JP4458631B2

JP4458631B2 - 三相母線

Info

Publication number: JP4458631B2
Application number: JP2000202456A
Authority: JP
Inventors: 雅之福永; 英明白井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: JP2002027622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス絶縁開閉装置等に設けられる三相母線に係り、絶縁性ガスを封入した容器内に三相の導体を備えた三相母線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の変電設備の建設に対する用地取得の困難性や環境調和の必要性などから、ガス絶縁開閉装置が開発され広く普及している。このガス絶縁開閉装置は、ＳＦ₆ガス等の絶縁耐力の高い絶縁媒体を封入した金属容器内に充電部を構成したものであり、充電部が外部に露出した開閉装置よりも小形化と安全性の向上を図ることができる。そして、このようなガス絶縁開閉装置は、３相の導体を同一の容器内に配置した三相一括型として構成することにより、さらなる小形化を図ることが多い。
【０００３】
三相一括型ガス絶縁開閉装置の容器内においては、通常３本の導体が三相絶縁スペーサによって支持されることにより三相母線を構成する。特に最近では300ｋＶ以上のクラスでも主母線が三相化されている。このような三相母線のうち、従来から提案されているものの一例を、図４を参照して以下に説明する。
【０００４】
すなわち、三相母線は、円筒状の接地容器１、およびこの接地容器１内に設けられた三相絶縁スペーサ２、およびこの三相絶縁スペーサによって支持された第１相の導体３Ａ、第２相の導体３Ｂ及び第３相の導体３Ｃをおもな構成要素としている。そして、各相の導体３Ａ，３Ｂ，３Ｃの中心が直角二等辺三角形を構成し、かつ第２相の導体３Ｂの中心と接地容器１の中心を結ぶ線が天地方向に対して90°（水平）となるように配置されている。各相の導体３Ａ，３Ｂ，３Ｃを直角二等辺配置としているのは導体３Ｂを導体３Ａと３Ｃの間から導出するための絶縁距離を確保するためである。
【０００５】
一般に、高電圧機器に使用される三相母線の導体の配置は、各導体及び容器の絶縁距離と、各導体間の絶縁距離とを考慮して決められている。上記の従来技術においては、第１相、第２相及び第３相の導体３Ａ，３Ｂ，３Ｃは各々必要な絶縁距離を保つように配置されている。特に第３相の導体３Ｃと接地容器１の内壁との距離は、接地容器１の金属粉等が滞留しやすい底部側の周辺部から離すことによって、接地容器１の底部における滞留異物の影響による絶縁性能の低下を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の三相母線では三相絶縁スペーサ２の近傍は、各導体３Ａ，３Ｂ，３Ｃと接地容器１内壁とのあいだの空間距離よりも多くの距離を必要とする場合がある。これは三相絶縁スペーサ２の表面に異物が静電力により浮上付着するとその位置によっては絶縁破壊するためであり、十分な沿面距離を確保しながら接地容器１の直径を小さくして三相絶縁スペーサ２の縮小化を図るには限界がある。また、浮上防止のために、三相絶縁スペーサ２の近傍に低電界部の異物トラップを設けるなど特別の配慮が必要である。
【０００７】
さらに、従来の導体配置では、第１相の導体３Ａと接地容器１の内面天井間の距離が短くなる。この部分には通電時の導体発熱により軽くなったガスが集まり容器温度を上昇させ大電流通電には不利であり、機器の縮小化の妨げとなる。
【０００８】
なお、従来ひとつの頂点が天方向を向いている正三角形配置の三相母線も提供されているが、このような三相母線においては天地に対して90°方向（水平方向）に分岐母線を導出することができず、基本的に分岐が無い母線にしか適用できない上に、天方向の母線導体と容器天井間に通電時の導体発熱により軽くなったガスが集まり容器温度を上昇させ大電流通電には不利である。
【０００９】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、接地容器と各相導体間の絶縁距離及び各相導体相互間の絶縁距離を十分確保して信頼性を維持しながら、縮小化が可能な三相母線を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、絶縁性ガスが充填された円筒状の容器と、この容器の内部に、その軸方向に沿って設けられた三相の導体とを備え、この三相の導体の各中心は、60°より大きく90°未満の頂角を有する二等辺三角形の各頂点に位置するとともに、前記頂角を成す位置にある導体の中心は、前記円筒状の容器の中心と結んだときに成す線が水平方向になる位置に配設される一方、前記二等辺三角形の底辺は他の２辺よりも長くし,さらに、前記容器から分岐される３相の分岐母線は前記二等辺三角形の頂点の側に水平に分岐されたことを特徴とする。
