JP4641654B2 - 直流真空遮断器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電路の異常電流を検出し、この電流を遮断する直流遮断器のうち、電流遮断部に真空バルブを用いた直流真空遮断器に関し、真空バルブを支持固定するフレーム構造に係わるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来は、直流真空遮断器においても、他の真空遮断器と同様に、大部分が絶縁物により構成されたフレームによって真空バルブを支持している。
【0003】
図4は主に絶縁物で構成されたフレーム構造を有する従来の直流高速度真空遮断器の一例を示す斜視図である。1は電流を遮断する真空バルブで、その可動接触子(図示せず)は絶縁ロッド4,操作ロッド5を介して操作機構に機械的に連結されている。そして、真空バルブは金属の真空バルブ取付板12,13に固定されており、真空バルブ取付板12,13は絶縁物フレーム18に固定され、絶縁物フレーム18は台車6に固定されている。遮断器と外部回路を電気的に接続するための導体10,11は真空バルブ取付板12,13に固定されている。絶縁物フレーム18は、真空バルブ取付板12と真空バルブ取付板13の間の絶縁、真空バルブ取付板13と台車6の間の絶縁を行なっている。さらに絶縁物フレーム18は、真空バルブ1及び真空バルブ取付板12,13、導体10,11の通電部分を囲う構造となっており、遮断器周囲との絶縁を行なっている。
【0004】
遮断器に電流を流すと、導体10、真空バルブ取付板12、真空バルブ1、真空バルブ取付板13、導体11(又はその逆の順序で)を電流が流れる。この電流により、真空バルブ1内でジュール熱が発生する。この熱は真空バルブの端子から、端子に接続される真空バルブ取付板12,13及び導体10,11の通電部分を伝わって空気中に放熱される。
【0005】
上記のような絶縁物を主としたフレーム構造では、絶縁物フレーム18の熱伝導性が低いため、通電時に真空バルブ1内で発生するジュール熱の放熱面積が、主に、真空バルブの端子、端子に接続される真空バルブ取付板12,13及び導体10,11の表面積だけに限られるため、熱を十分に放散できない。また、絶縁物フレーム18は、真空バルブ1、真空バルブ取付板12,13、及び導体10,11の通電部分の周囲を囲う構造となっているため、空気循環が妨げられて放熱効果が損なわれる。また、真空バルブ1の端子から導体10,11までの部品間の接触抵抗による発熱が大きい。
【0006】
さらに、上記のような絶縁物フレーム構造では、絶縁物は金属に比べて縦弾性率(ヤング率)が小さいため、遮断器投入状態における真空バルブ1内の接触子を接触させるための圧力(以下、接圧と記す)によって真空バルブ取付板12,13の間、及び真空バルブ取付板13と台車6の間の絶縁物フレームのたわみが大きくなる。遮断動作をすると、遮断器投入状態に発生していた絶縁物フレームのたわみが元の状態に戻る分、接触子が離れるまでの時間が遅れるので、遮断動作時間が長くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁物を主としたフレーム構造を有する従来の直流高速度真空遮断器は、以上のように、放熱面積が少なく、真空バルブで発生するジュール熱を効率良く放熱できず通電性能を向上できないため、通電容量、定格電流を増やせないという問題点があった。また、遮断器投入状態の接圧により絶縁物フレームがたわむため遮断動作に時間がかかるという問題点があった。
【0008】
本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あり、放熱面積を増大させ、真空バルブで発生するジュール熱を効率良く放熱でき、定格電流を増加できるとともに、遮断時間を短縮できる直流真空遮断器を得ることを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の直流真空遮断器は、固定側端子と可動側端子を有し、電流を遮断する真空バルブ、固定側端子を支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第1金属製プレート、この第1金属製プレートと共に上記真空バルブを取り囲み上記第1金属製プレートを支持する複数の金属製棒、これらの金属製棒を絶縁部材を介して支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第2金属製プレート、この第2金属製プレートを支持する金属製棒、及び上記第2金属製プレートを支持する金属製棒を絶縁部材を介して支持固定する台車を備えたものである。
【0011】
また、上記において、外部回路と接続する導体と金属製フレーム又は金属製プレートを一体に成形したものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態1の直流真空遮断器の構成を示す正面図である。この直流真空遮断器は、例えば、直流電気鉄道変電所及びき電区分所における直流電路の異常電流を検出し、この電流を遮断する直流遮断器のうち、電流遮断部に真空バルブを用いた直流高速度真空遮断器に用いるものである。図において、1は固定側端子2および可動側端子3で両端を封止された絶縁筒内に接離可能な一対の可動接触子および固定接触子(図示せず)を配設した真空バルブで、可動接触子は絶縁ロッド4,操作ロッド5を介して操作機構(図示せず)に機械的に連結されている。8は固定側端子2を支持固定すると共に、真空バルブ1を取り囲む金属板からなる第1金属製フレーム、9は可動側端子3が接続され、絶縁ロッド4部を取り囲む金属板からなる第2金属製フレーム、6は第1金属製フレーム8を絶縁部材7および第2金属製フレーム9を介して支持固定する固定台で、この場合は台車である。第1,第2金属フレーム8,9の間の絶縁、及び第2金属フレーム9と台車6の間の絶縁は絶縁部材7で行なっている。遮断器と外部回路を電気的に接続するための導体10,11はそれぞれ第1金属製フレーム8と第2金属製フレーム9に固定されている。
【0013】
通電により真空バルブ1内の接触子で発生したジュール熱は、真空バルブ1の固定側端子2及び可動側端子3から第1金属製フレーム8、第2金属製フレーム9及び導体10,11を伝わって、それぞれの表面から大気中に放出される。第1,第2金属製フレーム8,9の放熱面積が広いため、絶縁物フレームを採用していた従来技術の場合と比べて放熱が促進されるので、通電部分の温度上昇値が低くなる。一方、温度上昇値は規格などにより上限が規定されており、上限値を従来技術の場合と同一とするならば、定格電流の増加が可能となる。
【0014】
さらに、第1金属製フレーム8に真空バルブ1を固定することにより、遮断器投入状態の真空バルブ1内の接触子にかかる接圧による第1金属製フレーム8,第2金属製フレーム9の上方向のたわみが絶縁物フレームの場合に比べて減少するので、遮断時間を短縮することができる。
【0015】
この実施の形態では、金属製フレームで真空バルブを支持固定し、取り囲む構成としているため、放熱面積を増大でき、通電性能を向上できるので、通電容量、定格電流を増加させることができるとともに、接圧によるたわみも低減できるので遮断時間を短縮できる。
【0016】
なお、直流真空遮断器は、例えば電圧仕様が1.5kVのため絶縁距離は短くても良く、また対地とも絶縁物で仕切りを入れる必要が無いため、このような放熱の良い金属フレーム構造とすることができる。また、配電盤等に収容して用いられ、盤正面側にはフェースプレートを取付け、盤収納時には活線部には近づけないため安全上も問題ない。
【0017】
実施の形態2.
