JP2018018591A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のケース内に発生するアークを抑制するための開閉器の構造は、開閉器が大型化するという問題があった。【解決手段】容器１１内に、互いに対向配置された２つの充電部１２１，１２２と両充電部１２１，１２２を開閉可能に接続する接続部１２３とを有する１又は２以上の線路開閉回路１２を収納してなる開閉器1は、線路開閉回路１２と容器１１の蓋体１１３(容器１１の側壁に相当）との間に少なくとも線路開閉回路１２に臨む面が加熱により炭化する性質を有する絶縁材からなる防壁部材１３が設けられている。線路開閉回路１２と容器１１の側壁との間に防壁部材１３を配設する構造であるので、アークの発生を好適に防止できる開閉器１の小型化が可能になる。【選択図】図３

Description

本発明は、電力系統に設置される開閉器に関するものである。

配電系統においては、例えば、地絡事故などにより配電線路に高圧が印加された場合、配電線路に設けられた開閉器のケース内部で充電部とケース側壁との間にアークが発生し、短絡事故になることがある。開閉器の短絡事故で、ケース側壁やブッシング付近にアークが集中すると、ケースに穴が開き、そこから内部の部品が飛散したり、落下したりして公衆災害に至る場合がある。

従来、開閉器内でのアークの発生部を制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、図６に示すように、気中絶縁の三相の開閉器５００において、各相の充電部導体５０１，５０２，５０３に、隣接する相の充電部導体側に延びる電極５０４，５０５，５０６を設ける構造が提案されている。

特許文献１に記載の方法は、各相の充電部導体５０１，５０２，５０３から隣接する相の充電部導体側に延ばした電極５０４，５０５，５０６の対向する電極同士の間に短絡時に発生するアークＦを集中させることにより、充電部導体５０１，５０２，５０３とケース５０７との間のアークの発生を防止し、そのアークによってケース５０７等が損壊することを防止するものである。

特許第３０１３７７０号公報

特許文献１に記載の方法は、開閉器のケース５０７内に３本の充電部導体５０１，５０２，５０３が横一列に並べて配置される構造において、各充電部導体５０１，５０２，５０３から隣接する充電部導体側に延びる電極５０４，５０５，５０６を取り付ける構成であるので、充電部導体間の耐電圧性能を満たし、かつ、地絡優先構造にするためには、充電部導体間の距離Ｄを大きくする必要がある。このため、ケース５０７の充電部導体５０１，５０２，５０３の配列方向の長さＬが長くなり、開閉器５００が大型化するという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、開閉器の大型化を招くことなく、充電部導体とケースとの間のアークの発生を効果的に防止することができる開閉器を提供すことを目的とする。

本発明に係る開閉器は、容器内に、互いに対向配置された２つの充電部と両充電部を開閉可能に接続する接続部とを有する１又は２以上の線路開閉回路を収納してなる開閉器において、線路開閉回路と容器の側壁との間に、少なくとも線路開閉回路に臨む面が加熱により炭化する性質を有する絶縁材からなる防壁部材が設けられていることを特徴とする開閉器である。

本発明に係る開閉器によれば、開閉器の短絡事故で容器内に発生するアークが防壁部材を介して隣接相との充電部間に集中し、アークの熱により容器が損傷するのを防止することができる。また、線路開閉回路と容器の側壁との隙間に板状の防壁部材を配置するので、容器の大型化を招くことがない。

上記の開閉器において、防壁部材は、ポリエステルガラスマット材で製作されるとよい。

上記の構成によれば、充電部と防壁部材との間に発生したアークの熱や熱風により防壁部材の表面が炭化してその絶縁抵抗が低下し、アークが防壁部材の表面に沿って隣接相の充電部と短絡させるので、容器の内壁にアークが集中するのを好適に防止することができる。

また、上記の開閉器において、防壁部材は、絶縁性を有する板部材の線路開閉回路に臨む面に、加熱により炭化する性質の膜又は層が形成されたものであるとよい。

上記の構成によれば、絶縁性の板部材の表面だけに加熱により炭化する性質の膜又は層を形成した防壁部材を用いるので、防壁部材の低廉化を図ることができる。

また、上記の開閉器において、容器内に３個の線路開閉回路が一列に並べて収納されており、防壁部材は、３個の線路開閉回路が容器の側壁に対して遮蔽されるように設けられているとよい。

上記の構成によれば、容器に収容された３個の線路開閉回路が防壁部材により容器の側壁から遮蔽されるので、充電部と容器の側壁との間にアークが発生するのを確実に防止することができる。

また、上記の開閉器において、３個の線路開閉回路の隣接する回路同士の間には絶縁板が設けられているとよい。

上記の構成によれば、３個の線路開閉回路の隣接する回路同士の間にも絶縁板を配置しているので、容器内に発生するアークを充電部と防壁部材との間に集中させることができる。

