JP3775010B2 - スイッチギヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は真空スイッチギヤに関し、特に遮断器,断路器,負荷開閉器,接地装置のいずれか1つ又は2以上を集合した新規なスイッチギヤの配置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
都市部の消費電力集中地域の増加する需要に対して、6KV供給での配電用変電所の立地困難,配電用配管の配置余裕無し及び6KV供給設備稼働率の高まり等により、配電電圧の昇圧、即ち6KVより回線当たりの容積が大きい22KV系統に積極的に負荷吸収を図ることが、効率的な電力供給設備形状につながる。このために22KV配電器材の5KV並みへのコンパクト化を図る必要がある。コンパクト化を図る受変電機器としては例えば特開平3−273804 号公報に記載されたSF6 ガス絶縁スイッチギヤが考えられる。このスイッチギヤは配電函に絶縁ガスを充填したユニット室及び母線室に遮断器、2個の断路器および接地開閉器を個別に製作して収納している。遮断器として真空遮断器を使用する場合、真空遮断器の操作器により可動電極が固定電極に対して上下に移動して、投入,遮断したり、或いは特開昭55−143727号公報に記載された真空遮断器は、主軸を支点して可動電極が左右に回動して固定電極に対して接離して、投入,遮断をしている。
【0003】
ガス絶縁スイッチギヤは、例えば電力会社からの電力を断路器とガス遮断器などで受電し、変圧器で負荷に最適な電圧に変え、負荷例えばモータなどに電力を供給している。受変電機器を保守・点検するには、ガス遮断器を切後、ガス遮断器と別個に設けた断路器を開放し、更に接地開閉器を接地することにより、電源側の残留電荷,誘導電流を接地に流し、かつ、電源からの再印加を防止して、作業者の安全を守っている。また、母線が充電されたまま接地開閉器を接地すると、事故につながるので、断路器と接地開閉器との間にはインターロックを設けている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
例えば特開平3−273804 号公報に記載されたSF6 ガス絶縁開閉装置は、配電函にSF6 ガスを充填したユニット室及び母線室にガス遮断器、2個の断路器および接地開閉器を個別に製作して収納している。遮断器として真空遮断器を使用する場合、操作器により真空容器内の可動電極が固定電極に対して上下に移動して、投入,遮断したり、或いは特開昭55−143727号公報に記載された真空遮断器は、主軸を支点して可動ブレードに相当する可動リード線及び真空容器内の可動電極が左右に回動して固定電極に対して接離して、投入,遮断している。
【0005】
しかしながら、これらの公報では真空容器内の可動電極が左右に回動して固定電極に対して接離するだけの記載であり、真空遮断器を小型化するための配慮に欠けてる。そこで、本発明者達は真空容器内の可動電極が固定電極と接地電極との間を回動して、投入位置,遮断位置,断路位置,接地位置を有する新規なスイッチギヤを提案した。これらの各位置を有する真空容器をどのようにすれば、真空容器を小型化出来るかと云う問題が生じた。
【0006】
本発明の目的は、電力損失及び発生熱を少なくして電流遮断性能を向上して真空接地容器を小型化したスイッチギヤを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載のスイッチギヤは、真空接地容器内に配置された接地電極及び固定電極に接離する可動電極と、該可動電極と一緒に動く電気的手段に接続された負荷側導体とを備え、前記接地電極と固定電極との中央に位置する可動電極の中心から固定電極側真空接地容器内の容積を接地電極側真空接地容器内の容積より広くなるように真空接地容器を構成すると共に、上記電気的手段に湾曲形状のフレキシブル導体を使用し、湾曲形状の突出部が接地電極側に向いていることにある。
【0008】
本発明の請求項2記載のスイッチギヤは、接地電極と固定電極との中央に位置する可動電極の中心から固定電極側及び接地電極側の真空接地容器内面までの距離をL1及びL2とすれば、L1>L2であることを特徴とする請求項1記載のスイッチギヤにある。