【００１１】
以上のような請求項１の発明では、容器底面からの絶縁距離を確保しつつ、分岐路を設ける際に導体と導体間の距離をとることができるため、導体間の絶縁距離も確保することができる。そして、導体が容器最低面の位置より30°までずれた位置にあるため、導体と容器底面との間に十分な絶縁距離を確保することができ、底面電界を抑制することができるために異物の浮上を防止できる。よって三相母線全体を小さくすることができる。また、たとえ微小異物が容器の導体最近接部に存在したとしても、いったん交流電圧が印加されて浮上すれば、重力の力により異物は接地容器の地方向に移動して、底面近傍に達すると導体との距離が大きくなるのでついには挙動しなくなり無害化される。
なおかつ、分岐路の方向と第１の三相母線の二等辺三角形の頂点方向を一致させたことで、一致させない場合と比較して第１の三相母線の分岐路と180°反対側に、より広い空間を設けることが可能になり他の機器の内蔵が可能となる。
【００１４】
請求項２の発明は、三相分岐母線導出部の導体の断面を偏平形状とし、この偏平断面の短径側同士が対向している構成とする。すなわち、請求項２の三相母線において、前記第１の三相母線の導体と分岐路の分岐導体が交差する部分のみ前記導体及び分岐導体の断面を偏平形状とし、かつ前記偏平断面の短径側どうしを対向させて配設させたことを特徴とする。
【００１５】
以上のような請求項２の発明では、分岐路を設けた場合においても導体交差部分において必要な絶縁距離を保持するために容器の大きさを変えることなく導体を分岐部に導出することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、分岐母線を中間部として三相母線がコ字状またはＨ字状に面対称配置されている構成とする。すなわち、請求項２の三相母線において、前記第１の三相母線と同一構造で前記第１の三相母線の第１の分岐路の導出方向に対して180°反対方向に導出される第２の分岐路を有し、前記第１の三相母線とは鏡像の関係にある第２の三相母線を分岐路中途の位置で互いに前記分岐路の導体で構成される二等辺三角形の向きを合わせて前記第１の分岐路及び第２の分岐路同士を接続した形である。
以上のような請求項３の発明では、信頼性の高い複母線システムにおいても本発明による導体配置を構成できる。
【００１７】
請求項４の発明は、分岐母線の反対側に開閉機構を設けた構成とする。すなわち、請求項３の第１の三相母線において前記第１の分岐路と180°対向する位置に第３の分岐路を配設し、この第３の分岐路内に開閉機構を設ける。この開閉機構は可動接点、絶縁操作棒等からなる。
以上のような請求項４の発明では、本発明の導体配置により空いた空間を有効利用して、断路器を配設することができる。
【００１８】
請求項５の発明は、円筒状の容器の端部に絶縁スペーサを設け、この絶縁スペーサ上において60°より大きく90°未満の頂角と水平方向の底辺を有する縦向きの二等辺三角形の頂点の位置に埋込導体を設け、三相の導体とこの埋込導体とを互いに相順を変更せずに最も近い相同士を接続した構成とする。すなわち、前記請求項１の三相母線において容器端部に絶縁スペーサを配設し、この絶縁スペーサに３つの埋込導体を二等辺三角形の頂点が天地方向にたいして天方向に位置するように配置し、前記の三相導体とこの埋込導体を互いに相順を変更せずに最も近い相どうしを接続した構成である。
以上のような請求項５の発明では、異物による絶縁低下の影響を受けやすい絶縁スペーサの埋込導体を地方向から離すことができ更に信頼性が向上する。
【００１９】
請求項６の発明は、各相の導体の中心と容器の中心を結ぶ線の外方の延長線上に各相毎に導体を導出し単相分岐母線を設けた構成とする。
以上のような請求項６記載の発明では、各相分岐間の距離をほぼ三等分できるため、分岐管路径を他の導体配置に比較して最大にとることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して本発明の第１の実施の形態の三相母線を説明する。すなわち、図１に示すように、第１の三相母線６と、この第１の三相母線６と全く同じ構造を有し分岐導体導出方向断面に関して鏡像の関係にある第２の三相母線７とを、三相分岐母線８を共有する形で接続している。
【００２３】
