JP4601203B2 - Switchgear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉手段及び負荷側端子と接地側端子とを接離する接地開閉手段とを一体化したスイッチギヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、スイッチギヤ(閉鎖配電盤)は母線から受電して、各種の負荷機器や他の電気室に配電するものである。そこで、母線との接続のための母線側導体及び負荷への送電ケーブルとの接続のための負荷側導体と共に、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉器、負荷側端子を接地するための接地開閉器、及び監視制御に必要な制御機器等が接地された金属製の容器内に配設されている。
図3は、例えば特公平7−28488号公報に記載された従来のスイッチギヤの要部を示す構成図であり、図4は図3の電気的な接続図である。
図3及び図4において、絶縁ガスが封入された容器1内に母線側端子2との切り離しのための断路器と真空スイッチ3の断路状態で出力電極を接地する接地開閉器とをかねた開閉器4,及び負荷側端子5a,5bを接地する開閉器(接地開閉器)6,7が配置され、外部の母線及び送電ケーブル(図示せず)との接続を行うように構成されている。
【0003】
母線側端子2を介して外部の母線(図示せず)に接続された三相の各々に対応する分岐導体8は、容器1内に配設されて絶縁支持碍子9により支持されている。各分岐導体8は真空スイッチ3及び開閉器4を介して、絶縁支持碍子10に支持された中間導体11に接続されている。さらに、中間導体11により2方向に分岐されて、それぞれ開閉器6,7を介して負荷側端子5a,5bに接続されている。そして、負荷側端子5a,5bを介して外部の送電ケーブル(図示せず)に接続される。
開閉器4の揺動電極4aは駆動軸4bに固着されたレバー4c及び絶縁リンク4dを介して軸4eを中心に揺動する。そして、揺動電極4aは中間導体11に接続された固定電極4fに接触する閉路位置と、接地用導体12に接触する接地位置と、固定電極4f及び接地用導体12から離れた中間の断路位置とに動作する。
また、開閉器6,7の揺動電極6a,7aは、それぞれ駆動軸6b,7bに固着されたレバー6c,7c及び絶縁リンク6d,7dを介して軸6e,7eを中心に揺動する。そして、揺動電極6a,7aは中間導体11に接続された固定電極6f,7fに接触する閉路位置と、接地用導体13,14に接触する接地位置と、固定電極6f、7f及び接地用導体13,14から離れた中間位置に動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスイッチギヤは以上のように構成されているので、真空スイッチ3が母線側端子2を開路してから開閉器4,6,7が閉路位置から断路位置又は接地位置へ動作するように構成されているため、母線側端子2と負荷側端子5a,5bとの間に開閉器4,6又は開閉器4,7の2個を直列接続して配置する必要がある。このため、容器1の小形化を図るのが困難であるという問題点があった。
この発明は、小形化を図ると共に耐電圧性能の信頼性の向上を図ることができるスイッチギヤを提供することを目的とするものである。
【0005】
この発明に係わるスイッチギヤは、固体絶縁物の外被で金属容器と一体接続した絶縁収
納室を形成して真空状態とし、上記絶縁収納室に母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉器を収納し、上記主回路開閉器の固定電極を固定電極棒の先端に形成して、上記固定電極を上記絶縁収納室内に配置し、上記固定電極棒を上記固体絶縁物の外被で保持して、上記固定電極棒と上記固体絶縁物の外被との間を封着し、上記主回路開閉器の可動電極を可動電極棒の先端に形成して上記主回路開閉器の固定電極と対向させて上記絶縁収納室に配置したスイッチギヤにおいて、上記主回路開閉器の周囲にアークシールドを配置して上記アークシールドと所定の真空ギャップをあけて設けた絶縁部材で保持し、上記金属容器と上記絶縁収納室との外周に上記固体絶縁物の外被を形成して上記アークシールドと上記主回路開閉器の固定電極棒間及び上記アークシールドと接地開閉器の固定電極棒間の上記固体絶縁物中にそれぞれ同容量のコンデンサを接続すると共に、上記アークシールドと対向するように金属容器側電界緩和リングを上記金属容器に配置し、上記金属容器とは反対側に絶縁収納室側電界緩和リングを上記絶縁収納室内に配置し、上記アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離より、上記アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離を小さくしたものである。
