密閉型開閉装置

【課題】絶縁区分部に発生する高周波高電圧を抑制しつつ、外部汚損による絶縁区分部の耐電圧性能の低下を防止することにより、絶縁区分部の絶縁信頼性を長期間維持する。
【解決手段】絶縁スペーサ１７の絶縁部１０には、密閉容器３の軸方向と平行に貫通穴２５が形成されている。この貫通穴２５内部には、抵抗素子もしくは避雷器素子からなる放電防止素子１４が取り付けられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、密閉容器同士の接続部に絶縁区分部を備えた密閉型開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、開閉設備には、高電圧導体を密閉容器内に絶縁支持した密閉型開閉装置が配置されている。中でも、密閉容器同士の接続部に絶縁区分部を備えたものは、複数の密閉容器を接続した場合でも、密閉容器にＡＣ誘導電流が流れることがないため、高い絶縁信頼性を確保している。
【０００３】
例えば図８に示すように、断路器５を含む密閉型開閉装置では、複数の密閉容器３が接続配置されている。密閉容器３の内部には高電圧導体１が絶縁支持されると共に絶縁性ガス２が封入されている。このような密閉型開閉装置において、密閉容器３同士の接続部に、エポキシ等の絶縁部１０を有する絶縁区分部１１が設けられている。
【０００４】
絶縁区分部１１の絶縁部１０の構造としては、次の２つの構造が代表的である。１つは、図９に示すように、密閉容器３内に設置された絶縁スペーサ１７の外縁部をそのまま絶縁区分用の絶縁部１０として用いる構造である。もう１つは、図１０に示すように、リング状の薄い絶縁板１８を絶縁部１０として用いる構造である。絶縁板１８は一般的に、金属フランジ１９と組み合わせて用いられている。図９、図１０において、符号２３は絶縁ワッシャ、符号２４はボルト・ナットを示している。
【０００５】
以上のような絶縁区分部１１を備えた密閉型開閉装置では、高電圧導体１にＡＣ電流が流れても、絶縁区分部１１の絶縁部１０が密閉容器３を絶縁区分する。このため接地点の複数化に伴う閉ループ回路が構成されることがなく、密閉容器３に流れるＡＣ誘導電流を抑制することができる。したがって、密閉容器３の温度上昇を回避可能であり、密閉容器３内に封入された絶縁性ガス２の絶縁性能を低下させることがない。
【０００６】
ところで、図８に示した密閉型開閉装置では、絶縁区分部１１の絶縁部１０に放電１３が発生することがある。ここで、放電１３の発生過程について、図８並びに図１１、図１２を用いて説明する。いま、図１１に示すように、密閉型開閉装置の高電圧回路が、遮断器４と断路器５との間の高電圧回路６と、電源側高電圧回路７とから構成されている場合に、遮断器４が開放された状態で断路器５を開放操作したとする。
【０００７】
このとき、高電圧回路６と電源側高電圧回路７との電位差が変化するので、断路器５の極間には極間放電８が生じる。その結果、遮断器４と断路器５との間の高電圧回路６の電圧は、電源側高電圧回路７の電圧に一致するように急変し、密閉型開閉装置の高電圧回路には１０ＭＨｚを超す高周波過渡電圧９が発生する（図１２のグラフ参照）。
【０００８】
高周波過渡電圧９が発生すると、絶縁区分部１１によって絶縁区分された密閉容器３間には高周波高電圧１２（図８に図示）が誘起される。高周波高電圧１２は数μ秒と非常に短い時間で消滅するが、その電圧値が絶縁区分部１１における絶縁耐圧よりも高ければ、絶縁区分部１１の絶縁部１０に放電１３が発生する。
【０００９】
絶縁区分部１１に印加される高周波高電圧１２は、高電圧回路が開閉するたびに発生するため、絶縁部１０で発生する放電１３は多数回繰り返されるおそれがある。したがって、放電１３は、隣接する制御回路に対して誘導障害を生じさせるばかりか、絶縁部１０にダメージを与えかねない。
【００１０】
放電１３による絶縁部１０のダメージが大きくなれば、絶縁区分部１１の絶縁性能は低下し、密閉容器３にＡＣ誘導電流が流れて、密閉容器３の温度上昇を招いてしまう。したがって、絶縁区分部１１において放電１３による絶縁部１０のダメージを防ぐことは、密閉型開閉装置全体から見ても、信頼性を向上する上で非常に重要なポイントとなっている。
【００１１】
