JP2009153350A - 真空絶縁スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】固体絶縁方式を採用した真空絶縁スイッチギヤの固体絶縁材間の接合界面に高電界が印加されることに起因する絶縁破壊を抑制する。
【解決手段】真空容器内に、固定接点と、この固定接点と接離可能な可動接点とを収容し、可動接点を接離方向に駆動する駆動機構と、真空容器の周囲をモールドするモールド樹脂と、固定接点及び可動接点に接続されてモールド樹脂から引き出された導体の引き出し部を覆ってなる絶縁性のブッシング１３,１４と、引き出し部の導体に接続されるケーブルヘッド５,６の導体を覆うとともに、ブッシング１３,１４の外周を覆って設けられる外表面が接地されたケーブルヘッド５,６の絶縁部材とを備えてなる真空絶縁スイッチギヤにおいて、ブッシング１３,１４の内部のケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置に、接地された導電部材１７,１８を埋め込む。
【選択図】図７

Description

本発明は、真空絶縁スイッチギヤに係り、具体的には、固体絶縁方式を採用した真空絶縁スイッチギヤの絶縁破壊を抑制する技術に関する。

受電設備には、負荷電流あるいは事故電流を遮断するための真空遮断器、負荷の保守点検を行う際に作業者の安全を確保するための断路器と接地開閉器、系統電圧・電流の検出装置、及び保護リレーなどが収納された閉鎖型配電盤（以下、適宜スイッチギヤと称す。）が設置されている。

このスイッチギヤの絶縁方式は、多種多様で、従来からの気中絶縁盤、ＳＦ６ガスを使ったキュービクル形ＧＩＳに加えて、昨今では環境対応の観点から固体絶縁、圧縮空気絶縁、全真空絶縁などが登場している。

例えば、特許文献１には、真空容器内に遮断、断路、及び接地の機能を集積して形成した開閉器部をエポキシ樹脂でモールドして固体絶縁するとともに、開閉器部から引き出された母線側導体及び負荷側導体を固体絶縁した真空絶縁スイッチギヤが記載されている。

特開２００７−１４０８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているスイッチギヤは、固体絶縁方式の採用に伴う絶縁破壊のおそれについて十分考慮されているとはいえない。

すなわち、特許文献１の真空絶縁スイッチギヤは、開閉器部のモールド樹脂からの引き出し部の導体を覆う絶縁性のブッシングと、引き出された導体に接続されるケーブルヘッドの導体を覆うとともに、ブッシングの外周を覆って設けられたケーブルヘッド絶縁部材との接合界面にボイド（気孔、気泡、空洞）が生じる。

ケーブルヘッド絶縁部材の表面は接地されているため、ブッシングとケーブルヘッド絶縁部材との界面のボイドには、導体の高電位とケーブルヘッド絶縁部材の接地電位間の高電界が印加され、ボイドで部分放電が発生してケーブルヘッド絶縁部材などが劣化し、その結果、絶縁破壊を引き起こすおそれがある。

そこで、本発明は、固体絶縁方式を採用した真空絶縁スイッチギヤの固体絶縁材間の接合界面に高電界が印加されることに起因する絶縁破壊を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の真空絶縁スイッチギヤは、真空容器と、真空容器内に収容された固定接点と、真空容器内に固定接点と接離可能に収容された可動接点と、可動接点を接離方向に駆動する駆動機構と、真空容器の周囲をモールドしてなるモールド樹脂と、固定接点及び可動接点に接続されてモールド樹脂から引き出された導体の引き出し部を覆ってなる絶縁性のブッシングと、引き出し部の導体に接続されるケーブルヘッドの導体を覆うとともに、ブッシングの外周を覆って設けられる外表面が接地されたケーブルヘッド絶縁部材とを備えることを前提構成としている。

そして、ブッシングの内部の少なくともケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置に、接地された導電部材が埋め込まれてなることを特徴とする。

すなわち、ブッシングとこれを覆うケーブルヘッド絶縁部材との間の界面にはボイドが生じ、特に、ケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置のボイドには高電界が印加される。この点、ブッシングの内部の少なくともケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置に、接地された導電部材を埋め込むことにより、ボイドに印加される電界を緩和することができる。その結果、高電界起因のボイドでの部分放電、及びこれに起因するブッシング及びケーブルヘッド絶縁部材の劣化、絶縁破壊を抑制することができる。

この場合において、ケーブルヘッド絶縁部材の先端部が対向するブッシングのモールド樹脂側の根元部に、導体に対してリング状に接地された導電部材を埋め込むようにしてもよい。ブッシングにケーブルヘッド絶縁部材を被せるようにして覆う場合、ブッシングの根元部とケーブルヘッド絶縁部材との界面に高電界が印加されやすいが、導電部材を、ブッシングの根元部に導体に対してリング状に埋め込むことにより、効果的に絶縁破壊を抑制することができる。

