JP4686273B2 - 真空バルブおよびコンディショニング処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統回路の開閉を行う接離自在の一対の接点を有する真空バルブおよびそのコンディショニング処理方法に関する。

従来、真空絶縁容器内に接離自在の一対の接点を有する真空バルブにおいては、電流開閉時に接点間から発生する金属蒸気が真空絶縁容器内面に付着して絶縁抵抗が低下することを防止するため、接点間を包囲するようにアークシールドが設けられている。このアークシールドは、真空絶縁容器内の中間部に固定され、主回路電位（１００％）と接地電位（０％）との中間の中間電位となる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、接点の開路時に、一方の接点とアークシールド間と、他方の接点とアークシールド間とで形成される静電容量が異なり、アークシールドの電位が中間値の５０％とはならず、接地側（０％）に振られる。特に、真空バルブを絶縁材料でモールドし、絶縁層表面に接地層を設けたものでは、前記静電容量の差が大きくなり、アークシールドの電位が接地側に大きく振られてしまう。これは、開路時において、接地側の接点に対地静電容量が加算されるためである（例えば、特許文献２参照。）。

これを解決する方法として、互いの接点をそれぞれ包囲するような固定側接点保護シールドと可動側接点保護シールドとを対向配置したものが知られている。即ち、これらの接点保護シールドは、一方の接点側と他方の接点側とにそれぞれ電位固定されており、中間電位にはならない（例えば、特許文献３参照。）。

しかしながら、このような真空バルブの製造過程において、接点間などは、機械加工などで生じる微細な突起やバリなどの電気的な欠陥を電気的処理で除去するコンディショニング処理が施される。コンディショニング処理では、接点間に高電圧を印加し、電気的な欠陥を放電により除去するが、放電時に金属蒸気が発生する。

金属蒸気は、一部が接点保護シールドに捕捉されるものの、離間した接点保護シールドの間隙から真空絶縁容器内面にも拡散する。これにより、真空絶縁容器内面に金属蒸気が付着し、前述したように絶縁抵抗を低下させることがある。
特開２０００−２９４０８９号公報 （第２ページ、図５） 特開２００２−１５２９３０号公報 （第９ページ、図１） 特開昭５３−３６６２号公報 （第２ページ、第１図）

上記の従来の真空バルブにおいては、中間電位となるアークシールドの電位が接地側に振られ、耐電圧特性が低下する問題があった。

一方、固定側および可動側接点保護シールドを設けたものでは、コンディショニング処理時に真空絶縁容器内面に金属蒸気が付着することがあり、耐電圧特性が低下する問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、固定側および可動側接点保護シールドを設けた真空バルブであって、コンディショニング処理時の金属蒸気が真空絶縁容器内面に付着することを抑制し、耐電圧特性を向上し得る真空バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の真空バルブは、筒状の真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の一方の開口面に封着された固定側封着金具と、前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、前記固定側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された固定側接点と、前記固定側接点を包囲するように設けられるとともに、前記固定側封着金具に固定された固定側接点保護シールドと、前記真空絶縁容器の他方の開口面に封着された可動側封着金具と、前記可動側封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、前記可動側通電軸端に前記固定側接点と対向して固着された可動側接点と、前記可動側通電軸に一方端が封着され、他方端が前記可動側封着金具の中央開口部に封着された伸縮自在のベローズと、前記可動側接点を包囲するように設けられるとともに、前記可動側封着金具に固定され、且つ前記固定側接点保護シールドと対向配置された可動側接点保護シールドと、前記真空絶縁容器内の前記固定側接点保護シールドおよび前記可動側接点保護シールドの外周を移動自在に移動する筒状の金属蒸気捕捉シールドとを備え、前記金属蒸気捕捉シールドの軸方向を一方と他方とに二分割して摺動自在とし、前記真空絶縁容器内に突出部を設け、この突出部に前記金属蒸気捕捉シールドの分割点を当接させ、前記固定側接点と前記可動側接点とを包囲するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、真空絶縁容器内に移動自在の金属蒸気捕捉シールドを設け、コンディショニング処理時に接離自在の一対の接点間を包囲するように移動させているので、コンディショニング処理時に発生する金属蒸気が真空絶縁容器内面に付着することを抑制でき、耐電圧特性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る真空バルブを図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図である。

図１に示すように、例えばアルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器１の両端開口面には、固定側封着金具２と可動側封着金具３とが気密に取り付けられている。固定側封着金具２には、一方の電路となる固定側通電軸４が気密に貫通固定され、真空絶縁容器１内の固定側通電軸４端に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向して、接離自在の可動側接点６が他方の電路となる可動側通電軸７端に固着されている。

可動側通電軸７の真空絶縁容器１内の中間部には、伸縮自在のベローズ８の一方端が気密に取り付けられ、他方端が可動側封着金具３の中央開口部に気密に取り付けられている。これにより、内部圧力１０^−２Ｐａ以下の真空度を維持しながら可動側通電軸７を軸方向に移動させることが可能になっている。なお、ベローズ８には、端部シールド９が設けられている。

