气体绝缘开闭装置以及气体绝缘母线的制作方法
【专利摘要】提供提高了绝缘性能以及绝缘可靠性的气体绝缘开闭装置以及其气体绝缘母线。气体绝缘开闭装置在封入有绝缘气体(4)的密闭容器(2)内用支撑体(3)对高电压导体(1)进行支撑。在支撑体(3)与高电压导体(1)之间介有绝缘体的电解缓和屏蔽件(5)。在电解缓和屏蔽件(5)的与高电压导体(1)对置的对置面，形成有与高电压导体(1)电连接的导电层(10)。或者，在高电压导体(1)的电路端部与密闭容器(2)之间介有绝缘体的端部屏蔽件(6)。在端部屏蔽件(6)的与电路端部对置的对置面，形成有与高电压导体(1)电连接的导电层(10)。
【专利说明】气体绝缘开闭装置以及气体绝缘母线
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及在发电站或变电站等中使用的气体绝缘开闭装置以及具 备该气体绝缘开闭装置的气体绝缘母线。
【背景技术】
[0002] 当前，在高发电站或变电站等高电压大容量的电力系统中，广泛地使用开闭装置。 如图4所示，该开闭装置具有切断器21、母线22、断路器23、设置开闭器24、变压器25以及 电缆头26,被控制面板27控制。切断器21在其一个插口部连接有母线22,在另一个插口 部经由断路器23、接地开闭器24以及变压器25等而连接有电缆线路侧的电缆头26。这些 各器件通过高电压导体而相互电连接。
[0003] 近年来，该开闭装置被要求向城市部的地下变电站应用、以及经济性的提高，实现 开闭装置的小型化成为当务之急。特别是，提高开闭装置的绝缘性能对于增进开闭装置小 型化的方面担负有极其重要的作用。
[0004] 于是，近年来，提高了绝缘性能的气体绝缘开闭装置（GIS)成为主流。该气体绝缘 开闭装置将切断器21、母线22、断路器23、接地开闭器24、变压器25以及对它们进行连接 的高电压导体，以电绝缘的方式收纳在填充有用于绝缘或消弧的绝缘气体的密闭容器内。 绝缘气体例如为SF 6。
[0005] 例如，以母线22为例进行说明。如图5所示，在母线22中，通电用的高电压导体 1插通在密闭容器2中。高电压导体1在密闭容器2内，被作为绝缘物的支撑体3支撑，与 密闭容器2非接触。在该密闭容器2内封入有绝缘气体4。另外，关于收容高电压导体、对 各器件进行连接的连接器件，也为大概相同的结构。
[0006] 这样，气体绝缘开闭装置的绝缘性能以及安全性优良，并且能够实现设置空间的 缩小化。但是，存在如下问题：在母线22或收容了高电压导体的连接器件中，在作为绝缘物 的支撑体3或母线端部的周缘，容易产生高电场。因此，为了实现气体绝缘开闭装置的进一 步的绝缘性提高，需要采取防止由该高电场引起的绝缘破坏的措施。
[0007] 作为防止由在支撑体3或母线端部的周缘附近产生的高电场引起的绝缘破坏的 措施，能够列举出将产生高电场的电极部分用绝缘物进行了覆盖的绝缘涂层构造（例如参 照专利文献1。）。此外，能够列举出将产生高电场的电极部分用绝缘物进行了造型（mold) 的绝缘物造型构造（例如，参照专利文献2。）。而且，还能够列举出在产生高电场的部分与 接地金属容器之间配置势垒绝缘物、通过使该势垒绝缘物作为放电势垒发挥功能，来防止 从高电场部产生的放电进展的放电势垒构造（例如，参照专利文献3)。
[0008] 先行技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:专利3028975号公报
[0011] 专利文献2:特开2007 - 274822号公报
[0012] 专利文献3:专利4177628号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的课题
[0014] 在此，在专利文献1、2中列举的由绝缘涂层构造或绝缘物造型构造进行的绝缘破 坏防止措施中，被指出了下述的问题。即指出了：在这些绝缘破坏防止措施中，必须要用绝 缘物对电极进行涂层或造型，所以容易产生涂层或者造型内部的空隙、剥离、小孔，这将会 给绝缘性能带来很大影响。
[0015] 此外，在对电极表面实施绝缘物、树脂的涂层或造型时，为了提高粘合性，而不得 不对电极表面实施预处理。此外，在进行涂层或造型的电极表面的表面粗糙度很大的情况 下，将会在该处产生局部的电场强调，难以实现绝缘性能的大幅度提高。因此，需要重视将 电极表面精加工成平滑，严格地管理表面粗糙度。除此之外，还要求对电极本身的加工形状 (R部）进行管理。这样被指出了，若应用这些绝缘破坏防止措施，则气体绝缘开闭装置的制 作工序将会变得复杂。此外，由于对电极实施涂层或造型，因此，重量相应增大，从而组装作 业性降低。
