TWI430529B - 箱形真空斷路器 - Google Patents

Description

箱形真空斷路器

本發明係關於作為電力設備之保護用而在變電所內使用的室外用之類的箱形真空斷路器，特別是關於此箱的內部壓力構造。

第4圖係顯示習用之箱形真空斷路器的縱斷正面圖，接地箱2被支持在架台1上，操作箱4經由支持板3而裝設於接地箱2的一端，操作箱4內設有操作機構。絕緣支持筒5被支持板3支持在接地箱2內的水平方向一端，而支持絕緣子6則被支持在接地箱2內的水平方向另一端。導電性的可動側接觸外殼8係經由絕緣性的支持器7而被支持在絕緣支持筒5，固定側接觸外殼9被支持在支持絕緣子6，身為遮斷部的真空斷流器10之可動側端部及固定側端部被水平地支持在接觸外殼8與9，操作箱4內的操作機構係經由圖中未示出的槓桿、以及插通於絕緣支持筒5及支持器7內的絕緣操作桿12而連接於真空斷流器10的可動導線11。在真空斷流器10的可動導線11被可動側接觸外殼8所插通的同時，作成電連接，而真空斷流器10的固定導線13會與固定側接觸外殼9電連接。由接地箱2內開始，下端與接觸外殼8、9分別電連接的導體14、15係以傾斜狀態而延伸設於上方，導體14、15被軸襯16、17所包圍，軸襯16、17則被設置於接地箱2上的軸襯變流器18、19所支持。軸襯端子20、21係設於導體14、15的上端。

此外，為了達成高電壓之導體14、15或真空斷流器10等的主電路部與接地電位的接地箱2之間的絕緣，在接地箱2內裝有0.15MPa程度的SF₆ 氣體。這種SF₆ 氣體因為具有優良的絕緣性能，因此氣體壓力能於低壓力下而對應。

第5圖顯示習用之真空斷流器10的斷面圖，由陶瓷所構成的絕緣筒22之兩端上封著有金屬製的固定側端板23及可動側端板24，以形成真空容器。在將固定導線13的一端固定於固定側端板23之中心的同時，讓可動導線11貫通設在可動側端板24之中心的貫通孔24a，針對一端係裝設於可動側端板24之貫通孔24a之周邊部之內面側的風箱25，將其另一端裝設於可動導線11，並將固定電極26及可動電極27相對而裝設於固定導線13及可動導線11的內端。在將中間擋板28設置於絕緣筒22之長度方向中間內面側的同時，將端部擋板29、30設置於端板23、24的內面側。此外，將風箱擋板31裝設於可動導線11以覆蓋風箱25的一部分。

在上述結構中，關於投入動作，當利用投入指令以驅動操作機構之時，可動導線11係經由槓桿及絕緣操作桿12而移動，可動電極27與固定電極26接觸，而導體14、15之間會接觸。再者，關於遮斷動作，當發出卸除指令之時，利用操作機構經由槓桿而將絕緣操作桿12拉出，此時可動導線11會移動，而電極26、27間會分離，而導體14、15之間會遮斷。

在真空斷流器10之中，如上所述，在投入、遮斷之際即使可動導線11在動作時也可以利用能自由伸縮的風箱25而保持真空容器內的真空。風箱25之結構係為能夠承受外周側之真空與內周側之SF₆ 氣體壓力之間的壓差之程度，風箱25係由不銹鋼等薄金屬所形成，在壓差變大到某個程度以上時，由於會產生所謂挫曲(buckling)現象，因此與風箱25之內周側相連接的裝入氣體之壓力必須為至少0.2MPa程度以下。另外，近年來，因為SF₆ 氣體的溫暖化係數較高，為了防止地球溫暖化，因此有必要極力地抑制其使用量。

此外，關於先前技術文獻資訊，存在專利文獻1，其係藉由將風箱的外周側作成真空並將內周側作成低壓氣體或大氣壓，而減低風箱的內外壓力差，以防止風箱的損傷。另外，存在專利文獻2，其係將反真空側的空間作成低壓力的氣密室。

專利文獻1：日本特開2004－220922號公報。

專利文獻2：日本特開平6－208820號公報。

此處，關於裝入接地箱內的氣體，可考慮使用溫暖化係數約為零且可有效防止地球溫暖化的乾燥空氣以作為SF₆ 氣體的代替絕緣氣體。然而，由於乾燥空氣和習用的SF₆ 氣體相比之下絕緣性能較差，因此有必要將氣體壓力提升至0.4~0.5MPa的程度，以提高絕緣性能，而在這種氣體壓力之提升的同時，變成最大弱點部分的一個是真空斷流器的風箱。因此，為了防止風箱的挫曲(buckling)，風箱的部分必須分為另一高壓力部分與氣體壓力，藉以變成低壓力或大氣壓。通常，由於氣體壓力降低時絕緣性能也會下降，因此有必要讓成為低壓力部分的絕緣支持筒及絕緣操操作桿係相當於高電壓部分與接地部分的絕緣距離，以確保其全長為很長。是故，伴隨此點，會產生接地箱的長度變長的問題。利用第6圖對此進行說明。

