JP5755034B2 - 高圧開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、高圧地中配電線の電路区分用に使用される開閉器塔内の開閉器における放圧構成に関するものである。

従来、高圧地中配電線の電路区分のための地中配電用気中モールド開閉器について、コスト低減や操作性向上が求められている。例えば、特許文献１には、正面を開口し、左右側面は扁平で、上下面にブッシング部を設けた箱体について、上ブッシング部と下ブッシング部にはそれぞれ可動電極部と固定電極部とを設けて単極開閉部とし、当該単極開閉部を３つ並べて３相を形成し、開閉動作を行うための操作機構を開口面側に取付設置することで３相を一体に構成した開閉器が開示されている。

特開２００４−３１９４１６号公報

しかしながら、上述した従来の開閉器においては、操作機構の台座にも箱体の開口面に対応する大きさの開口面が設けられており、仮に開閉器内部で短絡事故が発生し急激に内圧が上昇した場合、それに伴う爆風や爆風にのった飛散物が開口面から直接に放出される。作業者は開閉器正面（開口面）に向き合って開閉操作を行うため、短絡事故発生時の被害を抑えなければならないという課題があった。なお、操作機構を別途フタで覆うこともあるし、開閉器塔自体の壁にもその役目があるので、現時点で作業者の安全が確保されていない訳ではないが、万が一のことを考え、更なる安全の確保を行うことが望ましい。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、短絡事故発生によって上昇した開閉器内部の内圧を安全に放圧することが可能な高圧開閉器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本願発明は、扁平で対向する２面、ブッシングが一体にそれぞれ成形された対向する２面、開口する１面、および、当該開口面と対面する扁平の１面の計６面で構成された略直方形状で、絶縁性の合成樹脂からなり、固定電極および可動電極を内蔵した第１のケース、前記第１のケースと同じ構成の第２のケースおよび第３のケースを、各ケースにおける扁平で対向する２面のうち１面同士がそれぞれ密着するように同方向に並べて３相を形成し、当該３相のケースに対して前記可動電極の開放や投入を制御する駆動ユニットを外付けした高圧開閉器であって、前記駆動ユニットは、
前記３相のケースの開口面のほぼ全面を塞ぐ大きさの台座が、前記開口面と隙間をあけて対向した状態で、前記３相のケースに外付けされることを特徴とする。

本願発明の高圧開閉器によれば、爆風や爆風にのった飛散物は、台座に当たって方向を変え、隙間から放出される結果、短絡事故発生により上昇した開閉器内部の内圧を安全に放圧することが可能となる。

図１は、実施例１に係る高圧開閉器の概要を示す簡略図である。 図２は、実施例１に係る高圧開閉器の特徴を示す図である。 図３は、投入時のスイッチング部の構成を示す図である。 図４は、開放時のスイッチング部の構成を示す図である。 図５は、駆動ユニットの構成を示す平面図である。 図６は、駆動ユニットの構成を示す断面図である。 図７は、スイッチング部と駆動ユニットを連結した状態を示す図である。

以下に添付図面を参照して、実施例１に係る高圧開閉器の実施形態について説明する。まず、図１および図２を用いて高圧開閉器の概要および特徴を説明する。図１は、実施例１に係る高圧開閉器の概要を示す簡略図であり、図２は、実施例１に係る高圧開閉器の特徴を示す図である。

図１に示すように、高圧開閉器１００は、大きく分けてスイッチング部２００および駆動ユニット３００の２つから構成される。スイッチング部２００は、可動電極２１０や固定電極２２０を内蔵する絶縁性の樹脂材料からなるケース２３０を３つ並べて３相が形成されたものである。駆動ユニット３００は、台座３１０に各種部材（ここでは図示せず詳細は後述する）を配置し、可動電極２１０の開閉動作の操作を制御するためもので、スイッチング部２００に外付けされる。なお、図１は、高圧開閉器の基本構造を説明するための簡略図であり、一部を省略している。

