JP5236120B2

JP5236120B2 - 真空遮断器

Info

Publication number: JP5236120B2
Application number: JP2012506757A
Authority: JP
Inventors: 勝志中田; 正博有岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: CN102782971B; DE112010005420T5; AU2010349157B2; CN102782971A; WO2011118056A1; JPWO2011118056A1; KR101449221B1; DE112010005420B4; US20120228266A1; KR20120107518A; US8963037B2; AU2010349157A1

Description

この発明は、電力の送配電および受配電設備などに用いられる真空遮断器に関するものである。

従来のタンク型の真空遮断器として、ＳＦ６ガスや乾燥空気などの絶縁媒体が０．０５〜０．５ＭＰａ−ｇ程度のガス圧力で封入された圧力タンクの中に、真空遮断器本体が内蔵され、ブッシングを介して外部に引き出されて主回路導体に接続するように構成されたものが知られている。
図６に従来のタンク型のガス絶縁開閉装置を示す。各相個別に、軸線を水平方向に向けて配置された円筒状のタンク３１の上方に、それぞれ２本のブッシング３２，３３が配置され、タンク３１内に水平に遮断器本体３４が配置され、遮断器本体３４の固定側３５が一方のブッシング３２に、可動側３６が他方のブッシング３３に接続されているとともに、遮断器本体３４は支持碍子を介してタンクの軸線方向の両端側に絶縁支持されている。可動側は、タンク一端側から絶縁ロッド３７により引き出され、操作ロッド３８を介して下方に回転可能な軸３９に接続され、更にこの軸３９は、図示しない三相連結バーによって操作機構に連結されて、駆動可能に構成されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３１９５１５号公報（第２頁、図２）

電力の送配電及び受配電設備において、真空遮断器は、限られた設備スペースの中で他の機器と共に配置されるので、設置面積の縮小化の要請は大きい。
ところが、特許文献１に示すような開閉装置では、円筒状のタンク内に水平に遮断器本体が配置され、さらに、タンクの軸方向の一端側に操作機構が設置されているため、水平方向に装置が大きくなり、装置の設置面積が拡大す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消するためになされたもので、タンク内の絶縁性能を確保しながら、設置面積を縮小化できる真空遮断器を提供することを目的とする。

この発明に係る真空遮断器は、真空容器内に固定電極と可動電極が対向配置され、固定電極から固定導体が導出され、可動電極から可動導体が導出された真空バルブと、絶縁性ガスが封入されて真空バルブが収容される１相分の圧力タンクが３個一列に配列されて構成された３相分の圧力タンクと、各圧力タンクの上部に立設された一対のブッシングと、一対のうちの一方のブッシングの中心導体と固定導体とを接続する固定側接続導体、及び、他方のブッシングの中心導体と可動導体とを接続する可動側接続導体と、可動導体を駆動する操作機構と、を備えた真空遮断器において、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置され、可動側接続導体は、その長手方向を上下方向に向け、真空バルブと並行に各圧力タンク内に配置されているものである。

また、各圧力タンクは、平面視略楕円形状に形成されて、平面から見て各圧力タンクの長軸方向を各圧力タンクの配列方向に対して同一方向に傾けて配置されており、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置されているものである。

この発明の真空遮断器によれば、３個一列に配列された３相分の各圧力タンクを有し、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置され、可動側接続導体は、その長手方向を上下方向に向け、真空バルブと並行に各圧力タンク内に配置されているので、圧力タンク内の機器の絶縁性能を確保しながら、圧力タンクの幅方向の寸法を縮小できるため、真空遮断器の設置面積の縮小化を図ることができる。

