JP2013131440A

JP2013131440A - 真空遮断器

Info

Publication number: JP2013131440A
Application number: JP2011281223A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sato; 聡佐藤; Hideki Watanabe; 英樹渡辺
Original assignee: Meiden T&D Corp
Current assignee: Meiden T&D Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: CN104011822B; CN104011822A; MY180437A; JP6094028B2; WO2013094493A1

Abstract

【課題】冷却特性向上、組立性及び強度向上を同時に達成しうる真空遮断器を提供する。
【解決手段】タンク３１内に真空バルブ４６を水平に配置し、真空バルブ４６を絶縁ケース５1内に収納し、絶縁ケース５１は、断面略コの字状の第一絶縁フレームと、第一絶縁フレームと対称形状の第二絶縁フレームの２つの絶縁フレーム５２から成り、２つの絶縁フレーム５２は間隔をあけて各々の断面略コの字状の開口部が対向して配置される真空遮断器において、絶縁フレーム５２の断面略コの字状の上下端部の辺５２ａ、５２ｃに可動側導体４４と固定側導体４８を通すための切欠き部５３、５４を設け、更に絶縁フレーム５２には可動側導体４４と固定側導体４８及びタンクフランジ３１ａを機械的に固定する取付リブ５５、取付端面６１及びタンク取付部５９をそれぞれ設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は真空遮断器に関し、特に真空バルブを絶縁ケース内に収納する真空遮断器に関する。

従来の真空遮断器における絶縁ケース（特許文献１）の構成を図８乃至図１０に示す。本特許文献には、図８に示すように、真空バルブ１４を２つの絶縁フレーム１１ａ、１１ｂで上下に挟み込む形で収容した絶縁ケース１３が開示されている。真空バルブ１４に接続される可動電極ロッド２７は絶縁ロッド１９を介して図示しない駆動装置に接続されている。この絶縁ロッド１９と可動電極ロッド２７間には図示しない可撓導体の一端が絶縁ケース外部に配置された導体に向けて接続されており、その周囲を導体カバー１８で覆っている。

また、図９に示すように、絶縁ケース１３は長手方向に直行する断面が略コの字形状の第１の絶縁フレーム１１ａ及びこれと同一形状の第２の絶縁フレーム１１ｂを間隔を開けて各々の開口側が対向するように配置させて構成されている。こうすることで、絶縁ケース１３に遮断器の単極部に働く電磁力に対する機械的強度を持たせている。また、特許文献１の他の実施例には、図１０に示すように、通電時の発熱により熱くなったガスを対流させ、冷却性能向上を図るために各々の絶縁フレーム２４ａ、２４ｂに切欠き部２１を設けた構成が開示されている。なお、これらの絶縁ケース１３は３相分が平行に配置されている。

さらに特許文献２（図示せず）には、真空バルブの固定側端子部を支持する部材と、ほぼ平行に配置され真空バルブの両側の各相間の空間を絶縁する一対の絶縁バリヤ部材とを一体に注型または成型したモールドフレームが開示されている。この一対の絶縁バリヤ部材の両側を開放する形状とすることで、真空バルブの単極部に接続される導体等が、開放部のどちらからでも接続可能となり、導体を最短距離で接続して導体長を最短化する構成が記載されている。

ＷＯ２００９／１２５４６７特開２００８−２７７１３９

上記特許文献１のように、２つの絶縁フレームを真空バルブの上下に配置した構成においては、可動電極ロッドに一端を接続した導体の他端を絶縁ケースの外部に配置された回路に最短距離で接続するために絶縁ケースに導体が通る貫通孔や切欠き部を設ける必要が生じ、絶縁ケースの強度が弱くなる恐れがある。また、導体を絶縁フレームの間隙を通すように真空バルブから水平方向に引き回して、真空バルブの上下に配置される主回路に接続しようとすると、水平方向に３相分配置した絶縁フレーム間の距離を導体引き回しのために長くとらなければない上に、導体長も長くなることが懸念される。