また、導電部材を、母線側導体のブッシング及び負荷側導体のブッシングのそれぞれの内部に埋め込むことにより、母線側及び負荷側の両方に生じ得る絶縁破壊を抑制することができる。

また、モールド樹脂の外表面に接地された導電層を形成して、導電部材を、導電層に接続することができる。

一方、母線側導体及び負荷側導体のブッシングのいずれか一方に埋め込まれた導電部材を、導電層に接続し、他方に埋め込まれた導電部材を、導電層と接続せず浮遊電位とし、電位測定用端子とすることもできる。

つまり、浮遊電位とした導電部材は、導体に通電されていない場合には電圧が発生せず、導体に通電されている場合には電圧が発生するので、例えばこの端子の電圧を計測するか、あるいはこの端子にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを接続するなどの簡易な方法で、導体の通電を検出することができる。

これに加えて、この電位測定用端子は、導体に印加される電圧に比べて十分低い電位になるので、ボイドに印加される高電界を抑制する効果も奏する。また、従来技術のように、導体の通電を検出する専用の端子を設ける場合に比べて部品数の低減を図ることができる。

なお、真空容器をモールドするモールド樹脂とブッシングを一体に形成することができる。この場合、ブッシング以外の部位の表面に接地導電層を形成すればよい。

本発明によれば、固体絶縁方式を採用した真空絶縁スイッチギヤの固体絶縁材間の接合界面に高電界が印加されることに起因する絶縁破壊を抑制することができる。

以下、本発明を適用してなる真空絶縁スイッチギヤの実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１〜図３は、それぞれ本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態を示す側面図、正面図、斜視図であり、図４は、この真空絶縁スイッチギヤの電気回路を示す図である。本実施形態の真空絶縁スイッチギヤの筐体１の内部は、上からそれぞれ低圧制御区画部２、高圧スイッチ区画部３、及び母線、ケーブル区画部４に区画されている。

高圧スイッチ区画部３内には、真空２点切り３位置型の開閉器（真空２点切り３位置型遮断断路器ＢＤＳ）８と、真空投入容器付きの接地開閉器（ＥＳ）９と、電圧検出器（ＶＤ）１０と、操作装置１１などが配置されている。

高圧スイッチ区画部３内に配置された真空２点切り３位置型の開閉器（ＢＤＳ）８と、真空投入容器つきの接地開閉器（ＥＳ）９と、電圧検出器（ＶＤ）１０は、図１に示すようにエポキシなどのモールド樹脂１２によって一体的にモールドされている。これにより、開閉器部がユニット化され小型軽量化が図られている。このユニット化された開閉器部は、相分離構造であり、さらにその相間に遮蔽層を配置して、相間の短絡事故の発生が抑えられている。上述したモールド樹脂１２の外表面は、塗布された導電塗料によって接地されており、接触の安全性が確保されている。

また、母線、ケーブル区画部４内には、開閉器８のモールド樹脂１２から引き出された母線側導体をケーブルヘッド固体絶縁材で覆って形成された母線側ケーブルヘッド５が配置されている。また、負荷側に関しても同様に、モールド樹脂１２から引き出された負荷側導体をケーブルヘッド固体絶縁材で覆って形成された負荷側ケーブルヘッド６が配置されている。さらに、ブッシングＣＴ７などが配置されている。

母線側、及び負荷側導体は、固体絶縁によりガスレス化され、その取り扱い性と安全性が確保されている。また、電圧検出器１０は、真空容器内の真空度劣化で発生するコロナも検出し、保守点検性を向上させるものである。

続いて、ユニット化された開閉器部の詳細な構成を図１及び図５を用いて説明する。真空２点切り３位置型の開閉器（ＢＤＳ）８は、絶縁筒８０ａを備える真空容器８０と、真空容器８０内にそれぞれ収納された２つの固定接点８１と、これらに対して接離可能に設けられた２つの可動接点８２とを備えており、２点切りを構成している。

図１に示すように、左側の一方の固定接点８１には、モールド樹脂１２内の母線側導体を構成するフィーダ８３が接続されており、母線側導体は、フィーダ８３を介して真空容器８０及び真空容器８０を覆うモールド樹脂１２の外へ引き出され、モールド樹脂１２外の母線側ケーブルヘッド５の導体と接続されている。また、右側の他方の固定接点８１には、モールド樹脂１２内の負荷側導体を構成するフィーダ８４が接続されており、負荷側導体は、フィーダ８４を介して真空容器８０及び真空容器８０を覆うモールド樹脂１２の外へ引き出され、モールド樹脂１２外の負荷側ケーブルヘッド６の導体と接続されている。また、左右双方の固定接点８１及び可動接点８２を含む近傍の周囲は、アークシールド９０で覆われている。