このような高圧開閉器１００において、駆動ユニット３００は、台座３１０がケース２３０の開口面２３１に対し隙間を保って向き合った状態で、スイッチング部２００に固定される。こうすることによって、短絡事故発生によるケース２３０内部の内圧上昇を安全に放圧することが可能となる。なお、駆動ユニット３００とスイッチング部２００を固定する手段としては、両者に隙間があくようであればいかなるものでもよく、例えばボルトやナットによる締付け、もしくは接着剤による接着など、どのような手段を用いてもよい。

具体的に説明すると、ケース２３０は、略直方体の形状で、六面のうち一面が開口しており、仮に何らかの原因で短絡事故が発生すると、その開口面２３１から、爆風や爆風にのった飛散物が直接に放出されてしまい危険であった。つまり、従来の高圧開閉器では、本発明の台座３１０に相当するものも、ケースの開口面と合わせて開口しており、高圧開閉器の開閉動作を行う作業者は、開閉器正面（開口面側）に向き合って作業を行うため、爆風等を直接に受ける危険があった。

しかし、図２に示すように、実施例１に係る高圧開閉器１００では、駆動ユニット３００の台座３１０にはケース２３０の開口面２３１に合わせて開口面を設けたりはしておらず（ただし、可動電極２１０を駆動するために必要な連結部材を通す孔は有する。詳細は後述する。）、さらに、台座３１０は、開口面２３１に対し隙間ｇを保って固定されるため、万が一短絡事故が発生したとしても、爆風や爆風にのった飛散物は、台座３１０に当たって方向を変え、隙間ｇから放出される。したがって、開口面２３１から爆風等が放出されたとしても、作業者に向かって直接に放出されることはなく、作業者の安全は確保される。なお、台座３１０は、十分な安全確保のため、３つのケース２３０の開口面２３１のほぼ全面を塞ぐ大きさであることが望ましい。

また、開口面２３１が完全に塞がれることはないので、対流等により常時空気の入れ替えが起こり、ケース２３０内は常に新鮮な空気で満たされる。したがって、駆動ユニット全体をフタで覆うような構成の高圧開閉器と比較して、アーク放電の繰り返しによる空気の絶縁悪化を防止することが可能となる。

このように、実施例１に係る高圧開閉器は、駆動ユニットに３相分のケース開口面のほぼ全面を塞ぐ大きさの台座を備え、当該台座が開口面に対し隙間を保って向き合った状態で、スイッチング部に固定されるので、短絡事故発生により上昇した開閉器内部の内圧を安全に放圧することが可能となる。また、実施例１に係る高圧開閉器は、対流等により常時空気の入れ替えが起こり、アーク放電の繰り返しによる空気の絶縁悪化を防止することが可能となる。

次に、図３および図４を用いて、スイッチング部２００の構成を説明する。図３は、投入時のスイッチング部の構成を示す図であり、図４は、開放時のスイッチング部の構成を示す図である。

図３に示すように、スイッチング部２００は、可動電極２１０と、固定電極２２０と、ケース２３０と、消弧室２４０とを備えた単極スイッチング部を３つ一体にして構成される。なお、単極スイッチング部は、それぞれ構成が同じのため、一つのみについて説明を行うものとする。

可動電極２１０は、固定電極２２０と両者で電路のスイッチング（図３から図４への順番で投入状態から開放状態を示す）が行われ、後述する駆動ユニット３００により、そのスイッチング動作を制御される。具体的には、可動電極２１０は、略馬蹄形状で導電性の金属（銅など）からなるブレード２１１、当該ブレード２１１と引出棒２１４を連結し同じく導電性の金属からなる駆動リンク２１２と、絶縁材料の樹脂（例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルなど）からなる動作棒２１３と、ケース２３０の可動電極ブッシング２３２に挿通固定される導電性の金属からなる引出棒２１４とから構成される。なお、引出棒２１４をブスバー（図示せず）に接続することで多回路が形成される。

動作棒２１３の中央付近にはスイッチングで発生する消弧ガスによる汚損の防止と沿面距離の確保のための動作棒カバー２１３ａが設けられる。また、可動電極２１０と台座３１０との耐圧を確保するため、開口面２３１と台座３１０の間に絶縁性のゴムを介在させてもよい。例えば、開口面２３１のほぼ半分を覆う程度の大きさのもの（より具体的には開口面２３１において固定電極２２０側の端から開放時の可動電極２１０のブレード２１１先端付近までを覆うもの）で開口面２３１を塞ぐ、あるいは、台座３１０の裏に同様のゴムを張り付けるようにしてもよい。