[0016] 在专利文献3中列举的由放电势垒构造进行的绝缘破坏防止措施也被指出了下 述的问题。即，若在高电压导体与接地金属容器之间配置势垒绝缘物，则与不配置势垒绝缘 物的情况相比，高电压导体部的电场上升，放电开始电场降低。因此，该放电势垒构造中也 是，绝缘可靠性被指出了问题。而且，为了配置势垒绝缘物，对其进行支撑的支撑体的形状 将会变复杂，重量相应地增大，从而组装作业性降低。
[0017] 本发明的实施方式是为了消除上述的课题而提出的，其目的在于提供一种提高了 绝缘性能以及绝缘可靠性的气体绝缘开闭装置及其气体绝缘母线。
[0018] 用于解决课题的手段
[0019] 为了实现上述的目的，实施方式的气体绝缘开闭装置中，在封入有绝缘气体的密 闭容器内插通有由被绝缘的支撑体来支撑的高电压导体。该气体绝缘开闭装置具有介于支 撑体与高电压导体之间的绝缘体。而且，在该绝缘体的与高电压导体对置的对置面，形成有 与高电压导体电连接的导电层。
[0020] 此外，其他实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置为，在封入有绝缘气体的密闭容 器内插通有高电压导体的气体绝缘开闭装置。该气体绝缘开闭装置在高电压导体的电路端 部与密闭容器之间介有绝缘体。而且，在该绝缘体的与母线端部对置的对置面，形成有与高 电压导体电连接的导电层。
[0021] 此外，实施方式所涉及的气体绝缘母线具备：封入有绝缘气体的密闭容器、以及插 通在密闭容器内的高电压导体。并且，该气体绝缘母线在高电压导体的母线端部与密闭容 器之间介有绝缘体。而且，在该绝缘体的与母线端部对置的对置面，形成有与高电压导体电 连接的导电层。
[0022] 此外，其他实施方式所涉及的气体绝缘母线具备：封入有绝缘气体的密闭容器； 插通在密闭容器内的高电压导体；以及在金属容器内支撑高电压导体的被绝缘的支撑体。 而且，在该支撑体与高电压导体之间介有绝缘体，在绝缘体的与高电压导体对置的对置面， 形成有与高电压导体电连接的导电层。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是表示第一实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置的高电压导体部分的示意 图。
[0024] 图2是表示第二实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置的高电压导体部分的示意 图。
[0025] 图3是表示第三实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置的高电压导体部分的示意 图。
[0026] 图4是表示气体绝缘开闭装置的整体结构的示意图。
[0027] 图5是表示以往的气体绝缘开闭装置的高电压导体部分的结构的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，参照附图对气体绝缘开闭装置的各实施方式具体地进行说明。
[0029](第一实施方式）
[0030] (结构）
[0031] 首先，对第一实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置以及气体绝缘母线进行说明。 图1示出了第一实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置的母线22或者对高电压导体1进行 收容的连接器件。如图1所示，高电压导体1被支撑体3支撑，由此插通在密闭容器2内。 在高电压导体1与支撑体3之间介有电场缓和屏蔽件5。
[0032] 密闭容器2为金属制的容器。该密闭容器2中封入有绝缘气体4。作为绝缘气体 4,能够列举出SF 6气体。近年来，SF6气体由于是地球温室效应系数高的气体，而被指定为 排放限制对象。因此，从环境低负荷化的观点出发，作为封入的绝缘气体4,也可以使用自然 来源气体即空气、二氧化碳、氧、氮、或者它们的混合气体。
[0033] 支撑体3为绝缘物，具有圆锥形状。在支撑体3的下围部，形成有凸缘。支撑体3 通过将凸缘夹入密闭容器2间的接缝中，而以圆锥的顶点部分与密闭容器2的轴线一致的 状态被安装于密闭容器2内。
[0034] 支撑体3的圆锥顶点部分成为平面区域。在支撑体3的平面区域，设置有比平面 区域小一圈的开口。在该支撑体3的开口插入有接触件7。接触件7为比支撑体3的圆锥 顶点部分的厚度长的圆柱体，从支撑体3的两侧突出。
