JP4566216B2 - 真空開閉装置の絶縁フレーム - Google Patents

Description

この発明は、受電・配電設備に使用される真空バルブを用いた真空開閉装置に採用される絶縁フレームの構造に関するものである。

真空バルブを有する従来の真空開閉器の絶縁フレームとして、例えば、特許文献１のように、真空バルブを収納保持し、かつその真空バルブの両端部に接続される端子を支持する開閉装置の絶縁フレームが提案されている。そして、真空開閉装置は、絶縁フレーム各相をほぼ円筒状のカプセル形状とした単相主回路を３個並べて構成している。開閉装置の定格電圧が高電圧になるほど、絶縁設計において接地金属部位や他相間との絶縁距離を大きく確保する必要があるため、絶縁フレームの形態としては、主回路充電部の一面側を開放したＵ形断面の絶縁フレームよりもほぼ円筒状カプセル形状とすることでフレーム内の充電部位と外部接地金属部との絶縁性能を絶縁物のバリア効果により空間絶縁距離を小さくして構成することが可能となり、開閉装置全体としてもコンパクトに構成することが出来るため、ほぼ円筒状のカプセル形状とした絶縁フレーム形状とすることが多い。

特開２００２−２１６５９７号公報（図１及び従来技術の図５、図６、図７）

筒形の絶縁フレームを備えた開閉装置では、真空バルブと絶縁ロッドとのねじ接続部周辺が筒形の絶縁フレームで覆われているため、この真空バルブと絶縁ロッドとのねじ接続部でのストローク調整が、真空バルブと絶縁フレームとを組み立てた状態では出来ない。そのため、筒形の絶縁フレームを採用する場合は、絶縁フレーム外部で駆動リンク系の一部の寸法を調整する構造を用いてストローク調整をするのが一般的である。このためリンク系での調整箇所の構造が複雑となり、部品点数も多くなり、コンパクトで安価に開閉装置を構成する上での問題点となっていた。

このストローク調整はリンク系部品や真空バルブ、絶縁フレーム等構成部品の寸法ばらつきや接圧ばね荷重の製造ばらつきが起因して開閉装置の開閉特性が変動するのを抑えるために行うものであり、開閉装置としての主要性能であり製品品質を確保するために重要な作業である。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、真空バルブを収納し保持する絶縁フレームの絶縁性能を確保し、絶縁フレーム内でのストローク調整が可能で、さらに高い機械的剛性を兼ね備えた真空開閉装置の絶縁フレームを提案することにより、真空開閉器をコンパクトで安価に構成できるようにしようとするものである。

この発明に係る真空開閉装置の絶縁フレームは、固定コンタクトを有する固定側導体と可動コンタクトを有する可動側導体とを内蔵した真空容器を収納し、接地部位である設置部上に配置された筒形の絶縁物からなる真空開閉装置の絶縁フレームであって、上記真空容器から引き出された上記可動側導体とこの可動側導体の駆動機構に連接した絶縁ロッドとの間に、上記固定コンタクトと上記可動コンタクトとの接圧調整を行うストローク調整部が設けられ、上記固定側導体に接続された固定側端子と上記可動側導体に接続された可動側端子は、上記固定側端子及び上記可動側端子のそれぞれについて、上記接地部位から遠い側の一部が上記絶縁フレームの側壁に固定された状態で、上記絶縁フレームから外部へ導出され、上記絶縁フレームの側壁には、上記固定側端子の導出箇所を含む開口部を上記可動側端子との間で、且つ、上記接地部位との間に設け、また、上記可動側端子の導出箇所を含む開口部を上記接地部位との間に設けるとともに、上記可動側端子側の開口部は、上記ストローク調整部に対向し、且つ、上記ストローク調整部の調整に必要な工具が挿入可能で、調整時に工具を動かすことのできるサイズを有するものであることを特徴とするものである。

また、上記構成において、上記固定側端子の導出箇所とその開口部及び上記可動側端子の導出箇所とその開口部をそれぞれ取り巻くリブを上記絶縁フレーム側壁外面に設けたことを特徴とするものである。

