JPH09200915A

JPH09200915A - ガス絶縁断路器、ガス絶縁断路器の接地装置

Info

Publication number: JPH09200915A
Application number: JP8004460A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田; Masaru Miyagawa; 勝宮川; Osamu Sakaguchi; 修阪口; Nobuo Masaki; 信男正木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: JP3712456B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電極部の電界緩和を図ることにより、全体形
状を縮小することができるガス絶縁断路器を得る。【解決手段】電極部が取付けられる絶縁筒に絶縁層31
を形成させ、その内側には導電層32を形成する。接地用
電極は、この絶縁筒内部を動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁断路器及
びガス絶縁断路器の接地装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的なガス絶縁スイッチギヤの構成図
を図６に示す。同図において、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）がほぼ大気圧のガス圧力で封入さ
れ密封されている。

【０００３】このうち、遮断器室１ａの内部には真空イ
ンタラプタ３ａを装着した遮断器３が収納され、隔壁２
の図示しない貫通穴に取り付けられた絶縁スペーサ９に
遮断器３が連結されている。この絶縁スペーサ９は、上
下で同様な構造である。

【０００４】また、母線室１ｂの天井部には断路器４Ａ
が取り付けられ、一方の端子が接続導体８を介して上側
の絶縁スペーサ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が取り付けられ、一方の端子が接続
導体８を介して下側の絶縁スペーサ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り付
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
７ａにより受電されている。

【０００６】ここで、同形状の断路器４Ａ、４ｂの一方
を図５に示す。箱体１に取り付けられたベース板１０に
は可動側と固定側の支持がいし11ａ、11ｂが固定され、
支持がいし11ａ、11ｂには各々次のような電極が固定さ
れている。すなわち、電極には金属シールド12ａ、12ｂ
が取り付けられており、所定の耐電圧特性を有するよう
になっている。ここで、長い方の金属シールド12ａには
操作板１３が取り付けられ、可動接触導体１４の水平移
動により開閉を行ってる。なお、接触板１４、１５は、
金属シールド12ａ、12ｂ内に設けられた接点とで開閉を
行う接地開閉器の電極である。これら断路器と接地開閉
器の操作は、図示しない箱体１の外部に設けた操作機構
部で行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの構成におい
て、断路器４Ａ（または、４Ｂ）の電極など絶縁ガス中
で用いられるものは、例えば特開昭60-128807 に開示さ
れているとおり、丸みを持たせた金属製のシールドで構
成されている。これは、丸みを持たせることにより電界
強度が抑制されるためである。つまり、電極の曲率半径
が大きい程、電界強度が低下して耐電圧特性が向上す
る。特に、絶縁ガスの破壊電圧は、電界強度に依存する
ので、この電界強度の抑制が耐電圧特性の向上につなが
る。

【０００８】しかし、電極の曲率半径を大きくしていく
と、それに伴って電界強度が低下するが、電極自体が大
形化してしまう。従って、電極と対地間および電極相互
間、即ち相間のガスギャップが狭くなる。このため、耐
電圧特性が逆に低下することになる。

【０００９】更に、電極が大形化になると、接続される
接続導体などの配置を電極と接触させないよう迂回させ
なくてはならない。これにより、各電気機器の配置が制
限され、全体形状が大形化する。これは、最近の趨勢で
ある縮小化に逆行するものである。

【００１０】本発明の目的は、電極部に電界緩和手段を
設けて全体形状の縮小化を図ったガス絶縁断路器を提供
することにある。また、電極が移動するための空間を最
小限として全体形状の縮小化を図ったガス絶縁断路器及
びガス絶縁断路器の接地装置を提供することにある。

【００１１】

【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記載のガス絶縁断路器は、箱体の取付板に対
向して取り付けられ極間方向に開口部を持たせた一対の
絶縁層と、この絶縁層の内側にそれぞれ設けられた導電
層と、前記絶縁層の間に形成された空間部に収納された
電極部とを有することを要旨とする。

【００１２】このような構成において、対向する一対の
絶縁層の導電層を設けて両者を同電位とすることによ
り、電極部の電界緩和が図れる。また、絶縁層が絶縁ガ
スと接する外側は、ガス側での最大電界強度を持つ部分
であるが、絶縁層の誘電率の影響により電界強度が抑制
され、更に電極と同電位である導電層からの電子放出が
抑制され、同形状の金属シールドに比べて破壊電圧が向
上する。

