JP2018037194A - ブッシング、および開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉器のケース内で短絡事故が生じた場合でも、アーク熱によるブッシングの割れ、および破損を防止することができるブッシング、および開閉器を提供することを目的とする。【解決手段】ブッシング１０２は、その軸線に沿って本体ケース１０５の外側に配置されたブッシング主部１２０と、本体ケース１０５の内側に配置されたブッシング基部１２１から構成される。ブッシング基部１２１の開放端１３１側には電源機器と接続される内部導体１２３が挿通可能な挿通孔部１３０がブッシング主部１２０まで連通している。ブッシング基部１２１は、所定の内径の第１の筒部１３３と、この第１の筒部１３３の内形よりも所定に小さい内径の第２の筒部１３４が段差部１３５を介して軸方向に沿って連続して構成されている。また、ブッシング基部１２１の外周には耐熱性、および絶縁性のある合成樹脂材としてのシリコン材１３８が周設されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ブッシング、および開閉器に関する。詳しくは、開閉器のケース内で短絡事故が生じた場合でも、アーク熱によるブッシングの割れ、および破損を防止することができるブッシング、および開閉器に係るものである。

従来より、変電所から引き出される高圧の電力配電線は、市中に立てられた多数の電柱により網目状に張り巡らされ、需要家に電力を供給するようになっている。このような電柱には需要家の入り口に責任分界点用、または作業区間、事故区間を切り離す配電線路区分用の開閉器が随所に設置され、例えば異常発生時や電気機器類の点検、および修理作業時等に、この開閉器を操作して電流の流れを一時的に遮断するようになっている。

この開閉器は金属製のケースであり、本体ケースと、この本体ケースの開口部を閉塞する蓋ケースが、本体ケースに対して着脱可能に設けられている。また、開閉器内には、主に、電気的な接続、及び遮断を可能とする電路開閉機構、開閉器を制御する制御機器に電源を供給する変圧器、雷により生じる過渡的な異常高電圧を制御する避雷器等の電源機器が収納されている。

更に、ケースには、内部短絡事故に起因してケース内の内圧が上昇した際に、当該ケース内の内圧を外部に放出する放圧部が設けられている。この放圧部の具体的な構成としては、例えば特許文献１に記載されているような構成が知られている。

即ち、図４（ａ）に示すように、電源機器が収納された本体ケース２０５の前後両側面には、ボルト２２８が挿通可能な取付孔部２３９ａが形成された取付ブラケット２４０が固定されている。また、本体ケース２０５の開口部２０４を被覆する蓋ケース２０６の前後両側面には、本体ケース２０５の取付ブラケット２４０の取付孔部２３９ａに対応する取付孔部２３９ｂが形成された取付プレート２４１が固定されている。そして、本体ケース２０５と蓋ケース２０６は、これら取付ブラケット２４０と取付プレート２４１を当接した状態で、ボルト２２８、およびナット２２９により強固に固定されている。

この状態において、例えば、開閉器２０１の本体ケース２０５内に収納された電源機器の一部において短絡事故が発生すると、本体ケース２０５内の内圧が上昇する。この内圧が所定以上となると、本体ケース２０５、および蓋ケース２０６が変形し、本体ケース２０５と蓋ケース２０６の連結部の一部において隙間が生じ、この隙間を通じて内圧が上昇した本体ケース２０５内のアークガスが放出されるようになっている。

ところで、このような高電圧が印加される開閉器２０１においては、開閉器２０１の本体ケース２０５に導体を絶縁する磁器製碍子のブッシング２０２が取り付けられ、このブッシング２０２を通して開閉器２０１と図示しない外部回路を接続するように構成されている。

一般に、従来例に示すブッシング２０２は、図４（ｂ）に示すように、本体ケース２０５の側面に取り付けられたブッシング取付孔２１９を貫通し、本体ケース２０５の外側に配置されるブッシング主部２２０と、本体ケース２０５の内側に配置されるブッシング基部２２１とが一体構成されている。

