(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器から引き出された接続導体を囲む筒体を備え、前記筒体の軸方向一端側には前記筒体を前記容器に固定するための固定部が形成され、前記筒体の軸方向他端側には、前記接続導体とケーブルとを接続するための接続部が形成されており、前記筒体の肉厚は、前記接続部側において段差状に厚くなっていることを特徴とする絶縁ブッシング。
【請求項２】
容器から引き出された接続導体を囲む筒体を備え、前記筒体の軸方向一端側には前記筒体を前記容器に固定するための固定部が形成され、前記筒体の軸方向他端側には、前記接続導体とケーブルとを接続するための接続部が形成されており、前記筒体の肉厚は、前記接続部側において前記固定部から離れるに従って漸次テーパ状に厚くなっていることを特徴とする絶縁ブッシング。
【請求項３】
ケーブルに接続される軸状の導体を構成し、前記導体は、その一部が容器から引き出され、引き出された部位が筒状の絶縁ブッシングに囲まれ、前記絶縁ブッシングに囲まれた部位のうち前記容器から離れた部位において径が漸次大きくなるテーパ状に形成されてなる接続導体。
【請求項４】
一対のスイッチ部材を収納する容器と、前記一対のスイッチ部材に接続されて一部が前記容器から突出された一対の接続導体と、前記容器に固定されて前記一対の接続導体をそれぞれ覆う一対の絶縁ブッシングとを備えたスイッチギアにおいて、前記一対の絶縁ブッシングとして請求項１又は２に記載の絶縁ブッシングを用いてなることを特徴とするスイッチギア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁ブッシングおよびスイッチギアに係り、特に、真空容器から引き出された接続導体とケーブルとを接続するために使用されるセラミックス製の絶縁ブッシングおよびそれを用いたスイッチギアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
遮断器などの真空容器から引き出された接続導体と送電ケーブルの端部とを接続するためのブッシングとして、特開平１１−１１１０８９号公報に記載されているように、セラミックス製の絶縁ブッシングを用いたものがある。
【０００３】
一方、真空容器から引き出された接続導体と送電ケーブルとを接続するために使用される絶縁ブッシングを備えた真空スイッチギアとして、例えば、特開２０００−２６８６８５号公報に記載されているものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、真空容器から引き出された接続導体と送電ケーブルとを接続するために使用されるブッシングとしてセラミックス製の絶縁ブッシングを用いているが、絶縁ブッシングの形状について十分配慮されておらず、絶縁ブッシングのうち送電ケーブル端部（ケーブルヘッド）との接続部の部分放電開始電圧が低く、低い電圧で絶縁破壊を起こすことがある。絶縁ブッシングは真空容器にロー付けされるため、高温に耐える必要があり、強い接合強度が必要となる。このため、絶縁ブッシングにセラミックス製のものを用いても、ケーブルヘッド接続部の部分放電開始電圧を上げなければ、高耐電圧性能を確保することができない。
【０００５】
本発明の課題は、ケーブルヘッドとの接続部における部分放電開始電圧を上げることができる絶縁ブッシングおよびそれを用いたスイッチギアを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、容器から引き出された接続導体を囲む筒体を備え、前記筒体の軸方向一端側には前記筒体を前記容器に固定するための固定部が形成され、前記筒体の軸方向他端側には、前記接続導体とケーブルとを接続するための接続部が形成されており、前記筒体は、前記接続部側の開口断面積が前記固定部側の開口断面積よりも小さく形成されてなる絶縁ブッシングを構成したものである。
【０００７】
前記絶縁ブッシングを構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【０００８】
（１）前記筒体の肉厚は、前記接続部側において段差状に厚くなっている。
