JP5243575B2

JP5243575B2 - 真空遮断器

Info

Publication number: JP5243575B2
Application number: JP2011107497A
Authority: JP
Inventors: ジェソプリュ
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: US20110278262A1; US8698034B2; JP2011243569A; EP2387056B1; KR20110125547A; ES2618852T3; KR101100708B1; CN102243937B; EP2387056A1; CN102243937A

Description

本発明は、真空遮断器に関し、特に、絶縁耐力を向上させて絶縁破壊を効果的に防止することのできる真空遮断器に関する。

本発明が適用される真空遮断器の内部シールドは、高圧／特別高圧用真空遮断器に使用されるものであり、真空遮断器の定格電圧が高くなると、要求される絶縁耐力レベルが高くなり、真空インタラプタが長くなる。

このような高圧／特別高圧用真空遮断器においては、従来のように１つのセンターシールドを有するだけでは絶縁耐力の向上に限界があった。これに鑑み、近年、特別高圧用真空遮断器の絶縁耐力を向上させて真空遮断器のサイズを低減することのできる内部シールド構造が紹介されている。

図７は、従来の真空遮断器の一例を示す縦断面図である。

図７に示すように、従来の真空遮断器は、絶縁容器１は固定フランジ２と可動フランジ３により密封されており、絶縁容器１内に固定された内部シールド６の内部には固定電極４と可動電極５が接触可能に対向して収容されており、固定電極４の固定軸４ａは固定フランジ２に固定結合されて外部と連結され、可動電極５の可動軸５ａは可動フランジ３に摺動可能に結合されて外部と連結されている。

また、可動電極５の可動軸５ａにはベローズシールド７が固定結合され、ベローズシールド７と可動フランジ３との間にはベローズ８が備えられ、可動電極５と可動軸５ａが絶縁容器１の内部で密封された状態で移動可能に設置されている。

内部シールド６は、固定電極４と可動電極５が完全に開極したときに対称となる位置に配置され、遮断動作時、アークの発生により飛散する金属蒸気を吸着することにより、絶縁容器１の内面に金属蒸気が付着して絶縁耐力が低下することを防止する。

図８は、従来の真空遮断器の他の例を示す縦断面図である。図中、図７に示す従来の真空遮断器と同一の部分には同一の符号を付す。

図８に示す従来の真空遮断器は、メインシールド１１の軸方向一側にメインシールド１１と重なるように設置される固定側サブシールド１２と、メインシールド１１の軸方向他側にメインシールド１１と重なるように設置される可動側サブシールド１３とをさらに備える。サブシールド１２、１３は、電極４、５側の直径がメインシールド１１より小さく形成される。

このような真空遮断器は、メインシールド１１に加えてサブシールド１２、１３を設置することにより、等電位分布を緩和して絶縁耐力を向上させることができる。

しかし、このような真空遮断器は、サブシールド１２、１３の端部が直線状に形成されるため、図９に示すように、サブシールド１２、１３の端部に電界が集中し、絶縁破壊の原因となっていた。

そこで、本発明は、定格電圧が高くなって真空遮断器が長くなっても、内部シールドの構成と配置を調節することにより、電界分布を変化させると共に電極の角部で強く発生する電界の集中を緩和して、絶縁耐力を向上させることのできる真空遮断器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、本発明は、絶縁容器と、前記絶縁容器の両端を密封する複数のフランジと、前記絶縁容器の内部に固定設置される固定電極と、前記固定電極に対向するように配置されて前記絶縁容器に摺動可能に設置される可動電極と、前記固定電極及び前記可動電極を収容するように前記絶縁容器に固定結合されるメインシールドと、前記メインシールドの軸方向一側で前記絶縁容器に固定結合される固定側サブシールドと、前記固定側サブシールドに対向するように前記絶縁容器に固定結合される可動側サブシールドとを含み、前記メインシールド、前記固定側サブシールド、又は前記可動側サブシールドの少なくとも１つのシールドの端部に折曲部が形成される真空遮断器を提供する。

