JP2016173960A

JP2016173960A - 接地開閉器付断路器及びスイッチギヤ

Info

Publication number: JP2016173960A
Application number: JP2015054148A
Authority: JP
Inventors: 隆光羽江; Takamitsu Hanee; 土屋　賢治; Kenji Tsuchiya; 賢治土屋; 雅詞澤田; Masashi Sawada; 邦彦富安; Kunihiko Tomiyasu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-09-29

Abstract

【課題】
本発明は、接地開閉器付断路器とその操作機構に関するもので、コンパクトでかつ組立作業性が容易な操作機構を提供することを目的とする。
【解決手段】
上記課題を解決するために、絶縁ねじ８と、回転止めを施された主接点可動部５を内部に有した複数の筐体１を有し、モータ３０、張力調整機構付きチェーン２７およびスプロケット２６により前記複数の筐体１それぞれの絶縁ねじ８とそれに直結した回転軸２１、２２、２３を回転させることで複数の筐体１の主接点可動部５を駆動するとともに、モータ３０に直結されるモータ回転軸２０に係合するスプロケット２５、あるいはモータ回転軸２５の一部にトルク制限機能を持たせ、モータ回転軸より距離的に最も離れた筐体の回転軸２３に主接点可動部５の位置検出機構４３を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、接地開閉器付断路器及びスイッチギヤに関するものである。

従来の接地開閉器付断路器の例として、特許文献１に記載されたものがある。該特許文献１に記載された断路器の操作機構は、主にモータ、チェーン、歯車およびレバーより構成される。モータの回転力は、チェーンを介して歯車へ伝達される。歯車の中心軸には、レバーが固定されており、このレバーが回転することにより、レバーに接続された気中絶縁操作ロッドを介して気中可動電極を駆動する。気中可動電極は直線状に移動し、投入、断路、接地状態の３つの状態をとる。歯車は、その回転面が気中可動電極の可動方向と平行な面内にある。また、歯車の中心軸に固定されたレバーは、気中可動電極のストロークを確保するために必要な長さを備えている。

特開２０１１−２４３５１５号公報

気中可動電極の投入状態から断路状態までと、断路状態から接地状態までのストロークは、耐電圧性能に対する要求を満たすように十分大きくとる必要がある。このとき、特許文献１に示した操作機構では、歯車の中心軸に固定されたレバーを長くしてストロークを確保しなければならず、そのレバーの可動範囲のために空間が必要となるため、機器が大型化するという問題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決可能な接地開閉器付断路器及びスイッチギヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、絶縁ねじと、回転止めを施された主接点可動部を内部に有した複数の筐体を有し、モータ、張力調整機構付きチェーンおよびスプロケットにより前記複数の筐体それぞれの絶縁ねじとそれに直結した回転軸を回転させることで複数の筐体の主接点可動部を駆動するとともに、モータに直結されるモータ回転軸に係合するスプロケット、あるいはモータ回転軸の一部にトルク制限機能を持たせ、モータ回転軸より距離的に最も離れた筐体の回転軸に主接点可動部の位置検出機構を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、モータと回転軸にて主接点可動部を駆動するため、レバーが必要なく、レバー駆動のためのスペースも不要であるため、機器をコンパクト化できる。

実施例１に係る接地開閉器付断路器の構成図である。実施例１に係るスプロケット付近の拡大図である。実施例１に係る接地開閉器付断路器の図１中矢印Ａの方向より見た構成図である。実施例２に係る接地開閉器付断路器の構成図である。実施例３に係るスイッチギヤの構成図である。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容を下記具体的態様に限定しない。発明自体は、下記実施例以外にも種々の形態に変形させることが可能である。

実施例１の接地開閉器付断路器とその操作機構は図１に示すように構成される。接地開閉器付断路器５０は、三相とも同一構造であるため、以下では一相分（Ｗ相分）について説明する。筺体１は、絶縁体製であり、金属ナット製の主接点可動部５、導体４、上部接触子３、下部接触子９、絶縁ねじ８を収納する。筺体１の内部は、乾燥空気やＳＦ６ガスで充填されていてもよく、その際は筺体底板２と筺体１との間はＯリング等により封止される。導体４と主接点可動部５との間には、図示しないが、接触抵抗を低減するために、例えば、ばね接触子が挿入される。上部接触子３、および下部接触子９には、例えば、チューリップコンタクタを用いる。また、下部接触子９は電気的に接地されている。