また、３個一列に配列された３相分の各圧力タンクは、平面視略楕円形状に形成されて、平面から見て各圧力タンクの長軸方向を各圧力タンクの配列方向に対して同一方向に傾けて配置されており、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置されているので、上記効果に加え、圧力タンクの強度を増すことができ、圧力タンクの耐久性の向上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縦断面図である。この発明の実施の形態１による真空遮断器の全体構成および圧力タンク内に収容される主回路機器の配置構成を示す平面断面図である。この発明の実施の形態２による真空遮断器の全体構成および圧力タンク内に収容される主回路機器の配置構成を示す平面断面図である。この発明の実施の形態３による真空遮断器を示す縦断面図である。この発明の実施の形態４による真空遮断器の操作機構構造を示す側面断面図である。従来のガス絶縁開閉装置の縦断面図である。

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縦断面図であり、図２は、図１の真空遮断器の全体構成とタンク内に収納される主回路機器の配置構成を示すための、上面から見た断面図である。但し、ブッシングは２点鎖線で示し、内部機器も簡略化して必要部のみ示している。図２の太矢印方向から見たものが図１である。以下、図に基づいて説明する。

先ず図1の縦断面図により、真空遮断器の1相分について説明する。
電気的に接地される圧力タンク１は、後述するように上方から見ると略四角形状をしており、４辺の側壁１ｃを垂直にして設置される。圧力タンク１の上方には一対の開口部を有し、開口部にはフランジ１ａ，１ｂが設けられ、各フランジ１ａ，１ｂにはブッシング２ａ，２ｂが立設されている。
ブッシング２ａ，２ｂは、碍管３ａ，３ｂと、その中心に配置された中心導体４ａ，４ｂと、碍管３ａ，３ｂの上端側に気密に固定されて中心導体４ａ，４ｂを保持する端子導体５ａ，５ｂと、碍管３ａ，３ｂの下部側に固着された碍管取付部６ａ，６ｂとを備えている。碍管取付部６ａ，６ｂが圧力タンク１のフランジ１ａ，１ｂにボルト締め等で気密に締結されることで、両碍管内部および圧力タンク内が気密に保持され、内部に絶縁性ガスが封入可能となっている。

圧力タンク１内は、真空バルブ９をはじめとする主回路機器が収容される遮断器室７と、操作機構１０が収納される操作機構室８とに区画されて、両室は気密が保てるように構成されている。遮断器室７は所定の圧力で絶縁性ガスが封入されているが、操作機構室８は大気圧でも良い。
なお、両室を完全に区画して、図１の遮断器室７部分を圧力タンクとし、操作機構室８をその圧力タンクの外部に別室として構成しても良い。以下では、図１のように、遮断器室７と操作機構室８とを含めたものを圧力タンクとして説明する。

圧力タンク１の遮断器室７には、側壁１ｃと所定の絶縁距離を保って、電流遮断を行う主接点を収納した真空バルブ９が配設されている。真空バルブ９は、先端部に固定電極９ｃを有する固定導体９ａと、先端部に可動電極９ｄを有する可動導体９ｂとが、両電極９ｃ，９ｄを対向させて、真空容器９ｅの内部に収容されている。各導体９ａ，９ｂの一端は真空容器９ｅの外部に導出されており、可動導体９ｂが真空バルブ９の軸線方向に駆動されて両電極９ｃ，９ｄが接離するようになっている。この真空バルブ９が、軸線を上下方向（垂直方向）に合わせ、すなわち、可動導体９ｂの駆動方向を上下方向に合わせ、且つ、可動導体９ｂを下側にして配置されている。

真空バルブ９の下部側から導出された可動導体９ｂの、更にその下部側の軸線上には、可動導体９ｂを駆動するための操作機構１０が配置されている。可動導体９ｂと操作機構１０とは絶縁ロッド１１と操作ロッド１２を介して接続されている。
なお、操作機構１０は、図では、電磁コイルの電磁力により駆動させる方式のものを例示しているが、これに限定するものではなく、他の方式のものでも良い。

