TW201438048A

TW201438048A - 氣體斷路器

Info

Publication number: TW201438048A
Application number: TW102140471A
Authority: TW
Inventors: Hisashi Urasaki; Masanori Tsukushi
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-10-01
Also published as: KR20140070440A; CN103854914A; JP2014107180A; US20140144883A1

Abstract

[課題]提供可以縮小化氣體絕緣開關裝置之氣體斷路器。[解決手段]在密閉了絕緣氣體之縱長配置的槽內設有遮斷部，介隔著主迴路導體連接遮斷部與母線，把遮斷部的操作器配置在槽外部而構成氣體斷路器。該操作器乃是利用驅動部(3)與驅動能量積蓄部(4)所構成之電動線型馬達操作器；驅動部(3)係設成鄰接到槽；驅動能量積蓄部(4)係配置成遠離驅動部(3)。電性地連接驅動能量積蓄部(4)與驅動部(3)而構成。

Description

氣體斷路器

本發明係有關於氣體斷路器(以下，稱為GCB)，特別是有關可以小型化氣體絕緣開關裝置(以下，稱為GIS)之GCB。

最近幾年的電力開關裝置，因為電力需要的增大與電力設備的小型、高度可靠化之要求，利用在封入了絕緣、遮斷性能高的六氟化硫(SF₆)氣體之槽內收納載流導體或遮斷部等的電裝置而大幅縮小開關裝置整體的GIS成為主流的傾向是顯著的。

該GIS最重要的構成要件就是GCB，該GCB是成為在封入了SF₆氣體之密封槽內遮斷部介隔著絕緣間隔件而被支撐的構造。

該遮斷部不僅是通常的負載電流，也迅速地遮斷事故時的短路大電流的緣故，所以以高速進行驅動。該驅動能量為大，以往，於遮斷部槽的外側安裝大型的操作器，以油壓、或者是彈力來驅動。

該油壓、彈力的產生，係除了泵或馬達以外更是以全部機械系統、高壓流體系統的控制、放大作用來進行的緣故，所以操作裝置大型化，在GCB的構成要件中操作器佔有相當的部分。

特別是，操作器因為其目的而安裝於遮斷部槽的端部或下部的緣故，成為GCB的全長或全高變大的要因。以往，因為要求設置面積縮小化，使用有縱型斷路器。在以往的斷路器中，因為驅動能量的傳遞效率而無法分離配置驅動能量積蓄部(蓄壓器或驅動彈簧)與驅動部。

例如，記載於專利文獻1的縱型斷路器，係如前述，因為無法分離驅動部與驅動能量積蓄部的緣故，不得不把操作器設置在遮斷部槽下部，一定會加高GCB全高。這些與GIS的小型、低矮化背道而馳。更進一步，GIS機器整體的重心也變高，也有耐震性下降等的問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-174229號專利公報

為了GIS的小型、低矮化，必須縮小減低GCB的全長、全高、全寬；但遮斷部槽的大小係由乃是 GCB最大的使命之事故大電流的高速遮斷功能來決定的緣故，小型化是有其界限的。因此，期望操作器部分的小型化，在現狀是有其界限的。

其理由在於，在要求高速、大輸出的操作器中，系統幾乎是以機械系統、或者是流體系統所構成，更進一步重視機械力、油壓力的傳遞效率、傳遞速度的緣故，不得不把操作輸出軸作為中心，全部的元件集中到一處。

亦即，可以把前述的蓄壓器或驅動彈簧與操作器本體分離而配置的話，操作器本體是可以小型化，但是有操作力的傳遞效率、傳遞速度等諸多的問題，而難以實現。

鑒於以上的問題點，本發明的目的為，以使用配置自由度大的操作器之方式實現縱型GCB的低矮化，進而實現GIS的低矮化。

為了解決上述課題，本發明之氣體斷路器，係構成為：在密閉絕緣氣體且縱型配置的槽內設有遮斷部，介隔著主迴路導體連接前述遮斷部與母線，前述遮斷部是利用設在槽外部的操作器而被驅動。前述操作器為利用驅動部與驅動能量積蓄部所構成之電動線型馬達操作器；前述驅動部設成鄰接到前述槽；前述驅動能量積蓄部係配置成遠離前述驅動部；前述驅動能量積蓄部與前述驅動部係電性地連接。

