JP2017060209A - Gas insulated equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ガス絶縁機器に関する。 Embodiments described herein relate generally to a gas insulating device.
ガス絶縁開閉装置(GIS:Gas Insulated Switchgear)は、変電所や発電所に設置されており、電力系統において雷サージや開閉サージ等の過電圧が発生した場合に、系統の施設や機器を切り離し、これらを過電圧から保護する役目を果たす。一般に、ガス絶縁開閉装置は、絶縁性能およびアーク消弧性能に優れたSF6ガスを絶縁ガスとして充填した金属容器内に、遮断器や母線、断路器、接地開閉器、電圧変成器等の機器を収納した構造となっている。容器内に配置する遮断器は、その一端を母線に接続し、また他端をケーブルヘッドやブッシング等の絶縁端子に接続する構成となっている。 Gas Insulated Switchgear (GIS) is installed in substations and power plants, and when overvoltages such as lightning surges and switching surges occur in the power system, these systems and equipment are disconnected. To protect against overvoltage. In general, gas insulated switchgear, the insulation performance and arc superior SF 6 gas-filled metal container as an insulating gas into the arc extinguishing performance, circuit breakers and busbars, disconnecting switch, earth switch, such as a voltage transformer device It has a structure that stores. The circuit breaker arranged in the container has a configuration in which one end is connected to the bus and the other end is connected to an insulating terminal such as a cable head or a bushing.
図8は、従来の一般的なガス絶縁開閉装置の母線まわりの断面図である。母線、すなわち高電圧導体2a、2bは、接地された金属容器1a、1bの内部に収納されている。金属容器1a、1bの内部には、絶縁ガス3が封入されている。高電圧導体2a、2bは、金属容器1a、1bにより、絶縁スペーサ4を介して支持されている。ガス絶縁を必要とするような高電圧の条件下におけるGISでは、特に、母線の支持部において、十分な絶縁性能を確保する必要がある。
FIG. 8 is a cross-sectional view around a bus bar of a conventional general gas insulated switchgear. The bus bars, that is, the
高電圧導体2a、2bが支持されている部分では、高電圧導体2a、2bは、連続的に接続されてはいないが、接触子5とスライドコンタクト6a、6bを介して、互いに電気的に接続されている。高電圧導体2a、2bにはそれを絶縁支持するための絶縁スペーサ4が取付けられている。絶縁スペーサ4の構成は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とし、機械特性の観点からアルミナやシリカを充填した複合材料が現在主流となっている。絶縁スペーサ4の支持部4aは絶縁樹脂で形成され、中心部には埋め込み電極4bが一体注型されている。
In the portion where the
ガス絶縁開閉装置において、導体と、固体絶縁体と、絶縁ガスとの3つが接する境界面はトリプルジャンクションと呼ばれ、比誘電率の大きさの差により金属導体の角部に電界が集中し、高電界が発生する。その結果、絶縁容器内の電界強度が高くなり、絶縁破壊を引き起こす可能性がある。そのため、絶縁容器は絶縁寸法に余裕を持たせ、必要とされる耐電圧性能が確保できるようにしていた。また、絶縁スペーサ4の形状は、高電圧の下での絶縁性能を確保する必要性から、出来るだけ長い沿面長さを確保するために、図8に示すように円錐台形状となっている。 In the gas insulated switchgear, the boundary surface where the conductor, the solid insulator, and the insulating gas are in contact with each other is called a triple junction, and the electric field concentrates on the corner of the metal conductor due to the difference in relative dielectric constant, A high electric field is generated. As a result, the electric field strength in the insulating container increases, which may cause dielectric breakdown. For this reason, the insulating container has a sufficient insulation dimension so that the required withstand voltage performance can be secured. Further, the insulating spacer 4 has a truncated cone shape as shown in FIG. 8 in order to secure the longest possible creepage length from the necessity of ensuring the insulating performance under a high voltage.
