JP2013125717A - Vacuum switching device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば電力用高圧受配電設備等に使用される真空開閉装置に関するものである。 The present invention relates to a vacuum switchgear used for, for example, a high-voltage power distribution facility for electric power.
従来の真空開閉装置における開放ばね装置は、接圧ばねに対して軸列配置し閉極時における接点タッチ以降の負荷を低減し操作機構の操作力を低減することにより小型化かつ安価に構成できる操作機構を備え開閉装置としている。又、市場要求事項として開閉装置の長寿命化すなわち開閉回数の多回数化の要求があり、このために絶縁物の断面積を増すなどして発生応力を低減することで対応するため装置が大型化していた。 The open spring device in the conventional vacuum switchgear can be configured in a small size and at low cost by arranging a shaft array with respect to the contact pressure spring, reducing the load after touching the contact at the time of closing, and reducing the operating force of the operating mechanism. An opening / closing device is provided with an operating mechanism. In addition, as a market requirement, there is a demand for extending the life of the switching device, that is, increasing the number of switching operations. For this reason, the device is large in order to respond by reducing the generated stress by increasing the cross-sectional area of the insulator. It was converted.
従来の真空開閉装置(特許文献1)の開放ばねは、接圧ばねに対して串刺し状に軸列配置することを特徴としているが、開閉装置の可動部スペースとして、開放ばね長さと接圧ばね長さとを合わせた軸方向の空間スペースが必要となり、開閉装置を小型に構成する上での制約となっている。
又、市場要求事項としては、開閉装置の長寿命化すなわち開閉回数の多回数化の要求があり、開閉寿命を延ばすために一般的に問題となることが多いのが、リンクレバーの一構成部分である絶縁ロッドの耐久性能である。これを解決するためには、絶縁ロッドの高強度化、又は絶縁ロッドに加わる外力を小さくするかのどちらかの方策が必要である。前者の強度を増すには、絶縁ロッドの断面積を増すことなどが考えられるが、大型化するため開閉装置を小型化する市場要求と相反することになり、小型化を実現しつつ耐久性能を向上するには、絶縁ロッドに加わる力そのものを低減するのが得策となる。しかし、絶縁ロッドに加わる力を低減するには一般的に、開閉速度を遅くするなどの策しかなく、これもまた電流開閉性能とのトレードオフとなるといった問題があった。
The open spring of the conventional vacuum switchgear (Patent Document 1) is characterized in that the shaft is arranged in a skewered manner with respect to the contact pressure spring. The open spring length and the contact pressure spring are used as the movable part space of the switchgear. A space in the axial direction combined with the length is required, which is a limitation in configuring the switchgear in a small size.
In addition, as market requirements, there is a demand for extending the life of the switching device, that is, increasing the number of switching operations, and it is generally a problem to extend the switching life. This is the durability performance of the insulating rod. In order to solve this, it is necessary to take measures to increase the strength of the insulating rod or to reduce the external force applied to the insulating rod. To increase the strength of the former, it is conceivable to increase the cross-sectional area of the insulating rod, but this is in contradiction to the market demand for downsizing the switchgear due to the increase in size. In order to improve, it is advantageous to reduce the force applied to the insulating rod itself. However, in order to reduce the force applied to the insulating rod, generally, there is only a measure such as slowing the opening / closing speed, which also has a problem of being a trade-off with the current opening / closing performance.
