JP5298089B2 - 開閉器，開閉器ユニット，スイッチギヤ及びスイッチギヤを搭載した風車 - Google Patents

Description

本発明は、開閉器等に関するものであり、特に軸方向を中心に小型化を実現可能なものに関する。

開閉器は、発電機で発電した電力を送電・受電・配電する上で、事故部を解列する等の役割を果たしている。

開閉器の一種である従来の断路器として、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の断路器は、内周面にネジ山が形成される固定接点側可動導体と、ネジ山が形成されて、内部中空部に挿入される絶縁シャフトとを有しており、絶縁シャフトが一方向に回転すると、固定接点側可動導体が直線移動するものである。

特開２００６−３１８９１９号公報

しかし、特許文献１に記載の断路器では、絶縁シャフト自体にネジ山を形成し、固定接点側可動導体の内周面に形成されたネジ山と噛み合うようにしているが、そもそも絶縁物と金属部材である導体とでネジ構造を形成した場合、使用の度に絶縁物が金属部材により削られてしまうため、継続使用に到底耐え得るものでない。

そこで、本発明では継続使用を可能にする開閉器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る開閉器では可動接点部を有する可動導体と、前記可動接点部と接触する固定接点部と、操作器に接続され、前記可動導体に前記操作器の駆動力を伝達する絶縁ロッドとを備え、前記可動導体が、前記絶縁ロッドの回転に伴って該絶縁ロッドの周囲を直線状に移動する開閉器であって、前記絶縁ロッドには金属製のネジ部が接続され、前記可動導体には前記金属製のネジ部と嵌め合う別の金属製のネジ部を有しており、前記絶縁ロッドに接続される前記ネジ部は前記可動導体の内部に位置することを特徴とする。

本発明によれば、継続使用を可能にする開閉器を提供することができる。

実施例１に係る開閉器を搭載した開閉器ユニットの側断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。 図１に示す本発明の開閉器ユニットの動作を説明するための単相結線図である。 図１の開閉器ユニットの遮断状態の動作を説明するための側断面図である。 図１の開閉器ユニットの断路状態の動作を説明するための側断面図である。 図１の開閉器ユニットの接地前期状態の動作を説明するための側断面図である。 図１の開閉器ユニットの接地状態の動作を説明するための側断面図である。 実施例１に係る開閉器の可動導体部の構造を説明するための側断面図である。 図７に示す可動導体部の長手方向中央部分の横断面図である。 図７に示す可動導体部のガイドの形状を説明するための上視図である。 図１の開閉器ユニットの接地断路部の中間固定電極の形状を説明するための上視図である。 実施例２に係る３相の回路用切り替え装置の開閉器ユニットの側断面図である。 図１１に示す本発明の開閉器ユニットで構成した３相３回路用切り替え装置の平面図である。 図１１に示す本発明の開閉器ユニットで構成した３相３回路用切り替え装置の正面図である。 実施例３に係る開閉器ユニットの側断面図である。 実施例３に係る三相交流一相分の平面図である。 実施例３に係る開閉器ユニットの正面図である。 実施例４に係るスイッチギヤの側断面図である。

以下、上記本発明の実施に好適な実施例について説明する。

実施例１に係る開閉器である接地断路部１０を含む開閉器ユニットについて、図１ないし図１０を用いて説明する。

図１では、電流の投入状態を示している。

図１における開閉器ユニットは、真空バルブ１，接地断路部１０，母線用ブッシング４０及びケーブル用ブッシング４２から概略構成されており、これらはエポキシ等の固体絶縁物３０により一体注型されている。そして、固体絶縁物３０の外側は、母線用ブッシング４０，ケーブル用ブッシング４２の外側を除き、作業者等の感電事故を防ぐべく、導電塗装されており、該導電塗装は接地されている。そして、母線用ブッシング４０には固体絶縁母線６０が接続され、ケーブル用ブッシング４２にはケーブルヘッド５６が接続されており、固体絶縁母線６０とケーブルヘッド５６の表面は接地されている。母線用ブッシング４０，ケーブル用ブッシング４２の導電塗装していない面は、固体絶縁母線６０，ケーブルヘッド５６の絶縁ゴム面との嵌め合いで構成した界面絶縁構造により絶縁耐力を確保している。固体絶縁母線６０とケーブルヘッド５６の表面が接地されているので、作業者等の安全は確保される。