本発明に係る開閉器によれば、開閉器の短絡事故で容器内に発生するアークが防壁部材を介して隣接相との充電部間に集中し、アークの熱により容器が損傷するのを防止することができる。また、線路開閉回路と容器の側壁との隙間に板状の防壁部材を配置するので、容器の大型化を招くことがない。

本発明に係る開閉器の内部構造の一例を示す図であって、容器内を長手の容器側壁の方向に見た図 同開閉器の内部構造を示す図であって、容器内を底面側の方向を見た図 同開閉器の内部構造を示す図であって、容器内を短手の容器側壁の方向に見た図 同開閉器に用いられる防壁部材の構造を示す斜視図 同開閉器の短絡事故により容器内にアークが発生するときのイメージ図 従来の開閉器の内部構造を示す図

以下、本発明に係る開閉器の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、三相の配電線路上に配設される三相の開閉器の例について説明する。なお、実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明に係る開閉器１の内部構造の一例を示す図である。なお、図１〜図３では、開閉器１の容器の外形形状を横長直方体の形状に簡素化し、容器に収納されている基本的な線路開閉回路とその構造も簡素化して記載している。図１は、容器内を長手の容器側壁の方向に見た図であり、図２は、容器内を底面側の方向に見た図である。また、図３は、開閉器１の容器内を短手の容器側壁の方向を見た図である。

なお、図１では、作図の便宜上、後述する接続部１２３などの部材を省略し、図２では、作図の便宜上、後述する防壁部材１３を省略している。

開閉器１は、容器１１内に３個の線路開閉回路１２を収納した構成である。容器１１は、上面が開口した横長の直方体形状の本体１１１と、本体１１１の開口面を閉塞する蓋体１１２と、蓋体１１２を本体１１１に密閉させるための気密パッキン１１３とを有する。本体１１１は、開口部に段差が設けられ、開口端が内側に窪んでいる。気密パッキン１１３は、開口端の窪んだ部分の全周に装填されている。気密パッキン１１３には、例えば、ゴムなどの弾性部材が用いられている。気密パッキン１１３は、気密性を有するものであれば、任意の材料を用いることができる。

３個の線路開閉回路１２は、同一の構成要素を有しており、それぞれ互いに対向配置された２つの充電部１２１，１２２と両充電部１２１，１２２を開閉可能に接続する接続部１２３の構成要素を有している。

充電部１２１は、変電所が接続されている配電線路（以下、［電源側線路」という。）を容器１１内に引き込むための部材であり、充電部１２２は、負荷（需要家）が接続されている配電線路（以下、［負荷側線路」という。）を容器１１内に引き込むための部材である。充電部１２１（以下、「電源側充電部１２１」という。）は、容器１１と絶縁するための円筒状のブッシング１２４Ａに軸方向に貫通させて取り付けられており、本体１１１の長手方向に沿う容器側壁１１１Ａにブッシング１２４Ａを介して取り付けられている。また、充電部１２２（以下、「負荷側充電部１２２」という。）はブッシング１２４Ｂに軸方向に貫通させて取り付けられており、本体１１１の容器側壁１１１Ａに対向する容器側壁１１１Ｂであって、電源側充電部１２１に対向する位置にブッシング１２４Ｂを介して取り付けられている。

電源側充電部１２１と負荷側充電部１２２は、電源側充電部１２１のブッシング１２４Ａの先端から突出させた導体１２５Ａ（以下、電源側充電部導体１２５Ａ」という。）と負荷側充電部１２２のブッシング１２４Ｂの先端から突出させた導体１２５Ｂ（以下、負荷側充電部導体１２５Ｂ」という。）を所定の間隔を設けて向かい合わせるように容器１１に取り付けられている。３個の線路開閉回路１２の各電源側充電部１２１は、本体１１１の容器側壁１１１Ａに長手方向に一列に並べて取り付けられており、３個の線路開閉回路１２の各負荷側充電部１２２は、本体１１１の容器側壁１１１Ｂに長手方向に一列に並べて取り付けられている。

そして、各線路開閉回路１２の電源側導体１２５Ａと負荷側導体１２５Ｂとの間にそれぞれ接続部１２３が取り付けられている。３個の線路開閉回路１２に取り付けられている３個の接続部１２３の構造は、以下に説明するように同一である。

接続部１２３は、先端部が直角に屈曲したＬ字型の可動電極１２３１と、可動電極１２３１の先端部（係合部）１２３１ａを係合させる受け部が形成された固定電極１２３２と、可動電極１２３１を回動させて固定電極１２３２との接続／非接続（電源側線路と負荷側線路の線路の開閉）を行う開閉機構１２３３を有する。

