CN100373514C - 气体绝缘开闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明的气体绝缘开闭装置(100)具有真空阀(1)，该真空阀(1)具有内部保持真空的真空容器(2)、配设在该真空容器(2)中的固定电极(3)及活动电极(4)，活动电极(4)设置成可朝固定电极(3)进退移动。真空阀(1)通过固定电极(3)与活动电极(4)的接触分离，相对于与两者电气连接的母线进行电流的接通、遮断。气体绝缘开闭装置(100)还包括：封入绝缘性气体、收容真空阀(1)的气体密封容器(10)；一端与活动电极(4)连接、另一端向气体密封容器(10)的外部伸出的延长杆(9)。而且，还具有电磁操作机构(12)，其具有：配设在气体密封容器(10)外的、通过来自外部的电气信号进行动作的、与延长杆(9)的另一端连接的输出轴(21)；及通过电磁力来驱动该输出轴(21)、以对真空阀(1)进行开闭的电磁线圈(18，19)。

Description

气体绝缘开闭装置

技术领域

本发明涉及气体绝缘开闭装置，尤其是涉及在封入绝缘性气体的气体密封容器内设有多个真空阀的气体绝缘开闭装置。

背景技术

以往，在真空容器内具有固定电极和朝该固定电极进退移动的活动电极，通过固定电极与活动电极的接触、分离以对电流进行接通、遮断的真空阀，被收容在封入了SF₆等绝缘性气体的气体密封容器中的传统的气体绝缘开闭装置中，真空阀的活动电极通过由杠杆、连杆、连接轴等构成的操作力传递机构连接至手动的操作杆(例如，参照日本专利特开平02-257536号公报(第1-2页，图2))。

另外，例如三相交流遮断器中使用的以往的气体绝缘开闭装置中，一般具有3个真空阀，将该3个真空阀并列配置，设置包含将各个真空阀的活动电极连接用的连接轴在内的连动机构，使该3个真空阀同时动作(例如，参照日本专利特开2000-283320号公报)。

在这样的气体绝缘开闭装置中，在真空阀的活动电极贯通气体密封容器的壁面并向外伸出的部分中，在活动电极与气体密封容器的壁面之间，在不妨碍活动电极的进退移动的情况下使两者之间密封为目的设有波纹管(例如，参照日本专利特开平02-257536号公报(第1-2页，图2))。

在这样结构的传统的气体绝缘开闭装置中，因为有由与真空阀的活动电极连接的杠杆、连杆、连接轴等构成的操作力传递机构而无法使装置小型化，而且，这样的操作力传递机构在各操作力传递构件的连结部的能量损失大，而且还要加上连杆等旋转构件所产生的摩擦力，故存在传递的操作力的能量效率低的问题。

另外，出于对活动电极周围密封的目的，在使用波纹管的传统气体绝缘开闭装置中，波纹管脆弱，尤其是对扭曲方向的力很弱，组装调节时必须非常注意，存在作业性差的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种能实现小型、轻量化，并减少操作力的能量损失，即使是使用波纹管的结构，也可改善组装作业性的气体绝缘开闭装置。

本发明的气体绝缘开闭装置具有真空阀，该真空阀具有内部保持真空的真空容器和配设在该真空容器中的固定电极及活动电极，活动电极设置成可朝固定电极进退移动。真空阀通过固定电极与活动电极的接触分离，相对于与两者电气连接的母线进行电流的接通、遮断。气体绝缘开闭装置还包括：封入绝缘性气体、收容真空阀的气体密封容器；一端与活动电极连接、另一端向气体密封容器的外部伸出的延长杆。而且，还具有配设在气体密封容器外的、通过来自外部的电气信号进行动作的电磁操作机构，该电磁操作机构具有：与延长杆的另一端连接的输出轴；及通过电磁力来驱动该输出轴、以对真空阀进行开闭的电磁线圈。其中，延长杆从形成于气体密封容器的壁面的延伸开口朝外部延伸，在延长杆的外周部与气体密封容器的延伸开口的周缘部之间设有波纹管，该波纹管在不妨碍延长杆的进退移动的情况下对两者之间进行密封，波纹管包括：蛇腹圆筒状的伸缩部；从伸缩部的一侧的端部朝内径方向延伸形成并且内径部与延长杆密封固接的内径凸缘部；从伸缩部的另一侧的端部朝外形方向延伸形成的外径凸缘部。另外，将外径凸缘部密封固接在气体密封容器的壁面上，并且在延长杆与输出轴之间设有长度调节机构。因此，可削减与真空阀的活动电极连接的、由以往的杠杆、连杆、连接轴等构成的操作力传递机构，可实现装置的小型化、轻量化。另外，在各操作力传递构件的连结部没有能量损失，而且，没有连杆等旋转构件产生的摩擦力，因而能高效地传递操作力，能做成操作力的能量效率高的装置。

