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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-15
(45)【発行日】2023-02-24
(54)【発明の名称】ガス絶縁開閉装置
(51)【国際特許分類】
H02B 13/035 20060101AFI20230216BHJP
H02G 5/06 20060101ALI20230216BHJP
【ＦＩ】
H02B13/035 301B
H02G5/06 361Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020015289
(22)【出願日】2020-01-31
(65)【公開番号】P2021125886
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2022-03-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】原田 眞光
(72)【発明者】
【氏名】椎木 元晴
(72)【発明者】
【氏名】永田 真一
(72)【発明者】
【氏名】高尾 浩史
(72)【発明者】
【氏名】岡成 信明
【審査官】井上 信
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－９０５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５０－８５８８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５１－９２２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５４－１５５４４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｂ １３／０３５ － １３／０７５
Ｈ０２Ｇ ５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状に形成され、内部に絶縁ガスが封入されるタンクと、
前記タンクの内部に配置され、前記タンクの軸方向に伸びる導体と、
前記タンクの内部を前記軸方向に仕切るとともに、前記導体を支持する仕切部材と、を有し、
前記軸方向において前記仕切部材に隣接する前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の下方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの下部領域とし、前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の上方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの上部領域としたとき、前記下部領域における前記タンクの厚さは前記上部領域における前記タンクの厚さより厚く、
前記タンクは、前記下部領域に形成された前記タンクの支持部材を有する、
ガス絶縁開閉装置。
【請求項2】
筒状に形成され、内部に絶縁ガスが封入されるタンクと、
前記タンクの内部に配置され、前記タンクの軸方向に伸びる導体と、
前記タンクの内部を前記軸方向に仕切るとともに、前記導体を支持する仕切部材と、を有し、
前記軸方向において前記仕切部材に隣接する前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の下方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの下部領域とし、前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の上方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの上部領域としたとき、前記下部領域における前記タンクの厚さは前記上部領域における前記タンクの厚さより厚く、
前記タンクは、前記下部領域に形成された凹部と、前記凹部の底部を閉塞する閉塞板と、を有し、
前記閉塞板は、前記タンクの形成材料より融点が高い材料で形成される、
ガス絶縁開閉装置。
【請求項3】
筒状に形成され、内部に絶縁ガスが封入されるタンクと、
前記タンクの内部に配置され、前記タンクの軸方向に伸びる導体と、
前記タンクの内部を前記軸方向に仕切るとともに、前記導体を支持する仕切部材と、を有し、
前記軸方向において前記仕切部材に隣接する前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の下方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの下部領域とし、前記軸方向の第１範囲において前記導体を前記導体の上方の前記タンクに投影した領域を前記タンクの上部領域としたとき、前記下部領域における前記タンクの厚さは前記上部領域における前記タンクの厚さより厚く、
前記タンクは、前記下部領域の内周面に配置された所定厚さの内周部材を有し、
前記内周部材は、前記タンクの形成材料より融点が高い材料で形成される、
ガス絶縁開閉装置。
【請求項4】
前記軸方向の第１範囲は、前記仕切部材と前記タンクとの当接位置から前記タンクの内側に前記タンクの内径の長さの範囲である、請求項１から３のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項5】
