(57)【特許請求の範囲】
【請求項１５】
内部に絶縁ガスを封入した金属容器と、
前記金属容器に収納された導電性の導体と、
前記金属容器と前記導体とを絶縁して支持する絶縁支持物と、
前記導体の一部の下方に設置された金属異物捕獲部と、
を備え、
前記導体は、
直線状に延びた第１部分と、
前記第１部分に比べて細い第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との境界部に設けられ、前記第１部分から前記第２部分に向けて進むに従い前記導体の長手方向の中心線に対する傾き具合が徐々に大きくなりながら細くなる第１丸み部と、
前記第２部分に対して前記第１部分とは反対側に位置し、前記第２部分に比べて太い第３部分と、
前記第３部分と前記第２部分との境界部に設けられ、前記第３部分から前記第２部分に向けて進むに従い前記導体の長手方向の中心線に対する傾き具合が徐々に大きくなりながら細くなる第２丸み部と、
を有し、
前記第１部分および前記第１丸み部は、
前記第２部分に対して前記金属容器の内部の中央部側に配置され、
前記第３部分および前記第２丸み部は、
前記第２部分に対して前記絶縁支持物側に配置され、
前記第１丸み部の曲率半径は、前記第２丸み部の曲率半径よりも大きく、
前記金属異物捕獲部は、
前記第２部分、前記第１丸み部、および第２丸み部の下方に設置された、ガス絶縁開閉装置。
【請求項１６】
前記金属異物捕獲部は、
前記導体に対する距離が前記導体と前記金属容器の内周面との間の距離よりも大きい位置に設けられた筒部と、前記筒部の下方を塞ぐ底部とを含む、
請求項１５に記載したガス絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置およびガス絶縁開閉装置内の金属異物捕獲方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、図１６に示すような接地電位の密閉された金属容器１の内部に絶縁ガス２が高圧充填され、当該金属容器１内に高電圧導体４およびこの高電圧導体４を支持する円錐形状の絶縁支持物３が設けられたガス絶縁開閉装置がある。【０００３】
ガス絶縁開閉装置において、コスト低減や環境負荷低減のため、絶縁設計の最適化や機器の一層の縮小化が推進されている。その際懸念される問題の１つに、金属容器１内部に存在する金属異物８がある。金属異物８が金属容器１内でクーロン力を受け浮上すると、金属異物８により形成される不平等電界により、機器の絶縁性能が低下する。このため、万一金属容器１内に有害な金属異物８が存在した場合は、運転前にその金属異物８を取り除く必要がある。その方法の一つとして、金属異物８が金属容器１内でクーロン力を受け浮上し高電圧導体４に達して高電圧導体４近傍を動き回るファイアフライ状態において、金属異物８を高電圧導体の高電界部である傾斜部角部４０ａに集めた後、印加電圧を低下
または停止して金属異物を金属異物誘引部へ落下させ捕獲する方法が従来用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５３５４８号公報
【特許文献２】特開平９−９８５２６号公報
【特許文献３】特開平１０−３２２８６５号公報
【特許文献４】特開２００８−２５９３８８号公報
【特許文献５】特開昭５８−１１１２０３号公報
【特許文献６】特開２０１０−２０７０４７号公報
【特許文献７】特開２０１０−９３８７３号公報
【特許文献８】特開平８−２３７８３６号公報
【特許文献９】特開２０１３−１７６２７５号公報
【特許文献１０】特開２０１４−０１７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、機器縮小化の制約要因となっている有害な金属異物をより効率的に捕獲することが期待されている。
そこで、本発明は、機器縮小化の制約要因となっている有害な金属異物をより効率的に捕獲することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のガス絶縁開閉装置は、内部に絶縁ガスを封入した金属容器と、前記金属容器に収納された導電性の導体と、前記金属容器と前記導体とを絶縁して支持する絶縁支持物と、前記導体に設けられた金属異物誘引部と、前記金属異物誘引部の鉛直方向下部に設置された金属異物捕獲部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図２】第２の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図３】第３の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図４】第４の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図５】第５の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図６】第６の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図７】第７の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図８】第８の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図９】第９の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図１０】第１図の金属異物の挙動を説明する図
