JP3905266B2 - 真空絶縁スイッチギヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空容器と当該真空容器内に設置される所要数の開閉器とを備えた真空絶縁スイッチギヤに関し、詳しくは、母線側と負荷側とを接離する遮断部、断路部等を含む主回路開閉部と負荷側と接地導体とを接離する接地開閉部を真空容器に収納した真空絶縁スイッチギヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空絶縁スイッチギヤとしての真空開閉器（真空スイッチ）は、図１２に示すように構成されている。図に示す真空スイッチＳは、セラミックから成る真空容器本体としての本体絶縁筒１と当該本体絶縁筒１の両端に固定された端板２、３とから成る真空容器を備え、一方の端板２の中央には、固定電極４が当該真空容器の内外にわたって貫通された状態（以下、貫通状態という）でろう付けされ、他方の端板３の中央には、可動電極５が貫通状態において若干前進後退自在に配置されている。
【０００３】
上記の可動電極５は、同図中において上下方向に、前進後退して固定電極４に対して接離し開閉するスイッチを構成している。又、この可動電極５と端板３との中央に穿たれた当該可動電極５の貫通を許す穴の内縁との間には、当該真空容器の内部側に位置するよう伸縮自在なベローズ６が設けられている。このべローズ６によって容器の内部を外部から気密に封止すると共に、可動電極５の上下移動即ち前進後退運動を自在にしている。
【０００４】
従って、上記の真空スイッチＳが作動するときには、可動電極５がベローズ６を介して機械的に前進後退することで、固定電極４に対して接離し、回路を開閉する。
【０００５】
又、遮断器、断路器、接地開閉器等の開閉器により構成されるスイッチギヤは、例えば図１３のように、遮断器３２、断路器３３、接地開閉器３４等を金属箱の中において、電気絶縁距離を確保して配置され、各機器の主回路が相互に導体にて接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
遮断器、断路器等の主回路開閉部や、接地開閉部や、主回路導体等により構成される従来のスイッチギヤにおいては、遮断器遮断部、断路器断路部等の主回路開閉部や接地開閉器接地部等を真空の容器の中に配置して真空絶縁スイッチギヤを構成するには、先ず、真空容器が必要となるが、従来では、この真空容器としてセラミック製の大きな本体絶縁筒を用いていた。
しかし、セラミック製にて大きな本体絶縁筒を成形するには、その製作が困難であると共にコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
又、セラミック製で真空容器を形成するには、筒形以外の、例えば、矩形やその他の異形形状に製作することが非常に困難であるため、どうしても単純な筒形形状とならざるを得ないが、このような筒形形状では、主回路開閉部や接地開閉器接地部等の配置に大きな制約を受け、自由な配置とすることができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解消し、製作コストが低く、小型で高性能な真空絶縁スイッチギヤの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、１相分の複数の開閉器が互いに接続されて金属製の真空容器内に収納され、当該真空容器が金属容器と該金属容器の一面側に互いに並列して該金属容器の内外を連通するように装着された少なくとも２つの筒状のセラミック容器とを有し、上記真空容器は絶縁物によりモールドされ、モールド表面を導電処理して接地電位とし、上記開閉器の一方の極に接続された一方の主回路導体と他方の極に接続された他方の主回路導体とがそれぞれ異なる上記セラミック容器を貫通して外部に導出されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、金属容器は、筒状の１個の胴部部材と当該胴部部材の両端を塞ぐ２個の端部部材とで成形されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、金属容器は、一端側が開放された有底筒状の１個の胴部部材と開放された一端を塞ぐ１個の端部部材とで成形されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、金属容器は、一端側が開放された有底筒状の２個の胴部部材を、互いの開放された一端が当接するよう組合せて成形されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項２又は請求項３に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、胴部部材が突き合わされる端部部材に当該胴部部材の突き合わせ端部が収まる位置決め部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項４に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