また、本発明は、絶縁容器と、前記絶縁容器の両端を密封する複数のフランジと、前記絶縁容器の内部に固定設置される固定電極と、前記固定電極に対向するように配置されて前記絶縁容器に摺動可能に設置される可動電極と、前記固定電極及び前記可動電極を収容するように前記絶縁容器に固定結合されるメインシールドと、前記メインシールドの軸方向一側で前記絶縁容器に固定結合される固定側サブシールドと、前記固定側サブシールドに対向するように前記絶縁容器に固定結合される可動側サブシールドとを含み、前記メインシールド、前記固定側サブシールド、及び前記可動側サブシールドは、両端が開口して形成され、両開口端の少なくとも一方の開口端は、内側に狭くなるか又は外側に広くなる折曲部が形成される真空遮断器を提供する。

本発明による真空遮断器は、メインシールドとサブシールドを重なるように設置することにより、等電位分布を緩和して絶縁耐力を向上させることができるだけでなく、前記メインシールド及びサブシールドの端部に折曲部を形成することにより、各シールドの端部に電界が集中することを防止して電界値を低くし、従って、絶縁耐力を大きく向上させて絶縁破壊を効果的に防止することができる。

本発明の一実施形態による真空遮断器を示す縦断面図である。図１に示す真空遮断器の補助シールドの斜視図である。図１に示す真空遮断器の補助シールドの縦断面図である。図１に示す真空遮断器におけるシールド周辺の電界分布を示す図である。本発明の他の実施形態による真空遮断器を示す縦断面図である。図５に示す真空遮断器の補助シールドの縦断面図である。従来の真空遮断器の一例を示す縦断面図である。従来の真空遮断器の他の例を示す縦断面図である。図８に示す真空遮断器におけるシールド周辺の電界分布を示す図である。

以下、本発明による真空遮断器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による真空遮断器を示す縦断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による真空遮断器において、セラミックで形成されて両端が開口した円筒状の絶縁容器１１０の両端は、それぞれ固定フランジ１２１と可動フランジ１２２により密封される。

絶縁容器１１０の内部には、固定電極１３０と可動電極１４０が対向するように配置される。固定電極１３０は、固定電極１３０の一面から延びた固定軸１３１が固定フランジ１２１を貫通して固定され、可動電極１４０は、可動電極１４０の一面から延びた可動軸１４１が可動フランジ１２２を貫通して摺動可能に結合される。

絶縁容器１１０の内部には、固定電極１３０と可動電極１４０を収容するようにメインシールド１５０が固定結合され、メインシールド１５０の軸方向両側では固定側サブシールド（以下、第１サブシールドという）１６１と可動側サブシールド（以下、第２サブシールドという）１６５が絶縁容器１１０に固定結合される。

メインシールド１５０は、絶縁容器１１０の内周面に密着して固定結合されるように、メインシールド１５０の中間部の直径が絶縁容器１１０の内径と同一に形成される。メインシールド１５０の両端部は、中間部の直径より小さく縮径されて形成される。また、メインシールド１５０の両端部には、固定電極１３０又は可動電極１４０側に円弧状又は曲面状に曲がった折曲部１５１が形成されることが、電界の集中を防止することができるので好ましい。折曲部１５１は、図示のように絶縁容器１１０の中心線方向に折り曲げて形成してもよいが、場合によっては、絶縁容器１１０の内周面方向に折り曲げて形成してもよい。

図２及び図３に示すように、第１サブシールド１６１と第２サブシールド１６５とは対称となるように形成される。第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の中間部が絶縁容器１１０の内周面に密着して固定結合されるように、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の中間部の直径Ｄ１は、絶縁容器１１０の内径と同一にし、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の両端部、特にメインシールド１５０と対向する第１端部の直径Ｄ２は、メインシールド１５０の両端の内周面と所定の間隔をおいて所定の長さだけ挿入されるように、メインシールド１５０の直径より小さくしてもよい。また、固定フランジ１２１に対向する第１サブシールド１６１及び可動フランジ１２２に対向する第２サブシールド１６５の第２端部の直径Ｄ３は、前記中間部の直径Ｄ１と前記第１端部の直径Ｄ２の中間の大きさにしてもよい。

