JP2017060244A

JP2017060244A - ガス絶縁開閉装置

Info

Publication number: JP2017060244A
Application number: JP2015181482A
Authority: JP
Inventors: 望長綱; Nozomi Nagatsuna
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-03-23

Abstract

【課題】ガス絶縁開閉装置の遮断器の操作力を低減する。【解決手段】絶縁ガスが充填された機器室７内に、真空遮断器８を収納したガス絶縁開閉装置１である。真空遮断器８を支持する固定側ケース１５と可動側ケース１７との間に絶縁筒２９を設ける。絶縁筒２９の一端は固定側ケース１５に気密に設け、絶縁筒２９の他端は可動側ケース１７に気密に設ける。絶縁筒２９の内周部の空間と可動側ケース１７の内周部の空間とを、機器室７に対して気密で連通した空間とする。絶縁筒２９の内周部の空間（並びに可動側ケース１７の内周部の空間及び真空遮断器８のベローズ２６内周部の空間）に低圧の絶縁ガスを充填し、その他の空間（機器室７内）に高圧の絶縁ガスを充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス絶縁開閉装置に関する。特に、キュービクル形ガス絶縁開閉装置（Ｃ−ＧＩＳ）に関する。

ガス絶縁開閉装置は、遮断器、断路器、避雷器、検電装置等を盤内に集約した保護装置である（例えば、特許文献１，２）。ガス絶縁開閉装置は、用途に応じて選択された受電ユニット、計器用変圧変流器（ＰＣＴ）ユニット、変圧器一次ユニット、及び母線区分ユニット等を配置して構成される。

図２に示すように、ガス絶縁開閉装置３６の受電ユニットは、筐体２の内部が隔壁３，４，５によって仕切られ、母線室６、機器室７が形成される。これら２つの空間には、六フッ化硫黄ガス、ドライエア、Ｎ₂ガス等の絶縁ガスが充填される。

母線室６には、母線１０が設けられる。一方、機器室７の一側面には、ガス絶縁開閉装置３６として受電するためのケーブルヘッド（ｃｈｄ）１１が設けられる。そして、母線１０は、接地開閉器付断路器（ＥＤＳ）３７、真空遮断器（ＶＣＢ）８、接地開閉器付断路器（ＥＤＳ）３８、及び主回路導体９を介してケーブルヘッド１１に接続される。なお、真空遮断器８の操作器３９は、機器室７外部の操作器室４０に収納され、接地開閉器付断路器３８の操作器（図示せず）は、機器室７外部の操作器室４１に収納される。

真空遮断器８は、固定側導体を兼用する固定側ケース４２と、可動側導体を兼用する可動側ケース４３との間に支持される。固定側ケース４２は、支持碍子４４により機器室７内部に支持され、接続導体４５を介して接地開閉器付断路器３７に接続される。可動側ケース４３は、支持碍子４６により機器室７内部に支持され、接続導体４７を介して接地開閉器付断路器３８に接続される。接地開閉器付断路器３８は、主回路導体９と離設可能な可動棒４８を有し、真空遮断器８と主回路導体９との開閉を行う。

主回路導体９は、支持碍子４９により機器室７内に支持され、ケーブルヘッド１１に接続される。主回路導体９には、線路接地開閉器（ＥＳ）１２及び避雷器（ＬＡ）１３が設けられる。

以上のように、ガス絶縁開閉装置３６では、真空遮断器８、接地開閉器付断路器３８等の機器が接地されるとともに、低圧絶縁ガスが封入された機器室７に一括収納されている。

このようなガス絶縁開閉装置３６では、絶縁性能を高めるために、機器室７内に充填する絶縁ガスの圧力を高めることが考えられる。

特開２０１３−０５５７３８号公報特開２００６−０６７７２１号公報

しかしながら、真空遮断器の周囲のガス圧力を上昇させると、真空遮断器のベローズ内外の圧力差が大きくなり、真空遮断器の操作力が大きくなることとなる。

そこで、特許文献１のガス絶縁開閉装置では、真空遮断器全体を高圧容器に収容し、真空遮断器を収容した高圧容器と他の高圧容器との封入ガス圧を可変としている。しかし、真空遮断器を収容した高圧容器の封入ガス圧によっては、絶縁距離を長くとる必要のある箇所が多くなり、全体として機器が大型化するおそれがある。また、真空遮断器を収容した高圧容器を挿通して、真空遮断器の固定側端子と接続される主回路と真空遮断器の可動側端子と接続される主回路とが設けられており、各主回路の挿通部に絶縁スペーサを設けることで機器が大型化するおそれがある。また、真空遮断器は、開閉動作時に振動するので、真空遮断器のベローズと連通する圧力容器内部を高圧容器外部（大気圧）に接続する絶縁配管が伸縮に弱い場合には、真空遮断器の振動により気密保持が困難となるおそれがある。

