方向にわたって安定化することができる。なお、本実施の形態のその他の構成は、図１〜図４に示した実施の形態１と同様である。

実施の形態５．
図８は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の溶接部の構造を示す図であり、図１のＰで示す部分に対応する図である。

図８に示すように、本実施の形態では、筒状部材５の対向する両端部の中心導体２側の角をそれぞれ面取りした後に、一方の端部の端面２１ａと他方の端部の端面２１ｂとを互いに当接した状態で両端部間を計器用変流器４側（中心導体２と反対側）の表面の溶接部２２にて接合している。この構造により、一方の端部に形成された面取り部２０ａと他方の端部に形成された面取り部２０ｂによって断面Ｖ字型の溝部２３が筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成される。

溝部２３は、筒状部材５の下部に形成され、低電界部を構成することから、この溝部２３内に落下した金属異物は再浮上することが抑制され、無害化される。

本実施の形態によれば、筒状部材５は、板状部材の端部を予め面取り加工し、この板状部材を筒状に折り曲げ、この板状部材の対向する両端部を突き合わせて溶接することで、スペーサを用いることなく、溝幅寸法の精度の良い溝部２３を筒状部材５の軸方向の全長にわたって形成することができ、金属異物の捕獲性能を軸方向にわたって安定化することができる。なお、本実施の形態のその他の構成は、図１〜図４に示した実施の形態１と同様である。

実施の形態６．
図９は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置の構成例を示す縦断面図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ線による横断面図である。なお、図９および図１０では、図１および図２と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図９および図１０に示すように、本実施の形態では、計器用変流器４は、例えばリング形状の５つのコア４ａ〜４ｅから構成され、図１と比べて、中心導体２の軸方向の長さがより長くなっている。また、計器用変流器ケースとしての筒状部材５は、計器用変流器４の長さが軸方向に長くなっていることに対応して、軸方向に配置された複数個の筒体をつなぎ合わせて構成されている。

具体的には、筒状部材５は、金属製の例えば２個の円筒体５ａ，５ｂからなり、円筒体５ａ，５ｂの対向する端部が円周方向において部分的に溶接されることによりつなぎあわされている。このように、円筒体５ａ，５ｂのつなぎ目の溶接を部分的に行うことにより、開口部３０が形成される。

開口部３０は、筒状部材５の下部にて円周方向に所定の角度範囲となるように形成される。図１０では、開口部３０の円周方向の延設範囲を角度θで表し、円筒体５ａ，５ｂ間の溶接箇所を溶接部３１で表している。開口部３０は、例えばその円周方向の長さが軸方向の幅よりも長くなるように形成することができる。

開口部３０と計器用変流器４の内底面で構成される凹部（溝部）は、低電界部を構成することから、この凹部（溝部）内に落下した金属異物は再浮上することが抑制され、無害化される。

なお、開口部３０は、図示例に限定されず、例えば、円周方向に複数個形成されるようにしてもよく、少なくとも筒状部材５の下部に開口部３０が形成されていればよい。

筒状部材５を構成する円筒体の個数は図示例に限定されず、３個以上の円筒体を接合する場合でも、同様にして、円筒体の各つなぎ目にそれぞれ開口部を形成することができる。円筒体５ａ，５ｂは、金属製の板状部材を折り曲げて円筒状に構成し、対向する両端部を軸方向の全長にわたって溶接することにより作成することができる。なお、円筒体５ａ，５ｂは、実施の形態１〜５で示したものを用いることもできる。

本実施の形態によれば、円筒体５ａ，５ｂを部分的に溶接して筒状部材５を構成するようにしたので、筒状部材５の下部に周方向に開口部３０を形成することができる。したがって、筒状部材５の強度を確保しつつ、金属異物捕獲用の開口部３０を容易に構成することができる。

