ガス絶縁母線
【課題】短時間耐電流により発生する電磁力によるボルト引抜き荷重を小さくし、導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供すること。
【解決手段】絶縁ガスＧを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部１ａ、１ｂ、１ｃを有する筒状のタンク１と、タンク１内部の長手方向に配置された長手方向導体７と、長手方向導体７に接続されかつ当該長手方向導体７に直交するように配置された径方向導体５Ａと、タンク１の前記開口部１ａ、１ｂ、１ｃで長手方向導体７および前記径方向導体５Ａを固定する絶縁スペーサ２１、２２、２３と、を有するガス絶縁母線において、長手方向導体７の中心軸ＣＬ１および径方向導体５Ａの中心軸ＣＬ２との交点Ｂに両導体の接続部９を配置した。
【解決手段】絶縁ガスＧを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部１ａ、１ｂ、１ｃを有する筒状のタンク１と、タンク１内部の長手方向に配置された長手方向導体７と、長手方向導体７に接続されかつ当該長手方向導体７に直交するように配置された径方向導体５Ａと、タンク１の前記開口部１ａ、１ｂ、１ｃで長手方向導体７および前記径方向導体５Ａを固定する絶縁スペーサ２１、２２、２３と、を有するガス絶縁母線において、長手方向導体７の中心軸ＣＬ１および径方向導体５Ａの中心軸ＣＬ２との交点Ｂに両導体の接続部９を配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置等に用いられるガス絶縁母線に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の変電所や開閉所等の電気所では、絶縁性能の優れたＳＦ６ガスを主絶縁媒体としたガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）が用いられている。このＧＩＳは、主母線からガス絶縁遮断器（ＧＣＢ）等の機器あるいは分岐母線を接続するために、Ｌ形ガス絶縁母線を用いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は特許文献１等に記載されている３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線を説明の便宜上単相構造で示したＬ形ガス絶縁母線の断面図である。
以下、図９乃至図１１を参照して従来技術について説明する。
【０００４】
まず、図９において、１はＬ形ガス絶縁母線のタンクであって円筒状に形成されており、その長手方向の両端に開口部１ａおよび１ｂを形成し、また、長手方向と直交する径方向に開口部１ｃを形成している。
【０００５】
このタンク１は内部にＳＦ６ガス等の絶縁ガスＧを封入しており、開口部１ａおよびこれと直交位置にある開口部１ｃは、それぞれ埋め込み電極３１、３２を有する絶縁スペーサ２１、２２によって閉塞され、また、開口部１ａに対向する開口部１ｂは閉塞蓋４によって閉塞されるようになっている。なお、各絶縁スペーサ２１、２２および閉塞蓋４は、開口部１ａ〜１ｃに形成したフランジに図示しないボルトによって固定されるようになっている。
【０００６】
そして、タンク１の長手方向と直交する径方向に設けられた絶縁スペーサ２２の埋め込み電極３２には、Ｌ字形の導体（以降、Ｌ形導体と呼ぶ）５の径方向端部に形成した接触部５１が固定ボルト６１によって堅牢に固定されることによって埋め込み電極３２と接触部５１とが電気的にも接続されるようになっている。このようにＬ形導体５の一端部に形成した接触部５１を埋め込み電極３２に固定した状態では、その他端部の丸棒状接触子５２は、タンク１の長手方向に位置する絶縁スペーサ２１と対向するように位置している。
【０００７】
このＬ形導体５の他端部に形成された丸棒状接触子５２は、タンク１の長手方向中心線ＣＬ１上に配置された導体（以降、長手方向導体と呼ぶ）７の一端部に形成された円形嵌合溝部７ｈに対して接触片８１を介して嵌合されることにより電気的に接続されるようになっている。ここで、丸棒状接触子５２、円形嵌合溝部７ｈおよび接触片８１から構成された接続部分を接触部９と呼ぶことにする。
【０００８】
一方、前記長手方向導体７の他端部（図示上部）に形成された丸棒状接触子７２は、絶縁スペーサ２１の埋め込み電極３１に固定された接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈに対して接触片８２を介して嵌合され接続されている。ここで、丸棒状接触子７２、接触片８２および円形嵌合溝部１０ｈから構成された接続部分を接触部１１と呼ぶことにする。
なお、接続導体１０は固定ボルト６２によって埋め込み電極３１に固定されることによって電気的にも良好に接続されるようになっている。
【０００９】
図９中、Ｌ１は絶縁スペーサ２２のフランジ面から長手方向導体７の長手方向中心線ＣＬ１までの距離（すなわちＬ形導体５の径方向部分の距離）、Ｌ２はＬ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２から棒状端部５２の接触片８１までの距離、Ｌ３は接触片８１中心から接続導体１０の接触片８２中心までの距離である。
【００１０】
図１０および図１１は、ともに従来のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図であり、図１０は３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図、図１１は単相構造のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図である。
【００１１】
図１０（ｂ）で示したＬ形導体５をタンク開口部１ｃへ挿入する際、Ｌ形導体５のＸ部分がタンク開口部１ｃにぶつかって損傷しないようにするために、Ｘ部分を時計回りに回転させながら慎重に挿入する。そして、所定の位置に挿入されると、図示しないボルトナットによって絶縁スペーサ２２とタンク開口部１ｃとのフランジ面を締結する。この状態が図１０（ａ）である。なお、単相構造のＬ形ガス絶縁母線の場合も同様にしてＸ部分を時計回りに回転させながら慎重に挿入し、所定の位置に挿入された状態で図示しないボルトナットによって絶縁スペーサ２２とタンク開口部１ｃとのフランジ面を締結する。
【００１２】
図１０（ａ）のようにＬ形導体５が所定位置に固定された後は、図１１で示すように、Ｌ形導体５の棒状端部５２に対して長手方向導体７の円形嵌合溝部７ｈを接触片８１を介して嵌合し、さらに、棒状端部７２に接触片８２を介して絶縁スペーサ２１の埋め込み電極３１に固定された接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈを嵌合し、絶縁スペーサ２１とタンク開口部１ａとのフランジ面を図示しないボルトナットによって締結する。図１１は、単相構造のＬ形ガス絶縁母線の場合であるが、３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線の場合も同様である。
【００１３】
次に、図１２の模式図を参照して、Ｌ形導体５および長手方向導体７に通電中に生じるモーメントについて説明する。
