CN1619745A - 真空开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空开关装置。其目的是防止因微粒子异物导致的绝缘破坏，提高机器的绝缘可靠性。在真空容器内收放主电路部、断路器的同时，横穿真空容器的内外配置导体和主电路导体，介由可弯曲导体将主电路开关部的可动电极与导体连接，介由可弯曲导体将断路器的可动电极与主电路导体连接，在导体、主电路导体的周围配置屏蔽板，在可弯曲导体和可动电极的连接部配置屏蔽板，在断路器的周围配置屏蔽板，在可弯曲导体的周围配置屏蔽板，介由绝缘性的隔离板将各屏蔽板固定在真空容器上，通过各屏蔽板使发生在电场集中部位的绝缘破坏现象瞬时消失。

Description

真空开关装置

技术领域

本发明涉及真空开关装置，特别是涉及在以接地为条件的真空容器内封入了具有固定电极和可动电极的开关的真空开关装置。

背景技术

作为原来的真空开关装置例如有在真空容器内收放有连接和断开负载侧导体或母线侧导体与主电路导体的主电路开关部，以及将主电路导体与母线侧导体或负载侧导体和接地用导体连接和断开的主电路接地切换部，以接地金属或在外表面具有接地层的绝缘物来形成真空容器。在该真空容器里收放有母线侧导体、接地用导体以及负载侧导体的各自的一部分和主电路导体。并且，真空容器配备有母线侧导体、接地用导体以及从负载侧导体的真空容器突出的部分分别与母线侧、接地侧以及负载侧在空体中连接的空气连接部而构成。另外，在真空容器的外侧，配备有分别驱动主电路开关部以及主电路接地切换部的驱动装置而构成。(参照专利文献1)

这样，在一个接地的真空容器中，由于通过集成化阻断功能、断路功能、接地功能，能够提高真空的阻断·绝缘性能，所以能够使机器紧凑化。另外，在组装时，由于集成化了各功能的真空容器成了一个部件，从而具有减少零部件数目、提高可靠性的优点。另外，通过将真空容器接地，能够不停机进行检查。

【专利文献1】特开2001-346306号公报(参照从第4页至第6页，图1)

在原来的真空开关装置中，制造时、在开关部的开关动作时所发生的数微米以下的微粒子异物偶尔到达真空中的高电场部的话，该微粒子会导致在运转电压下的绝缘破坏。即，在真空开关装置的开关部之中主电路开关部的周围，由于设有用于屏蔽在开关时发生的电弧放电的中间屏蔽层，从而防止了伴随着弧光放电而产生绝缘的破坏。但是，尽管主电路开关部以外的导体也成为电场集中的部位，但是由于没有被屏蔽，在该电场集中的部位产生微粒子异物的话，电场集中的部位的导体和被接地的真空容器介由微粒子异物而导通而产生绝缘破坏。该绝缘破坏尽管通过耐压实验确认机器本来的绝缘强度是数倍于运转电压，但还仍然发生。并且，该绝缘破坏通过系统的保护控制系统作为接地事故而被认识到时，就要断开阻断器，使得电力系统停电。另外，为了防止绝缘破坏，需要缓和电场集中的部位的电场，还需要使机器大型化来使绝缘距离变长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是防止因微粒子异物导致的绝缘破坏，提高机器的绝缘可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明在以接地为条件的真空容器内，收放具有固定电极和可动电极的开关部，介由容器内所设置的布线导体将固定电极和可动电极分别与母线侧导体或负载侧导体连接，将对伴随着开关部的开关动作而发生的微粒子异物的产生领域的一部分或全部进行屏蔽的屏蔽板配置于真空容器的内侧，将上述屏蔽板以相对于真空容器绝缘的状态固定在真空容器上。

采用这样的结构的话，例如，在微粒子异物到达了导体附近的高电场部的场合，由于绝缘破坏现象仅发生在导体和屏蔽板之间，屏蔽板和真空容器之间不产生绝缘破坏现象，所以不会发生接地故障，从而不会导致电力系统停电。即，在发生了因微粒子异物而导致的绝缘破坏现象时，虽然屏蔽板与导体瞬时成为同电位，但由于屏蔽板相对于真空容器绝缘，所以导体与屏蔽板之间没有电场，因绝缘破坏现象而产生的带电粒子不会被电场加速，由于绝缘破坏现象不会持续，所以绝缘强度瞬时地恢复，能够防止机器的损伤，同时，能够防止接地故障，防止导致电力系统的停电。采用本发明，能够防止机器的损伤和接地故障，同时，防止导致电力系统的停电。附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的真空开关装置的纵截面图。