図2は本発明の実施の形態2の直流真空遮断器の構成を示す斜視図である。図において、22は固定側端子を支持固定する第1金属製プレート、23は可動側端子を固定し、第1金属製プレート22を金属製棒からなる金属柱14と絶縁部材7を介して支持固定する第2金属製プレートである。第2金属製プレート23は金属柱15と絶縁部材7を介して台車6に支持固定されている。
【0018】
上記実施の形態1では真空バルブ1を金属製フレームで取り囲む閉鎖的な構造としているが、本実施の形態2では真空バルブ1が固定された第1,第2金属製プレート22,23を四隅の金属柱14,15で支持する開放的な構造としている。実施の形態1と同様に、金属部分が増加し、放熱面積が増加したので、通電性能を向上できるとともに遮断時間を短縮できる。さらに、金属柱を用いたフレーム構造にしたので、フレーム構造内外部の空気循環による放熱効果が加わり、通電性能がより向上する。通電容量、定格電流をさらに増やすことができる。
【0019】
実施の形態3.
図3は本発明の実施の形態3の直流真空遮断器の構成を示す斜視図である。図において、16は図2における第1金属製プレート22と導体10とを一体に成形した導体付き第1金属製プレート、17は第2金属製プレート23と導体11とを一体に成形した導体付き第2金属製プレートであり、材質としてはアルミニウムや銅等の導電性能が高い金属が用いられる。
【0020】
本実施の形態3では、上記実施の形態2における外部回路と接続する導体10,11をそれぞれ第1,第2金属製プレート22,23と一体に成形したので、導体10,11と第1,第2金属製プレート22,23間の接触抵抗により発生していたジュール熱を無くすことでき、通電部分の温度上昇値を小さくすることができる。通電性能がより向上し、通電容量、定格電流を増加できる。
【0021】
なお、外部回路と接続する導体を第1,第2金属製プレートと一体に成形したものについて示したが、上記実施の形態1 に適用し、導体を金属製フレームと一体に成形しても同様の効果を奏する。
【0022】
【発明の効果】
本発明の直流真空遮断器によれば、固定側端子と可動側端子を有し、電流を遮断する真空バルブ、固定側端子を支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第1金属製プレート、この第1金属製プレートと共に上記真空バルブを取り囲み上記第1金属製プレートを支持する複数の金属製棒、これらの金属製棒を絶縁部材を介して支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第2金属製プレート、この第2金属製プレートを支持する金属製棒、及び上記第2金属製プレートを支持する金属製棒を絶縁部材を介して支持固定する台車を備えたものとしたので、金属製プレートと金属製棒により金属部分が増加し、放熱面積を増大させ、真空バルブにおける発熱を効率よく放熱できるから、通電性能を向上でき、定格電流を増加でき、遮断時間を短縮でき、また、空気循環により放熱効果がより向上でき、通電性能をより向上できる。さらに、第2金属製プレートを支持する金属製棒を絶縁部材を介して台車に支持固定する構造であるので、第2金属製プレートと台車との間に空間が構成できる。
【0024】
また、上記において、外部回路と接続する導体と金属製フレーム又は金属製プレートを一体に成形したので、両者間の接触抵抗による発熱がなくなり、さらに通電性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の直流真空遮断器の構成を示す正面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2の直流真空遮断器の構成を示す斜視図である。
【図3】 本発明の実施の形態3における直流真空遮断器の構成を示す斜視図である。
【図4】 従来の直流真空遮断器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 真空バルブ 2 固定側端子
3 可動側端子 6 固定台の台車
7 絶縁部材 8 第1 金属製フレーム
9 第2金属製フレーム 10 導体
11 導体 14 金属柱
15 金属柱 16 導体付き第1金属製プレート
17 導体付第2金属製プレート 22 第1金属製プレート
23 第2金属製プレート。
Claims (2)
- 固定側端子と可動側端子を有し、電流を遮断する真空バルブ、
固定側端子を支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第1金属製プレート、
この第1金属製プレートと共に上記真空バルブを取り囲み上記第1金属製プレートを支持する複数の金属製棒、
これらの金属製棒を絶縁部材を介して支持固定し、外部回路に接続する導体と接続される第2金属製プレート、
この第2金属製プレートを支持する金属製棒、
及び上記第2金属製プレートを支持する金属製棒を絶縁部材を介して支持固定する台車を備えた直流真空遮断器。 - 外部回路と接続する導体と金属製フレーム又は金属製プレートを一体に成形した請求項1記載の直流真空遮断器。
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