また、可動電極ロッド側と固定電極ロッド側に切欠き部を設けた構成においては、フレームの機械的強度が落ちる恐れがあると共に、切欠き部が局部的であるため、ガスの対流がスムーズに起こりづらく、十分な冷却効果が得られない懸念がある。

更に特許文献２においては、モールドフレームが絶縁物で一体に注形した１つの部材から成るため、真空バルブの全体をモールドフレーム内部に収納した状態で真空バルブの固定を行うため組立性が悪くなる懸念がある。また、大容量の真空遮断器に適用する場合にはモールドフレームの強度補強についても考慮した構造とする必要が生じる。

上記課題を解決するために、本発明に係る真空遮断器は、絶縁性ガスが密閉されたタンク内に真空バルブを水平に配置し、前記真空バルブの可動側端子と固定側端子を各々可動側導体と固定側導体に接続し、前記真空バルブを絶縁ケースに収納し、前記絶縁ケースは、断面略コの字状の第一絶縁フレームと、前記第一絶縁フレームと対称形状の第二絶縁フレームの２つの絶縁フレームから成り、前記２つの絶縁フレームは間隔をあけて各々の断面略コの字状の開口部が対向して配置される真空遮断器において、前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の上下端部の一方又は両方の辺に前記可動側導体と前記固定側導体を通すための切欠き部を設け、更に前記２つの絶縁フレームには、前記可動側導体をボルトにより機械的に固定するための取付リブと、前記固定側導体をボルトにより機械的に固定するための取付端面と、更に前記絶縁フレームを前記タンクにボルトにより機械的に固定するためのタンク取付部をそれぞれ設けたことを特徴とする。

また前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の上下端部の辺の全周に渡って補強リブが形成されたことを特徴とする。

さらに、前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の中央の辺には透孔部を設けたことを特徴とする。

水平配置の真空バルブを、対称形状で半割り状の２つの絶縁フレームで左右から覆い、更に真空バルブの上下及び絶縁フレームの内周と真空バルブの外周の間にも隙間がある構成としたため、真空バルブの下方に熱源が配置された場合や、可動側導体、固定側導体、真空バルブ等で発熱しても、熱せられた絶縁性ガスが２つの絶縁フレーム内を上方に流れることで自然対流が生じやすくなり、冷却性が向上する。

また、絶縁フレームの断面略コの字状の上下端部の２辺に切欠き部を設けたので、可動側及び固定側導体を、真空バルブの上下に配置される主回路に最短距離で接続できる。また絶縁フレームに可動側導体を機械的に固定する取付リブと、固定側導体を機械的に固定する取付端面と、更に絶縁フレームをタンクに機械的に固定するためのタンク取付部をそれぞれ設けたことで、各導体とタンクを絶縁フレームと一体構造としたため、絶縁フレームに切欠き部を有していても機械的強度を維持することができる。

また、予め組み立てられた状態の可動側導体、固定側導体、真空バルブに対し、２つの絶縁フレームを真空バルブの左右からはめ込むように取り付けるため、取り付け位置の調整が容易となり組立性が向上する。

また、絶縁フレームの全周に補強リブを設けているため、絶縁フレームの機械的強度を更に向上させることができる。

また、絶縁フレームの断面略コの字状の中央の辺に透孔部を設けたことで、絶縁フレームの周囲で絶縁性ガスの対流がより生じやすくなり、冷却性能を更に向上することができる。

本発明に係る真空遮断器とこれを収納したガス絶縁開閉装置を示す側断面図である。図１の真空遮断器周辺の拡大図である。本発明に係る真空遮断器の外観斜視図である。絶縁ケースのみを断面し、真空バルブを仮想円で示した図２のＡ−Ａ断面矢視図である。絶縁ケースのみを断面し、絶縁ロッドを仮想円で示すと共に可動側導体及び取付リブを示した図２のＢ−Ｂ断面矢視図である。本発明に係る絶縁フレームの平面図である。本発明に係る絶縁フレームの側面図である従来の真空遮断器の側断面図である図８の絶縁フレームのみを示す斜視図である。図９の絶縁フレームの他の実施例を示す斜視図である。

