CN109313221B - 电压检测装置及搭载电压检测装置的气体绝缘开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能容易地检测主电路导体的电压的电压检测装置。电压检测装置包括：由与外部电缆相连接的外部电缆连接部、以及与配置在箱体内的主电路导体相连接的主电路导体连接部构成，且中心部具有与所述主电路导体相连接的中心导体的套管；设置在所述套管的表面、与所述箱体相连接的导电层；切断所述导电层的一部分、配置于该切断后的所述导电层的部分并对施加于所述中心导体的电压进行检测的天线；以及配置在所述箱体的外部，并与所述天线相连接的电压检测器。

Description

电压检测装置及搭载电压检测装置的气体绝缘开关装置
技术领域
本发明涉及例如在气体绝缘开关装置中使用的电压检测装置以及搭载电压检测装置的气体绝缘开关装置。
背景技术
气体绝缘开关装置将断路器、切断器、接地开关器等功率开关设备、以及连接各个设备来形成电路的主电路导体配置在接地的金属制箱体内。为了将金属制箱体内的电路与金属制箱体外的母线或外部电缆相连接，而在金属制箱体的任意的面上设置套管(bushing)。
这样的套管设有收纳O型圈等密封构件的槽，能保持密封。一个套管与母线相连接，另一个套管与外部电缆相连接。
此外，断路器、切断器、接地开关器等功率开关设备使用位于金属制箱体外的操作机构、杆、连杆来进行开关动作，因此，对于金属制箱体，对供操作轴贯通的部分设置密封部来确保金属制箱体的密封。
以规定的压力将SF6气体、干燥空气等绝缘性气体封入该金属制箱体，以缩小充电部的相间以及充电部与箱体之间的绝缘距离，从而力图实现装置的缩小化。
作为现有的气体绝缘开关装置中的电压检测装置，利用了图12所示的电缆接头。该电缆接头的表面设有接地层，剥下该电缆接头表面的接地层的一部分，利用位于电缆接头后部的绝缘栓本身来形成电容器，经该绝缘栓分压后的电压通过与该绝缘栓相连接的电压检测装置来检测。(参照专利文献1)
如图13所示，也有在金属制箱体内搭载检电装置的设备。该检电装置设有收纳O型圈等密封构件的槽，以保持箱体的密封。另一方面，配置于主电路部的绝缘物的内部嵌入有传感器电极，该传感器电极与检电装置通过电线相连接，利用检测装置对传感器电极中感应出的电压进行检测。(参照专利文献2)
此外，如图14所示，也对电缆接头设置内置金属(embedded metal)，使该内置金属与表面的接地层绝缘，并与检电装置相连接，从而利用检电装置来检测施加于电缆接头的电压。(参照专利文献3)
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3537985号公报
专利文献2：日本专利特开2007-244099号公报
专利文献3：日本专利特开昭62-244205号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在上述现有的气体绝缘开关装置中，与外部电缆之间的接合部(interfaceportion)有时在大气中进行接合。例如，在替换原有的气体绝缘开关装置时沿用原本所使用的外部电缆的情况等与其相对应。此时，由于不使用电缆接头，因此无法切断电缆接头的表面的接地层，并通过绝缘栓本身来检测主电路的电压。此外，由于无法使用嵌入有内置金属的电缆接头，因此，存在无法利用电缆接头的内置金属来检测主电路的电压的问题。
此外，若将电压检测装置固定在气体绝缘开关装置的箱体内，则在箱体内需要安装该电压检测装置的空间，这成为妨碍箱体的小型化、气体绝缘开关装置整体的小型化的原因之一。
此外，将电压检测装置收纳在箱体内时需要气体密封部，因此，存在导致有气体泄漏的可能性的部位增加的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种电压检测装置以及搭载电压检测装置的气体绝缘开关装置，通过在连接有外部电缆的套管的表面配置天线，从而能容易地检测主电路导体的电压。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的电压检测装置包括：由与外部电缆相连接的外部电缆连接部、以及与配置在箱体内的主电路导体相连接的主电路导体连接部构成，且中心部具有与所述主电路导体相连接的中心导体的套管；设置在所述套管的表面、与所述箱体相连接并处于接地电位的导电层；切断所述导电层的一部分来设为中间电位、配置于该切断后的所述导电层的部分并对施加于所述中心导体的电压进行检测的环状的天线；以及配置在所述箱体的外部，并与所述天线进行电连接的电压检测器。
发明效果
根据本发明所涉及的电压检测装置，在套管的表面设置与箱体相连接的导电层，切断导电层的一部分，从而在该切断后的导电层的部分配置对施加于中心导体的电压进行检测的天线，并将配置在箱体外部的电压检测器与天线相连接，由此能得到可容易地检测主电路导体的电压的电压检测装置。
附图说明
图1是示出搭载本发明实施方式1所涉及的电压检测装置的气体绝缘开关装置的侧面剖视图。
图2是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的套管的主视图。
图3是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。
图4是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的天线的主视图。
图5是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的天线的侧视图。
图6是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。
图7是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置中的天线的主视图。
图8是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置中的天线的侧视图。
图9是示出本发明实施方式3所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。
图10是示出本发明实施方式3所涉及的电压检测装置的主要部分的侧面剖视图。
图11是示出搭载本发明实施方式4所涉及的电压检测装置的气体绝缘开关装置的侧面剖视图。
图12是示出现有气体绝缘开关装置中的电缆接头的剖视图。
图13是示出现有电压检测装置搭载于气体绝缘开关装置的状态的剖视图。
图14是示出现有其他气体绝缘开关装置中的电缆接头的剖视图。
具体实施方式
实施方式1.
