JP2017157453A - 分圧コンデンサ及び多点切り遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】分圧コンデンサ及び多点切り遮断器を小形化する。【解決手段】絶縁媒体が充填されたタンク（図示せず）内に収納される遮断部２と、遮断部２の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサ３と、を備える多点切り遮断器１である。分圧コンデンサ３は、遮断部２の直径よりも大きい直径を有する挿通部７が形成された筒状であり、この挿通部７に遮断部２が挿設される。分圧コンデンサ３は、固定電極側シールド４と中間シールド６との間及び可動電極側シールド５と中間シールド６との間に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、分圧コンデンサに関する。特に、多点切り遮断器の遮断部の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサに関する。

多点切り遮断器に設けられる遮断部の遮断接点には、極間の電圧分担率を平均化するために、遮断接点と並列に分圧コンデンサが設けられる（例えば、特許文献１の図１参照）。

分圧コンデンサを構成するコンデンサ素子は、円柱状であり、円柱状のコンデンサ素子をそれぞれねじ込み式で直列に接続して分圧コンデンサが構成される。そして、直列に接続された分圧コンデンサは、筒状の絶縁体で支持及び固定され、遮断接点と並列に設けられる。（例えば、特許文献２）。

特開２００７−１８８７３４号公報 特開２０１３−２４７１４４号公報

しかしながら、この筒状の絶縁体と分圧コンデンサのモールド部との界面に電気的三重点が形成されるおそれがある。電気的三重点が形成されると、電気的三重点において電界が集中して高電界を形成することとなる。つまり、電気的三重点の形成は、分圧コンデンサの耐電圧性能を低下させる要因となり、電界を緩和させるために機器全体が大形化するおそれがある。

また、分圧コンデンサは、遮断部の中心軸の周方向に沿って等間隔に配置されるが（例えば、特許文献２の図３参照）、各分圧コンデンサ間の空隙部の面積は分圧コンデンサが存在せず、この空間がコンデンサの静電容量の増加に寄与しないこととなる。分圧コンデンサの静電容量が不足すると、電圧分担のバランス悪化の要因となるので、静電容量を確保するためには、分圧コンデンサが大形化するおそれがある。

上記事情に鑑み、本発明は、分圧コンデンサ及び分圧コンデンサを備える多点切り遮断器の縮小化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分圧コンデンサの一態様は、遮断部の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサであって、前記分圧コンデンサは、前記遮断部が挿設される挿通部が形成された筒状のコンデンサが直列に接続されてなることを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の分圧コンデンサの他の態様は、上記分圧コンデンサにおいて、前記筒状のコンデンサの一方の電極は、当該電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極に形成された嵌合溝に嵌合する凸部を有し、前記筒状のコンデンサの他方の電極は、当該電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極に形成された凸部が嵌合される嵌合溝を有し、前記筒状のコンデンサの嵌合溝には、当該嵌合溝に嵌合された凸部を圧接する圧接部材が設けられたことを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の分圧コンデンサの他の態様は、上記分圧コンデンサにおいて、前記筒状のコンデンサの電極と、この電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極との接続面は平坦面であり、前記分圧コンデンサは、前記筒状のコンデンサが積重され、且つ当該積重された筒状のコンデンサが、前記筒状のコンデンサを当該筒状のコンデンサの積重方向に押圧する弾性部材に付勢された状態で、前記遮断部の遮断接点と並列に接続されることを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の多点切り遮断器は、上記分圧コンデンサが、遮断部の遮断接点と並列に設けられたことを特徴としている。

以上の発明によれば、分圧コンデンサ及び分圧コンデンサを備える多点切り遮断器の小形化に貢献することができる。

本発明の第１実施形態に係る多点切り遮断器の遮断部の部分断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係る分圧コンデンサの拡大断面図、（ｂ）同図のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る多点切り遮断器の遮断部の部分断面図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る分圧コンデンサの拡大断面図、（ｂ）同図のＢ−Ｂ断面図である。 コンデンサの接続部の拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る多点切り遮断器の遮断部の部分断面図である。 圧接ばねの概略を説明する説明図である。

