CN102377121A - 开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关设备。本发明提供即使在断路、接地开关部采用气体绝缘，也能够实现小型化且确保高可靠性的开关设备。该开关设备具备：具有由接地金属板(2)划分成位于中央部的母线区域部(1a)、位于该母线区域部下方的开关区域部(1b)、位于背面侧的电缆区域部(1c)、以及位于前面侧的控制区域部(1d)的机箱(1)；以及设置于上述开关区域部(1b)的气体绝缘接地断路部(5)及其操作装置(7)；上述开关区域部(1b)构成为相对于上述机箱(1)可分离，且允许空气通过但阻止油分、水分微粒通过的准密封结构的箱体(100)。

Description

开关设备

技术领域

本发明涉及具备通过气体绝缘来进行接地、断路的气体接地断路部的开关设备。

背景技术

在配电设备中设置有容纳了用于切断负荷电流或者事故电流的真空遮断器、在进行负载的维护检修时用于确保操作者的安全的断路器和接地开关、以及系统电压或系统电流的检测装置，还有保护继电器等的封闭式配电盘(称作开关设备)。

在这样的开关设备中，存在组合型气体绝缘开关设备，该组合型气体绝缘开关设备在金属容器中具备将触头做成转子的三位置接地断路部与真空阀，用作为绝缘气体的SF6气体填充金属容器内部(参照例如专利文献1)。

专利文献

专利文献1：日本特开平6-12948号公报

在上述组合型气体绝缘开关设备中，因为真空阀与三位置接地断路部设在封入了SF6气体的金属容器内部，为了与例如高压电缆连接需要另外的部件的气密性高的环氧树脂制套管。此外，需要保持该套管与金属容器之间的气密性的O形环及O形环槽，存在零部件数量增加，结构变复杂的问题。

此外，由于使用地球温室化系数高的SF6气体作为绝缘媒介，存在环境适应性低的问题。

并且，采用气体绝缘时，由于SF6气体的绝缘性能好，由转子来切换的方式很难产生大型化的问题，但是与SF6气体相比绝缘性能低的气体绝缘的情况下，若采用由转子切换的方式，则该断路部分的尺寸变大，也产生装置整体大型化的问题。

此外，气体绝缘的情况下，若发生由例如断路部的动作而引起的电弧，则断路部的保护气体温度会急剧上升，但是电弧消失后，保护气体温度下降到例如外部空气温度附近。因此，为了确保装置的可靠性，存在必须防止尘埃混入断路部及结露的发生的课题。

发明内容

本发明是基于上述的情况而完成的，其目的在于提供即使在断路、接地开关部采用气体绝缘方式，也能够实现小型化且确保高可靠性的开关设备。

为了达到上述目的，第一发明具备：由接地金属板划分成具有位于中央部的母线区域部、位于该母线区域部下方的开关区域部、位于背面侧的电缆区域部、以及位于前面侧的控制区域部的机箱；以及设置于上述开关区域部的气体绝缘接地断路部及其操作装置；上述开关区域部构成为相对于上述机箱可分离，且允许空气通过但阻止油分、水分微粒通过的准密封结构的箱体。

此外，第二发明的特征在于，在第一发明中，上述准密封结构的箱体具备由允许内外的空气通过但阻止油分、水分微粒通过的多孔膜构成的过滤部件。

并且，第三发明的特征在于，在第二发明中，上述准密封结构的箱体在背面侧具备安装有上述过滤部件的吸排气口，上述电缆区域部与内外的空气可连通。

此外，第四发明的特征在于，在第一至第三发明的任意一个中，在上述准密封结构的箱体内，具备在内部湿度上升时吸收水分，湿度下降时释放水分的吸放湿部件。

并且，第五发明的特征在于，在第四发明中，上述吸放湿部件设在构成上述准密封结构的箱体的侧部件的内部侧。

此外，第六发明的特征在于，在第一至第五发明的任意一个中，上述母线区域部、上述电缆区域部、以及上述控制区域部互相独立，但各区域部之间的空气连通。

本发明的效果在于，根据本发明，因为将收容气体绝缘断路、接地开关的机箱，做成允许空气通过但阻止油份、水分微粒通过的准密封结构，所以能够防止尘埃的混入及结露的发生。其结果，即使采用气体绝缘方式，也能够提供可以实现小型化且确保高可靠性的开关设备。