図１２において、Ｌ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２と埋め込み電極３２のフランジ面との交点をＡとし、Ｌ形導体５の折曲部であるＬ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２と長手方向導体７の中心線ＣＬ１の交点をＢ、接触部９の位置（厳密に言えば接触片８１の位置）をＣ、接触部１１の位置（厳密に言えば接触片８２の位置）をＤとすると、Ｌ形導体５および長手方向導体７に電流ｉを通電すると、点Ａ−Ｂ間には図示下向きの電磁力Ｆ１が、また、点Ｂ−Ｃ間およびＣ−Ｄ間にはそれぞれ図示左向きの電磁力Ｆ２およびＦ３が作用する。
【００１４】
ガス絶縁母線には、Ｌ形ガス絶縁母線の性能を維持したままで製造価格を低減することが求められており、そのためには、導体、絶縁スペーサおよびタンクを小型化してガス絶縁機器全体の縮小化を図り、材料費を削減することが必要である。
【００１５】
しかし、図９に示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線では、Ｌ形導体５の径方向部分と埋め込み電極３２とをボルト６１で固定しているため、図１２のように、電磁力Ｆ１、Ｆ２およびＦ３によるモーメントに耐えるボルト径の選定、ボルトピッチ寸法を決定し、接続導体径を決めている。
【００１６】
そのため、図９に示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線では、ボルトピッチ寸法を小さくすることの限界から、接続導体の径を小さくすることができず、結局これがコストを下げられない原因の一つになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−３１２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、Ｌ形ガス絶縁母線に求められる性能として、電流通電性能、耐電圧性能および短時間耐電流通電性能の３点が挙げられる。この中で、機械的ストレスが最も厳しい短時間耐電流ｉにより発生する電磁力に関して、図１３を使用し説明する。Ｌ形導体５に発生する電磁力は図１３のように分布荷重Ｆｓと分布荷重ＦＬとにより示される。電磁力の大きさは、短時間通電電流ｉの大きさに２乗に比例して増加する。短時間耐電流通電性能とは、地絡事故などの短絡電流が導体に流れた場合に接点の溶損や導体の変形による破損、耐電圧性能不良などが発生しない性能であり、耐える時間は２〜３秒と短いが、図１３に示した方向の電磁力が発生する。
【００１９】
図９で示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線が電磁力により受ける力を図１２の模式図を使用し説明する。電磁力は分布荷重であるが説明を単純化するために等分布荷重の合力として表現すると、距離Ｌ１に対して距離Ｌ２およびＬ３により発生する電磁力の合力はＦ１であり、距離Ｌ２に対して距離Ｌ１により発生する電磁力の合力はＦ２、Ｌ３に対してＬ１により発生する電磁力の合力はＦ３となる。これらの合力はすべてのＡ点回りの同一方向のモーメントを発生させる。Ａ点のモーメントを考えると、各合力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のほぼ中央部に発生するものとほぼ等価となる。
【００２０】
ここで、Ａ点回りのモーメントについて、図９、図１２および数式を使用しもう少し詳しく説明する。接続部９はバネ性のある接点接続であるため、導体軸直角方向の力のみ伝達し、モーメントは伝達しない。よって、図１２のＣ点は自由端と考えることができる。接続部１１も同様であるので、図１２のＤ点も自由端となる。Ｌ形導体５と電極３２はボルト６１による固定のため、Ａ点は固定端となる。Ｌ形導体５を固定するボルト６１に発生する引抜き荷重は電磁力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に加え、Ａ点回りのモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３により発生する力との足し算となる。
【００２１】
各モーメントは、
Ｍ１＝Ｌ１/２×Ｆ１、
Ｍ２＝Ｌ２/２×Ｆ２、
Ｍ３＝Ｌ２×Ｆ３/２、
Ｌ３は両端を接続部９および１１で固定されているため、Ｌ２側端には、Ｆ３の半分の力を受けると仮定した。よってＡ点回りの全モーメントＭｔは
Ｍｔ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２
で表される。
【００２２】
次に、図１４を参照してＡ点回りのモーメントＭｔにより発生する固定ボルト６１の引抜き荷重について説明する。
Ｍｔは支点Ｅ及びモーメントアームｒによって次式で表される固定ボルト６１の引抜き荷重Ｆｂ１を発生させる。
Ｆｂ１＝Ｍｔ/ｒ
【００２３】
Ｆ２およびＦ３は、Ｌ形導体５と電極３２を固定しているボルト６１と平行であるため、引抜き荷重として作用する。但し、Ｆ３はＬ２側端にかかる力が影響するため、半分となる。従って、固定ボルト６１に発生する全引き抜き荷重Ｆｂは下式となる。
Ｆｂ＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２ｒ＋（Ｆ２＋Ｆ３/２）
【００２４】
以上のように、固定ボルト６１に発生する引き抜き荷重Ｆｂにおいて、モーメントＭ２、Ｍ３による力が大きく影響しており、従来構造では、モーメントＭ２、Ｍ３は構造により決まる値であり、小さくすることはできない。よって導体径、ボルトピッチ寸法を小さくするには限界があり、更なる機器の縮小化を達成するために新しいＬ形導体構造のガス絶縁母線が求められている。
【００２５】
そこで、本発明は、短時間耐電流により発生する電磁力によるボルト引抜き荷重を小さくし、導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、絶縁ガスを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部を有する筒状のタンクと、前記タンク内部の長手方向に配置された長手方向導体と、前記長手方向導体に接続されかつ当該長手方向導体に直交するように配置された径方向導体と、前記タンクの前記開口部で前記長手方向導体および前記径方向導体を固定する絶縁スペーサと、を有するガス絶縁母線において、前記長手方向導体の中心軸および径方向導体の中心軸との交点に両導体の接続部を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、径方向導体に対する、電磁力によるボルトの引抜き荷重が小さくなり、その結果径方向導体の導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図２】図１の電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図。