[0035] 高电压导体1是由例如铝或铜等单一材料形成的圆柱体。该高电压导体1与支撑 体3的圆锥顶点部分的表面以及背面分别对置配置，与密闭容器2的轴线大致一致。高电 压导体1的至少两端成为中空部。高电压导体1的中空部中插通有贯穿了支撑体3的接触 件7,由此，该高电压导体1经由接触件7而被支撑体3支撑。
[0036] 此外，在高电压导体1的两端内部，设置有导电性的连接器8。连接器8与接触件 7的前端周围和高电压导体1的内表面相接触。即，高电压导体1经由接触件7和连接器 8而与相邻的高电压导体1电连接。在母线22或者连接器件的中端部分，通过该电连接方 式，中继连接有多个高电压导体1,作为整体来形成一条电路。
[0037] 电场缓和屏蔽件5是利用模具对热塑性的塑料进行成形而成的杯形状的绝缘体。 该电场缓和屏蔽件5被成形为杯内表面以及外表面的表面粗糙度为5 μ m以下。也可以是， 在成形后，通过研磨材来调整表面粗糙度。
[0038] 该电场缓和屏蔽件5在底面具有供接触件7插通的开口，在支撑体3的圆锥顶点 设置的平面区域与高电压导体1的周缘之间介有底面的边缘区域，该电场缓和屏蔽件5通 过金属制的螺栓9而被固定于在支撑体3的圆锥顶点设置的平面区域。电场缓和屏蔽件5 通过用金属制螺栓9进行紧固而与接触件7以及高电压导体1电连接。
[0039] 电场缓和屏蔽件5的侧壁具有在被安装后的状态下覆盖连接器8的程度的长度。 该电场缓和屏蔽件5分别被固定于支撑体3的两侧，对支撑体3的两侧所存在的高电压导 体1的端部分别进行覆盖。其中，电场缓和屏蔽件5与高电压导体1隔开规定距离而配置。 即，电场缓和屏蔽件5的内径比高电压导体1的外径大，电场缓和屏蔽件5的底面比高电压 导体1与支撑体3之间的距离薄。
[0040] 而且，在该电场缓和屏蔽件5的内表面、即与高电压导体1的对置面，从底面至侧 壁内表面地形成有导电层10。该导电层10具体地说为高导电层、半导电层、或者非线性导 电层（换言之非线性电阻层）。例如，该导电层10通过涂覆或蒸镀的方法来形成。
[0041] (作用?效果）
[0042] 对这样的气体绝缘开闭装置的作用效果进行说明。首先，电场缓和屏蔽件5虽为 绝缘物但在其内表面形成有导电层10,因此，具有与对金属屏蔽件实施了绝缘被覆的情况 同等的特性。即，在用金属来构成了电场缓和屏蔽件5的情况下产生的对放电形成带来影 响的来自金属表面（阴极）的电场电子释放被大幅度抑制，能够提高耐电压性能。另一方 面，能够防止在用绝缘物构成了电场缓和屏蔽件5的情况下产生的高电压导体1的电场上 升、以及所伴随的放电开始电场的降低。这样，能够解决用金属或绝缘物的某个构成了电场 缓和屏蔽件5的情况的两个问题点，绝缘性能得以显著提高。
[0043] 而且，能够避免当对金属制的电场缓和屏蔽件实施绝缘涂层、或者将金属制的电 场缓和屏蔽件用树脂进行了造型时产生的被覆内部的空隙、剥离、小孔，能够提高绝缘可靠 性。
[0044] 此外，通过在电场缓和屏蔽件5成形时将内表面以及外表面的表面粗糙度制成平 滑，还能够期待由表面粗糙度引起的局部的电场强调的减少效果。特别是，由于在塑料内表 面形成导电层10,因此能够实现导电率的自由控制，使高电场部的电场减少变得容易。
[0045] 此外，通过用塑料来成形电场缓和屏蔽件5,能够实现轻型，且组装作业性也得以 提1?。
[0046] (第二实施方式）
[0047] (结构）
[0048] 接下来，对第二实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置以及气体绝缘母线进行说 明。图2示出了第二实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置的母线22或者对高电压导体1 进行收容的连接器件。如图2所示，在第二实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置中，在由高 电压导体1形成的电路的端部具备端部屏蔽件6。
[0049] 端部屏蔽件6具有一区域开口的中空的球体壶形状，是对热塑性的塑料进行模具 成形而成的绝缘体。该端部屏蔽件6也被成形或研磨成球体内表面以及外表面的表面粗糙 度为5 μ m以下。
[0050] 该端部屏蔽件6在密闭容器2内，使开口朝向高电压导体1的电路端部，介于该电 路端部与密闭容器2之间。具体地说，高电压导体1的电路末端仅在支撑体3的单侧支撑 高电压导体1，在支撑体3的另一侧，接触件7露出，端部屏蔽件6使其开口与该接触件7的 露出端接近地配置。
