JP5502027B2

JP5502027B2 - スイッチギヤ

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Publication number: JP5502027B2
Application number: JP2011134669A
Authority: JP
Inventors: 和弘佐藤; 隆佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: JP2013004324A

Description

本発明はスイッチギヤに係り、特に、接離自在な少なくとも一対の電極を有する真空バルブと、大気中に設けられ、直線状に移動して接地及び断路状態に切換え可能な接地断路部とが、固体絶縁物で一体に覆われているものに好適なスイッチギヤに関する。

従来のスイッチギヤの例として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１には、真空容器内に固定側電極と可動側電極が配置され、可動側電極と接続された可動側ホルダに接続されたベローズによって内部の真空を維持しながら可動側電極を軸方向に移動可能にして固定側電極との接離を行う真空バルブと、母線側に接続されたブッシング側固定電極、接地電位とされている接地側固定電極、これらの中間に位置し、フレキシブル導体を介して真空バルブ側の可動側ホルダと電気的に接続された中間固定電極を備え、これらの各固定電極に対して接地断路部可動電極が直線状に移動することで、接地及び断路状態に切換えることが可能となり、かつ、接地断路部可動電極のうち、前記各固定接点と接触する部位をばね接触子で構成する接地断路部とを備え、この真空バルブと接地断路部とが固体絶縁物で一体に覆われているスイッチギヤが記載されている。

特開２０１１−４１４０７公報

上述した特許文献１には、接地断路器を大型化することなく、各固定電極と接地断路部可動電極のばね接触子との接触部の接触抵抗を低く抑えることができるスイッチギヤの構成が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、接地及び断路に切換える動作（開閉操作）は、各固定電極と接地断路部可動電極のばね接触子との接触部の挿し抜き摺動動作の繰り返しにより行われているため、接地断路部可動電極のばね接触子と接触する各固定電極の表面に施されている銀めっきが摩耗剥離することが懸念される。また、摺動動作が伴うばね接触子と接触する固定電極の面には、接地断路部可動電極の操作力を低減するために、電気接点用グリースを塗布する必要がある。更に、挿し抜き摺動動作が繰り返されると、各固定電極と接地断路部可動電極のばね接触子にかじりが生じ、挿し抜きができなくなる可能性があり、例え挿し抜きできたとしても、かじりが生じることで接触抵抗が大きくなり、各固定電極と接地断路部可動電極のばね接触子との接触部が温度上昇してしまう恐れがある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、多頻度の開閉動作に対しても接地断路部可動電極、及び接地断路部可動電極のばね接触子と接触する各固定電極に施した銀めっきの摩耗剥離を発生させないことは勿論、安定した低接触抵抗が維持でき、接触部が温度上昇することのないスイッチギヤを提供するにある。

本発明のスイッチギヤは、上記目的を達成するために、気中に配置されると共に、直線状に移動して断路及び接地位置に切換え可能な接地断路部と、該接地断路部と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブとを備え、前記地断路部と真空バルブとが固体絶縁物で一体に覆われて形成され、前記接地断路部は、母線側に接続される接地断路部母線側固定電極と、接地電位とされている接地断路部接地側固定電極と、それらの中間に位置し、フレキシブル導体を介して真空バルブと電気的に接続される接地断路部中間固定電極と、これら各固定電極間を直線状に移動して電気的に接離する接地断路部可動電極とから成ると共に、前記接地断路部可動電極が接地断路部可動電極駆動手段に接続され、かつ、前記接地断路部可動電極駆動手段の動作により、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部母線側固定電極に移動することによって投入状態に、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部接地側固定電極に移動することによって接地状態に、それぞれ切換るスイッチギヤにおいて、前記接地断路部可動電極駆動手段は、一端が前記接地断路部可動電極に接続され、他端が双方向ワイプ機構を介して接地断路部用操作レバーに接続されて形成されると共に、前記接地断路部可動電極の軸方向両端面にリング状のばね接触子を設置し、前記接地断路部が投入状態又は接地状態のとき、前記ばね接触子を前記接地断路部可動電極駆動手段の前記双方向ワイプ機構にて接触荷重を加えて通電することを特徴とするか、
若しくは、前記接地断路部可動電極の軸方向両端部に、該接地断路部可動電極の外径より大きい円盤形状のばね接触子据付電極を設置すると共に、該円盤形状のばね接触子据付電極の表裏両面にリング状のばね接触子をそれぞれ設け、前記接地断路部が投入状態又は接地状態のとき、前記ばね接触子を前記接地断路部可動電極駆動手段にて接触荷重を加えて通電することを特徴とする。