第１の三相母線６、第２の三相母線７および三相分岐母線８はそれぞれ、円筒状の接地容器１内に第１相の母線導体３ａ、第２相の母線導体３ｂ及び第３相の母線導体３ｃを設けて構成されている。そして、各相の母線導体３ａ，３ｂ，３ｃの中心が正三角形を構成し、かつ母線導体３ｂの中心と接地容器１の中心を結ぶ線が天地方向に対して90°（水平方向）となるように配置されている。
【００２４】
三相絶縁スペーサ２は、接地容器１内の断面を覆うように、周辺部が固定された球面状の基盤部２ａを備えている。この基盤部２ａの隆起面側には、接地容器１の軸と平行な一方向に突出した三つのコーン部２ｂが形成されている。これらのコーン部２ｂは全て同一形状で、それぞれ第１相の埋込導体４ａ、第２相の埋込導体４ｂ及び第３相の埋込導体４ｃが埋め込まれている。各相の埋込導体４ａ，４ｂ，４ｃの中途から、それぞれ第１相の分岐導体５ａ、第２相の分岐導体５ｂ、第３相の分岐導体５ｃが導出されている。
【００２５】
さらに、第３相の埋込導体４ｃと第１相及び第２相の埋込導体４ａ，４ｂとの間の距離は、第１相及び第２相の埋込導体４ａ，４ｂと接地容器１との間における絶縁耐力の1.5倍の絶縁耐力を有する距離となっている。正三角形に配置された母線導体３ａ，３ｂ，３ｃからそれぞれ分岐導体５ａ，５ｂ，５ｃが導出され、各々の導体は中空であって、その内部を摺動自在に構成された可動接触子10が配置され、先の分岐導体導出方向とは180°反対方向に絶縁ロッド９により操作できるように構成している。
【００２６】
母線両側の三相絶縁スペーサ２のうちひとつは埋込導体４ａ，４ｂ，４ｃが上正三角形配置となるように構成しており、横正三角形配置の母線導体３ａ，３ｂ，３ｃとそれぞれ30°回転する方向で接続されている。
【００２７】
なお、母線導体３ａ，３ｂ，３ｃと分岐導体５ａ，５ｂ，５ｃの交差する部分において導体の断面形状を一部楕円断面形状としてその楕円の短辺同士を対向するように構成している。
【００２８】
以上のような構成を有する本実施の形態の三相母線の作用・効果は、以下の通りである。すなわち、図２（ａ）に示すように、母線導体３ａ，３ｂ，３ｃおよび埋込導体４ａ，４ｂ，４ｃ（以下、埋込導体のみで説明する。）は、三相絶縁スペーサ２の基盤部２ａの中心Ｏを中心とした半径ｒの円上に配置され、導体の中心が正三角形を構成するように配置してある。また、これらの埋込導体４ａ，４ｂ，４ｃは、接地容器１の内壁との離隔距離Ａで配置されている。
【００２９】
また、第３相の埋込導体４ｃは、接地容器１の底部側にあるが、最低面より斜めになっている分、距離Ｘだけ底面よりずれて配置されている。従って、第３相の埋込導体４ｃと接地容器１の底面との距離Ｙは、図２（ａ）に示すように必ずＹ＞Ａの関係を満たす。ここで、距離Ｙは、長さ３ｍｍ以下の金属異物が存在しても、商用周波電圧印加では金属異物が浮上しない距離となっている。したがって、埋込導体４ｃは鉛直方向にこないので、接地容器１の最低部との間に十分な絶縁距離をとることができる。従って、高い絶縁性能を維持しながら、縮小化が可能となる。
【００３０】
そして、万一埋込導体４ｃと接地容器１の対向間に異物が存在した場合においても、図２（ｂ）に示すように、埋込導体４ｃへの交流電圧印加により浮上した異物は重力の影響により、最低電界部である接地容器１の最底面に移動してついには無害化される。
【００３１】
さらに、本実施の形態においては導体を正三角形に配置するので、最低部だけを底面から離す構造より、スペース効率よく第３相の埋込導体４ｃと他の埋込導体４ａ，４ｂとの間の距離は、これら他の埋込導体４ａ，４ｂと接地容器１の壁との間の絶縁耐力の1.5倍の絶縁耐力を有する距離をとることができるので、各相の埋込導体４ａ，４ｂ，４ｃの絶縁距離を十分に確保することができる。よって、高い絶縁性能を維持しながら、機器の縮小化を図ることが可能となる。
【００３２】
また、埋込導体４ｃと接地容器１との絶縁距離が商用周波電圧印加時に、金属異物が導体に到達しない距離であるので、接地容器１の底部に存在する金属異物によって影響を受けて絶縁性能が低下することがない。この構成では、一度最低面に落下した異物はそのトラップ効果により、再び浮上することはないので三相絶縁スペーサ２の近辺に余分なトラップ装置を設ける必要がない。
【００３３】
さらに、導体の配置を横正三角形配置としたことにより、断路器のような開閉器を水平操作で配設することが可能になる。これにより、入操作と切操作における可動部分の重力による影響格差がなくなり、入り切りほぼ同程度のエネルギーで開閉器を操作することができる。したがって、重力の影響があるときのように余分なエネルギーをダンパー等で吸収する必要がなくなり、操作装置の大きさを小さくでき省エネルギーとなる。
【００３４】
