JPH0898341A

JPH0898341A - スイッチギヤ

Info

Publication number: JPH0898341A
Application number: JP6224320A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田; Masaru Miyagawa; 勝宮川; Nobuo Masaki; 信男正木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】絶縁構造を改善し、全体形状を小形にするこ
とができるスイッチギヤを得る。【構成】箱体に収納される遮断器３は、絶縁筒１７内
に真空インタラプタ３ａを装着し、そのフランジの最外
径部の鋭角部から絶縁容器の沿面まで絶縁層２３を形成
させる。さらに、絶縁筒１７と真空インタラプタ３ａと
の間には、シリコーンゲル２２が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスイッチギヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチギヤの構成の一例として、図９
に示すガス絶縁開閉装置において、外周を軟鋼板で気密
に囲まれた箱体１の内部は、図示左方の前面寄りに縦に
設けられた隔壁２で前方の遮断器室１ａと後方の母線室
１ｂに仕切られ、各室１ａ，１ｂには六フッ化硫黄ガス
（以下、絶縁ガスと略す）が封入されている。

【０００３】このうち、遮断器室１ａの内部には真空イ
ンタラプタ３ａを封着した遮断器３が収納され、隔壁２
の図示しない貫通穴に取付けられた絶縁ブッシング９と
遮断器３が連結されている。この絶縁ブッシング９は、
上下で同様な構成である。

【０００４】また、母線室１ｂの天井部には、断路器４
Ａが取付けられ、一方の端子が接続導体８を介して上側
の絶縁ブッシング９に接続され、他方の端子が接続導体
８を介して後方のがいし６に固定された母線５に接続さ
れている。この母線５により、隣接盤との相互接続がさ
れている。

【０００５】一方、母線室１ｂの底部には、断路器４Ａ
と同形の断路器４Ｂが取付けられ、一方の端子が接続導
体８を介して下側の絶縁ブッシング９に接続され、他方
の端子が接続導体８を介して底板の後方に縦に取付けら
れたケーブルヘッド７の上部端子に接続されている。な
お、このケーブルヘッド７に接続されたケーブルにより
受電されている。

【０００６】これらの構成において、遮断器３の断面図
を図１０に示す。真空インタラプタ３ａは絶縁筒１０に
収納され、絶縁筒１０にボルトで固定された上下の電極
１１ａ，１１ｂが固定される。上下の電極１１ａ，１１
ｂには、それぞれ接続導体１２ａ，１２ｂが接続され、
接触子１３ａ，１３ｂを介して他の電気機器との接続が
行われる。また、下部電極１１ｂには図示しない接触子
が収納され、上下移動する真空インタラプタ３ａの中心
導体１４との接続が行われる。この中心導体１４には絶
縁操作棒１５が連結され、操作機構部１６により真空イ
ンタラプタ３ａ内の電極の開閉が行われる。

【０００７】ここで、絶縁筒１０の内部と周囲には、例
えば実公平１−１５０７１号に開示されているように絶
縁ガスが封入されている。この絶縁ガスの封入ガス圧力
は、箱体１の形状より圧力容器としていなく、２０℃換
算で０．１０ＭＰａ近傍の略大気圧である。このため、
絶縁性能は絶縁ガスのガス圧力によって決まることにな
り、ガス圧力で求められる許容電界強度以下になるよう
各部に電界緩和が施されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
絶縁ガスを封入したときの破壊電圧は、下式より求める
ことができる。

【０００９】

【数１】破壊電圧Ｖｄ＝89・ｐ・ｕ・ｄ（１＋0.175 ／√ｐ・Ｒ）［ｋＶ］ …（１）ここで、ｐはガス圧力、ｄはギャップ長、ｕは電界利用
率、Ｒは電極上で最大電界強度を与える点における互い
に直交する二方向の曲率半径の調和平均である。

【００１０】従って、（１）式によれば、破壊電圧を向
上させるためには、ガス圧力ｐを上昇させるか、ギャッ
プ長ｄを大きくすることが考えられる。しかしながら、
ガス圧力の上昇では、箱体１の板厚を増し形状を円筒等
に変更して圧力容器にしなくてはならない。一方、ギャ
ップ長を大きくすることは、数多くの電極を使用した収
納機器であるため、それぞれに対応してギャップ長を確
保すると全体形状が大形化してしまう。