各可動接点８２は、ステンレスなどの高温で焼鈍されない金属で補強された可動導体８５で互いに連結されている。この可動導体８５には、真空絶縁操作ロッド８６が連結されている。この真空絶縁操作ロッド８６は、金属ベローズ８７を介して真空容器８０外に導出され、気中絶縁操作ロッド８８に連結されている。この気中絶縁操作ロッド８８は、操作装置１１によって操作される操作ロッド１１１に連結されている。

各可動接点８２は、操作ロッド１１１を介して駆動され、図５に示す通電するための閉位置Ｙ１、電流を遮断するための開位置Ｙ２、及び雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置Ｙ３の３位置に停止する。

各可動接点８２は、図５に示すように、それぞれ開位置Ｙ２で遮断ギャップｇ２を、また、断路位置Ｙ３で断路ギャップｇ３を確保している。この断路ギャップｇ３は、遮断ギャップｇ２のほぼ倍に当たる極間距離を持つように設定されている。このように、断路時における断路ギャップｇ３を、遮断ギャップｇ２のほぼ２倍に設定し、複数個（この例では２個）の断路ギャップを持つことにより、多段形式の絶縁を可能としている。

また、相間を固体絶縁するとともに、接点の極間を真空絶縁し、極間寸法及び極数を変えることで、「相関絶縁＞断路時の極間絶縁＞遮断時の極間絶縁＞接地開閉器の極間絶縁」の関係を設定し、相間の絶縁協調を図っている。これにより、少なくとも一線地絡に抑えられて、その事故の波及を極力押えることができる。

また、上述した気中絶縁操作ロッド８８は、図１に示すようにゴム又は金属のベローズ８９で覆われて、外気から遮断されている。これにより、気中絶縁操作ロッド８８は、長期の使用に対する絶縁信頼性が確保されている。

真空投入容器付きの接地開閉器（ＥＳ）９は、図１に示すように、絶縁筒を備える真空容器９１と、真空容器９１内に固定され、フィーダ８４に接続された固定接点９２と、固定接点９２と接離可能に配置された可動接点９３とを備えている。

可動接点９３には、真空絶縁操作ロッド９４が連結されている。真空絶縁操作ロッド９４は、金属ベローズ９５を介して真空容器９１外に導出され、接地開閉器用の絶縁操作ロッド１１２に連結されている。なお、真空容器８０，９１，各操作ロッド１１１，１１２には、例えばステンレス製のものを使用し、その耐環境性を向上させている。また、図２に示すように、各可動接点９３は、導体９６で接続されている。

次に、開閉器８の通電するための閉位置Ｙ１、電流を遮断するための開位置Ｙ２、雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置Ｙ３の３位置への切換、及び接地開閉器９の入り切りを操作する操作装置１１の詳細な構成を、図６を用いて説明する。
操作装置１１の構成部品は、高圧スイッチ区画部３内に設けた支持板１１３に固定されている。操作装置１１は、大略的に開閉器８の可動接点８２を閉位置Ｙ１と開位置Ｙ２とに切換操作するための第１の操作機構２００と、開閉器８の可動接点８２を開位置Ｙ２と断路位置Ｙ３とに切換操作するための第２の操作機構３００と、接地開閉器９の可動接点９３を操作する第３の操作機構４００とを備えて構成されている。

まず、第１の操作機構２００の構成を、図１及び図６を用いて説明する。図６において、支持板１１３には、第１の軸２０１が回動可能に支持されている。この第１の軸２０１には、図１に示すようにレバー２０２が第１の軸２０１の軸線方向に３個固定されている。このレバー２０２の先端側は、操作ロッド１１１にそれぞれ連結されている。また、第１の軸２０１のレバー２０２の反対側には、レバー２０３が固定されている。

レバー２０３には、連結部材２０４を介して電磁石２０５の駆動軸２０６が連結されている。駆動軸２０６には、断面Ｔ字形状をなしている可動鉄心２０７が固定されている。可動鉄心２０７の周囲には、支持板１１３に固定された固定鉄心２０８が設けられている。固定鉄心２０８の内部には、コイル２０９と円環状の永久磁石２１０が設けられている。駆動軸２０６のレバー２０３と反対側の端部には、トリップばね受け２１１が設けられている。このトリップばね受け２１１と固定鉄心２０８との間に、トリップばね２１２が設けられている。

電磁石２０５は、可動接点８２が閉位置Ｙ１に保持された状態では、コイル２０９と永久磁石２１０との吸引力によって、トリップばね２１２と気中絶縁操作ロッド８８に設けた接圧ばね（図示せず）の蓄勢力に対抗する保持力が得られるようになっている。特に、永久磁石２１０の吸引力、いわゆる磁気ラッチ方式を構成している。