近年、経済性の向上が求められており、ガス絶縁開閉装置はコンパクト化が要求されている。コンパクト化するためには、金属容器や絶縁スペーサの縮小化を免れず、必要とされる絶縁寸法を確保することが難しくなる。特にガス絶縁開閉装置において、金属容器1a、1bと支持部4aとの接合部分において、絶縁ガス3が接したときに形成されるトリプルジャンクション部(金属容器側)7、支持部4aと埋め込み電極部4bとの接合部分において絶縁ガス3が接したときに形成されるトリプルジャンクション部(高電圧導体側)8においては高電界が発生するため、必要とされる耐電圧性能の維持が困難となるという問題が生じる。
In recent years, improvement in economy has been demanded, and the gas insulated switchgear is required to be compact. In order to make it compact, it is inevitable to reduce the size of metal containers and insulating spacers, and it becomes difficult to ensure the required insulating dimensions. In particular, in a gas insulated switchgear, a triple junction part (metal container side) 7 formed when the
従来技術では、トリプルジャンクション部の電界集中を緩和する方法には、電界緩和シールドを設ける方法がある(特許文献1参照)。しかしながら、ガス絶縁開閉装置は、電界緩和シールドの設置によって装置が大型化する。 In the prior art, there is a method of providing an electric field relaxation shield as a method of reducing the electric field concentration in the triple junction (see Patent Document 1). However, the gas insulated switchgear becomes larger due to the installation of the electric field relaxation shield.
例えば、特許文献1においては高電圧導体の外周を囲うように電界緩和シールド設けると共に、絶縁スペーサの内部に電界緩和シールドを形成している。しかし、通電用の高電圧導体の周囲に電界緩和シールドを設けた場合には、金属容器と高電圧導体との間の絶縁距離を長くする必要があるので、金属容器を大型化する必要がある。また、絶縁スペーサの内部に電界緩和シールドを設けた場合には、支持部が大型になる。ガス絶縁開閉装置の小型化と絶縁特性の向上の両立は非常に困難である。 For example, in Patent Document 1, an electric field relaxation shield is provided so as to surround the outer periphery of the high voltage conductor, and an electric field relaxation shield is formed inside the insulating spacer. However, when the electric field relaxation shield is provided around the high-voltage conductor for energization, it is necessary to increase the insulation distance between the metal container and the high-voltage conductor, so the metal container needs to be enlarged. . Further, when the electric field relaxation shield is provided inside the insulating spacer, the support portion becomes large. It is very difficult to reduce the size of the gas insulated switchgear and improve the insulation characteristics.
ガス絶縁開閉装置の小型化と絶縁特性の向上の両立という課題を解決する手段として、電界の上昇に伴って比誘電率が高くなる、非線形誘電率材料を用いて電界緩和する手法が提案されている(特許文献2参照)。しかし、特許文献2で提案されている手法は、電界を下げたい部位は一部であるのに、高価な非線形誘電率材料を多量に使うためコストが高くなるという問題があった。 As a means to solve the problem of both miniaturization of gas insulated switchgear and improvement of insulation characteristics, a method of relaxing the electric field using a nonlinear dielectric constant material has been proposed, in which the relative permittivity increases as the electric field increases. (See Patent Document 2). However, the technique proposed in Patent Document 2 has a problem that the cost is increased because a large amount of expensive nonlinear dielectric constant material is used, although only a part of the part where the electric field is desired to be lowered is used.
そこで、本発明の実施形態は、金属容器内の絶縁性能の向上と機器のコンパクト化を両立したガス絶縁機器を提供することを目的とする。 Then, embodiment of this invention aims at providing the gas insulation apparatus which made the improvement of the insulation performance in a metal container and the compactization of an apparatus compatible.