真空バルブ９の固定導体９ａは、側壁１ｃと所定の絶縁距離を保って配置された固定側接続導体１３ａと接続されている。固定側接続導体１３ａの上部側には凹状の挿入部が設けられており、この挿入部に、一方のブッシング２ａの中心導体４ａの下端が挿入されて電気的に接続されている。
一方、真空バルブ９の可動導体９ｂは、可撓導体１４を介して、側壁１ｃと所定の絶縁距離を保ち垂直方向に向けて配置された可動側接続導体１３ｂに接続される。この可動側接続導体１３ｂの上部側にも凹状の挿入部が設けられており、この挿入部に他方のブッシング２ｂの中心導体４ｂの下端が挿入されて電気的に接続されている。両ブッシング２ａ，２ｂの下部側には電流を測定するための変流器１５が設けられている。
なお、図では、本発明に必要な部分のみを示し、それ以外の機器や、支持部材等は図示及び説明を省略している。

以上のように構成された真空遮断器は、一方のブッシング２ａの上部の端子導体５ａから、中心導体４ａ−固定側接続導体１３ａ−真空バルブ９−可撓導体１４−可動側接続導体１３ｂ−他方のブッシング２ｂの中心導体４ｂ−端子導体５ｂと繋がる主回路の電流経路が形成されている。そして、後述する操作盤からの駆動指令により、操作機構１０が駆動されて、真空バルブ９の両電極９ｃ，９ｄが接離することにより、主回路が接続又は遮断されるようになっている。

次に、図２の平面断面図により、３相の全体配置について説明する。
図２において、１相分の主回路機器が収納されて、上方から見て略四角形状の圧力タンク１から構成される単相の真空遮断器２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、隣接する圧力タンク１の側壁１ｃを対向させて一列に並べて配置され、その配列方向の一端側の外部には、単相の真空遮断器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを一括制御する操作盤１６が配設されている。
それぞれの圧力タンク１内に収容される真空バルブ９は、略四角形状の対角線中心からいずれかの対角方向の一方に寄せて、且つ、真空バルブ９の中心が、真空バルブ９に近い側壁からほぼ等距離になるような位置に、所定の絶縁距離を保って配置されている。
一方、可動側接続導体１３ｂは、対角方向の他方、すなわち、真空バルブ９とは反対の対角方向に寄せて、真空バルブ９および圧力タンク１の側壁１ｃと十分な絶縁距離を保ち配置されている。（なお、いずれも対角側であって、対角線上である必要はない。）
また、各相の一対のブッシング２ａ，２ｂは、圧力タンク１の配列方向に対して直交する方向の対辺方向に配置されている。

このように構成された真空遮断器の作用について説明する。
真空バルブ９を、可動導体９ｂの駆動方向を上下方向に合わせて圧力タンク１内に配置したことにより、圧力タンク１の幅を小さくできるので、圧力タンク１の配列方向（図２の太矢印方向）に見た真空遮断器の幅寸法を小さくすることが可能になった。
また、真空バルブ９と可動側接続導体１３ｂとを、圧力タンク１の平面から見て、平面視四角形状をした圧力タンク１の対角方向の両側に寄せて、所定の絶縁距離を保って配置したことにより、更に、上記の方向のタンク幅を小さくできる。
また、操作機構１０を、真空バルブ９の下方に配置して、可動導体９ｂを上下方向に駆動させるようにしたので、操作機構部が圧力タンクの側壁の外側に張り出すことがなく、上記と相まって設置面積を縮小することができる。

なお、真空バルブ９と可動側接続導体１３ｂを、圧力タンク１の対角方向に配置したことで、圧力タンク１の相間方向の幅が大きくなるが、相間方向の寸法はブッシングの相間気中絶縁距離から決まるため、対角方向に配置したために全体の設置面積が圧力タンクの配列方向に増えることはほとんどない。