【図１１】第１０の実施形態を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図１２】第１０の実施形態での金属異物の挙動を説明する図。
【図１３】第１０の実施形態での金属異物の挙動を説明する図。
【図１４】導体の電界値と金属異物の状態との関係を説明する図。
【図１５】第１０の実施形態の変形例を示すガス絶縁開閉装置の断面図。
【図１６】従来のガス絶縁開閉装置の一構成例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
（構成）
本実施形態のガス絶縁開閉装置は、図１に示すように接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。金属異物捕獲部１０の上部に位置する高電圧導体４には、局所的な高電界部を有する金属異物誘引部４０ａが絶縁支持物３の近傍に設けられている。
【００１０】
金属異物捕獲部１０は、設置時に図１において図面下向きに重力が働いていると定義した場合に、上記金属異物誘引部４０ａの鉛直方向下方の近傍に設けられている。なお、製造時や保管時には金属容器１の底面部分に金属異物捕獲部１０がない場合がある。
【００１１】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００１２】
ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に直流電圧を印加する。この直流電圧の印加により発生したクーロン力により金属容器１内の金属異物８を起立および（または）浮上させる。
【００１３】
高電圧導体４付近まで浮上した金属異物８は、部分放電や周囲の絶縁ガス２の電離の影響で帯電電荷量を時々刻々と変化させ、それに応じたクーロン力Ｆｑを受けながら高電圧導体４近傍を、高電圧導体４の半径方向に主に動く。
【００１４】
この際、金属異物８は、高電圧導体４や周囲の絶縁ガス２と電荷のやり取りを行っており、高電圧導体４に引き寄せられる向きに動く場合と、反発する向きに動く場合がある。この金属異物８が高電圧導体４に引き寄せられる向きに動く場合と、反発する向きに動く場合では金属異物８の帯電の仕方は逆であると考えられる。
【００１５】
次に高電圧導体４に直流電流を流すことにより金属異物８を長尺母線の軸方向に動かす。
【００１６】
直流電流を流すことにより金属異物８の帯電電荷量と運動速度に比例してローレンツ力Ｆｌは運動する金属異物８の向きに依らず一方向に発生するため、金属異物８を長尺母線の軸方向に動かすことができる。
【００１７】
上述したように金属異物８を金属異物誘引部４０ａへ誘引した後に、高電圧導体４に印加した直流電圧を低下、もしくは停止させると、自重により金属異物８は金属異物誘引部４０ａの下方に配置された金属異物捕獲部１０に落下、捕獲される。再び電圧を印加しても金属異物捕獲部１０の電界強度は十分小さいため捕獲された金属異物８が金属異物捕獲
部１０の外へ移動する可能性は低く、絶縁的に無害化することが可能となる。
【００１８】
（効果）
ここで、比較例として、長尺母線の軸方向に金属異物８を積極的に動かす力が存在しない場合について考える。金属容器内部に存在し、主に半径方向の電界によるクーロン力により起立および（または）浮上した後、高電圧導体近傍で充放電を繰り返しながら高電圧導体表面を纏わりつくように運動するファイアフライと呼ばれる状態となった金属異物は、主に半径方向の電界によるクーロン力の影響を強く受けるため、高電圧導体半径方向に主に動くこととなる。したがって、高電圧導体に電圧を印加するだけでは長尺母線の軸方向に金属異物を積極的に動かす力は存在しないため、特に金属異物誘引部や金属異物捕獲部から離れた場所に存在する金属異物を効率よく集めることは難しく、金属異物を完全に捕獲することは困難な場合がある。
一方で、本実施形態のように、運転前に金属異物８を長尺母線の軸方向に動かすことで、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００１９】
（第２の実施形態）
（構成）
次に図２を参照して、第２の実施の形態について説明する。
【００２０】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。また、金属容器１には、複数のガス補給口５が設けられている。金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。金属異物捕獲部１０の上方に位置する高電圧導体４には、局所的な高電界部を有する金属異物誘引部４０ａが絶縁支持物３の近傍に設けられている。
【００２１】
例えば、複数のガス補給口５のうち少なくとも一つのガス補給口は、前記金属容器１内の図面下半分の位置に設けられ、別の一つは、これと対向する金属容器１内の図面上部位置に設置される。その他、このような配置関係に限らず２つ以上のガス補給口５の位置は、金属異物８を金属異物捕獲部１０に導くガス流を生み出す各種配置関係に代えることが
できる。
【００２２】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００２３】
ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に直流電圧を印加するとクーロン力により金属容器１内の金属異物８は起立および（または）浮上する。高電圧導体４付近まで浮上した金属異物８は、部分放電や周囲の絶縁ガス２の電離の影響で帯電電荷量を時々刻々と変化させ、それに応じたクーロン力Ｆｑを受けながら高電圧導体４近傍を高電圧導体４の半径方向に主に動く。その際、金属異物誘引部４０ａから遠い風上のガス補給口５より金属異物誘引部４０ａに近い風下のガス補給口５へ絶縁ガス２を送ることで、金属異物８に長尺母線軸方向のガス流を加えることができる。これにより風下に位置する金属異物誘引部４０ａへ金属異物８を誘引した後、高電圧導体４に印加した直流電圧を低下、もしくは停止させると、自重により金属異物８は、金属異物誘引部４０ａの下方に配置された金属異物捕獲部１０に落下、捕獲される。再び電圧を印加しても金属異物捕獲部１０の電界強度は十分小さいため捕獲された金属異物８が金属異物捕獲部１０の外へ移動する可能性は低く、絶縁的に無害化することが可能となる。
【００２４】
（効果）
このように、金属異物８を誘引したい方向にガス流を生じさせるようにガス補給口５を設けることにより、金属異物８のより効率的な捕獲を可能にし、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００２５】
（第３の実施形態）
（構成）
次に図３を参照して、第３の実施の形態について説明する。
【００２６】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、円筒形状の高電圧導体４が支持されている。この高電圧導体４外周の地側の曲率は、高電圧導体４の軸方向に沿って徐々に大きくなり、その終端には局所的な高電界部を有す金属異物誘引部４０ａが絶縁支持物３の近傍に設けられている。本実施形態における高電圧導体４は、図３における断面図Ａ−Ａに示すほぼ新円の形状から断面図Ｂ−Ｂおよび断面図Ｃ−Ｃに示すような地側の半円の曲率を変えた形状としている。また金属異物誘引部４０ａの下部に位置する金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。
【００２７】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００２８】
ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に直流電圧を印加するとクーロン力により金属容器１内の金属異物８は起立および（または）浮上する。高電圧導体４付近まで浮上した金属異物８は、部分放電や周囲の絶縁ガス２の電離の影響で帯電電荷量を時々刻々と変化させ、それに応じたクーロン力Ｆｑを受けながら高電圧導体４近傍を高電圧導体４の半径方向に主に動く。その際、高電圧導体４の表面電界の大きさが高電圧導体４の軸方向に傾斜している影響で、金属異物８は高電圧導体４の半径方向に動きながらも、高電圧導体４の表面電界の高い方へ徐々に誘引され、やがて電界傾斜の終端に設けられた金属異物誘引部４０ａに誘引される。その後、高電圧導体４に印加した直流電圧
を低下、もしくは停止すると、自重により金属異物８は金属異物誘引部４０ａの下方に配置された金属異物捕獲部１０に落下、捕獲される。再び電圧を印加しても金属異物捕獲部１０の電界強度は十分小さいため捕獲された金属異物８が金属異物捕獲部１０の外へ移動する可能性は低く、絶縁的に無害化することが可能となる。
【００２９】
（効果）
このように、外周の地側にあたる箇所の曲率を徐々に大きくした通電用の高電圧導体４を用いることにより、金属異物誘引部４０ａに至るまで長尺母線軸方向に沿って電界を徐々に大きくし、高電圧導体４表面に設けた軸方向の電界傾斜に沿って高電圧導体表面電界の高い方へ誘導することで、金属異物８のより効率的な捕獲を可能にし、絶縁面での信頼
性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００３０】
（第４の実施形態）
（構成）
次に図４を参照して、第４の実施の形態について説明する。図１〜図３と同一の構成要素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３１】
本実施形態における金属誘引穴４０ｂは、第１の実施形態乃至第３の実施形態に記載した金属誘引部４０ａに代えて、図４内の断面図Ａ−Ａに示すような穴形状をしている。この金属誘引穴４０ｂは、高電圧導体４の金属異物捕獲部１０の上部に位置する部位に１つ又は複数設けられている。
【００３２】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００３３】
金属異物誘引穴４０ｂの周辺を高電界とすることで近づいてきた金属異物８を金属異物誘引穴４０ｂ周辺に留めると同時に、金属異物誘引穴４０ｂの中央付近は低電界となるため、金属異物誘引穴４０ｂの中央部に近づいてきた金属異物８を、電圧を印加した状態で金属異物捕獲部１０へ落下、もしくは金属異物誘引穴４０ｂ内部に捕獲する。
【００３４】
（効果）
このように、金属異物誘引部を穴という製造しやすい構造とすることで、機器の加工コスト低減が可能となり、また金属異物誘引穴４０ｂ近傍に誘引された有害な金属異物８は、印加電圧を低下または停止することで金属異物捕獲部１０へ落下することで無害化されるだけでなく、金属異物誘引穴４０ｂの中央部近傍では、電圧を印加した状態でも金属異
