JP6239126B2 - 開離装置を有するガス絶縁計器用変成器 - Google Patents

Description

ガス絶縁高電圧開閉装置に使用するための計器用変成器は、流体密に封止されたハウジング内に配置された能動部を有し、その能動部は、一方では高電圧開閉装置に接続され、他方では評価ユニットに接続されている。高電圧開閉装置の検査時には、能動部と高電圧開閉装置との間の接続を開離しなければならない。なぜなら、そうしなければ能動部が損傷し得るからである。従来においては、１つのハウジング内に１つの能動部を有する単相の計器用変成器と、１つのハウジング内に回転対称に配置された複数の能動部を有する多相の、通常は３相の、計器用変成器とが知られている。これら計器用変成器のための種々の開離装置が知られている。

例えば、特許文献１は、能動部と開閉装置との接続を形成又は開離する揺動アームを有する単相の計器用変圧器を開示している。

特許文献２には、多相の計器用変成器が開示されており、この計器用変成器では、横への移動によって、即ち能動部と開閉装置との間を結ぶ直線に対して直交する方向への移動によって、能動部と開閉装置との間の接続を形成又は開離することが可能となっている。他の実施形態では、可撓性ケーブルを介して能動部に接続された複数の接点が１つの支持体を介して互いに結合されており、それらの接点が、１つの押し棒により、能動部と開閉装置との間を結ぶ直線に対して平行な方向に移動され、それによって、能動部と開閉装置との接続が、形成又は開離される。

独国特許出願公開第１０２０１１００７９００号明細書 欧州特許出願公開第１６１０３５２号明細書

本発明の課題は、改善された開離装置を備えた複数の能動部を有する計器用変成器を提供することにある。

そこで、本発明によれば、高電圧を測定するために使用されるガス絶縁計器用変成器が提供される。本発明による計器用変成器は、高電圧を測定電圧に変換するための複数の変成器装置を有し、それらの変成器装置は、流体密に封止された１つのハウジング内に配置されている。各変成器装置は、能動部と、ハウジングを貫通してその内部へ導通された高電圧接点と、能動部に電気的に接続された固定接触子と、固定接触子に電気的に接続された可動接触子とを有する。本発明による計器用変成器は、さらに、ハウジング外部から操作可能な開離装置を含み、その開離装置によって、可動接触子と高電圧接点との接続を、形成もしくは開離することができる。そのために、開離装置は、複数の可動接触子を互いに結合する結合要素と、その結合要素を操作方向に移動するための移動手段とを有する。従って、その移動手段によって結合要素に伝達される運動が、複数の可動接触子の操作方向への同期移動をもたらす。固定接触子は、その際の操作方向への可動接触子のためのガイドとして構成されている。その移動は、直線移動であり、そのガイドは、リニアガイドとして構成されているとよい。そのガイドは、例えば溝および凸部の構造形式で、ダブテールガイドとして、レールガイドとして、ロールガイドとして、スライドベアリングガイドとして、又は、テレスコープガイドとして、構成するとよい。そのガイドによって、可動接触子の移動中に、その可動接触子と固定接触子との間の良好な電気的接触が形成される。さらに、上記のガイドは、操作方向への可動接触子の移動を可能にし、操作方向に対して垂直な方向への移動を制限するのに役立つ。固定接触子による可動接触子の案内によって、一方では機械的費用を低減することができ、他方では可動接触子と固定接触子との間の良好な電気的接触を保証することができる。

固定接触子が管状端部を有し、可動接触子が棒状端部を有し、棒状端部が管状端部の中に挿入可能であると、有利である。これは、開離装置の格別に簡単な組立を可能にし、可動接触子の格別に良好な案内をもたらす。電気的接触は、例えば、ばね接点又は積層接点によって形成するとよい。

好ましい実施形態では、上記の移動手段が結合要素に結合された押し棒を有し、その押し棒が、ハウジングの外側に配置された駆動装置によって操作方向に移動可能である。その押し棒は、駆動装置の運動を結合要素に伝達し、その結合要素はさらに、その運動を可動接触子へ伝達し、斯くして格別に簡単な方法による可動接触子の同期移動が達成されることとなる。

