JP4423598B2

JP4423598B2 - 真空スイッチギヤの単相モジュールおよび真空スイッチギヤ

Info

Publication number: JP4423598B2
Application number: JP2004237382A
Authority: JP
Inventors: 歩森田; 賢治土屋; 拓弥黒木; 将人小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: US7425687B2; EP1628315A3; JP2006059557A; TWI284338B; KR101018363B1; KR20060050521A; US20070000876A1; CN100407351C; US20060037944A1; CN1737969A; TW200620362A; EP1628315A2; EP1628315B1

Description

本発明は、全真空絶縁形の真空スイッチギヤに係り、具体的には省スペースおよび組立性を改善する技術に関する。

真空スイッチギヤは、電力系統に用いられ、負荷電流あるいは事故電流を遮断するための真空遮断器を筐体内に収納してなる閉鎖形配電盤である。この閉鎖形配電盤には、負荷の保守点検を行う際に作業者の安全を確保するための断路器および接地開閉器、系統電圧や電流の検出器、保護リレーなどが、必要に応じて収納される。真空スイッチギヤの絶縁方式には多種あるが、全真空絶縁形の真空スイッチギヤでは、接地された真空容器の内部に、遮断器、断路器、負荷開閉器、あるいは接地開閉器などの複数の開閉接点を収納することにより、真空開閉部の著しい小形化を図っている。

特開２０００−２６８６８６号公報

しかし、複数の開閉接点を１つの真空容器に収納して縮小化しても、開閉接点を駆動するための駆動機構が個々の開閉接点に必要になるから、真空スイッチギヤ全体としてみれば、小形化あるいは省スペースのために改善すべき余地がある。

また、小形化するに従い、組立ての作業性が低下したり、試験点検の作業性が低下することが考えられるが、これらの組立てや試験点検の作業性を向上ないし阻害しない構成の真空スイッチギヤが要望される。
本発明は、組立ておよび試験点検の作業性を損なうことなく、真空スイッチギヤを小形化して設置面積を縮小することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、真空容器に収納された開閉接点および該開閉接点を駆動する操作ロッドを備えてなる真空開閉部の上部に、前記操作ロッドを電磁力およびばね力により上下方向に駆動する駆動ロッドを備えてなる電磁駆動部を搭載して、真空スイッチギヤを単相ごとにモジュール化することを基本とする。

すなわち、真空開閉部と電磁駆動部を２段積みすることにより、設置面積の縮小化および小形化を図る。しかも、単相モジュール化することにより、単相のモジュールごとに組立および試験点検することができるから、３相の真空スイッチギヤを構成する場合であっても、組立および試験等の作業性を損なうことがない。

本発明は、一つの真空容器内に複数の開閉接点、例えば、真空遮断器、負荷開閉器、接地開閉器などを収納する場合にも適用できる。例えば、真空遮断器および負荷開閉器の可動接点側を共通接続し、真空遮断器および負荷開閉器の固定接点をそれぞれ接地する複数の接地開閉器を、一つの真空容器内に収納する。この場合、複数の開閉接点を真空容器内に並べて配置するとともに、各開閉接点の上方に対応する電磁駆動部を並べて複数配置する構成とする。

特に、真空容器を直方形に形成し、その真空容器内の長手方向に複数の開閉接点を１列又は複数列に並べて配置する。そして、複数の開閉接点の配列に合わせて各開閉接点を駆動する複数の駆動機構を並べて配置する。各駆動機構は、各駆動ロッドの上端にそれぞれ連結された複数のプランジャと、各プランジャを上下方向に駆動する電磁石およびばね部材とを備えて構成することができる。この場合、駆動機構のプランジャや電磁石などの駆動部材の外形を矩形に形成することにより、設置面積を有効に利用できると同時に、小さな設置面積で必要な磁力を十分に得ることができる。

他方、例えば、真空遮断器の固定接点を接地する接地開閉器の開閉は、真空遮断器の開閉と相反するようにそれぞれの駆動機構を電気的にインターロックすることが行われている。この電気的なインターロックに加えて、さらに安全上から、機械的なインターロック機構を設けることが要請される。この場合は、電磁駆動部の上に、真空遮断器と接地開閉器の開閉を相反規制するインターロック機構を有する連係機構部を搭載することができる。

この連係機構部のインターロック機構は、真空遮断器と接地開閉器をそれぞれ駆動する駆動ロッドの間の上方に水平に延在された軸と、この軸に回転自在に軸支された２つのレバーと、各レバーの一端を真空遮断器と接地開閉器の各駆動ロッドに連動する部材にそれぞれ連結する２つのピンと、各レバーの他端部に真空遮断器と接地開閉器の投入位置において他方のレバーの投入方向の回動を規制する規制部材とを設けて構成することができる。

