ガス絶縁開閉装置
【課題】極間の複合絶縁構造により、装置全体の小型化および経済性、信頼性の向上したガス絶縁開閉装置を提供する。
【解決手段】絶縁性ガスを封入した機器タンク１内に収納されるＤＳ１５を備えたガス絶縁開閉装置において、ＤＳ１５は、ＤＳ可動側電極１５０ａと、ＤＳ可動側電極１５０ａ内を水平方向に直線移動するＤＳ可動子１５０ｂと、ＤＳ可動子１５０ｂと接離するＤＳ固定側電極１５１ａを有し、ＤＳ可動側電極１５０ａの周囲には金属シールド３３に絶縁体被覆３４を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、ＤＳ固定側電極１５１ａはＤＳ可動子１５０ｂの移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体１２内に配置され、ＤＳ固定側電極１５１ａの内部にはアーク電極４５を設け、さらに固定側シールド部１２ｂのＤＳ可動側電極１５０ａと対向する面には平坦部４７を形成し、平坦部４７にＤＳ可動子１５０ｂが挿通される固定側挿通孔４８を形成する。
【解決手段】絶縁性ガスを封入した機器タンク１内に収納されるＤＳ１５を備えたガス絶縁開閉装置において、ＤＳ１５は、ＤＳ可動側電極１５０ａと、ＤＳ可動側電極１５０ａ内を水平方向に直線移動するＤＳ可動子１５０ｂと、ＤＳ可動子１５０ｂと接離するＤＳ固定側電極１５１ａを有し、ＤＳ可動側電極１５０ａの周囲には金属シールド３３に絶縁体被覆３４を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、ＤＳ固定側電極１５１ａはＤＳ可動子１５０ｂの移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体１２内に配置され、ＤＳ固定側電極１５１ａの内部にはアーク電極４５を設け、さらに固定側シールド部１２ｂのＤＳ可動側電極１５０ａと対向する面には平坦部４７を形成し、平坦部４７にＤＳ可動子１５０ｂが挿通される固定側挿通孔４８を形成する。
【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に係り、特に極間の複合絶縁構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス絶縁開閉装置においては、金属シールドに絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを用いて開閉機器の極間の耐電圧性能を向上させることで機器の小型化が図られている。
【０００３】
例えば、特許文献１記載のガス絶縁開閉装置には、絶縁ガスを封入した接地容器内に、可動側電極部と固定側電極部を有する断路器部を収納し、両電極部を覆うように開口部先端近傍の高電界部表面に誘電体被覆が施された金属・誘電体一体の複合絶縁シールドを設けた構造が記載されている。さらに特許文献１には、可動側電極部に上述の複合絶縁シールドを設け、固定側電極部に金属シールドのみを設ける構成が記載されている。これによりアークを固定側の金属シールドと、可動側電極部に設けた可動コンタクト間にのみ発生させ、誘電体のアークによる損傷の防止を図り、装置の信頼性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２２２４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のガス絶縁開閉装置においては、可動・固定側の電極および電極を覆う複合絶縁シールドは、それぞれ主回路導体に対し垂直に突出するように接続されているため、極間距離に加えて電極およびシールドの寸法分、開閉機器の軸方向の寸法が大きくなり、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の大型化をまねくという問題があった。
【０００６】
また、対向する可動側および固定側のシールドが同等の形状で構成されている場合、可動側シールドにのみ誘電体を設けると、可動側および固定側シールドの電界強度に差が生じ、極間全体の電界低減効果が得られない。このため、可動側および固定側シールドに誘電体を設けた場合と同等の極間の耐電圧性能を得るためには、極間距離を長くとる必要があり、装置はより大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解決するために為されたものであり、より小型で、かつ経済性、信頼性の向上したガス絶縁開閉装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納される断路器、接地開閉器、または避雷器開閉装置のいずれか１つの開閉機器を備えたガス絶縁開閉装置において、前記開閉機器は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体内に配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納され、かつ鉛直方向に所定の間隔を保って1列に配置される断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置を有するガス絶縁開閉装置において、前記断路器、前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置の各々は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた共通の筒状導体内に所定の間隔を保って各々配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は請求項２に記載の発明において、前記断路器が前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置より上方に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