JP2004222381A

JP2004222381A - スイッチギヤ

Info

Publication number: JP2004222381A
Application number: JP2003005162A
Authority: JP
Inventors: Takao Tsurimoto; 崇夫釣本; Kenichi Koyama; 健一小山; Shinji Sato; 伸治佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-14
Also published as: JP4146249B2

Abstract

【課題】母線側導体をタンクに固定するための支持碍子の設置を不要にし、タンクを一層コンパクトにすることができるスイッチギヤを提供する。
【解決手段】絶縁ガスを充填するタンク２の内部に収容され軸方向一端部が該タンクに固定された絶縁筒８と、この絶縁筒の内部に略同軸に配設され可動側通電軸７ｂが上記絶縁筒の一端部方向に向けられた真空バルブ７と、上記絶縁筒の他端部近傍に該絶縁筒の軸方向と交差する方向に設けられ母線側導体１４を絶縁支持する母線固定部８ｂとを備えるように構成したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空バルブを用いたスイッチギヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空バルブを用いたスイッチギヤでは、絶縁ガスを密封したタンク内壁に母線側導体を固定するために、タンク内壁に支持碍子などの取付部材が設置されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８５５７７号公報（第６頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のスイッチギヤにおいては、タンク内壁に支持碍子などの取付部材を設置していることにより、絶縁物沿面が存在し、絶縁耐力が、単なるガスギャップよりも低下するため、それを補うためにガスギャップよりも大きな絶縁距離を設ける必要が生じ、装置をさらに小型化することが困難であるという課題があった。
【０００５】
この発明は、母線側導体をタンクに固定するための支持碍子の設置を不要にし、タンクを一層コンパクトにすることができるスイッチギヤを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかるスイッチギヤは、絶縁ガスを充填するタンクの内部に収容され軸方向一端部が該タンクに固定された絶縁筒と、この絶縁筒の内部に略同軸に配設され可動側通電軸が上記絶縁筒の一端部方向に向けられた真空バルブと、上記絶縁筒の他端部近傍に該絶縁筒の軸方向と交差する方向に設けられ母線側導体を絶縁支持する母線固定部とを備えるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図２は、この発明の実施の形態１によるスイッチギヤを概略的に示すもので、図１は側面断面図、図２は図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線における要部断面図である。スイッチギヤを構成する筐体１は、図の左側が前面部、右側が後方部として用いられてなり、後方（奥側）上方部に絶縁ガスが充填されるタンク２、前方上方部に制御室３、その下部の前方中央部に操作機構室４、および最下部にケーブル室５がそれぞれ設けられ、内部が区画されている。
【０００８】
上記タンク２内の下部には、真空バルブ７を各相別にそれぞれ収容した３つの絶縁筒８が水平方向に並設され、各絶縁筒８は、一端部である前方（図の左方）側端部に設けられたフランジ様の取付部８ａで、操作機構室４との仕切りを兼ねる取付部としての取付板６に固定されている。上記絶縁筒８は、例えばエポキシ樹脂などの固体絶縁物で作られており、他端部である後方（図の右方）側端部近傍には該絶縁筒８の中心軸と交差する方向に突設された母線固定部８ｂが一体的に形成されている。また、軸方向略中央部に貫通孔８ｃが設けられ、さらにその貫通孔８ｃ近傍の外周部にブレード支持部８ｄが一体的に形成されている。
【０００９】
上記真空バルブ７は、真空容器の内部に、詳細図示を省略している固定電極と可動電極が収容されてなり、固定電極には固定側通電軸７ａが、可動電極には可動側通電軸７ｂがそれぞれ接続され、真空バルブ端板７ｃから軸方向の互いに反対側に突出されている。そして、上記絶縁筒８の他端部である後方（図の右方）側に固定側通電軸７ａを、一端部、即ちタンク２内への絶縁筒８の固定部（図の左方）側に可動側通電軸７ｂを向けて収容され、固定側通電軸７ａは絶縁筒８の他端部に固定された負荷側導体９に電気的、物理的に接続固定されている。
