KR20120011864A

KR20120011864A - 가스 절연 진공 차단기

Info

Publication number: KR20120011864A
Application number: KR1020117026439A
Authority: KR
Inventors: 하야토 하타나카; 태용 신; 마사히코 후지타
Original assignee: 가부시키가이샤 니혼 에이이 파워시스템즈
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2012-02-08
Also published as: TWI413998B; WO2010134442A1; EP2434515A1; EP2434515A4; TW201042693A; JP5140190B2; AU2010250541A1; CN102356447B; US8592708B2; US20120061353A1; CN102356447A; JPWO2010134442A1

Abstract

기밀 유지부로부터의 미소한 누출에 의해 벨로우즈에 작용하는 내외 압력차를 작게 하기 위해 형성한 중간 압력 공간부가 이상 압력값까지 압력 상승하지 않도록 한 가스 절연 진공 차단기를 제공한다.
절연성 가스를 충전한 밀폐 용기(37)측에 압력 감시용 밀폐실(23)을 형성하고, 가동 전극(5)의 동작으로부터 진공 용기(2) 내의 진공도를 유지하는 벨로우즈(8)의 반대측의 면에 중간 압력을 작용시키기 위해 형성한 중간 압력 공간부(18)와 압력 감시용 밀폐실(23) 사이를, 절연 배관(19)으로 연통하고 있다. 압력 감시용 밀폐실(23)에는, 실내 압력을 감시하여 미리 정한 설정값을 초과하였을 때 개방 제어하는 압력 감시 제어 수단을 구비하고 있다. 압력 감시 제어 수단은, 압력 감시용 밀폐실(23) 내를 대기 중에 개방 가능한 전자 밸브 장치(28)와, 실내 압력을 검출하는 압력 검출 장치(26)와, 압력 검출 장치(26)가 미리 설정한 이상 압력값을 검출하였을 때에 전자 밸브 장치(28)를 개방 조작하는 압력 감시 장치(27)에 의해 구성되어 있다.

Description

가스 절연 진공 차단기{GAS-INSULATED VACUUM BREAKER}

본 발명은, 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기 내에 진공 밸브를 배치하여 구성한 가스 절연 진공 차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소나 변전소 등의 전기소에 있어서, 수 기압 정도의 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기 내에, 이 밀폐 용기로부터 전기적으로 절연된 상태에서 고전압 도체를 배치하여 구성한 가스 절연 개폐 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 가스 절연 개폐 장치로는, 통상 사용되는 가스 차단기 대신에, 진공 밸브를 사용한 가스 절연 진공 차단기도 알려져 있다.

진공 밸브는, 진공 상태를 유지한 진공 용기 내에, 개리(開離) 가능한 1쌍의 전극과, 가동 전극의 개리 동작으로부터 진공 용기 내의 진공도를 유지하고, 가동 전극의 개리 동작을 허용하는 벨로우즈를 가지고 구성되어 있다. 이 때문에, 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기 내에 진공 밸브를 배치한 경우, 벨로우즈의 일방의 면측에는 진공 용기 내의 진공압이 작용하고, 타방의 면측에는 밀폐 용기 내에 충전한 절연성 가스의 압력이 작용하여, 양자의 압력차에 의해 벨로우즈의 기계적 수명을 저하시킬 우려가 있다.

이 벨로우즈에 작용하는 압력차를 저감시키기 위해, 일본의 특허공개공보 2005-323499호(특허문헌 1)에는, 진공 상태의 진공 용기와, 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기간 사이를 1쌍의 벨로우즈를 사용하여 구분함과 함께, 1쌍의 벨로우즈 사이에 중간실을 형성하고, 이 중간실을 진공 용기 내의 진공압과 밀폐 용기 내의 절연성 가스의 충전 압력의 중간 압력으로 하거나, 또는 진공 용기 내의 진공도를 유지하는 벨로우즈의 타방의 면측을 대기 중에 개방한 가스 절연 진공 차단기가 제안되어 있다.

또한, 일본의 특허공개공보 평성6-208820호(특허문헌 2)에는, 진공 용기 내의 진공도를 유지하는 벨로우즈의 타방의 면측에 중간실을 형성하고, 이 중간실의 압력을 진공 용기 내의 진공압과 밀폐 용기 내의 절연성 가스의 충전 압력의 중간 압력으로 한 가스 절연 진공 차단기가 제안되어 있다.