真空バルブ１について、以下説明する。真空バルブ１は、固定側セラミックス絶縁筒２Ａと可動側セラミックス絶縁筒２Ｂとの両端を固定側端板３Ａ及び可動側端板３Ｂで封止することで構成され、かつ内部を真空とした真空容器内に、固定側電極６Ａ及び固定側電極６Ａと対向する可動側電極６Ｂと、固定側電極６Ａと接続される固定側ホルダ７Ａと、可動側電極６Ｂと接続される可動側ホルダ７Ｂと、上記したセラミックス絶縁筒を電流の開閉時に電極から飛散するアークから保護するためのアークシールド５と、真空容器内の真空状態を保ったまま可動側ホルダ７Ｂの動作を可能とするベローズ９と、ベローズ９をアークから保護するためのベローズシールド８とを備えている。真空バルブ１は、可動側端板３Ｂ及び可動側ホルダ７Ｂに接続されたベローズ９によって内部の真空を維持しながら可動側電極６Ｂ，可動側ホルダ７Ｂを軸方向に移動することで投入・遮断状態を切り替えている。固定側ホルダ７Ａはケーブル用ブッシング４２内に配置されているケーブル用ブッシング中心導体４３と接続されており、母線側からの電力を負荷側へと供給できるようになっている。可動側ホルダ７Ｂは、真空バルブ用絶縁操作ロッド２０及び連結ロッド２３を介して、図示しない操作器側に接続されており、該操作器の操作力によって駆動される。真空バルブ１の外側は固体絶縁物３０で覆われており、固定側セラミックス絶縁筒２Ａと固定側端板３Ａとの接続部の周囲には、該接続部における固定側セラミックス絶縁筒２Ａ，固定側端板３Ａ及び固体絶縁物３０との境界における電界集中を緩和するための固定側電界緩和シールド４Ａが配置され、可動側セラミックス絶縁筒２Ｂと可動側端板３Ｂとの接続部の周囲には、該接続部における可動側セラミックス絶縁筒２Ｂ，可動側端板３Ｂ及び固体絶縁物３０との境界における電界集中を緩和するための可動側電界緩和シールド４Ｂが配置されている。

次に、接地断路部１０について説明する。接地断路部１０は、母線用ブッシング４０内に配置されている母線用ブッシング中心導体４１を介して母線側へと接続される母線側固定電極１１と、母線側固定電極１１と反対側に位置して接地電位である接地断路部接地側固定電極１３と、両固定電極の中間に位置し、フレキシブル導体４５を介して上記した真空バルブ側の可動側ホルダ７Ｂと電気的に接続される接地断路部中間固定電極１２Ａ，１２Ｂの各固定電極を備えており、内部は乾燥空気で覆っている。尚、内部を覆うものとしては乾燥空気に限るものではなく、特に環境適合性を上げるにはＮ₂、及びＣＯ₂等の地球温暖化係数の低い気体で絶縁するのが良い。ＳＦ₆ガスは絶縁性能が良いが、地球温暖化係数が２３,９００と高いため、ＳＦ₆ガスが周囲に漏れないよう密封することが重要である。また、母線側固定電極１１の周囲には母線側シールド３１が配置され、接地断路部中間固定電極１２Ｂの周囲には可動側シールド３２がそれぞれ配置されている。尚、母線側シールド３１と母線側固定電極１１と母線用ブッシング中心導体４１を鋳造などで１つの部品として製作することも可能であり、１つの部品として製作することで、製作過程を一本化でき工期の短縮及び製造コストの低減につながる。ここで、上記した各固定電極１１，１２Ａ，１２Ｂ，１３は直線上に配置され、内径はいずれも等しくしている。各固定電極に対して円筒状の接地断路部可動導体１４が接地断路部１０内を直線状に移動することによって、閉・断路・接地の３位置に切り替えることが可能となる。接地断路部可動導体１４は、主として、銅，アルミなど、導電率の高い金属で製作され、接地断路部可動導体１４の内側には接地断路部可動導体１４に固定されて金属製の雌ネジ１６が設置されている。また、雌ネジ１６の内側には雌ネジ１６と対になる金属製の雄ネジ１７が配置されており、雄ネジ１７は接地断路部用絶縁操作ロッド２５を介して電動モータ８１に接続されている。そして、接地断路部用絶縁操作ロッド２５と電動モータ８１との間には、気密を保ったまま電動モータ８１が回転し、接地断路部用絶縁操作ロッド２５を回転させることができる様、即ち、回転シールできるようにＯリング８２が配置されている。電動モータ８１で接地断路部用絶縁操作ロッド２５を介して雄ネジ１７を回転させることにより、雄ネジ１７と対になる雌ネジ１６が直線方向に駆動し、それに伴って雌ネジ１６が固定されている接地断路部可動導体１４も直線方向に駆動することになる。また、接地断路部可動導体１４の外周部の下部と上部には、接地断路部可動導体１４の可動を妨げずに、かつ弾性力により確実に接触を実現できるようにするべく、上述した接地断路部の各固定電極と接触し、接地断路部可動導体１４と共に動作するばね接点１５Ａ，１５Ｂが配置されている。