物捕獲部１０へ落下、もしくは金属異物誘引穴４０ｂの内部へ入り、封じ込められることでも無害化される。これにより、より効率的な捕獲を可能とし、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００３５】
（第５の実施形態）
（構成）
次に図５を参照して、第５の実施の形態について説明する。図１〜図３と同一の構成要素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３６】
本実施形態における金属誘引溝４０ｃは、第１の実施形態乃至第３の実施形態に記載した金属誘引部４０ａに代えて、図５に示すような半円筒状の溝形状をしている。この金属異物誘引溝４０ｃは、高電圧導体４の金属異物捕獲部１０の上部に位置する部位に設けられている。
【００３７】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００３８】
金属異物誘引溝４０ｃの周辺を高電界とすることで、近づいてきた金属異物８を金属異物誘引溝４０ｃ周辺に留めると同時に、金属異物誘引溝４０ｃの中央付近は低電界となるため、金属異物誘引溝４０ｃの中央部に近づいてきた金属異物８を、電圧を印加した状態で金属異物捕獲部１０へ落下させる。
【００３９】
（効果）
このように、金属異物誘引部を溝という製造しやすい構造とすることで、機器の加工コスト低減が可能となり、また金属異物誘引溝４０ｃ近傍に誘引された有害な金属異物８は、印加電圧を低下または停止することで金属異物捕獲部１０へ落下し捕獲されるだけでなく、金属異物誘引溝４０ｃの中央部近傍では、電圧を印加した状態でも金属異物捕獲部１０へ落下し捕獲されることで、より短時間でのより効率的な捕獲を可能とすることができ、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００４０】
（第６の実施形態）
（構成）
次に図６を参照して、第６の実施の形態について説明する。
【００４１】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。
【００４２】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００４３】
本実施形態のガス絶縁開閉装置では、運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に交流電圧もしくは正極性直流電圧を印加する。高電圧導体４に交流電圧もしくは正極性直流電圧を印加することにより、クーロン力により金属容器１内の金属異物８は起立および（または）浮上し、クロッシング状態となる。金属容器１内を金属異物８が不規則に高電圧導
体４と金属容器１の間を高速で往復運動する状態が継続するため金属異物８は効率的に金属容器１の底面に設けた金属異物捕獲部１０に捕獲される。
【００４４】
（効果）
このように、運転前に金属異物８に、速度が速く不規則な往復運動を継続させることで、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００４５】
（第７の実施形態）
（構成）
次に図７を参照して、第７の実施の形態について説明する。
【００４６】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。金属異物捕獲部１０底面には、挿入口６が設けられている。挿入口６は、気密及び絶縁被覆されている。金属異物捕獲部１０には、先端部に広がりをもつ金属異物捕獲棒７が、その先端部の電界が周囲の金属容器１の表面電界より高くならないよう通常は（試験時以外は）格納されている。広がりをもつ先端部に繋がる棒部は、挿入口６より外部に繋がっており、外部よりこの金属異物捕獲棒７に電圧を印加できる構成となっている。
【００４７】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００４８】
本実施形態のガス絶縁開閉装置では、運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、外部に繋がっている金属異物捕獲棒７の棒部を金属容器１の内部へ押し込むことで、金属異物捕獲棒７の先端部を金属異物捕獲部１０から高電圧導体４へ近づけた後、金属異物捕獲棒７に直流電圧を印加する。これにより金属容器１内の金属異物８はクーロン力を受け起立および（または）浮上し、金属異物捕獲棒７に誘引された後に金属異物捕獲棒７に印加した直流電圧を低下、もしくは停止すると、自重により金属異物８は金属異物捕獲棒７の下方に配置された金属異物捕獲部１０に落下、捕獲される。その後、金属異物捕獲棒７の棒部を外部より引っ張り、金属異物捕獲部１０内に再び格納する。
【００４９】
（効果）
このように、運転前に金属異物８を金属異物捕獲棒７を用いて集めることで、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００５０】
また、金属異物捕獲棒７の出し入れの際に金属異物８が発生したとしても、金属異物捕獲部１０の電界強度は十分小さいため、それらは絶縁的に無害化される。
【００５１】
（第８の実施形態）
