JP5150013B1

JP5150013B1 - 真空遮断器

Info

Publication number: JP5150013B1
Application number: JP2012544773A
Authority: JP
Inventors: 圭二後藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2031-06-20
Also published as: WO2012176259A1; TW201301327A; TWI431654B; JPWO2012176259A1; CN103563036A; KR101510982B1; DE112011105362T5; DE112011105362B4; KR20140017640A

Abstract

３相分の真空バルブ（２）と、真空バルブ（２）を各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレーム（３）と、前面側に機構ケース（７ｃ）を有する台車フレーム（７）とを備え、真空バルブ（２）が収容された３個の絶縁フレーム（３）を機構ケース（７ｃ）の後方に左右方向に並べて配置し、下部側を台車フレーム（７）に固定すると共に、絶縁フレーム（３）と機構ケース（７ｃ）との対向部に係止部（１５）を設け、係止部（１５）によって絶縁フレーム（３）の相間方向の変位を拘束するようにした。
【選択図】図１

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遮断器に関し、特に、真空バルブを収容し保持する絶縁フレームに関するものである。

真空遮断器の遮断部である真空バルブは、三相分が軸方向を並行にして所定の間隔で配置され、三相一括で、又は各相個別に絶縁フレームに保持され、台車フレームに搭載されて構成されている。
真空バルブが三相一括の絶縁フレームに保持された従来の真空遮断器は、例えば、台車ベースに３相分に仕切られた室が形成された絶縁フレームが搭載され、各室内に真空バルブが軸線を垂直に向けて個別に収容され、真空バルブの上方の固定側が水平方向の上部主回路導体に接続されると共に絶縁フレームに固定され、下部の可動側は、可撓導体を介して下部主回路導体に接続されて水平方向に引き出されている（例えば、特許文献１参照）。
また、個別に絶縁フレームに保持された従来の真空遮断器は、例えば、横断面がＵ字状の絶縁フレーム内に真空バルブがその軸線を垂直方向に向けて配置され、３相分が電磁操作部と共に移動台車に搭載されている。そして、真空バルブの固定接点と可動接点に繋がる固定側導体と可動側導体とが真空バルブの上下に配置され、Ｕ字状をした絶縁フレームの開口部側から水平方向に外側に向けて導出されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−３２０６１０号公報（第３頁、図１）特開２００６−４９２４７号公報（第４頁、図１）

絶縁フレーム内に配置された３相の真空バルブと、上部及び下部の主回路導体は、３相が並行する電流回路が形成されているので、例えば、短絡電流のような大電流が通電部に流れた場合、相間方向に過大な電磁力が発生し、この電磁力は導体部を支える３相の絶縁フレームにも作用する。
特許文献１の真空遮断器では、絶縁フレームを３相一括としているので、３相の相互間の強度はそれなりに確保できるが、真空遮断器の遮断容量が大きくなると真空バルブ及び主回路導体部も大形化し、それに伴って絶縁フレームが大形化する。このため、３相一括で製作するには、金型構造の大形化による初期費用増加や、製作できる金型の製作メーカの制約などもあり、これらがコストアップの要因となる。したがって、３相一括形の絶縁フレームで真空遮断器の大形化を進めていくには問題があった。
これに対し、特許文献２のように絶縁フレームが３相個別に台車に固定されているものでは、絶縁フレームを製作する金型が３相一括形より小形ですむため、制作面でのメリットは大きいが、上述した電磁力により絶縁フレームが変位することが想定される。絶縁フレームが変位すれば、主回路導体の接触子の接触部も変位して通電性能が低下し発弧に至る虞がある。これを防止するためには、絶縁フレームやそれを取付ける台車フレームを大形化して剛性アップを図ったり、接触子部の接圧荷重を上げたりする等の措置が必要となり、コストアップに繋がるという問題点があった。

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、３相個別の絶縁フレームとした場合でも、相間方向の電磁力に対して機械的強度の優れた真空遮断器を得ることを目的とする。