附图说明

图1是表示本发明的开关设备的一个实施方式的局部剖面侧视图。

图2是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的纵剖视图，是表示其接通状态的图。

图3是用于说明图2所示的开关单元的切断状态的动作的纵剖视图。

图4是用于说明图2所示的开关单元的断路状态的动作的纵剖视图。

图5是用于说明图2所示的开关单元的接地前期状态的动作的纵剖视图。

图6是用于说明图2所示的开关单元的接地状态的动作的纵剖视图。

图7是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的后视图。

图8是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的局部透视侧视图。

图中：

1-机箱，1a-母线区域部，1b-开关区域部，1c-电缆区域部，1d-控制区域部，2-接地金属板，3-母线连接用套筒，4-真空阀(真空切断断路器)，5-接地断路部(气体接地开关)，6-开关单元，7-操作装置，8-电缆连接用套筒，12A-固定侧电极，12B-可动侧电极，14-电弧屏蔽罩，15-波纹管，17-真空阀用气体绝缘操作杆，20-套筒侧固定电极，21-接地侧固定电极，22-柔性导体，23-中间固定电极，24-接地断路部可动电极，25-接地断路部用气体绝缘操作杆，70-吸排气口，71-过滤器，72-吸放湿部件，100-箱体。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的开关设备的一个实施方式进行说明。

图1及图2是表示本发明的开关设备的一个实施方式的图，图1是表示本发明的开关设备的一个实施方式的局部剖面侧视图，图2是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的正剖视图，是表示接通状态的图。

在图1中，开关设备的机箱1通过配置在内部的接地金属板分别划分为母线区域部1a、开关区域部1b、电缆区域部1c、以及控制区域部1d。此外，在机箱1的前面侧(图1的右侧)设有可单侧开门的正面门1e，在机箱1的背面侧(图1的左侧)设有可拆卸的背面侧的面板1f。

母线区域部1a靠机箱1的进深方向(图1的左右方向)的中央部而配置在上部侧，开关区域部1b配置在母线区域部1a的下方，电缆区域部1c配置在机箱1的背面侧(图1的左侧)。此外，控制区域部1d配置在正面门1e的背面上侧，位于与母线区域部对置的位置。

上述的各区域部基本上通过由接地金属板构成的板状底板2a、顶板2b、以及封闭该底板2a与顶板2b之间的左右侧板来形成各区域。

在电缆区域部1c的上部与母线区域部1a的边界部，设有接地金属板2c。未图示的三相母线经由作为连接部件的母线连接用套筒3与机箱1的前面平行(在图中，与纸面正交的方向)地配置在母线区域部1a内。

在本例中，开关区域部1b成为将具备真空阀(真空切断断路器)4及接地断路部(气体接地开关)5的开关单元6与操作装置7组装在框体中而成为准密封结构的箱体结构，在零部件更换、维护时从机箱中搬出来。其详细说明将于后述。

在电缆区域部1c中，配设有：与上述真空阀(真空切断断路器)4的固定触点连接且导入电缆区域部1c的电缆连接用套筒8、可以安装到该电缆连接用套筒8上的电缆接头、以及经由该电缆接头与电缆连接用套筒8连接的未图示的电缆。

在母线区域部1a的上部与控制区域部1d的边界部设有接地金属板2d。在控制区域部1d中，由未图示的电容器及保护继电器等构成的控制部设置在正面侧的门1e等的背面侧。

另外，如上所述，虽然母线区域部1a、电缆区域部1c以及控制区域部1d相互独立，但是冷却各区域部内的各设备的空气连通着，并朝向机箱1的未图示的排出口连通。

下面，利用图2来说明构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元6的详细构成。如图2所示，开关单元6的构成为具备：在接地的金属容器31的内部由环氧等固体绝缘物30一体浇铸而成的真空阀4、接地断路部5、母线连接用套筒3、电缆连接用套筒8。

