JP5507010B2 - タンク型真空遮断器 - Google Patents

Description

この発明は、電力の送電及び受配電設備の保護用として用いられ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の構造を図５に示す。電気的に接地されて絶縁性ガスが封入された圧力タンク１の内部には、真空バルブ７が圧力タンク１の壁面とは電気的に絶縁された状態で水平に支持されている。真空バルブ７の可動電極１０は、遮断器の操作機構１１と電気的に絶縁するための絶縁ロッド１２に接続され、圧力タンク１の気密を保持した上で圧力タンク１の外側から操作機構１１による遮断器の開閉操作を可能とする可撓性のベローズ１３を介して圧力タンク１の開口部３を塞ぐフランジ４を貫通し、操作機構１１と連結されている。

一方、真空バルブ７の固定電極９が向く側の圧力タンク１の一端には、真空バルブ７を交換する際に、圧力タンク１内へ真空バルブ７を挿抜するため別に作業用開口部３２が設けられており、この作業用開口部３２から操作機構１１までは水平方向に直線上に配置されている。なお、作業用開口部３２は通常、蓋板３３で密封されている。

又、圧力タンク１には、他に上方へ一対の開口部１７ａ、１７ｂが設けられている。真空バルブ７は端子１４ａ、１４ｂ、圧力タンク１との電気的な絶縁と圧力タンク１の気密を保持した上で開口部１７ａ、１７ｂを貫通する区画スペーサ１８ａ、１８ｂ、変流器２３ａ、２３ｂ及びブッシング２０ａ、２０ｂの内部を通る導体２１ａ、２１ｂを経由してブッシング端子２２ａ、２２ｂまで電気的に接続されている。
他には、区画スペーサを介さず、ブッシング端子までを圧力タンクと一括した気密区画とするタンク型真空遮断器もある（例えば特許文献２参照）。

特開２０１０−１７８５２６号公報 特開２００７−３０６７０１号公報

上述のようなタンク型真空遮断器において、真空バルブ７は、操作機構１１など遮断器の他の部分よりも早く電気的、機械的に寿命を迎え、又、系統事故による短絡電流のような大電流の遮断を行えば真空バルブ７の寿命は更に短くなる。
従って、遮断器の運用期間中に真空バルブ７を交換しなければならず、その作業に伴う停電時間は極力短く抑える必要があることから、真空バルブ７の交換作業性を考慮しなければならない。又、遮断器を送電及び受配電設備内に据え付けたまま真空バルブ７の交換作業を実施するに当たって、遮断器の据付時には周囲に予め交換作業に必要なスペースを考慮しておく必要もある。

真空バルブ７を交換するには、圧力タンク１内で真空バルブ７と絶縁ロッド１２や端子１４ａ、１４ｂとの分解、組立を行わなければならない。上述のようなタンク型真空遮断器の構造では、真空バルブ７の固定電極９と端子１４ａの接続部については、作業用開口部３２から作業を行うことはできるが、真空バルブ７の可動電極１０と絶縁ロッド１２や端子１４ｂの接続部については、操作機構１１やブッシング２０ｂ、区画スペーサ１８ｂなどを取り外して開口部３や１７ｂを開くか、真空バルブ７の可動電極１０に近い位置の圧力タンク１壁面に別途作業用の開口部を設けなければならないため作業性が悪化し、且つ作業に必要な開口部が２ヶ所必要となるので作業時間が長くなるという問題がある。
又、真空バルブ７の交換時には作業用開口部３２より真空バルブ７を長手方向に挿抜することから作業スペースも広く取る必要がある。

この発明に係るタンク型真空遮断器は、電気的に接地されて絶縁性ガスが封入された圧力タンク、この圧力タンク内に設けた支持体に、連結部によって機械的に着脱自在に支持された絶縁フレーム、この絶縁フレームによって支持され固定電極と可動電極を有する真空バルブ、上記固定電極側に設けられると共に接続部によって一方のブッシング端子側内部導体と電気的に接離自在に接続された固定電極側端子、上記可動電極側に設けられると共に接続部によって他方のブッシング端子側内部導体と電気的に接離自在に接続された可動電極側端子、及び内端部を、連結部によって上記可動電極に機械的に着脱自在に連結すると共に、外端部を、上記固定電極及び可動電極の両接点を開閉操作する上記圧力タンク外の開閉操作機構に連結した絶縁ロッドを備え、上記真空バルブ、上記固定電極側端子、上記可動電極側端子、及び上記絶縁フレームによってユニット機構を構成すると共に、上記各接続部及び上記各連結部を切り離すことによって上記ユニット機構を、上記圧力タンク内において取り外し、取り付け自在にしたものである。

