JPH06261429A - ガス絶縁装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工と組み付けとが容易なガス絶縁装置を提
供する。 【構成】 筐体１にシール材１９を介して保持金具２０
が気密に結合され、保持金具２０における外筒２０ｂ及
びフランジ部２０ａには外形寸法がａの小導光体２５ａ
の部分が収容され、内筒２０ｃには外形寸法がｂの大導
光体２５ｂの部分が収容されている。小導光体２５ａと
大導光体２５ｂとは一体化されており、小導光体２５
ａ，大導光体２５ｂの部分が、夫々Ｏリング２３，２４
を介して小径部２１，大径部２２に気密に収容され、光
ファイバー５が外筒２０ｂに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス絶縁装置とその製造
方法に関し、光ファイバーの筐体への接続を容易に行え
るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力系統の信頼性がより高度に要
求されており、これに対応するために、構成機器，ケー
ブルの高信頼性化とメンテナンスフリー化が推進されて
いる。ガス絶縁装置については、内部閃絡に伴う絶縁異
常を検出するために、アークによる閃絡光を検出する閃
絡光検出手段を設けることによって故障箇所を早期に検
出し、早急な復旧作業を可能にした構成のものがある。
閃絡光検出手段を有するガス絶縁装置の構成を図３に示
す。

【０００３】ガス絶縁装置は、密閉した筐体の内部に絶
縁ガスを充填すると共に、筐体の内部に電気機器を収容
して構成される。図３に示すように、ガス絶縁装置を構
成する筐体１と主回路導体２との間にアーク３が生じる
と、アーク３の光が集光レンズ４，光ファイバー５を介
して光センサとしてのホトダイオード６へ進み、ホトダ
イオード６でアーク３を検出する。そして、この検出値
は増幅器７を介して処理部８へ出力され、点検信号が処
理部８からホトダイオード６へ送られる。

【０００４】このような閃絡光検出手段を構成する集光
レンズの部分の従来の構成は以下のようになっている。
図４（ａ）に示すのはファイバー平面合わせ形のもので
あり、筒部１ａを介して筐体１から外側へ突出して設け
られたフランジ部１ｂの部分にＯリング１０を介して透
明な導光体１１の円盤部１１ａを当接させると共に導光
体１１の円柱部１１ｂを筒部１ａに挿入し、円盤部１１
ａにかぶせて図示しないボルトにより固定した押え１２
の貫通孔１２ａに支持部材１３を介して挿入した光ファ
イバー５の端面を導光体１１の円盤部１１ａに当接させ
ている。

【０００５】一方、図４（ｂ）に示すのはファイバー埋
込形のものであり、導光体１１の軸心部に挿入孔１５を
形成する一方、支持部材１４を介して貫通孔１２ａに挿
通した光ファイバー５の先端を挿入孔１５の内部に挿入
させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、いずれの構
成のガス絶縁装置も以下のような問題がある。図４にお
いて、筐体１にわざわざ筒部１ａを設ける以上、筒部１
ａに絶縁ガスの供給口等を設けたいという要請があり、
そのような場合には筒部１ａを長くしなければならな
い。しかし、図４（ａ）に示すファイバー平面合わせ形
のものでは、筒部１ａの長さが長いと集光角度θが小さ
くなり、充分に光ファイバー５に光を取り入れられなく
なってしまう。一方、図４（ｂ）に示すファイバー埋込
形のものでは、導光体１１に挿入孔１５を形成すると共
に挿入孔１５の底面に光を通すための研磨加工を施すこ
とが必要になるが、挿入孔１５の長さが長くなるため研
磨加工をするのが困難になる。このほか、いずれの構造
のものも押え１２をフランジ部１ｂにボルト締めするこ
とにより、フランジ部１１ａをＯリング１０へ押圧して
フランジ部１１ａとフランジ部１ｂとの間をシールする
が、確実にシールしようとして円盤部１１ａの厚さを大
きくすると円盤部１１ａが割れてしまい、逆に厚さを小
さくするとシールが不確実になり、厚さの設定に充分な
配慮が必要である。

【０００７】そこで本発明は、かかる課題を解決したガ
ス絶縁装置とその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのガス絶縁装置の構成は、密閉した筐体の内部に絶縁
ガスを充填すると共に筐体の内部に電気機器を収容し、
一端が導光体を介して筐体の内部に臨む光ファイバーの
他端を光センサに接続したガス絶縁装置において、導光
体のうちの筐体側を外径寸法が大きい柱状の大導光体で
構成すると共に光ファイバー側を外径寸法が小さい小導
光体で構成する一方、筐体を貫通した状態で保持金具を
気密に筐体に結合し、当該保持金具に保持金具を貫通す
る大径部，小径部を連続して形成すると共に、大径部，
小径部に大導光体，小導光体を夫々シール材を介して気
密に挿入し、小導光体の端面に光ファイバーの端面を臨
ませて設けたことを特徴とし、ガス絶縁装置の製造方法
の構成は、保持金具の大径部，小径部に夫々シール材を
介して大導光体，小導光体を気密に挿入する作業を、真
空中で行ったことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１にかかるガス絶縁装置では、筐体の内
部で生じたアークの光が大導光体から小導光体を介して
光ファイバーへと流れ、光センサで検出される。