【０００９】
（２）前記筒体の肉厚は、前記接続部側において前記固定部から離れるに従って漸次テーパ状に厚くなっている。
【００１０】
また、本発明は、ケーブルに接続される軸状の導体を構成し、前記導体は、その一部が容器から引き出され、引き出された部位が筒状の絶縁ブッシングに囲まれ、前記絶縁ブッシングに囲まれた部位のうち前記容器から離れた部位において径が漸次大きくなるテーパ状に形成されてなる接続導体を構成したものである。
【００１１】
また、本発明は、一対のスイッチ部材を収納する容器と、前記一対のスイッチ部材に接続されて一部が前記容器から突出された一対の接続導体と、前記容器に固定されて前記一対の接続導体をそれぞれ覆う一対の絶縁ブッシングとを備えたスイッチギアにおいて、前記一対の絶縁ブッシングとして、前記いずれかの絶縁ブッシングを用いてなることを特徴とするスイッチギアを構成したものである。
【００１２】
前記した手段によれば、筒体のうち接続部側の開口断面積を固定部側の開口断面積よりも小さくし、ケーブルヘッドとの接続部における電界強度を下げるようにしたため、接続部における部分放電開始電圧を高くすることができ、高耐電圧性能を確保することができる。
【００１３】
また、絶縁ブッシングとケーブルヘッド（ケーブル端部）との間の界面に電界が集中すると、その電界の集中を緩和するために、ケーブルヘッドの絶縁部の肉厚を厚くする必要が生じ、ケーブルとして太いものが必要となる。しかし、筒体の肉厚を接続部側において段差状に厚くしたり、あるいは筒体の肉厚を接続部側において固定部から離れるにしたがって漸次テーパ状に厚くすることで、絶縁ブッシングとケーブルヘッドとの界面における電界の集中を緩和することができ、ケーブルヘッドの絶縁膜の肉厚を薄くすることで、ケーブルヘッドをコンパクト化することができる。ケーブルヘッドのコンパクト化は、ケーブルヘッド取付時における作業性の向上に寄与することができる。このため、結果として、絶縁ブッシングを使用することで、小さなケーブルヘッドを備えたスイッチギアを提供することができる。
【００１４】
また、絶縁ブッシングを構成する筒体の材料としてメタライズ性の強いアルミナセラミックスを用いることで、絶縁ブッシングを容器にロー付けする場合でも、より高温に耐えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す真空スイッチギアの構成を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。本実施形態における真空スイッチギアは、遮断器や断路器等に用いられる開閉手段として、箱型の真空容器１を備えている。この真空容器１からは１対の接続導体２、３が引き出されており、各接続導体２、３にはメタライズ性の強いアルミナセラミックスを用いた絶縁ブッシング４、５が装着され、各絶縁ブッシング４、５の軸方向一端側が真空容器１の壁面にロー付けされている。また、真空容器１は、強度の高い金属、例えば、ステンレススチールなどの導電性材料を用いて構成されており、接地真空容器として用いるときには接地されるようになっている。
【００１６】
真空容器１の内部には、筒状の絶縁物６、７が配置されており、各絶縁物６、７の軸方向一端側部は真空容器１の底面に固定され、軸方向他端側には円板状の導体８、９が固定されている。導体８には固定電極１０が固定されており、導体９上には固定電極１１、１４が固定されている。各固定電極１０、１１、１４の上方には可動電極１２、１３、１５が往復動自在に配置されている。各可動電極１２、１３、１５はそれぞれ可動導体１６、１７、１８と一体になって形成されており、各可動導体１６、１７、１８はそれぞれ円柱状の絶縁物１９、２０、２１を介して可動ロッド２７、２８、２９に連結されている。
【００１７】
各可動ロッド２７、２８、２９の周囲にはベローズ２２、２３、２４が装着されており、各可動ロッド２７、２８、２９はそれぞれベローズ２２、２３、２４によって真空容器１底部側に付勢されているとともに気密に封止されている。また各可動ロッド２７、２８、２９はその一部が真空容器１外部に突出されており、各可動ロッド２７、２８、２９は操作ロッド（図示省略）によって軸方向に操作されるようになっている。
