真空インタラプタの電界緩和装置
专利汇可以提供真空インタラプタの電界緩和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且【課題】中間シールドを有するVIの周囲に接地層がある場合、VIの絶縁物間に接合された中間シールドの電位が、対地静電容量の影響を受けることによって電圧分担が接地側に偏り、VIの電源側の電界が高くなる。 【解決手段】VI内部の電源側通電部および接地側通電部と絶縁物間に接合された中間シールドの間に第2の中間シールドを設ける。また、第2の中間シールドと絶縁物間に接合された中間シールドとの間に中間絶縁物を介在させて対地電圧の発生部分を形成することで、相対的に電源側通電部と第2の中間シールドの電位差を小さくした。 【選択図】 図1，下面是真空インタラプタの電界緩和装置专利的具体信息内容。
電源側通電部と接地側通電部を、中間シールド(第1の中間シールド)を介在接合した絶縁物で囲繞構成した真空インタラプタであって、周囲を接地層で囲まれる真空インタラプタにおいて、 前記電源側通電部および接地側通電部と前記第1の中間シールドの間に第2の中間シールドを配設し、第2の中間シールドと前記第1の中間シールドの間に中間絶縁物を介在させて対地電圧の発生部分を構成することを特徴とした真空インタラプタの電界緩和装置。前記第1の中間シールドは支持体を介して中間絶縁物を固定し、中間絶縁物は支持体を介して第2の中間シールドを固定して構成することを特徴とした請求項1記載の真空インタラプタの電界緩和装置。前記真空インタラプタを囲む接地層は、絶縁ガスの封入された金属製タンク内に真空インタラプタを収納する真空遮断器、若しくはガス絶縁開閉装置の何れかであることを特徴とした請求項1又は2記載の真空インタラプタの電界緩和装置。
本発明は、真空インタラプタの電界緩和装置に係わり、特に電源側通電部と中間シールド間の電位差を小さくした電界緩和装置に関するものである。
遮断部に真空インタラプタ(以下VIという)を用いた真空遮断器(以下VCBという)は、小形,高性能,保守点検の容易性などの特徴を有することから遮断器に広く採用され、近年、ますます高電圧・大容量のVCBが要望されている。高電圧・大容量に対応するものとして、例えばVIの周囲が接地金属で囲われたタンク形VCBがある。
図5はタンク形VCBに使用されるVIの部分図を示したもので、1は電源側通電部、2は接地側通電部で、図示省略された操作機構を介して接地側通電部2を動作して電源側通電部1に接触又は開放制御される。3,4は絶縁物で、所定の真空度を維持しながら両絶縁物間に中間シールド5を介在させてロー付け等により接合される。10は絶縁ガスの封入された金属製のタンクである。
図6は、図5の構造を有するVIの静電容量と対地電圧の分布状態を示したものである。ここで、C0は電源側通電部1と接地側通電部2間の静電容量、C1は電源側通電部1と中間シールド5間の静電容量、C2は絶縁物3の静電容量、C3は電源側通電部1と中間シールド5間の静電容量、C4は絶縁物4の静電容量、C5は周囲の接地層(タンク)による対地静電容量、U0は電源電圧、U1は中間シールド5の対地電圧である。
図5で示すVIの電源側通電部1と中間シールド5の電位差は、 U0−U1[%] となり、その値はVI周囲の接地層(タンク10など)による対地静電容量C5の大きさに依存する。一般に、対地静電容量C5が大きくなるとU0−U1[%]が大きくなり、電源側通電部1と中間シールド5におけるストレスE1は、 E1=(U0−U1)/d1[%/mm] (ただし、d1は中間シールドと電源側及び接地側通電部間の距離) が上昇し、上昇点での絶縁破壊確率が増加する。この現象を解決するために電圧分担コンデンサの配設、又はセラミックとシールドを多段構造化することで中間シールド5の対地電圧U1を大きくし、電位差U0−U1を小さくすることで絶縁破壊確率の低下を図っている。
なお、VIの内部に複数の中間シールドを設けるものとしては、特許文献1が公知となっている。この特許文献1は、接点と中間電位シールドとの間にシールドを取り付けることにより、中間電位シールドへの直接的なフラッシュオーバーを防止したものである。
特許第5095614
特開平10−224923
前述したVCBのようにVIの周囲に接地層がある場合、中間シールド5の電位が、対地静電容量の影響を受けることによって電圧分担が接地側に偏り、VIの電源側電界が高くなる。この問題を解決するために、特許文献2で示すようにVIと並列に電圧分担コンデンサを配設することや、セラミックとシールドを多段式にすることで電位の均一化を図っている。しかし、電圧分担コンデンサを配設する場合、VIの電源側の電界を緩和することを目的としていることから、その配置はVIと並列に接続するためVCBのタンク径が大きくなり、特に、高電圧・大容量のVCBの設置面積が大きくなるという問題を有している。