、互いに突き合わされる開放された側の端部の一方に他方が嵌合する位置決め部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、上記主回路導体の貫通を許す穴の内縁に、電界を緩和させる電界緩和用リング部が設けられたことを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項７に記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、電界緩和用リング部は穴の内縁が外へ延在するよう成形されたことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８の何れかに記載の真空絶縁スイッチギヤにおいて、複数の真空容器が絶縁物により一体にモールドされていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１は、例えば、主回路開閉器固定電極と主回路開閉器可動電極と絶縁ロッドとにより構成される主回路開閉部と、接地開閉器接地電極と接地開閉器可動電極とにより構成される接地開閉部と、可撓導体とを、一相毎に金属製の真空容器の内部に収納し、当該真空容器の外面を絶縁物によりモールドし、更に、モールドされた表面を導電処理して接地電位とし、この真空容器から外部への接続を絶縁ブッシングを介して接続した構成としたものある。以下、この実施の形態１を図１、図２に基づいて説明する。図１は正面配置図、図２は側断面図である。
【００２０】
図１、図２において、この真空容器１１は、金属材にて成形された金属製容器であり、筒状の胴部部材とその胴部部材の両開放端側をそれぞれ塞ぐ端部とが一体的に成形された形状で、両端部には所要数の機器が、真空容器１１に貫通状態にて即ち当該容器の外から内へ貫通された状態にて、挿入される穴が適当数開設されている。
図示の例では上方及び下方の端部にそれぞれ２つの穴即ち穴Ａ、穴Ｂ、穴Ｃ、穴Ｄが穿たれている。これらの各穴Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、セラミック製の絶縁筒１８，１９，２０，２１が挿入された状態にてろう付されている。
【００２１】
図２において、絶縁筒１８（穴Ａ）の中央には主回路開閉器固定電極４が、又、絶縁筒１９（穴Ｂ）の中央には接地開閉器固定電極７が、それぞれ挿入された状態でろう付けされている。主回路開閉器固定電極４は真空容器１１の外部で母線１３に接続され、接地開閉器固定電極７は真空容器１１の外部で送電ケーブル１４に接続されている。
他方、上記主回路開閉器固定電極４の対向位置側（図において上方）には、主回路開閉器可動電極５が、セラミック製の絶縁物９を介在して絶縁ロッド１５を形成し、当該絶縁ロッド１５が絶縁筒２０（穴Ｃ）に上下移動自在に挿入されている。
そして、上記の主回路開閉器可動電極５と接地開閉器固定電極７とは真空容器１１内において、可撓導体１０を介して互いに移動自在に接続されている。又、接地開閉器接地電極７の対向位置側（図において上方）には、接地開閉器可動電極８が、絶縁筒２１（穴Ｄ）の中央に上下移動自在に挿入されている。
【００２２】
上記の主回路開閉器可動電極５は、図２において上下に移動可能で、主回路開閉器固定電極４に対し接離し開閉する主回路開閉部（４、５）を構成している。又、接地開閉器可動電極８も、同じく、図２において上下に移動可能で、接地開閉器接地電極７に対し接離し開閉する接地開閉部（７，８）を構成している。
これら、主回路開閉器可動電極５の絶縁ロッド１５と絶縁筒２０（穴Ｃ）、接地開閉器可動電極８と絶縁筒２１（穴Ｄ）とには、伸縮自在なベローズ６の両端がそれぞれ固定されており、このべローズ６によって、真空容器１１の内部を封止即ち気密性を維持しながら、主回路開閉器可動電極５及び接地開閉器可動電極８とがそれぞれ上下移動自在に構成されている。
【００２３】
この実施の形態１では、上記のように、金属製の１個の真空容器１１の内部に、主回路開閉部（４，５）と接地開閉部（７，８）とを一組として収納させ、この真空容器１１を３個（三相の場合）配置し、これらを一括して絶縁物によりモールド１２し、更に、このモールド１２の表面は導電処理されて接地に接続された構成となっている。
尚、本発明でいう筒状とは、単純な円筒のみを意味するのではなく、四角その他の角形、或いは楕円等その断面形状に拘わらず、広く筒形形状を意味する。
【００２４】
上記実施の形態１によれば、主回路開閉部（４、５）と接地開閉部（７、８）とを真空容器１１の内部に収納し、真空容器１１から外部への接続は、絶縁ブッシング１５を介して接続する構造としているため、真空という電気絶縁性能の優れた絶縁設計にて構成することができ、スイッチギヤをコンパクトにすることができる。
又、真空容器１１を３個（三相の場合）一括してモールド１２し、その表面を導電処理して接地したことにより、取扱いが容易となる。