使用本發明的電動線型馬達操作器的話，增大了驅動能量積蓄部的配置的自由度，把作為以往一體構成為必要的驅動能量積蓄部來與驅動部分離而可以配置在任意的位置的緣故，變成可以低矮化縱型配置的GCB，進而可以低矮化GIS。

2‧‧‧氣體斷路器

3‧‧‧操作器(驅動部)

4‧‧‧操作器(驅動能量積蓄部)

5‧‧‧控制電源纜線

6‧‧‧主母線

12‧‧‧槽

13‧‧‧絕緣支撐間隔件

14‧‧‧固定側電極

15‧‧‧可動側電極

16‧‧‧可動電極

17‧‧‧絕緣支撐筒

18‧‧‧絕緣桿

20‧‧‧電動致動器

21‧‧‧密封端子

22‧‧‧操作器外殼

23‧‧‧氣體密封單元

30‧‧‧固定件

31‧‧‧第一磁極

32‧‧‧第二磁極

33‧‧‧磁性體

41‧‧‧繞線

50‧‧‧可動件

[圖1]為使用了有關本發明的實施例1的GCB之GIS的構成圖。

[圖2]為有關實施例1的GCB的詳細圖。

[圖3]為表示有關實施例1之一單位的致動器之剖視圖。

[圖4]為表示有關實施例1之致動器之立體圖。

[圖5]為圖4之前視圖。

[圖6]為表示從圖5取下繞線之圖。

[圖7]為用以說明有關實施例1之致動器之立體圖。

[圖8]為圖7之剖視圖。

[圖9]為表示本發明之其他實施型態之概略圖。

以下，根據把本發明作為實施例而表示之圖面，進行說明。

[實施例1]

圖1為使用了本發明的縱型配置的GCB之GIS的側視圖。具有配置遮斷部之氣體斷路器2，於下方的連接部，介隔著儀器用變壓器10，連接母線用斷路器8，更進一步朝向與主母線6連接。

於氣體斷路器2的上方的連接部，介隔著儀器用變壓器11連接線路用斷路器9，在其前端，連接電纜頭7。

於圖1中，把操作器(驅動部)3配置到氣體斷路器2的上部，在連接操作器(驅動能量積蓄部)4與氣體斷路器2之際，介隔著控制電源纜線5與氣體斷路器2相隔開而配置。

在本實施例中，以採用這樣的構成之方式，可以分割操作器而配置的緣故，與把操作器整體配置到槽的上端部或者是下端部之以往的縱型斷路器相比較，可以降低並抑制全高。經此，可以低矮化縱型配置的GCB，進而可以低矮化GIS。

尚且，作為本發明之其他實施型態，如圖9所表示般，作為把操作器(驅動部)3配置在氣體斷路器2的下端部之構成也可以得到同樣的效果。還有，操作器(驅動部)3的配置不限定於氣體斷路器2的上下端部，只要是鄰接到可以把操作器(驅動部)3的驅動力傳遞到遮斷部之氣體斷路器2的位置即可。

圖2為氣體斷路器2的內部構造圖。遮斷部設在封入了SF₆氣體的槽12，具有被固定在絕緣支撐間隔件13之固定側電極14及可動側電極15、支撐可動側電極15之絕緣支撐筒17、可動電極16、以及被連接到可動電極16之絕緣桿18，利用透過來自操作部的操作力使可動電極16移動在圖中箭頭A的方向(以下，稱為A方向)，來電性地開放、連接遮斷部的方式，可以做電流的遮斷、以及通電。