特開平９−１８０５７１号公報

このブッシング基部は、本体ケース内に配置されているため、例えば本体ケース内に収納される電源機器の一部において短絡事故が発生すると、高温のアーク熱に曝されることになる。

ブッシング基部の一端には、本体ケース内に収納される電源機器と接続される内部導体が挿通可能である挿通孔部がブッシング主部まで連通するように形成されている。この挿通孔部の直径は、ブッシング基部からブッシング主部に至るまで一定であるため、例えば、ブッシング基部が高温のアーク熱に曝され、ブッシング基部の内周面に亀裂が発生すると、この亀裂がブッシング基部の内周面を通じて本体ケース外に配置されるブッシング主部の内周まで進展することがわかっている。

このようにブッシングに生じたひび割れによる破損は、例えば、短絡事故後の開閉器の改修工事時に過度な荷重がブッシングに加わると、ブッシング部の碍子の破片が剥がれるおそれを有している。特に、ブッシング主部は本体ケースの外側に配置されているため、剥がれた破片が地上に落下する危険性を有していた。

この点、特許文献１に開示の放圧構造においては、本体ケース内の圧力上昇にともなう本体ケースに収納される電源機器の飛散、および落下を防止することはできるが、ブッシングの破損に伴う事後的な危険性については何ら言及されていない。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、開閉器のケース内で短絡事故が生じた場合でも、アーク熱によるブッシングの割れ、および破損を防止することができるブッシング、および開閉器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のブッシングは、開閉器の本体ケースの内部に配置され、所定の内径の第１の筒部、および該第１の筒部と段差部を介して軸方向に沿って連設され前記第１の筒部の内径よりも所定に小さい内径の第２の筒部を有するブッシング基部と、前記本体ケースの外部に配置され、前記ブッシング基部に連設されるブッシング主部とを備える。

ここで、ブッシング基部が、第１の筒部と、この第１の筒部よりも所定に小さい内径の第２の筒部より構成され、これら第１の筒部と第２の筒部が段差部を介して連設されていることにより、ブッシング基部がアーク熱に曝されブッシング基部の内周面の軸方向に亀裂が発生しても、この段差部によりブッシング基部の軸方向の亀裂の進展を抑制することができる。したがって、ブッシング主部にまで亀裂が生じることがないため、開閉器の改修工事時にブッシング主部の碍子の破片が地上に落下するおそれもない。

また、ブッシング基部が本体ケースの内部に配置されるため、ブッシング基部が高温のアーク熱に曝されて亀裂が発生しても、亀裂から剥がれ落ちる破片は本体ケース内で受け止められるため、破片の地上への落下を防止することができる。

また、第１の筒部が所定の肉厚の薄肉部により構成され、第２の筒部が薄肉部の肉厚よりも所定に厚い厚肉部により構成されている場合には、第１の筒部と第２の筒部の強度差を所定に保ち、ブッシング基部の軸方向の亀裂の進展を抑制するとともに、ブッシング全体の軽量化を実現することができる。

また、ブッシング基部の第２の筒部とブッシング主部が連設されている場合には、ブッシング基部がアーク熱に曝され、ブッシング基部の開放端縁の内周面から軸方向に沿って亀裂が発生しても、この第１の筒部と第２の筒部により形成された段差部によりブッシング基部の軸方向の亀裂の進展を抑制することができる。

また、ブッシング基部の第１の筒部とブッシング主部が連設されている場合には、ブッシング基部がアーク熱に曝され、ブッシング基部の開放端縁の内周面から軸方向に沿って亀裂が発生しても、この第２の筒部と第１の筒部により形成された段差部によりブッシング基部の軸方向の亀裂の進展を抑制することができる。

また、ブッシング基部の最薄肉部と最厚肉部の厚さの比率が１：２から１：３の範囲である場合には、ブッシング基部の薄肉部と厚肉部の強度差を一定に保ち、ブッシング基部の軸方向の亀裂の進展をもっとも効率的に抑制することができる。

