(57)【要約】【課題】小型化を図った導体であっても通電性能および機械的強度が共に良好であり、ガス絶縁母線の縮小化を実現して電力設備のコンパクト化に寄与するガス絶縁母線用導体を提供する。【解決手段】導体５表面には導体５の軸方向に沿って中空部分に貫通する孔７が複数形成されている。孔７は、導体５の軸方向に沿って、らせん状に並んで配置されている。また、各孔７は導体５の軸方向と直交する直交断面となる円周部に１つだけ形成されている。さらに、互いに隣接する２つの孔７は前記直交断面となる円周部の中心点から６０度の角度間隔を持って配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の媒体として絶縁ガスを封入した密閉金属容器内に設けられたパイプ状のガス絶縁母線用導体において、
導体表面には導体の軸方向に沿って孔が複数形成され、
各孔は導体の軸方向と直交する断面の外周部に１つだけ配置され、且つ距離的に最も近い２つの孔は導体の軸方向と平行な２本の直線上にそれぞれ位置するように配置されたことを特徴とするガス絶縁母線用導体。
【請求項２】
前記孔の周縁部には導体内面側に突出する張出し部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁母線用導体。
【請求項３】
導体内面側には軸方向に延びる放熱フィンが設けられたことを特徴とする請求項１および２に記載のガス絶縁母線用導体。
【請求項４】
導体の外周部には外径寸法の大きい凸部と外径寸法の小さい薄肉部が形成され、前記薄肉部に前記孔が配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス絶縁母線用導体。
【請求項５】
前記孔は、導体の軸方向に沿って、らせん状またはジグザグ状に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス絶縁母線用導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ガスを封入した密閉金属容器内に収納されるガス絶縁母線用導体に係り、特に、優れた機械的強度および通電性能を兼ね備えたガス絶縁母線用導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力設備は、都市部をはじめとして様々な場所に建造するので、設置条件が厳しい。設置条件の中でも、設置面積に関しては制約が強く、狭い場所に電力設備を建造することも多い。このため、電力設備のコンパクト化が望まれている。電力設備のコンパクト化を実現する上で、電力設備間の接続母線についても、その縮小化が要請されている。そこで、電力設備間の接続母線としては、スペース性に優れた３相一括型のガス絶縁母線が主流となっている。
【０００３】
ガス絶縁母線とは、密閉した金属容器内に絶縁ガスを封入すると共に、通電用の導体を収納して構成したものであり、３相一括型とは、３相の導体を同一の金属容器内に一括収納したタイプである。ガス絶縁母線に使用される金属容器は、基本的に円形形状の本体部からなり、その両端部に隣接機器との接続用フランジを溶接一体化して形成している。また、通電用の導体は、中空のパイプ状部材からなる。導体には支持絶縁物を取り付け、この支持絶縁物によって導体を金属容器内に支持している。
【０００４】
以上のようなガス絶縁母線は、電力設備同士を接続するほどの長さにわたって、単体で形成することは不可能である。したがって通常、金属容器および導体を複数個に分割しており、それらを連続して接続することによって、ガス絶縁母線を構成している。
【０００５】
ここで、ガス絶縁母線の従来例について、図９を参照して具体的に説明する。図９に示す従来例は、電力系統において同軸円筒構造を持つガス絶縁母線の一例である。図９に示すように、ガス絶縁母線には密閉された同軸円筒形の金属容器１が設けられている。
【０００６】
金属容器１の内部には絶縁および冷却媒体として絶縁ガス２が高圧充填されている。金属容器１の両端部には隣接する金属容器１と接続するためのフランジ１ａが一体化して形成されている。フランジ１ａには絶縁スペーサ３が取り付けられており、絶縁スペーサ３の中心部に通電用の接触子４が設置されている。
【０００７】
また、金属容器１内には通電用の導体５が収納されている。導体５はパイプ状部材から構成され、アルミニウムや銅など単一材料が用いられている。導体５両端部の内面にはスライドコンタクト６が設けられている。スライドコンタクト６は、絶縁スペーサ３の接触子４と電気的に接続されている。
【０００８】
前述したようにガス絶縁母線は電力設備のコンパクト化に寄与するため、縮小化する傾向にあるが、どのような長さであるにせよ、所定の機械的強度を持つ必要がある。特に、パイプ状の導体５に関しては、短絡時の短絡電流によって多相の導体５との間に電磁力が働くので、この電磁力による変位によって破壊されないだけの強さ、さらには地震振動により変形しない強さを持つことが求められている。
【０００９】
ガス絶縁母線用導体の機械的強度を高める技術としては、例えば特許文献１などが提案されている。特許文献１では、複数の分割したパイプ状の導体のうち、固有振動数が商用周波数の２倍に略一致する導体に関して、導体の内径寸法あるいは長さ寸法を変更して、固有振動数を商用周波数の２倍から離れた値を取るようにしている。このようなガス絶縁母線用導体によれば、導体の固有振動数を商用周波数の２倍から離したことで、導体における共振の発生を防止することが可能である。したがって、ガス絶縁母線用導体は優れた機械的強度を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３５６４１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ガス絶縁母線用導体は、機械的強度のほかに、通電性能を持つことが不可欠である。しかし、ガス絶縁母線の縮小化に伴ってガス絶縁母線用導体の短く且つ小さくなると、導体の温度が上昇し易く、これにより導体の通電性能が低下するおそれがあった。