固定電極２２０は、可動電極２１０の抜き差しが行われるものであり両者で電路のスイッチングが行われる。具体的には、固定電極２２０は、可動電極２１０のブレード２１１を所定の接触圧をもって挟持する導電性の金属（銅など）からなる接触子２２１と、ケース２３０の固定電極ブッシング２３３に挿通固定される導電性の金属からなる引出棒２２２とから構成される。なお、引出棒２２２は、電源につながる電線ケーブルと接続される。

ケース２３０は、絶縁性の樹脂材料（例えばエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルなど）からなり、略直方体の形状で、向かい合う２面にはそれぞれ、可動電極ブッシング２３２、固定電極ブッシング２３３が一体に円筒形状にて成形され、その他の１面については開口している。また、開口面２３１の周縁には、第１フランジ２３４や第２フランジ２３５が成形されており、当該フランジ２３４、２３５には後述する駆動ユニット３００をねじ結合により固定するための取付孔２３４ａや取付孔２３５ａが所定数（例えばそれぞれ６個）設けられる。また、ケース２３０は、リブ２３６が成形されており、ケース２３０自体の強度向上やブスバー（図示せず）の側面を当該リブ２３６に当てることでブスバーの固定が補助される。

消弧室２４０は、電路が開く際のスイッチング動作時に、可動電極２１０と固定電極２２０の間に飛ぶアークを消すための細隙消弧装置であり、アークの熱により消弧ガスを発生するユリア樹脂などで形成され、固定電極２２０の接触子２２１周辺の所定位置にて固定される。

次に、図５および図６を用いて、駆動ユニット３００の構成を説明する。図５は、駆動ユニットの構成を示す平面図であり、図６は、駆動ユニットの構成を示す断面図である。

駆動ユニット３００は、台座３１０と、連結軸３２０と、駆動部３３０とから構成され、上述したスイッチング部２００に対し隙間を空けて取付固定される。なお、駆動ユニット３００において、駆動部３３０は、台座３１０や連結軸３２０とは別に単体で組み立てることが可能なので、駆動部３３０を別途組立てた後に、台座３１０の所定箇所に固定するだけの構成となっている。さらに、高圧開閉器１００は、そのように組み立てを完了した駆動ユニット３００を、スイッチング部２００に固定するだけの構成となっている。こうすることにより、ケース内部に駆動部を有するような従来の開閉器と比較して、組立てを簡易なものとすることができる。

台座３１０は、略コの字形状の板金で連結軸３２０や駆動部３３０を所定位置に固定するためのものである。略コの字形状とは、つまり底面と両端の向かい合う側面で構成される形状のことで、台座３１０の底面は、さらに、第１の層３１１と第２の層３１２を形成し、それにより各層の高低差により隙間が形成される。具体的には、第１の層３１１は、ケース２３０の第１フランジ２３４と面接触して固定されるので、当該第１の層３１１と高低差を有する第２の層３１２は、第１フランジ２３４と同面上の開口面２３１に対して一定の間隔を空けることになる。

また、台座３１０は、連結軸３２０と可動電極２１０の動作棒２１３を連結する際に連結軸３２０を通すための連結孔３１３と、第１フランジ２３４の取付孔２３４ａに対応して設けられた取付孔３１４と、第２フランジ２３５の取付孔２３５ａに対応して設けられた取付孔３１５と、連結軸３２０の中心軸３２１を貫通支持する支持孔３１６と、ストッパー３１７とを有する。