上記した真空バルブ１の真空バルブ用絶縁操作ロッド２０及び接地断路部１０の接地断路部用絶縁操作ロッド２５は気体中で絶縁され、絶縁性能が確保されており、さらに真空バルブ用絶縁操作ロッド２０，接地断路部用絶縁操作ロッド２５フレキシブル導体４５及び接地断路部中間固定電極１２Ｂを取り囲んで、固体絶縁物３０に埋め込まれた操作ロッド側シールド３３が配置されることで、操作ロッド周囲の更なる電界の低減に加えて、フレキシブル導体４５や接地断路部中間固定電極１２Ｂの電界も低減しており、操作ロッド周囲の絶縁性能を確保しつつ小型化を図っている。

接地断路部１０，接地断路部用絶縁操作ロッド２５の周囲、及び、真空バルブ用絶縁操作ロッド２０の周囲は区分されておらず、同様な気体により絶縁されている。この気体絶縁部分を、固体絶縁物３０，金属板３５，ゴムベローズ等のフレキシブルな隔離壁３６，接地断路部接地側固定電極１３及びＯリング８２により密閉構造とし、外気から隔離している。これにより、湿度上昇や結露による絶縁性能の低下や、絶縁物表面への塵埃付着や塩分付着による絶縁性能の劣化が長期間に渡って防止され、長期間にわたる絶縁信頼性を確保すると共に、絶縁信頼性向上に伴って小型化することも可能としている。このような点は、特に洋上風車に用いられるスイッチギヤの適用については、湿度上昇及び塩分付着防止が重要な課題となることから、本構成は好適となる。また、隔離壁３６を導電性とすることにより、ユニット全体を確実に接地でき、非定常作業時でも安全性を高めることができる。

図２は、本実施例における開閉器ユニットを３回路切り替え用開閉器に適用した場合の単相結線図であり、図１の構成の開閉器ユニット３つが共通母線５０で接続された構成である。母線用ブッシング４０に共通母線５０が接続されることにより、３回路切り替え用開閉器が構成されている。図２において、図１の接地断路部母線側固定電極１１が接地断路部固定接点５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃに、図１の接地断路部可動導体１４が接地断路部可動接点５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃに、図１の接地断路部接地側固定電極１３が接地断路部接地接点５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに、図１の真空バルブ１の固定側電極６Ａが電流開閉部固定接点５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに、可動側電極６Ｂが電流開閉部可動接点５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃにそれぞれ対応し、ケーブル用ブッシング４２にはケーブルヘッド５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃが接続される。接地断路部可動接点５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを閉位置に切り替えた後に、電流開閉部可動接点５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃを閉位置に投入することで、共通母線５０と各ケーブルヘッド５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃが各々電気的に接続され、例えば母線側の電力を負荷側に供給できる。断路時には、まず電流開閉部可動接点５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃにより電流を遮断し、その後、接地断路部可動接点５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを断路位置に切り替える。接地時は、断路時からさらに接地断路部可動接点５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを接地位置に切り替え、かつ、電流開閉部可動接点を投入位置にすることにより達成できる。

次に、図７ないし図１０を用いて接地断路部可動導体１４及びこの周辺の構造について詳細に説明する。図７に示すように、雌ネジ１６を設けた円筒は、端部のフランジ部１６Ａ，１６Ｂと板１６Ｃによって、円筒状の接地断路部可動導体１４を両端から挟み込んで、板１６Ｃ側からボルト１６Ｄで締めて固定しており、端部のフランジ部のうち１６Ｂの部分は、雌ネジ１６の回転運動を防止すべく、他の部分１６Ａよりも厚くして、接地断路部可動導体１４の上端部に設けた溝に食い込むようにしている。そして接地断路部可動導体１４の径方向外側には、接地断路部可動導体１４が直線駆動する際に回転しないようガイド１９が設けてあり、ガイド１９は図８に示すように接地断路部可動導体１４の軸方向に設けられたキー溝１８に嵌められる。この様に、ガイド１９を設けて接地断路部可動導体１４や雌ネジ１６の回転を防止するのは、接地断路部可動導体１４と雌ネジ１６が雄ネジ１７と共に回転することを防止し、雄ネジ１７の回転運動を効率よく接地断路部可動導体１４の直線運動に変換するためであり、接地断路部可動導体１４と雌ネジ１６が雄ネジ１７と共に回転してしまうと、スクリューとして機能しなくなって全く直線運動しなくなることとなってしまう。ガイド１９の形状は、図９に示すようにリング状であり、一部がリングの内径方向に突出する突起部１９Ａとなっており、またリングの一部には外径方向に突出する突起部１９Ｂが形成されている。ガイド１９は接地断路部可動導体１４の径方向外側に位置して、接地断路部可動導体１４の外周を覆うように配置されており、内径方向に突出する突起部１９Ａが接地断路部可動導体１４の軸方向に設けられたキー溝１８に嵌められる。そして、図１０に示すように、接地断路部中間固定電極１２Ａにガイド１９の形状に合わせて設けられた切削部分１２Ａａ，１２Ａｂに、ガイド１９を嵌めこみ、外径方向に突出する突起部１９Ｂを切削部分１２Ａｂに嵌めこむことでガイド１９を固定し、さらにガイド１９自体も回転しないようにしている。ガイド１９は、図１等に示すように軸方向には接地断路部中間固定電極１２Ａ，１２Ｂに挟まれて固定されているが、接地断路部中間固定電極１２Ａまたは１２Ｂの一方に嵌めこまれるようにしても良い。尚、図９では、突起部１９Ｂは内径方向に突出する１９Ａとガイド１９のリングの周方向においては同位置から外径方向に突出しているが、同位置に限定する趣旨ではない。また、図７ないし図１０において、突起１９Ａとキー溝１８は１組ずつ示しているが、２組以上にしても良いことは勿論である。また、ガイド１９には接地断路部可動導体１４が接触したまま摺動することから摺動性の良い材質で構成されることがより好ましく、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂の様な樹脂を用いることが可能である。