（構成）
次に図８を参照して、第８の実施の形態について説明する。
【００５２】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられ、当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。
【００５３】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００５４】
ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に直流電圧を印加すると、クーロン力により金属容器１内の金属異物８は起立および（または）浮上し、ファイアフライ状態となる。この状態において、高電圧導体４にインパルス電圧を重畳して、絶縁破壊を生じさせることで、ファイアフライ状態にあった金属異物８は高温となり、溶解および（または）気化することで消滅、もしくは、機器の絶縁性能上無害とみなせる程度に小さくする。
【００５５】
（効果）
このように、運転前に金属異物８にインパルス電圧による高エネルギーを注入することで、金属異物８をより効率的に消滅もしくは絶縁性能上無害化でき、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００５６】
（第９の実施形態）
（構成）
次に図９を参照して、第９の実施の形態について説明する。
【００５７】
本実施形態のガス絶縁開放装置は、接地電位の密閉された金属容器１の内部には絶縁ガス２が高圧充填されており、金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が支持されている。また、金属容器１には、複数のガス補給口５が設けられている。金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。
【００５８】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００５９】
ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験および現地試験の少なくとも一方において、高電圧導体４に交流電圧もしくは正極性直流電圧を印加すると、クーロン力により金属容器１内の金属異物８は起立および（または）浮上し、クロッシング状態となる。その際、金属異物捕獲部１０から遠い風上のガス補給口５より金属異物捕獲部１０に近い風下のガス補給口５へ絶縁ガス２を送ることで、金属異物８に長尺母線軸方向のガス流を加えることができる。これにより、金属容器１内の有害な金属異物８は高電圧導体４と金属容器１の間を不規則に高速で往復運動しながらも、風下に向かう力を受けるため、風下に位置する金属異物捕獲部１０へ捕獲される。再び電圧を印加しても金属異物捕獲部１０の電界強度は十分小さいため捕獲された金属異物８が金属異物捕獲部１０の外へ移動することは無く、絶縁的に無害化される。
【００６０】
（効果）
このように、運転前に金属異物８をクロッシング状態とし、ガス流で一方向へ向かう力を加えることで、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００６１】
（第１０の実施形態）
（構成）
次に図１１〜図１５を参照して、第１０の実施の形態について説明する。
【００６２】
本実施形態のガス絶縁開放装置（例えば直流用ガス絶縁開放装置）では、接地電位の密閉された金属容器１の内部に絶縁ガス２が高圧充填されている。絶縁ガス２は、例えばＳＦ６ガスであるが、それ以外のガス、例えば自然由来ガスである空気、二酸化炭素、酸素、窒素およびそれらの混合ガスであってもよい。通電用の高電圧導体４は、金属容器１に収納されている。金属容器１には円錐形状の絶縁支持物３が設けられている。当該円錐形状の絶縁支持物３により、高電圧導体４が絶縁支持されている。また、金属容器１の底面には、金属異物捕獲部１０が設けられている。
【００６３】
図１１に示すように、本実施形態では、高電圧導体４は、第１部分４１と、第２部分４２と、第３部分４３と、第１丸み部４４と、第２丸み部４５とを有する。
【００６４】
第１部分４１は、高電圧導体４の軸方向に直線状に延びており、高電圧導体４の主部を形成している。第１部分４１は、例えば、金属容器１の軸方向（高電圧導体４の長手方向）において、金属容器１の内部の中央部の両側に亘って延びている。
【００６５】
第２部分４２は、第１部分４１と、絶縁支持物３により支持された高電圧導体４の端部との間に設けられている。第２部分４２は、第１部分４１に比べて細い。例えば、第２部分４２の太さは、第１部分４１の太さの８０％〜９５％である。第２部分４２は、例えば、高電圧導体４の軸方向に直線状に延びた直線部４２ａを含む。第２部分４２の長さは、１０ｍｍ〜４０ｍｍである。第２部分４２は、金属容器１の軸方向において、第１部分４１に比べて短い。
【００６６】
第３部分４３は、第２部分４２に対して、第１部分４１とは反対側に位置する。第３部分４３は、第１部分４１および第２部分４２に比べて、絶縁支持物３の近くに位置する。第３部分４３は、例えば、第１部分４１と略同じ太さを有する。言い換えると、第３部分４３は、第２部分４２に比べて太い。
【００６７】