前記絶縁ガスの圧力が所定圧力を超えたとき前記絶縁ガスを前記タンクの外部に放出する放圧装置を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載のガス絶縁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、ガス絶縁開閉装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高電圧送電システムの系統切替を行うためにガス絶縁開閉装置（Gas-Insulated Switchgear：ＧＩＳ）が広く利用されている。ガス絶縁開閉装置は、タンクと、導体と、スペーサと、を有する。タンクの内部には、絶縁ガスが封入される。導体は、タンクの内部に配置され、タンクの軸方向に伸びる。スペーサは、タンクの内部を軸方向に仕切るとともに、導体を支持する。
【0003】
導体とタンクとの間の地絡や、三相の導体間の短絡が発生すると、ガス絶縁開閉装置の内部でアーク放電が発生する。ガス絶縁開閉装置には、アーク放電に対する高い信頼性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１０－３２９１５号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】CIGRE Session 1998 - WG 21/23/33‐03，ASSESSMENT OF THE BEHAVIOUR OF GAS-INSULATED ELECTRICAL COMPONENTS IN THE PRESENCE OF AN INTERNAL ARC, by G. BABUSCI. E. COLOMBO. R. SPEZIALI. G. ALDROVANDI. R. BERGMANN. M. LISSANDRIN. G. CORDIOLI. C. PIAZZA.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、アーク放電に対して高い信頼性を有するガス絶縁開閉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態のガス絶縁開閉装置は、タンクと、導体と、仕切部材と、を有する。タンクは、筒状に形成され、内部に絶縁ガスが封入される。導体は、タンクの内部に配置され、タンクの軸方向に伸びる。仕切部材は、タンクの内部を軸方向に仕切るとともに、導体を支持する。軸方向において仕切部材に隣接する軸方向の第１範囲において導体を導体の下方のタンクに投影した領域をタンクの下部領域とする。軸方向の第１範囲において導体を導体の上方のタンクに投影した領域をタンクの上部領域とする。下部領域におけるタンクの厚さは、上部領域におけるタンクの厚さより厚い。タンクは、下部領域に形成されたタンクの支持部材を有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ガス絶縁開閉装置の側面図。
【図2】第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図3】第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図4】三相のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図5】第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図6】第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図7】第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図8】第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図9】第１の実施形態の第３変形例のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図10】第１の実施形態の第３変形例のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図11】第１の実施形態の第４変形例のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図12】第１の実施形態の第４変形例のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図13】第１の実施形態の第５変形例のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図14】第１の実施形態の第５変形例のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図15】第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【図16】第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の正面断面図。
【図17】参考形態のガス絶縁開閉装置の側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態のガス絶縁開閉装置を、図面を参照して説明する。
本願において、直交座標系のＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｘ方向およびＹ方向は水平方向である。Ｙ方向は主母線１０の軸方向であり、Ｘ方向は線路側母線６の軸方向である。
本願において、直交座標系のＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｘ方向およびＹ方向は水平方向である。Ｙ方向は主母線１０の軸方向であり、Ｘ方向は線路側母線６の軸方向である。