【図３】実施形態１の変形例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態２におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図５】本発明の実施形態３におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図６】図５のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図７】実施形態３の変形例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図８】本発明の実施形態４におけるガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図９】従来のガス絶縁母線の構造図。
【図１０】従来のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図１１】従来のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図１２】図９のガス絶縁母線の電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図。
【図１３】Ｌ形導体に働く電磁力方向の模式図。
【図１４】埋め込み電極とＬ形導体とのボルト締結図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、各図を通して同一部分には同一符号を付けて、重複する説明は適宜省略する。
【００３０】
［実施形態１］
図１は本発明に係るガス絶縁母線の実施形態１の構成図であり、図２は実施形態１のガス絶縁母線に発生する電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図である。
【００３１】
図１において、本実施形態１が図９で示した従来構成のガス絶縁母線と相違する主な点は、Ｌ形導体５を直線状の径方向導体５Ａに替えたことと、この径方向導体５Ａの中心線ＣＬ２と長手方向導体７の中心線ＣＬ１との交点部に両導体５Ａおよび７の接続部９を配置したことにある。その他は図７の構成と同様の構成である。
【００３２】
本実施形態１で採用した径方向導体５Ａは、一端部に形成された接触子５Ａ１をボルト６１にて絶縁スペーサ２２の埋め込み電極３２に電気的に接続されるとともに機械的に堅牢に固定されており、他端部に形成された円形嵌合溝部５Ａｈを長手方向導体７の中心線ＣＬ１と同心状に配置している。そして、この円形嵌合溝部５Ａｈには長手方向導体７の一端部に形成された丸棒状接続子７１が接触片８１を介して嵌合接続しており、これによって両導体５Ａおよび７を電気的に良好に接続している。
【００３３】
この長手方向導体７は他端部（図示上部）にも同様に丸棒状接触子７２を形成しており、この他端部の丸棒状接触子７２は接触片８２を介して接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈに嵌合接続され、接続導体１０と電気的に良好に接続されている。このように、径方向導体５Ａと長手方向導体７とは、長手方向導体７端部に形成されている丸棒状接触子７１を径方向導体５Ａ端部の円形嵌合溝部５Ａｈに接触片８１を介して差し込むだけで接続部９を組立てることができるようになっている。
【００３４】
このように、タンク１の長手方向中心線ＣＬ１と、これに直交する径方向の中心線ＣＬ２との交差部で、径方向導体５Ａの端部と長手方向導体７の端部とを接続することによって、埋め込み電極３２に固定される側の径方向導体５Ａの端部は接続構造上固定端となり、また径方向導体５Ａの他端部側の接続部９は接点接続のために自由端となる。同様に、長手方向導体７の他端部７２側と接続導体１０との接続部１１も接点接続のため、自由端となる。
【００３５】
図１のように構成されたガス絶縁母線では、短時間電流通電により電磁力が発生したとき、図２に示す様に径方向導体５ＡにＦ１方向、長手方向導体７にＦ４方向への電磁力が作用する。電磁力Ｆ４によって発生するＢ点回りのモーメントＭ４は、接続部９が自由端であるため、Ａ点には伝わらない。
【００３６】
本実施形態１が図１の構成を採用した結果、図１２のＢ−Ｃ間の距離Ｌ２によって発生していたＡ点回りのモーメントＭ２が発生しないことを以下説明する。
ここで、図１２におけるモーメントＭ２、Ｍ３が固定ボルト６１に対して、どの程度引抜き荷重に影響を与えていたのかについて、具体的な数値を代入してその効果の例を示す。
【００３７】
図１２の従来構造のガス絶縁母線について、下記数値を代入して電磁力とモーメントを求める。
Ｌ１＝５００［ｍｍ］、
Ｌ２＝２５０［ｍｍ］、
Ｌ３＝２２５０［ｍｍ］、
ｒ＝４０［ｍｍ］
Ｌ形ガス絶縁母線に流れる短時間電流は、ｉ＝１０４ｋＡｐ（４０ｋＡ×２．６倍）とする。
【００３８】
以上の値より、計算した結果を下記に示す。
Ｆ１＝３５２［ｋｇｆ］＝３４５２［Ｎ］、
Ｆ２＝１９６［ｋｇｆ］＝１９２２［Ｎ］、
Ｆ３＝１４０［ｋｇｆ］＝１３７３［Ｎ］、
よって、固定ボルト６１の全引抜き荷重は、
Ｆｂ＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２ｒ＋（Ｆ２＋Ｆ３/２）
＝３５１６［ｋｇｆ］＝３４．５［ｋＮ］
となる。
【００３９】
ちなみに、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の値は下記となる。
Ｍ１＝８８０００［ｋｇ・ｍｍ］＝８６３［Ｎｍ］、
Ｍ２＝２４５００［ｋｇ・ｍｍ］＝２４０［Ｎｍ］、
Ｍ３＝１７５００［ｋｇ・ｍｍ］＝１７２［Ｎｍ］
【００４０】
次に、図２に示す実施形態１の構造について固定ボルト６１の引抜き荷重を計算する。
以下に図２に示す寸法に対して代入する値を示す。
Ｌ１＝５００［ｍｍ］、
Ｌ４＝２５００［ｍｍ］、
ｒ＝４０［ｍｍ］
Ｌ形ガス絶縁母線に流れる短時間電流はｉ＝１０４ｋＡｐ（４０ｋＡ×２．６倍）とする。
【００４１】
以上の値より、計算した結果を下記に示す。
Ｆ１＝３５２［ｋｇｆ］、
Ｆ４＝３３６［ｋｇｆ］、
Ｍ１＝８８０００［ｋｇ・ｍｍ］＝８６３［Ｎｍ］
よって、固定ボルト６１の全引抜き荷重は、電磁力Ｆ４の半分とＭ１により
Ｆｂ＝Ｆ４/２＋Ｍ１/ｒ＝２３６８［ｋｇｆ］＝２３．２［ｋＮ］
となる。
【００４２】
本実施形態１では、Ｍ２、Ｍ３の影響を無くしたことで、電磁力によるボルトの引抜荷重を従来構造に対して、６７％低減でき、ボルトピッチ寸法の縮小、及び導体径縮小化を達成し、機器寸法の縮小化が可能である。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態１によれば、径方向導体５Ａに対する、電磁力によるボルトの引抜き荷重が小さくなり、その結果径方向導体５Ａの導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【００４４】
［実施形態１の変形例］
長手方向導体７と径方向導体５Ａとによる接続部９の構成は、図１に限定されるものではなく、図３の如く変形しても差し支えない。
【００４５】
図３の構成は、長手方向導体７の図示下端部に形成した丸棒状接触子７１を延長させ、一方、この丸棒状接触子７１の延長部分に対向して閉塞蓋４の替わりに絶縁スペーサ２３を設け、この絶縁スペーサ２３の埋め込み電極３３に接続導体１０Ａを接続固定し、丸棒状接触子７１とこの接続導体１０Ａとを接触片８３を介して接続することによって、ほぼ直交したＴ字形の導体構造を有するガス絶縁母線に適用した例を示す。
【００４６】
更に、図示しないが図３のＴ字形の導体構造を十字形の導体構造に変更するようにしてもよい。
【００４７】
［実施形態２］