第１丸み部４４は、第１部分４１と第２部分４２との境界部に設けられている。第１丸み部４４は、第１部分４１に隣接して設けられている。言い換えると、第１丸み部４４は、第１部分４１から第２部分４２に向かう小径化の切り替わり部分（小径化の始まり部分）に設けられている。第１丸み部４４は、第１部分４１に滑らかに繋がっている。第１丸み部４４は、第１部分４１から第２部分４２に向けて進むに従い、高電圧導体４の中心軸（長手方向の中心線）Ｃに対する傾き具合（曲がり具合）が徐々に大きくなりながら細くなる。言い換えると、第１丸み部４４は、第１部分４１から第２部分４２に向けて進むに従い太さの変化率が徐々に大きくなりながら細くなる。なお、「太さの変化率」とは、第１部分４１から第２部分４２に向けて単位距離進んだ場合における太さの変化量である。すなわち、第１丸み部４４は、フィレットにより形成されている。第１丸み部４４は、高電圧導体４の長手方向に沿う断面において、高電圧導体４の中心軸Ｃから離れる方向に向いて凸となる円弧状の断面形状を有する。本実施形態では、第１丸み部４４は、第１部分４１と第２部分４２との間に亘って設けられ、第１部分４１と第２部分４２とを接続している。第１丸み部４４の曲率半径（フィレット値）Ｒ１は、例えば、１０ｍｍから４００ｍｍの間で設定される。
【００６８】
第２丸み部４５は、第３部分４３と第２部分４２との境界部に設けられている。第２丸み部４５は、第３部分４３に隣接して設けられている。言い換えると、第２丸み部４５は、第３部分４３から第２部分４２に向かう小径化の切り替わり部分（小径化の始まり部分）に設けられている。第２丸み部４５は、第３部分４３に滑らかに繋がっている。第２丸み部４５は、第３部分４３から第２部分４２に向けて進むに従い、高電圧導体４の中心軸Ｃに対する傾き具合（曲がり具合）が徐々に大きくなりながら細くなる。言い換えると、第２丸み部４５は、第３部分４３から第２部分４２に向けて進むに従い太さの変化率が徐々に大きくなりながら細くなる。すなわち、第２丸み部４５は、フィレットにより形成されている。第２丸み部４５は、高電圧導体４の長手方向に沿う断面において、高電圧導体４の中心軸Ｃから離れる方向に向いて凸となる円弧状の断面形状を有する。本実施形態では、第２丸み部４５は、第３部分４３と第２部分４２との間に亘って設けられ、第３部分４３と第２部分４２とを接続している。第２丸み部４５の曲率半径（フィレット値）Ｒ２は、例えば、１０ｍｍから４００ｍｍの間で設定される。
【００６９】
図１１に示すように、第１部分４１および第１丸み部４４は、第２部分４２に対して、金属容器１の内部の中央部側に配置されている。一方で、第３部分４３および第２丸み部４５は、第２部分４２に対して、絶縁支持物３側に配置されている。そして、第１丸み部４４の曲率半径（フィレット値）Ｒ１は、第２丸み部４５の曲率半径（フィレット値）Ｒ２よりも大きい。すなわち、第１丸み部４４は、第２丸み部４５に比べて緩やかな円弧状である。別の観点では、金属容器１の軸方向における第１丸み部４４の長さＬ１は、金属容器１の軸方向における第２丸み部４５の長さＬ２よりも長い。本実施形態では、高電圧導体４の第２部分４２、第１丸み部４４、および第２丸み部４５により、高電圧側異物トラップ９の一例が形成されている。高電圧側異物トラップ９は、金属容器１の内部の中央部に対してよりも、絶縁支持物３の近くに位置する。
【００７０】
ここで、高電圧導体４の一例についてさらに詳しく説明する。
高電圧導体４は、互いに溶接などによって接合された第１部材４０１、第２部材４０２、および第３部材４０３を含む。第１部材４０１は、上述の第１部分４１の一部を形成している。第１部材４０１は、円筒状に形成され、内部が中空のパイプ部材である。第２部材４０２は、上述の第１部分４１の別の一部、第２部分４２、第３部分４３、第１丸み部４４、および第２丸み部４５を形成している。第２部分４２は、中実に形成されている。これにより、第１部分４１に比べて細くなる第２部分４２においても、十分な機械的強度が確保されている。第３部材４０３は、高電圧導体４の端部を形成しており、高電圧導体４同士を接続する接続部（接触子）４０４に接続されている。
【００７１】
また、第２部材４０２は、第３部材４０３に面する端部に、凹部４０２ｒを有する。凹部４０２ｒは、第３部材４０３から離れる方向に窪んでいる。これにより、第２部材４０２は、第１端面４０２ａと、第２端面４０２ｂとを有する。第１端面４０２ａは、凹部４０２ｒを外れた位置に形成されている。第２端面４０２ｂは、凹部４０２ｒの底面である。第２端面４０２ｂは、第１端面４０２ａに比べて、第１部材４０１の近くに位置する。
【００７２】
一方で、第３部材４０３は、第２部材４０２に面する端部に、凸部４０３ｐを有する。凸部４０３ｐは、第２部材４０２に向けて突出しており、第２部材４０２の凹部４０２ｒに挿入される。これにより、第３部材４０３は、第１端面４０３ａと、第２端面４０３ｂとを有する。第１端面４０３ａは、凸部４０３ｐを外れた位置に形成され、第２部材４０２の第１端面４０２ａに面する。第２端面４０３ｂは、凸部４０３ｐの先端面であり、第２部材４０２の第２端面４０２ｂに面する。第２端面４０３ｂは、第１端面４０３ａに比べて、第１部材４０１の近くに位置する。
【００７３】
