JP6069173B2 - ガス遮断器 - Google Patents

Description

本発明はガス遮断器に関し、特に低層化とともに遮断器動作時の振動抑制とメンテナンス性を向上したことを特徴とするガス遮断器に関するものである。

ガス遮断器の操作器として、空気圧や油圧を利用した操作力を得る空気圧操作器や油圧操作器と、弾性体であるばねの圧縮力を解放することにより操作力を得るばね操作器が一般的に使用されている。

駆動源にばねを用いるガス遮断器の一例が特許文献１に記載されている。このガス遮断器は、遮断部タンクとリンク機構部と操作器とを横方向に隣接して設置し、遮断部タンクと操作器との間に遮断部タンクに連通するガスシール室を形成する構成としている。このような構成とすることで、高さ寸法を低減しつつ、遮断部タンク内の絶縁ガスの漏洩を効率よく低減できるガス遮断器を提供することを目的としている。

また、駆動源にばねを用いるガス遮断器の他の例として特許文献２に記載のガス遮断器がある。このガス遮断器は、ばね操作機構における補助制御装置等の取り付け箇所を遮断器の構成に応じ適宜変更することで操作器の操作性・保守点検性を向上しつつ、タンクの中心軸とばね操作器の中心をほぼ一致させることで、ガス遮断器全体としてバランスよく小型化を可能とすることを目的としている。

特開２０１１−２９００４号公報 特開２００７−２９４３６３号公報

しかし、特許文献１及び２に示す構成では、駆動源のばねと遮断部接点の動作方向が直交しているためリンク機構が複雑になり遮断部接点を駆動するエネルギー効率が低下する課題があった。

また、駆動源のばねはガイドないしはケースに収納されているが、ガイドやケースは筐体に対し片持ち状態で支持されているため、駆動源のばねが動作した際にガイドやケースと当接し、それらが振動して遮断部接点を駆動するエネルギー効率が低下する課題があった。

さらに、特許文献２に示すガス遮断器では、ばね操作器と遮断部とを接続するリンク機構に調整部分がないので、製品が設置された現地において遮断部接点のワイプ量を調整することが困難なのでメンテナンス性に課題があった。

本発明は上記課題を解決することを目的とするものであり、具体的には全高抑制による小型化および動作時の振動抑制とメンテナンス性向上を実現できるガス遮断器およびそれを用いたガス絶縁開閉装置を提供することを目的としている。

本発明に係るガス遮断器は、固定接触子と、前記固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子を内部に有する密封タンクと、前記可動接触子を駆動する操作器と、前記密封タンクと前記操作器との間に設けた機構部を有する。前記操作器は駆動源の弾性体と、前記弾性体を収納するケースと、前記弾性体の駆動力を保持及び開放する制御機構と、前記弾性体の駆動力を前記可動接触子に伝えるリンク機構を有する。前記弾性体は遮断用弾性体と投入用弾性体で構成され、前記遮断用弾性体は、前記リンク機構と前記制御機構の間に軸方向を横向きに配置される。前記遮断用弾性体ケースと前記投入用弾性体ケースとに設けられたフランジを一体化する。前記遮断用弾性体ケースのフランジと前記機構部との間に空間を設け、前記空間に着脱可能な防水カバーを設ける。

本発明によるガス遮断器は全高抑制と動作振動抑制とメンテナンス性向上を実現することが可能となる。

実施例１に係るガス遮断器で、遮断部が入状態を示す側面図である。操作器部分は断面図とし、ガス遮断器の固定側と可動側は点線で示している。以下、図２、３、５、７において同様。 実施例１に係るガス遮断器で、遮断部が切状態を示す側面図である。 実施例１に係るガス遮断器で、図２の状態から遮断部が入状態に移行した状態を示す側面図である。 実施例１に係るガス遮断器で、操作器と機構部を示す斜視図である。 実施例１に係るガス遮断器をガス絶縁開閉装置に組み入れた状態を示す側面図である。 実施例１に係るガス遮断器をガス絶縁開閉装置に組み入れた状態を示す平面図である。 実施例１に係るガス遮断器で、遮断ばねと可動接触子との間に設けられたリンク機構を説明する側面図である。

以下、本発明を実施する上で好適な実施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であって、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲の記載を満たす範囲内で種々の態様に変形することが可能であることは言うまでもない。