그러나, 종래의 가스 절연 진공 차단기에서는, 1쌍의 벨로우즈를 사용한 경우에 고가의 진공 밸브가 되기 때문에, 하나의 벨로우즈를 사용하여 벨로우즈의 양면에 작용하는 압력을 작게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 특허문헌 1과 같이 벨로우즈의 편면측을 직접 대기 중에 개방하면, 대기 중의 습기가 혼입하여 예를 들어 절연물의 연면(沿面) 절연 내력(耐力)을 저하시킨다.

한편, 특허문헌 2와 같이 벨로우즈의 타방의 면측에 중간실을 형성한 경우, 가동 도전축과 전기적인 접촉을 행하는 집전부가 중간실 내에 구성되어 있다. 이 때문에, 가동 전극 및 가동 도전축의 개폐 동작의 전체 행정에 걸쳐 집전부가 중간실 내에 위치하도록 해야 하여, 결과적으로 중간실이 개폐 동작 방향으로 매우 커져, 가스 절연 진공 차단기가 대형화된다.

이 중간실을 개폐 동작 방향으로 작게 하고자 하면, 집전부와의 슬라이딩 접촉에 의해 표면이 거칠어지거나 흠집이 난 가동 도전축이 기밀 유지부, 즉 진공 밸브를 수납한 밀폐 용기 내에 충전한 절연성 가스가 이 중간실 내로 누출되지 않도록 설치한 기밀 유지 부재를 통과하게 된다. 이 구조에서는, 진공 차단기의 개폐 동작에 의해 이 기밀 유지 부재로부터 미소한 누출이 장기간에 걸쳐 단속적으로, 혹은 계속적으로 발생할 위험이 있다. 이러한 경우, 중간실의 압력은 서서히 상승하여 이상 압력값에 이르고, 벨로우즈의 내외 압력차를 크게 할 위험이 있었다.

본 발명의 목적은, 기밀 유지부로부터의 미소한 누출에 의해, 벨로우즈에 작용하는 내외 압력차를 작게 하기 위해 형성한 중간 압력 공간부가, 이상 압력값까지 압력 상승하지 않도록 한 가스 절연 진공 차단기를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 해결하기 위해, 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기 내에, 벨로우즈에 의해 진공도를 유지하면서 가동 전극을 고정 전극으로부터 개리하도록 구성한 진공 밸브를 배치하고, 상기 벨로우즈의 진공압이 작용하는 면과 반대측의 면에 압력을 작용시키는 중간 압력 공간부를 형성하고, 상기 중간 압력 공간부의 압력을 상기 밀폐 용기 내의 절연성 가스의 충전 압력과 상기 진공압의 중간 압력값으로 한 가스 절연 진공 차단기에 있어서, 상기 밀폐 용기측에 형성하여 가스압을 감시하는 압력 감시용 밀폐실을 가지고, 상기 압력 감시용 밀폐실과 상기 중간 압력 공간부를 연통하는 절연 배관을 설치하고, 상기 압력 감시용 밀폐실에는, 실내 압력을 감시하여 미리 정한 설정값에 도달하였을 때 응동(應動)하여 개방 제어하는 압력 감시 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 압력 감시 제어 수단은, 상기 압력 감시용 밀폐실 내를 대기 중에 개방 가능한 전자 밸브 장치와, 상기 압력 감시용 밀폐실 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 압력 검출 장치가 검출한 압력값이 미리 설정한 이상 압력값을 검출하였을 때 상기 전자 밸브 장치를 개방 조작하는 압력 감시 장치에 의해 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 가스 절연 진공 차단기는, 어떠한 이유로 중간 압력 공간부의 압력이 상승하였다고 해도, 이 중간 압력 공간부와 절연 배관을 통해 연통한 압력 감시용 밀폐실의 실내 압력을 압력 감시 제어 수단에 의해 감시할 수 있게 된다. 그리고, 압력 감시용 밀폐실의 실내 압력이 미리 정한 설정값에 도달하였을 때 응동하여 개방 제어함으로써, 압력 감시용 밀폐실 내의 압력을 대기 중에 방출할 수 있기 때문에, 중간 압력 공간부의 압력을, 진공 용기 내의 진공압과 밀폐 용기 내의 절연성 가스의 충전 압력의 중간 압력값으로 유지할 수 있다. 결과적으로, 벨로우즈에 작용하는 압력차를 억제하여 그 기계적인 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 중간 압력 공간부와 압력 감시용 밀폐실을 분산하여 배치할 수 있으므로, 중간 압력 공간부에서의 가동 도전축의 축방향 길이를 작게 억제할 수 있고, 이에 의해 가스 절연 진공 차단기를 소형화할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 가스 절연 진공 차단기를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 가스 절연 진공 차단기의 주요부 확대 단면도이다.
도 3은, 압력 감시용 밀폐실로의 가스 누출에 의한 압력값과 경과한 일수의 관계를 나타내는 그래프이다.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 가스 절연 진공 차단기에 대해, 도 1 및 도 2에 나타내는 일 실시예에 기초하여 설명한다.