この発明のタンク型真空遮断器によれば、真空バルブ、固定電極側端子、可動電極側端子、及び絶縁フレームなどをユニット機構としたので、真空バルブの修理、交換時に、圧力タンク内において各接続部及び各連結部を切り離すことによって圧力タンク内からユニット機構ごと引き出すことが可能となる。これによって、圧力タンク内での作業を減らして真空バルブ交換を容易にし、真空バルブ交換後の開口部の密封作業箇所も削減されるので全体の作業時間を短縮できる。又、開口部の密封作業箇所の削減は、圧力タンクの気密信頼性向上にも繋がる。さらに、ユニット機構は真空バルブの半径方向に挿抜可能なことから作業スペースも縮小することができる。

この発明の実施の形態１におけるタンク型真空遮断器を正面から見た断面図である。 図１Ａの要部を拡大して示した一部断面図である。 図１Ａに示すタンク型真空遮断器を３相並設した状態を示す側面図である。 この発明の実施の形態２におけるタンク型真空遮断器を正面から見た断面図である。 この発明の実施の形態３におけるタンク型真空遮断器を正面から見た断面図である。 従来のタンク型真空遮断器を正面から見た断面図である。

この発明に係るタンク型真空遮断器は、遮断器を据え付けたままの状態で，圧力タンク内に配置された真空バルブを短時間、且つ小さな作業スペースで交換可能としたものである。
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１Ａは、この発明の実施の形態１におけるタンク型真空遮断器を正面から示す断面図、図１Ｂは、図１Ａの要部拡大断面図、図２は、図１Ａに示したタンク型真空遮断器を３相並設した状態を示す側面図である。

図１Ａ、図１Ｂにおいて、この発明の実施の形態１による遮断器には、電気的に接地されて絶縁性ガスが封入された圧力タンク１が、架台２の上に胴部を縦向きにして設置されている。圧力タンク１の底面には、開口部３が設けてあり、開口部３を塞ぐフランジ４には、圧力タンク１の内側に向かって支柱５が取り付けられ、絶縁材料であるエポキシなどを使用した絶縁フレーム６を介して真空バルブ７が縦向きに支持されている。
真空バルブ７は、内部に一対の接点８を有し、上側の接点から上方へ伸びる固定電極９、同じく下側の接点８から下方へ伸びる可動電極１０を持つ。
一方、フランジ４の外側には、真空バルブ７の可動電極１０を上下させて両接点８を接離開閉するための操作機構１１があり、可動電極１０と操作機構１１とは連結されている。但し、可動電極１０と操作機構１１の間には、両者を電気的に絶縁するための絶縁ロッド１２を介しており、又、フランジ４を貫通する部分には、圧力タンク１内の絶縁性ガスを漏洩させないため、可撓性のベローズ１３を使用して気密を保持している。

真空バルブ７の固定電極９、可動電極１０には、それぞれ端子１４ａ、１４ｂが接続されており、端子１４ａ、１４ｂからは、更にタンク内部導体１５ａ、１５ｂを通じて遮断器の通電経路が圧力タンク１の上方へと伸びている。
圧力タンク１の上部には、一対の枝管１６ａ、１６ｂが溶接されており、それぞれの枝管の先にも又開口部１７ａ、１７ｂが設けられているが、区画スペーサ１８ａ、１８ｂによって塞がれており、圧力タンク１の気密は保持されている。
又、区画スペーサ１８ａ、１８ｂは、絶縁物でできているが、区画スペーサには区画スペーサ内部導体１９ａ、１９ｂが貫通しており、上述のタンク内部導体１５ａ、１５ｂと電気的に接続されている。更に、区画スペーサ１８ａ、１８ｂの上側には、ブッシング２０ａ、２０ｂが取り付けられ、絶縁性ガスが封入されたブッシング２０ａ、２０ｂの内部には、ブッシング内部導体２１ａ、２１ｂが通っており、区画スペーサ内部導体１９ａ、１９ｂからブッシング２０ａ、２０ｂの先端部に設けたブッシング端子２２ａ、２２ｂまでを電気的に接続する。なお、枝管１６ａ、１６ｂの外周には、通電経路を流れる電流値を測定する変流器２３ａ、２３ｂが取り付けられている。