また、金属容器側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部及び絶縁収納室側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部の外径を、金属容器側電界緩和リング及び絶縁収納室側電界緩和リングの外径より小さくしたものである。
また、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離を、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離の1.5倍以上にしたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は実施の形態1の構成を示す断面図である。図1において、15は金属容器で、開口部にそれぞれ電界緩和リング15a〜15dが形成されている。16は金属容器15が埋設されたエポキシ樹脂等の外被で、金属容器15の電界緩和リング15aと対向した側に金属容器15と一体接続された絶縁収納室17が形成されている。さらに、外被16には絶縁収納室17とは反対側に開口部16a,16bが形成されている。18は先端に後述の主回路開閉器20の固定電極18aが形成された固定電極棒で、固定電極18aが絶縁収納室17に配置されるように外被16により保持されている。さらに、固定電極棒18の固定電極18aとは反対側に外被16から突出するように母線側端子18bが形成されている。19は先端に後述の主回路開閉器20の可動電極19aが形成された可動電極棒で、可動電極19aが絶縁収納室17に配置されるように固定電極18aと対向して配置されている。なお、固定電極18aと可動電極19aとで主回路開閉器20が構成されている。
【0007】
21は可動電極棒19に連結された絶縁ロッド、22は絶縁ロッド21に連結された操作棒で、駆動機構(図示せず)に連結されている。23は絶縁ロッド21の両側に配置された電界緩和シールド、24は操作棒22に装着されたべローズで、金属製封着部材25を介して外被16により保持されている。26はセラミック等の絶縁部材で、封着部材25と金属容器15との間に配置されている。27は絶縁部材26と金属容器15との間を封着した封着部材、28は金属容器15と固定電極棒18との間に配置された絶縁部材で、突起部28aが形成されている。29は絶縁部材28と金属容器15との間を封着した封着部材、30は絶縁部材28と固定電極棒18との間を封着した封着部材、31は主回路開閉器20の周囲に配置された金属製アークシールドで、絶縁部材28との間に所定の真空ギャップ32が形成されるように突起部28aで支持されている。なお、アークシールド31の金属容器15側は、アークシールド31への放電が発生してアークシールド31が充電電位になったとき、金属容器15側の電界緩和リング15aとの間の電界強度が最大になるように、形状及び位置を実験や経験を基に設定されている。33は封着部材30で保持された電界緩和リングで、絶縁部材28と封着部材30との接合部を覆うように形成されている。なお、電界緩和リング33とアークシールド31との対向距離は、金属容器15とアークシールド31との対向距離の1.5倍以上に設定されている。
【0008】
34は先端に後述の接地開閉器36の固定電極34aが形成された後述の接地開閉器36の固定電極棒で、固定電極34aが金属容器15内に配置されるように外被16により保持されている。さらに、固定電極棒34の固定電極34aとは反対側に外被16から突出するように負荷側端子34bが形成されている。35は先端に後述の接地開閉器36の可動電極35aが形成された後述の接地開閉器36の可動電極棒で、可動電極35aが金属容器15内に配置されるように固定電極34aと対向して配置されている。なお、固定電極34aと可動電極35aとで、接地開閉器36が構成されている。37は可動電極棒35に装着されたベローズで、封着部材38を介して外被16により保持されている。39は絶縁部材で、封着部材38と金属容器15との間に配置されている。40は絶縁部材39と金属容器15との間を封着した封着部材、41は絶縁部材で、金属容器15と固定電極棒34との間に配置されている。42は絶縁部材41と金属容器15との間を封着した封着部材、43は絶縁部材41と固定電極棒34との間を封着した封着部材、44は封着部材43で保持された電界緩和リングで、絶縁部材41と封着部材43との接合部を覆うように形成されている。