の発明において、前記アーク電極は、前記可動子の挿入動作時には前記固定側挿通孔から退避し、前記可動子の固定側電極からの開離動作時には前記アーク電極後部に設けられたバネにより前記アーク電極の先端が前記平坦部の面と同一面まで復帰することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガス絶縁開閉装置によれば、可動側電極には金属・絶縁体シールドを設け、固定側電極は金属シールドを兼ねた筒状導体内に配置したことにより、従来、導体と個別に設けていた固定側電極および電極を覆う固定側シールド分の軸方向寸法が縮小されるとともに、極間の耐電圧性能が向上し、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の縮小化を達成することが出来る。
【００１３】
さらに、固定側シールドを兼ねる筒状導体を、断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置で共有化しているので、機器のコンパクト化と部品数削減によるコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るガス絶縁開閉装置を示した構成図である。
【図２】図１に示したガス絶縁開閉装置の要部拡大断面図である。
【図３】図２に示した断路器の固定側電極部の拡大図である。
【図４】図３に示した断路器のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】図３に示した断路器のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】図５に示した断路器の開路状態を示す断面図である。
【図７】従来構造と本発明の開閉機器の軸方向寸法を比較した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
これより、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明に係るガス絶縁開閉装置の全体を示した構成図である。１は機器タンクであり、機器タンク１の上方には母線タンク２が連結配置されている。
【００１６】
母線タンク２内には、三相絶縁スペーサ３を介して三相分の母線４が、母線タンク２内を紙面と直角な方向へ気密に貫通している。母線４は主回路導体５および母線側断路器６、貫通主回路導体７を介して機器タンク１内へ導かれている。
【００１７】
母線側断路器６は可動側電極６ａと、可動側電極６ａに摺動自在に挿通された可動子６ｂ、および可動子６ｂと接離する固定側電極６ｃにより構成されている。取付板９の外側には母線側断路器６を操作するための断路器操作部８が取り付けられ、取付板９を気密に貫通する図示しない絶縁ロッドを介して断路器操作部８と可動子６ｂが連結されている。
【００１８】
取付板９の内側には母線側断路器６の可動側電極６ａが取り付けられている。可動側電極６ａは可動子６ｂと、固定側電極６ｃを介して主回路導体５および母線４と電気的に接続される。
【００１９】
さらに、可動側電極６ａには、貫通主回路導体７が接続されている。貫通主回路導体７は母線タンク２および機器タンク１を貫通する連通孔と、それを塞ぐ絶縁スペーサ１０を介して機器タンク１内の機器へと接続されている。
【００２０】
機器タンク１内部には主回路導体１１と筒状導体１２が各々碍子を介して機器タンク１に固定されている。さらに、遮断器１３と、遮断器１３の下部に一端を接続した主回路導体１４と、主回路導体１４の他端と接続された線路側断路器１５（以後、線路側断路器を単にＤＳと称す）、接地開閉器１６（以後、接地開閉器をＥＳと称す）、避雷器開閉装置１７（以後、避雷器をＬＡと称す）が収納されている。これらの機器は以下のように機器タンク１に着脱自在に取り付けられている。
【００２１】
取付板１８の内側には遮断器１３が取り付けられ、取付板１８の外側には遮断器操作部２０が取り付けられている。
【００２２】
取付板２２の内側には、ＤＳ１５とＥＳ１６が取り付けられ、取付板２２の外側には両者を操作するためのＤＳ・ＥＳ操作部２３が取り付けられている。さらに、取付板２２にはＬＡ開閉装置１７が取り付けられており、機器タンク１の外側に取り付けられたＬＡ開閉装置操作部２４と接続されている。
【００２３】
機器タンク１の背後はケーブル収納部２５となっており、ケーブル収納部２５に収納されたケーブル２６の上端には、ケーブルヘッド２７が取り付けられている。ケーブルヘッド２７は主回路導体１１に接続部２８を介して接続されている。さらに、ケーブル２６には変流器２９が取り付けられている。
【００２４】
図２は図１におけるガス絶縁開閉装置の要部拡大断面図であり、ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の極間付近構造の詳細を示している。機器タンク１内において、上方からＤＳ１５、ＥＳ１６、ＬＡ開閉装置１７の順で、鉛直方向に所定の絶縁距離を保って1列に配置されている。なお、図中には1相分の構成が記載されているが、ＤＳ１５，ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７のそれぞれ３相分が紙面垂直方向に所定の絶縁距離を保って配置されている。
【００２５】
ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の各々は可動側電極部と、可動側電極部と対向して配置される固定側電極部とからなる。可動側電極部は開極状態では電気的に絶縁状態にあり、閉極状態では通電経路を形成する。一方、各々の固定側電極部は共通の筒状導体１２に接続されており、電気的に一体の状態にある。
【００２６】