連結軸３２０は、主軸３２１と、第１動作３２２と、第２動作レバー３２３とから構成される。主軸３２１は、円筒の棒であり、台座３１０の向かい合う側面の支持孔３１６にて回転可能に貫通支持されている。第１動作レバー３２２は、主軸３２１と一体に等間隔に設けられ、台座３１０の連結孔３１３を通って各相の可動電極２１０の動作棒へと連結される。なお、第１動作レバー３２２は、スイッチング動作で主軸３２１とともに回転するが、台座３１０のストッパー３１７に当たることで、連結軸３２０のオーバーランが防止される。第２動作レバー３２３は、主軸３２１と一体に設けられ、駆動部３３０の連結棒３３７へと連結される。第２動作レバー３２３が連結棒３３７から力を受けることにより、連結軸３２０の主軸３２１を回転軸とした回転動作が起こる。

駆動部３３０は、基板３３１と、ハンドル軸３３２と、第１動作レバー３３３と、第２動作レバー３３４と、第１コイルバネ３３５と、第２コイルバネ３３６と、連結棒３３７とから構成される。基板３３１は、各種部材を固定配置するための板金であり、板金が２枚合わさって構成される。ハンドル軸３３２は、ハンドル（図示せず）と第１動作レバー３３３に連結され、ハンドルから受けた回転力を第１動作レバー３３３に伝える。

第１動作レバー３３３は、ハンドル軸３３２を中心とした円弧状の長穴３３３ａと、押圧部３３３ｂを有する。以下、通電状態から電路が開く場合のスイッチング動作における各部の動きを説明する。第１動作レバー３３３は、ハンドル軸３３２とともに回転し（紙面反時計回り）、押圧部３３３ｂにより第１コイルバネ３３５を押して圧縮しつつ回転させる。さらに回転が続くと、長穴３３３ａの終端が第２動作レバー３３４の長穴受け３３４ａに当たり、第１動作レバー３３３とともに第２動作レバー３３４も回転を始める。なお、第１コイルバネ３３５のデッドポイントに到達する途中でハンドル軸３３２の回転を中断すると、第１コイルバネ３３５の自然長に戻ろうとする力が押圧部３３３ｂに伝わり初期位置に戻る。

第２動作レバー３３４は、長穴受け３３４ａと、押圧部３３４ｂと、作用部３３４ｃとを有する。以下、通電状態から電路が開く場合のスイッチング動作における各部の動きを説明する。第２動作レバー３３４は、長穴受け３３４ａが第１動作レバー３３３の長穴３３３ａの終端に押されて回転（紙面反時計回り）を始め、押圧部３３４ｂにより第２コイルバネ３３６を押して圧縮しつつ回転させる。さらに回転が続くと、第２コイルバネ３３６のデッドポイントに到達し、バネの自然長に戻ろうとする力を一気に受けて回転し、作用部３３４ｃが、連結棒３３７の長穴３３７ａ内を動き（紙面右から左）長穴３３７ａの終端と衝突する。なお、第１コイルバネ３３５もほぼ同時にデッドポイントに到達し、所定の位置まで一気に回転する。

第１コイルバネ３３５は、第１動作レバー３３３の押圧部３３３ｂと連結し、軸３３５ａを中心に回転可能に固定される。また、第２コイルバネ３３６は、第２動作レバー３３４の押圧部３３４ｂと連結し、軸３３６ａを中心に回転可能に固定される。

連結棒３３７は、長穴３３７ａを有し、連結軸３２０の第２動作レバー３２３と連結する。連結棒３３７は、長穴３３７ａの各終端が第２動作レバー３３４の作用部３３４ｃと衝突することによって力を受け、その力を第２動作レバー３２３に伝える。

図７は、スイッチング部と駆動ユニットを連結した状態を示す図である。なお、連結に関係する部分以外は省略している。

図７に示すように、台座３１０の第１の層３１１とケース２３０の第１フランジ２３４は面接触して固定される。また、台座３１０の第２の層３１２とケース２３０の第２フランジ２３５の間には中空円筒の支柱１３０が介在して固定される。なお、支柱１３０は、後述のボルトを補強するためのもので、材質については金属や樹脂など、ある程度の強度が確保されるものであればいずれのものであってもよい。