【0009】
本発明の請求項3記載のスイッチギヤは、主軸を支点として接地電極と固定電極とに接離する可動電極であることを特徴とする請求項1記載のスイッチギヤにある。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1ないし図5より説明する。図1の回路図は集合型スイッチギヤの全体を示し、図1の1回路分の回路スイッチギヤの構造に合わせた電気回路を示すと図2となり、又図1の1回路分の回路スイッチギヤの構造を示したのが図3,図4である。図5は回路スイッチギヤ各相間を母線で接続する中継端子板27である。
【0022】
多相例えば3個の3回路分スイッチギヤ1,2,3を接地Eされた真空接地容器4内に配置した。各3回路スイッチギヤ1,2,3は構成が同じなので、第2の回路スイッチギヤ2を説明し、他の回路スイッチギヤの説明を省略する。回路スイッチギヤ2は相スイッチギヤ2X,2Y,2Zの3相を集合したものである。各相スイッチギヤ2X,2Y,2Zは構成が同じなので、第1相の相スイッチギヤ2Xのみを説明し、他の相スイッチギヤ2Y,2Zの説明を省略する。
【0023】
相スイッチギヤ2Xは遮断機能、断路機能、接地機能及び母線を一体に集合したものである。即ち、相スイッチギヤ2Xは主として固定電極5と接地装置6との間を移動する可動電極7とから構成している。固定電極5は内部母線8に接続している。可動電極7は負荷側導体9に接続し、負荷側導体9は真空接地容器外に伸びるケーブルヘッド10に接続している。また可動電極7は後述する可動ブレードと機械的に連結し、図示していない操作機構部により駆動される可動ブレードの回動により上下方向或いは左右方向に回動する。可動電極7が固定電極5から接地装置6まで移動すると、図2の4位置に停止する。
【0024】
また回路スイッチギヤ1は可動電極7と接続した電源側ケーブル11によい系統電源12に電気的に接続している。
【0025】
即ち、可動電極7が回動するのに応じて、可動電極7が固定電極5に接触する投入位置Y1で通電し、投入位置Y1より下側に回動して遮断位置Y2で可動電極7が固定電極5と離れ電流を遮断する。更に下側に回動して断路位置Y3で可動電極7が固定電極5と離れ、雷などで絶縁破壊しないこと及び負荷導体側で作業員が感電しない絶縁距離を取る。更に下側に可動電極7が回動して接地位置Y4で可動電極7が接地装置6と接触する。尚、断路位置Y3を省略して遮断位置Y2から接地位置Y4に移動しても本発明の下記効果を損なうものではない。高絶縁体である真空中で、可動電極7が固定電極5から接地装置6に回動する間に一回の操作で連続的に4ポジションを行うことが出来るので、操作がしやすく使い勝手が良いばかりか、また可動電極7,固定電極5,接地装置6を一個所に集合体したので、上述の従来技術に比べてより小型化することができる。更に断路位置Y3を設けると、異電源突合せ例えば2つの系統電源を持つ2回線受電において、いずれか1回線の相スイッチギヤ2Xが投入位置Y1で運転中にあり、他回線の相スイッチギヤ2Yが断路位置Y3で待機中の時には、負荷側導体9に作業員が接触しても安全であるばかりか、また待機中から運転或いは運転中から待機に切り替える場合も連続して作業ができるので、作業スピードが速く、操作がしやすい。
【0026】
更に通電電流を変流器13で検出して、保護リレー14を動作させて、操作機構部(図示せず)をトリップさせることにより、系統の事故にも対応する。
【0027】
接地Eされた真空接地容器4は、ステレンス部材を使用し、その一部が球面又は曲面形状に形成し、真空接地容器4の機械的強度の増加を図ったり、真空接地容器壁の厚みを薄くして軽量化を図っている。真空接地容器4は配電盤16に収納されている。配電盤16は真空接地容器4の上側及び下側に操作コンパートメント17及び導体コンパートメント18を設けている。操作コンパートメント17は真空接地容器4の右側つまり奥行側に凹んで配置され、正面側には開閉自在な扉19が取り付けている。又導体コンパートメント17は真空接地容器4の左側つまり手前側に配置されている。
