CN102356447B - 气体绝缘真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气体绝缘真空断路器,其中,中间压力空间部的压力不会上升到异常压力值,该中间压力空间部是为了减小因来自气密保持部的微小的泄漏,作用于波纹管上的内外压力差而形成的。在填充绝缘性气体的密闭容器(37)侧,形成压力监视用密闭室(23),通过绝缘管(19),将中间压力空间部(18)和压力监视用密闭室(23)之间连通,该中间压力空间部(18)是为了从活动电极(5)的动作,使中间压力作用于保持真空容器(2)内的真空度的波纹管(8)的相反侧的面上而形成的。在压力监视用密闭室(23)中,具有压力监视控制机构,该机构监视室内压力,在超过预定的设定值时进行开放控制。压力监视控制机构由电磁阀装置(28),压力检测装置(26)与压力监视装置(27)构成,该电磁阀装置可将压力监视用密闭室(23)内开放到大气中,该压力检测装置(26)检测室内压力,该压力监视装置在压力检测装置(26)检测到预定的异常压力值时,对电磁阀装置(28)进行开放操作。
Description
技术领域
本发明涉及在填充绝缘性气体的密闭容器内部,设置真空阀的气体绝缘真空断路器。
背景技术
一般,在发电站,变电站等的电站,人们知道有下述的气体绝缘开闭装置,其中,在填充数个气压的绝缘性气体的密闭容器内部,在与该密闭容器电绝缘的状态下,设置高电压导体。在这种气体绝缘开闭装置中,代替通常使用的气体断路器,人们还采用真空阀的气体绝缘真空断路器。
真空阀在保持真空状态的真空容器的内部,包括可离开的一对电极;波纹管,其由活动电极的离开动作,保持真空容器内的真空度,允许活动电极的离开动作。由此,在于填充绝缘性气体的密闭容器的内部,设置真空阀的场合,具有在波纹管的一个面侧,作用真空容器内的真空压力,在另一面侧,作用填充于密闭容器的内部的绝缘性气体的压力,通过两者的压力差,降低波纹管的机械的寿命的危险。
为了降低作用于该波纹管上的压力差,在JP特开2005—323499号文献(专利文献1)中,提出有下述的气体绝缘真空断路器,其中,真空状态的真空容器,与填充绝缘性气体的密闭容器之间采用一对波纹管进行区分,同时在一对波纹管之间,形成中间室,该中间室为真空容器内的真空压和密闭容器内的绝缘性气体的填充压力的中间的压力,或将保持真空容器内的真空度的波纹管的另一面侧开放到大气中。
此外,在JP特开平6—208820号文献(专利文献2)中,提出下述的气体绝缘真空断路器,其中,在保持真空容器内的真空度的波纹管的另一面侧,形成中间室,该中间室的压力为真空容器内的真空压力和密闭容器内的绝缘性气体的填充压力的中间的压力。
但是,在过去的气体绝缘真空断路器中,由于在采用一对波纹管的场合,形成高价的真空阀,故最好,采用一个波纹管,减小作用于波纹管的2个面上的压力。但是,如果象专利文献1那样,将波纹管的一个面侧直接开放到大气中,则大气中的湿气混入,比如,使绝缘件的沿面绝缘抵抗力降低。
另一方面,在象专利文献2那样,在波纹管的另一面侧,形成中间室的场合,实现与活动导电轴的电接触的集电部形成于中间室内。由此,必须在活动电极和活动导电轴的开闭动作的全行程中,集电部位于中间室内,其结果是,中间室沿开闭动作方向非常大,气体绝缘真空断路器的整体尺寸增加。
如果要沿开闭动作方向减小该中间室,则通过与集电部的滑动接触,表面变粗糙,发生损伤的活动导电轴通过气密保持部,即,通过按照填充于接纳真空阀的密闭容器内的绝缘性气体不泄漏到该中间室内的方式设置的气密保持部件。在该结构中,具有通过真空断路器的开闭动作,从该气密保持部件产生的微小的泄漏长期间断或连续地产生的危险。在这样的场合,具有中间室的压力慢慢地上升,到达异常压力值,增加波纹管的内外压力差的危险。
本发明的目的在于提供一种气体绝缘真空断路器,其中,不因来自气密保持部的微小泄漏,为了减小作用于波纹管上的内外压力差而形成的中间压力空间部的压力上升到异常压力值。