又、真空容器１１は所望の形態に容易に成形することができる金属製容器であるので、主回路開閉部と接地開閉部とを従来のセラミック製の筒状容器に比べ、自由な配置に構成することができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２は、上記実施の形態１の金属製の真空容器（金属製真空容器）１１の構成の変形例を示すもので、その他の、例えば真空容器１１に収納される各種開閉器（４，５，７，８）や各種装備機器やこれらの配置等の構成は、上記実施の形態１と同様である。
この実施の形態２の金属製真空容器１１Ａは、図３に示すように、筒状の１個の胴部部材２３と当該胴部部材２３の両端を塞ぐ２個の端部部材２２Ａ，２２Ｂとを組合せ、真空封じ切りは、端部部材としての端板２２Ａ、２２Ｂと胴部部材としての胴板２３との接合部２４を最終ろう付け面として真空ろう付けして成形してある。
【００２６】
上記実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、胴部部材２３はパイプ材を、端部部材２２Ａ，２２Ｂは板材をそれぞれ切断するだけで真空容器１１Ａを容易に製作することができ、加工性を改善することができる。
又、製作工程の中で最も時間を要する真空封止工程を、金属製真空容器１１Ａを構成する端部部材２２と胴部部材２３との接合部２４を、最終ろう付け面として真空ろう付けすることにより製作時間の短縮を大幅に図ることができる。
又、真空容器１１Ａは金属製であるから、その開口部としての穴Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを所望の大きさに容易に形成することができ、大きく形成することにより、主回路開閉器固定電極４、主回路開閉器可動電極５、絶縁ロッド１５、接地開閉器接地電極７、接地開閉器可動電極８、可撓導体固定電極１０等の組立性を大幅に改善することができる。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態３もまた、上記実施の形態１の金属製真空容器１１の構成の変形例を示すもので、その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
この実施の形態３の金属製真空容器１１Ｂは、図４に示すように、一端側が開放された有底筒状の１個の胴部部材２５と、その開放された一端を塞ぐ１個の端部部材２２とを組合せ、真空封じ切りは、端部部材としての端板２２と、胴部部材としての胴板２５との接合部２４を最終ろう付け面として真空ろう付けして成形してある。
【００２８】
上記実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、端部部材２２は板材の切断、胴部部材２５はプレス成形により、比較的容易に製作することができ、真空容器１１Ｂの加工性を大幅に改善することができる。
又、製作工程の中で最も時間を要する真空封止工程を金属製真空容器１１Ｂの端板２２と底のある胴板２５との接合部２４を最終ろう付け面として真空ろう付けすることにより製作時間を大幅に短縮することができる。
又、上記実施の形態２と同様に、真空容器１１Ｂは金属製であるからその開口部としての穴Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを所望の大きさに容易に形成することができ、大きく形成することにより、主回路開閉器固定電極４、主回路開閉器可動電極５、絶縁ロッド１５、接地開閉器接地電極７、接地開閉器可動電極８、可撓導体固定電極１０等の組立性を大幅に改善することができる。
又、この金属製真空容器１１Ｂは、端板２２と底のある胴板２５との２部材に分割された構成としてあるので、接合部２４が一箇所となり、ろう付けの作業性が一段と向上する上、接合部２４が上記実施の形態２に比べて１箇所少ないことから、気密性の信頼度も向上させることができる。
【００２９】
実施の形態４．
実施の形態４もまた、上記実施の形態１の金属製真空容器１１の構成の変形例を示すもので、その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
この実施の形態４の金属製真空容器１１Ｃは、図５に示すように、一端側が開放された有底筒状の２個の胴部部材２５を、開放された一端が互いに突き合わせて当接するよう組合せ、真空封じ切りは、２個の底のある胴板２５の接合部２４を最終ろう付け面として真空ろう付けして成形してある。
【００３０】
上記実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、胴部部材２５はプレス成形により容易に製作することができ、真空容器１１Ｃの加工性を改善することができる。
又、この金属製真空容器１１Ｃは、端板２２と底のある胴板２５との２部材に分割された構成であるので、接合部２４が一箇所となり、ろう付けの作業性が一段と向上する上、接合部２４が上記実施の形態２に比べて１箇所少ないことから、気密性の信頼度を向上させることができる。
又、製作工程の中で最も時間を要する真空封止工程を、金属製真空容器１１Ｃの２個の底のある胴板２５の接合部２４を最終ろう付け面として、真空ろう付けすることにより製作時間を大幅に短縮することができる。
【００３１】