수 기압으로 압축한 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기(도시하지 않음) 내에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 밀폐 용기로부터 전기적으로 절연된 상태에서 진공 밸브(1)를 배치하고 있다.

이 진공 밸브(1)는, 내부가 진공 상태로 유지된 진공 용기(2)를 사용하고 있다. 그리고, 진공 밸브(1)는, 진공 용기(2)의 축방향의 양단을 각각 기밀하게 봉한 단(端)덮개(2a, 2b)와, 진공 용기(2)의 단덮개(2a)에 고정 도전축(3)을 개재하여 고정한 고정 전극(4)과, 이 고정 전극(4)에 대해 개리 가능한 가동 전극(5)과, 이 가동 전극(5)을 지지함과 함께 진공 용기(2) 밖으로 도출한 가동 도전축(6)과, 가동 전극(5)의 개폐 동작으로부터 진공 용기(2) 내의 진공도를 유지하도록 진공 용기(2)의 단덮개(2b)와 가동 도전축(6) 사이에, 기밀하게 접속된 벨로우즈(8)를 가지고 구성되어 있다.

상기 서술한 진공 밸브(1)나 고전압 도체 등은, 밀폐 용기(도시하지 않음) 내에 수납되어 있고, 이 밀폐 용기의 내벽면에 일단을 고정한 절연 지지물(9)을 설치하여, 이 절연 지지물(9)의 타단측에 통 형상으로 형성한 통 형상 서포트 부재(10)를 고정하고 있다. 통 형상 서포트 부재(10)에 의해, 상기 서술한 진공 밸브(1)의 가동 도전축(6)측을 개폐 동작 가능하게 지지하고 있다.

통 형상 서포트 부재(10)의 내부에는, 통 형상 서포트 부재(10)에 그 양단을 회전 가능하게 지지한 회전축(11)을 가지는 레버(12)를 설치하고, 이 레버(12)의 일단에 연결축(13)을 개재하여 가동 도전축(6)을 기계적으로 연결하고, 또한, 레버(12)의 타단에 절연 조작 로드(14)를 개재하여 조작기(도시하지 않음)를 연결하고 있다.

연결축(13)과 가동 도전축(6) 사이는 나사 연결에 의해 기계적으로 연결하고, 이 연결부 근방의 가동 도전축(6)의 외주면과 전기적으로 접속된 접속 도체(15)에 가요성(可撓性)을 가지는 플렉시블 도체(16)의 일단을 접속하고 있다.

이 플렉시블 도체(16)의 타단은, 상세를 후술하는 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 내벽에 나사에 의해 접속되어 있다. 게다가, 플렉시블 도체(16)는, 그 양단을 가동 도전축(6)과 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)에 각각 고정할 때에 여유를 가진 축 길이로 하고, 또한, 근방에 위치하는 가동 도전축(6) 등의 가동 부분이 개폐 방향으로 동작해도 간섭하지 않도록 접속 도체(15)에 의해 지지되어 있다.

이 때문에, 가동 도전축(6)이 개폐 방향으로 이동하여도 플렉시블 도체(16)는, 그 휨에 의해 추종하면서 가동 도전축(6)과 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32) 사이의 전기적인 접속을 양호하게 유지한다.

상기 서술한 진공 밸브(1)는, 주회로를 형성하는 고전압 도체(도시하지 않음)에 접속된다. 이 주회로를 형성하는 고전압 도체는, 예를 들어 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)에 단자 금구(17)를 장착하고 있다. 단자 금구(17)와 진공 밸브(1)의 가동 전극(5)측 사이는, 가동 도전축(6), 플렉시블 도체(16) 및 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)를 개재하여 전기적으로 접속되고, 이 단자 금구(17)와 접속되도록 하고 있다.

상기 서술한 진공 밸브(1)의 벨로우즈(8)의 외주면측에는, 진공 용기(2) 내의 진공압이 작용하고 있다. 그러나, 벨로우즈(8)의 내주면측에는, 밀폐 용기(도시하지 않음) 내의 절연성 가스의 충전 압력이 직접 작용하지 않고, 절연성 가스의 충전 압력과 진공압의 중간 압력이 작용하도록 하고 있다.