また、上記構成において、上記固定側端子とその開口部、及び上記可動側端子とその開口部をそれぞれ覆う絶縁キャップを設けたことを特徴とするものである。

この発明に係るの真空開閉装置の絶縁フレームによれば、筒形の絶縁フレームに取り付けられた端子の一端に開口部を設けて真空バルブの可動側導体と絶縁ロッドとのねじ接続部周辺にストローク調整に必要な工具が入るようにしたので、真空バルブと絶縁フレームとを組み立てた後においても前記開口部からストロークの調整が出来る。これにより駆動系リンクの一部に調整用の機構が不要となり、簡単な駆動リンクで構成出来、真空開閉装置全体としてもコンパクトで安価に構成することが出来る。また、端子と接地部位である真空開閉装置の設置部との沿面絶縁距離を長くすることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る絶縁フレームを備えた真空開閉装置を示す斜視図であり、図２はその絶縁フレームの側面断面図である。図において、真空バルブ１は、円筒形の真空容器１ａの内部軸線上に固定コンタクト１ｂと可動コンタクト１ｃとが配置されて収容されており、真空容器１ａの一端から固定コンタクト１ｂにつながる固定側導体１ｄが導出され、他端から可動コンタクト１ｃにつながる可動側導体１ｅが導出されて構成されている。

真空バルブ１は絶縁フレーム２に収容され保持されている。絶縁フレーム２の詳細については後述する。真空バルブ１の固定側導体１ｄには、その軸線に対し垂直方向に伸びる固定側端子３の一端側が接続され、この固定側端子３が絶縁フレーム２に設けられた張り出し部２ｄにボルト１３により締め付け固定されることにより、真空バルブ１が絶縁フレーム２に支持されている。固定側端子３の他端側は絶縁フレーム２に設けられた、端子の導出箇所である導出口を通して外部に導出されている。また、真空バルブ１の可動側導体１ｅには、可撓導体４を介して可動側端子５が接続されている。この可動側端子５は絶縁フレーム２に設けられた張り出し部２ｅにボルト１２により締め付け固定され、真空バルブ１の軸心に垂直方向に絶縁フレーム２に設けられた導出口を通して導出されている。

上記ボルト１３及び１２は固定側導体３及び可動側導体５のそれぞれ上側、つまり図２の構成では絶縁フレーム２の接地部位から遠い側で固定側導体３及び可動側導体５を固定している。ただし、上記固定位置は絶縁フレーム２の接地部位から遠い位置であれば、図２のように固定側導体３及び可動側導体５の上側に限るものではない。

可動側導体１ｅには同軸上に接圧ロッド６が連結されている。そして、接圧ロッド６には一端側を接圧ロッド６に係止した接圧ばね７が挿入されており、接圧ばね７の他端は絶縁ロッド８に押込み可能な構造で連結されている。絶縁ロッド８は三相軸９に連結され、操作機構１１からの駆動力を出力レバー１１ａから三相軸９に伝達可能に接続されている。操作機構１１と絶縁フレーム２はそれぞれ台車フレーム１０（接地部位となる）に固定支持されており、三相軸９は回転中心９ａ部が台車フレーム１０に回転自在に支持されている。

可動側導体１ｅと接圧ロッド６との連結について説明する。可動側導体１ｅの下端部は雄ねじになっており、接圧ロッド６の上端部は雌ねじになっていて、これら雄ねじと雌ねじが螺合している。上記雄ねじと雌ねじのねじ込み量を加減することで可動側導体１ｅのストローク調整ができる。このストローク調整を行うことにより固定コンタクト１ｂと可動コンタクト１ｃとの接圧調整が出来る。接圧ロッド６の可動側導体１ｅへのねじ込み量を多くすれば接圧ロッド６の有効長さが短くなって、絶縁ロッド８との間の接圧ばね７を圧縮し、接圧ばね７に、より大きな力が蓄勢される。可動側導体１ｅには可動側端子５に接続される可撓導体４の一端が接続され、その可撓導体４の接続端をナット４ａで可動側導体１ｅに固定している。一方、接圧ロッド６にはナット６ａが螺合している。このため、可動側導体１ｅと接圧ロッド６とのねじ込み量を加減した後、ナット６ａをナット４ａに締め付けることにより、可動側導体１ｅと接圧ロッド６との接続状態が固定される。