さらに、駆動装置が、伝動機構を介して押し棒に連結されており、その伝動機構が、駆動装置の回転運動を押し棒の直線的な操作移動に変換する。そのために、伝動機構は、望ましくはハウジング内部に配置された、例えば偏心伝動機構、ウォーム伝動機構、又は、台形ねじ伝動機構とすることができる。従って、回転運動が駆動装置によってハウジング内部に伝達され、そこで回転運動が直線運動に変換されることとなる。これは、一方において、駆動装置に必要な占有スペースを低減し、他方において、回転運動を、より簡単に、ハウジングを通して気密を保ちつつ直線運動に導く。

伝動機構が、特に偏心伝動機構として構成されていると有利である。というのは、これは格別に簡単な構造および組立を可能にするからである。

さらに、本発明による有利な実施形態では、互いに平行に配置されて、上記の駆動装置で以て同時に移動可能な少なくとも２つの押し棒が、上記の結合要素に結合されるようにすることで、結合要素の傾斜防止を改善することが可能となる。これは、例えば、２つの押し棒の一方を上記の伝動機構に連結し、それら両押し棒を互いに結合することによって、達成することができるが、しかし、少なくとも２つの押し棒のそれぞれを、１つの伝動機構を介して上記の駆動装置に連結することが望ましい。

さらに、複数の能動部が、１つの共通な巻線軸を有するべく、互いに一列に配置されているようにすることが好ましい。各能動部は、１つの鉄心の脚を貫通して延びる巻線軸の周りに円盤状に回転対称に構成される。それによって、全ての該当する鉄心の脚が１つの平面内にあり、この平面内で、巻線軸も延びている。この平面に対して垂直に巻線平面がある。これは、一方では格別にスペース節減を図った能動部配置を可能にし、他方では格別に簡単に構成された鉄心用の支持フレーム構造を可能にする。

駆動装置が、上記の伝動機構に、操作方向に対して垂直に配置された駆動軸を介して連結されていることも好ましい。これは、格別にスペースを節減した駆動装置配置を可能にする。

さらに、駆動装置が回転角度制限装置を有するとよい。そのようにすることにより、一方の終端位置において開離装置が閉路状態になり、他方の最大位置において開離装置が開路状態になるように、駆動軸の可能な回転角が、２つのストッパによって制限される。

さらに、駆動装置が、開離装置の位置を表示する表示手段を有するとよい。

以下において、本発明を、図面に基づいてさらに詳細に説明する。

本発明による計器用変圧器を正面側から見た斜視図である。 閉路状態にある図１の計器用変圧器を背面側から見た部分斜視図である。 開路状態にある図１の計器用変圧器を背面側から見た部分斜視図である。 開路状態にある図１の計器用変圧器を背面側から見た部分斜視図である。 図１の計器用変圧器を正面側から見た部分斜視図である。

全ての図において互いに対応する部分に同一符号が付されている。

これらの図は、例示のために、１つの具体的な実施形態を示している。本発明は、勿論、この実施形態に限定されない。

図１は、ガス絶縁ハウジング２を有する、本発明による計器用変成器１を示し、そのハウジング２は、ここでは内部があたかも透けて見えるかのように示されている。ハウジング２は、長円形の断面を有し、その一端が蓋３で閉じられている。その蓋３に対向する他端には、ブッシング４で閉鎖された３つの開口が存在する。これらのブッシングは、絶縁体５と、気密を保ちつつ絶縁体を貫通する高電圧接点６とを有する。ハウジングは、弁３１、過圧逃し装置３２又は２次端子箱３３のような、他の装置を有する。さらに、そのハウジング壁の外側に、駆動装置７が配置されている。以下において、駆動装置７を有する面の方から計器用変成器１を見た図を、正面図と呼び、その対向面の方から見た図を、背面図と呼ぶこととする。

