(57)【要約】【課題】絶縁性能の低下を抑制しながら小型化を図ることができるガス絶縁機器を得る。【解決手段】金属容器１の内周面１０には、金属容器１の底面に形成され金属容器１の周方向に波状に高さが変化する波状部１０ａが形成され、波状部１０ａには、金属容器１から通電導体２に向かって突の湾曲凸部１ａと、通電導体２から金属容器１に向かって突の湾曲凹部１ｂとが形成され、湾曲凹部１ｂには、導電性異物を捕捉する吸着部材５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ガスを密封した金属容器内に通電導体が配置されたガス絶縁機器であって、
前記金属容器の内周面には、前記金属容器の底面に形成され前記金属容器の周方向に波状に高さが変化する波状部が形成され、
前記波状部には、前記金属容器から前記通電導体に向かって突の湾曲凸部と、前記通電導体から前記金属容器に向かって突の湾曲凹部とが形成され、
前記湾曲凹部には、導電性異物を捕捉する吸着部材が設けられていることを特徴とするガス絶縁機器。
【請求項２】
前記吸着部材は、隣接する２つの前記湾曲凸部の上死点間の幅をＦとし前記吸着部材の塗布幅をＨとしてとき、ＦとＨの関係がＦ＞Ｈとなり、かつ、前記湾曲凹部の下死点付近に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
【請求項３】
前記吸着部材は、その塗布幅が前記湾曲凸部の上死点間の幅の２分の１以下となるように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス絶縁機器。
【請求項４】
前記湾曲凸部の上死点付近から前記湾曲凹部の下死点付近までの高さは、前記ガス絶縁機器の電圧クラスが、大きいほど大きく、かつ、小さいほど小さくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス絶縁機器。
【請求項５】
前記波状部には、前記湾曲凹部が少なくとも３つ設けられ、かつ、前記湾曲凸部がこの湾曲凹部の数に１つ加算した数だけ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス絶縁機器。
【請求項６】
前記湾曲凹部は、前記通電導体を鉛直下方に投影した領域内に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス絶縁機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ガスを密封した金属容器内に通電導体が配置されたガス絶縁機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス絶縁機器は、高電圧が印加される通電導体が金属容器で覆われ、ＳＦ６ガスなどの絶縁ガスが金属容器内に充填される。ガス絶縁機器の組み立て過程においては、金属容器内に金属粉等の導電性異物が侵入する可能性があり、導電性異物が入った状態で通電導体に高電圧が印加されたとき、線状の導電性異物が数Ｈｚの周期で金属容器の内周面と通電導体との間を揺動し、通電導体と接触したときに局部的な高電界が生じて絶縁耐力が著しく低下し、閃絡事故の原因となる。従って、ガス絶縁機器では、その縮小化が進められる一方で、耐電圧低下を引き起こす要因となる導電性異物の捕捉する構造が種々検討されている。
【０００３】
下記特許文献１に代表される従来技術は、高電圧が印加される通電導体が絶縁支持物によって金属容器の中央に配置され、金属容器の内周面にエラストマー絶縁被覆膜を塗布することにより、導電性異物をその表面に付着させて局部的な高電界の発生を抑制するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７５３０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術は、絶縁被覆膜により導電性異物を捕捉することができるものの、線状の導電性異物が絶縁被覆膜に対して直立した状態で付着した場合、直立した導電性異物の先端では電界が集中し、通電導体と導電性異物との間における絶縁性能が低下し、閃絡が発生する可能性があった。