JP7103979B2 - 真空開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、固体絶縁形の真空開閉器に関するものである。

固体絶縁形の真空開閉器は、遮断部を内包する真空バルブの周囲を固体絶縁物で覆うことで絶縁性能を強化した開閉器である。

真空開閉器に内包された真空バルブの可動側には、可動側導体を操作する絶縁操作ロッドが連結されており、さらに絶縁操作ロッドの他端側には操作機構が連結されている。このため、真空バルブの可動側を固体絶縁物で覆うことができず、特別な処置を施さない限り、真空バルブの可動側は気中部となる。

気中部はその周囲環境により絶縁性能が変化し、特に高湿度の場合には固体絶縁物に吸着されたもしくは付着した水分により沿面放電が発生しやすくなるため、絶縁弱点部となりやすい。この問題に対し、様々な解決方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、気中部を封止し、その内部に乾燥剤を設置することで気中部の乾燥状態と絶縁性能を維持している。また、特許文献２では、気中部を一旦真空状態とした後に絶縁性の高いガスを封入することで、気中部の絶縁性能を高めている。

特開２０１４－１２０２５０号公報 特開２０１５－８５７２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、もし封止状態の悪化により気中部に水分を多く含む気体が入った場合、一定量の水分は乾燥剤で吸着できるが、それ以上の水分は吸着することができず、気中部の絶縁性能の劣化を招く懸念がある。このような場合、乾燥剤の交換と封止状態の改善といった追加のメンテナンス作業が発生する。

また、特許文献２の構成でも、絶縁性のガスが漏れた場合、当初設計された絶縁性能が満足できなくなるため、封入したガス圧力を管理する方法や、封止部に不良があった場合のメンテナンス作業について予め対策を講じておく必要がある。

そこで、本発明は、真空バルブの可動側の気中部に乾燥剤や絶縁性の高いガスを配置することなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を高めた真空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、本発明の真空開閉器は、接離自在の電極対を収容した真空バルブと、該真空バルブの周囲を覆うとともに、開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を内壁に有した固体絶縁物と、前記真空バルブから突出した可動側導体と連結した絶縁操作ロッドと、該絶縁操作ロッドを動作させる操作機構と、前記固体絶縁物の開口部を覆うフランジと、前記突起部と接触するように配置された、円環状の可撓性絶縁板と、該可撓性絶縁板と前記フランジの間に設置された絶縁筒と、を有し、前記可撓性絶縁板は、前記突起部と前記絶縁筒で挟持されることにより、その位置が保持されるものとした。

本発明によれば、固体絶縁形の真空開閉器の絶縁弱点部である絶縁操作ロッド周囲の気中空間で発生しうる沿面放電の進展を、絶縁層内壁に設けた突起部と可とう性絶縁板との接触部による界面絶縁によって妨げることができ、絶縁性能を向上させることが可能である。また、乾燥剤や絶縁性能の高いガスなどは不使用であるため、それらの管理も不要となり、メンテナンス製を向上させることができる。

実施例１の真空開閉器の縦断面図と可撓性絶縁板の上面図を示す図である。 実施例２の真空開閉器の縦断面図と可撓性絶縁板の上面図を示す図である。 実施例３の真空開閉器の縦断面図と可撓性絶縁板の上面図を示す図である。 実施例４の真空開閉器の縦断面図と可撓性絶縁板の上面図を示す図である。 実施例５の真空開閉器の縦断面図と可撓性絶縁板の上面図を示す図である。

以下、本発明を実施する上で好適となる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に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが無論可能である。

本発明の実施例１に係る真空開閉器１００について、図１を用いて説明する。

図１の上方の縦断面図に示す如く、本実施例の真空開閉器１００は、真空バルブ１と、真空バルブ１の周囲を覆う固体絶縁物２と、真空バルブ１内に固定され、図示しない固定側接続導体と電気的に接続された固定側導体３ｆと、真空バルブ１内から突出し、図示しない可動側接続導体と電気的に接続された可動側導体３ｍと、可動側導体３ｍの突出側と連結された絶縁操作ロッド４と、固体絶縁物２の開口部を覆うことで絶縁操作ロッド４の周囲の気中部５を外気から隔離するフランジ６と、絶縁操作ロッド４を動作させる操作機構７と、硬質樹脂で成形された絶縁筒８と、ゴム等の軟質樹脂で成形された可撓性絶縁板９を有している。なお、図１から明らかなように、フランジ６は中央に貫通穴を有している。