図２および図３は、図１の計器用変成器１の背面図を示しており、そこでは、ハウジング２に関しては蓋３だけが示されている。このハウジングの内部には、積層鉄板からなる３つの鉄心８がある。これらの鉄心８は、それぞれ蓋３に取り付けられたフレーム２８によって保持されている。各鉄心８は、それぞれ、長方形に配置された２つの水平脚と２つの垂直脚とから成る。各鉄心８のそれぞれ一方の水平脚（図では下側の水平脚）に、１つの能動部９が配置されている。これらの能動部９は、ここでは、それぞれ巻線軸４０の周りに巻装された１つの１次巻線と、１つ又は複数の２次巻線とを有する、誘導式計器用変圧器である。巻線平面は、巻線軸４０に対して垂直方向に延びている。１次巻線は、高電圧ブッシング４を貫通してハウジング２内に導入された導体に接続されており、その導体は、他方では高電圧線に接続されている。２次巻線は、蓋３に配置されているが、ここでは視認できないブッシングを貫通して、２次端子箱３３に接続されている。各能動部９の周りに配置されたリング状の高電圧電極３４が、接地電位にある鉄心８およびフレーム２８を高電圧電位から保護する。３つの能動部９が互いに一列に配置されているので、それらの巻線平面は互いに平行に配置されている。巻線が巻装されている脚は、巻線軸４０に沿って縦一列に並べられて配置されている。３つの能動部９は、高電圧線の３つの相の電圧を単に１つの測定すべき測定電圧に変換するように構成されている。高電圧は、数十キロボルトから数百キロボルトまでの電圧である。能動部９は、そのような高電圧を定格電圧印加時に明確に千ボルト以下の値、大抵は約百ボルト以下の値に高い精度で変圧するように、構成されている。そのために、各能動部９の１次巻線は、それぞれ高電圧線の１つの相に接続されている。この接続は、試験目的のために、開離可能でなければならない。その接続を、図２では閉路状態で示し、図３では開路状態で示している。

上記の高電圧は、高電圧接点６を介してハウジング２内に導入される。高電圧接点６は、導体からなるパーツであって、ブッシング４の絶縁体５を気密に貫通して延びている。

各能動部９の１次巻線は、それぞれ１つの固定接触子１０に電気的に接続されている。その接続は、例えば固定接触子１０に接続されたばね接点を介して形成するとよい。固定接触子１０が管状端部１２を有し、その端部１２には可動接触子１１の棒状端部１３が差し込まれている。その棒状端部１３は、望遠鏡のように、操作方向４１に管状端部１２の中へ導入移動することができ、かつ管状端部から導出移動することができる。別の実施形態も可能である。例えば、固定接触子が棒状端部１３を有し、可動接触子が管状端部１２を有してもよく、あるいは、接触子の一方が溝を有し、他方がその溝の中に案内される対応キーを有してもよい。

鉄心８を有する各能動部９は、それぞれ１つの高電圧接点６と、１つの固定接触子１０と、１つの可動接触子１１とを組み合わせて、本発明で云うところの１つの変成器装置が構成されている。

閉路状態では、可動接触子１１の、ほぼ球形の接点１４が、高電圧接点６と接触し、その高電圧接点６から可動接触子１１および固定接触子１０を介しての、能動部９の１次巻線への電気的接続が、形成される。高電圧接点６は、接点１４との接触面を拡大するために、接点１４を受け入れるための球体セグメント形の凹部を有するとよい。ここでは、可動接触子１１の棒状端部１３が、固定接触子１０の管状端部１２から引き出されており、図２に破線で示しているように、棒状端部１３の小部分だけが、管状端部１２内に留まっている。

開路状態では、図３に破線で示しているように、棒状端部１３が殆ど完全に管状端部１２の中に挿入されている。接点１４は、従って、高電圧接点６から所定の間隔を有し、それにより、能動部９の１次巻線への高電圧接点６の電気的接続が、開離される。その間隔の大きさは、印加される高電圧、使用される絶縁ガスの種類および圧力のような、装置特有のパラメータに依存する。

接点１４の上部で、巻線軸４０に対して平行な結合要素１５としての１つの可動バーによって、３つの可動接触子１１が結合されている。その結合要素１５に対して垂直に、１つ又は複数の押し棒１６が、その結合要素１５に結合されている。押し棒１６は、後述する開離装置に連結されており、この開離装置により、押し棒１６は、巻線軸４０に対して垂直に移動可能である。その押し棒１６の移動は、結合要素１５に伝達されて、その結合要素１５によって可動接触子１１に伝達される。

鉄心８の垂直脚又はフレーム２８には、水平な結合ブリッジ部材２７を保持する保持板２６の対が取り付けられている。結合ブリッジ部材２７は、巻線軸４０に対して平行に延びている。固定接触子１０は、これらの結合ブリッジ部材２７を貫通して、これらの結合ブリッジ部材２７に固定されている。押し棒１６は、それぞれ２つの固定接触子１０の間において、２つの結合ブリッジ部材２７の間の間隙範囲内で、両結合ブリッジ部材の間を通り抜けて延びているか、又は、結合ブリッジ部材２７内の開口を通してその結合ブリッジ部材２７を貫通している。保持板２６又は結合ブリッジ部材２７には、押し棒１６のためのガイドスリーブ３０を配置するとよい。