以上のように、実施の形態１の真空遮断器によれば、真空容器内に固定電極と可動電極が対向配置され、固定電極から固定導体が導出され、可動電極から可動導体が導出された真空バルブと、絶縁性ガスが封入されて真空バルブが収容される１相分の圧力タンクが３個一列に配列されて構成された３相分の圧力タンクと、各圧力タンクの上部に立設された一対のブッシングと、一対のうちの一方のブッシングの中心導体と固定導体とを接続する固定側接続導体、及び、他方のブッシングの中心導体と可動導体とを接続する可動側接続導体と、可動導体を駆動する操作機構と、を備えた真空遮断器において、各圧力タンクは、平面視略四角形状に形成されて、隣接する圧力タンクの側面を対向させて配列されており、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置したので、圧力タンク内の機器の絶縁性能を確保しながら、配列方向に見た圧力タンクの幅方向の寸法を縮小できるため、真空遮断器の設置面積の縮小化を図ることができる。

また、真空バルブは、略四角形状の圧力タンクの対角方向の一方に寄せて、真空バルブの中心の位置が真空バルブに近い圧力タンクの側壁からほぼ同じ距離になるように配置されており、可動側接続導体は、対角方向の他方に寄せて配置されているので、上記に加えて、更に圧力タンクの幅方向の寸法を縮小でき、真空遮断器の設置面積の縮小化を図ることができる。

また、操作機構は、真空バルブの下方に配置され、絶縁ロッドを介して真空バルブの可動導体に連結されており、操作機構の駆動力により可動導体が上下方向に駆動されるように構成したので、操作機構部が圧力タンクの外部側面に張り出すことがないため、設置面積を縮小することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２による真空遮断器の全体構成とタンク内に収納される主回路機器の配置構成を示すための、上面から見た断面図である。実施の形態１の図２に対応する図であり、同等部分は同一符号で示している。真空遮断器の縦断面図は実施の形態１の図１と同等なので図示および説明は省略する。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図３に示すように、実施の形態１との大きな相違点は圧力タンクの形状である。平面から見た単相分の圧力タンク１７の形状は、略楕円形状をしている。単相分の主回路機器が収納されて、平面視略楕円形状の圧力タンク１７から構成される単相の真空遮断器２２ａ，２２ｂ，２２ｃを１列に並べて配置し、３相の真空遮断器を構成する。このとき、各圧力タンク１７の長軸方向は、各圧力タンク１７の配列方向の軸線に対して、同一方向に同じ角度で傾けて配置されている。傾きを図中に傾斜角αとして示している。傾斜角αは、真空バルブ９，可動側接続導体１３ｂ，ブッシング２ａ，２ｂ等の機器相互の配置関係や絶縁距離を考慮して、楕円形状のタンク断面が小さくなるように決めればよい。
また、ブッシング２ａ、２ｂは、配列方向の軸線に対し直交方向に並べて配置され、上部が外側に開くように傾斜させて圧力タンク１７に取り付けられている。

各圧力タンク１７内に収納される真空バルブ９は、真空バルブ９の中心の位置を楕円形のタンク内の長軸方向のいずれか一方に寄せて、圧力タンク１７の側壁から必要な絶縁距離を保って、真空バルブ９に近い圧力タンク１７の側壁からほぼ同じ距離になるような位置に配置されている。
一方、可動側接続導体１３ｂは、真空バルブ９とは反対方向の長軸方向に寄せて、真空バルブ９および側壁と必要な絶縁距離を保って配置されている。
なお、上記の長軸方向の両側に寄せて配置される真空バルブ９と可動側接続導体１３ｂの配置位置は、長軸の軸線上を意味するものではなく概略の方向を示すものである。

以上のように、実施の形態２による真空遮断器によれば、各圧力タンクは、平面視略楕円形状に形成されて、平面から見て各圧力タンクの長軸方向を各圧力タンクの配列方向に対して同一方向に傾けて配置されており、真空バルブは、可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、可動導体を下側にして各圧力タンク内に配置されているので、圧力タンク内の機器の絶縁性能を確保しながら、圧力タンクの配列方向に見た幅寸法を縮小できるため、真空遮断器の設置面積の縮小化を図ることができる。また、圧力タンクの形状が楕円形であるため、実施の形態１のような略四角形状の圧力タンクに比べて強度を増すことができ、圧力タンクの耐久性向上を図ることができる。