また、特許文献２のガス絶縁開閉装置では、上下２分割の圧力容器内に真空遮断器を収納することで、真空遮断器の周囲（すなわち、圧力容器内部）と、圧力容器外部の封入ガス圧とを異なる圧力にしている。しかし、真空遮断器を絶縁性の圧力容器で覆うと、機器の重量が重くなることとなる。また、圧力容器が分割可能であることや、圧力容器の側部を貫通して導体を圧力容器外部に引き出しており、圧力容器の気密保持が困難となるおそれがある。

上記事情に鑑み、本発明は、ガス絶縁開閉装置における遮断器の操作力の低減に貢献する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のガス絶縁開閉装置は、絶縁ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器に収納される遮断器と、前記遮断器の固定側端部に設けられ、当該遮断器の固定側リードと導通される固定側ケースと、前記遮断器の可動側端部に設けられ、当該遮断器の可動側リードと導通される可動側ケースと、前記遮断器を囲繞して設けられる絶縁筒と、を有し、前記絶縁筒の一端が前記固定側ケースに気密に設けられ、前記絶縁筒の他端が前記可動側ケースに気密に設けられ、前記絶縁筒の内周部の空間と、当該絶縁筒の内周部の空間と連通した前記可動側ケースの内周部の空間に、前記密閉容器内であって前記可動側ケースの外周部の空間に充填された絶縁ガスより圧力の低い絶縁ガスが充填されたことを特徴としている。

以上の発明によれば、ガス絶縁開閉装置において、遮断器の操作力を低減することができる。

本発明の実施形態にガス絶縁開閉装置の要部概略断面図である。従来技術に係るガス絶縁開閉装置の縦断面図である。

本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態の説明では、特定の望ましい実施形態を挙げて説明するが、本発明のガス絶縁開閉装置は、実施形態に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲で、適宜設計変更が可能であり、設計変更された形態も本発明の技術範囲に属する。また、実施形態の説明では、図２に示した従来技術に係るガス絶縁開閉装置３６と同様の構成については同じ符号を付し、異なる構成について詳細に説明する。

本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１は、図２に示した従来技術に係るガス絶縁開閉装置３６と同様に、筐体２の内部が隔壁３，４，５によって仕切られ、母線室６、機器室７が形成される。これら２つの空間には、六フッ化硫黄ガス、ドライエアまたはＮ₂ガス等の絶縁ガスが充填される。そして、母線室６に設けられた母線１０が、機器室７に設けられた真空遮断器８及び主回路導体９等を介してケーブルヘッド１１に接続される。また、主回路導体９には、線路接地開閉器１２及び避雷器１３が設けられる。

図１に本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１の要部概略図を示す。なお、図１のガス絶縁開閉装置１は、説明のために誇張されたものとなっており、図面上の寸法と実際の寸法とは必ずしも一致するものではない。

図１に示すように、ガス絶縁開閉装置１は、機器室７に真空遮断器８を収納して構成される。真空遮断器８は、支持碍子１４に支持された固定側ケース１５と、支持碍管１６に支持された可動側ケース１７との間に設けられる。

真空遮断器８は、真空容器１８内に固定電極１９と可動電極２０を離接可能に収納して構成される。また、真空容器１８内であって固定電極１９と可動電極２０との接触部を覆うように、主シールド２１が設けられる。主シールド２１は、固定電極１９と可動電極２０との間で発生するアークから真空容器１８を保護する。

固定電極１９には、固定側リード２２の一端が接続され、固定側リード２２の他端部は、真空容器１８の外部に延在し、固定側ケース１５に接続される。すなわち、固定側ケース１５は、真空遮断器８を支持するとともに、固定側リード２２の接続端子となる。

可動電極２０には、可動側リード２３の一端が接続される。可動側リード２３の他端部は、真空容器１８の外部に延在し、変換金具２４を介して絶縁操作棒２５の一端部に接続される。なお、可動側リード２３の真空容器１８の挿通部にはベローズ２６が設けられる。真空容器１８の端部と可動側リード２３との間にベローズ２６を設けることで、真空容器１８内の真空を保った状態で可動側リード２３が軸方向に移動可能となっている。また、ベローズ２６の内周部の空間は、可動側ケース１７の内周部の空間と連通している。

固定側ケース１５は、隔壁５の一部を構成する取付板２７に支持碍子１４を介して支持される。固定側ケース１５には、Ｏリング等のシール材２８ａを介して絶縁筒２９の一端が接続される。絶縁筒２９の他端は、シール材２８ｂを介して可動側ケース１７に接続される。また、固定側ケース１５には、シール材２８ｃを介して真空遮断器８が設けられ、真空遮断器８の固定側リード２２が接続される。すなわち、固定側ケース１５、絶縁筒２９及び可動側ケース１７で覆われた空間に真空遮断器８が設けられる。