上述の目的を達成するため、本実施形態に係るガス絶縁機器は、同一の軸に沿って延びて軸方向に間隙を有する2本の金属製の高電圧導体と、前記2本の高電圧導体とそれぞれ嵌合して前記2本の高電圧導体と電気的に接続する金属製の接触子と、前記2本の高電圧導体および前記接触子を収納し、絶縁ガスを内部に密封して前記軸方向に延びる金属容器と、前記金属容器に固定支持されて、前記接触子を支持する支持構造部材と、を備え、前記支持構造部材は、前記接触子の径方向外側に設けられた金属製で円筒状の埋め込み電極と、前記埋め込み電極の径方向外側に設けられ前記接触子と前記金属容器との間の荷重の伝達経路となる絶縁板と、電界の増加に対し比誘電率が単調増加する非線形誘電率材料を用いた電界緩和部材と、を有し、前記電界緩和部材と、前記埋め込み電極または前記金属容器と、前記絶縁ガスとの間でトリプルジャンクション部を形成するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the gas insulation apparatus according to the present embodiment includes two metal high-voltage conductors extending along the same axis and having a gap in the axial direction, and the two high-voltage conductors. And metal contacts that are respectively fitted and electrically connected to the two high-voltage conductors, and the two high-voltage conductors and the contacts are housed, and an insulating gas is sealed in the interior. A metal container extending in the axial direction; and a support structure member fixedly supported by the metal container and supporting the contact, wherein the support structure member is made of metal provided on a radially outer side of the contact The cylindrical embedded electrode, the insulating plate provided on the radially outer side of the embedded electrode and serving as a load transmission path between the contact and the metal container, and the relative permittivity increases monotonously as the electric field increases And an electric field relaxation member using a nonlinear dielectric constant material Wherein the electric field relaxation member, and the buried electrode or the metal container, characterized in that it is configured to form a triple junction portion between the insulating gas.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るガス絶縁機器について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a gas insulating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るガス絶縁機器の構成を示す断面図である。図1は、ガス絶縁遮断器などのように高電圧条件のもとで動作する機器の、高電圧導体とそれを収納する金属容器間を絶縁するものを示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a gas insulating device according to the first embodiment. FIG. 1 shows a device that operates under high voltage conditions, such as a gas insulated circuit breaker, that insulates a high voltage conductor from a metal container that houses it.
ガス絶縁機器100は、高電圧導体2aおよび高電圧導体2b、これらを収納し接地されている金属容器1a、1bを有する。高電圧導体2aおよび高電圧導体2bは、たとえば、銅あるいはアルミニウムなどの金属製で、円筒状であり、同一軸方向に沿って延びている。また、金属容器1a、1bは、絶縁ガス3を内包する。絶縁ガス3としては、たとえば、絶縁性が高く、不活性で、かつ熱伝導性の高い六フッ化硫黄(SF6)が一般的に用いられる。
The
高電圧導体2aと高電圧導体2bは、軸方向に互いに間隙をあけて配されている。この間隙には、接触子5が配されている。接触子5は、ほぼ円柱形状である。接触子5の軸方向の両側の外周には、スライドコンタクト6a、6bがそれぞれ設けられている。スライドコンタクト6a、6bは、金属製であり、たとえばスパイラル状に接触子5に巻き付けられていることにより、圧縮荷重に対して弾力性を有する。
The
高電圧導体2aは、スライドコンタクト6aの径方向外側に嵌合している。同様に、高電圧導体2bは、スライドコンタクト6bの径方向外側に嵌合している。高電圧導体2a、スライドコンタクト6a、接触子5、スライドコンタクト6b、および高電圧導体2bは、この順番で、電気的に直列に結合している。接触子5は、金属容器1a、1bに固定支持された支持構造部材10によって、固定支持されている。すなわち、支持構造部材10は、接触子5と金属容器1a、1b間の荷重伝達経路となっている。
The
支持構造部材10は、全体として穴あき円板形状である。支持構造部材10は、埋め込み電極11、絶縁板12、高電圧導体側非線形誘電率材料環13、および金属容器側非線形誘電率材料環14を有する。後述するように、高電圧導体側非線形誘電率材料環13および金属容器側非線形誘電率材料環14は、電界を緩和するために設けられた電界緩和部材である。これらの、支持構造部材10を構成する埋め込み電極11、絶縁板12、高電圧導体側非線形誘電率材料環13、および金属容器側非線形誘電率材料環14はそれぞれ、接触子5と金属容器1a、1b間の荷重伝達経路となっている。