以上のように構成された開閉器ユニットについての動作を図３ないし図６を用いて以下説明する。

図３は遮断状態を示す。図１に示した投入状態では、母線用ブッシング４０から接地断路部１０，真空バルブ１を経由してケーブル用ブッシング４２に負荷電流が通電されている。その状態でケーブル用ブッシングに接続された負荷側で短絡が発生し大きな事故電流が流れた場合、操作器を操作し、真空バルブ用絶縁操作ロッド２０や可動側ホルダ７Ｂを介して可動側電極６Ｂを図中上方に切り開くことで事故電流を遮断する。

図４は断路状態を示す。真空バルブ１が遮断状態にある場合で、接地断路部１０について、電動モータ８１を駆動すると、接地断路部用絶縁操作ロッド２５が回転し、それに伴って雄ネジ１７も回転する。雄ネジ１７が回転するに伴い、雄ネジ１７と対になる雌ネジ１６は図中上方向に、雄ネジ１７及び接地断路部用絶縁操作ロッド２５の周囲を直線状に移動する。雌ネジ１６は接地断路部可動導体１４に固定されていることから、雄ネジ１７の回転に伴い、接地断路部可動導体１４も雄ネジ１７及び接地断路部用絶縁操作ロッド２５の周囲を直線状に移動する。そして、接地断路部可動導体１４を、接地断路部可動導体１４と母線側固定電極１１の間、または接地断路部可動導体１４と接地断路部接地側固定電極１３の間でいずれも導通が無く、かつ、接地断路部可動導体１４と母線側固定電極１１のギャップが、接地断路部可動導体１４と接地断路部接地側固定電極１３のギャップよりも大きくなる位置まで図中上方に駆動することにより、開閉器ユニットは断路状態となる。

図５は接地前期状態を示す。該図に示すように、電動モータ８１を駆動し、接地断路部可動導体１４を接地断路部可動導体１４のばね接点１５Ｂと接地断路部接地側固定電極１３が接触する位置まで図中上方に駆動する。このとき、接地断路部中間固定電極１２Ａとばね接点１５Ａも同時に接触している。これにより、接地断路部可動導体１４は接地電位となり、更にフレキシブル導体４５を介して真空バルブ１の可動側電極６Ｂが接地電位となる。この結果、真空バルブ１内の電極間には接地電位と負荷側の電位との電位差分が印加される状態となる。

図６は接地状態を示す。図５に示す状態から、さらに真空バルブ１の可動側電極６Ｂを投入することにより、ケーブル用ブッシング４２は、真空バルブ１，フレキシブル導体４５，接地断路部中間固定電極１２Ａ，１２Ｂ，接地断路部可動導体１４，接地断路部接地側固定電極１３の順に経由して接地される。この際、ケーブル用ブッシング４２が課電状態にあったとしても、最終的な投入動作は真空バルブ１で行うため、気中接地断路部１０に短絡電流投入容量は要求されない。

接地状態から再び投入状態に戻すためには、逆の手順を踏めば良い。即ち、真空バルブ１内の電極間を遮断位置まで戻して図５に示す接地前期状態とし、遮断特性を有する真空バルブ１を遮断状態にした後に、電動モータ８１を駆動して接地断路部可動導体１４を移動させ（図４の断路状態を経由する）、ばね接点１５Ａが母線側固定電極１１に接触し、ばね接点１５Ｂが接地断路部中間固定電極１２Ｂに接触する位置まで移動させる（図３の遮断状態となる）。そして真空バルブ１内において可動側電極６Ｂを投入することにより投入状態に戻る。

