JPWO2018235162A1

JPWO2018235162A1 - 電気機器接続装置及び開閉装置

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Publication number: JPWO2018235162A1
Application number: JP2019524747A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎山田; 吉田　忠広; 忠広吉田; 英二森藤; 慎太郎黒明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: EP3644466A4; EP3644466B1; CN110754025B; JP6714951B2; WO2018235162A1; CN110754025A; US20210151962A1; US11056862B2; EP3644466A1

Abstract

電気機器の接続部からの脱気を簡単かつ効果的に行うことができる電気機器接続装置及び開閉装置を得ることを目的とする。電気機器接続装置（１００）は、軸方向に延びる中空部（１３）と、軸直交方向に延びる貫通孔（１４）を有し、複数の開閉装置（９１）を互いに電気的に接続するブスバー（１０）と、ブスバーに接続される計器用変圧器（９２）とブスバーとを電気的に絶縁する絶縁栓（２０）と、軸方向に延びる中空円筒状をなし、ブスバーが挿入されるブスバー支持部（３１、４１）と、軸直交方向に延び、絶縁栓が挿入固定される電気機器接続部（３２、４２）とを有する端末部材（３０、４０）と、一端が開閉装置に固定され、貫通孔を通って軸直交方向に延び、他端で絶縁栓を固定するスタッドボルト（５０）とを備え、スタッドボルトとブスバーとの間に端末部材の内部空間（Ｘ）と中空部を連通する空隙（８１）が形成されている。

Description

この発明は、電力の授受及び分配や遮断を行う開閉装置等に用いられる電気機器を接続する電気機器接続装置及び開閉装置に関するものである。

従来、母線導体を含む開閉装置において、２つの電気機器を電気的に接続するために、接触端子を囲んで開端から閉端に向かって直径が次第に小さくなる内周壁面を持つ絶縁筒体を一方の電気機器に設け、絶縁筒体の内周壁面に対応して先端に向かって直径が次第に小さくなる外周壁面を持ち、先端に接触端子を支持する絶縁柱体を他方の電気機器に設けたものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている技術では、電気機器の接続部において絶縁部材が密着して内部に閉鎖空間が形成されるため、接続時において接続部に空気が残留していると逃げ場を持たない空気によって空気溜まりが生じ絶縁性能が低下する。そこで、吸引装置を着脱可能な脱気工具を２つの電気機器を接続する際に一方の電気機器の接続部に装着し、この脱気工具を用いて２つの電気機器の接続部に混入した気体を外部に排出するものがある（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２００４−０４９５３０号公報国際公開第２０１７―０２２６１８号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている技術は、エチレンプロピレンゴムなどの硬い部材で接続部を構成した場合、脱気工具を挿入・引き抜きするためのスペースを確保することが難しく、脱気作業自体が困難となる問題があった。また、シリコーンゴムなどの柔らかい部材で接続部を構成した場合、接続部が変形して閉鎖空間を形成しやすいために空気溜まりが生じやすく、脱気が不完全となり絶縁性能の低下を招く虞があった。
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電気機器の接続部からの脱気を簡単かつ効果的に行うことができる電気機器接続装置及び開閉装置を得るものである。

この発明は、軸方向に延びる中空部と、軸方向と直交する軸直交方向に延びる貫通孔を有し、複数の開閉装置を互いに電気的に接続する母線導体と、母線導体に接続される電気機器に一端が接続されるとともに、電気機器と母線導体とを電気的に絶縁する絶縁筒体と、軸方向に延びる中空円筒状をなし、母線導体が挿入される母線導体支持部と、軸直交方向に延び、絶縁筒体が挿入固定される電気機器接続部とを有する端末部材と、一端が開閉装置に固定され、貫通孔を通って軸直交方向に延び、他端で絶縁筒体を固定する固定部材とを備え、固定部材と母線導体との間に端末部材の内部空間と中空部を連通する空隙が形成されているものである。