実施例１に係るガス遮断器について図１から４及び図７を参照して説明する。ガス遮断器３３は、遮断部が収納された密封タンク４、ばね操作器２、ばね操作器２と密封タンク４とを接続する機構部１５で構成される。密封タンク４は脚部１０ａ、１０ｂにより共通架台１に接続されると共に、タンク内部には絶縁性のガス、例えばＳＦ₆（六弗化硫黄）ガスが規定の圧力で封入されている。

密封タンク４内では、図示を略した導体を介して可動接触子７と固定接触子６とで構成された遮断部接点に通電される。可動接触子７には、固定接触子６と接する反対側に絶縁性リンク８が接続される。この絶縁性リンクに機構部１５を介してばね操作器２の駆動力が作用して遮断部接点の開閉を行う。

図１では、固定接触子６に可動接触子７が接している状態、言い換えれば遮断部接点の入状態である。これにより母線から送電線路側に通電される。通電状態において、落雷などで系統に異常な電流が流れるとガス遮断器３３に遮断指令が入力され、固定接触子６から可動接触子７を引き離して電流を遮断する。

機構部１５は、絶縁性リンク８の延長端側で密封タンク４のフランジに接続されている。そして、機構部１５の内部には回転軸２１と、この回転軸２１にガス中レバー２２、気中レバー２３が固定されている。

機構部１５には密封タンク４と連通する図示を略したガスシール室と大気室が設けられており、回転軸２１が両室を貫通して支持されると共に、図示を略したガスシール手段が設けられている。そして、回転軸２１のガスシール室側にガス中レバー２２が、大気室側に気中レバー２３が接続されている。ガス中レバー２２の一端には絶縁性リンク８が接続されている。気中レバー２３の一端にはばね操作器２からの出力リンク３０がピン２４により回動自在に連結されている。

なお、気中レバー２２及びガス中レバー２３は機構部１５に配置することに限定されるものではなく、密封タンク４の内部に配置しても良い。また、上記構成では、ガスシール室と大気室とを回転軸２１において区分したが、これに限らず、出力リンク３０のような直動部分で区分しても良い。

次にばね操作器２の構成を説明する。ばね操作器２は機構部１５の板１５ｃに接続されると共に脚部１０ｄにより共通架台１に接続されている。また、筐体９および制御機構（不図示）を覆うように操作箱３が設けられている。

ばね操作器２では、操作箱３の内部で、円筒状の遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５が筐体９に固定される。また、投入ばねケース３５は、筐体９と接続する反対端３５ｂで機構部１５ｃに固定される。二つのばねケース内には、夫々遮断ばね３６と投入ばね３７が収納されている。

遮断ばねケース３４と投入ばねケース３５は、図４に示すように、フランジ４８により一体化される。フランジ４８の遮断ばねケース３４の反対側の面には遮断動作時の遮断ばねのオーバーストロークを規制するストッパフランジ４９が締結されている。ストッパフランジ４９と機構ケース１５との間に着脱可能で上下分割式の防水カバー５０が接続されている。このように構成することにより、ばね操作器の制御機構、駆動源のばねは防水されると共に操作箱３の小型化を図ることができる。

図１では遮断用、投入用の両方のばねが共に圧縮状態である。遮断ばね３６は一端が筐体９に支持され、他端が遮断ばね受３８で支持されている。遮断ばね受３８の一端には遮断ばねリンク３９の一端が接続されている。遮断ばねリンク３９の他端は、主レバー４０の一端に連結されている。主レバー４０は、その中間部で筐体９に回動自在に支持された回転軸４１に固定されている。

また、遮断ばね受３８の他端には出力リンク３０の一端が接続されている。本実施例のこの構成を引用文献１に記載の構成と対比すると、引用文献１の構成では、操作器の主レバー３１から気中レバー２３に出力リンクを連結するので、出力リンク３０が長くなり、急峻な圧縮荷重が作用する場合の座屈を回避するために、出力リンクの断面二次モーメントを本実施例より大きくする必要があった。

本実施例では、遮断動作の際には、出力リンク３０に急峻に圧縮荷重が作用するとしても、図１に示すように出力リンク３０を引用文献１記載の構成と比較して短くすることができるので、出力リンク３０の座屈のおそれを低減することが可能となる。これにより、操作器の信頼性を向上させることができる。

なお、出力リンク３０は一つの部材で図示しているが、二つ以上の部材をターンバックルで締結した構造としても良く、これにより遮断部ワイプ量の調整が可能であり、以下、図７を用いて説明する。