放電１３の発生を防ぐ具体的な従来例としては、図１３や図１４に示した技術が知られている。図１３の従来例では、絶縁区分された密閉容器３間に抵抗素子１４が取付けられている（例えば特許文献１）。抵抗素子１４は絶縁区分部１１に印加される高周波高電圧１２を低減することができる。
【００１２】
また、図１４に示した従来例では、絶縁区分部１１の絶縁物１０に対し並列にギャップ式の避雷器素子１５が取り付けられている（例えば特許文献２）。避雷器素子１５は放電電極１５ａを備えており、高周波高電圧１２が印加されると、放電電極１５ａが放電することで放電１３の発生を防いでいる。
【００１３】
図１３、図１４に示した素子１４、１５は、高周波高電圧１２の電圧値を効果的に下げることができるので、高周波高電圧１２の電圧値が絶縁区分部１１の絶縁耐圧を超える心配が無い。その結果、絶縁部１０における放電１３の発生を確実に防ぐことができる。なお、高周波高電圧１２の発生時に、素子１４、１５を通して密閉容器３に電流が流れるが、高周波高電圧１２の通電時間は数μ秒と短いため、素子１４、１５の設置が密閉容器３の温度上昇に影響を及ぼすことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６１−１６７３１３号
【特許文献２】特許２６７２６６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の従来技術には、下記のような課題が指摘されていた。すなわち、図１３および図１４の従来例では、抵抗素子１４や避雷器素子１５が絶縁区分部１１の外側つまり密閉容器３の外側に取り付けられている。そのため、各素子１４、１５の取り付け導体長が長くなり、素子１４、１５を含む回路インダクタンス１６（図１３、図１４に図示）は大きくなりやすい。これは、電気回路を構成する導体には長さに比例したインダクタンスが生じるためである。
【００１６】
取り付け導体長に起因した回路インダクタンス１６のインピーダンスは、１０ＭＨｚを超すような高周波電圧１２に対して、素子１４、１５のインピーダンスよりも大きくなる。このため、素子１４、１５は、高周波高電圧１２を効果的に低減できなくなり、素子１４、１５を設置しても、絶縁部１０での放電１３の発生を十分に防止できないおそれがあった。
【００１７】
また、図１３および図１４の従来例では、素子１４、１５は絶縁区分部１１の外側に位置するので、これらの素子１４、１５は汚損の影響を受けやすいといった不具合もある。素子１４、１５が汚損すれば、各素子１４、１５の耐電圧特性が劣化することは否めない。さらに汚損の度合が進み、素子１４、１５の耐電圧値が著しく低下すれば、通常のＡＣ電圧運転時に流れるＡＣ誘導電流に対しての耐電圧性能さえも危ぶまれる状況に陥る。このため、素子１４、１５の汚損は深刻な問題となっていた。
【００１８】
上述したように、従来の密閉型開閉装置では、絶縁区分部での放電を防止する素子を密閉容器の外側に設置したので、前記素子の取付け導体が長尺化しインピーダンスが増大して、高周波過渡電圧の低減が困難となっていた。また、放電防止用の素子を密閉容器の外側に設置したことで、前記素子は汚損の影響を受けて耐電圧性能が低下し易くなり、絶縁区分部の絶縁部にて絶縁破壊が生じるおそれがあった。その結果、従来の密閉型開閉装置においては、絶縁信頼性を長期間維持することが難しかった。
【００１９】
実施形態の密閉型開閉装置は、上記課題を解決するために提案されたものである。本実施形態は、密閉容器同士の接続部に絶縁区分部を設けた密閉型開閉装置において、絶縁区分部に発生する高周波高電圧を抑制しつつ外部汚損による絶縁区分部の耐電圧性能の低下を防止することにより、絶縁区分部の絶縁信頼性を長期間維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、実施形態は、密閉容器同士の接続部に絶縁区分部が設けられた密閉型開閉装置において、絶縁区分部の内部に、絶縁区分部での放電発生を防止する素子が取り付けられたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の要部断面図。
【図２】第１の実施形態の変形例の要部断面図。
【図３】第２の実施形態の要部断面図。
【図４】（Ａ）は第２の実施形態の接続導体の断面図、（Ｂ）は第２の実施形態の放電防止素子の断面図。