次に、開閉器８の可動接点８２を開位置Ｙ２と断路位置Ｙ３とに切換操作するための第２の操作機構３００の構成を、図６を用いて説明する。支持板１１３上の第１の軸２０１の長手方向の中間部には、レバー３０１が固定されている。このレバー３０１の先端側には、インターロック用のピン３０２が設けられている。このピン３０２には、ローラ３０３が当接する。このローラ３０３は、クランクレバー３０４の一方側先端に回転可能に設けられている。このクランクレバー３０４は、支持板１１３の下面側に回動可能に支持されている。

クランクレバー３０４の他方側先端には、電磁石３０５の駆動軸３０６が連結されている。駆動軸３０６には、可動鉄心３０７が固定されている。可動鉄心３０７の周囲には、支持板１１３に固定された固定鉄心３０８が設けられている。固定鉄心３０８の内部には、２つのコイル３０９，３１０が上下方向に配置されている。可動鉄心３０７と固定鉄心３０８の上部との間には、戻しばね３１１が配置されている。

電磁石３０５は、各々のコイル３０９，３１０を励磁することによって、可動鉄心３０７を上下方向に動作させ、この動作により、クランクレバー３０４は回動する。クランクレバー３０４の回動によって、インターロック用のピン３０２とローラ３０３との当接位置を変更させて、レバー２０３の第１の軸２０１回りの回動を阻止するか、又は回動を可能にさせる。これにより、開閉器８の可動接点８２は、開位置Ｙ２から断路位置Ｙ３への移動が阻止されて開位置Ｙ２に維持され、また開位置Ｙ２から断路位置Ｙ３への移動が可能となる。すなわち、この構成は、開閉器８の可動接点８２の開位置Ｙ２と断路位置Ｙ３との間の第１のインターロック機構となっている。

次に、接地開閉器９の可動接点９３を操作する第３の操作機構４００の構成を、図６を用いて説明する。支持板１１３には、第２の軸４０１が回動可能に支持されている。この第２の軸４０１には、図１に示すようにレバー４０２が第２の軸４０１の軸線方向に３個固定されている。レバー４０２の先端側は、操作ロッド１１２にそれぞれ連結されている。また、第２の軸４０１のレバー４０２と反対側には、レバー４０３が固定されている。

レバー４０３には、連結部材４０４を介して電磁石４０５の駆動軸４０６が連結されている。電磁石４０５は、第１の操作機構２００の電磁石２０５と同様な構成であり、その駆動軸４０６には、断面Ｔ字形状をなしている可動鉄心４０７が固定されている。この可動鉄心４０７の周囲には、支持板１１３に固定された固定鉄心４０８が設けられている。固定鉄心４０８の内部には、コイル４０９と円環状の永久磁石４１０が配置されている。固定鉄心４０８と支持板１１３の下面との間には、遮断用のばね４１１が設けられている。

この接地開閉器９の第３の操作機構４００と開閉器８の可動接点８２を開位置Ｙ２と断路位置Ｙ３とに切換操作するための第２の操作機構３００との間には、第２のインターロック機構が設けられている。

この第２のインターロック機構は、開閉器内の可動接点８２が雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置Ｙ３の位置にあるとき、電磁石４０５によって接地開閉器９の可動接点９３の固定接点への投入を可能にする。また、開閉器内の可動接点８２が電流を遮断するための開位置Ｙ２の位置にあるとき、電磁石４０５によって接地開閉器９における可動接点９３の固定接点への投入を不可能にする。さらに、接地開閉器９の固定接点にその可動接点９３を投入しているとき、第２の操作機構３００における電磁石２０５の作動を不可能にする。

具体的には、この第２のインターロック機構は、第３の操作機構４００の電磁石４０５の駆動軸４０６の下方端に設けたピン４１２と、第２の操作機構３００の電磁石３０５の下側で第２の軸４０１と平行に設けた軸４１３と、この軸４１３に設けられ、第２の操作機構３００の電磁石３０５の駆動軸３０６の下端に連結するレバー(図示せず)と、軸４１３に設けられ、ピン４１２と係合するレバー４１４とで構成されている。

次に、上述した本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態の動作を説明する。開閉器８内の可動接点８２が電流を遮断するための開位置Ｙ２に設定された状態では、第１の操作機構２００のトリップばね２１２の戻り力によって、第１の操作機構２００のレバー２０３は、図１上、第１の軸２０１を支点として時計方向の回転力が与えられる。

これにより、第２の操作機構３００を構成するレバー３０１の先端側に設けたインターロック用のピン３０２は、ローラ３０３の外周上面に当接し、トリップばね２１２の戻り力によるさらなる時計方向の回動が抑えられている。すなわち、電流を遮断するための開位置Ｙ２から雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置Ｙ３への移行が阻止される。