図７において出力リンク３０以外の操作器、機構部、遮断部の構成は図１と何らの変わりがない。出力リンク３０は、一端がばね受け３８に回動自在に支持され他端にリンク３０ｃの所定の長さを挿入可能に構成したリンク３０ａと、一端がピン２４により気中レバー２３に回動自在に支持されると共に中間部にネジ部を設けてナット３０ｂによりリンク３０ａと締結可能なリンク３０ｃとから成る。

このように構成することにより、遮断ばね３６の圧縮状態においてもナット３０ｂを緩めることにより出力リンク３０ｃがリンク３０ａから出ている長さを調整することができるので、固定接触子６に対する可動接触子の重なり量、即ち遮断部ワイプ量の調整が可能となる。現地において調整が必要になった場合には、図7に示したように防水カバー５０の上半分５０ｂのみを外すことで作業可能であり、メンテナンス性が向上する。

また、遮断ばね３６は、軸方向横向きにして配置される。より好ましくは、遮断ばね３６の動作軸が可動接触子７の動作軸と略平行に設けられる。

このような構成とすることで、特許文献１及び２に記載の構成のように遮断ばねの動作軸と可動接触子の動作軸が略直交したものと比べ操作器の駆動力を可動接触子に伝えるリンク機構を簡易なものとすることができるので、可動接触子１２に操作器２の駆動力を効率よく伝えることが可能となる。

なお、投入ばね３７を設ける位置は特に限定されず、遮断ばね３６の上側に設けても下側に設けてもよく、また側面に設けてもよいが、遮断器の低重心化・耐震化のためには投入ばね３７を遮断ばね３６の下方、より好ましくは鉛直下方に配置する構成が好ましい。

また、ばね操作器２の投入ばね３７は、一端が筐体９に支持され、他端が投入ばね受４２で支持されている。投入ばね受４２には投入ばねリンク４３の一端が接続されている。投入ばねリンク４３の他端には投入カム４５が回動自在に連結されている。投入カム４５は、筐体９に回動自在に支持された回転軸４４に固定されている。

ばね操作器２には、接点の投入動作で投入ばね３７が解放された後で、再圧縮するために図示を略した歯車列と電動機が筐体９に設けられている。さらに、圧縮された投入ばねおよび遮断ばねの駆動力を保持、解放するために図示を略した機構が筐体９内に設けられている。

次に図１〜図３を用いてガス遮断器３３の動作を説明する。初めに、図１に示す遮断部接点の入状態から切状態に移行する動作について述べる。図１において、ガス遮断器３３に遮断指令が入力されると、接点の切動作が開始される。

すなわち、図１において、遮断ばねの制御機構を作動させて、圧縮状態にある遮断ばね３６の規制を解き、遮断ばね３６を放勢させる。これにより、遮断ばねリンク３９を介して出力リンク３０に遮断ばね３６の駆動力が伝達され、出力リンク３０が紙面右方向に移動する。

そして、機構部１５の気中レバー２３が時計回りに回動する。回転軸２０も時計回りに回動し、これに固定されたガス中レバー２２も時計回りに回動する。これにより、絶縁性リンク８が図１の紙面左方向に駆動され、遮断部接点の可動接触子７を紙面左方向に移動させて固定接触子６から開離させる。

このとき、遮断ばね３６およびばね受け３８は概ね水平方向に動作するが、紙面の上下方向にも変位して振動が遮断ばねケース３４に伝達される。遮断ばねケース３４の振動はフランジ４８を介して投入ばねケース３５に伝達され、投入ばねケース３５から機構ケース１５にまで伝達される。しかしながら、本実施例の構成では、遮断ばねケース３４の紙面上下方向および紙面奥行き方向の曲げ剛性が従来技術に比べて強化されるために、遮断動作時の振動が抑制される。

遮断ばね３６の放勢が完了すると接点の切動作が終了し、図２に示すようにばね操作器２において、主レバー４０の一端が投入カム４５の外周面にほぼ当接して止まる。

次に、図２に示す遮断部接点の切状態から図３に示す接点の入状態に移行する動作を以下に説明する。図２の状態において、ガス遮断器３３に投入指令が入力されると、図示を略した投入ばねの制御機構が作動して、圧縮状態にある投入ばね３７の規制を解き、投入ばね３７を放勢させる。投入ばねケース３５のフランジ３５ｂ（図４）が機構ケース１５に剛に結合されているため、投入ばね３７及びばね受４２が紙面上下方向にも変位しても投入ばねケース３５の振動が抑制される。