この発明に係わる真空開閉装置は、筺体によって支持された真空容器を貫通し、内端部に固定電極を有する固定電極棒と、上記真空容器を進退自在に貫通し、内端部に上記固定電極と離接する可動電極を有する可動電極棒とを備えた真空バルブ、上記可動電極棒の外端部側に設けられ、上記両電極の閉極時に両電極間に接触圧力を与える接圧ばね、及び上記可動電極棒の外端部側に設けられ、上記両電極の開極時に放勢する開放ばねを備え、上記接圧ばねと上記開放ばねとは、巻回径を異にする圧縮ばねで構成され、上記開放ばねが上記接圧ばねの外側を取り囲むよう上記可動電極棒の同一軸線上に配置したものである。 The vacuum switchgear according to this invention penetrates a vacuum vessel supported by a housing, and has a fixed electrode rod having a fixed electrode at an inner end, and passes through the vacuum vessel so as to freely advance and retract, and the fixed electrode at an inner end. A vacuum valve provided with a movable electrode rod having a movable electrode that is separated from and in contact with the movable electrode rod, a contact pressure spring that is provided on the outer end side of the movable electrode rod and applies a contact pressure between the electrodes when the electrodes are closed, and Provided on the outer end side of the movable electrode rod, and provided with an open spring that releases when both electrodes are opened, and the contact spring and the open spring are composed of compression springs having different winding diameters. The open spring is arranged on the same axis of the movable electrode rod so as to surround the outside of the contact pressure spring.
この発明の真空開閉装置は、可動電極棒の外端部側に設けられ、両電極の閉極時に両電極間に接触圧力を与える接圧ばねと、可動電極棒の外端部側に設けられ、両電極の開極時に放勢する開放ばねとを、巻回径を異にするばねで構成し、開放ばねが接圧ばねの外側を取り囲むよう可動電極棒の同一軸線上に配置したので、真空開閉装置そのものを小型化かつ安価に構成でき、開閉回数の多回数化の要求にも充分に対応することができ開閉装置の長寿命化が図れる。 The vacuum switchgear according to the present invention is provided on the outer end side of the movable electrode bar, provided on the outer end side of the movable electrode bar, and provided on the outer end side of the movable electrode bar. Since the open springs that are released when both electrodes are opened are constituted by springs having different winding diameters, and the open springs are arranged on the same axis of the movable electrode bar so as to surround the outside of the contact pressure springs. The vacuum switchgear itself can be made compact and inexpensive, and it can fully meet the demand for a large number of times of opening and closing and can extend the life of the switchgear.
以下、図面に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施の形態1
図1において、真空開閉装置は、絶縁モールドフレーム(筺体)1と、この絶縁モールドフレーム1で支持された真空バルブ2とを備えている。
真空バルブ2は、真空容器3と、この真空容器3を貫通し、内端部に固定電極4aを有する固定電極棒4と、真空容器3を進退自在に貫通し、内端部に固定電極4aと離接する可動電極5aを有する可動電極棒5とを備えている。
固定電極4aの外端部側は、ボルト6により上部端子7と共に絶縁モールドフレーム1で支持されている。
真空容器3を進退自在に貫通して下方(図1)に延びた可動電極棒5は、真空容器3から外に出た部分である可動電極棒5の外端部8が、その端部で可とう導体9を介して絶縁モールドフレーム1に取り付けられた下部端子10に接続されている。
In FIG. 1, the vacuum switchgear includes an insulating mold frame (housing) 1 and a
The
The outer end side of the fixed electrode 4 a is supported by the insulating
The
真空バルブ2の一部である可動電極ガイド2aから外部に突出している可動電極棒5の外端部8には、ねじ孔があけられ、このねじ孔に可動電極棒5の一部分を構成する連結ロッド12のねじ部がねじ込まれ、更に、このねじ部にねじ込まれたナット13によって上述の可とう導体9が固着接続され、且つ可動電極棒5に対する連結ロッド12の固定が行われ、連結ロッド12によって可動電極棒5の延長部が形成されている。
A threaded hole is formed in the
絶縁ロッド17は、上端雄ねじ部が連結ロッド12下部の貫通孔12bから連結ロッド12の内室12cへ軸方向に移動自在に挿通される。絶縁ロッド17の上端部は、下方向には、上端雄ねじ部にねじ込まれたナット16により内室下面12eに対し抜け止めされ、上方向には、上端雄ねじ部が内室上面12dに当接することにより移動範囲が規制された連結状態になっている。
