JP5545323B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力用開閉装置に係るもので、特に絶縁媒体として絶縁ガスを使用した開閉装置に関するものである。

従来の開閉装置においては、遮断器は絶縁ガスを封入した密閉タンク内に固定した構成にしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５３９５３号公報（第４−５頁、図１）

従来の開閉装置は、絶縁ガスを封入した密閉タンク内に可動部を有する遮断器・断路器及び接地開閉器などの収納主回路機器を設置していた。この場合、密閉タンク内に設置された機器が故障した場合には、密閉タンク内の絶縁ガスを回収した後に密閉タンクを開放して内部の機器を修理し、その後、密閉タンク内に再び絶縁ガスを封入して運転を再開するというように、一度収納機器が故障した場合は絶縁ガスの回収・再充填に多くの工数を要するという問題があった。
また、修理に要する工数を削減するには収納主回路機器の故障頻度を下げる方法もあるが、収納主回路機器の故障頻度を下げるには、部品の材料品質・加工精度の向上が必要であるため、製造コストが増加するという問題があった。
さらに、密閉タンク内に主回路機器一式を内蔵するため密閉タンクの大きさが大きくなり、装置が大型化するという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、開閉装置の構成を簡単化して、故障が生じにくく故障が生じても容易に修理することができる開閉装置を得るものである。

また、第２の発明の目的は、安全性を向上させた開閉装置を得るものである。

この発明に係る開閉装置においては、絶縁ガスを封入した密閉タンクの各壁面に、ケーブルあるいは開閉器にそれぞれ接続するブッシングを気密状態で貫通して装着し、前記母線・ケーブル及び開閉器にそれぞれ接続するブッシングの間を電気的に接続するとともに、密閉タンクの外側に配置した開閉器を前記ブッシングに対して前記密閉タンクの外側から接離できるように移動可能として、前記開閉器を前記ブッシングから解離した時に開閉装置の主回路を断路するようにしたものである。

この発明は、開閉器を密閉タンクの外において移動可能に、かつ密閉タンク内の主回路と接離可能に配置することで、開閉装置の主回路を断路する断路機能を持たせたので断路器を省略することができる。
また、開閉器を密閉タンクの外側で移動可能に配置することで、可動部の多い開閉器に故障が生じた場合でも、密閉タンク内の絶縁ガスの回収・再充填の作業が不要となり、また開閉器を開閉装置外に引き出して修理をすることができるため、修理の容易な開閉装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明を実施するための実施の形態１における開閉装置を示すものであり、図１は分岐用主回路の断路状態、図２は分岐用主回路の接続状態を示すものである。なお、図１の開閉装置は１分岐回路の側断面図を示し、この開閉装置が図１の紙面方向に複数個並置されて一組の開閉装置を構成している。
図１において、絶縁ガスを封入した密閉タンク１の上部壁１ａ（第１壁面）を気密に貫通して母線接続用ブッシング２を装着している。水平母線３は、水平方向（紙面に対して垂直方向）に延在する絶縁母線３ａ（母線導体の外周を絶縁物で覆った母線）と分岐回路毎の分岐箇所に設けられたコネクタ部３ｂとからなり、コネクタ部３ｂを水平母線接続用ブッシング２に接続して、各分岐用主回路を電気的に接続する。
密閉タンク１の後部壁１ｂ（第２壁面）を気密に貫通してケーブル接続用ブッシング４を装着し、ケーブル（図示せず）の端部に装着されたケーブルヘッド５を接続している。また、ケーブルヘッド５と後部壁１ｂの間において、ケーブル接続用ブッシング４の外周に環状の変流器６を装着している。

密閉タンク１の前部壁１ｃ（第３壁面）を気密に貫通して開閉器接続用ブッシング４を装着し、開閉器接続用ブッシング７の先端部には接続部８を設けている。
図１において上下各一組の開閉器接続用ブッシング７は、説明の都合上、上側を第１の開閉器接続用ブッシング７ａ、下側を第２の開閉器接続用ブッシング７ｂとする。
なお、上記ブッシング２、４、７は、貫通導体の周囲をエポキシなどの絶縁物でモールドし、壁１ａ、１ｂ、１ｃの貫通部に装着可能なフランジ部（図示せず）を備えている。
密閉タンク１内において、母線接続用ブッシング２端部と上側の開閉器接続用ブッシング４の端部間を第１の接続導体９で電気的に接続し、またケーブル接続用ブッシング４の端部と下側の開閉器接続用ブッシング４の端部間を第２の接続導体１０で電気的に接続している。なお、図１において、上下２段に装着された開閉器接続用ブッシング４は、分岐用主回路全体からみれば第１の接続導体９と第２の接続導体１０からなる接続導体を２分割の状態にしている。
なお、密閉タンク１および密閉タンク１内において分岐用主回路を構成する、母線接続用ブッシング２・ケーブル接続用ブッシング４・開閉器接続用ブッシング７・第１の接続導体９・第２の接続導体１０からなるユニットを分岐ユニット１４と称する。分岐ユニット１４は、母線に対して枝状に接続されるためそのように称するが、機能的には外部の電源（図示せず）に接続されて母線３に給電を行なうものと、負荷（図示せず）に接続されて母線３からの電力を負荷に給電するものとがある。