次に、ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の可動側電極部につき詳述する。ＤＳ可動側電極部１５０において、１５０ａは中空に形成されたＤＳ可動側電極であり主回路導体１４の下端と接続されている。ＤＳ可動側電極１５０ａの右端にはＤＳ可動側摺動子３０が接続される。さらにＤＳ可動側摺動子３０には環状ばね３１が張力を付された状態で巻装されている。なお、本実施例のようにＤＳ１５をＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の上方に配置することにより、主回路導体１４とＤＳ１５が近接され、レイアウト上優位となる
【００２７】
ＤＳ可動側電極１５０ａは内部にその軸心を通るように絶縁操作棒３２と、絶縁操作棒３２の右端に接続されたＤＳ可動子１５０ｂを有している。ＤＳ可動子１５０ｂはＤＳ可動側摺動子３０と電気的に接続されている。また、ＤＳ可動側電極１５０ａの外周には金属シールド３３が取り付けられている。さらに金属シールド３３の開口部先端付近の高電界部表面にはエポキシ樹脂等からなる絶縁体被覆３４が施されている。また、DS可動側電極１５０ａはＤＳ支持碍子３５、および支持金具３６を介して、機器タンク１の壁面に固定されている。
【００２８】
ＤＳ可動側電極部１５０の下方には、所定の絶縁距離を保ってＥＳ可動側電極部１６０が配置されている。ＥＳ可動側電極３７には接地導体３８が接続されており、図示しない接地端子へと接続されている。その他の構成についてはＤＳ可動側電極部１５０と同様のため説明を省略する。
【００２９】
ＥＳ可動側電極部１６０の下方には、所定の絶縁距離を保ってＬＡ開閉装置可動側電極部１７０が配置されている。ＬＡ可動側電極３９はＬＡ支持碍子４０を介して、機器タンク１の底部に固定されている。また、ＬＡ可動側電極３９にはＬＡ素子４１が接続されている。その他の構成についてはＤＳ可動側電極部１５０と同様のため説明を省略する。
【００３０】
次にＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７各々の固定側電極部につき詳述する。固定側電極部は鉛直方向に配置された筒状導体１２内部に各々配置されている。筒状導体１２は導体支持碍子４２を介して機器タンク１の底部に固定されている。このように筒状導体１２は高電界部となる下端部分を導体支持碍子４２の中に収めることで、ガス中に高電界部を設けない構造としている。なお、固定側電極部の構成はＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７で同一であるため、ここではＤＳ１５の固定側電極部１５１のみ取り上げて説明する。
【００３１】
図３は、図２に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１の拡大詳細図であり、ここでは閉路状態を示している。筒状導体１２は固定側シールド部１２ａと電極支持部１２ｂの２部材で構成されている。ＤＳ固定側電極１５１ａは電極支持部１２ｂの凸部１２ｃにボルトを介して固定されている。ＤＳ固定側電極１５１ａの左端にはＤＳ固定側摺動子４３が接続される。さらにＤＳ固定側摺動子４３には環状ばね４４が張力を付された状態で巻装されている。
【００３２】
ＤＳ固定側電極１５１ａの内部にはアーク電極４５が配置される。このときアーク電極４５はＤＳ可動子１５０ｂと同一軸上となるように配置されている。アーク電極４５の背後にはコイルばね４６が接続されている。
【００３３】
図４は図３に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１のＡ−Ａ’断面図である。固定側シールド部１２ａには、可動側電極部１５０と対抗する面に平坦部４７を設け、電界低減を図っている。
【００３４】
図５は図３に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１のＢ−Ｂ’断面図であり、図中ではＤＳ１５は閉路状態にある。このときＤＳ可動子１５０ｂはアーク電極４５を押し込むように、コイルばね４６を圧縮させながら筒状導体１２内へと挿入されている。また、ＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３は当接しており、電気的に接続状態にある。
【００３５】
次に、このようなＤＳ１５の閉路状態から図６に示すＤＳ１５の開路状態に至るまでの動作につき説明する。図示しない操作器によりＤＳ可動子１５０ｂを図中左に移動させると、ＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３が開離し、電気的な接続が遮断される。このＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３の開離直後において、アーク電極４５はコイルばね４６の付勢によってＤＳ可動子１５０ｂに接触状態を保持したまま左方向へ追従する。このためＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３の間にはアークが発生しない。
【００３６】
その後、ＤＳ可動子１５０ｂがさらに左方向へと移動し、アーク電極４５と開離する際にＤＳ可動子１５０ｂとアーク電極４５間でアークが点弧する。このとき、アーク電極４５はコイルばね４６の付勢により左端を固定側シールド部１２ａの平坦部４７に形成された固定側挿通孔４８と同一面上の位置まで復帰し、固定側挿通孔４８付近の電界緩和を図っている。以上のような動作により、ＤＳ１５は図６に示す開路状態に至る。
【００３７】
図７は従来例および本発明における開閉機器（以後、開閉機器はＤＳ１５、ＥＳ１６またはＬＡ開閉装置１７のいずれか１つを指すものとする）、の軸方向寸法を示した特性図である。横軸に示した従来例はそれぞれ、（ａ）は可動側および固定側共に金属シールド、（ｂ）は可動側および固定側共に金属・絶縁体シールド、（ｃ）は可動側に金属・絶縁体シールド、固定側に金属シールドを有する構造となっている。