【0010】
図１は、ガス絶縁開閉装置の側面図例である。ガス絶縁開閉装置１は主に、主母線１０（１０ａ，１０ｂ）と、遮断器４と、線路側母線６と、ブッシング７と、を有する。主母線１０はＹ方向に伸び、線路側母線６はＸ方向に伸びる。線路側母線６は、ブッシング７を介して送電線に接続される。遮断器４および線路側母線６は直列に接続される。複数の遮断器４および線路側母線６が、主母線１０に対して並列に接続される。遮断器４は、主母線１０と線路側母線６との間を開閉する。
【0011】
ガス絶縁開閉装置１の導体は、絶縁ガスを封入したタンクの内部に配置される。以下の各図では、例として、ガス絶縁開閉装置１の基本的な内部構造が記載される。以下の各図では、一例としてガス絶縁開閉装置１の内部構造が記載されるが、ガス絶縁開閉装置の他の構成機器にも同様に形成される。
【0012】
（第１の実施形態）
図２および図３は、第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の断面図である。図２は、図３のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線における正面断面図である。ガス絶縁開閉装置１は、タンク１２と、導体１５と、絶縁ガス１９と、スペーサ（仕切部材）１７と、を有する。
図２および図３は、第１の実施形態のガス絶縁開閉装置の断面図である。図２は、図３のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線における正面断面図である。ガス絶縁開閉装置１は、タンク１２と、導体１５と、絶縁ガス１９と、スペーサ（仕切部材）１７と、を有する。
【0013】
タンク１２は、アルミニウム等の金属材料により形成される。タンク１２は、金属管や金属板を加工・溶接して形成される。タンク１２は、鋳造される鋳物タンクであってもよい。タンク１２の内部には絶縁ガス１９が封入される。タンク１２は、筒部１２ｐと、フランジ１３と、を有する。筒部１２ｐは、略円筒状に形成される。本願では、タンク１２の軸方向を単に軸方向と呼び、タンク１２の径方向を単に径方向と呼ぶ場合がある。フランジ１３は、筒部１２ｐの軸方向の両端部に形成される。フランジ１３は、タンク１２の径方向の外側に向かって広がる。タンク１２は接地される。
【0014】
導体１５は、アルミニウム等の金属材料により、丸棒状に形成される。導体１５は、タンク１２の軸方向に伸びる。単相のガス絶縁開閉装置の場合には、１本の導体１５がタンク１２の中心軸に沿って配置される。図４は、三相のガス絶縁開閉装置の正面断面図である。三相のガス絶縁開閉装置の場合には、３本の導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃが、タンク１２の中心軸の周りに配置される。
【0015】
絶縁ガス１９は、例えば６フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスである。絶縁ガス１９は、タンク１２の内部に封入される。絶縁ガス１９は、導体１５とタンク１２との間の絶縁性を向上させる。絶縁ガス１９は、三相の導体間の絶縁性を向上させる。
【0016】
スペーサ１７は、エポキシ樹脂等の絶縁材料により形成される。スペーサ１７は、円錐状または円盤状に形成される。スペーサ１７の周縁部は、隣り合うタンク１２のフランジ１３の間に挟持され、フランジ１３に固定される。スペーサ１７は、タンク１２の内部を軸方向に仕切る。スペーサ１７は、絶縁ガス１９をタンク１２の内部に封止する。スペーサ１７によりタンク１２が軸方向において複数のユニットに分割されるので、タンク１２のユニット単位でのメンテナンスが可能になる。スペーサ１７の中央部には金属製電極１８があり、種々の接触構造により、導体１５と電気的機械的に接続される。
【0017】
ガス絶縁開閉装置１のアーク放電について説明する。第一に、アーク放電による絶縁ガス１９の圧力上昇について説明する。
導体１５とタンク１２との間の地絡や、三相の導体間の短絡が発生すると、ガス絶縁開閉装置１の内部でアーク放電が発生する。アーク放電により、導体１５およびタンク１２が絶縁ガス１９と反応し、反応熱が発生する。アーク放電による反応熱や、アーク放電自体の熱により、絶縁ガス１９の温度および圧力が上昇する。ガス絶縁開閉装置１には、アーク放電による絶縁ガス１９の圧力上昇に対する強度が求められる。
導体１５とタンク１２との間の地絡や、三相の導体間の短絡が発生すると、ガス絶縁開閉装置１の内部でアーク放電が発生する。アーク放電により、導体１５およびタンク１２が絶縁ガス１９と反応し、反応熱が発生する。アーク放電による反応熱や、アーク放電自体の熱により、絶縁ガス１９の温度および圧力が上昇する。ガス絶縁開閉装置１には、アーク放電による絶縁ガス１９の圧力上昇に対する強度が求められる。
【0018】
電気学会 電気規格調査会標準規格、ガス絶縁開閉装置、ＪＥＣ－２３５０：２０１６、５．１４．１ 容器の強度の解説には、以下の内容が記載されている。アーク放電等の内部故障による圧力上昇に耐えるということは、最高使用圧力に主保護故障除去時間までの内部故障によるガス圧力上昇値を加えた最終圧力値が、容器の強度以内であることを示す。なお、使用者の仕様として後備保護故障除去時間までの圧力上昇に耐えることを要求される場合もある。内部故障によるガス圧力上昇の計算式として、次の数式１が一般的に用いられる。
【0019】
【数1】
【0020】
ΔＰはガス圧力上昇（ＭＰａ）、Ｃは係数（単相０．３、三相０．２×√３）、Ｉは故障電流（定格短時間耐電流）（ｋＡ）、ｔは故障除去時間（ｍｓ）、Ｖは容器の容量（リットル）である。
