(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記絶縁操作ロッドは、一端面から所定の長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きくなるようにかつ内径が小さくなるように形成され、上記外部シールドは、上記第１の部分の外径と略等しい径の内周面を有し、該内周面で上記第１の部分の外周面に接しかつ上記第２の部分の外周面から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記第１の部分の内径と略等しい径の外周面を有し、該外周面で上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔に挿入されるように設けられていることを特徴とするガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項２】
上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分と上記内部及び外部シールド電極との隙間がそれぞれ、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の肉厚の１０％〜３０％になるように、上記絶縁操作ロッドの第１の部分の外径と内径及び第２の部分の外径と内径とを設定した請求項１記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項３】
上記外部シールドが上記第２の部分を覆う軸方向の長さと、上記内部シールドが上記第２の部分の孔に挿入される軸方向の長さとをそれぞれ、上記第１の部分の肉厚の１０倍以下に設定した請求項１又は２記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項４】
ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記外部シールドは、上記絶縁操作ロッドの一端面から所定の長さの第１の部分の外周面と接しかつ上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分を除く第２の部分の外周面とは接しないように離れて該第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔の途中まで挿入されるように設けられ、
上記絶縁操作ロッドの上記外部シールドと対向していない外周面及び上記内部シールドと対向していない内周面とに、上記第１の部分と上記第２の部分の境界近傍における電界の集中を緩和するように凹部と凸部とを交互に形成した凹凸部が設けられていることを特徴とするガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項５】
上記凹部及び凸部の断面形状がそれぞれ半円形である請求項４記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項６】
ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記外部シールドは、上記絶縁操作ロッドの一端面から所定の長さの第１の部分の外周面と接しかつ上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分を除く第２の部分の外周面とは接しないように離れて該第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔の途中まで挿入されるように設けられ、
上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分において、上記外部シールドと対向する面と、上記内部シールドと対向する面とに、他の部分に比較して絶縁物の表面抵抗が低くなるように絶縁物による低抵抗層が形成されていることを特徴とするガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項７】
上記絶縁物による低抵抗層は、ＳｉＣ層である請求項６記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【請求項８】
上記絶縁物による低抵抗層は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を含む樹脂を塗布することにより形成されている請求項６記載のガス遮断器用絶縁操作ロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電力回路において電流を遮断する電力用ガス遮断器に用いられるガス遮断器用絶縁操作ロッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力用ガス遮断器は、図１２に示すように、密閉容器１２０内に可動アークコンタクト１０２と固定アークコンタクト１０３とを備え、可動アークコンタクト１０２を駆動部１１０により操作することにより、電流の遮断又は電気系統の制御をするものである。
一般に、電力用ガス遮断器は、駆動部１１０が接地され、高電圧となる可動アークコンタクト１０２と駆動部１１０を機械的に連結する操作棒として、ガラス繊維強化プラスチックやエポキシ樹脂等からなる絶縁操作ロッド１０１が用いられる。この絶縁操作ロッド１０１には高電圧における良好な絶縁特性が要求され、その要求を満足するため、端部に集中する電界を緩和する方法が、例えば、特開昭４９−３５８９６、特開平１−１５４４１９、特開平８−７７８５３等において各種提案されている。