本発明の真空スイッチギヤの単相モジュールを３相分並べて配列し、閉鎖型の筐体に収納することにより、３相の真空スイッチギヤを簡単に構成することができる。この場合、各相の真空遮断器、負荷開閉器、断路器等の開閉器の開閉動作を同期させる必要がある。勿論、電磁駆動部の駆動機構を電気的に同期させて操作することになるが、合わせて機械的にも各相の開閉器の開閉を同期させることが好ましい。

そこで、真空スイッチギヤの３相同期動作を確保するための連係機構を備えることが好ましい。この場合であっても、単相モジュール化の基本的な考え方を維持する。そこで、本発明の連係機構部は、単相モジュールの３相分の配列方向に直交させて水平に延在された軸と、この軸に回転自在に軸支され一端が駆動ロッドに連動する駆動部材にピンを介して連結されたレバーとを備えて構成し、３相配列で隣り合う各連係機構部は、前記レバーの他端部にピンを介して連結されたそれぞれの連結ロッドを伸縮調整可能な継ぎ手を介して相互に連結可能に構成する。

これにより、各相の開閉器を駆動する３つの駆動レバーを連結すれば、各開閉器の開閉を同期させることができる。しかし、各相の開閉器の組立誤差、駆動機構の組立誤差、その他の製作誤差を避けることができないことから、３相分の単相モジュールを組み立てる際に、それらの誤差に対応して各開閉器の動作を調整する必要がある。そこで、本発明は、隣り合う単相モジュールの対応する駆動レバーを伸縮調整可能な継ぎ手を介して連結ロッドにより相互に連結するようにしている。つまり、継ぎ手を伸縮させて連結ロッドの長さを実質的に調整し、製作誤差等に起因する同期ずれを吸収して、３相の開閉を同期させるようにしているのである。特に、３相に対応する３つの駆動レバーを１本の連結ロッドで直線状に連結する場合に比べて、本発明によれば、隣り合う単相モジュールの２つの駆動レバー同士を連結ロッドで連結しているから、駆動レバーの位置精度を緩和できる。

本発明によれば、組立ておよび試験点検の作業性を損なうことなく、あるいはそれらの作業性を改善して、真空スイッチギヤを小形化して設置面積を縮小化することができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。図１に、本発明に係る３段積みの単相モジュールを３つ並列に並べて閉鎖型筐体内に収納して形成した３相の真空スイッチギヤ１の構成を示す。図１は、真空スイッチギヤ１の内部構造を、部分的に断面図で表している。また、図２に、真空スイッチギヤ1の単線結線図を示す。

図２に示すように、本実施形態の真空スイッチギヤ１の各相は、１個の遮断器ＣＢと、２個の負荷開閉器ＬＢＳと、３個の接地開閉器ＥＳを有して構成されている。なお、本発明は図２の例に限られるものではなく、遮断器ＣＢが複数の場合、あるいは断路器を有する場合にも本発明を適用可能である。図２中、遮断器ＣＢと負荷開閉器ＬＢＳの図において固定側の接点は、それぞれケーブル４に接続されて外部に引き出されている。遮断器ＣＢと負荷開閉器ＬＢＳの図において可動側の接点は、母線７１によって共通に接続されている。各ケーブル４には電圧検出部ＶＤが設けられ、遮断器ＣＢのケーブル４には、計器用変流器ＣＴが設けられている。

図１は、本発明の真空スイッチギヤ１を側面から見た部分断面図であり、３相分の真空スイッチギヤを並べて配置された様子が表れている。図に示すように、真空スイッチギヤ１は、閉鎖型筐体の扉部に設けられた保護リレー２と、電磁操作機構の電源として用いるコンデンサ３と、電源側および負荷側と接続するためのケーブル４と、電流測定用の計器用変流器５と、電圧検出部ＶＤ１２を有して構成されている。また、複数の開閉接点を内部に有する真空開閉部６は、相ごとに分離された３つの真空容器６０を有して構成されている。また、真空容器６０の上部に複数の開閉接点を駆動する電磁駆動部としての電磁操作機構８が搭載され、さらに電磁操作機構８の上部に３相の開閉接点の動作の同期を確保するための連係機構部としての連結手段９が搭載され、いわゆる３段積み構成となっている。また、真空スイッチギヤ1は、ハンドル１０を操作して前面の扉１１を開放して、内部の点検作業を実施できるようになっている。真空容器６０内には、図２に示した複数の開閉接点が収納されている。なお、真空容器６０を相分離構造にしているのは、万一、１つの真空容器６０が真空漏れなどの不良を起こした場合でも、一線地絡事故にとどめて、過大な事故電流の発生を回避するためである。