また、ブッシング基部の外周面に沿って合成樹脂が周設されている場合には、ブッシング基部の外周面の周囲方向に発生する亀裂を抑制することができる。

また、ブッシング基部の外周面に沿って周設される合成樹脂がシリコン材である場合には、高温のアーク熱に対する耐熱性、および難燃性を充分確保して、ブッシング基部の外周面の周囲方向に発生する亀裂を抑制することができる。

上記の目的を達成するために、本発明の開閉器は、ブッシング取付孔が形成され、内部に電気機器を収納する本体ケースと、前記ブッシング取付孔を貫通して前記本体ケース内に配置されるとともに、所定の内径の第１の筒部、および該第１の筒部と段差部を介して軸方向に連設され前記第１の筒部の内径よりも所定に小さい内径の第２の筒部を有するブッシング基部と、前記ブッシング基部の外周面に沿って周設されたシリコン材と、該ブッシング基部に連設するとともに前記本体ケースの外部に配置され、外部回路に接続されるブッシング主部とを備える。

ここで、ブッシング基部が、第１の筒部と、この第１の筒部よりも所定に小さい内径の第２の筒部より構成され、これら第１の筒部と第２の筒部が段差部を介して連設されていることにより、ブッシング基部がアーク熱に曝されブッシング基部の内周面の軸方向に亀裂が発生しても、この段差部によりブッシング基部の軸方向の亀裂の進展を抑制することができる。したがって、ブッシング主部にまで亀裂が生じることがないため、開閉器の改修工事時にブッシング主部の碍子の破片が地上に落下するおそれもない。

また、ブッシング基部が本体ケースの内部に配置されるため、ブッシング基部が高温のアーク熱に曝されて亀裂が発生しても、亀裂から剥がれ落ちる破片は本体ケース内で受け止められるため、破片の地上への落下を防止することができる。

また、ブッシング基部の外周面に沿ってシリコン材が周設されていることにより、高温のアーク熱によるブッシング基部の外周面の周囲方向に発生する亀裂を抑制することができる。

本発明に係るブッシング、および開閉器は、開閉器の本体ケース内で短絡事故が生じた場合でも、アーク熱によるブッシングの割れ、および破損を防止することができる。

本発明の実施形態に係る開閉器の斜視図である。 図１の縦断面図である。 ブッシングの要部拡大断面図である。 従来技術を示す図である。

以下、ブッシング、および開閉器に関する本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、各図においては、説明の便宜上、開閉器１０１を設置した状態において、底面から上面に向かう方向を上方向と定義し、上方向の反対方向を下方向と定義し、上方向、及び下方向により表される軸方向を鉛直方向と定義し、配電線に接続される電源側のブッシング１０２、および負荷側のブッシング１０２の電気的な接続方向を短手方向と定義し、電路開閉機構１０３の回転軸と平行な方向を長手方向と定義する。

まず、本発明を適用した実施形態に係る開閉器１０１の全体構成について、図１、および図２を用いて説明する。開閉器１０１は、例えば需要家の入り口に責任分界点用として電柱に設置される柱上開閉器であり、各種の電源機器を収納する金属製のケースを備えている。

ここで、必ずしも、開閉器１０１は柱上開閉器である必要はない。例えば、平常時の負荷電流を開閉でき、かつ電路の短絡状態における異常電流も投入できる開閉器であれば、どのような用途に使用される開閉器であってもよい。

開閉器１０１は、電柱に設置した状態において、下方向に向けて開口する開口部１０４を有する本体ケース１０５と、本体ケース１０５の開口部１０４を閉塞するように、本体ケース１０５に対して着脱可能な蓋ケース１０６から構成されている。

ここで、必ずしも、蓋ケース１０６は本体ケース１０５の下方向に向けて開口する開口部を閉塞する形式である必要はない。例えば、本体ケース１０５の上部が開口するタイプのものであり、蓋ケースが、この上部開口部を閉塞する形式のものであってもよい。なお、本発明においては便宜上、蓋ケース１０６が本体ケース１０５の下部開口部を閉塞するタイプのものについて説明する。