以上のように本実施形態においては、接地断路部１０において、接地断路部用絶縁操作ロッド２５に金属製の雄ネジ１７を接続し、この金属製の雄ネジ１７と接地断路部可動導体１４に設けた金属製の雌ネジ１６とを嵌め合わせたことにより、ほぼ同様の強度の部材により、ネジ部を構成でき、複数回使用しても両ネジ部が互いに摩耗する程度は低く、継続的使用に適している。

また、一方が絶縁物で他方が金属等の導電部材とでネジ部を構成した場合には、ネジの谷部に電界が集中して絶縁耐力が低下するため、絶縁物距離を長くする必要があったが、金属製のネジ同士でネジ部を構成するので、ネジの谷部に電界が集中する様なことはなく、従って絶縁物距離を長くする必要もなく、小型化を実現できる。

また、接地断路部可動導体１４を接地断路部用絶縁操作ロッド２５及び接地断路部用絶縁操作ロッド２５に接続された雄ネジ１７の外周で直線状に動作させているので、接地断路部可動導体１４の動作によるスペースを別に確保する必要がない。さらに雄ネジ１７は接地断路部可動導体１４の内部に位置するため、雄ネジ１７を配置するためのスペースが常に不要となり、雄ネジ１７の大きさ分だけ、縮小化することも可能になる。

また、本実施例では雄ネジ１７及び、これと対になる雌ネジ１６を用いることにより、操作ロッドの回転に伴って、操作ロッドの周囲を可動導体が直線的に駆動する機構について説明しているが、回転機構に積極的に限定する趣旨でないことは明らかであり、可動導体の動作のためのスペースを別途確保する必要としない様に、操作ロッドの周囲を可動導体が直線的に駆動する機構を備えているものであれば良い。そして、接地断路部を例として説明しているが、遮断器，断路器，接地開閉器等、一般の開閉器についても本機構は適用可能であることは言うまでもない。

また、本実施例では母線側固定電極１１と電気的に接続された母線側シールド３１を、固体絶縁物内部に配置している。接地断路部１０の断路器としての極間絶縁性能は、接地断路部可動導体１４と母線側固定電極１１のギャップにより本来確保することになるが、本実施例では気中絶縁よりも固体絶縁の方が絶縁耐力が高いことに着目し、母線側固定電極１１と電気的に接続された母線側シールド３１を、固体絶縁物３０の内部であって、かつ、固体絶縁物３０の内面と母線側シールド３１の間に一定の距離を確保して配置している。母線側シールド３１の先端部は電界強度が高いが、絶縁耐力の高い固体絶縁物３０の内部であるので、絶縁性能を確保できる。また、母線側シールド３１の先端からの距離に反比例して電界強度が低くなるので、固体絶縁物の厚さで一定距離を確保することにより母線側固定電極１１周辺の気中部分での電界強度を低減して、機器を大型化せずに極間絶縁性能を確保できる。同様に可動側シールド３２を配置することにより、断路状態での接地断路部可動導体１４周辺の気中部分での電界強度を低減して、極間絶縁性能を確保できる。

さらに母線側シールド３１と可動導体１４（または可動導体１４と同電位となる可動側シールド３２）との距離が、母線側固定電極１１と可動導体１４（または可動導体１４と同電位となる可動側シールド３２）との距離よりも短くなるような位置に配置している。これによって、可動導体１４と母線側固定電極１１の間の絶縁は、可動導体１４と母線側固定電極１１自体ではなく、母線側固定電極１１と電気的に接続され、同電位となった母線側シールド３１と可動側シールド３２または可動導体１４の間で保つことになる。この場合、母線側シールド３１と可動側シールド３２または可動導体１４の間の距離としては、母線側固定電極１１と可動導体１４の間の距離よりは狭まっているものの、母線側シールド３１及び可動側シールド３２は固体絶縁物に埋め込まれているところ、母線側シールド３１と可動側シールド３２の間の絶縁は固体絶縁によって保たれ、母線側シールド３１と可動導体１４の間の絶縁は固体絶縁及び気中絶縁となるため、母線側固定電極１１と可動導体１４の間の気中絶縁のみの場合と比較して絶縁耐力は向上する。従って、軸方向（図中上下方向）において、絶縁耐力を確保するために必要な距離を短くすることができ、小型化を実現できる。

本小型化は、真空バルブ１の様に元々小型化された開閉器と並列等、組み合わせて用いた場合には、機器全体の大きさを決めるのが大型化した気中絶縁式の開閉器となるため、該気中絶縁式の開閉器を小型化できることは機器全体の小型化に直接つながるため、大変有益である。