【００１３】ここで、導電層の端部となる絶縁層は、内
側に向かうような湾曲部を設けて導電層を形成させるよ
うにすれば、導電層端部の電界緩和を図れ、絶縁層の曲
率半径を湾曲部の曲率半径より大きくなるようにすれ
ば、更なる電界緩和を図れるので、破壊電圧が向上す
る。

【００１４】また、請求項６記載のガス絶縁断路器は、
離列し対向させて設けられた一対の電極と、これら電極
のうちのいずれか一方に固定された他方の電極に接離自
在の可動接触子と、可動接触子に連結され前記可動接触
子を回転運動させて電極間を接離する絶縁棒と、絶縁棒
に連結され開極時に極間の中央部に突出する操作棒と、
主回路電極と接地までの絶縁層の中央部に設けられた開
口穴と、開口穴に接地方向から貫通させた接触子棒とを
有し、操作棒と接触子棒の移動方向は、同一方向で且つ
直線移動であることを要旨とするこのような構成におい
て、電極間を接離する絶縁棒を操作する操作棒と、接地
するための接触子棒の移動方向を同一方向で且つ直線移
動としたので、操作棒と接触子棒の配置関係を最小にす
ることができる。

【００１５】また、請求項８記載のガス絶縁断路器の接
地装置は、電源側及び負荷側に設けられ、主回路電極と
接地までの絶縁層の中央部に設けられた開口穴と、開口
穴に接地方向から貫通させた接触子棒とを有し、電源側
及び負荷側の接触子棒の移動方向は、同一方向で且つ直
線移動あることを要旨とする。

【００１６】このような構成において、接地するための
接触子棒は、絶縁層の開口部を直線的に移動するように
したので、接触子棒が移動するための空間を最小にする
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例を示すガス
絶縁スイッチギヤの断路器の断面図である。同図におい
て、固定電極側では、接地側が略円筒状の中空であっ
て、主回路側に開口部を持った絶縁筒16に固定され、接
地側にはスペーサ17ａに固定され、接触子17ｂを貫通し
た接地用電極18が設けられている。また、主回路側に
は、接地用電極18が接触する接触子17ｃ、外部導体19ａ
を接続する接触子20ａ、接触子20を固定する電極21ａ、
更に電極21ａと一体になった固定側電極21ｂが取り付け
られている。なお、固定側電極21ｂなどは、絶縁筒16の
ほぼ中間部に埋め込まれた埋め込み電極22ａにボルト23
ａで固定されている。

【００１８】また、接地側は、取り付け板24に固定され
たスペーサ25を介して絶縁筒16に埋め込まれた埋め込み
電極22ｂにボルト23ｂで固定されている。26は操作機構
部であり、27は気密を保つガスシール部である。なお、
絶縁筒16の接地側には、開口部16ａが設けられている。

【００１９】また、絶縁筒16の主回路側は、固定側電極
21ｂや接触子20ａの部分が開口されている。つまり、２
枚に絶縁層が略平行して構成されている形状である。可
動側電極は、固定側電極と同様の構成であるが、可動電
極28を固定電極21ｂにボルト23ｃで可動できる状態で固
定している。可動電極28のほぼ中間部には、絶縁棒29が
操作棒30に連結されており、操作機構部26とでは接地用
電極18と同様なガスシール部27を設けている。

【００２０】また、固定電極21ｃには、接触子20ａと対
向するように同様の接触子20ｂが取り付けられ、外部導
体19ｂが接地されている。これらの固定側電極と可動側
電極は離隔され、略平行に配置されている。

【００２１】このような構成において、接地用電極18の
水平移動により主回路の接地ができる。また、同様に操
作棒30の水平移動により可動電極28が円運動して、断路
器の開閉動作が行われる。つまり、接地用電極18と操作
棒30の運動は、いずれも同一方向である。

【００２２】ここで、絶縁筒16端部の要部拡大図を図２
に示す。絶縁層31の端部の外側は曲率半径Ｒ₂ とし、内
側は曲率半径Ｒ₁ として、内面には例えば導電塗料を塗
布した導電層32を湾曲部33まで形成させている。ここ
で、これらの曲率半径は、Ｒ₁＜Ｒ₂ としている。つま
り、絶縁層31の方の曲率半径を大きくしている。これら
の構成は、可動側電極と固定側電極で同様である。