次に、第１の操作機構２００による開位置Ｙ２から閉位置Ｙ１への操作（投入操作）を説明する。第１の操作機構２００の電磁石２０５のコイル２０９に通電すると、その駆動軸２０６が図６において上方向に移動する。この駆動軸２０６の上方向への移動により、レバー２０２が第１の軸２０１を支点として、図１上、反時計方向に回動し、可動接点８２を閉位置Ｙ１方向に移動させる。この閉状態で、トリップばね２１２と接圧ばねは、蓄勢されて開極動作に備える状態になっている。

なお、この投入動作によって、インターロック用のピン３０２は、ローラ３０３の外周面から離れた状態になっている。また、ローラ３０３は、第２の操作機構３００の戻しばね３１１によって、位置変化を生ぜず、当初の位置に保持されている。上述したように、開閉器８が閉状態である場合、第２の操作機構３００は、第１の操作機構２００による断路操作が不能となるように、安全性強化のニーズの観点から、機械的インターロック機構を構成している。すなわち、遮断、断路間の機械的インターロックの一つである「可動接点が閉位置に存在する場合、断路操作を不能とする」ことを実現している。

次に、第１の操作機構２００による閉位置Ｙ１から開位置Ｙ２への操作（開極操作）を説明する。 第１の操作機構２００の電磁石２０５のコイル２０９を、投入動作時と逆方向に励磁して、永久磁石２１０の磁束をキャンセルすると、トリップばね２１２と接圧ばねとの蓄勢力によって、その駆動軸２０６が図１における下方に移動する。この駆動軸２０６の下方への移動により、レバー２０３，第１の軸２０１を介して、レバー３０１が図１上、時計方向に回動するが、このレバー３０１の時計方向の回転は、第２の操作機構におけるインターロック用のピン３０２とローラ３０３の外周上面との当接により抑えられる。その結果、開閉器８の可動接点８２を開位置Ｙ２の保持することができる。

次に、第２の操作機構３００による開位置Ｙ２から断路位置Ｙ３への操作（断路操作）を説明する。 上述した開閉器８の開状態において、第２の操作機構３００における電磁石３０５の上側のコイル３０９を励磁すると、その駆動軸３０６が戻しばね３１１に抗して上方に移動する。この駆動軸３０６の上方への移動は、クランクレバー３０４を介してローラ３０３を図１上、反時計方向に回動させる。このローラ３０３の反時計方向の回動により、このローラ３０３とインターロック用のピン３０２との当接位置が、下方に下がる。その結果、レバー３０１、第１の軸２０１及びレバー２０２を介して、操作ロッド１１１が上方に移動し、開閉器８の可動接点８２は、断路位置Ｙ３に移動する。

この断路状態では、第１の操作機構２００の電磁石２０５の可動鉄心２０７は、永久磁石２１０よりも下に存在するようになっている。そのため、万一、断路状態で第１の操作機構２００の電磁石２０５のコイル２０９を励磁しても、可動鉄心２０７を通過する磁束はほとんどなく、吸引力は発生しない。つまり、遮断器と断路器間の機械的インターロック「可動接点が断路位置に存在する場合、投入操作を不能とする」ことを実現している。

次に、第２の操作機構３００による断路位置Ｙ３から開位置Ｙ２への操作を説明する。 断路状態にて、第２の操作機構３００の電磁石２０５の下側のコイル３１０を励磁すると、駆動軸２０６の上方移動、クランクレバー３０４の時計方向の回動により、ローラ３０３は、これに当接しているインターロック用のピン３０２を上方向に押し上げるので、開閉器８の可動接点８２は、開位置Ｙ２に移動する。

開閉器８の可動接点８２が電流を遮断するための開位置Ｙ２にあるとき、第２のインターロック機構のレバー４１４が、第３の操作機構４００の電磁石４０５の駆動軸４０６の下方端に設けたピン４１２に係合しているので、電磁石４０５によって接地開閉器９の可動接点９３への投入が不可能になっている。

また、接地開閉器９の固定接点にその可動接点９３を投入しているとき、第２のインターロック機におけるレバー４１４が、電磁石４０５の駆動軸４０６の下方端に設けたピン４１２に係合しているので、第２の操作機構３００による作動が不可能になっており、さらに、開閉器８の可動接点８２が雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置Ｙ３にあるときには、第２のインターロック機構のレバー４１４が、電磁石４０５の駆動軸４０６の下方端に設けたピン４１２の移動を可能にしているので、第３の操作機構４００によって接地開閉器９の投入が可能である。

なお、上述の実施の形態においては、第２の操作機構３００に回転自在なローラ３０３を用いたが、このローラ３０３を部分円弧状のカムにすることが可能である。また、第１の操作機構２００及び第３の操作機構４００を、適宜配置変更することも可能である。さらに、第１の操作機構２００に電磁操作方式を適用したが、電動ばね方式など他の操作方式を採用することも可能である。

