JP2009261111A - 開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＦ_６ガスを使用することなく、自然界に存在するガスを用い、環境に調和した開閉装置を得る。
【解決手段】筒状の金属容器１と、金属容器１内に設けられた接離自在の一対の接点を有する真空バルブ２と、金属容器１の外側に設けられ、真空バルブ２を開閉操作する操作機構１８とを備え、金属容器１内に主成分がＣＯ_２ガスの絶縁ガス１９を正圧力で封入したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空バルブを収納したタンク内に、環境に調和する絶縁ガスを封入した開閉装置に関する。

従来、この種のタンク内に絶縁ガスを封入した開閉装置においては、ＳＦ_６ガスの地球温暖化係数が大きいことから、代替ガスとしてＮ_２ガス、乾燥空気などを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

他方、絶縁耐力を重視し、絶縁ガスに替わってタンク内に引火し難いシリコーンオイルを充填するものが知られているが、オイルの充填作業や保守管理が困難なものとなっている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−４５３００号公報 （第２〜３ページ、図１） 特開２００２−１９９５２２号公報 （第４ページ、図１）

上記の従来の開閉装置においては、次のような問題がある。ＳＦ_６ガスの代替ガスとして使用されるＮ_２ガス、乾燥空気などでは、絶縁耐力の大きな向上は望めなかった。絶縁耐力を向上させる手段として、ＳＦ_６ガスを混合するものが挙げられるが、ＳＦ_６ガスの使用量を低減できるもののＳＦ_６ガスを用いることには変わりはない。なお、ＳＦ_６ガスがアークに曝されると、分解ガスが生成され、その回収が困難なものとなる。

そこで、毒性、オゾン層破壊効果、地球温暖化効果、沸点、安定性、規制状況、絶縁耐力などの観点から開閉装置に使用可能な環境適合ガスを選別することが望まれていた。このようなガスとしては、自然界に存在する前述した乾燥空気、Ｎ_２ガス、他にＯ_２ガス、ＣＯ_２ガス、Ｈ_２ガス、希ガスなどが挙げられる。

ここでは、絶縁耐力を考慮し、ＣＯ_２ガスに着目している。ＣＯ_２ガスも代表的な地球温暖化ガスであるが、その効果はＳＦ_６ガスの２３９００分の１と小さい。仮に現在、国内の開閉装置で使用されているＳＦ_６ガスの全てをＣＯ_２ガスに置き換えたとしても、その総量は現在の年間ＣＯ_２ガス排出量の１０^−６と極めて少ない量であることが試算されている。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、ＳＦ_６ガスを使用することなく、自然界に存在するガスを用い、環境に調和した開閉装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の開閉装置は、筒状の金属容器と、前記金属容器内に設けられた接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、前記真空バルブを開閉操作する操作機構とを備え、前記金属容器内に主成分がＣＯ_２ガスの絶縁ガスを正圧力で封入したことを特徴とする。

本発明によれば、金属容器内に真空バルブを収納し、自然界に存在するＣＯ_２ガスを正圧力で封入しているので、ＳＦ_６ガスと同等以上の絶縁耐力を得ることができ、環境に調和し、信頼性の高いコンパクトな開閉装置とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る開閉装置を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る開閉装置の絶縁耐力を説明する特性図である。

図１に示すように、横置きの筒状の金属容器１内には、接離自在の一対の接点を有する真空バルブ２が設けられている。真空バルブ２は金属容器１と軸方向が平行配置され、金属容器１内面との間で所定の絶縁距離が保たれている。金属容器１の両端開口部には、固定側フランジ３と可動側フランジ４とが設けられ、それぞれＯリング５を介して密閉されている。

真空バルブ２の固定側には板状の固定側導体６が固定され、可動側にも板状の可動側導体７が固定され、これらの導体６、７は可動側フランジ４内側に固定された複数本の絶縁ロッド８で固定されている。即ち、真空バルブ２は、固定側導体６から可動側フランジ４まで伸びた機械的強度を有する絶縁ロッド８によって、片持ちとなり、可動側フランジ４の内側に支持固定される。また、導体６、７には、端部を囲むような環状の固定側電界緩和シールド９、可動側電界緩和シールド１０が設けられている。

固定側導体６には、Ｌ字状の固定側主回路導体１１が接続され、接触子１２を介して金属容器１の図示上部の一方端の突出部１ａに気密に設けられた固定側ブッシング１３に接続されている。可動側導体７にも、Ｌ字状の可動側主回路導体１４が接続され、接触子１５を介して金属容器１の図示上部の他方端の突出部１ｂに気密に設けられた可動側ブッシング１６に接続されている。ブッシング１３、１６には、送電線などの他の機器が接続される。

真空バルブ２の可動側には、可動側導体７の開口孔を移動自在に貫通する遮断用絶縁操作ロッド１７が連結されている。遮断用絶縁操作ロッド１７は、可動側フランジ４の開口孔を気密を保って移動自在に貫通し、可動側フランジ４外側に固定された遮断用操作機構１８に連結されている。

金属容器１内には、絶縁ガス１９としてＣＯ_２ガスが１．０ＭＰａ未満の正圧力で封入されている。絶縁ガス１９は、主成分がＣＯ_２ガスであり、工業的に他の微量なガスが混入していてもよい。また、自然界に存在するＯ_２ガス、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガス、希ガスが混入していてもよい。なお、金属容器１の図示下部には、架台２０が設けられ、支持固定されている。