絶縁ねじ８は、絶縁体製のすべりねじであって、必要なリードを得るために多条ねじ構造となっており、主接点可動部５の中心部を貫通するように配置される。主接点可動部５は、絶縁ねじ８と対をなすナット構造となっており、ねじ部６が絶縁ねじと接触している。主接点可動部５には、例えばキー溝とキーよりなる回り止め部７が設けてある。絶縁ねじ８が回転する場合は、回り止め部７が主接点可動部５の回転を防止するので、その結果として主接点可動部５は上下方向に移動する。主接点可動部５が、上部接触子３と接触している場合は投入状態、上部接触子３とも下部接触子９とも接触していない場合は断路状態、下部接触子９と接触している場合は接地状態である。

絶縁ねじ８は、Ｗ相に関していえば、Ｗ相回転軸２３に接続されている。Ｗ相回転軸２３は、筺体底板２に固定された軸受１０によって支持される。Ｕ相回転軸２１とＷ相回転軸２２には２個、Ｗ相回転軸２３には1個のスプロケット２６がそれぞれ接続される。

モータ３０の駆動力を伝えるモータ回転軸２０には、トルク制限機能付きスプロケット２５が接続される。トルク制限機能付きスプロケット２５とスプロケット２６は、図１に示すようにチェーン２７にて係合される。このとき、各スプロケット間を係合する複数のチェーン２７はそれぞれ張力調整機構２８を有しているため、Ｕ相回転軸２１、Ｖ相回転軸２２、Ｗ相回転軸２３それぞれに中心軸ずれが生じたとしても、チェーン２７にたるみを持たせておいた状態でスプロケット２６と係合させ、そののちに張力調整機構により適切な張力を設定すれば、中心軸ずれは許容できるため問題はない。張力調整機構２８には、例えば、バネ力でチェーンを押圧することでチェーンの張力を適切に保持できるものを用いる。なお、張力調整機構は適宜必要な箇所のチェーンに設ける構成で構わない。また、トルク制限機能付き２５は、モータ回転軸２０と直結しているため、万が一、三相のいずれかにおいてかじりなどの不具合が生じた場合でも、三相全ての回転動作を安全に停止できる。なお、トルク制限機能はモータ回転軸の一部に設ける構成としても構わない。

スプロケットとチェーンを収容するケース２４は、軸受１０とは別に、各相回転軸を支持する軸受を有していてもよい。この場合は、スプロケット２６付近の拡大図である図２に示すように、ケース２４の上面に軸受２９をねじ締結にて取り付けるが、ケース２４上面に設ける軸受２９のためのねじ穴はばか穴構造（回転軸よりも穴を大きくする構造）とし、Ｗ相回転軸２３と軸受２９との軸合わせが可能な構造とする。軸受２９を設けると、チェーン２７などにより発生する横向き荷重に対するＵ相回転軸２３の強度が増す効果がある。軸受２９は、ケース２４の下面に取り付けてもよく、また、Ｖ相およびＷ相にも前記したものと同一構成の軸受を設けてもよい。

主接点可動部の位置検出機構４３は、すべりねじ４０、ピンを有するナット４１、リミットスイッチ４２より構成され、Ｗ相回転軸２３の回転に同期してナット４１が移動し、投入、断路、接地状態それぞれに対応する位置にてナット４１のピンがリミットスイッチ４２を作動させることで、主接点可動部５の位置を筐体１の外部にて検出することができる。このとき、主接点可動部の位置検出機構４３を、モータ回転軸２０から最も離れたＷ相に設けたことにより、万が一、Ｗ相以外のＵ相やＶ相のスプロケット２６やチェーン２７のいずれかの部位にて破損や不具合が生じたとしても、Ｗ相回転軸の回転停止と共にナット４１の移動が停止し、リミットスイッチが動作しなくなるため、三相のいずれかで異常が発生したことを確実に検出することができる。ナット４１のピンは、主接点可動部５の位置検出に使用する他にも、真空遮断部１２のリンク機構１７の一部と動作干渉するように取り付けることにより、真空遮断部１２が投入状態の場合に接地開閉器付断路器５０が断路状態とならないように機械的なインターロックを組むためにも使用することができる。