이를 위해, 벨로우즈(8)의 내주면측에 형성되어 있는 공간과 연통한 중간 압력 공간부(18)를 형성하고 있다. 중간 압력 공간부(18)는, 주위의 절연성 가스로부터 구분함과 함께, 상세를 후술하는 바와 같이 절연성 가스의 충전 압력과 진공압의 중간 압력, 즉, 대기압으로 하고 있다.

다음으로, 중간 압력 공간부(18)의 형성에 대해 설명한다.

진공 밸브(1)의 진공 용기(2)의 하방 단부를 봉한 단덮개(2b)에는, 가동 도전축(6)의 외주면과 슬라이딩 가능하게 접촉하여 가동 도전축(6)을 그 축선을 따라 개폐 동작하도록 안내하는 가이드 부재(29)와, 가동 도전축(6)의 외주면으로부터 다소의 거리를 두고 동축적으로 배치한 내부측 통 형상 부재(30)가 일체적으로 결합된 상태로 고정되어 있다. 이 내부측 통 형상 부재(30)의 외주부에는, O링 등의 기밀 유지 부재를 개재하여 기밀하게 연결한 상단판(31)을 배치하고 있다.

상기 서술한 바와 같이 가동 도전축(6)과 연결축(13)의 기계적인 연결부를 포위하는 위치에는, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)가 배치되어 있다. 이 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)에 의해 중간 압력 공간부(18)를 형성하기 위해, 통 형상 서포트 부재(10)의 상면에 기밀 유지 부재를 개재하여 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 하단부를 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정하고, 또한, 상단판(31)의 하면에 기밀 유지 부재를 개재하여 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 상단부를 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정하고 있다.

또한, 개폐시의 연결축(13)의 동작으로부터 중간 압력 공간부(18)의 기밀 상태를 유지하는 구조로 한다. 이를 위해, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 하부에 위치한 통 형상 서포트 부재(10)는, 연결축(13)의 외주면과 슬라이딩 가능한 관계를 가지고 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 하면을 봉함과 함께, 연결축(13)의 동작을 안내하는 단판(端板) 형상부(33)를 가지고 있다.

단판 형상부(33) 하면측에는, 마찬가지로 연결축(13)의 외주면과 슬라이딩 가능한 관계를 가지고 연결축(13)의 동작을 안내하는 하부 기밀 밀봉판(34)을 배치하고, 이 하부 기밀 밀봉판(34)을 볼트에 의해 단판 형상부(33)에 고정하고 있다.

단판 형상부(33)와 하부 기밀 밀봉판(34) 사이에는, 가동 도전축(6)의 외주면과의 사이를 기밀하게 봉하기 위해 윤활제 공급 부재(35)와, 이 윤활제 공급 부재(35)의 양측에 배치하여 윤활제의 보급을 받는 기밀 유지 부재(36)를 설치하고 있다.

이와 같이 하여, 가동 도전축(6)과 가이드 부재(29)와의 슬라이딩부를 개재하여, 벨로우즈(8)의 내면측에 형성된 공간부와 중간 압력 공간부(18)를 연통하고, 진공 밸브(2) 등의 도시된 구성 부분을 수납한 밀폐 용기(도시하지 않음) 내에 충전한 절연성 가스로부터는 기밀하게 구분한 중간 압력 공간부(18)를 형성하고 있다.

게다가, 이 중간 압력 공간부(18)는, 진공 밸브(1)의 개폐 동작시에도 기밀을 유지하도록 한다. 이를 위해, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)는, 가동 도전축(6)과 연결축(13)의 기계적인 연결부를 포함하는 축 길이를 가지고 제작하고, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)의 하단면측에 설치한 단판 형상부(33) 및 하부 기밀 밀봉판(34)은, 가동 도전축(6)이 아니라, 연결축(13)의 외주면을 기밀하게 봉하도록 하고 있다.

이에 의해, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32) 내에 형성한 중간 압력 공간부(18)를 벨로우즈(8)의 내면측에 형성된 공간부에 비하여 충분히 큰 용적으로 할 수 있어, 가령 진공 밸브(1)의 개폐 동작에 수반하여 벨로우즈(8)가 변형되고, 그 내면측에 형성된 공간부의 용적이 변화되었다고 해도, 중간 압력 공간부(18)에서의 압력 상승은 거의 발생하지 않게 된다.

또한, 상기 서술한 바와 같이 충분한 용적을 가지는 중간 압력 공간부(18)를 형성하고 있기 때문에, 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32) 내에, 가동 도전축(6)과 단자 금구(17) 사이를 전기적으로 접속하는 플렉시블 도체(16)를 용이하게 배치할 수 있다. 게다가, 이 전기적인 접속 구성에 의해 중간 압력 공간부(18)의 기밀 유지를 확실하고 또한 용이하게 행할 수 있다.