图2是表示本发明的第2实施例的真空开关装置的纵截面图。

图3是图2所示的真空开关装置的俯视图。具体实施方式

以下基于附图来说明本发明的一个实施例。图1是表示本发明的一个实施例的真空开关装置的纵截面图。在图1中，真空开关装置表示的是以数个单元所构成的受配电盘之中的一个单元一个相的部分的例子，在本实施例中，在以接地为条件的真空容器1、2，即被接地的金属制(不锈钢制)的真空容器1、2内，收放有主电路开关部10、断路器20、可弯曲导体63、64、接地装置30等的同时，横穿真空容器1、2的内外配置有导体61、主电路导体62。

主电路开关部10配备有可动电极11和固定电极12，以隔离板15将断路器20分开一定距离来收放在真空容器1内，在可动电极11、固定电极12的周围配置有用于屏蔽开关时发生的电弧放电的中间屏蔽层13。固定电极12被插入形成于隔离板15中央部的通孔内并被支撑在隔离板15上，同时，连结到断路器20的固定电极22上。在可动电极11的周围配置了绝缘物14，用于防止在可动电极11和固定电极12的开关时产生的带电粒子向外部扩散，该绝缘物14连结在中间屏蔽层13的端部。另外，可动电极11介由作为设置在容器内的布线用导体的可弯曲导体63与导体61连接。导体61横跨真空容器1的内外而被插入所配置的陶瓷制连接部81的通孔内，在导体61的端部一体形成有用于缓和电场的集中的圆盘部61a。该导体61在与配置在真空容器1外部的母线连接的场合就成为母线侧导体，在与连接到负载的电源线连接的场合则成为负载侧导体。

可动电极11介由绝缘杆17与波纹管18和操作杆19连结，通过连结到外部操作器的操作杆19的开关操作，与固定电极12相互接触，或者从固定电极12离开。即，主电路开关部10通过可动电极11和固定电极12的开关动作，使导体61和主电路导体62接触或断开。另外，可动电极11和固定电极12是由在铜中混合进微量的铬或钴等物质来构成，通过提高抗电弧放电性，就备有优良的阻断电流的能力。还有，可弯曲导体63是将薄的铜板叠加多层而构成的。

另一方面，断路器20作为辅助开关部配备有固定电极22和可动电极21并收放在真空容器2内，使主电路导体62和主开关部10连接或断开而构成。可动电极21介由作为容器内的布线用导体的可弯曲导体64连接到主电路导体62上。主电路导体62被插入横穿真空容器2内外而配置的陶瓷制的连接部82的通孔内，在主电路导体62的大致中央部一体形成有用于缓和电场的圆盘部62a。主电路导体62在与配置在真空容器2的外部的母线连接的场合就成为母线侧导体，在与连接到负载的电源线连接的场合则成为负载侧导体。另外，可动电极21介由绝缘杆27与波纹管28和操作杆29连结，伴随着通过配置在外部的操作器对操作杆29进行开关操作，进行断路器20的开关动作。另外，可弯曲导体64和主电路导体62的端部分别与波纹管38和具有接地用导体39的接地装置30连接，通过配置在外部的操作器使接地用导体39进行开关动作。主电路导体62通过接地用导体39而接地。可弯曲导体64是将薄的铜板叠加多层而构成的。

还有，作为陶瓷制连接部81、82所用的陶瓷用的是氧化铝(アルミナ)、氧化硅(シリカ)、氧化镁、氧化钛、云母、氮化硼、氟化铝等。

在上述结构的真空开关装置中，导体61的圆盘部61a、主电路导体62的圆盘部62a、可弯曲导体63、64、主电路开关部10或断路器20中的角部、弯曲部、突起部、端部等在施加高电场时成为电场集中的电场集中部。在这种电场集中部，制造时，开关动作时产生数微米以下的微粒子异物的话，保持这种状态该微粒子异物就会导致绝缘破坏。虽然设计制作机器成基本上不会产生这种微粒子异物，但是假如能够将万一产生了的微粒子异物无害化的话，就能够使制造工序简单并提高可靠性。

对此，在本实施例中，将对伴随着电场集中的部位等、开关部10、断路器20的开关动作而产生的微粒子异物的产生区域的一部分或者全部进行屏蔽的屏蔽板101、103、105、107、109配置在真空容器1、2的内侧，在将各屏蔽板101、103、105、107、109相对于真空容器1、2绝缘的状态下，即，介由以绝缘材料所构成的隔离板100、102、104、106、108固定在真空容器1、2上。屏蔽板101、107分别呈圆筒状，屏蔽板103、105、109分别呈平板状。并且各屏蔽板101、103、105、107、109的端部其内侧被弯曲加工以缓和电场的集中。屏蔽板101屏蔽由导体61、圆盘部61a、可弯曲导体63所产生的微粒子异物而构成，屏蔽板107屏蔽由主电路导体62、圆盘部62a所产生的微粒子异物而构成。屏蔽板103屏蔽由可弯曲导体63与可动电极11的连接部所产生的微粒子异物，屏蔽板105屏蔽由断路器20所产生的微粒子异物。另外，屏蔽板109屏蔽由可弯曲导体64、主电路导体62所产生的微粒子异物。