この発明によれば、電気機器の接続部からの脱気を簡単かつ効果的に行うことができる。

この発明の実施の形態１における電気機器接続装置を示す断面図である。図１のＡ部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態１に係る円弧導体を示す斜視図である。図１のＡ部における分解断面図である。端末部材に絶縁栓を挿入固定する様子を示す図である。ブスバーの中空部を通じて脱気される空気の流れを示す図である。この発明の実施の形態２に係る円弧導体を示す斜視図である。この発明の実施の形態４における電気機器接続装置を示す断面図である。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１を図１から図６に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１における電気機器接続装置を示す断面図であり、図２は図１のＡ部を示す拡大断面図である。電気機器接続装置１００は、断路器等（図示なし）をそれぞれ収納する複数の開閉装置９１の配列方向に沿って延び、複数の開閉装置９１を互いに電気的に接続するブスバー１０、すなわち母線導体と、開閉装置９１とは反対側でブスバー１０に接続される計器用変圧器９２、すなわち電気機器とブスバー１０との間を電気的に絶縁する絶縁栓２０すなわち絶縁筒体とを備え、開閉装置９１に対応する位置には、シリコーンゴムやエチレンプロピレンゴムなど、可撓性を有する絶縁物から構成され、ブスバー１０を支持するブスバー支持部３１、４１、すなわち母線導体支持部と、絶縁栓２０が挿入固定された電気機器接続部３２、４２と、開閉装置９１に固定されたブッシング６１が挿入固定された開閉装置接続部３３、４３とを有する端末部材３０、４０が設けられている。なお、実施の形態１では電気機器として計器用変圧器９２を用いているが、これに限られるものでなく、例えば避雷器でもよい。

端末部材３０は、端に位置する開閉装置９１に対応し、ブスバー支持部３１の一端に電気機器接続部３２及び開閉装置接続部３３が設けられたＴ字型をなしている。端末部材４０は、中間部に位置する開閉装置９１に対応し、ブスバー支持部３１の中央部に電気機器接続部３２及び開閉装置接続部３３が設けられた十字型をなしている。

ブスバー１０は、軸方向に延びる中空部１３が内部に形成された円筒状の導体部１２の周囲をエポキシ樹脂などの絶縁部１１で覆ったものであり、それぞれの開閉装置９１と対応する位置、より具体的には端末部材３０、４０のブスバー支持部３１、４１と開閉装置接続部３３、４３が交差する位置において、開閉装置９１と電気的に接続されるために少なくとも５ｍｍ絶縁部１１が除去されて導体部１２が露出しているとともに、固定用のスタッドボルト５０、すなわち固定部材が貫通する貫通孔１４が軸方向と直交する軸直交方向に延びて形成されている。また、導体部１２が露出している箇所は、図３に示す円弧導体６３１、６３２が上下から取り付けられている。円弧導体６３１、６３２は、図３に示すように厚みをもったアーチ形状の導体であり、その外周面には台座６３１ｂ、６３２ｂが突設されているとともに、ブスバー１０の貫通孔１４と断面の形状及び大きさが同じ貫通孔６３１ａ、６３２ａが設けられている。円弧導体６３１、６３２は、貫通孔６３１ａ、６３２ａの位置をブスバー１０の貫通孔１４の位置に合わせ、半円筒周面をなした内周面６３１ｃ、６３２ｃを導体部１２の外周面に当接させることで導体部１２に取り付けられる。なお、ブスバー１０の先端（端に位置する開閉装置９１に対応）においては、ブスバー１０の先端から貫通孔１４の直径以上間隔をあけて円筒状の端部導体６４を配置し、端部導体６４を円弧導体６３１、６３２で挟み込んでいる。

ブスバー１０の貫通孔１４及び円弧導体６３１、６３２の貫通孔６３１ａ、６３２ａは、その径がスタッドボルト５０の径よりも大きい。このため、スタッドボルト５０が貫通した状態で、スタッドボルト５０とブスバー１０及び円弧導体６３１、６３２との間には空隙８１が形成されている。この空隙８１は、端末部材３０、４０の内部空間Ｘ、より具体的には絶縁栓２０、端末部材３０又は端末部材４０、ブッシング６１に囲まれた空間とブスバー１０の中空部１３とを連通する。このため、内部空間Ｘと中空部１３との間では空気が自由に流通するようになっている。

ブッシング６１は、エポキシ樹脂などの硬い絶縁物で構成され、開閉装置９１に向かって断面積が大きくなる台形錐形状をなしている。ブッシング６１の開閉装置９１側の端部は開閉装置９１内に組み込まれており、外周面に設けられた突出部が開閉装置９１の筐体に係合している。ブッシング６１の外周面を覆う開閉装置接続部３３、４３は、開閉装置９１側に近いほど中空部分の断面積が大きくなるように内周面がテーパ状に形成されている。

