(57)【要約】【課題】線状異物の動きを抑制可能で、かつ当該線状異物を効率よく除去可能なトラップ装置により絶縁信頼性の向上を図った直流ガス絶縁装置を提供する。【解決手段】高電圧導体２は、分割高電圧導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのように軸方向に３分割されており、それぞれの導体の接合部はボルトによって締結されている。断面がＨ型をした高電圧導体２０ｂの凹部に側面が略半円状のシールド２０ｅが、当該凹部の両端に間隙を設けて配置され電気的に接続されている。当該間隙は、シールド２０ｅの両脇に設けられた当該高電圧導体２０ｂの円周方向に向かう１ｍｍ以上の溝部ｄ１と称せられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属容器内に高電圧導体を絶縁スぺ−サを用いて支持配置すると共に当該金属容器内に絶縁ガスを封入した直流ガス絶縁装置において、
前記高電圧導体の一部に溝部を設け、
当該溝部を設けた前記高電圧導体の一部が着脱可能であることを特徴とする直流ガス絶縁装置。
【請求項２】
着脱可能な前記高電圧導体の一部に溝部を含む凹部が設けられ、
前記溝部は、前記高電圧導体と略同径のシールドを当該凹部にその両端に間隙を設けて配置することで形成されることを特徴とする請求項１に記載の直流ガス絶縁装置。
【請求項３】
前記凹部の両端に間隙を設けて配置された前記シールドには、当該間隙側に当該間隙入口から段差を有する異物を溜めておくための所定のスペースが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の直流ガス絶縁装置。
【請求項４】
前記シールドが取り外し可能に設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の直流ガス絶縁装置。
【請求項５】
前記金属容器は、前記溝部の下方に異物を収集するマンホールを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流ガス絶縁装置。
【請求項６】
前記金属容器は、当該金属容器の取り付け及び取り外しを可能とするベローズが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流ガス絶縁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の異物に対する捕捉を改善し、かつ、着脱機能を有する直流ガス絶縁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁装置には、その使用目的、必要とされる用途に応じて、負荷開閉器、断路器、遮断器など、さまざまなものが存在し、その多くはガス中に１対の接点を配置し、通電時には両者を接触状態に保つことで通電を行い、電流遮断時には接点を解離させて前記ガス中に発生するアークを消弧することで電流を遮断する方式のものである。ここで、高電圧送電系統の保護用開閉器として広く使用されているパッファ形ＳＦ６ガス絶縁装置におけるガス絶縁母線の従来技術を説明する。
【０００３】
従来、直流ガス絶縁装置に用いられるガス絶縁母線は、図８に示すように、接地された金属容器１内に高電圧導体２が絶縁スぺ−サ３により支持配置された構成をしている。具体的には、絶縁スぺ−サ３の高電圧端に取り付けられた高電圧電極４が高電圧導体２内に挿入され、当該高電圧電極４が高電圧導体２内側に設けられたバネ機構５により圧縮されるよう構成されている。
【０００４】
さらに、この金属容器１内には絶縁性能の優れたガス、例えばＳＦ６ガス６が圧縮充填されている。なお、図示しないがこの絶縁スペーサ３には、ガスシールのためのシール用のゴムリングが設けられている。
【０００５】
ところで、上記構成の直流ガス絶縁装置では、金属容器１内に金属異物が万一存在する場合に、運転中に高電圧導体２に課電されている直流電圧による静電気力によって、この金属異物が動き回る。例えば、図９に示すように、高電圧導体２に負極性直流電圧が課電されて、線状の金属異物（以下、線状異物）７が金属容器１内面に付着すると、金属容器１内のこの線状異物７は、［数１］に示す静電浮上力によって起立する（“Ａ”の状態）。
【０００６】
［数１］
ＦＬ＝Ｑ・Ｅ［Ｎｅｗｔｏｎ］
ここで、Ｑ＝２π・ε・ａ・ｌ・Ｅ［クーロン］であり、Ｑは線状異物が受ける電荷量、Ｅは線状異物が存在する場所の電界強度［Ｖ／ｍ］、εは真空中の誘電率（８．８５５１×１０−１２）、ａは線状異物の半径［ｍ］、ｌは線状異物の長さ［ｍ］である。
【０００７】
上記のような静電浮上力により線状異物７が一旦起立すると、この線状異物７が受ける電荷量は、［数２］に示す通り、線状異物の長さの２乗に比例するため増加する。