次に真空開閉装置の動作について説明すると、図２に示すように、真空バルブ１が開放状態にあるとき、投入指令により操作機構１１が出力レバー１１ａを介して駆動軸９を反時計方向に駆動すると、絶縁ロッド８が接圧ロッド６を押し上げて真空バルブ１を投入する。このとき、接圧ばね７が蓄勢された状態となる。開放時は、開放指令により駆動軸９を時計方向に駆動すると、接圧ばね７が放勢されて可動コンタクト１ｃが下方に移動し、図２の開放状態となる。真空開閉装置の開閉特性の調整はストロークを調整することにより投入時の接圧ばね７の圧縮量を調整して行う。接圧ばね７に蓄えられるエネルギーを調整することにより開放時の速度が変化し、開閉特性を調整できる。接圧ばね７の蓄勢量の調整は、ナット６ａを一度緩め、可動側導体１ａの雄ねじと接圧ロッド６の雌ねじとのねじ込み量を増減させてから、ナット６ａを再度ナット４ａ側へ締め付けることにより行うことができる。可動側導体１ｅの雄ねじと接圧ロッド６の雌ねじの螺合量、及びナット４ａ、ナット６ａ締め付け調整を行う部分をストローク調整部と称する。

絶縁フレーム２の構造について説明する。図３は後述する端子カバーである絶縁キャップ２０の一部（基部）を取り去った状態の絶縁フレーム２の斜視図を示している。図４は絶縁フレーム２を、固定側端子３及び可動側端子５の導出口側から見た斜視図である。絶縁フレーム２は、筒状の絶縁物からなり、その上部と下部に固定側端子３と可動側端子５を導出する導出口が設けられている。この導出口及び後述の開口部を覆って絶縁キャップ２０が着脱できるように装着されている。そして絶縁キャップ２０は固定側端子３及び可動側端子５に１個ずつ設けられ、固定側端子３及び可動側端子５を被覆している。

上述したように、絶縁フレーム２には、その側面に固定側端子３と可動側端子５とを引き出す導出口が設けられ、導出口から引き出された固定側端子３と可動側端子５の上側が絶縁フレーム２の張り出し部２ｄ、２ｅにボルト１３、１２で固定支持されている。そして、絶縁フレーム２の可動側端子５を固定支持している上側以外に開口部２ａが設けられている。可動側端子５と開口部２ａとの関係を略線的に示すと図５のようになる。この開口部２ａは可動側端子５の導出口を含み（連なり）、導出口よりかなり大きなスペースを持つ。開口部２ａの絶縁フレーム２上の位置は、可動側端子５の下側にあるが、この位置は可動側導体１ｅと接圧ロッド６との結合部、即ち可動側導体１ｅのストローク調整部を横から見る位置である。開口部２ａの大きさは、絶縁フレーム２の外側から開口部２ａを通して工具を挿入し、可動側導体１ｅの端部に設けられた雄ねじ部と接圧ロッド６の端部に設けられた雌ねじ部を調整出来ると共に、ナット６ａを締めたり緩めたりする工具が動き、ストローク調整が出来るだけのスペースである。従って、開閉装置を組み立てた後で開閉特性を調整する場合、この開口部２ａを通して開閉特性の調整が可能である。そのため、操作機構１１からの三相軸９、絶縁ロッド８からなる駆動リンク部に調整機構が不要となる。

図５は可動側端子５と開口部２ａとの関係を示す略線図である。図５から明らかなように、可動側端子５が接地部位（台車フレーム１０）から距離ｌだけ離れた位置より導出されている場合、開口部２ａを設けたことにより、可動側導体５と接地面との最短距離はｌ＋αとなって、開口部２ａを有しない形態に比べて沿面距離を伸ばすことができる。逆に言えば、この開口部２ａを設けることで可動側端子５と台車フレーム１０との間の絶縁フレーム２の表面沿面長さが増えることになり、その分だけコンパクトに簡素な絶縁フレーム構成が可能となる。

また、固定側端子３の、ボルト１３に固定されていない側、すなわち固定側端子３の下側にも固定側端子３の導出口を含む開口部２ｂを設けている。この開口部２ｂを設けることで、固定側端子３と絶縁フレーム２との接触が固定側端子３の上部のボルト取り付け部のみとなり、開閉装置が開状態時の固定側導体３と可動側端子５間との絶縁フレーム２上における最短沿面長を増やすことが出来、この両端子間すなわち極間の絶縁性能を向上させることが出来る。