本発明を実施した真空遮断器及びそれを用いたガス絶縁開閉装置につき、適宜図面を参照しながら説明する。図１において、ガス絶縁開閉装置３０はタンク３１を母線室３３と機器室３４に区分されており各々に絶縁性ガスが密封されている。

これより、タンク３１内の主回路構成を通電経路に沿って説明する。母線室３３側において、まず母線導体３５より印加された電流が導体３６を通り、接地機構付断路器３７の固定側コンタクト３７ａに流れる。さらに固定側コンタクト３７ａから接地機構付断路器３７のブレード３７ｂ（図中では電流「切」状態）とスペーサ上部導体３８を通り、三相スペーサ３９を貫通しているスペーサ導体４１に通電される。

機器室３４側において、電流はスペーサ導体４１から導体４２を流れ、真空遮断器４３の可動側導体４４、真空バルブ４６へと通電される。さらに固定側導体４８、変流器４９及びケーブルソケット５０へと接続される構成となっている。ここで、真空バルブ４６の両側面（紙面奥行き方向）は、後述する同一形状の２つの絶縁フレーム５２により覆われているが、構造説明の便宜上片側（紙面手前方向）の絶縁フレーム５２の図示を省略している。

次に本発明の要部である真空遮断器４３の構造について説明する。図２において、真空遮断器４３の遮断部である真空バルブ４６は、その内部に接離可能な固定側及び可動側の電極（図示せず）を有している。可動側電極に接続される可動側リード４５は、絶縁ロッド５６及びベローズ６４を介して図示しない駆動装置に機械的に接続されている。

また、可動側リード４５は習動可能なコンタクトが収納されている可動側導体４４に機械的、電気的に接続されている。可動側導体４４は後述する絶縁フレーム５２に設けられた取付リブ５５にボルト５７で固定されている。更に絶縁フレーム５２はタンク取付部５９を有しており、ボルト６０によってタンクフランジ３１ａに固定されている。

一方、図示しない固定側電極に接続される固定側リード４７には、固定側導体４８がボルト６３によって機械的、電気的に接続されている。更に固定側導体４８は絶縁フレーム５２の取付端面６１にボルト６２で固定されている。

真空バルブ４６は、図５に示すように、断面略コの字状で対称形状の２つの絶縁フレーム５２で構成される絶縁ケース５１内に収納されている。ここで、「断面略コの字状」とは、絶縁フレーム５２の上端の辺５２a、中央の辺５２ｂ、下端の辺５２ｃ及び補強リブ５２ｄよりなる形状を指す。また、図３に示すように２つの絶縁フレーム５２は、間隔をあけて各々の断面略コの字状の開口部が対向するように配置されている。即ち、真空バルブ４６の両側面を左右から半割りの絶縁フレーム５２で覆うような構成となっている。なお、絶縁フレーム５２は例えばエポキシ樹脂等で形成されている。

次に絶縁フレーム５２の詳細な構造につき説明する。２つの絶縁フレーム５２は対称形状となっているが、その基本形状は同じであるため、ここでは片方の絶縁フレームの構造のみ説明する。

図４に示すように絶縁フレーム５２の内周と真空バルブ４６の外周の間には、絶縁性ガスが対流するための隙間が設けられている。また辺５２ａ、５２ｃは円弧状に形成されると共に、絶縁フレーム５２の断面略コの字状の中央の辺５２ｂには透孔部６５を設けることで、絶縁フレーム５２と真空バルブ４６間のガス対流の更なる改善を図っている。

なお、本実施例においては辺５２ｂを直線上に形成している。こうすることで、水平方向に３相分配置される真空バルブ４６の相間距離の縮小を図っている。しかしながら辺５２ｂの形状はこれに限られず、例えば円弧状に形成しても良い。