固定側接点５は、一方端が固定側封着金具２に固定された金属製の筒状の固定側接点保護シールド１０で包囲されている。可動側接点６も同様に、一方端が可動側封着金具３に固定された金属製の筒状の可動側接点保護シールド１１で包囲されている。これらの接点保護シールド１０、１１は、互いの先端が円弧状に湾曲しており、離間して対向配置されている。

真空絶縁容器１内には、例えばステンレスのような金属製の筒状の金属蒸気捕捉シールド１２が可動側接点保護シールド１１の外周に設けられている。ここで、金属蒸気捕捉シールド１２は、その内径が両接点保護シールド１０、１１の外径よりも大きく、また、外径が真空絶縁容器１内面の中間部に設けられた突出部１ａの内径よりも大きく、また、真空絶縁容器１の内径よりも小さくなっている。更に、軸方向の長さは、可動側接点保護シールド１１よりも短くなっている。そして、真空絶縁容器１内を移動自在に移動でき、一方の端部が突出部１ａに当接すると、両接点５、６間を包囲できるようになっている。

なお、図１において、金属蒸気捕捉シールド１２は、自重で図示下方に移動し、端部が可動側封着金具３に当接している。この状態が、真空バルブを電力系統回路に使用する状態となる。

次に、このような真空バルブの製造において、電気的な欠陥を除去するコンディショニング処理方法を図２を参照して説明する。

先ず、図１の状態の図示上下を反転し、図２に示すように、可動側封着金具３を図示上方、固定側封着金具２を図示下方にする。すると、金属蒸気捕捉シールド１２は、図示矢印のように自重により真空絶縁容器１内を移動し、一方の端部が突出部１ａに当接する。次いで、接点５、６間に電圧を印加し、放電させる。この放電による金属蒸気は、固定側接点保護シールド１０、可動側接点保護シールド１１、および金属蒸気捕捉シールド１２に捕捉され、真空絶縁容器１内面に到達し難くなる。コンディショニング処理が終了すると、図示上下を反転して図１の状態に戻し、開閉器などに組み込むものとする。

これにより、コンディショニング処理時の金属蒸気が、真空絶縁容器１内面に付着することを抑制でき、耐電圧特性を向上させることができる。また、電力系統回路への使用時の金属蒸気捕捉シールド１２は、可動側封着金具３に当接し、その電位に固定される。

上記実施例１の真空バルブによれば、コンディショニング処理時に接点５、６の周りに金属蒸気捕捉シールド１２を配置し、電力系統回路への使用時に可動側封着金具３に当接させているので、コンディショニング処理時の金属蒸気が真空絶縁容器１内面に付着することを抑制でき、耐電圧特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る真空バルブを図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、金属蒸気捕捉シールドに鍔を設けたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、金属製の金属蒸気捕捉シールド１２外周の中間部には、突出部１ａの可動側封着金具３側の側面に当接する環状の鍔１２ａを設けている。金属蒸気捕捉シールド１２の外径は、真空絶縁容器１の突出部１ａの内径よりも小さく、また、鍔１２の外径は、真空絶縁容器１の内径よりも小さく、また、突出部１ａの内径よりも大きくなっている。そして、コンディショニング処理時には、鍔部１２ａを突出部１ａに当接させる。

上記実施例２の真空バルブによれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例３に係る真空バルブを図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例３に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、金属蒸気捕捉シールドを分割したことである。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、真空絶縁容器１の突出部１ａの側面上には、金属製の筒状の第１の金属蒸気捕捉シールド１３の一方端が当接するようになっている。この第１の金属蒸気捕捉シールド１３は、外径が真空絶縁容器１の内径よりも小さく、内径が突出部１ａの内径よりも大きくなっている。また、第１の金属蒸気捕捉シールド１３には、内周を摺動自在に移動する筒状の第２の金属蒸気捕捉シールド１４が設けられている。

第１の金属蒸気捕捉シールド１３の一方端には、内側に突出した突出部が設けられ、また、第２の金属蒸気捕捉シールド１４の一方端にも、外側に突出した突出部が設けられ、互いの突出部が係止されるようになっている。即ち、第１の金属蒸気捕捉シールド１３と第２の金属蒸気捕捉シールド１４は、軸方向を二分割した摺動自在のものであり、互いの突出部が分割点となる。コンディショニング処理時には、第１の金属蒸気捕捉シールド１３の一方端が突出部１ａに当接し、第２の金属蒸気捕捉シールド１４が連結され、軸方向が伸張した金属捕捉シールド１３、１４とすることができる。

なお、コンディショニング処理を終了し、真空バルブを図示上下に反転すると、第１の金属蒸気捕捉シールド１３は可動側封着金具３に端部が当接し、また、第２の金属蒸気捕捉シールド１４は第１の金属蒸気捕捉シールド１３内に収納されるとともに、可動側封着金具３に端部が当接して電位固定される。

上記実施例３の真空バルブによれば、実施例１と同様の効果のほかに、金属蒸気捕捉シールド１３、１４の軸方向を長くすることができるので、金属蒸気を捕捉する効率が向上する。