【００３８】
なお、（ａ）〜（ｃ）の従来例は、いずれも可動側および固定側において同等形状の金属シールドを有し、さらに金属シールド内部には図示しない電極を有している。また、図中右が固定側であり、固定側シールドの背後に導体を接続する構造となっている。これに対し、本発明（ｄ）は、前述のように可動側に金属・絶縁体シールド、固定側に金属シールドを兼ねた筒状導体を配置している。さらに、筒状導体において可動側と対向する面には平坦部を形成するとともに、筒状導体内に固定側電極およびアーク電極を設けた構成となっている。
【００３９】
ここで各構成の極間距離をＬ１とする。また、Ｌ１に固定側シールドの軸方向寸法と固定側導体の径方向寸法を加えたものをＬ２とし、これを縦軸に示す。
【００４０】
各構成におけるＬ２を比較するにあたり、従来例（ａ）を基準とし、そのＬ２＝１００として寸法を正規化した場合、極間距離Ｌ１＝５５を得る。また、従来例（ｂ）は可動側および固定側金属シールドに施した絶縁体被覆によりシールド端部の電界強度が低減され、耐電圧性能が向上されるため、Ｌ１＝２２まで縮小され、これに伴いＬ２＝６６を得る。
【００４１】
従来例（ｃ）は、対向する可動側および固定側の両電極部およびシールドが同等の形状で構成され、かつ可動側にのみ金属・絶縁体シールドを用いているため、可動側および固定側シールドの電界強度に差が生じ、極間全体の電界低減効果が得られない。この対策として、（ａ）、（ｂ）と同等の極間の耐電圧性能を確保するにはＬ１＝５０程度まで大きくとる必要がある。このため、Ｌ２＝９４となり、結果として可動側に設けた絶縁体被覆による耐電圧性能の向上効果が十分に発揮されない。
【００４２】
一方、本発明（ｄ）では、図中左の可動側は金属・絶縁体シールドにより電界強度を低減するとともに、固定側は金属シールドを兼ねた筒状導体を配置している。これにより、従来、導体と個別に設けていたシールド分の軸方向寸法が縮小される。
【００４３】
また、固定側には従来のような金属シールド端部がないうえ、筒状導体の可動側と対向する面に平坦部を形成したため、電界強度が大幅に低減される。さらに、筒状導体内に配置した可動式のアーク電極の左端が、開閉機器の開極時に平坦部に形成された固定側挿通孔と同一面上の位置まで復帰するため、固定側の電界強度はさらに低減される。即ち、絶縁体を設けず金属シールドのみの固定側と、金属・絶縁体シールドを有する可動側において同等の電界強度低減がなされる。
【００４４】
この結果、可動側および固定側に金属・絶縁体シールドを有する、従来例（ｂ）と同等のＬ１＝２２を得ることが出来る。これにより、Ｌ２＝４４が得られ、従来構成に比べて開閉機器の軸方向寸法を縮小でき、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の縮小化を達成することが出来る。
【００４５】
また、本実施例においては固定側を金属シールドを兼ねた筒状導体のみ、若しくは筒状導体に１ｍｍ厚さ以下の絶縁体被覆を施した構成としたことで、絶縁体の使用量を低減したことによるコストダウン、および絶縁体のアークによる損傷を防止し、装置の信頼性向上が図れる。
【００４６】
さらに本実施例では、固定側シールドを兼ねる筒状導体をＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７で共有化しているので、従来のように固定側シールドを開閉機器ごとに単独で配置した場合に比べ、機器のコンパクト化と部品数削減によるコストダウンが図れる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 機器タンク
２ 母線タンク
３ 三相絶縁スペーサ
４ 母線
５ 主回路導体
６ 母線側断路器
７ 貫通主回路導体
８ 断路器操作部
９ 取付板
１０ 絶縁スペーサ
１１ 主回路導体
１２ 筒状導体
１２ａ 固定側シールド部
１２ｂ 電極支持部
１２ｃ 凸部
１３ 遮断器
１４ 主回路導体
１５ ＤＳ
１５０ ＤＳ可動側電極部
１５０ａ ＤＳ可動側電極
１５０ｂ ＤＳ可動子
１５１ ＤＳ固定側電極部
１５１ａ ＤＳ固定側電極
１６ ＥＳ
１７ ＬＡ開閉装置
１８ 取付板
２０ 遮断器操作部
２２ 取付板
２３ ＤＳ・ＥＳ操作部
２４ ＬＡ開閉装置操作部
２５ ケーブル収納部
２６ ケーブル
２７ ケーブルヘッド
２８ 接続部
２９ 変流器
３０ ＤＳ可動側摺動子
３１ 環状ばね
３２ 絶縁操作棒
３３ 金属シールド
３４ 絶縁体被覆
３５ ＤＳ支持碍子
３６ 支持金具
１６０ ＥＳ可動側電極部
３７ ＥＳ可動側電極
３８ 接地導体
１７０ ＬＡ可動側電極部
３９ ＬＡ可動側電極
４０ ＬＡ支持碍子
４１ ＬＡ素子
４２ 導体支持碍子
４３ ＤＳ固定側摺動子
４４ 環状ばね
４５ アーク電極
４６ コイルばね
４７ 平坦部
４８ 固定側挿通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス絶縁開閉装置に係り、特に極間の複合絶縁構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガス絶縁開閉装置においては、金属シールドに絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを用いて開閉機器の極間の耐電圧性能を向上させることで機器の小型化が図られている。
【０００３】