【０００３】
図１０は特開平８−７７８５３公報に記載された、従来例の電力用ガス遮断器の絶縁操作ロッドの端部を示す断面図である。図１０において、２０1は絶縁操作ロッドで、機械的強度の高い中空円筒状のガラス繊維強化プラスチック等が用いられている。２０２は外部シールド、２０３は内部シールドで、絶縁操作ロッド２０１の端部の電界を緩和するためのものである。絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２および内部シールド２０３との結合は十分な機械的強度が要求されるために絶縁操作ロッドのねじ結合部２０４によって連結されている。なお、図１０では絶縁操作ロッド２０１の内外周の吸湿および帯電を防止する耐候性および電気特性に優れた液状ゴム注型材料２０５で被覆することが提案されている。外部シールド２０２および内部シールド２０３の端縁部は十分な曲率をもたせて耐電圧性能が悪化しないように電界を緩和している。また、絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２、内部シールド２０３および気体との境界部分は電界が高くなるので、図示したように絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２および内部シールド２０３との間に隙間が設けられている。以上のような図１０の従来例では、回路電圧である交流電圧や回路に雷が侵入したときの雷インパルス電圧に対して絶縁操作ロッド２０１の端部電界を緩和することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示された従来例の構造は、交流電圧、あるいは雷インパルス電圧に対しては効果的に絶縁操作ロッド２０１の端部の電界を緩和することができるが、直流高電圧に対しては、絶縁操作ロッド２０１の端部の電界を十分緩和することができないという問題点があった。すなわち、小電流遮断時の遮断器開極後には、絶縁操作ロッド２０１に回路交流電圧の２〜３倍にも及ぶ直流高電圧が長時間にわたって残留する場合があるが、このような場合に十分なシールド効果を発揮することができず、耐電圧性能を低下させる原因となっていた。
【０００５】
詳細に説明すると、従来例の絶縁操作ロッドでは、交流電圧を印加したときの絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２の接合部の端（図１０において２２０の符号を付して示す部分（以下、端部２２０という。））における等電位線の分布は、図１１（ａ）に示すようになる。すなわち、図１１（ａ）は、従来例の構造の端部２２０における交流電圧あるいは雷インパルス電圧に対する等電位線図である。また、図１１(b)は従来例の構造の端部２２０における直流電圧に対する等電位線図を示したものである。尚、図１１（ａ）（ｂ）において、図１０と同様のものには同様の符号を付して示している。
【０００６】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、交流電圧を印加した場合及び直流電圧を印加した場合のいずれにおいても、等電位線は外部シールド２０２と絶縁操作ロッド２０１の間２３０に入り込んでいるが、図１１（ｂ）に示す直流電圧を印加した場合では、より多くの等電位線が間２３０に入り込み密であることがわかる。この違いにより、従来の絶縁操作ロッドでは、交流電圧を印加した場合に比較して直流電圧を印加した場合の方が、耐電圧特性が低くくなっていた。すなわち、外部及び内部シールドと絶縁操作ロッドとの接続は、機械的強度が必要であるため、通常ネジ結合が採用されるので、このネジ結合部には外部シールド２０２及び内部シールド２０３と絶縁操作ロッド２０１の間に微小な隙間（微小間隙）が形成される可能性がある。従って、直流電圧課電時において図１１(b)に示すように、間２３０に多くの等電位線が入り込むと、このネジ結合部、特にネジ結合部端２３１における局部電界が高くなり、部分放電の発生、ひいてはそれがトリガーとなってフラッシオーバに導くことがあり、これが高電圧直流残留電圧に対する耐電圧性能を低下させる原因となっていた。
【０００７】
尚、図１１（ａ）（ｂ）の等電位線図においては、シミュレーションを容易にするために、外部シールド２０２ａの形状を図１０の外部シールド２０２に比較して単純な形状として比較しているが、図１０の構造としても同様のことが言える。
【０００８】
本発明は、上記のような従来例の問題点を解決するためになされたもので、電力用ガス遮断器の絶縁操作ロッド1のシールド形状を交流電圧あるいは雷インパルス電圧における効果を損なわず、直流電圧においても効果的に作用する構造を提供し、絶縁操作ロッドの耐電圧性能向上を図ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記絶縁操作ロッドは、一端面から所定の長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きくなるようにかつ内径が小さくなるように形成され、上記外部シールドは、上記第１の部分の外周と略等しい径の内周面を有し、該内周面で上記第１の部分の外周面に接しかつ上記第２の部分の外周から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