図１において接続部８の右方には、開閉装置の前後方向（図１において左右方向）に移動可能となるように車輪１１ａを有する開閉器１１を配置している。なお、図１においては開閉器１１は右方向に移動した状態であるため、開閉器１１の接触子１１ｂは接続部８から解離した状態にあり、その結果、母線接続用ブッシング２〜ケーブル接続用ブッシング４間の分岐用主回路は断路状態となっている。

また、開閉器１１は開閉器収納箱１２にて囲っており、開閉器１１周辺の主回路が汚損されるのを防止し、また、保守員が主回路に触れることを防止し保守員の安全を確保している。また、開閉器１１の点検時あるいは開閉器１１が故障した場合には、開閉器収納箱１２の前面に設けた扉１３を開放して、開閉器１１を点検し、あるいは開閉装置外へ開閉器１１取り出し修理する。
図１に示す開閉器１１を左方向に移動させて、接続部と接触子１１ｂとを接続した状態を図２に示す。図２では、母線接続用ブッシング２〜ケーブル接続用ブッシング４間の分岐用主回路は接続状態となっている。

なお、上記実施の形態１では、母線を密閉タンク１の外に配置し母線接続用ブッシング２を介して密閉タンク１内の主回路と接続したものについて説明したが、分岐ユニット１４の第２壁面１ｂにケーブル接続用ブッシング４を、第３壁面１ｃに第１の開閉器接続用ブッシング７ａおよび第２の開閉器接続用ブッシング７ｂを装着するとともに、横方向に並置した複数の分岐ユニット１４を連通する母線１１を分岐ユニット１４の内部に配置し、前記母線１１を前記第１の開閉器接続ブッシング７ａに接続し、また前記ケーブル接続用ブッシング４を前記第２の開閉器接続ブッシング７ｂに接続し、前記第１および第２の開閉器接続用ブッシング７ａ、７ｂの各端部の接続部８に引き出し可能に配置した開閉器１１を接離可能に接続したものであってもよい。

なお、上記実施の形態１では、分岐用主回路が単相の形で説明したが、通常の開閉装置では紙面の奥行き方向に三相分の各相の主回路を並置している。
また、上記実施の形態１では、開閉機能を有するものの総称としての開閉器として説明したが、通常の開閉装置では、例えば真空遮断器、ガス遮断器、気中遮断器などの遮断器が使用される。ただし、遮断機能のない通常の開閉器、例えば、負荷開閉器、断路器、コンタクタなどを使用してもよい。
さらに、上記実施の形態１の説明では密閉タンク１内の絶縁媒体を絶縁ガスとしたが、この絶縁ガスは、ＳＦ_６ガスの他、ニ酸化炭素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、乾燥空気などを適用できる。

上記のような実施の形態１においては、開閉器１１を密閉タンク１外において移動可能にかつ密閉タンク１内の主回路と接離可能に配置することで開閉器に断路機能を持たることが出来る。その結果、可動部が多く故障を生じやすい断路器を省略することができるため、開閉装置の構成を簡単化できる。また、断路器が不要になることで、機器収納に必要な密閉タンク１内の空間体積を小さく出来るため、密閉タンク１を小さくすることが出来、製作コストの低減、あるいは開閉装置をコンパクトなものにすることが出来る。
さらに、可動部が多く故障を生じ易い開閉器１１を密閉容器１の外に配置することで、開閉器１１に故障が生じた場合でも、密閉タンク１内の絶縁ガスの回収・再充填の作業を行なうことなく、開閉器１１を開閉装置の外で引き出して修理をすることが可能となり、保守作業が極めて容易となる。

