流體絕緣電氣裝置的製作方法

2023-06-13 22:32:41

專利名稱：流體絕緣電氣裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在填充有氣體、油等絕緣流體的接地罐內容納通電導體的流體絕 緣電氣裝置。
背景技術：
在將絕緣介質作為氣體的電氣裝置的一個例子即氣體絕緣電氣裝置中，用金屬容 器覆蓋被施加高電壓的通電導體，由於利用金屬容器來保護通電導體不受外界的影響，因 此可靠性、安全性較高，且環保。但是在上述那樣的氣體絕緣電氣裝置的組裝過程中，金屬粉等金屬異物可能會侵 入接地罐內。若在接地罐內進入有金屬異物的這樣的狀態下對通電導體施加高電壓，則接 地罐內的金屬異物會以幾Hz的周期在接地罐和通電導體之間進行上下運動。因此，在氣體 絕緣電氣裝置的絕緣方面，該金屬異物為不良因素，其成為引起耐電壓降低的主要原因。作 為用於收集、捕捉這種金屬異物的現有技術有如下技術。S卩，在專利文獻1所記載的現有技術中，在填充有絕緣氣體的管狀的金屬制密閉 容器即接地罐的中心部由絕緣間隔物支承流過高電壓的電流的導體，在接地罐的內表面的 下部設有多個金屬材料，使得彼此的傾斜面重合。各金屬材料成為如下形狀，即，與通電導 體相對一側的端部被弄圓，另一端部緊固於接地罐的內表面。將這種氣體絕緣電氣裝置加以設置後，由於通常的使用狀態下在導體和接地罐之 間施加有高電壓，因此儘管此時存在於接地罐內的金屬異物帶電並動作，但與金屬材料的 表面相接觸的金屬異物沿相互重合的傾斜面落下，被用金屬材料包圍的區域捕捉，能防止 密閉型氣體絕緣電氣裝置的耐電壓降低。專利文獻1 日本專利特開昭54-86737號公報由於現有的氣體絕緣電氣裝置如上那樣構成，因此存在如下問題。即，為使接地 罐底面的電場的畸變減少，將金屬材料中的與通電導體相對一側的端部弄圓，但這樣弄圓 反而會使電場變強，從而使電場畸變，導致金屬異物到達頭頂部的電場較強的位置，妨礙捕 捉。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供一種能高效且可靠地捕捉接地 罐內的金屬異物、從而使金屬異物無害化以防止耐電壓性能降低的流體絕緣電氣裝置。為了解決上述問題以達到目的，本發明所涉及的流體絕緣電氣裝置是包括接地 罐、在該接地罐內絕緣配置的通電導體、及在所述接地罐的下部內表面上與所述接地罐電 連接而固定的用於捕捉金屬異物的捕集器構件的流體絕緣電氣裝置，其特徵為，所述捕集 器構件具有平板狀的頭頂部，該平板狀的頭頂部沿所述內表面設置並且與溝部相鄰；及 傾斜部，該傾斜部續接於所述頭頂部的一端且相對於所述頭頂部傾斜，其與所述頭頂部共 同形成的截面呈「 」字形，並且下端部與所述接地罐的內表面相接觸。
根據本發明，可起到如下效果，S卩，由於使頭頂部成為平板狀，因此能減小以往那樣因將金屬材料中的與通電導體相對一側的端部弄圓而產生的電場的畸變，能高效且可靠 地捕捉接地罐內的金屬異物，從而使金屬異物無害化以防止耐電壓性能的降低，並且能減 少設置工序。


圖1是表示實施方式1所涉及的流體絕緣電氣裝置的內部結構的立體圖。圖2是流體絕緣電氣裝置的正面剖視圖。圖3是捕集器裝置的立體圖。圖4是表示實施方式1中的金屬異物的移動作用等的正視圖。圖5是表示實施方式1中的溝寬、捕集器裝置的高度等的正視圖。圖6是用於表示金屬異物的動作的圖。圖7是表示金屬異物的捕捉效率和金屬異物的存在比率的關係的曲線圖。圖8是表示通過設置側壁從而得到的溝底面的電場抑制效果的曲線圖。圖9是在實施方式3所涉及的流體絕緣電氣裝置中、在實施絕緣性塗布後的接地 罐上設置捕集器裝置後的圖。圖10是實施方式5中的捕集器裝置的正視圖。圖11是表示專利文獻1所記載的現有的密閉型氣體絕緣電氣裝置的結構圖。標號說明1 導體2 接地罐3 絕緣間隔物5 捕集器裝置5a 頭頂部5b 傾斜部5c 側壁9、21、22 金屬異物10 金屬異物移動方向11 絕緣性塗料15 端部23 垂直方向24 旋轉方向50 溝101 密閉容器102,103 充電部105 絕緣氣體106 金屬材料106a 一端部106b 另一端部