（真空開閉部）
次に、図３および図4を用いて、真空開閉部６の構造について説明する。図３は真空スイッチギヤ１を正面から観たときの構造図であり、図４は図１と同じく側断面図を示す。真空容器６０は、図１の固定脚２２に取り付けられたベース２０に、その底面をボルト・ナット２１で固定して取り付けられている。ベース２０は、それぞれの真空容器６０ごとに分離して設けてあり、個々に固定脚２２に取り付けられている。なお、３つの真空容器６０はすべて同一構造であり、いずれも固定脚２２を介して接地電位に固定されている。そのため、運転中に真空容器６０に接触しても安全が確保される。

真空容器６０からは３本のセラミック製のケーブル接続部２３が突出しており、それぞれにケーブル４が挿入接続されている。ケーブル接続部２３にはフィーダ２４が貫通し、フィーダ２４は通電板２５に固定されている。ケーブル接続部２３は、部材５０を介して真空容器６０と固定され、更に部材５１を介して通電板２５に接続され、真空気密を維持している。通電板２５には、遮断器の固定接点２７と接続される固定導体２６、接地開閉器の固定接点４０と接続される固定導体３９、および部材３６を介してセラミック製の絶縁支持３７と固定される。また、絶縁支持３７は部材３６を介して真空容器６０に固定されている。各部の固定方法はいずれも真空炉中におけるロウ付け接合である。なお、ケーブル接続部２３あるいは絶縁支持３７とロウ付けされる部材５１、３６、３８には、そのロウ付け面に凹凸６１を設けてあるが、これは高温中でロウ付けされた後に残留する応力を緩和するためのものである。

遮断器ＣＢの固定接点２７に対向して可動接点２８を備えており、両接点の開閉によって電流の投入、遮断を実現する。可動接点２８には可動導体２９がロウ付けされており、その内部には機械強度向上を目的にステンレス製の操作ロッド３０が接合されている。操作ロッド３０は、残留応力緩和用の部材３１、３３で狭持された絶縁支持３２と連結され、さらに部材３３を介して電磁操作機構８との連結部材３５に接続される。部材３３は、他方端を真空容器６０に固定されたベローズ３４に接続されており、真空気密を保ちながら可動接点２８を上下に駆動できるようになっている。

可動導体２９に接続されたフレキシブル導体70は、母線７１に接続される。フレキシブル導体７０は薄い銅板を積層して構成したものである。可とう性を有するフレキシブル導体７０によって、可動接点２８が動作したときでも、安定に通電できる。また、図３に示すように、母線７１は真空容器６０内で他の負荷開閉器ＬＢＳの可動導体と連結されており、図２の単線結線図で表される回路構成を実現している。

固定接点２７および可動接点２８の周囲にはセラミック筒７２に固定されたアークシールド７３を設けてある。セラミック筒７２は、その一端を残留応力緩和用部材７５を介して通電板２５に固定され、他端を残留応力緩和用部材７６およびケース７４を介して母線７１に固定されている。すなわち、通電板２５、残留応力緩和用部材７５、７６、セラミック筒７２、およびケース７４にて遮断器用の空間Sを構成し、電流遮断時に接点２７、２８から放出される金属粒子が外部に飛散して耐電圧性能を低下させるのを回避している。また、アークシールド７３は、金属粒子によるセラミック筒７２の内面汚損を防止するためのものである。

一方、接地開閉器ＥＳは、固定接点４０に対向して可動接点４１を設け、同接点を投入することにより、回路の接地操作を行うものである。可動接点４１は可動導体４２に接続され、可動導体４２内部には補強用のステンレス製操作ロッド４４を設けてある。操作ロッド４４は絶縁支持４６および残留応力緩和部材４５、４７を介して電磁操作機構との連結部材４８に固定される。固定接点４０および可動接点４１の周囲に設けたシールド７７は、通常の使用条件の下では不要であるが、万一、通電中に投入してしまった場合に先行アークが外部に飛散して耐電圧性能を低下させるのを防ぐために設けてある。また、可動導体４２にはフレキシブル導体４３が接続され、同フレキシブル導体４３は接地母線７８に固定されている。図３に示すように、他の接地開閉器ＥＳの可動導体４２も同様にフレキシブル導体４３を介して接地母線７８と接続されており、この接地母線７８はフィーダを介して真空容器６０外部で接地される。

また、図４に示すように、フレキシブル導体４３の周囲にはケース７９で構成される空間Ｓ２を設けている。フレキシブル導体４３は薄い銅板を積層して構成するため、開閉動作時に銅板同士が擦り合って微小な金属異物が発生する。その金属異物が飛散する領域を空間Ｓ２内にとどめて、機器の絶縁信頼性が低下しないようにしている。遮断器用の空間Ｓも同様な効果を有している。

上記のように、複数の開閉接点を真空容器６０内部に集積することによって、機器の縮小化が図れ、更に通電のための導体長が短縮されるために通電ロスが低減される。また、本実施形態に示したように、相ごとに真空容器６０を分離することにより、万一、真空漏れが発生した場合でも一線地絡事故にとどめることができ、事故電流を抑制できる利点がある。