真空バルブ１は、内部が真空（例えば、１０^－２Ｐａ以下）に保たれており、操作機構７が絶縁操作ロッド４を介して可動側導体３ｍを動作させることで、固定側導体３ｆと可動側導体３ｍの対向端に形成された電極対３ｅの接離が制御され、真空バルブ１としてのオンオフを切り替えることができる。

また、本実施例の固体絶縁物２の内壁には、絶縁操作ロッド４の側面を囲むように、固体絶縁物２の開口部方向に凸となる略短筒状の突起部２ａが設けられている。この突起部２ａの下端は、図１の下方の上面図に例示するような、リング状の可撓性絶縁板９と接触している。この可撓性絶縁板９の紙面上下方向位置は、フランジ６と可撓性絶縁板９の間に設置された絶縁筒８によって保持されている。

ここで、フランジ６には環状の溝６ａが掘られており、その溝６ａに絶縁筒８の下端部を嵌め込んでいるので、固定具なしで絶縁筒８の紙面水平軸方向位置を固定できる。なお、フランジ６に溝を掘る代わりに、フランジ６を貫通させたボルト等によって絶縁筒８の位置を固定しても良い。

また、本実施例では、フランジ６の上面から可撓性絶縁板９の上面までの高さが、フランジ６の上面から突起部２ａの下端までの高さより少し高くなるように、各部の寸法を設定している。このため、可撓性絶縁板９は、フランジ６と絶縁筒８によって突起部２ａに押し付けられることで、その位置が固定されている。この結果、可撓性絶縁板９と突起部２ａの間に形成される界面は圧縮状態にあり空気を介在しないため、固体絶縁物２の気中部５の沿面よりも絶縁性能を高めることができる。さらには、可撓性絶縁板９と突起部２ａとの界面に予め潤滑剤を塗布しておくことで両者の密着性をより高め、界面の絶縁性能をより高くすることができる。

以上の構成により、高電位の可動側導体３ｍと接地電位のフランジ６との間で、固体絶縁物２の内壁を介して発生しうる沿面放電は、可撓性絶縁板９と突起部２ａの間に形成される圧縮界面によりその進展を阻害され、絶縁破壊を防ぐことができる。

このように、本実施例の真空開閉器１００によれば、真空バルブの可動側の気中部に乾燥剤や絶縁性の高いガスを配置することなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を高めた真空開閉器を提供することができる。

本発明の実施例２に係る真空開閉器１００について、図２を用いて説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。

実施例１では、図１の下方の上面図に示したように、上面が平坦な可撓性絶縁板９を用いたが、本実施例では、可撓性絶縁板９の上面に、突起部２ａと嵌合する溝９ａを設けている。

この溝９ａの幅は突起部２ａが嵌合する範囲において、突起部２ａの幅よりも小さくなるように設定されている。このため、可撓性絶縁板９と突起部２ａが嵌合した際の界面の密着性が増し、絶縁性能をより向上させることができる。

また、本実施例の構成では、溝９ａの内面に形成される界面は、突起部２ａから受ける圧力がかかりにくいため、実施例１の構成と比較し、可撓性絶縁板９の長期寿命化を図ることができる。

本発明の実施例３に係る真空開閉器１００について、図３を用いて説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。

実施例１では、図１の下方の上面図に示したように、幅の狭い可撓性絶縁板９を用いたが、本実施例では、可撓性絶縁板９の内径を小さくすることで、可撓性絶縁板９の幅を広くしている。

これにより、高電位の可動側導体３ｍから、固体絶縁物２の内壁、可撓性絶縁板９の表面、絶縁筒８の内面を介して、接地電位のフランジ６に至るまでの沿面距離をより長くすることができるため、実施例１の構成に比べて、絶縁性能をより向上させることができる。

本発明の実施例４に係る真空開閉器１００について、図４を用いて説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。

実施例３では、図３の上方の縦断面図に示したように、固体絶縁物２の突起部２ａと絶縁筒８の上端で、可撓性絶縁板９を挟持していたが、本実施例では、絶縁筒８の上端部に絶縁板８ａを取り付け、可撓性絶縁板９を支持できるようにしている。