この発明に係る真空遮断器は、３相分の真空バルブと、真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、真空バルブが収容された３個の絶縁フレームが機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が台車フレームに固定された真空遮断器において、各絶縁フレームと機構ケースとの対向部に係止部を設け、係止部によって各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束し、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面に設けられた突起部と、突起部に嵌合するように機構ケース側に設けられた嵌合穴とで構成されているものである。
また、係止部は、各絶縁フレームと対向する機構ケースの対向面に設けられた突起部と、突起部に嵌合するように絶縁フレーム側に設けられた嵌合穴とで構成されているものである。
また、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面に設けられたフランジ部と、フランジ部に係合する先端形状を有して機構ケース側に設けられた係合板とで構成されているものである。
更にまた、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面の両端部と、両端部に係合する先端形状を有して機構ケース側に設けられた係合板とで構成されているものである。

この発明の真空遮断器によれば、各絶縁フレームと機構ケースとの対向部に係止部を設けて各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束するようにしたので、相間方向に働く電磁力に対して機械的強度の優れた真空遮断器を提供できる。
また、絶縁フレームを必要以上に強度アップする必要がないため軽量化でき、真空バルブの固定側及び可動側導体とブッシングとの接続部の接触子に無理な横方向の力が加わらないため接触圧を小さくできる。したがって、真空遮断器の小形軽量化を図ることができる。

この発明の実施の形態1による真空遮断器を示す側面図及び背面図である。図１の真空遮断器の内部を示す側面断面図である。図１の要部を示す部分拡大図である。この発明の実施の形態２による真空遮断器の平面断面図である。この発明の実施の形態２による真空遮断器の、他の実施例を示す平面断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による真空遮断器を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）を右側から見た背面図である。図２は図１の真空遮断器の内部を示す側面断面図であり、スイッチギヤ等の筐体内に収容されて固定枠に載置された状態を示している。また、図３は、図１中に一点鎖線で示す円内部分の拡大図である。

図１において、真空遮断器１の遮断部を構成する真空バルブ２は、円筒状をした真空容器の内部に固定接点と可動接点（いずれも図示せず）が接離可能に配置されて収容されている。３相の真空バルブ２は、（ｂ）に示すように、各相が個別に、真空バルブ２を囲うように設けられた絶縁フレーム３内に収容されている。真空バルブ２の上部側から、固定接点につながる固定側導体４が、真空バルブ２の軸線と直交する方向に導出され、下部側からは可動接点につながる可動側導体５が固定側導体４と同方向に導出されている。
固定側導体４及び可動側導体５の各先端側には、接触子６が設けられている。接触子６は、例えば、円周方向に多数の接触子片が配列され、その外周にばねが設けられ、ばねによって接触子片が中心方向に付勢されるように構成されている。

図１（ａ）において、図の左側が真空遮断器１の前面側である。以下の説明において、前面，背面，前後方向，左右方向等の表現は、この前面側を基準とする。
絶縁フレーム３は、台車フレーム７に搭載されている。台車フレーム７は、前後方向に移動可能なように、下部に車輪７ａを備えている。前面側にはフェースプレート７ｂを有し、そのすぐ後ろ側は、主として真空バルブ２の操作機構（図示せず）が収容される機構ケース７ｃとなっており、これらで台車フレーム７が構成されている。
３相分３個の絶縁フレーム３は、台車フレーム７の機構ケース７ｃの後方に、軸線を垂直方向に向け、左右方向に並べて配置され、下部側が台車フレーム７にボルト等により固定されており、背面側から見れば、図１（ｂ）のようになっている。