（電磁駆動部）
次に、電磁駆動を構成する電磁操作機構８について、図５と図６を用いて説明する。図５は電磁操作機構８の上面図、図６は電磁石９４の側断面図を表している。電磁操作機構８は、真空容器６０内の各可動接点を駆動するための電磁石９４と、真空容器６０から突出する連結部材３５と連結される連結部９５と、接点を開極するための遮断ばね９６と、接点に接触力を与えるための接圧ばね９７を有して構成される。また、電磁操作機構８の電磁石９４等の駆動機構は、真空容器６０内の接点および接点と接続された可動導体に対して直線上に配置される。このように、接点と電磁石４９を直線的に連結することにより、シャフト、レバーなどの部品を不要にできるとともに、操作エネルギーのロスを低減して電磁石４９および電源として用いるコンデンサ３のサイズを縮小化できる。また、本実施形態では、真空容器６０、電磁操作機構８、３相同期を確保するための連結手段９の順序で連結しているため、電磁操作機構８の駆動力は効率よく、真空容器６０内の開閉接点に伝わることになる。

連結部９５は、電磁石９４の軸１０２とピン１０３で係合する中間金具９８と、この中間金具９８とピン１０１で係合し、かつ真空容器から突出する連結部材３５に固定される接続部材１００で構成される。遮断ばね９６は中間金具９８と連結するばね抑え金具９９とベース９０で狭持されており、投入動作すなわち電磁石９４のプランジャ１１０が下方向に動作するのと同時に圧縮される。一方、接圧ばね９７は、ばね抑え金具９９と接続部材１００で狭持される。中間金具９８のピン１０１挿入部は楕円穴となっているため、接続部材１００は固定接点と可動接点が衝突するまでプランジャ１１０と一体となって動作するが、接点衝突後は中間金具９８より上の部品のみが動作し、接圧ばね９７が蓄勢されて接点に接触力を与えるようになる。

電磁石９４の構成および動作原理に関して以下に説明する。図５は、電磁操作機構8を上面から観たときの状態であり、電磁石９４の外形が矩形となっていることがわかる。電磁石９４の内部構造について図６を用いて説明する。図６は電磁石９４の側断面図である。電磁石９４の固定鉄心１２０は、下部鋼板１２１、中央脚１２２、矩形鋼管１２３、永久磁石台１２４で構成される。中央脚１２２は鋼板１２５を伴って下部鋼板１２１とボルト１２６で固定される。可動鉄心１３０は、可動平板１３１とプランジャ１１０からなり、それらの中心をステンレスなどの非磁性体の軸１０２が貫通している。また、可動平板１３１と対向して永久磁石１３２を設ける。永久磁石１３２は接着剤などで永久磁石台１２４に固定している。可動平板１３１と永久磁石１３２間には適当な空隙ｇを設けているため、永久磁石１３２が可動平板131側へ移動してしまうことはない。電磁石９４内部にはコイル１３３を設けてあり、電磁操作機構８には電源のコンデンサ３(図1記載)から励磁エネルギーが供給される。

矩形鋼管１２３にはＪＩＳ−Ｇ３４６６の「一般構造用角形鋼管」などにて規定される標準サイズの鋼管を使用して低コスト化が図られている。この鋼管形状に伴い、プランジャ１１０、コイル１３３、永久磁石１３２、可動平板１３１などはいずれも矩形形状にされている。これは、図５の上面図をみれば明らかなように、従来の円筒鋼管を用いた電磁石と比べて集積率が向上するとともに、真空容器６０の幅寸法Ｗ、奥行寸法Ｄに対応して電磁石９４を効率的に配置できる利点がある。

電磁石９４は、以下の方法で組み立てることができる。まず、ボルト１２６で固定した下部鋼板１２１、鋼板１２５および中央脚１２２を、スタット１３４の六角部１３４ａの上に載せる。矩形鋼管１２３、コイル１３３および永久磁石１３２を固定してある永久磁石台１２４を順々に載せ、軸１０２とナット１１１で固定した可動鉄心１３０を設置する。最後に、矩形鋼管１２３と同様に磁性体の矩形鋼管で製作する永久磁石カバー１３５、上部カバー１３６を載せて、ナット１３７を締めれば、ナット１３７とスタットの六角部１３４ａ間で各部材が狭持されて、電磁石９４が完成する。このように外周部をすべて磁性体で覆われた構造とすることにより、電磁石４９外部への漏れ磁束が低減され、隣接する電磁石への影響が無視できるようになる。