【００１０】
また、可動側通電軸７ｂは、取付板６を貫通する真空バルブ操作部材１０に対し、絶縁ロッド１１を介して連結されている。さらに、真空バルブ７の中心軸方向に延びている上記絶縁筒８の略中央部より前方（図の左方）の部分は、真空バルブ７と取付板６との絶縁距離を確保するために役立っている。
【００１１】
次に、この実施の形態１の断路器・接地開閉器部分の構成について説明する。絶縁筒８の略中央外周部に設けられたブレード支持部８ｄには、ブレード支持部材２０が固着されている。例えば、注型時に埋金として直接埋め込み、あるいは図示を省略しているナット部材を埋め込み、そのナット部材に対してねじ締結するなどして固定されており、ブレード１２はこのブレード支持部材２０に回動可能に枢支されている。また、該ブレード１２は、絶縁筒８に設けられた貫通孔８ｃを挿通して設けられた可撓性の接続導体１３によって真空バルブ７の可動側通電軸７ｂと電気的に接続されている。
【００１２】
また、絶縁筒８の他端部側に設けられた母線固定部８ｂは、負荷側導体９と母線側導体１４との沿面絶縁距離を確保するために、図の上下方向に所定長突き出すようにして形成されており、その先端部に母線側導体１４の下端部が固定されている。
【００１３】
上記母線側導体１４の所定部には、通電時にブレード１２と接触する母線端子１４ａが設けられ、また、取付板６のタンク２の内側所定部には接地時にブレード１２と接触する接地端子１５が設けられている。そしてブレード１２は絶縁ロッドからなるブレード操作部材１６により、タンク２前方の操作機構室４から破線で示すように回動操作され、図１の実線で示すように先端部が母線端子１４ａと接触している位置では通電時の状態となり、また、ブレード１２の先端部が破線Ａで示す接地端子１５と接触している位置では接地の状態であり、上記通電位置と接地位置の中間の破線Ｂで示す位置に保持したときは断路の状態となる。
【００１４】
なお、上記のように真空バルブ７、絶縁筒８、ブレード１２などを用いて構成された断路器と接地開閉器の一体機構は、各相とも同様に構成され、３相分で１セットとなっており、一括操作される。また、真空バルブ７を固定している負荷側導体９はブッシング１８を介してケーブル１９と接続されている。また、母線側導体１４は母線１７と接続されている。
【００１５】
次に上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。スイッチギヤでは、断路器と接地開閉器を兼ねるように構成されたブレード１２と母線端子１４ａとの接触点は、短絡電流通電時に接触点が電磁力反発力により離れることを防止するため、図示しないバネにより十分な接点接圧が与えられている。そのため断路器の開閉時には接点の摩擦力により母線端子１４ａおよび母線側導体１４に相当の力がかかる。
【００１６】
また、短絡電流通電時には母線側導体１４や断路・接地に用いるブレード１２に大きな電磁力が発生するため、母線側導体１４やブレード１２の固定が不十分な場合、これらを変形させる要因となる。しかし、この実施の形態になるスイッチギヤでは、母線側導体１４は絶縁筒８に直接固定されているので、以上のような機械力、電磁力に対しても十分耐えることが出来る。
【００１７】
また、従来のように支持碍子を用いて母線側導体１４と母線端子１４ａをタンク２の内壁に固定した場合には、支持碍子を用いることにより沿面絶縁物が導体とタンク内壁との間に入ることとなり絶縁耐力が低下するため、絶縁距離を大きく取る必要があったが、この発明によるスイッチギヤ構成では支持碍子を用いていないので、母線側導体１４とタンク２の距離を小さくすることができる。
【００１８】
上記説明したように、実施の形態１によれば、真空バルブを収納する絶縁筒に断路器・母線側導体・負荷側導体を配置することにより、電界が高い真空バルブ端部における部分放電や絶縁破壊を絶縁筒の放電バリア効果で抑制し、また断路器の機能をコンパクトに配置してスイッチギヤのコンパクト化を可能にするとともに、母線側導体１４や母線端子１４ａをタンク１に固定するための支持碍子無しでも断路器の挿抜力や通電電流による電磁力に耐える母線側導体の支持方法を得ることが出来るため、部品点数の削減ができるほか、絶縁距離縮小によるスイッチギヤのコンパクト化が出来、さらに、低コスト化もできるという効果が得られる。