【００１２】
すなわち、小型化した導体について、同量の電流を流した際に既存の大きさの導体と比較すると、電流密度が上昇する。このため、導体が小型化するほど、導体の発熱量は増大する。また、小型化した導体は放熱面積も小さいので、放熱量が減少し、温度上昇量も増大する。
【００１３】
このように小型化した導体では発熱量および温度上昇量が増えるため、導体の温度が既定値を超え易く、導体の通電性能が制約を受ける可能性があった。また、導体温度が高いと、パッキングリースをはじめとする化学材料や有機材料が早期に劣化するという不具合がある。したがって、電力設備を頻繁にメンテナンスする必要があり、コストの増大を招いていた。
【００１４】
そこで、ガス絶縁母線用導体では、小型化に際して、導体の温度上昇を抑えることが急務となっている。導体の温度上昇を抑えるためには、電気抵抗の小さな材料を用いて導体を製造することが有効である。しかし、電気抵抗の小さな材料は、銅や銀など、重量があり且つ高価なものになる。したがって、これらの材料を用いて導体を製造しようとすると、組立作業性および経済性が低減した。
【００１５】
また、導体の形状自体に改良を加えて導体温度の上昇を防ぐ技術としては、導体に冷却用の孔を設けて放熱性能を高めることが考えられる。しかし、十分な放熱効果を確保できるほどの大きさの孔を、小型化した導体に開けるとなると、機械的強度を維持することが困難となっていた。
【００１６】
本発明は、上記の問題を解決するために提案されたもので、小型化を図った導体であっても通電性能および機械的強度が共に良好であり、ガス絶縁母線の縮小化を実現して電力設備のコンパクト化に寄与するガス絶縁母線用導体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明は、絶縁性の媒体として絶縁ガスを封入した密閉金属容器内に設けられたパイプ状のガス絶縁母線用導体において、導体表面には導体の軸方向に沿って孔が複数形成され、各孔は導体の軸方向と直交する断面の外周部に１つだけ配置され、且つ距離的に最も近い２つの孔は導体の軸方向と平行な２本の直線上にそれぞれ位置するように配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のガス絶縁母線用導体では、複数の孔を分散させて設けたので、孔の開口部分が偏在せずに十分な機械的強度を維持することができ、しかも、複数の孔を開口したことで導体内部の絶縁ガスを金属容器内にスムーズに対流させて優れた放熱性能を発揮することが可能となり、導体の温度上昇を抑止して通電性能を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の斜視図。
【図２】第１の実施形態の断面斜視拡大図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の断面斜視拡大図。
【図４】本発明に係る第３の実施形態の断面斜視拡大図。
【図５】本発明に係る第４の実施形態の斜視図。
【図６】第４の実施形態の断面斜視拡大図。
【図７】本発明に係る第５の実施形態の斜視図。
【図８】第５の実施形態の断面斜視拡大図。
【図９】従来のガス絶縁母線の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るガス絶縁母線用導体の実施形態の一例について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。
【００２１】
（１）第１の実施形態
［構成］
第１の実施形態について、図１の斜視図および図２の断面斜視拡大図を参照して説明する。これらの図に示すように、パイプ状の導体５表面には、導体５の中空部分に貫通する孔７が複数形成されている。
【００２２】
孔７は、導体５の軸方向に沿って、らせん状に並んで配置されている。より詳しくは、各孔７は導体５の軸方向と直交する直交断面となる円周部に１つだけ形成されている。また、距離的に最も近い２つの孔７同士は、中心間距離Ｌを４００ｍｍとし、角度間隔を６０度として配置されている。すなわち、隣接する孔７同士が導体５の軸方向と平行に延びる同一線上に位置することはない。孔７は６０度ずれているので、孔７が導体５の軸方向と平行に延びる同一線上に位置するのは、導体５の軸方向に数えて６個おきとなる。
【００２３】
［作用効果］
以上の構成を有する第１の実施形態では、導体５に開けられた孔７が、導体５の直角断面上に複数存在することがなく、且つ隣接するものは導体５の軸方向の同一位置には無い。したがって、導体５に多数の孔７を設けたにせよ、これら孔７が導体５上に偏在することがなく、均等に分散させることができる。その結果、孔７が多数あったとしても、導体５の機械的強度が局部的に弱まることなく、全体的に均一となる。
【００２４】
また、第１の実施形態においては、導体５の温度上昇を効果的に抑止可能であり、優れた通電性能を容易に確保することができる。すなわち、導体５に複数の孔７を均等に分散したことで、導体５ａ内の高温となった絶縁ガスと、導体５を収納した金属容器内の絶縁ガスを、スムーズに対流させることが可能である。