実施の形態２．
図３及び図４は、この発明を実施するための実施の形態２における開閉装置を示すものであり、図３は分岐用主回路の断路状態、図４は分岐用主回路の接続状態を示すものである。なお、図３の開閉装置は１分岐回路の側断面図を示し、この開閉装置が図１の紙面方向に複数個並置されて一組の開閉装置を構成している。
図３および図４において図１および図２と同一の符号を付したものは、図１および図２のものと同一又は同等のものである。
実施の形態１では開閉器接続用ブッシング７の先端が開閉器収納箱１２内に向けて突出したものであったが、図３の開閉器接続用ブッシング１５は、エポキシなどの絶縁物にて椀状に形成し、椀の底部に密閉タンク１内の接続導体９、１０に接続された接続部８を備えたものである。なお、図３において上下各一組の開閉器接続用ブッシング１５は、説明の都合上、上側を第１の開閉器接続用ブッシング１５Ｕ、下側を第２の開閉器接続用ブッシング１５Ｌとする。

図５に、図３で示す開閉器接続用ブッシング１５の拡大側断面図を示す。椀状に形成した開閉器接続用ブッシング１５は、椀の凹部１５ａを前部壁１ｃの開口部から密閉タンク１内に挿入し、椀の開口部周囲に形成したフランジ１５ｂにて前部壁１ｃに図示しないがボルトなどの締結部再で固定している。フランジ１５ｂの前部壁１ｃの当接面にはシール溝を形成し、Ｏリングあるいは粘性のシール部材を装着する。

開閉器接続用ブッシング１５の開口部の前面側に、上下に移動可能なシャッター１６を配置する。図３に示す開閉器１１が引き出された断路状態では、開閉器接続用ブッシング１５の開口部の前面側に移動し、開閉器接続用ブッシング１５の開口部を閉鎖する。また、開閉器１１左方に移動させ図４に示す開閉器１１の接続状態にする場合は、開閉器１１の左方への移動に連動してシャッター１６が上方および下方に移動し、開閉器接続用ブッシング１５の開口部の前面側を開放し、開閉器１１の接触子１１ｂが開閉器接続用ブッシング１５の凹部１５ａ内に挿入され接続部８に接続する。

開閉器接続用ブッシング１５を椀状として密閉タンク１内に挿入した構成にすることで、開閉器収納箱１２内に向けた開閉器接続用ブッシング７の突出部がなくなるため、開閉器収納箱１２の奥行き寸法Ｌを小さくすることができる。
また、開閉器接続用ブッシング１５の凹部１５ａを密閉タンク１内に配置し、開口部の前面側を上下に移動可能なシャッター１６で遮蔽するようにしたので、開閉器収納箱１２の奥行き寸法Ｌを大きくすることなく、保守員が充電部に接近することのない安全な開閉装置を得ることができる。

実施の形態３
図６は、この発明を実施するための実施の形態３における開閉装置の接続状態を示すものであり、開閉器１１を２段積みにした開閉装置を示す。図６において図３および図４と同一の符号を付したものは、図３および図４のものと同一又は同等のものである。
図６において、中間密閉タンク１ｄの内部に水平方向に延在した母線３を収納し、前記母線１１と開閉器接続用ブッシング１５とを第１の接続導体９にて電気的に接続している。開閉器接続用ブッシング１５は中間密閉タンク１ｄの前部壁１ｃに上下に分離して２組配置している。
中間密閉タンクの上側には上部密閉タンク１ｅを配置し、前部壁１ｃに開閉器接続用ブッシング１５を装着し、また後部壁１ｂに前記ケーブル接続用ブッシング４を装着して、前記ケーブル接続用ブッシング４と前記開閉器接続用ブッシング１５とを第２の接続導体で電気的に接続している。このユニットを上部分岐ユニット１４ａと称する。
中間密閉タンクの下側には下部密閉タンク１ｆを配置し、前記上部分岐ユニット１４ａと同様に前部壁１ｃに開閉器接続用ブッシング１５を装着し、また後部壁１ｂに前記ケーブル接続用ブッシング４を装着して、前記ケーブル接続用ブッシング４と前記開閉器接続用ブッシング１５とを第２の接続導体で電気的に接続している。このユニットを下部分岐ユニット１４ａと称する。

前記上部密閉タンク１ｄの開閉器接続用ブッシング１５と前記中間密閉タンク１ｄの開閉器接続用ブッシング１５とを跨いで上部開閉器１１を接離可能に配置した。また、前記下部密閉タンク１ｆの開閉器接続用ブッシング１５と前記中間密閉タンク１ｄの開閉器接続用ブッシング１５とを跨いで下部開閉器１１を接離可能に配置した。
上記のように、開閉器を２段積みとすることで、開閉装置全体の据付面積を小さくすることが可能となる。さらに、各分岐ユニット１４ａ、１４ｂを跨いだ形で開閉器１１を接離させることで分岐主回路の接続・断路を行なうことで、各各分岐ユニット１４ａ、１４ｂの密閉タンク１間を貫通して主回路の接続を行なう必要がなくなるため、構成が簡単化し製作が容易となる。
また、開閉器１１は引き出し可能に配置されており、開閉器１１を引き出した場合は接続部８と接触子１１ｂが解離し分岐主回路は断路状態になる。また、この断路状態では、シャッター１６が開閉器用ブッシング前面開口部の閉鎖位置まで移動し、保守員が充電部に接近することを防止する。