106c 傾斜面
具體實施例方式下面，根據附圖詳細說明本發明所涉及的流體絕緣電氣裝置的實施方式。此外，本 發明並不受本實施方式限制。實施方式1.圖1是表示本實施方式中所涉及的流體絕緣電氣裝置的內部結構的立體圖，圖2(a)是同一結構的正面剖視圖，圖3(a)是捕集器裝置5的立體圖，圖4是表示本實施方式 中的金屬異物的移動作用的正視圖，圖5是表示本實施方式中的捕集器裝置5的溝寬Ws、頭 頂部5a的寬度Wr、接地罐2內壁到頭頂部5a的距離H、傾斜面5b的長度L、及折彎角度θ 等的正視圖。圖1中，例如在圓筒狀的接地罐2的中心軸上延伸有導體1，該導體1由絕緣間隔 物3支承。接地罐2由接地的密閉金屬容器構成，在內部填充有氣體或油等絕緣介質。絕 緣間隔物3由絕緣性的構件構成，並且具有其中心插通有導體1的例如喇叭狀的形狀，由接 地罐2的內壁支承。導體1是被施加高電壓的通電導體。如圖1及圖2 (a)所示，在接地罐2的內表面的下部(S卩，內底面)配置有由具有多 個溝、頭頂部、及傾斜面的金屬板構成的作為捕集器構件的捕集器裝置5。捕集器裝置5在 接地罐2的長邊方向(中心軸方向)上延伸配置，使得與導體1和接地罐2的內表面平行， 而且由一部分朝接地罐2的下方折彎的金屬板構成。即，在捕集器裝置5中，設有至少利用 切斷成形將一塊金屬板朝下方折彎並且各下端部與所述內表面接觸的多個傾斜部5b、續接 於各傾斜部5b的上端部且大致平行於所述內表面的平板狀的作為基板部的頭頂部5a、及 設於各頭頂部5a的與續接於傾斜部5b的一側相反一側的端部且朝下方折彎的作為側壁部 的側壁5c。另外，在捕集器裝置5的圓周方向中央部，設有在兩端部形成有側壁5c的頭頂 部5d。傾斜部5b是對作為基板的金屬板的一部分至少進行剪切、彎曲加工(切斷成形) 而形成的，從下方支承頭頂部5a、5d。頭頂部5a是未進行剪切、彎曲加工(切斷成形)的大 致平板狀的基板的一部分。傾斜部5b相對於頭頂部5a折彎，具有傾斜面。頭頂部5a和續 接於頭頂部5a的傾斜部5b的截面大致為「 字」形狀，或者為將「 字」取鏡像後的形狀。另外，隨著形成傾斜部5b，在相鄰的頭頂部5a、5d之間形成有溝。或者，在各溝的 兩側形成頭頂部5a、5d，使得夾著各溝，多個溝沿接地罐2的圓周方向形成。各傾斜部5b、 各頭頂部5a、各側壁5c、及各溝分別沿導體1的中心軸方向單向延伸。該捕集器裝置5通 過擰緊或焊接將預定部位固定於接地罐2的內壁，從而與接地罐2電連接。如圖2所示，位於捕集器裝置5的中央(與導體1的延伸方向垂直的方向上的中 央)的頭頂部5d與其它頭頂部5a不同，其一端部不續接於傾斜部5b，取而代之的是在其兩 端部具有側壁5c。配置在位於中央的該頭頂部5d的左側的多個傾斜部5b的傾斜面彼此基 本平行。同樣地，配置在位於中央的該頭頂部5d的右側的多個傾斜部5b的傾斜面彼此基 本平行。配置在位於中央的該頭頂部5d的左側的傾斜部5b與配置在右側的傾斜部5b，其 傾斜面彼此不平行，其傾斜面彼此相對且相對於垂直方向傾斜相同角度，以中央的頭頂部 5d為中心構成左右對稱。
圖3 (a)中，示出捕集器裝置5的立體圖。如上所述，本實施方式中，由金屬板形成捕集器裝置5。圖3(a)中，在捕集器裝置5中，示出從一塊金屬板通過剪切、彎曲加工而形 成的傾斜部5b及側壁5c、頭頂部5a、5d、及在相鄰的頭頂部5a、5d之間形成的作為溝部的 溝50。圖4及圖5中，示出圖1、圖2 (a)、及圖3(a)所示的捕集器裝置5的放大剖視圖。 用Ws表示捕集器裝置5的溝寬，用Wr表示頭頂部5a的寬度，用H表示接地罐2內壁到頭 頂部5a的最短距離，用L表示傾斜部5b的傾斜面的長度，用θ表示傾斜部5b相對於頭頂 部5a的折彎角度。側壁5c與形成頭頂部5a的平面基本垂直。另外，圖4中，示出金屬異 物9按照金屬異物移動方向10落下從而被捕集器裝置5捕捉到的情形。S卩，進入溝中的金 屬異物9因傾斜部5b而從垂直方向的運動變換成水平方向的運動，進一步與相鄰的傾斜面 5b的背面碰撞，到達接地罐2的內表面上。