The support
埋め込み電極11、絶縁板12、高電圧導体側非線形誘電率材料環13、および金属容器側非線形誘電率材料環14は、それぞれ環状であり、同心円状に、接触子5の径方向外側に、径方向内側から外側に向かってこの順に配列されている。
The embedded
絶縁板12は、たとえば、エポキシ樹脂などの絶縁材料製である。電界緩和部材としての高電圧導体側非線形誘電率材料環13および金属容器側非線形誘電率材料環14は、たとえば、エポキシ樹脂を主成分として、充填材として、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム等のいずれか、あるいは、複数を、全体としてたとえば20%ないし30%程度含有する複合材料である。なお、主成分、充填材のそれぞれは、これには限定されない。誘電率の電界強度への依存性が、後述するような非線形特性を有する物であれば、これ以外の組成であってもよい。
The insulating
埋め込み電極11は、両端(図1において埋め込み電極11の左右)が開放され、軸方向に延びた金属製の円筒である。高電圧導体側非線形誘電率材料環13は、埋め込み電極11の径方向外側に設けられている。高電圧導体側非線形誘電率材料環13は、埋め込み電極11と一体に注型されている。具体的には、高電圧導体側非線形誘電率材料環13用の材料を型枠に流し込んで成型する際に、径方向内側の型枠として埋め込み電極11を用いることにより、高電圧導体側非線形誘電率材料環13と埋め込み電極11とを一体注型することができる。
The embedded
絶縁板12も同様に、絶縁板12用の材料を型枠に流し込んで成型する際に、一体となった埋め込み電極11および高電圧導体側非線形誘電率材料環13を径方向内側の型枠として用いることにより一体注型することができる。さらに、金属容器側非線形誘電率材料環14も同様に、金属容器側非線形誘電率材料環14用の材料を型枠に流し込んで成型する際に、一体となった埋め込み電極11、高電圧導体側非線形誘電率材料環13および絶縁板12を径方向内側の型枠として用いることにより一体注型することができる。
Similarly, when the insulating
金属容器1a、1bは、母線の支持部において互いに間隙をもって配されている。金属容器1a、1bのそれぞれには、径方向外側に拡がったフランジ9が取り付けられている。金属容器1a、1bは、それぞれに取り付けられたフランジ9において、図示しないボルト、ナットにより互いに結合されている。金属容器側非線形誘電率材料環14は、金属容器1a、1bおよびフランジ9に挟まれて、フランジ9およびボルト、ナットにより固定されている。
The
このように、母線の支持部においては、支持構造部材10が、フランジ9において金属容器1a、1bに固定され、支持構造部材10が接触子5を支持している。この結果、接触子5に支持された高電圧導体2a、2bが、間接的に金属容器1a、1bにより支持される。
As described above, in the support portion of the bus bar, the
このような構成においては、金属容器1aの内面と金属容器側非線形誘電率材料環14との境界部の表面が、金属容器1aの内面と金属容器側非線形誘電率材料環14と絶縁ガス3との金属容器側のトリプルジャンクション部17aを形成する。同様に、金属容器1bの内面と金属容器側非線形誘電率材料環14との境界部の表面が、金属容器1bの内面と金属容器側非線形誘電率材料環14と絶縁ガス3との金属容器側のトリプルジャンクション部17bを形成する。
In such a configuration, the surface of the boundary portion between the inner surface of the
また、埋め込み電極11の外面と高電圧導体側非線形誘電率材料環13との境界部の両側の表面が、埋め込み電極11と高電圧導体側非線形誘電率材料環13と絶縁ガス3との高電圧導体側のトリプルジャンクション部18a、18bを形成する。
Further, the surface on both sides of the boundary between the outer surface of the embedded
図2は、エポキシ材と非線形誘電率材料の電界−誘電率特性を比較したグラフである。横軸は電界の強度[V/m]、縦軸は比誘電率[1/1]すなわち、物質の誘電率の真空の誘電率に対する比を示す。 FIG. 2 is a graph comparing electric field-dielectric constant characteristics of an epoxy material and a nonlinear dielectric material. The horizontal axis represents the electric field strength [V / m], and the vertical axis represents the relative dielectric constant [1/1], that is, the ratio of the dielectric constant of the substance to the dielectric constant of the vacuum.
曲線Aは、通常の絶縁材料であるエポキシ樹脂の場合の特性を示す。曲線Bは、非線形誘電率材料がチタン酸バリウムを充填したエポキシ樹脂の場合の特性を示す。通常の絶縁材料であるエポキシ樹脂の特性においては、曲線Aに示すように、電界の強度が増大するに従って若干は単調増大するものの、変化は小さい。 A curve A shows characteristics in the case of an epoxy resin which is a normal insulating material. Curve B shows the characteristics when the nonlinear dielectric material is an epoxy resin filled with barium titanate. In the characteristics of the epoxy resin which is a normal insulating material, as shown by the curve A, although it slightly increases monotonously as the electric field strength increases, the change is small.