この実施の形態３においては、母線３は３相の各母線を上下方向に配列しており、密閉タンク１の奥行き寸法を小さくすることができる。

実施の形態４
図７は、この発明を実施するための実施の形態４における開閉装置の接続状態を示すものである。図７において図６と同一の符号を付したものは、図６のものと同一又は同等のものである。図７においては、母線３は３相の各母線を前後方向に配列しており、密閉タンク１の高さ寸法を小さくすることができる。

この発明の実施の形態１を示す開閉装置の断路状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態１を示す開閉装置の接続状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２を示す開閉装置の断路状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２を示す開閉装置の接続状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態２の開閉器接続用ブッシングの側断面図である。 この発明の実施の形態３を示す開閉装置の接続状態を示す側断面図である。 この発明の実施の形態４を示す開閉装置の接続状態を示す側断面図である。

１ 密閉タンク
１ａ 上部壁（第１壁面）
１ｂ 後部壁（第２壁面）
１ｃ 前部壁（第３壁面）
１ｄ 中間密閉タンク
１ｅ 上部密閉タンク
１ｆ 下部密閉タンク
２ 母線接続用ブッシング
３ 母線
４ ケーブル接続用ブッシング
５ ケーブルヘッド
７ 開閉器接続用ブッシング
７ａ 第１の開閉器接続用ブッシング
７ｂ 第２の開閉器接続用ブッシング
８ 接続部
９ 第１の接続導体
１０ 第２の接続導体
１１ 開閉器
１１ｂ 接触子
１２ 開閉器収納箱
１４ 分岐ユニット
１５ 開閉器接続用ブッシング
１５ａ 凹部
１５ｂ フランジ
１５Ｕ 第１の開閉器接続用ブッシング
１５Ｌ 第２の開閉器接続用ブッシング
１６ シャッター

Claims (4)

1. 少なくとも第１壁面と第２壁面と第３壁面を有し内部に絶縁ガスを封入した密閉タンクと、
   前記密閉タンクの前記第１壁面を気密に貫通して装着した母線接続用ブッシングの前記密閉タンクの外部側の端部に接続されるとともに水平方向に延在して配置された母線と、
   前記密閉タンクの前記第２壁面を気密に貫通して装着したケーブル接続用ブッシングと、
   電源又は負荷に接続されたケーブルの端部に装着され前記ケーブル接続用ブッシングの前記密閉タンクの外部側の端部に接続されるケーブルヘッドと、
   絶縁物製の椀形状を成し前記椀形状の凹部内に電気的接続部を配置し前記凹部の開口を水平方向かつ前記密閉タンクの外側に向けて前記密閉タンクの前記第３壁面を気密に貫通して前記凹部を前記密閉タンク内に挿入するとともに前記凹部の軸心を互いに平行にした第１の開閉器接続用ブッシング及び第２の開閉器接続用ブッシングと、
   前記密閉タンク内において前記母線接続用ブッシングの端部と前記第１の開閉器接続用ブッシングとを接続する第１の接続導体と、
   前記密閉タンク内において前記第２の開閉器接続用ブッシングと前記ケーブル接続用ブッシングの端部とを接続する第２の接続導体と、
   前記密閉タンクの側部の外側において前記第１の開閉器接続用ブッシング及び前記第２の開閉器接続用ブッシングの接続部に向かって水平移動可能に配置し各接触子が前記密閉タンクの外側から前記第１の開閉器接続用ブッシング及び前記第２の開閉器接続用ブッシングの前記接続部に接離する開閉器と、前記開閉器の断路位置においても外周を囲うとともに前面に開放可能な扉を備えた開閉器収納箱と、
   を備えたことを特徴とする開閉装置。
2. 前記開閉器は、遮断器であることを特徴とする請求項１記載の開閉装置。
3. 前記開閉器の前記接触子が前記第１の開閉器接続用ブッシング及び第２の開閉器接続用ブッシングの接続部から解離した位置にあるとき、前記第１の開閉器接続用ブッシング及び前記第２の開閉器接続用ブッシングの開口部の前面を遮蔽するシャッターを配置したことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
4. 絶縁ガスは、ＳＦ６ガス、二酸化炭素ガス、アルゴンガス、窒素ガス、または乾燥空気のうちの１つであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の開閉装置。
   

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