次に、図２により、真空遮断器１の内部構成について説明する。
図のように、真空バルブ２の固定接点に繋がる上部側は、固定側導体４に電気的に接続されると共に、固定側導体４が絶縁フレーム３に固定されることで、真空バルブ２が絶縁フレーム３に機械的に固定されている。
一方、真空バルブ２の可動接点側は下方に導出された可動電極棒８が、可撓導体９を介し、絶縁フレーム３に固定された可動側導体５に接続されている。また、可動電極棒８は、軸線方向に絶縁ロッド１０が連結されており、絶縁ロッド１０はリンク機構１１を介して機構ケース７ｃ内に収容された操作機構（図示せず）に連結されている。操作機構の操作により、絶縁ロッド１０を介し可動電極棒８が上下動し、真空バルブ２の可動接点が駆動され、固定接点に接離することで、真空遮断器１の開閉が行われるように構成されている。

真空遮断器１が収容されるスイッチギヤ等の筐体には、真空遮断器１を載置する固定枠が設けられている。図２はその固定枠に載置した状態を示したものである。固定枠の床面１２には、台車フレーム７の車輪７ａをガイドするレールが設けられており、固定枠の後壁１３には、ブッシング１４が設けられている。ブッシング１４の中心導体１４ａに、真空バルブ２側の固定側導体４及び可動側導体５の各接触子６が嵌合する。また、上下のブッシング１４の後方側は、例えば、一方が主回路母線（図示せず）に接続され、他方が負荷側のケーブル（図示せず）に接続される。
図２では接触子６と中心導体１４ａとが接続された接続状態を示しているが、真空遮断器１のフェースプレート７ｂに設けた取手を引いて前方に引き出すことで、接触子６と中心導体１４ａとの接続が断たれ、断路状態となる。

次に、本願発明の特徴部である台車フレーム７と絶縁フレーム３との係止部１５の構成について説明する。
図３（ａ）は、図１の一点鎖線で囲ったIII部の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）を矢印方向に見た図である。
各相の絶縁フレーム３の前面側、すなわち、台車フレーム７の機構ケース７ｃの背面と対向する側には、円柱状の突起部１６が形成されている。一方、機構ケース７ｃの背面側には、図３（ｂ）に示すように、突起部１６の外径より僅かに大きな内径の嵌合穴１７が設けられている。嵌合穴１７は、機構ケース７ｃを形成する箱体の天板部を背面側に延長し、９０度下方に折り曲げた折曲部７ｄに設けている。

上記の、突起部１６と嵌合穴１７とで係止部１５が構成されており、絶縁フレーム３を台車フレーム７に取り付けた状態で、両者が図のように嵌合されて係止されるようになっている。すなわち、絶縁フレーム３は、下部側が台車フレーム７に固定されていると共に、高さ方向の中間部近傍の係止部１５でも台車フレーム７側に係止されている。
なお、図３では、嵌合穴１７は、機構ケース７ｃの天板を延長した折曲部７ｄに設けたものを示したが、別部材の板に設けて機構ケース７ｃの背面に取り付けても良い。

次に、係止部１５の作用について説明する。
図２に示すように、真空遮断器１がスイッチギヤ等の筐体に組み込まれて使用されるとき、上部のブッシング１４の中心導体１４ａから固定側導体４−真空バルブ２の固定接点及び可動接点−可撓導体９−可動側導体５−下部のブッシング１４の中心導体１４ａへと流れる電流経路が形成される。３相の真空バルブ２がそれぞれ独立した絶縁フレーム３に収容され固定されて並行に配置されているので、地絡等が発生して大きな短絡電流が上記の電流経路に流れると、その電流により３相の導体間に、図１（ｂ）に矢印で示す方向に、大きな電磁力が発生する。固定側導体４及び可動側導体５は絶縁フレーム３に固定されているので、絶縁フレーム３の相間方向（前面から見て左右方向）にもその過大な電磁力が加わることになる。これを放置しておけば、真空遮断器１の接触子６部も相間方向に変位しようとする力が働くので、ブッシング１４の中心導体１４ａとの接触が不均一な接触圧となり通電性能が損なわれ、場合によっては接触部で発弧が発生する虞がある。