なお、本実施の形態では、開口部２ａ及び２ｂが可動側端子５及び固定側端子３の導出口を含むように説明しているが、開口部２ａ及び２ｂは必ずしも可動側端子５及び固定側導体３の導出口に連なっている必要はなく、可動側端子５及び固定側端子３と接地部位との間に設けられていればよい。

開口部２ａと２ｂ、固定側端子３と可動側端子５の導出口、及び絶縁フレーム２の張り出し部２ｄ、２ｅを取り囲んで、絶縁フレーム２の側壁外側にリブ２ａ’、２ｂ’が設けられている。これは開口部２ａ、２ｂを設けることによる絶縁フレーム２の強度低下を補っている。またこのリブ２ａ’、２ｂ’には絶縁物で作られたほぼ漏斗状の絶縁キャップ２０の基部が着脱自在に装着される。このため、開口部２ａ、２ｂを通して外部から粉塵が流入するのを防ぐことができると共に、この絶縁キャップ２０のバリア効果によって固定側端子３や可動側端子、５そして台車フレーム１０との間の空間距離を多くとることが可能となり更なる耐電圧性能の向上を図ることが可能である。

受電・配電設備に使用される真空バルブを用いた真空開閉装置で、特に真空バルブを収容し保持する絶縁フレーム構造に広く適用可能である。

この発明の実施の形態１に係る絶縁フレームを採用した真空開閉装置を示す斜視図である。 実施の形態１に係る絶縁フレームを示す側面断面図である。 実施の形態１に係る、絶縁キャップの一部を除いて示す絶縁フレームの斜視図である。 実施の形態１に係る絶縁フレームを示す斜視図である。 実施の形態１に係る開口部を示す略線図である。

符号の説明

１ 真空バルブ、 １ａ 真空容器、
１ｂ 固定コンタクト、 １ｃ 可動コンタクト、
１ｄ 固定側導体、 １ｅ 可動側導体、
２ 絶縁フレーム、 ２ａ 開口部
２ｂ 開口部、 ２ｄ 張り出し部、
２ｅ 張り出し部、 ２ａ’ リブ、
２ｂ’ リブ、 ３ 固定側端子、
４ 可撓導体、 ４ａ ナット、
５ 可動側端子、 ６ 接圧ロッド、
６ａ ナット、 ７ 接圧ばね、
８ 絶縁ロッド、 ９ 三相軸、
１０ 台車フレーム、 １１ 操作機構、
１２ ボルト、 １３ ボルト、
２０ 絶縁キャップ。

Claims (3)

1. 固定コンタクトを有する固定側導体と可動コンタクトを有する可動側導体とを内蔵した真空容器を収納し、接地部位である設置部上に配置された筒形の絶縁物からなる真空開閉装置の絶縁フレームであって、上記真空容器から引き出された上記可動側導体とこの可動側導体の駆動機構に連接した絶縁ロッドとの間に、上記固定コンタクトと上記可動コンタクトとの接圧調整を行うストローク調整部が設けられ、上記固定側導体に接続された固定側端子と上記可動側導体に接続された可動側端子は、上記固定側端子及び上記可動側端子のそれぞれについて、上記接地部位から遠い側の一部が上記絶縁フレームの側壁に固定された状態で、上記絶縁フレームから外部へ導出され、上記絶縁フレームの側壁には、上記固定側端子の導出箇所を含む開口部を上記可動側端子との間で、且つ、上記接地部位との間に設け、また、上記可動側端子の導出箇所を含む開口部を上記接地部位との間に設けるとともに、上記可動側端子側の開口部は、上記ストローク調整部に対向し、且つ、上記ストローク調整部の調整に必要な工具が挿入可能で、調整時に工具を動かすことのできるサイズを有するものであることを特徴とする真空開閉装置の絶縁フレーム。
2. 上記固定側端子の導出箇所とその開口部及び上記可動側端子の導出箇所とその開口部をそれぞれ取り巻くリブを上記絶縁フレーム側壁外面に設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空開閉装置の絶縁フレーム。
3. 上記固定側端子とその開口部、及び上記可動側端子とその開口部をそれぞれ覆う絶縁キャップを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空開閉装置の絶縁フレーム。

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