【００２３】また、断路器が開極したときの断面図を図
３に示す。操作棒30が紙面右方向に移動して、絶縁棒29
に接結された可動電極28が可動電極側の絶縁筒16に収納
される。この状態は断路器の開極であり、接地電位であ
る操作棒30が断路器の極間に位置する。この場合、可動
電極28は、絶縁筒16と絶縁筒16の内面に設けられた導電
層32で電界緩和が行われている。

【００２４】このような構成において、内面に導電層32
を設けた絶縁筒16と、絶縁筒16と同形状の金属電極を用
いて、本発明者らが求めたインパルスフラッシオーバ電
圧特性を図４に示す。ここで、絶縁筒16の曲率半径Ｒ₂
は15mm、湾曲部の曲率半径Ｒ₁ は４mmとし、Ｒ₂ とＲ₁
の比をほぼ４倍にしている。この比は大きくなるほど絶
縁層31先端の電界強度が低下する。

【００２５】図４より、絶縁筒16の特性（イ）は、同形
状の金属電極の特性（ロ）と比べて約50％向上すること
が分かる。これは、電界解析による計算値と実測値で同
様の傾向である。

【００２６】このように、フラッシオーバ電圧が上昇す
る要因として、絶縁層31の比誘電率が絶縁ガスの比誘電
率約１と比べて大きいため、電界強度が抑制されたこと
が挙げられる。なお、絶縁層31の比誘電率は約５として
いる。また、絶縁層31により電極からの電子放出が抑制
され、絶縁破壊のための初期電子の形成が遅れたことな
どがある。

【００２７】これらのことから、絶縁層31と湾曲部33の
曲率半径の比Ｒ₂ ／Ｒ₁ を大きくすると、電界強度が更
に低下するのでフラッシオーバ電圧の向上が望める。つ
まり、絶縁層31の周囲のスペースに余裕がある場合に
は、Ｒ₂ を大きくして絶縁層31自体を大きくすれば大幅
な電界強度の抑制が図れる。ここでは、Ｒ₂ ／Ｒ₁ は５
以上が好ましいと考えられる。

【００２８】以上のことから、絶縁層31の大きさを適切
に選び、電界強度の抑制を行うことにより、断路器の小
形化が図れる。更に、断路器が小形化すれば、導体配置
などに自由度が増して全体形状の小形化が図れる。

【００２９】また、接地用電極18と操作棒30の運動が同
一方向の直線運動であるので、両者の配置関係を最小に
することができ、断路器の小形化が図れる。また、絶縁
筒16の接地側に筒状の開口部を設け、接地のための電極
18を貫通させているので、接地装置としての小形化が図
れる。つまり、接地用電極18は絶縁筒16の中を直線的に
移動するので、接地用電極18が移動するための空間が最
小範囲となる。従って、ガス絶縁断路器の接地装置とし
て、絶縁ガス中での全体形状の小形化を図ることができ
る。

【００３０】一方、断路器の開極した場合、絶縁棒29に
連結された接地電位の操作棒30が極間のほぼ中央に位置
するようにしたことから、万が一予期せぬ過電圧が侵入
して絶縁破壊が生じたときには極間で破壊せず、操作棒
30の対地間の破壊となる。つまり、極間の破壊では負荷
回路への過電圧の侵入となるが、対地間では過電圧が抑
制されることになる。更に、極間＞対地間の絶縁耐力比
となるので、絶縁協調を図ることができる。

【００３１】なお、他の実施例として、絶縁層31の内側
に塗布する導電層32の代わりに、例えばカーボンが混入
された抵抗塗料の抵抗層やアンチモンなどを混入させた
半導電層を形成させれば、絶縁層の表面抵抗率より小さ
い抵抗となり電界緩和の効果がある。また、断路器の開
極時に発生するアークが抵抗層などに拡散した場合に
は、アーク電流が絞られるので絶縁層の損傷を抑えるこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、箱体の取
付板に対向して取り付けられ極間方向に開口部を持たせ
た一対の絶縁層と、この絶縁層の内側にそれぞれ設けら
れた導電層と、前記絶縁層の間に形成された空間部に収
納された電極部とを有するので、電極部の電界緩和が図
れ、全体形状の縮小化を図ることができる。