また、ブッシング６１は、その軸方向がブスバー１０の軸直交方向と平行な円筒もしくは略直方体状をなした接続導体６２を覆っている。接続導体６２は、一端が開閉装置９１に接続され、他端にはスタッドボルト５０が螺合される穴部６２ａが形成されている。スタッドボルト５０は、一端が穴部６２ａに螺合され、端末部材３０、４０内を軸直交方向に延び、円弧導体６３２の貫通孔６３２ａ、ブスバー１０の貫通孔１４、円弧導体６３１の貫通孔６３１ａを通って他端が絶縁栓２０に設けられたボルト接続部２１に螺合されている。

ブッシング６１及び接続導体６２は、ブスバー１０側の端部で円弧導体６３２と接続されることでブスバー１０と電気的に接続されている。すなわち、ブスバー１０は、円弧導体６３２及び接続導体６２を介して開閉装置９１と電気的に接続されている。

接続導体６２、円弧導体６３１、６３２及び端部導体６４の材質は特に限られるものではなく、銅又はアルミ等の通電性のよい金属であればよい。

絶縁栓２０は、エポキシ樹脂などの硬い絶縁物で構成され、ブスバー１０に遠いほど断面の径が大きくなる台形円筒状をなしている。絶縁栓２０の外周面を覆う電気機器接続部３２、４２は、計器用変圧器９２側に近いほど中空部分の断面積が大きくなるように内周面がテーパ状に形成されている。絶縁栓２０の外周面と電気機器接続部３２、４２の内周面との境界部分である絶縁界面部８２において、絶縁栓２０の外周面と電気機器接続部３２、４２の内周面とは、互いに所定の面圧を加えながら密着している。また、絶縁栓２０は、ブスバー１０側の端部に設けられたボルト接続部２１に螺合されたスタッドボルト５０により固定されている。

次に、ブスバー１０の接続時おける脱気について説明する。図４は、図１のＡ部における分解断面図であり、図５は、第１の端末部材に絶縁栓を挿入固定する様子を示す図である。なお、ここでは端末部材３０におけるブスバー１０の接続について説明するが、端末部材４０におけるブスバー１０の接続についても同様である。まず、穴部６２ａにスタッドボルト５０を螺合した状態の接続導体６２及びブッシング６１を開閉装置接続部３３の下方から挿入する。この状態のスタッドボルト５０を貫通孔６３２ａに貫通させることで円弧導体６３２を固定し、内周面６３２ｃに端部導体６４を嵌め込んだ後、貫通孔６３１ａにスタッドボルト５０を貫通させることで円弧導体６３１を固定する。これにより、円弧導体６３１の内周面６３１ｃと円弧導体６３２の内周面６３２ｃにとの間にブスバー１０の導体部１２が嵌合する円筒状の空間が形成されるため、ブスバー支持部３１内にブスバー１０を挿入し、導体部１２の先端部を円弧導体６３１と円弧導体６３２との間に形成された円筒状の空間に嵌合する。このとき、スタッドボルト５０との間に空隙８１が形成されるように、導体部１２の先端面と端部導体６４との間は、スタッドボルト５０の直径以上の距離を空ける。

上記のようにしてブスバー１０を接続した後、電気機器接続部３２内に絶縁栓２０を挿入して固定する。絶縁栓２０の挿入固定は、まずボルト接続部２１にスタッドボルト５０の先端をねじ込み、図５に示すようにトルクレンチ９９などの締付工具によってボルト接続部２１をスタッドボルト５０に締め付けることにより、電気機器接続部３２を拡径しながら所定の位置まで絶縁栓２０を押し込む。これにより、絶縁界面部８２において所定の面圧が加わり、絶縁栓２０が電気機器接続部３２内に固定される。

絶縁栓２０を挿入固定する際、内部空間Ｘに残存する空気は絶縁栓２０が押し込まれることで圧縮されて気圧が上昇するが、絶縁界面部８２における面圧が上昇して空気が混入しにくくなる一方で、空隙８１から中空部１３へは空気が自由に流れる状態であるため、絶縁栓２０の挿入が進むとともに内部空間Ｘ内の空気は下方に押され、図６に示す空気の流れＦのように内部空間Ｘからブスバー１０の中空部１３へ押し出される。