즉, 이 전기적인 접속은 플렉시블 도체(16)를 사용하지 않고 집전자를 사용하여 행하는 것도 생각할 수 있지만, 연결축(13)의 외주면에 압접하는 집전자를 설치하면, 가동 도전축(6) 및 연결축(13)을 흐르는 전류에 의한 발열에 의해 기밀 유지 부재(36) 등이 변질되어 기밀성을 저해할 걱정이 있다. 게다가, 집전자와의 슬라이딩 접촉에 의해 연결축(13)의 외주면에 흠집이 나면, 이 흠집이 중간 압력 공간부(18)의 기밀을 유지하는 기밀 유지 부재(36)의 시일 효과를 방해하게 된다. 또한, 집전자의 압접력으로 개폐 동작시의 조작기에 대한 부하를 증대시킬 우려가 있다.

이에 대해, 집전자를 사용하지 않고 플렉시블 도체(16)를 사용한 경우, 가동 도전축(6) 또는 연결축(13)의 외주면과의 사이에서의 슬라이딩부는 형성되지 않는다. 또한, 개폐 동작시에 가동 도전축(6) 또는 연결축(13)의 외주면에 흠집을 내거나, 금속 가루를 발생시키는 일도 없어진다. 이 때문에, 기밀 유지 부재(36) 등에 의해 중간 압력 공간부(18)의 기밀을 항상 양호하게 유지할 수 있다. 게다가, 집전자를 사용한 경우와 같이 집전자의 압접력으로 개폐 동작시의 조작기에 대한 부하를 증대시키는 일도 없어진다.

다음으로, 상기 서술한 바와 같이 형성한 중간 압력 공간부(18)를, 밀폐 용기(도시하지 않음) 내의 절연성 가스의 충전 압력과, 진공 밸브(1)의 진공압의 중간 압력값으로 하기 위한 구성에 대해, 전체 구성을 나타내고 있는 도 1을 이용하여 설명한다.

수 기압으로 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기(37) 내에는, 상기 서술한 진공 밸브(1)가 배치되고, 이 진공 밸브(1)의 가동 도전축(6)측은, 밀폐 용기(37)의 내면에 일단부를 고정한 절연 지지물(9)의 타단부에 통 형상 서포트 부재(10)를 고정하고 있다.

이 통 형상 서포트 부재(10) 내에는, 내부 공간을 이용하여 절연 배관(19)을 배치하고 있다. 이 절연 배관(19)은, 일단부를 단판 형상부(33)에 형성한 관통 구멍에 삽입하여, 상기 서술한 중간 압력 공간부(18) 내와 연통하고 있다. 또한, 이 절연 배관(19)은, 통 형상 서포트 부재(10)의 하방측으로부터 도출하여, 그 타단을 접속 마개(20)의 상방단에 연결하고 있다.

이 접속 마개(20)는, 밀폐 용기(37)의 단덮개(21)에 기밀 접속된 밀봉판(22)에 형성한 관통 구멍 내에 삽입 통과하고 있다. 또한, 절연 배관(19)의 양단의 접속시에, 중간 압력 공간부(18) 내에 밀폐 용기(37) 내의 절연성 가스가 침입하지 않도록 기밀하게 접속하고 있다.

접속 마개(20)를 장착한 밀봉판(22)의 하방측에는, 접속 마개(20)를 포위하도록 위치한 압력 감시용 밀폐실(23)이 기밀하게 접속되어 설치되고, 이 압력 감시용 밀폐실(23) 내에는 흡착제(24)가 배치되어 있다.

통 형상 서포트 부재(10)는, 단자 금구(17)가 장착된 중간 압력 공간용 통 형상 부재(32)에 전기적으로 접속되어 있고, 한편, 밀봉판(22)은 접지된 밀폐 용기(37)에 접속되어 대지 전위이다. 그래서, 절연물제의 절연 배관(19)을 사용하여, 양자 사이를 전기적으로 절연하면서 상기 서술한 중간 압력 공간부(18)와 압력 감시용 밀폐실(23) 사이를, 연통하고 있다.

이 연통에 의해, 진공 밸브(1)의 벨로우즈(8)에서의 내면측에 형성된 공간부와, 중간 압력 공간부(18)와, 압력 감시용 밀폐실(23) 내를, 연속한 동(同)압력의 공간으로 하고 있다.