絶縁筒２９は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等からなる筒状部材である。絶縁筒２９の内周部の空間は、可動側ケース１７の内周部及びベローズ２６の内周部と連通し、絶縁筒２９の外周部の空間（すなわち、機器室７内の空間）と気密となっている。つまり、図中斜線で示す部分が絶縁筒２９の外周部の空間に対して気密となっている空間である。絶縁筒２９の内周部の空間には、六フッ化硫黄ガス、ドライエアまたはＮ₂ガス等の絶縁ガスが充填される。絶縁筒２９の内周部の空間に充填される絶縁ガスの圧力を、機器室７内の空間であって絶縁筒２９の外周部の空間に充填される絶縁ガスの圧力より低い圧力とすることで、真空遮断器８のベローズ２６の座屈や損傷を防止し、真空遮断器８の開閉を行う操作力を低減することができる。

可動側ケース１７は、支持碍管１６を介して取付板２７に支持される。可動側ケース１７の内部には、真空遮断器８の可動側リード２３の端部と絶縁操作棒２５の端部とを接続する変換金具２４が設けられる。変換金具２４は、絶縁操作棒２５の軸方向の動作を可動側リード２３の軸方向の動作に変換する。また、可動側ケース１７の可動側リード２３挿通部には、リングコンタクト３０が設けられる。可動側リード２３がリングコンタクト３０と摺動することで、可動側リード２３が可動側ケース１７と導通した状態で軸方向に移動可能となっている。つまり、可動側ケース１７は、真空遮断器８を支持するとともに、可動側リード２３の接続端子となる。さらに、可動側ケース１７には、シール材２８ｄを介して蓋３１（同様に、シール材２８ｅを介して蓋３２）が設けられており、可動側ケース１７の内周部と可動側ケース１７の外周部（すなわち、機器室７内の空間）とが気密となっている。

絶縁操作棒２５は、支持碍管１６を挿通して設けられる。絶縁操作棒２５は、可動側リード２３を軸方向に移動させ、真空遮断器８の開閉動作を行う。絶縁操作棒２５の一端部は、可動側ケース１７内に延在し、変換金具２４を介して真空遮断器８の可動側リード２３に接続される。絶縁操作棒２５の他端部は、絶縁操作棒２５を動作させる操作レバー３３に接続される。操作レバー３３は、操作箱３４内に収納される。

操作箱３４は、取付板２７の支持碍子１４及び支持碍管１６が設けられた面と反対側の面に気密に設けられる。操作箱３４内の空間は、絶縁操作棒２５の挿通部（すなわち、取付板２７及び支持碍管１６の絶縁操作棒２５の挿通部）を介して可動側ケース１７の内周部の空間と連通している。したがって、支持碍管１６と可動側ケース１７との間にはシール材２８ｆが設けられ、支持碍管１６と可動側ケース１７との間が気密に接続されている。また、取付板２７と支持碍管１６との間にはシール材２８ｇが設けられ、取付板２７と支持碍管１６とが気密に接続されている。さらに、操作箱３４には、配管３５が設けられており、この配管３５から可動側ケース１７内の圧力の調節及び絶縁ガスの排気または封入が行われる。

［ガス絶縁開閉装置１の開閉動作］
ガス絶縁開閉装置１の開閉動作は、図示省略の操作器により操作レバー３３が絶縁操作棒２５を軸に沿って移動させることで行われる。

例えば、操作レバー３３が絶縁操作棒２５を可動側ケース１７に押し込む方向に移動させると、可動側リード２３が真空容器１８内に押し込まれ、固定電極１９と可動電極２０が接触した状態（すなわち、ガス絶縁開閉装置１が閉じた状態）となる。

また、操作レバー３３が絶縁操作棒２５を可動側ケース１７から引き抜く方向に移動させると、可動側リード２３が真空容器１８内から引き抜かれ、固定電極１９と可動電極２０が離れた状態（すなわち、ガス絶縁開閉装置１が開いた状態）となる。

以上のような、本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１によれば、機器室７のガス圧と可動側ケース１７の内周部の空間（すなわち、ベローズ２６の内周部の空間）のガス圧を個別に設定することができる。その結果、可動側ケース１７の内周部の空間に充填される絶縁ガスの圧力を低くして、真空遮断器８の遮断部にかかる圧力を低減することができ、真空遮断器８の操作力を低減することができる。