次に、本発明の実施例４に係る真空バルブを図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例４に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図である。なお、この実施例４が実施例１と異なる点は、金属蒸気捕捉シールドに磁性体を設けたことである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、金属蒸気捕捉シールド１２には、その外周に第１の磁性体１５を固定している。そして、コンディショニング処理時に、真空絶縁容器１外周に第１の磁性体１５を吸引する第２の磁性体１６を配置し、接点５、６間を包囲するように金属蒸気捕捉シールド１２を移動させる。なお、真空絶縁容器１内には、実施例１で設けた突出部１ａを設けていない。

上記実施例４の真空バルブによれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。上記実施例では、金属蒸気捕捉シールド１２、１３、１４を金属製で説明したが、例えば真空絶縁容器１と同様なアルミナ磁器のような絶縁材料で形成させた筒状の絶縁製のものでも、金属蒸気を捕捉することができる。

また、図６に示すように、絶縁製の金属蒸気捕捉シールド１２としたとき、その内面に凸凹のヒダ部１２ｂを設ければ、表面積が増加するので、金属蒸気の捕捉を効率よく行うことができる。

本発明の実施例１に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例１に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図。 本発明の実施例２に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図。 本発明の実施例３に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図。 本発明の実施例４に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図。 本発明の他の実施例に係る真空バルブのコンディショニング処理方法を説明する図。

符号の説明

１ 真空絶縁容器
１ａ 突出部
２ 固定側封着金具
３ 可動側封着金具
４ 固定側通電軸
５ 固定側接点
６ 可動側接点
７ 可動側通電軸
８ ベローズ
９ 端部シールド
１０ 固定側接点保護シールド
１１ 可動側接点保護シールド
１２ 金属蒸気捕捉シールド
１２ａ 鍔部
１２ｂ ヒダ部
１３ 第１の金属蒸気捕捉シールド
１４ 第２の金属蒸気捕捉シールド
１５ 第１の磁性体
１６ 第２の磁性体

Claims (3)

1. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方の開口面に封着された固定側封着金具と、
   前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された固定側接点と、
   前記固定側接点を包囲するように設けられるとともに、前記固定側封着金具に固定された固定側接点保護シールドと、
   前記真空絶縁容器の他方の開口面に封着された可動側封着金具と、
   前記可動側封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、
   前記可動側通電軸端に前記固定側接点と対向して固着された可動側接点と、
   前記可動側通電軸に一方端が封着され、他方端が前記可動側封着金具の中央開口部に封着された伸縮自在のベローズと、
   前記可動側接点を包囲するように設けられるとともに、前記可動側封着金具に固定され、且つ前記固定側接点保護シールドと対向配置された可動側接点保護シールドと、
   前記真空絶縁容器内の前記固定側接点保護シールドおよび前記可動側接点保護シールドの外周を移動自在に移動する筒状の金属蒸気捕捉シールドとを備え、
   前記金属蒸気捕捉シールドの軸方向を一方と他方とに二分割して摺動自在とし、前記真空絶縁容器内に突出部を設け、この突出部に前記金属蒸気捕捉シールドの分割点を当接させ、前記固定側接点と前記可動側接点とを包囲するようにしたことを特徴とする真空バルブ。
2. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器の一方の開口面に封着された固定側封着金具と、
   前記固定側封着金具に貫通固定された固定側通電軸と、
   前記固定側通電軸端の前記真空絶縁容器内に固着された固定側接点と、
   前記固定側接点を包囲するように設けられるとともに、前記固定側封着金具に固定された固定側接点保護シールドと、
   前記真空絶縁容器の他方の開口面に封着された可動側封着金具と、
   前記可動側封着金具の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸と、
   前記可動側通電軸端に前記固定側接点と対向して固着された可動側接点と、
   前記可動側通電軸に一方端が封着され、他方端が前記可動側封着金具の中央開口部に封着された伸縮自在のベローズと、
   前記可動側接点を包囲するように設けられるとともに、前記可動側封着金具に固定され、且つ前記固定側接点保護シールドと対向配置された可動側接点保護シールドと、
   前記真空絶縁容器内の前記固定側接点保護シールドおよび前記可動側接点保護シールドの外周を移動自在に移動する筒状の金属蒸気捕捉シールドとを備え、
   前記金属蒸気捕捉シールドに第１の磁性体を固定し、前記真空絶縁容器外に前記第１の磁性体を吸引する第２の磁性体を設けることを特徴とする真空バルブ。
3. 筒状の真空絶縁容器と、
   前記真空絶縁容器内に設けられた接離自在の一対の接点と、
   前記接点の一方を包囲するように設けられた一方の接点保護シールドと、
   前記接点の他方を包囲するように設けられるとともに、前記一方の接点保護シールドと対向配置された他方の接点保護シールドと、
   前記真空絶縁容器内の前記一方の接点保護シールドおよび前記他方の接点保護シールドの外周を移動自在に移動する金属蒸気捕捉シールドとを備えた真空バルブであって、
   先ず、前記接点間を包囲するように前記金属蒸気捕捉シールドを移動させ、
   次いで、前記接点間を開路し、この接点間に電圧を印加して放電させることを特徴とする真空バルブのコンディショニング処理方法。

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