以下、本発明に係るガス絶縁母線の実施形態２について図４を参照して説明する。なお、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
本実施形態２は、実施形態１の長手方向導体７の両端部に形成した丸棒状接触子７１および７２をそれぞれ球形状接続部７３および７４に変更し、接続部９の球形状接続部７３の接点を径方向導体５Ａの導体中心線ＣＬ２上に配置し、同様に接続部１１でも球形状接続部７４と接続導体１０とを接続する。
【００４９】
さらに、タンク１と接続導体１０側の絶縁スペーサ２１との間は内部の導体やタンクの大変位を吸収するためのベロー１２を取付ける。
【００５０】
本実施形態２は、以上のように構成したので、実施形態１の径方向導体５Ａの固定ボルト６１のボルト径やボルトピッチ寸法を最小にすることができるという効果に加えて、導体７の傾きの自由度が増すことで、ベロー１２の変位吸収能力を妨げることなく、電磁力による径方向導体５Ａの固定ボルト６１回りに発生するモーメントを抑制することができる。この結果、導体径やボルトピッチ寸法を小さくすることが可能となり、大変位吸収機能を有し機器全体の縮小化を達成することが可能となる。
【００５１】
［実施形態３］
以下、本発明に係るガス絶縁母線の実施形態３について図５および図６を参照して説明する。図５はタンク１内に径方向導体５Ａを組込んだ状態を示し、図６は図５の組立過程を示す断面図であり、一体化された径方向導体５Ａおよび絶縁スペーサ２２を組込む前の状態を示す。
【００５２】
図５および図６において、本実施形態３は前述した実施形態１における長手方向導体７と径方向導体５Ａとの接続構成を変更したことを特徴としたものであり、実施形態１と同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
本実施形態３は、長手方向導体７の丸棒状接触子７１に替えて中心線ＣＬ２と同心状に円形嵌合溝部７ｈを設け、また、径方向導体５Ａの円形嵌合溝部５Ａｈに替えて丸棒状接触子５Ａ２を設けたことを特徴とする。
【００５４】
これにより長手方向導体７の接続部１１は長手方向導体７の中心軸ＣＬ１と同軸上に、もう一方の接続部９は径方向導体５Ａの中心軸ＣＬ２と同軸上に構成される。
【００５５】
長手方向導体７の中心軸ＣＬ１と軸直角方向に設けた接触子５Ａ２とにより径方向導体５Ａには長手方向導体７に働く電磁力によるボルト引抜き荷重を０ｋｇにすることが可能となる。すなわち径方向導体５ＡはＦ１により発生するモーメントＭ１から受ける引抜き荷重に耐えるだけで良くなる。つまり図２において
Ｍｔ＝Ｍ１＝Ｆｂ×ｒ
となり、固定ボルト６１回りに発生するモーメントが小さくなる。
【００５６】
以上の構成により、固定ボルト６１の引抜き荷重Ｆｂは実施形態１の値を用いて計算すると
Ｆｂ＝Ｍ１／ｒ＝８８０００／４０＝２２００［ｋｇｆ］＝２１．６［ｋＮ］
となり、実施形態１よりさらに９３％に低減でき、従来構造に対しては６３％に低減できる。
【００５７】
本実施形態３の構成を用いた場合、Ｌ４が長い場合や短時間耐電流が大きな場合に効果を発揮する。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態３によれば固定ボルト引抜き荷重を最小とし、短時間電流による電磁力の影響を抑えたＬ形のガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【００５９】
［実施形態３の変形例］
長手方向導体７と径方向導体５Ａとの接続は、前述した図５、図６に限定されるものではなく、図７の如く変形しても差し支えない。
【００６０】
図７は、接続部９側に位置する長手方向導体７を開口部１ｂ側に向けて延長し、また、閉塞蓋４に替えて設けた絶縁スペーサ２３の埋め込み電極３３に接続固定される接続導体１０Ａを設け、長手方向導体７の丸棒状接触子７１とこの接続導体１０Ａとを接触片８３を介して接続することによって、ほぼ直交したＴ字形の導体構造を有するガス絶縁母線にも適用した例を示す。
【００６１】
更に、図示しないが図７のＴ字形の導体構造を十字形の導体構造に変更するようにしてもよい。
【００６２】
［実施形態４］
以上説明した実施形態１（図１）乃至実施形態３の変形例（図７）によるガス絶縁母線は、１つのタンクに１つの母線を収納した単相構造に適用した例であるが、本実施形態４は、１つのタンクに３相の母線を収納した所謂３相一括構造に適用したものである。以下、図８を参照して具体的に説明する。
【００６３】
図８は本実施形態４による三相一括構造のガス絶縁母線の組立過程を示す図である。なお、図８ではタンク１内の長手方向導体７および接続部９を省略している。
【００６４】
以下、図１１に示す従来形状のＬ形導体と対比しながら本実施形態４によるガス絶縁母線の組立手順について説明する。
【００６５】
径方向導体５Ａとスペーサ２２を締結した導体組立部分をタンク１へ取り付けする際、タンク開口部１ｃを通して組立をする必要がある。図１１で示した従来形状のＬ形導体では、径方向導体５のＸ部分をタンク開口部１ｃへ挿入する際、損傷させないようにするために、時計回りに回転させる場合があり、組立性の難易度が高く作業時間もかかる。
【００６６】
しかしながら、本実施形態４によるガス絶縁母線は、図８に示すように径方向導体５Ａが直線のため図１１中のようにほぼ９０度に折曲したＸ部分がなくなり、組立が容易となって作業時間を短縮することができる。また、従来形状のＬ形導体５では、図１３に示すように最終ドッキング箇所は、接続部９ではタンク開口部１ｃから目視確認ができないため、タンク開口部１ａ側から目視確認できる接続部１１のみとなる。
【００６７】
これに対して、本実施形態４では、前述した実施形態３の図６と同様、径方向導体５Ａと長手方向導体７の交点に接続部９を設けているため、タンク開口部１ｃからも接続部９の目視確認が可能となり、最終ドッキング箇所は、接続部９と１１の両方で可能となり、組立の効率向上を図ることができる。
【００６８】
以上の構成により、組立作業時間が短縮できると共に、導体形状の小形化も可能となり、低廉なガス絶縁母線を提供することができる。
【００６９】
［実施形態５の変形例］
本構造は図７の如くほぼ直交したＴ字形の導体構造を有したガス絶縁母線にも適用可能である。更に、十字形の導体構造にも応用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…タンク、２１，２２，２３…絶縁スペーサ、３１，３２，３３…埋め込み電極、４…閉塞板、５Ａ…径方向導体、５Ａ１…接続子、５Ａｈ…円形嵌合溝部、６１，６２，６３…固定ボルト、７…長手方向導体、７１，７２，７３，７４…接触子、７ｈ…円形嵌合溝部接触部、８１，８２，８３…接触片、９…接続部、１０…接続導体、１１…接続部、Ｇ…絶縁ガス、１２…ベロー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス絶縁開閉装置等に用いられるガス絶縁母線に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の変電所や開閉所等の電気所では、絶縁性能の優れたＳＦ６ガスを主絶縁媒体としたガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）が用いられている。このＧＩＳは、主母線からガス絶縁遮断器（ＧＣＢ）等の機器あるいは分岐母線を接続するために、Ｌ形ガス絶縁母線を用いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は特許文献１等に記載されている３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線を説明の便宜上単相構造で示したＬ形ガス絶縁母線の断面図である。