发明内容
为了达到上述目的,本发明提供一种绝缘真空断路器,其中,在填充绝缘性气体的密闭容器内部,设置真空阀,其按照在通过波纹管,保持真空度的同时,使活动电极与固定电极离开的方式构成,形成中间压力空间部,其将压力作用于与上述波纹管的真空压力所作用的面相反侧的面上,上述中间压力空间部的压力为上述密闭容器内的绝缘性气体的填充压力和上述真空压力之间的中间的压力值,其特征在于具有形成于上述密闭容器侧,监视气体压力的压力监视用密闭室,设置将上述压力监视用密闭室和上述中间压力空间部连通的绝缘管,在上述压力监视用密闭室中,具有压力监视控制机构,该机构监视室内压力,在到达预定的设定值时应对动作,进行开放控制。
最好,其特征在于上述压力监视控制机构由电磁阀装置,压力检测装置,与压力监视装置构成,该电磁阀装置可将上述压力监视用密闭室内部开放到大气中,该压力检测装置检测上述压力监视用密闭室内的压力,该压力监视装置在上述压力检测装置检测到预定的异常压力值时,对上述电磁阀装置进行开放操作。
发明的效果
在本发明的绝缘真空断路器中,即使因某种理由,中间压力空间部的压力上升的情况下,仍可通过压力监视控制机构,监视经由绝缘管而与该中间压力空间部连通的压力监视用密闭室的室内压力。另外,在压力监视用密室内的室内压力到达预定的设定值时对应动作,进行开放控制,由此,可将压力监视用密闭室内的压力排放到大气中,于是,可将中间压力空间部的压力保持在真空容器内的真空压力和密闭容器内的绝缘性气体的填充压力的中间的压力值。其结果是,可抑制作用于波纹管上的压力差,延长机械的寿命。另外,由于可以分散的方式设置中间压力空间部和压力监视用密闭室,故可将中间压力空间部的活动导电轴的轴向长度抑制在较小程度,由此,可减小气体绝缘真空断路器的整体尺寸。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施形式的气体绝缘真空断路器的剖视图。
图2为图1所示的气体绝缘真空断路器的主要部分放大剖视图。
图3为表示压力监视用密闭室的气体泄漏的压力值和经历的天数的关系的曲线图。
具体实施方式
(实施例1)
下面根据图1和图2所示的一个实施例,对本发明的气体绝缘真空断路器进行说明。
在填充有按照数个气压而压缩的绝缘性气体的密闭容器(图中未示出)的内部,象图2所示的那样,在与密闭容器电绝缘的状态下,设置真空阀1。
该真空阀1采用内部保持在真空状态的真空容器2。另外,真空阀1包括端盖2a,2b,其分别以气密方式将真空容器2的轴向的两端密封;固定电极4,其经由固定导电轴3而固定于真空容器2的端盖2a上;活动电极5,其可相对固定电极4而离开;活动导电轴6,其支承活动电极5,并且导出大真空容器2之外;波纹管8,其以气密方式连接于真空容器2的端盖2b和活动导电轴6之间,以便从活动电极5的开闭动作,保持真空容器2内的真空度。
上述真空阀1,高电压导体等接纳于密闭容器(图中未示出)的内部,在该密闭容器的内壁面上设置一端固定的绝缘支承件9,在该绝缘支承件9的另一端侧,固定呈筒状的筒状支承部件10。通过筒状支承部件10,以可开闭动作的方式支承上述真空阀1的活动导电轴6侧。
在筒状支承部件10的内部,设置杆12,其具有其两端以可旋转的方式支承于筒状支承部件10上的旋转轴11,经由连接于该杆12的一端的连接轴13,以机械方式连接活动导电轴6,另外,在杆12的另一端上,经由绝缘操作杆14,连接操作器(图中未示出)。
连接轴13和活动导电轴6之间通过螺纹连接而机械连接,在与该连接部附近的活动导电轴6的外周面电连接的连接导体15上连接具有柔性的柔性导体16的一端。
该柔性导体16的另一端通过螺钉,连接于在后面具体描述的中间压力空间用筒状部件32的内壁。另外,柔性导体16在将其两端分别固定于活动导电轴6和中间空间用筒状部件32上时具有富裕的轴长,按照即使在位于附近的活动导电轴6等的活动部分沿开闭方向动作的情况下,仍不妨碍的方式通过连接导体15支承。