【0009】
45は外被16の外面に形成された接地層で、亜鉛等が塗装されている。46は主回路開閉器20の可動電極棒19と接地開閉器36の固定電極棒34との間を接続した接続導体である。
次に動作について説明する。図1において、通常の場合、アークシールド31は浮遊電位である。ここで、主回路開閉器20が開路されると両電極18a,19a間にアークが発生し、両電極18a,19aから金属蒸気が発生する。アークシールド31は金属蒸気の飛散を抑制するものである。さらに、アークシールド31への放電が発生するとアークシールド31が充電電位になる。このとき、アークシールド31と金属容器15の電界緩和リング15aとの間の電界強度が最大となるので、アークシールド31から金属容器15へ放電する。
また、アークシールド31と絶縁収納室17側の電界緩和リング33との間の放電を制限するために、アークシールド31と電界緩和リング33との間の距離は、アークシールド31と金属容器15側の電界緩和リング15aとの間の距離の1.5倍以上に設定されているので、アークシールド31から金属容器15側の電界緩和リング15aに放電させることができる。
アークシールド31が充電電位になったとき、外被16と真空の比誘電率の違いにより、アークシールド31と絶縁部材28との間の真空ギャップ32に電界が集中する。そこで、金属容器15側の電界緩和リング15aと対向したアークシールド31の先端部31a及び絶縁収納室17側の電界緩和リング33と対向したアークシールド31の先端部31bの外径は、電界緩和リング15a及び電界緩和リング33の外径より小さくすることにより、アークシールド31から絶縁部材28への放電を抑制できるので、絶縁部材28の損傷を軽減させることができる。
【0010】
さらに、各電界緩和リング15a,15b,15c,15d,33,44は各絶縁部材26,28,39,41と各封着部材27,29,30,40,42,43との接合部の電界緩和と共に、両電極18a,19a間の開路時に発生する金属蒸気による汚損を抑制する。
以上のように、主回路開閉器20の周囲にアークシールド31を配置して絶縁部材28と所定の真空ギャップ32をあけて絶縁部材28で保持し、アークシールド31と対向するように電界緩和リング15aを金属容器15に配置し、絶縁収納室17側に電界緩和リング33を配置し、アークシールド31と電界緩和リング33との間の距離より、アークシールド31と電界緩和リング15aとの間の距離を小さくしたことにより、アークシールド31と電界緩和リング15aとの間の電界強度が最大となり、アークシールド31から浮遊電位である金属容器15へ放電するため、極間閃絡及び地絡を抑制し、信頼性の高い耐電圧性能を実現させることができる。
【0011】
また、金属容器15と絶縁収納室17との外周に固体絶縁物で外被16を形成したことにより、外周の強度を補強することができる。
また、金属容器15側の電界緩和リング15aと対向したアークシールド31の先端部31a及び絶縁収納室17側の電界緩和リング33と対向したアークシールド31の先端部31bの外径は、金属容器15側の電界緩和リング15a及び絶縁収納室17側の電界緩和リング33の外径より小さくしたことにより、アークシールド31から絶縁部材28への放電を抑制できるので、絶縁部材28の損傷を軽減させることができる。
さらに、アークシールド31と絶縁収納室17側の電界緩和リング33との間の距離を、アークシールド31と金属容器15側の電界緩和リング15aとの間の距離の1.5倍以上にしたことにより、アークシールド31から金属容器15側の電界緩和リング15aに放電させることができる。
上記実施の形態1において、外被16を形成したものについて説明したが、金属容器15、絶縁部材26,28,39,41及び封着部材25,27,29,30,38,40,42,43を所定の強度に設定することにより、外被16は形成しなくても同様の効果を期待することができる。
さらに、アークシールド31を絶縁部材28の突起部28aで支持したものについて説明したが、絶縁部材28と外被16とを一体化して外被16で、アークシールド31を直接支持するようにしても同様の効果を期待することができる。
【0012】
実施の形態2.