此外，圖4、圖5中，相鄰的傾斜部5b在從上方 俯視時彼此重合。接著，說明金屬異物9的動作。金屬異物9是混入接地罐2內的金屬粉等異物。若 對導體1施加高電壓，則與接地罐2內壁接觸的金屬異物9帶電。此時，由於在接地罐2內 存在較強的電場，因此靜電力作用到帶電的金屬異物9，金屬異物9上浮到接地罐2內的空 間中。在採用與直流電壓不同的交流電壓的情況下，金屬異物9 一邊與商用電源的頻率同 步地進行振動，一邊嚮導體1上浮。若金屬異物9和導體1的距離接近到某種程度，則金屬異物9自發放電，從而失去 所帶有的一部分電荷，一邊與和上浮時同樣的商用電源的頻率同步地進行振動，一邊向接 地罐2落下。落下的金屬異物9與接地罐2的內壁接觸後，再次帶電上浮到空間中。若重 復這樣的動作，金屬異物9存在於接地罐2和導體1之間的空間中的概率升高，則可能在該 空間中產生閃絡，導致流體絕緣電氣裝置發生事故。而且在對於流體絕緣電氣裝置的絕緣強度帶來影響的金屬異物9中，已判明形狀 為針狀的異物產生的影響最大。若該針狀的金屬異物9被施加電壓且電場超過特定的值， 則會因微小的幹擾而沿電場方向豎立上浮。而且有時該針狀的金屬異物9會在朝導體1豎 立的狀態下沿垂直方向運動，並且有時會一邊以金屬異物9的長邊方向的長度為最大直徑 進行旋轉運動，一邊沿垂直方向運動，金屬異物9的這種不同的動作使得難以對它進行捕 捉。同樣地，在對接地罐2的內壁發生的機械性的反彈也是使得難以對它進行捕捉的較大 的主要因素。因此本實施方式中，考慮這種針狀的金屬異物9的動作、特別是金屬異物9的旋轉 動作，使捕集器裝置5的溝寬Ws成為金屬異物9的長邊方向的長度以上。S卩，由於已知混入 流體絕緣電氣裝置的接地罐2內的金屬異物9的典型大小，因此使溝寬Ws成為金屬異物9 的長邊方向的長度以上，來構成圖1、圖2(a)、圖3(a)、圖4、及圖5所示的捕捉器裝置5，由 此即使是一邊以長邊方向的長度為最大直徑進行旋轉運動、一邊沿垂直方向運動的金屬異 物9，也能捕捉。而且，如圖4所示，利用朝接地罐2的內表面方向彎曲的傾斜部5b使金屬 異物的垂直方向的運動變換成水平方向的運動，從而捕集器裝置5在接地罐2的內部，能容 易且高效地捕捉以圖6 (a)所示的豎立狀態沿垂直方向23運動的金屬異物21、及如圖6 (b) 所示一邊旋轉(旋轉方向24) —邊沿垂直方向23運動的金屬異物22。而且，利用由側壁5c的屏蔽效果而生成的溝內部的極弱的電場，能在金屬異物2U22與傾斜部5b相接觸時使電荷容易釋放，能簡單地變換運動方向。圖7是表示存在於接地罐2內的旋轉金屬異物的存在比率(％ )和金屬異物捕捉 效率(％ )(縱軸的左側)的關係、及旋轉金屬異物的存在比率(％ )和金屬異物存在度數 (縱軸的右側)的關係的曲線圖。縱軸的右側所示的所謂金屬異物存在度數，是指將存在於 接地罐2內的金屬異物的整體存在度數設為1時的豎立及旋轉的金屬異物的存在度數(概 率密度)。縱軸的左側表示利用捕集器裝置5的金屬異物捕捉效率，橫軸表示旋轉的金屬異 物的存在比率(旋轉金屬異物的存在比率為0%時豎立金屬異物的存在比率為100%)。該 圖中的直線S表示設置僅考慮捕捉豎立金屬異物的以往的捕集器裝置時的捕捉效率，僅存 在豎立金屬異物的情況下(旋轉金屬異物的存在比率為0%時)雖然能捕捉所有異物，但隨 著旋轉金屬異物增加，不能進入捕捉溝的金屬異物增加，捕捉效率下降至0 %。由於在實際的接地罐2內金屬異物的動作會因極小的幹擾而變化，因此可認為表 示旋轉及豎立的動作的金屬異物的存在個數如該圖中的曲線T所示呈正態分布(此時T的 縱軸刻度為縱軸右側的金屬異物存在度數)。另外，如該曲線T所示，由於旋轉金屬異物的 存在比率為50%的狀態在概率上最容易發生，因此可認為旋轉金屬異物、豎立金屬異物的 存在比實際上兩者都為50%左右。圖7中，是將現有的捕集器裝置的金屬異物捕捉效率作 為直線S進行了說明，但由於實際上也認為有金屬異物捕捉效率為曲線狀的情況，因此其 結果是，金屬異物捕捉效率如圖7的區域U所示，取最大約為50%的值。