又、金属製真空容器１１Ｃは、２個の底のある胴部部材としての胴板２５により構成されるものであるから、上下から組合される２個の底のある胴板２５は同一形態の物を使用することができ、構成部品が一種類で済むと共に、容器の深さを、上記実施の形態３に比べて、浅くすることができるので、底のある胴板２５の成形に当ってその加工性が良くなる。
又、上記実施の形態１に比べて、接合部２４が一箇所になるので、ろう付けの作業性が良くなる上、接合部２４が１箇所と少ないことから気密性の信頼度も向上する。
【００３２】
実施の形態５．
実施の形態５は、上記実施の形態２，３、において、図６に示すように、胴部部材２３が突き合わされる端部部材２２の側に、胴部部材２３の突き合わせ端部が収まる位置決め部２６を設けたものである。図６は位置決め部２６が形成された部分を示す要部拡大図である。
図６に示す位置決め部２６は、胴部部材２３の開口側の縁部が収まる溝とされている。勿論、位置決め部２６の形状はこの実施の形態に示す溝に限らず、何がしかの形態にて、胴部部材２３が端部部材２２に当接すべき位置が容易に定まるよう当該端部部材２２に形成された加工部であればよい。尚、真空封じ切りは、この位置決め部２６としての溝部２６をろう付け面として真空ろう付けしている。
【００３３】
上記実施の形態５によれば、実施の形態１乃至３と同様の効果が得られると共に、金属製の真空容器１１Ｄの接合部に位置決め部２６を設けたことにより、更に一段と、ろう付けの作業性が良くなると共に、ろう付け治具の簡素化とろう付け位置精度を向上させることができる。
【００３４】
尚、位置決め部材２６として、図７に示すように、端部部材としての端板２２側に胴部部材としての胴板２３の位置決め用の曲げ加工２７を施してもよいし、又、図８に示すように、端板２２側に胴板２３の位置決め用の曲げ溝加工２８を施しても同様の効果が得られる。
【００３５】
実施の形態６．
実施の形態６は、上記実施の形態４において、一端側が開放された有底筒状の２個の胴部部材２５Ａ、２５Ｂを、互いに開放された側の一端が当接するよう組合わすに当り、互いに突き合わされる開放された側の胴部部材の端部の一方（２５Ａ）が、他方（２５Ｂ）の胴部部材２５の開放された側の端部に、同軸的に嵌合する位置決め部２９を設けたものである。
図９に示す例では、開口部を下方に向けて上位に位置された胴部部材２５Ｂに対して、開口部を上方に向けて下位に位置された胴部部材２５Ａの開口部の端部の径を曲げ加工により若干拡大させて位置決め部２９を設け、この位置決め部材２９に、上位に位置された胴部部材２５Ｂの開口部の端部が嵌合するように構成されている。尚、この嵌合部をろう付け面として真空ろう付けされている。
【００３６】
この実施の形態６によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、真空容器１１Ｅの接合部としての嵌合部に位置決め部２９を設けているので、ろう付けの作業性が良くなると共に、ろう付け治具の簡素化とろう付け位置精度を向上させることができる。
【００３７】
実施の形態７．
実施の形態７は、上記実施の形態１乃至６において、金属製真空容器の内外にわたって貫通状態に設置される主回路導体に対し、当該主回路導体の貫通を許す穴の内縁に、電界を緩和させる電界緩和用リング部を設けたものである。
図１０に示す形態では、金属製真空容器１１（１１Ａ〜１１Ｅ）の端板２２の穴Ａを貫通する主回路導体３０の対向側、即ち端板２２の穴Ａの開口縁部を、外方向へ延在させて、主回路導体３０の胴回りに対して適度の間隔を開けて環状に取り巻く電界緩和用のリング部３１が形成されている。
【００３８】
上記実施の形態７によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、電界強度の高くなる箇所に金属製の真空容器１１（１１Ａ〜１１Ｅ）の一部を延長して電界緩和用のリング部３１を設けたことにより、部品点数を増加させることなく電界緩和を図ることができ、耐電圧性能を向上させることができる。
【００３９】
尚、図１１に示すように、金属製真空容器１１（１１Ａ〜１１Ｅ）として胴板２５と一体成形された端部部材としての端板２２の穴Ａに、上記のような電界緩和用リング部３１を設けても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項７の発明によれば、それぞれ、主回路開閉部や接地開閉器接地部等を真空容器の中に比較的自由に配置構成することができ、小形で製作コストが安く、しかも、取扱いが容易で高性能な真空絶縁スイッチギヤを提供することができる。
【００４１】
請求項２乃至請求項７の発明によれば、それぞれ、製作工程の中で最も時間を要する真空封止工程を真空ろう付けにより製作時間の大幅な短縮を図ることができる。
又、真空容器を適当に分割された複数の部材にて構成することにより、真空容器の加工性を改善することができる。
又、真空容器は金属製であるので、その開口部を任意に大きく設定することができ、これによって主回路開閉器固定電極や主回路開閉器可動電極や絶縁ロッドや接地開閉器接地電極や接地開閉器可動電極や可撓導体固定電極等の各種装備機器の組立性を改善することができる。