内圧に対する容器の強度の計算式として、次の数式２が一般的に用いられる。
内圧に対する容器の強度の計算式として、次の数式２が一般的に用いられる。
【0021】
【数2】
【0022】
Ｐは容器の強度（ＭＰａ）、ｔは主胴板厚（ｍｍ）、σは材料の規定最小引張強さ（Ｎ／ｍｍ２）、ηは溶接効率、Ｄは容器の内径（ｍｍ）である。
絶縁ガス１９の圧力上昇に対するガス絶縁開閉装置１の強度を確保するため、数式２を満たすように、容器であるタンク１２の最小板厚ｔが決定される。
絶縁ガス１９の圧力上昇に対するガス絶縁開閉装置１の強度を確保するため、数式２を満たすように、容器であるタンク１２の最小板厚ｔが決定される。
【0023】
第二に、アーク放電によるバーンスルー現象について説明する。
アークとタンク１２とが接触するアーク脚部では、アークの熱によりタンク１２の金属材料が溶融する。アーク電流の大きさと通電時間によっては、タンク１２に穴が開くバーンスルー現象が発生する。バーンスルー現象を防ぐために必要なタンク１２の最小板厚を算出するため、種々の実験式が報告されているが、例えば、非特許文献１に記載された以下の数式３が使用される。
アークとタンク１２とが接触するアーク脚部では、アークの熱によりタンク１２の金属材料が溶融する。アーク電流の大きさと通電時間によっては、タンク１２に穴が開くバーンスルー現象が発生する。バーンスルー現象を防ぐために必要なタンク１２の最小板厚を算出するため、種々の実験式が報告されているが、例えば、非特許文献１に記載された以下の数式３が使用される。
【0024】
【数3】
【0025】
ｔｂはバーンスルー時間、ｈは容器の厚さ、Ｉｓは短絡電流である。パラメータｋは、容器材料がアルミニウムの場合が１７３（ｍｓ ｋＡ／ｍｍ２）、鉄の場合が７５０（ｍｓ ｋＡ／ｍｍ２）とされている。
バーンスルーを防止するため、数式３を満たすように、容器であるタンク１２の最小板厚ｈが決定される。数式２から求めたタンク１２の最小板厚ｔおよび数式３から求めたタンク１２の最小板厚ｈのうち、大きい方がタンク１２の最小板厚に設定される。
バーンスルーを防止するため、数式３を満たすように、容器であるタンク１２の最小板厚ｈが決定される。数式２から求めたタンク１２の最小板厚ｔおよび数式３から求めたタンク１２の最小板厚ｈのうち、大きい方がタンク１２の最小板厚に設定される。
【0026】
タンク１２の板厚が、数式２および数式３から求めた最小板厚以上の場合でも、タンク１２に穴が開く場合がある。
タンク１２の内部で発生したアークは、電磁力により軸方向に移動して、スペーサ１７の近傍に滞留する。アークは、主にスペーサ１７の近傍で導体１５と長時間接触する。アークと導体１５とが接触する部分では、アークの熱により導体１５の金属材料が溶融する。溶融した金属材料は、タンク１２の底部に落下する。短絡電流が大きい場合や事故電流の継続時間が長い場合には、落下する溶融金属の量が増加する。タンク１２の底部に滞留した溶融金属により、タンク１２の金属材料が溶融する。これにより、タンク１２に穴が開くと考えられる。タンク１２の厚さ全体の金属材料が溶融する途上、未溶解部の厚さが絶縁ガス１９の圧力に耐えられなくなり、穴が開く場合もある。これらの現象を２次的バーンスルーと呼ぶことにする。
実施形態のガス絶縁開閉装置１により、２次的バーンスルーが抑制される。
タンク１２の内部で発生したアークは、電磁力により軸方向に移動して、スペーサ１７の近傍に滞留する。アークは、主にスペーサ１７の近傍で導体１５と長時間接触する。アークと導体１５とが接触する部分では、アークの熱により導体１５の金属材料が溶融する。溶融した金属材料は、タンク１２の底部に落下する。短絡電流が大きい場合や事故電流の継続時間が長い場合には、落下する溶融金属の量が増加する。タンク１２の底部に滞留した溶融金属により、タンク１２の金属材料が溶融する。これにより、タンク１２に穴が開くと考えられる。タンク１２の厚さ全体の金属材料が溶融する途上、未溶解部の厚さが絶縁ガス１９の圧力に耐えられなくなり、穴が開く場合もある。これらの現象を２次的バーンスルーと呼ぶことにする。
実施形態のガス絶縁開閉装置１により、２次的バーンスルーが抑制される。
【0027】
図２に示されるように、軸方向（Ｙ方向）においてスペーサ１７に隣接する第１範囲２０ｙが定義される。軸方向の第１範囲２０ｙは、スペーサ１７とタンク１２との当接位置から、タンク１２の内側にタンク１２の内径１２ｄの長さの範囲である。言い換えれば、軸方向の第１範囲２０ｙは、タンク１２の軸方向の端部における、タンク１２の内径１２ｄの長さの範囲である。軸方向の第１範囲２０ｙにおいて、導体１５の下方のタンク１２に導体１５を投影した領域を、タンク１２の下部領域２０とする。軸方向の第１範囲２０ｙにおいて、導体１５の上方のタンク１２に導体１５を投影した領域を、タンク１２の上部領域２１とする。下部領域２０および上部領域２１の軸方向の長さは、第１範囲２０ｙの軸方向の長さであって、タンク１２の内径１２ｄの長さに等しい。図３に示されるように、下部領域２０および上部領域２１のＸ方向の長さは、導体１５の外径１５ｄの長さに等しい。
【0028】
図２に示されるように、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。本願において「タンクの厚さ」とは、タンク１２のフランジ１３を除いた部分における径方向の厚さを言う。下部領域２０以外の領域（上部領域２１を含む）におけるタンク１２の厚さは、数式２および数式３から求めた最小板厚と同等である。下部領域２０におけるタンク１２の厚さは、数式２および数式３から求めた最小板厚よりも厚い。下部領域２０には、上部領域２１よりもタンク１２の厚さが厚い厚肉部が形成される。厚肉部は、少なくとも下部領域２０に形成されていればよく、下部領域２０より広い領域に形成されてもよい。図３の例では、厚肉部が、Ｘ方向において下部領域２０より広い領域に形成されている。厚肉部を有するタンク１２は、鋳造により一体に形成される。