由此,即使在活动导电轴6沿开闭方向移动的情况下,柔性导体16仍通过其挠度进行追随,同时良好地保持活动导电轴6和中间压力空间用筒状部件32之间的电连接。
上述真空阀1与形成主电路的高电压导体(图中未示出)连接。在形成该主电路的高电压导体中,比如,端子件17安装于中间压力空间用筒状部件32上。在端子件17和真空阀1的活动电极5侧之间经由活动导电轴6,柔性导体16和中间压力空间用筒状部件32而电连接,与该端子件17连接。
在上述真空阀1的波纹管8的外周面侧上,作用有真空容器2内的真空压力。但是,在波纹管8的内周面侧,不直接作用密闭容器(图中未示出)内的绝缘性气体的填充压力,而作用绝缘性气体的填充压力和真空压力的之间的压力。
为此,形成与形成于波纹管8的内周面侧的空间连通的中间压力空间部18。中间压力空间部18通过周围的绝缘性气体而划分,并且象后面具体描述的那样,处于绝缘性气体的填充压力和真空压力的中间的压力,即,大气压。
下面对中间压力空间部18的形成进行说明。
在真空阀1中的将真空容器2的下方端部密封的端盖2b上,按照成一体连接的状态固定有导向部件29,其可滑动地与活动导电轴6的外周面接触,按照沿其轴线,使活动导电轴6进行开闭动作的方式进行导向;内部侧筒部件30,其与活动导电轴6的外周面,按照稍稍的间距间隔开,同轴地设置。在该内部侧筒状部件30的外周部,设置经由密封环等的气密保持部件而气密连接的顶端板31。
在象上述那样,包围活动导电轴6和连接轴13的机械连接部的位置,设置中间压力空间用筒状部件32。为了通过该中间压力空间用筒状部件32,形成中间压力空间部18,在筒状支承部件10的顶面上,经由气密保持部件,通过螺栓(图中未示出),固定中间压力空间用筒状部件32的底端部,另外,在顶端板31的底面上,经由气密保持部件,通过螺栓(图中未示出)而固定中间压力空间用筒状部件32的顶端部。
另外,形成从开闭时的连接轴13的动作,保持中间压力空间部18的气密状态的结构。为此,位于中间压力空间用筒状部件32的底部的筒状支承部件10具有端板状部33,其具有可相对连接轴13的外周面滑动的关系,将中间压力空间用筒状部件32的底面封闭,并且对连接轴13的动作进行导向。
在端板状部33的底面侧,设置底部气密密封板34,该底部气密密封板34同样具有可相对连接轴13的外周面而滑动的关系,对连接轴 13的动作进行导向,将该底部气密密封板34,通过螺栓而固定于端板状部33上。
在端板状部33和底部气密密封板34之间,设置润滑剂供给部件35,以便以气密方式将其与活动导电轴6的外周面之间密封;气密保持部件36,其设置于该润滑剂供给部件35的两侧,接受润滑剂的补充。
象这样,经由活动导电轴6和导向部件29的滑动部,将形成于波纹管8的内面侧的空间部和中间压力空间部18连通,形成压力空间部18,其通过填充于接纳真空阀2等的图示的结构部分的密闭容器(图中未示出)的内部的绝缘性气体,以气密方式划分。
此外,该中间压力空间部18也在真空阀1的开闭动作时,保持气密。为此,中间压力空间用筒状部件32按照包含活动导电轴6和连接轴13的机械的连接部的轴长的方式制作,设置于中间压力空间用筒状部件32的底端面侧上的端板状部33和底部气密密封板34不通过活动导电轴6,以气密方式将连接轴13的外周面密封。
由此,可使形成于中间压力空间用筒状部件32内的中间压力空间部18可为充分地大于形成于波纹管8的内面侧的空间部的容积,伴随真空阀1的开闭动作,波纹管8变形,形成于其内面侧的空间部的容积变化,即使在该情况下,中间压力空间部18的压力几乎不上升。
另外,由于象上述那样,形成具有充分的容积的中间压力空间部18,故可容易在中间压力空间用筒状部件32的内部,设置将活动导电轴6和端子件17之间电连接的柔性导体16。另外,可确实而容易地通过该电连接结构,进行中间压力空间部18的气密保持。