図2は実施の形態2の構成を示す断面図である。図2において、15〜27、29,30,32〜46は実施の形態1のものと同様のものである。47,48は金属容器15と固定電極棒18との間に所定の間隔で配置された絶縁部材、49は主回路開閉器20の周囲に配置されたアークシールドで、絶縁部材47,48との間に所定の真空ギャップが形成されるように外被16で支持されている。なお、アークシールド31の金属容器15側は、アークシールド31が充電電位になったとき、金属容器15の電界緩和リング15aとの間の電界強度が最大になるように設定されている。51,52は各絶縁部材47,48との間を封着した封着部材である。53,54は外被16内に埋設された同容量のコンデンサ、55は各コンデンサ53,54とアークシールド31との間を接続した接続導体、56は接続導体で、コンデンサ53と主回路開閉器20の固定電極棒18との間を接続している。57は接続導体で、コンデンサ54と接地開閉器36の固定電極棒34との間を接続している。
【0013】
上記構成のように、外被16の表面に接地層45を形成した場合、アークシールド31の浮遊電位は接地電位に近い値になる。従って、主回路開閉器20の周辺の絶縁距離は、主回路開閉器20にかかる電位差に耐えるようにする必要がある。しかし、コンデンサ53,54の分圧により、アークシールド31の電位は両電極18a,19a間の50±10%となるので、アークシールド31への放電を抑制することができる。さらに、両電極18a,19a間及び両電極棒18,19とアークシールド31との距離を短縮できるので、小形化を図ることができる。
【0014】
【発明の効果】
この発明によれば、主回路開閉器の周囲にアークシールドを配置して絶縁部材と所定の真空ギャップをあけて絶縁部材で保持し、アークシールドと対向するように金属容器側電界緩和リングを金属容器に配置し、金属容器とは反対側に絶縁収納室側電界緩和リングを絶縁収納室内に配置し、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離より、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離を小さくしたことにより、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の電界強度が最大となり、アークシールドから浮遊電位である金属容器へ放電するため、極間閃絡及び地絡を抑制し、信頼性の高い耐電圧性能を実現させることができる。
また、金属容器と絶縁収納室との外周に固体絶縁物で外被を形成したことにより、外周の強度を補強することができる。
【0015】
また、金属容器側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部及び絶縁収納室側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部の外径を、金属容器側電界緩和リング及び絶縁収納室側電界緩和リングの外径より小さくしたことにより、アークシールドから絶縁部材への放電を抑制できるので、絶縁部材の損傷を軽減させることができる。
また、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離を、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離の1.5倍以上としたことにより、アークシールドから金属容器側の電界緩和リングに放電させることができる。
さらに、アークシールドと主回路開閉器の固定電極棒間及びアークシールドと接地開閉器の固定電極棒間にそれぞれ同容量のコンデンサを接続したことにより、アークシールドへの放電を抑制することができると共に、両電極間及び両電極棒とアークシールドとの距離を短縮できるので、小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の構成を示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2の構成を示す断面図である。
【図3】 従来のスイッチギヤの要部を示す構成図である。
【図4】 図3の電気的な接続図である。
【符号の説明】
15 金属容器、15a 金属容器側電界緩和リング、17 絶縁収納室、
18 主回路開閉器の固定電極棒、18a 主回路開閉器の固定電極、
18b 母線側端子、19 主回路開閉器の可動電極棒、
19a 主回路開閉器の可動電極、20 主回路開閉器、28 絶縁部材、
31 アークシールド、32 真空ギャップ、
33 絶縁収納室側電界緩和リング、34b 負荷側端子、
53,54 コンデンサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a switchgear in which main circuit switching means for connecting / separating a bus-side terminal and a load-side terminal and grounding switching means for connecting / separating a load-side terminal and a ground-side terminal are integrated.
[0002]
[Prior art]
In general, a switchgear (closed switchboard) receives power from a bus and distributes power to various load devices and other electrical rooms. Therefore, together with the bus side conductor for connection to the bus and the load side conductor for connection to the power transmission cable to the load, the main circuit switch for connecting and separating the bus side terminal and the load side terminal, the load side terminal A grounding switch for grounding and a control device necessary for monitoring control are disposed in a grounded metal container.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a main part of a conventional switchgear described in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-28488, and FIG. 4 is an electrical connection diagram of FIG.
3 and 4, an open / close function that serves as a disconnect switch for disconnecting from the bus-side terminal 2 and a ground switch for grounding the output electrode in a disconnected state of the
[0003]
The swing electrode 4a of the
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional switchgear is configured as described above, the
An object of the present invention is to provide a switchgear that can be miniaturized and can improve the reliability of withstand voltage performance.