【0029】
図４に示される三相のガス絶縁開閉装置の場合には、三相の導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれの下方が下部領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃである。三相の導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれの上方が上部領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃである。下部領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。図４の例では、厚肉部が、三相の導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃのＸ方向の両端部の間の全体に形成されている。
【0030】
このように、第１の実施形態のガス絶縁開閉装置１では、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔが、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。
前述されたように、アークの熱により、スペーサ１７の近傍における導体１５の金属材料が溶融する。溶融金属は、タンク１２の下部領域２０に落下する。第１の実施形態のガス絶縁開閉装置１では、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚い。落下した溶融金属が下部領域２０に滞留しても、タンク１２に穴が開くこと（２次的バーンスルー）が抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
前述されたように、アークの熱により、スペーサ１７の近傍における導体１５の金属材料が溶融する。溶融金属は、タンク１２の下部領域２０に落下する。第１の実施形態のガス絶縁開閉装置１では、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚い。落下した溶融金属が下部領域２０に滞留しても、タンク１２に穴が開くこと（２次的バーンスルー）が抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0031】
タンク１２の内径１２ｄが大きい場合には、導体１５とタンク１２との間隔が大きくなる。このとき、溶融した導体１５の金属材料が、鉛直下方から軸方向に離れた位置に落下する可能性がある。下部領域２０の軸方向（Ｙ方向）の長さは、タンク１２の内径１２ｄの長さに等しい。そのため、溶融金属が下部領域２０の範囲内に落下する可能性が高い。タンク１２の周方向における下部領域２０の長さが、タンク１２の内径１２ｄの長さであってもよい。
【0032】
第１の実施形態の第１変形例について説明する。
図５および図６は、第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図５は、図６のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図６は、図５のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第１変形例の説明は省略される。
図５および図６は、第１の実施形態の第１変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図５は、図６のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図６は、図５のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第１変形例の説明は省略される。
【0033】
図６に示されるように、タンク１２は、支持部材２５を有する。支持部材２５は、ガス絶縁開閉装置の設置面に対してタンク１２を支持する。支持部材２５は、鋳造によりタンク１２と一体に形成される。支持部材２５は、下部領域２０を含むタンク１２の下方に形成される。支持部材２５のＸ方向の長さは、下部領域２０のＸ方向の長さ以上である。支持部材２５の下端面は水平面である。
【0034】
図５に示されるように、支持部材２５の軸方向の長さは、下部領域２０の軸方向の長さと同等か、それ以上である。支持部材２５は、タンク１２の外周面から下方に突出して形成される。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、支持部材２５のＺ方向の高さである。
【0035】
このように、第１変形例のタンク１２は、下部領域２０に形成されたタンク１２の支持部材２５を有する。支持部材２５により、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚くなるので、２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0036】
第１の実施形態の第２変形例について説明する。
図７および図８は、第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図７は、図８のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図８は、図７のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第２変形例の説明は省略される。