ここで、真空バルブ７と、固定電極９に接続された端子１４ａと、可動電極１０に接続された端子１４ｂは、全て絶縁フレーム６に固定されている。
図１Ｂに示すように、可動電極１０と絶縁ロッド１２の接続には、ねじ或いは連結ピン３４による連結具を用い、又、端子１４ａ、１４ｂとタンク内部導体１５ａ、１５ｂの接続には、締結ボルト３５ａ、３５ｂによるボルト締結或いは摺動型の接触子を適用することで、圧力タンク１内に設置したままの状態で容易に接続を解くことができると共に電気的にも接離自在になされている。
更に、それら接続を解いた状態で、絶縁フレーム６を支柱５に固定している締結ボルト３７を外せば、真空バルブ７、端子１４ａ、１４ｂ、絶縁フレーム６、及び絶縁ロッド１２を一つのユニット機構として取り外すことが可能となる。

圧力タンク１の胴部側面には、ユニット機構の外形よりも大きいか，それに近いサイズの大型の作業用開口部２４を備えており、通常、この開口部は蓋板２５により密閉されている。
蓋板２５は、圧力タンク１内に封入された絶縁性ガスの圧力を受けるが、外側に向かって湾曲させることで応力を緩和させ、大型の開口部であるにも関わらず薄い板材を使用することが可能である。
この蓋板２５を取り外せば、図２に示す通り作業用開口部２４より上述の接続部全てを見渡せ、圧力タンク１の外側よりユニット機構の取り外し作業を行うことができる。更に作業用開口部２４は、ユニット機構の外形より大きいか、それに近いサイズであり、その位置もユニット機構とほぼ同じ高さにあることから、取り外したユニット機構を水平方向に圧力タンク１の外側へ引き出すことが可能である。

なお、図２に示したタンク型真空遮断器は、三相分の圧力タンク内部にそれぞれユニット機構を設けてそれぞれの圧力タンク内でユニット機構の取り外し、取り付けが可能であり、前記作業用開口部２４から前記圧力タンク１へ挿抜可能としたものである。

このように構成されたタンク型真空遮断器は、送電及び受配電設備内に据え付けたまま真空バルブ７の交換を実施するに当たって、大型の作業用開口部２４を設けることで作業性の悪い圧力タンク１内でも分解作業を効率的に行うことができ、作業用開口部２４がユニット機構の取り出し口も兼ねるため長い作業時間を要する開口部の開放、密封作業を削減し、その結果、作業に伴う送電及び受配電設備の停電時間を大幅に短縮することができる。
又、上記ユニット機構を引き出す方向が真空バルブ７の半径方向であることから、作業用開口部２４周辺に確保すべき作業スペースも小さくすることが可能である。更に、作業に必要な開口部が１ヶ所であることは、作業後に再密封される圧力タンク１の気密信頼性向上も期待できる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２におけるタンク型真空遮断器を正面から示す断面図である。
図３において、この発明の実施の形態２による遮断器は、上述の実施の形態１におけるタンク型真空遮断器とほぼ同じ構成である。但し、ユニット機構は、注型又は成型により一体化されている。すなわち、例えば真空バルブ７と、その固定電極９、可動電極１０にそれぞれ接続された端子１４ａ、１４ｂは、絶縁フレームに代わり全て絶縁物２７中に注型して一体化された状態で固定されている。
真空バルブ７の交換を実施する際は、圧力タンク１の胴部側面に設けられた上記注型物２７の外形よりも大型、あるいは近いサイズの作業用開口部２４より、実施の形態１の場合と同様に注型物２７と支柱５や絶縁ロッド１２、タンク内部導体１５ａ、１５ｂとの連結、接続部を分解することができる。
又、作業用開口部２４が注型物２７とほぼ同じ高さにあることから、取り外した注型物２７は作業用開口部２４から水平方向に圧力タンク１の外側へ引き出すことが可能である。

このように構成されたタンク型真空遮断器は、予め交換用の真空バルブを注型しておくことで、送電及び受配電設備内での作業量を最低限にすることができ、停電時間の一層の短縮が期待できる。

なお、この発明の実施の形態２による遮断器も、上述の図２に示したタンク型真空遮断器と同様に、三相分の圧力タンク内部にそれぞれ注型物２７のユニット機構を設けてそれぞれの圧力タンク１内でユニット機構の取り外し、取り付けが可能であり、前記作業用開口部２４から前記圧力タンク１へ挿抜可能としたものである。