【図５】第３の実施形態の要部断面図。
【図６】第４の実施形態の要部断面図。
【図７】第４の実施形態における非線形抵抗絶縁板のＶ−ｉ特性を示す説明図。
【図８】従来の密閉型開閉装置の断面図。
【図９】従来の密閉型開閉装置の絶縁区分部の構造を示す断面図。
【図１０】従来の密閉型開閉装置の絶縁区分部の構造を示す断面図。
【図１１】従来の密閉型開閉装置の回路構成図。
【図１２】従来の密閉型開閉装置において断路器を開放動作させた時に発生する高周波過渡電圧の説明図。
【図１３】放電防止素子を備えた従来の密閉型開閉装置の断面図。
【図１４】放電ギャップを備えた従来の密閉型開閉装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施形態に係る密閉型開閉装置について、図面を参照して説明する。下記の実施形態はいずれも、密閉容器同士の接続部に絶縁部を有する絶縁区分部が設けられたものである。したがって、図９および図１０に示した従来例と同一の部材に関しては同一符号を付し、説明は省略する。
【００２３】
（１）第１の実施形態
［構成］
図１に示すように、第１の実施形態では、前記図９に示した例と同じく、絶縁スペーサ１７の外縁部を、絶縁区分部１１の絶縁部１０として用いている。また、図２に示す実施形態は第１の実施形態の変形例である。図２の実施形態では、前記図１０に示した例と同じく、金属フランジ１９と組み合わせた絶縁板１８Ａを、絶縁区分部１１の絶縁部１０として用いている。つまり図２に示した実施形態は、図１０に示した例に本実施形態を適用したものである。
【００２４】
このような第１の実施形態では、絶縁スペーサ１７外縁部の絶縁部１０に、密閉容器３の軸方向と平行に貫通穴２５が形成されている。また第１の実施形態の変形例では、絶縁板１８Ａに貫通穴２５が形成されている。この貫通穴２５内部には、抵抗素子もしくは避雷器素子からなる放電防止素子１４が取り付けられる。なお、図２に示した第１の実施形態の変形例において、絶縁板１８Ａの厚さ寸法は、放電防止素子１４を取り付ける必要上、図１２に示した絶縁板１８よりも厚く設定されている。
【００２５】
［作用効果］
以上のような第１の実施形態では、貫通穴２５内部つまり絶縁物１０内部に放電防止素子１４を取り付けている。そのため、放電防止素子１４を絶縁区分部１１の外側に取り付けた場合と比べて、放電防止素子１４の回路長を格段に短縮化することができる。
【００２６】
したがって、放電防止素子１４を含む回路のインダクタンスは非常に小さくなり、１０ＭＨｚを超すような高周波電圧１２に対しても放電防止素子１４は効果的に保護機能を発揮することができる。つまり、放電防止素子１４は絶縁区分部１１に印加する高周波高電圧１２を低減させることができ、絶縁部１０での放電１３の発生を確実に防止することが可能である。
【００２７】
また、絶縁部１０内部に配置された放電防止素子１４は、外部に露出していないので、外部からの汚損の影響を受けにくい。したがって、汚損を原因として放電防止素子１４の耐電圧性能が低下することがない。その結果、通常運転時のＡＣ誘導電流に対する耐電圧性能は勿論のこと、高周波高電圧１２に対しての耐電圧性能も長期間保つことができる。これにより、絶縁区分部１１の絶縁部１０にて絶縁破壊が生じる心配がなく、絶縁区分部１１の絶縁信頼性を長期間にわたり維持可能である。
【００２８】
さらに、絶縁部１０を含む部材は、第１の実施形態の絶縁スペーサ１７であれ、その変形例の絶縁板１８Ａであれ、通常、注形により製造される。そのため、絶縁スペーサ１７または絶縁板１８Ａに対して、注形型を調整するだけで適切な貫通穴２５を容易に設けることができる。したがって、絶縁部１０内部への放電防止素子１４の組込み作業を効率よく進めることができ、密閉型開閉装置を迅速に組み立てることが可能である。
【００２９】
（２）第２の実施形態
［構成］
続いて、第２の実施形態について、図３を用いて説明する。第２の実施形態では、金属フランジ１９と組み合わせた絶縁板１８を、絶縁区分部１１の絶縁部１０として用いている。第２の実施形態では、絶縁板１８および金属フランジ１９の両方に貫通穴２５が形成されている。貫通穴２５には接続導体２０が設置されている。接続導体２０は絶縁区分部１１の内壁部に固定されている。２つの接続導体２０には挟まれるようにして、貫通穴２５内部に放電防止素子１４Ａが取り付けられる。放電防止素子１４Ａは、接続導体２０に対して着脱自在に設置されている。
