CN100568434C

CN100568434C - 多回路选择开关装置

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Publication number: CN100568434C
Application number: CNB2006101599398A
Authority: CN
Inventors: 佐藤隆; 土屋贤治; 梶原悟; 小林将人
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: JP4234125B2; EP1768149A1; TW200715330A; TWI307905B; DE602006003709D1; EP1768149B1; SG131084A1; JP2007095316A; CN1941245A

Abstract

本发明提供了减小对真空容器进行模压成形并绝缘的固体绝缘物施加的电场并可实现小型化的多回路选择开关装置。真空容器(2)是将绝缘筒(3)的开口端用固定侧和可动侧的屏蔽端板(4、5)密封而构成的。连接设置在固定导体(7)上的固定电极(6)与连接设置在可动导体(9)上的可动电极(8)相对配置。在真空容器内以包围接点电极(固定电极与可动电极的方式配置电弧遮护板(10)。可动侧母线(11)在真空容器的外侧与可动导体连接。固体绝缘物(15)以从真空容器的固定侧一端沿轴向覆盖绝缘筒一部分的方式进行模压成形并绝缘。接地外箱(16)是从可动侧一端嵌入并罩在真空容器上后，被密封固定在固体绝缘物上，并封入绝缘气体。

Description

多回路选择开关装置

技术领域

本发明涉及使用了转换对负载供电的电源系统的真空阀的多回路选择开关装置。

背景技术

通常，在配电系统中，为了转换对负载供电的电力系统使用多回路选择开关装置。作为该多回路选择开关装置公知的有气体绝缘式多回路选择开关装置。但是，气体绝缘式因绝缘气体劣化而需要保养维修，非常麻烦；此外，绝缘气体比固体绝缘物的耐电压性也差，三相导体的各相之间距离必须做得比固体绝缘式大。尤其是像电力系统为两个回路、负载系统为一个回路那样的多回路为三个以上时，很难小型化。

因此，使用真空阀构成多回路选择开关装置。真空阀的结构为：分别用屏蔽端板密封绝缘筒的开口端从而构成真空容器，在真空容器内相对配置固定电极和可动电极，固定电极连接设置在贯通于一个屏蔽端板的固定导体上，而可动电极连接设置在贯通于另一个屏蔽端板的可动导体上，以包围两电极的方式配置电弧遮护板。

此外，在真空容器的外侧，将可动侧母线连接到可动导体上，对真空容器的外面进行模压成形，从而用固体绝缘物覆盖从固定侧一端(固定导体侧)到可动侧一端(可动导体侧)的轴向整个区域。接地外箱从真空容器的可动侧连同可动侧母线被插嵌后被固体绝缘物密封固定，并将绝缘气体封入到接地外箱中。

过去，在用固体绝缘物对真空容器进行模压成形并绝缘时，对真空容器的外面进行模压成形，从而用固体绝缘物覆盖从固定侧一端到可动侧一端的轴向的整个区域。这种方案记载在例如，专利文献1-日本特开2002-15645号公报中。

在现有技术中，由于是对真空容器的外面进行模压成形，从而用固体绝缘物覆盖从固定侧一端到可动侧一端的轴向的整个区域，所以当可动电极接通到固定电极时，在真空容器和接地外箱之间的固体绝缘物的端面的沿面方向上施加了电源系统电压相当大的电场。这样一来，必须加大固体绝缘物的厚度，存在多回路选择开关装置体积大、成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以减小对真空容器进行模压成形并绝缘的固体绝缘物施加的电场并可实现小型化的多回路选择开关装置。

本发明的特征在于，用固体绝缘物对真空容器进行模压成形并绝缘，从而从固定侧沿轴向覆盖绝缘筒的一部分；该真空容器的结构为分别用屏蔽端板密封绝缘筒的开口端。

换言之，本发明利用固体绝缘物沿轴向覆盖绝缘筒的位置，其接点电极(固定电极或可动电极)与电弧遮护板之间的静电容量比电弧遮护板与接地外箱之间的静电容量小。

再有，在本说明书中，将真空容器(真空阀)的固定电极(固定导体)一侧称为固定侧，将可动电极(可动导体)一侧称为可动侧。

本发明由于以覆盖绝缘筒的一部分的方式进行模压成形并绝缘，从而使电弧遮护板与接地外箱之间的静电容量比接点电极与电弧遮护板的静电容量大，所以可减小电弧遮护板与接地外箱的电压分担。因此，由于可降低对固体绝缘物的沿面方向施加的电场，所以可使固体绝缘物的厚度变薄，并可将多回路选择开关装置小型化。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的正视纵剖视图。