【0028】
真空接地容器4を介して操作コンパートメント17と導体コンパートメント18とは斜めに対称に配置されている。操作コンパートメント17は可動ブレード及び可動電極17を回動する操作機構部を収納している。導体コンパートメント18は負荷側導体9及びケーブルヘッド10を収納している。操作コンパートメント17の手前側真空容器上に操作コンパートメント内を保守点検する工具などを置くことができ、保守点検が容易である。又導体コンパートメント18を操作コンパートメント17より手前の正面側に配置してケーブルヘッド10の取付け作業を安全に行うことが出来るようにしている。
【0029】
真空接地容器正面側の壁は9個のブッシング21を取り付けている。第1の回路スイッチギヤ1において3相の電源側ケーブル11の一方側は、ブッシング21を貫通して外部の系統電源12に接続している。第2及び第3の3回路スイッチギヤ2,3でも各3相の一方側負荷側導体9はブッシング21を貫通してケーブルヘッド10に接続している。接続する時にはケーブルヘッド10に設けたコネクターに負荷側導体9を挿入して行う。ケーブルヘッド内の負荷側導体9はフレキシブル導体22を使用し、トランスTR,他回路,モータ等の負荷に接続している。第2の回路スイッチギヤ2のケーブルヘッド10の各相には、図4に示すように変流器13を設け、貫通している。他の回路スイッチギヤ2にも接続した変流器13を負荷条件など必要に応じて設けられる。
【0030】
接地装置6は9個のケーブルヘッド10に対応し、その上部に配置され、共通接地導体24を接地導体38で接続している。共通接地導体24の両端は接地ネジ25により配電盤16に固定している。これらのケーブルヘッド10,接地導体38,変流器13は全て正面側から見ることができるようにして、取付け忘れを防止していると共に、取付け取外し作業を作業員がやりよくして、作業能率を図っている。
【0031】
各3回路スイッチギヤ間は図1では内部母線8が直接回路スイッチギヤ間を接続しているが、これは実施例を容易に理解するために回路スイッチギヤ間を直接接続したのである。図1の中継端子板27の実際は、図5の9個の固定電極5の一部で構成した中継端子26を有する中継端子板27を真空容器内壁面に取付け、各中継端子26に上述した各内部母線8を接続している。各内部母線8を中継端子板27に配置する場合には、中継端子板27の左側から右側に行くに従い順次、第1の回路スイッチギヤから第2,第3の回路スイッチギヤの内部母線8を配置する。配置に際しては、各回路スイッチギヤの内部母線8は、1相1X,2X,3Xを一方側に2相及び3相2X〜2Z,3X〜3Zを他方側にラップしながら配置して、配線を容易にし、且つ配線間違いの防止と内部母線の分散配置により熱劣化の防止等の対策を施している。
【0032】
第1ないし第3の回路スイッチギヤ1〜3は真空接地容器内に配置され、次のような構成をしているが、各相スイッチギヤ2X〜2Zは構成が同じなので、1相分の相スイッチギヤ2Xの構成のみ説明し、他の相スイッチギヤ2Y,2Zの説明は省略する。真空接地容器4の内部は接地装置6と対応して配置された固定電極5との間を回動する可動電極7を配置し、可動電極7にケーブルヘッド10が対応配置されており、これらは全体として十字形状に配置されている。真空接地容器4に形成した3個の貫通穴(図示せず)を貫通した接地装置6と可動ブレード30及び負荷側導体9を真空接地容器外に延ばしている。
【0033】
接地装置6は一端側に接地側底金具31を設け、他端側が開口しているセラミック材より成る接地側ブッシング32を有し、接地側ブッシング32の外周にフランジ33を設け、フランジ33に取付けた接地側封止金具34を真空接地容器4に溶着している。接地側ブッシング内に接地側ベローズ35及びバネ36と接地側導体37を配置している。接地側導体37は接地側底金具31を貫通して外部に伸びており、その端部がネジにより接地導体38が前述した共通接地導体
24に接続している。接地導体38はフレキシブル導体で構成され、接地側導体37が動いたときでも電気的に接続できる。
【0034】