本発明によれば、多頻度の開閉動作に対しても接地断路部可動電極、及び接地断路部可動電極のばね接触子と接触する各固定電極に施した銀めっきの摩耗剥離を発生させないことは勿論、安定した低接触抵抗が維持でき、接触部が温度上昇することのないスイッチギヤを得ることができる。

本発明のスイッチギヤの実施例１であり、投入状態を示す断面図である。本発明のスイッチギヤの実施例１であり、接地状態を示す断面図である。本発明のスイッチギヤの実施例２であり、投入状態を示す断面図である。本発明のスイッチギヤの実施例２であり、接地状態を示す断面図である。本発明のスイッチギヤの実施例３であり、接地断路部母線側固定電極付近を示す拡大断面図である。本発明のスイッチギヤの実施例４であり、接地断路部母線側固定電極付近を示す拡大断面図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のスイッチギヤを説明する。

図１及び図２は、本発明のスイッチギヤの実施例１を示すものであり、図１は投入状態を、図２は接地状態をそれぞれ示している。

図１及び図２におけるスイッチギヤの開閉器ユニットは、接地されている金属容器３１の内部に、エポキシ樹脂等の固体絶縁物３０により一体注型された真空バルブ１、接地断路部１０、母線側主回路導体４１からなる母線用ブッシング４０、負荷側主回路導体４３からなるケーブル用ブッシング４２を設けることで構成されている。

真空バルブ１は、固定側セラミックス絶縁筒２Ａ、可動側セラミックス絶縁筒２Ｂ、固定側端板３Ａ及び可動側端板３Ｂから構成される真空容器内に、固定側電極６Ａ、可動側電極６Ｂ、固定側電極６Ａと接続される固定側ホルダ７Ａ、可動側電極６Ｂと接続される可動側ホルダ７Ｂ及び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をアークから保護するためのアークシールド５が配置されており、固定側ホルダ７Ａは、負荷側主回路導体４３と接続されて負荷へ電力を供給できるようになっている。

また、可動側には、可動側ホルダ７Ｂの可動が可能なようにベローズ９が配置されている。真空バルブ１は、可動側端板３Ｂと可動側ホルダ７Ｂに接続された上記ベローズ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を軸方向に移動可能となっており、これにより可動側電極６Ｂと固定側電極６Ａの投入、遮断を切換えている。

また、ベローズ９と可動側電極６Ｂの接続部近傍には、開閉時のアーク等からベローズ９を保護するために、ベローズシールド８を設けており、併せてベローズ端部における電界の集中を緩和することもできる。固定側セラミックス絶縁筒２Ａの周囲には、固定側端板３Ａとの接続部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の周囲には、可動側端板３Ｂとの接続部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。

尚、可動側電極６Ｂは、図示しない操作機構と接続される操作ロッド２０に連結され、可動が可能となっている。

一方、接地断路部１０は、母線側主回路導体４１を介して母線側に接続される接地断路部母線側固定電極１１と、接地電位とされている接地断路部接地側固定電極１４と、それらの中間に位置し、フレキシブル導体２５を介して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１３と、これら各固定電極間を直線状に移動する接地断路部可動電極１２とを備えており、内部は気中絶縁となっている。また、接地断路部母線側固定電極１１、接地断路部接地側固定電極１４及び接地断路部中間固定電極１３は、直線状に配置されている。