這樣，由於接地罐2內存在至少示出兩種動作的金屬異物，因此如本實施方式那 樣，考慮該動作，設置形成有其寬度具有金屬異物的最大長度以上的溝的捕集器裝置5，從 而如圖7的直線X所示，能可靠地捕捉金屬異物，使得金屬異物捕捉效率一直為100 %，從而 消除閃絡事故。例如氣體絕緣開關裝置中的金屬異物的典型大小，例如是直徑為50μπι 100 μ m，長度為0. 2mm 30mm，通過使本實施方式所涉及的捕集器裝置的溝寬Ws例如為 0. 2mm 40mm，從而對於這種金屬異物可得到較好的捕捉效果。具體而言，例如對於直徑為 50 μ m、長度為20mm的金屬異物，通過使溝寬Ws例如為25mm，從而可得到較好的捕捉效果。 再有，對於直徑為100 μ m 500 μ m、長度為0. 7mm 15mm的金屬異物，通過使溝寬Ws例如 為0. 7mm 15mm，從而可得到特別好的捕捉效果。根據本實施方式，可起到如下效果，S卩，由於使頭頂部5a成為平板狀，因此能減小 如專利文獻1所記載的現有技術那樣因將金屬材料中的與通電導體相對一側的端部弄圓 而產生的電場的畸變，能高效且可靠地捕捉接地罐內的金屬異物，從而使金屬異物無害化 以防止耐電壓性能的降低，並且還能減少設置工序。另外，根據本實施方式，由於在接地罐2的內底面上，設置包括溝寬Ws為金屬異物 9的長邊方向的長度以上的溝和頭頂部5a和傾斜部5b在內的捕集器裝置5，因此利用溝捕 捉動作不同的旋轉金屬異物及豎立金屬異物的兩種金屬異物，將其運動從垂直方向變換成 水平方向，並引導至得不到上浮力的弱電場區域，從而能容易使金屬異物無害化。這樣，通 過能高效且可靠地捕捉金屬異物，從而能防止耐電壓性能的降低。另外，通過使用一塊金屬 板形成捕集器裝置5，從而將捕集器裝置5安裝於接地罐時的設置工序減少，能容易進行設 置。另外，由於通過設置側壁5c，從而能進一步提高利用接地罐2的內壁、傾斜部5b、頭頂部5a、側壁5c包圍的區域中的屏蔽效果，因此利用該區域內部的極弱的電場，能使金 屬異物與傾斜部5b相接觸時的電荷容易釋放，能簡單地變換運動方向。因此，能使金屬異 物高效地沉積在接地罐2的內底面，能可靠地進行捕捉。此外，雖然在不設置側壁5c的情 況下也能利用同樣的屏蔽效果進行捕捉，但是設置側壁5c時效果更好。 另外，捕集器裝置5中，可沿包含內底面的接地罐2的內壁圓周的一部分或全部配 置設有多個溝的金屬板。由此，存在多個變換金屬異物的運動方向的溝，容易提高捕捉金屬 異物的效率。此外，捕集器裝置5中，通過至少設置兩個以上的傾斜部5b，從而至少具有一 個以上的溝。本實施方式中，說明了由一塊金屬板構成捕集器裝置5的例子，通過這樣能容 易加工多個溝。圖11是表示專利文獻1所記載的密閉型氣體絕緣電氣裝置的結構圖，(a)是剖視 圖，(b)是利用微小粉塵捕捉用金屬材料捕捉微小粉塵的動作的說明圖。圖11(a)中，在構 成氣體絕緣電氣裝置的金屬制密閉容器101的中心配置圓筒狀的充電部102、103，在容器 101的內部封裝入絕緣氣體105。另外，在容器101內的底部設置有微小粉塵捕捉用金屬材 料 106。金屬材料106的形狀如圖11(b)所示，將與充電部102、103相對的一端部106a弄 圓，將另一端部106b緊固於容器101的內底面，一端與另一端之間成為傾斜面106c。而且， 各金屬材料106的傾斜面106c相互重合。這種現有的氣體絕緣電氣裝置中，僅用單個金屬材料106無法形成用於捕捉金屬 異物A的區域，必需使用兩個以上的金屬材料106，金屬材料106的設置工序增多。與此不 同的是，根據本實施方式，由於能用一塊金屬板形成捕集器裝置5，因此設置工時數減少，容 易進行設置。另外，金屬材料106通過相互重合，從而在機械上限制住運動的金屬異物的動作， 雖然使金屬異物A的捕捉效果提高，但由此使得用於將金屬異物引導至捕捉區域的入口變 小，難以捕捉帶有旋轉的針狀的金屬異物等。與此不同的是，本實施方式中，如上所述，即使 是帶有旋轉的針狀的金屬異物等也能捕捉。圖4、圖5所示的例子中，由於將溝寬Ws設定成 金屬異物9的長邊方向的長度以上，因此傾斜部5b彼此不重合。 