JP3810050B2 - 多機能形真空バルブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧回路を開閉する真空バルブに、開閉動作に加え接地動作等の機能も付加させた多機能形真空バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
定格電圧33kVクラス以下の中電圧回路における遮断器には、真空バルブが数多く用いられている。この真空バルブの代表的な構成を図6に示す。
真空バルブ1の固定軸2と可動軸3の先端には一対の電極4が取り付けられ、これらは例えばセラミックからなる高真空の絶縁容器5に収納されている。絶縁容器5の上下にはフランジ6が銀ロー付けされ、固定軸2側では固定軸2を固定し、可動軸3側は伸縮自在のベローズ7を介して可動軸3を可動自在に支持している。
尚、一部の真空バルブにおいては、絶縁容器5の内部が高真空で高い絶縁耐力を有しているものの、外部は一般の気中雰囲気に曝され絶縁的に弱点となるので、外周に絶縁体8をモールドして取り付けたものがある。この絶縁体8により、絶縁容器5の沿面は見かけ上、伸ばされることになり外部絶縁が補強されることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この様な構成において、真空バルブ1は、一対の電極4間の開閉により電源の入り、切り動作即ち通電と遮断動作が行われる。この真空バルブ1を用いて一般の電源系統を構成する場合には、真空バルブ1の他に回路を切り離す断路器、点検時などに操作する接地装置が必要となる。従ってこれらの電気機器を接続すると、おのずと全体が大型化する。最近では各電気機器の小型化を図っているものの、電源系統を構成する機器全体の小型化には限界があった。これは最近の趨勢である電気機器の縮小化に逆行するものである。
本発明は上記点に鑑みなされたもので、真空バルブとしての主電極間の開閉機能の他に、例えば接地電極のような第2の電極を設けて多機能化させ、機器全体形状を縮小化できるようにした多機能形真空バルブを得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、内部が真空の絶縁容器内に軸方向に互いに接離するように夫々の電極軸に対向して設けた一対の主電極と、前記絶縁容器の軸方向中間部に設けられ絶縁容器外に電気的に導出される中間電極と、前記主電極の一方の外周に設けられこの主電極の軸方向移動により円周方向に広がる複数枚の単位電極板を有する電極板とを有し、前記電極板を備えた主電極の電極軸の第1の操作により主電極間を接離し、第2の操作により前記単位電極板を円周方向に広げ前記中間電極に接触するようにしたことを特徴とする。
従って、請求項1の発明においては、一つの真空バルブにより電源系統の開閉機器を構成する遮断器と、例えば接地装置を複合した電気機器となり、全体形状の縮小化を図ることができる。
また請求項2記載の発明においては、中間電極が接地電極であることを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は開閉動作を、一対の可動及び固定の主電極間の開閉と、可動主電極と接地電極との開閉を行わせるようにして多機能化を図った真空バルブの主電極間開極状態を示す。複数個の円筒状絶縁容器10a、10b、10cから構成した絶縁容器10内に、固定軸11と可動軸12を同一軸上に配置し、これら軸の対向する先端に、互いに接離可能な固定主電極13と可動主電極14を取り付ける。固定主電極13の可動主電極14対向面は円錐状の凸形に形成され、可動主電極14の固定主電極13対向面は凹形に形成してある。固定軸11はフランジ15aに固定され、また可動軸12はフランジ15b及びベローズ16を介して可動自在に支持され、絶縁容器10内は真空に保持される。絶縁容器10aと10b接合間に支持された中間シールド17が固定主電極13及び可動主電極14を包囲している。絶縁容器10bと10c接合間に接地電極18を配置固定する。尚18aは接地電極端子である。絶縁容器10内に、一端をフランジ15bに固定し他端が可動主電極14背面の近くまで延びる電極筒19を配置する。この電極筒19の先端には詳細を後述する複数のスリットを設けてある。
【0008】
次に各部の詳細について説明する。可動主電極14の軸方向外周部には、詳細を図2及び図3に示すような断面形状略L字形の単位電極板20を複数枚並置して構成した接地電極板21を配置してある。即ち可動主電極14の軸方向外周部には、バネ22を収納配置する段部14aを形成する。また軸方向外周部下方に放射方向に伸びるバネ支持用突部14bを、円周方向に離間して複数個設ける。実施例では3個設けている。このバネ支持用突部14b間に円弧状のピン23を、前記略L字形の単位電極板20の屈曲部に設けたピン孔に対して回動自在に挿通させて取り付ける。これにより前記バネ22が単位電極板20と段部14aで囲まれた空間内に収納配置されることになる。そしてバネ支持用突部14bに対向するように、図4に示す通り前記電極筒19先端のスリット19aが位置している。即ち3個のスリットが夫々のバネ支持用突部14bに対向しており、可動主電極14が接地される位置まで移動されたとき前記バネ支持用突部14bがスリット19a内に入り込む構成となっている。バネ支持用突部14bがスリット19a内に入り込んだ時スリット両側の突起19bがL字形単位電極板20の底部20aと当接し、単位電極板20はその自由端をピン23を支点としてバネ22を圧縮しながら円周方向に広げることになる。