投入ばね３７の放勢に伴い、投入ばねリンク４３を介して投入カム４５、回転軸４４が時計回りに回動する。カム４５の回動に伴い、カム４５の外周面が主レバー４０の外周面を押圧して主レバー４０を反時計回りに回動させる。これにより遮断ばねリンク３９、遮断ばね受３８を介して遮断ばね３６を圧縮する。

同時に、出力リンク３０が紙面左方向に移動する。これにより機構部１５の気中レバー２３およびガス中レバー２２が時計回りに回動し、絶縁性リンク８を紙面右方向に移動させる。そして、絶縁性リンク８に連結された可動接触子７が紙面右方向に移動して固定接触子６に接し、遮断部接点が入状態になる。投入ばね３７の放勢が完了すると図３に示す接点入動作の終了状態となる。

接点の入動作が完了した図３の状態から、図示を略した電動機と歯車列により、放勢した投入ばね３７を圧縮させて、制御機構により投入ばね３７の駆動力を保持して、図１に示す状態に移行する。

本実施例に示したガス絶縁開閉装置内に封入する絶縁性のガスはＳＦ₆に限定されることはなく、例えばＳＦ₆とＮ₂、ＣＦ₄との混合ガスやＣＯ₂ガスなどのＳＦ₆代替ガスを用いても良い。

また、本実施例に示したガス遮断器のばね操作器では遮断ばね、投入ばね共に圧縮コイルばねを用いているが、これに限定されることはなく、皿ばねなど直動する弾性体要素であれば、容易に置換が可能である。また、主たる駆動源に圧縮コイルばねを用い、副次的な駆動源にトーションバーばねを適用しても本実施例と同様の効果が得られる。

本発明は上記のとおり、ばね操作器の遮断ばねの動作軸を可動接触子の動作軸と略平行にすることで、単純なリンク機構を用いてばね操作器の駆動力を可動接触子に伝えることができるので、ばね操作器の遮断ばねの動作軸と可動接触子の動作軸が略直交する等により複雑なリンク機構を用いる必要がある構成と比べ、効率よくばね操作器の駆動力を遮断部に伝えることが可能となる。これによりガス遮断器の信頼性を向上することが可能となる。

また、駆動源のばねの動作軸を可動接触子の動作軸と平行に設けた上で、ばねの紙面右側端部に変換レバーを揺動させるリンクを接続することにより、リンク長を抑制しつつ、簡易なリンク機構によりばねの駆動力を可動接触子に伝達することができるので、可動接触子を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。

また、ばね操作器と密封タンクそれぞれを架台の上に固定することで、従来構成に多く採用されている操作器を密封タンクに片持ち支持して架台から浮いた構成とした遮断器と比較して、遮断動作時に生じる振動がばね操作器への影響を低減し、操作安定性を向上することが可能となる。

図５、６に本発明の第１実施例に係るガス遮断器をガス絶縁開閉装置に組み入れた状態を示す。図５に示すガス絶縁開閉装置においては水平配置されたガス遮断器３３と、その上部に計器用変流器１６及び母線接続導体２５が接続されている。母線接続導体２５の上部には接地装置２７がフランジを介して接続されている。母線接続導体２５の両端に配置される絶縁スペーサ２９ａ、２９ｂの両側には主母線用の断路器１８、１９が設けられている。断路器１８、１９それぞれに主母線容器１１、１２が、ガス遮断器３３の軸方向に対し略直交方向に延在するように設けられている。

主母線容器１２、断路器１９、変流器１６及び操作器２で囲まれた空間には操作器側作業スペースＢが設けられ、主母線容器１１、断路器１８、変流器１６及び密封タンク４で囲まれた空間には遮断部側作業スペースＣが設けられている。

これらのスペースには、人が匍匐状態で入ってメンテナンス作業をするのに十分な高さと幅があればよい。遮断部側作業スペースＣにおいては、ハンドホール５より遮断部のメンテナンスが可能である。操作器側作業スペースＢにおいては、操作器２を遮断器から取り外すことが可能である。

主母線容器１１、１２には取り外し可能な支柱１３、１４が共通架台１に設けられており、事故時・点検時にガス遮断器３３を取り外す時でも、主母線容器１１、１２、断路器１８、１９を取り外さずに作業できる構成としている。