本体ケース１０５には、配電系統内の配電線に接続される電源側のブッシング１０２、および配電線に接続される負荷側のブッシング１０２がそれぞれ設けられている。この電源側のブッシング１０２と負荷側のブッシング１０２を通じて、配電線の電気的な接続、及び遮断は、可動接触部１０７と固定接触部１０８から構成される電路開閉機構１０３の入、切操作により制御される。

具体的には、可動接触部１０７は、負荷側端子１０９に回動可能に軸着して取り付けられており、操作ハンドル１１０で操作されるリンク装置１１１により回動するように構成されている。これにより、固定接触部１０８と可動接触部１０７の入、切操作が可能となる。即ち、固定接触部１０８と可動接触部１０７が接触（入操作）されることで、電源側のブッシング１０２と負荷側のブッシング１０２が電気的に接続される。一方で、固定接触部１０８と可動接触部１０７が開放（切操作）されることで、電源側のブッシング１０２と負荷側のブッシング１０２の電気的な接続が遮断される。

ここで、必ずしも、固定接触部１０８と可動接触部１０７の入、切操作は操作ハンドル１１０により手動で行われる必要はない。例えば、開閉器１０１内の電源機器について短絡等の異常を検出した際に、自動で固定接触部１０８と可動接触部１０７を開放するように構成されていてもよい。

本発明においては、前記のような固定接触部１０８、可動接触部１０７、およびリンク装置１１１を１組として、計３組設けられており、各組には上方向に向けて開口した有底のカバー１１２がそれらを覆うように取り付けられている。

ここで、必ずしも、開閉器１０１内に収納される固定接触部１０８、可動接触部１０７、およびリンク装置１１１は、これらを一組として、計３組が設けられている必要はない。例えば、４組以上、又は１〜２組が設けられていてもよい。

本体ケース１０５の負荷側のブッシング１０２が接続されている近傍には、過剰な電流が流れたことを検知する変流器１１３が設置されている。

蓋ケース１０６の内側には、開閉器を制御する制御機器に電源を供給する変圧器１１４が載置されている。この変圧器１１４は、公知の構造であり、例えば図示しない磁気回路を構成する鉄心と、電気回路を構成し、絶縁のために有機樹脂で周囲を被覆された電気巻線で構成されている。また、この変圧器１１４には、雷により生じる過渡的な異常高電圧から各種の電源機器を保護するための避雷器１１５が接続されている。

本体ケース１０５の開口部１０４の周縁には、内部短絡事故等に起因して本体ケース１０５内の内圧が上昇した際に、本体ケース１０５内の内圧を外部に放出する放圧部１１６が設けられている。この放圧部１１６の具体的な構成としては、蓋ケース１０６に形成されたパッキン溝１１７にパッキン１１８を挿入して本体ケース１０５を密閉嵌合する。この状態で本体ケース１０５内の電源機器において短絡事故が発生すると、アーク熱による爆圧により蓋ケース１０６が変形し、本体ケース１０５と蓋ケース１０６の嵌合部全周にわたって隙間が生じ、この隙間を通じて爆圧により生じたケース内空気が大気に放出されるように構成されている。

ここで、必ずしも、放圧部１１６の構成はパッキン１１８を介して本体ケース１０５を密閉嵌合する構成である必要はない。公知の放圧構造から適宜選択することが可能である。

電源側のブッシング１０２、および負荷側のブッシング１０２は、主に磁器等の絶縁材から構成されており、図３（ａ）に示すように、本体ケース１０５の側壁に形成されたブッシング取付孔１１９に貫通して取り付けられている。

各ブッシング１０２は、その軸線に沿ってブッシング主部１２０、およびブッシング基部１２１から構成されたブッシング本体１２２と、ブッシング本体１２２内を貫通した状態で設けられ、本体ケース１０５内の電源機器に接続される内部導体１２３とを有している。