図４は、図２の部分詳細図を、図２と同様に背面図で示したものであり、図５は、同一の計器用変成器１の類似の部分詳細図を、図４とは異なり、正面図で示したものである。開離装置は、ここでは偏心伝動機構である伝動機構１７と、その伝動機構１７に連結された少なくとも１つの駆動軸２２とから構成されている。他の種類の、例えば台形ねじ伝動機構などのような伝動機構も同様に適用可能である。駆動軸２２は、ハウジング壁を気密に貫通して外部に導出されており、ハウジング２の外部で駆動装置７に結合されている。ハウジング壁には、複数の軸受ブッシュが配置されており、それらの軸受ブッシュは、駆動軸２２の周りに配置された軸受２５、例えば玉軸受を収容する。それらの軸受２５の間のＯリングは、気密性を形成する。駆動軸２２は、注型樹脂のような非導電性材料から作られていることが好ましい。駆動装置７は、例えば手動駆動装置又は電動駆動装置であるとよい。駆動装置７が伝動機構を含むようにしてもよい。駆動装置７によって、駆動軸２２を回転運動させることができる。駆動軸がその回転運動を偏心伝動機構１７に伝達し、その偏心伝動機構によって回転運動が直線運動に変換される。その偏心伝動機構１７は、偏心円板１８および偏心アーム１９を有する。駆動軸２２の一端は、偏心円板１８の中心軸に結合されている。駆動軸２２の他端は、駆動装置７に接続されている。中心軸２４に対して偏心して偏心軸２１が偏心円板１８上に配置されている。偏心アーム１９の一端は、この偏心軸２１上において回転可能に支持されている。偏心アーム１９の他端は、連結ピン２０を介して押し棒１６に回転可能に連結されている。押し棒１６は、その運動が、ガイドスリーブ３０によって垂直方向に制限される。このようにして、駆動装置７により駆動軸２２に伝達された回転が、偏心円板１８に伝達される。中心軸２４からの偏心軸２１の距離が、押し棒１６の可能なストロークを決定し、従って、高電圧接点６からの可動接触子１１の最大距離を決定する。図４に示されている位置から出発して、偏心円板１８の回転によって、偏心アーム１９が、図４に示されている下方位置から上方位置へ移動される。偏心円板１８は、その際に中心軸の周りに１８０°だけ回転する。偏心軸は、その際に同様に中心軸の周りに１８０°だけ回動し、一緒に偏心アーム１９も連動せしめる。その偏心アーム１９の他端は、垂直運動に制限されている押し棒１６に連結されているので、その回動中に連結ピン２０は常に偏心軸２１の下方に留まる。従って、押し棒１６は、偏心円板１８の方向に上に向かって移動される。押し棒１６は、この垂直移動を、可動バーを介して可動接触子１１に伝達し、それによって、可動接触子１１が、高電圧接点６から離れる方向に移動されることとなる。斯くして、高電圧接点６と可動接触子１１との間の電気的接続が開離され、従って１次巻線も高電圧から切り離される。駆動軸２２の更なる回転は、それの方向に関係なく、押し棒１６の反対方向の移動をもたらし、１８０°だけ回転した際に、上記の接続が再び形成される。

駆動軸２２は、保持板２６を貫通して案内され、偏心円板１８に誤差角度補償カップリング２３を通して結合されている。図２および図４では、開離機構を見易くするために、保持板２６が示されていない。偏心伝動機構１７は、互いに隣接する２つの垂直脚の下方で隣接する鉄心８の領域内に配置されている。１つの能動部９とそれに付属した鉄心８の垂直脚との間の遮蔽板２９は、その能動部９に印加される高電圧から、該当する脚を保護する。遮蔽板２９は、垂直脚を越えてさらに続いており、それにより偏心伝動機構１７および保持板２６も高電圧から保護する。可動接触子１１の棒状端部１３は、傾斜防止のために、固定接触子１０の管状端部１２の中に案内されている。摩擦の少ない案内と同時に、固定接触子１０と可動接触子１１との間の電気的接続の形成のために、例えば積層接点が管状端部１２内に配置されているとよい。従って、固定接触子１０は、可動接触子１１のための直線ガイドの働きをする。

図５には、計器用変成器１が２つの偏心伝動機構１７を有し、両偏心伝動機構１７がそれぞれ１つの駆動軸２２によって駆動されることが示されている。これらの駆動軸２２は１つの駆動装置７によって同期運動させられる。これは、同じ回転方向で行うことができ、又は反対の回転方向でも行うことができる。その同期は、１つの駆動装置７において、伝導ベルト、チェーン又は伝動機構によって行うことができる。