操作器(驅動部)3，於設在槽12的上端部之操作器外殼22內，具有電動致動器20，在電動致動器20內配置直線動作在A方向之可動件50。

可動件50係通過設成在保持槽12的氣密下而可以驅動之氣體密封單元23，連接到絕緣桿18。亦即，利用可動件50的動作，可以使遮斷部之可動電極16作動在A方向。

電動致動器20係通過設成在於操作器外殼22保持氣密之下而可以與操作器外殼22的外部做配線連接之密封端子21，與控制電源纜線5電性地連接。

控制電源纜線5與操作器(驅動能量積蓄部)4連接，構成電動致動器20接受來自操作器(驅動能量積蓄部4)的指令及電流。

操作器(驅動能量積蓄部)4，係作為因應以儀器用變壓器10、11所檢測出的電流值使供給到電動致動器20之電流量或相位變化之控制機構，而工作。

電動致動器20，係利用從操作器(驅動能量積蓄部)4所供給的電流於內部使磁場產生，利用電磁力使配置在電動致動器20內的可動件50直線驅動。

因為以控制從操作器(驅動能量積蓄部)4所供給的電流量或相位的方式，可以變更工作於可動件50的推力的大小或方向的緣故，經由來自操作器(驅動能量積蓄部)4的指令，可以任意控制遮斷部的驅動速度或停止位置。

以下，說明有關電動致動器20之具體的構成。如圖3、4、5、6所表示般的電動致動器20，係在固定件30的內部，於介隔著空隙對向第一磁極31及第二磁極32之位置，配置可動件50而構成；該固定件係兩兩組合：第一磁極31、與該第一磁極31對向配置之第二磁極32、連著第一磁極與第二磁極之磁性體33、以及設在第一磁極及第二磁極的內周之繞線41，而構成；該可動件係利用永久磁鐵51以及夾入該永久磁鐵51而支撐之磁鐵固定構件52所構成。

永久磁鐵51係感磁在Y方向(圖3中，上下方向)上，與每個相鄰磁鐵交互感磁。磁鐵固定構件52為非磁性的材料，例如，非磁性的不鏽材料合金、鋁合金、樹脂材料等者為佳，但也不僅限定於此。

於致動器20，為了保持永久磁鐵51、與第一磁極31及第二磁極32之間的間隔，安裝機械式零件。例如，線型導引件、滾柱軸承、凸輪從動件、止推軸承等者為佳，就保持永久磁鐵51、與第一磁極31及第二磁極32之間的間隔來說，並不僅限定於此。

於驅動之際，利用流動電流於繞線41的方式，產生磁場，可以產生對應於固定件30與永久磁鐵51的相對位置之推力。還有，經由控制固定件30與永久磁鐵51的位置關係、以及所注入之電流的相位或大小的方式，可以調整推力的大小及方向。

圖4係表示上述一單位的致動器20的構成之立體圖。如該圖所表示般，相對於以第一磁極31、第二磁極32、連著第一磁極與第二磁極之磁性體33、以及繞線41所構成之固定件30，具有永久磁鐵51之可動件為相對運動於Z方向。經由利用磁鐵固定構件等機械式連結複數個永久磁鐵51的方式，得到連續於Z方向的推力，可以做可動件的開閉動作。

圖5為圖4之前視圖。圖6，為從圖5刪除了繞線41之圖，使得於圖5中，容易理解第一磁極31、第二磁極32及連著這些的磁性體33的關係。

如從圖4及圖5所能明白般，繞線41，係分別捲繞在第一磁極31與第二磁極32，配置成夾入永久磁鐵51。因為繞線41與永久磁鐵51對向配置，以繞線41所產生的磁通有效率地作用到永久磁鐵51。因此，可以小型輕量化致動器。