图2是沿图1的A-A线的剖视图。

图3是图2的俯视图。

图4是实施例1的重要部分的放大剖视图。

图5是本发明实施例1的单相的单线连接图。

图6是用于说明本发明的等位面分布图。

图7是用于说明本发明的等位面分布图。

图8是用于说明本发明的等位面分布图。

图9是用于说明本发明的特性图。

图10是表示本发明实施例2的结构图。

图11是表示本发明实施例3的正视纵剖视图。

图12是沿图11的B-B线的剖视图。

图13是图12的俯视图。

图14是本发明实施例3的单相的单线连接图。

图15是表示本发明实施例4的正视纵剖视图。

图16是图15的俯视图。

具体实施方式

真空容器是分别用屏蔽端板密封绝缘筒的开口端而构成的。固定电极连接设置在贯通于一个屏蔽端板的固定导体上，可动电极连接设置在贯通于另一个屏蔽端板的可动导体上，并与固定电极相对配置。在真空容器内以包围接点电极(固定电极与可动电极)的方式配置有电弧遮护板。可动侧母线在真空容器的外侧与可动导体连接。对固体绝缘物进行模压成形并绝缘，以从真空容器的固定侧端沿轴向覆盖绝缘筒的一部分。接地外箱从可动侧端嵌入并罩在真空容器的上方而密封固定在固体绝缘物上，接地外箱中封入绝缘气体。由固体绝缘物沿轴向覆盖绝缘筒的位置，其接点电极与电弧遮护板之间的静电容量比电弧遮护板与接地外箱之间的静电容量小。

实施例1

图1～图4表示本发明的一个实施例。图1是正视纵剖视图，图2是沿图1的A-A线的剖视图，图3是图2的俯视图，图4是表示重要部分的放大剖视图。此外，图1～图4所示的实施例表示在三个回路中，分别设有接地开关用的真空阀的例子，图示省略了容纳本发明的多回路选择开关装置的框体。另外，图4表示的用粗点划线包围的范围用于说明后述的本发明的效果。

在图1～图4中，在每一相中设有三个真空阀1a、1b、1c。构成真空阀1的真空容器2是分别用屏蔽端板4、5密封绝缘筒3的开口端而构成的。构成真空阀1的固定电极(固定接点)6连接设置在贯通于图示下侧的一个屏蔽端板5的固定导体7的前端上。可动导体9设置在贯通于另一个屏蔽端板4位于固定导体7的上方并与固定导体7相同的轴线上。在与固定电极6相对的可动导体9的前端连接设置并固定有可动电极(可动接点)8。可动电极8与固定电极6相对配置。

固定电极6与可动电极8的接点电极其周围由电弧遮护板10包围。可动电极9从真空容器2突出，并通过操作杆11与操作器12连接。操作器12连接在使可动电极8与固定电极6接触或分离的驱动机构部(未图示)上。

为保持相对可动导体9的上下移动的真空容器2的真空而设有不锈钢制的波纹管13。在可动导体9上在真空容器2外侧连接有可动侧母线14。可动侧母线14具备滑动触头，通过滑动触头与可动导体9电连接。如图1所示，可动侧母线14与同一相的三个真空阀1a、1b、1c的各可动导体9连接。

为覆盖从真空容器2的固定侧沿轴向(垂直方向)的绝缘筒的一部分，用固体绝缘物15进行模压成形并绝缘。在用固体绝缘物15沿轴向覆盖绝缘筒3的位置(上端位置)15a处，固定电极6或可动电极8与电弧遮护板10之间的静电容量比电弧遮护板10与接地外箱16之间的静电容量小。图1、图2、图4是表示将固体绝缘物15的上端15a设置在电弧遮护板10的垂直方向的下端附近的例子。

盖着顶部的接地外箱16从真空容器2的可动侧嵌入并连同可动侧母线14将三个真空阀1a、1b、1c罩上，将下侧的开口部密封固定在固体绝缘物15上。在接地外箱16内封入绝缘气体。被固体绝缘物15支撑的三个真空阀1a、1b、1c容纳在填充有绝缘气体的接地外箱16内。真空阀1a、1b、1c的操作杆11在接地外箱16内与可动导体9连接，并贯通于接地外箱16与槽作器12连接。