次に、ＣＯ_２ガスの絶縁特性を図２を参照して説明する。図２には、ＳＦ_６ガスとＮ_２ガスの絶縁特性を併記した。

図２に示すように、ＣＯ_２ガスの絶縁耐力は、ＳＦ_６ガスよりも劣るものの、Ｎ_２ガスよりも優れた特性を示す。ＳＦ_６ガスの０．３ＭＰａと同等の絶縁耐力を得るには、ＣＯ_２ガスでは１．０ＭＰａ、Ｎ_２ガスでは１．７ＭＰａの圧力が必要となる。したがって、ＣＯ_２ガスは圧力を上げるほど絶縁耐力が向上し、ＳＦ_６ガスと同等以上の絶縁耐力を得ることが可能となる。しかしながら、金属容器１を非圧力容器とするため、負圧力にならない正圧力から１．０ＭＰａ未満までが好ましい。ＣＯ_２ガスを主成分（９０％以上）とした混合ガスも同様である。

なお、Ｎ_２ガスでは、ＳＦ_６ガスと同等以上の絶縁耐力を得るには圧力を１．７ＭＰａ以上に高くしなければならず、金属容器１の耐圧力強度を強固にしなければならない。自然界に存在する他のガスもＮ_２ガスとほぼ同様となるので、ＳＦ_６ガスと同等以上の絶縁耐力を得るにはＣＯ_２ガスが最も好ましいといえる。

これらのことより、ＳＦ_６ガスを使用することなく、ＣＯ_２ガスで優れた絶縁耐力を得ることができる。また、真空バルブ２の軸方向を横置きとし、可動側フランジ４側で片持ちとしているので、構造が簡素なものとなる。また、可動側フランジ４には、外側に遮断用操作機構１８を設けているので、真空バルブ２と遮断用操作機構１８とを一体で組立てすることができ、寸法の調整などが容易となる。更には、可動側フランジ４を取り外すことで真空バルブ２を外部に取り出すことができるので、点検保守が容易となる。なお、主回路の開閉は、真空バルブ２内で行われ、アークが外部に漏れることはない。

上記実施例１の開閉装置によれば、筒状の金属容器１内に真空バルブ２の軸方向を平行させて収納し、自然界に存在するＣＯ_２ガスを正圧力で封入しているので、ＳＦ_６ガスと同等以上の絶縁耐力を得ることができ、環境に調和し、信頼性の高いコンパクトなものとすることができる。

次に、本発明の実施例２に係る開閉装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る開閉装置の構成を示す断面図である。

なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、断路器と避雷器の少なくとも一方を接続したことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、真空バルブ２の固定側の軸方向には、固定側主回路導体１１に接続された接離自在の一対の接点を有する断路器２１が設けられている。断路器２１の可動側には、Ｔ字状の接続用主回路導体２２を摺動接触する可動軸２３を介して、断路用絶縁操作ロッド２４が連結されている。断路用絶縁操作ロッド２４は、固定側フランジ３の開口孔を気密を保って移動自在に貫通し、固定側フランジ３外側に固定された断路用操作機構２５に連結されている。

接続用主回路導体２２のＴ字状柄部には、接触子２６を介して酸化亜鉛素子のような避雷器２７が接続されている。避雷器２７は金属容器１の図示下部に突出した突出部１ｃ内に設けられ、突出部１ｃは底部が接地極に接続されている。

これにより、真空バルブ２の固定側と対向するスペースには、断路器２１や避雷器２７を設けることができ、これらを分散設置していたものと比べて全体形状をコンパクトにすることができる。また、真空バルブ２を開路させた後、断路器２１を開閉させることにより、アークの発生を抑えることができ、絶縁ガス１９の分解を防ぐことができる。なお、電力系統の各種構成に対応させるため、断路器２１、避雷器２７の少なくとも一方を設けることができる。

上記実施例２の開閉装置によれば、実施例１による効果のほかに、断路器２１や避雷器２７を金属容器１内に収納することができ、据付け面積を縮小化することができる。

本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る開閉装置の絶縁耐力を説明する特性図。 本発明の実施例２に係る開閉装置の構成を示す断面図。

符号の説明

１ 金属容器
１ａ、１ｂ、１ｃ 突出部
２ 真空バルブ
３ 固定側フランジ
４ 可動側フランジ
５ Ｏリング
６ 固定側導体
７ 可動側導体
８ 絶縁ロッド
９ 固定側電界緩和シールド
１０ 可動側電界緩和シールド
１１ 固定側主回路導体
１２、１５、２６ 接触子
１３ 固定側ブッシング
１４ 可動側主回路導体
１６ 可動側ブッシング
１７ 遮断用絶縁操作ロッド
１８ 遮断用操作機構
１９ 絶縁ガス
２０ 架台
２１ 断路器
２２ 接続用主回路導体
２３ 可動軸
２４ 断路用絶縁操作ロッド
２５ 断路用操作機構
２７ 避雷器

Claims (5)

1. 筒状の金属容器と、
   前記金属容器内に設けられた接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、
   前記真空バルブを開閉操作する操作機構とを備え、
   前記金属容器内に主成分がＣＯ_２ガスの絶縁ガスを正圧力で封入したことを特徴とする開閉装置。
2. 前記真空バルブを複数本の絶縁ロッドで固定し、
   前記絶縁ロッドを前記金属容器の両端開口部にそれぞれ気密に設けられた固定側フランジおよび可動側フランジのうちの可動側フランジの内側に固定し、
   前記可動側フランジの外側に前記操作機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記真空バルブの固定側に断路器、避雷器の少なくとも一方を接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置。
4. 前記断路器の可動側に連結した絶縁操作ロッドを前記固定側フランジに貫通させ、
   前記固定側フランジの外側に前記断路器を開閉操作する操作機構を設けたことを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。
5. 前記絶縁ガスを２．０ＭＰａ未満で封入したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の開閉装置。

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