また、真空バルブは、略楕円形状の圧力タンクの長軸方向の一方に寄せて、真空バルブの中心の位置が真空バルブに近い圧力タンクの側壁からほぼ同じ距離になるように配置されており、可動側接続導体は、長軸方向の他方に寄せて配置したので、更に、上記の幅寸法を縮小できる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３による真空遮断器を示す縦断面図である。実施の形態１の図１に対応する図なので、図１と同等部分は同一符号で示して説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。なお、平面図は、実施の形態１の図２、又は実施の形態２の図３と同等である。

図４に示すように、本実施の形態では、操作機構１０を、その操作軸方向が水平方向になるように配置したものである。すなわち、真空バルブ９の下方で、且つ真空バルブ９の直下よりずらせて操作機構１０を配置し、駆動方向を９０度変換する変換レバー１８を設けることで、駆動方向を上下方向から水平方向に変換している。操作機構１０は、操作軸１９，変換レバー１８，操作ロッド１２，絶縁ロッド１１を介して真空バルブ９の可動導体９ｂに連結している。水平に配置した操作機構１０の動作によって、真空バルブ９の可動導体９ｂが上下方向に駆動する。
操作機構１０を水平配置にすることにより、図１のような配置と比較して、圧力タンクの内部の下方の省スペース化が可能となる。
なお、遮断器室７までを圧力タンク１とし、操作機構室８をその外部に別室として設ける場合は、圧力タンク１の下面のスペースを縮小できる。
なお、圧力タンク１は、実施の形態２のような平面視略楕円形状の圧力タンク１７であっても良い。

以上のように、実施の形態３の真空遮断器によれば、操作機構を、真空バルブの下方で且つ直下よりずらせて配置し、駆動方向を９０度変換する変換レバーと絶縁ロッドを介して真空バルブの可動導体に連結したので、実施の形態1又は２の効果に加え、圧力タンク内部の下方空間、又は、圧力タンク外部下方の空間を有効に利用して省スペース化が図られる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４による真空遮断器の、圧力タンクの配列方向に直交方向から見た、側面断面図である。但し、ブッシングは省略し、また、全体も説明に必要な部分以外は省略して簡略表記している。実施の形態３の図４と同等部分は同一符号で示し、説明は省略する。

図のように、本実施の形態では、操作機構１０を単相の各圧力タンク１に配置するのではなく、各圧力タンクの配列方向の配列端の圧力タンクの外部下方に配置したものである。配列端には操作盤１６が配設されているので、その操作盤１６内に収容しても良く、また、単独の容器を設けてそれに収容しても良い。
各真空バルブ９の下方に、各圧力タンク１の配列方向に向けて水平に伸びる連結軸２０が設けられ、各真空バルブ９の可動導体９ｂは、絶縁ロッド１１と操作ロッド１２と変換レバー１８を介して連結軸２０に接続され、連結軸２０の端部が操作機構１０と連結されている。
操作機構１０で連結軸２０を駆動する駆動力が変換レバー１８を介して各真空バルブ９の可動導体９ｂに伝達されて、可動導体９ｂが上下方向に駆動され、各真空バルブ９の両電極が接離するように構成したものである。

なお、操作機構は、図示のような電磁コイル方式に限定するものではない。
また、圧力タンク１は、実施の形態２のような平面視略楕円形状の圧力タンク１７であっても良い。
更に、連結軸２０は、図５のように、圧力タンク１内を区画した操作機構室８に設ける場合のほか、圧力タンク部を遮断器室７部分のみとし、その圧力タンクの外部の下部に設けてもよい。