【００３３】また、離列し対向させて設けられた一対の
電極と、これら電極のうちのいずれか一方に固定された
他方の電極に接離自在の可動接触子と、可動接触子に連
結され前記可動接触子を回転運動させて電極間を接離す
る絶縁棒と、絶縁棒に連結され開極時に極間の中央部に
突出する操作棒と、主回路電極と接地までの絶縁層の中
央部に設けられた開口穴と、開口穴に接地方向から貫通
させた接触子棒とを有し、操作棒と接触子棒の移動方向
は同一方向で且つ直線移動となるようにしたので、操作
棒と接触子棒の配置関係を最小にすることができ、全体
形状の縮小化を図ることができる。

【００３４】また、電源側及び負荷側に設けられ、主回
路電極と接地までの絶縁層の中央部に設けられた開口穴
と、開口穴に接地方向から貫通させた接触子棒とを有
し、電源側及び負荷側の接触子棒の移動方向は同一方向
で且つ直線移動となるようにしたので、接触子棒が移動
するための空間を最小にすることができ、全体形状の縮
小化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すガス絶縁断路器の全体
構成を示す断面図。

【図２】［図１］の絶縁筒16の要部拡大断面図。

【図３】［図１］のガス絶縁断路器の開極状態を示す断
面図。

【図４】ガス圧力とインパルスフラッシオーバ電圧の関
係を示す特性図。

【図５】従来のガス絶縁断路器の側面図。

【図６】代表的なガス絶縁スイッチギヤの構成図。

【符号の説明】

16…絶縁筒、17、20…接触子、18…接地用電極、21…固
定側電極、28…可動電極、29…絶縁棒、30…操作棒、31
…絶縁層、32…導電層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者正木信男東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱体の取付板に対向して取り付けられ極
間方向に開口部を持たせた一対の絶縁層と、この絶縁層
の内側にそれぞれ設けられた導電層と、前記絶縁層の間
に形成された空間部に収納された電極部とを有するガス
絶縁断路器。
【請求項２】前記絶縁層の内側に設けた導電層の端部
に湾曲部を形成させ、この湾曲部の曲率が終わる領域ま
での内面にも導電層を設けたことを特徴とする請求項１
記載のガス絶縁断路器。
【請求項３】前記絶縁層の絶縁ガスと接する部分の曲
率半径Ｒ₂ は、前記導電層の湾曲部の曲率半径Ｒ₁ より
大きいことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁断路
器。
【請求項４】前記曲率半径の比Ｒ₂ ／Ｒ₁ を５以上と
したことを特徴とする請求項３記載のガス絶縁断路器。
【請求項５】前記絶縁層の内側に抵抗層または半導電
層のいずれか一方を設け、これらの層の端部に湾曲部を
形成させ、この湾曲部の曲率が終わるまでの領域の内面
にも抵抗層または半導電層のいずれか一方を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のガス絶縁断路器。
【請求項６】離列し対向させて設けられた一対の電極
と、これら電極のうちのいずれか一方に固定された他方
の電極に接離自在の可動接触子と、この可動接触子に連
結され前記可動接触子を回転運動させて電極間を接離す
る絶縁棒と、この絶縁棒に連結され開極時に極間の中央
部に突出する操作棒と、主回路電極と接地までの絶縁層
の中央部に設けられた開口穴と、この開口穴に接地方向
から貫通させた接触子棒とを有し、前記操作棒と接触子
棒の移動方向は、同一方向で且つ直線移動であることを
特徴とするガス絶縁断路器。
【請求項７】離列し対向させて設けられた一対の電極
と、これら電極のうちのいずれか一方に固定された他方
の電極に接離自在の可動接触子と、この可動接触子に連
結され前記可動接触子を回転運動させて電極間を接離す
る絶縁棒と、この絶縁棒に連結され開極時に極間の中央
部に突出する操作棒とを有し、前記操作棒が接地電位で
あることを特徴とするガス絶縁断路器。
【請求項８】電源側及び負荷側に設けられ、主回路電
極と接地までの絶縁層の中央部に設けられた開口穴と、
これら開口穴に接地方向から貫通させた接触子棒とを有
し、電源側及び負荷側の接触子棒の移動方向は、同一方
向で且つ直線移動であることを特徴とするガス絶縁断路
器の接地装置。