【００３０】
図４の（Ａ）に示すように、接続導体２０には左右方向に重なり合う２つのケース２０１が設けられており、ケース２０１内部には左右方向に弾性力を有するバネ２０２が収納されている。ケース２０１はバネ２０２の弾性力を受けつつ、軸方向に伸縮するようになっている。また、図４の（Ｂ）に示すように、放電防止素子１４Ａは、抵抗素子もしくは避雷器素子からなる素子部１４１が、金属フランジ１９に接する絶縁モールド１４２によって被覆されることにより構成されている。
【００３１】
［作用効果］
以上のような構成を有する第２の実施形態では、上記第１の実施形態の作用効果に加えて、次のような独自の作用効果がある。金属フランジ１９は機械加工で製作される場合が多いが、第２の実施形態においては、このような機械加工品である金属フランジ１９に対し貫通穴２５を開けている。そのため、貫通穴２５のサイズや位置を自由に調整可能であり、絶縁部１０に対する放電防止素子１４Ａの取付作業をいっそう効率良く進めることができる。
【００３２】
また、第２の実施形態では、絶縁板１８および金属フランジ１９の両方に貫通穴２５が形成したので、絶縁板１８が従来のように薄いリング状であっても、放電防止素子１４Ａの取付スペースを確保することができる。そのため、上記第１の実施形態のように、厚みのある絶縁板１８Ａを採用する必要がなく、経済的である。
【００３３】
さらに、第２の実施形態においては、ケース２０１が伸縮するので、接続導体２０に対する放電防止素子１４Ａの着脱自在は容易であり、放電防止素子１４Ａの取付作業性が良好である。しかも、放電防止素子１４Ａでは素子部１４１を絶縁モールド１４２が覆っているので、金属フランジ１９内部に放電防止素子１４Ａが位置していても、放電防止素子１４Ａが破損する心配がない。
【００３４】
（３）第３の実施形態
［構成］
次に図５を参照して第３の実施形態を説明する。第３の実施形態は、上記第２の実施形態の改良例であって、貫通穴２５の上方は金属フランジ１９上面に至るまで開口しており、この開口部分が放電防止素子１４Ａを取出し可能な取出し口２６を形成している。また、取出し口２６には当該取出し口２６を塞ぐ蓋部材２１が開閉自在に取り付けられている。
【００３５】
［作用効果］
上記第３の実施形態では、第１および第２の実施形態の作用効果に加えて、さらに下記の作用効果がある。すなわち、金属フランジ１９に取出し口２６を設けたので、蓋部材２１を開けて、貫通穴２５内部の放電防止素子１４Ａを取出し口２６から取り出すことができる。したがって、放電防止素子１４Ａの点検や交換を簡単に実施することが可能であり、開閉装置を組み立てた後、高周波電圧１２の発生状況に応じて、放電防止素子１４Ａの取付数を変更することも容易である。これにより、絶縁区分部１１の絶縁信頼性はさらに向上する。
【００３６】
（４）第４の実施形態
［構成］
図６に示すように、第４の実施形態では、金属フランジ１９と組み合わせた絶縁板１８が、非線形抵抗樹脂から構成された非線形抵抗絶縁板２２であることに特徴がある。非線形抵抗絶縁板２２の寸法や形状は、従来の絶縁板１８と同様であって、非線形抵抗材料を充填した非線形抵抗樹脂からなる点が絶縁板１８とは異なる。また、非線形抵抗絶縁板２２は外面に防水処理が施されている。
【００３７】
［作用効果］
非線形抵抗絶縁板２２は、非線形抵抗特性を持つので、通常のＡＣ電圧のみでの運転時は、絶縁板２２に対する印加電圧は小さい。そのため、非線形抵抗絶縁板２２は、非線形抵抗特性に起因して抵抗値を非常に高い値に保つことができる。したがって、密閉容器３間の抵抗が高くなり、密閉容器３にＡＣ誘導電流が流れることを確実に防止することができる。
【００３８】
一方、断路器５が動作して高周波高電圧１２が発生した場合には、非線形抵抗絶縁板２２の非線形抵抗特性に起因して絶縁区分部１１に印加される電圧値は比較的低い制限電圧に制限される（図７のグラフ参照）。このため、絶縁区分部１１の絶縁部１０にて絶縁破壊が生じることを防ぐことができる。
【００３９】