在上述结构中，在电场集中的部位，伴随着微粒子异物的产生而产生绝缘破坏现象时，在该绝缘破坏现象产生的瞬间，电场集中的部位和屏蔽板101、103、105、107、109介由微粒子异物导通而处于例如运转电压22kV的同电位。但是，由于屏蔽板101、103、105、107、109相对于真空容器1、2是绝缘的，所以在屏蔽板101、103、105、107、109处于与电场集中的部位的导体同电位的瞬间，电场集中的部位的导体与屏蔽板101、103、105、107、109之间没有电场，不会有因绝缘破坏现象而产生的带电粒子被电场加速，绝缘破坏现象不会持续。并且，一旦绝缘破坏现象消失，导致绝缘破坏的微粒子异物与绝缘破坏同时消失。但是，由于不存在微粒子异物时的机器的绝缘强度是运转电压的数倍以上，所以绝缘强度瞬时恢复，从而能够防止机器的损伤。再有，通过设计屏蔽板101、103、105、107、109与真空容器1、2之间的绝缘强度能够经得起运转电压，就能够防止接地故障，同时，能够防止绝缘破坏现象导致电力系统的停电。

其次，根据图2以及图3来说明本发明的第2实施例。本实施例在主电路开关部10以外，在真空容器1内收放有2台断路器20，使各断路器20分别与主电路开关部10电连接。并且，在主电路开关部10、各断路器上分别配置有接地装置30，主电路开关部10、各断路器20可以相互独立地接地。各断路器20的可动电极21介由可弯曲导体64与导体65连接，导体65分别与导体66连接。主电路开关部10的可动电极11介由可弯曲导体63与导体65连接，主电路开关部10的导体65介由导体67与相邻的断路器20的导体65连接。

在本实施例中，以主电路开关部10、各断路器20的周围为产生微粒子异物的区域，使以金属板构成的屏蔽板111、113、115、117、121配置在真空容器1的内侧围住主电路开关部10、各断路器20、接地装置30的周围，各屏蔽板111、113、115、117并介由作为绝缘部件的隔离板110、112、114、118固定在真空容器1上，屏蔽板121介由绝缘杆17、27固定在真空容器1上。平板状的屏蔽板111、113、115、117、121其两端以很大的半径在内侧弯曲加工以能够缓和电场的集中。还有，通过以绝缘物包覆其端部，能够进一步提高绝缘强度。另外，在以绝缘物包覆端部时，能够以薄片状的陶瓷包覆，形成金刚石状碳素薄膜。

在本实施例中，即使在主电路开关部10、断路器20、接地装置30之中的电场集中的部位发生因微粒子异物导致的绝缘破坏现象，在真空容器1的内侧，配置了相对于真空容器1绝缘的屏蔽板111、113、115、117、121，能够防止因绝缘破坏现象而损坏机器，同时防止接地故障，防止绝缘破坏现象导致电力系统的停电。

另外，在本实施例中，连接部81、82和导体61、主电路导体62分别朝向同一方向来配置，同时，由于使操作杆19、29、39朝向与主电路导体62同一方向而配置，所以能够以侧面接近平面的简单形状构成，屏蔽板111、113、115、117也为简单的形状，容易设置。

另外，由于在绝缘杆17、27的周围配置有圆盘状的屏蔽板121，所以在由主电路开关部10、断路器20的上部产生的微粒子异物所导致的在真空容器1的上部空间发生绝缘破坏现象时能够通过屏蔽板121使该绝缘破坏现象瞬时消失。

另外，在主电路开关部10、各断路器20的下面也通过介由作为绝缘部件的隔离板配置屏蔽板而能够防止落到下面静止的微粒子异物漂浮起来。

在上述各实施例中，就用了金属板作为屏蔽板的情况进行了叙述，但作为屏蔽板，也可以用陶瓷那样的绝缘物来构成。在以陶瓷来构成屏蔽板的场合，在产生了绝缘破坏现象时，屏蔽板表面与导体的电位为同电位。作为该陶瓷，有氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、云母、氮化硼、氟化铝等。