ここで、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとの間の距離Ｌ３は、第２部材４０２の第２端面４０２ｂと第３部材４０３の第２端面４０３ｂとの間の距離Ｌ４よりも大きい。このため、第２部材４０２と第３部材４０３とを互いに近付ける力が作用した場合、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとが接触するよりも先に、第２部材４０２の第２端面４０２ｂと第３部材４０３の第２端面４０３ｂとが接触する。言い換えると、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとは、接触しないようになっている。
【００７４】
図１１に示すように、金属異物捕獲部１０は、高電圧導体４の第２部分４２、第１丸み部４４、および第２丸み部４５の下方に設置されている。金属異物捕獲部１０は、金属容器１の底面から下方に延びた筒部１０ａと、この筒部１０ａの下方を塞ぐ底部１０ｂとにより形成されている。底部１０ｂは、例えば、筒部１０ａに着脱可能に取り付けられる蓋である。筒部１０ａおよび底部１０ｂは、高電圧導体４に対する距離が高電圧導体４と金属容器１の内周面との間の距離（例えば、高電圧導体４の第１部分４１と金属容器１の内周面との間の距離）よりも大きな位置に設けられている。金属異物捕獲部１０は、「金属容器側異物トラップ」の一例である。
【００７５】
（作用）
次に、本実施形態のガス絶縁開閉装置の作用について説明する。
【００７６】
図１２は、高電圧導体４に負極性直流電圧が印加された場合における作用を示す。例えば、ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験、現地試験、およびガス開閉装置の使用時の少なくとも一つにおいて、高電圧導体４に負極性直流電圧を印加すると、金属容器１の底面に存在した金属異物８は、電荷を持ち浮上する。そして、金属異物８は、その後、高電圧導体４に纏わり付くようにランダムに動き回るファイアフライ状態に移行する。高電界部ではファイアフライ状態が維持されやすいため、金属異物８は、電界が高くなる小径化切り替わり部分に留まろうとする。
【００７７】
ここで、図１４に示すように、ファイアフライ状態の維持時間は、高電圧導体４の電界値と極めて強い相関性がある。そこで、本実施形態では、電界が高くなる小径化切り替わり部分に、第１丸み部４４および第２丸み部４５を設けることで、高電圧側異物トラップ９全体として電界値が適切な値（例えば、１．０［ｐ．ｕ．］以下）に設定されている。この場合、金属異物８は、ファイアフライ状態を長時間維持できないため、高電圧側異物トラップ９から下方に落下する。落下した先には、金属異物捕獲部１０が設けられている。この金属異物捕獲部１０の底部１０ｂは、高電圧導体４に対して、高電圧導体４と金属容器１の内周面との間の距離よりも、例えば５ｍｍ以上長い距離を有する箇所に配置されている。このため、金属異物捕獲部１０の内部は、電界が低い。その結果、金属異物捕獲部１０の内部に落下した金属異物８は、再浮上して金属異物捕獲部１０の外部へ飛び出すことはない。金属異物８のこの一連の挙動は、図１２中に挙動軌跡Ａとして示されている。
【００７８】
本実施形態では、第１丸み部４４の曲率半径Ｒ１は、第２丸み部４５の曲率半径Ｒ２よりも大きい。このため、第１丸み部４４には、より大きな電界緩和効果が生まれる。これにより、ファイアフライ状態の継続時間がより短くなる。その結果、より短時間で金属異物８を金属異物捕獲部１０に落下させることができる。すなわち、第２丸み部４５に比べて金属容器１の内部の中央部に近い第１丸み部４４で大きな電界緩和効果が生じると、金属容器１の内部の中央部やその近くに位置してファイアフライ状態となる金属異物８も捕捉しやすくなる。これにより、より効率的に金属容器１内の金属異物８を捕獲することができる。
【００７９】
図１３は、高電圧導体４に正極性直流電圧が印加された場合における作用を示す。例えば、ガス絶縁開閉装置の運転前のルーチン試験、現地試験、およびガス開閉装置の使用時の少なくとも一つにおいて、高電圧導体４に正極性直流電圧を印加すると、負極性直流電圧を印加した場合と同様に、金属容器１の底面に存在した金属異物８は、電荷を持ち浮上する。ただし、正極性直流電圧が印加された場合は、負極性直流電圧が印加された場合と異なり、金属異物８は、高電圧導体４に一度だけ衝突するクロッシング状態となる。金属異物８は、その後、高電圧側異物トラップ９から金属異物捕獲部１０の内部に落下する。この場合も、負極性直流電圧が印加された場合と同様に、金属異物捕獲部１０の内部に落下した金属異物８は、再浮上して金属異物捕獲部１０の外部へ飛び出すことはない。金属異物８のこの一連の挙動は、図１３中に挙動軌跡Ｂとして示されている。
【００８０】
（効果）
ここで比較例として、高電圧導体に負極性直流電圧を印加し、金属異物が高電圧導体近傍まで浮上して高電圧導体に纏わり付くように動き回るファイアフライ状態になった後、金属異物を高電圧導体に設けた開口部などの低電界部で落下させ、その直下に設けた金属異物捕獲部により捕獲する構成について考える。このような構成では、開口部は低電界部になるものの、開口部端部には局所的に高電界部が存在する。このため、金属異物は、開口部端部の高電界部でファイアフライ状態を継続し、金属異物を金属異物捕獲部で捕獲することが困難な場合がある。また、金属異物捕獲部についても、構造が複雑な場合、製造コストの増加が予想される。
【００８１】