また、図３に示すように、完成した電磁石９４に中間金具９８をピン１０３で連結し、ばね抑え金具９９とベース９０および補強板９１で遮断ばね９６を狭持しながら、スタット１３４をベース９０に固定する。この作業を真空容器６０内に存在する接点と1対1に対応する６個の電磁石９４に施せば、電磁操作機構モジュール１４０(図５)が出来上がる。

ここで、電磁石９４の動作原理について、図７〜図９を参照して説明する。図７〜図９は、それぞれ、投入動作、投入状態の保持、開極動作の原理を表す概念図である。開極状態において、コイル１３３を励磁すると、コイル電流による磁束φｃによってプランジャ１１０と中央脚１２２間に吸引力が発生し、可動鉄心１３０は図中下方向に移動しはじめる。この可動鉄心１３０の動作に伴い、連結された真空容器６０内の可動接点が投入方向へ移動する。投入動作が完了する直前の状態では、永久磁石１３２の磁束φｐｍが作用し始めるため、可動平板１３１と永久磁石１３２間にも吸引力が働くようになる。上述したように、真空容器６０内の開閉接点が衝突した瞬間から接圧ばね９７の力が作用して急激に負荷が大きくなるばね特性に合致した吸引力特性を有している。

投入動作が完了すると、図８に示すようにコイル１３３の励磁を解除し、永久磁石１３２の吸引力のみで投入状態を保持する。この段階では、遮断ばね９６、接圧ばね９７はいずれも蓄勢された状態となっており、開極動作に備える。開極動作では、図９に示すように、投入動作時と逆方向の電流をコイル１３３に流す。このとき、コイル電流による磁束φｃは永久磁石による磁束φｐｍを打ち消すように作用するため、電磁石９４の吸引力が低下する。これにより、接圧ばね９７および遮断ばね９６の力が上回るようになると、可動鉄心１３０は図中上方向に移動するようになり、同時に開閉接点が開極される。

次に、真空容器６０と電磁操作機構モジュール１４０の接続方法について説明する。図3および図４に示すように、真空容器６０のベース２０、電磁操作機構モジュール１４０のベース９０はいずれも他相と分離されており、真空容器６０と電磁操作機構モジュール１４０からなる単相の相モジュール１５０を構成できる。具体的には、接続部材９２を用いて、ベース２０とベース９０を固定すればよい。すなわち、相モジュール１５０を３つ並べ、それらの上部に後述する連結手段を取り付ければ、真空スイッチギヤ１が構成される仕組みになっている。

電磁操作機構８と真空容器６０から伸びる連結部材３５の接続に関して、図３を用いて説明する。先ず、電磁石９４は投入位置にしておく。ナット１５２とともに連結部材１００を連結部材３５に取り付け、接圧ばね９７を挿入した状態で中間金具９８を連結部材１００に差し込みながら、ベース９０を接続部材９２にボルト９３で固定する。このとき、連結部材１００はできるだけ連結部材３５にねじ込んでおき、接圧ばね９７の荷重がかからないようにしておく。上記の作業が終了した段階で、所定の接圧ばね荷重が与えられるように連結金具１００のねじ込み深さを調整する。調整後、ピン１０１を差込めば、電磁操作機構モジュール１４０と真空容器６０の接続が完了し、相モジュール１５０が完成する。

相モジュール１５０の段階にて下記の出荷前調整および試験を実施する。通常、真空遮断器は、馴染み操作実施後に接圧ばね荷重を再調整して出荷する。ここで、馴染み操作とは、無負荷開閉動作を１００回程度実施し、接点衝突に伴う衝撃力を利用して、開閉接点間の平行度を強制的に向上させるものである。また、真空容器６０は高温真空炉中で生成されるため、各部材の機械強度特性は常温時のそれと異なっており、特に通電部に用いる銅の強度低下が著しい。例えば、可動導体２９や固定導体２６は衝撃力によって縮む方向に変形してしまう。馴染み操作によって、この変形が飽和するレベルまで開閉操作を繰り返し、再度接圧ばね荷重を調整してから出荷することになる。本実施形態では、相モジュール１５０の段階で馴染み操作を実施する。相モジュール１５０を３相分配置した後では、接圧ばね荷重の調整のための作業スペースを確保できない。逆に言えば、本発明のように、相ごとにモジュール化することによって、調整のための作業スペースを確保する必要がなくなり、機器全体を小形化することができる。つまり、本発明のモジュール化の思想は、作業効率の向上だけでなく、機器縮小化にも寄与する。

また、真空開閉部６の耐電圧試験をこの段階で実施してもよい。これは、真空スイッチギヤ1の真空容器６０は接地電位に固定されているため、内部の電界分布が他相の影響を受けないからである。相モジュール１５０にて耐電圧試験を実施できれば、ケーブル４の取り付けなどの作業も容易で、作業効率が向上する。

