JP5166061B2 - ガス絶縁開閉装置およびその組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電所、変電所などの電気所において使用されるガス絶縁開閉装置に係り、特に、入、切および接地の三位置をとる三位置形断路器・接地開閉器の小型化および組立性の改良を行ったガス絶縁開閉装置およびその組立方法に関する。

大都市周辺あるいは臨海地区に設置される変電所や開閉所等の電気所においては、用地の入手難や塩害対策上の理由から、変電所や開閉所を構成する電気機器として、ＳＦ_６ガスなどの絶縁性及び消弧性に優れた絶縁媒体を充填密封した容器内に遮断器、断路器等の開閉可能な電気機器を収納したガス絶縁開閉装置が使用されている。

ガス絶縁開閉装置は、遮断器あるいは断路器、その他の所要機器を立体的に配置することによって、各機器相互間の間隔を狭め、敷地面積の縮小を図ることができるので、気中絶縁方式の開閉装置に比べて著しく小型に構成できるのが特徴である。

また、電気所とその周辺の自然や住宅地などとの環境調和を考え、電気機器の建物内への建設とか、大都市部での地下室内への建設とかが増加しており、そのために各電気機器を合理的に配置し、さらなる据付面積・容積の低減を図るべく開発が行われている。

据付面積・容積の低減を図る例として、断路器および接地開閉器に共通な可動接触子を１つの駆動軸で駆動できるよう構成したガス絶縁開閉装置が開発されている（例えば、特許文献１または２参照）。

この特許文献１に記載のガス絶縁開閉装置は、ガス容器内に収納した断路器および接地開閉器の固定接触部に摺動して嵌合接触する共通の可動接触子を母線導体に対して平行に配置すると共に、母線導体の前記可動接触子に対向する部分を、ガス容器中心軸に対して大きく偏芯するように配置している。すなわち、可動接触子に対向する母線導体部分の中心軸を、ガス容器の中心軸に対して大きく偏芯して配置している。

このため、特許文献１に記載のガス絶縁開閉装置では、母線導体を支持する絶縁スペーサをガス容器の中心軸に対して大きく偏芯して取り付けなければならず、絶縁スペーサの外径に比べて、ガス容器の外径を大きくせざるを得ない。

また、特許文献２に記載のガス絶縁開閉装置は、母線導体の軸線方向に対し、可動接触子を並行ではなく所定の角度を持たせて配置するように構成している。この構成の場合、主母線部ガス容器の外径を絶縁スペーサの外径と同一にすることができるため、特許文献１に記載のガス絶縁開閉装置に比べてガス容器を小さく構成できる利点がある。しかしながら、断路器や接地開閉器の可動接触子と固定接触子とが絶縁スペーサの固定導体部に対し垂直でないため、組立時の芯出しの調整作業が難しくなる。

また、断路器および接地開閉器の可動接触子を共通にせずに別々に設け、各可動接触子を別々のゼネバ機構により駆動するようにしたガス絶縁開閉器も開示されている（例えば、特許文献３参照）。

この特許文献３に記載のガス絶縁開閉器の場合、特許文献１に記載の発明に比べ、間欠動作と可動接触子位置保持できるよう位置保持機能を有するので組立性は向上するが、ガス容器の外径が絶縁スペーサの外径に比べ、大きくなる欠点がある。
特開２０００−１３４７３３号公報、 特開平１０−１８８７４６号公報、 特開平１１−３５５９２６号公報、

上述したように、特許文献１および３に記載されている従来のガス絶縁開閉装置の場合、ガス容器の外径が絶縁スペーサの外径に比べて大きくせざるを得ないため、機器の縮小が難しいという課題があり、また特許文献２に記載の従来のガス絶縁開閉装置の場合、ガス容器の外径を縮小化するために容器内部の機器配置を変更すると組立性が悪くなるという課題があった。

そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、機器を縮小化し、かつ組立性も併せて改善することのできるガス絶縁開閉装置およびその組立方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、絶縁ガスを封入したガス容器内に主母線導体を収納すると共に、断路器固定接触部、接地開閉器固定接触部、これら両接触部間に配置された可動接触子支持導体、当該可動接触子支持導体に摺動可能に支持されて前記両接触部に接続あるいは開離する共用の可動接触子を備えた三位置形断路器・接地開閉器を収容してなるガス絶縁開閉装置において、
前記ガス容器は、前記主母線導体を収納すると共に、前記主母線導体の延伸方向に対向する２箇所の開口部および前記主母線導体の延伸方向とほぼ直交する方向に少なくとも１箇所の開口部を有し、
前記ガス容器に設けられた対向する前記２箇所の開口部のうちの１箇所に、第１の絶縁スペーサと、この第１の絶縁スペーサに一端が固定され、中間部に前記主母線導体の延伸方向と直交する向きの前記断路器固定接触部を形成すると共に、他端部に着脱導体との接続部を形成した前記主母線導体とを備えた断路器固定側ユニットを取り付け、
前記ガス容器の前記断路器固定側ユニット取付け面側に、前記接地開閉器固定接触部と、この接地開閉器固定接触部を外部に接続するための外部引き出し端子とを備えた接地開閉器固定ユニットを取り付け、
前記ガス容器の前記主母線導体の延伸方向とほぼ直交する方向に設けた前記開口部に、第２の絶縁スペーサと、この第２の絶縁スペーサに固定されると共に、前記断路器固定接触部に対向して配置された前記可動接触子支持導体と、この可動接触子支持導体に摺動可能に支持されて前記断路器固定接触部および前記接地開閉器固定接触部のいずれかに接続または開離する前記共用の可動接触子とを備えた可動接触子支持ユニットを取り付け、
前記ガス容器の前記断路器固定側ユニットに対向する他の開口部に、当該ガス容器の内部方向に進退可能に取り付けた第３の絶縁スペーサと、この第３の絶縁スペーサに固定され、前記主母線導体の他端部に形成された前記接続部に対して接続または開離可能な前記着脱導体とを備えた着脱ユニットを取り付けたことを特徴とする。

本発明のガス絶縁開閉装置によれば、断路器および接地開閉器に共用の可動接触子を主母線導体に対してほぼ直交するよう配置すると共に、接地開閉器固定接触部を断路器固定接触部から見て可動接触子の背後に一直線上に配置し、可動接触子を支持する可動接触子支持ユニットの絶縁スペーサの中心軸を、ガス容器の中心軸から見て、主母線導体端部に接続または開離する着脱導体を備えた着脱ユニット側に偏芯するように配置したので、断路器・接地開閉器の縮小化および組立性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１乃至図４は、本発明による３相一括形のガス絶縁開閉装置用の断路器・接地開閉器の構成図であり、このうち、図１（ａ）および（ｂ）は、断路器・接地開閉器の断路器と接地開閉器とが共に「切り」の位置にある時の側面図および上面図を示す。また、図２は、断路器が「入り」、接地開閉器が「切り」の位置にある時の側面図、図３は、断路器が「切り」、接地開閉器が「入り」の位置にある時の側面図をそれぞれ示す。さらに、図４は図１乃至３中の着脱ユニットの一部を拡大して示す断面図である。

（構成）
まず、図１および図４を参照して構成について説明する。１００はガス絶縁開閉装置用の三位置形断路器・接地開閉器全体を示すものである。

１は、内部に断路器や開閉器その他の電気部品を収納して、ＳＦ_６ガス等の絶縁媒体を充填密封するガス容器であり、図示上下部および左右部にそれぞれ開口部１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを設けており、各開口部１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄは後述するように絶縁スペーサや蓋で気密に密閉されるようになっている。

このガス容器１の開口部のうち、上部開口部１ａには絶縁スペーサ２ａがボルト等の固着手段によって気密に取り付けられるようになっている。この絶縁スペーサ２ａには３相構成の主母線導体３の一端部を予め固定しており、絶縁スペーサ２ａをガス容器１に取り付けた状態で主母線導体３がガス容器１内に収容されるようになっている。