ブッシング主部１２０は、本体ケース１０５の外側に配置され、一端に本体ケース１０５の外側面に当接するフランジ部１２４ａを有し、外周部が環状の凸部１２５と凹部１２６とが交互に連続して形成されている。また他端には内部導体１２３につながる端子金具１２７の基部が埋設されている。この端子金具１２７には外部回路に接続する際に用いるボルト１２８、およびナット１２９が取り付けられている。

ブッシング基部１２１は、ブッシング取付孔１１９に挿入して本体ケース１０５の内側に配置される。ブッシング基部１２１の一端には電源機器と接続される内部導体１２３が挿通可能な挿通孔部１３０が形成され、この挿通孔部１３０はブッシング主部１２０まで連通している。

ブッシング基部１２１に形成された挿通孔部１３０は、ブッシング基部１２１の一端である開放端１３１側からブッシング基部１２１の他端であるブッシング主部１２０との連設部１３２の軸方向に向かって、所定の内径の第１の筒部１３３と、この第１の筒部１３３の内形よりも所定に小さい内径の第２の筒部１３４が段差部１３５を介して連続して形成されている。

この第１の筒部１３３は、ブッシング基部１２１の開放端１３１側の外周に周設されたフランジ部１２４ｂと、このフランジ部１２４ｂと連設し、最薄肉部の肉厚が略１０ｍｍの薄肉部１３６から構成されている。また、第２の筒部１３４は、最厚肉部の肉厚が略２７ｍｍの厚肉部１３７から構成されている。

ここで、必ずしも、フランジ部１２４ｂを有している必要はない。ただし、フランジ部１２４ｂを有することにより、例えば、ブッシング主部１２０が高温のアーク熱に曝され、ブッシング主部の外周に亀裂が発生しても、この亀裂のブッシング主部の軸方向への進展を抑制することができる。

また、必ずしも、薄肉部１３６の最薄肉部、および厚肉部１３７の最厚肉部がそれぞれ略１０ｍｍ、および略２７ｍｍの数値に限定される必要はない。第１の筒部１３３と第２の筒部１３４が段差部１３５を境にして強度差を有していればよく、薄肉部１３６、および厚肉部１３７の厚さは適宜変更することが可能である。但し、発明者らが実験を繰り返した結果では、薄肉部１３６の最薄肉部と厚肉部１３７の最厚肉部の厚さの比率を１：２〜１：３とすることで第１の筒部１３３と第２の筒部１３４がもっともバランスのとれた強度差となり、ブッシング基部１２１の内周面に発生したひび割れが薄肉部１３６、および厚肉部１３７で効果的に吸収され、ブッシング主部１２０へのひび割れの進展を防止することができる。

また、必ずしも、第１の筒部１３３と第２の筒部１３４の配置は、ブッシング基部１２１の開放端１３１側からブッシング主部１２０の軸方向に向けて、薄肉部１３６から構成される第１の筒部１３３、厚肉部１３７から構成される第２の筒部１３４の順に配置されている必要はない。図３（ｂ）に示すように、ブッシング基部１２１の開放端１３１側からブッシング主部１２０の軸方向に向けて、厚肉部１３７から構成される第２の筒部１３４、薄肉部１３６から構成される第１の筒部１３３の順に配置されていてもよい。ただし、ブッシング１０２の製造工程においては、ブッシング基部１２１の開放端１３１側を切削する方が製造工程上は容易であるため、第１の筒部１３３がブッシング基部１２１の開放端１３１側に位置する方が好ましい。

ブッシング基部１２１の外周には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、その周方向に沿って合成樹脂としてのシリコン材１３８が周設されている。

ここで、必ずしも、ブッシング基部１２１の外周に合成樹脂材を周設する必要はない。ただし、合成樹脂材を周設することにより、ブッシング主部１２０がアーク熱に曝されても、ブッシング基部の外周は絶縁性を有する合成樹脂材で保護されるため、ブッシング基部１２１が直接アーク熱に曝されることが無く、碍子とアークの急激な温度差により生じる碍子割れ、ブッシング基部１２１の周方向の亀裂の発生を抑制することができる。