主接点可動部の位置検出機構４３は、実施例１のようにすべりねじ機構によりリミットスイッチを動作させるピンが直線状に移動するものの他に、Ｗ相回転軸２３に歯車を取り付け、該歯車と係合する別の歯車にピンを取り付けたものを用いてもよい。この場合は、ピンが回転運動するため、ある円周上の投入、断路、接地状態それぞれに対応する位置にリミットスイッチを配置すればよい。

モータ３０は、主接点可動部５の投入状態位置、断路状態位置および接地状態位置をそれぞれ保持するため、回転を停止する電磁ブレーキを備える（図示せず）。電磁ブレーキは、リミットスイッチ４２の信号４４をもとに制御される。

なお、図１の矢印Ａの方向より見た構成図は、図３のようになる。図３は、実施例１の接地開閉器付断路器５０が、スイッチギヤの一部として使用される場合について示している。このスイッチギヤでは、真空遮断部１２と接地開閉器付断路器５０が直列接続され、両者は導体４によって電気的に接続されている。また、例えば、真空遮断部１２の固定側導体１１は負荷側ケーブルに接続され、接地開閉器付断路器５０の上部接触子３が母線側ケーブルに接続される。真空遮断部１２の可動側導体１４は、ベローズ１３により真空遮断部１２内部の真空を保ったまま、上下方向に駆動され、遮断部接点を開閉する。可動部導体１４と導体４との間には、図示しないが、接触抵抗を低減するために、例えば、ばね接触子が挿入される。あるいは、導体４を用いずに、可とう性のあるフレキシブル導体にて可動部導体１４と主接点可動部５を接続してもよい。可動部導体１４は、絶縁ロッド１５、真空遮断部接点に接触圧力を与えるワイプばね１６、リンク機構１７を介して真空遮断部操作器１８に接続されている。

実施例１によれば、モータと回転軸にて主接点可動部を駆動するため、レバーが必要なく、レバー駆動のためのスペースも不要であるため、機器をコンパクト化できる。また、張力調整機構付きチェーンにて三相分の回転軸を連結するため、主接点可動部に軸ずれがある場合でも、張力調整機構によりチェーンの張りを変えることで、軸ずれを吸収することができる。また、トルク制限機能により、モータが過負荷運転状態となるのを防ぐことができ、チェーンやスプロケット、絶縁ねじといった動力伝達系を破損より保護することができる。また、主接点可動部の位置検出機構を、モータ回転軸から最も離れたＷ相に設けたことにより、万が一、Ｗ相以外のＵ相やＶ相のスプロケットやチェーンのいずれかの部位にて破損や不具合が生じたとしても、Ｗ相回転軸の回転停止と共にナットの移動が停止し、リミットスイッチが動作しなくなるため、三相のいずれかで異常が発生したことを確実に検出することができる。

実施例２の接地開閉器付断路器とその操作機構は図４に示すように構成される。実施例１と同一構成の部位に関しては、説明を省略する。実施例２では、モータ回転軸２０に接続したかさ歯車３１と、ハンドル軸３３に接続されたかさ歯車３２とを係合させる。ハンドル軸先端に接続されたハンドル３４を操作員が回すことにより、手動にて接地開閉器付断路器を開閉操作できる。また、ハンドル３４を回す際には、モータ３０の電磁ブレーキが解除されるように制御系４５を構築すれば、手動時の負荷力を軽減することができる。実施例２の方式は、モータ電源を喪失した場合の緊急手段として活用できる。

実施例３のスイッチギヤを図５に示す。実施例１及び実施例２と同一構成の部位に関しては、説明を省略する。実施例３のスイッチギヤは実施例１又は実施例２の操作機構を適用して構成された接地開閉器付断路器を備えたスイッチギヤである。例えば、スイッチギヤ５１は筐体内に配置された接地金属板によりそれぞれ区画された母線区画部５２、開閉器区画部５３、ケーブル区画部５４、及び制御区画部５５を備えており、実施例１又は実施例２のように構成された接地開閉器付断路器が開閉器区画部に適用されて構成されている。