【００１１】なお、電界利用率ｕと電極の曲率半径Ｒに
関連しており、電界緩和を行うためには電極に大きな丸
みを持たせ、これに伴って電界利用率ｕが１に近づいて
曲率半径Ｒが大きくなって破壊電圧が上昇することにな
るが、これには限界がある。つまり、限られたスペース
の中で電極の曲率半径を大きくすると、電界強度が低下
するように思えるが、ギャップ長が短くなって結果的に
電界強度が上昇して破壊電圧の向上が見られないことに
なる。

【００１２】このように、破壊電圧を上昇させるため
に、ガス圧力を上昇させては箱体１が重量物となり圧力
容器としての法的な規制な受け、ギャップ長を大きくし
ては全体形状が大形化してしまい、縮小化には限界があ
った。本発明の目的は、絶縁構造を改善し、全体形状の
縮小化を図れるスイッチギヤを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、スイッチギヤに収納される遮断器は、絶縁
筒内に真空インタラプタを装着後にシリコーンゲルを充
填すると共に、真空インタラプタのフランジ等の鋭角部
を持つ金属部にエポキシ樹脂等より成る絶縁層を設けた
ものとする。

【００１４】また、可動する絶縁操作棒の部分は、絶縁
操作棒の両端にシリコーンゴムよりなる可とう性材料で
覆い、シリコーンゲルの充填を防ぎ、絶縁操作棒の可動
に運動するようにしている。

【００１５】

【作用】このような構成において、シリコーンゲルの破
壊電圧は、０．１０ＭＰａ時での破壊電圧より高く、ま
た絶縁油よりも高く、それ自体で高い絶縁性能を持って
いる。更に、シリコーンゲルの破壊電圧は電界強度に大
きく影響され、金属部にエポキシ樹脂等より成る絶縁層
を設けることにより電界強度が抑制されて大きく向上さ
せることができる。

【００１６】また、可動部においては、可動距離が真空
インタラプタの電極のギャップ長に連動して数１０mmと
なるが、可とう性材料でこの可動距離を吸収でき、また
絶縁操作棒に密着したシリコーンゲルも同様に材料の伸
びが大きく吸収できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を示すスイッチギヤ
の絶縁構造について、図面を参照して説明する。但し、
従来の装置と重複する部分には同一符号を付した。図１
は本発明の一実施例を示すスイッチギヤに収納された遮
断器３の断面図である。絶縁筒１７内には真空インタラ
プタ３ａが装着され、上部電極１８と下部電極１９に固
定されている。上部電極１８には接続導体２０ａが接続
され、これらが一体で絶縁層２１に埋め込まれており、
絶縁筒１７に固定されている。また、下部電極１９には
中心導体１４が貫通され、絶縁筒１７のほぼ中間部に固
定されている。中心導体１４には絶縁操作棒１５が連結
され、操作機構部１６により真空インタラプタ３ａ内の
電極を開閉している。

【００１８】なお、上部・下部電極１８，１９には接続
導体２０ａ，２０ｂと、接続導体２０ａ，２０ｂの先端
に取付けられた接触子１３ａ，１３ｂにより他の電気機
器への接続が行われる。

【００１９】ここで、絶縁筒１７内には、上部電極１８
の取付け前にシリコーンゲル２２が充填されており、真
空インタラプタ３ａのフランジなどの金属部分にはエポ
キシ樹脂等の絶縁材料より成る絶縁層２３が形成されて
いる。このシリコーンゲル２２は、例えば東芝シリコー
ン製ＸＥ−１４であり、せん断接着力が０．６４ｋｇｆ
／cm² で伸びがＪＩＳ−Ａ５７５８−２形に準拠した試
験法で１１００mmの値等を有する物性値があり、常温に
おいて十数時間で硬化ゲル化するものである。

【００２０】図２に真空インタラプタ３ａのフランジ２
４に絶縁層２３を形成した部分の断面図を示す。絶縁層
２３は、絶縁厚さ数mmで、フランジ２４の鋭角部を中心
に極間方向の絶縁層２５沿面部分にラップして、フラン
ジ２４の平面部２４ａまで設けられている。これは、鋭
角部で電界強度が高い箇所から充分に低い個所までを絶
縁層２３で覆うことである。この絶縁層２３は、常温硬
化のエポキシ樹脂などの絶縁材料をデップ処理で行うこ
とができる。そして、これらの周囲には、シリコーンゲ
ル２２が充填されている。