附图说明

图1是表示本发明的气体绝缘开闭装置的实施例的剖视图。

图2是表示图1的气体绝缘开闭装置的波纹管的详细的立体图。

具体实施方式

[实施例1]

图1表示本发明的气体绝缘开闭装置100的剖视图。气体绝缘开闭装置100具有进行电流接通、遮断的真空阀1。真空阀1具有有底圆筒状的真空容器2。在该真空容器2内收容有固定电极3和活动电极4。固定电极3固定于真空容器2的一侧的侧壁2a上。固定电极3与未图示的主电路母线电气连接。

与固定电极3相对地配设有活动电极4。活动电极4设置成贯通真空容器2的另一侧的侧壁2b并可进退移动自如。在侧壁2b的贯通活动电极4的部分设有波纹管5。波纹管5将活动电极4与真空容器2的侧壁2b伸缩自如地进行密封。真空容器2的内部保持真空状态，使遮断时产生的电弧尽早扩散以消弧。

活动电极4通过相对于固定电极3进退移动，设于固定电极3的前端的固定触头3a与设于活动电极4的前端的活动触头4a接触分离，真空阀1由此进行开闭。出于对固定触头3a与活动触头4a施加规定的接压负载为目的，在活动电极4的端部设有接压弹簧6。接压弹簧6压缩连接于与活动电极4的端部连接的卡止板7与绝缘杆8之间。通过将从绝缘杆8朝真空阀1方向突出的、具有比通孔直径小的外径的轴构件8a以规定的余量贯通卡止板7的中央部穿设的通孔，再通过紧固在轴构件8a的中心孔内的小螺钉8b的头部，可限制卡止板7从该轴构件8a上脱出。卡止板7被支承为可相对于绝缘杆8在轴构件8a上移动规定的距离，由此对接压弹簧6的伸长量加以限制。绝缘杆8由环氧树脂制成，使后述的延长杆9与真空阀1之间电气绝缘。

真空阀1、接压弹簧6、绝缘杆8及卡止板7被收容在气体密封容器10内。在气体密封容器10内封入SF₆气体等绝缘性气体。气体密封容器10的一侧的侧壁构成基板11。在该基板11上形成规定大小的延伸开口11a。使一端与绝缘杆8连接的延长杆9的另一端通过该延伸开口11a朝外部伸出。

气体密封容器10的外部设有电磁操作机构12。电磁操作机构12由从基板11延伸的2根支承构件15支承。电磁操作机构12，首先在中央部具有圆筒状的永磁铁16。在永磁铁16的真空阀1侧，形成环状的第1电磁线圈18与永磁铁16中心轴一致地相邻配设。在永磁铁16的相反侧，同样形成环状的第2电磁线圈19与永磁铁16中心轴一致地相邻配设。圆柱状的活动件20设置成在轴线方向上可移动，从而贯通这样排列配设的永磁铁16、第1电磁线圈18及第2电磁线圈19的中央孔内。在可动件20的中心轴上贯通输出轴21并加以固接。

另外，在第1电磁线圈18的靠近真空阀1侧并列设置厚板圆板状的第1轭铁22。另一方面，在第2电磁线圈19的真空阀1的相反侧同样并列设置厚板圆板状的第2轭铁23。输出轴21贯通第1轭铁22及第2轭铁23的中央孔并可进退移动自如。可动件20、第1轭铁22及第2轭铁23分别由铁制成。