図７および図８は、第１の実施形態の第２変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図７は、図８のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図８は、図７のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第２変形例の説明は省略される。
【0037】
図８に示されるように、タンク１２は、外周部材２７を有する。外周部材２７は、下部領域２０の外周面に配置される。外周部材２７は、タンク１２と同じアルミニウム等の金属材料により形成される。外周部材２７は、所定厚さの金属板であり、タンク１２の外周面に対して溶接等により固定される。外周部材２７がタンク１２と同じ材料で形成されるので、タンク１２に対する外周部材２７の溶接が容易になる。外周部材２７は、金属材料のコーティング（溶射）等によりタンク１２の外周面に形成されてもよい。
【0038】
図７に示されるように、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、タンク１２の筒部１２ｐの厚さと外周部材２７の厚さとの和である。
【0039】
このように、第２変形例のタンク１２は、下部領域２０の外周面に配置された所定厚さの外周部材２７を有する。外周部材２７により、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚くなるので、２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0040】
第１の実施形態の第３変形例について説明する。
図９および図１０は、第１の実施形態の第３変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図９は、図１０のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１０は、図９のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第３変形例の説明は省略される。
図９および図１０は、第１の実施形態の第３変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図９は、図１０のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１０は、図９のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第３変形例の説明は省略される。
【0041】
図１０に示されるように、タンク１２は、凹部（ハンドホール）３０と、閉塞板（蓋）３４と、を有する。凹部３０は、下部領域２０に形成される。凹部３０は、タンク１２の径方向の外側に向かって窪む。凹部３０の底部は開口される。凹部３０は、タンク１２と同じ形成材料により、タンク１２と一体に形成される。閉塞板３４は、凹部３０の底部の開口を閉塞する。閉塞板３４は、凹部３０に対して着脱可能であってもよい。閉塞板３４を取り外すことにより、凹部３０を通って、タンク１２の内部のメンテナンスが可能になる。
【0042】
図９に示されるように、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、閉塞板３４の厚さである。閉塞板３４は、タンク１２の形成材料より融点が高い材料で形成される。例えば、閉塞板３４は、タンク１２の形成材料であるアルミニウムより融点が高い鉄材料で形成される。閉塞板３４は、タンク１２と同じ材料で形成されていてもよい。
【0043】
このように、第３変形例のタンク１２は、下部領域２０に形成された凹部３０と、凹部３０の底部を閉塞する閉塞板３４と、を有する。閉塞板３４は、タンク１２の形成材料より融点が高い材料で形成される。前述されたように、アークの熱により導体１５の金属材料が溶融して、タンク１２の底部の閉塞板３４に落下する。閉塞板３４の融点が高いので、閉塞板３４が溶融してタンク１２に穴が開くこと（２次的バーンスルー）が抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0044】
第１の実施形態の第４変形例について説明する。
図１１および図１２は、第１の実施形態の第４変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１１は、図１２のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１２は、図１１のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第４変形例の説明は省略される。
図１１および図１２は、第１の実施形態の第４変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１１は、図１２のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１２は、図１１のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第４変形例の説明は省略される。
【0045】
図１２に示されるように、タンク１２は、凹部３０を有する。凹部３０は、下部領域２０に形成される。凹部３０は、タンク１２の径方向の外側に向かって窪む。凹部３０の底部は底壁３９により閉塞される。凹部３０および底壁３９は、タンク１２と同じ形成材料により、タンク１２と一体に形成される。