【００１８】
また、真空容器１の中央部上方には真空圧力測定端子２５が固定されており、真空圧力測定端子２５には外部接続導体２６が接続されているとともに接地端子部導体３２が接続されている。外部接続導体２６は真空容器１の外部で接地されるようになっており、接地端子部導体３２はフレキシブル導体３１を介して可動導体１８に連結されている。すなわち、可動ロッド２９が操作されて可動電極１５と固定電極１４とが接触したときに、固定電極１１、１４がそれぞれ接地されるようになっている。
【００１９】
また、可動電極１３と可動電極１６はそれぞれフレキシブル導体３０を介して接続されており、導体９には接続導体３が接続され、導体８には接続導体２が接続されている。すなわち、可動ロッド２７、２８が下方に操作されたときには、固定電極１０と可動電極１２とが互いに接触するとともに、固定電極１１と可動電極１３とが互いに接触し、これらスイッチ部材が互いにフレキシブル導体３０を介して接続されるとともに、接続導体２と接続導体３とがスイッチ部材を介して接続されるようになっている。
【００２０】
一方、可動ロッド２７、２８が上方に操作されたときには固定電極１０と可動電極１２とが切り離されるとともに、固定電極１１と可動電極１３とが切り離され、接続導体２と接続導体３とは切り離された状態となる。すなわちスイッチ部材は遮断された状態になる。
【００２１】
接続導体２、３は真空容器１から引き出されており、その周囲が絶縁ブッシング４、５によって覆われ、一部が絶縁ブッシング４、５の軸方向端部から突出されている。各接続導体２、３には送電ケーブルなどのケーブルの接続導体（心線）が接続されるようになっており、絶縁ブッシング４、５にはケーブルヘッド（ケーブルの端部）の絶縁物が装着されるようになっている。
【００２２】
例えば、絶縁ブッシング４、５には、図２に示すように、送電ケーブルなどのケーブルヘッド３３の絶縁物が装着されるようになっている。そして各絶縁ブッシング４、５には、各絶縁ブッシング４、５を真空容器１１に固定するための固定部３４が形成されているとともに、接続導体２、３とケーブルヘッド３３とを接続するための接続部３５が形成されている。接続部３５の内周側には段差状の突起３６が形成されている。すなわち、筒体で構成された絶縁ブッシング４、５のうち接続部３５側に突起３６が形成され、接続部３５側においてその肉厚が段差状に厚くなっている。ケーブルヘッド３３の接続導体を覆う被覆部は、半導電性ＥＰ（エチレンプロピレン）ゴム（接地）３７、絶縁性ＥＰゴム３８、半導電性ＥＰゴム（充電部）３９から構成されている。
【００２３】
ここで、真空容器１から引き出された接続導体（負荷導体）２、３とケーブルヘッド３３と接続するために用いられる絶縁ブッシング４、５としてセラミックスを用いると、セラミックスと接続導体２、３の線膨張係数が大きく異なるため、セラミックスと接続導体２、３を密着することができず、絶縁ブッシング４、５と接続導体２、３との間に真空４０によるギャップが生じる。絶縁ブッシング４、５にケーブルヘッド３３を装着するケーブルヘッド接続時には、接続導体２、３を軸として、誘電率の異なる３種類の絶縁物（真空４０、絶縁ブッシング４、５によるセラミックス、絶縁性ＥＰゴム３８）が覆うことになり、絶縁ブッシング４、５の周囲における電位は同軸円筒コンデンサと同じ電位分布となる。真空４０の誘電率ε＝１、絶縁ブッシング４、５の誘電率ε＝９〜１０、絶縁性ＥＰゴム３８の誘電率ε＝３〜４であるので、誘電率が高い程電位差が小さくなるという関係から、図３に示すように、絶縁ブッシング４、５として肉厚一定のセラミックスを用いて構成すると、絶縁ブッシング４、５と絶縁性ＥＰゴム３８との境界となる界面（充電部）Ａを通過する等電位線が密になり、界面Ａの電界強度が大きくなり、部分放電開始電圧が低くなる。この場合、絶縁性ＥＰゴム３８の軸方向端部と絶縁ブッシング４、５との境界となる界面Ｂ、絶縁ブッシング４、５の内周側と真空３４との境界となる界面Ｃに比べて電界が集中し、界面Ａの電界強度を下げることが重要となる。
【００２４】