可動電極１２３１は、基端部が電源側充電部導体１２５Ａに回動可能に取り付けられている。固定電極１２３２は、受け部を上側に向けて負荷側充電部導体１２５Ｂに固着されている。開閉機構１２３３は、互いに回動可能に連結された２つのリンク１２３３Ａ，１２３３Ｂを有し、一方のリンク１２３３Ａの基端部は、本体１１１内に長手方向と平行に配置された回転軸１２６に回転可能に取り付けられている。また、他方のリンク１２３３Ｂの先端部は、可動電極１２３１の中間部分に回動可能に取り付けられている。

本体１１１内の短手方向に沿う容器側壁１１１Ｃの側に３個の開閉機構１２３３を一体的に駆動するための駆動機構１２７が設けられている。駆動機構１２７は、駆動力を３個の開閉機構１２３３に伝達する機構である。駆動力には、作業者の手動操作による駆動力と遠隔操作により発生させる駆動力を含む。駆動機構１２７は、作業者が手動操作によって開閉器１の開閉動作を可能にするために、例えば、容器側壁１１１Ｃの外側に設けられた、作業者が開閉器１の開閉動作を手動で行うためのレバー１２８の回動動作を３個の開閉機構１２３３に伝達する機構を備える。レバー１２８は、予め決められた「開位置」と「閉位置」との間を回動するレバーである。

図示は省略しているが、駆動機構１２７は、作業者がレバー１２８を時計回りに「閉」の位置まで回動させる操作をすると、その回動に応じてリンク１２３３Ａが図３において、回転軸１２６を中心に反時計回りに回転する。リンク１２３３Ａの反時計回りの回転によりリンク１２３３Ｂが可動電極１２３１を押し下げ、可動電極１２３１が電源側充電部導体１２５Ａの連結点を中心に反時計回りに回動して可動電極１２３１の係合部１２３１ａが固定電極１２３２の受け部に係合した状態（開閉器１の閉状態）となる（図３の実線で示す状態）。

また、作業者がレバー１２８を反時計回りに「開」の位置まで回動させる操作をすると、その回動に応じてリンク１２３３Ａが図３において、回転軸１２６を中心に時計回りに回転する。リンク１２３３Ａの時計回りの回転によりリンク１２３３Ｂが可動電極１２３１を押し上げ、可動電極１２３１が電源側充電部導体１２５Ａの連結点を中心に時計回りに回動して可動電極１２３１の係合部１２３１ａが固定電極１２３２の受け部から離脱した状態（開閉器１の開状態）となる（図３の点線で示す状態）。

容器１１内には、３個の線路開閉回路１２と蓋体１１２との隙間に平板の防壁部材１３が取り付けられている。防壁部材１３は、絶縁材からなり、少なくとも３個の線路開閉回路１２に臨む面（以下、この面を「裏面」と称し、蓋体１１２に臨む面を「表面」という。）に加熱により炭化する特性を有する板部材で構成されている。なお、蓋体１１２が本体１１１の開口端を密閉するように固定された容器１１では、蓋体１１２と本体１１１の底面も容器１１の側壁を構成するものであり、３個の線路開閉回路１２は、上下左右の６つの側壁（接地面）によって囲まれた状態となっている。

防壁部材１３は、単一の樹脂板で構成されてもよく、裏面に加熱により炭化する性質の樹脂膜又は樹脂層が形成された絶縁板で構成されていてもよい。加熱により炭化する性質を有する素材として、例えば、ポリエステルガラスマット材を用いることができる。従って、防壁部材１３は、所定厚を有するポリエステルガラスマット板材で製作されている。防壁部材１３は、例えば、図４に示すように、ポリエステルガラスとは異なる所定厚の樹脂板１３１の裏面にポリエステルガラスマットの樹脂膜１３２又は樹脂層１３２を形成した板材で製作したものであってもよい。

容器１１の２つの容器側壁１１１Ａ，１１１Ｂの所定の位置には、防壁部材１３を支持するための４個の支持部１２９（図３参照）が内側に突出して取り付けられている。防壁部材１３は、容器側壁１１１Ａと容器側壁１１１Ｂに臨む両端部を４個の支持部１２９に、例えば、ボルト締めなどによりそれぞれ固着して容器１１内に取り付けられている。

次に、本発明に係る開閉器１に設けられた防壁部材１３の作用と効果について説明する。

図５は、開閉器１の短絡事故により容器１１内にアークが発生するときのイメージ図である。

開閉器１が正常に動作しているときには、３個の線路開閉回路１２と蓋体１１２との間に設けられた防壁部材１３が絶縁材として機能するので、３個の線路開閉回路１２と蓋体１１２との間の絶縁効果は、防壁部材１３がない場合よりも向上する。