記第１の部分の内周と略等しい径の外周面を有し、該外周面で上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周から離れて上記第２の部分の孔に挿入されるように設けられていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加されたときの上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記微小間隙における電界の集中をより効果的に緩和するために、上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分と上記内部及び外部シールド電極との隙間をそれぞれ、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の肉厚の１０％〜３０％になるように、上記絶縁操作ロッドの第１の部分の外径と内径及び第２の部分の外径と内径とを設定することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記外部シールドが上記第２の部分を覆う軸方向の長さと、上記内部シールドが上記第２の部分の孔に挿入される軸方向の長さとをそれぞれ、上記第１の部分の肉厚の１０倍以下に設定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記外部シールドは、上記絶縁操作ロッドの一端面から所定の長さの第１の部分の外周面と接しかつ上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分を除く第２の部分の外周面とは接しないように離れて該第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔の途中まで挿入されるように設けられ、
上記絶縁操作ロッドの上記外部シールドと対向していない外周面及び上記内部シールドと対向していない内周面とに、上記第１の部分と上記第２の部分の境界近傍における電界の集中を緩和するように凹部と凸部とを交互に形成した凹凸部が形成されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、上記外部シールド及び内部シールドと対向する上記絶縁操作ロッド表面の電位分担を少なくして、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加されたときの上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記凹部及び凸部の断面形状を半円形とすることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において上記可動アークコンタクトを移動させるための、外部シールドと内部シールドを有する筒形状の絶縁操作ロッドであって、
上記外部シールドは、上記絶縁操作ロッドの一端面から所定の長さの第１の部分の外周面と接しかつ上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分を除く第２の部分の外周面とは接しないように離れて該第２の部分の一部を覆うように設けられ、
上記内部シールドは、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔の途中まで挿入されるように設けられ、
上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分において、上記外部シールドと対向する面と、上記内部シールドと対向する面とに、他の部分に比較して絶縁物の表面抵抗が低くなるように絶縁物による低抵抗層が形成されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加されたときの上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドにおいて、上記絶縁物による低抵抗層は、ＳｉＣ層で形成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドにおいて、上記絶縁物による低抵抗層は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を含む樹脂を塗布することにより形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の絶縁操作ロッドの特徴的な構成を模式的に示す部分断面図であって、主として絶縁操作ロッド１と外部シールド２および内部シールド３との接続部を示している。本絶縁操作ロッド１は、ガスが封入された密閉容器内に固定アークコンタクトと可動アークコンタクトとを備えたガス遮断器において、上記可動アークコンタクトに接続されて可動アークコンタクトを移動させる筒形状の絶縁操作ロッドであって、詳細後述する構成により、高電圧直流残留電圧に対する耐電圧性能を、交流電圧を印加した場合と同様にできるという優れた特徴を有する。
【００１８】
詳細に説明すると、本実施の形態１において、絶縁操作ロッド１は、例えば、ガラス繊維束を織布にしたガラスクロスを所定の厚みに巻回後、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で含浸硬化させた中空状のFRP (Fiber Reinforced Plastics:繊維強化プラスチック)からなり、外部シールド２及び内部シールド３が接続される一端面から所定の長さの第１の部分１ａが他の部分である第２の部分１ｂより外径が（２×ｄ）だけ大きくなるようにかつ内径が（２×ｄ）だけ小さくなるように形成されている。