【００４２】
請求項３乃至請求項４の発明によれば、それぞれ、金属製の真空容器の接合部が一箇所で済むため、ろう付けの作業性が良くなる。
又、真空容器の接合部が少ないことにより、気密性の信頼度が向上する。
【００４３】
請求項５乃至請求項６の発明によれば、それぞれ、複数部材で成形される金属製の真空容器の接合部に位置決め用の加工を施したことにより、ろう付けの作業性が良くなると共に、ろう付け治具の簡素化とろう付け位置精度が向上する。
【００４４】
請求項７乃至請求項８の発明によれば、それぞれ、電界強度の高くなる箇所に金属製の真空容器の一部を延長して電界緩和用のリング部を設けたことにより、部品点数を増加することなく電界緩和が図れ、耐電圧性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の構成を示す正面配置図である。
【図２】 実施の形態１の構成を示す側断面図である。
【図３】 実施の形態２の構成を示す側断面図である。
【図４】 実施の形態３の構成を示す側断面図である。
【図５】 実施の形態４の構成を示す側断面図である。
【図６】 実施の形態５の要部の構成を示す要部拡大断面図である。
【図７】 実施の形態５の要部の構成を示す別の要部拡大断面図である。
【図８】 実施の形態５の要部の構成を示す更に別の要部拡大断面図である。
【図９】 実施の形態６の要部の構成を示す要部拡大断面図である。
【図１０】 実施の形態７の要部の構成を示す要部拡大断面図である。
【図１１】 実施の形態７の要部の構成を示す別の要部拡大断面図である。
【図１２】 従来の真空開閉器を示す図１相当図である。
【図１３】 図１１に示す真空開閉器を適用したスイッチギヤの例を示す回路図である。
【符号の説明】
４ 主回路開閉器固定電極、５ 主回路開閉器可動電極、７ 接地開閉器固定電極、８ 接地開閉器可動電極、９ 絶縁物、１０ 可撓導体、１１、１１Ａ〜１１Ｅ 真空容器（金属製真空容器）、１２ モールド、１３ 母線、１４ 送電ケーブル、１５ 絶縁ロッド、１８、１９、２０、２１ 絶縁筒、２２ 端板（端部部材）、２３ 胴板（胴部部材）、２４ 接合部、２５ 有底の胴板（胴部部材）、２６ 溝（位置決め部）、２７、２８、２９ 曲げ加工部（位置決め部）、３０ 主回路導体、３１ 電界緩和リング部、３２ 遮断器、３３ 断路器、３４ 接地開閉器、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 穴。

Claims (9)

1. １相分の複数の開閉器が互いに接続されて金属製の真空容器内に収納され、当該真空容器が金属容器と該金属容器の一面側に互いに並列して該金属容器の内外を連通するように装着された少なくとも２つの筒状のセラミック容器とを有し、上記真空容器は絶縁物によりモールドされ、モールド表面を導電処理して接地電位とし、上記開閉器の一方の極に接続された一方の主回路導体と他方の極に接続された他方の主回路導体とがそれぞれ異なる上記セラミック容器を貫通して外部に導出されていることを特徴とする真空絶縁スイッチギヤ。
2. 上記金属容器は、筒状の１個の胴部部材と当該胴部部材の両端を塞ぐ２個の端部部材とで成形されたことを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
3. 上記金属容器は、一端側が開放された有底筒状の１個の胴部部材と開放された一端を塞ぐ１個の端部部材とで成形されたことを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
4. 上記金属容器は、一端側が開放された有底筒状の２個の胴部部材を、互いの開放された一端が当接するよう組合せて成形されたことを特徴とする請求項１に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
5. 上記胴部部材が突き合わされる上記端部部材に当該胴部部材の突き合わせ端部が収まる位置決め部を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
6. 互いに突き合わされる開放された側の端部の一方に他方が嵌合する位置決め部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
7. 上記２つの主回路導体に対し、当該主回路導体の貫通を許す穴の内縁に、電界を緩和させる電界緩和用リング部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の真空絶縁スイッチギヤ。
8. 上記電界緩和用リング部は上記穴の内縁が外へ延在するよう成形されたことを特徴とする請求項７に記載の真空絶縁スイッチギヤ。
9. 複数の上記真空容器が上記絶縁物により一体にモールドされていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の真空絶縁スイッチギヤ。

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