JP5512474B2

JP5512474B2 - 開閉装置

Info

Publication number: JP5512474B2
Application number: JP2010211411A
Authority: JP
Inventors: 哲塩入; 純一佐藤; 直紀浅利; 信孝久保田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: JP2012069300A

Description

本発明の実施形態は、電力系統の主回路を開閉する断路器、区分開閉器のような開閉装置に関する。

従来、断路器は、電力系統の主回路を確実に開路する責務から優れた耐電圧特性を必要とし、六弗化硫黄ガスのような絶縁耐力の優れた絶縁ガスを封入したガス絶縁方式や真空絶縁を利用した真空絶縁方式を用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、断路器を主回路母線の切換えに適用しようとすると、充電電流やループ電流など定格電流に相当する電流を遮断する遮断特性を要求される。このため、電流の方向を制御して遮断時に発生するアークを駆動させ、遮断特性を向上させるものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−１７９２９０号公報特開２００８−８４７１７号公報

上記の従来の断路器においては、次のような問題がある。
絶縁ガスに六弗化硫黄ガスを用いたものでは、このガスが持つ優れた消弧性能からループ電流を遮断するような遮断特性を持たせることができる。しかしながら、環境に配慮すると地球温暖化係数の大きいので、このガスに換わって、自然界に存在する乾燥空気や窒素ガスなどの絶縁ガスを用いることが望ましいが、このようなガスでは消弧性能が大きく低下する。

一方、遮断特性の向上を図るには、開極速度を速くすることが挙げられるが、例えば電磁反発機構のような高速で動作する操作機構を用いなくてはならず、操作機構が大型化し、複雑なものとなる。なお、真空絶縁方式では、環境に配慮したものとなり、真空の持つ優れた消弧性能から六弗化硫黄ガス並みの遮断特性の向上が図れるが、真空度の管理が必要となり、装置が複雑なものとなる。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、環境に配慮した絶縁ガスを用い、開極速度を増すことなく、遮断特性を向上し得る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、実施形態の開閉装置、環境適合形絶縁ガスが封入された筒状の絶縁容器と、前記絶縁容器の一方端開口部に固定された上部導体と、前記上部導体に固定された固定側通電軸と、前記絶縁容器内の前記固定側通電軸端に設けられた接触子と、前記接触子と接離する可動側通電軸と、前記可動側通電軸が移動自在に貫通するとともに、前記絶縁容器の他方端開口部に固定された下部導体と、前記可動側通電軸に前記絶縁容器外で連結された操作機構とを備え、前記固定側通電軸側面と前記可動側通電軸側面とに環状の永久磁石を固定したことを特徴とする。

本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す断面図。本発明の実施例２に係る開閉装置の電極構成を示す断面図。本発明の実施例３に係る開閉装置の電極構成を示す断面図。

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に係る開閉装置を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る開閉装置の構成を示す断面図である。

図１に示すように、開閉装置における断路器は、主回路を開閉する開閉部１ａと、開閉部１ａを開閉操作する操作部１ｂとに分かれて構成されている。

開閉部１ａには、例えばエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた筒状の第１の絶縁容器２が設けられている。第１の絶縁容器２の両端開口部には、一方の電路となる上部導体３と他方の電路となる下部導体４が封着されている。上部導体３には、略中央部に固定側通電軸５が固定され、第１の絶縁容器２内の端部に接触子６が設けられている。接触子６は、ばね性を有するりん青銅のような金属材料からなり複数本の接触子片が環状に形成されたものである。また、接触子６内の固定側通電軸５端は凹部に形成され、円柱状の固定側永久磁石７が接着剤で固定され埋め込まれている。

下部導体４には、略中央部を可動側通電軸８が移動自在に貫通している。可動側通電軸８端は凹部に形成され、円柱状の可動側永久磁石９が接着剤で固定され埋め込まれている。外周部には、可動側電極１０が設けられ、閉路時に図示一点鎖線で示すように接触子６と接触するようになっている。なお、可動側電極１０は、可動側通電軸８と同様材質で一体化されていてもよい。

可動側永久磁石９と固定側永久磁石７は、軸方向が対向し、対向面が同極性に磁化されている。可動側通電軸８が貫通する下部導体４には、摺動接触子１１とＯリング１２が設けられ、更に可動側通電軸８を軸方向に移動させるガイド１３が設けられている。

第１の絶縁容器２の絶縁層内には、接触子６を包囲するように、上部導体３と同電位の筒状の上部シールド１４が埋め込まれている。また、上部シールド１４と離間し、可動側電極１０を包囲するように、下部導体４と同電位の筒状の下部シールド１５が埋め込まれている。第１の絶縁容器２の内面には、これよりも比誘電率の大きい高誘電率層１６が設けられ、第１の絶縁容器２内の電界緩和が図られている。第１の絶縁容器２内には、乾燥空気、窒素ガス、炭酸ガスなど自然界に存在する絶縁ガス１７が少なくとも正圧力で封入されている。