另外，圖11中，將金屬材料106中的與充電部102、103相對一側的端部106a弄圓。 以便減少容器101底面的電場的畸變，但這樣弄圓反而會使電場變強，從而使電場畸變，導 致金屬異物A到達金屬材料106的頭頂部的電場較強的位置，妨礙捕捉。與此不同的是，本 實施方式中，如圖4、圖5的例子所示，通過使側壁5c基本垂直於頭頂部5a，從而能防止如 端部106a那樣因弄圓而產生的電場的畸變。實施方式2.本實施方式中，作為捕集器裝置5的製造方法，是對一塊金屬板實施壓力加工那 樣的方法。即通過採用壓力加工中的剪切、彎曲加工，從而對於具有複雜的截面的形狀也能 容易成型，且能使製造工序時間縮短，並且以低成本製造。另外，由於容易製造尺寸較長的 捕集器裝置，能在接地罐2中遍及較大的範圍進行設置，因此能提高金屬異物的捕捉率。由於通過壓力加工能製造更薄的金屬板，因此重量輕，容易處理。而且即使是設置 在尺寸較長的接地罐2中的情況下，因重量較輕，所以也不麻煩，還能容易安裝在已有的接 地罐2中。而且能減少因金屬異物所致的閃絡事故，另外由於拆卸容易，因此能容易獲取捕捉到的金屬異物，此後的流體絕緣電氣裝置(例如，氣體絕緣電氣裝置)的檢查也容易進 行。另外，利用壓力加工，能通過採用壓力加工中的剪切、彎曲加工，從而同時形成多 個側壁5c和傾斜部5b。此外，圖5中，對於傾斜部5b的長度L和溝寬Ws，使傾斜部5b的 長度L比溝寬Ws要長，這是由於從金屬板上剪切傾斜部5b、並實施彎曲加工的同時伸長的
緣故。而且若與不具有側壁5c的情況相比，則在設置側壁5c的情況下，由於能利用其屏 蔽效果在溝內部形成極弱的電場，且能減弱溝底面的電場，因此容易提高捕捉效率。圖8是 表示通過設置側壁5c從而得到的溝底面的電場抑制效果的曲線圖，是將具有側壁5c時的 溝底面的電場、與沒有側壁5c的情況比較後的結果。此外，圖8示出捕集器裝置5的側壁 5c的長度為溝的深度的1/3時的電場分析結果。縱軸是設有側壁5c時和未設側壁5c時的 溝底面的電場之比(有側壁5c/無側壁5c)，橫軸是溝的深度H與所捕捉的金屬異物的長 度之比。圖8中，作為一個例子，示出溝的深度H等於金屬異物的長度(長邊方向的長度) 的情況下的電場抑制效果。由側壁5c所得到的溝底面的電場抑制效果為1的情況下，表示 側壁5c沒有效果，比1大得越多，則電場抑制效果也越好。本電場分析結果中，得到約2. 3 的電場抑制效果。即可知，通過設置側壁5c，從而使電場抑制效果提高。此外，圖5中示出 溝的深度H。而且，側壁5c還起到隔離的壁的作用，使得金屬異物不會再次逃到溝外。有時會因金屬異物受到來自接地罐2的反彈力使得難以捕捉，以往若使溝的深度 與所捕捉的金屬異物的長度成為相同大小，則難以捕捉，需要使其深度為金屬異物的長度 以上。與此不同的是，本實施方式中，由於設有傾斜部5b，並且如圖8所示，即使不使溝的深 度那樣深也能通過設置側壁5c從而減弱溝底面的電場，因此能使溝的深度H與金屬異物的 長度成為相同大小。此外，可利用壓力加工技術在某種程度上自由控制側壁5c的長度而與溝寬無關。 側壁5c可利用壓力加工的剪切、彎曲加工而容易形成，如圖5及圖8所示，只要側壁5c的 長度具有溝深度H的1/3左右大小，則通過設置側壁5c所得到的效果便較好。因而，無需 使側壁5c的長度與溝的深度H相等。實施方式3.圖9是本實施方式所涉及的流體絕緣電氣裝置中、在塗有絕緣性塗料11的接地罐 2上設置捕集器裝置5的圖。另外，圖2(b)是本實施方式的正面剖視圖，圖3(b)是捕集器 裝置5的立體圖。本實施方式中，除了實施方式1的結構以外，捕集器裝置5是設置在內表 面塗有絕緣性塗料11的接地罐2中。但是，將捕集器裝置5和接地罐2電連接的部位顯然 未進行絕緣塗布。另外，捕集器裝置5的位於兩端(與溝的延伸方向垂直的方向上的兩端 部、或圓周方向的兩端)的頭頂部5a中，在該頭頂部5a的端部未形成側壁5c，因而，在頭頂 部5a中的與續接於傾斜部5b的一側相反一側的端部和接地罐2的內壁之間未形成溝。