そこで、本実施形態においては、図２に示すように、絶縁ブッシング４、５のうちケーブルヘッド３３との接続部側となる軸方向端部に肉厚が段差状に厚くなる突起３６を形成し、絶縁ブッシング４、５の接続部３５側における開口断面積を固定部３４側における開口断面積よりも小さくするようにしたため、界面Ａを通過する等電位線を均等に近づけることができ、界面Ａの電界強度を下げることで部分放電開始電圧を高くすることができる。
【００２５】
すなわち、突起３６を設けることで、界面Ａを通過する等電位線が固定部３４側にシフトし、界面Ａにおける電界強度を下げることができる。この場合の界面Ａ、Ｂ、Ｃにおける電界強度を次の表１に示す。
【００２６】
【表１】
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表１の▲２▼に示すように、界面Ａにおける電界強度は、肉厚一定のセラミックスを使用したときに比べて約１０％程度低くなっていることが分かる。
【００２７】
また絶縁ブッシング４、５に段差状の突起３６を環状に設ける代わりに、肉厚が漸次厚くなったあと肉厚が一定となる段差部４１を設けることでも、界面Ａにおける電界強度を下げることができる。このときの電界強度を表１の▲３▼に示す。
【００２８】
また図５に示すように、絶縁ブッシング４、５に、固定部３４から離れるにしたがって漸次径が大きくなる、すなわち肉厚が漸次厚くなるテーパ部４２を形成し、肉厚を漸次テーパ状に厚く形成することでも、界面Ａにおける電界強度を下げることができる。このときの電界強度を表１の▲４▼に示す。
【００２９】
また、図６に示すように、絶縁ブッシング４、５の肉厚を一定としても、接続導体２、３に、真空容器１から離れるにしたがって径が漸次大きくなるテーパ部４３を形成し、接続導体２、３の一部の径をテーパ状に形成し、絶縁ブッシング４、５の接続部３５側における開口断面積を固定部３４側における開口断面積よりも小さくすることで、界面Ａにおける電界強度を下げることもできる。
【００３０】
前記実施形態においては、スイッチギアとして、内部が真空に保たれた真空スイッチギアについて述べたが、本発明は内部がガスで満たされたスイッチギアにも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、筒体のうち接続部側の開口断面積を固定部側の開口断面積よりも小さくし、ケーブルヘッドとの接続部における電界強度を下げるようにしたため、接続部における部分放電開始電圧を高くすることができ、高耐電圧性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す真空スイッチギアの構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】絶縁ブッシングにケーブルヘッドが装着された状態を示す要部縦断面図である。
【図３】肉厚一定の絶縁ブッシングにケーブルヘッドを装着したときの要部縦断面図である。
【図４】本発明に係る他の絶縁ブッシングとケーブルヘッドとの接続関係を説明するための要部縦断面図である。
【図５】本発明に係る他の絶縁ブッシングとケーブルヘッドとの接続関係を説明するための要部縦断面図である。
【図６】接続導体にテーパ部を形成したときの絶縁ブッシングとケーブルヘッドとの接続関係を説明するための要部縦断面図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２、３  接続導体
４、５  絶縁ブッシング
８、９  導体
１０、１１、１４  固定電極
１２、１３、１５  可動電極
２７、２８、２９  可動ロッド
３０、３１  フレキシブル導体
３３  ケーブルヘッド
３４  固定部
３５  接続部
３６  突起
３７  半導電性ＥＰゴム
３８  絶縁性ＥＰゴム
３９  半導電性ＥＰゴム
４０  真空
４１  段差部
４２  テーパ部
４３  テーパ部
【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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