例えば、特許文献１記載のガス絶縁開閉装置には、絶縁ガスを封入した接地容器内に、可動側電極部と固定側電極部を有する断路器部を収納し、両電極部を覆うように開口部先端近傍の高電界部表面に誘電体被覆が施された金属・誘電体一体の複合絶縁シールドを設けた構造が記載されている。さらに特許文献１には、可動側電極部に上述の複合絶縁シールドを設け、固定側電極部に金属シールドのみを設ける構成が記載されている。これによりアークを固定側の金属シールドと、可動側電極部に設けた可動コンタクト間にのみ発生させ、誘電体のアークによる損傷の防止を図り、装置の信頼性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２２２４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のガス絶縁開閉装置においては、可動・固定側の電極および電極を覆う複合絶縁シールドは、それぞれ主回路導体に対し垂直に突出するように接続されているため、極間距離に加えて電極およびシールドの寸法分、開閉機器の軸方向の寸法が大きくなり、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の大型化をまねくという問題があった。
【０００６】
また、対向する可動側および固定側のシールドが同等の形状で構成されている場合、可動側シールドにのみ誘電体を設けると、可動側および固定側シールドの電界強度に差が生じ、極間全体の電界低減効果が得られない。このため、可動側および固定側シールドに誘電体を設けた場合と同等の極間の耐電圧性能を得るためには、極間距離を長くとる必要があり、装置はより大型化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解決するために為されたものであり、より小型で、かつ経済性、信頼性の向上したガス絶縁開閉装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納される断路器、接地開閉器、または避雷器開閉装置のいずれか１つの開閉機器を備えたガス絶縁開閉装置において、前記開閉機器は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体内に配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納され、かつ鉛直方向に所定の間隔を保って1列に配置される断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置を有するガス絶縁開閉装置において、前記断路器、前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置の各々は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた共通の筒状導体内に所定の間隔を保って各々配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は請求項２に記載の発明において、前記断路器が前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置より上方に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の発明において、前記アーク電極は、前記可動子の挿入動作時には前記固定側挿通孔から退避し、前記可動子の固定側電極からの開離動作時には前記アーク電極後部に設けられたバネにより前記アーク電極の先端が前記平坦部の面と同一面まで復帰することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガス絶縁開閉装置によれば、可動側電極には金属・絶縁体シールドを設け、固定側電極は金属シールドを兼ねた筒状導体内に配置したことにより、従来、導体と個別に設けていた固定側電極および電極を覆う固定側シールド分の軸方向寸法が縮小されるとともに、極間の耐電圧性能が向上し、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の縮小化を達成することが出来る。
【００１３】
さらに、固定側シールドを兼ねる筒状導体を、断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置で共有化しているので、機器のコンパクト化と部品数削減によるコストダウンが図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るガス絶縁開閉装置を示した構成図である。
【図２】図１に示したガス絶縁開閉装置の要部拡大断面図である。
【図３】図２に示した断路器の固定側電極部の拡大図である。
【図４】図３に示した断路器のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】図３に示した断路器のＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】図５に示した断路器の開路状態を示す断面図である。
【図７】従来構造と本発明の開閉機器の軸方向寸法を比較した特性図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
これより、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明に係るガス絶縁開閉装置の全体を示した構成図である。１は機器タンクであり、機器タンク１の上方には母線タンク２が連結配置されている。
【００１６】
母線タンク２内には、三相絶縁スペーサ３を介して三相分の母線４が、母線タンク２内を紙面と直角な方向へ気密に貫通している。母線４は主回路導体５および母線側断路器６、貫通主回路導体７を介して機器タンク１内へ導かれている。
【００１７】
母線側断路器６は可動側電極６ａと、可動側電極６ａに摺動自在に挿通された可動子６ｂ、および可動子６ｂと接離する固定側電極６ｃにより構成されている。取付板９の外側には母線側断路器６を操作するための断路器操作部８が取り付けられ、取付板９を気密に貫通する図示しない絶縁ロッドを介して断路器操作部８と可動子６ｂが連結されている。
【００１８】
取付板９の内側には母線側断路器６の可動側電極６ａが取り付けられている。可動側電極６ａは可動子６ｂと、固定側電極６ｃを介して主回路導体５および母線４と電気的に接続される。
