JP5789536B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

本発明は、固体絶縁物に埋め込まれるシールドを有するスイッチギヤに関する。

従来のスイッチギヤとして、例えば特許文献１に記載されているものがある。該スイッチギヤは、直線状に移動し、断路及び接地位置に切り替え可能な接地断路部と、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、接地断路部と真空バルブとを覆う固体絶縁物とを備え、固体絶縁物の表面を接地電位とし、接地断路部と真空バルブとが電気的に接続され、電流の投入及び遮断は真空バルブ内で行う。該スイッチギヤは、固体絶縁物表面に導電塗料を塗布して接地電位とすることで、絶縁物表面の外側の気中の電界を低減し、気中の部分放電を抑制している。絶縁物表面の外側の気中の電界が低減されているため、例えば電流センサを絶縁物の外側に取り付けても部分放電が発生することはない。

特開２０１１−４１４０７号公報

しかし、固体絶縁物表面を接地電位とするために導電塗料を塗布するには、実際に塗布する作業のみならず、塗布前には固体絶縁物表面をブラスト処理する必要があり、また塗布後には乾燥処理も必要となる等、製造工程数増大・製作期間の長期化等によりコストアップを招来する恐れがある。

そこで本発明では、コスト低減を図ることができるスイッチギヤ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に、本発明に係るスイッチギヤは、電流の投入・遮断・断路・接地のいずれかの切り替えを行う開閉器を少なくとも備える開閉器部と、該開閉器部から引き出される導体と、該導体を覆う表面が非接地の固体絶縁物と、前記導体の周囲に前記固体絶縁物に埋め込まれて配置されるシールドと、前記導体の周囲に配置される電流センサを備え、前記シールドは、前記導体と前記電流センサの間で、一部分が前記導体側に屈曲していることを特徴とする。

本発明によれば、コスト低減を図ることができるスイッチギヤを提供することが可能になる。

実施例１に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。 実施例１に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の断路状態を示す図である。 実施例１に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の接地状態を示す図である。 実施例１に係る電流センサ取り付け部の電界の状況を示した図である。 電流センサ用シールドがない場合の電流センサ取り付け部の電界の状況を示した図である。 実施例２に係る電流センサの取り付け部の構造を示した図である。 実施例３に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。 実施例４に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。

以下、本発明を実施する上で好適な実施の例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。

実施例１について図１ないし図５を用いて説明する。

図１ないし図３に示す様に、本実施例に係るスイッチギヤは、接離自在の少なくとも一対の接点を有し、投入・遮断を切り替える真空開閉器１と、大気中に設けられ、投入・断路・接地の３位置を切り替えられる接地断路開閉器１０と、接地断路開閉器１０の中間固定電極１３と真空開閉器１の可動側を接続するフレキシブル導体１５と、真空開閉器１の可動側ホルダ７Ｂに機械的に接続された真空開閉器用操作ロッド２０と、接地断路開閉器１０の可動電極１２に機械的に接続された接地断路開閉器用操作ロッド２１とを有する開閉器部と、接地断路開閉器１０のブッシング側固定電極１１に接続された母線用ブッシング４０と、真空開閉器１の固定側に接続されたケーブル用ブッシング４２と、から概略構成されており、真空開閉器１と接地断路開閉器用ブッシング側固定電極１１と母線用ブッシング４０とケーブル用ブッシング４２は固体絶縁物３０により一体に注型されている。
また、開閉器部は接地された金属容器３１によって周囲を覆われており、固体絶縁物表面を接地電位とせずとも作業者が安全であることを確保できる様にしている。母線用ブッシング４０は、表面が接地電位である固体絶縁母線と接続し、ケーブル用ブッシング４２は表面が接地電位であるケーブルと接続される。

接地断路開閉器１０は、直線状に３位置に変位させられる接地断路開閉器可動電極１２と、可動電極１２が閉位置において可動電極１２を介して電気的に導通させられるブッシング側固定電極１１と中間固定電極１３、可動電極１２が接地位置において可動電極１２を介して中間固定電極１３と導通させられる接地側固定電極１４を備えている。

真空開閉器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及びセラミックス絶縁筒２Ａ、２Ｂをアークから保護するためのアークシールド５を配備しており、固定側ホルダ７Ａはケーブル用ブッシング４２の中心にあるケーブル側導体４３と接続され、負荷側へ電力を供給できるようになっている真空開閉器１は可動側端板３Ｂと可動側ホルダ７Ｂに接続されたベローズ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することによって投入状態と遮断状態を切り替えている。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９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を配置し、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に可動側電界緩和シールド４Ｂをそれぞれ配置している。真空開閉器用操作ロッド２０、接地断路開閉器用操作ロッド２１、固体絶縁物３０の材料としては機械的強度と絶縁特性のいずれも良好で成形性のよいエポキシ樹脂が好適である。