又、リンクレバー20の一端は、後で説明する操作機構22のリンク23に支軸21aによって連結されている。
又、絶縁ロッド17の下端部は、リンクレバー20の他端に支軸21bによって連結されている。
上述のように両端部が絶縁ロッド17の下端部とリンク23の下端部に連結されたリンクレバー20は、リンク軸21によって絶縁モールドフレーム1に揺動自在に軸支されている。
The
One end of the
The lower end of the
As described above, the
連結ロッド12は、下方(図1)にラッパ状のばね座部12aを有し、このばね座部12aの上面と絶縁モールドフレーム1の支持板14との間には、圧縮コイルばねである開放ばね15が張架されている。
又、開放ばね15の上端は、支持板14の下面に可動電極棒5と同軸上に取り付けられた断面L形の環状リング14aで受け止め支持されており、開放ばね15が可動電極棒5に対して径方向に移動するのを防いで安定させている。この意味で、環状リング14aは、開放ばね15の可動電極棒5に対する径方向の移動を阻止する手段であり、環状リングの代わりに凹部あるいは凸部を設けたり、可動電極ガイド2aの外周部を開放ばね15の内周に当接させるようにしたりして同等の横ずれ防止機能をもたせることができる。
The connecting rod 12 has a trumpet-shaped spring seat 12a on the lower side (FIG. 1), and an opening that is a compression coil spring is provided between the upper surface of the spring seat 12a and the
The upper end of the release spring 15 is received and supported by an annular ring 14 a having an L-shaped cross section attached coaxially to the
開放ばね15は、上記のごとく一端が環状リング14aを介し固定側である絶縁モールドフレーム1の支持板14に当接しており、他端が可動電極棒5と連結した連結ロッド12のばね座部12aに当接しているので、絶縁モールドフレーム1と可動電極棒5との間に設けられていると言うことができ、又開放ばね15が支持板14を介して筺体の一部である絶縁モールドフレーム1に設けられていると言うこともできる。
又、開放ばね15は、その一端を支持板14ではなく、他の適当な固定部材(例えば、絶縁筺体)を介して、あるいは絶縁モールドフレーム1により直接支持することもできる。なお、ばね座部12aは、連結ロッド12がナット13で固定されているので可動電極棒5に対して固定状態にあり移動しない。
更に又、開放ばね15は、開極動作時に可動電極5aを固定電極4aに対して引出し、図1及び図2(b)の開極位置に保持(開極保持)するためのもので、可動電極棒5の外周に嵌められた圧縮コイルばねである。
As described above, one end of the open spring 15 is in contact with the
Further, one end of the open spring 15 can be directly supported not by the
Furthermore, the opening spring 15 is for pulling the movable electrode 5a with respect to the fixed electrode 4a during the opening operation and holding it at the opening position shown in FIGS. 1 and 2B (opening holding). It is a compression coil spring fitted on the outer periphery of the
連結ロッド12のラッパ状ばね座部12aの下面凹所と絶縁ロッド17の段部間、すなわち可動電極棒5とリンクレバー20の一端部間には、接圧ばね18が張架されている。
この接圧ばね18は、固定電極4aと可動電極5aとの間に接触圧力を与える圧縮コイルばねであり、開放ばね15と接圧ばね18とは、巻回径を異にする圧縮ばねで構成され、開放ばね15が接圧ばね18の外側を取り囲むよう可動電極棒5の延長軸の同一線上に配置され全体として軸長の短縮が図られている。
A contact pressure spring 18 is stretched between the recess on the lower surface of the trumpet spring seat 12 a of the connecting rod 12 and the stepped portion of the
The contact pressure spring 18 is a compression coil spring that applies contact pressure between the fixed electrode 4a and the movable electrode 5a. The release spring 15 and the contact pressure spring 18 are composed of compression springs having different winding diameters. The open spring 15 is arranged on the same line as the extension shaft of the
開放ばね15及び接圧ばね18は、図3に示すように開放ばね15が可動電極5aに与えるばね作用力の最終点(図示B点)が、接圧ばね18が可動電極5aに与えるばね作用力の最初(図示C点)よりも大きいように設定してあり、図示の例では、開放ばね15及び接圧ばね18のばね定数がこの関係を満たすように設定されている。 As shown in FIG. 3, the open spring 15 and the contact pressure spring 18 have a spring action that the open pressure 15 applies to the movable electrode 5a. It is set to be larger than the initial force (point C in the figure), and in the example shown, the spring constants of the open spring 15 and the contact pressure spring 18 are set so as to satisfy this relationship.