以下、図９乃至図１１を参照して従来技術について説明する。
【０００４】
まず、図９において、１はＬ形ガス絶縁母線のタンクであって円筒状に形成されており、その長手方向の両端に開口部１ａおよび１ｂを形成し、また、長手方向と直交する径方向に開口部１ｃを形成している。
【０００５】
このタンク１は内部にＳＦ６ガス等の絶縁ガスＧを封入しており、開口部１ａおよびこれと直交位置にある開口部１ｃは、それぞれ埋め込み電極３１、３２を有する絶縁スペーサ２１、２２によって閉塞され、また、開口部１ａに対向する開口部１ｂは閉塞蓋４によって閉塞されるようになっている。なお、各絶縁スペーサ２１、２２および閉塞蓋４は、開口部１ａ〜１ｃに形成したフランジに図示しないボルトによって固定されるようになっている。
【０００６】
そして、タンク１の長手方向と直交する径方向に設けられた絶縁スペーサ２２の埋め込み電極３２には、Ｌ字形の導体（以降、Ｌ形導体と呼ぶ）５の径方向端部に形成した接触部５１が固定ボルト６１によって堅牢に固定されることによって埋め込み電極３２と接触部５１とが電気的にも接続されるようになっている。このようにＬ形導体５の一端部に形成した接触部５１を埋め込み電極３２に固定した状態では、その他端部の丸棒状接触子５２は、タンク１の長手方向に位置する絶縁スペーサ２１と対向するように位置している。
【０００７】
このＬ形導体５の他端部に形成された丸棒状接触子５２は、タンク１の長手方向中心線ＣＬ１上に配置された導体（以降、長手方向導体と呼ぶ）７の一端部に形成された円形嵌合溝部７ｈに対して接触片８１を介して嵌合されることにより電気的に接続されるようになっている。ここで、丸棒状接触子５２、円形嵌合溝部７ｈおよび接触片８１から構成された接続部分を接触部９と呼ぶことにする。
【０００８】
一方、前記長手方向導体７の他端部（図示上部）に形成された丸棒状接触子７２は、絶縁スペーサ２１の埋め込み電極３１に固定された接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈに対して接触片８２を介して嵌合され接続されている。ここで、丸棒状接触子７２、接触片８２および円形嵌合溝部１０ｈから構成された接続部分を接触部１１と呼ぶことにする。
なお、接続導体１０は固定ボルト６２によって埋め込み電極３１に固定されることによって電気的にも良好に接続されるようになっている。
【０００９】
図９中、Ｌ１は絶縁スペーサ２２のフランジ面から長手方向導体７の長手方向中心線ＣＬ１までの距離（すなわちＬ形導体５の径方向部分の距離）、Ｌ２はＬ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２から棒状端部５２の接触片８１までの距離、Ｌ３は接触片８１中心から接続導体１０の接触片８２中心までの距離である。
【００１０】
図１０および図１１は、ともに従来のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図であり、図１０は３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図、図１１は単相構造のＬ形ガス絶縁母線の組立過程を示す図である。
【００１１】
図１０（ｂ）で示したＬ形導体５をタンク開口部１ｃへ挿入する際、Ｌ形導体５のＸ部分がタンク開口部１ｃにぶつかって損傷しないようにするために、Ｘ部分を時計回りに回転させながら慎重に挿入する。そして、所定の位置に挿入されると、図示しないボルトナットによって絶縁スペーサ２２とタンク開口部１ｃとのフランジ面を締結する。この状態が図１０（ａ）である。なお、単相構造のＬ形ガス絶縁母線の場合も同様にしてＸ部分を時計回りに回転させながら慎重に挿入し、所定の位置に挿入された状態で図示しないボルトナットによって絶縁スペーサ２２とタンク開口部１ｃとのフランジ面を締結する。
【００１２】
図１０（ａ）のようにＬ形導体５が所定位置に固定された後は、図１１で示すように、Ｌ形導体５の棒状端部５２に対して長手方向導体７の円形嵌合溝部７ｈを接触片８１を介して嵌合し、さらに、棒状端部７２に接触片８２を介して絶縁スペーサ２１の埋め込み電極３１に固定された接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈを嵌合し、絶縁スペーサ２１とタンク開口部１ａとのフランジ面を図示しないボルトナットによって締結する。図１１は、単相構造のＬ形ガス絶縁母線の場合であるが、３相一括構造のＬ形ガス絶縁母線の場合も同様である。
【００１３】
次に、図１２の模式図を参照して、Ｌ形導体５および長手方向導体７に通電中に生じるモーメントについて説明する。
図１２において、Ｌ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２と埋め込み電極３２のフランジ面との交点をＡとし、Ｌ形導体５の折曲部であるＬ形導体５の径方向部分の中心線ＣＬ２と長手方向導体７の中心線ＣＬ１の交点をＢ、接触部９の位置（厳密に言えば接触片８１の位置）をＣ、接触部１１の位置（厳密に言えば接触片８２の位置）をＤとすると、Ｌ形導体５および長手方向導体７に電流ｉを通電すると、点Ａ−Ｂ間には図示下向きの電磁力Ｆ１が、また、点Ｂ−Ｃ間およびＣ−Ｄ間にはそれぞれ図示左向きの電磁力Ｆ２およびＦ３が作用する。
【００１４】
ガス絶縁母線には、Ｌ形ガス絶縁母線の性能を維持したままで製造価格を低減することが求められており、そのためには、導体、絶縁スペーサおよびタンクを小型化してガス絶縁機器全体の縮小化を図り、材料費を削減することが必要である。
【００１５】
しかし、図９に示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線では、Ｌ形導体５の径方向部分と埋め込み電極３２とをボルト６１で固定しているため、図１２のように、電磁力Ｆ１、Ｆ２およびＦ３によるモーメントに耐えるボルト径の選定、ボルトピッチ寸法を決定し、接続導体径を決めている。
【００１６】
そのため、図９に示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線では、ボルトピッチ寸法を小さくすることの限界から、接続導体の径を小さくすることができず、結局これがコストを下げられない原因の一つになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０００−３１２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、Ｌ形ガス絶縁母線に求められる性能として、電流通電性能、耐電圧性能および短時間耐電流通電性能の３点が挙げられる。この中で、機械的ストレスが最も厳しい短時間耐電流ｉにより発生する電磁力に関して、図１３を使用し説明する。Ｌ形導体５に発生する電磁力は図１３のように分布荷重Ｆｓと分布荷重ＦＬとにより示される。電磁力の大きさは、短時間通電電流ｉの大きさに２乗に比例して増加する。短時間耐電流通電性能とは、地絡事故などの短絡電流が導体に流れた場合に接点の溶損や導体の変形による破損、耐電圧性能不良などが発生しない性能であり、耐える時間は２〜３秒と短いが、図１３に示した方向の電磁力が発生する。