また、これと反対側の接地側導体37には接地電極39を固定している。接地電極39を接地側底金具側に押すと、接地側ベローズ35と共にバネ36も縮むが、その時にバネ36は縮んだ力により、常に接地電極39を可動電極方向に押圧している。尚、接地側導体37と接地電極39とを区別したが、両者を一体にして接地電極と称しても良い。
【0035】
接地装置6と対応配置された固定電極5は3相の内部母線8と接続している。3相の内部母線8は図5に示したように配置されている。固定電極5は固定中継金具41を介してセラミック材より成る固定絶縁筒42に支持されている。固定絶縁筒42の他端を支持している固定支持金具43はロー材により真空接地容器に固定されている。つまり固定絶縁筒42の両端に固定中継金具41と固定支持金具43とを予め取付けてある。
【0036】
可動電極7は接地装置6と固定電極5との間に配置され、可動電極7を可動中継金具44を介してセラミック材の可動絶縁筒45に支持されており、可動支持部45の一端は前述と同様に可動支持金具46に支持され、可動支持金具46は可動ブレード30に支持されている。可動ブレード30は可動支持板47を貫通して外部に延びている。可動支持板47は真空接地容器4に固定されている。可動ブレード30は伸縮自在な可動ベローズ48に包囲され、可動ベローズ48に一端は可動支持金具46に、他端は可動支持板47にそれぞれ取付けられ、可動ブレード30が左右,上下へ回動する動きをできるようにしている。可動ブレード30は主軸49を支点として矢印方向に回動し、接地電極39と固定電極5とに接離する。上記電極5〜7にはCuを主成分としてその他Cr−W−Pbを含有した合金,Cu−Cr合金,Cu−Ag合金,Cu−Ni合金等の高融点金属部材を使用する。
【0037】
可動ブレード30の先端は連結した図示していない操作機構部の駆動により、可動ブレード30は主軸49を支点として回動する。動作軸50は可動ブレード30と操作機構部とを連結している。尚、可動ブレード30の先端に可動電極を設けただけの構造でもよい。この場合、可動ブレードと操作機構部とのいずれかの1部に電流を遮断する絶縁手段が必要である。
【0038】
可動電極7の先端と負荷側導体9とはフレキシブル導体22により接続している。負荷側導体9は、セラミック材より成る負荷側ブッシング21Aを貫通してケーブルヘッド10に接続している。負荷側ブッシング21A端部に負荷側封止金具53を設け、負荷側封止金具53を真空接地容器4に空けた開口の周囲にロー材に溶着して支持すると共に、真空接地容器4の内部に露出している負荷側ブッシング21Aのセラミック表面は接地金属層54を設け、漏電流が真空接地容器4を介して接地Eに流れるようにし、作業員がケーブルヘッド10に接触しても危険が生じないように安全対策を施している。
【0039】
次に相スイッチギヤの動作を図6ないし図8により説明する。可動電極7は図6のように接地装置6と固定電極5との間に配置された図2の遮断位置Y2及び断路位置Y3におり、この位置から図6のように可動電極7を矢印方向X1に回動し、可動電極7が接地電極39に接触した所謂接地位置Y4であり、常に接地電極39は可動電極方向にバネ36により押圧している。可動電極7は図8のように接地位置Y4から矢印方向X2に回動し、可動電極7が固定電極5に接触していると共に、負荷側導体9にも接続した所謂投入位置Y1である。
【0040】
投入位置Y1では可動電極7が固定電極5に接触していると共に、負荷側導体9にも接続している。この場合、従来技術と異なり可動ブレード30を経由することなく、可動電極7より固定電極5とフレキシブル導体22を介して負荷側導体9に電力を供給しているので、電流通路を従来技術のそれに比べて大幅に短縮できるようになり、電気抵抗が少なくなり、この分電力損失及び発生熱を少なくすることが出来るようになった。
【0041】
一方、投入位置Y1では常時電力を負荷に供給しており、この運転時間は他の位置での使用時間よりも長く、フレキシブル導体22を使用しなければ、可動電極7が直接負荷側導体9に摺動することが考えられる。これは、可動電極7が直接負荷側導体9に摺動し、可動電極7及び負荷側導体9が接触した状態で電流を流し続けることになり、この発生熱により可動電極7及び負荷側導体9は溶着してしまう恐れがある。この結果、溶着している可動電極7と負荷側導体9とを剥離するために、操作機構部の回動力を大きくすれば、最低限使用出来るが、操作機構部の大型化は避けることは出来ず、真空遮断器は大型化及びコスト高になる。