상기 서술한 압력 감시용 밀폐실(23)에는, 미리 정한 설정값에 응동하여 실내를 개방 제어하는 압력 감시 제어 수단을 구비하고 있다. 압력 감시 제어 수단의 예로는, 적어도 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 실내 압력을 감시하는 압력 측정 부분과, 압력 감시용 밀폐실(23) 내가 미리 정한 설정값에 도달하였을 때에 응동하여 개방 제어하는 개폐 밸브 부분으로 구성하고 있다. 그리고, 압력 감시 제어 수단의 개방 제어 동작에 의해, 압력 감시용 밀폐실(23) 내를 대기에 개방함으로써 실내 압력을 저하시키도록 하고 있다.

압력 감시 제어 수단은, 구체적으로는 도 2에 나타내는 바와 같이 압력 감시용 밀폐실(23)에 밸브 장치(25)를 통해 연결되어 상기 서술한 중간 압력 공간부(18)의 압력을 감시하는 압력 감시 장치(27)를 설치하고 있다.

압력 감시 장치(27)는, 압력 감시용 밀폐실(23) 및 중간 압력 공간부(18) 내의 압력값을 검출하는 압력 검출 장치(26)와, 이 압력 검출 장치(26)가 미리 설정한 경보 압력값에 도달한 것을 검출하였을 때에 경보를 주는 경보 장치(도시하지 않음)와, 압력 검출 장치(26)가 미리 설정한 이상 압력값에 도달한 것을 검출하였을 때에 압력 감시용 밀폐실(23)을 대기 중에 개방하는 전자 밸브 장치(28)를 가지고 있다. 압력 감시 장치(27)를 압력 감시용 밀폐실(23)에 연결하는 밸브 장치(25)는, 정상 상태에서 열려 있고, 또한 전자 밸브 장치(28)는 정상 상태에서 닫혀 있다.

예를 들어, 밀폐 용기(37) 내는 절연성 가스의 충전 압력값을 0.2MPa, 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내는, 초기 상태에서 대기 중에 개방하여 초기 압력값을 0.1MPa, 압력 감시 장치(27)의 경보 압력값을 0.15MPa, 또한 이상 압력값을 0.2MPa로, 각각 미리 설정하였다고 한다. 또한, 이들 각 압력값은 적절히 변경할 수 있다.

일반적으로, 중간 압력 공간부(18)를 형성하고 있는 기밀 유지 부재 등을 통해, 밀폐 용기(37) 내의 절연성 가스가 중간 압력 공간부(18)측으로 미소하게 누출될 때, 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력은, 도 3에 나타내는 바와 같이 된다. 즉, 기밀 유지 부재 등으로부터 절연성 가스가 누출되어, 완만하게 상승하는 실선의 특성선의 경우와, 기밀 유지 부재 등이 경년 열화되어 절연성 가스가 보다 빠르게 누출되는 파선의 특성선의 경우가 있다.

절연성 가스가 도 3에 나타내는 파선의 특성선과 같이 누출되어 상승한 경우, 50일을 초과하는 정도의 일수에 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력은 경보 압력값인 0.15MPa에 도달하게 된다. 이때 압력 감시 장치(27)는, 압력 검출 장치(26)를 사용하여 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력이, 경보 압력값인 0.15MPa에 도달한 것을 검출하면, 경보 장치(도시하지 않음)에 의해 경보를 발하여 가스 누출의 발생을 통지한다.

그 후, 동부(同部)로부터의 가스 누출이 진행되어 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 가스 압력이, 도 3에 나타내는 바와 같이 100일을 초과한 정도의 일수의 시점 A1에서 이상 압력값인 0.2MPa에 도달하면, 압력 감시 장치(27)는 압력 검출 장치(26)를 사용하여 이상 압력값을 검출하게 된다.

그러면, 압력 감시 장치(27)는, 도 3의 시점 A1에서 전자 밸브 장치(28)에 개방 제어의 지령을 주고, 전자 밸브 장치(28)를 열어 압력 감시용 밀폐실(23)을 대기 중에 개방한다. 전자 밸브 장치(28)가 개방되어(소정 시간을 경과하여) 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력이 초기 압력값까지 회복하면, 압력 감시 장치(27)는 전자 밸브 장치(28)에 개방 신호를 송신하고, 전자 밸브 장치(28)를 다시 폐지(閉止) 상태로 한다.

이와 같이, 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치(26)의 압력값에 따라 동작하여 개방 제어의 지령을 주는 압력 감시 장치(27)의 지령에 따라, 이 이후의 도 3에 나타내는 시점 A2…에서도, 전자 밸브 장치(28)는 개방과 폐지의 제어 동작을 반복하게 된다.