【０００８】
［数２］
Ｑ＝π・εｏ・ｌ２・Ｅ／ｌｎ（２ｌ／ａ）−１
【０００９】
しかも線状異物７が浮上するほど電界強度Ｅが高くなるため、静電浮上力ＦＬは益々大きくなる。そのため、直流電圧の場合、線状異物７が一旦起立すると、線状異物７は必ず高電圧導体２に到達してしまう（“Ｂ”の状態）。高電圧導体２に達した線状異物７は、そのまま高電圧導体２の表面を円周方向や軸方向に動き廻り、高電圧導体２から離れない状態である「Ｆｉｒｅ−ｆｌｙ」といわれる負極性直流電圧特有の現象を生じる（“Ｃ”の状態）。このような状況下では、高電圧のサージが高電圧導体２に加わると直流ガス絶縁装置の絶縁特性が著しく低下する恐れがある。
【００１０】
これらの線状異物７対策としては、種々のトラップ装置を設けることで強制的に低電界で線状異物７を捕獲する方法や、金属容器１の内面に絶縁材料を塗布して絶縁被膜を形成することにより起立・浮上する開始電圧を高める方法が提案されている。なお、図１０は、金属容器１の内面に固有抵抗の高い絶縁材料の絶縁被膜８を施した直流ガス絶縁装置を示したものである。また、図１１は、高電圧導体２の円周方向に溝部９の線状異物トラップを設けた直流ガス絶縁装置である。
【００１１】
これらの他にも、線状異物７対策方法として高電圧導体との間に低電界部を形成する電界緩和シールドを取り付けて当該シールドの低電界部の下方で異物をトラップする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−９８５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、図１０に示したような直流ガス絶縁装置では、金属容器１の内面に絶縁被膜８を形成することにより前記線状異物７の起立・浮上開始電圧（電界強度）を高めているが、金属容器１に機械的振動が加わってしまうと当該線状異物７はその衝撃力で微妙に動き、その反動で起立・浮上する恐れがある。このような状況になると、絶縁被膜８の線状異物７に対する抑制効果が損なわれ、直流ガス絶縁装置の絶縁耐力の低下をきたすといった問題が生じた。
【００１３】
また、図１１に示したような直流ガス絶縁装置では、線状異物７が直流運転電圧の静電気力で起立・浮上し、高電圧導体２に達して動き廻っていく過程で電界強度の微弱な溝部９にトラップされる。しかし、この溝部９に線状異物７がトラップされると直流ガス絶縁装置の点検時において、溝部９内に捕獲された線状異物７が清掃されているか、あるいは除去されているかを確認することが困難である。
【００１４】
また、この絶縁上の危険因子である線状異物７が溝部９により捕獲されても、金属容器１内から除去されないといった問題が生じていた。さらに、長尺である高電圧導体２に溝部９を設けるための加工や溶接を行うことは困難であり、かつ高いコストを要してしまう。
【００１５】
本発明は、上記課題を解消するために提案されたものであって、その目的は、線状異物の動きを抑制可能で、かつ当該線状異物を効率よく除去可能なトラップ装置により絶縁信頼性の向上を図った直流ガス絶縁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、金属容器内に高電圧導体を絶縁スぺ−サを用いて支持配置すると共に当該金属容器内に絶縁ガスを封入した直流ガス絶縁装置において、前記高電圧導体の一部に溝部を設け、当該溝部を設けた前記高電圧導体の一部が着脱可能であることを特徴とする。
【００１７】
また、以下の点も本発明の一態様である。本発明には、着脱可能な前記高電圧導体の一部に溝部を含む凹部が設けられ、前記溝部は、前記高電圧導体と略同径のシールドを当該凹部にその両端に間隙を設けて配置することで形成されることを特徴とする。
【００１８】
以上のような本発明によれば、高電圧導体とシールドとにより形成された溝部により、金属容器中を動き廻る線状異物の動きを抑制することができ、絶縁信頼性を向上可能な直流ガス絶縁装置を容易かつ安価に提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明によれば、高電圧導体に溝部を設けることにより、万一金属容器内に線状異物が存在する場合であっても、本装置の運転状態では線状異物は溝部にトラップされるので清浄状態が保持される。これにより、運転中の本装置において、高電圧導体に高電圧のサージが印加されることで線状異物による耐電圧性能の低下を引き起こすことはなく、また線状異物などの不測の事態に対しても本装置の信頼性を維持することができる。
【００２０】