另外，在屏蔽板与导体之间发生了绝缘破坏现象之后，会有在屏蔽板上留有交流运转时的电压的峰值电位的情况，该场合，需要对直流电压的绝缘强度。虽然假如能够确保对应于该绝缘强度的绝缘距离就没有问题，然而在绝缘物的表面，通过设置对交流电压的绝缘没有影响的高阻抗导电层，使积蓄在屏蔽板上的电荷逃逸，能够使它不受到直流电压。这样，就能够使绝缘距离变小，使机器小型化。例如，在以金属板构成的屏蔽板的表面形成连结金属板和真空容器的高阻抗导电层。这时的导电层的电阻值需要在10¹⁰Ω以上。

另外，作为屏蔽板，就在导体和真空容器之间配置了一个的情况进行了叙述，然而，通过将数枚屏蔽板重叠起来配置，就能够降低施加到各屏蔽板上的电压，能够进一步提高绝缘的可靠性。该场合，在各屏蔽板之间插入了作为绝缘部件的隔离板。

另外，在把主电路开关部10、断路器20等开关部收放在真空容器1、2内时，也能够收放几个相例如三个相的具有固定电极和可动电极的开关部。该场合，把各相的固定电极和各相的可动电极分别介由各相的容器内所配置的布线用导体，例如可弯曲导体连接到各相的母线侧导体或各相的负载侧导体上，将对伴随着各相的开关部的开关动作产生的微粒子异物的产生区域的一部分或全部进行屏蔽的屏蔽板配置在真空容器的内侧，就成为在相对于真空容器绝缘的状态把屏蔽板固定在真空容器上的结构。

Claims (12)

1.一种真空开关装置，其特征在于，在以接地为条件的真空容器内，收放有具有固定电极和可动电极的开关部的同时，横穿上述真空容器的内外配置母线侧导体和负载侧导体，分别将上述固定电极和上述可动电极介由容器内所设置的布线用导体与上述母线侧导体和上述负载侧导体的任一方连接，将对伴随上述开关部的开关动作而发生的微粒子异物的发生区域的一部分或全部进行屏蔽的屏蔽板配置在上述真空容器内，以相对于上述真空容器绝缘的状态将上述屏蔽板固定在上述真空容器内。

2.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由金属板构成，介由绝缘部件固定在上述真空容器上。

3.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由包含陶瓷的绝缘物构成，介由绝缘部件固定在上述真空容器上。

4.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由板状绝缘物构成，介由绝缘部件固定在上述真空容器上。

5.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由金属板构成，介由绝缘部件固定在上述真空容器上，上述金属板其一部分或全部被绝缘包覆。

6.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板与上述真空容器的距离被设定成能够经得起连接到上述母线侧导体上的电力系统的运转电压的距离。

7.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板相对于上述开关部、上述母线侧导体、上述负载侧导体以及容器内所设置的布线用导体之中电场集中的部位对向而置。

8.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板配置在上述真空容器的下部，与上述开关部、上述母线侧导体、上述负载侧导体以及容器内所设置的布线用导体之中电场集中的部位对向。

9.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由金属板构成，介由绝缘部件固定在上述真空容器上，在上述绝缘部件的表面形成有连结上述金属板和上述真空容器的高阻抗导电层。

10.如权利要求1所述的真空开关装置，其特征在于：上述屏蔽板由数枚构成，在上述各屏蔽板之间插入了绝缘部件。

11.一种真空开关装置，其特征在于，在以接地为条件的真空容器内，收放有几个相的具有固定电极和可动电极的开关部的同时，横穿上述真空容器的内外配置几个相的母线侧导体和负载侧导体，分别将上述各相的固定电极和上述各相的可动电极介由各相的容器内所设置的布线用导体与上述各相的母线侧导体和上述各相的负载侧导体的任一方连接，将对伴随上述各相的开关部的开关动作而发生的微粒子异物的发生区域的一部分或全部进行屏蔽的屏蔽板配置在上述真空容器内，以相对于上述真空容器绝缘的状态将上述屏蔽板固定在上述真空容器内。

12.一种真空开关装置，其特征在于，在以接地为条件的真空容器内，收放有一个以上具有固定电极和可动电极的开关部的同时，横穿上述真空容器的内外配置母线侧导体和负载侧导体，分别将上述固定电极和上述可动电极介由容器内所设置的布线用导体与上述母线侧导体和上述负载侧导体的任一方连接，在上述开关部的周围，配置对伴随上述开关部的开关动作而发生的电弧放电进行屏蔽的中间屏蔽层，将对伴随上述开关部的开关动作而发生的微粒子异物的发生区域的一部分或全部进行屏蔽的屏蔽板配置在上述真空容器内，以相对于上述真空容器绝缘的状态将上述屏蔽板固定在上述真空容器内。