本実施例の絶縁板８ａは、図４の上方の縦断面図に示すように、可撓性絶縁板９と同程度の径を有している。この構成により、柔らかい可撓性絶縁板９が自重によって紙面水平軸方向の位置から変形するのを防ぎ、突起部２ａと可撓性絶縁板の界面の密着性が低下することを防止する。なお、絶縁板８ａの上面に可撓性絶縁板９を載置する構成であっても良いが、両者を張り合わせることで両者の界面の密着性をより高める構成とすることが、絶縁性能を高めるうえでより望ましい。

本発明の実施例５に係る真空開閉器１００について、図５を用いて説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。

上述の実施例では、略平坦な可撓性絶縁板９を用いたが、本実施例では、撓性絶縁板９に代え、突起部２ａと嵌合する凹状の嵌合部１０ａを備えた、立体的な可撓性絶縁部材１０を用いる。

図５の右方の拡大図に示すように、可撓性絶縁部材１０の嵌合部１０ａは突起部２ａの側面の一部を覆うことができるように深く形成された溝である。この嵌合部１０ａの幅は突起部２ａの幅よりもわずかに小さく作られており、突起部２ａと可撓性絶縁部材１０が嵌合する際、両者間の界面の密着性を向上させている。

本実施例の真空開閉器１００では、上記構成の可撓性絶縁部材１０を用いることで、突起部２ａと可撓性絶縁部材１０の界面距離を大幅に増やすことができるので、上述した実施例の真空開閉器１００に比べ、絶縁性能をより高めることができる。

なお、絶縁筒８と可撓性絶縁部材１０を分離構成とし、突起部２ａと絶縁筒８との挟持により可撓性絶縁部材１０の位置を固定する構成としても良いが、絶縁筒８と可撓性絶縁部材１０を接着剤やインサート成型等により一体とした構造とであっても良い。その場合、真空開閉器１００を組み立てる際に、可撓性絶縁部材１０の位置を仮止めする治具を用意する必要がなくなるので、真空開閉器１００の製造時の生産性を向上させることができる。

１ 真空バルブ
２ 固体絶縁物
２ａ 突起部
３ｅ 電極対
３ｆ 固定側導体
３ｍ 可動側導体
４ 絶縁操作ロッド
５ 気中部
６ フランジ
６ａ 溝
７ 操作機構
８ 絶縁筒
８ａ 絶縁板
９ 可撓性絶縁板
９ａ 溝
１０ 可撓性絶縁部材
１０ａ 嵌合部

Claims (6)

1. 接離自在の電極対を収容した真空バルブと、
   該真空バルブの周囲を覆うとともに、開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を内壁に有した固体絶縁物と、
   前記真空バルブから突出した可動側導体と連結した絶縁操作ロッドと、
   該絶縁操作ロッドを動作させる操作機構と、
   前記固体絶縁物の開口部を覆うフランジと、
   前記突起部と接触するように配置された、円環状の可撓性絶縁板と、
   該可撓性絶縁板と前記フランジの間に設置された絶縁筒と、を有し、
   前記可撓性絶縁板は、前記突起部と前記絶縁筒で挟持されることにより、その位置が保持されることを特徴とする真空開閉器。
2. 請求項１に記載の真空開閉器において、
   前記可撓性絶縁板には前記突起部と嵌合する溝が掘られていることを特徴とする真空開閉器。
3. 請求項１に記載の真空開閉器において、
   前記絶縁筒の上端には、前記可撓性絶縁板を支持する絶縁板が取り付けられていることを特徴とする真空開閉器。
4. 接離自在の電極対を収容した真空バルブと、
   該真空バルブの周囲を覆うとともに、開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を内壁に有した固体絶縁物と、
   前記真空バルブから突出した可動側導体と連結した絶縁操作ロッドと、
   該絶縁操作ロッドを動作させる操作機構と、
   前記固体絶縁物の開口部を覆うフランジと、
   前記突起部に嵌合するように配置された、凹状の嵌合部を備えた、立体的な可撓性絶縁部材と、
   該可撓性絶縁部材と前記フランジの間に設置された絶縁筒と、を有し、
   該可撓性絶縁部材は、前記突起部と前記絶縁筒で挟持されることにより、その位置が保持されることを特徴とする真空開閉器。
5. 請求項４に記載の真空開閉器において、
   前記嵌合部の幅は前記突起部の幅より小さいことを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。
6. 請求項４に記載の真空開閉器において、
   前記可撓性絶縁部材と前記絶縁筒は、一体構成であることを特徴とする固体絶縁形の真空開閉器。

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