図３及び図５に示すように、断面略コの字状の上端にある辺５２ａ及び下端にある辺５２ｃには、可動側導体４４を通すための切欠き部５３が形成されている。また本実施例においては、可動側導体４４は上端の辺５２ａに形成された切欠き部５３を通って主回路に接続されている。絶縁フレーム５２の略断面コの字状の下端の辺５２ｃにも切欠き部５３を設けておくことで、組立時における絶縁ロッド５６とベローズ６４及び可動リード４５の位置調整や、後述するように可動側導体４４と取付リブ５５のボルト５７による締結作業を容易に行うことができる。

絶縁フレーム５２の下端にある辺５２ｃには、固定側導体４８を通すための切欠き部５４が形成されている。なお、切欠き部のある絶縁フレーム５２の辺５２ａと辺５２ｃの全周において補強リブ５２ｄを形成している。

図５乃至図７に示すように絶縁フレーム５２には、可動側導体４４と絶縁フレーム５２を機械的に固定するための取付リブ５５が設けられている。更に、図３及び図６、７に示すように固定側導体４８と絶縁フレーム５２を機械的に固定するための取付端面６１と、絶縁フレーム５２をタンクフランジ３１ａに機械的に固定するためのタンク取付部５９が形成されている。こうすることで、絶縁フレーム５２が、可動側導体４４と固定側導体４８とタンクフランジ３１ａの３箇所において一体に固定される構造となっている。なお、可動側導体４４及び固定側導体４８は絶縁フレーム５２と機械的に強固に固定するため、剛性のある導体を用いる必要があり、本実施例においては板状の導体を用いている。

次に真空バルブ４６を図３に示すように絶縁ケース１１内に収容する際の組立手順について説明する。まず予め組み立てられた状態の可動側導体４４、固定側導体４８、真空バルブ４６に対し、図２に示すように２つの絶縁フレーム５２の片方を真空バルブ４６の左右いずれからはめ込むと共に、固定側導体４８と絶縁フレーム５２の取付端面６１を当接させる。そして、固定側導体４８と絶縁フレーム５２の取付端面６１を２本のボルト６２で絶縁フレーム５２の外側から締付けることで固定する。

一方、絶縁フレーム５２と可動側導体４４は、図２及び図５に示すように取付リブ５５側から可動側導体４４方向に２本のボルト５７を締付けることで固定する。この時、真空バルブ４６の左右片側の側面はまだ開放空間となっているため、容易にボルト５７の締結を行うことができる。

もう片方の絶縁フレーム５２も同様に、図２に示すように真空バルブ４６の左右のいずれかからはめ込むようにして固定側導体４８と当接させ、固定側導体４８と取付端面６１を絶縁フレーム５２の外側から２本のボルト６２により固定する。こうすることで、真空バルブ４６が図３に示すように、２つの絶縁フレーム５２よりなる絶縁ケース５１に覆われる状態となる。

図３及び図５に示すように、絶縁フレーム５２には切欠き部５３を設けているため、可動側導体４４ともう片方の絶縁フレーム５２の取付リブ５５は、この切欠き部５３より工具を挿入しボルト５７により締結することで固定を行う。またこの時、絶縁フレーム５２内のタンク取付部５９側の空間は、図２に示すタンクフランジ３１ａによって閉じられてはおらず開放されている。このため、絶縁フレーム５２のタンク取付部５９側から可動側導体４４と取付リブ５５をボルト５７により締結することも可能である。

固定側導体４４と取付リブ５５の固定が終わった後、最後に図２に示すように２つの絶縁フレーム５２のタンク取付部５９をタンクフランジ３１ａに計４本のボルト６０によって固定する。