実施例３によれば、モータと回転軸にて主接点可動部を駆動するため、レバーが必要なく、レバー駆動のためのスペースも不要であるため、機器をコンパクト化できる。また、張力調整機構付きチェーンにて三相分の回転軸を連結するため、主接点可動部に軸ずれがある場合でも、張力調整機構によりチェーンの張りを変えることで、軸ずれを吸収することができる。また、トルク制限機能により、モータが過負荷運転状態となるのを防ぐことができ、チェーンやスプロケット、絶縁ねじといった動力伝達系を破損より保護することができる。また、主接点可動部の位置検出機構を、モータ回転軸から最も離れたＷ相に設けたことにより、万が一、Ｗ相以外のＵ相やＶ相のスプロケットやチェーンのいずれかの部位にて破損や不具合が生じたとしても、Ｗ相回転軸の回転停止と共にナットの移動が停止し、リミットスイッチが動作しなくなるため、三相のいずれかで異常が発生したことを確実に検出することができる。また、モータ電源を喪失した場合であっても緊急手段として手動により装置の開閉ができる。

１…筺体
２…筺体底板
３…上部接触子
４…導体
５…主接点可動部
６…ねじ部
７…回り止め部
８…絶縁ねじ
９…下部接触子
１０…軸受
１１…固定側導体
１２…真空遮断部
１３…ベローズ
１４…可動側導体
１５…絶縁ロッド
１６…ワイプばね
１７…リンク機構
１８…真空遮断部操作器
２０…モータ回転軸
２１…Ｕ相回転軸
２２…Ｖ相回転軸
２３…Ｗ相回転軸
２４…ケース
２５…トルク制限機能付きスプロケット
２６…スプロケット
２７…チェーン
２８…張力調整機構
３０…モータ
３１…かさ歯車
３２…かさ歯車
３３…ハンドル軸
３４…ハンドル
４０…ねじ
４１…ピンを有するナット
４２…リミットスイッチ
４３…主接点可動部の位置検出機構
４４…信号
４５…制御系
５０…接地開閉器付断路器
５１…スイッチギヤ
５２…母線区画部
５３…開閉器区画部
５４…ケーブル区画部
５５…制御区画部

Claims

絶縁ねじと、回転止めを施された主接点可動部を内部に有した複数の筐体を有し、モータ、張力調整機構付きチェーンおよびスプロケットにより前記複数の筐体それぞれの絶縁ねじとそれに直結した回転軸を回転させることで複数の筐体の主接点可動部を駆動するとともに、モータに直結されるモータ回転軸に係合するスプロケット、あるいはモータ回転軸の一部にトルク制限機能を持たせ、モータ回転軸より距離的に最も離れた筐体の回転軸に主接点可動部の位置検出機構を設けたことを特徴とする接地開閉器付断路器。
絶縁ねじと、回転止めを施された金属ナット製の主接点可動部を有し、モータ、張力調整機構付きチェーンおよびスプロケットにより三相分それぞれの絶縁ねじとそれに直結した回転軸を回転させることで三相分の主接点可動部を駆動するとともに、モータに直結されるモータ回転軸に係合するスプロケット、あるいはモータ回転軸の一部にトルク制限機能を持たせ、モータ回転軸より距離的に最も離れた相の回転軸に主接点可動部の位置検出機構を設けたことを特徴とする接地開閉器付断路器。
請求項１又は２のいずれかに記載の接地開閉器付断路器であって、
前記絶縁ねじが多条ねじであることを特徴とする接地開閉器付断路器。
請求項１ないし３のいずれかに記載の接地開閉器付断路器であって、
前記絶縁ねじとそれに直結した回転軸は、前記チェーンおよび前記スプロケットを収納するケースの上面あるいは下面に設ける軸受にて支持されることを特徴とする接地開閉器付断路器。
請求項１ないし４のいずれかに記載の接地開閉器付断路器であって、
前記ケースの上面あるいは下面に設ける軸受が、位置調整可能であることを特徴とする接地開閉器付断路器。
請求項１ないし５のいずれかに記載の接地開閉器付断路器であって、
前記モータは電磁ブレーキを備え、前記主接点可動部の位置検出機構からの信号によって、前記モータの電磁ブレーキが制御されることを特徴とする接地開閉器付断路器。
真空遮断部と接地開閉器付断路器が電気的に直列に接続されるスイッチギヤであって、
請求項１ないし６のいずれかに記載の接地開閉器付断路器を用いたスイッチギヤ。