真空阀4在由固定侧陶瓷绝缘筒10A、可动侧陶瓷绝缘筒10B、固定侧端板11A以及可动侧端板11B构成的真空容器内，配备有固定侧电极12A、可动侧电极12B、与固定侧电极12A连接的固定侧保持架13A、与可动侧电极12B连接的可动侧保持架13B、以及用于保护陶瓷绝缘套筒不受电弧影响的电弧屏蔽部件14。固定侧保持架13A与电缆连接用套筒中心导体8A连接，能够向负载侧供给电力。此外，在可动侧配置有用于实现可动侧保持架13B的移动的波纹管15。真空阀4通过与可动侧端板11B及可动侧保持架13B连接的波纹管15来维持内部的真空，并通过使可动侧电极12B、可动侧保持架13B能轴向移动来切换接通与切断状态。

接地断路部5具备：经由母线连接用套筒中心导体3A与母线侧连接的套筒侧固定电极20、处于接地电位的接地侧固定电极21、以及位于它们的中间且经由柔性导体22与真空阀4侧的可动侧保持架13B电连接的中间固定电极23，且内部为气体绝缘。此外，这些固定电极都配置成直线状，内径都相等。通过使接地断路部可动电极24相对于各固定电极在接地断路部5中直线状地移动，可以切换为闭合、切断、接地这三个位置。接地断路部可动电极24连结在与图1所示的操作装置7的操作机构相连接的接地断路部用气体绝缘操作杆25上。还有，接地断路部可动电极24中通过由弹簧触点26来构成与上述各固定触点相接触的部位，从而不会妨碍接地断路部可动电极24的移动，且能借助弹力实现可靠的接触。

图2的开关单元6的构成包括：具有至少一对接触断开自如的触点的真空阀4；接地断路部5；连接在真空阀4的固定侧电极12A、固定侧保持架13A上的电缆连接用套筒8；与接地断路部5的套筒侧固定电极20连接的母线连接用套筒3；将接地断路部5的中间固定电极23与真空阀4的可动侧连接的柔性导体22；与真空阀4的可动侧电极12B、可动侧保持架13B机械连接的真空阀用气体绝缘操作杆17；与接地断路部可动电极24机械连接的接地断路部用气体绝缘操作杆25；其中，该接地断路部5具备：设在大气中且可呈直线状在三个位置移位的接地断路部可动电极24；在接地断路部可动电极24处于闭合位置时经由接地断路部可动电极24电导通的套筒侧固定电极20及中间固定电极23；以及接地断路部可动电极24处于接地位置时经由接地断路部可动电极24与中间固定电极23导通的接地侧固定电极21；真空阀4、接地断路部用套筒侧固定电极20、母线连接用套筒3以及电缆连接用套筒8由固体绝缘物30一体浇铸而成。

母线连接用套筒3通过将母线连接用套筒中心导体3A的周围用固体绝缘物30覆盖而构成，此外，电缆连接用套筒8通过将电缆连接用套筒中心导体8A的周围用固体绝缘物30覆盖而构成。

下面，利用图3至图6来说明构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元6的动作。图3是是用于说明图2所示的开关单元的切断状态的动作的纵剖视图。图4是用于说明图2所示的开关单元的断路状态的动作的纵剖视图。图5是用于说明图2所示的开关单元的接地前期状态的动作的纵剖视图。图6是用于说明图2所示的开关单元的接地状态的动作的纵剖视图。在图3到图6中，与图1及图2所示符号相同的符号表示相同的部分或者相当的部分，因此省略该部分的说明。

图3表示开关单元6的切断状态。在图2所示的开关单元6的接通状态中，负载电流从母线连接用套筒3，经由接地断路部5、真空阀4通电到电缆连接用套筒8。在该状态下，在与电缆连接用套筒8连接的负载侧发生短路并流过较大的故障电流的情况下，如图3所示，通过切断真空阀4来切断故障电流。

图4表示开关单元6的断路状态。接地断路部可动电极24与套筒侧固定电极20，接地断路部可动电极24与接地侧固定电极21中的任何一组都没有导通，并且，通过将接地断路部可动电极24向纸面下方驱动到接地断路部可动电极24与套筒侧固定电极20的间隙较大，接地断路部可动电极24与接地侧固定电极21的间隙较小的位置而成为断路状态。

这时，因为母线连接用套筒3与电缆连接用套筒8之间通过真空阀4与接地断路部5的两处来断路，因此可靠性高。此外，通过将接地断路部可动电极24与接地侧固定电极21之间的耐受电压设计成比真空阀4的固定侧电极12A与可动侧电极12B之间的耐受电压低，从而能够做成接地优先的可靠性高的结构。