이 설명으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 가스 압력값은 압력 감시 장치(27)에 의해 적합하게 감시되어, 항상, 밀폐 용기(37) 내에 충전한 절연성 가스의 압력 이하로 유지된다.

즉, 중간 압력 공간부(18)를 형성하는 기밀 유지부가 양호한 기밀 상태를 유지하면, 중간 압력 공간부(18) 및 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력값은 항상 밀폐 용기(37) 내의 절연성 가스의 압력보다 낮게 할 수 있다.

이 경우, 중간 압력 공간부(18)가 없는 경우에 비하여, 벨로우즈(8)에 작용하는 내외 압력차는 작아지고, 벨로우즈(8)는 부담이 경감되어 기계적인 수명을 길게 할 수 있다.

한편, 상기 서술한 기밀 유지부로부터의 미소한 누출이 발생하여 중간 압력 공간부(18)의 압력이 상승한 경우에도, 상기 서술한 압력 감시 장치(27)에 의해 전자 밸브 장치(28)를 개방하여 중간 압력 공간부(18)를 대기압까지 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 중간 압력 공간부(18)의 형성에 의해 벨로우즈(8)에 작용하는 내외 압력차가 커지는 기간은 짧아지고, 이 경우에도 벨로우즈(8)의 부담이 경감되어 기계적인 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 압력 감시 장치(27)의 전자 밸브 장치(28)는, 이상시에 동작하여 중간 압력 공간부(18)를 대기에 개방하는 구성이기 때문에, 평소에는 폐쇄 상태이다. 이 때문에, 압력 감시용 밀폐실(23) 내는 항상 닫힌 공간이 되고, 게다가 전자 밸브 장치(28)의 개방 동작시에 압력 감시용 밀폐실(23) 내에 대기가 도입되었다고 해도, 이 압력 감시용 밀폐실(23) 내에 배치한 흡착제(24)에 의해 대기 중의 수분을 흡수할 수 있으므로, 수분의 혼입에 의한 절연체력의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

최근, 가스 절연 기기에서는, 밀폐 용기(37) 내에 충전되는 절연성 가스로서, 환경 문제 등의 면에서 SF₆ 가스 이외의 절연성 가스나 혼합 가스로 치환되는 것이 행해지고 있다. 이 경우, 치환 가스의 사용에 의해 일반적으로는 절연 내압이 저하되기 때문에, 그 충전 압력을 높게 하게 된다. 이와 같은 경우, 충전 압력이 높아진 치환 가스가 진공 밸브(1)의 벨로우즈(8)의 내주측에 직접 작용하면, 벨로우즈(8)에 작용하는 내외 압력차가 한층 더 커진다.

그러나, 상기 서술한 바와 같이 압력 감시 장치(27)에 의해 감시된 중간 압력 공간부(18)를 형성하고, 이 중간 압력 공간부(18)의 초기 압력값, 경보 압력값 및 이상 압력값을 적절히 설정함으로써, 벨로우즈(8)에 작용하는 내외 압력차를 억제할 수 있다.

예를 들어, 절연성 가스로서 건조 공기로 치환한 경우, 밀폐 용기(37) 내의 충전 압력은, SF₆ 가스의 경우에는 0.2MPa였던 반면 0.5?0.6MPa로 높게 하게 되므로, 이 충전 압력에 따라 압력 감시 장치(27)의 경보 압력값 및 이상 압력값을 재설정하면 된다.

이상 설명한 가스 절연 진공 차단기에 의하면, 절연성 가스를 충전한 밀폐 용기(37)측에 압력 감시용 밀폐실(23)을 형성하고, 가동 전극(5)의 동작으로부터 진공 용기(2) 내의 진공도를 유지하는 벨로우즈(8)의 반대측의 면에 중간 압력을 작용시키기 위해 형성한 중간 압력 공간부(18)와 압력 감시용 밀폐실(23) 사이를 절연 배관(19)으로 연통하고, 압력 감시용 밀폐실에 실내 압력을 감시하여 미리 정한 설정값에 도달하였을 때 응동하여 개방 제어하는 압력 감시 제어 수단을 구비하고 있다. 그리고, 압력 감시 제어 수단으로서, 압력 감시용 밀폐실(23) 내를 대기 중에 개방 가능한 전자 밸브 장치(28)와, 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치(26)를 가짐과 함께, 이 압력 검출 장치(26)가 미리 설정한 이상 압력값을 검출하였을 때 전자 밸브 장치(28)를 개방 조작하는 압력 감시 장치(27)를 설치하고 있다.