在第6圖中，32是連接操作機構與絕緣操作桿12的槓桿，33是設置於真空斷流器10之可動導線11與可動側接觸外殼8之間的環狀接觸，34是將可動電極27壓接於固定電極26的壓接彈簧，且係直接連接絕緣支持筒5與可動側接觸外殼8。將高壓力的乾燥空氣裝入接地箱2內。在此情形下，絕緣支持筒5內及可動側接觸外殼8內係為大氣壓(低壓力)，而風箱25之外周側為真空、內周側則仍為大氣壓(低壓力)。因此，與專利文獻1同樣地風箱25之內外壓力差會降低，可防止風箱25的損傷。然而，為了補償絕緣性能的降低，由於絕緣支持筒5及絕緣操作桿12的長度變長，而接地箱2的長度也變長，因此而有全體的體積皆增大之課題。另一方面，將風箱25之內周側的壓力仍然作成高壓力的情形下，必須將風箱25製成能夠承受內外壓力差的結構，其材質、構造會變得特殊且因此而高價。另外，如專利文獻2所示，將反真空側製成低壓力的氣密室，會有箱內的高壓氣體慢慢侵入氣密室、而壓力慢慢上升之虞。

本發明係為解決上述問題而逹成者，目的為提出一種箱形真空斷路器，即使在裝設於接地箱內的絕緣氣體之壓力變高的情形下，仍然能夠抑制施加於風箱的應力，藉以防止絕緣耐力的降低。

本發明申請專利範圍第1項之箱形真空斷路器，具備：接地箱，裝有壓力比大氣壓高的絕緣氣體；真空斷流器，係由真空容器、在此真空容器中由可動導線及固定導線所分別支持且可自由接離的電極、及用以保持真空容器及可動導線間之真空的風箱所構成；可動側接觸外殼及固定側接觸外殼，在經由絕緣材而被支持於接地箱內的同時，設置於真空斷流器的兩端；可動側導體及固定側導體，與可動側接觸外殼及固定側接觸外殼分別連接，且通過設置於接地箱的軸襯內而向外部引出；以及絕緣操作桿，貫通該絕緣材，且與可動導線和接地箱外的操作機構相連接；其特徵在於，該可動側導體呈管狀，形成有一腔室，該腔室與風箱之反真空側的空間相連通的同時，經由密封部與接地箱內裝有絕緣氣體的空間隔離，並讓該腔室經由該可動側導體內的內凹處而與大氣相連通。

申請專利範圍第2項之箱形真空斷路器，具備：接地箱，裝有高壓力的乾燥空氣；真空斷流器，可動側接觸外殼係經由絕緣操作桿所插通之絕緣支持筒及絕緣性的支持器而被支持於接地箱內，在可動側端部為可動側接觸外殼所支持的同時，固定側端部為固定側接觸外殼所支持，且可動側端部設有外周側為真空之風箱；以及可動側及固定側之導體，在下端與可動側及固定側之接觸外殼分別相連接的同時，上端與各個軸襯端子連接，周圍為各個軸襯所包圍； 其特徵在於，可動側導體呈管狀，可動側導體內部、支持器之內部、可動側接觸外殼之內部及真空斷流器之風箱的內部係互相連通，在可動側導體上端係開放於大氣的同時，於該支持器與該絕緣操作桿之間設置氣密密封部，以維持絕緣支持筒內之高壓力的乾燥空氣。

申請專利範圍第3項之箱形真空斷路器，其中在可動側之軸襯端子之與大氣相連通的通氣口部設有過濾器。

根據上述的本發明申請專利範圍第1項，由於係將高壓力的絕緣氣體裝入接地箱內，因此即使縮短絕緣操作桿等的長度，也能夠保持絕緣性能，而能夠達成全體的小型化。此外，由於係將大氣壓加在風箱的反真空側，因此風箱的內外壓力差會降低，而能夠防止風箱的損傷。

根據申請專利範圍第2項，由於係在施加了絕緣支持筒或絕緣操作桿等高電場的部分上加上高壓力的乾燥空氣，因此即使將這些部分的長度縮短也能夠保持絕緣性能，且能夠達成全體的小型化。此外，由於在身為外周側的真空之風箱的內周側上施加大氣壓，因此風箱的內外壓力差會降低，而能夠防止風箱的損傷。再者，由於將風箱的內周側作成大氣壓，因此相連風箱之內周側的部分---亦即可動側導體內、支持器內及可動側接觸外殼內亦為大氣壓，而這些部分上並未施加高電場，因為變成相等電位，絕緣性能變小亦可。此外，由於將溫暖化係數較小的乾燥空氣裝入接地箱內，因此能夠有效地防止地球溫暖化。