【００１９】
そして、外部シールド２は、絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａの外径と略等しい径の内周面を有する筒状に形成され、該内周面の一部で第１の部分１ａの外周面に接するように、例えばネジ結合を用いて十分な機械的強度を保つように締結されている（この部分は、図面ではネジ結合部４として示している。）。また、外部シールド２は、第２の部分１ｂのうちの、第１の部分１ｂとの境界から長さＬの部分を覆うように延在させて設けている。すなわち、外部シールド２は、第２の部分１ｂの外周面から距離ｄだけ離れて第２の部分１ｂの一部を覆うように設けられている。
【００２０】
また、内部シールド３は、第１の部分１ａの内径と略等しい径の外周面を有し、その外周面で第１の部分１ａの内周面に接するように、絶縁操作ロッド１の中心孔に挿入されている。尚、内部シールド３は、外部シールド２と同様にして、例えば、ネジ結合を用いて十分な機械的強度を保つように第１の部分１ａの内周面に締結されている。さらに、内部シールド３は、第２の部分１ｂの孔のうちの、第１の部分１ｂとの境界から長さＬの深さまで挿入されるように延在させて設けている。さらに、内部シールド３は、第２の部分１ｂの内周面から距離ｄ以上離れて第２の部分１ｂの孔に挿入されている。
【００２１】
以上のように、本実施の形態１では、ネジ結合部４を有する絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａの厚さＤに対し、第２の部分１ｂの厚さを薄くすることにより、第２の部分の外周面と外部シールド２との間、および第２の部分の内周面と内部シールド３との間に距離ｄの間隔を設けている。
ここで、距離ｄはネジ結合部４の端部の電界を効果的に下げるために、絶縁操作ロッド１の第１の部分の厚さＤに対して１０％以上にすることが望ましい。また、外部シールド２あるいは内部シールド３の第１の部分１ａからの突出長である長さＬは、長いほど第１の部分１ａの端部の電界は緩和されるが、外部シールド２および内部シールド３と第２の部分１ｂとの隙間における電界が高くなるので、距離ｄの１０倍以下にすることが望ましい。
【００２２】
以下、図１の本発明に係る絶縁操作ロッド１における電界分布をシミュレーションによる計算結果を基に従来例と比較しながら説明する。
【００２３】
図２は図１０に示す従来例の絶縁操作ロッド２０１において、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算した結果である（外部及び内部シールドの周りのみ表示）。ネジ結合部２０４の下端部には微小間隙が生じやすく、この隙間によりネジ結合部２０４の下端部に電界が集中する。このような状態をモデル的に評価するために本シミュレーションでは絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２および内部シールド２０３とのネジ結合部２０４の端部に、くさび状の微小間隙２０８を設けて計算した。
【００２４】
また、図３は図１に示す実施の形態１の絶縁操作ロッド１において、直流電圧を印加した場合の電界分布を計算した結果である（外部及び内部シールドの周りのみ表示）。第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界付近、すなわちネジ結合部４の端部において、図２と同様、くさび状の微小間隙８を設けて計算した。
尚、図２及び図３において電界強度は矢印の長さに対応させて示している。
本実施の形態及び従来例のいずれもくさび状の隙間の端で電界強度が最大となるが、図２と図３とを比較することにより明かなように、実施の形態１の絶縁ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界付近における隙間に集中する電界の強度を示す矢印の長さは、従来例に比較して短くなっている。すなわち、本実施の形態１では、絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの境界付近における電界の集中を緩和することができることを示している。
【００２５】
また、図４は直流電圧を印加した場合の従来例の構造と実施の形態１の構造において、ネジ結合部の端部の微小間隙に発生する最大電界を、絶縁操作ロッドとシールド間の隙間ｄを絶縁操作ロッドの厚みＤで除したｄ／Ｄを変数として計算した結果を示すグラフである。この計算結果から、従来構造では隙間dを大きくしても最大電界はほとんど変化がない。一方、実施の形態１の構造における最大電界は隙間dを大きくするとともに低くなり、直流電圧におけるネジ結合部４の端部に生じる微小間隙に集中する電界を緩和することができることが分かる。
【００２６】