そこで、本実施の形態１のように、絶縁フレーム３側に設けた突起部１６と台車フレーム７側に設けた嵌合穴１７とによる係止部１５を設けたことにより、絶縁フレーム３が相間方向へ変位するのを拘束できるため、絶縁フレーム３に必要な機械的強度が保たれ、接触子６が変位するのを抑制でき、接触部の発弧を防止できる。
突起部１６は、絶縁フレーム３をモールド成形するときに同時に形成でき、嵌合穴１７は、機構ケース７ｃの天板の寸法を伸ばして穴を開けるだけで容易に形成できる。
なお、突起部１６及び嵌合穴１７の形状は円形に限定するものではなく、四角形や多角形でも良い。また個数も、必要に応じて１個の絶縁フレームに複数個設けても良い。
また、突起部を機構ケース７ｃ側に設け、嵌合穴を各絶縁フレーム３に設けても良い。

以上のように、実施の形態１の真空遮断器によれば、３相分の真空バルブと、真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、真空バルブが収容された３個の絶縁フレームが機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が台車フレームに固定された真空遮断器において、各絶縁フレームと機構ケースとの対向部に係止部を設け、係止部によって各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束するようにしたので、相間方向に働く電磁力に対して機械的強度の優れた真空遮断器を提供できる。
また、絶縁フレームを必要以上に強度アップする必要がないため軽量化できる。
また、真空バルブの固定側及び可動側導体とブッシングが接続される接触子に無理な横方向の力が加わらないため接触圧を小さくでき、接触子部の変位を抑制して発弧を防止できる。
更に、台車フレームの剛性も押さえることができるので、真空遮断器の小形軽量化を図ることができる。

また、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面に設けられた突起部と、突起部に嵌合するように機構ケース側に設けられた嵌合穴とで構成したので、簡単な構成で係止部を構成でき、上記効果を得ることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による真空遮断器の平面断面図である。実施の形態１の図１と同等な真空遮断器を上面から見た図なので、図１と同等部分は同一符号を付して説明は省略し、以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態１では、絶縁フレーム３と台車フレーム７との係止部１５は、絶縁フレーム３側の突起部１６と台車フレーム７側の嵌合穴１７としたが、この実施の形態では、図４に示すように、上面から見て略矩形状の絶縁フレーム３の、前面側、すなわち台車フレーム７の機構ケース７ｃの背面側と対向する側の両側に、縦長のフランジ部３ａを形成し、台車フレーム７側は、機構ケース７ｃの天板を絶縁フレーム３側に伸ばし、３個の絶縁フレーム３の両側のフランジ部３ａの内側に係合すような先端形状を有する係合板１８を設け、係合板１８の先端部をフランジ部３ａの内側に係合させて係止部１５としたものである。

図４の場合、係合板１８は機構ケース７ｃの天板も兼ねたものを示したが、係合板１８を天板とは別部材で構成し、機構ケース７ｃに接合しても良い。
また、図４では、フランジ部３ａを絶縁フレーム３の幅方向両側に設けたが、フランジ部は例えば幅方向の中央部に１箇所のみとし、係合板１８の先端形状をそれに合わせて形成して係止部としても良い。

次に、係止部の他の実施例について説明する。
図５は、係止部の他の例を示す真空遮断器の平面断面図である。先の図４に対応する部分なので、同等部分は同一符号で示して説明は省略し、図４との相違点を中心に説明する。図５では、絶縁フレーム３にフランジ部は設けずに、略矩形状の断面をした各相の絶縁フレーム３の幅方向の端部３ｂを絶縁フレーム３側の係止部とし、機構ケース７ｃ側は、天板を絶縁フレーム３側に伸ばし、先端部の形状を、各絶縁フレーム３の幅方向全体を外側から挟むような形状にした係合板１９を設けたものである。係合板１９は、機構ケース７ｃの天板とは別部材で構成しても良い。