本発明の実施形態に係る分圧コンデンサ及び多点切り遮断器について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る多点切り遮断器１の遮断部２の断面図である。図１（及び、図２乃至図４，図６）では、遮断部２の中心線より右半分を図示している。また、遮断部２は、従来と同じであるので簡略して記載されている。

多点切り遮断器１は、ＳＦ₆ガス、乾燥空気等の絶縁媒体が充填されたタンク（図示せず）内に収納される遮断部２と、遮断部２の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサ３と、を備える。

遮断部２は、例えば、真空インタラプタであり、真空容器内に図示省略の固定電極と可動電極とが離接可能に設けられる。タンク外に設けられた操作機構により可動電極を軸方向に移動させ、可動電極を固定電極から引き離すことで主回路の遮断が行われ、可動電極を固定電極に接触させることで主回路の投入が行われる。真空容器の固定電極が設けられる側の端部には固定電極側シールド４が設けられ、真空容器の可動電極が挿通される側の端部には可動電極側シールド５が設けられる。また、真空容器内であって、固定電極と可動電極の接点（すなわち、遮断接点）を覆うように中間シールド６が設けられる。中間シールド６は、遮断部２の外部径方向に延在した延在部６ａを有している。中間シールド６に分圧コンデンサ３の一端に設けられた電極（後に詳述する導体１１）が接続される。

分圧コンデンサ３は、遮断部２の固定電極及び可動電極の軸（すなわち、中心線）と同軸に設けられる筒状のコンデンサであり、固定電極側シールド４と中間シールド６との間及び可動電極側シールド５と中間シールド６との間に設けられる。つまり、分圧コンデンサ３は、遮断部２の直径よりも大きい直径を有する挿通部７が形成された筒状のコンデンサである。したがって、分圧コンデンサ３の挿通部７に遮断部２を設けた際、遮断部２と分圧コンデンサ３の内周部との間には空隙８が形成される。分圧コンデンサ３は、円筒状のコンデンサ９が直列に接続されて構成される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、コンデンサ９は、中央に孔が形成された円板状の誘電体１０（例えば、誘電率９００程度の誘電体）及びこの誘電体１０の両端部に設けられる円筒状の導体１１により構成される。そして、誘電体１０に形成された孔と導体１１に形成された孔とが連通するよう誘電体１０を導体１１で接続することでコンデンサ９が直列に接続され、直列に接続されたコンデンサ９は絶縁物であるモールド１２に埋設される。モールド１２からは、一対の導体１１が突出しており、一方の導体１１は固定電極側シールド４（または、可動電極側シールド５）に接続され、他方の導体１１は中間シールド６に接続される。

以上のような本発明の第１実施形態に係る分圧コンデンサ３及び多点切り遮断器１によれば、遮断部２の中間シールド６の両端に高い誘電率を有する誘電体１０を直列に接続した分圧コンデンサ３を配置することで、遮断部２全体が電圧分担される。その結果、中間シールド６の電位が固定電極側シールド４または可動電極側シールド５のいずれかの電位に傾き、電位が不均一になることが抑制される。

また、分圧コンデンサ３を遮断部２の周囲を覆う円筒状とすることで、従来のように小さな円柱状のコンデンサを遮断部２の円周方向に配置する場合と比較して、コンデンサ９の静電容量を大きくすることができる。その結果、分圧コンデンサ３の電位分担率が高くなる。また、小さな径寸法により静電容量を確保することができるので、分圧コンデンサ３の径方向の縮小化を図ることができる。

さらに、分圧コンデンサ３の形状を遮断部２を囲う円筒状とし、一体構造とした分圧コンデンサ３を固定電極側シールド４（または、可動電極側シールド５）と中間シールド６との間に設けることで、分圧コンデンサ３が遮断部２の径方向に動くことなく分圧コンデンサ３を支持することができる。その結果、分圧コンデンサ３の周囲に分圧コンデンサ３を支持するための構造（例えば、筒状の絶縁体）が不要となり、分圧コンデンサ３を径方向に一層縮小化できるだけでなく、従来の分圧コンデンサのように、分圧コンデンサを支持する筒状の絶縁体と分圧コンデンサとの間で形成される電気的三重点が形成されることがない。したがって、電界を緩和させるための構造が不要となり、分圧コンデンサ３（及び多点切り遮断器１）のさらなる小型化を実現することができる。