下面，基于图1～图5对本发明的实施方式1进行说明，但在各图中，对相同或相当的构件、部位标注相同标号来进行说明。图1是示出搭载本发明实施方式1所涉及的电压检测装置的气体绝缘开关装置的侧面剖视图。图2是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的套管的主视图。图3是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。图4是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的天线的主视图。图5是示出本发明实施方式1所涉及的电压检测装置中的天线的侧视图。
图1是示意性示出搭载本发明实施方式1所涉及的电压检测装置的气体绝缘开关装置100的结构的侧面剖视图。在气体绝缘开关装置100的上下方向的中央附近配置有箱体200，在该箱体200的内部收纳有切断器1、断路器2等主电路设备。
各个主电路设备通过箱体200内的主电路导体3相连接来形成电路。将例如SF6气体、干燥空气等绝缘性气体加压至所需的压力并封入该箱体200内。
在该箱体200的上部配置有对相邻的气体绝缘开关装置100彼此间进行连接的母线211，并配置连接该母线211与箱体200的内部的套管220。该套管220将O型圈等密封构件(未图示)嵌入箱体200的贯通部的接合部，由此来进行箱体200内外的气体密封。
另一方面，在箱体200的下部配置有电缆室230，外部电缆231被引入至包围了气体绝缘开关装置100的外周的面板100a的内部，为了连接该外部电缆231与箱体200内部的主电路导体3而配置有套管240。该套管240与母线211侧同样地，也将O型圈等密封构件(未图示)嵌入箱体200的贯通部的接合部，由此来进行箱体200内外的气体密封。
此外，仪表用变流器(CT)250在箱体200的外侧配置为被套管240贯通的状态，并对在套管240的中心导体102中流过的电流、即流过外部电缆231的电流进行检测。
并且，箱体200的正面侧的开口部配置有对收纳在箱体200的内部的切断器1进行操作的切断器操作机构260a、以及对断路器2进行操作的断路器操作机构260b。操作机构260a及断路器操作机构260b由安装板200a固定并保持，该安装板200a安装于在箱体200的正面侧的开口部的周围形成为框状的凸缘200b。然后，通过在安装板200a与凸缘200b即箱体200的正面侧的开口部的外周框状部(未图示)之间的接合部上实施的密封部(未图示)来确保箱体200的正面侧的开口部的密封状态。
在图2～图5中，套管101例如由环氧树脂、酚醛树脂、热固化性聚酯等热固化性树脂类、聚乙烯、聚丙烯等热可塑性树脂类、以及乙丙共聚橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元共聚橡胶等橡胶类等而构成。
套管101的中心部浇注成形有与配置于气体绝缘开关装置的箱体200的主电路导体3(未图示)相连接的中心导体102。对套管101的一侧的外部电缆连接部101b的前端部实施规定的形状，以使得电缆接头(未图示)能进行连接。
对外部电缆连接部101b的另一侧的与气体绝缘开关装置的主电路导体相连接的主电路导体连接部101a实施规定的形状，以使得主电路导体能进行连接。
在主电路导体连接部101a一侧的突出面具有内置金属(未图示)，以使得能固定于气体绝缘开关装置的箱体200，并实施有收纳O型圈等密封构件的槽101a1，以对箱体200进行密封。
该套管101的表面设有导电层103，该导电层103例如由施加了导电涂料等的导电涂料层、铝的热喷涂层、铜、镍等导电性金属的镀层、导电性橡胶层等构成，该导电层103与作为接地部位的例如箱体200直接连接，以对套管101表面的导电层103进行接地。
切断该导电层103的一部分，并对该切断后的导电层103b的部分安装例如环状的天线104。即，天线104例如安装于切断后的导电层103b，该切断后的导电层103b存在于设置在套管101的中央部的环状的突起部105与导电层103的端部103a之间的套管101的表面。由此，能使和与箱体200取得了接地的导电层103相切断的部分明确，具有抑制导电层103的端部103a的电场上升的效果。