即,还考虑,该电连接不采用柔性导体16,而采用集电子而进行,但是,如果设置压接于连接轴13的外周面上的集电子,则具有因流过活动导电轴6和连接轴13的电流的发热,气密保持部件36等变质,损害气密性的担心。如果通过集电子的滑动接触,使连接轴13的外周面产生损伤,该损伤妨碍保持中间压力空间部18的气密的气密保持部件36的密封效果。此外,具有通过集电子的压接力,使对开闭动作时的操作器的负荷增加的危险。
相对该情况,在不采用集电子,而采用柔性导体16的场合,没有形成活动导电轴6或连接轴13的外周面之间的滑动部。另外,也不发生在开闭动作时,将活动导电轴6或连接轴13的外周面损伤,或产生金属粉的情况。由此,通过气密保持部件36等,可在平时良好地保持中间压力空间部18的气体密封的情况。此外,也不产生象采用集电子的场合的那样,通过集电子的压接力,增加开闭动作时的操作器的负荷的情况。
下面通过表示整体结构的图1,说明对象上述那样形成的中间压力空间18为密闭容器(图中未示出)内的绝缘性气体的填充压力,与真空阀1的真空压力的中间的压力值用的结构。
在按照数个气压而填充有绝缘性气体的密闭容器37的内部,设置上述真空阀1,在该真空阀1的活动导电轴6侧,在一端部固定于密闭容器37的内面上的绝缘支承件9的另一端部,固定筒状支承部件10。
在该筒状支承部件10的内部,采用内部空间,设置绝缘管19。该绝缘管19的一端部插入形成于端板状部33中的贯通孔中,与上述中间压力空间部18的内部连通。此外,该绝缘管19从筒状支承部件10的下方侧导出,其另一端与连接栓20的上方端连接。
该连接栓20穿过形成于与密闭容器37的端盖21气密连接的密封板22中的通孔内部。另外,在绝缘管19的两端的连接时,按照密闭容器37内的绝缘性气体不侵入中间压力空间部18的内部的方式气密地连接。
在安装有连接栓20的密封板22的下方侧,按照包围连接栓20的方式定位的压力监视用密闭室23气密地连接而设置,在该压力监视用密闭室23的内部,设置吸着剂24。
筒状支承部件10与安装有端子件17的中间压力空间用筒状部件32电连接,另一方面,密封板22与接地的密闭容器37连接,为大地电位。于是,采用绝缘件制的绝缘管19,将两者之间电绝缘,同时,将上述中间压力空间部18和压力监视用密闭室23之间连通。
通过该连通,形成于真空阀1的波纹管8中的内面侧的空间部,中间压力空间部18,与压力监视用密闭室23的内部构成连续的该压力的空间。
在上述压力监视用密闭室23中,包括压力监视控制机构,该机构对应于预定的设定值,对室内进行开放控制。作为压力监视控制机构的例子,至少由监视压力监视用密闭室23内的室内压力的压力测定部分,与对应于压力监视用密闭室23内部到达预定的设定值时而开放控制的开闭阀部分构成。另外,通过压力监视控制机构的开放控制动作,将压力监视用密闭室23的内部向大气开放,由此,降低室内压力。
压力监视控制机构具体来说,象图2所示的那样,设置压力监视装置27,其经由阀装置25,连接于压力监视用密闭室23,监视上述中间压力空间部18的压力。
压力监视装置27包括压力检测装置26,其检测压力监视用密闭室23和中间压力空间部18内的压力值;警报装置(图中未示出),其在上述压力检测装置26检测到到达预定的警报压力值时提供警报;电磁阀装置28,其在压力检测装置26检测到预定的异常压力值时,将压力监视用密闭室23向大气开放。将压力监视装置27与压力监视用密闭室23连接的阀装置25在平常状态打开,另外,电磁阀装置28在平常状态关闭。
比如,在密闭容器37内,绝缘性气体的填充压力值为0.2MPa,中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内部在初始状态向大气中开放,预先将初始压力值设定为0.1MPa,压力监视装置27的警报压力值为0.15MPa,另外预先将异常压力值设定为0.2MPa。另外,各压力值可适当改变。