このような手順により、図３に示すように１つの固定側導体４８と２つの絶縁フレーム５２の取付端面６１を計４本のボルト６２で固定する。また、図５に示すように１つの可動側導体４４と２つの絶縁フレーム５２の取付リブ５５を計４本のボルト５７で固定する。更に、図２に示すようにタンクフランジ３１ａと２つの絶縁フレーム５２のタンク取付部５９を計４本のボルト６０によって固定する。

このように、可動側導体４４と固定側導体４８とタンクフランジ３１ａの３箇所において、絶縁フレーム５２を機械的に一体に固定するため、絶縁フレーム５２の機械的強度が向上される。

上記のように本発明に係る真空遮断器は、水平配置の真空バルブ４６を、対称形状で半割り状の２つの絶縁フレーム５２で左右から覆い、真空バルブ４６の上下及び絶縁フレーム５２の内周と真空バルブ４６の外周の間に間隙がある構成としたため、真空バルブ４６の下方に熱源が配置された場合や、可動側導体４４、固定側導体４８、真空バルブ４６等で発熱しても、熱せられた絶縁性ガスが２つの絶縁フレーム５２内を上方に流れることで自然対流が生じやすくなり、冷却性が向上する。

また、絶縁フレーム５２の断面略コの字状の上下端部の２辺５２ａ、５２ｃにそれぞれ切り欠き部５３、５４を設けたので、可動側導体４４及び固定側導体４８を、真空バルブ４６の上下に配置される主回路に最短距離で接続できる。また絶縁フレーム５２に可動側導体４４を機械的に固定する取付リブ５５と、固定側導体４８を機械的に固定する取付端面６１と、更に絶縁フレーム５２をタンク３１に機械的に固定するためのタンク取付部５９をそれぞれ設けて、各導体とタンクを絶縁フレームと一体構造としたため、絶縁フレームに切欠き部を有していても機械的強度を維持することができる。

また、予め組み立てられた状態の可動側導体４４、固定側導体４８、真空バルブ４６に対し、２つの絶縁フレーム５２を真空バルブ４６の左右からはめ込むように取り付けるため、取り付け位置の調整が容易となり組立性が向上する。

また、切欠き部５３、５４がある絶縁フレーム５２の辺５２ａ、５２ｃの全周に補強リブ５２ｄを設けているため、絶縁フレーム５２の機械的強度を更に向上させることができる。

また、絶縁フレームの断面略コの字状の中央の辺５２ｂに透孔部６５を設けたことで、絶縁フレーム５２の周囲で絶縁性ガスの対流がより生じやすくなり、冷却性能を更に向上することができる。

以上述べたように本発明に係る真空遮断器は、冷却特性向上、組立性及び強度向上を同時に達成しうる構成となっている。

４３真空遮断器
４４可動側導体
４６真空バルブ
４８固定側導体
５１絶縁ケース
５２絶縁フレーム
５３、５４切欠部
５５取付リブ
５９タンク取付部
６１取付端面

Claims

絶縁性ガスが密閉されたタンク内に真空バルブを水平に配置し、前記真空バルブの可動側端子と固定側端子を各々可動側導体と固定側導体に接続し、前記真空バルブを絶縁ケースに収納し、前記絶縁ケースは、断面略コの字状の第一絶縁フレームと、前記第一絶縁フレームと対称形状の第二絶縁フレームの２つの絶縁フレームから成り、前記２つの絶縁フレームは間隔をあけて各々の断面略コの字状の開口部が対向して配置される真空遮断器において、
前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の上下端部の一方又は両方の辺に前記可動側導体と前記固定側導体を通すための切欠き部を設け、
更に前記２つの絶縁フレームには、
前記可動側導体をボルトにより機械的に固定するための取付リブと、
前記固定側導体をボルトにより機械的に固定するための取付端面と、
更に前記絶縁フレームを前記タンクにボルトにより機械的に固定するためのタンク取付部をそれぞれ設けたことを特徴とする真空遮断器。
前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の上下端部の辺の全周に渡って補強リブが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
前記２つの絶縁フレームの断面略コの字状の中央の辺に透孔部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空遮断器。