配置在箱体200外部的电压检测器106接收来自安装在切断后的导电层103b的天线104的信号，并对施加于位于套管101的中心部的中心导体102的电压进行检测。
由此，通过将环状的天线104配置在切断后的导电层103b部分的外周，从而无论有无外部电缆的电缆接头，即使在例如利用大气绝缘开关装置中所使用的压缩端子来进行连接的情况下，也能简单地安装天线104，能容易地对施加于位于与主电路导体相连接的套管101的中心部的中心导体102的电压进行检测。此外，通过固定于套管101，从而无需在箱体200一侧设置多余的气体密封部，无需增加存在气体泄漏的可能性的部位。由于无需在箱体200内收纳电压检测器106，因此可实现箱体200的小型化。
实施方式2.
基于图6～图8对本发明的实施方式2进行说明，在各图中对相同或相当的部件、部位标注相同标号来进行说明。图6是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。图7是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置中的天线的主视图。图8是示出本发明实施方式2所涉及的电压检测装置中的天线的侧视图。
套管101的结构与上述实施方式1相同。在套管101的表面上实施的导电层103的端部103a成为边缘形状，若对位于套管101的中心部的中心导体102施加电压，则该导电层103的端部103a的电场变高。从该导电层103的端部103a起发生局部放电，之后成为飞弧，有时存在不满足所需的绝缘性能的情况。
在本实施方式2中，如图6所示，安装于切断后的导电层103b的天线104的两端部设有在远离中心导体102的方向上弯曲的突出部104a，该切断后的导电层103b存在于设置在套管101的中央部的突起部105与导电层103的端部103a之间的套管101的表面。
在本实施方式2中，通过将天线104的两端部设为在远离中心导体102的方向上弯曲的突出部104a，从而可获得与上述实施方式1相同的效果，并且能进一步抑制导电层103的端部103a处的电场上升，能满足绝缘性能。
另外，天线104的在远离中心导体102的方向上弯曲的突出部104a未必一定要设置在天线104的两端部，只要至少设置在天线104中的任一端部，就能得到所希望的效果。
实施方式3.
基于图9和图10对本发明的实施方式3进行说明，在各图中对相同或相当的部件、部位标注相同标号来进行说明。图9是示出本发明实施方式3所涉及的电压检测装置的侧面剖视图。图10是示出本发明实施方式3所涉及的电压检测装置的主要部分的侧面剖视图。
套管101的结构与上述实施方式1相同。在本发明实施方式3中，示出在套管101的中央部设有环状的突起部105A、105B的情况。一侧的突起部105A设置于切断与箱体200取得了接地的导电层103而得到的部位。另一侧的突起部105B与突起部105A相比设置在更靠外部电缆连接部101b的一侧，例如如图10所示那样，将该突起部105B的内部形状设为R形状部105b1。然后，将天线104配置于切断后的导电层103b，该切断后的导电层103b存在于2个突起部105A与突起部105B之间。
套管101的一侧的突起部105A能使和与箱体200取得了接地的导电层103相切断的部分明确，具有抑制该切断后的导电层103的端部103a的电场上升的效果。如图10所示那样将另一侧的突起部105B的内部形状设为R形状部105b1，并且使导电层103b也延伸至R形状部105b1，从而能利用该切断后的导电层103b来构成电场抑制形状。
因此，除了上述实施方式1和实施方式2的效果，由于将天线104配置在2个突起部105A与突起部105B之间，因此，固定天线104的位置将变得明确，也能将天线104的形状设为上述实施方式1的图4和图5所示那样的单纯的环形形状，能实现品质的稳定化。
实施方式4.