また、本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１は、真空遮断器８を囲繞する絶縁筒２９を固定側ケース１５及び可動側ケース１７と気密に接続することで、低圧の絶縁ガスが充填される空間を、絶縁筒２９と真空遮断器８との隙間、可動側ケース１７内部、支持碍管１６内等のごく限られたスペースとすることができる。また、絶縁筒２９は、固定側ケース１５と可動側ケース１７との間の絶縁と支持を兼ねる構造のため、特許文献１のように、スペーサなどの支持物を別途設ける必要がない。したがって、機器を大型化することなく真空遮断器８の操作力を低減することができる。

つまり、図２に示すような従来技術に係るガス絶縁開閉装置３６では、可動側ケース４３が、接地開閉器付断路器３８や避雷器１３とともに機器室７に収納されているため、絶縁性能を上昇させるために機器室７のガス圧を増加させると、真空遮断器８のベローズ２６内外の差圧が大きくなり、真空遮断器８を開閉操作する際の操作エネルギーがガス圧の増加分だけ必要となる。これに対して、本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉装置１は、可動側ケース１７（及び絶縁筒２９）の内外のガス区分を行うことで、ベローズ２６の内周部の空間と連通する空間に低圧の絶縁ガスを充填して真空遮断器８の操作力の低減を図り、その他の空間には高圧の絶縁ガスを充填して絶縁性能を向上させることができる。その結果、可動側ケース１７の外周部の空間に充填される絶縁ガスの充填圧力を高めて機器を小型化することができる。また、ドライエア等の地球温暖化対策に対応した絶縁ガスを用いた場合の絶縁性能の低下をガス圧を上昇させることで補い、機器の大型化を抑制することができる。

また、絶縁筒２９が固定側ケース１５と可動側ケース１７との間に支持されているため、真空遮断器８の開閉動作に伴い真空遮断器８が振動したとしても、絶縁筒２９内外（すなわち、可動側ケース１７内外）の気密を確保することができる。また、真空遮断器８の可動側リード２３の摺動部を気密にする必要がないので、可動側ケース１７内外の気密性がより確保される。

また、操作箱３４に設けられた配管３５で絶縁ガスのガス圧力の調節を行うことで、特許文献１のような絶縁配管を使用する必要がなく、機器の信頼性が向上する。

また、取付板２７に操作箱３４と真空遮断器８を固定して真空遮断器ユニットを構成することで、ユニット毎にガス処理や移動が可能となり、ガス絶縁開閉装置１の組立利便性が向上する。

１，３６…ガス絶縁開閉装置
２…筐体、３，４，５…隔壁、６…母線室、７…機器室（密閉容器）
８…真空遮断器（遮断器）、９…主回路導体、１０…母線
１１…ケーブルヘッド、１２…線路接地開閉器、１３…避雷器
１４…支持碍子、１５…固定側ケース、１６…支持碍管（支持筒）
１７…可動側ケース、１８…真空容器、１９…固定電極
２０…可動電極、２１…主シールド、２２…固定側リード
２３…可動側リード、２４…変換金具、２５…絶縁操作棒
２６…ベローズ、２７…取付板、２８ａ〜２８ｇ…シール材
２９…絶縁筒、３０…リングコンタクト、３３…操作レバー
３４…操作箱、３５…配管

Claims

絶縁ガスが充填された密閉容器と、
前記密閉容器に収納される遮断器と、
前記遮断器の固定側端部に設けられ、当該遮断器の固定側リードと導通される固定側ケースと、
前記遮断器の可動側端部に設けられ、当該遮断器の可動側リードと導通される可動側ケースと、
前記遮断器を囲繞して設けられる絶縁筒と、を有し、
前記絶縁筒の一端が前記固定側ケースに気密に設けられ、
前記絶縁筒の他端が前記可動側ケースに気密に設けられ、
前記絶縁筒の内周部の空間と、当該絶縁筒の内周部の空間と連通した前記可動側ケースの内周部の空間に、前記密閉容器内であって前記可動側ケースの外周部の空間に充填された絶縁ガスより圧力の低い絶縁ガスが充填された
ことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
前記密閉容器内に、前記可動側ケースを支持する支持筒が設けられ、
当該支持筒に、前記遮断器を開閉させる絶縁操作棒が挿設された
ことを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
前記支持筒を介して前記可動側ケースの内周部の空間と連通する操作箱が設けられ、
前記操作箱に前記絶縁操作棒を動作させる操作レバーが収納され、
前記操作箱に、前記可動側ケース内の圧力を調節するための配管が設けられた
ことを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁開閉装置。
前記固定側ケース及び前記可動側ケースは、取付板の一面に支持され、
前記操作箱は、前記取付板の他の面に設けられた
ことを特徴とする請求項３に記載のガス絶縁開閉装置。