曲線Bに示すように、チタン酸バリウムを充填したエポキシ樹脂による非線形誘電率材料の特性も、電界の強度に対して単調増大する特性である。この非線形誘電率材料の特性においては、電界の強度が、1×107V/m程度までは、曲線Aのエポキシ樹脂より若干大きいが、ほぼ同程度の比誘電率である。しかしながら、電界の強度が、1×107V/m程度を超えるにしたがって、明確に比誘電率が増大する。 As shown by the curve B, the characteristic of the nonlinear dielectric constant material by the epoxy resin filled with barium titanate is a characteristic that monotonously increases with respect to the electric field strength. In the characteristic of this nonlinear dielectric constant material, the electric field strength is slightly larger than the epoxy resin of curve A up to about 1 × 10 7 V / m, but the relative dielectric constant is almost the same. However, as the electric field strength exceeds about 1 × 10 7 V / m, the relative dielectric constant clearly increases.
なお、電界の強度が小さい場合は、曲線Aと曲線Bの値は、ほぼ同程度であることが望ましい。これは、ある電圧の高電圧導体2a、2bと接地された金属容器1a、1b間の電位差が決まっている条件の下では、元々の電界強度の分布が比較的平坦な場合に、比誘電率が大きな部分が存在すると、その部分の電界強度は低下する代わりに、他の部分の電界強度が増加してしまうという好ましくない状態となるからである。
When the electric field strength is small, it is desirable that the values of the curves A and B are approximately the same. This is because, under the condition that the potential difference between the
図3は、第1の実施形態に係る母線構造体の効果を説明するために非線形誘電率層を設けない場合の電位分布の例を示す概念図であり、(a)は軸方向の一部の中心軸から片側を示す図、(b)は(a)の一部を拡大した図である。図3において、支持構造部材10の、埋め込み電極11を除く部分は、エポキシ樹脂製の絶縁板12である。この場合、図3に示す埋め込み電極11と絶縁板12の境界が、埋め込み電極11、絶縁板12および絶縁ガスのトリプルジャンクション部8であり、この近傍の電界強度が最大である。トリプルジャンクション部8の近傍においては、等電位線31の間隔が狭い状態、すなわち、電界強度が大きい状態である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a potential distribution when a nonlinear dielectric constant layer is not provided in order to explain the effect of the busbar structure according to the first embodiment, and (a) is a part in the axial direction. The figure which shows one side from the center axis | shaft of (b), (b) is the figure which expanded a part of (a). In FIG. 3, a portion of the
図4は、本実施形態に係るガス絶縁機器の効果を説明するために、非線形誘電率層を設けた場合の電位分布の例を示す概念図であり、(a)は軸方向の一部の中心軸から片側を示す図、(b)は(a)の一部を拡大した図である。すなわち、支持構造部材10の表面の沿面電界を示す。図4において、埋め込み電極11と絶縁板12の間に、電界緩和部材としての高電圧導体側非線形誘電率材料環13が設けられている。すなわち、電界強度の大きな箇所に高電圧導体側非線形誘電率材料環13が設けられている。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a potential distribution when a nonlinear dielectric constant layer is provided in order to explain the effect of the gas insulating device according to the present embodiment. The figure which shows one side from a central axis, (b) is the figure which expanded a part of (a). That is, the creeping electric field on the surface of the
すなわち、本実施形態においては、埋め込み電極11と高電圧導体側非線形誘電率材料環13との境界の両側の面内の部分がそれぞれ、埋め込み電極11、高電圧導体側非線形誘電率材料環13および絶縁ガスのトリプルジャンクション部18a、18bとなる。このトリプルジャンクション部18a、18bにおいては、電界強度が高く、このため、高電圧導体側非線形誘電率材料環13の比誘電率は、絶縁板12の比誘電率より十分に大きい状態となっている。電界強度は、比誘電率に逆比例することから、この結果、図4に示すように、このトリプルジャンクション部18a、18b近傍では、図3の場合に比べて、等電位線32の間隔が広がり、電界強度が低下する。
That is, in the present embodiment, the portions on both sides of the boundary between the embedded
図5は、ガス絶縁機器の支持構造部材の表面の沿面電界の低減効果を示すグラフである。横軸は、図3に示した通常のエポキシ樹脂製の絶縁板12の場合と、図4に示した通常のエポキシ樹脂製の絶縁板12の内側に電界緩和部材としての高電圧導体側非線形誘電率材料環13を設けた場合の2つのケースを示す。縦軸は、従来の例における最大電界を基準とした、最大電界の大きさの相対値である。
FIG. 5 is a graph showing the effect of reducing the creeping electric field on the surface of the support structure member of the gas insulating device. The horizontal axis shows the case of the normal epoxy