続いて、このような真空絶縁スイッチギヤにおける本発明の特徴部について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、モールドされた真空２点切り３位置型の開閉器８、接地開閉器９の断面図である。上述のように、開閉器８の左側の固定接点８１に接続されているフィーダ８３と、右側の固定接点に８１に接続されているフィーダ８４は、それぞれ母線側導体、負荷側導体を構成しており、これらがモールド樹脂１２内で主回路を形成している。

また、母線側導体の真空容器８０及び真空容器８０を覆うモールド樹脂１２からの引き出し部には、母線側導体を覆う母線側ブッシング１３が設けられている。母線側ブッシング１３は、モールド樹脂１２と一体に、根元側から先端側に向かうにつれて除々に縮径ながら突き出すように形成されている。同様に、負荷側導体の真空容器８０及び真空容器８０を覆うモールド樹脂１２からの引き出し部には、母線側導体を覆う負荷側ブッシング１４が設けられている。負荷側ブッシング１４は、モールド樹脂１２と一体に、根元側から先端側に向かうにつれて除々に縮径しながら突き出すように形成されている。

また、図７に示すように、母線側ブッシング１３,負荷側ブッシング１４には、それぞれ母線側ケーブルヘッド５,負荷側ケーブルヘッド６の導体を覆うとともに、外表面が接地されたケーブルヘッド固体絶縁材が被せられている。つまり、表面接地の各ケーブルヘッド固体絶縁材が、母線側ブッシング１３，負荷側ブッシング１４を覆って設けられている。

したがって、図７に示すように、母線側ブッシング１３,負荷側ブッシング１４の外表面と、各ケーブルヘッド固体絶縁材の内表面との間の界面には、ボイド１５が生じ、導体への通電により、ボイド１５には高電界が印加されることとなり、最終的に、絶縁破壊を引き起こすおそれがある。

すなわち、各部材の位置関係は、導体を中心軸とすると、中心の導体から放射方向に、ブッシング１３,１４、ボイド１５、ケーブルヘッド５,６の固体絶縁材となる。ケーブルヘッド固体絶縁材の外表面は接地されているため、ボイド１５は、導体に印加された高電位とケーブルヘッド固体絶縁材の表面の接地電位との間に位置し、ボイド１５には高電界が印加される。これに起因して、ボイド１５で部分放電が発生してブッシング１３,１４或いはケーブルヘッド絶縁部材が劣化し、その結果、絶縁破壊を引き起こすおそれがある。

本実施形態のようなブッシングとケーブルヘッド固体絶縁材の界面のボイドの場合、特に、ケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置のボイド、言い換えれば、ブッシングの根元部とケーブルヘッド固体絶縁材との界面に生じるボイドに高電界が印加され、そこから絶縁破壊を引き起こすおそれがある。

そこで、本実施形態では、母線側ブッシング１３及び負荷側ブッシング１４のそれぞれの内部に、接地された導電部材１７，１８を埋め込んでいる。言い換えれば、ブッシング１３,１４とケーブルヘッド固体絶縁材との界面のボイド１５と、導体との間に、接地された導電部材を設けている。

図８は、モールド樹脂１２内の部品のみを示す斜視図である。図７,８に示すように、各導電部材１７，１８は、具体的には、各ブッシング１３，１４の根元部に、各導体に対してリング状に埋め込まれている。言い換えれば、各ブッシング１３,１４の内部の、ケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置に、導電部材１７,１８を埋め込んでいる。導電部材１７は、リング部１７ａと、接地部１７ｂと、これらを接続するブリッジ部１７ｃとで構成されている。また、導電部材１８は、リング部１８ａと、接地部１８ｂと、これらを接続するブリッジ部１８ｃとで構成されている。接地部１７ｂ,１８ｂには、螺子穴が切られている。

上述のように、モールド樹脂１２の表面には導電塗料による接地導電層が形成されており、各導電部材１７，１８は、その接地部１７ｂ，１８ｂが接地導電層に螺子止めにより固定されて接地電位となっている。

これにより、例えば負荷側を例に説明すると、各部材の位置関係は、負荷側導体を中心軸として、中心の導体から放射方向に、負荷側ブッシング１４、導電部材１８、負荷側ブッシング１４、ボイド１５、負荷側ケーブルヘッド６の固体絶縁材となる。したがって、高電界は負荷側導体と接地導電部材間のブッシングに印加されるのみで、導電部材１８の接地電位と負荷側ケーブルヘッド６の固体絶縁材の表面の接地電位に挟まれたボイド１５に印加される電界を緩和することができる。その結果、高電界起因のボイド１５での部分放電、及びこれに起因する負荷側ブッシング１４及び負荷側ケーブルヘッド６の固体絶縁材の劣化、絶縁破壊を抑制することができる。

