JP5444512B2 - タンク型真空遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、例えば電力の送配電、受配電設備用の開閉装置などとして好ましく用いることができるタンク型真空遮断器に関するものである。

従来のタンク型真空遮断器としては、例えば、特開２０１１−９７６８６号公報に記載されたものがあり、その概略を図５および図６に示す。図５は従来のタンク型真空遮断器を示す断面図であり、図６は従来のタンク型真空遮断器を示す要部拡大図であり、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

タンク型真空遮断器１を構成する電気的に接地された圧力タンク２は、胴部２ａを水平にして設置されており、圧力タンク２の上方には一対の円筒状の開口部２ｂ、２ｃが設けられ、該開口部２ｂ、２ｃと同軸を成し、開口部２ｂ、２ｃより直径が小さい円筒状の変流器設置部２ｄ、２ｅ、及び開口部２ｂ、２ｃと変流器設置部２ｄ、２ｅの接続箇所に設けられたリング状のフランジ部材Ｆから構成されている。変流器設置部２ｄ、２ｅの外周部には電流を測定するための変流器７が設置されている。なお、この例では開口部２ｂ、２ｃと変流器設置部２ｄ、２ｅはフランジ部材Ｆを介して溶接により接続されている。

圧力タンク２内には電気装置としての真空バルブ４が胴部２ａと間隙を介して設置されている。この真空バルブ４は、セラミック等の絶縁材料からなる筒状の真空容器４１と、この真空容器４１内に収容され、一端が真空容器４１の固定側端部４１ａを気密封止する端板４２に接合された固定導体４３と、この固定導体４３と接離可能に設けられ他端が真空容器４１の可動側端部４１ｂに装着されたベローズ４４を介して真空容器４１外に伸びる可動導体４５とで構成されている。固定導体４３と可動導体４５とが接触する部分には、固定接点４３ａ及び可動接点４５ａがそれぞれ形成されている。なお、端板４２、固定導体４３及び可動導体４５は、銅合金やアルミニウム合金等の導電性材料で形成されており、真空バルブ４内は真空に気密保持されている。

圧力タンク２の外部には固定接点４３ａと可動接点４５ａを接離する開閉手段３が設けられている。開閉手段３は、操作ロッド５及び絶縁ロッド６を介して可動導体４５を水平方向に移動させることで、固定接点４３ａと可動接点４５ａを接離開閉する。このとき、ベローズ４４が可動導体４５の移動に追従するので真空バルブ４内の真空は保持される。

真空バルブ４の両端には、固定側シールド５１及び可動側シールド５２が設けられている。固定側シールド５１は、真空バルブ４の固定側端部４１ａを覆うように配置されており、固定側の端板４２に接続されている。可動側シールド５２は、真空バルブ４の可動側端部４１ｂ及び可動導体４５の端部を覆うように配置されており、真空バルブ４の可動側端板４６に接続されている。この固定側シールド５１及び可動側シールド５２は、アルミニウム合金や銅合金等の導体材料で形成されており、表面はエッジのない平滑面で形成されている。

また、固定側シールド５１は、ベース板８にアダプタ１０を介して取り付けられた絶縁支持ロッド９と締結されており、固定側シールド５１から操作ロッド５までの一相分の構成部品すべてを絶縁支持ロッド９が支持している。絶縁支持ロッド９は、構成部品の重量及び開閉動作時の衝撃に耐える強度、形状を有している。固定側シールド５１及び可動側シールド５２の上部には、中間ブッシング２１０、３１０の中心部に配設された第２の接続導体２２ａ、３２ａの一端が挿入される挿入部５１ａ、５２ａが設けられている。なお、この例では上記挿入部５１ａ、５２ａが、電気装置である真空バルブ４の端子部の機能を有している。また、開口部２ｂ、２ｃは、端子部である挿入部５１ａ、５２ａに対応して設けられている。

固定側シールド５１及び可動側シールド５２を、固定側端部４１ａ及び可動側端部４１ｂを覆うように形成することにより、真空バルブ４の固定側端部４１ａ及び可動側端部４１ｂでの電界集中を緩和できる。また、絶縁支持ロッド９による支持構成を取ることで、ベース板８への組立て、圧力タンク２への組付けを集約することができる。可動導体４５と可動側シールド５２との間には両者を電気的に接続するための導電性コイル５３が設けられている。導電性コイル５３は、銅合金線材をコイルバネ状に成形して、全体が円形となっている。