【0009】
図示しない主電極間投入状態から操作機構の第1の操作により可動軸12を駆動し主電極13,14間を図1のように開極する。更に操作機構の第2の操作により可動軸12を移動した接地状態を図5に示す。可動主電極14に設けた接地電極板21を構成する単位電極板20の底部20aが電極筒19の突起19bに当接し、更に可動軸12の移動を進めると単位電極板の底部20aはピン23を支点としてバネ22を圧縮しながらその自由端を円周方向に広げる。そして単位電極板20の自由端が接地電極18に接触し、接地が行われる。主電極13,14間の投入動作で可動軸12が移動されると電極筒19の突起19bと単位電極板20の底部20aとの当接が解除されバネ22の反発力により単位電極板20の自由端は接地電極から離れ、可動主電極14の外周部に位置される。このように本発明によれば主電極13,14の開閉による遮断器の機能と、可動主電極14に設けた接地電極板21と接地電極18との接離による接地装置機能を一体化することができる。これらの開閉は直線動作であり、操作力の伝達に損失が少なく2つの機能を1つの真空バルブで行える。接地電極板21を複数枚の単位電極板20で構成することによって接地電極18との接触点が複数となり、主回路の充電電流等接地電流の通電容量を増大させることができる。
【0010】
一方絶縁容器10の外部においては、固定、可動両軸11,12端が主回路電位の100%であるが、この間に中間シールド17と接地電位である接地電極18を設けているので、主電極13,14が開極したときの極間には接地電位が存在することになる。ところで絶縁容器内部の真空状態に比較し、気中絶縁は環境によって絶縁耐力が低下するが、本発明構成によれば主回路電位は必ず接地電位を介しての極間となるので、絶縁耐力は極間が対地間よりはるかに高くなり、絶縁強調を図ることができる。更に、一対の主電極13,14の当接面を円錐状の凸凹形とすることによって、同一外径の電極と比べると平板形よりも接触面積を大きくでき、通電電流の増大が可能となる。そして2段階の動作で主電極13,14間のギャップは例えば24kV級で20数mmと長くなり、可動軸12の横振れを抑える必要があったが、凸凹形の接触により軸振れを抑えることができる。
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。先の第1の実施の形態においては絶縁容器10の接合部に接地電極18を配置した構成であったが、この接地電極18の端子に代えて図示しない他の系統の電気回路を接続するようにすれば、可動側の主回路電源の切替を行うことができる。即ち可動側と固定側の主回路電源から、可動側と接地電極18を利用した主回路電源の2系統を切替えることができる。これらにより、真空バルブの多機能化で電気機器の全体形状の縮小化を図ることができる。
【0011】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、真空容器を構成する絶縁容器内に互いに接離可能な一対の主電極を設け、閉路状態にある主電極の第1の開極操作で遮断を行い、更に開極操作を進めた第2の開極操作により可動側の主電極に設けた電極板を動かし、電極板を中間電極に接触させることにより、一つの真空バルブを多機能形とすることができるので、電源系統を構成する全体形状の縮小化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の多機能形真空バルブにおける第1の開極状態を示す断面図。
【図2】[図1]における電極板の取付け状態を示す概略構成図。
【図3】[図2]の平面図。
【図4】本発明の第1の実施の形態の多機能形真空バルブにおける可動軸側に設けた電極筒の斜視図。
【図5】本発明の第1の実施の形態の多機能形真空バルブにおける第2の開極状態である中間電極との接触状態を示す断面図。
【図6】従来の真空バルブを示す概略構成図。
【符号の説明】
10・・・絶縁容器、11・・・固定軸、12・・・可動軸、13固定主電極14・・・可動主電極、15a、15b・・・フランジ、18・・・接地(中間)電極19・・・電極筒、19a・・・スリット、19b・・・突起、20・・・単位電極板21a・・・底部、21・・・接地電極板、22・・・バネ、23・・・ピン
Claims (2)
- 内部が真空の絶縁容器内に軸方向に互いに接離するように夫々の電極軸に対向して設けた一対の主電極と、前記絶縁容器の軸方向中間部に設けられ絶縁容器外に電気的に導出される中間電極と、前記主電極の一方の外周に設けられこの主電極の軸方向移動により円周方向に広がる複数枚の単位電極板を有する電極板とを有し、前記電極板を備えた主電極の電極軸の第1の操作により前記主電極間を接離し、第2の操作により前記単位電極板を円周方向に広げ前記中間電極に接触するようにしたことを特徴とする多機能形真空バルブ。
- 前記中間電極が接地電極であることを特徴とする請求項1記載の多機能形真空バルブ。
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