【0042】
又発生熱中に摺動することは、摩耗が激しく、両電極の寿命が短い。更に可動電極7が負荷側導体9に摺動する時には、可動電極7及び負荷側導体9から発生した金属微粒子が真空容器内で拡散し、残留するので、絶縁破壊を生じやすくなる。
【0043】
これに対して、本発明では可動電極7が直接負荷側導体9に摺動しないフレキシブル導体22で負荷側導体9と可動電極7との間を接続しており、可動電極7及び負荷側導体9の溶着は生じることがなく、操作機構部の回動力は前述より大きくならず、操作機構部も小型化することが出来るばかりか、可動電極7及び負荷側導体9の寿命も前述より長くなり、経済的にも有利である。又フレキシブル導体22で負荷側導体9と可動電極7との間を接続しており、前述のように可動電極7が負荷側導体9に摺動する時の金属蒸気を発生することもなく、電流遮断特性が前述よりは大幅に向上することは明らかであり、この分、真空接地容器4を小型化することができる。
【0044】
更に、本発明は接地装置及び断路位置を除去しても使用できるので、更に真空接地容器,操作機構部を小型化できるので、回路スイッチギヤも当然小型化できることは云うまでもない。
【0045】
一方、接地装置6と固定電極5との中央に位置する可動電極7の中心から固定電極側真空接地容器の容積5Cを接地電極側真空接地容器の容積6Cより広くする。容積5Cを容積6Cより大きくするには、接地電極39と固定電極5との中央に位置する可動電極7の中心0から固定電極側及び接地電極側の真空接地容器までの距離をL1及びL2とすれば、L1>L2になるように真空接地容器4を構成すればよい。
【0046】
この結果、可動電極7が接地装置6又は固定電極5に接離する場合は、接地装置6は電源側の残留電荷,誘導電流を接地に流すだけだから、電流の入り切りは固定電極5に比べて接地装置6の方がはるかに小さいので、容積6Cは容積5Cより小さくてよいが、固定電極5の方は接地装置6に比べて大きな電流の入り切りが頻繁に行われ、入り切り時に両電極5,7からの金属微粒子が接地装置6より多く発生するので、容積5Cは容積6Cより広くして、金属蒸気の多くは容積5C内を拡散するようになり、残留イオンを少なくし、絶縁回復の遅れによる電流遮断性能の低下を防止出来き、電流遮断性能を向上することが出来るようになり、この分スイッチギヤも当然小型化することができる。又金属蒸気は固定電極側真空接地容器内に拡散することが出来るので、絶縁耐圧を損なうことなく、絶縁耐圧を向上することが出来るようになった。更にこの容積5Cであれば、大電流遮断時の発生熱も充分冷却することができる。
【0047】
次に他の実施例を図9,図10により説明する。真空接地容器内に負荷側共通導体56を取付け、負荷側共通導体56は負荷側導体9に接続していると共に、その上に接地側接点57及び負荷側接点58と取り付けている。真空接地容器4に支持された接地可動電極59及び可動電極7は接地側接点57及び負荷側接点58に対応して配置されている。可動電極7が負荷側接点58に接触している時には、可動電極59は接地側接点57と離れており、互いに反対の動作をする。両電極の外側には複数相の母線8と接続している固定電極5及び接地側導体37と両電極との間はフレキシブル導体22により接続している。
【0048】
即ち、可動電極7と負荷側接点57とが接触した投入状態で、負荷側接点58から可動電極7を上方に移動すると同時に、接地可動電極59が下方に移動して接地側接点58に接触して接地状態になる。また前者では投入状態から遮断状態になる。この実施例では可動電極7と負荷側接点58との直角方向つまり横方向に複数相の母線8と接続している固定電極5を配置し、固定電極5と可動電極7との間及び接地可動電極59と接地側接点58との間をフレキシブル導体22で接続した1回路スイッチギヤにも使用できる。又固定電極5と可動電極7との間をフレキシブル導体22で接続して1回路スイッチギヤとしても使用できる。