次に、図1〜図3によって開極状態から閉極状態への動作について説明する。
図1、図2(b)の開極状態においては、連結ロッド12が開放ばね15によって押し下げられ、更に絶縁ロッド17が接圧ばね18によって押し下げられ、更にこの絶縁ロッド17を介して支軸21bによって連結されたリンクレバー20がリンク23、操作機構22を押し上げて図示の位置に保持され、可動電極5aは開極状態の位置にある。
このとき、開放ばね15及び接圧ばね18は、共に初期圧縮状態(初荷重)であり、いずれもそれらの最大伸張状態にある。
Next, the operation from the open state to the closed state will be described with reference to FIGS.
1 and FIG. 2B, the connecting rod 12 is pushed down by the opening spring 15, the
At this time, both the open spring 15 and the contact pressure spring 18 are in an initial compressed state (initial load), and both are in their maximum stretched state.
なお、閉極動作時には、操作機構22からの駆動操作力が、リンク23を介して加えられリンクレバー20がリンク軸21を中心に時計方向に回動し、絶縁ロッド17が図示では上方向へ押し上げられる。
絶縁ロッド17に伝えられた力は、接圧ばね18、連結ロッド12を介して可動電極棒5に伝達され可動電極棒5は上方へ移動する。
その際、開放ばね15は、支持板14との間で圧縮され図3のE点に達すると接圧ばね18の初荷重Cと等しくなり開放ばね15と共に接圧ばね18も圧縮がはじまる。
During the closing operation, a driving operation force from the operation mechanism 22 is applied via the link 23, the
The force transmitted to the insulating
At that time, when the release spring 15 is compressed between the
更に図3のB点に達すると、可動電極5aが固定電極4aと接触し接点タッチ状態となる。
接点タッチ以降は、可動電極棒5、ばね座部12aがそれ以上、上方に移動することがなく、したがって開放ばね15もそれ以上圧縮されることがない。
Further, when the point B in FIG. 3 is reached, the movable electrode 5a comes into contact with the fixed electrode 4a to be in a contact touch state.
After the contact touch, the
リンクレバー20は、その後も更に操作機構22により時計方向に回動させられて絶縁ロッド17を押し上げるので、接圧ばね15のみが更に押し上げられ圧縮される。そして、閉極状態になった時点で両電極4a、5a間に図3に示したD点の接圧力が与えられて閉極動作が完了し図2(a)に示した閉極状態となる。
そして、適正な接圧力(ワイプ寸法)に達したところで操作機構22からの駆動操作力を停止し、操作機構22内の図示しないラッチ機構により閉極完了位置を保持する。
After that, the
When the proper contact pressure (wipe size) is reached, the driving operation force from the operation mechanism 22 is stopped, and the closing completion position is held by a latch mechanism (not shown) in the operation mechanism 22.
次に、閉極状態から開極状態への動作について説明する。
閉極状態から開極状態への動作においては、先程と逆の動作となり、図示しない操作機構22のラッチ機構を外すことにより、圧縮された接圧ばね18によって絶縁ロッド17が下方向へ押し下げられる。
図3のB点を通過すると接圧ばね18のばね力は、開放ばね15の終荷重と等しくなるため、直列に配置された開放ばね15も放勢がはじまり、連結ロッド12と可動電極棒5が共に下へ動き始めるため両電極4a、5aの開状態への動作がはじまる。
やがてE点に達すると接圧ばね18は初荷重位置となり図1に示す連結ロッド12と絶縁ロッド17がナット16にて接触し一体となって更に図示の下方向へ下がり続け、固定電極4aと、可動電極5a間が更に離れて開極動作が完了する。
Next, the operation from the closed state to the open state will be described.