ここで、第１サブシールド１６１と第２サブシールド１６５間の距離Ｌ１は、固定電極１３０と可動電極１４０間の距離Ｌ２より短くしなければならない。

また、第１サブシールド１６１の第１端部には固定電極１３０側に円弧状又は曲面状に曲がった折曲部１６２が形成され、第２サブシールド１６５の第１端部には可動電極１４０側に円弧状又は曲面状に曲がった折曲部１６６が形成されることが、電界の集中を防止することができるので好ましい。

折曲部１６２、１６６は、図示のように絶縁容器１１０の中心線方向に折り曲げて形成してもよいが、場合によっては、絶縁容器１１０の内周面方向に折り曲げて形成してもよい。

固定フランジ１２１の一面には、固定側エンドシールド（以下、第１エンドシールドという）１７１が固定結合される。第１エンドシールド１７１は、第１サブシールド１６１に近接する第１端部の直径が固定フランジ１２１に結合される第２端部の直径より小さくなるように、第１エンドシールド１７１の第１端部が固定軸１３１方向に縮径されるように形成してもよい。また、第１エンドシールド１７１は、第１サブシールド１６１と所定間隔離隔するように設置してもよい。

同様に、可動フランジ１２２の一面には、可動側エンドシールド（以下、第２エンドシールドという）１７５が固定結合される。第２エンドシールド１７５は、第２サブシールド１６５に近接する第１端部の直径が可動フランジ１２２に結合される第２端部の直径より小さくなるように、第２エンドシールド１７５の第１端部が可動軸１４１方向に縮径されるように形成してもよい。また、第２エンドシールド１７５は、第２サブシールド１６５と所定間隔離隔するように設置してもよい。

ここで、第１エンドシールド１７１の端部、すなわち第１サブシールド１６１に対向する第１端部には、第１サブシールド１６１の第１端部と同様に、固定軸１３１側に円弧状又は曲面状に曲がった折曲部１７２が形成され、第２エンドシールド１７５の端部、すなわち第２サブシールド１６５に対向する第１端部には、第２サブシールド１６５の第１端部と同様に、可動軸１４１側に円弧状又は曲面状に曲がった折曲部１７６が形成されることが、電界の集中を防止することができるので好ましい。

また、可動電極１４０の可動軸１４１にはベローズシールド１８０が固定結合され、ベローズシールド１８０と可動フランジ１２２との間にはベローズ１９０が備えられ、可動電極１４０と可動軸１４１が絶縁容器１１０の内部で密封された状態で移動可能に設置される。

以上、本発明の一実施形態では、前記折曲部が全てのシールドに形成される場合について説明したが、前記折曲部はいずれか１つのシールドにのみ形成されてもよい。

以下、このように構成される本発明の一実施形態による真空遮断器の作用効果を説明する。

本発明の一実施形態による真空遮断器は、メインシールド１５０の軸方向一側にメインシールド１５０と重なるように設置される第１サブシールド１６１と、メインシールド１５０の軸方向他側にメインシールド１５０と重なるように設置される第２サブシールド１６５とを備え、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の第１端部、すなわち電極１３０、１４０側の端部がメインシールド１５０より直径が小さく形成されることにより、等電位分布を緩和して絶縁耐力を向上させることができる。