押し棒１６、伝動機構１７および駆動軸２２は、結合要素１５を操作方向に移動する移動手段を構成する。

偏心伝動機構１７および保持板２６は、鋼材のような高強度材料によって製造されるのが好ましい。押し棒１６、結合要素１５、結合ブリッジ部材２７およびガイドスリーブ３０は、プラスチック、例えばポリオキシメチレンのような非導電性材料から製造するとよい。ポリオキシメチレンは、高い剛性、低い摩擦係数、優れた寸法安定性および熱的安定性を有する。

１ 計器用変成器
２ ガス絶縁ハウジング
３ 蓋
４ ブッシング
５ 絶縁体
６ 高電圧接点
７ 駆動装置
８ 鉄心
９ 能動部
１０ 固定接触子
１１ 可動接触子
１２ 管状端部
１３ 棒状端部
１４ 接点
１５ 結合要素
１６ 押し棒
１７ 偏心伝動機構
１８ 偏心円板
１９ 偏心アーム
２０ 連結ピン
２１ 偏心軸
２２ 駆動軸
２３ 誤差角度補償カップリング
２４ 中心軸
２５ 軸受
２６ 保持板
２７ 結合ブリッジ部材
２８ フレーム
２９ 遮蔽板
３０ ガイドスリーブ
３１ 弁
３２ 過圧逃し装置
３３ ２次端子箱
４０ 巻線軸
４１ 操作方向

Claims (6)

1. 高電圧を測定電圧に変換するための複数の変成器装置を備えたガス絶縁計器用変成器（１）であって、それら変成器装置が、流体密に封止された１つのハウジング（２）内に配置されており、各変成器装置がそれぞれ、能動部（９）と、前記ハウジング（２）を貫通して延びる高電圧接点（６）と、前記能動部（９）に電気的に接続された固定接触子（１０）と、前記固定接触子（１０）に電気的に接続された可動接触子（１１）と、前記可動接触子（１１）と前記高電圧接点（６）との接続を形成又は開離するための、前記ハウジング（２）外部から操作可能な開離装置とを含み、その開離装置は、複数の前記可動接触子（１１）を互いに結合する結合要素（１５）と、前記結合要素（１５）を操作方向（４１）に移動するための移動手段とを含み、
   前記固定接触子（１０）が、前記可動接触子（１１）のための操作方向（４１）のガイドとして構成されており、
   前記移動手段が、前記結合要素（１５）に結合された押し棒（１６）を有しており、その押し棒（１６）は、前記ハウジング（２）の外側に配置された駆動装置（７）によって、操作方向（４１）に移動可能となっており、
   互いに平行に配置されて、前記駆動装置（７）により同時に移動可能な、少なくとも２つの押し棒（１６）が、前記結合要素（１５）に結合されており、
   前記少なくとも２つの押し棒（１６）のそれぞれが、１つの伝動機構（１７）を介して、前記駆動装置に連結されている
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
2. 請求項１に記載のガス絶縁計器用変成器（１）において、
   前記固定接触子（１０）が、管状端部（１２）を有しており、前記可動接触子（１１）が、棒状端部（１３）を有しており、前記棒状端部（１３）が、前記管状端部（１２）の中に挿入可能となっている
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
3. 請求項１または２に記載のガス絶縁計器用変成器（１）において、
   前記駆動装置（７）が、伝動機構（１７）を介して、前記押し棒（１６）に連結されており、前記伝動機構（１７）は、前記駆動装置（７）の回転運動を、前記押し棒（１６）の直線的な操作移動に変換する
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
4. 請求項３に記載のガス絶縁計器用変成器（１）において、
   前記伝動機構（１７）が、偏心伝動機構である
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
5. 請求項１から４の１つに記載のガス絶縁計器用変成器（１）において、
   複数の前記能動部（９）が、共通な１つの巻線軸（４０）を有するように、互いに一列に配置されている
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
6. 請求項３、４、または請求項３または４を引用する請求項５に記載のガス絶縁計器用変成器（１）において、
   前記駆動装置（７）が、前記操作方向（４１）に対して垂直に配置された駆動軸（２２）を介して、前記伝動機構（１７）に連結されている
   ことを特徴とするガス絶縁計器用変成器。
   
   

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