このように、真空容器６０と内部の開閉接点を駆動するための電磁操作機構８を相ごとにモジュール化しているから、モジュールごとに出荷前の調整および各種試験が実施できるようになる。そのため、作業効率が向上するとともに、調整用の作業スペースを確保する必要がなくなり、機器の小形化、低コスト化を実現できる。

（連係機構部）
次に、開閉接点動作の３相同期を確保するための連係機構部を構成する連結手段９について、図１０と図１１を用いて説明する。図１０は、３相分の一部の開閉接点の連結手段9の上面図、図１１はその側断面図である。連結手段9は、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用の連結手段１６１と接地開閉器ＥＳ用の連結手段１６０が一つのユニットになっており、真空スイッチギヤ1には合計３ユニットの連結手段9が設けられている。

図１０と図１１に示すように、連結手段9の１つのユニットは、主に３つの主軸１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃと、その軸周りに回転するレバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、および各レバー間を連結する接続部１６５ａｂ、１６５ｂｃ、１６６ａｃ、１６６ｂｃで構成される。各符号の添え字ａ、ｂ、ｃはA相、Ｂ相、Ｃ相を表す。また、レバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃは遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用であり、レバー１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃは接地開閉器ＥＳ用である。

主軸１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃは、両サイドのブラケット１６７にナット１６８を用いて固定される。ブラケット１６７はボルトにて電磁石４９の上部カバー１３６に固定される。主軸１６２ａを中心に回転するレバー１６３ａは、ピン１６９、中間リンク１７０、ピン１７２、接続部材１７１を介して、電磁石４９の軸１０２と連結される。また、ピン１７３、接続部１６５ａｂを介して、Ｂ相のレバー１６３ｂと連結される。Ｂ相、C相のレバー１６３ｂ、１６３ｃについても、Ａ相のレバーと同様に電磁石４９および相互に接続される。また、接地開閉器ＥＳの連結手段１６０についても、レバーと電磁石４９の接続方法は同じである。

主軸１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃは、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用電磁石の軸１０２と接地開閉器ＥＳ用電磁石の軸１０２との中心に位置する。定量的に表現すると、図１１の寸法Ｌを等しくすればよい。これにより、レバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃ、１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、および4つの連結部１６５ａｂ、１６５ｂｃ、１６６ａｂ、１６６ｂｃはそれぞれ同一部品となるため、低コスト化が図れる。

また、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用のレバー１６３ａにはピン１８０を介して状態表示板１８１が連結され、状態表示板１８１には、ばね１８３を介して動作回数計１８２が連結されており、連結手段９の動作に同期して、状態表示板１８１および動作回数計１８２が動作するようになっている。更に、レバー１６３ｃには補助スイッチ１８４が連結されている。この構成は接地開閉器ＥＳにおいても同様である。各相の開閉接点をそれぞれ独立に駆動する場合、各操作機構に状態表示板１８１、動作回数計１８２、補助スイッチ１８４を設けなければならないが、本実施形態のように、連結手段９を設ける場合には各々１つずつ備えればよい。また、補助スイッチの配線が簡素化される利点がある。

ここで、図１１を用いて遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器LBS用の連結手段１６１の動作について説明する。投入動作においては、電磁石４９の可動鉄心１３０が下方向に動作するため、レバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃは反時計周りに回転する。これに伴い、接続部１６５ａｂ、１６５ｂｃは左方向に移動する。停止位置は、電磁石４９のプランジャ１１０と中央脚１２２の衝突位置で決まるため、連結手段１６１には投入動作用のストッパは必要ない。一方、開極動作では、電磁石４９の可動鉄心１３０が上方向に動作するため、レバー１６３ａ、１６３ｂ、１６３ｃは時計周りに回転する。これに伴い、接続部１６５ａｂ、１６５ｂｃは右方向に移動する。開極動作では、接続部１６５ｂｃをストッパボルト１９０に衝突させて停止させる。すなわち、このストッパボルト１９０との位置によって、開閉接点の開極距離が決まる。開極距離については、ストッパボルト１９０とその座１９２間に調整板１９１を挿入して調整し、相間のばらつきについては、接続部１６５ａｂ、１６５ｂｃに設けた伸縮調整可能な継手であるターンバックル１９３ａｂ、１９３ｂｃで調整する。

一方、接地開閉器ＥＳ用連結手段１６０の動作は、主軸１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃを遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器LBS用の電磁石４９の軸１０２と接地開閉器用の電磁石４９の軸１０２の中心に配置したため、先に説明した連結手段１６１と逆方向の動作となる。すなわち、投入動作においては、電磁石４９の可動鉄心１３０が下方向に動作するため、レバー１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃは時計周りに回転し、接続部１６６ａｂ、１６６ｂｃは右方向に移動する。一方、開極動作では、電磁石４９の可動鉄心１３０が上方向に動作するため、レバー１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃは反時計周りに回転し、接続部１６６ａｂ、１６６ｂｃは左方向に移動する。なお、開極動作では、接続部１６６ｂｃをストッパボルト１９０に衝突させて停止させる。

遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用の連結手段１６１と接地開閉器ＥＳ用の連結手段１６０の動作方向を逆に設定したのは、上記のように部品数低減、部品共用化を基に低コスト化を図るばかりでなく、下記の機械的インタロックを実現するためでもある。つまり、リンク部材２００はレバー１６３ｃとピン１６９ｃで連結されており、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳが投入された状態では、他端側のインタロックピン２０１がガイド２０２の楕円穴２０３内を下方向に移動する。この状態では、接地開閉器ＥＳを投入しようとしてもレバー１６３ｃがインタロックピン２０１に干渉して動作できなくなる。一方、接地開閉器ＥＳが投入されている状態では、インタロックピン２０４が下方向に移動しているため、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳを投入しようとしても、レバー１６２ｂとインタロックピン２０４が干渉して、動作不能となる。このように、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用の連結手段１６１と接地開閉器ＥＳ用の連結手段１６０の動作方向を逆にすることによって、一方が投入状態になったときに両者のレバー１６３、１６４の位置が合致するため、投入方向の回動を互いに規制する機械的インタロックを容易に実現できるようになる。

つまり、本実施形態における開閉接点の３相同期を確保するための連結手段９は、遮断器ＣＢあるいは負荷開閉器ＬＢＳ用の連結手段１６１と接地開閉器ＥＳ用の連結手段１６０の主軸１６２を共用化したことにより、部品数低減、部品共用化を基に低コスト化が図れ、更に両者の動作方向が逆方向になるために機械的インタロックを容易に実現でき、安全性、信頼性が向上する。

以上説明したように、本実施形態の真空スイッチギヤ１では、真空開閉部６、真空開閉部６内の各開閉接点を独立に駆動する電磁操作機構８、および開閉接点動作の３相同期を確保するための連結手段９を上下方向に３段積みしているため、盤の設置面積を縮小化でき、コンパクトで低コストな盤を実現できる。同時に、真空開閉部６、電磁操作機構８、連結手段９の各部の縮小化も考慮している。

真空開閉部６では、遮断器、断路器、負荷開閉器、あるいは接地開閉器などの機能を有する複数の開閉接点を収納することでコンパクト化を図っている。電磁操作機構８では、矩形鋼管を固定鉄心に利用して、電磁石４９の集積率を向上させている。また、電磁操作機構８と開閉接点および開閉接点に固定される可動導体を直線上に配置しているため、駆動運動の方向を変換するためのシャフト、レバーなどの部品を不要にできる。また、操作エネルギーのロスを低減して電磁石４９および電源として用いるコンデンサ3のサイズを縮小化できる利点がある。また、真空開閉部６と電磁操作機構８は相ごとにモジュール化して製作しているから、相モジュールの段階で出荷前の調整、試験を実施できるようになったため、作業効率が向上する。しかも、作業用のスペースを確保する必要がなくなり、機器全体を縮小化できる。連結手段９では、遮断器用、断路器用あるいは負荷開閉器用の連結手段１６１と、それに付随する接地開閉器用の連結手段１６０をユニット化することで、部品数削減、部品共用化を実現できる。更に、本実施形態のように主軸１６２とレバー１６３、１６４を配置することにより、機械的インタロックが容易に実現でき、安全性、信頼性を向上できる。

図１は、本発明の一実施の形態の真空スイッチギヤの内部構造を部分的に断面で表した側断面図である。図２は、図１実施形態の真空スイッチギヤを構成する複数の開閉接点の単線結線図を示す。図３は、図１実施形態の真空スイッチギヤの内部構造を表す正面図である。図４は、真空スイッチギヤの内部構造を表した側断面図である。図５は、電磁操作機構を説明するための上面図である。図６は、電磁石の構成を示す詳細な断面図である。図７は、電磁石の動作を説明するための概念図である。図８は、電磁石の動作を説明するための概念図である。図９は、電磁石の動作を説明するための概念図である。図１０は、３相分の一部の開閉接点の連結手段の上面図である。図１１は、図１０の側断面図である。