一般,在通过形成中间压力空间部18的气密保持部件等,密闭容器37内的绝缘性气体微量地泄漏于中间压力空间部18侧时,中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内的压力象图3所示的那样。即,具有从气密保持部件等,绝缘性气体泄漏,缓慢地上升的实线的特性曲线的情况,与气密保持部件等的性能伴随时间而变差,绝缘性气体更加快速地泄漏的虚线的特性曲线的情况。
在绝缘性气体象图3所示的虚线的特性曲线那样泄漏而上升的场合,按照超过50天的天数,压力监视用密闭室23内的压力到达警报压力值的0.15MPa。此时,压力监视装置27在采用压力检测装置26,检测到中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内的压力到达警报压力值的0.15MPa时,通过警报装置(图中未示出),发出警报,通知气体泄漏的发生。
然后,如果发生相对该部分的气体泄漏,中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内的气体压力如图3所示,在超过100天的天数的时刻A1,到达异常压力值0.2MPa,则压力监视装置27采用压力检测装置26,检测异常压力值。
于是,压力监视装置27在图3的时刻A1,将开放控制的指令提供给电磁阀装置28,打开电磁阀装置28,将压力监视用密闭室23开放到大气中。如果将电磁阀装置28开放(经过规定时间),压力监视用密闭室23内的压力恢复到初始压力值,则压力监视装置27将关闭信号发送给电磁阀装置28,再次使电磁阀装置28处于关闭状态。
象这样,伴随对应于检测压力监视用密闭室23内的压力的压力检测装置26的压力值而动作,提供开放控制的指令的压力监视安装27的指令,即使在其以后的图3所示的时刻A2……,电磁阀装置28反复进行开放和关闭的控制动作。
象根据该说明而知道的那样,中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内的气体压力值通过压力监视装置27而适当监视,在平时,保持在填充于密闭容器37内的绝缘性气体的压力以下。
即,如果形成中间压力空间部18的气密保持部保持良好的气密状态,则中间压力空间部18和压力监视用密闭室23内的压力值可在平时低于密闭容器37内的绝缘性气体的压力。
在此场合,与没有中间压力空间部18的场合相比较,作用于波纹管8上的内外压力差变小,可减轻波纹管8的负担,延长机械的寿命。
另一方面,即使在相对上述气密保持部而产生微小的泄漏,中间压力空间部18的压力上升的情况下,可通过上述压力监视装置27,将电磁阀装置28开放,可将中间压力空间部18降低到大气压。于是,通过中间压力空间部18的形成,作用于波纹管8上的内外压力差变大的期间变短,同样在此场合,可减轻波纹管8的负担,延长机械的寿命。
此外,由于压力监视装置27的电磁阀装置28为在异常时动作,将中间压力空间部18开放大气的结构,在平时,处于关闭状态。由此,压力监视用密闭室23内部为在平时关闭的空间,此外,在电磁阀装置28的开放动作时,即使在将大气导入压力监视用密闭室23的内部的情况下,通过设置于该压力监视用密闭室23的内部的吸着剂24,可吸收大气中的水份,由此,可有效地防止水份的混入的绝缘体力的降低。
最近,在气体绝缘设备中,作为填充于密闭容器37的内部的绝缘性气体,从环境问题等的方面,置换为SF6气体以外的绝缘性气体,混合气体。在此场合,由于因置换气体的使用,一般,绝缘耐压降低,故使该填充压力增加。在这样的场合,如果填充压力高的置换气体直接作用于真空阀1的波纹管8的内周侧,则作用于波纹管8的内外压力差进一步增加。
但是,在形成象上述那样,通过压力监视装置27而监视的中间压力空间部18,适当设定该中间压力空间部18的初始压力值,警报压力值和异常压力值,由此,可抑制作用于该波纹管8上的内外压力差。
比如,在绝缘性气体置换为干燥空气的场合,在密闭容器37内的填充压力相对在SF6气体的场合,为0.2MPa的情况,较高而在0.5~0.6MPa的范围内,由此,可对应于该填充压力,再次设定压力监视装置27的警报压力值和异常压力值。