図４または図５のような構成により、真空バルブ２に短絡電流のような大電流が流れたときに、絶縁フレーム３が相間方向へ変位するのを防止できるため、接触子６部が変位するのを抑制することができ、接触部の発弧を防止できる。
なお、係止部の形状は、図４，図５に限定するものではなく、絶縁フレーム側の形状に合わせて、係止させる部分の形状を適宜決めればよい。

以上のように、実施の形態２の真空遮断器によれば、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面に設けられたフランジ部と、フランジ部に係合する先端形状を有して機構ケース側に設けられた係合板とで構成したので、短絡電流のような大電流が流れたとき相間方向に働く電磁力に対して機械的強度の優れた真空遮断器を提供でき、また、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。

また、係止部は、機構ケースと対向する各絶縁フレームの対向面の両端部と、両端部に係合する先端形状を有して機構ケース側に設けられた係合板とで構成したので、絶縁フレーム側に係止のための特別な加工を必要とせず、上記と同様の効果を得ることができる。

１真空遮断器２真空バルブ
３絶縁フレーム３ａフランジ部
３ｂ端部４固定側導体
５可動側導体６接触子
７台車フレーム７ａ車輪
７ｂフェースプレート７ｃ機構ケース
７ｄ折曲部８可動電極棒
９可撓導体１０絶縁ロッド
１１リンク機構１２床面
１３後壁１４ブッシング
１４ａ中心導体１５係止部
１６突起部１７嵌合穴
１８，１９係合板。

Claims

３相分の真空バルブと、前記真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に前記真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、前記真空バルブが収容された前記３個の絶縁フレームが前記機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が前記台車フレームに固定された真空遮断器において、
前記各絶縁フレームと前記機構ケースとの対向部に係止部を設け、前記係止部によって前記各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束し、前記係止部は、前記機構ケースと対向する前記各絶縁フレームの対向面に設けられた突起部と、前記突起部に嵌合するように前記機構ケース側に設けられた嵌合穴とで構成されていることを特徴とする真空遮断器。
３相分の真空バルブと、前記真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に前記真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、前記真空バルブが収容された前記３個の絶縁フレームが前記機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が前記台車フレームに固定された真空遮断器において、
前記各絶縁フレームと前記機構ケースとの対向部に係止部を設け、前記係止部によって前記各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束し、前記係止部は、前記各絶縁フレームと対向する前記機構ケースの対向面に設けられた突起部と、前記突起部に嵌合するように前記絶縁フレーム側に設けられた嵌合穴とで構成されていることを特徴とする真空遮断器。
３相分の真空バルブと、前記真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に前記真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、前記真空バルブが収容された前記３個の絶縁フレームが前記機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が前記台車フレームに固定された真空遮断器において、
前記各絶縁フレームと前記機構ケースとの対向部に係止部を設け、前記係止部によって前記各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束し、前記係止部は、前記機構ケースと対向する前記各絶縁フレームの対向面に設けられたフランジ部と、前記フランジ部に係合する先端形状を有して前記機構ケース側に設けられた係合板とで構成されていることを特徴とする真空遮断器。
３相分の真空バルブと、前記真空バルブを各相個別に収容し保持する３個の絶縁フレームと、前面側に前記真空バルブの操作機構部を収容した機構ケースを有する台車フレームとを備え、前記真空バルブが収容された前記３個の絶縁フレームが前記機構ケースの後方に左右方向に並べて配置され、下部側が前記台車フレームに固定された真空遮断器において、
前記各絶縁フレームと前記機構ケースとの対向部に係止部を設け、前記係止部によって前記各絶縁フレームの相間方向の変位を拘束し、前記係止部は、前記機構ケースと対向する前記各絶縁フレームの対向面の両端部と、前記両端部に係合する先端形状を有して前記機構ケース側に設けられた係合板とで構成されていることを特徴とする真空遮断器。