実施の形態１によれば、電気機器の接続部からの脱気を簡単かつ効果的に行うことができる。より具体的には、複数の開閉装置を互いに電気的に接続するブスバーの内部に軸方向に延びる中空部を設け、ブスバーに接続される計器用変圧器とブスバーとを電気的に絶縁する絶縁栓を固定するスタッドボルトが貫通する貫通孔の径をスタッドボルトの径よりも大きくすることで端末部材の内部空間とブスバーの中空部とを連通する空隙を形成した。これにより、絶縁栓を挿入固定する際に内部空間に残存する空気がブスバーの中空部に押し出されるので、絶縁栓の挿入固定作業を行うことで残存する空気の脱気も行われるので、別途脱気作業を行わずとも、脱気を行うことができ、接続部からの脱気が簡単になっている。また、挿入固定に伴う絶縁界面部における面圧の上昇のために空気がより確実にブスバーの中空部に流れるため、効果的に脱気を行うことができ、絶縁界面部への空気の混入による絶縁不良をより確実に防ぐことができる。

実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２を図７に基づいて説明する。なお、図１から図６と同一または相当部分については同一符号を付し、その説明を省略する。実施の形態２は、スタッドボルトが貫通する貫通孔の径が異なる。図７は、実施の形態２に係る円弧導体を示す斜視図である。円弧導体７３１、７３２は、台座７３１ｂ、７３２ｂの大きさを実施の形態１の台座６３１ｂ、６３２ｂと同じにしたまま貫通孔７３１ａ、７３２ａの径をスタッドボルト５０の径の２倍以上とし、貫通孔７３１ａ、７３２ａの体積が占める割合を大きくした。内周面７３１ｃ、７３２ｃについては実施の形態１における内周面６３１ｃ、６３２ｃと同様である。図示省略しているが、ブスバー１０の貫通孔１４と円弧導体７３１、７３２の貫通孔７３１ａ、７３２ａとは断面の形状及び大きさが同じである点は実施の形態１と同様であるため、ブスバー１０の貫通孔１４の径もスタッドボルト５０の径の２倍以上となっている。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、ブスバー及び円弧導体に設けられる貫通孔の径をスタッドボルトの径の２倍以上としたので、ブスバー及び円弧導体とスタッドボルトのとの間に形成される空隙が大きくなり、通気性が向上することで端末部材の内部空間に残存する空気をより確実にブスバーの中空部へ流すことができる。

また、絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。より具体的には、円弧導体の台座の大きさを実施の形態１と同様としたまま、貫通孔が占める割合を大きくしたため、内部空間の体積が増加しており、内部空間内の空気が圧縮されにくくなっている。このため、内部空間に残存する空気の圧力が上昇して絶縁界面部へ空気が混入し、絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１又は２において、例えばフッ素ゴムやエチレンプロピレンゴム等、シリコーンゴムよりも硬度が大きいゴムで端末部材３０、４０を構成したものである。この場合、端末部材３０、４０が変形しにくくなるので、絶縁栓２０を電気機器接続部３２、４２に挿入する際に拡径に必要な力がより大きくなり、絶縁栓２０の挿入固定後の絶縁界面部８２において面圧がより強くなる。その他については実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。より具体的には、端末部材をフッ素ゴムやエチレンプロピレンゴム等の硬度の大きいゴムで構成したので、絶縁界面部における面圧がより強くなり、内部空間に残存する空気が混入しにくくなった。このため、例えば温度上昇などにより内部空間に残存する空気の圧力が上昇しても空気の混入を防ぎ、絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。

実施の形態４．
以下に、本発明の実施の形態４を図８に基づいて説明する。なお、図１から図６と同一または相当部分については同一符号を付し、その説明を省略する。図８は、実施の形態４における電気機器接続装置を示す断面図である。電気機器接続装置４００は、端末部材３０、４０がエポキシ樹脂等の硬い絶縁物で構成され、端末部材３０、４０のブスバー支持部３１、４１の内周面とブスバー１０の絶縁部１１の外周面との間、電気機器接続部３２、４２の内周面と絶縁栓２０の外周面との間（絶縁界面部８２）、開閉装置接続部３３、４３の内周面とブッシング６１の外周面との間に、シリコーンゴムなど柔らかく可撓性がある絶縁物で構成された絶縁シート８３、すなわち層状の絶縁体がそれぞれ介挿されている。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。より具体的には、端末部材をエポキシ樹脂等の硬い絶縁物で構成し、絶縁栓との間に、柔らかく可撓性がある絶縁物で構成された絶縁シートを介挿したので、絶縁界面部における端末部材と絶縁栓の密着性を維持しつつ、絶縁界面部における面圧がより強くなった。このため、内部空間に残存する空気が絶縁界面部に混入することをより確実に防ぐことができ、空気の混入による絶縁不良が発生するリスクをさらに小さくすることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ブスバー、１１絶縁部、１２導体部、１３中空部、１４貫通孔、２０絶縁栓、３０、４０端末部材、３１、４１ブスバー支持部、３２、４２電気機器接続部、３３、４３開閉装置接続部、５０スタッドボルト、６１ブッシング、６２接続導体、６３１、６３２、７３１、７３２円弧導体、６３１ａ、６３２ａ、７３１ａ、７３２ａ貫通孔、８１空隙、８２絶縁界面部、８３絶縁シート、９１開閉装置、９２計器用変圧器、１００、４００電気機器接続装置、Ｘ内部空間