開閉器１に短絡事故が発生すると、通常、電源側充電部導体１２５Ａ、負荷側充電部導体１２５Ｂ及び接続部１２２の高圧部分と容器１１の容器側壁１１１Ａ，１１１Ｂ及び蓋体１１２の低圧部分（接地部分）との間でアークが発生する。このアークの発生により容器１１内は高温になり、防壁部材１３の裏面が炭化し、その裏面の絶縁抵抗が低下する。これにより、アークＦは、図５に示すように、３個の電源側充電部導体１２５Ａ、可動電極１２３１及び負荷側充電部導体１２５Ｂと防壁部材１３の裏面との間に集中するようになる。

３個の電源側充電部導体１２５Ａと防壁部材１３の裏面との間にアークＦが集中することにより、アークＦが容器１１の容器側壁１１１Ａ，１１１Ｂや蓋体１１２に直接放電するのを防止することができる。従って、容器１１の容器側壁１１１Ａ，１１１Ｂや蓋体１１２にアークＦが放電することによって穴が開くなどの損傷が生じることを防止することができる。

本実施の形態に係る開閉器１は、従来技術のように、３個の電源側充電部導体１２５Ａから隣接する電源側充電部導体１２５Ａに向けてアーク放電用の導体を突出させる構成ではなく、３個の電源側充電部導体１２５Ａ、３個の負荷側充電部導体１２５Ｂ及び３個の接続部１２３と蓋体１１２との隙間に板状の防壁部材１３を配置するだけであるので、開閉器１の外形寸法（図５の長さＬと図２の幅Ｗを参照）に影響を与えることがない。

すなわち、既存の開閉器１を大型化することなく、アークＦによる損壊を効果的に防止することができる。逆に、開閉器１のサイズを既存の開閉器と同一にして、容器１１内の対向配置される３組の充電部１２１，１２２の配列間隔Ｄ（図５の間隔Ｄ参照）を広くすることにより、従来よりも隣接する充電部１２１，１２２の組同士の絶縁効果を向上させることができ、耐サージ電圧に対する信頼性を向上することができる。

また、アークＦは、防壁部材１３の表面と蓋体１１２及び容器側壁１１１Ａ，１１１Ｂとの間（図５の空間ＳＡ参照）には発生しないので、容器１１の温度上昇が抑制され、例えば、容器１１の開口端に設けられた気密パッキン１１３が焼損することを防止することができる。

上記の実施の形態では、容器１１内の３個の線路開閉回路１２と蓋体１１２との間に平板の防壁部材１３を配置する構成としたが、３個の線路開閉回路１２と容器１１の底面との間にも平板の防壁部材１３を配置する構成にしてもよく、３個の線路開閉回路１２の隣接する線路開閉回路１２同士の間に絶縁部材を追加した構成にしてもよい。

また、防壁部材１３は、容器１１の容器側壁１１1Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ及び駆動機構１２７に対して３個の線路開閉回路１２を遮蔽するように配置されていればよく、その配置のための防壁部材１３の数、形状、配置位置及び容器１１内の取付構造は問わない。

上記の実施の形態では、三相の開閉器を例に説明したが、本発明が単相の開閉器に適用できることは言うまでもない。

１ 開閉器
１１ 容器
１１１ 本体
１１１Ａ，１１１Ｂ，１１１Ｃ 容器側壁
１１２ 蓋体
１１３ 気密パッキン
１２，１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ 線路開閉回路
１２１ 電源側充電部
１２２ 負荷側充電部
１２３ 接続部
１２３１ 可動電極
１２３１ａ 係合部
１２３２ 固定電極
１２３３ 開閉機構
１２３３Ａ，１２３３Ｂ リンク
１２４Ａ，１２４Ｂ ブッシング
１２５Ａ 電源側充電部導体
１２５Ｂ 負荷側充電部導体
１２６ 回転軸
１２７ 駆動機構
１２８ レバー
１２９ 支持部
１３ 防壁部材

Claims (5)

1. 容器内に、互いに対向配置された２つの充電部と両充電部を開閉可能に接続する接続部とを有する１又は２以上の線路開閉回路を収納してなる開閉器において、
   前記線路開閉回路と前記容器の側壁との間に、少なくとも前記線路開閉回路に臨む面が加熱により炭化する性質を有する絶縁材からなる防壁部材が設けられている、
   ことを特徴とする開閉器。
2. 前記防壁部材は、ポリエステルガラスマット材で製作されている、請求項１記載の開閉器。
3. 前記防壁部材は、絶縁性を有する板部材の前記線路開閉回路に臨む面に、加熱により炭化する性質の膜又は層が形成されたものである、請求項１に記載の開閉器。
4. 前記容器内に３個の線路開閉回路が一列に並べて収納されており、
   前記防壁部材は、前記３個の線路開閉回路が前記容器の側壁に対して遮蔽されるように設けられている、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の開閉器。
5. 前記３個の線路開閉回路の隣接する回路同士の間には絶縁板が設けられている、
   請求項４に記載の開閉器。

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