【0046】
図１１に示されるように、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、凹部３０の底壁３９の厚さである。底壁３９により、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚くなるので、２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0047】
第１の実施形態の第５変形例について説明する。
図１３および図１４は、第１の実施形態の第５変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１３は、図１４のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１４は、図１３のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第５変形例の説明は省略される。
図１３および図１４は、第１の実施形態の第５変形例のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１３は、図１４のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１４は、図１３のＡ－Ａ線における正面断面図である。第１の実施形態と同様である点についての第５変形例の説明は省略される。
【0048】
図１４に示されるように、タンク１２は、内周部材４０を有する。内周部材４０は、下部領域２０の内周面に配置される。内周部材４０は、所定厚さの金属板であり、タンク１２の内周面に対して溶接等により固定される。内周部材４０は、金属材料のコーティング等によりタンク１２の内周面に形成されてもよい。
【0049】
図１３に示されるように、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔは、タンク１２の筒部１２ｐの厚さと内周部材４０の厚さとの和である。内周部材４０は、タンク１２の形成材料より融点が高い材料で形成される。例えば、内周部材４０は、タンク１２の形成材料であるアルミニウムより融点が高い鉄材料で形成される。内周部材４０は、タンク１２と同じ材料で形成されてもよい。
【0050】
このように、第２変形例のタンク１２は、下部領域２０の内周面に配置された所定厚さの内周部材４０を有する。内周部材４０により、下部領域２０におけるタンク１２の厚さが厚くなるので、２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
内周部材４０の形成材料の融点が高いので、内周部材４０の厚さを薄くしても、２次的バーンスルーが抑制される。内周部材４０の厚さを薄くすることにより、内周部材４０と導体１５との間の絶縁距離が確保される。
内周部材４０の形成材料の融点が高いので、内周部材４０の厚さを薄くしても、２次的バーンスルーが抑制される。内周部材４０の厚さを薄くすることにより、内周部材４０と導体１５との間の絶縁距離が確保される。
【0051】
（第２の実施形態）
図１５および図１６は、第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１５は、図１６のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１６は、図１５のＡ－Ａ線における正面断面図である。第２の実施形態のガス絶縁開閉装置２０１は、袖部材５０を有する点で、第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と同様である点についての第２の実施形態の説明は省略される。
図１５および図１６は、第２の実施形態のガス絶縁開閉装置の断面図である。図１５は、図１６のＢ－Ｂ線における側面断面図である。図１６は、図１５のＡ－Ａ線における正面断面図である。第２の実施形態のガス絶縁開閉装置２０１は、袖部材５０を有する点で、第１の実施形態とは異なる。第１の実施形態と同様である点についての第２の実施形態の説明は省略される。
【0052】
図１５に示されるように、タンク１２の筒部１２ｐは、一定の厚さに形成される。
図１６に示されるように、袖部材５０は、所定厚さの金属管であり、導体１５の外周面に配置される。袖部材５０は、金属材料のコーティング等により導体１５の外周面に形成されてもよい。図１５に示されるように、軸方向（Ｙ方向）においてスペーサ１７に隣接する第２範囲５０ｙが定義される。軸方向の第２範囲５０ｙは、導体１５のスペーサ１７側の端部から、タンク１２の内側に導体１５の外径１５ｄの長さの範囲である。袖部材５０は、少なくとも軸方向の第２範囲５０ｙにおいて導体１５の外周面を覆う。袖部材５０は、軸方向の第２範囲５０ｙより広い範囲で、導体１５の外周面を覆ってもよい。
図１６に示されるように、袖部材５０は、所定厚さの金属管であり、導体１５の外周面に配置される。袖部材５０は、金属材料のコーティング等により導体１５の外周面に形成されてもよい。図１５に示されるように、軸方向（Ｙ方向）においてスペーサ１７に隣接する第２範囲５０ｙが定義される。軸方向の第２範囲５０ｙは、導体１５のスペーサ１７側の端部から、タンク１２の内側に導体１５の外径１５ｄの長さの範囲である。袖部材５０は、少なくとも軸方向の第２範囲５０ｙにおいて導体１５の外周面を覆う。袖部材５０は、軸方向の第２範囲５０ｙより広い範囲で、導体１５の外周面を覆ってもよい。
【0053】