이 때문에, 어떠한 이유로 중간 압력 공간부(18)의 압력이 상승하였다고 해도, 전자 밸브 장치(28)를 개방 조작하여 압력 감시용 밀폐실(23) 내의 압력을 대기 중에 방출할 수 있으므로, 중간 압력 공간부(18)의 압력을, 진공 용기(2) 내의 진공압과 밀폐 용기(37)의 절연성 가스의 충전 압력의 중간값으로 유지할 수 있고, 결과적으로 벨로우즈(8)에 작용하는 압력차를 억제하여 그 기계적인 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 상기 서술한 바와 같이 중간 압력 공간부(18)와 압력 감시용 밀폐실(23) 사이를 절연 배관(19)으로 연통한 구성으로 하고 있기 때문에, 진공 밸브(1)측의 중간 압력 공간부(18)와, 밀폐 용기(37)측의 압력 감시용 밀폐실(23)을 분산하여 배치할 수 있게 된다. 이 결과, 중간 압력 공간부(18)에서의 가동 도전축(6)의 축방향 길이를 작게 억제할 수 있고, 이에 의해 가스 절연 진공 차단기를 소형화할 수 있게 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 가동 도전축(6)과의 전기적인 접속을 행하는 플렉시블 도체(16) 등을 중간 압력 공간부(18)의 내부에 배치할 수 있으므로, 집전자에 의해 가동 도전축(6)이나 연결축(13)의 외주면에 거침이나 흠집을 내는 일도 없어, 그것이 원인으로 중간 압력 공간부(18)의 기밀 유지에 악영향을 주는 일도 없어진다.

이 때문에, 중간 압력 공간부(18)를 가동 도전축(6)의 축방향으로 소형으로 할 수 있어, 가스 절연 진공 차단기로서도 소형화할 수 있다. 또한, 중간 압력 공간부(18)에 연통한 압력 감시용 밀폐실(23)은, 정상 상태에서 폐지한 전자 밸브 장치(28)를 통해 대기 중에 개방 가능하게 하고 있다. 이에 의해, 압력 감시용 밀폐실(23)을 대기 중에 항상 개방한 경우에 비하여 대기 중의 습기의 혼입을 막아, 수분에 의한 절연체력의 저하를 방지할 수 있다. 더욱 바람직한 실시형태로는, 이와 같은 압력 감시용 밀폐실(23)을 이용하여 내부에 수분을 제거하는 흡착제(24)를 용이하게 배치할 수 있다.

또한, 중간 압력 공간부(18)와 압력 감시용 밀폐실(23) 사이를, 절연 배관(19)으로 연통해 두고, 압력 감시용 밀폐실(23)에 구비하는 압력 감시 제어 수단은, 실내 압력을 감시하여 미리 정한 설정값에 도달하였을 때 응동하여 개방 제어할 수 있는 구조이면, 도 2에 한정하지 않고 구성하여 사용할 수 있다.

이상 설명한 가스 절연 진공 차단기는, 도 1에 나타낸 구성에 한정하지 않고, 그 밖의 구성에도 적용할 수 있다.

Claims

절연성 가스를 충전한 밀폐 용기 내에, 벨로우즈에 의해 진공도를 유지하면서 가동 전극을 고정 전극으로부터 개리(開離)하도록 구성한 진공 밸브를 배치하고, 상기 벨로우즈의 진공압이 작용하는 면과 반대측의 면에 압력을 작용시키는 중간 압력 공간부를 형성하고, 상기 중간 압력 공간부의 압력을 상기 밀폐 용기 내의 절연성 가스의 충전 압력과 상기 진공압의 중간 압력값으로 한 가스 절연 진공 차단기에 있어서,
상기 밀폐 용기측에 형성하여 가스압을 감시하는 압력 감시용 밀폐실을 가지고, 상기 압력 감시용 밀폐실과 상기 중간 압력 공간부를 연통하는 절연 배관을 설치하고, 상기 압력 감시용 밀폐실에는, 실내 압력을 감시하여 미리 정한 설정값에 도달하였을 때 응동(應動)하여 개방 제어하는 압력 감시 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 가스 절연 진공 차단기.
제1항에 있어서,
상기 압력 감시 제어 수단은, 상기 압력 감시용 밀폐실 내를 대기 중에 개방 가능한 전자 밸브 장치와, 상기 압력 감시용 밀폐실 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 압력 검출 장치가 검출한 압력값이 미리 설정한 이상 압력값을 검출하였을 때 상기 전자 밸브 장치를 개방 조작하는 압력 감시 장치에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 가스 절연 진공 차단기.