従って、上記特許文献１の従来技術では、閃絡を防止するために通電導体と金属容器との間の距離を長くする必要があり、ガス絶縁機器の更なる小型化を図るというニーズに対応することができないという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絶縁性能の低下を抑制しながら小型化を図ることができるガス絶縁機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、絶縁ガスを密封した金属容器内に通電導体が配置されたガス絶縁機器であって、前記金属容器の内周面には、前記金属容器の底面に形成され前記金属容器の周方向に波状に高さが変化する波状部が形成され、前記波状部には、前記金属容器から前記通電導体に向かって突の湾曲凸部と、前記通電導体から前記金属容器に向かって突の湾曲凹部とが形成され、前記湾曲凹部には、導電性異物を捕捉する吸着部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、金属容器内部に形成された波状部の湾曲凹部に吸着部材を塗布し、この吸着部材で異物を捕捉するようにしたので、絶縁性能の低下を抑制しながら小型化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるガス絶縁機器の断面図である。
【図２】図２は、導電性異物先端の電界強度と絶縁破壊電界との関係を説明するための図である。
【図３】図３は、ガス絶縁機器の各部位の相関関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるガス絶縁機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかるガス絶縁機器の断面図である。図１（ａ）は、ガス絶縁機器の全体斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されるａ部拡大図である。ガス絶縁機器は、主たる構成として、ＳＦ６ガスなどの絶縁ガスを密封した金属容器１と、金属容器１内にて絶縁支持された通電導体２と、波状部１０ａとを有して構成されている。
【００１２】
波状部１０ａは、金属容器１の内周面１０において金属容器１の底面に形成され、かつ、金属容器１の周方向に波状に高さが変化するように形成されている。この波状部１０ａは、金属容器１の厚みＣが金属容器１の周方向に変化するように形成されたものであり、波状部１０ａには、金属容器１から通電導体２に向かって突の湾曲凸部１ａと、通電導体２から金属容器１に向かって突の湾曲凹部１ｂとが形成されている。
【００１３】
湾曲凹部１ｂは、例えば通電導体２の上方から下方に投影した面内に位置している。図１の例では、湾曲凹部１ｂが通電導体２の直下に位置し、この湾曲凹部１ｂの両側に湾曲凸部１ａが形成されている。なお、図１に示される金属容器１には、３つの湾曲凹部１ｂと４つの湾曲凸部１ａが形成されているが、湾曲凹部１ｂおよび湾曲凸部１ａの数はこれらに限定されるものではなく、少なくとも１つの湾曲凹部１ｂを含む波状部１０ａが金属容器１の内周面１０に形成されていればよいものとする。
【００１４】
湾曲凹部１ｂの下死点付近から金属容器１の外周面１１までの距離（厚み）は、金属容器１の厚みＣ（波状部１０ａが形成されていない部分）と略同じ値となるように形成されている。また、湾曲凸部１ａの上死点付近から金属容器１の外周面１１までの距離（厚み）は、湾曲凹部１ｂの下死点付近から金属容器１の外周面１１までの厚みよりも大きい値となるように形成されている。
【００１５】
湾曲凹部１ｂの下死点付近には、例えばエラストマー絶縁皮膜などの吸着部材５が塗布されている。エラストマー絶縁皮膜は、液状ポリブタジエン、ＡＢコポリマー、ポリウレタン、クロロプレン、ポリサルファイドなどの材料から形成されている。なお、湾曲凹部１ｂに塗布される吸着部材５は、これらに限定されるものではなく、粘着性又は吸着性を有する材料であればシリコン樹脂絶縁皮膜などであってもよいが、後述する導電性異物の補足性能が長期にわたって維持され、比較的耐熱性が高い材料が望ましい。
【００１６】
吸着部材５は、湾曲凸部１ａの上死点付近を除く部分に塗布され、隣接する２つの湾曲凸部１ａの上死点間の幅（凸部間の幅）Ｆと吸着部材５の塗布幅Ｈとの関係がＦ＞Ｈとなるように塗布されている。なお、塗布幅Ｈは、吸着部材５の施工性を考慮して例えばＦ／２程度の幅にするのが望ましい。
【００１７】
図２は、導電性異物先端の電界強度と絶縁破壊電界との関係を説明するための図である。図２（ａ）には、長さ３ｍｍ、直径０．２の導電性異物が、湾曲凹部１ｂの下死点付近に直立した状態で付着した場合における電界強度の計算モデルが示されている。符号Ｇは、湾曲凸部１ａの上死点付近から湾曲凹部１ｂの下死点付近までの高さである。
【００１８】
図２（ｂ）には、波状部１０ａの高さＧが０ｍｍに形成された金属容器１内の通電導体２に例えば１００ｋＶの電圧が印加されたときに、導電性異物の先端に生じる電界が模式的に示されている。すなわち、図２（ｂ）には、波状部１０ａが形成されていない金属容器１の内周面１０に導電性異物が直立した状態で付着したときの導電性異物先端に生じる電界が示されている。この場合、導電性異物の先端に電界が集中するため、その電界は約１３８ｋＶ／ｍｍとなる。従って、この電界が絶縁破壊電界（閃絡が生じる電界であり例えば約４３ｋＶ／ｍｍ）を超過し耐電圧の低下を引き起こす要因となる。なお、金属容器１の内周面１０における電界は約１．００ｋＶ／ｍｍとなる。