また、本実施例の様に遮断性能を有する開閉器と接地断路器（または接地開閉器と断路器という様に、更に個別に設けても良い。）とを直列に接続する開閉器ユニットを用いた場合、上記した順序で投入・遮断・断路・接地の切り替えを行えば、短絡電流投入・遮断特性は遮断器のみに持たせればよく、接地断路器に短絡電流投入・遮断容量は要求されない。そして、本開閉器ユニットで上記の操作手順を採用することで、電流の投入・遮断性能は真空バルブ１のみに持たせればよいこととなり、気中接地断路部１０を小型化かつ低コストにより製作することが可能となる。尚、無論気中接地断路部１０に電流の投入・遮断性能を持たせても良いことは言うまでもなく、この場合には上記の手順を必ずしも踏まなくとも良い。

また本実施形態では、接地断路部可動導体１４にばね接点を配置しているが、それに代えて固定電極側にばね接点を配置することもできる。

また本実施形態では、接地断路部において閉・断路・接地の３位置切り替えとしているが、太陽電池，風力発電機やコージェネレーション等の分散電源が負荷側に繋がっている場合でなければ、スイッチギヤの負荷側で電圧が発生することはなく、この場合には接地前期状態で断路状態を兼ねることが可能となり、係る場合、閉・接地の２位置に切り替えとすることもできる。

尚、本実施形態において接地断路部１０は、真空バルブ１と併せて用いているが、接地断路部１０自体は、真空バルブ１以外と組み合わせて適用することが可能である。

また、ばね接点を用いて摺動可能に構成しており、直線状の動作で投入・断路・接地と切り替えることが可能となっている。

また、固体絶縁及び、大気による絶縁とすることにより、隔離壁３６のような簡単な封止方法を適用でき、構成が簡略化される。

気中絶縁，真空絶縁，固体絶縁を最適に組み合わせた絶縁ベストミックスの構成とし、ＳＦ₆などの地球温暖化係数の高いフロンガスを一切使用しないため、環境負荷を低減しつつ小型化を実現できる。

また、本実施例における開閉器ユニットでは母線用ブッシング４０とケーブル用ブッシング４２の間は真空バルブ１と接地断路部１０の２点で断路されるため、信頼性が高い。
また、接地断路部可動導体１４と接地断路部接地側固定電極１３の間の耐電圧を、真空バルブ１の固定側電極６Ａと可動側電極６Ｂの間の耐電圧よりも低く設計することにより、地絡優先の高信頼構造とすることができる。

本実施形態では、何らかの原因により真空バルブ１にて真空漏れが生じていても、接地断路部１０を真空バルブ１と分離して構成していることから、接地断路部１０によって断路状態を維持することができ、信頼性を向上させることができる。また接地断路部を気体絶縁としていることから、真空絶縁とする場合と比較して廉価に抑えることができる。

また本実施形態では、固体絶縁物３０で注型された開閉器部の周囲を、接地電位とした固体絶縁物３０の外側表面の導電塗装、及び、接地された金属板３５で覆うことにより、作業者の感電を防止している。

また本実施形態では、フレキシブル導体４５を用いているが、フレキシブル導体４５に代えて、通常の導体を用い、摺動可能な接触子を可動側ホルダ７Ｂとの間に配置する等により摺動可能な構造とすることもできる。

実施例２について、図１１ないし図１３を用いて説明する。本実施例では実施例１の開閉器ユニットを３相３回路の回路切り替え用開閉装置に適用している。尚、実施例１と重複する内容については説明を省略する。

本実施例に係る回路切り替え用開閉装置では、図１１に示す様に、交流３相分の３台の開閉器ユニットを隣接配置しており、固体絶縁母線によって列盤間を接続する開閉器ユニットを構成するべく、交流の相毎に母線用ブッシング４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの位置を変位させ（ずらして）、空間的に各相の母線の位置が重なり合わないようにし、接地断路部の母線側固定電極１１と母線用ブッシングを固体絶縁母線６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃによってそれぞれ接続する。

図１２，図１３においては、図１の開閉器ユニットが上下反転して配置された３相の開閉器ユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが３つずつ合計９個並んで配置されている。該図における固体絶縁母線６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃは同相の母線同士を接続したものであり、図１１における共通母線５０に相当する。

図１２，図１３は、図１０に示した開閉器ユニットを各相の開閉器ユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃとして、固体絶縁母線６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃで同相を接続することによって３相３回路の切り替え用開閉装置を構成した例であり、図１２が平面図、図１３が正面図である。図１２，図１３においては、図１０の開閉器ユニットが上下反対に配置された開閉器ユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが３個ずつ合計９個並んで配置されている。また、固体絶縁母線６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが図２に示した共通母線５０に相当する。