【００１９】
さらに、可動側電極６ａには、貫通主回路導体７が接続されている。貫通主回路導体７は母線タンク２および機器タンク１を貫通する連通孔と、それを塞ぐ絶縁スペーサ１０を介して機器タンク１内の機器へと接続されている。
【００２０】
機器タンク１内部には主回路導体１１と筒状導体１２が各々碍子を介して機器タンク１に固定されている。さらに、遮断器１３と、遮断器１３の下部に一端を接続した主回路導体１４と、主回路導体１４の他端と接続された線路側断路器１５（以後、線路側断路器を単にＤＳと称す）、接地開閉器１６（以後、接地開閉器をＥＳと称す）、避雷器開閉装置１７（以後、避雷器をＬＡと称す）が収納されている。これらの機器は以下のように機器タンク１に着脱自在に取り付けられている。
【００２１】
取付板１８の内側には遮断器１３が取り付けられ、取付板１８の外側には遮断器操作部２０が取り付けられている。
【００２２】
取付板２２の内側には、ＤＳ１５とＥＳ１６が取り付けられ、取付板２２の外側には両者を操作するためのＤＳ・ＥＳ操作部２３が取り付けられている。さらに、取付板２２にはＬＡ開閉装置１７が取り付けられており、機器タンク１の外側に取り付けられたＬＡ開閉装置操作部２４と接続されている。
【００２３】
機器タンク１の背後はケーブル収納部２５となっており、ケーブル収納部２５に収納されたケーブル２６の上端には、ケーブルヘッド２７が取り付けられている。ケーブルヘッド２７は主回路導体１１に接続部２８を介して接続されている。さらに、ケーブル２６には変流器２９が取り付けられている。
【００２４】
図２は図１におけるガス絶縁開閉装置の要部拡大断面図であり、ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の極間付近構造の詳細を示している。機器タンク１内において、上方からＤＳ１５、ＥＳ１６、ＬＡ開閉装置１７の順で、鉛直方向に所定の絶縁距離を保って1列に配置されている。なお、図中には1相分の構成が記載されているが、ＤＳ１５，ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７のそれぞれ３相分が紙面垂直方向に所定の絶縁距離を保って配置されている。
【００２５】
ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の各々は可動側電極部と、可動側電極部と対向して配置される固定側電極部とからなる。可動側電極部は開極状態では電気的に絶縁状態にあり、閉極状態では通電経路を形成する。一方、各々の固定側電極部は共通の筒状導体１２に接続されており、電気的に一体の状態にある。
【００２６】
次に、ＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の可動側電極部につき詳述する。ＤＳ可動側電極部１５０において、１５０ａは中空に形成されたＤＳ可動側電極であり主回路導体１４の下端と接続されている。ＤＳ可動側電極１５０ａの右端にはＤＳ可動側摺動子３０が接続される。さらにＤＳ可動側摺動子３０には環状ばね３１が張力を付された状態で巻装されている。なお、本実施例のようにＤＳ１５をＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７の上方に配置することにより、主回路導体１４とＤＳ１５が近接され、レイアウト上優位となる
【００２７】
ＤＳ可動側電極１５０ａは内部にその軸心を通るように絶縁操作棒３２と、絶縁操作棒３２の右端に接続されたＤＳ可動子１５０ｂを有している。ＤＳ可動子１５０ｂはＤＳ可動側摺動子３０と電気的に接続されている。また、ＤＳ可動側電極１５０ａの外周には金属シールド３３が取り付けられている。さらに金属シールド３３の開口部先端付近の高電界部表面にはエポキシ樹脂等からなる絶縁体被覆３４が施されている。また、DS可動側電極１５０ａはＤＳ支持碍子３５、および支持金具３６を介して、機器タンク１の壁面に固定されている。
【００２８】
ＤＳ可動側電極部１５０の下方には、所定の絶縁距離を保ってＥＳ可動側電極部１６０が配置されている。ＥＳ可動側電極３７には接地導体３８が接続されており、図示しない接地端子へと接続されている。その他の構成についてはＤＳ可動側電極部１５０と同様のため説明を省略する。
【００２９】
ＥＳ可動側電極部１６０の下方には、所定の絶縁距離を保ってＬＡ開閉装置可動側電極部１７０が配置されている。ＬＡ可動側電極３９はＬＡ支持碍子４０を介して、機器タンク１の底部に固定されている。また、ＬＡ可動側電極３９にはＬＡ素子４１が接続されている。その他の構成についてはＤＳ可動側電極部１５０と同様のため説明を省略する。
【００３０】
次にＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７各々の固定側電極部につき詳述する。固定側電極部は鉛直方向に配置された筒状導体１２内部に各々配置されている。筒状導体１２は導体支持碍子４２を介して機器タンク１の底部に固定されている。このように筒状導体１２は高電界部となる下端部分を導体支持碍子４２の中に収めることで、ガス中に高電界部を設けない構造としている。なお、固定側電極部の構成はＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７で同一であるため、ここではＤＳ１５の固定側電極部１５１のみ取り上げて説明する。
【００３１】
図３は、図２に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１の拡大詳細図であり、ここでは閉路状態を示している。筒状導体１２は固定側シールド部１２ａと電極支持部１２ｂの２部材で構成されている。ＤＳ固定側電極１５１ａは電極支持部１２ｂの凸部１２ｃにボルトを介して固定されている。ＤＳ固定側電極１５１ａの左端にはＤＳ固定側摺動子４３が接続される。さらにＤＳ固定側摺動子４３には環状ばね４４が張力を付された状態で巻装されている。