按照在上面描述的气体绝缘真空断路器,在填充有绝缘性气体的密闭容器37侧,形成压力监视用密闭室23,另外为了在从活动电极5的动作,保持真空容器2内的真空度的波纹管8的相反侧的面上作用中间压力而形成的中间压力空间部18和压力监视用密闭室23之间通过绝缘管19连通,在压力监视用密闭室中设置压力监视控制机构,该机构监视室内压力,在到达预定的设定值时作出应对动作,进行开放控制。另外,作为压力监视控制机构,包括可将压力监视用密闭室23内开放到大气的电磁阀装置28;检测压力监视控制机构23内的压力的压力检测装置26,此外,设置压力监视装置27,该装置27在该压力检测装置26检测到预定的异常压力值时,对电磁阀装置28进行开放操作。
由此,由于即使在某种等的理由,中间压力空间部18的压力上升的情况下,仍可对电磁阀装置28进行开放操作,将压力监视用密闭室23内的压力排放到大气中,故可将中间压力空间部18的压力保持在真空容器2内的真空压力和密闭容器37的绝缘性气体的填充压力的中间值,其结果是,抑制作用于波纹管8上的压力差,可增加其机械的寿命。
另外,由于象上述那样,形成通过绝缘管19而连接中间压力空间部18和压力监视用密闭室23的方案,故可分散而设置真空阀1侧的中间压力空间部18,与密闭容器37侧的压力监视用密闭室23。其结果是,可将中间压力空间部18中的活动导电轴6的轴向长度抑制在较小长度,由此,可减小气体绝缘真空断路器的整体尺寸。
按照这样的方案,由于可将进行活动导电轴6的电连接的柔性导体16等设置于中间压力空间部18的内部,故也没有因集电子,对活动导电轴6,连接轴13的外周面,造成粗糙,损伤,由于该原因,也不对中间压力空间部18的气密保持,造成不利影响。
由此,可沿活动导电轴6的轴向,使中间压力空间部18的尺寸减小,即使为气体绝缘真空断路器,仍可形成较小的整体尺寸。另外,与中间压力空间部18连通的压力监视用密闭室23可经由在平时状态密封的电磁阀装置28,向大气中开放。由此,与将压力监视用密闭室23在平时向大气中开放的场合相比较,防止大气中的湿气的混入,可防止水分的绝缘耐力的降低。在更加优选的实施形式中,可采用这样的压力监视用密闭室23,容易在内部,设置去除水分的吸着剂24。
另外,如果形成下述的方案,其中,通过绝缘管19,将中间压力空间部18和压力监视用密闭室23之间连通,设置于压力监视用密闭室23中的压力监视控制机构可监视室内压力,在到达预定的设定值时对应动作,进行开放控制,则并不限于图2的形式而构成,进行使用。
产业上的利用可能性
以上说明的气体绝缘真空断路器并不限于图1所示的方案,还可用于其它的结构。
Claims (2)
1.一种绝缘真空断路器,其中,在填充绝缘性气体的密闭容器内部设置真空阀,其按照在通过波纹管、保持真空度的同时,使活动电极与固定电极离开的方式构成,形成中间压力空间部,其将压力作用于与上述波纹管的真空压力所作用的面相反侧的面上,上述中间压力空间部的压力为上述密闭容器内的绝缘性气体的填充压力和上述真空压力之间的中间的压力值,其特征在于,具有形成于上述密闭容器侧,监视气体压力的压力监视用密闭室,设置将上述压力监视用密闭室和上述中间压力空间部连通的绝缘管,在上述压力监视用密闭室中,具有压力监视控制机构,该机构监视室内压力,在到达预定的异常压力值时应对动作,进行开放控制动作,将压力监视用密闭室的内部向大气开放。
2.根据权利要求1所述的绝缘真空断路器,其特征在于,上述压力监视控制机构由电磁阀装置,压力检测装置与压力监视装置构成,该电磁阀装置可将上述压力监视用密闭室内开放到大气中,该压力检测装置检测上述压力监视用密闭室内的压力,该压力监视装置在上述压力检测装置检测到预定的异常压力值时,对上述电磁阀装置进行开放控制动作。
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