［第２実施形態］
図３に示すように、本発明の第２実施形態に係る多点切り遮断器１３は、遮断部２の遮断接点に並列に接続される分圧コンデンサ１４を、分離可能なコンデンサ１５を複数直列接続して構成したことが、第１実施形態に係る多点切り遮断器１と異なる。よって、第２実施形態の説明では、第１実施形態に係る多点切り遮断器１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なる構成について詳細に説明する。

多点切り遮断器１３は、ＳＦ₆ガス、乾燥空気等の絶縁媒体が充填されたタンク（図示せず）内に収納される遮断部２と、遮断部２の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサ１４と、を備える。

分圧コンデンサ１４は、遮断部２が挿通される挿通部１６が形成された筒状のコンデンサ１５が直列に接続されて構成される。挿通部１６の内径は、遮断部２の直径よりも大きく形成されており、挿通部１６に遮断部２を設けた際、遮断部２とコンデンサ１５の内周面（すなわち、分圧コンデンサ１４の内周面）との間には空隙１７が形成される。分圧コンデンサ１４は、固定電極側シールド４と中間シールド６との間及び可動電極側シールド５と中間シールド６との間に設けられる。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、コンデンサ１５は、中央に孔が形成された円板状の誘電体１８（例えば、誘電率９００程度の誘電体）と、誘電体１８を挟んだ状態で設けられる一対の電極１９，２０と、絶縁物であるモールド２１と、により構成される。電極１９と電極２０は円筒状の導体である。電極１９，２０は誘電体１８を挟んで設けられ、電極１９，２０が誘電体１８を挟持した状態でモールド２１に埋設される。電極１９，２０を誘電体１８に設ける際、電極１９，２０に形成された孔と誘電体１８に形成された孔が連通するように設けられる。すなわち、連通した孔をモールド２１で被覆することで、挿通部１６が形成される。そして、この挿通部１６が連通するようにコンデンサ１５が直列に接続され、分圧コンデンサ１４が構成される。

図５に示すように、電極１９の一端は誘電体１８に設けられ、電極１９の他端部はモールド２１から露出して設けられる。露出した電極１９の端部には、電極１９の周に沿って形成される円状の凹部１９ａが形成されており、この凹部１９ａには、後に詳述する他のコンデンサ１５の凸部２０ａが嵌装される。また、凹部１９ａの内壁面には、凹部１９ａに嵌装された凸部２０ａを圧接するコンタクトバンド２２が設けられる。

電極２０の一端は、誘電体１８に設けられ、電極２０の他端部はモールド２１から露出して設けられる。露出した電極２０の端面には、この端面から突出して凸部２０ａが設けられる。凸部２０ａは、他のコンデンサ１５の電極１９に形成された凹部１９ａに嵌装される突出部であり、凹部１９ａに対応した形状（例えば、円筒状）に形成される。

コンデンサ１５を直列に接続して分圧コンデンサ１４を構成する際には、コンデンサ１５の電極１９の凹部１９ａに、他のコンデンサ１５の電極２０の凸部２０ａが嵌合されて接続される。

以上のような本発明の第２実施形態に係る分圧コンデンサ１４及び多点切り遮断器１３によれば、第１実施形態に係る分圧コンデンサ３及び多点切り遮断器１と同様に、中間シールド６の電位が固定電極側シールド４または可動電極側シールド５のいずれかの電位に傾き、電位が不均一になることが抑制される。また、分圧コンデンサ１４を遮断部２の周囲を覆う円筒状とすることで、小さな径寸法により静電容量が確保され、分圧コンデンサ１４の径方向の縮小化を図ることができる。