[0005]
The switchgear according to the present invention forms a vacuum state by forming an insulating storage chamber integrally connected to a metal container with a jacket of a solid insulator, and connects and separates the bus-side terminal and the load-side terminal in the insulating storage chamber. The circuit switch is housed, the fixed electrode of the main circuit switch is formed at the tip of the fixed electrode rod, the fixed electrode is disposed in the insulating housing chamber, and the fixed electrode rod is placed on the outer cover of the solid insulator. To hold between the fixed electrode bar and the outer cover of the solid insulator, and form the movable electrode of the main circuit switch at the tip of the movable electrode bar to fix the main circuit switch. In the switchgear disposed in the insulating storage chamber so as to face the electrode, an arc shield is disposed around the main circuit switch and is held by an insulating member provided with a predetermined vacuum gap from the arc shield , the outer periphery of the metal container and the insulating housing chamber Capacitors respectively the same capacity to the solid insulator in between the fixed electrode rod of the envelope formed to between the fixed electrode rod of the arc shield and the main circuit switches and the arc shield and the grounding switch of the solid insulator A metal container-side electric field relaxation ring is disposed in the metal container so as to face the arc shield, and an insulating storage chamber-side electric field relaxation ring is disposed in the insulating storage chamber on the opposite side of the metal container. The distance between the arc shield and the electric field mitigating ring on the metal container side is made smaller than the distance between the arc shield and the electric field mitigating ring on the insulating storage chamber side.
In addition, the outer diameter of the tip of the arc shield facing the metal container side electric field relaxation ring and the outer diameter of the tip of the arc shield facing the insulating storage chamber side electric field relaxation ring is set to the metal container side electric field relaxation ring and the insulating container side electric field relaxation. It is smaller than the outer diameter of the ring.
Further, the distance between the arc shield and the insulating storage chamber side electric field relaxation ring is 1.5 times or more than the distance between the arc shield and the metal container side electric field relaxation ring.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment. In FIG. 1, 15 is a metal container, and electric
[0007]
Reference numeral 21 denotes an insulating rod connected to the
[0008]
[0009]
Next, the operation will be described. In FIG. 1, the
Further, in order to limit the discharge between the
When the
[0010]
Further, each electric
As described above, the
[0011]
In addition, since the
Further, the outer diameters of the tip 31a of the
Furthermore, the distance between the
In the first embodiment, the case where the
Further, although the
[0012]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment. In FIG. 2, 15 to 27, 29, 30, and 32 to 46 are the same as those in the first embodiment.
[0013]
When the
[0014]
【The invention's effect】
According to the present invention, an arc shield is disposed around the main circuit switch, a predetermined vacuum gap is formed between the insulating member and held by the insulating member, and the electric field relaxation ring on the metal container side is made of metal so as to face the arc shield. Place in the container and place the electric field relaxation ring on the side opposite to the metal container in the insulating storage room. From the distance between the arc shield and the electric field relaxation ring on the insulating container side, the arc shield and metal container side By reducing the distance between the electric field relaxation ring, the electric field strength between the arc shield and the metal container side electric field relaxation ring is maximized, and the arc shield discharges to the metal container that is at a floating potential. It is possible to suppress the tangling and grounding, and to realize a highly reliable withstand voltage performance.
Moreover, the outer periphery strength can be reinforced by forming a jacket with a solid insulator on the outer periphery of the metal container and the insulating storage chamber.
[0015]
In addition, the outer diameter of the tip of the arc shield that faces the metal container side electric field relaxation ring and the tip of the arc shield that faces the insulating container side electric field relaxation ring is set to the metal container side electric field relaxation ring and the insulating container side electric field relaxation. Since the discharge from the arc shield to the insulating member can be suppressed by making it smaller than the outer diameter of the ring, damage to the insulating member can be reduced.
In addition, the distance between the arc shield and the electric field relaxation ring on the insulating storage chamber side is 1.5 times or more than the distance between the arc shield and the electric field relaxation ring on the metal container side. The electric field relaxation ring can be discharged.
Furthermore, by connecting capacitors of the same capacity between the arc shield and the fixed electrode rod of the main circuit switch and between the arc shield and the fixed electrode rod of the ground switch, it is possible to suppress discharge to the arc shield. Since the distance between both electrodes and the distance between both electrode rods and the arc shield can be shortened, the size can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a main part of a conventional switchgear.
4 is an electrical connection diagram of FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
15 metal container, 15a metal container side electric field relaxation ring, 17 insulating storage room,
18 Fixed electrode rod of main circuit switch, 18a Fixed electrode of main circuit switch,
18b Bus side terminal, 19 Movable electrode rod of main circuit switch,
19a movable electrode of main circuit switch, 20 main circuit switch, 28 insulating member,
31 arc shield, 32 vacuum gap,
33 Insulation storage chamber side electric field relaxation ring, 34b Load side terminal,
53, 54 capacitors.
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