図5に示すように、本実施形態に係るガス絶縁機器100においては、従来の電界強度の約80%程度まで最大電界を低減することができる。
As shown in FIG. 5, in the
また、本実施形態に係るガス絶縁機器100においては、従来のガス絶縁機器における絶縁スペーサ4の支持部4aが、沿面長さをできるだけ長くするため、円錐台形状であるのに対して、絶縁性能に余裕があるため沿面長さの確保による電解強度低減対策が不要となり、絶縁板12は円板形状でもよく、コンパクトな形状となっている。
Further, in the
以上のように、本実施形態においては、金属容器1a、1b内の絶縁性能の向上と機器のコンパクト化を両立したガス絶縁機器を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to provide a gas insulating device that achieves both improvement of the insulating performance in the
[第2の実施形態]
図6は、第2の実施形態に係るガス絶縁機器の構成を示す断面図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形である。第1の実施形態においては、たとえば、従来は、埋め込み電極と、エポキシ樹脂製の絶縁板と、絶縁ガスの境界部がトリプルジャンクション部であったものを、埋め込み電極と、非線形誘電率材料と、絶縁ガスの境界部をトリプルジャンクション部としている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a gas insulating device according to the second embodiment. This embodiment is a modification of the first embodiment. In the first embodiment, for example, conventionally, a buried electrode, an epoxy resin insulating plate, and an insulating gas boundary portion that is a triple junction portion, a buried electrode, a nonlinear dielectric constant material, The boundary of the insulating gas is a triple junction.
本実施形態における支持構造部材20は、埋め込み電極11の径方向外側に絶縁板22を設け、軸方向の両側の端面の一部に高電圧導体側非線形誘電率材料膜23および金属容器側非線形誘電率材料膜24を有する。
The
本実施形態においても、埋め込み電極と、非線形誘電率材料と、絶縁ガスの境界部をトリプルジャンクション部としている点では、第1の実施形態と同様である。ただし、第1の実施形態においては、埋め込み電極11の径方向外側に高電圧導体側非線形誘電率材料環13および金属容器側非線形誘電率材料環14が設けられている。
This embodiment is the same as the first embodiment in that the boundary portion between the embedded electrode, the nonlinear dielectric constant material, and the insulating gas is a triple junction portion. However, in the first embodiment, the high-voltage conductor-side nonlinear
一方、本第2の実施形態においては、埋め込み電極11と、エポキシ樹脂製の絶縁板22との境界部が、トリプルジャンクション部とならないように、軸方向の両側の端面における埋め込み電極11と絶縁板12の境界部を覆うように、電界緩和部材としての高電圧導体側非線形誘電率材料膜23が設けられている。
On the other hand, in the second embodiment, the embedded
同様に、金属容器1a、1bと、エポキシ樹脂製の絶縁板22との境界部が、トリプルジャンクション部とならないように、軸方向の両側の端面における金属容器1aと絶縁板22との境界部、および金属容器1bと絶縁板22との境界部を覆うように、電界緩和部材としての金属容器側非線形誘電率材料膜24が設けられている。
Similarly, the boundary between the
この結果、高電圧側は、埋め込み電極11、高電圧導体側非線形誘電率材料膜23、および絶縁ガス3の境界の両面内の部分がそれぞれ、トリプルジャンクション部28a、28bとなる。また、金属容器1a、1b側は、金属容器1a、金属容器側非線形誘電率材料膜24、および絶縁ガス3の境界が金属容器側のトリプルジャンクション部27aとなる。また、金属容器1b、金属容器側非線形誘電率材料膜24、および絶縁ガス3の境界が、金属容器側のトリプルジャンクション部27bとなる。
As a result, on the high voltage side, the embedded
すなわち、第1の実施形態と同様に、埋め込み電極11または金属容器1a、1bと、絶縁板12と、絶縁ガス3によるトリプルジャンクション部が形成されずに、埋め込み電極11または金属容器1a、1bと、非線形誘電率材料の部分と、絶縁ガス3によるトリプルジャンクション部を形成するように構成されている。
That is, as in the first embodiment, the embedded
図7は、第2の実施形態に係るガス絶縁機器の支持構造部材の表面の沿面電界を示すグラフである。図7に示すように、本第2の実施形態によるガス絶縁機器100においては、従来の電界強度の約90%程度まで最大電界を低減することができる。
FIG. 7 is a graph showing the creeping electric field on the surface of the support structure member of the gas insulating apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the
[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、本実施形態においては、非線形誘電率材料を用いることにより、等電位線の集中が緩和されるため、沿面距離を確保する必要のない例を示したが、さらに絶縁性能の余裕を確保するために、沿面距離を確保することでもよい。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. For example, in the present embodiment, the concentration of equipotential lines is reduced by using a non-linear dielectric constant material, and thus it is not necessary to ensure the creepage distance. Therefore, a creepage distance may be secured.