主母線導体３は、延伸方向の中間部でかつ、ガス容器１の左右の開口部１ｃ、１ｄを結ぶ軸線と直交する位置（直角になる位置）に断路器の固定接触部（以下、断路器固定接触部という）４を穿設しており、この断路器固定接触部４には、後述する断路器および接地開閉器に共用される可動接触子（以下、可動接触子という）５が接続あるいは開離可能に配置されている。なお、本実施形態では、絶縁スペーサ２ａ、主母線導体３および断路器固定接触部４から構成された一点鎖線で囲んだ部分を便宜上、断路器固定側ユニット６と称する。

そして、前記主母線導体３の他端部すなわち下端部３Ｔは、ガス容器１の下部開口部１ｂに気密に取り付けられる絶縁スペーサ２ｂに対して予め固定された着脱導体７の上端部７Ｔと接続または開離可能に構成されている。なお、この着脱導体７は後述する着脱ユニット８の一構成要素である。

一方、ガス容器１の図示右側開口部１ｃには、絶縁スペーサ２ｃが気密に取り付けられるようになっている。この絶縁スペーサ２ｃには、主母線導体３に穿設された断路器固定接触部４と所定の絶縁距離を隔てて配置される可動接触子支持導体９を予め固定しておく。

この可動接触子支持導体９は、前記断路器固定接触部４に嵌合して電気的に接続される可動接触子５を筒状部で摺動可能に格納し、支持するように構成されている。なお、本実施形態では、絶縁スペーサ２ｃ、可動接触子５および可動接触子支持導体９構成された一点鎖線で囲んだ部分を便宜上、可動接触子支持ユニット１０と称する。
なお、絶縁スペーサ２ｃの中心軸１１は、ガス容器１の中心軸１２から見て、図示下部に位置する着脱ユニット８側に偏芯するように配置する。

そして、ガス容器１内で可動接触子支持導体９と絶縁スペーサ２ｃとの間に形成した空間部、すなわち、断路器固定接触部４から見て可動接触子５の背後側に形成した空間部に、断路器固定接触部４および可動接触子５間の軸線と同一軸線上に接地開閉器の固定接触部（以下、接地開閉器固定接触部という）１３を配置する。

この接地開閉器固定接触部１３の支持部材を兼ねた外部引き出し端子１４は、ガス容器１の開口部１ａと同一の平面となる取付け面に取り付けられる。この固定接触部１３は支持部材を兼ねた外部引き出し端子１４を通して作業等に接地されるようになっている。
なお、本実施形態では、接地開閉器固定接触部１３および外部引き出し端子１４によって構成された一点鎖線で囲まれた部分を便宜上、接地開閉器固定側ユニット１５と称する。

可動接触子５は、例えば、ラック・ピニオンあるいはリンクレバー等によって駆動軸１６の回転運動を直線運動に変換されて、断路器固定接触部４、接地開閉器固定接触部１３と接続または開離するように直線的に駆動されるようになっている。

なお、図１（ｂ）に示した２１は駆動軸１６を絶縁ロッド２２を介して回転駆動する操作装置である。
また、１７はガス容器１の左側開口部１ｄを気密に塞ぐ点検用蓋である。

次に、図４を参照して、着脱ユニット８について説明する。
着脱ユニット８は、主母線導体３の下端部３Ｔに、着脱導体７の上端部７Ｔを接続あるいは開離するためのユニットであり、次の部品によって構成されている。

すなわち、絶縁スペーサ２ｂと、この絶縁スペーサ２ｂの所定位置にそれぞれ予め固定された３相各相の着脱導体７と、絶縁スペーサ２ｂの外周部に設けた金属製の取付けリング２ｂｒにボルト１８によって固定されるフランジ１９Ｆを有し、かつ、ガス容器１の下部開口部１ｃの内周面に対してシール部材を介して気密にしかも摺動可能に嵌合する円筒体１９と、この円筒体１９のフランジ１９Ｆおよびガス容器の下部開口部１ｃの周囲に形成した容器フランジ１Ｆとの間に設けた着脱手段２０とから構成されている。