また、本実施形態の変形例として、母線側及び負荷側のいずれか一方に埋め込まれた導電部材を導電層に接続し、他方に埋め込まれた導電部材を導電層と接続せず浮遊電位とし、電位測定用端子とすることができる。

すなわち、負荷側ブッシング１４に埋め込まれた導電部材１８を電位測定用にする場合は、図９に示すように、導電部材１８の接地部１８ｂとモールド樹脂１２表面との間に絶縁板１９を挟むなどして、導電部材は接地されなくなり、浮遊電位となる。

すると、浮遊電位とした導電部材は、導体に通電されていない場合には電圧が発生せず、導体に通電されている場合には電圧が発生するので、例えばこの端子の電圧を計測するか、あるいはこの端子にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを接続するなどの簡易な方法で、導体の通電を検出することができる。

さらに、この電位測定用端子は、導体に印加される電圧に比べて十分低い電位になるので、ボイド１５に印加される高電界を抑制し、上述と同様に絶縁破壊を抑制する効果も奏する。これにより、従来技術のように、導体の通電を検出する専用の端子（電圧検出器１０）を設ける必要がなくなるので、絶縁破壊を抑制しつつ、部品数の低減を図ることができる。

なお、モールド樹脂１２により一体となった開閉器部は、固定端子２０及び導電部材１７，１８の接地部１７ｂ,１８ｂで螺子止めすることにより筐体に固定される。また、本実施形態では、ブッシングの根元部分とケーブルヘッドとの界面に高電界が印加されやすいことから、導電部材を各ブッシングの根元部に埋め込む場合を示したが、これに限らず、ブッシング及びケーブルヘッドの固体絶縁材の形状などに応じて高電界が印加されるボイドの電界を緩和するように導電部材を埋め込むことができる。

図１０及び図１１は、本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線区分盤として適用した一実施の形態を示すもので、図１０は本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線区分盤として適用した一実施の形態を示す側面図、図１１はその電気回路図である。

この実施形態は、真空２点切り３位置型の開閉器８を、真空２点切り３位置型の負荷遮断断路器（ＬＤＳ）として使用するものである。そして、この開閉器８の各固定接点８１をフィーダ８３で各母線側ケーブルヘッド５に接続し、各フィーダ８３に接地開閉器９を接続して構成したものである。

図１２及び図１３は、本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ計測盤として適用した一実施の形態を示すもので、図１２は本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ計測盤として適用した一実施の形態を示す側面図、図１３はその電気回路図である。

この実施形態は、真空２点切り３位置型の開閉器８を、真空断路器（ＤＳ）として使用するものである。そして、この開閉器８の一方側（図１３の右側）の固定接点８１を、フィーダ８３によって母線、ケーブル区画部４内の単相巻線形計測用変圧器５００に接続し、フィーダ８３に接地開閉器９を接続して構成したものである。

図１４及び図１５は、本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線計測盤として適用した一実施の形態を示すもので、図１４は本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線計測盤として適用した一実施の形態を示す側面図、図１５はその電気回路図である。

この実施形態は、真空２点切り３位置型の開閉器８を、真空断路器（ＤＳ）として使用するものである。そして、この開閉器８の一方側（図１５の右側）の固定接点８１を、一方のフィーダ８３によって母線、ケーブル区画部４内の単相巻線形計測用変圧器５００に接続し、開閉器８の他方側（図１５の左側）の固定接点８１を、他方のフィーダ８３によって固体絶縁母線５ａに接続し、一方のフィーダ８３に接地開閉器９を接続して構成したものである。

上述した本発明の実施の形態によれば、真空２点切り３位置型の開閉器を、遮断断路器又は断路器として使用することができるので、ユーザの多様な要求にも柔軟に対応することができる。また、取扱性、増設性も良い。

また、上述した本発明の実施の形態によれば、真空２点切り３位置型の開閉器の構成により、遮断部と断路部の二重化を達成することができ、その信頼性が高い。

また、上述した本発明の実施の形態によれば、一次回路を完全相分離構造としたので、相間短絡事故を最小限にすることができ、また、開閉器を真空とモールドとの２重絶縁構造として、真空漏れによる地絡事故を防止できる。さらには、開閉器の絶縁強調を、「相関絶縁＞断路時の極間絶縁＞遮断時の極間絶縁＞接地開閉器の極間絶縁」の関係に設定し、少なくとも一線地絡に抑えられて、その事故の波及を極力押えることができるなどの理由により、安全性に優れている。