【００１９】
図９で示した従来構成のＬ形ガス絶縁母線が電磁力により受ける力を図１２の模式図を使用し説明する。電磁力は分布荷重であるが説明を単純化するために等分布荷重の合力として表現すると、距離Ｌ１に対して距離Ｌ２およびＬ３により発生する電磁力の合力はＦ１であり、距離Ｌ２に対して距離Ｌ１により発生する電磁力の合力はＦ２、Ｌ３に対してＬ１により発生する電磁力の合力はＦ３となる。これらの合力はすべてのＡ点回りの同一方向のモーメントを発生させる。Ａ点のモーメントを考えると、各合力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のほぼ中央部に発生するものとほぼ等価となる。
【００２０】
ここで、Ａ点回りのモーメントについて、図９、図１２および数式を使用しもう少し詳しく説明する。接続部９はバネ性のある接点接続であるため、導体軸直角方向の力のみ伝達し、モーメントは伝達しない。よって、図１２のＣ点は自由端と考えることができる。接続部１１も同様であるので、図１２のＤ点も自由端となる。Ｌ形導体５と電極３２はボルト６１による固定のため、Ａ点は固定端となる。Ｌ形導体５を固定するボルト６１に発生する引抜き荷重は電磁力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に加え、Ａ点回りのモーメントＭ１、Ｍ２、Ｍ３により発生する力との足し算となる。
【００２１】
各モーメントは、
Ｍ１＝Ｌ１/２×Ｆ１、
Ｍ２＝Ｌ２/２×Ｆ２、
Ｍ３＝Ｌ２×Ｆ３/２、
Ｌ３は両端を接続部９および１１で固定されているため、Ｌ２側端には、Ｆ３の半分の力を受けると仮定した。よってＡ点回りの全モーメントＭｔは
Ｍｔ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２
で表される。
【００２２】
次に、図１４を参照してＡ点回りのモーメントＭｔにより発生する固定ボルト６１の引抜き荷重について説明する。
Ｍｔは支点Ｅ及びモーメントアームｒによって次式で表される固定ボルト６１の引抜き荷重Ｆｂ１を発生させる。
Ｆｂ１＝Ｍｔ/ｒ
【００２３】
Ｆ２およびＦ３は、Ｌ形導体５と電極３２を固定しているボルト６１と平行であるため、引抜き荷重として作用する。但し、Ｆ３はＬ２側端にかかる力が影響するため、半分となる。従って、固定ボルト６１に発生する全引き抜き荷重Ｆｂは下式となる。
Ｆｂ＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２ｒ＋（Ｆ２＋Ｆ３/２）
【００２４】
以上のように、固定ボルト６１に発生する引き抜き荷重Ｆｂにおいて、モーメントＭ２、Ｍ３による力が大きく影響しており、従来構造では、モーメントＭ２、Ｍ３は構造により決まる値であり、小さくすることはできない。よって導体径、ボルトピッチ寸法を小さくするには限界があり、更なる機器の縮小化を達成するために新しいＬ形導体構造のガス絶縁母線が求められている。
【００２５】
そこで、本発明は、短時間耐電流により発生する電磁力によるボルト引抜き荷重を小さくし、導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、絶縁ガスを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部を有する筒状のタンクと、前記タンク内部の長手方向に配置された長手方向導体と、前記長手方向導体に接続されかつ当該長手方向導体に直交するように配置された径方向導体と、前記タンクの前記開口部で前記長手方向導体および前記径方向導体を固定する絶縁スペーサと、を有するガス絶縁母線において、前記長手方向導体の中心軸および径方向導体の中心軸との交点に両導体の接続部を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、径方向導体に対する、電磁力によるボルトの引抜き荷重が小さくなり、その結果径方向導体の導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図２】図１の電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図。
【図３】実施形態１の変形例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態２におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図５】本発明の実施形態３におけるガス絶縁母線を示す断面図。
【図６】図５のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図７】実施形態３の変形例のガス絶縁母線を示す断面図。
【図８】本発明の実施形態４におけるガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図９】従来のガス絶縁母線の構造図。
【図１０】従来のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図１１】従来のガス絶縁母線の組立過程を示す断面図。
【図１２】図９のガス絶縁母線の電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図。
【図１３】Ｌ形導体に働く電磁力方向の模式図。
【図１４】埋め込み電極とＬ形導体とのボルト締結図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、各図を通して同一部分には同一符号を付けて、重複する説明は適宜省略する。
【００３０】
［実施形態１］
図１は本発明に係るガス絶縁母線の実施形態１の構成図であり、図２は実施形態１のガス絶縁母線に発生する電磁力とモーメントの関係を模式的に示した図である。
【００３１】
図１において、本実施形態１が図９で示した従来構成のガス絶縁母線と相違する主な点は、Ｌ形導体５を直線状の径方向導体５Ａに替えたことと、この径方向導体５Ａの中心線ＣＬ２と長手方向導体７の中心線ＣＬ１との交点部に両導体５Ａおよび７の接続部９を配置したことにある。その他は図７の構成と同様の構成である。
【００３２】
本実施形態１で採用した径方向導体５Ａは、一端部に形成された接触子５Ａ１をボルト６１にて絶縁スペーサ２２の埋め込み電極３２に電気的に接続されるとともに機械的に堅牢に固定されており、他端部に形成された円形嵌合溝部５Ａｈを長手方向導体７の中心線ＣＬ１と同心状に配置している。そして、この円形嵌合溝部５Ａｈには長手方向導体７の一端部に形成された丸棒状接続子７１が接触片８１を介して嵌合接続しており、これによって両導体５Ａおよび７を電気的に良好に接続している。
【００３３】
この長手方向導体７は他端部（図示上部）にも同様に丸棒状接触子７２を形成しており、この他端部の丸棒状接触子７２は接触片８２を介して接続導体１０の円形嵌合溝部１０ｈに嵌合接続され、接続導体１０と電気的に良好に接続されている。このように、径方向導体５Ａと長手方向導体７とは、長手方向導体７端部に形成されている丸棒状接触子７１を径方向導体５Ａ端部の円形嵌合溝部５Ａｈに接触片８１を介して差し込むだけで接続部９を組立てることができるようになっている。