実施の形態２による遮断器によれば、圧力タンク側面には、真空バルブ７、端子１４ａ、１４ｂを絶縁物で注型することで一体化したので、真空バルブの修理、交換時には、真空バルブの可動電極１０と操作機構１１の連結部、真空バルブの固定電極側、可動電極側それぞれの端子１４ａ、１４ｂと導体１５ａ、１５ｂの接続部、圧力タンク１と注型物２７の締結部を分解し、圧力タンク内から注型物２７ごと引き出して交換することが可能となる。このため交換作業を極小化でき、注型物交換後の開口部の密封作業箇所も削減されることで、全体の作業時間も短縮できる。又、開口部の密封作業箇所の削減は、圧力タンクの気密信頼性向上にも繋がる。更に、注型物は、真空バルブの半径方向に挿抜することから作業スペースも縮小することができる。

実施の形態３．
図４は、この発明を実施するための他の形態におけるタンク型真空遮断器を正面から示す断面図である。
図４において、この発明の実施の形態３による遮断器は、図５に示す従来のタンク型真空遮断器のように圧力タンク１が架台２の上に胴部を水平状態にして設置されている。
圧力タンク１の長手方向一端に設けられた開口部３は、フランジ４で塞がれ、このフランジ４には、圧力タンク１の内側に向かって支柱５が取り付けられ、絶縁フレーム６を介して真空バルブ７とその固定電極９、可動電極１０に接続された端子１４ａ、１４ｂが水平に支持されている。

実施の形態１と同様、圧力タンク１の胴部側面又は底面には、ユニット機構の外形よりも大型、あるいは近いサイズの作業用開口部２８、２９が設けられており、絶縁フレーム６と真空バルブ７、端子１４ａ、１４ｂは、この作業用開口部２８、又は２９から、一つのユニットとして取り外すことが可能となっており、したがって、このユニット機構は水平方向あるいは下方向に圧力タンク１の外側へ引き出すことが可能である。
又、上記ユニット機構は、実施の形態２と同様、真空バルブ７と端子１４ａ、１４ｂを絶縁物中に注型又は成型して一体化した注型物（成型物）に置き換えた形態とすることも考えられる。

１ 圧力タンク ２ 架台
３ 開口部 ４ フランジ
５ 支柱 ６ 絶縁フレーム
７ 真空バルブ ８ 接点
９ 固定電極 １０ 可動電極
１１ 操作機構 １２ 絶縁ロッド
１３ ベローズ
１４ａ、１４ｂ 端子
１５ａ、１５ｂ タンク内部導体
１８ａ、１８ｂ 区画スペーサ
１９ａ、１９ｂ 区画スペーサ内部導体
２０ａ、２０ｂ ブッシング
２１ａ、２１ｂ ブッシング内部導体
２２ａ、２２ｂ ブッシング端子
２３ａ、２３ｂ 変流器
２４ 作業用開口部
２５ 蓋板
２６ 制御箱
２７ 注型物
２８、２９ 作業用開口部
３０、３１ 作業用開口部
３４ 連結ピン
３５ａ，３５ｂ 締結ボルト
３６ 接触子
３７ 締結ボルト。

Claims (5)

1. 電気的に接地されて絶縁性ガスが封入された圧力タンク、この圧力タンク内に設けた支持体に、連結部によって機械的に着脱自在に支持された絶縁フレーム、この絶縁フレームによって支持され固定電極と可動電極を有する真空バルブ、上記固定電極側に設けられると共に接続部によって一方のブッシング端子側内部導体と電気的に接離自在に接続された固定電極側端子、上記可動電極側に設けられると共に接続部によって他方のブッシング端子側内部導体と電気的に接離自在に接続された可動電極側端子、及び内端部を、連結部によって上記可動電極に機械的に着脱自在に連結すると共に、外端部を、上記固定電極及び可動電極の両接点を開閉操作する上記圧力タンク外の開閉操作機構に連結した絶縁ロッドを備え、上記真空バルブ、上記固定電極側端子、上記可動電極側端子、及び上記絶縁フレームによってユニット機構を構成すると共に、上記各接続部及び上記各連結部を切り離すことによって上記ユニット機構を、上記圧力タンク内において取り外し、取り付け自在にしたことを特徴とするタンク型真空遮断器。
2. 上記真空バルブと、上記固定電極側端子と、上記可動電極側端子は、上記絶縁フレームに固定されていることを特徴とする請求項１記載のタンク型真空遮断器。
3. 上記ユニット機構は、上記圧力タンクの側壁に設けた作業用開口部から上記圧力タンク外に出し入れ自在としたことを特徴とする請求項１記載のタンク型真空遮断器。
4. 上記ユニット機構は、注型又は成型により一体化したことを特徴とする請求項２記載のタンク型真空遮断器。
5. 上記ユニット機構は、上記圧力タンク内において水平又は垂直状態で据え付けられたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のタンク型真空遮断器。

Images