この着脱手段２０は、容器フランジ１Ｆの下面に一端部が螺合するスタッド２０ｓと、このスタッド２０ｓを円筒体１９の進退方向に直立した状態で固定するナット２０ｎ１と、円筒体１９のフランジ１９Ｆに開けた貫通穴の両側に配置されてスタッド２０ｓと螺合するナット２０ｎ２、２０ｎ３とから構成されている。この着脱手段２０は、ナット２０ｎ２を緩めた状態でナット２０ｎ３を螺進させれば、円筒体１９、絶縁スペーサ２ｂとともに、着脱導体７が主母線導体３の下端子３Ｔに向かって進んで行き、最終的に主母線導体３の下端子３Ｔに接続される。この状態でナット２０ｎ２を締めていき、フランジ１９Ｆに強く押し当てると主母線導体３と着脱導体７との接続状態が維持される。

次に、図１乃至図４を参照して三位置形断路器・接地開閉器１００の組立および三位置形断路器・接地開閉器の操作について説明する。

（１）組立工程
（ｉ） まず、ガス容器１の上部開口部１ａに断路器固定側ユニット６の絶縁スペーサ２ａを気密に取り付けることにより、断路器固定接触部４を穿設した主母線導体３をガス容器１内に収納する。

（ii） 次に、ガス容器１の上部開口部１ａと同一の平面となる取付け面に接地開閉器固定側ユニット１５を気密に取り付けることにより、当該ユニット１５の先端部に設けられている接地開閉器固定接触部１３をガス容器１内に収納する。なお、工程（ｉ）と工程（ii）とはどちらが先でもよい。

（iii） その後、ガス容器１の右側部開口部１ｃに可動接触子支持ユニット１０の絶縁スペーサ２ｃを取り付けることにより、可動接触子支持導体部９に支持された可動接触子５を断路器固定接触部４および接地開閉器固定側ユニット１５間にそれぞれ所定の絶縁距離を隔てて配置する。

（iv） 上記工程（iii）が終了した段階では、ガス容器１の下部開口部１ｂには未だ着脱ユニット８を取り付けていないので、下部開口部１ｂからガス容器１内部の状態を覗くことができ、また、冶具を挿入することもできる。

このため、工程（iii）が終了したあとに、下部開口部１ｂから冶具や目視によって断路器固定接触部４、可動接触子５および接地開閉器固定接触部１３の軸線が一直線上に配置されるように芯出し調整作業を行う。

（ｖ） 上記工程（iv）での芯出し調整作業を終えてから、ガス容器１の下部に着脱ユニット８を取り付け、主母線導体３の下部端子に着脱導体７の上部端子を接続する。この作業に当たっては、円筒体１９をガス容器１の下部開口部１ｂに嵌合し、さらに、下部開口部１ｂの周りに直立するように固定したスタッド２０ｓに円筒体１９のフランジ１９Ｆに設けた貫通穴に通した状態でナット１９ｎ２を緩めておき、ナット１９ｎ３を螺進する方向に回すことによって円筒体１９を下から上に押し上げ、絶縁スペーサ２ｂに固定された接続導体７をガス容器１の内部方向に押し進める。

そして、主母線導体３の下部端子３Ｔに着脱導体７の上部端子７Ｔが適切な圧力で接続した状態になったら、ナット１９ｎ２を逆方向に回してスタッド２０ｓをフランジ１９Ｆに強く押し当てることによって、着脱ユニット８のガス容器１下部への固定状態を維持する。以上でガス絶縁開閉装置の三位置形断路器・接地開閉器１００の組立が完了する。

（２）三位置形断路器・接地開閉器の操作
図１（ａ）は、三位置形断路器・接地開閉器が「切」の状態を示す。すなわち、可動接触子５は、可動接触子支持ユニット１０の可動接触子支持導体９内に収納され、断路器固定接触部４および接地開閉器固定接触部１３のいずれにも接続されない状態、すなわち、「断路器切り」、「接地切り」の状態である。

この状態で、遠方指令によるモータ動作、あるいは直接のハンドル操作によって操作装置２１を「断路器入り」操作すると、操作装置２１からの回転力がガス容器１内の絶縁ロッド２２、駆動軸１６を介して、ラック・ピニオンやリンクレバーなど回転運動を直線運動に変換手段に伝達され、回転運動を直線運動に変換して、３相の可動接触子５に駆動力が伝達される。