この発明は、軸方向に延びる中空部と、軸方向と直交する軸直交方向に延びる貫通孔を有し、複数の開閉装置を互いに電気的に接続する母線導体と、母線導体に接続される電気機器に一端が接続されるとともに、電気機器と母線導体とを電気的に絶縁する絶縁栓と、軸方向に延びる中空円筒状をなし、母線導体が挿入される母線導体支持部と、軸直交方向に延び、絶縁栓が挿入固定される電気機器接続部とを有する端末部材と、一端が開閉装置に固定され、貫通孔を通って軸直交方向に延び、他端で絶縁栓を固定する固定部材とを備え、固定部材と母線導体との間に端末部材の内部空間と中空部を連通する空隙が形成されているものである。

端末部材３０は、端に位置する開閉装置９１に対応し、ブスバー支持部３１の一端に電気機器接続部３２及び開閉装置接続部３３が設けられたＴ字型をなしている。端末部材４０は、中間部に位置する開閉装置９１に対応し、ブスバー支持部４１の中央部に電気機器接続部４２及び開閉装置接続部４３が設けられた十字型をなしている。

次に、ブスバー１０の接続時おける脱気について説明する。図４は、図１のＡ部における分解断面図であり、図５は、第１の端末部材に絶縁栓を挿入固定する様子を示す図である。なお、ここでは端末部材３０におけるブスバー１０の接続について説明するが、端末部材４０におけるブスバー１０の接続についても同様である。まず、穴部６２ａにスタッドボルト５０を螺合した状態の接続導体６２及びブッシング６１を開閉装置接続部３３の下方から挿入する。この状態のスタッドボルト５０を貫通孔６３２ａに貫通させることで円弧導体６３２を固定し、内周面６３２ｃに端部導体６４を嵌め込んだ後、貫通孔６３１ａにスタッドボルト５０を貫通させることで円弧導体６３１を固定する。これにより、円弧導体６３１の内周面６３１ｃと円弧導体６３２の内周面６３２ｃとの間にブスバー１０の導体部１２が嵌合する円筒状の空間が形成されるため、ブスバー支持部３１内にブスバー１０を挿入し、導体部１２の先端部を円弧導体６３１と円弧導体６３２との間に形成された円筒状の空間に嵌合する。このとき、スタッドボルト５０との間に空隙８１が形成されるように、導体部１２の先端面と端部導体６４との間は、スタッドボルト５０の直径以上の距離を空ける。

Claims

軸方向に延びる中空部と、前記軸方向と直交する軸直交方向に延びる貫通孔を有し、複数の開閉装置を互いに電気的に接続する母線導体と、
前記母線導体に接続される電気機器に一端が接続されるとともに、前記電気機器と前記母線導体とを電気的に絶縁する絶縁筒体と、
前記軸方向に延びる中空円筒状をなし、前記母線導体が挿入される母線導体支持部と、前記軸直交方向に延び、前記絶縁筒体が挿入固定される電気機器接続部とを有する端末部材と、
一端が開閉装置に固定され、前記貫通孔を通って前記軸直交方向に延び、他端で前記絶縁筒体を固定する固定部材とを備え、
前記固定部材と前記母線導体との間に前記端末部材の内部空間と前記中空部を連通する空隙が形成されていることを特徴とする電気機器接続装置。
前記貫通孔は、その径が前記固定部材の径の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の電気機器接続装置。
前記端末部材は、シリコーンゴムで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気機器接続装置。
前記端末部材は、フッ素ゴムまたはエチレンプロピレンゴムで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気機器接続装置。
前記端末部材は、エポキシ樹脂で構成され、前記端末部材と前記絶縁筒体の間には可撓性を有する層状の絶縁体が介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気機器接続装置。
配列方向に沿って配列され、前記配列方向に沿って延設された母線導体によって互いに電気的に接続される複数の開閉装置であって、
それぞれの開閉装置は、請求項１から５のいずれか１項に記載の電気機器接続装置に接続されていることを特徴とする開閉装置。