また、非線形抵抗絶縁板２２は樹脂を注形して製造するので、薄く注形し且つ金属フランジ１９との接触面積を広くする形状に製造することは容易である。その結果、非線形抵抗絶縁板２２を介して密閉容器３間を接続する回路に関しては、回路長を短くすることができ、回路インダクタンスは小さくなる。したがって、１０ＭＨｚを越す高周波電圧１２に対しても絶縁区分部１１への印加電圧を効果的に制限することができ、絶縁部１０にて放電１３が発生するおそれがない。
【００４０】
さらに、第４の実施形態では、非線形抵抗絶縁板２２の外面に防水処理を施すことで、外部汚損の影響は受けにくくなり、長期間の絶縁信頼性を確保しやすい。このため、高周波電圧１２に対して絶縁区分部１１の絶縁部１０で放電１３が発生することを確実に防止可能である。これにより、密閉容器３にＡＣ誘導電流の阻止に必要な絶縁区分部１１の絶縁信頼性を長期間に渡って維持することができる。
【００４１】
（５）他の実施形態
なお、本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、上記実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。すなわち、上記の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。例えば、絶縁区分部の内部に取り付けられる放電防止素子としては、抵抗素子や避雷器素子に限らず、絶縁区分部に印加される高周波電圧を低減するサージ防護素子であれば、その構成は適宜選択可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…高電圧導体
２…絶縁性ガス
３…密閉容器
４…遮断器
５…断路器
６…断路器と遮断器との間の高電圧回路
７…電源側高電圧回路
８…極間放電
９…高周波過渡電圧
１０…絶縁部
１１…絶縁区分部
１２…高周波高電圧
１３…放電
１４、１４Ａ…放電防止素子
１４１…素子部
１４２…絶縁モールド
１５…放電ギャップ
１６…インダクタンス
１７…絶縁スペーサ
１８、１８Ａ…絶縁板
１９…金属フランジ
２０…接続導体
２１…蓋部材
２２…非線形抵抗絶縁板
２５…貫通穴
２６…取出し口

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の密閉容器が接続配置され、前記密閉容器内部には高電圧導体が絶縁支持され、前記密閉容器同士の接続部には前記密閉容器間を絶縁区分する絶縁区分部が設けられた密閉型絶縁開閉装置において、
前記絶縁区分部の内部に、絶縁区分部での放電発生を防止する素子が取り付けられたことを特徴とする密閉型開閉装置。
【請求項２】
前記密閉容器内には絶縁材料からなる絶縁スペーサが設置され、
前記絶縁区分部は前記絶縁スペーサの外縁部から構成され、
前記絶縁区分部となる前記絶縁スペーサの外縁部には貫通穴が形成され、
前記貫通穴に前記放電防止素子が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型開閉装置。
【請求項３】
前記絶縁区分部には金属フランジおよび絶縁板が設けられ、
前記絶縁板には貫通穴が形成され、
前記貫通穴の内部に前記放電防止素子が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型開閉装置。
【請求項４】
前記絶縁区分部には金属フランジおよび絶縁板が設けられ、
前記絶縁板および前記金属フランジに貫通穴が形成され、
前記貫通穴の内部に前記放電防止素子が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型開閉装置。
【請求項５】
前記貫通穴の内部には前記放電防止素子が着脱自在に取り付けられ、
前記貫通穴には前記放電防止素子を前記貫通穴の外部に取出すための取出し口が連挿して形成され、
前記取出し口には当該取出し口を塞ぐ蓋部材が開閉自在に取り付けられたことを特徴とする請求項３または４に記載の密閉型開閉装置。
【請求項６】
複数の密閉容器が接続配置され、前記密閉容器内部には高電圧導体が絶縁支持され、前記密閉容器同士の接続部には前記密閉容器間を絶縁区分する絶縁区分部が設けられた密閉型絶縁開閉装置において、
前記絶縁区分部には金属フランジおよび絶縁板が設けられ、
前記絶縁板は、非線形抵抗材料を充填した非線形抵抗樹脂から構成されたことを特徴とする密閉型開閉装置。

【図１】