【００１９】
実施の形態２．
図３および図４は、実施の形態２になるスイッチギヤを概略的に説明する図であり、図３はタンク内部の主要構成部材を示す側面断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。この実施の形態２においては、絶縁筒８１は、その内径が一端部であるタンク２内部への取付部８ａ側（図の左方）から、他端部である反取付部側（図の右方）に向けて徐々に小さくなるように内壁が傾斜して形成されている。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２０】
上記絶縁筒８１は、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を注型することにより製造される。エポキシ樹脂の場合について説明すると、エポキシ樹脂は主剤と硬化剤を混合して一定温度以上にすると、化学反応により液体から固体へと変わる。この硬化反応ではエポキシ樹脂は硬化収縮する。また、注型の際は樹脂の初期の流動性を高くするとともに硬化反応を促進するため、金型温度を例えば摂氏１００度以上に加熱するが、注型品を金型から取り出す作業時には温度が若干低下するためエポキシ樹脂は熱収縮する。
【００２１】
このような注型時の硬化収縮や、温度が低下する際の熱収縮によって、絶縁筒８１をくり抜く金型面を樹脂が締め付ける方向に応力が発生する。そのため絶縁筒８１の内径が軸方向に一様な場合、金型から注型物が外れにくいが、この実施の形態２では、絶縁筒８の内壁が軸方向一端部から他端部方向に向けて傾斜し、内径が徐々に小さくなることから、製造時に金型から外し易い。
【００２２】
上記のように、実施の形態２によれば、図示したように、絶縁筒８１の内壁を、一端部である取付部８ａ側から他端部である反取付部側に向けて、内径が徐々に小さくなるように傾斜を設け、金型を内径が大径側の方向に抜くようにすることによって、絶縁筒の固体絶縁物材料が、製造時に硬化収縮や熱収縮を生じても金型から外れやすくなり、製造時の作業性が向上し、製造コストを削減することが出来る効果が得られる。また、取付部８ａ部分における上下方向のスパンを大きく出来ることから、取付状態での強度的にも有利である。
【００２３】
実施の形態３．
図５および図６は、この発明の実施の形態３になるスイッチギヤを説明するもので、図５は真空バルブと接地・断路器の部分を拡大して示す要部側面断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線における矢視断面図である。図に示すように、この実施の形態３では、真空バルブ７を固定する固体絶縁物である絶縁筒８２は、内径が軸方向の中央部で最も小さく、両端部方向に向けて内径がそれぞれ徐々に大きくなるように形成されている。その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
金属製のタンク内に真空バルブ７を絶縁筒８２に固定し、水平方向に３相配置した構成の本スイッチギヤでは、タンク内壁に近接する真空バルブ７の端板７ｃがタンク２内壁と対向する部位、および隣接する真空バルブ端板７ｃ同士の対向する部位の電界が最も高くなる。絶縁筒８２は真空バルブ端板７ｃの電界集中部が基点となる絶縁破壊を抑制するバリア絶縁の効果を有するが、真空バルブ端板７ｃ表面の局部電界は絶縁筒８２の内壁が真空バルブ端板７ｃに接近するにつれて上昇するため、絶縁筒８２の内壁と真空バルブ端板７ｃの間には一定距離以上の空隙を設ける必要がある。
【００２５】
図３、図４に示す実施の形態２の絶縁筒８１では、真空バルブ固定側（図の右方側）端部の内径が最も小さいため、真空バルブ７の固定端と絶縁筒８１後方側の内壁との間が最も近接し、絶縁筒８１の内径は一端部側（取付部８ａ側）に行くに従い大きくなるため、絶縁筒８１の径方向の寸法は後方端側の最小内径と内壁の傾斜角度および軸方向寸法で決まる。一方、図５および図６に示す実施の形態３になる絶縁筒８２では、中央部の内径が最も小さいため、真空バルブ７の可動端と絶縁筒８２の内壁との間が最も接近し、絶縁筒８２の内径は両端に行くに従い大きくなる。
【００２６】
そのため絶縁筒８２の径方向の寸法は中央部の最小内径と内壁の傾斜角度および軸方向の半分の寸法で決まる。以上のことから、耐電圧性能が同等でも、図５および図６に示す絶縁筒８２の形状にすると径方向の寸法が小さくなり、これを水平に盤幅方向に３相分並べるスイッチギヤの構成では、絶縁筒８２製造の作業性を確保した上に、盤幅Ｗをコンパクトにすることが可能となる。