【００１９】
図２（ｃ）には、波状部１０ａの高さＧが１０ｍｍに形成された金属容器１内の通電導体２に１００ｋＶの電圧が印加されたとき、導電性異物の先端に生じる電界が模式的に示されている。図２（ｃ）に示される湾曲凸部１ａの曲線は、図１の湾曲凸部１ａの曲線形状を模擬的に表したものであり、説明の便宜上、図１に示されるような緩やかな曲線とは異なる形状で示されている。この場合、湾曲凸部１ａの上死点付近における電界は、図２（ｂ）に示される電界（約１．００ｋＶ／ｍｍ）より大きな値（約１．９８ｋＶ／ｍｍ）になるものの、導電性異物先端の電界は、湾曲凸部１ａによって分散されるため、約０．１１ｋＶ／ｍｍとなる。このシミュレーション結果によれば、導電性異物先端の電界が少なくとも理論絶縁破壊電界の１００分の１以下に抑制される。従って、耐電圧の低下が抑制され、閃絡が生じる可能性を低減させることができる。
【００２０】
図２（ｄ）には、波状部１０ａの高さＧが５ｍｍに形成された金属容器１内の通電導体２に１００ｋＶの電圧が印加されたとき、図２（ａ）の導電性異物の先端に生じる電界が模式的に示されている。図２（ｄ）に示される湾曲凸部１ａの曲線は、図１の湾曲凸部１ａの曲線形状を、図２（ｃ）同様に模擬的に表したものである。この場合、湾曲凸部１ａの上死点付近における電界は、図２（ｃ）に示される湾曲凸部１ａにおける電界よりやや低い値（約１．９３ｋＶ／ｍｍ）となる。そして、導電性異物先端の電界は、約１２．２６ｋＶ／ｍｍとなる。図２（ｃ）の場合に比べて導電性異物先端の電界が大きくなるが、上述同様に導電性異物先端の電界が、湾曲凸部１ａに分散されるため、導電性異物先端における電界の集中が緩和される。このシミュレーション結果によれば、導電性異物先端の電界が少なくとも理論絶縁破壊電界の１０分の１以下に抑制される。従って、図２（ｃ）の場合と同様に、耐電圧の低下が抑制され、閃絡が生じる可能性を低減させることができる。
【００２１】
なお、図２（ｃ）の導電性異物先端の電界の値（約０．１１ｋＶ／ｍｍ）と、図２（ｄ）の導電性異物先端の電界の値（約１２．２６ｋＶ／ｍｍ）は、吸着部材５の塗布幅Ｈを凸部間の幅Ｆの２分の１とした場合における値であり、さらに、この塗布幅Ｈの際の部分（吸着部材５と湾曲凸部１ａとの境目付近）に導電性異物が直立して存在する場合の値である。すなわち、図２（ｂ）および図２（ｃ）には、塗布幅Ｈが調整された吸着部材５で捕捉された導電性異物先端の電界がもっとも高くなる条件におけるシミュレーション結果が示されている。
【００２２】
金属容器１の内周面１０に吸着部材５が塗布されていない場合、金属容器１内の導電性異物は、金属容器１内の電界が約５ｋＶ／ｍｍとなったとき浮上するが、本実施の形態にかかるガス絶縁機器では、吸着部材５の塗布されていない部分に存在する導電性異物が一端浮上した後に吸着部材５によって捕捉される。吸着部材５に捕捉された導電性異物の電界は、約２５ｋＶ／ｍｍまでその浮上が抑制される。従って、波状部１０ａの高さＧが５ｍｍあるは１０ｍｍに設定されている場合でも、吸着部材５に捕捉された導電性異物の電荷は約２５ｋＶ／ｍｍ未満に緩和されるため、導電性異物の揺動に起因する閃絡の発生が抑制される。
【００２３】
図３は、ガス絶縁機器の各部位の相関関係を説明するための図である。図３には、長さＥが３ｍｍの導電性異物を捕捉する場合におけるガス絶縁機器の各部寸法などが示され、例えば５５０ｋＶクラスのガス絶縁機器においては、金属容器の内径Ａが５５０ｍｍ、通電導体２の導体径Ｂが１７０ｍｍ、金属容器１の厚みＣが５ｍｍ、波状部１０ａの幅ＤがＡ／３（約１８０ｍｍ）、凸部間の幅ＦがＥ＊３．３（約１０ｍｍ）、湾曲凹部１ｂの下死点付近から湾曲凸部１ａの上死点付近までの高さＧが１．１Ｆ（約１１ｍｍ）、吸着部材５の塗布幅ＨがＦ未満（例えば５ｍｍ）となる。
【００２４】
同様に、例えば７２〜１４０ｋＶクラスのガス絶縁機器においては、金属容器の内径Ａが２００ｍｍ、通電導体２の導体径Ｂが７０ｍｍ、金属容器１の厚みＣが５ｍｍ、波状部１０ａの幅ＤがＡ／２．５（約８０ｍｍ）、凸部間の幅ＦがＥ＊３．３（約１０ｍｍ）、湾曲凹部１ｂの下死点付近から湾曲凸部１ａの上死点付近までの高さＧが幅Ｆと同じ寸法（約１０ｍｍ）、吸着部材５の塗布幅ＨがＦ未満（例えば５ｍｍ）となる。
【００２５】
図３からもわかるように、電圧クラスと高さＧとの相関関係は、電圧クラスが大きくなるほど高さＧとが大きくなり、電圧クラスが小さくなるほど高さＧが小さくなる。従って、電圧クラスが高いガス絶縁機器に適用される金属容器１は、波状部１０ａの高さＧが大きくなるように、その内周面１０の凹凸の高さや周方向のピッチが設定される。なお、図３に示される寸法の位置であり、本実施の形態にかかるガス絶縁機器は、これらの値に限定されるものではない。
【００２６】