上記の様に、実施例１に係る開閉器ユニットを用いて３相３回路の切り替え用開閉装置を構成することができる。また、本実施例では類似構造の小形軽量の開閉器ユニットを組み合わせて、３相３回路の切り替え用開閉装置を構成するため、組立作業性が優れている。

実施例３について図１４ないし図１６を用いて説明する。上記各実施例と重複する内容については説明を省略する。本実施例では図１４の側断面図に示すように、実施例１における母線用ブッシングに代わる高電圧導体として、接地断路部１０の母線側固定電極１１同士を電気的に接続する共通母線導体１５０を備え、これらの複数のユニットを固体絶縁物で一括注型している。また、接地断路部母線側固定電極１１，母線側シールド３１及び共通母線導体１５０を１つの部品として製作している。

共通母線導体１５０を用いることで、母線用ブッシングが不要となるので、必要なモールド量を全体として大幅に低減できる。さらに個々に固体絶縁母線６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃを設ける必要がなくなる。故に、部品点数を大幅に削減することができると共に、スイッチギヤ全体の小型化も実現できる。

図１５と図１６は本実施例における開閉器ユニットを用いて、三相交流一相分の３回路切り替え開閉装置ユニットを構成した例の平面図と正面図を示しており、接地断路部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，真空バルブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，ケーブル用ブッシング中心導体４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃなどを固体絶縁物３０で一括に注型でき、各ケーブル用ブッシング４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃについても同時に形成した。同一相の複数の開閉器ユニットを一体にモールドできるので、注型回数を低減でき、製造コストが低減される。さらに全体としてのモールド体積も低減でき、一層製造コストの低減を図ることができる。

実施例４について図１７を用いて説明する。框体１０１の中に、実施例１で示した開閉器ユニット６１と、負荷側へ電力を供給するケーブル５７と、開閉器ユニット６１のうち、真空バルブ１を開閉操作する操作器１０５と、制御装置１０２とが配置されている。ケーブル５７はケーブルヘッド５６で開閉器ユニット６１内のケーブル用ブッシングと接続されており、操作器１０５は操作機構１０４を介して開閉器ユニット６１内の真空バルブ用絶縁操作ロッド２０に対して、駆動可能となるように連結されている。開閉器ユニットの内部構造については、実施例１で示した通りであり、ここでの重複説明は省略する。

この様に、実施例１で示した開閉器ユニットは、スイッチギヤに搭載することが可能であり、この場合、開閉器ユニットを小型化できることから、係る開閉器ユニットを搭載したスイッチギヤ全体も小型化することが可能となる。また、上述した開閉器ユニットを用いることで、塩分対策及び対湿度対策も行うことができ、特に洋上を始めとする風力発電システムへの適用にも適したスイッチギヤとなる。

尚、上記の各実施例はあくまでも一例であり、例えばいずれも開閉器ユニットの上下を反転させて構成することを排除するものではない。それ以外にも、上記各実施例は本発明の実施に好適な例であり、この中で説明した内容に限定されるものではない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 真空バルブ
２Ａ 固定側セラミックス絶縁筒
２Ｂ 可動側セラミックス絶縁筒
３Ａ 固定側端板
３Ｂ 可動側端板
４Ａ 固定側電界緩和シールド
４Ｂ 可動側電界緩和シールド
５ アークシールド
６Ａ 固定側電極
６Ｂ 可動側電極
７Ａ 固定側ホルダ
７Ｂ 可動側ホルダ
８ ベローズシールド
９ ベローズ
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 接地断路部
１１ 母線側固定電極
１２Ａ，１２Ｂ 接地断路部中間固定電極
１３ 接地断路部接地側固定電極
１４ 接地断路部可動導体
１５Ａ，１５Ｂ ばね接点
１６ 雌ネジ
１７ 雄ネジ
１８ キー溝
１９ ガイド
２０ 真空バルブ用絶縁操作ロッド
２５ 接地断路部用絶縁操作ロッド
３０ 固体絶縁物
３１ 母線側シールド
３２ 可動側シールド
３３ 操作ロッド側シールド
３５ 金属板
３６ 隔離壁
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 母線用ブッシング
４１ 母線用ブッシング中心導体
４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ ケーブル用ブッシング
４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ ケーブル用ブッシング中心導体
４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ フレキシブル導体
５０ 共通母線
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ 接地断路部固定接点
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 接地断路部接地接点
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ 接地断路部可動接点
５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ 電流開閉部固定接点
５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ 電流開閉部可動接点
５６，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ ケーブルヘッド
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 固体絶縁母線
６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 開閉器ユニット
１５０ 共通母線導体

Claims (14)