操作部１ｂには、筒状の第２の絶縁容器１８が設けられ、一方端が下部導体４に固定されている。他方端は、例えば電磁アクチュエータを用いた操作機構１９に固定されている。操作機構１９と可動側通電軸８間は、軸方向に配置された絶縁操作ロッド２０で連結されている。

これにより、固定側永久磁石７と可動側永久磁石９で磁束が形成され、この磁界によってアークが拡散され、消弧性能の低い絶縁ガス１７においても、ループ電流を遮断できるように遮断特性を向上させることができる。アークは接触子６と可動側電極１０間で発生し、永久磁石７、９に、直接、点弧し難いものであるが、それぞれの表面に金属板や絶縁膜を設ければ、アークの点弧を防止することができる。なお、永久磁石７、９を固定側と可動側にそれぞれ設けて説明したが、少なくとも一方に設けることによりアークを拡散させることができる。

開極速度は、速い方がよいものの、一般的な電磁アクチュエータで得ることのできる１ｍ／秒程度の速度でよく、また、開極距離は、絶縁ガス１７の絶縁耐力に相応する所定の距離とする。

なお、第１の絶縁容器２には、上部シールド１４と下部シールド１５に加え、高誘電率層１６を設けているので、接触子６や可動側電極１０などの電界緩和を図ることができ、優れた耐電圧特性を有するものとなる。

ここで、乾燥空気、窒素ガス、炭酸ガスなど自然界に存在する絶縁ガス１７を環境適合形絶縁ガスと定義する。この中で乾燥空気は、除湿、吸塵などで製造することができるので、取扱い上、好ましい。

上記実施例１の開閉装置によれば、固定側通電軸５と可動側通電軸８の対向する端部に固定側永久磁石７と可動側永久磁石９を設けているので、開極時に発生するアークが拡散され、開極速度を増すことなく、遮断特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る開閉装置を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る開閉装置の電極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、永久磁石の形状である。図２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。

図２に示すように、固定側通電軸５端には、環状の固定側永久磁石２１が接着剤で固定されている。可動側通電軸８端にも、環状の可動側永久磁石２２が凹部に埋め込まれ接着剤で固定されている。なお、固定側永久磁石２１も、固定側通電軸５端に埋め込んでもよい。

上記実施例２の開閉装置によれば、実施例１による効果のほかに、永久磁石２１、２２が環状のため、磁束が半径方向に広がり易くなり、アークを拡散させることができる。

次に、本発明の実施例３に係る開閉装置を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る開閉装置の電極構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、永久磁石の取付位置である。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。

図３に示すように、固定側通電軸５の側面には、二分割された環状の固定側永久磁石２３が凹部に埋め込まれ接着剤で固定されている。可動側通電軸８の側面にも、二分割された環状の固定側永久磁石２４が凹部に埋め込まれ接着剤で固定されている。なお、固定側永久磁石２３と可動側永久磁石２４は、互いが近接する方がよい。

上記実施例３の開閉装置によれば、実施例１による効果のほかに、永久磁石２３、２４の外径が大きくなるので、磁束がより半径方向に広がり易くなり、アークを拡散させることができる。

以上述べたような実施形態は、固定側通電軸と可動側通電軸の少なくともいずれか一方に永久磁石を設けているので、開極時に発生するアークを拡散させることができ、開極速度を増すことなく、遮断特性を向上させることができる。

以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な装置は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた装置の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。

１ａ開閉部
１ｂ操作部
２第１の絶縁容器
３上部導体
４下部導体
５固定側通電軸
６接触子
７、２１、２３固定側永久磁石
８可動側通電軸
９、２２、２４可動側永久磁石
１０可動側電極
１１摺動接触子
１２Ｏリング
１３ガイド
１４上部シールド
１５下部シールド
１６高誘電率層
１７絶縁ガス
１８第２の絶縁容器
１９操作機構
２０絶縁操作ロッド

Claims

環境適合形絶縁ガスが封入された筒状の絶縁容器と、
前記絶縁容器の一方端開口部に固定された上部導体と、
前記上部導体に固定された固定側通電軸と、
前記絶縁容器内の前記固定側通電軸端に設けられた接触子と、
前記接触子と接離する可動側通電軸と、
前記可動側通電軸が移動自在に貫通するとともに、前記絶縁容器の他方端開口部に固定された下部導体と、
前記可動側通電軸に前記絶縁容器外で連結された操作機構とを備え、
前記固定側通電軸側面と前記可動側通電軸側面とに環状の永久磁石を固定したことを特徴とする開閉装置。