また、接地断路部可動電極１２は、接地断路部可動電極駆動手段、即ち接地断路部操作用絶縁ロッド２１と双方向ワイプ機構２７及び接圧ばね２９を介して接地断路部用操作レバー２８に接続されており、操作器（図示せず）でこれらを操作することにより、各固定電極に対して接地断路部可動電極１２が接地断路部１０内を直線状に移動することで、閉、断路、接地の３位置に切換えることが可能となっている。

そして、実施例１では、接地断路部可動電極１２の両端面に設けたばね接触子据付溝１６Ａ、１６Ｂにはリング状のばね接触子１５Ａ、１５Ｂが、接地断路部中間固定電極１３の嵌合面に設けたばね接触子据付溝１６Ｃにはリング状のばね接触子１５Ｃがそれぞれ装着されている。

このような実施例１のスイッチギヤは、母線側主回路導体４１、真空バルブ１、負荷側主回路導体４３などを固体絶縁物３０で一体注型して構成され、接地断路部操作用絶縁ロッド２１と双方向ワイプ機構２７を介して接地断路部用操作レバー２８に接続され、この接地断路部用操作レバー２８の動作により、大気中で直線運動を行う接地断路部可動電極１２と組み合わせることによって、接地状態及び断路状態を切換える接地断路部１０を構成することができ、接地断路部可動電極１２が接地断路部母線側固定電極１１に移動することによって投入状態に、接地断路部可動電極１２が接地断路部接地側固定電極１４に移動することによって接地状態に、それぞれ切換えることができる。

即ち、図１に示す如く、接地断路部可動電極１２が接地断路部母線側固定電極１１側に移動することによって、接地断路部母線側固定電極１１−ばね接触子１５Ａ−接地断路部可動電極１２−ばね接触子１５Ｃ−接地断路部中間固定電極１３−フレキシブル導体２５の導通を確保して投入状態に、また、図２に示す如く、接地断路部可動電極１２が接地断路部接地側固定電極１４側に移動することによって、接地断路部接地側固定電極１４−ばね接触子１５Ｂ−接地断路部可動電極１２−ばね接触子１５Ｃ−接地断路部中間固定電極１３−フレキシブル導体２５の導通を確保して接地状態に、それぞれ切換えることができる。

通常、接地断路部可動電極１２の電接面（電気的に接触する面）には、接触抵抗を安定化するために銀めっきが施され、摺動動作が伴う接地断路部中間固定電極１３の嵌合面に装着したばね接触子１５Ｃと接触する導体面には、接地断路部可動電極１２の操作力を低減するために電気接点用グリースが塗布されているが、実施例１の構成とすることにより、接地断路部中間固定電極１３の嵌合面に装着したばね接触子１５Ｃは、挿し抜きをしない摺動のみの動作となるため、接地断路部可動電極１２の電接面に施された銀めっきに摩耗剥離は発生しない。また、接地断路部可動電極１２の両端面に装着されたばね接触子１５Ａ、１５Ｂは、挿し抜き摺動や摺動のみなどの動作はしないため、銀めっきの摩耗剥離は発生せず、電気接点用グリースも不要となる。更に、各固定電極と接地断路部可動電極１２とは、挿し抜き摺動動作が繰り返されることがなくなり、ばね接触子１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃにかじりを生じることがなく、接触抵抗が大きくなることもなくなる。従って、各固定電極と接地断路部可動電極のばね接触子との接触部の温度上昇を防止することができる。

上記状態で、接地断路部１０が投入状態のとき、双方向ワイプ機構２７により接地断路部母線側固定電極１１と接触するばね接触子１５Ａには、所定の接触荷重が常時加わる。接地断路部１０が接地状態のときも同様であり、接地断路部接地側固定電極１４と接触するばね接触子１５Ｂには、所定の接触荷重が常時加わる。

よって、多頻度の開閉動作に対しても、接地断路部可動電極１２とばね接触子１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとの接触抵抗は、安定した低接触抵抗を維持でき、大電流を安定に通電することができる。