[0051] 在接触件7的露出端，设置有金属制螺柱11。该金属制螺柱11的长度方向与接 触件7的长度方向一致。另一方面，在端部屏蔽件6的壶底部，形成有塑料制螺栓12和金 属制螺柱11的座面。端部屏蔽件6配置成，使该金属制螺柱11向端部屏蔽件6的开口插 通，使端部屏蔽件6的壶底部与金属制螺柱11的前端对接，并用塑料制螺栓12进行固定， 由此，该端部屏蔽件6介于高电压导体1的电路端部与密闭容器2之间。通过被连接于该 金属制螺柱11，端部屏蔽件6与接触件7以及高电压导体1电连接。另外，塑料制螺栓12 用与端部屏蔽件6相同的材料来形成。
[0052] 金属制螺柱11为与端部屏蔽件6的从壶底部至开口的长度大致相同或者比其稍 长的长度。即，端部屏蔽件6的开口位于接触件7的前端附近。此外，端部屏蔽件6的开口 直径比接触件7的直径大，由接触件7产生的电场从端部屏蔽件6的内部穿过。在端部屏 蔽件6的内部、即与高电压导体1的电路端部对置的对置面，与电解缓和屏蔽件5相同地形 成有导电层10。
[0053] 另外，也可以是，在该高电压导体1的电路端部也是，在高电压导体1与支撑体3 之间并且在露出的接触件7与支撑体3之间设置电场缓和屏蔽件5。
[0054] (作用效果）
[0055] 对这样的气体绝缘开闭装置的作用效果进行说明。在该气体绝缘开闭装置中，能 够通过与电场缓和屏蔽件5同样的功能来防止由在高电压导体1的电路端部产生的电场引 起的绝缘破坏。即，端部屏蔽件6虽是绝缘物但是在其内表面形成有导电层10,因此具有对 金属屏蔽件实施了绝缘被覆的情况同等的特性。
[0056] 换句话说，在用金属来构成了端部屏蔽件的情况下产生的对放电形成带来影响的 来自金属表面（阴极）的电场电子释放被大幅度抑制，能够提高耐电压性能。另一方面，能 够防止在用绝缘物构成了端部屏蔽件的情况下产生的高电压导体1的电场上升、以及所伴 随的放电开始电场的降低。这样，能够解决用金属或绝缘物的某个构成了端部屏蔽件的情 况的两个问题点，绝缘性能得以显著提高。
[0057] 而且，能够避免当对金属制的端部屏蔽件实施绝缘涂层、或者将金属制的端部屏 蔽件用树脂进行了造型时产生的被覆内部的空隙、剥离、小孔，能够提高绝缘可靠性。
[0058] 此外，通过在端部屏蔽件6成形时将内表面以及外表面的表面粗糙度制成平滑， 还能够期待由表面粗糙度引起的局部的电场强调的减少效果。特别是，由于在塑料内表面 形成导电层10,因此能够实现导电率的自由控制，使高电场部的电场减少变得容易。
[0059] 此外，通过用塑料来成形端部屏蔽件6,能够实现轻型，且组装作业性也得以提高。
[0060] (第三实施方式）
[0061] (结构）
[0062] 接下来，基于图3对第三实施方式所涉及的气体绝缘开闭装置以及气体绝缘母线 进行说明。关于与第一或者第二实施方式相同的构成，赋予相同的附图标记并省略详细的 说明。
[0063] 在该第三实施方式中，用塑料制螺栓12将电场缓和屏蔽件5紧固于支撑体3,将端 部屏蔽件6连接于塑料制螺柱13。电场缓和屏蔽件5和端部屏蔽件6由于塑料制螺栓12 以及塑料制螺柱13为绝缘体，所以不与高电压导体1以及接触件7电连接，并且，不被外部 地施加偏压，也不接地。因此，电解缓和屏蔽件5以及端部屏蔽件6的与高电压导体1对置 的对置面、即导电层10具有漂移电位。漂移电位在被加到从高电压导体1产生的电场中时 为通过电子或离子的充电（charge up)产生的电位，依赖于该电场。
[0064](作用效果）
[0065] 通过将电场缓和屏蔽件5以及端部屏蔽件6的内表面电位设为漂移电位，使得屏 蔽件内表面的电位比高电压导体1以及接触件7有些降低。由此，在电场缓和屏蔽件5以 及端部屏蔽件6的外表面产生的电场值被减少，能够进一步提高绝缘性能。
[0066](其他实施方式）
[0067] 以上，在本说明书中说明了本发明所涉及的多个实施方式，但是这些实施方式只 是作为例子来提示，而并不意欲限定发明的范围。将各实施方式的全部或者某些组合起来 的实施方式也被包含在发明的范围内。此外，各实施方式能够以其他各种方式来实施，能够 在不脱离发明范围的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明 的范围及其宗旨内，同样包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。例如，电场缓 和屏蔽件5以及端部屏蔽件6说明了对塑料进行成形来制作的例子，但是，也能够是用其他 绝缘材料来进行了置换的构成。
[0068] 附图标记的说明