第２の接続導体２２ａ、３２ａの下端部が固定側シールド５１及び可動側シールド５２の上方の挿入部５１ａ、５２ａに接続された中間ブッシング２１０、３１０は、開口部２ｂ、２ｃ及び変流器設置部２ｄ、２ｅの中を、間隔を開けて貫通し、碍管２０の内部の下方部に進入するように配設されている。そして、中間ブッシング２１０、３１０の外周部における、碍管２０と変流器設置部２ｄ、２ｅとの連結部近傍には、絶縁物２１、３１と一体に形成されたフランジ状の取付部２６、３６が形成されており、その取付部２６、３６を碍管２０と変流器設置部２ｄ、２ｅの連結部の間に挟むように支持固定されている。

中間ブッシング２１０、３１０は、中空状の第２の接続導体２２ａ、３２ａと、その周りに同軸に注型形成された例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる図中に斜線を付して示す絶縁物２１、３１と、絶縁物２１、３１の軸方向中央部に設けられた後述する接地層２３、３３によって構成されている。第２の接続導体２２ａ、３２ａの両端近傍で絶縁物２１、３１から露出する直前の箇所には、外径を大きく形成した突出部２２ｂ、２２ｃ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。そして、絶縁物、第２の接続導体、及び絶縁性ガスから構成されるトリプルジャンクション部には、絶縁物２１、３１の径方向中心側を軸方向に滑らかに凹ませるように形成された窪み部２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂが周設されている。

さらに、例えば導電性ゴム、導電性塗料などで形成される接地層２３、３３は、絶縁物２１、３１の外周面が、碍管２０の取付部や変流器設置部２ｄ、２ｅといった接地された部材と、第２の接続導体２２ａ、３２ａが近接している箇所に設けられている。該接地層２３、３３は、中間ブッシング２１０、３１０の軸方向の中央部分を中心に、フランジ状の取付部２６、３６まで延在して設けられている。

また、絶縁物２１、３１は、圧力タンク２の開口部２ｂ、２ｃ内に位置する図の下方側の端部は、直径が変流器設置部２ｄ、２ｅを貫通する中央部分よりも太い大径部Ａとして構成されている。同様に、碍管２０の取付部より図の上部側の端部についても、直径が碍管２０の取付部を貫通する部分や中央部分よりも太い大径部Ｂが形成されている。

絶縁物２１、３１の大径部Ａと接地層２３、３３との間には、例えばアルミニウムや黄銅などの金属または導電性樹脂等で構成された接地シールド２５、３５が設けられている。図３では、圧力タンク２側にのみ接地シールド２５、３５が設置されているが、碍管２０側に設けることも可能である。

また、絶縁物２１、３１の軸方向両端部に大径部Ａ、Ｂをそれぞれ形成したことで、絶縁物沿面及び絶縁物周辺の空間電界を低減させることができる。接地シールド２５、３５の取付けによる効果も同様である。碍管２０の反碍管取付部側（図の上端部側）の端面は、端子導体１２ａ、１２ｂにより気密封止されている。他端（図の上部側）が端子導体１２ａ、１２ｂに接続された第１の接続導体１１ａ、１１ｂは中空に形成されており、その一端（下部側）に設けられた接触子１３ａ、１３ｂにより、第２の接続導体２２ａ、３２ａの図の上端部に対して、摺動可能に接続されている。第２の接続導体２２ａ、３２ａの圧力タンク２側端部近傍、及び第１の接続導体１１ａ、１１ｂの端子導体１２ａ、１２ｂ近傍には、中空導体の内外を貫通させる貫通穴１４ａ〜１４ｄが円周方向に離間させて複数設けられている。

また、中間ブッシング２１０、３１０のフランジ状の取付部２６、３６には、部分的に変流器設置部２ｄ、２ｅの空間と碍管２０内部の空間を連通させるための貫通穴２６ａ、３６ａが設けられている。そして、圧力タンク２及び碍管２０内部には、絶縁性ガスとして水分含有量が１０ｐｐｍ以下の乾燥空気が封入されている。