【００１０】請求項２にかかるガス絶縁装置の製造方法
で製造したガス絶縁装置では、真空中で保持金具に導光
体を装着し、その後に大気中に取り出すと、Ｏリングと
導光体と保持金具とで挟まれた空間は真空状態にありか
つ大導光体の端面の面積が小導光体の端面の面積がより
も充分に大きいため、大気が小導光体の端面を押圧する
ことによる力よりも、大気が大導光体の端面を押圧する
ことによる力の方が大きく、大気中では常に導光体が保
持金具へ向かって押圧されていることになる。導光体を
装着した保持金具を筐体に取り付けて筐体の内部に絶縁
ガスを充填した状態では、筐体の外部が大気圧であるの
に対して内部は大気圧の３〜５倍の大きさの圧力であ
り、大気圧で大導光体の端面を押圧する場合よりも大き
い力で導光体が保持金具に常時押圧されることになる。
したがって、なんらの手段を用いることなく保持金具へ
の導光体の押圧力を一定に保持できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。なお、本実施例は従来のガス絶縁装置
の一部を改良したものなので、従来と同一部分には同一
符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明す
る。

【００１２】（ａ）実施例１ 本発明によるガス絶縁装置の構成を、図１に示す。図の
ように、筐体１に貫通孔１ｃが形成され、貫通孔１ｃに
シール材１９を介して図示しない複数のボルトにより保
持金具２０が気密に結合される。

【００１３】保持金具２０は、保持金具２０を筐体１に
結合するためのフランジ部２０ａと、筐体１の外部へ突
出する外筒２０ｂと、筐体１の内部へ突出する内筒２０
ｃとで構成され、外筒２０ｂ及びフランジ部２０ａの軸
心位置には内径寸法の小さい孔である小径部２１が形成
される一方、内筒２０ｃの軸心には内径寸法の大きい孔
である大径部２２が形成され、小径部２１と大径部２２
とは連続して形成される。そして、小径部２１の内周面
には相互に離れて２つの円周溝が形成されると共に当該
溝にＯリング２３が夫々収容されている。また、大径部
２２の内周面には一つの円周溝が形成されると共に当該
溝にＯリング２４が収容されている。

【００１４】一方、導光体としては、小径部２１に収容
する外形寸法がａの小導光体２５ａと、大径部２２に収
容する外形寸法がｂの大導光体２５ｂとが設けられてお
り、小導光体２５ｂと大導光体２５ａとの外形寸法の関
係は、 φｂ＞＞φａ となっている。そして、本実施例では小導光体２５ａと
大導光体２５ｂとが一体化されており、小導光体２５
ａ，大導光体２５ｂの部分が、小径部２１，大径部２２
に、夫々Ｏリング２３，２４を介して気密に収容され
る。保持金具２０への導光体２５の装着は、真空中で行
われる。その理由は、Ｏリング２３，２４と保持金具２
０と導光体２５とで囲まれる空間に空気が入ると、当該
空気が圧縮されるために、導光体２５を完全に保持金具
２０の内部へ押し込むことができないからである。そし
て、一本又は複数本の光ファイバー５が、ガイド筒６を
介してその端面を小導光体２５ａの端面に臨ませた状態
で、外筒２０ｂに接続される。ここで、５ａはコア、５
ｂはクラッドである。

【００１５】次に、かかるガス絶縁装置の作用を説明す
る。真空中で保持金具２０に導光体２５を装着し、その
後に大気中に取り出すと、Ｏリング２３，２４と導光体
２５と保持金具２０とで挟まれた空間は真空状態にあり
かつ大導光体２５ｂの端面の面積が小導光体２５ａの端
面の面積がよりも充分に大きいため、図１中の左側から
大気が小導光体２５ａの端面を押圧することによる力Ｆ
₁よりも、右側から大気が大導光体２５ｂの端面を押圧
することによる力Ｆ₂の方が大きく、大気中では常に導
光体２５が図１中の右側から保持金具２０へ向かって押
圧されていることになる。大気が押圧する導光体２５の
左右の端面での面積差ΔＳは、 ΔＳ＝（π／４）（ｂ²−ａ²） となるから、大気圧をＰとすると図中の右側から導光体
２５を保持金具２０へ向かって押圧する力Ｆ₃は、 Ｆ₃＝Ｐ×ΔＳ ＝（π／４）×Ｐ×（ｂ²−ａ²） となる。

【００１６】また、筐体１の内部に絶縁ガスを充填する
際には筐体１の内部を真空にしたのちに行うが、筐体１
の内部を真空にすると筐体１の外部が大気圧であるため
に導光体２５が保持金具２０から図１中の右方へ抜けて
しまうのではないかということが考えられる。このとき
Ｏリング２３，２４と導光体２５との間に摩擦力が働く
ので、当該摩擦力の大きさをＦ₄とすると、 Ｆ₄＞π（ａ／２）²×Ｐ の条件を満たしていれば導光体２５が保持金具２０から
図中の右方へ抜けてしまうようなことはなく、この条件
は容易に満たされる。