电磁操作机构1 2与真空阀1和延长杆9配置在同一直线上。电磁操作机构12的输出轴21与延长杆9通过长度调节机构24连接。长度调节机构24是在圆筒的内侧刻有内螺纹的机构，将形成于输出轴21和延长杆9的各端部的外螺纹与两端旋合。当将延长杆9相对于长度调节机构24朝规定的方向旋转，则延长杆9以离开输出轴21的形态朝轴向移动，由此，绝缘杆8与真空阀1的距离缩短。另外，将延长杆9相对于该长度调节机构24朝相反方向旋转，则输出轴21接近延长杆9，其结果，绝缘杆8与真空阀1的距离扩大。

另外，圆筒状的导向件25沿着延长杆9的轴线固定在基板11的延伸开口11a处。延长杆9被该导向件25引导而在轴向缓缓滑动。导向件25的外周设有波纹管26。

图2表示波纹管26的详细的立体图。波纹管26由以下构件构成，即：蛇腹圆筒状的伸缩部26a；在该伸缩部26a的真空阀1侧的端部形成的、且从开口端部朝外径方向扩大的外径凸缘部26b；在该伸缩部26a的真空阀1的相反侧的端部形成的、且朝内径方向变窄的内径凸缘部26c。波纹管26将外径凸缘部26b夹持在按压板27与基板11之间加以固定。按压板27由螺母29紧固在立设于基板11上的外螺纹28上。延长杆9贯通中央孔，内径凸缘部26c对两者之间的间隙进行密封。即，波纹管26设置在延长杆9的外周部与气体密封容器10的延伸开口l1a的周缘部之间，在不妨碍延长杆9的进退移动的情况下对两者之间进行密封，即气体密封。蛇腹圆筒状的伸缩部26a由极小的力进行伸缩。

返回图1，真空阀1、接压弹簧6、绝缘杆8、卡止板7、电磁操作机构12、长度调节机构24及波纹管26构成1个开关组件，气体绝缘开闭装置100为了对三相交流电流进行控制而并列设置3个开关组件。设于各个开关组件的电磁操作机构12根据来自外部的电气信号进行动作，例如，使3个真空阀1同时开闭。各真空阀1之间微妙的时间偏差，作为1种方法由长度调节机构24来进行调节。

这样，该实施例的气体绝缘开闭装置100，具有配设在气体密封容器10的外部的、通过来自外部的电气信号进行动作的电磁操作机构12，由于该电磁操作机构12具有：与延长杆9的端部连接的输出轴21；及通过电磁力来驱动输出轴21、以对真空阀1进行开闭的第1、第2的电磁线圈18、19，故可削减与真空阀1的活动电极4连接的、由以往的杠杆、连杆、连接轴等构成的操作力传递机构，可实现装置的小型化、轻量化。另外，在各操作力传递构件的连结部没有以往存在的能量损失，而且，没有连杆等旋转构件产生的摩擦力，因而能高效地传递操作力，能做成操作力的能量效率高的装置。

另外，真空阀1为了对三相交流电流加以控制而并列设置3个，与此相对，由于电磁操作机构12对于各个真空阀1设置了1个，故与以往的结构相比，可削减使3个真空阀连动动作用的连动机构，能实现装置进一步的小型化、轻量化。另外，通过削减以往存在的连动机构，进一步消除能量损失，可做成能量效率高的装置。而且，通过削减以往存在的连动机构，并不一定要将真空阀1如本实施例那样并列配置，真空阀1的布置自由，故可减少装置形状的限制。

活动电极4的轴线与输出轴21的轴线处于同一直线上，不再需要以往由与真空阀1的活动电极4连接的杠杆、连杆、连接轴等构成的操作力传递机构，能实现装置进一步的小型化、轻量化。