一方で、本実施形態の構成によれば、例えば、第１部分４１と第２部分４２との境界部に第１丸み部４４が設けられているため、第２部分４２の近傍で局所的に高電界部が生じることが抑制されている。その結果、高電圧導体４に負極性直流電圧が印加された場合、金属異物８は、高電圧側異物トラップ９により捕獲された後、金属異物捕獲部１０へと落下する。また、高電圧導体４に正極性直流電圧が印加された場合、金属異物８は、高電圧導体４に一度クロッシングした後、金属異物捕獲部１０へと落下する。その後は、高電圧導体４に負極性直流電圧が印加された場合、および高電圧導体４に正極性直流電圧が印加された場合のいずれの場合でも、金属異物８は、金属異物捕獲部１０の外部へ移動しない。これにより、絶縁上有害な金属異物８を無害化することができる。本実施形態では、以上説明したように、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。
【００８２】
また本実施形態では、第２部材４０２と第３部材４０３とを互いに近付ける力が作用した場合、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとが接触するよりも先に、第２部材４０２の第２端面４０２ｂと第３部材４０３の第２端面４０３ｂとが接触する。言い換えると、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとが接触することが抑制されている。これにより、第２部材４０２の第１端面４０２ａと第３部材４０３の第１端面４０３ａとの接触により金属異物８が発生し、その金属異物８が金属容器１内に落下することが抑制されている。一方で、第２部材４０２の第２端面４０２ｂと第３部材４０３の第２端面４０３ｂとが接触して金属異物８が発生することが仮にあっても、その金属異物８は、第２部材４０２の凹部４０２ｒと第３部材４０３の凸部４０３ｐとの間の空間に留まる。このため、第２部材４０２の第２端面４０２ｂと第３部材４０３の第２端面４０３ｂとが接触して生じる金属異物８は、ガス絶縁開放装置に実質的な悪影響は及ぼさない。これにより、より絶縁性に優れたガス絶縁開放装置を提供することができる。
【００８３】
（変形例）
図１５は、第１０の実施形態の変形例のガス絶縁開放装置の高電圧導体４を示す。上述の第１０の実施形態では、第１丸み部４４は、第１部分４１と第２部分４２との間の全領域に亘って設けられている。
【００８４】
一方で、本実施形態では、第１丸み部４４は、第１部分４１と第２部分４２との境界部の一部に設けられている。第１丸み部４４は、第１部分４１に隣接して設けられている。すなわち、第１丸み部４４は、第１部分４１から第２部分４２に向かう小径化の切り替わり部分に設けられている。そして、第１丸み部４４と第２部分４２との間には、高電圧導体４の中心軸Ｃに対する傾きが一定の傾斜部４６が設けられてもよい。
【００８５】
このような構成であっても、第１部分４１と第２部分４２との境界部第１丸み部４４が設けられることで、高電圧導体４において局所的に高電界部が生じることが抑制される。これにより、第１０の実施の形態と同様に、金属異物８をより効率的に捕獲することができるため、絶縁面での信頼性が向上し、機器の縮小化が可能となる。なおこれは、第２丸み部４５に関しても同様である。すなわち、第２丸み部４５は、第３部分４３と第２部分４２との境界部の一部に設けられてもよい。ただし、第１０の実施の形態のように、第１部分４１と第２部分４２との間の全領域に亘って第１丸み部４４および第２丸み部４５が設けられている場合、電界緩和効果が大きく、金属異物８をより効率的に捕獲することができる。
【００８６】
以上説明した第１から第１０の実施の形態について説明したが、これらは互いに組み合わせて適用可能である。例えば、第１０の実施の形態のガス絶縁開放装置に対して、第１から第９の実施の形態で説明された金属異物捕獲方法を適用することもできる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に
含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８８】
１…金属容器
２…絶縁ガス
３…絶縁支持物
４…高電圧導体
５…ガス補給口
６…挿入口
７…金属異物捕獲棒
８…金属異物
１０…金属異物捕獲部
４０ａ…金属異物誘引部
４０ｂ…金属異物誘引穴
４０ｃ…金属異物誘引溝
４１…第１部分
４２…第２部分
４２ａ…直線部
４３…第３部分
４４…第１丸み部
４５…第２丸み部
１０ａ…筒部
１０ｂ…底部
【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】
0006659854.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006659854.tif 000008
【図８】
0006659854.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0006659854.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
0006659854.tif 000015
【図１５】
0006659854.tif 000016
【図１６】
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