图5表示开关单元6的接地前期的状态。如图所示，通过将接地断路部可动电极24向纸面下方驱动到接地断路部可动电极24与接地侧固定电极21接触的位置，从而使接地断路部可动电极24、柔性导体22以及可动侧电极12B成为接地电位，在真空阀4内的电极之间施加与负载侧的电位差。

图6表示开关单元6的接地状态。从图5所示的开关单元6的状态，进一步通过接通真空阀4，电缆连接用套筒8经由真空阀4、柔性导体22、中间固定电极23、接地断路部可动电极24、以及接地侧固定电极21接地。此时，电缆连接用套筒8即使处于带电状态，由于最终的接通动作由真空阀4进行，因而对接地断路部5也不要求短路电流接通容量。

为了将开关单元6从接地状态再次返回接通状态，使真空阀4内成为切断状态，之后，移动接地断路部可动电极24，使弹簧触点26与套筒侧固定电极20接触，之后在真空阀4中接通可动电极12B。

下面，利用图1、图7以及图8来说明具备上述开关单元6的开关区域部1b的结构。图7是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的后视图。图8是表示构成本发明的开关设备的一个实施方式的开关单元的局部透视侧视图。在图7及图8中，与图1至图6所示符号相同的符号表示相同部分或者相当的部分，省略该部分的说明。

在本例中，叙述了开关区域部1b成为将具备真空阀(真空切断断路器)4、接地断路部(气体接地开关)5的开关单元6，以及操作装置7组装到框体上而成为准密封结构的箱体结构，但是开关单元6是分相结构，与机箱1的前面正交地并列设置有三个，并且，在各相之间配置有未图示的屏蔽层，从而抑制了相间发生短路故障(参照图7)。

在接近开关单元6的机箱1的前侧配置有驱动方向为上下方向(图1及图8的上下方向)的真空阀4用的驱动部40及接地断路部5用的驱动部41。这些驱动部40、41分别经由操作机构42、43与真空阀用气体绝缘操作杆17及接地断路部用气体绝缘操作杆25相连结。驱动部40、41与操作机构42、43构成操作装置7。

上述的开关单元6、驱动部40、41以及操作机构42、43等设备，如图7及图8所示，配置在形成为具有过滤器71的准密封结构的箱体100之内。

构成开关区域部1b的箱体100具备：底部部件51；分别设置于该底部部件51的左右两侧的侧部件52、52；将这些侧部件52、52在背面上下连结的上部背面部件53a、下部背面部件53b；设置于底部部件51的正面部的正面部件54；以及形成顶部的顶板部件55。各部件51、52、53、54以及55由接地金属板形成，分别通过螺栓、螺母等经由衬垫等紧密地夹紧固定。

上述的侧部件52、52由与真空阀4及接地断路部5的侧部对应的第一侧部件52a，以及与驱动部40、41对应的第二侧部件52b构成。

如图7及图8所示，在构成开关区域部1b的箱体100的下部背面部件53b上设有吸排气口70。在吸排气口70的箱体100内侧，设有过滤器71。因为该过滤器71是允许内外的空气通过但阻止油分、水分微粒通过的多孔膜部件，因而开关区域部1b仅经由该吸排气口70及过滤器71与电缆区域部1b连通，不与作为其他区域部的母线区域部1a及控制区域部1d连通。构成过滤器71的多孔膜具有许多微细的贯通孔，虽然允许空气通过，但是阻止油分、水分微粒通过。即，开关区域部1b形成为允许空气通过但阻止油分、水分微粒通过的准密封结构，在开关区域部1b内的压力为负时，虽然从电缆区域部1c通过过滤器71导入空气，但是防止了油分、水分及尘埃等异物的侵入。

为了保护作为配置在开关区域部1b的高压设备的开关单元6不受尘埃等影响，过滤器71具有0.1μm或者0.1μm以下的气孔直径。虽然空气能通过过滤器71进出开关区域部1b，但是因为该过滤器不允许尘埃通过，所以保护了开关单元6及操作装置7不受尘埃影响。过滤器71是仅允许空气通过的过滤器，有例如戈尔特克斯(GORE-TEX，注册商标)等。