袖部材５０は、導体１５の形成材料より、絶縁ガス１９との反応熱が小さい材料で形成される。袖部材５０は、導体１５の形成材料より融点が高い材料で形成される。例えば、導体１５の形成材料がアルミニウムであり、絶縁ガス１９が６フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスであるとき、袖部材５０の形成材料は鉄または銅などである。
【0054】
このように、第２の実施形態のガス絶縁開閉装置２０１は、袖部材５０を有する。袖部材５０は、軸方向においてスペーサ１７に隣接する第２範囲５０ｙにおいて導体１５の外周面を覆う。袖部材５０は、導体１５の形成材料より、絶縁ガス１９との反応熱が小さい材料で形成される。
前述されたように、タンク１２の内部で発生したアークは、電磁力により軸方向に移動して、スペーサ１７の近傍に滞留する。アークは、スペーサ１７に隣接して配置される袖部材５０と接触する。袖部材５０の形成材料は、絶縁ガス１９との反応熱が小さい。熱による袖部材５０の形成材料の溶融が抑制され、溶融金属の落下が抑制される。２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置２０１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
前述されたように、タンク１２の内部で発生したアークは、電磁力により軸方向に移動して、スペーサ１７の近傍に滞留する。アークは、スペーサ１７に隣接して配置される袖部材５０と接触する。袖部材５０の形成材料は、絶縁ガス１９との反応熱が小さい。熱による袖部材５０の形成材料の溶融が抑制され、溶融金属の落下が抑制される。２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置２０１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0055】
袖部材５０は、導体１５の形成材料より、融点が高い材料で形成される。
袖部材５０の形成材料の溶融が抑制されるので、溶融金属の落下が抑制される。２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置２０１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
袖部材５０の形成材料の溶融が抑制されるので、溶融金属の落下が抑制される。２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置２０１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0056】
参考形態について説明する。
図１７は、参考形態のガス絶縁開閉装置の側面断面図である。参考形態は、放圧装置６０を有する点で、第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同様である点についての参考形態の説明は省略される。
図１７は、参考形態のガス絶縁開閉装置の側面断面図である。参考形態は、放圧装置６０を有する点で、第１の実施形態と異なる。第１の実施形態と同様である点についての参考形態の説明は省略される。
【0057】
放圧装置６０は、タンク１２の内部に封入された絶縁ガス１９の圧力が所定圧力を超えたとき、絶縁ガス１９をタンク１２の外部に放出する。放圧装置６０は、タンク１２の内圧を低下させる。複数の放圧装置６０が、タンク１２に装着される。
【0058】
前述されたように、アークの熱により導体１５の金属材料が溶融して、タンク１２の底部に落下する。タンク１２の底部に滞留した溶融金属により、タンク１２の金属材料が溶融する。これと同時に、アーク放電による反応熱などにより、絶縁ガス１９の温度および圧力が上昇する。タンク１２の厚さ全体の金属材料が溶融する前に、絶縁ガス１９の圧力によりタンク１２に穴が開く２次的バーンスルーが発生する。
【0059】
放圧装置６０は、タンク１２の内圧を低下させる。放圧装置６０は通常ガス区画毎にひとつであるが、タンク容積が大きい場合などは内圧の低下速度は低下する。複数の放圧装置６０は、タンク１２の内圧を迅速に低下させる。２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置３０１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0060】
放圧装置６０は、第１の実施形態およびその変形例、並びに第２の実施形態のガス絶縁開閉装置に装着されてもよい。これにより、２次的バーンスルーによりタンク１２に穴が開くことが抑制される。したがって、ガス絶縁開閉装置１は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0061】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、下部領域２０におけるタンク１２の厚さ２０ｔが上部領域２１におけるタンク１２の厚さ２１ｔより厚い。これにより、ガス絶縁開閉装置は、アーク放電に対して高い信頼性を有する。
【0062】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0063】
１，２０１…ガス絶縁開閉装置、１２…タンク、１２ｄ…内径、１５…導体、１５ｄ…外径、１７…スペーサ（仕切部材）、１９…絶縁ガス、２０…下部領域、２０ｔ…厚さ、２０ｙ…第１範囲、２１…上部領域、２１ｔ…厚さ、２５…支持部材、２７…外周部材、３０…凹部、３４…閉塞板、４０…内周部材、５０…袖部材、５０ｙ…第２範囲、６０…放圧装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】