【0049】
真空接地容器内の可動電極7と接地可動電極59との間に中央部0を設け、中央部0と可動電極7側と接地可動電極59側と真空接地容器内面との間の距離をL1とL2とする。また中央部0を介して右側及び左側の真空接地容器内の容積をC5とC6とする。これらのL1及びL2とC5及びC6との関係は、L1>L2とC5>C6との関係にあり、上述と同等の効果を達成することが出来る。本発明の回路分スイッチギヤは、上述の他に可動電極が固定電極と開閉する遮断器,真空遮断器等の開閉器,固定電極と可動電極が接離する断路器,接地開閉器,開閉器等の単独製品としても使用することが出来る。更に上述の他に、絶縁媒体例えばSF6 ガスを使用した絶縁開閉器にも適用できる。
【0050】
【発明の効果】
以上のように本発明のスイッチギヤによれば、可動電極より固定電極とフレキシブル導体を介して負荷側導体に電力を供給しているので、電流通路を従来技術のそれに比べて大幅に短縮できるようになり、電気抵抗が少なくなり、この分電力損失及び発生熱を少なくすることが出来るようになった。又可動電極が直接負荷側導体に摺動しないフレキシブル導体で負荷側導体と可動電極との間を接続しており、負荷側導体及び可動電極に溶着は生じることがなく、操作機構部及び真空スイッチギヤを小型化することが出来るばかりか、また電流遮断特性も向上するので、この分、更に真空接地容器を小型化できる。このことは、接地装置を除去した1回路分スイッチギヤにも使用することができ、接地装置を除去した分真空容器,操作機構部も小型化できるので、
更に、入り切り時に両電極5,7より金属微粒子が電流により蒸発し、金属蒸気を発生するが、容積5Cは容積6Cより広くして、金属蒸気の多くは容積5C内を拡散し、残留イオンが少なくなり、絶縁回復の遅れによる電流遮断性能の低下を防止出来き、電流遮断性能を向上することが出来るようになったので、この分スイッチギヤも当然小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である集合型スイッチギヤの回路図。
【図2】図1に使用した回路スイッチギヤの構成を示す回路図。
【図3】図1に使用した回路スイッチギヤの構成を示す側断面図。
【図4】図3を左側から見た正面図。
【図5】図1から図4に示した母線接続端子台の平面図。
【図6】図3に示した回路分スイッチギヤの構成を示す遮断,断路状態での側断面図。
【図7】図6の回路分スイッチギヤの接地状態を示す側断面図。
【図8】図6の回路分スイッチギヤの投入状態を示す側断面図。
【図9】本発明の他の実施例である回路スイッチギヤの構成を示す側断面図。
【図10】図9の回路スイッチギヤの接地状態を示す側断面図。
【符号の説明】
1〜3…3回路分スイッチギヤ、2X〜2Y…相スイッチギヤ、4…真空接地容器、5…固定電極、6…接地装置、7…可動電極、8…内部母線、9…負荷側導体、11…電源側ケーブル、22…フレキシブル導体、30…可動ブレード。
Claims (3)
- 真空接地容器内に配置された接地電極及び固定電極に接離する可動電極と、該可動電極と一緒に動く電気的手段に接続された負荷側導体とを備え、前記接地電極と固定電極との中央に位置する可動電極の中心から固定電極側真空接地容器内の容積を接地電極側真空接地容器内の容積より広くなるように真空接地容器を構成すると共に、上記電気的手段に湾曲形状のフレキシブル導体を使用し、湾曲形状の突出部が接地電極側に向いていることを特徴とするスイッチギヤ。
- 前記接地電極と固定電極との中央に位置する可動電極の中心から固定電極側及び接地電極側の真空接地容器までの距離をL1及びL2とすれば、L1>L2になるように前記真空接地容器を構成することを特徴とする請求項1記載のスイッチギヤ。
- 前記可動電極は、主軸を支点として前記接地電極と固定電極とに接離することを特徴とする請求項1記載のスイッチギヤ。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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