符号の説明

１真空スイッチギヤ
４ケーブル
６真空開閉部
８電磁操作機構
９連結手段
６０真空容器

Claims

複数の開閉器および該各開閉器をそれぞれ上下方向に開閉駆動する複数の操作ロッドが真空容器に収納され、前記操作ロッドの端部が前記真空容器の上部壁から気密に突出されてなる真空開閉部と、前記各操作ロッドにそれぞれ連結された複数の駆動ロッドをそれぞれ駆動する複数の駆動機構が設けられてなる電磁駆動部とを備え、該電磁駆動部が前記真空開閉部の上に搭載されてなる真空スイッチギヤの単相モジュールにおいて、
前記複数の開閉器は、真空遮断器と該真空遮断器の固定接点を接地する接地開閉器とを含み、前記真空遮断器と前記接地開閉器の開閉を相反規制するインターロック機構を有する連係機構部が前記電磁駆動部の上に搭載されてなることを特徴とする真空スイッチギヤの単相モジュール。
前記電磁駆動部の前記各駆動機構は、前記各駆動ロッドの上端にそれぞれ連結された複数のプランジャと、該各プランジャを上下方向に駆動する電磁石およびばね部材とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の真空スイッチギヤの単相モジュール。
前記真空容器は、直方形に形成され、
前記複数の開閉器は、直方形の前記真空容器内に並べて配置され、
前記複数の駆動機構は、前記開閉器の位置に対応させて前記電磁駆動部に並べて配置され、
前記電磁駆動部は、前記電磁石が矩形に形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の真空スイッチギヤの単相モジュール。
前記複数の開閉器は、前記真空遮断器の可動接点側に共通接続された負荷開閉器と、該負荷開閉器の固定接点を接地する接地開閉器とを含むことを特徴とする請求項１または３に記載の真空スイッチギヤの単相モジュール。
前記連係機構部は、前記真空遮断器と前記接地開閉器をそれぞれ駆動する前記駆動ロッドの間の上方に水平に延在された軸と、該軸に回転自在に軸支された２つのレバーと、該各レバーの一端を前記真空遮断器と前記接地開閉器の各駆動ロッドに連動する部材にそれぞれ連結する２つのピンと、前記各レバーの他端部に前記真空遮断器と前記接地開閉器の投入位置において他方のレバーの投入方向の回動を規制する規制部材とを設けてなることを特徴とする請求項１に記載の真空スイッチギヤの単相モジュール。
開閉器および該開閉器の可動接点を上下方向に駆動する操作ロッドが真空容器に収納され、前記操作ロッドの端部が前記真空容器の上部壁から気密に突出されてなる真空開閉部と、前記操作ロッドに連結された駆動ロッドを上下方向に駆動する駆動機構が設けられてなる電磁駆動部と、該電磁駆動部の前記駆動ロッドを連係させて駆動する連係機構部とを備え、前記真空開閉部の上に前記電磁駆動部が搭載され、該電磁駆動部の上に前記連係機構部が搭載されてなる単相モジュールが３相分並べて配列されてなり、
前記連係機構部は、前記単相モジュールの配列方向に直交させて水平に延在された軸と、該軸に回転自在に軸支され一端が前記駆動ロッドに連動する駆動部材にピンを介して連結されたレバーとを備え、
３相配列で隣り合う前記連係機構部は、前記レバーの他端部にピンを介して連結されたそれぞれの連結ロッドを伸縮調整可能な継手を介して相互に連結してなる真空スイッチギヤ。
複数の開閉器および該各開閉器の可動接点を上下方向にそれぞれ駆動する複数の操作ロッドが真空容器に収納され、該各操作ロッドの端部が前記真空容器の上部壁から外部に気密に突出されてなる真空開閉部と、前記各操作ロッドに連結された複数の駆動ロッドを上下方向にそれぞれ駆動する駆動機構が設けられてなる電磁駆動部と、該電磁駆動部の前記駆動ロッドの動きを連係させる連係機構部とを備え、前記真空開閉部の上に前記電磁駆動部が搭載され、該電磁駆動部の上に前記連係機構部が搭載されてなる単相モジュールが３相分並べて配列されてなり、
前記連係機構部は、前記単相モジュールの配列方向に直交させて水平に延在された軸と、該軸に回転自在に軸支され一端が前記各駆動ロッドに連動する部材にピンを介してそれぞれ連結された複数のレバーとを備え、
３相配列で隣り合う前記連係機構部は、前記各レバーの他端部にピンを介してそれぞれ連結された複数の連結ロッドを伸縮調整可能な継手を介して相互に連結してなる真空スイッチギヤ。
前記複数の開閉器は、真空遮断器と該真空遮断器の固定接点を接地する接地開閉器とを含み、
前記連係機構部は、前記真空遮断器と前記接地開閉器の開閉を相反規制するインターロック機構を有することを特徴とする請求項７に記載の真空スイッチギヤ。
前記インターロック機構は、前記真空遮断器と前記接地開閉器をそれぞれ駆動する前記駆動ロッドの間の上方に水平に延在された軸と、該軸に回転自在に軸支された２つのレバーと、該各レバーの一端を前記真空遮断器と前記接地開閉器の各駆動ロッドに連動する部材にそれぞれ連結する２つのピンと、前記各レバーの他端部に前記真空遮断器と前記接地開閉器の投入位置において他方のレバーの投入方向の回動を規制する規制部材とを設けてなることを特徴とする請求項８に記載の真空スイッチギヤ。