特開２０１１−９７６８６号公報

上述した従来のタンク型真空遮断器は、他端（図の上部側）が端子導体１２ａ、１２ｂに接続された第１の接続導体１１ａ、１１ｂは中空に形成されており、その一端（下部側）に設けられた接触子１３ａ、１３ｂにより、第２の接続導体２２ａ、３２ａの図の上端部に対して、摺動可能に接続されている。このように、第１の接続導体１１ａ、１１ｂと第２の接続導体２２ａ、３２ａとを接続するために、第１の接続導体１１ａ、１１ｂに設けられた接触子１３ａ、１３ｂを第２の接続導体２２ａ、３２ａに挿入する時に接触子１３ａ、１３ｂと第２の接続導体２２ａ、３２ａとのこすれにより発生する金属粉が絶縁物３１，２１に付着することにより絶縁低下の可能性があるという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構成により絶縁性能を高めることができるタンク型真空遮断器を提供するものである。

この発明に係わるタンク型真空遮断器は、電気装置が密封収容され該電気装置に設けられた端子部に対応する開口部が設けられた圧力タンクと、この圧力タンクに対して突出するように配設され、基部が上記開口部に対して固定され、先端部に端子導体が設けられた碍管と、一端が前記碍管の中心部内に引き出され他端が上記端子導体に接続された第１の接続導体と、一方側が上記第１の接続導体の一端と相対向し他方側が上記端子部の間に介装されるように配置された第２の接続導体と、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体との間に直列的に配置され、一方側に前記第１の接続導体が嵌着される凹部を有し、他方側と前記第２の接続導体の一方側が締結体により接続される第３の接続導体と、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体の凹部との間に配設された接触子とを備えたものである。

この発明に係わるタンク型真空遮断器によれば、簡単な構成により絶縁性能を高めることができるタンク型真空遮断器を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わるタンク型真空遮断器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わるタンク型真空遮断器を示す要部拡大図である。 この発明の実施の形態２に係わるタンク型真空遮断器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わるタンク型真空遮断器を示す要部拡大図である。 従来のタンク型真空遮断器を示す断面図である。 従来のタンク型真空遮断器を示す要部拡大図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１および図２に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わるタンク型真空遮断器を示す断面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わるタンク型真空遮断器を示す要部拡大図である。

タンク型真空遮断器１００を構成する電気的に接地された圧力タンク６０には電気装置としての絶縁フレーム６１内に支持された真空バルブ６２が設置されている。この真空バルブ６２は、セラミック等の絶縁材料からなる筒状体からなり、一端が固定側端部を気密封止する固定側端子６３に接合された固定側通電軸６４と、この固定側通電軸６４と接離可能に設けられ他端が可動側端部に装着されたベローズ６５を介して真空バルブ６２外に伸びる可動側通電軸６６とで構成されている。固定側通電軸６４と可動側通電軸６６とが接触する部分には、固定側電極６４ａ及び可動側電極６６ａがそれぞれ形成されている。また、可動側端子６７は可とう性導体６８を介して可動側通電軸６６に接続されている。そして、固定側端子６３に内部導体７３が接続され、可動側端子６７に内部導体７４が接続されている。

圧力タンク６０の外部には固定側電極６４ａ及び可動側電極６６ａを接離する開閉手段６９が設けられている。開閉手段６９は、操作ロッド７０及び絶縁ロッド７１を介して可動側通電軸６６を例えば垂直方向に移動させることで、固定側電極６４ａと可動側電極６６ａを接離開閉する。このときベローズ７２が可動側通電軸６６の移動に追従するので真空バルブ６２内の真空は保持される。

圧力タンク６０には真空バルブ６２に設けられた端子部に対応する開口部６０ｂ，６０ｃが設けられている。この圧力タンク６０に対して突出するように碍管２０が配設され、先端部に端子導体１２ａ，１２ｂが設けられている。

圧力タンク６０は架台７５に載置されている。圧力タンク６０の底部には真空バルブ６２などの機器設置用の開口部７６が形成され、その開口部７６を閉塞するフランジ７７が配設されている。フランジ７７には絶縁フレーム６１を支持する支柱７８が配置されている。

第１の接続導体７９ａ，７９ｂの一端が碍管２０の中心部内に引き出され他端が端子導体１２ａ，１２ｂに接続されている。第２の接続導体８０ａ，８０ｂの一方側は第１の接続導体７９ａ，７９ｂの一端が嵌合される凹部８０ａ１，８０ｂ１に構成されている。第２の接続導体８０ａの他方側８０ａ２は内部導体７３と接続されて固定側端子６３に接続され、真空バルブ６２の固定側通電軸６４に電気的に接続されている。同様に、第２の接続導体８０ｂの他方側８０ｂ２は内部導体７４と接続されて可動側端子６７に接続され、真空バルブ６２の可動側通電軸６６に電気的に接続されている。