また、円筒状のコンデンサ１５を直列に接続した分圧コンデンサ１４を、固定電極側シールド４（または、可動電極側シールド５）と中間シールド６との間に設けることで、分圧コンデンサ１４の周囲に分圧コンデンサ１４を支持する絶縁筒が不要となる。よって、第１実施形態の分圧コンデンサ３と同様に電気的三重点が形成されず、分圧コンデンサ１４（及び多点切り遮断器１３）のさらなる小型化を実現することができる。

また、遮断部２の大きさに応じてコンデンサ１５の数を選定することができるので、分圧コンデンサ１４の活用の幅が広がる。すなわち、遮断部２の定格電圧に応じて必要な数のコンデンサ１５を組み合わせて分圧コンデンサ１４を構成することができる。

また、コンデンサ１５を電極１９，２０の嵌め合いにより直列に接続することで、コンデンサ１５部のモールド２１の熱収縮によるサイズ変化に対応した分圧コンデンサ１４を構成することができる。つまり、コンデンサ１５のモールド２１部が熱によって伸縮した場合でも、電極１９，２０間の嵌合部で電極１９，２０間距離が調整される。この場合、電極１９の凹部１９ａに設けられたコンタクトバンド２２により、凹部１９ａに嵌装された電極２０の凸部２０ａが圧接されるので、電極１９，２０の接続が確保される。

［第３実施形態］
図６に示すように、本発明の第３実施形態に係る多点切り遮断器２３は、遮断部２の遮断接点に並列に接続される分圧コンデンサ２４を、分離可能なコンデンサ２５を複数直列接続して構成したことが、第１実施形態に係る多点切り遮断器１と異なる。よって、第３実施形態の説明では、第１実施形態に係る多点切り遮断器１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なる構成について詳細に説明する。

多点切り遮断器２３は、ＳＦ₆ガス、乾燥空気等の絶縁媒体が充填されたタンク（図示せず）内に収納される遮断部２と、遮断部２の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサ２４と、を備える。

分圧コンデンサ２４は、遮断部２が挿通される挿通部２６が形成された筒状のコンデンサ２５が直列に接続されて構成される。挿通部２６の内径は、遮断部２の直径よりも大きく形成されており、挿通部２６に遮断部２を設けた際、遮断部２とコンデンサ２５の内周面（すなわち、分圧コンデンサ２４の内周面）との間には空隙２７が形成される。分圧コンデンサ２４は、固定電極側シールド４と中間シールド６との間及び可動電極側シールド５と中間シールド６との間に設けられる。

固定電極側シールド４の分圧コンデンサ２４の接続部には、溝４ａが形成される。同様に、可動電極側シールド５の分圧コンデンサ２４の接続部には、溝５ａが形成される。この溝４ａ，５ａに圧接ばね２８が設けられる。例えば、図７に示すように、圧接ばね２８は、固定電極側シールド４の分圧コンデンサ２４の接続部に沿って形成された溝４ａ及び可動電極側シールド５の分圧コンデンサ２４の接続部に沿って形成された溝５ａにそれぞれ設けられ、積重されたコンデンサ２５をコンデンサ２５の積重方向に押圧する。

コンデンサ２５は、図６に示すように、中央に孔が形成された円板状の誘電体２９（例えば、誘電率９００程度の誘電体）と、誘電体２９を挟んだ状態で設けられる一対の電極３０，３１と、絶縁物であるモールド３２と、により構成される。電極３０と電極３１は円筒状の導体である。また、電極３０と電極３１との接続面は、凹凸の無い平坦面に形成されている。電極３０，３１は誘電体２９を挟んで設けられ、電極３０，３１が誘電体２９を挟持した状態でモールド３２に埋設される。電極３０，３１を誘電体２９に設ける際、電極３０，３１に形成された孔と誘電体２９に形成された孔が連通するように設けられる。すなわち、連通した孔をモールド３２で被覆することで、挿通部２６が形成される。そして、この挿通部２６が連通するようにコンデンサ２５が直列に接続され、分圧コンデンサ２４が構成される。