本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態を示す側面図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態を示す正面図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態を示す斜視図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ盤として適用した一実施の形態の電気回路を示す図である。 真空２点切り３位置型の開閉器の詳細構成を示す図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤの動作を説明するための図である。 モールドされた真空２点切り３位置型の開閉器、及び接地開閉器の断面図である。 モールド樹脂内の部品のみを示す斜視図である。 本実施形態の変形例を示す図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線区分盤として適用した一実施の形態を示す側面図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線区分盤として適用した一実施の形態の電気回路図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ計測盤として適用した一実施の形態を示す側面図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤをフィーダ計測盤として適用した一実施の形態の電気回路図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線計測盤として適用した一実施の形態を示す側面図である。 本発明の真空絶縁スイッチギヤを母線計測盤として適用した一実施の形態の電気回路図である。

符号の説明

５ 母線側ケーブルヘッド
６ 負荷側ケーブルヘッド
８ 開閉器
９ 接地開閉器
１２ モールド樹脂
１３ 母線側ブッシング
１４ 負荷側ブッシング
１５ ボイド
１７，１８ 導電部材
１７ａ,１８ａ リング部
１７ｂ,１８ｂ 接地部
１７ｃ,１８ｃ ブリッジ部
１９ 絶縁板
２０ 固定端子
８１ 固定接点
８２ 可動接点

Claims (10)

1. 真空容器と、該真空容器内に収容された固定接点と、前記真空容器内に前記固定接点と接離可能に収容された可動接点と、該可動接点を接離方向に駆動する駆動機構と、前記真空容器の周囲をモールドしてなるモールド樹脂と、前記固定接点及び可動接点に接続されて前記モールド樹脂から引き出された導体の引き出し部を覆ってなる絶縁性のブッシングと、前記引き出し部の導体に接続されるケーブルヘッドの導体を覆うとともに、前記ブッシングの外周を覆って設けられる外表面が接地されたケーブルヘッド絶縁部材とを備えてなる真空絶縁スイッチギヤにおいて、
   前記ブッシングの内部の少なくとも前記ケーブルヘッド絶縁部材の先端部に対向する位置に、接地された導電部材が埋め込まれてなることを特徴とする真空絶縁スイッチギヤ。
2. 前記導電部材が母線側導体のブッシング及び負荷側導体のブッシングのそれぞれの内部に埋め込まれてなることを特徴とする請求項１の真空絶縁スイッチギヤ。
3. 前記モールド樹脂の外表面には接地された導電層が形成され、前記母線側導体及び負荷側導体のブッシングの内部に埋め込まれた導電部材は、それぞれ前記導電層に接続されてなる請求項２の真空絶縁スイッチギヤ。
4. 前記モールド樹脂の外表面には接地された導電層が形成され、前記母線側導体及び前記負荷側導体のブッシングのいずれか一方に埋め込まれた導電部材は、前記導電層に接続され、他方に埋め込まれた導電部材は、前記導電層と接続せず浮遊電位とし、電位測定用端子とする請求項２の真空絶縁スイッチギヤ。
5. 前記固定接点が２つ設けられるとともに、前記可動接点が前記２つの固定接点にそれぞれ接離可能に２つ設けられ、前記駆動機構は、２つの可動接点を一体に移動させて、前記２つの固定接点と前記２つの可動接点とを同時に接離する請求項１の真空絶縁スイッチギヤ。
6. 前記モールド樹脂の内部に、接地開閉器が埋め込まれてなる請求項１の真空絶縁スイッチギヤ。
7. 真空容器と、該真空容器内に収容された固定接点と、前記真空容器内に前記固定接点と接離可能に収容された可動接点と、該可動接点を接離方向に駆動する駆動機構と、前記真空容器の周囲をモールドするモールド樹脂と、前記固定接点及び可動接点に接続されて前記モールド樹脂から引き出された導体の引き出し部を覆ってなる絶縁性のブッシングと、前記引き出し部の導体に接続されるケーブルヘッドの導体を覆うとともに、前記ブッシングの外周を覆って設けられる外表面が接地されたケーブルヘッド絶縁部材とを備えてなる真空絶縁スイッチギヤにおいて、
   前記ブッシングの前記モールド樹脂側の根元部に前記導体に対してリング状に、接地された導電部材が埋め込まれてなることを特徴とする真空絶縁スイッチギヤ。
8. 前記導電部材が母線側導体のブッシング及び負荷側導体のブッシングのそれぞれの内部に埋め込まれてなることを特徴とする請求項７の真空絶縁スイッチギヤ。
9. 前記モールド樹脂の外表面には接地された導電層が形成され、前記母線側導体及び負荷側導体のブッシングの内部に埋め込まれた導電部材は、それぞれ前記導電層に接続されてなる請求項８の真空絶縁スイッチギヤ。
10. 前記モールド樹脂の外表面には接地された導電層が形成され、前記母線側導体及び前記負荷側導体のブッシングのいずれか一方に埋め込まれた導電部材は、前記導電層に接続され、他方に埋め込まれた導電部材は、前記導電層と接続せず浮遊電位とし、電位測定用端子とする請求項８の真空絶縁スイッチギヤ。