また、必ずしも、合成樹脂材はシリコン材１３８である必要はない。公知の合成樹脂材から適宜選択することができる。ただし、アーク熱の温度は数千度近い高温であるため、耐熱性、難燃性に優れるシリコン材１３８を採用することにより、絶縁性に加え、耐熱性も確保し、シリコン材は引張り強度にも優れるため、ブッシング基部１２１の周方向の亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

以上、本発明を適用した開閉器、及び開閉器の組立方法においては、短絡事故等の発生により上昇した開閉器内の内圧を確実に放圧するとともに、電源機器の外部への飛散を防止することができる。

１０１、２０１ 開閉器
１０２、２０２ ブッシング
１０３ 電路開閉機構
１０４、２０４ 開口部
１０５、２０５ 本体ケース
１０６、２０６ 蓋ケース
１０７ 可動接触部
１０８ 固定接触部
１０９ 負荷側端子
１１０ 操作ハンドル
１１１ リンク装置
１１２ カバー
１１３ 変流器
１１４ 変圧器
１１５ 避雷器
１１６ 放圧部
１１７ パッキン溝
１１８ パッキン
１１９、２１９ ブッシング取付孔
１２０、２２０ ブッシング主部
１２１、２２１ ブッシング基部
１２２ ブッシング本体
１２３ 内部導体
１２４ａ、１２４ｂ フランジ部
１２５ 凸部
１２６ 凹部
１２７ 端子金具
１２８、２２８ ボルト
１２９、２２９ ナット
１３０ 挿通孔部
１３１ 開放端
１３２ 連設部
１３３ 第１の筒部
１３４ 第２の筒部
１３５ 段差部
１３６ 薄肉部
１３７ 厚肉部
１３８ シリコン材
２３９ａ、２３９ｂ 取付孔部
２４０ 取付ブラケット
２４１ 取付プレート

Claims (8)

1. 開閉器の本体ケースの内部に配置され、所定の内径の第１の筒部、および該第１の筒部と段差部を介して軸方向に沿って連設され前記第１の筒部の内径よりも所定に小さい内径の第２の筒部を有するブッシング基部と、
   前記本体ケースの外部に配置され、前記ブッシング基部に連設されるブッシング主部と、を備える
   ブッシング。
2. 前記第１の筒部は所定の肉厚の薄肉部により構成され、
   前記第２の筒部は前記薄肉部の肉厚よりも所定に厚い厚肉部により構成される
   請求項１に記載のブッシング。
3. 前記ブッシング基部の前記第２の筒部と前記ブッシング主部が連設されている、
   請求項１または請求項２に記載のブッシング。
4. 前記ブッシング基部の前記第１の筒部と前記ブッシング主部が連設されている、
   請求項１または請求項２に記載のブッシング。
5. 前記薄肉部の最薄肉部と前記厚肉部の最厚肉部の厚さの比率が略１：２から略１：３の範囲である
   請求項３または請求項４に記載のブッシング。
6. 前記ブッシング基部の外周面に沿って合成樹脂材が周設されている
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載のブッシング。
7. 前記合成樹脂材はシリコン材である
   請求項６に記載のブッシング。
8. ブッシング取付孔が形成され、内部に電気機器を収納する本体ケースと、
   前記ブッシング取付孔を貫通して前記本体ケース内に配置されるとともに、所定の内径の第１の筒部、および該第１の筒部と段差部を介して軸方向に連設され前記第１の筒部の内径よりも所定に小さい内径の第２の筒部を有するブッシング基部と、
   前記ブッシング基部の外周面に沿って周設されたシリコン材と、
   該ブッシング基部に連設するとともに前記本体ケースの外部に配置され、外部回路に接続されるブッシング主部と、を備える
   開閉器。

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