而且，延长杆9从形成于气体密封容器10的壁面的延伸开口11a朝外部延伸，在延长杆9的外周部与气体密封容器10的延伸开口11a的周缘部之间设有波纹管26，其在不妨碍延长杆9的进退移动的情况下对两者之间进行密封，从而实现气体密封，故延长杆9进退移动时的阻力非常小，真空阀1的动作的偏差减小。而且，如本实施例所示，对于设有多个真空阀1的结构，也能降低各个真空阀1之间的动作的偏差。

接着说明动作。当电磁操作机构12的第1电磁线圈18通过外部供给的电力而励磁时，第1电磁线圈18产生电磁力，通过该电磁力吸引可动件20。由此，可动件20朝图1的箭头A方向移动。第1电磁线圈18的吸引力将输出轴21朝真空阀1侧推压，由此，真空阀1的固定触头3a与活动触头4a接触，真空阀1闭合。此时，接压弹簧6收缩规定的长度，对固定触头3a和活动触头4a施加规定的接压负载。

当可动件20朝闭合位置侧移动时，可动件20的真空阀1侧的端面留有微小的间隔地接近第1轭铁22。当可动件20接近第1轭铁22时，则从永磁铁16通过可动件20至第1轭铁22相连的路径形成磁路，可动件20因该磁路而被第1轭铁22吸引。该吸引力大于接压弹簧6的回复力，故即使此后第1电磁线圈18的励磁消失，真空阀1也保持在闭合状态。

与此相对，当电磁操作机构12的第2电磁线圈19通过外部供给的电力而励磁时，第2电磁线圈19产生电磁力，通过该电磁力吸引可动件20。由此，可动件20朝图1的箭头B方向移动。第2电磁线圈19的吸引力克服可动件20与第1轭铁22之间的吸引力，将输出轴21朝与真空阀1的相反侧拉动，此时，接压弹簧6被卡止板7限制为规定的伸长量，该伸长量比可动件20的移动距离短，由此，真空阀1的固定触头3a与活动触头4a分离，真空阀1断开。

这样，当可动件20朝断开位置侧移动时，可动件20的与真空阀1的相反侧的端面留有微小的间隔地接近第2轭铁23。当可动件20接近第2轭铁23时，则从永磁铁16通过可动件20至第2轭铁23相连的路径形成磁路，可动件20因该磁路而被第2轭铁23吸引。因此，此后，即使第2电磁线圈19的励磁消失，真空阀1也保持在断开状态。由永磁铁16、可动件20、第1轭铁22及第2轭铁23，利用永磁铁16的磁力构成将真空阀1保持在闭合位置和断开位置这2个位置的永磁铁保持装置。

这样，本实施例的气体绝缘开闭装置100中，电磁操作机构12，由通过输出轴21对真空阀1的活动电极4朝闭合位置侧施力的第1电磁线圈18、对活动电极4朝断开位置侧施力的第2电磁线圈19构成，故不管是将真空阀1的活动电极4朝闭合位置侧移动还是朝断开位置侧移动时，都可通过电磁线圈18、19的电磁力使其动作，因而动作稳定，可提高可靠性。

电磁操作机构12具有对输出轴21作用以将真空阀1的活动电极4保持在闭合位置和断开位置这2个位置的永磁铁保持装置，故通过永磁铁16将可动电极4保持在闭合位置和断开位置时，能简单地构成保持机构，减少零件个数，降低成本，同时可实现小型化。

永磁铁保持装置，由于具有：固接在输出轴21上的可动件20；围绕该可动件20的永磁铁16；可动件20朝闭合位置侧移动时与可动件20接近、与可动件20及永磁铁16一起形成磁路的第1轭铁22；可动件20朝断开位置侧移动时与可动件20接近、与可动件20及永磁铁16一起形成磁路的第2轭铁23，故只要使用1个永磁铁16就可构成上述保持机构，可降低成本。

接着，对本实施例的气体绝缘开闭装置100的组装时的延长杆9的长度的调节方法进行说明。因为设置了长度调节机构24，故通过将延长杆9相对于电磁操作机构12的输出轴21进行旋转，可将延长杆9相对于输出轴21进出。由此，可调节绝缘杆8与真空阀1的距离，其结果，可调节固定触头3a与活动触头4a的离开距离。此时，当旋转延长杆9时，则固定于延长杆9的波纹管26也一起旋转。因此，事先拧松螺母29，使按压板27相对于波纹管26的外径凸缘26b没有按压力，这样波纹管26可自由旋转，即使是脆弱的波纹管26也不会变形。