此外，在构成开关区域部1b的箱体100的第一侧部件52a、52a的内部侧上设有吸放湿部件72、72。吸放湿部件72优选具备高吸湿性与高吸湿速度的吸放湿部件。

下面，说明上述本发明的开关设备的一个实施方式的动作。

过滤器71通过使准密封结构的箱体100的内外气体循环，来防止箱体100内的结露。其结果，能够确保箱体100中的接地断路部(气体接地开关)5的可靠性。

此外，吸放湿部件72通过在箱体100内部的湿度上升时，迅速地吸收水分，反之在湿度下降干燥时，迅速地释放水分，从而将随温度变化而产生的相对湿度变化控制在一定范围之内。其结果，能够防止例如由箱体100内的急剧的温度变化而引起的结露。

即，构成开关区域部1b的箱体100内的结露是饱和水蒸气量多的高温空气由于冷却，无法在空气中积蓄的多余的水蒸气变成水滴，发生在例如构成开关单元6的接地断路部用气体绝缘操作杆25等及箱体100的内壁的现象，为了防止这种结露，需要使不包含尘埃等的清洁的内外气体循环，或者迅速地除去多余的水蒸气。

根据上述本发明的开关设备的一个实施方式，因为将收容了开关单元6的接地断路部(气体接地开关)5的箱体100做成准密封结构，所以能够防止尘埃的混入。其结果，即使采用气体绝缘，也能够提供可以小型化且确保高可靠性的开关设备。

此外，根据上述本发明的开关设备的一个实施方式，因为借助安装了允许空气通过但阻止油分、水分微粒通过的过滤器71的吸排气口70，将箱体100做成了准密封结构，所以能够防止尘埃的进入，同时能够借助从电缆区域部1c流入的空气将在箱体100内产生的热量冷却。其结果，即使采用气体绝缘，也能够提供可以小型化且确保高可靠性的开关设备。

并且，根据上述本发明的开关设备的一个实施方式，因为在箱体100内部设有控制急剧温度变化时的湿度的吸放湿部件72，所以能够防止由开关区域部1b的急剧温度变化而引起的结露。其结果，即使采用气体绝缘，也能够提供可以小型化且确保高可靠性的开关设备。

另外，在上述的实施方式中，虽然将箱体100的吸排气口70设在下部背面部件53b上，但并不限定于此。也可以设在上部背面部件53a等处。此外，在上述的实施方式中，虽然将吸放湿部件72设在箱体100的第一侧部件52a、52a的内部侧，但并不限定于此。只要在箱体100的内部侧，设在哪里都可以。

另外，在上述实施方式中，虽然说明了在箱体100内设有吸放湿部件72，并在箱体100的吸排气口70设有过滤器71的例子，但是在箱体100的温度、湿度不会急剧变化的环境中使用时，可以省略吸放湿部件72。

另外，虽然没有在本文中进行详细的说明，但是关于例如操作器之间的联锁装置的结构，图中所示的结构仅为用于实施的一个良好的例子，其主旨并不在于将发明的形态限定于此。

Claims (6)

1.一种开关设备，其特征在于，具备：

由接地金属板划分成具有位于中央部的母线区域部、位于该母线区域部下方的开关区域部、位于背面侧的电缆区域部、以及位于前面侧的控制区域部的机箱；以及设置于上述开关区域部的气体绝缘接地断路部及其操作装置；

上述开关区域部构成为相对于上述机箱可分离，且允许空气通过但阻止油分、水分微粒通过的准密封结构的箱体。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征在于，

上述准密封结构的箱体具备由允许内外的空气通过但阻止油分、水分微粒通过的多孔膜构成的过滤部件。

3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征在于，

上述准密封结构的箱体在背面侧具备安装有上述过滤部件的吸排气口，上述电缆区域部与内外的空气可连通。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的开关设备，其特征在于，

在上述准密封结构的箱体内，具备在内部湿度上升时吸收水分，湿度下降时释放水分的吸放湿部件。

5.根据权利要求4所述的开关设备，其特征在于，

上述吸放湿部件设在构成上述准密封结构的箱体的侧部件的内部侧。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的开关设备，其特征在于，

上述母线区域部、上述电缆区域部、以及上述控制区域部互相独立，但各区域部之间的空气连通。

Images