【００３４】
このように、タンク１の長手方向中心線ＣＬ１と、これに直交する径方向の中心線ＣＬ２との交差部で、径方向導体５Ａの端部と長手方向導体７の端部とを接続することによって、埋め込み電極３２に固定される側の径方向導体５Ａの端部は接続構造上固定端となり、また径方向導体５Ａの他端部側の接続部９は接点接続のために自由端となる。同様に、長手方向導体７の他端部７２側と接続導体１０との接続部１１も接点接続のため、自由端となる。
【００３５】
図１のように構成されたガス絶縁母線では、短時間電流通電により電磁力が発生したとき、図２に示す様に径方向導体５ＡにＦ１方向、長手方向導体７にＦ４方向への電磁力が作用する。電磁力Ｆ４によって発生するＢ点回りのモーメントＭ４は、接続部９が自由端であるため、Ａ点には伝わらない。
【００３６】
本実施形態１が図１の構成を採用した結果、図１２のＢ−Ｃ間の距離Ｌ２によって発生していたＡ点回りのモーメントＭ２が発生しないことを以下説明する。
ここで、図１２におけるモーメントＭ２、Ｍ３が固定ボルト６１に対して、どの程度引抜き荷重に影響を与えていたのかについて、具体的な数値を代入してその効果の例を示す。
【００３７】
図１２の従来構造のガス絶縁母線について、下記数値を代入して電磁力とモーメントを求める。
Ｌ１＝５００［ｍｍ］、
Ｌ２＝２５０［ｍｍ］、
Ｌ３＝２２５０［ｍｍ］、
ｒ＝４０［ｍｍ］
Ｌ形ガス絶縁母線に流れる短時間電流は、ｉ＝１０４ｋＡｐ（４０ｋＡ×２．６倍）とする。
【００３８】
以上の値より、計算した結果を下記に示す。
Ｆ１＝３５２［ｋｇｆ］＝３４５２［Ｎ］、
Ｆ２＝１９６［ｋｇｆ］＝１９２２［Ｎ］、
Ｆ３＝１４０［ｋｇｆ］＝１３７３［Ｎ］、
よって、固定ボルト６１の全引抜き荷重は、
Ｆｂ＝（Ｌ１×Ｆ１＋Ｌ２×（Ｆ２＋Ｆ３））/２ｒ＋（Ｆ２＋Ｆ３/２）
＝３５１６［ｋｇｆ］＝３４．５［ｋＮ］
となる。
【００３９】
ちなみに、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の値は下記となる。
Ｍ１＝８８０００［ｋｇ・ｍｍ］＝８６３［Ｎｍ］、
Ｍ２＝２４５００［ｋｇ・ｍｍ］＝２４０［Ｎｍ］、
Ｍ３＝１７５００［ｋｇ・ｍｍ］＝１７２［Ｎｍ］
【００４０】
次に、図２に示す実施形態１の構造について固定ボルト６１の引抜き荷重を計算する。
以下に図２に示す寸法に対して代入する値を示す。
Ｌ１＝５００［ｍｍ］、
Ｌ４＝２５００［ｍｍ］、
ｒ＝４０［ｍｍ］
Ｌ形ガス絶縁母線に流れる短時間電流はｉ＝１０４ｋＡｐ（４０ｋＡ×２．６倍）とする。
【００４１】
以上の値より、計算した結果を下記に示す。
Ｆ１＝３５２［ｋｇｆ］、
Ｆ４＝３３６［ｋｇｆ］、
Ｍ１＝８８０００［ｋｇ・ｍｍ］＝８６３［Ｎｍ］
よって、固定ボルト６１の全引抜き荷重は、電磁力Ｆ４の半分とＭ１により
Ｆｂ＝Ｆ４/２＋Ｍ１/ｒ＝２３６８［ｋｇｆ］＝２３．２［ｋＮ］
となる。
【００４２】
本実施形態１では、Ｍ２、Ｍ３の影響を無くしたことで、電磁力によるボルトの引抜荷重を従来構造に対して、６７％低減でき、ボルトピッチ寸法の縮小、及び導体径縮小化を達成し、機器寸法の縮小化が可能である。
【００４３】
以上述べたように、本実施形態１によれば、径方向導体５Ａに対する、電磁力によるボルトの引抜き荷重が小さくなり、その結果径方向導体５Ａの導体径を最小化できるガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【００４４】
［実施形態１の変形例］
長手方向導体７と径方向導体５Ａとによる接続部９の構成は、図１に限定されるものではなく、図３の如く変形しても差し支えない。
【００４５】
図３の構成は、長手方向導体７の図示下端部に形成した丸棒状接触子７１を延長させ、一方、この丸棒状接触子７１の延長部分に対向して閉塞蓋４の替わりに絶縁スペーサ２３を設け、この絶縁スペーサ２３の埋め込み電極３３に接続導体１０Ａを接続固定し、丸棒状接触子７１とこの接続導体１０Ａとを接触片８３を介して接続することによって、ほぼ直交したＴ字形の導体構造を有するガス絶縁母線に適用した例を示す。
【００４６】
更に、図示しないが図３のＴ字形の導体構造を十字形の導体構造に変更するようにしてもよい。
【００４７】
［実施形態２］
以下、本発明に係るガス絶縁母線の実施形態２について図４を参照して説明する。なお、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
本実施形態２は、実施形態１の長手方向導体７の両端部に形成した丸棒状接触子７１および７２をそれぞれ球形状接続部７３および７４に変更し、接続部９の球形状接続部７３の接点を径方向導体５Ａの導体中心線ＣＬ２上に配置し、同様に接続部１１でも球形状接続部７４と接続導体１０とを接続する。
【００４９】
さらに、タンク１と接続導体１０側の絶縁スペーサ２１との間は内部の導体やタンクの大変位を吸収するためのベロー１２を取付ける。
【００５０】
本実施形態２は、以上のように構成したので、実施形態１の径方向導体５Ａの固定ボルト６１のボルト径やボルトピッチ寸法を最小にすることができるという効果に加えて、導体７の傾きの自由度が増すことで、ベロー１２の変位吸収能力を妨げることなく、電磁力による径方向導体５Ａの固定ボルト６１回りに発生するモーメントを抑制することができる。この結果、導体径やボルトピッチ寸法を小さくすることが可能となり、大変位吸収機能を有し機器全体の縮小化を達成することが可能となる。
【００５１】
［実施形態３］
以下、本発明に係るガス絶縁母線の実施形態３について図５および図６を参照して説明する。図５はタンク１内に径方向導体５Ａを組込んだ状態を示し、図６は図５の組立過程を示す断面図であり、一体化された径方向導体５Ａおよび絶縁スペーサ２２を組込む前の状態を示す。
【００５２】
図５および図６において、本実施形態３は前述した実施形態１における長手方向導体７と径方向導体５Ａとの接続構成を変更したことを特徴としたものであり、実施形態１と同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
本実施形態３は、長手方向導体７の丸棒状接触子７１に替えて中心線ＣＬ２と同心状に円形嵌合溝部７ｈを設け、また、径方向導体５Ａの円形嵌合溝部５Ａｈに替えて丸棒状接触子５Ａ２を設けたことを特徴とする。
【００５４】
これにより長手方向導体７の接続部１１は長手方向導体７の中心軸ＣＬ１と同軸上に、もう一方の接続部９は径方向導体５Ａの中心軸ＣＬ２と同軸上に構成される。
【００５５】
長手方向導体７の中心軸ＣＬ１と軸直角方向に設けた接触子５Ａ２とにより径方向導体５Ａには長手方向導体７に働く電磁力によるボルト引抜き荷重を０ｋｇにすることが可能となる。すなわち径方向導体５ＡはＦ１により発生するモーメントＭ１から受ける引抜き荷重に耐えるだけで良くなる。つまり図２において
Ｍｔ＝Ｍ１＝Ｆｂ×ｒ
となり、固定ボルト６１回りに発生するモーメントが小さくなる。
【００５６】
以上の構成により、固定ボルト６１の引抜き荷重Ｆｂは実施形態１の値を用いて計算すると
Ｆｂ＝Ｍ１／ｒ＝８８０００／４０＝２２００［ｋｇｆ］＝２１．６［ｋＮ］
となり、実施形態１よりさらに９３％に低減でき、従来構造に対しては６３％に低減できる。
【００５７】