【００１７】導光体２５を装着した保持金具２０を筐体
１に取り付けて筐体１の内部に絶縁ガスを充填した状態
では、筐体１の外部が大気圧であるのに対して内部は大
気圧の３〜５倍の大きさの圧力であり、大気圧で大導光
体２５ｂの端面を押圧する場合よりも大きい力で導光体
２５が保持金具２０に常時押圧されることになる。した
がって、なんらの手段を用いることなく保持金具２０へ
の導光体２５の押圧力を一定に保持できる。

【００１８】このようになんらの手段を用いることなく
圧力差を利用して導光体を押圧しているので、かかる押
圧作用が適正に行われているかを検査するには、導光体
を装着した保持金具が大気中にあるとき又は筐体に取り
付けて絶縁ガスを充填した状態で小導光体の端面を押し
てみればよい。大導光体の端面から常に押圧力が働いて
いるので、押し返す反作用があれば気密性が保持されて
いることになり、反作用がなければＯリングによる気密
性が保持されていないことになる。

【００１９】なお、本実施例では小導光体と大導光体と
を一体に結合した場合について説明したが、一体にしな
いで２つに分割したものを突き合わせて用いてもよい。

【００２０】（ｂ）実施例２ 次に、本発明の実施例２を図２に示す。この実施例は、
保持金具２０における内筒２０ｃの部分を実施例１に比
べて長く設定すると共に導光体２５における小導光体２
５ａをコアとクラッドからなる光ファイバーと同様に屈
折率の異なる２種類の透明ガラスで構成し、大導光体２
５ｂをフランジ部２０ａから大きく離して配置したもの
である。このように小導光体２５ａを長くすることは、
前記のように筐体の外部へ突出する筒部を長くして用い
る場合に必要となる。ここで、大導光体２５ｂの長さｃ
を大きくすると小導光体２５ａの開口角度が小さくなっ
て光の取り込み量が少なくなるので、その外形寸法ｂよ
りも大きくしない方がよい。

【００２１】本実施例では、小導光体としてコアとクラ
ッドからなり光ファイバーと同様の構造からなるものを
用いるので、光ファイバーと同様の構造でない小導光体
を用いた場合に比べて集光効率がよい。これは、クラッ
ドの存在により光の漏れが少ないからである。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、請求項１
にかかるガス絶縁装置によれば、外径寸法の異なる導光
体を保持金具に組み込み、保持金具を筐体に結合し、導
光体の端面に光ファイバーの端面を臨ませた構成なの
で、小導光体の部分を長くしても保持金具の加工が容易
であり、しかも光ファイバーと同様の構造の小導光体を
用いることにより集光効率の低下を招くこともない。ま
た、保持金具への導光体の取り付けも従来に比べて容易
に行える。

【００２３】請求項２にかかるガス絶縁装置の製造方法
によれば、保持金具への導光体の装着を真空中で行った
ので、大気中では小導光体と大導光体との端面の面積差
の分だけ導光体を保持金具へ向かって押圧する押圧力が
生じ、更に絶縁ガス中ではこの押圧力がより大きくな
り、この押圧力は常時導光体に作用する。従って、従来
のように押圧力が適正になるように厳密な調整をする必
要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス絶縁装着の実施例１の集光レ
ンズ部分の構成図。

【図２】本発明によるガス絶縁装着の実施例２の集光レ
ンズ部分の構成図。

【図３】閃絡光検出手段の構成図。

【図４】従来の集光レンズ部分の構成図。

【符号の説明】

１…筐体 ５…光ファイバー ２０…保持金具 ２１…小径部 ２２…大径部 ２３，２４…Ｏリング ２５…導光体 ２５ａ…小導光体 ２５ｂ…大導光体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉した筐体の内部に絶縁ガスを充填す
   ると共に筐体の内部に電気機器を収容し、一端が導光体
   を介して筐体の内部に臨む光ファイバーの他端を光セン
   サに接続したガス絶縁装置において、 導光体のうちの筐体側を外径寸法が大きい柱状の大導光
   体で構成すると共に光ファイバー側を外径寸法が小さい
   小導光体で構成する一方、筐体を貫通した状態で保持金
   具を気密に筐体に結合し、当該保持金具に保持金具を貫
   通する大径部，小径部を連続して形成すると共に、大径
   部，小径部に大導光体，小導光体を夫々シール材を介し
   て気密に挿入し、小導光体の端面に光ファイバーの端面
   を臨ませて設けたことを特徴とするガス絶縁装置。
2. 【請求項２】 保持金具の大径部，小径部に夫々シール
   材を介して大導光体，小導光体を気密に挿入する作業
   を、真空中で行ったことを特徴とするガス絶縁装置の製
   造方法。