【００３２】
ＤＳ固定側電極１５１ａの内部にはアーク電極４５が配置される。このときアーク電極４５はＤＳ可動子１５０ｂと同一軸上となるように配置されている。アーク電極４５の背後にはコイルばね４６が接続されている。
【００３３】
図４は図３に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１のＡ−Ａ’断面図である。固定側シールド部１２ａには、可動側電極部１５０と対抗する面に平坦部４７を設け、電界低減を図っている。
【００３４】
図５は図３に示したＤＳ１５の固定側電極部１５１のＢ−Ｂ’断面図であり、図中ではＤＳ１５は閉路状態にある。このときＤＳ可動子１５０ｂはアーク電極４５を押し込むように、コイルばね４６を圧縮させながら筒状導体１２内へと挿入されている。また、ＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３は当接しており、電気的に接続状態にある。
【００３５】
次に、このようなＤＳ１５の閉路状態から図６に示すＤＳ１５の開路状態に至るまでの動作につき説明する。図示しない操作器によりＤＳ可動子１５０ｂを図中左に移動させると、ＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３が開離し、電気的な接続が遮断される。このＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３の開離直後において、アーク電極４５はコイルばね４６の付勢によってＤＳ可動子１５０ｂに接触状態を保持したまま左方向へ追従する。このためＤＳ可動子１５０ｂとＤＳ固定側摺動子４３の間にはアークが発生しない。
【００３６】
その後、ＤＳ可動子１５０ｂがさらに左方向へと移動し、アーク電極４５と開離する際にＤＳ可動子１５０ｂとアーク電極４５間でアークが点弧する。このとき、アーク電極４５はコイルばね４６の付勢により左端を固定側シールド部１２ａの平坦部４７に形成された固定側挿通孔４８と同一面上の位置まで復帰し、固定側挿通孔４８付近の電界緩和を図っている。以上のような動作により、ＤＳ１５は図６に示す開路状態に至る。
【００３７】
図７は従来例および本発明における開閉機器（以後、開閉機器はＤＳ１５、ＥＳ１６またはＬＡ開閉装置１７のいずれか１つを指すものとする）、の軸方向寸法を示した特性図である。横軸に示した従来例はそれぞれ、（ａ）は可動側および固定側共に金属シールド、（ｂ）は可動側および固定側共に金属・絶縁体シールド、（ｃ）は可動側に金属・絶縁体シールド、固定側に金属シールドを有する構造となっている。
【００３８】
なお、（ａ）〜（ｃ）の従来例は、いずれも可動側および固定側において同等形状の金属シールドを有し、さらに金属シールド内部には図示しない電極を有している。また、図中右が固定側であり、固定側シールドの背後に導体を接続する構造となっている。これに対し、本発明（ｄ）は、前述のように可動側に金属・絶縁体シールド、固定側に金属シールドを兼ねた筒状導体を配置している。さらに、筒状導体において可動側と対向する面には平坦部を形成するとともに、筒状導体内に固定側電極およびアーク電極を設けた構成となっている。
【００３９】
ここで各構成の極間距離をＬ１とする。また、Ｌ１に固定側シールドの軸方向寸法と固定側導体の径方向寸法を加えたものをＬ２とし、これを縦軸に示す。
【００４０】
各構成におけるＬ２を比較するにあたり、従来例（ａ）を基準とし、そのＬ２＝１００として寸法を正規化した場合、極間距離Ｌ１＝５５を得る。また、従来例（ｂ）は可動側および固定側金属シールドに施した絶縁体被覆によりシールド端部の電界強度が低減され、耐電圧性能が向上されるため、Ｌ１＝２２まで縮小され、これに伴いＬ２＝６６を得る。
【００４１】
従来例（ｃ）は、対向する可動側および固定側の両電極部およびシールドが同等の形状で構成され、かつ可動側にのみ金属・絶縁体シールドを用いているため、可動側および固定側シールドの電界強度に差が生じ、極間全体の電界低減効果が得られない。この対策として、（ａ）、（ｂ）と同等の極間の耐電圧性能を確保するにはＬ１＝５０程度まで大きくとる必要がある。このため、Ｌ２＝９４となり、結果として可動側に設けた絶縁体被覆による耐電圧性能の向上効果が十分に発揮されない。
【００４２】
一方、本発明（ｄ）では、図中左の可動側は金属・絶縁体シールドにより電界強度を低減するとともに、固定側は金属シールドを兼ねた筒状導体を配置している。これにより、従来、導体と個別に設けていたシールド分の軸方向寸法が縮小される。
【００４３】
また、固定側には従来のような金属シールド端部がないうえ、筒状導体の可動側と対向する面に平坦部を形成したため、電界強度が大幅に低減される。さらに、筒状導体内に配置した可動式のアーク電極の左端が、開閉機器の開極時に平坦部に形成された固定側挿通孔と同一面上の位置まで復帰するため、固定側の電界強度はさらに低減される。即ち、絶縁体を設けず金属シールドのみの固定側と、金属・絶縁体シールドを有する可動側において同等の電界強度低減がなされる。
【００４４】
この結果、可動側および固定側に金属・絶縁体シールドを有する、従来例（ｂ）と同等のＬ１＝２２を得ることが出来る。これにより、Ｌ２＝４４が得られ、従来構成に比べて開閉機器の軸方向寸法を縮小でき、ひいてはガス絶縁開閉装置全体の縮小化を達成することが出来る。
【００４５】
また、本実施例においては固定側を金属シールドを兼ねた筒状導体のみ、若しくは筒状導体に１ｍｍ厚さ以下の絶縁体被覆を施した構成としたことで、絶縁体の使用量を低減したことによるコストダウン、および絶縁体のアークによる損傷を防止し、装置の信頼性向上が図れる。
【００４６】