しかし、このように構成しても、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の電極１３０、１４０側の端部を従来のように直線状に形成した場合は、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の端部に電界が集中して絶縁に非常に不利である。これに鑑み、本発明のように、メインシールド１５０とそれに対応する第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の電極１３０、１４０側の端部に円弧状又は曲面状の折曲部１５１、１６２、１６６を形成した場合は、図４に示すように、メインシールド１５０、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の端部に電界が集中することが防止されて電界値が低くなり、従って、絶縁耐力が大きく向上して絶縁破壊を効果的に防止することができる。

以下、本発明の他の実施形態による真空遮断器を説明する。

前述した一実施形態においては、前記サブシールドの両端部の直径が中間部の直径より小さく形成されているのに対して、本実施形態においては、図５及び図６に示すように、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の両端部のうち、電極１３０、１４０側、すなわちメインシールド１５０と重なる第１端部の直径Ｄ２のみ中間部の直径Ｄ１より小さく形成され、第２端部の直径は中間部の直径Ｄ１と同一に形成される。

この場合、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の等電位分布を緩和する効果はほぼ同様ながらも、第１サブシールド１６１及び第２サブシールド１６５の形状が単純になるので、それだけ加工が容易になる。

１３０固定電極
１４０可動電極
１５０メインシールド
１５１折曲部
１６１第１サブシールド（固定側サブシールド）
１６２折曲部
１６５第２サブシールド（可動側サブシールド）
１６６折曲部
１７１第１エンドシールド（固定側エンドシールド）
１７５第２エンドシールド（可動側エンドシールド）

Claims

絶縁容器と、
前記絶縁容器の両端を密封する複数のフランジと、
前記絶縁容器の内部に固定設置される固定電極と、
前記固定電極に対向するように配置されて前記絶縁容器に摺動可能に設置される可動電極と、
前記固定電極及び前記可動電極を収容するように前記絶縁容器に固定結合されるメインシールドと、
前記メインシールドの軸方向一側で前記絶縁容器に固定結合される固定側サブシールドと、
前記固定側サブシールドに対向するように前記絶縁容器に固定結合される可動側サブシールドとを含み、
前記メインシールド、前記固定側サブシールド、及び前記可動側サブシールドの端部に折曲部が形成され、
前記メインシールドの折曲部と前記サブシールドの折曲部とが反対方向に折り曲げられるように形成され、
前記固定側サブシールド及び前記可動側サブシールドの端部が前記メインシールドの内側に挿入されて所定長さ重なる、真空遮断器。
前記折曲部が断面曲面状に形成される、請求項１に記載の真空遮断器。
前記メインシールドの折曲部が前記絶縁容器の内周面方向に形成され、前記サブシールドの折曲部が前記絶縁容器の中心線方向に形成される、請求項１に記載の真空遮断器。
前記固定側サブシールドと前記可動側サブシールドとの間隔が前記固定電極と前記可動電極との間隔より狭い、請求項１に記載の真空遮断器。
前記固定側サブシールド及び前記可動側サブシールドは、前記絶縁容器に固定される中間部と、前記中間部の直径より小さく形成され、前記メインシールドに挿入される第１端部と、前記第１端部の反対側に位置し、前記第１端部の直径よりは大きく、前記中間部の直径よりは小さく形成される第２端部とからなる、請求項１に記載の真空遮断器。
前記固定側サブシールド及び前記可動側サブシールドは、前記絶縁容器に固定される中間部と、前記中間部の直径より小さく形成され、前記メインシールドに挿入される第１端部と、前記第１端部の反対側に位置し、前記中間部の直径と同一に形成される第２端部とからなる、請求項１に記載の真空遮断器。
固定フランジに固定結合される固定側エンドシールドと、
可動フランジに固定結合される可動側エンドシールドとをさらに含み、
前記固定側エンドシールドと前記可動側エンドシールドの少なくとも一方のシールドの端部に折曲部が形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の真空遮断器。
前記固定側エンドシールドが前記固定側サブシールドと所定間隔離隔して備えられ、前記可動側エンドシールドが前記可動側サブシールドと所定間隔離隔して備えられる、請求項７に記載の真空遮断器。