図３及び図４は、本発明のスイッチギヤの実施例２を示すものであり、図３は投入状態を、図４は接地状態をそれぞれ示している。

図３及び図４に示す実施例２のスイッチギヤは、その構成が図１及び図２に示した実施例１と略同様であり、ここでは、実施例１と異なる構成についてのみ説明する。

該図に示す実施例２では、接地断路部可動電極１２の両端部に、接地断路部可動電極１２の外径より大きい円盤形状のばね接触子据付電極１７を設け、この円盤形状のばね接触子据付電極１７の径方向に突出している表裏両面に設けられたばね接触子据付溝１６Ｂ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆのそれぞれに、リング状のばね接触子１５Ｂ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆをそれぞれ装着したものである。

このような実施例２のスイッチギヤでは、図３に示す如く、接地断路部可動電極１２が接地断路部母線側固定電極側１１に移動することによって、接地断路部母線側固定電極１１−ばね接触子１５Ｄ−接地断路部可動電極１２−ばね接触子１５Ｆ−接地断路部中間固定電極１３−フレキシブル導体２５の導通を確保して投入状態に、また、図４に示す如く、接地断路部可動電極１２が接地断路部接地側固定電極１４側に移動することによって、接地断路部接地側固定電極１４−ばね接触子１５Ｂ−接地断路部可動電極１２−ばね接触子１５Ｅ−接地断路部中間固定電極１３−フレキシブル導体２５の導通を確保して接地状態に、それぞれ切換えることができる。

この実施例２の構成において、全てのばね接触子１５Ｂ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆは、挿し抜き摺動や摺動のみなどの動作はしないため、銀めっきの摩耗剥離は発生せず、電気接点用グリースも不要となる。

上記状態で、接地断路部１０が投入状態のとき、双方向ワイプ機構２７により接地断路部母線側固定電極１１と接触するばね接触子１５Ｄ、及び接地断路部中間固定電極１３と接触するばね接触子１５Ｆには、所定の接触荷重が常時加わる。接地断路部１０が接地状態のときも同様であり、接地断路部接地側固定電極１４と接触するばね接触子１５Ｂ、及び接地断路部中間固定電極１３と接触するばね接触子１５Ｅには、所定の接触荷重が常時加わる。

よって、多頻度の開閉動作に対しても、接地断路部可動電極１２とばね接触子１５Ｂ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆとの接触抵抗は安定した低接触抵抗を維持でき、また、電気接点用グリースを使用しないため低コストを実現でき、大電流を安定に通電することができる。

図５は、本発明のスイッチギヤの実施例３を示すものであり、接地断路部母線側固定電極１１付近の拡大図である。

該図に示すように、実施例３では、接地断路部母線側固定電極１１と接触する接地断路部可動電極１２の先端面に、その先端面を覆う絶縁物１８を設けたものである。

このような実施例３の構成によれば、上述した実施例１及び２と同様な効果が得られることは勿論、電流は接地断路部母線側固定電極１１−接地断路部可動電極１２の経路に分流することはなく、全てばね接触子１５Ａを介して流れることになるので、電極接点間に発生する電磁反発力が低減するため、電磁反発力に対抗する接触荷重を与える双方向ワイプ機構２７の接圧ばね２９の大型化を抑えることができ、双方向ワイプ機構２７の小形化が可能になり、コストを低減することができる。

図６は、本発明のスイッチギヤの実施例４を示すものであり、接地断路部母線側固定電極１１付近の拡大図である。

該図に示すように、実施例４では、ばね接触子１５Ａと接触しない接地断路部母線側固定電極１１の面を覆うように絶縁物１８を設けたものである。

このような実施例４の構成によれば、上述した実施例１及び２と同様な効果が得られることは勿論、電流は接地断路部母線側固定電極１１−接地断路部可動電極１２の経路に分流することはなく、全てばね接触子１５Ａを介して流れることになるので、電極接点間に発生する電磁反発力が低減するため、電磁反発力に対抗する接触荷重を与える双方向ワイプ機構２７の接圧ばね２９の大型化を抑えることができ、双方向ワイプ機構２の小形化が可能になり、コストを低減することができる。