[0069] 1 高电压导体
[0070] 2 密闭容器
[0071] 3 支撑体
[0072] 4 绝缘气体
[0073] 5 电场缓和屏蔽件
[0074] 6 端部屏蔽件
[0075] 7 接触件
[0076] 8 连接器
[0077] 9 金属制螺栓
[0078] 10 导电层
[0079] 11 金属制螺柱
[0080] 12 塑料制螺栓
[0081] 13 塑料制螺柱
[0082] 21 切断器
[0083] 22 母线
[0084] 23 断路器
[0085] 24 接地开闭器
[0086] 25 变压器
【权利要求】
1. 一种气体绝缘开闭装置，在封入有绝缘气体的密闭容器内插通有由被绝缘的支撑体 来支撑的高电压导体，其特征在于，具备： 绝缘体，介于所述支撑体与所述高电压导体之间；以及 导电层，形成在所述绝缘体的与所述高电压导体对置的对置面上，并且，与所述高电压 导体电连接。
2. -种气体绝缘开闭装置，在封入有绝缘气体的密闭容器内插通有形成电路的高电压 导体，其特征在于，具备： 绝缘体，介于所述高电压导体的电路端部与所述密闭容器之间；以及 导电层，形成在所述绝缘体的与所述电路端部对置的对置面上，并且，与所述高电压导 体电连接。
3. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述绝缘体的所述对置面的电位为漂移电位。
4. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述导电层为高导电性、半导电性或者非线性导电性。
5. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述绝缘体为被模具成形的热塑性塑料。
6. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述绝缘体通过用与所述绝缘体相同的材料形成的螺栓而被固定。
7. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述绝缘体的与所述对置面相反侧的面的表面粗糙度为5μπι以下。
8. 如权利要求1或2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于， 所述绝缘体的所述对置面的表面粗糙度为5 μ m以下。
9. 一种气体绝缘母线，其特征在于，具备： 密闭容器，封入有绝缘气体； 高电压导体，插通在所述密闭容器内； 支撑体，在所述密闭容器内支撑所述高电压导体； 绝缘体，介于所述支撑体与所述高电压导体之间；以及 导电层，形成在所述绝缘体的与所述高电压导体对置的对置面上，并且，与所述高电压 导体电连接。
10. -种气体绝缘母线，其特征在于，具备： 密闭容器，封入有绝缘气体； 高电压导体，插通在所述金属容器内； 绝缘体，介于所述高电压导体的电路端部与所述密闭容器之间；以及 导电层，形成在所述绝缘体的与所述电路端部侧对置的对置面上，并且，与所述高电压 导体电连接。
11. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述绝缘体的所述对置面的电位为漂移电位。
12. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述导电层为高导电性、半导电性或者非线性导电性。
13. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述绝缘体为被模具成形的热塑性塑料。
14. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述绝缘体通过用与所述绝缘体相同的材料形成的螺栓而被固定。
15. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述绝缘体的与所述对置面相反侧的面的表面粗糙度为5μπι以下。
16. 如权利要求9或10所述的气体绝缘母线，其特征在于， 所述绝缘体的所述对置面的表面粗糙度为5 μ m以下。
【文档编号】H02G5/06GK104106189SQ201380008618
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年2月20日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】安冈孝伦, 保科好一, 岛村旭, 椎木元晴 申请人:株式会社东芝