基于图11对本发明的实施方式4进行说明，在各图中对相同或相当的部件、部位标注相同标号来进行说明。图11是示出搭载了本发明实施方式4所涉及的电压检测装置的气体绝缘开关装置的侧面剖视图。
在气体绝缘开关装置的中央附近配置有箱体200。该箱体200的内部收纳有未图示的断路器、切断器等主电路设备，各个设备通过导体相连接来形成电路。将例如SF6气体、干燥空气等绝缘性气体加压至所需的压力并密封于该箱体200。
在该箱体200的上部，对相邻的气体绝缘开关装置间进行连接的母线211配置于母线室210，并配置有套管220以连接该母线211与箱体200的内部。为了密封箱体200内的绝缘性气体，该套管220设置了密封部(未图示)。
另一方面，在箱体200的下部配置有电缆室230，外部电缆231被引入至气体绝缘开关装置的面板内部，为了连接该外部电缆231与箱体200内部而配置有套管240。该套管240也与母线侧同样地具有密封部(未图示)，并对绝缘性气体进行密封。
此外，该套管240的形状并不限于直线形，可以是L字形、T字形等各种形状。仪表用变流器250配置在该套管240的根部，对从母线211通过箱体200而流向外部电缆231的电流进行检测。
在箱体200的正面具有凸缘(未图示)，该凸缘固定有用于操作收纳在箱体200内部的断路器、切断器等设备的操作机构260，通过在该凸缘面上实施的密封部(未图示)来确保箱体200的正面侧的密封。此外，在操作机构260的上部配置有控制室270。
在箱体200的后表面设置有当万一在箱体200内发生了事故时用于抑制上升的压力的压力释放板(未图示)。该压力释放板也通过密封部(未图示)来确保密封。
对该气体绝缘开关装置中的套管240搭载上述实施方式1至实施方式3的任一个的天线104、电压检测器106。此时，对3个相的套管240搭载天线104，而并非对1个相的套管240搭载天线104。
将天线104搭载于该套管240，并与电压检测器106相连接，由此能实现箱体的小型化、气体绝缘开关装置整体的小型化。
另外，本发明可以在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。
工业上的实用性
本发明适用于实现能容易地检测主电路导体的电压的电压检测装置。
标号说明
1 切断器
2 断路器
3 主电路导体
100 气体绝缘开关装置
101 套管
101a 主电路导体连接部
101b 外部电缆连接部
102 中心导体
103 导电层
103a 端部
103b 导电层
104 天线
104a 突出部
105 突起部
105A 突起部
105B 突起部
105b1 R形状部
106 电压检测器
200 箱体
211 母线
220 套管
230 电缆室
231 外部电缆
240 套管
250 仪表用变流器
260 操作机构
260a 切断器操作机构
260b 断路器操作机构
270 控制室

Claims (6)

1.一种电压检测装置，其特征在于，包括：
由与外部电缆相连接的外部电缆连接部、以及与配置在箱体内的主电路导体相连接的主电路导体连接部构成，且中心部具有与所述主电路导体相连接的中心导体的套管；
设置在所述套管的表面、与所述箱体相连接并处于接地电位的导电层；
切断所述导电层的一部分来设为中间电位、配置于该切断后的所述导电层的部分并对施加于所述中心导体的电压进行检测的环状的天线；以及
配置在所述箱体的外部，并与所述天线进行电连接的电压检测器。
2.如权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，
在所述套管的中央部设置突起部，并将所述天线配置于所述突起部与所述导电层的端部之间的切断后的所述导电层。
3.如权利要求1或2所述的电压检测装置，其特征在于，
所述天线的端部设为在远离所述中心导体的方向上弯曲的突出部。
4.如权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，
在所述套管的中央部设置2个突起部，并将所述天线配置于所述2个突起部之间的切断后的所述导电层。
5.如权利要求4所述的电压检测装置，其特征在于，
将位于所述主电路导体连接部侧的所述突起部的内侧设为R形状部，并将导电层配置于所述R形状部的部分。
6.一种气体绝缘开关装置，包括：
与断路器、切断器等主电路设备相连接的主电路导体；
配置在将所述主电路导体与绝缘性气体一起密封的箱体的上部的套管；
经由所述套管与所述主电路导体相连接的母线；以及
配置在所述箱体的下部或侧部的套管，所述气体绝缘开关装置的特征在于，
搭载有权利要求1至权利要求5的任一项所述的电压检测装置。
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