さらに本実施例では、固定側シールドを兼ねる筒状導体をＤＳ１５、ＥＳ１６およびＬＡ開閉装置１７で共有化しているので、従来のように固定側シールドを開閉機器ごとに単独で配置した場合に比べ、機器のコンパクト化と部品数削減によるコストダウンが図れる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 機器タンク
２ 母線タンク
３ 三相絶縁スペーサ
４ 母線
５ 主回路導体
６ 母線側断路器
７ 貫通主回路導体
８ 断路器操作部
９ 取付板
１０ 絶縁スペーサ
１１ 主回路導体
１２ 筒状導体
１２ａ 固定側シールド部
１２ｂ 電極支持部
１２ｃ 凸部
１３ 遮断器
１４ 主回路導体
１５ ＤＳ
１５０ ＤＳ可動側電極部
１５０ａ ＤＳ可動側電極
１５０ｂ ＤＳ可動子
１５１ ＤＳ固定側電極部
１５１ａ ＤＳ固定側電極
１６ ＥＳ
１７ ＬＡ開閉装置
１８ 取付板
２０ 遮断器操作部
２２ 取付板
２３ ＤＳ・ＥＳ操作部
２４ ＬＡ開閉装置操作部
２５ ケーブル収納部
２６ ケーブル
２７ ケーブルヘッド
２８ 接続部
２９ 変流器
３０ ＤＳ可動側摺動子
３１ 環状ばね
３２ 絶縁操作棒
３３ 金属シールド
３４ 絶縁体被覆
３５ ＤＳ支持碍子
３６ 支持金具
１６０ ＥＳ可動側電極部
３７ ＥＳ可動側電極
３８ 接地導体
１７０ ＬＡ可動側電極部
３９ ＬＡ可動側電極
４０ ＬＡ支持碍子
４１ ＬＡ素子
４２ 導体支持碍子
４３ ＤＳ固定側摺動子
４４ 環状ばね
４５ アーク電極
４６ コイルばね
４７ 平坦部
４８ 固定側挿通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納される断路器、接地開閉器、または避雷器開閉装置のいずれか１つの開閉機器を備えたガス絶縁開閉装置において、前記開閉機器は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体内に配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納され、かつ鉛直方向に所定の間隔を保って1列に配置される断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置を有するガス絶縁開閉装置において、前記断路器、前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置の各々は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた共通の筒状導体内に所定の間隔を保って各々配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記断路器が前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置より上方に配置されることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
前記アーク電極は、前記可動子の挿入動作時には前記固定側挿通孔から退避し、前記可動子の固定側電極からの開離動作時には前記アーク電極後部に設けられたバネにより前記アーク電極の先端が前記平坦部の面と同一面まで復帰することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項１】
絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納される断路器、接地開閉器、または避雷器開閉装置のいずれか１つの開閉機器を備えたガス絶縁開閉装置において、前記開閉機器は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた筒状導体内に配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
絶縁性ガスを封入した接地容器内に収納され、かつ鉛直方向に所定の間隔を保って1列に配置される断路器、接地開閉器および避雷器開閉装置を有するガス絶縁開閉装置において、前記断路器、前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置の各々は、中空に形成された可動側電極と、前記可動側電極内を前記可動側電極と電気的接触を保ちながら水平方向に直線移動する可動子と、前記可動子と接離する固定側電極を有し、前記可動側電極の周囲には金属に絶縁体被覆を施した複合絶縁シールドを設けるとともに、前記固定側電極は、前記可動子の移動方向に対し垂直方向に伸びた共通の筒状導体内に所定の間隔を保って各々配置し、前記固定側電極の内部にはアーク電極を設け、さらに前記筒状導体の前記可動側電極と対向する面には平坦部を形成し、前記平坦部に前記可動子が挿通される固定側挿通孔を形成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項３】
前記断路器が前記接地開閉器および前記避雷器開閉装置より上方に配置されることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項４】
前記アーク電極は、前記可動子の挿入動作時には前記固定側挿通孔から退避し、前記可動子の固定側電極からの開離動作時には前記アーク電極後部に設けられたバネにより前記アーク電極の先端が前記平坦部の面と同一面まで復帰することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６０６３７（Ｐ２０１１−１６０６３７Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７２１（Ｐ２０１０−２２７２１）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
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