【００２５】
しかも、第１の実施形態では、らせん状に並べて孔７を配置したので、仮に導体５が円周方向に回転した場合でも、常に導体５の上部に孔７が必ず存在する。したがって、導体５内外の自然対流を確実に発生させることができ、導体５内部のガス温度を冷却して十分な放熱性能を発揮することができる。その結果、導体５の温度上昇を規定値以下に抑えて、優れた通電性能を備えることができる。
【００２６】
以上述べた第１の実施形態によれば、局部的な機械的強度および放熱性能の弱化を抑制可能であり、導体の小型化を図った上で、全体的に均一な機械的強度と、優れた通電性能を両立させることができる。これにより、信頼性を維持しつつガス絶縁母線の縮小化を進めることが可能であり、電力設備のコンパクト化の実現に寄与することができる。
【００２７】
（２）第２の実施形態
［構成］
続いて、第２の実施形態について、図３の断面斜視拡大図を参照して説明する。なお、下記の実施形態において上記第１の実施形態と同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。図３に示すように、第２の実施形態の特徴は、孔７の周縁部に導体５の内面側に突出する張出し部８を設けた点にある。この張出し部８は導体５に孔７を穿孔した後に溶接して設けている。
【００２８】
［作用効果］
以上のような第２の実施形態では、上記第１の実施形態の作用効果に加えて、導体５に張出し部８を設けた分だけ、放熱面積をより増大させることができ、導体５ｂの放熱性能を向上させることが可能である。また、この張出し部８を形成した部分は導体５の厚み寸法が増すので、導体５の補強材としての作用を持つ。そのため、孔７を多数設けても、導体５の機械的強度を高めることが可能である。
【００２９】
（３）第３の実施形態
［構成］
図４に示すように、第３の実施形態は、導体５内周部には、導体５の軸方向に真直ぐに延びる放熱フィン９が、６０度の角度間隔を持って、合計６箇所に配置されている。これらの放熱フィン９は導体５と一体的に設けられている。
【００３０】
［作用効果］
上記の第３の実施形態では、導体５内周部に放熱フィン９を設けたことで、上記第２の実施形態と同じく、放熱面積が増大して放熱性能が向上する。また、放熱フィン９は、導体５の軸方向に延びているため、長尺の導体５における補強材として好適であり、導体５の機械的強度を高めることが可能である。
【００３１】
（４）第４の実施形態
［構成］
第４の実施形態について、図５の斜視図および図６の断面斜視拡大図を参照して説明する。これらの図に示すように、導体５の外周形状は、単純な円形ではなく、部分的に外径を大きくした円弧状の凸部１０が、６０度の角度間隔を持って、合計６箇所設けられている。また、凸部１０に挟まれた部分は、凸部１０に比べて外径の小さい薄肉部１１となっており、この薄肉部１１に孔７を配置するようになっている。
【００３２】
［作用効果］
第４の実施形態によれば、導体５に凸部１０を設けることで、放熱面積を増やして放熱性能の向上を図ることができる。また、凸部１０を形成したことで導体５は厚みを増すので、凸部１０は補強材としての作用を持つことができ、導体５の機械的強度を高めることができる。さらに、第４の実施形態では外径の小さい薄肉部１１に孔７を設けたことにより、孔７近傍の電界を緩和することができる。したがって、導体５の電気的絶縁性能が向上するといった独自の作用効果を発揮することが可能である。
【００３３】
（５）他の実施形態
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図７および図８に示すように、第２〜第４の実施形態の持つ構成上の特徴を併せ持つ実施形態も包含する。すなわち、この実施形態では、導体５の外周に凸部１０および薄肉部１１を形成し、薄肉部１１に孔７を設けると共に、孔７の周縁部に導体５内面方向に突出する張出し部８を設け、さらには導体５ｅ内周部に軸方向に放熱フィン９を配置している。
【００３４】
以上のような実施形態では、第２〜第４の実施形態の持つ作用効果、つまり、導体５における放熱性能の向上ならびに機械的強度低下の抑制、さらには孔７付近の電界の保護といった作用効果について、全て満たすことができ、且つ互いにその働きを阻害しない導体５を提供することが可能である。なお、各実施形態の構成を全て組み合わせるのではなく、部分的に組み合わせた実施形態も包含する。
【００３５】
また、各構成部の形状や配置箇所、配置数などについても適宜変更可能である。具体的には、孔７の形状は角孔に限らず、丸孔であってもよい。また、孔７の並び方は、らせん状に限らず、ジグザグ状など様々な並び方が考えられる。さらに、張出し部８は、前述したように導体５に孔７を穿孔した後に溶接してもよいし、導体５を穿孔する際に導体５の穿孔部分を内側に張出させて張出し部８を設けても構わない。また、導体５内周部に設ける放熱フィン９についても、らせん状に設けたり、導体５とは別部材とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…金属容器
２…絶縁ガス
３…絶縁スペーサ
４…接触子
５…導体
６…スライドコンタクト
７…孔
８…張出し部
９…放熱フィン
１０…凸部
１１…薄肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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