本実施形態３の構成を用いた場合、Ｌ４が長い場合や短時間耐電流が大きな場合に効果を発揮する。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態３によれば固定ボルト引抜き荷重を最小とし、短時間電流による電磁力の影響を抑えたＬ形のガス絶縁母線を提供することが可能となる。
【００５９】
［実施形態３の変形例］
長手方向導体７と径方向導体５Ａとの接続は、前述した図５、図６に限定されるものではなく、図７の如く変形しても差し支えない。
【００６０】
図７は、接続部９側に位置する長手方向導体７を開口部１ｂ側に向けて延長し、また、閉塞蓋４に替えて設けた絶縁スペーサ２３の埋め込み電極３３に接続固定される接続導体１０Ａを設け、長手方向導体７の丸棒状接触子７１とこの接続導体１０Ａとを接触片８３を介して接続することによって、ほぼ直交したＴ字形の導体構造を有するガス絶縁母線にも適用した例を示す。
【００６１】
更に、図示しないが図７のＴ字形の導体構造を十字形の導体構造に変更するようにしてもよい。
【００６２】
［実施形態４］
以上説明した実施形態１（図１）乃至実施形態３の変形例（図７）によるガス絶縁母線は、１つのタンクに１つの母線を収納した単相構造に適用した例であるが、本実施形態４は、１つのタンクに３相の母線を収納した所謂３相一括構造に適用したものである。以下、図８を参照して具体的に説明する。
【００６３】
図８は本実施形態４による三相一括構造のガス絶縁母線の組立過程を示す図である。なお、図８ではタンク１内の長手方向導体７および接続部９を省略している。
【００６４】
以下、図１１に示す従来形状のＬ形導体と対比しながら本実施形態４によるガス絶縁母線の組立手順について説明する。
【００６５】
径方向導体５Ａとスペーサ２２を締結した導体組立部分をタンク１へ取り付けする際、タンク開口部１ｃを通して組立をする必要がある。図１１で示した従来形状のＬ形導体では、径方向導体５のＸ部分をタンク開口部１ｃへ挿入する際、損傷させないようにするために、時計回りに回転させる場合があり、組立性の難易度が高く作業時間もかかる。
【００６６】
しかしながら、本実施形態４によるガス絶縁母線は、図８に示すように径方向導体５Ａが直線のため図１１中のようにほぼ９０度に折曲したＸ部分がなくなり、組立が容易となって作業時間を短縮することができる。また、従来形状のＬ形導体５では、図１３に示すように最終ドッキング箇所は、接続部９ではタンク開口部１ｃから目視確認ができないため、タンク開口部１ａ側から目視確認できる接続部１１のみとなる。
【００６７】
これに対して、本実施形態４では、前述した実施形態３の図６と同様、径方向導体５Ａと長手方向導体７の交点に接続部９を設けているため、タンク開口部１ｃからも接続部９の目視確認が可能となり、最終ドッキング箇所は、接続部９と１１の両方で可能となり、組立の効率向上を図ることができる。
【００６８】
以上の構成により、組立作業時間が短縮できると共に、導体形状の小形化も可能となり、低廉なガス絶縁母線を提供することができる。
【００６９】
［実施形態５の変形例］
本構造は図７の如くほぼ直交したＴ字形の導体構造を有したガス絶縁母線にも適用可能である。更に、十字形の導体構造にも応用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１…タンク、２１，２２，２３…絶縁スペーサ、３１，３２，３３…埋め込み電極、４…閉塞板、５Ａ…径方向導体、５Ａ１…接続子、５Ａｈ…円形嵌合溝部、６１，６２，６３…固定ボルト、７…長手方向導体、７１，７２，７３，７４…接触子、７ｈ…円形嵌合溝部接触部、８１，８２，８３…接触片、９…接続部、１０…接続導体、１１…接続部、Ｇ…絶縁ガス、１２…ベロー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部を有する筒状のタンクと、前記タンク内部の長手方向に配置された長手方向導体と、前記長手方向導体に接続されかつ当該長手方向導体に直交するように配置された径方向導体と、前記タンクの前記開口部で前記長手方向導体および前記径方向導体を固定する絶縁スペーサと、を有するガス絶縁母線において、
前記長手方向導体の中心軸および径方向導体の中心軸との交点に両導体の接続部を配置したことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項２】
前記長手方向導体の端部を丸棒状に形成し、前記径方向導体の端部を円形嵌合溝に形成し、前記丸棒状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項３】
前記長手方向導体の端部を球形状に形成し、前記径方向導体の端部を円形嵌合溝に形成し、前記球形状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項４】
前記長手方向導体の端部を前記径方向導体の中心軸と同心の円形嵌合溝に形成し、前記径方向導体の端部を丸棒状または球形状に形成し、前記丸棒状または球形状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項５】
３相各相分の前記長手方向導体および径方向導体を１つのタンクに収納したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス絶縁母線。
【請求項１】
絶縁ガスを充填するとともに長手方向および長手方向と直交する方向にそれぞれ開口部を有する筒状のタンクと、前記タンク内部の長手方向に配置された長手方向導体と、前記長手方向導体に接続されかつ当該長手方向導体に直交するように配置された径方向導体と、前記タンクの前記開口部で前記長手方向導体および前記径方向導体を固定する絶縁スペーサと、を有するガス絶縁母線において、
前記長手方向導体の中心軸および径方向導体の中心軸との交点に両導体の接続部を配置したことを特徴とするガス絶縁母線。
【請求項２】
前記長手方向導体の端部を丸棒状に形成し、前記径方向導体の端部を円形嵌合溝に形成し、前記丸棒状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項３】
前記長手方向導体の端部を球形状に形成し、前記径方向導体の端部を円形嵌合溝に形成し、前記球形状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項４】
前記長手方向導体の端部を前記径方向導体の中心軸と同心の円形嵌合溝に形成し、前記径方向導体の端部を丸棒状または球形状に形成し、前記丸棒状または球形状端部を前記円形嵌合溝に嵌合して前記両導体の接続部を形成したことを特徴とする請求項１の記載のガス絶縁母線。
【請求項５】
３相各相分の前記長手方向導体および径方向導体を１つのタンクに収納したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス絶縁母線。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２２３７０８（Ｐ２０１１−２２３７０８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８７１７（Ｐ２０１０−８８７１７）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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