また、ガス遮断器は通常高気圧（０．５ＭＰａ程度）ＳＦ6ガスが用いられている。これは、遮断性能と絶縁性能を兼ね備えた媒体で、絶縁操作ロッドの絶縁設計においても設計電界値を越えないように各部の電界値を把握して設計している。図４には設計許容電界値を併記している。直流高電圧が印加された場合、従来例の構造では、絶縁操作ロッド２０１とネジ結合部２０４の端部に形成される微小間隙２０８の最大電界は許容電界を越えているので、この隙間で部分放電が発生し、それがトリガーとなって絶縁破壊する可能性がある。一方、実施の形態１の構造における微小間隙８の最大電界は、ｄ／Ｄが１０％を越えると許容電界値以下にでき、隙間８での部分放電の発生を防止でき、絶縁信頼性が十分確保できる。尚、実施の形態１の構造においてはｄ／Ｄを大きくするほど隙間８での最大電界を低下させることができるが、絶縁操作ロッドの機械的強度等の実用面を考慮すると、ｄ／Ｄを３０％以下にすることが合理的である。
【００２７】
次に、外部シールド２および内部シールド３の突出長Ｌについて説明する。実施の形態１において直流電圧を印加すると、外部シールド２と絶縁操作ロッド１の間で等電位線が非常に密になることが、図１１(b)に示す従来の例から推定される。この外部シールド２と絶縁操作ロッド１の間の電界の集中は、隙間ｄと突出長Ｌに関係している。図５は実施の形態１の構造（図１）において、図３の形状で外部シールド２あるいは内部シールド３と絶縁操作ロッド１の間の最大電界をＬ／ｄを変数として計算した結果を示すグラフである。図５に併記した設計許容電界を基準に考えると、突出長Ｌは隙間ｄの約１０倍以下に設定すれば、十分に許容電界値以内にできることが分かる。
【００２８】
以上のように、本発明に係る実施の形態１の絶縁操作ロッドは、ネジ結合部４を有する絶縁操作ロッド１の第１の部分１ａの厚さＤに対し、第２の部分１ｂの厚さを薄くすることにより、第２の部分の外周面と外部シールド２との間、および第２の部分の内周面と内部シールド３との間に距離ｄの間隔を設けている。これによって、外部シールド２０２及び内部シールド２０３に段差を設けて、絶縁操作ロッドのネジ結合部の下に間隔を設けた従来例に比較して、直流高電圧が印加された場合において、ネジ結合部の下端近傍に生じる微小間隙への電界の集中を緩和することができ、直流高電圧印加時の耐絶縁性を良好にできる。
【００２９】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の絶縁操作ロッド１１を図６を参照して説明する。尚、図６において、図１と同一のものには同一の符号を付して示している。本実施の形態２の絶縁操作ロッド１１は、その内周面と外周面のうちの、外部シールドと対向する部分および内部シールド３と対向する部分を除く表面に、凸凹６を形成したことを特徴としている。このようにすると、直流電圧を印加したときに、ネジ結合部４の端部に集中する電界を緩和することができる。すなわち、電界は、絶縁操作ロッドの表面電位分布に関係し、外部シールド２および内部シールド３と対向する絶縁操作ロッド１１の表面電位分担が小さくなり緩和される。
また、本実施の形態２では、凸凹６は図６に示すように滑らかな半円形を組み合わせた波形にすることによって、絶縁操作ロッド１１の表面電界の変歪を少なくでき、より効果的に電界集中を緩和することができる。
【００３０】
以下、実施の形態２の構成に基づいて行ったシミュレーションの結果について説明する。
まず、図７(a)は従来例において直流電圧を印加した場合の外部シールド２０２近傍の電界分布を計算した結果を示している。ここで、電界値の大きさは矢印の長さに対応させて表示している。尚、ネジ結合部４の端部における微小間隙８１は、絶縁操作ロッド２０１と外部シールド２０２と接する端部部分に１／４円形形状のくさび型のギャップを設けて計算している。図７（ａ）では、この結果で得られた、隙間８における最大電界を１００％で表示している。一方、図７(b)は図６の実施の形態２の構造を評価したものであり、絶縁操作ロッド１の表面に外部シールド２および内部シールド３と対向する面を除いて凸凹（半円の組合わせ）６を形成した場合の電界計算結果を示すものである。ここで、隙間８１等は、図７（ａ）と同様にして計算した。
【００３１】
図７（ｂ）に示すように、実施の形態２の構造において、隙間８における最大電界は、従来例の構造に比べ７４％程度に低下している。これは、直流電圧を印加した場合は、絶縁操作ロッド１１の表面絶縁抵抗により電位が分担されたことによる。すなわち、外部シールド２および内部シールド３と対向する面以外の絶縁操作ロッド１１の表面に凸凹６を形成することにより、外部シールド２と対向している絶縁操作ロッド１１に分担される表面電位が低下したために、隙間８の電界が低下したものである。
なお、図７(b)に示すような半円を組み合わした凸凹６は絶縁操作ロッド１１の表面電界分布の変歪が少ないので、隙間８の電界を効果的に低下させることができる。
【００３２】
以上の実施の形態２の絶縁操作ロッド１１では、ネジ結合部４の下に位置する、外部シールド２と絶縁操作ロッド１１の間及び内部シールド３と絶縁操作ロッド１１との間に所定の間隔を設けることができればよく、絶縁操作ロッド１１において実施の形態１の第１の部分と第２の部分のように厚い部分と薄い部分を設けることは必ずしも必要ではない。すなわち、図６に示すように、絶縁操作ロッド１１において厚い部分と薄い部分を設けても良いし、図７（ｂ）のシミュレーションに用いた構造のように、絶縁操作ロッド１１は軸方向に一定の肉厚とし、外部シールド２０２の内周面に段差を形成するようにしてもよい。
【００３３】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３を図８について説明する。図８において、図１および図６と同様のものには同一符号を付して示している。本実施の形態３の絶縁操作ロッド２１は、その内周面と外周面のうちの、外部シールドと対向する部分および内部シールド３と対向する部分に、電界に対して非線形抵抗性（電界が高くなると抵抗率が低下する性質）を示す炭化ケイ素（SiC）粉末を含む樹脂を塗布して低抵抗層を形成したことにより、直流電圧を印加したときのネジ結合部４の端部に集中する電界を緩和することを特徴とする。