以上のように、実施の形態４の真空遮断器によれば、操作機構は、配列された配列端にある圧力タンクの外側下方に配置され、真空バルブの下方に、各圧力タンクの配列方向に向けて水平に伸びる連結軸が設けられ、連結軸の端部が操作機構と連結され、真空バルブの可動導体が、絶縁ロッドと変換レバーを介して連結軸に接続されており、操作機構で連結軸を駆動する駆動力が、変換レバーを介して各相の真空バルブの可動導体に伝達されて、可動導体が上下方向に駆動されるように構成したので、圧力タンクの幅方向の寸法縮小効果に加えて、各相の真空バルブの開閉を一台の操作機構によって、一括して制御が可能であるため、各圧力タンクには操作機構が不要となる。
また、圧力タンク内部の下方空間、又は、圧力タンク外部下方の空間を有効に利用して省スペース化が図られる。

Claims

真空容器内に固定電極と可動電極が対向配置され、前記固定電極から固定導体が導出され、前記可動電極から可動導体が導出された真空バルブと、
絶縁性ガスが封入されて前記真空バルブが収容される１相分の圧力タンクが３個一列に配列されて構成された３相分の圧力タンクと、
前記各圧力タンクの上部に立設された一対のブッシングと、
前記一対のうちの一方のブッシングの中心導体と前記固定導体とを接続する固定側接続導体、及び、他方のブッシングの中心導体と前記可動導体とを接続する可動側接続導体と、前記可動導体を駆動する操作機構と、を備えた真空遮断器において、
前記真空バルブは、前記可動導体の駆動方向を上下方向に合わせ、前記可動導体を下側にして前記各圧力タンク内に配置され、前記可動側接続導体は、その長手方向を上下方向に向け、前記真空バルブと並行に前記各圧力タンク内に配置されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項１記載の真空遮断器において、
前記各圧力タンクは、平面視略楕円形状に形成されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項２記載の真空遮断器において、
前記各圧力タンクは、その長軸方向を平面から見て前記各圧力タンクの配列方向に対して同一方向に傾けて配置されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項２又は請求項３記載の真空遮断器において、
前記真空バルブは、前記略楕円形状の各圧力タンクの長軸方向の一方に寄せ、前記可動側接続導体は、前記長軸方向の他方に寄せて配置されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項１記載の真空遮断器において、
前記各圧力タンクは、平面視略四角形状に形成され、隣接する前記圧力タンクの側面を対向させて配列されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項５記載の真空遮断器において、
前記真空バルブは、前記略四角形状の各圧力タンクの対角方向の一方に寄せ、前記可動側接続導体は、前記対角方向の他方に寄せて配置されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項４又は請求項６記載の真空遮断器において、
前記真空バルブは、その軸方向から見たその中心の位置が、前記真空バルブに近い前記圧力タンクの両側壁からほぼ同じ距離になるように配置されていることを特徴とする真空遮断器。
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の真空遮断器において、
前記操作機構は、前記真空バルブの下方に配置され、絶縁ロッドを介して前記真空バルブの前記可動導体に連結されており、前記操作機構の駆動力により前記可動導体が上下方向に駆動されるように構成されたことを特徴とする真空遮断器。
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の真空遮断器において、
前記操作機構は、前記真空バルブの下方で且つ直下よりずらせて配置され、駆動方向を９０度変換する変換レバーと絶縁ロッドを介して前記真空バルブの前記可動導体に連結されており、前記操作機構の水平方向からの駆動力が前記変換レバーを介して前記可動導体に伝達され、前記可動導体が上下方向に駆動されるように構成されたことを特徴とする真空遮断器。
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の真空遮断器において、
前記操作機構は、配列された配列端にある前記圧力タンクの外側下方に配置され、前記真空バルブの下方に、前記各圧力タンクの配列方向に向けて水平に伸びる連結軸が設けられ、前記連結軸の端部が前記操作機構と連結され、前記真空バルブの前記可動導体が、絶縁ロッドと変換レバーを介して前記連結軸に接続されており、前記操作機構で前記連結軸を駆動する駆動力が、前記変換レバーを介して各相の前記真空バルブの前記可動導体に伝達されて、前記可動導体が上下方向に駆動されるように構成されたことを特徴とする真空遮断器。