なお、湾曲凹部１ｂの位置は、特に限定されるものではないが、例えば通電導体２の上方から下方に投影した面内に位置するように形成することにより、金属容器１内で揺動する導電性異物が金属容器１の下部に落下した際、この導電性異物を効果的に捕捉することができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、吸着部材５による皮膜が金属容器１に施されているため、ガス絶縁機器の組み立てにおいては、シート等により吸着部材５の被覆表面を守ることができる。従って、金属容器１の製造過程において吸着部材５を塗布することができ、ガス絶縁機器の組み立て作業の効率を向上させることができると共に信頼性の向上を図ることが可能である。
【００２８】
また、本実施の形態では、湾曲凹部１ｂの下死点付近から金属容器１の外周面１１までの距離（厚み）が、金属容器１の厚みＣと略同じ値となるように形成された波状部１０ａを一例として用いたが、湾曲凸部１ａの上死点付近から金属容器１の外周面１１までの距離（厚み）が、金属容器１の厚みＣと略同じ値となるように形成された波状部１０ａを用いても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
以上に説明したように、本実施の形態にかかるガス絶縁機器は、絶縁ガスを密封した金属容器１内に通電導体２が配置されたガス絶縁機器であって、金属容器１の内周面１０には、金属容器１の底面に形成され金属容器１の周方向に波状に高さが変化する波状部１０ａが形成され、波状部１０ａには、金属容器１から通電導体２に向かって突の湾曲凸部１ａと、通電導体２から金属容器１に向かって突の湾曲凹部１ｂとが形成され、湾曲凹部１ｂには、導電性異物を捕捉する吸着部材５が設けられているので、湾曲凹部１ｂに設けられた吸着部材５で導電性異物が捕捉され、かつ、導電性異物先端における電界の集中が湾曲凹部１ｂによって緩和される。従って、絶縁性能の低下を抑制しながらガス絶縁機器の小型化を図ることが可能である。その結果、ガス絶縁機器の製造コストやガス絶縁機器の組み立てに伴う作業コストを低減可能である。
【００３０】
また、本実施の形態にかかる吸着部材５は、隣接する２つの湾曲凸部１ａの上死点間の幅をＦとし吸着部材５の塗布幅をＨとしてとき、ＦとＨの関係がＦ＞Ｈとなり、かつ、湾曲凹部１ｂの下死点付近に設けられているので、吸着部材５の際の部分に捕捉された導電性異物が直立して存在する場合でも、この導電性異物先端の電界が理論絶縁破壊電界より低い値に抑制することが可能である。
【００３１】
また、本実施の形態にかかる吸着部材５は、その塗布幅Ｈが湾曲凸部１ａの上死点間の幅の２分の１以下となるように設けられているので、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示されるように導電性異物先端の電界を大幅に抑制することが可能である。
【００３２】
また、本実施の形態にかかる湾曲凸部１ａの上死点付近から湾曲凹部１ｂの下死点付近までの高さＧは、ガス絶縁機器の電圧クラスが、大きいほど大きく、かつ、小さいほど小さくなるように構成されているので、高さＧの値を僅かに調整することにより様々は電圧クラスに適用可能である。
【００３３】
また、本実施の形態にかかる波状部１０ａには、湾曲凹部１ｂが少なくとも３つ設けられ、かつ、湾曲凸部１ａがこの湾曲凹部１ｂの数に１つ加算した数だけ設けられているので、例えば１つの湾曲凹部１ｂと２つの湾曲凹部１ｂで波状部１０ａを形成した場合に比べて、導電性異物を効率よく捕捉することができ、絶縁性能を高めることが可能である。
【００３４】
また、本実施の形態にかかる湾曲凹部１ｂは、通電導体２を鉛直下方に投影した領域内に形成されているので、金属容器１内で揺動する導電性異物が金属容器１の下部に落下した際、この導電性異物を効果的に捕捉することができ、湾曲凹部１ｂがこの領域以外の場所に位置している場合に比べて絶縁性能を高めることが可能である。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態にかかるガス絶縁機器は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明は、ガス絶縁機器に適用可能であり、特に、絶縁性能の低下を抑制しながら小型化を図ることができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１  金属容器
１ａ  湾曲凸部
１ｂ  湾曲凹部
２  通電導体
５  吸着部材
１０  内周面
１０ａ  波状部
１１  外周面
【図１】
2013223260.tif 000003
【図２】
2013223260.tif 000004
【図３】
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