1. 可動接点部を有する可動導体と、前記可動接点部と接触する固定接点部と、操作器に接続され、前記可動導体に前記操作器の駆動力を伝達する絶縁ロッドとを備え、前記可動導体が、前記絶縁ロッドの回転に伴って該絶縁ロッドの周囲を直線状に移動する開閉器であって、
   前記絶縁ロッドには金属製のネジ部が接続され、前記可動導体には前記金属製のネジ部と嵌め合う別の金属製のネジ部を有しており、
   前記絶縁ロッドに接続される前記ネジ部は前記可動導体の内部に位置することを特徴とする開閉器。
2. 請求項１に記載の開閉器であって、前記固定接点部の周囲には電界緩和用シールドが固体絶縁物内に配置されていることを特徴とする開閉器。
3. 請求項２に記載の開閉器であって、前記可動接点部と前記固定接点部との間は気中絶縁されていることを特徴とする開閉器。
4. 請求項２または請求項３に記載の開閉器であって、前記電界緩和用シールドは前記固定接点部と一体に構成されていることを特徴とする開閉器。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の開閉器であって、前記開閉器はさらにガイド部材を備えており、前記可動導体には前記可動導体の移動方向に溝が設けてあり、前記可動導体の移動時に該溝に前記ガイド部材が嵌め合うことで、前記可動導体の回転を防止することを特徴とする開閉器。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の開閉器であって、前記可動接点部はバネ摺動子であることを特徴とする開閉器。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の開閉器であって、前記固定接点部は母線側に接続する母線側固定接点部と接地電位である接地固定電極とを有しており、
   前記開閉器は、前記可動接点部が前記母線側固定接点部と接触する投入位置と、前記可動接点部が前記母線側固定接点部及び前記接地固定電極のいずれにも接触せず、かつ前記可動接点部と前記母線側固定接点部との距離が前記可動接点部と前記接地側固定接点部との距離よりも長くなる断路位置と、前記可動接点部が前記接地側固定接点部と接触する接地位置とを切り替え可能であることを特徴とする開閉器。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の開閉器と、真空容器の中に固定電極及び可動電極を有し、電流の遮断を行う真空開閉器とを備える開閉器ユニットであって、
   前記開閉器と前記真空開閉器とは固体絶縁物によって一体に覆われていることを特徴とする開閉器ユニット。
9. 請求項８に記載の開閉器ユニットであって、前記真空開閉器の前記可動電極は前記絶縁ロッドとは異なる気中絶縁ロッド側と接続されており、
   該気中絶縁ロッドと前記絶縁ロッドとは、密閉された空間内で気中絶縁されていることを特徴とする開閉器ユニット。
10. 請求項９に記載の開閉器ユニットであって、前記第一の気中絶縁ロッドは、第一の操作ロッドと接続されており、該第一の操作ロッドの周囲はＯ−リングにより、気密を保った状態で接触しており、該Ｏ−リングは固定電極と気密を保ったまま接触しており、
    第二の気中絶縁ロッドは、第二の操作ロッドと接続されており、該第二の操作ロッドはゴムベローズに接続され、気密を保ったまま動作することが可能であり、
    前記固定電極と前記ゴムベローズは金属板によって支持され、前記固定電極と前記金属板の間及び前記固定電極と前記ゴムベローズの間は気密されており、さらに前記金属板は前記固体絶縁物と気密に接続されており、
    前記金属板と前記ゴムベローズと前記固定電極と前記Ｏ−リングと前記固体絶縁物とにより密閉された空間内で、前記第一と第二の気中絶縁ロッドは気中絶縁されていることを特徴とする開閉器ユニット。
11. 請求項１０に記載の開閉器ユニットであって、前記固体絶縁物の該表面と前記金属板と前記ゴムベローズと前記固定電極はいずれも接地電位であることを特徴とする開閉器ユニット。
12. 請求項８ないし請求項１１のいずれか一つに記載の開閉器ユニットであって、前記開閉器の固定電極部は共通母線導体によって接続されており、前記共通母線導体と、該共通母線導体により互いに接続される開閉器と、該開閉器と同一の開閉器ユニット内の真空開閉器とは固体絶縁物によって一体に注型されていることを特徴とする複数の開閉器ユニット集合体。
13. 請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の開閉器、請求項８ないし請求項１１のいずれか一つに記載の開閉器ユニット、または請求項１２に記載の複数の開閉器ユニットの集合体のいずれか一つと、前記開閉器に電力系統側からの電力を供給する母線と、前記開閉器から負荷側に電力を供給するケーブルとを備えるスイッチギヤ。
14. 請求項１３に記載のスイッチギヤと、風を受けて回転するタービンと、該タービンの回転に伴って回転する回転子を有する発電機とを備えることを特徴とする風力発電システム。

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