【００３４】
このように、絶縁操作ロッド２１の外部シールド２および内部シールド３に対向した部分の表面絶縁抵抗を低くすることにより、外部シールド２および内部シールド３に対向した部分の絶縁操作ロッド２１の表面電位分担を下げ、ネジ結合部４の端部の直流電圧印加時の電界を緩和することができる。
【００３５】
以下、実施の形態３の構成に基づいて行ったシミュレーションの結果について説明する。
図９（ａ）は、実施の形態２で説明した図８（ａ）と同様、従来例の構造における電界計算結果で、隙間８の最大電界を１００％として表示している。図９（ｂ）は外部シールド２の内周面と対向する絶縁操作ロッド２1の表面に低抵抗層７を設けた場合の電界の計算結果を示すものである。ここで、低抵抗層７の抵抗率は絶縁層ロッド２１の絶縁抵抗率の１／１０として計算した。隙間８１の最大電界は従来例の構造の最大電界に対して５０％以下に低下させることができる。
【００３６】
尚、低抵抗層７として炭化ケイ素（SiC）の粉末を含有するエポキシ樹脂、アクリル樹脂、テフロン樹脂のいずれかの熱硬化性樹脂を塗布して形成することにより、隙間８の電界緩和効果を向上させることができる。また、ＳｉＣ粉末を充填したアクリル樹脂の抵抗率の電界依存性は、低電界では絶縁性であるが高電界で抵抗率が低下する非線形抵抗性を低抵抗層７に付与することができるので電界の集中する隙間８の抵抗をより低下させることができる。これによって、効果的に電界を緩和することができるので、直流高電圧下における部分放電の発生を効果的に抑制することができ、耐電圧の高い絶縁操作ロッドが得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、一端面から所定の長さの第１の部分が他の部分である第２の部分より外径が大きくなるようにかつ内径が小さくなるように形成され、上記外部シールドが該内周面で上記第１の部分の外周面に接しかつ上記第２の部分の外周から離れて上記第２の部分の一部を覆うように設けられ、上記内部シールドが該外周面で上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周から離れて上記第２の部分の孔に挿入されるように設けられている。
これによって、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、小電流遮断時に残留する直流高電圧が印加されたときの上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができるので、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能を向上させることができる。
【００３８】
また、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分と上記内部及び外部シールド電極との隙間をそれぞれ、上記絶縁操作ロッドの上記第１の部分の肉厚の１０％〜３０％になるように、上記絶縁操作ロッドの第１の部分の外径と内径及び第２の部分の外径と内径とを設定することにより、上記微小間隙における電界の集中をより効果的に緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生をより効果的に抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００３９】
さらに、本発明に係る第１のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記外部シールドが上記第２の部分を覆う軸方向の長さと、上記内部シールドが上記第２の部分の孔に挿入される軸方向の長さとをそれぞれ、上記第１の部分の肉厚の１０倍以下に設定することにより、上記微小間隙における電界の集中をより効果的に緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生をより効果的に抑制することができ、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００４０】
また、本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、上記外部シールドが、上記第１の部分の外周面と接しかつ上記第２の部分の外周面とは接しないように離れて該第２の部分の一部を覆うように設けられ、上記内部シールドが、上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて上記第２の部分の孔の途中まで挿入されるように設けられ、上記絶縁操作ロッドの上記外部シールドと対向していない外周面及び上記内部シールドと対向していない内周面とに、上記第１の部分と上記第２の部分の境界近傍における電界の集中を緩和するように凹部と凸部とを交互に形成した凹凸部が形成されている。
以上のように構成することにより本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、上記外部シールド及び内部シールドと対向する上記絶縁操作ロッド表面の電位分担を少なくして、上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができ、部分放電の発生を抑制することができるので、直流電圧に対する耐電圧性能を向上させることができる。