原本，在經絕緣塗布後的接地罐2的內表面上進行動作的金屬異物，因與接地罐2 之間難以進行電荷交換，所以不易使其動作平息。但本實施方式中，通過採用如上結構，從 而與接地罐2電連接的捕集器裝置5中，金屬異物失去電荷，進入溝中的金屬異物因傾斜部 5b而從垂直方向的運動變換成水平方向的運動，與傾斜部5b的背面碰撞，好容易到達塗有 絕緣性塗料11的接地罐2的內表面。而且該內表面上，因捕集器裝置5使得其電場被屏蔽，從而未形成使得金屬異物獲得上浮力的電場。而且，由於內表面經絕緣塗布，因此也不會從接地罐2提供電荷，金屬異物無法再次上浮。另外，通過採用使捕集器裝置5的端部15(與溝的延伸方向垂直的方向上的端部、或圓周方向上的端部)與塗有絕緣性塗料11的接地罐2的內壁相接觸的結構，從而儘量使 存在於接地罐2中的金屬異物的初始存在位置，位於未經絕緣塗布的捕集器裝置5的表面。 通過這樣，能在較弱的電場下便使金屬異物進行動作，從而快速引導至捕集器裝置5的溝 內部，能可靠地捕捉金屬異物。但是，以往廣泛採用的氣體絕緣電氣裝置的內壁多經絕緣性塗料11塗布，通過附 加本實施方式的捕集器裝置5，從而能得到可靠性較高的氣體絕緣電氣裝置，而無需實施特 別的變更。另外，由於通過在接地罐2內壁上塗布絕緣性塗料11並設置捕集器裝置5，從而 耐絕緣性能提高，因此相比現有的氣體絕緣電氣裝置，能進一步小型化，能製造整體成本較 低的氣體絕緣電氣裝置。實施方式4.本實施方式中，說明規定將用於捕捉金屬異物21、22的、頭頂部5a的寬度Wr、相鄰 的頭頂部5a之間的寬度Ws (即，溝寬)、傾斜部5b的傾斜面的長度L、折彎角度θ (傾斜部 5b相對於頭頂部5a的傾斜角度)、溝的深度H (即，頭頂部5中的與接地罐2的內表面相對 一側的內表面到接地罐2的內表面的最短距離H)分別具體設定成怎樣的值的例子(參照 圖5)。以下，設存在於接地罐2內的金屬異物21、22的最大長度為Wp。本實施方式中，將捕集器裝置5設計成，除了實施方式1中設定的條件即Wp ^ Ws 以外，還滿足Wr彡Ws且Wp彡H的關係。接地罐2內的金屬異物21、22因施加到導體1的電壓而帶電，沿垂直方向開始運 動。此時若在導體1和接地罐2之間存在捕集器裝置5，則金屬異物21、22在捕集器裝置5 的表面上以幾Hz進行垂直運動。此時，若捕集器裝置5的溝和頭頂部5a的寬度相同，則垂 直運動的金屬異物21、22與兩者接觸的概率相等。因而，為了提高使金屬異物21、22進入 溝中的概率，需要使頭頂部5a的寬度Wr為溝寬Ws以下，即Wr ( Ws0另外，金屬異物21、 22的運動並非一直限於垂直方向，有時會旋轉。為了捕捉進行這種運動的金屬異物21、22， 對於溝寬Ws和金屬異物21、22的最大長度Wp，需要使Wp ^ Ws0另外，由於金屬異物21、 22在捕集器裝置5的溝的內部垂直豎立的情況下，若其尖端從捕集器裝置5的表面飛出，則 其尖端的電場變強，會獲得上浮力，因此需要使深度H至少比金屬異物21、22的最大長度要 大，即Wp ( H。另外，本實施方式中，將傾斜部5b的長度L設計成，滿足L = ffs/cos θ。特別是，由於豎立狀態下沿垂直方向動作的金屬異物21、22若與頭頂部5a那樣的 平坦的部分碰撞，則將朝垂直方向中與捕集器裝置5相反一側、即導體1飛出，因此最好是 使溝的底面不平坦。因而，最好是傾斜部5b延長至溝的端部，即L = Ws/cos θ，使得從上方 看捕集器裝置5時看不到平坦的部分。這樣，以存在於接地罐2內的金屬異物21、22的最大長度Wp為基準，對於溝寬Ws、 頭頂部5a的寬度Wr、捕集器裝置5的溝的深度H決定適當的關係。如上述所說明的那樣，通過使溝寬Ws比金屬板的頭頂部5a的寬度Wr要大，從而 能提高金屬異物21、22進入溝中的概率。而且，通過使溝的深度H成為金屬異物的最大長度Wp以上，從而能使垂直落下的金屬異物21、22落入弱電場區域，能提高捕捉的效率。另外，通過使得從上部看捕集器裝置5時，使金屬板的頭頂部5a和傾斜部5b的投 影相連，從而能防止落下來的金屬異物21、22直接與接地罐2的內表面碰撞後朝導體1方 向反彈，從而不會使利用捕集器裝置5捕捉金屬異物21、22的效率降低。