以上のような本発明の第３実施形態に係る分圧コンデンサ２４（及び多点切り遮断器２３）によれば、隣接するコンデンサ２５の電極３０と電極３１との接続面を平坦な面とし、この平坦な面同士を圧接して分圧コンデンサ２４（及び多点切り遮断器２３）を構成することができる。その結果、第２実施形態に係る分圧コンデンサ１４（及び多点切り遮断器１３）と同様の効果を有するとともに、さらに簡素で組立性が向上する。

また、圧接ばね２８により隣接するコンデンサ２５の電極３０と電極３１とが付勢された状態で、コンデンサ２５が固定電極側シールド４と中間シールド６との間（及び、可動電極側シールド５と中間シールド６との間）に設けられるので、コンデンサ２５の積層方向と垂直方向のずれが抑制されるだけでなく、コンデンサ２５のモールド３２部が熱によって伸縮した場合でも、隣接するコンデンサ２５間の電極３０と電極３１との接続が確保される。

なお、本発明の実施形態の説明では、本発明の好ましい態様を示して説明したが、本発明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において適宜設計変更が可能である。

例えば、本発明の分圧コンデンサは、特許文献１の図１に示されるような遮断部を２つ備える２点切りの遮断器をはじめとする多点切り遮断器の他、パッファ形ガス遮断器等の接点の外周に配される分圧コンデンサに適用することができる。

また、第２実施形態における凹部１９ａは、電極１９の周に沿って形成される円状の溝だけでなく、周に沿って複数の孔を形成する態様とすることもできる。この場合、電極２０に形成される凸部２０ａは、柱状に形成されることとなる。

また、分圧コンデンサ３，１４，２４は、固定電極側シールド４（または、可動電極側シールド５）と中間シールド６との間に設ける態様だけでなく、固定電極側シールド４と可動電極側シールド５との間に設ける態様であってもよい。

また、各実施形態に係る構成要素を組み合わせて分圧コンデンサ及び多点切り遮断器を構成することで、各実施形態に係る構成要素が奏する効果を部分的に得ることができる。

１，１３，２３…多点切り遮断器
２…遮断部
３，１４，２４…分圧コンデンサ
４…固定電極側シールド
４ａ，５ａ…溝
５…可動電極側シールド
６…中間シールド
６ａ…延在部
７，１６，２６…挿通部
８，１７，２７…空隙
９，１５，２５…コンデンサ
１０，１８，２９…誘電体
１１…導体
１２，２１，３２…モールド
１９，２０…電極
１９ａ…凹部（嵌合溝）
２０ａ…凸部
２２…コンタクトバンド（圧接部材）
２８…圧接ばね（弾性部材）
３０，３１…電極

Claims (4)

1. 遮断部の遮断接点と並列に接続される分圧コンデンサであって、
   前記分圧コンデンサは、前記遮断部が挿設される挿通部が形成された筒状のコンデンサが直列に接続されてなる
   ことを特徴とする分圧コンデンサ。
2. 前記筒状のコンデンサの一方の電極は、当該電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極に形成された嵌合溝に嵌合する凸部を有し、
   前記筒状のコンデンサの他方の電極は、当該電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極に形成された凸部が嵌合される嵌合溝を有し、
   前記筒状のコンデンサの嵌合溝には、当該嵌合溝に嵌合された凸部を圧接する圧接部材が設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の分圧コンデンサ。
3. 前記筒状のコンデンサの電極と、この電極に接続される他の筒状のコンデンサの電極との接続面は平坦面であり、
   前記分圧コンデンサは、前記筒状のコンデンサが積重され、且つ当該積重された筒状のコンデンサが、前記筒状のコンデンサを当該筒状のコンデンサの積重方向に押圧する弾性部材に付勢された状態で、前記遮断部の遮断接点と並列に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の分圧コンデンサ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分圧コンデンサが、遮断部の遮断接点と並列に設けられた
   ことを特徴とする多点切り遮断器。

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