【００２１】また、図３に可動部の断面図を示す。絶縁
操作棒１５には、上方が中心導体１４に連結され下方が
操作機構１６と連結される連結棒２６が、ナット２７に
より固定されている。そして、中心導体１４は、凹状の
下部電極１９の中央部を貫通しており、接触子２８によ
って下部電極１９との電気的な接続が行われている。連
結棒２６は、下部電極１９に対応した凹状の接地電極２
９の中央部を貫通している。更に、例えばシリコーンゴ
ムのような可とう性材料の被膜層３０の一方がナット２
７に締め付け固定され、他方が下部電極１９の凹状の突
出部１９ａおよび接地電極２９の突出部２９ａの内側に
挟み込まれて固定されている。これらの周囲には、上部
と同様にシリコーンゲル２２が絶縁筒１７の側面に設け
られた穴１７ａより充填されている。なお、充填時に
は、図３の実線で示したように絶縁操作棒１５が下方に
位置した開路状態で行っている。投入状態は点線で示し
た通りであり、空気層３１で開路時と投入時の移動距離
を吸収している。

【００２２】次に、図４に示す電極配置を用い、絶縁距
離ｌを２０mmまで変化させたときのインパルス破壊電圧
特性を図５に示す。実線（イ）はシリコーンゲル、点線
（ロ）はシリコーンオイル、一点鎖線（ハ）は２０℃換
算時に０．１０ＭＰａの絶縁ガスの特性である。

【００２３】図５によれば、シリコーンゲルの絶縁耐力
はシリコーンオイルや絶縁ガスの特性より高く、絶縁ガ
スの約２倍であることがわかる。このため、シリコーン
ゲル単独の絶縁構造でも絶縁耐力が向上した割合に反比
例して縮小化が図られる。なお、シリコーンゲルの破壊
は、電界強度に大きく左右される。

【００２４】ところで、シリコーンゲルは軟らかくて機
械的な強度がないため、固体絶縁物と組み合わせて使用
され、異種絶縁物との間で界面が形成される。この界面
の特性について、図６の平滑界面と図７の被覆界面の電
極配置で調査した。エポキシ樹脂３２板に電極３３を配
置し、シリコーンゲル３４を充填して破壊電圧を求め
た。３５は約１mmの絶縁厚さを持ったエポキシ樹脂の絶
縁層である。なお、電極間距離は１０mmである。

【００２５】この結果を図８に示す。実線（ニ）はイン
パルス電圧、点線（ホ）はＡＣ電圧、一点鎖線（ヘ）は
部分放電開始電圧である。図８によれば、平滑界面に対
して被覆界面は全ての電圧特性が向上し、インパルス電
圧では約２倍である。これは、絶縁層３５による電界強
度の抑制、特に電極２３とエポキシ樹脂３２及びシリコ
ーンゲル３４の接点で起きるトリプルジャンクッション
による電界強度の上昇を抑制したことである。

【００２６】従って、電界強度が上昇する真空インタラ
プタ３ａのフランジ２４の鋭角部に絶縁層２３を形成す
ることにより、界面の絶縁耐力を大幅に向上させること
ができる。このため、極間距離や対地間距離の縮小化を
図ることができる。

【００２７】また、可動部においては、絶縁操作棒１５
にシリコーンゲル２２が密着しており、電極となる中心
導体１４や連結棒２６が細径であるので電界強度の上昇
はなく、高い絶縁耐力を維持できる。移動時において
は、被膜層３０に可とう性がありシリコーンゲル２２も
高い伸びを有するので、十数mmの移動に対応できる。な
お、上下の電極１９，２９は凹状であり、電極の底部に
絶縁操作棒１５の一部や被膜層３０の取付け端部が収納
されるので電界緩和が充分に行われ、部分放電等を発生
することはない。

【００２８】以上のように本実施例によれば、スイッチ
ギヤの収納機器である遮断器等の絶縁構造に関して、フ
ランジ等の鋭角部を持つ金属部に絶縁層を設け、これら
を絶縁筒に装着してシリコーンゲルを充填してゲル化さ
せることにより、高い絶縁耐力を発揮させると共に、可
動部においては、可とう性材料の被膜層で移動する軸部
分にシリコーンゲルが浸入しないように保護膜を形成さ
せ、絶縁耐力の向上と移動の吸収を行い、全体形状の縮
小化を図ったスイッチギヤを得ることができる。