なお、上記においては特に横正三角形の場合について説明したが、天地方向に対し90°の位置にくる導体の中心と他の二相の導体の中心間距離を等しくするように横二等辺三角形を構成し、かつ前記二等辺以外の辺の長さが最長とし頂角を60°から90°未満となるように導体を配置した構成でもよい。
【００３５】
また、導体が互いに交差している部分を楕円、偏平、長円等の断面形状として短辺同士を対向させることによって、絶縁離隔距離をとることができる。このように交差する一部分のみを楕円等の形状とすることで機器全体が大きくなることを防ぐことができる。
【００３６】
図３は本発明の第２の実施の形態の三相母線を示したものである。三相母線には横正三角形に配置された母線導体３ａ，３ｂ，３ｃが配設されており、また各相毎に単相分岐母線11ａ，11ｂ，11ｃが導出されていて、単相分岐母線11ａ，11ｂ，11ｃは各相の計器用変圧器12を内蔵している。また、三相母線内部には三相変流器13が内蔵されている。
【００３７】
この第２の実施の形態においては、導体が横正三角形配置であるという特徴を活かして計器用変圧器12と三相変流器13を最小の母線径で収めることができる。かつ絶縁的にも信頼性の高いシステムを提供することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明の三相母線は、接地容器内に頂角が60°より大きく90°未満の横二等辺三角形に導体を配置した構成であるので、容器と導体間の絶縁距離及び導体相互間の絶縁距離を十分確保することができ、余分な異物トラップを必要とせず、信頼性を維持しながら縮小化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の三相母線を示し、（ａ）は接地容器の内部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う立面図、（ｃ）は（ａ）のＩｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）のＩｄ−Ｉｄ線に沿う断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の三相母線の作用を示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の三相母線を示し、（ａ）は接地容器の内部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ矢視図、（ｃ）は（ａ）のIIIC−IIIC線に沿う断面図。
【図４】従来の三相母線を示し、（ａ）は接地容器の内部を示す立面図、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…接地容器、２…三相絶縁スペーサ、２ａ…基盤部、２ｂ…コーン部、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…各相の導体、３ａ，３ｂ，３ｃ…母線導体、４ａ，４ｂ，４ｃ…埋込導体、５ａ，５ｂ，５ｃ…分岐導体、６…第１の三相母線、７…第２の三相母線、８…三相分岐母線、９…絶縁ロッド、10…可動接触子、11ａ、11ｂ，11ｃ…単相分岐母線、12…計器用変圧器、13…三相変流器。

Claims

絶縁性ガスが充填された円筒状の容器と、この容器の内部に、その軸方向に沿って設けられた三相の導体とを備え、
この三相の導体の各中心は、60°より大きく90°未満の頂角を有する二等辺三角形の各頂点に位置するとともに、前記頂角を成す位置にある導体の中心は、前記円筒状の容器の中心と結んだときに成す線が水平方向になる位置に配設される一方、前記二等辺三角形の底辺は他の２辺よりも長くし、さらに、前記容器から分岐される３相の分岐母線は前記二等辺三角形の頂点の側に水平に分岐されたことを特徴とする三相母線。
三相分岐母線導出部の導体の断面を偏平形状とし、この偏平断面の短径側同士が対向していることを特徴とする請求項１記載の三相母線。
分岐母線を中間部としてコ字状またはＨ字状に面対称配置されていることを特徴とする請求項１記載の三相母線。
分岐母線の反対側に開閉機構を設けたことを特徴とする請求項３記載の三相母線。
前記円筒状の容器の端部に絶縁スペーサを設け、この絶縁スペーサ上において60°より大きく90°未満の頂角と水平方向の底辺を有する縦向きの二等辺三角形の各頂点の位置に埋込導体を設け、前記三相の導体とこの埋込導体とを互いに相順を変更せずに最も近い相同士を接続したことを特徴とする請求項１記載の三相母線。
各相の導体の中心と容器の中心を結ぶ線の外方の延長線上に各相毎に導体を導出し単相分岐母線を設けたことを特徴とする請求項１記載の三相母線。