また、高電圧導体の溝部の形成については、上記構造を有するシールドを取り付ける構成とするため、容易かつ安価に製作することが可能となる。さらに、この溝部による異物トラップ機能とベローズによる母線の着脱機能とを併せ持つことにより、高信頼性の直流ガス絶縁装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［１．本実施形態］
［１．１．構成］
［第１の実施例］
次に、本実施形態に係る第１の実施例の構成について直流ガス絶縁装置中のガス絶縁母線の構成図である図１を参照して、以下に説明する。
【００２２】
図１の通り、円筒状の金属容器１内には、大別すると高電圧導体２０と絶縁スペーサ３が配置されており、この絶縁スペーサ３は、当該金属用器１の中心軸方向に配設された高電圧導体２０を当該軸に沿って支持する態様でこの金属容器１の両端に設置されている。ここで、高電圧導体２は、分割高電圧導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのように軸方向に３分割されており、それぞれの導体の接合部はボルトによって締結されている。
【００２３】
図２は分割された高電圧導体２０ｂの断面図であり、高電圧導体２０ｂの周囲にシールド２０ｅがボルトによって取り付けられている。具体的には、断面がＨ型をした高電圧導体２０ｂの凹部に側面が略半円状のシールド２０ｅが設置され電気的に接続されている。なお、このシールド２０ｅの側面は高電圧導体２０ｂと略同径であり、このシールド２０ｅを高電圧導体２０ｂの凹部に取り付けることで、シールド２０ｅの両脇に当該高電圧導体２０ｂの円周方向に向かって１ｍｍ以上の溝部ｄ１を設ける構成となっている。
【００２４】
［第２の実施例］
次に、本実施形態に係る第２の実施例の構成について図３を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図３の通り、上記第１の実施例と同様に、高電圧導体２１は、高電圧導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのように金属容器１の軸方向に３分割されており、それぞれの導体の接合部はボルトによって締結されている。
【００２５】
図４は分割された高電圧導体２０ｂの断面図であり、この高電圧導体２０ｂの凹部には、側面が略半円状で内部に空隙を有するシールド２１ｅが取り付けられ、電気的に接続されている。なお、このシールド２１ｅの側面は高電圧導体２０ｂと略同径であり、高電圧導体２０ｂの凹部を内部に空隙を有する当該シールド２１ｅが覆うような態様で配設されている。
【００２６】
この略半円状で空隙を有するシールド２１ｅを取り付けることにより、高電圧導体２０ｂの円周方向に向かって１ｍｍ以上の溝部ｄ２が、そして当該高電圧導体２０ｂの軸方向に１ｍｍ以上の溝部であるｄ３が設けられる。
【００２７】
［１．２．作用］
次に上記構成に基づく直流ガス絶縁装置の本実施形態に係る作用を図５を参照して以下に詳述する。なお、実施例（２）に係る構成、すなわち側面が略半円状で空隙を有するシールド２１ｅを配設することにより溝部ｄ２及びｄ３を設けた構成に基づいて本実施形態の作用を説明する。
【００２８】
まず、図５の通り、線状異物７が金属容器１内面に付着している状況“Ａ”や当該金属容器１内に浮遊している状況“Ｂ”の場合を考えると、静電浮上力ＦＬは、従来技術において示した図９のケースと同様に、上記［数１］、［数２］で表すことができる。そして、この静電浮上力ＦＬにより浮上した線状異物７は、一旦、高電圧導体２の表面を動き廻る（“Ｃ”の状態）。
【００２９】
なお、この線状異物７は高電圧導体２との衝突角度がランダムであるため、当該高電圧導体２の円周方向や軸方向に複雑に動き廻ることになる。これにより、動き廻る線状異物７は、高電圧導体２の凹部に設置したシールド２１ｅと当該高電圧導体２と間に設けた溝部ｄ２に到達する。
【００３０】
そして、この線状異物７は、高電圧導体２の静電力及び放電による作用により溝部ｄ２に入り込み、シールド２１ｅ内の空隙にトラップされる。なお、溝部ｄ２では、静電力が作用しないので無力化状態となり、この線状異物７はシールド２１ｅ内にトラップされることとなる。
【００３１】
以上のような本実施形態によれば、上記溝部を通じてシールド２１ｅ内の空隙にこの線状異物７をトラップするので、当該線状異物７が高電圧導体２の表面付近において動き廻る浮遊動作を抑制し、またシールド２１ｅ内にトラップした線状異物７を当該シールド２１ｅを取り外すことにより容易に清掃・除去することが可能となる。
【００３２】
［２．他の実施形態］