あるいは、高電圧導体側と金属容器側の両方に、非線形誘電率材料を用いる場合を示したが、一方においては絶縁性能が確保されている場合であれば、残る厳しい箇所のみに、非線形誘電率材料を用いてもよい。 Alternatively, the case where a nonlinear dielectric material is used for both the high voltage conductor side and the metal container side is shown, but if the insulation performance is secured on the one side, the nonlinear dielectric constant is applied only to the remaining severe part. Materials may be used.
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、高電圧導体側は、高電圧導体側非線形誘電率材料環を用い、金属容器側は、金属容器側非線形誘電率材料膜を用いることでもよい。あるいは、その逆でもよい。 Moreover, you may combine the characteristic of each embodiment. For example, the high voltage conductor side may use a high voltage conductor side nonlinear dielectric material ring, and the metal container side may use a metal container side nonlinear dielectric material film. Or the reverse may be sufficient.
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら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。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1a、1b…金属容器、2a、2b…高電圧導体、3…絶縁ガス、4…絶縁スペーサ、4a…支持部、4b…埋め込み電極、5…接触子、6a、6b…スライドコンタクト、7…トリプルジャンクション部(金属容器側)、8…トリプルジャンクション部(高電圧導体側)、9…フランジ、10…支持構造部材、11…埋め込み電極、12…絶縁板、13…高電圧導体側非線形誘電率材料環(電界緩和部材)、14…金属容器側非線形誘電率材料環(電界緩和部材)、17a、17b…トリプルジャンクション部(金属容器側)、18a、18b…トリプルジャンクション部(高電圧導体側)、20…支持構造部材、22…絶縁板、23…高電圧導体側非線形誘電率材料膜(電界緩和部材)、24…金属容器側非線形誘電率材料膜(電界緩和部材)、27a、27b…トリプルジャンクション部(金属容器側)、28a、28b…トリプルジャンクション部(高電圧導体側)、31、32…等電位線、100…ガス絶縁機器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記2本の高電圧導体とそれぞれ嵌合して前記2本の高電圧導体と電気的に接続する金属製の接触子と、
前記2本の高電圧導体および前記接触子を収納し、絶縁ガスを内部に密封して前記軸方向に延びる金属容器と、
前記金属容器に固定支持されて、前記接触子を支持する支持構造部材と、
を備え、
前記支持構造部材は、
前記接触子の径方向外側に設けられた金属製で円筒状の埋め込み電極と、
前記埋め込み電極の径方向外側に設けられ前記接触子と前記金属容器との間の荷重の伝達経路となる絶縁板と、
電界の増加に対し比誘電率が単調増加する非線形誘電率材料を用いた電界緩和部材と、
を有し、
前記電界緩和部材と、前記埋め込み電極または前記金属容器と、前記絶縁ガスとの間でトリプルジャンクション部を形成するように構成されていることを特徴とするガス絶縁機器。 Two metal high voltage conductors extending along the same axis and having a gap in the axial direction;
A metal contact that fits into the two high-voltage conductors and is electrically connected to the two high-voltage conductors;
A metal container that houses the two high-voltage conductors and the contact, seals an insulating gas inside, and extends in the axial direction;
A support structure member fixedly supported by the metal container and supporting the contact;
With
The support structure member is
A metal-made cylindrical embedded electrode provided outside in the radial direction of the contact;
An insulating plate provided on the radially outer side of the embedded electrode and serving as a load transmission path between the contact and the metal container;
An electric field relaxation member using a nonlinear dielectric constant material whose relative dielectric constant monotonously increases with an increase in electric field;
Have
A gas insulating apparatus configured to form a triple junction portion between the electric field relaxation member, the embedded electrode or the metal container, and the insulating gas.
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