【００２９】一方、他の実施例として、シリコーンゲル
の誘電率が約２．７であるのに対して、電極を被膜する
絶縁層の誘電率が約５と大きいので、これらの絶縁層の
界面では電界強度の乱れが生じる。従って、絶縁層の絶
縁材料をポリエチレン等の低い誘電率にすれば界面の電
界強度の乱れが少なくなり、更に絶縁耐力の向上が見ら
れる。

【００３０】また、シリコーンゲルの充填を遮断器の場
合について説明したが、スイッチギヤ全体をシリコーン
ゲルで充填しても同様の効果がある。この場合、少なく
とも電界強度が上昇する主回路導体の鋭角部、または露
出する金属部に絶縁層の被膜を設ければ高い絶縁耐力を
有することになる。なお、このような広い面積の被膜
は、流動浸積法で一括して形成することができる。ま
た、熱収縮チューブによっても接続個所を除いて形成さ
せることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、箱体内の
隔壁により遮断器が収納される遮断器室と母線室に仕切
られたスイッチギヤにおいて、遮断器は、絶縁筒内に装
着された真空インタラプタと、真空インタラプタの絶縁
容器の上下に封着されたフランジの少なくとも最外径部
の鋭角部から絶縁容器の沿面まで形成させた絶縁層とを
有するので、絶縁構造を改善でき、全体形状を小形にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すスイッチギヤに収納さ
れた遮断器の断面図。

【図２】［図１］の上部拡大断面図。

【図３】［図１］の下部拡大断面図。

【図４】本発明の一実施例を示すスイッチギヤの絶縁特
性を説明するための図。

【図５】本発明の一実施例を示すスイッチギヤに適用し
た絶縁媒体と代表的な絶縁媒体の電圧特性を比較説明す
るための図。

【図６】本発明の一実施例を示すスイッチギヤの絶縁特
性を説明するための図。

【図７】本発明の一実施例を示すスイッチギヤの絶縁特
性を説明するための図。

【図８】本発明の一実施例を示すスイッチギヤに適用し
た絶縁媒体と代表的な絶縁媒体の破壊電圧特性を比較説
明するための図。

【図９】代表的なスイッチギヤの構成を示す側面図。

【図１０】［図９］のスイッチギヤに収納された遮断器
の断面図。

【符号の説明】

１…箱体、３…遮断器、１０…絶縁筒、２１，２３，２
５，３５…絶縁層、２２，３４…シリコーンゲル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱体内の隔壁により遮断器が収納される
遮断器室と母線室に仕切られたスイッチギヤにおいて、
前記遮断器は、絶縁筒内に装着された真空インタラプタ
と、この真空インタラプタの絶縁容器の上下に封着され
たフランジの少なくとも最外径部の鋭角部から絶縁容器
の沿面まで形成させた絶縁層とを有し、前記真空インタ
ラプタと絶縁筒の間にシリコーンゲルを充填させたこと
を特徴とするスイッチギヤ。
【請求項２】前記遮断器の絶縁層は、ポリエチレン樹
脂より成る絶縁材料とし、前記絶縁筒内に充填されたシ
リコーンゲルの誘電率近傍の低誘電率を有することを特
徴とする請求項１記載のスイッチギヤ。
【請求項３】箱体内の隔壁により遮断器が収納される
遮断器室と母線室に仕切られたスイッチギヤにおいて、
前記遮断器は、絶縁筒内に装着された真空インタラプタ
と、この真空インタラプタ内の電極を接離可能にする絶
縁操作棒と、この絶縁操作棒に形成され、一方が固定さ
れ、他方が前記絶縁操作棒を貫通する電極に固定される
絶縁被覆層とを有し、前記絶縁操作棒の周囲にシリコー
ンゲルを充填させたことを特徴とするスイッチギヤ。
【請求項４】前記絶縁操作棒を操作する操作機構と絶
縁操作棒を連結する連結軸と、この連結軸に対向配置さ
れ、底部中央部に施された貫通穴に連結軸を貫通させた
凹状の電極とを有し、前記絶縁操作棒が移動する距離を
前記電極の凹状の窪みの範囲としたことを特徴とする請
求項４記載のスイッチギヤ。
【請求項５】箱体内に収納される電気機器と、この電
気機器の主回路導体を支持固定する固体絶縁物と、少な
くとも前記電気機器の主回路導体の鋭角部から前記固体
絶縁物まで形成される絶縁被覆層とを有し、シリコーン
ゲルを充填させたことを特徴とするスイッチギヤ。