なお、第２の接続導体８０ａ，８０ｂの軸方向中央部の周りを同軸に包囲するよう絶縁物３１，２１が設けられている。

第１の接続導体７９ａ，７９ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂの凹部８０ａ１，８０ｂ１との間には接触子８１ａ，８１ｂが配設されて電気的に接続されている。図は一例として、接触子８１ａ，８１ｂは第１の接続導体７９ａ，７９ｂ側に溝を形成してその溝に装着された場合を示している。なお、接触子８１ａ，８１ｂは第２の接続導体８０ａ，８０ｂの凹部８０ａ１，８０ｂ１側に溝を形成してその溝に装着するようにしてもよい。

以上のように構成されたタンク型真空遮断器における第１の接続導体７９ａ，７９ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂの接続状態について説明する。

第１の接続導体７９ａ，７９ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂとの接続は、第２の接続導体８０ａ，８０ｂの一方側に設けた凹部８０ａ１，８０ｂ１に、第１の接続導体７９ａ，７９ｂに形成した溝に装着された接触子８１ａ，８１ｂを嵌着させることにより、第１の接続導体７９ａ，７９ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂとが電気的に接続される。

このような構成にしているので、第２の接続導体８０ａ，８０ｂの凹部８０ａ１，８０ｂ１に第１の接続導体７９ａ，７９ｂを挿入する時に接触子８１ａ，８１ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂとがこすれて金属粉が発生した場合でも凹部８０ａ１，８０ｂ１が金属粉受けとなり、金属粉が絶縁物３１，２１に付着する事が無くなり、絶縁性能を高めることができ絶縁低下を防止することができる。

また、第１の接続導体７９ａ，７９ｂと第２の接続導体８０ａ，８０ｂの凹部８０ａ１，８０ｂ１底面との間には隙間を設けており、この隙間により、第１の接続導体７９ａ，７９ｂ、第２の接続導体８０ａ，８０ｂ、端子導体１２ａ，１２ｂなどの組立誤差を吸収するようにしており、組み立て性の改善も図ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図３および図４に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係わるタンク型真空遮断器を示す断面図である。図４はこの発明の実施の形態２に係わるタンク型真空遮断器を示す要部拡大図である。

この実施の形態２においては、端子導体１２ａ，１２ｂと内部導体７３，７４との間の接続導体の構成が相違するものであり、その他の構成は上述した実施の形態１の構成と同様であり、説明は省略する。

第１の接続導体８２ａ，８２ｂの一端が碍管２０の中心部内に引き出され他端が端子導体１２ａ，１２ｂに接続されている。第２の接続導体８３ａ，８３ｂの一方側８３ａ１，８３ｂ１が第１の接続導体８２ａ，８２ｂの一端と相対向し他方側８３ａ２，８３ｂ２が真空バルブ６２の端子部の間に介装されるように配置されている。すなわち、第２の接続導体８３ａの他方側８３ａ２は内部導体７３と接続されて固定側端子６３に接続され、真空バルブ６２の固定側通電軸６４に電気的に接続されている。同様に、第２の接続導体８３ｂの他方側８３ｂ２は内部導体７４と接続されて可動側端子６７に接続され、真空バルブ６２の可動側通電軸６６に電気的に接続されている。

なお、第２の接続導体８３ａ，８３ｂの周りを同軸に包囲するよう絶縁物３１，２１が設けられている。

第１の接続導体８２ａ，８２ｂと第３の接続導体８４ａ，８４ｂの凹部８４ａ１，８４ｂ１との間には接触子８５ａ，８５ｂが配設されて電気的に接続されている。図は一例として、接触子８５ａ，８５ｂは第１の接続導体８２ａ，８２ｂ側に溝を形成してその溝に装着された場合を示している。なお、接触子８５ａ，８５ｂは第３の接続導体８４ａ，８４ｂの凹部８４ａ１，８４ｂ１側に溝を形成してその溝に装着するようにしてもよい。

第３の接続導体８４ａ，８４ｂは第１の接続導体８２ａ，８２ｂと第２の接続導体８３ａ，８３ｂとの間に直列的に配置され、一方側に第１の接続導体８２ａ，８２ｂが嵌着される凹部８４ａ１，８４ｂ１を有し、他方側８４ａ２，８４ｂ２と第２の接続導体８３ａ，８３ｂの一方側８３ａ１，８３ｂ１が締結体８６ａ，８６ｂにより接続される。