根據申請專利範圍第3項，由於係在可動側之軸襯端子之與大氣相連通的通氣口部設有過濾器，因此能夠防止雨水等侵入管狀的可動側導體內。

以下參考圖式說明用以實施本發明的最佳樣態。第1圖為本發明之最佳實施樣態之箱形真空斷路器的要部放大縱斷正面圖，第2圖為同一箱形真空斷路器的縱斷正面圖，第3圖為同一箱形真空斷路器之可動側導體部分的放大縱斷面圖。此外，在第1圖及第3圖中，斜線部分表示大氣壓部分。在圖中，係將乾燥空氣當作高壓力的絕緣氣體而裝入接地箱2內。還將高壓力的乾燥氣體也裝入軸襯16、17內。支持板3被裝設在接地箱2內的水平方向一端，可動側接觸外殼8係經由絕緣支持筒5及絕緣性的支持器7而被支持在支持板3的內面側，固定側接觸外殼9係經由支持絕緣子6而被支持在接地箱2內的水平方向另一端。真空斷流器10的可動側端部係被可動側接觸外殼8的圓筒狀金屬部材8b所支持，真空斷流器10的固定側端部係被固定側接觸外殼9所支持，真空斷流器10的可動導線11係經由環狀接觸33而插通於可動側接觸外殼8、並連接於插通絕緣支持筒5及支持器7內的絕緣操作桿12。此外，外周側為真空的風箱25係裝設於真空斷流器10之可動側端板24與可動導線11之間。

35為可動側導體，在形成為管狀的同時，下端係連接於可動側接觸外殼8，固定側導體15的下端係連接於固定側接觸外殼9，導體15、35係從接地箱2內開始延伸至斜上方，並被設於軸襯變流器18、19上的軸襯16、17所包圍，將軸襯端子20、21連接於導體15、35的上端。在可動側之軸襯端子20之與大氣相連通的通氣口部20a設有過濾器36。

此外，為了使得真空斷流器10之風箱25的內周側具有大氣壓，需使得與風箱25之內周側連通的部分－－－即未施加高電場的部分具有大氣壓。具體來說，係使得可動側導體35內、支持器7內及可動側接觸外殼8內具有大氣壓。因此，需在可動側導體35之外周與可動側接觸外殼8之筒狀部8a之間、支持器7與可動側接觸外殼8之間、以及可動側接觸外殼8與其圓筒狀金屬部材8b(溶接於端板24)之間設置作為氣密密封部的高溫密封部(以高溫密封的部分)37~39，另外，為了使得絕緣支持筒5內具有高壓力的乾燥空氣，需在絕緣操作桿12與支持器7之間、以及絕緣操作桿12與支持板3的插通孔3a之間設置作為氣密密封部的直線密封部40、41。

在上述最佳實施樣態中，由於高壓力的乾燥空氣係施加在絕緣支持筒5或絕緣操作桿12等被施加高電場的部分，因此即使縮短了這些部分的長度，也能夠保持絕緣性能，而接地箱2也可變得小型，而能夠使得全體變得小型。此外，由於使得外周側為真空之風箱25的內周側上加有大氣壓，因此風箱25的內外壓力差會降低，而能夠防止風箱25的損傷，同時亦不再必須將風箱25製作成能夠承受內外壓力差的構造，而能夠將其製作成可量產的構造，以達成平價生產的目標。

此外，使得風箱25的內周側、可動側導體35內、支持器7內及可動側接觸外殼8內具有大氣壓，由於這些部分皆為等電位而未施加電場，因此在低壓力下即使絕緣性能較低也可以接受。另外，由於在接地箱2內裝入了溫暖化係數較小的乾燥空氣，因此能夠對於防止地球溫暖化有所貢獻。此外，由於在可動側之軸襯端子20之與大氣相連通的通氣口部20a設有過濾器36，因此能夠防止雨水等浸入管狀的可動側導體35內。

再者，在上述最佳實施樣態中，雖然係使用乾燥空氣並將其當作用以提高絕緣耐力的高壓力之絕緣氣體，但亦可以使用其他SF₆ 氣體、CF3I氣體、N2氣體等。即使使用這些高壓力的絕緣氣體，由於係在風箱25之反真空側上形成大氣壓室，因此風箱25的內外壓力差會變小，也能夠降低施加於風箱25的應力。特別是，由於SF₆ 氣體的絕緣耐力較大，因此若是將氣體壓力高壓化到0.17~0.4MPa的程度，便能夠達成接地箱2的小型化。此外，即使高溫密封部37~39產生洩漏，可動側接觸外殼8的內凹處(圓筒狀金屬部材8b內的)空間之壓力亦維持於大氣壓，而不會給予風箱25不好的影響。