In the operation from the closed state to the open state, the operation is the reverse of the previous operation, and the insulating
When passing through point B in FIG. 3, the spring force of the contact pressure spring 18 becomes equal to the final load of the open spring 15, so that the open spring 15 arranged in series also begins to be released, and the connecting rod 12 and the
When the point E is reached, the contact pressure spring 18 reaches the initial load position, and the connecting rod 12 and the insulating
閉極動作の初期時、絶縁ロッド17は、接圧ばね18によって図示の下方向に押し下げられ、まず絶縁ロッド17の上部に取り付けられたナット16の下面が内室下面12eに当接(衝突)し、以降は、絶縁ロッド17と連結ロッド12は一体となって図示下方向へ動作することで開極状態に達する。
At the initial stage of the closing operation, the insulating
図3のE点において、絶縁ロッド17が連結ロッド12の内室12cで衝突する時が、開閉工程の中で発生する衝撃力が最大となるポイントであり、開閉装置を長寿命化(多回数の開閉寿命)とする上でネックとなり、例えば、絶縁ロッド17や連結ロッド12などを大型化し強度を上げる必要があった。
When the insulating
しかし、この実施の形態1によれば、絶縁ロッド17と連結ロッド12が衝突する際には、その衝突前に動き始めた絶縁ロッド17は速度V1で、B点から動き出した連結ロッド12はV2の速度であるため、衝突時には双方の差、すなわちV1からV2の速度を差し引いた相対速度となる。このため衝突時に発生する衝撃力は従来例でのばね荷重の設定にくらべた速度比に応じた分だけ軽減でき、絶縁ロッド17と連結ロッド12を大型化し強度向上しなくとも長寿命化が可能となる。
例えば、衝突時の絶縁ロッド17の速度V1=2m/s、連結ロッド12の速度V2=1m/sであれば、この実施の形態1の構造では、連結ロッド12に対して絶縁ロッド17が衝突する際には、衝突速度V=V1−V2=2m/s−1m/s=1m/sの速度で衝突することになるが、従来のように(図3のような開放ばねと接圧ばね荷重の関係としない場合)は、衝突直前速度は同じくV1=2m/sの場合、連結ロッド12はまだ動きだしていないのでV2=0m/sであるため、衝突速度V=V1−V2=2m/s−0m/s=2m/sの速度で衝突することになる。この速度に応じた衝撃力が絶縁ロッド17と連結ロッド12に加わることになる。
However, according to the first embodiment, when the insulating
For example, if the velocity V1 of the insulating
なお,ここではリンクレバー20を絶縁モールドフレーム1で支持する形態で説明したが、図4で示すように絶縁モールドフレーム30と共に筐体を構成する台車フレーム31にリンクレバー20を支持するようにしても良い。
また、ここではリンクレバー20を用いて操作機構22の駆動力の方向を変える例で説明したが、これに限るものではなく、リンクレバー20を用いずに、操作機構22と真空バルブ2とを直線的に配置した上で、操作機構22が可動電極棒5の延長線上となるように配置して、操作機構22で可動電極棒5を直動するように接続しても良い。
更に、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
Here, the
Further, here, an example in which the direction of the driving force of the operation mechanism 22 is changed using the
Furthermore, in the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 絶縁モールドフレーム(筺体)