實施方式5.本實施方式中，在捕集器裝置5的背面塗敷粘合劑(未圖示)。具體而言，在傾斜 部5b、頭頂部5a的與接地罐2內表面相對一側的表面(稱為背面。)、和與傾斜部5b的背 面相對一側的側壁5c的表面(稱為背面。)塗敷有粘合劑。即，所謂捕集器裝置5的背面， 是指捕集器裝置5的捕集區域側的表面。在接地罐2內表面的電場非常強的情況下，未被捕集器裝置5捕捉到的金屬異物 21、22若開始動作，則與該電場成正比，金屬異物21、22的動作速度非常大。在這種情況下， 暫時進入捕集器裝置5的溝的內部的金屬異物21、22，由於其具有的速度較大，因此機械性 的反彈力變大，可能會從溝中再次逃出到接地罐2內。然而，若像本實施方式那樣僅在捕集器裝置5的背面預先塗敷粘合劑，則當運動 因傾斜部5b而變換成水平方向後、與傾斜部5b的背面側碰撞時，能利用塗敷有的粘合劑， 吸收較大的動量，從而抑制動作。利用這種結構，對於具有會從捕集器裝置5中再次逃出的速度的金屬異物21、22， 通過預先在捕集器裝置5的背面塗敷粘合劑，從而使粘合劑吸收金屬異物21、22的動量，能 利用其粘附力進行捕捉。另外，由於能利用粘合劑消除因反彈力而發生的彈回，因此能將捕集器裝置5的 高度H(即，溝的深度H)構成得較小，對於導體1和接地罐2之間的距離較小的流體絕緣電 氣裝置，能設置根據本實施方式的捕集器裝置5。而且，即使粘合劑因長年老化而失去該效果，但由於金屬異物21、22存在於用側 壁面包圍的區域(即，傾斜部5b、頭頂部5a、及側壁5c)的電場較弱的溝中，因此也無法獲 得再次上浮到溝外的力。實施方式6.圖2中，捕集器裝置5的傾斜部5b的傾斜面為平面狀(正視圖中為直線狀)，但也 可對該部位賦予曲率。圖10是本實施方式中的捕集器裝置5的剖視圖，圖3(c)是本實施 方式中的捕集器裝置5的立體圖。如圖10、圖3 (c)所示，本實施方式中，壓力加工所得到的捕集器裝置5中，頭頂部 5a的形狀與實施方式1相同，但是對傾斜部5b的傾斜面賦予曲率。本實施方式中，傾斜部5b具有曲率，使得成為圓弧的一部分，因此在上浮的金屬 異物21、22落下來而通過溝的情況下，沿著作為曲面的傾斜部5b落下。因此，可增加將沿垂 直方向落下來的金屬異物21、22的運動變換成水平方向的效率，能可靠地將金屬異物21、 22引導至無法再次上浮的弱電場部、即在捕集器裝置5和接地罐2之間形成的區域。根據本實施方式，通過使捕集器裝置5的傾斜部5b的傾斜面具有曲率，從而能容 易地將金屬異物21、22引導至弱電場區域。因而，與實施方式1相同，能廉價且容易地構成 絕緣強度優異的流體絕緣電氣裝置。特別是，由於僅通過對未裝備捕集器裝置5的現有的 氣體絕緣裝置附加捕集器裝置5，而不對其基本結構作任何變更，便能構成本實施方式，因此其製造變得更容易且成本更低。另外，由於不會因裝備捕集器裝置5而使接地罐2的尺寸增大，因此能構成緊湊的 氣體絕緣電氣裝置。工業上的實用性本發明能較好地適用於氣體絕緣電氣裝置等流體絕緣電氣裝置。
權利要求
一種流體絕緣電氣裝置，包括接地罐、在該接地罐內絕緣配置的通電導體、以及在所述接地罐的下部內表面上與所述接地罐電連接而固定的用於捕捉金屬異物的捕集器構件，該流體絕緣電氣裝置的特徵在於，所述捕集器構件具有平板狀的頭頂部，該頭頂部沿所述內表面設置並且與溝部相鄰；以及傾斜部，該傾斜部續接於所述頭頂部的一端且相對於所述頭頂部傾斜，該傾斜部與所述頭頂部共同形成的截面呈「ヘ」字形，並且下端部與所述接地罐的內表面相接觸。
2.如權利要求1所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述捕集器構件由一塊金屬板形成。