更進一步，利用第一磁極31、第二磁極32、以及連著第一磁極與第二磁極之磁性體33來關閉磁迴路，可以縮短磁迴路的路徑。經此，可以產生大的推力。還有，因為以磁性體覆蓋在永久磁鐵51的周圍的緣故，可以減低洩漏到外部的磁通，可以減低對周圍機器的影響。

有關適用於本實施例之電動致動器，使用圖7、8說明之。在本實施例中，三單位的致動器20a、20b、20c並排配置於Z方向(可動電極的動作軸方向)而構成。於本實施例中，如上述般，以兩個固定件構成一單位者為佳，三單位的電動致動器係由其3倍數個的固定件所構成者為佳。

三單位的致動器係相對於永久磁鐵51配置在電性的相位錯開的位置。在本實施例中，是以2個固定件構成一單位，三單位的致動器係由總計6個固定件所構成。

還有，相對於致動器20a，致動器20b係偏差電性的相位120°而配置，有關致動器20c則是偏差電性的相位240°而配置。

於該致動器配置中，於各致動器的繞線41流動三相交流的話可以實現與三相的線型馬達同樣的動作。以使用三單位的致動器之方式，把各致動器作為三個獨立的致動器，可以個別控制電流而調整推力。

於各致動器之繞線，可以由操作器(驅動能量積蓄部)個別注入相異大小或者是相異相位的電流。在本實施例中，分開供給從一個交流電源所供給的U、V、W之三相電流。經此，沒有必要具備複數個電源，可以簡樸化構成。

以使用以上所表示之本發明的電動線型馬達操作器的方式，增大GCB之驅動能量積蓄部的配置之自由度。經此，分離以往一體構成為必要之操作器的驅動能量積蓄部與驅動部，而可以配置在任意的位置。其結果，可以低矮化GCB，可以實現降低GIS整體的全高及重心高度。

1‧‧‧氣體絕緣開關裝置

2‧‧‧氣體斷路器

3‧‧‧操作器(驅動部)

4‧‧‧操作器(驅動能量積蓄部)

5‧‧‧控制電源纜線

6‧‧‧主母線

7‧‧‧連接電纜頭

8‧‧‧母線用斷路器

9‧‧‧線路用斷路器

10‧‧‧儀器用變壓器

11‧‧‧儀器用變壓器

Claims

一種氣體斷路器，係在密閉絕緣氣體且縱長配置的槽內設有遮斷部，介隔著主迴路導體連接前述遮斷部與母線，前述遮斷部是利用設在槽外部的操作器而被驅動；其特徵為：前述操作器為利用驅動部與驅動能量積蓄部所構成之電動線型馬達操作器；前述驅動部設成鄰接到前述槽；前述驅動能量積蓄部係配置成遠離前述驅動部；前述驅動能量積蓄部與前述驅動部係電性地連接。
如請求項1之氣體斷路器，其中，前述驅動部，係以下述構件所構成：使永久磁鐵或者是磁性材料交互反轉其磁化方向且排列複數個而形成為一體之可動件；以及以從上下夾入前述可動件而配置之第1磁極與第2磁極、連著前述第1磁極與前述第2磁極且形成磁通的路徑之磁性體、和分別捲繞在前述第1磁極與前述第2磁極之繞線所構成之固定件；前述能量積蓄部，係因應以檢測流動在前述主迴路導體的電流之電流檢測器所檢測出的電流值，使供給到前述繞線的電流量變化。
如請求項2之氣體斷路器，其中，在前述可動件的作動方向上，把一單位之前述固定件做3的整數倍配置；前述繞線係在每一單位之前述相鄰的固定件，做偏差120°電性的相位之配置，以在前述繞線流動三相交流而實現作為三相線型馬達的動作。
如請求項1至3中任1項之氣體斷路器，其中，前述驅動部配置在前述槽的上端部。
如請求項1至3中任1項之氣體斷路器，其中，前述驅動部配置在前述槽的下端部。