（ａ）なお、本発明は上記実施形態に限定されず、図６に示すようなマンホール１０を金属容器１の底部に備えた実施形態も包含する。以下、当該実施形態について、ガス絶縁母線の構成図である図６を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３３】
図６の通り、金属容器１の底部でかつ、高電圧導体２０ｂとシールド２１ｅとの間に設けられた溝部ｄ２の下にはマンホール１０が形成されている。これにより、溝部ｄ２を介してシールド２１ｅ内の空隙にトラップされた線状異物７が落下する場合や、シールド２１ｅを取り外して線状異物７を清掃・除去する際に当該線状異物７が散在する場合であっても、このマンホール１０に線状異物７を捕らえることができる。そのため、当該線状異物７を清掃・除去する作業効率が上昇し、また本装置における絶縁特性の低下を防止することができる。
【００３４】
また、本装置の運転電圧の停止時において、何らかの機械的衝撃により溝部ｄ２にトラップされていた線状異物７が落下する場合には、この形成したマンホール１０に収集されることとなる。なお、この収集された線状異物７は、運転再開後であってもマンホール１０底面の電界が弱いため無力化する。
【００３５】
（ｂ）また、本発明は、上記実施形態に限定されず、伸縮可能なベローズを金属容器に備えた図７に示すガス絶縁母線の構成を有する実施形態も包含する。以下、当該実施形態について、図７を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３６】
本実施形態では、図７に示されるように、図６と同様のマンホール１０を金属容器１の底部かつ高電圧導体２０ｂに設けられた溝部ｄ２の下部に形成する他、金属容器１の軸方向に伸縮可能なべローズ１１が当該金属容器１に設置されている。また、高電圧導体２は、上記実施例１〜３と同様に、分割された高電圧導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃから構成されており、それぞれの導体はボルトで締結されている。
【００３７】
つまり、高電圧導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃは分割導体構造であるので取り外しが可能であるだけでなく、べローズ１１を圧縮することで絶縁母線である金属容器１の取り外しも可能となる。すなわち、図７の構成によれば、線状異物７のトラップ機能と絶縁母線の着脱機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の直流ガス絶縁装置の実施例（１）に係るガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図２】本発明の直流ガス絶縁装置の実施例（１）に係る溝付き高電圧導体の断面図
【図３】本発明の直流ガス絶縁装置の実施例（２）に係るガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図４】本発明の直流ガス絶縁装置の実施例（２）に係る溝付き高電圧導体の断面図
【図５】本発明の直流ガス絶縁装置内における線状異物の動きを示す図
【図６】本発明の他の実施形態に係る直流ガス絶縁装置のマンホールを備えたガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図７】本発明の他の実施形態に係る直流ガス絶縁装置のベローズを備えたガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図８】従来の直流ガス絶縁装置のガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図９】従来の直流ガス絶縁装置内における線状異物の動きを示す図
【図１０】従来の直流ガス絶縁装置に係り絶縁皮膜を有するガス絶縁母線の構成を示す断面図
【図１１】従来の直流ガス絶縁装置に係り線状異物トラップ装置を有するガス絶縁母線の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００３９】
１…金属容器
２…高電圧導体
３…絶縁スペーサ
４…高電圧電極
５…バネ機構
６…ＳＦ６ガス
７…線状異物
８…絶縁被膜
９…溝部
１０…マンホール
１１…ベローズ
２０…高電圧導体
２０ａ〜２０ｃ…分割高電圧導体
２０ｅ…シールド
２１…高電圧導体
２１ｅ…シールド
ｄ１〜ｄ３…溝部
【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】
2008259388.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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