本発明は、中心導体を周回するように配置された金属異物捕獲用のトラップ手段を備えたガス絶縁開閉装置として有用である。

１ タンク
２ 中心導体
３ 支持部材
４ 計器用変流器
４ａ-４ｅ コア
５ 筒状部材
５ａ，５ｂ 円筒体
６，１２，２２，３１，５０，５１ 溶接部
７，３０ 開口部
９ スペーサ
１０ フランジ部
１１，１６ 溶接箇所
１３，１４，２３ 溝部
１５ スペーサ
１６ 溶接箇所
２０ａ，２０ｂ 面取り部
２１ａ，２１ｂ 端面

Claims (4)

1. 絶縁性ガスが封入された金属容器と、
   この金属容器内で水平に延設され、電流が通流する中心導体と、
   この中心導体を周回するように前記金属容器内に配置されるとともに、金属製の板状部材を筒状に折り曲げた後、この板状部材の互いに対向する周方向の両端部を、少なくとも軸方向の両端部を含む３箇所以上でかつ互いに離隔した溶接部にて溶接することにより接合したものを、前記溶接部を下側に配置して成る筒状部材と、
   この筒状部材の軸方向の一端部が取り付けられるとともに前記金属容器に固定されて前記筒状部材を支持する支持部材と、
   前記筒状部材により挿通されて支持され、前記中心導体を周回するように配置された筒状機器と、
   を備え、
   前記溶接部は、前記板状部材の互いに対向する周方向の両端部間に挟まれた金属製のスペーサを有するとともに、このスペーサと前記各端部とが溶接されたものであることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 絶縁性ガスが封入された金属容器と、
   この金属容器内で水平に延設され、電流が通流する中心導体と、
   この中心導体を周回するように前記金属容器内に配置されるとともに、金属製の板状部材を筒状に折り曲げた後、この板状部材の互いに対向する周方向の両端部を、軸方向の全長にわたって形成された溶接部にて溶接することにより接合したものを、前記溶接部を下側に配置して成る筒状部材と、
   この筒状部材の軸方向の一端部が取り付けられるとともに前記金属容器に固定されて前記筒状部材を支持する支持部材と、
   前記筒状部材により挿通されて支持され、前記中心導体を周回するように配置された筒状機器と、
   を備え、
   前記溶接部は、前記板状部材の互いに対向する周方向の両端部間に挟まれその厚さが前記筒状部材よりも薄くかつ前記両端部の各端面のそれぞれ一部であって前記中心導体と反対側の部分と当接した金属製のスペーサを有するとともに、このスペーサと前記各端部とが前記中心導体の反対側の表面で溶接されたものであることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
3. 絶縁性ガスが封入された金属容器と、
   この金属容器内で水平に延設され、電流が通流する中心導体と、
   この中心導体を周回するように前記金属容器内に配置されるとともに、金属製の板状部材を筒状に折り曲げた後、この板状部材の互いに対向する周方向の両端部であって前記中心導体側の角が面取りされた前記両端部を、互いの端面が当接した状態で、前記中心導体と反対側の表面にて軸方向の全長にわたって形成された溶接部にて溶接することにより接合したものを、前記溶接部を下側に配置して成る筒状部材と、
   この筒状部材の軸方向の一端部が取り付けられるとともに前記金属容器に固定されて前記筒状部材を支持する支持部材と、
   前記筒状部材により挿通されて支持され、前記中心導体を周回するように配置された筒状機器と、
   を備えることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 絶縁性ガスが封入された金属容器と、
   この金属容器内で水平に延設され、電流が通流する中心導体と、
   この中心導体を周回するように前記金属容器内に配置されるとともに、複数個の金属製の筒体を軸方向につなぎ合わせて構成され、前記筒体の端部同士を周方向に部分的に溶接することによりつなぎ目に形成された開口部を下側に配置して成る筒状部材と、
   この筒状部材の軸方向の一端部が取り付けられるとともに前記金属容器に固定されて前記筒状部材を支持する支持部材と、
   前記筒状部材により挿通されて支持され、前記中心導体を周回するように配置された筒状機器と、
   を備えることを特徴とするガス絶縁開閉装置。

Images