接地断路開閉器１０は、母線用ブッシング４０の中心にある母線側導体４１を介して母線側に接続されるブッシング側固定電極１１と、接地電位とされている接地側固定電極１４と、それらの中間に位置し、フレキシブル導体１５を介して真空開閉器側の可動側ホルダ７Ｂと電気的に接続される中間固定電極１３を備えており、内部は気中絶縁としている。また、これらの固定電極１１、１３、１４は一直線上に配置され、内径はいずれも等しくしている。図１ないし図３に示すように、各固定電極１１、１３、１４に対して、接地断路開閉器可動電極１２が接地断路開閉器１０内を移動することで、閉・断路・接地の３位置に切り替えることが可能となる。尚、図１は電流の投入状態を表し、図２は断路状態を表し、図３は接地状態を表している。接地断路開閉器可動電極１２は、図示しない操作機構と操作ロッド２１で連結される。そして接地断路開閉器可動電極１２にはばね接点１６を設けて、各固定電極１１、１３、１４と電気的接続を確保している。

図１ないし図３、または図４に示す様に、ケーブル用ブッシング４２は、ケーブル用ブッシング４２の中心にあるケーブル側導体４３を固体絶縁物３０が覆っており、ケーブル用ブッシング４２に電流センサ５０の取り付け部５１を設け、該取り付け部５１に電流センサ５０を配置している。そして、ケーブル側導体４３と電流センサ５０の間に、電流センサ用シールド６０が固体絶縁物３０に埋め込まれて配置されている。さらに、ケーブルヘッド部８１と固体絶縁物３０と空気のトリプルジャンクション電界を緩和するために、電流センサ用シールド６０の端部のうち、開閉器部から離れる方向の先端側でケーブルの先端が位置する部位の周囲には固体絶縁物３０内に埋め込まれるケーブル側埋め込みシールド６１が配置されている。尚、電流センサ５０としては電流測定用変流器（ＣＴ）などがある。また、図１に示す様に電流センサ用シールド６０にコンデンサ７０の一端を接続し、静電容量に基づき、電位の分圧値から電圧の測定が可能になる。尚、コンデンサ７０の他端は基準電位として接地電位としている。

母線用ブッシング４０は母線用ブッシング４０の中心にある母線側導体４１を固体絶縁物３０が覆っており、固体絶縁母線アダプタ８３と固体絶縁物と空気のトリプルジャンクション電界を緩和するために、固体絶縁物３０内に母線側埋め込みシールド６６が配置されている。

また、図１に示す様に固体絶縁物３０に階段状の段差部５９を設け、金属容器３１の延伸方向と平行な部位を両側に形成している。これにより、接地された金属容器３１が取り付けやすくなる。

図１の電流センサ用シールド６０がある場合の電流センサ５０の取り付け部の電界の状況を図４に示し、図４の比較のために電流センサ用シールド６０がない場合の電流センサ取り付け部の電界の状況を図５に示した。

図４に示す様に電流センサ用シールド６０を設けることで電流センサ５０と固体絶縁物表面の間の気中部９１の電気力線９０が少なくなり、固体絶縁物表面の電界が低減でき、部分放電を抑制することができる。

一方、図５に示す様に電流センサ用シールド６０がない場合、電流センサと固体絶縁物表面の間の気中部９１に存在する電気力線９０が多くなる。即ち、この場合には電界が集中することになり、部分放電が発生し易くなってしまう。

電流センサ用シールド６０の材質としては非磁性体であるアルミが好ましいが、電流センサ用シールド６０を小さくすることにより、磁性体である鉄やステンレスを配置することも可能である。

尚、上記においては埋め込みシールドを固体絶縁物３０内に埋め込んで配置しているが、固体絶縁物表面に配置することであっても、電流センサ５０と固体絶縁物表面の間の気中部９１の電気力線を少なくでき、部分放電を抑制することが可能となる。

本実施例によれば、ケーブル側導体４３と電流センサ５０の間に、電流センサ用シールド６０が固体絶縁物３０に埋め込まれて配置されており、電流センサ５０と固体絶縁物表面の間の気中部９１の電気力線が少なくなり、固体絶縁物表面の電界が低減でき、部分放電を抑制することができる。よって、固体絶縁物表面に接地電位となる塗料を設けずに済み、部品点数削減及び製造工程削減等によりコスト低減を実現することが可能となる。

実施例２について図６を用いて説明する。尚、実施例１と重複する箇所については、ここでの説明を省略する。

図６は放熱性を高めるための電流センサ用シールドの形状である。実施例１では電流センサ用シールドの形状として、屈曲部を設けず、一直線状となる場合について説明したが、本実施例では該図に示す様に、電流センサ用シールド６０に屈曲部を設けて、電流センサ用シールド６０のうちで、一部分をケーブル側導体４３に近付けることで、該近付けた部分では電流ケーブル側導体４３からの熱が電流センサ用シールド６０に伝わり易くなり、放熱性を高めることが可能となる。