ガス遮断器３３の紙面右側には計器用変流器１７がフランジを介して接続されている。計器用変流器１７には絶縁スペーサ１２２を介して、縦形の線路側の断路器２０が設けられている。線路側の断路器２０には接地装置２６が設けられている。断路器２０の紙面右側には絶縁スペーサ２８を介して計器用変圧器３１と地中ケーブルヘッド３２が接続されている。

図６に図１の矢印Ａ−Ａから見た、上方からの視点でのガス絶縁開閉装置の構成を示す。主母線容器１１、１２は三相の母線を一括に収納する。各相において、図５に示した計器用変流器１６は概ね図６に示す断路器１８、１９の間を接続する母線接続導体２５の下方に設けられる。

図５に明示した断路器２０は図６に示す接地装置２６の下方に接続される。接地装置２６は絶縁スペーサ２８を経て計器用変圧器３１に接続されている。計器用変圧器３１の下方には、送電路(不図示)に接続される地中ケーブルヘッド（図５中の３２）が設けられている。

密封タンク４の上面には遮断部のメンテナンス用に設けられたハンドホール５が配される。図５に示すように、ハンドホール５の上方には遮断部側作業スペースＣが設けられており、密封タンク４内の絶縁ガスを回収した後、ハンドホール５を開放することで遮断部のメンテナンスを容易に行うことができる。

以上に示すように、本発明によれば、駆動源の遮断用弾性体ケースと投入用弾性体ケースに設けられたフランジを一体化することにより、遮断動作時の動作振動を抑制することができるので、可動接触子を駆動するエネルギー効率を向上させるができる。

また、投入用弾性体ケースの端部を機構部に固定することで、投入動作時の動作振動も抑制することができる。

さらに、遮断用弾性体ケースのフランジと機構部との間の空間に設けられた着脱可能な防水カバーを外すことにより、遮断ばねと可動接触子との間に設けられたリンクの長さを調整することができるので、現地でのメンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明のガス遮断器は、密封タンク及びばね操作器を軸方向横置きとすることで、ガス絶縁開閉装置の全高を抑制することができる。これにより、ガス絶縁開閉装置を分解しなくても輸送用コンテナ（例えば、ＩＳＯ規格の４０フィートコンテナ）内に全体を収納して輸送することが可能となるので、輸送コストの低減が可能となり、現地での据え付け作業時間を削減することが可能となる。

なお、このような構成を採ることでガス絶縁開閉装置の低重心化を実現できるので、副次的効果として耐震性を向上することも可能となる。

１ 共通架台
２ バネ操作器
３ 操作箱
４ 密封タンク
６ 固定接触子
７ 可動接触子
８ 絶縁性リンク
１０ 脚部
１５ 機構部
２２ ガス中レバー
２３ 気中レバー
３０ 出力リンク
３４ 遮断ばねケース
３５ 投入ばねケース
３６ 遮断ばね
３７ 投入ばね
４０ 主レバー
４５ 投入カム
４８ フランジ
４９ ストッパフランジ
５０ 防水カバー

Claims (6)

1. 固定接触子と、前記固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子を内部に有する密封タンクと、前記可動接触子を駆動する操作器と、前記密封タンクと前記操作器との間に設けた機構部を有するガス遮断器であって、前記操作器は駆動源の弾性体と、前記弾性体を収納するケースと、前記弾性体の駆動力を保持及び開放する制御機構と、前記弾性体の駆動力を前記可動接触子に伝えるリンク機構を有し、前記弾性体は遮断用弾性体と投入用弾性体で構成され、前記遮断用弾性体は、前記リンク機構と前記制御機構の間に軸方向を横向きに配置され、前記遮断用弾性体ケースと前記投入用弾性体ケースとに設けられたフランジを一体化し、前記遮断用弾性体ケースのフランジと前記機構部との間に空間を設け、前記空間に着脱可能な防水カバーを設けたことを特徴とするガス遮断器。
2. 前記遮断用弾性体の動作軸は前記可動接触子の動作軸と略平行に設けられた、請求項１に記載のガス遮断器。
3. 前記防水カバーは上下方向に分割可能な構成としたことを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
4. 前記防水カバーは上下方向に分割可能な構成としたことを特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。
5. 前記投入用弾性体ケースの一端は前記機構部の一端に結合されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガス遮断器。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のガス遮断器を有するガス絶縁開閉装置。