以上のように構成されたタンク型真空遮断器における第１の接続導体８２ａ，８２ｂ、第２の接続導体８３ａ，８３ｂ、第３の接続導体８４ａ，８４ｂの接続状態について説明する。

まず、第１の接続導体８２ａ，８２ｂと第３の接続導体８４ａ，８４ｂとの接続は、第３の接続導体８４ａ，８４ｂの一方側に設けた凹部８４ａ１，８４ｂ１に、第１の接続導体８２ａ，８２ｂに形成した溝に装着された接触子８５ａ，８５ｂを嵌着させることにより、第１の接続導体８２ａ，８２ｂと第３の接続導体８４ａ，８４ｂとが電気的に接続される。

このような構成にしているので、第３の接続導体８４ａ，８４ｂの凹部８４ａ１，８４ｂ１に第１の接続導体８２ａ，８２ｂを挿入する時に接触子８５ａ，８５ｂと第３の接続導体８４ａ，８４ｂとがこすれて金属粉が発生した場合でも凹部８４ａ１，８４ｂ１が金属粉受けとなり、金属粉が絶縁物３１，２１に付着する事が無くなり、絶縁性能を高めることができ絶縁低下を防止することができる。

そして、第３の接続導体８４ａ，８４ｂと第２の接続導体８３ａ，８３ｂとの接続は次のように行われる。図は一例として、第３の接続導体８４ａ，８４ｂおよび第２の接続導体８３ａ，８３ｂはそれぞれ中実導体で構成され、第３の接続導体８４ａ，８４ｂの他方側８４ａ２，８４ｂ２と第２の接続導体８３ａ，８３ｂの一方側８３ａ１，８３ｂ１の中心部にそれぞれねじ部８３ａ３，８３ｂ３，８４ａ３，８４ｂ３が形成され、前記各ねじ部８３ａ３，８３ｂ３，８４ａ３，８４ｂ３に両ねじボルトからなる締結体８６ａ，８６ｂを螺着することにより、第３の接続導体８４ａ，８４ｂと第２の接続導体８３ａ，８３ｂとが電気的に接続される。

このように、第３の接続導体８４ａ，８４ｂと第２の接続導体８３ａ，８３ｂとの接続は両ねじボルトからなる締結体８６ａ，８６ｂを使用して接続するようにしたので、締付トルクの低減が可能となり組立作業が容易となる。なお、第３の接続導体８４ａ，８４ｂと第２の接続導体８３ａ，８３ｂとの締結トルクを簡易に得るために図は一例として、第３の接続導体８４ａ，８４ｂの凹部８４ａ１，８４ｂ１に締結トルク付与用のボルト８７ａ，８７ｂを締め込んでいる。

この発明は、簡単な構成により絶縁性能を高めることができるタンク型真空遮断器の実現に好適である。

Claims (3)

1. 電気装置が密封収容され該電気装置に設けられた端子部に対応する開口部が設けられた圧力タンクと、この圧力タンクに対して突出するように配設され、基部が上記開口部に対して固定され、先端部に端子導体が設けられた碍管と、一端が前記碍管の中心部内に引き出され他端が上記端子導体に接続された第１の接続導体と、一方側が上記第１の接続導体の一端と相対向し他方側が上記端子部の間に介装されるように配置された第２の接続導体と、前記第１の接続導体と前記第２の接続導体との間に直列的に配置され、一方側に前記第１の接続導体が嵌着される有底の凹部を有し、他方側と前記第２の接続導体の一方側が締結体により接続される第３の接続導体と、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体の凹部との間に配設された接触子とを備えたことを特徴とするタンク型真空遮断器。
2. 前記第３の接続導体の一方側に設けた凹部に前記第１の接続導体を嵌着し、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体の凹部との間に配設した接触子により、前記第１の接続導体と前記第３の接続導体とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のタンク型真空遮断器。
3. 前記第３の接続導体および前記第２の接続導体は中実導体で構成され、前記第３の接続導体の他方側と前記第２の接続導体の一方側の中心部にそれぞれねじ部が形成され、前記各ねじ部に両ねじボルトからなる締結体を螺着することにより、前記第３の接続導体と前記第２の接続導体とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタンク型真空遮断器。

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