１…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…接地断路部、１１…接地断路部母線側固定電極、１２…接地断路部可動電極、１３…接地断路部中間固定電極、１４…接地断路部接地側固定電極、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｆ…ばね接触子、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆ…ばね接触子据付溝、１７…ばね接触子据付電極、１８…絶縁物、２０…操作ロッド、２１…接地断路部操作用絶縁ロッド、２５…フレキシブル導体、２７…双方向ワイプ機構、２８…接地断路部操作用レバー、２９…接圧ばね、３０…固体絶縁物、３１…金属容器、４０…母線用ブッシング、４１…母線側主回路導体、４２…ケーブル用ブッシング、４３…負荷側主回路導体。

Claims

気中に配置されると共に、直線状に移動して断路及び接地位置に切換え可能な接地断路部と、該接地断路部と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブとを備え、前記接地断路部と真空バルブとが固体絶縁物で一体に覆われて形成され、
前記接地断路部は、母線側に接続される接地断路部母線側固定電極と、接地電位とされている接地断路部接地側固定電極と、それらの中間に位置し、フレキシブル導体を介して真空バルブと電気的に接続される接地断路部中間固定電極と、これら各固定電極間を直線状に移動して電気的に接離する接地断路部可動電極とから成ると共に、前記接地断路部可動電極が接地断路部可動電極駆動手段に接続され、かつ、前記接地断路部可動電極駆動手段の動作により、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部母線側固定電極に移動することによって投入状態に、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部接地側固定電極に移動することによって接地状態に、それぞれ切換るスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部可動電極駆動手段は、一端が前記接地断路部可動電極に接続され、他端が双方向ワイプ機構を介して接地断路部用操作レバーに接続されて形成されると共に、前記接地断路部可動電極の軸方向両端面にリング状のばね接触子を設置し、前記接地断路部が投入状態又は接地状態のとき、前記ばね接触子を前記接地断路部可動電極駆動手段の前記双方向ワイプ機構にて接触荷重を加えて通電することを特徴とするスイッチギヤ。
気中に配置されると共に、直線状に移動して断路及び接地位置に切換え可能な接地断路部と、該接地断路部と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブとを備え、前記接地断路部と真空バルブとが固体絶縁物で一体に覆われて形成され、
前記接地断路部は、母線側に接続される接地断路部母線側固定電極と、接地電位とされている接地断路部接地側固定電極と、それらの中間に位置し、フレキシブル導体を介して真空バルブと電気的に接続される接地断路部中間固定電極と、これら各固定電極間を直線状に移動して電気的に接離する接地断路部可動電極とから成ると共に、前記接地断路部可動電極が接地断路部可動電極駆動手段に接続され、かつ、前記接地断路部可動電極駆動手段の動作により、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部母線側固定電極に移動することによって投入状態に、前記接地断路部可動電極が前記接地断路部接地側固定電極に移動することによって接地状態に、それぞれ切換るスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部可動電極の軸方向両端部に、該接地断路部可動電極の外径より大きい円盤形状のばね接触子据付電極を設置すると共に、該円盤形状のばね接触子据付電極の表裏両面にリング状のばね接触子をそれぞれ設け、前記接地断路部が投入状態、又は接地状態のとき、前記ばね接触子を前記接地断路部可動電極駆動手段にて接触荷重を加えて通電することを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１又は２に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部可動電極の前記リング状のばね接触子が設置される箇所に接触子据付溝を設け、該接触子据付溝に前記リング状のばね接触子を設置したことを特徴とするスイッチギヤ。
請求項２に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部可動電極駆動手段は、一端が前記接地断路部可動電極に接続され、他端が双方向ワイプ機構を介して接地断路部用操作レバーに接続されて形成されると共に、前記ばね接触子に接触荷重を加えて通電するのは、前記双方向ワイプ機構であることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至４のいずれかに記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部母線側固定電極と接触する前記接地断路部可動電極の先端面は、絶縁されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至４のいずれかに記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部母線側固定電極のばね接触子と接触しない面は、絶縁されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至６のいずれかに記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地断路部可動電極と前記各固定電極のばね接触子と接触する面には、銀めっきが施されていることを特徴とするスイッチギヤ。