この駆動力によって可動接触子５は図１（ａ）の位置から、主母線導体３側に移動し、断路器固定接触部４に接続された図２の位置で停止する。この図２の状態は、「断路器入り」、「接地切り」状態である。

一方、操作装置２１を「接地開閉器入り」操作すると、可動接触子５は主母線導体２の反対側の接地開閉器固定接触部１３側に移動し、接地開閉器固定接触部１３に接続された図３の位置で停止する。この図３の状態は、「断路器切り」、「接地入り」状態である。

（効果）
以上述べたように本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（ｉ） 断路器および接地開閉器に共用される可動接触子５を主母線導体３に対してほぼ直交するよう配置すると共に、接地開閉器固定接触部１３を断路器固定接触部４から見て可動接触子５の背後に軸線が一直線となるように配置し、主母線導体の端部３Ｔに接続または開離する着脱導体７を備えた着脱ユニット８を設けるようにし、さらに可動接触子５を支持する可動接触子支持ユニット９の絶縁スペーサ２ｃの中心軸１１を、ガス容器１の中心軸１２から見て、着脱ユニット８側に偏芯するように配置したので、断路器・接地開閉器１００の縮小化および組立性を向上させることができる。

（ii） また、断路器固定側ユニット６と接地開閉器固定側ユニット１５をガス容器１に組み立て後に可動接触子支持ユニット１０をガス容器１に挿入し、組み立てるよう構成したので、ガス容器１の下部開口部１ｂから断路器固定側ユニット６と接地開閉器固定側ユニット１５と可動接触子５との軸線を一直線に配置するための芯出し調整作業を向上することができる。

（iii） また、断路器固定側ユニット６のガス容器１の取付け面と、接地開閉器固定側ユニット１５のガス容器１の取付け面とが同じ取付け面となるように配置したので、断路器固定側ユニット６と接地開閉器固定側ユニット１５と可動接触子５とが一直線で配置する芯出し調整作業を向上することができる。なお、断路器固定側ユニット６の取付け面と接地開閉器固定側ユニット１５の取付け面とに段差がある場合でも、両取付け面がほぼ平行面であれば、同様の効果が得られる。

（iv） さらに、着脱ユニット８を接地開閉器固定側ユニット１５の反対側に配置したので、近傍に接地開閉器固定ユニット１５が無いため、着脱ユニット８側の現地組立作業スペースが確保でき、組立性を向上することができる。

（ｖ） さらにまた、着脱ユニット８の取付け面となるガス容器１の開口部１ｂをガス中の内部組立時に利用するようにしたので、不必要な組立用穴をガス容器１にあける必要がなく、ガス容器１の強度を低下させることなく構成することが可能となり、信頼性の向上や断路器・接地開閉器１００の冶具や目視による芯出し調整作業を向上させることができる。

また、着脱導体７は、絶縁スペーサ２ｂ、円筒体１９を介して、ガス容器１に摺動可能に嵌合し、ガスを密封する構造を採用しているので、ガス絶縁開閉装置の据付現地での回線間ユニット接続の際、着脱導体７は主母線導体３の延伸方向に伸縮させることにより、他の機器との接続作業を容易に行うことが可能である。

（vi） またさらに、作業接地用端子を各相毎に引き出すよう構成したので、小さく構成した断路器・接地開閉器１００でも、ガス絶縁開閉装置の点検時における作業性の向上の効果を得ることができる。

本発明によるガス絶縁開閉装置用断路器・接地開閉器の断面図であり、特に、（ａ）は断路器入り、接地開閉器切り位置を示す図、（ｂ）は上面図。 本発明によるガス絶縁開閉装置用断路器・接地開閉器の断面図であり、特に、断路器入り、接地開閉器切り位置を示す図。 本発明によるガス絶縁開閉装置用断路器・接地開閉器の断面図であり、特に、断路器切り、接地開閉器入り位置を示す図。 着脱ユニットの一例を示す拡大断面図。

