JP3810050B2

JP3810050B2 - 多機能形真空バルブ

Info

Publication number: JP3810050B2
Application number: JP2000114597A
Authority: JP
Inventors: 哲雄吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-04-17
Also published as: JP2001297665A

Description

【０００１】
【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

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。