3.一種流體絕緣電氣裝置，包括 接地罐、在該接地罐內絕緣配置的通電導體、以及在所述接地罐的下部內表面上與所述接地罐電連接而固定的用於捕捉金屬異物的捕 集器構件，該流體絕緣電氣裝置的特徵在於， 所述捕集器構件具有傾斜部，該傾斜部是至少利用切斷成形將配置在所述內表面上的一塊金屬板朝下方折 彎而形成的，該傾斜部的下端部與所述接地罐的內表面相接觸，並且沿所述接地罐的中心 軸方向延伸；以及頭頂部，該頭頂部續接於所述傾斜部的上端並且是未經切斷成形的所述金屬板的一部 分，該頭頂部截面與所述傾斜部的截面共同形成的截面呈「 ，，字形，並且與隨著形成所述 傾斜部而形成的溝部相鄰。
4.如權利要求1至3的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述溝部的寬度為0. 2mm 40mm。
5.如權利要求4所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述溝部的寬度為0. 7mm 15mm。
6.如權利要求1至5的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述捕集器構件沿所述接地罐的圓周方向具有多個所述溝部。
7.如權利要求1至6的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於，所述捕集器構件除了與所述接地罐電連接的部位以外，都配置在經絕緣塗布後的所述 內表面上。
8.如權利要求1至7的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述捕集器構件的所述圓周方向上的端部與所述接地罐的內表面相接觸。
9.如權利要求1至8的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於，設所述金屬異物的最大長度為Wp，設所述溝部的溝寬為Ws，設所述頭頂部的寬度為 Wr，設所述頭頂部和所述接地罐的內表面之間的距離為H，這時將所述捕集器構件構成為，滿足下述關係formula see original document page 3
10.如權利要求1至9的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於，設所述傾斜部的傾斜面的長度為L，設所述傾斜面相對於所述頭頂部的傾斜角度為 θ，設所述溝部的溝寬為Ws，這時將所述捕集器構件構成為，滿足下述關係 formula see original document page 3
11.如權利要求1至10的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於，所述頭頂部的與續接於所述傾斜部的一側相反一側的端部形成有朝下方折彎的側壁部。
12.如權利要求11所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於，在所述傾斜部中的與所述接地罐的內表面相對一側的表面和所述頭頂部中的與所述 接地罐的內表面相對一側的表面，分別塗敷粘合劑，並且在與塗敷有所述粘合劑的傾斜面 相對的所述側壁部的表面，也塗敷粘合劑。
13.如權利要求1至12的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述傾斜部的傾斜面具有曲率。
14.如權利要求1至13的任一項所述的流體絕緣電氣裝置，其特徵在於， 所述捕集器構件是對所述金屬板進行壓力加工而形成的。
全文摘要
本發明提供一種流體絕緣電氣裝置，該流體絕緣電氣裝置能高效且可靠地捕捉接地罐內的金屬異物，從而使金屬異物無害化以防止耐電壓性能的降低，並且還能減少設置工序。流體絕緣電氣裝置包括填充有絕緣流體的密閉金屬容器即接地罐2，並在接地罐2內部絕緣配置有被施加高電壓的導體1，其中，將金屬板固定於接地罐2的內壁，使得與接地罐2電連接，該金屬板經壓力加工而成，使得形成傾斜部5b，且在相鄰的頭頂部5a之間形成溝。
文檔編號H02B13/035GK101807777SQ20091017479
公開日2010年8月18日 申請日期2009年9月14日 優先權日2009年2月17日
發明者吉村學, 宮本尚史, 木佐貫治, 清水芳則, 釣本崇夫 申請人:三菱電機株式會社