即，本实施例的波纹管26由以下构件构成，即：蛇腹圆筒状的伸缩部26a；在该伸缩部26a的一侧端部朝内径方向延伸形成并与延长杆9密封固接的内径凸缘部26c；在该伸缩部26a的另一侧的端部朝外形方向延伸形成的外径凸缘部26b，将该外径凸缘部26b被夹持在形成于气体密封容器10的壁面的基板11与紧固在该基板11上的按压板27之间加以固定。因此，可在波纹管26不扭曲的情况下调节延长杆9的长度，不会使波纹管26变形。

在延长杆9与输出轴21之间设有长度调节机构24，故能容易地调节真空阀1与电磁操作机构12之间的距离，尤其是设有多个真空阀1的本实施例那样的气体绝缘开闭装置，能容易地进行使各个真空阀1之间的动作时间一致的作业。

[产业上利用的可能性]

本发明的气体绝缘开闭装置可用作设于发电站、变电所等电气场所的气体绝缘开闭装置，尤其是最适合于用于对三相交流电流进行控制的气体绝缘开闭装置。

Claims (6)

1.一种气体绝缘开闭装置，其特征在于，包括：

真空阀，该真空阀具有内部保持真空的真空容器、配设在该真空容器中的固定电极及设置成可朝该固定电极进退移动的活动电极，该真空阀通过所述固定电极与所述活动电极的接触分离，进行电流的接通、遮断；

封入绝缘性气体、收容所述真空阀的气体密封容器；

一端与所述活动电极连接、另一端向气体密封容器的外部伸出的延长杆；

配设在所述气体密封容器外的、通过来自外部的电气信号进行动作的电磁操作机构，该电磁操作机构具有与所述延长杆的所述另一端连接的输出轴以及通过电磁力来驱动所述输出轴以对所述真空阀进行开闭的电磁线圈，其特征在于，

所述延长杆从形成于所述气体密封容器的壁面的延伸开口朝外部延伸，在所述延长杆的外周部与所述气体密封容器的所述延伸开口的周缘部之间设有波纹管，该波纹管在不妨碍所述延长杆的进退移动的情况下对两者之间进行密封，

所述波纹管包括：蛇腹圆筒状的伸缩部；从所述伸缩部的一侧的端部朝内径方向延伸形成并且与所述延长杆密封固接的内径凸缘部；从所述伸缩部的另一侧的端部朝外径方向延伸形成的外径凸缘部，

将所述外径凸缘部密封固接在所述气体密封容器的壁面上，

在所述延长杆与所述输出轴之间设有长度调节机构。

2.如权利要求1所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，设有多个所述真空阀，所述电磁操作机构针对真空阀中的每一个各设置1个。

3.如权利要求2所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，所述活动电极的轴线与所述输出轴的轴线在同一直线上。

4.如权利要求1所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，所述电磁操作机构包括：通过所述输出轴对所述真空阀的所述活动电极朝闭合位置侧施力的第1电磁线圈；对该活动电极朝断开位置侧施力的第2电磁线圈。

5.如权利要求4所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，所述电磁操作机构，还具有对所述输出轴作用以将所述真空阀的所述活动电极保持在闭合位置和断开位置这2个位置的永磁铁保持装置。

6.如权利要求5所述的气体绝缘开闭装置，其特征在于，所述永磁铁保持装置包括：

固定在所述输出轴上的可动件；

围绕该所述可动件的永磁铁；

在所述可动件朝所述闭合位置侧移动时与该可动件接近、与该可动件及所述永磁铁一起形成磁路、将该可动件保持在该闭合位置的第1轭铁；

在所述可动件朝所述断开位置侧移动时与该可动件接近、与该可动件及所述永磁铁一起形成磁路、将该可动件保持在该断开位置的第2轭铁。

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