【００４１】
また、本発明に係る第２のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、上記凹部及び凸部の断面形状を表面が滑らかな半円形とすると上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中をより緩和することができ、部分放電の発生を抑制することができるので、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００４２】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドは、上記外部シールドが上記第１の部分の外周面と接しかつ上記第２の部分の外周面とは接しないように離れて設けられ、上記内部シールドが上記第１の部分の内周面に接しかつ上記第２の部分の内周面から離れて設けられ、上記絶縁操作ロッドの上記第２の部分において、上記外部シールドと対向する面と、上記内部シールドと対向する面とに、他の部分に比較して絶縁物の表面抵抗が低くなるように絶縁物による低抵抗層が形成されている。
以上のように構成された本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドでは、直流高電圧が印加されたときの上記絶縁操作ロッドの第１の部分と上記外部シールド及び内部シールドの微小間隙における電界集中を緩和することができ、耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができるので、直流電圧に対する耐電圧性能を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドにおいて、上記絶縁物による低抵抗層を、ＳｉＣ層で形成することにより、より効果的に耐電圧低下の原因となる部分放電の発生を抑制することができるので、直流電圧に対する耐電圧性能をさらに向上させることができる。
【００４４】
また、本発明に係る第３のガス遮断器用絶縁操作ロッドにおいて、上記絶縁物による低抵抗層は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末を含む樹脂を塗布することにより容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の絶縁操作ロッドにおける外部シールドおよび内部シールド構造を模式的に示す部分断面図である。
【図２】  実施の形態１の絶縁操作ロッドと比較するために行った従来例の構造における直流電圧印加時の電界計算結果を示す図である。
【図３】  実施の形態１の絶縁操作ロッドにおける直流電圧印加時の電界計算結果を示す図である。
【図４】  実施の形態１において、微小間隙に発生する最大電界を絶縁操作ロッドとシールド間の隙間ｄと絶縁操作ロッドの厚みＤとの比を変数として計算した結果を示すグラフである。
【図５】  実施の形態１において、外部シールド２あるいは内部シールド３と絶縁操作ロッド１の間の最大電界をＬ／ｄを変数として計算した結果を示すグラフである。
【図６】  本発明に係る実施形態２の絶縁操作ロッドにおける外部シールドおよび内部シールド構造を模式的に示す部分断面図である。
【図７】  （ａ）は、実施の形態２の絶縁操作ロッドと比較するために行った従来例の構造における直流電圧印加時の電界計算結果を示す図であり、（ｂ）は実施の形態２の絶縁操作ロッドにおける直流電圧印加時の電界計算結果を示す図である。
【図８】  本発明に係る実施形態３の絶縁操作ロッドにおける外部シールドおよび内部シールド構造を模式的に示す部分断面図である。
【図９】  （ａ）は、実施の形態３の絶縁操作ロッドと比較するために行った従来例の構造における直流電圧印加時の電界計算結果を示す図であり、（ｂ）は実施の形態３の絶縁操作ロッドにおける直流電圧印加時の電界計算結果を示す図である。
【図１０】  従来例の絶縁操作ロッドの構造を示す図である。
【図１１】  従来例の絶縁操作ロッドの構造における交流電圧での電界計算結果(a)と直流電圧における電界計算結果(b)を示す図である。
【図１２】  高電力回路において電流を遮断する一般的な電力用ガス遮断器の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  絶縁操作ロッド 、２  外部シールド、３  内部シールド、４  ネジ結合部、６  凹凸部、７  低抵抗層、８，８１  微小間隙、１０２  可動アークコンタクト、１０３  固定アークコンタクト、１１０  駆動部、１２０  密閉容器。
【図１】
0004301626.tif 000002
【図２】
0004301626.tif 000003
【図３】
0004301626.tif 000004
【図４】
0004301626.tif 000005
【図５】
0004301626.tif 000006
【図６】
0004301626.tif 000007
【図７】
0004301626.tif 000008
【図８】
0004301626.tif 000009
【図９】
0004301626.tif 000010
【図１０】
0004301626.tif 000011
【図１１】
0004301626.tif 000012
【図１２】
0004301626.tif 000013