尚、電流センサ用シールド６０の一部分だけをケーブル側導体に近付けるので、電流センサ用シールド６０とケーブル側導体４３間の絶縁破壊については最小限にできる。

実施例３について図７を用いて説明する。尚、下記では上記各実施例と相違する点についてのみ説明し、重複する点についてはその説明を省略する。

図７に示す様に、本実施例に係るスイッチギヤは、上記各実施例で示した電流センサ５５を母線側にも取り付けるべく、固体絶縁物で覆われた母線用ブッシング４０において、電流センサ５５の取り付け部７１を設け、該取り付け部７１に電流センサ５５を配置している。そして、母線側導体４１と電流センサ５５の間に、電流センサ用シールド６５が固体絶縁物３０に埋め込まれて配置されている。さらに、固体絶縁母線８２と固体絶縁物３０と空気のトリプルジャンクション電界を緩和するために、電流センサ用シールド６５の端部のうち、開閉器部から離れる方向の先端側で固体絶縁母線の先端が位置する部位の周囲には、固体絶縁物３０内に埋め込まれる母線側埋め込みシールド６６が配置されている。

母線側導体４１と電流センサ５５の間に電流センサ用シールド６５があり、母線側導体４１と電流センサ用シールド６５を固体絶縁物３０内に配置した。これにより、母線側での電流測定が可能となる。また、上記各実施例と同様に電流センサ用シールド６５にコンデンサ７０の一端を直列に繋ぐことで、電位の測定も可能になる。

以下、実施例４について図８を用いて説明する、尚、下記では上記各実施例と相違する点についてのみ説明し、重複する点についてはその説明を省略する。

図８に示す様に、本実施例に係るスイッチギヤは、実施例１で示した電流センサ用シールド６０とケーブル側埋め込みシールド６１が１つになった結合シールド６３が固体絶縁物中に埋め込んで配置されている。２つの部品を製作し、かつ各々所定の位置に置いた上で注型を行う必要が無くなり、部品数と工数の削減が可能となる。

尚、上記各実施例では電流センサを用いる場合についてのみ説明を行ったが、電流センサが存在しない場合であっても、導体の周囲に前記固体絶縁物に埋め込まれて配置されるシールドがあることで、エポキシ樹脂表面の部分放電が抑制できる効果は得られる。特に、エポキシ樹脂表面は接地していないため、表面を接地しているケーブルを繋いだ場合や接地板を設置した場合においては、その接触部に、浮遊電位の樹脂表面−周囲の気体−表面接地のケーブルまたは接地板が接触するトリプルジャンクション（３部材の境界となる点）ができ、該トリプルジャンクションに電界集中が生じやすくなる。そこで、該トリプルジャンクションの（固体絶縁物中）内部側にシールドが配置されていると、エポキシ樹脂表面の部分放電を効果的に抑制できる。

また、各実施例では母線側またはケーブル側のいずれか一方にのみ電流センサを配置する場合について説明したが、双方に電流センサを配置することも無論可能である。

１ 真空開閉器
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 接地断路開閉器
１１ 接地断路開閉器ブッシング側固定電極
１２ 接地断路開閉器可動電極
１３ 接地断路開閉器中間固定電極
１４ 接地断路開閉器接地側固定電極
１５ フレキシブル導体
１６ ばね接点
２０ 真空開閉器用操作ロッド
２１ 接地断路開閉器用操作ロッド
３０ 固体絶縁物
３１ 金属容器
４０ 母線用ブッシング
４１ 母線側導体
４２ ケーブル用ブッシング
４３ ケーブル側導体
５０、５５ 電流センサ
５１、７１ 取り付け部
６０、６５ 電流センサ用シールド
６１ ケーブル側埋め込みシールド
６３ 結合シールド
６６ 母線側埋め込みシールド
７０ コンデンサ
８０ ケーブル
８１ ケーブルヘッド部
８２ 固体絶縁母線
８３ 固体絶縁母線アダプタ
９０ 電気力線
９１ 電流センサと固体絶縁物表面の間の気中部

Claims (6)

1. 電流の投入・遮断・断路・接地のいずれかの切り替えを行う開閉器を少なくとも備える開閉器部と、該開閉器部から引き出される導体と、該導体を覆う表面が非接地の固体絶縁物と、前記導体の周囲に前記固体絶縁物に埋め込まれて配置されるシールドと、前記導体の周囲に配置される電流センサを備え、前記シールドは、前記導体と前記電流センサの間で、一部分が前記導体側に屈曲していることを特徴とするスイッチギヤ。
2. 請求項１に記載のスイッチギヤであって、
   前記シールドは、コンデンサの一端と接続されていることを特徴とするスイッチギヤ。
3. 請求項１ないし２のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記開閉器部は金属容器に覆われており、該金属容器は前記固体絶縁物に設けられた階段状の段差部に固定されていることを特徴とするスイッチギヤ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスイッチギヤであって、
   前記導体は母線またはケーブルに接続されることを特徴とするスイッチギヤ。
5. 請求項４に記載のスイッチギヤであって、
   前記シールドの端部のうち、前記開閉器部から離れる方向の先端側で前記母線またはケーブルに接続される部位の周囲には、更に前記固体絶縁物に埋め込まれる埋め込みシールドが配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
6. 請求項５に記載のスイッチギヤであって、
   前記シールドと前記埋め込みシールドは一体に結合されていることを特徴とするスイッチギヤ。