由各相(U、V、W)的真空阀1a～1c和接地外箱16等构成的开关单元26(26U、26V、26W)如图2所示，三相并列配置。固体绝缘物15的下部形成随着向下直径变小的锥形，并与电缆接线盒17连接。固定导体7与固定侧母线24连接，并通过电缆接线盒17连接到电缆18上。在固定绝缘体15周围形成接地层19。

如图2、图4所示，在真空阀1上并列设有接地开关用的真空阀20。真空阀20与真空阀1相同，由固体绝缘物15保持。真空阀20的固定侧利用连接导体21与真空阀1的固定导体7连接，其可动侧通过槽作杆22与操作器23连接。

如此构成的多回路选择开关装置的动作众所周知，虽省略其详细说明，但单相的单线连接图如图5所示。例如，负载系统L连接在真空阀1c的固定侧上，另外，真空阀1a、1b的固定侧连接不同的电源系统A、B。由操作器12(12a、12b、12c)驱动真空阀1(1a、1b、1c)。真空阀1(1a、1b、1c)利用其下标(a、b、c)相同的操作器12(12a、12b、12c)进行驱动。

为了对负载系统L进行供电，则要接通各相(U、V、W)的真空阀1c，并接通真空阀1a。从连接在真空阀1a的固定侧的电源系统A对连接在真空阀1c的固定侧的负载系统L进行供电。另外，在从电源系统B对负载系统L进行供电时，断开各相(U、V、W)的真空阀1a，接通真空阀1b。这样进行多回路的选择切换。再有，真空阀1的开关检查是通过接通真空阀20进行的。真空阀20的驱动由操作器23(23a、23b、23c)进行。

那么，在本发明中，以从构成真空阀1的真空容器2的固定侧沿轴向覆盖绝缘筒3的一部分的方式利用固体绝缘物15进行模压成形并绝缘。图6～图8表示在使真空阀1处于接通状态，对于将电源系统电压加在固定导体7与可动导体9上时的等位面分布进行模拟分析的结果。

对等位面分布进行分析是在图4中用粗点划线包围的范围，将固体绝缘物15模压成形真空阀1的固定侧的位置(高度)作为参数。将接点电极(固定电极6与可动电极8)也就是固定导体7(可动导体9)的电位设为100％，将接地外箱16的电位设为0％，电弧遮护板10的电位作为浮动电位进行计算。

图6表示固体绝缘物15模压成形直到包括真空容器2的屏蔽端板5与绝缘筒3的一部分的位置(高度)时的等位面分布。等位面分布显示为当分布宽度小时电场则大。再有，在图6的图示左侧，表示了用于比较结构与分析结果而用图4的点划线包围的结构。

在这种情况下，由于在电弧遮护板10与接地外箱16之间，将固体绝缘物15做成部分挤进的形状，所以电弧遮护板10与接地外箱116之间的静电容量增加。电弧遮护板10的电位同接点电极(固定电极6与可动电极8)也就是固定导体7(可动导体9)与电弧遮护板10之间的静电容量和电弧遮护板10与接地外箱16之间的静电容量呈反比。静电容量大时则电压分担变小。在这种情况下，电弧遮护板10的电位朝向接地外箱16的电位降低而成为56％。另外，固体绝缘物13与绝缘物3的接合点50的电位为43％。

图7表示固体绝缘物15模压成形直到真空容器2的屏蔽端板5的下部时的等位面分布。在这种情况下，由于固体绝缘物15未进入到电弧遮护板10与接地外箱16之间，所以电弧遮护板10的电位比图6的情况稍高为65％。另外，由于固体绝缘物15的中心轴侧连接在固定导体7上，所以接合点50的电位为100％。

图8表示固体绝缘物15模压成形直到真空容器2的绝缘筒3的上端时的等位面分布。在这种情况下，由于固体绝缘物15完全进入到电弧遮护板10与接地外箱16之间，所以电弧遮护板10的电位比图6的情况大幅下降，为35％。另外，由于固体绝缘物15与屏蔽端板4连接，所以接合点50的电位为100％。

图9是对于图6～图8所示的三种情况，以固体绝缘物15与绝缘筒3的接合点50为原点，比较固体绝缘物15和向接地外箱15的接合点51的路径的电场强度分布并予以表示的特性图。图9的横轴的右方向对应接地外箱16。纵轴为电场强度的相对值，以对数表示。