【００２７】
また、絶縁筒８２は真空バルブ７を支持するとともに、隣接相の真空バルブ７同士や真空バルブ７と図示を省略しているタンク内壁との間の絶縁耐力を高くする絶縁バリアとして働くが、真空バルブと近接しすぎると局所電界が高くなり絶縁耐力が低下するため、絶縁筒の内径の縮小には限界がある。一方、絶縁筒の内壁に傾斜を付けることにより、絶縁筒の最大径が大きくなり、スイッチギヤのコンパクト化が困難となる。そこで、絶縁筒の最小内径の位置を軸方向の略中央部にすることにより、側壁の傾斜形状とコンパクト化の両方を実現できる。
【００２８】
上記説明したように、この実施の形態３によれば、絶縁筒製造時の作業性を向上させるとともに絶縁筒の径方向寸法を縮小し、従って盤幅Ｗを縮小化し、スイッチギヤを一層コンパクトにすることが出来る。
【００２９】
ところで、上記実施の形態の説明では、母線固定部８ｂを絶縁筒８の軸方向に略直交する方向に設けた場合を図示したが、必ずしも直角に限定されるものではない。また、母線固定部８ｂを絶縁筒８と一体注型する場合について説明したが、必ずしも一体でなくても差し支えない。また、注型樹脂についても特にエポキシ樹脂に限定させず、同様の他の絶縁樹脂を特別な制限なく用いることが出来る。さらに、絶縁筒８の取付部８ａの形状、ブレード１２と可動側通電軸７ｂとの接続方法など、種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、真空バルブを収容する絶縁筒の他端部近傍に該絶縁筒の軸方向と交差する方向に突出して設けられた母線側導体を上記タンクに対して絶縁支持する母線固定部を備えるようにしたことにより、母線側導体をタンクに固定するための支持碍子の設置を不要にし、一層コンパクトにしたスイッチギヤを提供できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１によるスイッチギヤを概略的に示す要部側面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。
【図３】実施の形態２によるスイッチギヤの要部であるタンク内部の主要構成部材を示す側面断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。
【図５】実施の形態３によるスイッチギヤの真空バルブと接地・断路器の部分を拡大して示す要部側面断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における矢視断面図である。
【符号の説明】
１筐体、２タンク、４操作機構室、６取付部（取付板）、７真空バルブ、７ａ固定側通電軸、７ｂ可動側通電軸、７ｃ真空バルブ端板、８、８１、８２絶縁筒、８ａ取付部、８ｂ母線固定部、８ｄブレード支持部、９負荷側導体、１０真空バルブ操作部材、１２ブレード、２０ブレード支持部材、１３接続導体、１４母線側導体、１４ａ母線端子、１５接地端子、１６ブレード操作部材、１７母線、２０ブレード支持部材。

Claims

絶縁ガスを充填するタンクの内部に収容され軸方向一端部が該タンクに固定された絶縁筒と、この絶縁筒の内部に略同軸に配設され可動側通電軸が上記絶縁筒の一端部方向に向けられた真空バルブと、上記絶縁筒の他端部近傍に該絶縁筒の軸方向と交差する方向に設けられ母線側導体を絶縁支持する母線固定部とを備えたことを特徴とするスイッチギヤ。
上記絶縁筒は、上記母線固定部と一体的に形成されてなるとともに、軸方向中央部外周にブレード支持部材を設けてなり、かつ、上記母線側導体の所定部に設けられた母線端子と、上記タンク内部の所定部に設けられた接地端子と、上記ブレード支持部材に回動自在に枢支され通電時には上記母線端子に接触し、接地時には上記接地端子に接触し、断路時には上記母線端子と接地端子との間の位置に保持されるように設けられたブレードとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
上記絶縁筒は、内径が上記一端部側から他端部側に向けて小さくなるようにその内壁が傾斜したものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
上記絶縁筒は、軸方向略中央部内径が狭く、両端部内径がそれよりそれぞれ広くなるようにその内壁が傾斜して形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。