具体的には、第１の層３１１と第１フランジ２３４は、ボルト１１０を取付孔３１４に通して、取付孔２３４ａへネジ着することで固定される。また、第２の層３１２と第２フランジ２３５は、ボルト１２０が取付孔３１５および支柱１３０を貫通し、取付孔２３５ａにネジ着されることで固定される。なお、台座３１０とケース２３０の開口面２３１に隙間ｇがあれば、両者をどのように固定してもよい。例えば、取付孔２３４ａや取付孔２３５ａについては、第１フランジ２３４や第２フランジ２３５を貫通するまで開けて、その貫通孔にボルトを通してナットで締めるようにしてもよい。

また、本実施例では、台座３１０に高低差を有する第１の層３１１と第２の層３１２を設けることにより、台座３１０とケース２３０の開口面２３１に隙間ｇをあけたが、両者に隙間があくようであればいかなるものでもよい。例えば、台座３１０の底面を扁平にしてケース２３０側に高低差をつけることで（開口面２３１に対し第１フランジ２３４に高低差をつけて高くするなど）両者に隙間をあけるようにしてもよい。また、台座３１０とケース２３０の両方に高低差をつけてもよい。

また、台座３１０とケース２３０を連結する際に、同時に、連結軸３２０の第１動作３２２と、可動電極２１０の動作棒２１３についても連結する。このような連結を行うことにより高圧開閉器１００の組み立てが完了する。

以上、述べてきたように、実施例１では、台座３１０と開口面２３１に隙間をあけることにより、短絡事故発生によって開閉器内圧が上昇して爆風やそれに乗った飛散物を台座３１０で受け止めるとともに、隙間から逃がすことができる。その結果、作業者に向かって直接に放出されることはなく、作業者の安全は確保される。

本発明に係る高圧開閉器は、固定電極および可動電極を内蔵する略直方体ケースが３つ並んで３相を形成し、前記可動電極の開放や投入を制御する駆動ユニットを前記３相のケースに外付けする場合に有用であり、特に短絡事故発生によって上昇した開閉器内部の内圧を安全に放圧することができるという効果を有する。

１００ 高圧開閉器
２００ スイッチング部
２１０ 可動電極
２１１ ブレード
２１２ 駆動リンク
２１３ 動作棒
２１３ａ 動作棒カバー
２１４ 引出棒
２２０ 固定電極
２２１ 接触子
２２２ 引出棒
２３０ ケース
２３１ 開口面
２３２ 可動電極ブッシング
２３３ 固定電極ブッシング
２３４ 第１フランジ
２３４ａ 取付孔
２３５ 第２フランジ
２３６ リブ
２４０ 消弧室
３００ 駆動ユニット
３１０ 台座
３１１ 第１の層
３１２ 第２の層
３１３ 連結孔
３１４、３１５ 取付孔
３１６ 支持孔
３１７ ストッパー
３２０ 連結軸
３２１ 主軸
３２２ 第１動作レバー
３２３ 第２動作レバー
３３０ 駆動部
３３１ 基板
３３２ ハンドル軸
３３３ 第１動作レバー
３３３ａ 長穴
３３４ 第２動作レバー
３３４ａ 長穴受け
３３４ｂ 押圧部
３３４ｃ 作用部
３３５ 第１コイルバネ
３３６ 第２コイルバネ
３３７ 連結棒
３３７ａ 長穴

Claims (1)

1. 扁平で対向する２面、ブッシングが一体にそれぞれ成形された対向する２面、開口する１面、および、当該開口面と対面する扁平の１面の計６面で構成された略直方形状で、絶縁性の合成樹脂からなり、固定電極および可動電極を内蔵した第１のケース、前記第１のケースと同じ構成の第２のケースおよび第３のケースを、各ケースにおける扁平で対向する２面のうち１面同士がそれぞれ密着するように同方向に並べて３相を形成し、当該３相のケースに対して前記可動電極の開放や投入を制御する駆動ユニットを外付けした高圧開閉器であって、
   前記駆動ユニットを構成する台座は、
   両端を折り曲げた略コの字形状の板金からなり、
   前記可動電極と連結する動作棒を通すための孔を当該動作棒ごとに有し、
   前記開口面と隙間をあけて対向した状態で、前記３相のケースに外付けされることを特徴とする高圧開閉器。