2 真空バルブ
2a 可動電極ガイド
3 真空容器
4 固定電極棒
4a 固定電極
5 可動電極棒
5a 可動電極
6 ボルト
7 上部端子
8 可動電極の外端部
9 可とう導体
10 下部端子
12 連結ロッド
12a 連結ロッドのラッパ状ばね座部
12b 貫通孔
12c 連結ロッド内室
12d 内室上面
12e 内室下面
13 ナット
14 支持板
14a 環状リング
15 開放ばね
16 ナット
17 絶縁ロッド
18 接圧ばね
20 リンクレバー
21 リンク軸
21a、21b 支軸
22 操作機構
23 リンク。
30 絶縁モールドフレーム
31 台車フレーム(筺体)。
1 Insulated mold frame (frame)
2 Vacuum valve 2a
30 Insulation mold frame 31 Bogie frame (frame).
従来の真空開閉装置における開放ばね装置は、接圧ばねに対して軸列配置し閉極時における接点タッチ以降の負荷を低減し操作機構の操作力を低減することにより小型化かつ安価に構成できる操作機構を備え開閉装置としている。又、開閉装置の長寿命化のために絶縁物の断面積を増すなどして発生応力を低減することで対応するため装置が大型化していた。 The open spring device in the conventional vacuum switchgear can be configured in a small size and at low cost by arranging a shaft array with respect to the contact pressure spring, reducing the load after touching the contact at the time of closing, and reducing the operating force of the operating mechanism. An opening / closing device is provided with an operating mechanism. Moreover, the corresponding order apparatus was large by reducing the stress generated by such increase the cross-sectional area of the insulator for the life of the opening and closing device.
従来の真空開閉装置(特許文献1)の開放ばねは、接圧ばねに対して串刺し状に軸列配置することを特徴としているが、開閉装置の可動部スペースとして、開放ばね長さと接圧ばね長さとを合わせた軸方向の空間スペースが必要となり、開閉装置を小型に構成する上での制約となっている。
又、開閉装置の長寿命化のために一般的に問題となることが多いのが、リンクレバーの一構成部分である絶縁ロッドの耐久性能である。これを解決するためには、絶縁ロッドの高強度化、又は絶縁ロッドに加わる外力を小さくするかのどちらかの方策が必要である。前者の強度を増すには、絶縁ロッドの断面積を増すことなどが考えられるが、大型化するため開閉装置を小型化する市場要求と相反することになり、小型化を実現しつつ耐久性能を向上するには、絶縁ロッドに加わる力そのものを低減するのが得策となる。しかし、絶縁ロッドに加わる力を低減するには一般的に、開閉速度を遅くするなどの策しかなく、これもまた電流開閉性能とのトレードオフとなるといった問題があった。
The open spring of the conventional vacuum switchgear (Patent Document 1) is characterized in that the shaft is arranged in a skewered manner with respect to the contact pressure spring. The open spring length and the contact pressure spring are used as the movable part space of the switchgear. A space in the axial direction combined with the length is required, which is a limitation in configuring the switchgear in a small size.
Moreover, the to be a common problem for the life of the open closing device often is a durability of the insulating rod which is an integral part of the link lever. In order to solve this, it is necessary to take measures to increase the strength of the insulating rod or to reduce the external force applied to the insulating rod. To increase the strength of the former, it is conceivable to increase the cross-sectional area of the insulating rod, but this is in contradiction to the market demand for downsizing the switchgear due to the increase in size. In order to improve, it is advantageous to reduce the force applied to the insulating rod itself. However, in order to reduce the force applied to the insulating rod, generally, there is only a measure such as slowing the opening / closing speed, which also has a problem of being a trade-off with the current opening / closing performance.
この発明の真空開閉装置は、可動電極棒の外端部側に設けられ、両電極の閉極時に両電極間に接触圧力を与える接圧ばねと、可動電極棒の外端部側に設けられ、両電極の開極時に放勢する開放ばねとを、巻回径を異にするばねで構成し、開放ばねが接圧ばねの外側を取り囲むよう可動電極棒の同一軸線上に配置したので、真空開閉装置そのものを小型化かつ安価に構成でき、開閉回数の長寿命化の要求にも充分に対応することができ開閉装置の長寿命化が図れる。 The vacuum switchgear according to the present invention is provided on the outer end side of the movable electrode bar, provided on the outer end side of the movable electrode bar, and provided on the outer end side of the movable electrode bar. Since the open springs that are released when both electrodes are opened are constituted by springs having different winding diameters, and the open springs are arranged on the same axis of the movable electrode bar so as to surround the outside of the contact pressure springs. The vacuum switchgear itself can be made small and inexpensive, and it can fully meet the demand for longer life of the number of times of opening and closing, and the life of the switchgear can be extended.
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