また、セラミックとシールドを多段式構造としたVIでは、複数のセラミック筒の連設構造となり、高電圧・大容量のものとしては、例えば4個のセラミック筒による多段構成となっている。このため、VI製造時にはセラミック筒間の中心軸がずれるリスクが生じている。また、多段式構造の場合、隣接するセラミック筒間は金属からなるシールドによって接合されることから、セラミックとシールドの接合点が増えると外部閃絡がしやすくなり、VIの長さも長くなる問題を有している。
本発明が目的とするところは、電源側通電部と中間シールド間の電位差を小さくした電界緩和装置を提供することにある。
本発明は、電源側通電部と接地側通電部を、中間シールドを介在接合した絶縁物で囲繞構成した真空インタラプタであって、周囲を接地層で囲まれる真空インタラプタにおいて、 前記電源側通電部および接地側通電部と中間シールドの間に第2の中間シールドを配設し、第2の中間シールドと前記中間シールドの間に中間絶縁物を介在させて対地電圧の発生部分を形成することを特徴としたものである。
本発明の前記第1の中間シールドは、支持体を介して中間絶縁物を固定し、中間絶縁物は支持体を介して第2の中間シールドを固定して構成することを特徴としたものである。
また、本発明の、前記真空インタラプタを囲む接地層は、絶縁ガスの封入された金属製タンク内に真空インタラプタを収納する真空遮断器、若しくはガス絶縁開閉装置の何れかであることを特徴としたものである。
以上のとおり、本発明によれば、周囲を接地層で囲まれたVIに、第2の対地電圧であるU2の発生部材を設けたことにより、電源側通電部と中間シールド間の電位差を小さくでき、電界緩和を図ることが可能となってVCBの小型化ができるものである。
本発明の実施形態を示すVIの構成図。
本発明のVIにおける静電容量と対地電圧の分布図。
VCBタンク径対タンク接地電位特性図。
中間絶縁物の比誘電率対第2中間シールド特性図。
従来のVIの構成図。
従来のVIにおける静電容量と対地電圧の分布図。
図1は本発明によるVIの部分構成図で、図5で示す従来のVIと同一若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。本発明は、中間シールド(第1の中間シールド)5と対向して第2の中間シールド6を設け、その第1の中間シールド5と第2の中間シールド6との間に、セラミック等からなるリング状の中間絶縁物7を配設したものである。第2の中間シールド6は、電源側通電部1と接地側通電部2に面して距離d2を有して配設される。また、中間絶縁物7は、電源側通電部1と接地側通電部2の接点位置近辺に対向した位置に配設される。 すなわち、本発明のVIは、VIの外面である第1の中間シールド5の内周側に、支持体を介して中間絶縁物7を固定し、更にこの中間絶縁物7の内周側に支持体を介して第2の中間シールド6を固定配置して構成したものである。
図2は、図1で示すVIの静電容量と対地電圧の分布状態図を示したもので、C6は中間絶縁物7の静電容量、U2は第2の中間シールド6の対地電圧である。 第1,第2の中間シールド5,6間に中間絶縁物7を介在させたことによって電位差(U2−U1)が発生し、電源側通電部1と第2の中間シールド6との電位差は、U0−(U2−U1)[%]となり、相対的に、電源側通電部1と第2の中間シールド6との電位差は小さくなる。この時、電源側通電部1と第2の中間シールド6との距離d2を、d2=d1とすれば、その間の電界E2は E2=U0−(U2−U1)/d2[%/mm]
図3は、VCBのタンク径−中間シールド対地電圧(U1)関係の試験結果を示したものである。従来のVIでは、電源側通電部1と中間シールド5におけるE1の電界はU1とd1によって決まるため、対地電圧U1を25%から29%にするにはVCBのタンク10の径をΦ500→Φ650へと約150mm拡大しなければならない。
図4は本発明における中間絶縁物7の比誘電率−第2中間シールド6の対地電圧(U2)関係の試験結果を示したものでうる。本発明では、Φ500を有するタンク10の外形を変えずとも、誘電率10の中間絶縁物7を配設したことで対地電圧U2が25→29%に改善され、電界E2がE1より低くなる。
以上本発明によれば、周囲を接地層で囲まれたVIに、第2の対地電圧であるU2の発生部材を設けたことにより、電源側通電部と中間シールド間の電位差を小さくでき、電界緩和を図ることが可能となってVCBの小型化ができるものである。 なお、上記ではVCBについて説明してきたが、VIが用いられているガス絶縁開閉装置GISについても同様の効果を有するものである。
1… 電源側通電部 2… 接地側通電部 3,4… 絶縁物 5… 中間シールド(第1の中間シールド) 6… 第2の中間シールド 7… 中間絶縁物 10… タンク
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