2．．．接地箱

3．．．支持板

5．．．絕緣支持筒

6．．．支持絕緣子

7．．．支持器

8、9．．．接觸外殼

10．．．真空斷流器

11．．．可動導線

12．．．絕緣操作桿

13．．．固定導線

15、35．．．導體

16、17．．．軸襯

20、21．．．軸襯端子

20a．．．通氣口部

23、24．．．端板

25．．．風箱

36．．．過濾器

37~39．．．高溫密封部

40、41．．．直線密封部

第1圖係本發明之最佳實施樣態之箱形真空斷路器的要部放大縱斷正面圖。

第2圖係本發明之最佳實施樣態之箱形真空斷路器的縱斷正面圖。

第3圖係本發明之最佳實施樣態之箱形真空斷路器之可動側導體部分的放大縱斷面圖。

第4圖係習用之箱形真空斷路器的縱斷正面圖。

第5圖係習用之真空斷流器的斷面圖。

第6圖係在習用之接地箱內裝入高壓力的乾燥空氣，並將絕緣支持筒內、可動側接觸外殼內及風箱內作為大氣壓情形之箱形真空斷路器的縱斷正面圖。

2．．．接地箱

3．．．支持板

3a．．．插通孔

5．．．絕緣支持筒

7．．．支持器

8．．．接觸外殼

8a．．．筒狀部

8b．．．圓筒狀金屬部材

10．．．真空斷流器

11．．．可動導線

12．．．絕緣操作桿

13．．．固定導線

23、24．．．端板

25．．．風箱

33．．．環狀接觸

34．．．壓接彈簧

35．．．導體

37~39．．．高溫密封部

40、41．．．直線密封部

Claims (5)

1. 一種箱形真空斷路器，具備：一接地箱，裝有壓力比大氣壓高的絕緣氣體；一真空斷流器，其包括一真空容器；在該真空容器中由一可動導線及一固定導線所分別支持的電極，該等電極配置成可使電極彼此接觸及分離；以及用以保持該真空容器及該可動導線間之真空的風箱；一可動側接觸外殼及一固定側接觸外殼，經由絕緣材被支持於該接地箱內，且設置於該真空斷流器的兩端；一可動側導體及一固定側導體，分別與該可動側接觸外殼及該固定側接觸外殼連接，且通過設置於該接地箱的複數軸襯內而向外部引出；以及一絕緣操作桿，貫通該絕緣材，且連結該可動導線和該接地箱外的操作機構；其中，該可動側導體呈管狀，形成有一腔室，該腔室與該風箱之反真空側的一空間相連通，該腔室經由密封部與該接地箱內裝有該絕緣氣體之空間隔離，並讓該腔室經由該可動側導體的內凹處而與大氣相連通。
2. 如申請專利範圍第1項之箱形真空斷路器，其中該可動側導體呈管狀，且包括與大氣呈開放的內凹處。
3. 如申請專利範圍第2項之箱形真空斷路器，其中該真空斷開器包括該密封部，用以隔離該腔室，該腔室係一大氣腔室，其經由該可動側導體的內凹處與大氣相連通，及該大氣腔室包括該可動側導體的內凹處及該風箱內空間，從該空間將該絕緣氣體填注入該接地箱。
4. 一種箱形真空斷路器，具備：一接地箱，裝有高壓力的乾燥空氣；一真空斷流器，其包括：一可動側端部，為一可動側接觸外殼所支持，該可動側接觸外殼經由一絕緣操作桿所插通之一絕緣支持筒及一絕緣性的支持器而被支持於該接地箱內，及一固定側端部，為一固定側接觸外殼所支持，且該真空斷流器包括一風箱，該風箱被設在該可動側端部，且該風箱被設置真空位在該風箱的外側；以及一可動側導體其包括：與可動側外殼連接之一下端及與一軸襯端子連接之一上端，且該可動側導體為一軸襯所包圍；及一固定側導體，其包括與固定側接觸外殼連接之下端及與一軸襯端子連接之上端，且為一軸襯所包圍；其中，該可動側導體呈管狀，該可動側導體之內部、該支持器之內部、該可動側接觸外殼之內部及該真空斷流器之該風箱的內部係互相連通，該可動側導體之上端係對大氣開放，及於該支持器與該絕緣操作桿之間設置一氣密密封部，以維持該絕緣支持筒內之高壓力的乾燥空氣。
5. 如申請專利範圍第4項之箱形真空斷路器，其中在可動側之該軸襯端子之與大氣相連通的通氣口部設有過濾器。