符号の説明

１…ガス容器、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…ガス容器開口部、２ａ，２ｂ，２ｃ…絶縁スペーサ、３…主母線導体、４…断路器固定接触部、５…断路器および接地開閉器に共用される可動接触子、６…断路器固定側ユニット、７…着脱導体、８…着脱ユニット、９…可動接触子支持導体、１０…可動接触子支持ユニット、１１…可動接触子支持導体側絶縁スペーサの中心軸、１２…ガス容器の中心軸、１３…接地開閉器固定接触部、１４…外部引き出し端子、１５…接地開閉器固定ユニット、１６…駆動軸、１７…点検蓋、１８…ボルト、１９…円筒体、２０…着脱手段、２１…操作装置、２２…絶縁ロッド、１００…三位置形断路器・接地開閉器。

Claims (7)

1. 絶縁ガスを封入したガス容器内に主母線導体を収納すると共に、断路器固定接触部、接地開閉器固定接触部、これら両接触部間に配置された可動接触子支持導体、当該可動接触子支持導体に摺動可能に支持されて前記両接触部に接続あるいは開離する共用の可動接触子を備えた三位置形断路器・接地開閉器を収容してなるガス絶縁開閉装置において、
   前記ガス容器は、前記主母線導体を収納すると共に、前記主母線導体の延伸方向に対向する２箇所の開口部および前記主母線導体の延伸方向とほぼ直交する方向に少なくとも１箇所の開口部を有し、
   前記ガス容器に設けられた対向する前記２箇所の開口部のうちの１箇所に、第１の絶縁スペーサと、この第１の絶縁スペーサに一端が固定され、中間部に前記主母線導体の延伸方向と直交する向きの前記断路器固定接触部を形成すると共に、他端部に着脱導体との接続部を形成した前記主母線導体とを備えた断路器固定側ユニットを取り付け、
   前記ガス容器の前記断路器固定側ユニット取付け面側に、前記接地開閉器固定接触部と、この接地開閉器固定接触部を外部に接続するための外部引き出し端子とを備えた接地開閉器固定ユニットを取り付け、
   前記ガス容器の前記主母線導体の延伸方向とほぼ直交する方向に設けた前記開口部に、第２の絶縁スペーサと、この第２の絶縁スペーサに固定されると共に、前記断路器固定接触部と前記接地開閉器固定接触部との間の空間部に配置された前記可動接触子支持導体と、この可動接触子支持導体に摺動可能に支持されて前記断路器固定接触部および前記接地開閉器固定接触部のいずれかに接続または開離する前記共用の可動接触子とを備えた可動接触子支持ユニットを取り付け、
   前記ガス容器の前記断路器固定側ユニットに対向する他の開口部に、当該ガス容器の内部方向に進退可能に取り付けた第３の絶縁スペーサと、この第３の絶縁スペーサに固定され、前記主母線導体の他端部に形成された前記接続部に対して接続または開離可能な前記着脱導体とを備えた着脱ユニットを取り付けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 前記断路器固定側ユニットの前記ガス容器への取付け面と、前記接地開閉器固定側ユニットの前記ガス容器への取付け面とを同一取付け面もしくは並行する取付け面とすることを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
3. 前記着脱ユニットを前記接地開閉器固定側ユニットの反対側に配置することを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
4. 前記可動接触子支持ユニットを構成する前記第２の絶縁スペーサの中心軸が、前記ガス容器の中心軸から見て、前記着脱ユニット側に偏芯するように配置したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
5. 前記外部引き出し端子を各相毎に引き出すことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
6. 請求項１に記載のガス絶縁開閉装置を組み立てる際、前記着脱ユニット取付け面の前記ガス容器開口部を使用して前記可動接触子の駆動機構を組み立てることを特徴とするガス絶縁開閉装置の組立方法。
7. 請求項１に記載のガス絶縁開閉装置を組み立てる際、前記断路器固定側ユニットと前記接地開閉器固定側ユニットとを前記ガス容器に取り付けた後、前記可動接触子支持ユニットを前記ガス容器に取り付けて前記断路器固定接触部、前記接地開閉器固定接触部および前記可動接触子の軸線の芯出し調整作業を行うことを特徴とするガス絶縁開閉装置の組立方法。

Images