JP5367504B2

JP5367504B2 - 接地開閉装置

Info

Publication number: JP5367504B2
Application number: JP2009190526A
Authority: JP
Inventors: 哲塩入; 純一佐藤; 信孝久保田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: JP2011044274A

Description

本発明は、真空中の接点と気中の接点とで対地間絶縁を形成し、確実に電路を開路、接地し得る接地開閉装置に関する。

従来、真空中の優れた絶縁耐力や遮断性能などを利用して開閉器の小型化が図られている。真空を用いた開閉器としては、遮断器、断路器、接地開閉器などが挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、真空中の放電のばらつきは、標準偏差が１０〜１３％であり、気中やガス中に比べて大きい。更に、接点を開閉しただけでも破壊電圧が低下し、ばらつきが更に大きくなる。このため、低い破壊確率とするためは、接点間の絶縁距離を大きくしなければならなかった（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−３０５５２４号公報（第４ページ、図１）特開２００３−９２０５１号公報（第３〜４ページ、図１）

絶縁媒体に真空を用いた開閉器では、放電のばらつきが大きく、接点間の絶縁距離を大きくしなければならない問題がある。一方、絶縁媒体に気中を用いると、放電のばらつきは小さくなるものの、絶縁耐力が小さく、結果的に接点間の絶縁距離を大きくしなければならない。なお、絶縁媒体にＳＦ６ガスのような絶縁ガスを用いることは、環境面から見て好ましいものではない。

このため、気中のように放電のばらつきが小さく、また、真空のように絶縁耐力の優れた絶縁媒体で開閉器を構成し、縮小化を図れるものが望まれていた。ここで、開閉器としては、短絡投入の責務を有する接地開閉器を対象とする。なお、一般的に、遮断器では大電流を開閉する遮断特性、断路器では電路を確実に開閉する絶縁耐力が主に要求され、接地開閉器の責務と相違するものとなる。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、放電のばらつきが小さく、絶縁耐力の優れた絶縁媒体を用い、短絡投入の責務を有する接地開閉装置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、本発明の接地開閉装置は、スイッチギヤの主回路導体と、前記主回路導体の接地点となる接地電極と、前記主回路導体に固定側が固定ピンで回動自在に固定されるとともに、可動側が前記接地電極と接離する接離自在の一対の真空接点を有する真空バルブとを具備し、前記真空バルブの可動側に第１の気中接点を設け、前記接地電極に前記第１の気中接点と接離する第２の気中接点を設けるとともに、操作機構に連結された前記真空接点を開閉する操作軸を移動自在に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、開路時は気中ギャップと真空ギャップとで放電のばらつきを抑え、閉路時は真空ギャップにより短絡投入の責務を持たせることができる。

本発明の実施例１に係る接地開閉装置の構成を示す断面図。本発明の実施例１に係る接地開閉装置の動作を説明する図。本発明の実施例２に係る接地開閉装置の構成を示す断面図。

開路時には、真空バルブを回動させて主回路と接地間に気中ギャップと真空ギャップとを形成し、閉路時には真空ギャップを投入するものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る接地開閉装置を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る接地開閉装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る接地開閉装置の動作を説明する図である。なお、図１は、開路状態を示す。

図１に示すように、スイッチギヤの主回路導体１には、接離自在の一対の真空接点２、３を有する真空バルブ４が設けられている。固定側真空接点２に接続された固定側導体５は、固定ピン６により主回路導体１に回動自在に固定されている。真空バルブ４の周りには、エポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされて形成された絶縁層７が設けられている。

固定ピン６には、固定側導体５に固定された第１の平歯車８が回転自在に設けられている。第１の平歯車８には、図示しない操作機構で回転する第２の平歯車９が設けられ、第２の平歯車９を回転させることにより、固定ピン６を支点として、真空バルブ４を回動できるようになっている。

可動側真空接点３には、真空バルブ４外の軸方向に可動軸１０が連結されており、その端部に第１の気中接点１１が固定されている。可動軸１０の中間部には、ばね受け板１２が固定されている。ばね受け板１２と真空バルブ４間の可動軸１０の周りには、真空接点２、３を開路するように付勢された開路ばね１３が設けられている。可動軸１０や開路ばね１３は、一方端が真空バルブ４側に固定された筒状のガイド筒１４内に収納されている。そして、ガイド筒１４により、可動軸１０を軸方向に移動できるようになっている。

接地側には、真空バルブ４が垂直まで回動したときの軸方向の延長線上に接地電極１５が設けられている。接地電極１５には、第１の気中接点１１の側面と対向する部分にＵ字状の開口部１５ａが設けられている。また、第１の気中接点１１と接離自在の第２の気中接点１６を端部に固定した操作軸１７が移動自在に貫通している。操作軸１７や接地電極１５は、接地極に接続されており、スイッチギヤの接地点となる。操作軸１７は、真空接点２、３を開閉操作する操作機構１８に連結されている。

これにより、開路状態においては、主回路と接地間が真空接点２、３による真空ギャップと、第１の気中接点１１と第２の気中接点１６による気中ギャップとで主回路電圧を分担し、対地間絶縁が保たれる。真空ギャップでは、電圧分担が低下した割合だけ電界ストレスが小さくなるので、放電のばらつきが小さくなる。これは、真空バルブ４を単独で接地開閉装置に用いる場合と比較し、真空接点２、３間の絶縁距離を短くすることができる。気中ギャップは、放電のばらつきが２〜３％と小さい。