特性a是表示用固体绝缘物15以包含绝缘筒3一部分的方式模压成形后的图6的情况的电场强度分布，特性b是用固体绝缘物15模压成形直到固定侧屏蔽端板5下部的图7情况的电场强度分布，特性c是用固体绝缘物15以包含整个绝缘筒3的方式模压成形直到绝缘筒3的上端的图8的情况的电场强度分布。

当对它们进行比较时，用固体绝缘物15以包含绝缘筒3一部分的方式模压成形时的电场值，如特性a所表明的，与特性b的用固体绝缘物15模压成形直到屏蔽端板5的下部的情况和特性c的用固体绝缘物15以包含整个绝缘筒3的方式模压成形的情况相比，大大降低。因此，由于可降低对固体绝缘物15的沿面方向施加的电场，所以可将固体绝缘物15的厚度变薄，可将多回路选择开关装置小型化。

另外，除了具有固定真空阀1的功能外，还可得到能提高固体绝缘物15的接合部50的绝缘可靠性的效果。

实施例2

图10表示本发明的实施例2。在图10中，与实施例1的不同之处在于，用可挠性导体构成可动侧母线25。

在实施例2中，也能减小对固体绝缘物15的沿面方向施加的电场，另外，由于不必在可动侧母线25上设置滑动触头，所以还具有能减少零件数的效果。

实施例3

图11～图13表示本发明的实施例3。图11是正视纵剖视图，图12是沿图11的B-B线的剖视图，图13是图12的俯视图。

实施例3是将各相的真空阀1a用作断路开关，将真空阀1b用作接地开关并将真空阀1c用作断路器的例子。由各相(U、V、W)的真空阀1a～1c与接地外箱16等构成的开关单元26(26U、26V、26W)如图12所示，三相并列配置。并且如图13所示，断路开关用的真空阀1a由操作器12a，接地开关用的真空阀1b由操作器23b，断路器用的真空阀1c由操作器23c三相一起进行开关动作。实施例3的单相的单线连接图当用真空阀1a～1c表示时，则如图14所示。

在实施例3中，也能减小对固体绝缘物15的沿面方向施加的电场，可将多回路选择开关装置小型化。

实施例4

图15及图16表示本发明的实施例4。实施例4是将在实施例3中的接地外箱16做成三相一体形的例子。在接地外箱16的内部配置各相(U、V、W)的全部真空阀1a～1c。

在实施例4中，也能减小对两相的固体绝缘物15施加的电场，另外，由于将绝缘气体划分为一个，所以起到了简化结构的效果。

Claims

1.一种多回路选择开关装置，具备：将绝缘筒的开口端分别用屏蔽端板密封而形成的真空阀；配置在该真空阀内且连接设置在贯通于上述一个屏蔽端板的固定导体上的固定电极；配置在上述真空阀内且连接设置在贯通于上述另一个屏蔽端板的可动导体上的同时，与上述固定电极相对配置的可动电极；包围上述固定电极及可动电极地配置在上述真空阀内的电弧遮护板；以及，从上述可动导体一侧覆盖并密封上述真空阀并在内部封入绝缘气体的接地外箱，其特征在于，

上述真空阀外侧的一部分从固定侧向可动侧用固体绝缘物进行模压成形并绝缘，上述接地外箱被密封固定在上述固体绝缘物上。

2.根据权利要求1所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

用上述固体绝缘物对上述绝缘筒外侧的一部分从固定侧向可动侧进行模压成形并绝缘到使得上述固定电极或可动电极与上述电弧遮护板之间的静电容量比上述电弧遮护板与上述接地外箱之间的静电容量小的位置。

3.根据权利要求1或2所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

每一相中都具有上述真空阀，对每一相的真空阀用上述固体绝缘物进行模压成形并绝缘的同时，上述接地外箱在每一相中都被密封固定在上述固体绝缘物上。

4.根据权利要求1或2所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

上述真空阀在每一相中都具有三台，对每一相的三台真空阀一起用各相的固体绝缘物模压成形并绝缘的同时，每一相的上述接地外箱在每一相中被密封固定在每一相的上述固体绝缘物上。

5.根据权利要求4所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

各相的三台上述真空阀在每一相中分别用作断路开关、接地开关及断路器。

6.根据权利要求1或2所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

上述真空阀的上方外侧具备与上述可动导体连接的可动侧母线。

7.根据权利要求6所述的多回路选择开关装置，其特征在于，

上述可动侧母线用可挠性导体构成。