なお、可動側真空接点３や第１の気中接点１１は、開路状態において中間電位となる。このため、この電位を略５０％にすることにより、全体形状の小型化を図ることができる。真空ギャップ長や気中ギャップ長（真空バルブ４の回動角度）などを調整することにより、電位を調整することができる。

また、真空バルブ４の外周に設けた絶縁層７により、真空バルブ４の外部絶縁を補強することができる。絶縁層７には、ヒダなどを設けてもよい。更には、固定側導体５やガイド筒１４を一体でモールドしているので、回動時の荷重に対する機械的な補強をすることができる。

次に、主回路の接地動作について、図２を参照して説明する。

図２（ａ）に示すように、真空バルブ４を時計方向に回動させ、真空バルブ４と操作軸１７の軸方向を一致させる。開口部１５ａの内側面にガイド筒１４の側面を当接させることにより、軸方向を一致させることができる。図２では、軸方向を垂直に一致させている。操作機構１８を操作し、操作軸１７を図示上方向に移動させ、第１の気中接点１１の中央部の窪みに第２の気中接点１６を嵌め込み接触させると、気中ギャップを確実に閉路させることができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、操作軸１７を更に操作し、図示上方向に移動させると、可動軸１０が図示上方に移動し、開路ばね１３が圧縮され、真空接点２、３が閉路する。真空接点２、３間では、真空が持つ優れた絶縁耐力や遮断性能などから、閉路直前でのプレアークが小さく、短絡電流などの大電流でも確実に投入することができる。即ち、真空接点２、３で最終的な閉路を行うので、短絡投入の責務を持たせることができる。

これらの動作は、連続して行ってもよく、また、気中ギャップと真空ギャップを段階的に閉路してもよい。なお、開路状態にするときには、操作軸１７を図示下方向に移動させ、開路ばね１３の放勢力により、先ず真空接点２、３を開路させ、次に真空バルブ４を反時計方向に回動させることにより気中接点１１、１６を開路させることができる。

上記実施例１の接地開閉装置によれば、開路状態では真空接点２、３による真空ギャップと気中接点１１、１６による気中ギャップとで主回路電圧を分担するようにしているので、真空接点２、３間での分担電圧が低下し、放電のばらつきを小さくすることができる。また、閉路状態にするときには真空接点２、３で最終的な投入を行うので、短絡投入の責務を持たせることができる。

上記実施例１では、真空バルブ４をスイッチギヤ内の所定の空間部で回動させて説明したが、主回路導体１と操作機構１８間を絶縁筒で覆って、気中ギャップをこの絶縁筒内で形成するようにしてもよい。絶縁筒内では、塵埃などの侵入が防止でき、気中ギャップの絶縁耐力を安定させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る接地開閉装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る接地開閉装置の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、真空バルブの回動方法である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、図３は、開路状態を示す。

図３に示すように、真空バルブ４の固定側には、固定側接触子２０が固定されている。そして、固定側接触子２０と接離する主回路側接触子２１が主回路導体１に固定されている。接触時には、真空バルブ４側のストッパー２２が主回路導体１側のストッパー２３に当接するようになっている。

一方、真空バルブ４には、絶縁層７に突出した絶縁製の回動軸２４が設けられている。回動軸２４は、図示しない固定部材に回動自在に固定され、図示しない操作機構に連結されている。

これにより、開路状態では、第１の気中接点１１と第２の気中接点１６間、および固定側接触子２０と主回路側接触子２１間のそれぞれの気中ギャップ、真空接点２、３間の真空ギャップで主回路電圧を分担する。このため、真空ギャップでは、放電のばらつきが小さくなる。

閉路するときには、先ず、真空バルブ４を時計方向に回動させ、真空バルブ４と操作軸１７の軸方向を一致させ、気中ギャップを閉路する。次に、操作軸１７を操作し、真空ギャップを閉路する。真空接点２、３で最終的な閉路を行うので、短絡投入の責務を持たせることができる。

上記実施例２の接地開閉装置によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。真空ギャップでは、分担電圧が更に低下するので、真空バルブ４を小型化することができる。

１主回路導体
２固定側真空接点
３可動側真空接点
４真空バルブ
５固定側導体
６固定ピン
７絶縁層
８、９平歯車
１０可動軸
１１第１の気中接点
１２ばね受け板
１３開路ばね
１４ガイド筒
１５接地電極
１５ａ開口部
１６第２の気中接点
１７操作軸
１８操作機構
２０固定側接触子
２１主回路側接触子
２２、２３ストッパー
２４回動軸

Claims

スイッチギヤの主回路導体と、
前記主回路導体の接地点となる接地電極と、
前記主回路導体に固定側が固定ピンで回動自在に固定されるとともに、可動側が前記接地電極と接離する接離自在の一対の真空接点を有する真空バルブとを具備し、
前記真空バルブの可動側に第１の気中接点を設け、
前記接地電極に前記第１の気中接点と接離する第２の気中接点を設けるとともに、操作機構に連結された前記真空接点を開閉する操作軸を移動自在に設けたことを特徴とする接地開閉装置。